JP3544407B2

JP3544407B2 - 転がり案内装置

Info

Publication number: JP3544407B2
Application number: JP10844895A
Authority: JP
Inventors: 隆啓川口
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 1995-05-02
Filing date: 1995-05-02
Publication date: 2004-07-21
Anticipated expiration: 2019-07-21
Also published as: JPH08303460A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば直線摺動装置、ボールスプライン、ボールブッシュあるいはボールねじ等のように、無限循環するボールを介して移動ブロックが案内軸に沿って運動する転がり案内装置に係り、詳細には、移動ブロックの両端に固定されてボールの無限循環を介助する蓋体の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の転がり案内装置の一つとして、ベッド等の固定部に配設されると共にボールの転走面が形成された軌道レールと、多数のボールを介してこの軌道レールに組み付けられ、テーブル等の可動体を支持しながら上記軌道レールに沿って移動するスライダとから構成される直線摺動装置が知られている。
【０００３】
従来、この直線摺動装置のスライダは、ボールを介して転走面と対向する負荷転走面及びこの負荷転走面と平行なボール戻し孔を有し、上記ボールの転動に伴い軌道レールに沿って移動自在な移動ブロックと、この移動ブロックの前後両端面に夫々固定されると共に、上記負荷転走面とボール戻し孔とを連通連結するボールの方向転換路を有する一対の蓋体とから構成されており、上記蓋体を移動ブロックの前後両端面に固定することで上記負荷転走面とボール戻し孔の端部間とが方向転換路で連結され、ボールの無限循環路がスライダ内に完成するようになっている。また、上記蓋体には軌道レールの転走面を転走してきたボールを上記方向転換路内に導くボール掬い上げ部も形成されており、負荷状態から解放されたボールが円滑に無負荷状態に移行するように配慮されている。
【０００４】
このような構成のうち、上記蓋体はボールの無限循環路の形成にのみ寄与しているので外部から大きな荷重が作用することがなく、上記方向転換路及びボール掬い上げ部の形状も複雑なことから、従来は樹脂の射出成形によってこれを形成している。また、ボールが蓋体の方向転換路に侵入する際にはボールと掬い上げ部との衝突音が発生すると共に、方向転換路内ではボールの循環運動の乱れからボール同士の衝突音が発生してしまうが、このように蓋体を樹脂で形成することにより、これら衝突音の発生及び外部への伝播の低減が期待されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、負荷状態から解放されたボールが蓋体のボール掬い上げ部に衝突すること、並びにボールが蓋体に設けられた方向転換路を高速で転走することを考慮した場合、蓋体を形成する材料はある程度の強度を備えると共に耐磨耗性を備えていることが要求される。
【０００６】
しかし、このような特性を備えた材料は比較的硬質なことから、係る材料を選択して蓋体を形成した場合には前述した衝突音の発生及びその伝播を十分に低減できないといった問題点があった。
【０００７】
一方、このような問題点を考慮した直線摺動装置の蓋体としては、実開平４−１１７２１１号公報に開示されたものが知られている。この蓋体は、ボールの方向転換路及び肉抜きの空間部を備えた側板を樹脂の射出成形で形成した後に、上記肉抜き空間部に側板とは別の樹脂を充填したものであり、後から充填される樹脂の材料を吸音性等の観点から選択することで、ボールの衝突音が蓋体の外部に漏れ出すのを可及的に防止している。
【０００８】
