JP3214623U - コロスプライン - Google Patents

Abstract

【課題】鋼球保持器を使用する必要がなく、簡単な構造及びコスト削減の長所を備え、更に、高い半径方向負荷を支承することができるコロスプラインを提供する。【解決手段】スプライン軸２１と、外筒２２と、複数のコロカバー２３と、２つのエンドキャップ２４と、複数のコロ２５とを備える。スプライン軸２１は軸本体２１１と複数の軌道溝２１２とを有する。外筒２２は、スプライン軸２１に被せて設けられるとともに、複数のコロ溝２２１と複数の循環凹溝２２２とを有しており、コロ溝２２１と軌道溝２１２とが対応して複数のコロ通路Ｒ１を形成している。コロカバー２３は、循環凹溝２２２を覆うように設けられることで、コロ通路Ｒ１に対応して複数の循環通路Ｒ２を形成している。エンドキャップ２４は、外筒２２の両端にそれぞれ設けられるとともに、複数の方向転換通路Ｒ３を有しており、方向転換通路Ｒ３はコロ通路Ｒ１と循環通路Ｒ２とを接続し、コロ２５を収容する複数のコロ循環経路ＲＰを形成している。【選択図】図３

Description

本考案はコロスプラインに関する。

ボールスプラインは外筒がスプライン軸上で直線運動する直線ガイドレール装置であって、鋼球が軌道溝上で転動する構造を採用しているため、トルクを伝達すると同時に直線運動を行う機構に適用される。

各種ボールスプラインにおいて、鋼球保持器は核心となる役割を演じており、一方で鋼球の転動を案内すべき十分な剛性を備える必要があると共に、他方ではユニット全体の動作効果が劣る、又は異音が発生するのを防止するために構造上でも極めて高い精度が求められる。

図１を参照されたい。図１は従来のボールスプライン１の分解概略図である。ボールスプライン１はスプライン軸１１と、外筒１２と、エンドキャップ１３と、鋼球保持器１４と、これら構成要素の間で循環運動する鋼球１５とを備えており、また防塵シール１６がエンドキャップ１３に設けられている。このうち、鋼球保持器１４は、スプライン軸１１と外筒１２との間に設けられて、鋼球１５を組付ける前、又は外筒１２とスプライン軸１１とを分離する時、その位置で脱落しないように維持している。しかしながら、鋼球保持器１４は長期間、鋼球１５の循環運動を支承していると、かなり損傷してしまい、ひいては鋼球１５の運動時に振動する不具合が発生しやすく、特に鋼球１５が高速運動すると、鋼球１５が脱落する確率が上がり、使用者の操作におけるリスクをもたらしてしまう。

本考案の目的は、従来の鋼球保持器を使用する必要がなく簡単な構造及びコスト削減の長所を備えると共に、更に高い半径方向負荷を支承することができるコロスプラインを提供することにある。

本考案は、スプライン軸と、外筒と、複数のコロカバーと、２つのエンドキャップと、複数のコロとを備えるコロスプラインを提案する。スプライン軸は、軸本体と、軸本体の表面に位置する複数の軌道溝とを有する。外筒は、スプライン軸に被せて設けられるとともに摺動的に設けられており、外筒は複数のコロ溝と複数の循環凹溝とを有しており、前記複数のコロ溝と前記複数の軌道溝とが対応して複数のコロ通路を形成している。前記複数のコロカバーは、前記複数の循環凹溝を覆うように設けられることで、前記複数のコロ通路に対応して設けられている複数の循環通路を形成している。前記２つのエンドキャップは、スプライン軸に被せて設けられるとともに、外筒の両端にそれぞれ設けられており、該エンドキャップの各々は複数の方向転換通路を有しており、前記複数の方向転換通路の各々の両端は前記複数のコロ通路の各々と前記複数の循環通路の各々にそれぞれ接続して、且つ対応する前記複数のコロ通路、前記複数の循環通路及び前記複数の方向転換通路が共同して複数のコロ循環経路を形成している。前記複数のコロは前記複数のコロ循環経路に収容される。

１つの実施例において、各循環凹溝は外筒の外表面からスプライン軸の方向に窪んだ溝である。

１つの実施例において、各循環凹溝と各コロ溝とが対向して設けられている。

１つの実施例において、スプライン軸の半径方向断面において、各軌道溝、各循環凹溝、各コロ溝及びスプライン軸の軸心は同じ半径方向上にある。

１つの実施例において、各循環凹溝はスプライン軸の軸方向に延在している。

１つの実施例において、各コロカバーは各循環凹溝にそれぞれ密着結合されている。

１つの実施例において、前記複数のコロカバーが外筒の表面に完全な円弧面を形成する。

１つの実施例において、循環凹溝は楔状溝の構成となっている。

１つの実施例において、前記複数の軌道溝の本数が３本であり、スプライン軸の半径方向断面において、軌道溝のいずれか２本の、スプライン軸の中心に対する中心角が１２０度である。

