JP3523973B2 - ボールチェーンを用いた直線案内装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械や工業用
ロボット等の直線スライド部において、可動体を直線的
に案内する直線摺動用ベアリングやボールスプライン装
置等の直線案内装置に係り、詳細には、多数のボールを
一列に配列したボールチェーンの循環によって上記スラ
イド部材が案内軸に沿って移動する直線案内装置の改良
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の直線案内装置としては、
テーブル等の可動体を担持した摺動台がベッドやサドル
等の固定部上に配設された軌道レールに沿って移動する
直線摺動用ベアリングや、ボールを介してスプライン軸
に嵌合した円筒状のナット部材が該スプライン軸に沿っ
て移動するボールスプライン装置が知られている。

【０００３】これらのうち、前者の直線摺動用ベアリン
グとしては、ボール転走溝を有する軌道レールと、上記
ボール転走溝と対向する負荷転走溝並びにこれと平行な
ボール戻し孔を有すると共に、上記負荷転走溝からボー
ル戻し孔へボールを導く方向転換路を有し、上記軌道レ
ールに沿って移動する摺動台と、これら摺動台と軌道レ
ールとの間で荷重を負荷しながら転走すると共に、上記
摺動台の負荷転走溝、ボール戻し孔及び方向転換路より
構成される無限軌道を循環する多数のボールとから構成
されるものが知られている。

【０００４】また、後者のボールスプライン装置として
は、軸方向に沿ってボール転走溝を有するスプライン軸
と、上記ボール転走溝と対向する負荷転走溝を有すると
共に、ボールを介して該スプライン軸の外周に嵌合する
ナット部材とから構成され、やはり上記ボールの無限循
環に伴ってナット部材が上記スプライン軸に沿って移動
すると共に、これらナット部材とスプライン軸との間で
相互にトルクを伝達して使用されるものが知られてい
る。

【０００５】このように構成された従来の直線案内装置
では、摺動台やナット部材といったスライド部材の無限
軌道がボールで満たされていることから、該スライド部
材が軌道レールやスプライン軸といった案内軸に沿って
移動すると、互いに隣接するボールが相互に衝突あるい
は擦れ合いながら上記無限軌道内を循環することとな
り、ボールが早期に磨耗して装置寿命が短命化するとい
った問題点があった。

【０００６】そこで、このような問題点を解決するもの
として、多数のボールを整列保持したボールチェーンを
上記無限軌道に組み込んだ直線摺動用ベアリングが提案
されている（特開平５−５２２１７号公報）。図１１及
び図１２に示すように、かかるボールチェーン１００は
互いに隣接する各ボール１０１の間に間座１０２を介装
すると共に、各間座１０２をボールの配列方向に沿った
一対の帯状連結部１０３で繋いでボール１０１を数珠状
に連結したものであり、上記ボール１０１を金型内に中
子として配置した可撓性樹脂の射出成形によって製作さ
れている。

【０００７】このように構成された従来の直線摺動用ベ
アリングでは、図１３に示す如く上記ボールチェーン１
００が摺動台１０４のボール戻し孔１０５及び方向転換
路１０６に組み込まれて該無限軌道内を循環するのであ
るが、この際、互いに隣接するボール１０１の間には間
座１０２が介装されていることから、ボール同志の相互
摩擦や衝突が防止され、ボール１０１の磨耗を可及的に
防止することができた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記無限軌
道内におけるボールの循環に際しては、荷重から解放さ
れたボールを軌道レールのボール転走溝から摺動台の方
向転換路に掬い上げる必要があるが、かかる掬い上げに
当たっては、図１４に示す如く、軌道レール１０７のボ
ール転走溝１０８と摺動台１０４の負荷転走溝１０９と
が正対する方向（以下、ボール接触方向と記す）へボー
ル１０１を導くのが好ましい。かかる方向へボール１０
１を導けば、方向転換路１０６内におけるボール１０１
の蛇行が防止され、摺動台１０４の無限軌道内における
ボール１０１の循環が円滑化するからである。

【０００９】その一方、摺動台１０４が大型化するのを
避けるという観点からすれば、必ずしもボール接触方向
にボール戻し孔１０５を形成するのが妥当でない場合も
あり、また、摺動台１０４にはテーブル等の可動体を固
定するためにタップ孔が形成されることから、かかるタ
ップ孔との干渉を避ける上で、ボール接触方向にボール
戻し孔１０５を形成することができない場合もある。