しかし、同公報の蓋体はその強度部材が側板のみであり、係る側板は肉抜き空間部を大きく採るために薄く形成されているので、ねじ止めによってこの蓋体を移動ブロックに固定するとボールの方向転換路に歪みが生じ、移動ブロックのボール戻し孔と方向転換路とが正確に対応せず、円滑なボールの循環運動が阻害されるといった不都合があった。また、方向転換路の歪みからボールの掬い上げ部が軌道レールのボール転走面に正確に対応せず、係る掬い上げ部とボールとの衝突音が増長されるという不都合もあった。
【０００９】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、蓋体のボールに対する耐磨耗性や強度を損なうことなく、ボールの無限循環運動に伴うボール衝突音の発生及びその外部への伝播を可及的に防止し、静粛性に優れた転がり案内装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の転がり案内装置は、ボールの転走面を有する案内軸と、上記ボールを介して転走面と対向する負荷転走面及びこの負荷転走面に対応するボール戻し孔を有し、上記ボールの転動に伴い案内軸に沿って移動自在な移動ブロックと、この移動ブロックの前後両端面に固定され、上記案内軸の転走面から掬い上げたボールを上記ボール戻し孔に向けて円弧状に案内するボールの方向転換路を備えた一対の蓋体とから構成される転がり案内装置において、上記蓋体は、第一の樹脂からなる密閉された外殻層の内部に第二の樹脂からなるコア層を充填して所定の形状に成形され、上記第一の樹脂が耐磨耗性を備える一方、第二の樹脂が吸音性を備えていることを特徴とするものである。
【００１１】
このような技術的手段において、上記蓋体の外殻層を構成する第一の樹脂としては、係る外殻層が形造る方向転換路をボールが転走し、また移動ブロックへのねじ止めにおける蓋体の強度等を考慮した場合、耐磨耗性を備えると共にある程度の強度を有する材料を選択する必要があり、好ましくはガラス繊維や炭素繊維等の補強材が添加された強化樹脂を用いるのが良い。
【００１２】
一方、上記蓋体のコア層を構成する第二の樹脂としては、方向転換路におけるボールと外殻層との接触、あるいはボール同士の接触によって発生した衝突音が蓋体の外部に漏れ出すことを防止するという観点からすれば、吸音性を備える材料を選択する必要があり、好ましくは内部に無数の気泡を含む発泡樹脂を用いるのが良い。
【００１３】
【作用】
上記技術的手段よれば、蓋体に備えられたボールの方向転換路は第一の樹脂からなる外殻層によって形づくられると共に、この外殻層は耐磨耗性を備えているので、ボールの転走による方向転換路の磨耗を心配する必要はない。また、上記方向転換路内で発生したボールと外殻層との衝突音及びボール同士の衝突音は、上記外殻層によって覆われた蓋体の内部、すなわち第二の樹脂からなるコア層を伝播して蓋体の外部に漏れ出すこととなるが、上記コア層は吸音性を備えているので、これら衝突音が蓋体の外部に漏れ出すのを効果的に抑制することができる。
【００１４】
しかも、密閉された外殻層の内部にコア層を充填することで蓋体を所定形状に成形し、外殻層とコア層とを緊密に一体化しているので、蓋体の強度を十分に確保することができ、ねじ止め等の外力が作用した場合であっても、蓋体に歪みが発生するのを防止することができる。
【００１５】
【実施例】
以下、添付図面に基づいて本発明の転がり案内装置を詳細に説明する。
図１乃至図３は本発明を適用した直線摺動装置の実施例を示すものである。
符号１は軌道レールであり、その左右両肩部には軸方向に沿って突条１１が設けられている。各突条の上下にはボール２が転走するボール転走面１２が形成されており、各転走面１２は夫々がラシアル方向及びスラスト方向に対して４５°の角度をなしている。この軌道レール１は固定ボルト（図示せず）によってベッド等の固定部（図示せず）に固定される。図１中の符号１３は上記固定ボルトが挿入されるボルト孔である。
【００１６】
次に、符号３は上記軌道レール１に沿って移動するスライダであり、上記軌道レール１と相俟って多数のボール２を挟み込む移動ブロック４と、この移動ブロック４の前後両端面に取り付けられる一対の蓋体５とから構成されている。
【００１７】
