JP3173993U

JP3173993U - 給油機構付きボールスプライン

Info

Publication number: JP3173993U
Application number: JP2011007481U
Authority: JP
Inventors: 栄二内山
Original assignee: 日本特殊ベアリング株式会社
Priority date: 2011-12-19
Filing date: 2011-12-19
Publication date: 2012-03-01
Anticipated expiration: 2021-12-19

Abstract

【課題】既存のボールスプラインの大幅な改造を供わずにメンテナンスフリーの給油機構を実現する。
【解決手段】ボール保持器１０の両端に固定されるカラー部材３０を備えたスプラインナットＮと、スプラインナットの両端に連結される給油ケースＫからなる。給油ケースはケース内に環状に内設される潤滑油を含浸させた可撓性を有する給油部材４４と、ケースの内径方向に突設された内向きフランジ４１と、そこに穿設されたねじ貫通孔４２と、ねじ貫通孔と対応したカラー部材の箇所に刻設される雌ねじ孔と、ねじ貫通孔を貫通し、カラー部材の雌ねじ孔に螺合することにより給油ケースをカラー部材に連結するための固定ボルト４７を備える。さらに、給油部材をボルトと給油ケースの内周壁間に挟持して成る。
【選択図】図１

Description

この考案はスプライン軸に対し直線運動をしたりトルクの伝達を行うボールスプラインに関し、より詳細には潤滑油による潤滑機能を設けることによりメンテナンスフリーを実現した給油機構付きボールスプラインに関する。

各種の工作機械や産業機械、それにロボットにおいて部材を直線案内したりトルクを伝達するために、ボールを介してスプライン軸とスプラインナットが直線運動自在に組み合わされるボールスプラインが多用されている。これらのボールスプラインは軸線方向の長孔状に開口したボール露出孔を含むエンドレスのサーキット状のボール循環路を複数有する筒状のボール保持器を、ボール循環路に複数個のボールを収容した状態で金属製の外筒内に内挿固定することにより、外筒の内周壁面により被蓋されたボール循環路内をボールが無限循環運動する構造を採用している。この場合、外筒内周にはボール保持器のボール露出孔から露出したボールがスプライン軸のスプライン溝との間で転動すべき負荷ボール転動溝を設けるとともに、ボール保持器外周には負荷ボール転動溝と連結されるリターン溝及びこれに連結される無負荷ボール転動溝が設けられる。

本願出願人は前記ボールスプラインに関し、内挿されたボール保持器の軸方向の固定を行なうために外筒のボール保持器の両端箇所に一対のカラー部材を位置させ、これらのカラー部材は、外筒の両端内周壁に凹設された環状溝に嵌め込まれる止め輪が当接することによりボール保持器の両端に当接される発明を開示している（特許文献１）。

ところで、ボールスプラインにおいては磨耗や摩擦熱を防ぐためにボールと、ボールが転動するスプライン軸のスプライン溝間に潤滑油を供給することが望ましい。そのため、従来、スプラインナットの外筒の外周表面から外筒およびボール保持器を貫通してボール循環路に達する給油孔を設けることが行なわれていた（特許文献２）。

実用新案登録第３１０８７２３号公報特開２０１１−１７４４７号公報

前記の従来技術においては、潤滑油はボールに直接供給され、ボールの表面に形成される潤滑油膜として保持される。この潤滑油膜は使用に伴い徐々に失われていくので、給油孔からの定期的な給油作業が必要となる。

しかしながら、工作機械などに機械要素として組み込まれて使用されるボールスプラインにおいては、組み込まれた状態で給油孔から給油することが困難な場合が多く、適切な給油を行なうことができない問題があった。

また、スプラインナットに、ボール等の転動体を介して外筒及び内筒が相対回転する回転ベアリングを組み合わせることにより、直線案内運動と回転案内運動機能を実現するロータリーボールスプラインにおいても、ナットの外筒が覆われてしまうので、同様の問題を生じた。

この考案は、以上の問題点を解決した給油機構付きボールスプラインを提供することを目的として創作されたものである。

この考案のボールスプラインは、外筒と、これに内挿される筒状のボール保持器と、これらの間に循環自在に収容されボール保持器のボール露出孔から露出する複数のボールと、内挿されたボール保持器の軸方向の固定を行なうために外筒のボール保持器の両端箇所に内挿・固定される一対のカラー部材を備えるスプラインナットと、スプラインナットの両端に連結される筒状の給油ケースからなる。そして、前記給油ケースおよびカラー部材はケース内に環状に内設される潤滑油を含浸させた繊維または多孔質素材からなる可撓性を有する給油部材と、ケースの内径方向に突設された内向きフランジと、内向きフランジの等回転角度毎の位置にして穿設されたねじ貫通孔と、前記ねじ貫通孔と対応したカラー部材の箇所に刻設される雌ねじ孔と、前記ねじ貫通孔を貫通し、先端をカラー部材の雌ねじ孔に螺合することにより給油ケースをカラー部材に連結するための複数本の固定ボルトを備え、給油部材は複数本のボルトと給油ケースの内周壁間に挟持されることを特徴とする。