【００１０】従って、無限軌道内におけるボール１０１
の循環の円滑化を図りつつ、摺動台１０４に対するボー
ル戻し孔１０５の形成位置の自由度を高めるためには、
図１５に示すように、負荷転走溝からボール戻し孔へボ
ールを導く方向転換路１０６をボール接触方向から湾曲
させて形成する必要があった。

【００１１】また、ボールの転走方向を逆転させるとい
う方向転換路の本来の役割を考慮した場合、かかる方向
転換路におけるボールの旋回半径は大きい方が好まし
く、そのためには方向転換路の長さを長く設定すること
が必要である。しかし、負荷転走溝からみてボールの接
触方向にボール戻し孔が位置する場合、方向転換路の長
さを長尺に設定すれば、当然に負荷転走溝とボール戻し
孔との間隔が拡がってしまい、摺動台の大型化は避ける
ことができない。

【００１２】従って、この点からしてもボール戻し孔を
摺動台の任意の位置に形成し、かかるボール戻し孔と負
荷転走溝とを連通連結する方向転換路を湾曲させて形成
する必要があった。

【００１３】しかし、かかる従来のボールチェーン１０
０では各間座１０２を連結する帯状連結部１０３の側縁
が直線的に形成されていることから、該連結部１０３の
面と交差する方向（図１２の矢線Ａ方向）へはボールチ
ェーン１００を湾曲させ易いものの、該連結部１０３の
面と平行な方向（図１１の矢線Ｂ方向）へは湾曲させ難
いといった問題点があり、前述のように方向転換路１０
６がボール接触方向から逸れるように湾曲している場合
には、該ボールチェーン１００を強引に湾曲させて無限
軌道内に組み込まなければならないので、該ボールチェ
ーン１００の円滑な循環を期待することができなかっ
た。

【００１４】このため、ボールチェーンを用いた従来の
直線案内装置では、無限軌道内における該ボールチェー
ンの循環の円滑性を考慮すると、負荷転走溝から見てボ
ール接触方向にボール戻し孔を形成しなければならず、
摺動台が大型化する一つの要因となっていた。

【００１５】一方、前述した従来のボールスプライン装
置においては、ナット部材の小径化を図るという観点か
ら上記ボール戻し孔を可能な限りナット部材の内径近傍
に設けることが必要であり、前述の直線摺動用ベアリン
グと同様、負荷転走溝からみたボール接触方向にボール
戻し孔を形成することが困難であった。

【００１６】このため、図１１に示す従来のボールチェ
ーンをボールスプライン装置の無限軌道に組み込んだの
では、該ボールチェーンの円滑な循環を期待することが
できなかった。

【００１７】本発明はこのような問題点に鑑みなされた
ものであり、その目的とするとろは、ボール無限軌道に
組み込まれて循環するボールチェーンに改良を加えるこ
とにより、摺動台やナット部材に対するボール無限軌道
の形成位置を自由に設計し、以てこれらスライド部材の
小型化に寄与することが可能な直線案内装置を提供する
ことにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の直線
案内装置は、長手方向に沿ってボール転走溝を有する案
内軸と、上記ボール転走溝と対向する負荷転走溝を有す
ると共に上記負荷転走溝の一端から他端へとボールを循
環させる無負荷転走路を有し、上記案内軸に沿って移動
するスライド部材と、これらスライド部材と案内軸との
間で荷重を負荷しながら転走する多数のボールが一列に
配列されると共に、上記スライド部材のボール転走溝及
び無負荷転走路より構成される無限軌道に組み込まれて
該無限軌道を循環する可撓性のボールチェーンとから構
成され、上記ボールチェーンが、所定の間隔をおいて一
列に配列された多数のボールと、これらボールを回転自
在に保持すると共に互いに隣接するボールを相互に繋い
だ連結体ベルトとから構成され、上記連結体ベルトは該
ボールの球面に沿って、しかも複数のボールと当接する
ように帯状に形成された４本のベルト部材を有する一
方、該ベルト部材は互いに隣接するボールの間において
他のベルト部材と相互に連結され、かかる連結位置にお
いて上記連結体ベルトはボールの外径よりも括れた形状
に形成されていることを特徴とするものである。