図２に示すように上記移動ブロック４は軌道レール１を跨ぐサドル状に形成され、水平部４ａの両側から垂下した一対の袖部４ｂの内面側には軌道レール１のボール転走面１２と相俟ってボール２を挟み込む４条の負荷転走面４１が形成されている。また、上記各袖部４ｂには各ボール転走面４１に対応したボール戻し孔４２が貫通している。移動ブロック４の両側面にはボルト取付孔４３を備えた取付部４４が突設されており、移動ブロックはこの取付部４４の下方から上記ボルト取付孔４３を貫通する固定ボルト（図示せず）によってテーブル等の可動体（図示せず）に固定される。
【００１８】
上記移動ブロック４の各袖部４ｂの下端並びに水平部４ａの下面には夫々ボール保持プレート４５，４６が取り付けられている。このボール保持プレート４５，４６は金属板のプレス成形や硬質合成樹脂の射出成形等により成形され、軌道レール１から摺動台３を取り外した際に各ボール転走面４１を転走するボール２が摺動台３から脱落するのを防止している。
【００１９】
図４は上記蓋体５をその裏面側から観察した斜視図である。蓋体５も上記移動ブロック４と同様に水平部５ａの両側から一対の袖部５ｂが垂下したサドル状に形成され、各袖部５ｂの裏面側にはブロック４側のボール転走面４１とボール戻し孔４２とを夫々連通連結するボール方向転換路５１が設けられている。
【００２０】
図５はこのボール方向転換路５１の詳細を示すものである。上記蓋体５には略半円形状の外周側案内面５２が形成されており、ボール戻し孔４２と軌道レール１のボール転走面１２との間でボール２を円弧状に案内するようになっている。また、この外周側案内面５２の端部には軌道レール１のボール転走面１２からボール２を掬い上げるための掬い上げ部５３が形成されている。一方、この外周側案内面５２に対してはＲピース６が嵌合しており、このＲピース６にはボール戻し孔４２と負荷転走面４１との間でボール２を案内する内周側案内面６１が形成されている。すなわち、図４に示すようにＲピース６を蓋体５に対して嵌合させることで、上記外周側案内面５２と内周側案内面６１とが対向し、ボール方向転換路５１が完成するようになっている。
【００２１】
この蓋体５は取付孔５４を貫通する六角孔付ボルト７により移動ブロック４の両端面に取付けられる。蓋体５裏面側の取付孔５４の周囲には位置決め用のボス５５が突設されており、このボス５５を移動ブロック４の両端面に設けた凹溝（図示せず）に嵌め込むことで蓋体５が移動ブロック４に対して正確に位置決めされる。そして、このようにして蓋体５を移動ブロック４に取付けると、蓋体５のボールリターン通路５１ａ，５１ｂと移動ブロック４のボール戻し孔４２とが連結され、ボール転走面４１の一端から他端へボール２を循環させるボール循環路５１が完成する。
【００２２】
以上のように構成された本実施例の直線摺動装置のうち、上記蓋体５は樹脂の射出成形によって形成されており、図５に示すように、表皮をなす外殻層８の内部にコア層９が充填された三層構造をなしている。
【００２３】
上記外殻層８をなす樹脂としては、ボール２の転走に対する耐磨耗性を備えていることが要求され、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等を用いることができる。また、蓋体５に要求される強度の殆どをこの外殻層８に負担させるという観点からすれば、ガラス繊維や炭素繊維等の補強材が添加されたナイロン、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート等の強化樹脂を用いるのも良い。
【００２４】
一方、上記コア層９をなす樹脂としては、ボール２が方向転換路５１を転走することによって生じたボール衝突音の吸音性を備えていることが要求され、例えば、ＡＢＳ、ポリエチレン、ポリプロピレン等の発泡樹脂を用いることができる。より軟質でしかも連足気泡構造の発泡樹脂が吸音性に優れているが、係る樹脂をコア層９として使用する場合には、上記外殻層８が材料及びその層厚さの観点から十分な強度を有していることが必要である。
【００２５】
このような観点から、本実施例では外殻層８として補強材入り６−６ナイロンを使用する一方、コア層９としてＡＢＳ樹脂を使用し、外殻層８の厚さは約２ｍｍとした。これにより、蓋体に十分な強度を与えることができ、また蓋体５の外部へ漏れ出すボール衝突音を低減することができた。
