JP3202146U - 直動案内装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転動体並びに軸体と軌道輪が傷み難く、寿命を長くすることが出来る直動案内装置を提供する。【解決手段】転動体５を２つの円柱体５１を連結部５０で連結したローラー形状のものとし、円柱体５１の周面５２の断面を曲線的に凸状に膨出したものとする。接触相手との接触は４箇所となり、１箇所で受け持つ接触圧力が従来のものより減少する。また凹状に湾曲した壁面（軌道輪６）と転動体５との接触箇所（５Ａ，５Ｂ）は線接触となり、このことによっても接触圧力が分散減少する。【選択図】図８

Description

本考案は、循環的に転動する転動体を内蔵し、挿通された軸体上を直線方向に滑らかに動くよう案内する直動案内装置に関するものである。

図９は従来の直動案内装置の１例を示す図である。図９において、８０は直動案内装置、８１は外筒、８２は転動体、８３は転動体循環路、８４はエンドキャップ、８５は軸体である。なお、ここで使用されている転動体８２は、球状の転動体である。
球状の転動体８２は外筒８１内に内蔵され、転動体循環路８３を通って転動可能とされている。軸体８５は外筒８１に挿通され、外筒８１に対して相対的に軸長方向に移動される。軸体８５の外周面は転動体８２と接触しているので、その移動は滑らかに行われる。

転動体８２は、軸体８５との接触動作により受ける力により、少しづつ移動させられ、転動体循環路８３を循環して行く。
このように循環する球状の転動体８２を内蔵して、軸体上を滑らかに直線的に案内する直動案内装置に関する文献としては、下記の先行技術文献欄に記すような特許文献が挙げられる。

特開２００５−２４９１７９号公報 特開２００９−００８２０６号公報

前記した従来の直動案内装置には、転動体に大きな力がかかるような用途に使用する場合、転動体の表面が傷み易く、直動案内装置の寿命が短くなってしまうという問題点があった。
図１０は、従来の直動案内装置における転動体の接触状況を説明する図である。符号は図９のものに対応し、８６はリテーナ（転動体保持器）、８７は軌道輪、８２Ａは転動体８２と軌道輪８７との接触部分であり、８２Ｂは転動体８２と軸体８５との接触部分である。

転動体８２は球状であるので、接触部分は８２Ａ，８２Ｂの２箇所であり、しかもそれらでの接触は点接触となっている。つまり、転動体８２は軸体８５からの力を常に点状の小さな面積で受けているので、転動体５へ大きな圧力がかかることがあるような用途のものであった場合、表面が傷み易い。表面が傷つけられると滑らかさが失われ、結局、直動案内装置の寿命が短くなってしまっていた。
本考案は、このような問題点を解決することを課題とするものである。

前記課題を解決するため、本考案の直動案内装置は、内周面に等間隔で軸方向に延設された転動体循環路（２４）が複数個設けられた外筒（２）と、該外筒の内側に挿入された円筒状の軌道輪（６）と、該軌道輪の内側に挿入されたリテーナ（７）と、周面（５２）断面が曲線的に凸状に膨出している２つの円柱体（５１）とそれらを連結する連結部（５０）とで全体としてローラー状に構成され、その両側面部の周辺部分には面取り部（５３）が施されてなる転動体（５）と、該転動体が前記リテーナと前記転動体循環路（２４）を通って循環するよう充填された状態で前記外筒（２）の両端部を塞ぐよう取り付けられたエンドキャップ（３）と、エンドキャップの外側に装着されたオイルシール（４）とを具えるよう構成することとした。

なお、前記転動体（５）の両側面部の周辺部分には、リテーナ（７）からの脱落を防止すると共に保持を良好にするよう、面取り部（５３）を施すことが出来る。また、転動体（５）を構成する円柱体（５１）と軌道輪（６）の内壁面との接触が線接触となるよう、該円柱体の周面（５２）の断面形状を形成したものとすることが出来る。