【００１９】このような技術的手段によれば、上記連結
体ベルトはボールの球面に沿って且つボールの配列方向
に沿って帯状に形成された４本のベルト部材を有し、こ
れらベルト部材は互いに隣接するボールの間において他
のベルト部材と相互に連結されている。このため、かか
る連結体ベルトは４本のベルト部材が相互に結合した位
置、すなわち互いに隣接するボールの間において該ボー
ルの外径よりも括れた形状に形成されており、このボー
ルチェーンは当該位置において何れの方向へも柔軟に屈
曲し易い他、該ボールチェーンに作用する捩じれを吸収
し易い構造となっている。従って、スライド部材の無限
軌道に該ボールチェーンを組み込んで使用する際に、か
かる無限軌道を構成する無負荷転走通路が負荷転走溝か
らみてボール接触方向に存在しない場合であっても、該
ボールチェーンを常に上記無限軌道の内部で円滑に循環
させることが可能となる。

【００２０】また、本発明において上記スライド部材に
形成する負荷転走溝及び案内軸に形成するボール転走溝
としては、一対のボール転走面が交わったゴシックアー
チ状に形成しても良いし、単一のボール転走面からなる
サーキュラアーク状に形成しても良い。但し、前者のゴ
シックアーチ状に形成する場合は、ボールチェーンの連
結部が負荷転走溝及びボール転走溝と接触するのを避け
るため、これら転走溝の最深部に該ボールチェーンの連
結部が収容され且つ案内される逃げ溝を形成する必要が
ある。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
の直線案内装置を詳細に説明する。図１は本発明のボー
ルチェーン１の実施例を示すものである。このボールチ
ェーン１は合成樹脂製の連結体ベルト２に所定間隔で複
数のボール３を一列に配列したものであり、該ボール３
は上記連結体ベルト２に保持された状態で自在に回転可
能となっている。

【００２２】上記連結体ベルト２はボール３の球面に沿
って、しかも複数のボール３と当接するように帯状に形
成された４本のベルト部材５を有し、かかるベルト部材
５は互いに隣接するボール３，３の間において他のベル
ト部材５と相互に連結されている。また、互いに隣接す
るボール３の間には円盤状の連結部４が形成されてお
り、各ベルト部材５はこの連結部４を介して他のベルト
部材５と相互に連結される一方、この連結部４は互いに
隣接するボール３の接触を防止する間座としての役割も
果たしている。

【００２３】図２に示すように、上記ベルト部材５はボ
ール３の球面を４等分するようにボール列の上下左右に
配されており、ボール３がこれに隣接する一対の連結部
４のの間のから抜けでることがないよう、４方向からボ
ール３の動きを拘束している。また、かかるベルト部材
５はボール３の球面に沿って形成されており、ボールチ
ェーン１を全体的に観察した場合に、上記連結体ベルト
２は連結部４の形成位置において最も括れた形状をなし
ている。

【００２４】このボールチェーン１は上記ボール３を中
子として金型内に配列した合成樹脂の射出成形により成
形され、成形完了後に上記連結体ベルト２をボール３と
共に金型から離型して製造される。また、単に連結体ベ
ルト２を射出成形したのみでは該ベルト２の連結部４及
びベルト部材５がボール３と密着してしまい、該連結体
ベルト２に対してボール３が自在に回転しないことか
ら、この実施例では成形完了後のボールチェーン１を鉱
油系潤滑油に浸漬し、経時的な連結体ベルト２の膨潤を
待ってボール３と連結部４又はベルト部材５との間に隙
間を形成し、該ボール３の自由な回転を可能としてい
る。

【００２５】そして、以上のように構成された本実施例
のボールチェーン１によれば、上記連結体ベルト２は互
いに隣接するボール３とボール３との間、すなわち連結
部４の形成位置において最も括れた形状をなしているの
で、かかる位置においては該ボールチェーン１を何れの
方向へも自由に屈曲させることが可能であり、例えば図
２に示すように、上記ベルト部材５の存在する矢線ａ方
向のみならず、互いに隣接するベルト部材５，５の間で
ある矢線ｂ方向へも自由に屈曲させることが可能であ
る。