また、請求項２に記載の給油機構付きボールスプラインは、前記のボールスプラインにおいて、外筒に内挿される一対のカラー部材は、外筒の両端内周壁に凹設された環状溝に嵌め込まれる止め輪が当接することによりボール保持器の両端に当接されることを特徴とする。

また、請求項３に記載の給油機構付きボールスプラインは、前記のボールスプラインにおいて、給油ケースの外筒との連結側端部に環状段部を設け、この環状段部の小径部を外筒に嵌入してインロウ結合することを特徴とする。

また、請求項４に記載の給油機構付きボールスプラインは、前記のボールスプラインにおいて、ボール保持器はボール保持器本体と、その両端に結合されるリターン溝のリターン箇所に沿ってボール規制壁面を構成する円筒状のサブキャップから構成されることを特徴とする。

また、請求項５に記載の給油機構付きボールスプラインは、前記のボールスプラインにおいて、給油部材と給油ケースの内周壁間にして、隣り合う固定ボルトに挟まれた箇所にブロック状の第２給油部材を嵌め込むことにより、給油部材をスプライン軸のスプライン溝位置において膨出させることを特徴とする。

また、請求項６に記載の給油機構付きボールスプラインは、前記のボールスプラインにおいて、給油ケースの内周壁に嵌め込まれた第２給油部材端を抱持するための溝を設けたことを特徴とする。

また、請求項７に記載の給油機構付きボールスプラインは、給油ケースの内周壁の形状を、ケース内に環状に内設される給油部材をスプライン軸のスプライン溝位置において膨出させるように、当該位置において膨出させることを特徴とする。

また、請求項８に記載の給油機構付きボールスプラインは、前記のボールスプラインにおいて、給油部材を弾性に富む素材により構成し、ボルトと給油ケースの内周壁間に圧縮した状態で挟持することにより、残余の給油部材の箇所をスプライン溝方向に膨出させることを特徴とする。

この考案の給油機構付きボールスプラインによれば、既存のボールスプラインのカラー部材を利用して、給油ケースをスプラインナットに連結・固定できるので、第１に既存のボールスプラインの大幅な改造を供わずに給油機構を付加することができる。この場合、固定ボルトで給油ケースとカラー部材を近接方向に引き寄せるので、挟まれた止め輪が締めつけられ、給油ケースの回転方向へのずれの防止と、潤滑油の漏れの防止が実現される。

第２に、給油は，潤滑油を含浸させた給油部材により行なうので持続性があり、長期のメンテナンスフリーの給油機構を実現することができる。

第３に、給油部材をスプライン軸のスプライン溝位置において膨出させることにより、潤滑油はボールとの転動路となるスプライン溝箇所のみに給油されるので、効率的な給油が実現される。

第４に、従来技術のように給油孔がスプラインナットの外周に位置しないので、外周がフリーとなり、図９、１０に示すように今まで給油がしにくかったロータリーボールスプラインにも給油機構を実現できる。

第５に、給油ケースをスプラインナットの両端に連結する構造なので、図１１に示すように、給油ケースを利用してジャバラＪなどの関連部品の取付が容易となる。

この考案の給油機構付きボールスプラインの一部切り欠き側面図。同上、スプラインナットの分解斜視図。同上、カラー部材と給油ケースの分解斜視図。同上、給油ケースの断面図。同上、スプライン軸を挿通した状態の給油ケースの要部の断面図。同上、スプライン軸を挿通した状態の異なる実施例の給油ケースの要部の断面図。同上、給油ケースの異なる実施例の断面図。同上、給油ケースの異なる実施例の断面図。この考案の給油機構付きボールスプラインの使用例を示す一部切り欠き側面図。この考案の給油機構付きボールスプラインの異なる使用例を示す一部切り欠き側面図。この考案の給油機構付きボールスプラインの異なる使用例を示す一部切り欠き側面図。

図１はこの考案の給油機構付きボールスプラインの全体を示す一部切り欠き側面図である。この考案のボールスプラインはスプラインナットＮの両端に、給油ケースＫ、Ｋを連結している。