また、前記した直動案内装置において、軌道輪（６）を、軸方向に割り（６１）を入れた円筒状構造とし、その一方の端部を挿入後方側端部（６３）と定めると共に他方の端部を挿入先頭側端部（６２）と定め、挿入後方側端部の外径（Ｐ）を挿入先頭側端部の外径（Ｑ）よりやや大となるよう外壁面にテーパーをつけた構造とし、外筒（２）を、その一方の端部を軌道輪挿入側端部（２５）と定めると共に他方の端部を軌道輪先端停止部（２６）と定め、軌道輪挿入側端部の内径（Ｒ）を軌道輪先端停止部の内径（Ｓ）よりやや大となるよう内壁面にテーパーをつけた構造とし、エンドキャップ（３）を、外筒に取り付けたとき軌道輪（６）の端部に対向する部位である軌道輪端部対向部（３１）に通ずるよう軌道輪の軸方向と同方向に外部から開けられた隙間調整ネジ孔（３２）を設けた構造とし、先端が軌道輪（６）の端部に当接するよう該隙間調整ネジ孔にねじ入れられ、軌道輪の軸方向の位置を変化させ得る隙間調整ネジ（３３）を具えるよう構成することが出来る。

更に、前記した直動案内装置において、外筒（２）の外側面から全ての転動体循環路（２４）に通ずるよう開けられた油穴（２１）および各油穴を通ずるよう周方向に設けられた潤滑剤通路溝（１９）を具え、該油穴を通じて全ての転動体循環路に均一に潤滑剤を供給し得るようにすることが出来る。

本考案の直動案内装置では、次のような効果を奏する。
１．転動体を２つの円柱体を有し、全体としてローラー状のものとしたので、接触部分が４箇所となり、球状の転動体に比べ接触箇所が２倍になった。そのため、１つの接触箇所で受け持つ接触圧力が少なくなった。また、円柱体の周面を曲線的に凸状に形成したので、接触を点接触ではなく線接触となり、更に接触圧力を分散させることも出来た。そのため、転動体が傷み難くなり、直動案内装置の寿命を長くすることが可能となる。
２．外筒の内壁面や軌道輪の外壁面をテーパーをつけた形状とし、隙間調整ネジにより軌道輪の外筒への挿入位置を調整し得るような構造とした場合、外筒と軌道輪との間の半径方向の隙間を調整し、転動体の転動が適切に行われると共に、剛性を増大することが出来る。
３．外筒の外側から内側の転動体循環路へ通ずる油穴および各油穴を通ずるよう周方向に設けられた潤滑剤通路溝を具える構造とした場合、全ての転動体循環路に均一に潤滑剤を供給することが出来るようになり、安定した直動案内装置の寿命をさらに長くすることが可能となる。

本考案の直動案内装置の概要を示す図 本考案における外筒を示す図 本考案における軌道輪を示す図 本考案におけるリテーナを示す図 本考案におけるエンドキャップを示す図 軌道輪を外筒へ挿入する状況を説明する図 本考案における隙間調整を説明する図 本考案における転動体を説明する図 従来の直動案内装置の１例を示す図 従来の直動案内装置における転動体の接触状況を説明する図

以下、本考案の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本考案の直動案内装置１の概要を示す図である。図１において、１は直動案内装置、２は外筒、３はエンドキャップ、４はオイルシール、５は転動体、６は軌道輪、７はリテーナ（転動体保持器）、８は軸体挿通孔、９は軸体、１９は潤滑剤通路溝、２１は油穴、２２はフランジ部、２３は取付穴、２４は転動体循環路である。
また、図１（１）は直動案内装置１の軸方向の断面図（図１（２）中のＢ−Ｂ方向に見た断面）であり、図１（２）は径方向の断面図（図１（１）中のＡ−Ａ方向に見た断面）である。

本考案の直動案内装置１の構成の概要を、まず図１（１）で説明すると、一番外側に外筒２があり、その内側に円筒状の軌道輪６が配設され、更にその内側にリテーナ７が配設される。リテーナ７には転動体５が収容され、保持されている。転動体５は、外筒２の内面に設けられた溝（図１（２）の転動体循環路２４）にも満たされている。外筒２の両端には、両端をカバーし、転動体を無限循環運動させる為のリターン路が設けられているエンドキャップ３が取り付けられ、その外側にはオイルシール４が取り付けられる。オイルシール４は、軸体９の表面との間をシールするためのものである。
なお、フランジ部２２，取付穴２３は、直動案内装置１を他の物に固着するためのものであり、適宜に設けられる。