【００２６】一方、このボールチェーン１は前述の如く
各連結部４の形成位置において括れていることから、該
ボールチェーン１に対して図２中の矢線ｃ方向の捩じれ
を与えても、上記連結体ベルト２はこれに追従して無理
なく変形することができる。また、このような捩じれに
追従して連結体ベルト２が変形しても、ボール３は４枚
の帯状ベルト部材５によって４方向からその動きを拘束
されているので、ボール３が連結体ベルト２から抜け落
ちる懸念はない。

【００２７】図３はこのボールチェーンを組み込んだ直
線摺動用ベアリングの第１実施例を示すものである。同
図において、符号１０は工作機械のベッド等の固定部に
対して配設される軌道レール、符号２０は上記ボールチ
ェーン１が組み込まれるボール無限軌道を備えると共に
テーブル等の可動体を上記軌道レール１０に沿って案内
する摺動台、符号３はこれら軌道レール１０と摺動台２
０との間で荷重を負荷しながら転動すると共に上記摺動
台２０内で無限循環するボールである。

【００２８】先ず、上記軌道レール１０は断面略矩形状
に形成されており、その両側面にはゴシックアーチ状の
ボール転走溝１１が長手方向（図２の紙面垂直方向）に
沿って計２条形成されている。この軌道レール１にはそ
の長手方向に適宜間隔をおいてボルト取付孔１２が形成
されており、軌道レール１０はこのボルト取付孔１２に
挿入される図示外の固定ボルトによって固定部に固定さ
れる。

【００２９】また、上記摺動台２０は可動体の取付面２
１が形成された水平部２０ａ及びこの水平部２０ａから
垂れ下がる一対のスカート部２０ｂ，２０ｂを備えて断
面略サドル状に形成されており、各スカート部２０ｂの
内面側には軌道レール１０のボール転走溝１１に対向す
るゴシックアーチ状の負荷転走溝２３が形成されてい
る。また、各スカート部２０ｂには各負荷転走溝２３に
対応したボール戻し孔２４が形成されており、上記負荷
転走溝２３を転走し終えて荷重から解放されたボール３
が負荷転走溝２３上における転走方向とは逆方向に転走
するようになっている。

【００３０】この摺動台２０は合成樹脂の射出成形を利
用して製作されている。すなわち、上記摺動台２０は機
械加工によって形成された金属製のブロック本体２５に
対して樹脂部２２を射出成形で肉付けして形成されてお
り、前述した可動体取付面２１やボール３の負荷転走面
２３等、機械的強度が要求される部位は当該ブロック本
体２５に形成される一方、ボール戻し孔２４等の機械的
強度が重要とされない部位は合成樹脂で形成され、可能
な限り摺動台２０の軽量化が図られている。

【００３１】図４は上記ボールチェーン１が組み込まれ
た摺動台２０のボール無限軌道を示す断面図であり、こ
の無限軌道は合成樹脂製の蓋体３０を摺動台２０の前後
両端面に固定することによって完成する。すなわち、蓋
体３０を摺動台２０に固定すると、蓋体３０側のＵ形溝
３１内に摺動台２０側のボール案内部２６が嵌合してＵ
字状の方向転換路３２が完成し、この方向転換路３２に
よって摺動台２０の負荷転走面２３と上記ボール戻し孔
２４とが連結される。

【００３２】図５は、上記無限軌道におけるボールの転
走状態を示す拡大図である。ゴシックアーチ状に形成さ
れたボール転走溝１１及び負荷転走溝２３の最深部には
各々逃げ溝２７，２７が形成され、ボール３がこれら転
走溝２３，１１を転走している際に上記ボールチェーン
１のベルト部材５が該逃げ溝２７に収容されるようにな
っている。一方、摺動台２０のボール戻し孔２４にはそ
の長手方向に沿って４条の案内溝２８が形成されてお
り、無負荷状態にあるボールチェーン１のベルト部材５
が該案内溝２８によって案内され、ボール戻し孔２４の
内部におけるボールチェーン１の蛇行が防止されるよう
になっている。

【００３３】そして、以上のように構成された本実施例
の直線摺動用ベアリングによれば、摺動台２０が軌道レ
ール１０上を移動するとボール３が摺動台２０の負荷転
走溝２３及び軌道レール１０のボール転走溝１１の上を
転走し、ボールチェーン１が摺動台２０に形成された無
限軌道の内部を循環する。