１つの実施例において、各エンドキャップが、１つのエンドキャップ本体と、前記エンドキャップ上に前記複数の方向転換通路を形成すべく、エンドキャップ本体にそれぞれ設けられる複数の通路形成コマとをそれぞれ有している。

上記によって、本考案のコロスプラインにおいては、外筒のコロ溝とスプライン軸の軌道溝とが対応してコロ通路を形成しており、コロカバーが外筒の循環凹溝を覆うように設けられて複数の循環通路を形成し、そしてエンドキャップの方向転換通路の両端がコロ通路及び循環通路にそれぞれ接続して、且つ対応するコロ通路、循環通路及び方向転換通路が共同して複数のコロ循環経路を形成する構造設計によって、コロをコロ循環経路内で循環運動させることができる。これにより、本考案のコロスプラインは、従来のボールスプラインの鋼球保持器を使用する必要がなく簡単な構造及びコスト削減を達成すると共に、高い半径方向負荷を支承することができる。

従来のボールスプラインの分解概略図である。 本考案の１つの実施例に係るコロスプラインの組立概略図である。 本考案の１つの実施例に係るコロスプラインの分解概略図である。 本考案のコロスプラインのエンドキャップの概略図である。 図２Ａに示すコロスプラインの軸方向断面概略図である。 図２Ａに示すコロスプラインの断面線Ａ-Ａにおける断面概略図である。 図４Ａに示す一部拡大概略図である。 本考案の他の実施例に係るコロスプラインの分解概略図である。

以下に関連する図面を参照して、本考案の好ましい実施例に係るコロスプラインを同じ構成要素には同じ符号を付して説明する。

それぞれ本考案の１つの実施例に係るコロスプライン２の組立概略図及び分解概略図である図２Ａ及び図２Ｂを参照されたい。

図２Ａ及び図２Ｂに示すように、本実施例のコロスプライン２はスプライン軸２１と、外筒２２と、複数のコロカバー２３と、２つのエンドキャップ２４と、複数のコロ２５とを備える。

スプライン軸２１は軸本体２１１と複数の軌道溝２１２とを有する。本実施例においては、スプライン軸２１が、軸本体２１１の表面に位置する３本の軌道溝２１２を有するものを例としているが、軌道溝２１２の本数はこれに限定されるものではなく、応用上の必要性によるものである。その他の実施例において、スプライン軸２１はその他の本数の軌道溝２１２を有することができる。製作において、研磨装置を用いて、軸本体２１１に対して同時に加工研磨を実施して、複数の軌道溝２１２として１回の作業にて３本の軌道溝２１２の製作を同時に完了することができる。

外筒２２はスプラインナットと称してもよく、両端が開口した筒状の金属部材である。外筒２２はスプライン軸２１に被せて設けられるとともに摺動的に設けられる。実際には、外筒２２とスプライン軸２１との間の隙間は０.０５ｍｍから１ｍｍとすることができる。しかしながら、本考案ではこれに限定されない。外筒２２は軌道溝２１２の本数に対応して設けられる複数のコロ溝２２１及び複数の循環凹溝２２２を有する。このうち、コロ溝２２１は長尺状の凹溝であるとともに、外筒２２の内側に位置し、且つ外筒２２の両端まで延在している。

また、本実施例の循環凹溝２２２は外筒２２の外表面からスプライン軸２１の方向に窪んだ溝であるとともに、スプライン軸２１の軸方向に延在している。まず説明しておくが、従来のボールスプラインにおいては、鋼球の方向転換後の循環通路は一般的に外筒上に貫通孔の形態で製作されているため、加工難度が高く、精度制御も容易ではなく、しかも、外筒の外側壁も加工中に破損してしまいやすい。仮に外筒の貫通孔の加工製作が成功したとしても、貫通孔と外筒表面との間の外側壁は薄く、剛性及び強度も不足しがちで、鋼球の運動時でも破損しやすい。しかし、本実施例の循環凹溝２２２は貫通孔の形態ではないため、加工製作上も容易であるばかりではなく、精度も制御しやすく、しかも、コロ２５の運動時でも破裂又は損傷する不具合は生じない。