図１（２）に示すように、外筒２の内面には多数の転動体循環路２４が設けられる。転動体循環路２４は、転動体５を収容し得るサイズの軸方向の溝であり、外筒２の内周に等間隔で配設される。外筒２の内側には円筒状の軌道輪６が挿入される。軌道輪６の内側にはリテーナ７が挿入されるが、リテーナ７に保持されている転動体５の列が各転動体循環路２４の振り分け位置と一致するよう挿入される。これによりリテーナ７の転動体５は、軌道輪６の端部の外側を回って転動体循環路２４へと循環移動することが可能とされる。
点線の円は外筒２の外周を示しており、油穴２１は外筒２の外側より転動体循環路２４全列に通ずるよう開けられている。油穴２１は、転動体５への潤滑剤を外部より随時供給し得るようにするためのものである。潤滑剤通路溝１９は、外筒２の周方向に設けられた通路溝であり、各油穴２１と通じている。これにより潤滑剤は周方向に流れて行き、周方向への均一な供給が可能となる。潤滑剤をいつでも全ての転動体循環路２４に充分に充填しておくことにより、長期の寿命を保つことが可能となる。

図２は、本考案における外筒２を示す図である。符号は図１のものに対応し、２０は筒体部、２５は軌道輪挿入側端部、２６は軌道輪先端停止部、２７は軌道輪挿入孔である。また、図２（１）は外筒２の軸方向の断面図（図２（２）中のＤ−Ｄ方向に見た断面）であり、図２（２）は径方向の側面図（図２（１）中のＣ−Ｃ方向に見た側面）である。
既に述べたように、外筒２の内周面には、軸方向に多数の転動体循環路２４が等間隔に設けられている。転動子循環路２４それぞれには、外部から油穴２１が開けられている（図２（２）では図が繁雑となるのを避けるため１個のみを示している）。

その内側には軌道輪６が挿入されるが、その挿入方向は予め定められている。図示した例では、図２（１）に示すように、左側端部の方を軌道輪挿入側端部２５とし、右側端部の方を軌道輪先端停止部２６としている。そして、軌道輪挿入側端部２５の内径Ｒの方が、軌道輪先端停止部２６の内径Ｓより僅かに大になるようにし（Ｒ＞Ｓ）、両端部間の内壁面はテーパーが付けられたものとなるよう形成される。このようにする理由は、後で詳しく説明するが、外筒２と軌道輪６，転動体５と軸体９との間の隙間を調整可能とするためである。

図３は、本考案における軌道輪６を示す図である。符号は図１のものに対応し、６０は筒体、６１は割り、６２は挿入先頭側端部、６３は挿入後方側端部である。また、図３（１）は軌道輪６端部の側面図であり、図３（２）は軌道輪６の軸方向の断面図（図３（１）中のＥ−Ｅ方向に見た断面）である。
軌道輪６は、軸方向の一部に割り６１が入れられた筒体６０で構成されている。割り６１が入れられているのは、筒体６０の径が周囲から加えられる力により、少し小になったり大になったりする余地を与えるためである。

軌道輪６は外筒２の中に挿入されるが、その挿入方向は予め定められている。図示した例では、図３（２）に示すように、左側端部の方を挿入後方側端部６３とし、右側端部の方を挿入先頭側端部６２としている。そして、挿入後方側端部６３の外径Ｐの方が、挿入先頭側端部６２の外径Ｑより僅かに大になるようにし（Ｐ＞Ｑ）、両端部間の外壁面はテーパーが付けられたものとなるよう形成される。このようにする理由は、外筒２と軌道輪６，転動体５と軸体９との間の隙間を調整可能とするためである。

図４は、本考案におけるリテーナ７を示す図である。符号は図１のものに対応し、７０は転動体保持溝である。図４（１）はリテーナ７端部の側面図であり、図４（２）はリテーナ７の軸方向の断面図（図４（１）中のＦ−Ｆ方向に見た断面）である。
リテーナ７には周方向に等間隔で転動体保持溝７０が設けられ、ここに転動体５が収容され、保持される。

図５は、本考案におけるエンドキャップ３を示す図である。符号は図１のものに対応し、３０は循環路端部、３１は軌道輪端部対向部、３２は隙間調整ネジ孔、３３は隙間調整ネジである。また、図５（１）はエンドキャップ３の内側面の図であり、図５（３）は外側面の図である。図５（２）はエンドキャップ３の断面図（図５（１）中のＧ−Ｇ方向に見た断面）である。

循環路端部３０は、外筒２の転動体循環路２４とリテーナ７の転動体保持溝７０とを連絡リターンする部分である。これらにより循環路が形成される。軌道輪端部対向部３１は、外筒２に挿入された軌道輪６の端部と対向する部分である。ここには隙間調整ネジ孔３２が開けられる。図５（２）に示すように、隙間調整ネジ孔３２には隙間調整ネジ３３がねじ込まれ、その先端は軌道輪６の端部に当接させられる。従って、隙間調整ネジ３３を進めると、軌道輪６が押されて移動させられることとなる。
なお、オイルシール４は、隙間調整ネジ３３をねじ込んだ後に装着される。