【００３４】このとき、本実施例の直線摺動用ベアリン
グでは、図５に示すように、摺動台２０におけるボール
戻し孔２４の形成位置が軌道レール１０のボール転走溝
１１と摺動台２０の負荷転走溝２３との正対方向、すな
わちボール接触方向よりも上方へ外れており、上記負荷
転走溝２３とボール戻し孔２４とを連通連結する方向転
換路３２はボール接触方向から外れるように湾曲して形
成されている。

【００３５】しかし、上記ボールチェーン１は前述した
ように何れの方向へも柔軟に屈曲し易い構造を採用して
いることから、本実施例の直線摺動用ベアリングでは上
記方向転換路３２が図５に示すように湾曲して形成され
ている場合であっても、かかる方向転換路３２内を無理
なく通過することができ、無限軌道内におけるボールチ
ェーン１の循環の円滑化を図ることができるものであ
る。

【００３６】図６は、本発明を直線摺動用ベアリングに
適用した第２実施例を示すものである。前述の第１実施
例では軌道レール１０の両側面に夫々１条のボール転走
溝１１が形成されていたが、本実施例の直線案内装置で
は軌道レール１０の両側面に夫々２条のボール転走溝１
１，１１が形成されており、かかる第１実施例のそれと
比較して摺動台２０がより重荷重に抗して軌道レール１
０上を移動可能となっている。

【００３７】また、上記摺動台２０のスカート部２０ｂ
の内面側には夫々２条の負荷ボール溝２３が形成されて
おり、これら負荷転走溝２３と軌道レール１０のボール
転走溝１１との間をボール３が転走するようになってい
る。各ボール転走溝１１及び負荷転走溝２３は何れもゴ
シックアーチ状に形成されており、各溝１１，２３の最
深部にはやはり前述のボールチェーン１のベルト部材５
を収容するための逃げ溝２７が形成されている。

【００３８】更に、摺動台２０のスカート部２０ｂの内
面側には上記負荷転走溝２３に隣接して合成樹脂製の案
内部２９が肉付けされており、かかる案内部２９が上記
ボールチェーン１のベルト部材５を案内して、負荷状態
にあるボールチェーン１の蛇行及び捩じれを防止するよ
うに構成されている。尚、その他の構成については前述
の第１実施例と全く同じなので、図６中に同一符号を付
してその詳細な説明は省略する。

【００３９】この実施例においても、上記負荷転走溝２
３とボール戻し孔２４とを連通連結する方向転換路３２
はボール接触方向から外れるように湾曲して形成されて
いるが、図１に示す柔軟性に優れたボールチェーン１を
無限軌道に組み込んだ結果、前述の第１実施例と同様
に、該ボールチェーン１は方向転換路３２内を無理なく
通過することができ、無限軌道内におけるボールチェー
ン１の循環の円滑化を図ることができるものである。

【００４０】一方、図７は本発明を直線摺動用ベアリン
グに適用した第３実施例を示すものである。この実施例
では前述の第２実施例と同様、軌道レール１０の両側面
に夫々２条のボール転走溝１１が形成されているが、各
ボール転走溝１１は一対のボール転走面が交わったゴシ
ックアーチ状ではなく、単一のボール転走面からなるサ
ーキュラアーク状に形成されている。尚、各ボール転走
溝１１は夫々水平方向と４５°の角度をなして上向き又
は下向きに形成されている。

【００４１】また、上記摺動台２０のスカート部２０ｂ
の内面側には軌道レールのボール転走溝と対向するサー
キュラアーク状の負荷ボール溝２３が２条ずつ形成され
ており、これら負荷転走溝２３と軌道レール１０のボー
ル転走溝１１との間をボール３が転走するようになって
いる。

【００４２】更に、この摺動台２０においても各負荷転
走溝２３の両側には合成樹脂製の案内部２９が肉付けさ
れており、かかる案内部２９が上記ボールチェーン１の
ベルト部材５を案内して、負荷状態にあるボールチェー
ン１の蛇行及び捩じれを防止するように構成されてい
る。