図２はスプラインナットＮの詳細を示す分解斜視図である。このスプラインナットＮのの基本構成はボールＢを収容するプラスチック製のボール保持器１０を金属製の外筒１に挿入した公知のものである。即ち、軸線方向の長孔状に開口したボール露出孔１１を含むエンドレスのサーキット状のボール循環路Ｒを複数有する筒状のボール保持器１０を、ボール循環路に複数個のボールＢを収容した状態で外筒１内に内挿固定することにより、外筒の内周壁面により被蓋されたボール循環路内をボールが無限循環運動する構造を採用している。

この場合、外筒１の内周には軸線方向に土手状に突設された隆起部３が円周方向に間隔を置いて複数本設けられるとともに、その先端にスプライン軸Ｓのスプライン溝Ｓ１との間でボールＢが転動すべき負荷ボール転動溝が設けられる。一方、ボール保持器１０には外筒１への挿入時に前記負荷ボール転動溝に対応する位置に軸線方向の長孔状に開口したボール露出孔１１が設けられ、スプライン軸Ｓのスプライン溝Ｓ１と外筒の負荷ボール転動溝との間で転動するボールＢは脱落を防止した状態でここから露出される。又、ボール保持器１０の外周には前記ボール露出孔１１と平行して無負荷ボール転動溝１３が設けられ、この無負荷ボール転動溝の両端とボール露出孔の両端を平面円弧状のリターン溝１２、１２で連結することによりエンドレスのサーキット状のボール循環路Ｒが構成される。尚、ボール保持器１０の外周には軸線方向に土手状に突設された一対の隆起部１５、１５が円周方向に間隔を置いて複数組設けられ、ボール保持器を外筒１に挿入した際に外筒の前記した隆起部３の両側をこのボール保持器側の隆起部１５、１５で挟持することにより両者の位置決めと回転止めを行っている。

また、この実施例ではボール保持器１０の両端にサブキャップ２０、２０を設けている。このサブキャップ２０はボール保持器１０に外挿可能にして外筒１に内挿可能な筒状のもので、ボール保持器１０の両端に結合されるよう一対用意され、ここでは素材としてプラスチックを採用している。上記のサブキャップ２０のボール循環路Ｒ側の端面はボール保持器１０のリターン溝１２の外周側形状に合致した平面円弧状に切り欠かれることにより、当該箇所をリターン溝に沿ったボール規制壁面２１とする。上記のボール規制壁面２１は転動するボールＢがリターン溝１２から離脱しようとしてリターン溝との間に隙間を生じさせることを防止するために、その移動方向をリターン溝側に規制する機能を果たすもので、そのために壁面をリターン溝方向への傾斜面に構成している。

以上のボール保持器１０は両端にサブキャップ２０を結合後、外筒１内に内挿固定されることによりスプラインナットＮを構成する。図中符号３０はこの場合に内挿されたボール保持器１０の軸方向の固定とともにシールを行うリング状のカラー部材であり、外筒１の両端の内周に刻設された環状溝４に嵌入される止めリング３１によりボール保持器の両端に向かって当接される。

図３は給油ケースＫの詳細を示す分解斜視図である。この給油ケースＫは筒状の本体４０と、その内径方向に突設された内向きフランジ４１を有し、この内向きフランジには等回転角度毎の位置に複数のねじ貫通孔４２が穿設される。一方、スプラインナットＮのカラー部材３０には前記ねじ貫通孔４２と対応した箇所に雌ねじ孔３１が刻設され、内向きフランジ４１のねじ貫通孔を貫通した複数本の固定ボルト４７の先端を雌ねじ孔に螺合することにより、給油ケースＫはスプラインナットＮの端部に連結・固定される。なお、この実施例においては給油ケースＫのスプラインナットＮの外筒１との連結側端部に環状段部４３を設け、この環状段部の小径部を外筒に嵌入してインロウ結合することで、位置ずれの防止と潤滑油の漏れの防止を図っている。

前記の給油ケースＫの本体４０内には給油部材４４が内設される。給油部材４４は潤滑油を含浸させた繊維または多孔質素材からなる可撓性を有する材質からなる棒状のものである。この実施例では、角柱状に成型したフェルトからなる給油部材４４を本体４０の内周壁に沿って環状に折り曲げ、前記の複数本の固定ボルト４７との間に挟持することにより給油ケースＫに内設している。この場合、給油部材４４は挟持により外れることが防止される他、固定ボルトの外周のねじ溝が食い込むことによりずれも防止されることとなるい。