図６は、軌道輪６を外筒２へ挿入する状況を説明する図である。白抜き太矢印で示すように、軌道輪６の挿入先頭側端部６２を先頭にし、外筒２の軌道輪挿入側端部２５から挿入して行く。Ｐ＞Ｑ，Ｒ＞Ｓとしてあるから、挿入はスムーズに行われる。
図７は、本考案における隙間調整を説明する図である。符号は図１〜図６のものに対応し、Ｔは外筒２と軌道輪６との径方向の隙間である。

図７（１）は外筒２および軌道輪６と、外筒２に挿入された軌道輪６の軸方向位置を決めるための構成要素（エンドキャップ３，隙間調整ネジ３３）を示している。
図７（２）は、各構成要素を組み立てた状態を示している。外筒２に軌道輪６を挿入し、更にリテーナ７を挿入する等もろもろの作業をした後、最後にエンドキャップ３が端部に取り付けられる。その際、エンドキャップ３に設けられている隙間調整ネジ孔３２に隙間調整ネジ３３がねじ込まれ、その先端が軌道輪６の端部に当接される。

図７（３）（４）は、外筒２の内壁面と軌道輪６の外壁面との間の径方向の隙間Ｔが調整され得ることを示す模式図である。即ち、（３）に示すように軌道輪６の外筒２への挿入度が浅いほど隙間Ｔは大であり、（４）に示すように挿入度が深いほど隙間Ｔは小となる。挿入の度合いは隙間調整ネジ３３により決められるから、結局、隙間Ｔは隙間調整ネジ３３により調整可能となる。隙間Ｔを調整すると、外筒２と軌道輪６，転動体５と軸体９との間の隙間もおのずと調整されることになる。
このように、本考案では外筒２，軌道輪６，転動体５，軸体９等の間の隙間を適切な大きさとなるよう調整することが可能となる。

図８は、本考案における転動体５を説明する図である。符号は図１〜図７のものに対応し、５０は連結部、５１は円柱体、５２は周面、５３は面取り部、５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄは接触部分である。そして、図８（１）はリテーナ７に収容される際の転動体５を示し、（２）は収容された状態を示し、（３）は直動案内装置に組み込まれて使用されているときの転動体５の接触状態を示している。

本考案で使用する転動体５としては、以下に説明するような特殊な形状をしたものを用いる。即ち転動体５は、図８（１）に示すように、２つの円柱体５１とそれらを連結する連結部５０とで構成され、全体としてローラー状の形とされる。そして、円柱体５１の周面５２の断面は、曲線的に凸状に膨出している形状とされる。なお、転動体５の両側面部の周辺部分には、面取り部５３が施される。

このような形状の転動体５が、リテーナ７の転動体保持溝７０に、矢印Ｌの方向に収容される。面取り部５３は、転動体５がリテーナ７に収容されたとき、転動体保持溝７０からの脱落を防止すると共に保持が良好にされるよう施される。
図８（２）は収容された状態を示しており、転動体５の上部においてはリテーナ７の上部よりやや上に周面５２が頭を出し、転動体５の下部においてもリテーナ７の底部よりやや下に周面５２が頭を出している。

図８（３）は使用されているときの転動体５の接触状態を示しており、図の下側では軸体９と接触し、上側では軌道輪６と接触している。
軸体９との接触は軸体９の外周面との接触であるが、転動体５は２つの円柱体５１を有しているので、接触部分は５Ｃ，５Ｄの２箇所となる。そして、軸体９の外周面は凸面であるので、接触部分５Ｃ，５Ｄでの接触は点接触となる。

軌道輪６との接触は軌道輪６の内周面との接触であるが、接触部分はやはり５Ａ，５Ｂの２箇所となる。そして、軌道輪６の内周面は凹面であるので、接触部分５Ａ，５Ｂでの接触は線接触となる。線接触の長さが長くなるようにすれば軌道輪６との間での接触圧力は分散され、軌道輪６の接触内面と転動体５の周面５２の表面がそれだけ傷み難くなる。従って、なるべく長い線で接触する線接触となるよう、円柱体５１の周面５２の形状を形成する。これは、軌道輪６の内周の曲率を考慮しつつ、周面５２の接触部分５Ａ，５Ｂの曲率を決めることにより、実現することが出来る。