【００４３】但し、この実施例においてはボールが摺動
台２０の負荷転走溝２３及び起動レール１０のボール転
走溝１１を転走している際に、ボールチェーン１のベル
ト部５がこれら負荷転走溝２３及びボール転走溝１１に
接触してしまう懸念があることから、ボール３を包持す
る４本のベルト部材５は該ボール３の球面を４等分する
ように配置されておらず、上記負荷転走溝２３及びボー
ル転走溝１１の両側に位置する２本のベルト部材５，５
の間隔が広くなるよう、４本のベルト部材５は偏って配
置されている。尚、その他の構成については前述の第１
実施例と全く同じなので、図７中に同一符号を付してそ
の詳細な説明は省略する。

【００４４】上記負荷転走溝２３は水平方向に対して４
５°の角度で下向きあるいは上向きに形成されているこ
とから、ボール３の円滑な循環を考慮した場合、ボール
戻し孔２４は各負荷転走溝２３に対して４５°上方ある
いは４５°下方に形成されるべきである。しかし、かか
る位置にボール戻し孔２４を形成すると、上下に隣接す
るボール戻し孔２４の間隔が大きくなって摺動台が大型
化する懸念があるので、この実施例では方向転換路３２
を湾曲して形成することにより、各ボール戻し孔２４を
各負荷転走溝２３の水平方向に隣接して形成している。

【００４５】そして、かかる位置にボール戻し孔２４を
形成した場合であっても、本実施例の直線案内装置では
図１に示すボールチェーンを無限軌道内に組み込んだ結
果、該ボールチェーン１は方向転換路３２内を無理なく
通過することができ、無限軌道内におけるボールチェー
ン１の循環の円滑化を図ることができるものである。

【００４６】また、図８は本発明を直線摺動用ベアリン
グに適用した第４実施例を示すものである。この実施例
は軌道レール１０に対するボール転走溝１１の形成位置
を前述の第３実施例のものから変更した直線案内装置を
示すものであり、かかる軌道レール１０にはその上面に
２条のボール転走溝１１が形成される一方、両側面には
下向きに３０°の角度で各１条ずつボール転走溝１１が
形成されている。

【００４７】また、摺動台２０には軌道レール１０のボ
ール転走溝１１と対向する位置に負荷転走溝２３が形成
されており、ボールチェーン１に配列されたボール３は
これらボール転走溝１１と負荷転走溝２３との間で荷重
を負荷しながら転走する。尚、その他の構成は前述の第
３実施例と全く同一なので、図８中に同一符号を付すこ
とにして、その詳細な説明は省略する。

【００４８】この第４実施例の直線案内装置においては
摺動台２０の水平部２０ａに下向きの負荷転走溝２３が
形成されていることから、仮に該負荷転走溝２３に対応
するボール戻し孔２４をボール接触方向に形成するとす
れば、方向転換路の長さを稼ぐために摺動台２０の水平
部２３に厚みをもたせなければならないが、図８に示す
通り、この実施例ではボール戻し孔２４の形成位置をボ
ール接触方向から変位させ、かかる負荷転走溝２３から
ボール戻し孔２４へ至る方向転換路３２を湾曲させて形
成しているので、摺動台２０の水平部２０ａを薄く形成
しても方向転換路３２の長さを稼ぐことができ、その分
だけボール３の旋回半径を大きく設定することができる
ものである。

【００４９】そして、このように方向転換路３２が湾曲
して形成されていても、本実施例の直線案内装置によれ
ば図１に示すボールチェーン１を無限軌道内に組み込ん
だ結果、該ボールチェーン１は方向転換路３２内を無理
なく通過することができ、無限軌道内におけるボールチ
ェーン１の循環の円滑化を図ることができるものであ
る。

【００５０】次に、図９及び図１０は本発明をボールス
プライン装置に適用した第５実施例を示すものである。
同図において、符号５０はボール転走溝が形成されたス
プライン軸、符号６０は上記ボールチェーン１が組み込
まれるボール無限軌道を備えると共に上記スプライン軸
５０の外周に嵌合するナット部材、符号３はこれらスプ
ライン軸５０とナット部材６０との間で荷重を負荷しな
がら転動すると共に上記ナット部材６０内で無限循環す
るボールである。