更に特に説明しておくが、本実施例における外筒２２はフランジレスの構造設計を例としている。しかしながらこれに限定されるものではなく、その他の実施例において、外筒２２の一端又は両端は、コロスプラインの応用範囲を拡大するためにフランジを有しても良い。また、図２Ｂに示す複数のコロカバー２３は同じ構造であるが異なる角度を成して示されている。本実施例において、コロカバー２３は長尺状の部材であって、その断面は概ねコの字状構造をなしており、コロ２５の転動方向及び半径方向へのずれを規制して保持することで、脱落を防止することができる。

図２Ａに示すコロスプライン２の軸方向断面概略図である図３を参照されたい。まず説明しておくが、図面を簡素化し、本実施例の考案を理解しやすくするために、図３にはコロ２５を一列で、コロカバー２３を２本のみで図示している。しかしながら、本考案ではこれに限定されない。コロ２５及びコロカバー２３の数量は、軌道溝２１２、コロ溝２２１及び循環凹溝２２２の数量に対応するのが好ましい。

図３において、対応する各軌道溝２１２及び対応する各コロ溝２２１は、コロ２５を軸本体２１１上で転動させるべく、複数のコロ通路Ｒ１を共同で形成することができる。また、コロカバー２３はそれぞれ外筒２２の循環凹溝２２２を覆うように設けられている。ここで、コロカバー２３のスプライン軸２１に対向する側には凹部２３１を有しており、凹部２３１と循環凹溝２２２の一部とで複数の循環通路Ｒ２を形成しており、循環通路Ｒ２は、コロ２５が循環して方向転換するときにその移動方向及び位置を規制するべく、コロ２５が循環して方向転換する通路を構成することができる。このうち、コロカバー２３の形状は循環凹溝２２２の形状に対応し、且つ各コロカバー２３は対応する各循環凹溝２２２にそれぞれ密着結合されることで、コロカバー２３が外筒２２の表面に嵌め合わせられた時、外筒２２の外表面に完全な円弧面を形成することができる。また、これら循環通路Ｒ２はそれぞれ前記複数のコロ通路Ｒ１に対応して設けられている。ここで、循環通路Ｒ２と、対応するコロ通路Ｒ１とはそれぞれ外筒２２の内面と外面との両方の対向部に位置している（両者の間が仕切られている）。

図２Ｂ、図２Ｃ及び図３を再度参照されたい。このうち、図２Ｃは本考案のコロスプライン２のエンドキャップ２４の概略図である。各エンドキャップ２４はそれぞれ複数の方向転換通路Ｒ３を有する。本実施例では、スプライン軸２１が３本の軌道溝２１２を有するものを例としているため、各エンドキャップ２４は、各構成要素の構造に対応すべく、３本の方向転換通路Ｒ３を有するのが好ましい。しかしながら、本考案ではこれに限定されない。しかも、図面の簡素化を図るために、図３には各エンドキャップ２４について２本の方向転換通路Ｒ３のみを図示して説明する。

２つのエンドキャップ２４はスプライン軸２１に被せて設けられるとともに、外筒２２の両端にそれぞれ設けられて、エンドキャップ２４の方向転換通路Ｒ３をコロ通路Ｒ１及び循環通路Ｒ２に対応させることができ、しかも方向転換通路Ｒ３の両端はそれぞれコロ通路Ｒ１及び循環通路Ｒ２に接続されている。詳細に言えば、各々の方向転換通路Ｒ３の両端は、対応する１本のコロ通路Ｒ１及び１本の循環通路Ｒ２にそれぞれ接続されることで、複数のコロ循環経路ＲＰを共同で形成して、コロ２５をコロ循環経路ＲＰ内に収容して循環運動させることができる。

また、エンドキャップ２４上を加工して方向転換通路Ｒ３を製作しやすくするために、本実施例の各エンドキャップ２４は１つのエンドキャップ本体２４１と複数の通路形成コマ２４２とから構成され、これら通路形成コマ２４２は、エンドキャップ２４上にこれら方向転換通路Ｒ３を形成すべく、エンドキャップ本体２４１にそれぞれ設けることができる。図３に示すように、各方向転換通路Ｒ３が対応する位置には、まずエンドキャップ本体２４１の一方側で方向転換通路Ｒ３に対応する位置に３つの円弧形の凹部（指示記号は省略）を加工製作した後、更にこれらの円弧形の凹部の対向する２つの内壁面に２つの円弧形の凹溝２４１１を加工製作する。さらに、通路形成コマ２４２の一方側の外面は、前記円弧形の凹溝２４１１に対応した突出円弧状に形成することによって、通路形成コマ２４２をこれら凹溝２４１１内に嵌設することができる。ここでは、通路形成コマ２４２をエンドキャップ本体２４１の一側面２４３と同一平面にして外筒２２に密着させるようにしてあるが、これ以外に、例えば、エンドキャップ２４のみで方向転換通路Ｒ３を形成することもできる。