以上述べたことより分かるように、本考案の転動体５は４箇所で接触し、従来の球状の転動体８２での接触（２箇所接触）の２倍の箇所で接触するので、１箇所当たりで受け持つ接触圧力は単純計算でも半減する。その上、４箇所の内の２箇所は点接触ではなく線接触であるので、接触圧力は更に分散され、単位面積当たりで受け持つ接触圧力は更に小さなものとなり、転動体５の表面は従来のものに比べて大幅に傷み難くなる。そのため、直動案内装置の使用寿命が長くなる。

１…直動案内装置、２…外筒、３…エンドキャップ、４…オイルシール、５…転動体、６…軌道輪、７…リテーナ、８…軸体挿通孔、９…軸体、１９…潤滑剤通路溝、２０…筒体部、２１…油穴、２２…フランジ部、２３…取付穴、２４…転動体循環路、２５…軌道輪挿入側端部、２６…軌道輪先端停止部、２７…軌道輪挿入孔、３０…循環路端部、３１…軌道輪端部対向部、３２…隙間調整ネジ孔、３３…隙間調整ネジ、５０…連結部、５１…円柱体、５２…周面、５３…面取り部、５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ…接触部分、６０…筒体、６１…割り、６２…挿入先頭側端部、６３…挿入後方側端部、７０…転動体保持溝、８０…直動案内装置、８１…外筒、８２…転動体、８３…転動体循環路、８４…エンドキャップ、８５…軸体、８６…リテーナ、８７…軌道輪、８２Ａ，８２Ｂ…接触部分

Claims (5)

1. 内周面に等間隔で軸方向に延設された転動体循環路（２４）が複数個設けられた外筒（２）と、
   該外筒の内側に挿入された円筒状の軌道輪（６）と、
   該軌道輪の内側に挿入されたリテーナ（７）と、
   周面（５２）断面が曲線的に凸状に膨出している２つの円柱体（５１）とそれらを連結する連結部（５０）とで全体としてローラー状に構成された転動体（５）と、
   該転動体が前記リテーナと前記転動体循環路（２４）を通って循環するよう充填された状態で前記外筒（２）の両端部を塞ぐよう取り付けられたエンドキャップ（３）と、
   エンドキャップの外側に装着されたオイルシール（４）と
   を具えたことを特徴とする直動案内装置。
2. 請求項１記載の直動案内装置において、
   転動体（５）の両側面部の周辺部分には、リテーナからの脱落を防止すると共に保持を良好にするよう面取り部（５３）が施されている
   ことを特徴とする直動案内装置。
3. 請求項１または２記載の直動案内装置において、
   転動体（５）を構成する円柱体（５１）と軌道輪（６）の内壁面との接触が線接触となるよう該円柱体の周面（５２）の断面形状を形成した
   ことを特徴とする直動案内装置。
4. 請求項１，２または３記載の直動案内装置において、
   軌道輪（６）を、軸方向に割り（６１）を入れた円筒状構造とし、その一方の端部を挿入後方側端部（６３）と定めると共に他方の端部を挿入先頭側端部（６２）と定め、挿入後方側端部の外径（Ｐ）を挿入先頭側端部の外径（Ｑ）よりやや大となるよう外壁面にテーパーをつけた構造とし、
   外筒（２）を、その一方の端部を軌道輪挿入側端部（２５）と定めると共に他方の端部を軌道輪先端停止部（２６）と定め、軌道輪挿入側端部の内径（Ｒ）を軌道輪先端停止部の内径（Ｓ）よりやや大となるよう内壁面にテーパーをつけた構造とし、
   エンドキャップ（３）を、外筒に取り付けたとき軌道輪（６）の端部に対向する部位である軌道輪端部対向部（３１）に通ずるよう軌道輪の軸方向と同方向に外部から開けられた隙間調整ネジ孔（３２）を設けた構造とし、
   先端が軌道輪（６）の端部に当接するよう該隙間調整ネジ孔にねじ入れられ、軌道輪の軸方向の位置を変化させ得る隙間調整ネジ（３３）
   を具えたことを特徴とする直動案内装置。
5. 請求項１，２，３または４記載の直動案内装置において、
   外筒（２）の外側面から全ての転動体循環路（２４）に通ずるよう開けられた油穴（２１）および各油穴を通ずるよう周方向に設けられた潤滑剤通路溝（１９）を具え、
   該油穴を通じて全ての転動体循環路に均一に潤滑剤を供給し得るようにした
   ことを特徴とする直動案内装置。

Images