【００５１】先ず、上記スプライン軸５０は略円柱状に
形成されており、その外周面には軸方向（図９の紙面垂
直方向）に沿った突条５１が形成されている。この突条
５１はスプライン軸５０の円周方向の３ヵ所に等配され
ており、各突条５１の両側面にはサーキュラアーク状の
ボール転走溝５２が夫々形成されている。

【００５２】また、上記ナット部材６０は円筒形状に形
成され、外周面には該ナット部材６０を可動体に固定す
るためのキー溝６１を有する一方、内周面にはスプライ
ン軸５０のボール転走溝５２と対向するサーキュラアー
ク状の負荷転走溝６２が形成されている。これら負荷転
走溝６２は互いに隣接する一対の負荷転走溝６２，６２
を一組として計３組が形成されており、上記スプライン
軸５０の突条５１は各組に具備された一対の負荷転走溝
６２，６２の間に位置している。

【００５３】更に、このナット部材６０の内周面の近傍
には各負荷転走溝６２に対応したボール戻し孔６３が形
成されており、上記負荷転走溝６２を転走し終えて荷重
から解放されたボール３が負荷転走溝６２上における転
走方向とは逆方向に転走するようになっている。このボ
ール戻し孔６３にはその長手方向に沿って４条の案内溝
６４が形成されており、無負荷状態にあるボールチェー
ン１のベルト部材５が該案内溝６４によって案内され、
ボール戻し孔６３の内部におけるボールチェーン１の蛇
行が防止されるようになっている。

【００５４】また、上記ナット部材６０の内周面には上
記負荷転走溝６２に隣接してボール案内部６５が形成さ
れており、ナット部材６０とスプライン軸５０との間で
負荷状態にあるボールチェーン１はそのベルト部材５が
上記ボール案内部６５に摺接するようにして案内される
ようになっている。

【００５５】このナット部材６０は合成樹脂の射出成形
を利用して製作されている。すなわち、上記ナット部材
６０は機械加工によって形成された金属製のナット本体
６６の内周面に対して樹脂部６７を射出成形で肉付けし
て形成されており、前述したキー溝６１や負荷転走溝６
２等、機械的強度が要求される部位は当該ナット本体６
６に形成される一方、ボール戻し孔６３やボール案内部
６５等の機械的強度が重要とされない部位は合成樹脂で
形成され、可能な限りナット部材６０の軽量化が図られ
ている。

【００５６】上記ボールチェーン１はナット部材６０の
ボール無限軌道に組み込まれるが、かかるボール無限軌
道はこのようなナット部材の前後両端面に対して合成樹
脂製の蓋体８０を固定することによって完成する。すな
わち、図１０に示すように、蓋体８０をナット部材６０
に固定すると、蓋体８０に形成されたＵ字状の方向転換
路８１によってナット部材６０の負荷転走溝６２と上記
ボール戻し孔６３とが連結され、負荷転走溝６２→ボー
ル方向転換路８１→ボール戻し孔６３→ボール方向転換
路８１→負荷転走溝６２と一巡するボール無限軌道が完
成する。

【００５７】そして、以上のように構成された本実施例
のボールスプライン装置によれば、ナット部材６０がス
プライン軸５０上を移動するとボール３がナット部材の
負荷転走溝６２及びスプライン軸５０のボール転走溝５
２の上を転走し、ボールチェーン１がナット部材６０に
形成された無限軌道の内部を循環する。

【００５８】このとき、本実施例のボールスプライン装
置では、ナット部材の大径化を避けるため、ボール無限
軌道を構成するボール戻し孔６３の形成位置が該ナット
部材の内周面の近傍に位置しており、かかるボール戻し
孔６３はスプライン軸５０のボール転走溝５２とナット
部材６０の負荷転走溝６２との正対方向、すなわちボー
ル接触方向には位置していない。すなわち、この実施例
においても上記負荷転走溝６２とボール戻し孔６３とを
連通連結する蓋体８０の方向転換路８１はボール接触方
向から外れるように湾曲して形成されている。

【００５９】しかし、上記ボールチェーン１は前述した
ように何れの方向へも柔軟に屈曲し易い構造を採用して
いることから、本実施例のボールスプライン装置では上
記方向転換路８１が湾曲して形成されている場合であっ
ても、かかる方向転換路８１内を無理なく通過すること
ができ、無限軌道内におけるボールチェーン１の循環の
円滑化を図ることができるものである。