よって、コロ２５がコロ通路Ｒ１内でエンドキャップ２４の位置にまで移動した時、エンドキャップ２４の方向転換通路Ｒ３に沿って循環通路Ｒ２にまで案内されて、反復循環運動が発生することになる。具体的に言えば、コロ２５は、コロ通路Ｒ１に従って、エンドキャップ２４の方向転換通路Ｒ３の円弧面構造設計に沿って方向転換通路Ｒ３に進入するように案内され、更に方向転換通路Ｒ３によって、対応する循環通路Ｒ２内に案内される。コロ２５が循環通路Ｒ２から他端のエンドキャップ２４にまで運動すると、他方のエンドキャップ２４の方向転換通路Ｒ３の円弧面構造設計によって、更に対応するコロ通路Ｒ１内にまで案内されることで、循環運動を実現する。

図２Ａに示すコロスプライン２の断面線Ａ-Ａにおける断面概略図である図４Ａ、及び図４Ａに示す一部拡大概略図である図４Ｂを参照されたい。

図４Ａ及び図４Ｂにおいて、循環凹溝２２２は楔状溝の構成（いわゆる「あり溝」）となっている。具体的に言えば、循環凹溝２２２はコロカバー２３に結合されている２つの内側壁２２２１を有しており、半径方向断面において、２つの内側壁２２２１の相互間の距離は、スプライン軸２１から離れた箇所において最短距離となり、２つの内側壁２２２１がスプライン軸２１に近い箇所で最大となる（即ち、溝幅は、外側は狭く、内側が広い）。そのように、循環凹溝２２２は外筒２２の表面に近くなるほど幅が狭くなるので、これによって、コロカバー２３の半径方向支承力（コロ２５の転動過程にてこれに生じる半径方向衝撃に抗する能力）が高くなり、コロ２５がコロ循環経路ＲＰで運動する時、コロカバー２３は外筒２２から外れにくくなる。組立に際しては、コロカバー２３を外筒２２の一端側から循環凹溝２２２に挿入することで、コロカバー２３と循環凹溝２２２とを密着結合させることができるので、組立作業もかなり容易になる。

また、スプライン軸２１の半径方向断面において、各軌道溝２１２、各循環凹溝２２２、各コロ溝２２１及びスプライン軸２１の軸心Ｏは同じ半径方向上にある。言い換えるならば、半径方向断面において、各軌道溝２１２の中心、各循環凹溝２２２の中心、各コロ溝２２１の中心及びスプライン軸２１の軸心Ｏは一直線に繋がっているということである。また、軌道溝２１２の本数は３本であることから、軌道溝２１２のいずれか２本の、スプライン軸２１の中心Ｏに対する中心角θが１２０度となることで、コロ２５のスプライン軸２１上での負荷は半径方向断面において正三角形（正三角形の頂点を接点）として分布し、外筒２２に荷重が生じた時に平均化することができる。また、コロ２５はスプライン軸２１の軌道溝２１２上でそれぞれ線接触するため（従来のボールスプラインでは点接触）、図１のボールスプライン１と比べても、本実施例のコロスプライン２は従来技術の鋼球保持器を使用する必要がなく簡単な構造及びコスト削減の長所を備えると共に、更に高い半径方向負荷を支承することができる。

また、本考案の他の実施例に係るコロスプライン２ａの分解概略図である図５を参照されたい。図２Ｂのコロスプライン２との主な相違点は、本実施例のコロスプライン２ａの２つのエンドキャップ２４ａは通路形成コマ２４２を有さず、３本の方向転換通路Ｒ３をエンドキャップ２４ａのエンドキャップ本体に直接加工製作しているところである。

なお、コロスプライン２ａのその他の技術特徴は前記コロスプライン２の同じ構成要素を参照できるので、別途説明しない。

上記をまとめるに、本考案のコロスプラインにおいては、外筒のコロ溝とスプライン軸の軌道溝とが対応してコロ通路を形成しており、コロカバーが外筒の循環凹溝を覆うように設けられて複数の循環通路を形成し、そしてエンドキャップの方向転換通路の両端がコロ通路及び循環通路にそれぞれ接続して、且つ対応するコロ通路、循環通路及び方向転換通路が共同して複数のコロ循環経路を形成する構造設計によって、コロをコロ循環経路内で循環運動させることができる。これにより、本考案のコロスプラインは、従来のボールスプラインの鋼球保持器を使用する必要がなく簡単な構造及びコスト削減を達成すると共に、高い半径方向負荷を支承することができる。