【００２６】
このような三層構造を有する本実施例の蓋体５は、図６に示すようなサンドイッチ射出成形機を用いて製作される。このサンドイッチ射出成形機ではノズル７１に対して二本の射出シリンダ７２ａ、７２ｂが接続されており、一次側射出シリンダ７２ａからは外殻層８となる第一の樹脂７３ａが、二次側射出シリンダ７２ｂからはコア層９となる第二の樹脂７３ｂが夫々射出され、ノズル７１を通して金型７４のキャビティに充填される。
【００２７】
図７は、このサンドイッチ射出成形機による射出成形の工程を示した模式図である。先ず、金型７４のキャビティ７５に対しては一次側射出シリンダ７２ａから外殻層８となる第一の樹脂７３ａのみを一定量だけ射出し（分図（ａ）参照）、次いで二次側射出シリンダ７２ｂからコア層９となる第二の樹脂７３ｂを射出する（分図（ｂ）参照）。これにより、第一の樹脂７３ａは第二の樹脂７３ｂに押されて金型壁面との境界に外殻層８となる固化皮膜を形成しながらキャビティ内に拡がる一方、第二の樹脂７３ｂはキャビティ内で発泡しながら第一の樹脂７３ａで形成された外殻層８の内部に充填され、コア層９が外殻層８で被覆された三層構造の成形品が完成する（分図（ｃ）参照）
【００２８】
そして、このような成形方法によれは、密閉された外殻層８の内部にコア層９が充填され、外殻層８とコア層９とが緊密に一体化したものとなるので、本実施例の蓋体５は強度的にも優れたものとなる。従って、移動ブロック４に対するねじ止め等によって蓋体５のボール方向転換路５１が歪むのを可及的に防止することができ、ボール２の円滑な無限循環運動が促進されて、ボール２同士の衝突音やボール２と方向転換路５１の衝突音の発生そのものが軽減される。
【００２９】
次に、図８乃至図１０に示された本発明の第二実施例について説明する。
この実施例は本発明をボールスプラインに適用したものである、かかるボールスプラインは、円周を３等分するように突条８０が形成され、この突条の両側面にボール８１の転走面８２が形成されたスプライン軸８３と、ボール８１を介してこのスプライン軸８３に嵌合し、スプライン軸８３に沿って自在に運動可能なスプラインナット８４とから構成されている。
【００３０】
また、上記スプラインナット８４は、上記スプライン軸８３のボール転走面８２と対向する負荷転走面８５及びこの負荷転走面８５に対応したボール戻し孔８６が形成されたナット本体８７と、このナット本体８７の前後両端面に固定されると共に、上記ボール戻し孔８６に連通する円弧状の方向転換路８９が形成された一対の蓋体８８，８８と、上記ナット本体８７の内周に固定され、上記スプライン軸８３を転走するボール８１を方向転換路８９に掬い上げる板金製のボール保持器９０とから構成されている。
【００３１】
上記ボール保持器９０にはナット本体８７の負荷転走面８５に対応した長窓９１が形成されており、負荷転走面８５を転走するボール８１はかかる長窓９１を介してスプライン軸８３のボール転走面８２に接触する。また、長窓９１の両端にはボール転走面８２からボール８１を掬い上げるための舌片９２が形成されており、ボール８１の掬い上げが円滑に行われるようになっている。
【００３２】
そして、以上の構成によれば、ナット本体８７の両端に蓋体８８を取り付けることにより、図１０に示すようなボールの無限循環路が形成されるが、前述の第一実施例と同様、本実施例の蓋体８８も合成樹脂の射出成形で形成されており、且つ、表皮をなす外殻層８８ａの内部にコア層８８ｂが充填された三層構造をなしている。従って、かかる外殻層８８ａ及びコア層８８ｂの形成材料を第一実施例と同じ観点から選択することにより、本実施例のボールスプラインでも蓋体８８の強度を確保しつつ、ボール８１の無限循環運動に伴うボール衝突音の外部への伝播を可及的に防止することが可能となる。
【００３３】
次に、図１１に示された本発明の第三実施例について説明する。
この実施例は本発明をボールねじに適用したものである、かかるボールねじは、ボール転走溝１００が所定のリードで螺旋状に形成されたねじ軸１０１と、ボール１０２を介してこのねじ軸１０１に螺合したボールねじナット１０３とから構成されている。
【００３４】