【００６０】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の直線
案内装置は、スライド部材のボール無限軌道に組み込ま
れるボールチェーンが何れの方向へも柔軟に屈曲し易
く、且つ、かかるボールチェーンに作用する捩じれを吸
収し易い構造となっているので、上記無限軌道を構成す
る負荷転走溝と無負荷転走通路との位置関係にかかわら
ず、該ボールチェーンを常に上記無限軌道の内部で円滑
に循環させることが可能であり、その分だけスライド部
材に対するボール無限軌道の形成位置に関する設計の自
由度が増大し、スライド部材の小型化に寄与することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の直線案内装置に組み込まれるボール
チェーンの実施例を示す正面図である。

【図２】 図１に示されるボールチェーンのＩＩーＩＩ
線断面図である。

【図３】 本発明の直線案内装置の第１実施例を示す断
面図である。

【図４】 図３に示す直線案内装置のボール無限軌道を
示す断面図である。

【図５】 図４に示すボール無限軌道内におけるボール
の転走状態を示す断面図である。

【図６】 本発明の直線案内装置の第２実施例を示す断
面図である。

【図７】 本発明の直線案内装置の第３実施例を示す断
面図である。

【図８】 本発明の直線案内装置の第４実施例を示す断
面図である。

【図９】 本発明の直線案内装置の第５実施例を示す断
面図である。

【図１０】 本発明の直線案内装置の第５実施例を示す
側面図である。

【図１１】 従来のボールチェーンを示す平面図であ
る。

【図１２】 従来のボールチェーンを示す側面図であ
る。

【図１３】 従来のボールチェーンを直線案内装置の無
限軌道に組み込んだ状態を示す断面図である。

【図１４】 ボール戻し孔が負荷ボール溝に対するボー
ルの接触方向に存在する場合のボール循環の様子を示す
概略図である。

【図１５】 ボール戻し孔が負荷ボール溝に対するボー
ルの接触方向から外れた位置に存在する場合のボール循
環の様子を示す概略図である。

【符号の説明】

１…ボールチェーン、２…連結体ベルト、３…ボール、
４…連結部、５…ベルト部材

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−341608（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−112022（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−87136（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−169653（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−89360（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−208466（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−52217（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−317762（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−52216（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−341609（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−52215（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−169746（ＪＰ，Ａ) 実公 昭45−27127（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16C 29/00 - 32/06 F16H 25/22

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長手方向に沿ってボール転走溝を有する
   案内軸と、上記ボール転走溝と対向する負荷転走溝を有
   すると共に上記負荷転走溝の一端から他端へとボールを
   循環させる無負荷転走路を有し、上記案内軸に沿って移
   動するスライド部材と、これらスライド部材と案内軸と
   の間で荷重を負荷しながら転走する多数のボールが一列
   に配列されると共に、上記スライド部材の負荷転走溝及
   び無負荷転走路より構成される無限軌道に組み込まれて
   該無限軌道を循環する可撓性のボールチェーンとから構
   成される直線案内装置において、 上記ボールチェーンは、所定の間隔をおいて一列に配列
   された多数のボールと、これらボールを回転自在に保持
   すると共に互いに隣接するボールを相互に繋いだ連結体
   ベルトとから構成され、上記連結体ベルトは、上記ボールの球面に沿って、しか
   も該ボールの配列方向に沿って帯状に形成された４本の
   ベルト部材と、互いに隣接するボールの間に配置されて
   これらボールが接すると共に４本のベルト部材を相互に
   連結して束ねる連結部とを備え、上記連結部において ボ
   ールの外径よりも括れた形状に形成されていることを特
   徴とする直線案内装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の直線案内装置において、
   上記案内軸のボール転走溝及びスライド部材の負荷転走
   溝は一対のボール転走面が交わったゴシックアーチ状に
   形成され、該ゴシックアーチ状のボール転走溝及び負荷
   転走溝の最深部には、上記ボールチェーンの連結部が収
   容され且つ案内される逃げ溝が形成されていることを特
   徴とする直線案内装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の直線案内装置において、
   上記案内軸のボール転走溝及びスライド部材の負荷転走
   溝は単一のボール転走面からなるサーキュラアーク状に
   形成されていることを特徴とする直線案内装置。