上記は単に例示に過ぎず、本考案を限定するものではない。本考案の技術思想及び範囲を超えることなく、これに対して行う等価の修正又は変更のいずれも、別紙の実用新案登録請求の範囲に含まれるものである。

本考案は以上の構成により、コロスプラインを提供するものであり、従来のボールスプラインのように鋼球保持器を使用する必要がないため、簡単な構造及びコスト削減の長所を備えており、しかも従来のボールスプラインに比べて、本考案のコロスプラインは高い半径方向負荷を支承することができる。

１ ボールスプライン
１１ スプライン軸
１２ 外筒
１３、２４、２４ａ エンドキャップ
１４ 鋼球保持器
１５ 鋼球
１６ 防塵シール
２、２ａ コロスプライン
２１ スプライン軸
２１１ 軸本体
２１２ 軌道溝
２２ 外筒
２２１ コロ溝
２２２ 循環凹溝
２２２１ 内側壁
２３ コロカバー
２３１ 凹部
２４、２４ａ エンドキャップ
２４１ エンドキャップ本体
２４１１ 凹溝
２４２ 通路形成コマ
２４３ 側面
２５ コロ
Ａ−Ａ 断面線
Ｏ 軸心
Ｒ１ コロ通路
Ｒ２ 循環通路
Ｒ３ 方向転換通路
ＲＰ コロ循環経路
θ 中心角

Claims (10)

1. 軸本体と、該軸本体の表面に位置する複数の軌道溝とを有するスプライン軸と、
   前記スプライン軸に被せて設けられるとともに摺動的に設けられており、複数のコロ溝と複数の循環凹溝とを有しており、前記複数のコロ溝と前記複数の軌道溝とが対応して複数のコロ通路を形成している外筒と、
   前記複数の循環凹溝を覆うように設けられることで、前記複数のコロ通路に対応して設けられている複数の循環通路を形成している複数のコロカバーと、
   前記スプライン軸に被せて設けられるとともに、前記外筒の両端にそれぞれ設けられている２つのエンドキャップであり、該エンドキャップの各々は複数の方向転換通路を有しており、前記複数の方向転換通路の各々の両端は前記複数のコロ通路の各々と前記複数の循環通路の各々にそれぞれ接続して、且つ対応する前記複数のコロ通路、前記複数の循環通路及び前記複数の方向転換通路が共同して複数のコロ循環経路を形成している、２つのエンドキャップと、
   前記複数のコロ循環経路に収容される複数のコロと、
   を備える、ことを特徴とするコロスプライン。
2. 前記循環凹溝の各々が前記外筒の外表面からスプライン軸の方向に窪んだ溝である、ことを特徴とする請求項１に記載のコロスプライン。
3. 前記循環凹溝の各々と前記コロ溝の各々とが対向して設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載のコロスプライン。
4. 前記スプライン軸の半径方向断面において、前記軌道溝の各々、前記循環凹溝の各々、前記コロ溝の各々及び前記スプライン軸の軸心が同じ半径方向上にある、ことを特徴とする請求項３に記載のコロスプライン。
5. 前記循環凹溝の各々が前記スプライン軸の軸方向に延在している、ことを特徴とする請求項１に記載のコロスプライン。
6. 前記コロカバーの各々が前記循環凹溝の各々に密着結合されている、ことを特徴とする請求項１に記載のコロスプライン。
7. 前記複数のコロカバーが前記外筒の表面に完全な円弧面を形成する、ことを特徴とする請求項１に記載のコロスプライン。
8. 前記循環凹溝が楔状溝の構成となっている、ことを特徴とする請求項１に記載のコロスプライン。
9. 前記複数の軌道溝の本数が３本であり、前記スプライン軸の半径方向断面において、前記複数の軌道溝のいずれか２本の、前記スプライン軸の中心に対する中心角が１２０度である、ことを特徴とする請求項１に記載のコロスプライン。
10. 前記２つのエンドキャップの各々が、１つのエンドキャップ本体と、前記エンドキャップ上に前記複数の方向転換通路を形成すべく、前記エンドキャップ本体にそれぞれ設けられる複数の通路形成コマとをそれぞれ有している、ことを特徴とする請求項１に記載のコロスプライン。

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