また、上記ボールねじナット１０３は、上記ねじ軸１０１のボール転走溝１００と対向する負荷転走溝１０４及びねじ軸１０１の軸方向に平行なボール戻し孔１０５が形成されたナット本体１０６と、このナット本体１０６の前後両端面に固定されると共に、ねじ軸１０１のボール転走溝１００から掬い上げたボール１０２を上記ボール戻し孔１０５に送り込む方向転換路１０７一対の蓋体１０８，１０８とから構成されており、このボールねじナット１０３と上記ねじ軸１０１の相対的な回転によって、ボール１０２が蓋体１０８の方向転換路１０７を介して無限循環するようになっている。
【００３５】
そして、以上のように構成された本実施例のボールねじにおいても、その蓋体１０８は合成樹脂の射出成形で形成されており、且つ、表皮をなす外殻層の内部にコア層が充填された三層構造をなしている。従って、かかる外殻層及びコア層の形成材料を第一実施例と同じ観点から選択することにより、本実施例のボールねじでも蓋体１０８の強度を確保しつつ、ボール１０２の無限循環運動に伴うボール衝突音の外部への伝播を可及的に防止することが可能となる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明の転がり案内装置によれば、その蓋体が耐磨耗性を備えた外殻層の内部に吸音性を備えたコア層を充填してして形成されているので、蓋体のボールに対する耐磨耗性や強度を損なうことなく、ボールの無限循環運動に伴うボール衝突音の発生及びその外部への伝播を可及的に防止することができ、使用時における騒音の発生が少なく静粛性に優れた転がり案内装置を提供することが可能となる。
【００３７】
また、ねじ止め等の外力に対する蓋体の強度も十分に確保され、移動ブロックへの取付時における蓋体の歪みを防止することができるので、方向転換路でのボールの円滑な転走を確保することができ、この点においても騒音の発生が少なく静粛性に優れた転がり案内装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を直線摺動装置に適用した第一実施例を示す斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】第一実施例に係る直線摺動装置の正面図である。
【図４】第一実施例実施例に係る蓋体を示す斜視図である。
【図５】第一実施例実施例に係る蓋体に形成されたボールの方向転換路を示す断面図である。
【図６】第一実施例実施例に係る蓋体の成形に利用するサンドイッチ射出成形機の構造を示す断面図である。
【図７】サンドイッチ射出成形機による射出成形の工程を示した模式図である。
【図８】本発明をボールスプラインに適用した第二実施例を示す側面図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線断面図である。
【図１０】第二実施例に係るボールスプラインのボール無限循環路を示す断面図である。
【図１１】本発明をボールねじに適用した第三実施例を示す側面図である。
【符号の説明】
１…軌道レール（案内軸）、２…ボール、４…移動ブロック、５…蓋体、８…外殻層、９…コア層、１２…ボール転走面、４１…負荷転走面、４２…ボール戻し孔、５１…ボール方向転換路

Claims

ボールの転走面を有する案内軸と、上記ボールを介して転走面と対向する負荷転走面及びこの負荷転走面に対応するボール戻し孔を有し、上記ボールの転動に伴い案内軸に沿って移動自在な移動ブロックと、この移動ブロックの前後両端面に固定され、上記案内軸の転走面から掬い上げたボールを上記ボール戻し孔に向けて円弧状に案内するボールの方向転換路を備えた一対の蓋体とから構成される転がり案内装置において、
上記蓋体は、サンドイッチ射出成形機を用い、第一の樹脂からなる密閉された外殻層を形成しながら、この外殻層の内部に第二の樹脂からなるコア層を充填した三層構造をなし、これら外殻層とコア層とを緊密に一体化した所定の形状に成形され、上記第一の樹脂が耐磨耗性を備える一方、第二の樹脂が吸音性を備えていることを特徴とする転がり案内装置。
上記第一の樹脂が補強剤を添加した強化樹脂であり、上記第二の樹脂が発泡樹脂であることを特徴とする請求項１記載の転がり案内装置。