図４は前記の状態を示す給油ケースＫの断面図であるが、隣り合う固定ボルト４７、４７に挟まれた中央箇所にして、給油部材４４と本体４０の内周壁間に、さらに角ブロック状の第２給油部材４５を嵌め込んでいる。こうすることにより、第２給油部材４５により内方に押圧されて膨出箇所を形成する給油部材４４は、スプライン軸Ｓをボールスプラインに挿通した際に、図５に示すように膨出箇所がスプライン溝Ｓ１に溝に沿って変形して当接され、その結果、スプライン溝の全面に渡って潤滑油が供給され、もってボールＢに満遍なく給油されることとなる。なお、この場合、図６に示すように給油ケースＫの本体４０の内周壁に嵌め込まれた第２給油部材端４５を抱持するための溝４０Ａを設けてもよく、この場合は回転方向へのずれがより確実に防止されることとなる。

図７は給油ケースＫの異なる実施例を示す図であり、ここでは給油ケースの本体４０の内周壁の形状を、ケース内に環状に内設される給油部材４４をスプライン軸のスプライン溝位置において膨出させるように、当該位置において膨出部４０Ｂとしている。

図８は給油部材４４の異なる実施例を示す図であり、ここでは給油部材を弾性に富む素材により構成し、固定ボルト４７と給油ケースＫの本体４０の内周壁間に圧縮した状態で挟持することにより、残余の給油部材の箇所をスプライン溝方向に膨出させている。前記の弾性に富む素材としては均一な連続気孔を有するウレタンスポンジが想定でき、例えば株式会社アイオンの商品名「ソフラス」が最適である。

図中符号４６は給油ケースＫの本体４０の外側端に嵌入・固着される環状のゴムシールであり、これにより給油ケース内への異物の侵入や潤滑油の漏れを防止している。

Ｎスプラインナット
Ｋ給油ケース
Ｓスプライン軸
１外筒
１０ボール保持器
３０カラー部材
３１雌ねじ孔
４１内向きフランジ
４２ねじ貫通孔
４４給油部材
４７固定ボルト

Claims

外筒と、これに内挿される筒状のボール保持器と、これらの間に循環自在に収容され、ボール保持器のボール露出孔から露出する複数のボールと、内挿されたボール保持器の軸方向の固定を行なうために外筒のボール保持器の両端箇所に内挿・固定される一対のカラー部材を備えるスプラインナットと、スプラインナットの両端に連結される筒状の給油ケースからなり、前記給油ケースおよびカラー部材はケース内に環状に内設される潤滑油を含浸させた繊維または多孔質素材からなる可撓性を有する給油部材と、ケースの内径方向に突設された内向きフランジと、内向きフランジの等回転角度毎の位置に穿設されたねじ貫通孔と、前記ねじ貫通孔と対応したカラー部材の箇所に刻設される雌ねじ孔と、前記ねじ貫通孔を貫通し、先端をカラー部材の雌ねじ孔に螺合することにより給油ケースをカラー部材に連結するための複数本の固定ボルトを備え、給油部材は複数本のボルトと給油ケースの内周壁間に挟持されることを特徴とする給油機構付きボールスプライン。
外筒に内挿される一対のカラー部材は、外筒の両端内周壁に凹設された環状溝に嵌め込まれる止め輪が当接することによりボール保持器の両端に当接される請求項１記載の給油機構付きボールスプライン。
給油ケースの外筒との連結側端部に環状段部を設け、この環状段部の小径部を外筒に嵌入してインロウ結合する請求項１または２記載の給油機構付きボールスプライン。
ボール保持器はボール保持器本体と、その両端に結合されるリターン溝のリターン箇所に沿ってボール規制壁面を構成する円筒状のサブキャップから構成される請求項１から３のいずれかに記載の給油機構付きボールスプライン。
給油部材と給油ケースの内周壁間にして、隣り合う固定ボルトに挟まれた箇所にブロック状の第２給油部材を嵌め込むことにより、給油部材をスプライン軸のスプライン溝位置において膨出させる請求項１から４のいずれかに記載の給油機構付きボールスプライン。
給油ケースの内周壁に嵌め込まれた第２給油部材端を抱持するための溝を設けた請求項５記載の給油機構付きボールスプライン。
給油ケースの内周壁の形状を、ケース内に環状に内設される給油部材をスプライン軸のスプライン溝位置において膨出させるように、当該位置において膨出させた請求項１から４のいずれかに記載の給油機構付きボールスプライン。
給油部材を弾性に富む素材により構成し、ボルトと給油ケースの内周壁間に圧縮した状態で挟持することにより、残余の給油部材の箇所をスプライン溝方向に膨出させる請求項１から４のいずれかに記載の給油機構付きボールスプライン。