JP3952466B2 - 球間隔器及びそのロール部品 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一種のロール部品に使われ、ロール部品の中の各球が隣接する球とぶつかりのない球間隔器及びそのロール部品に関するものである。その中にロール部品は球軸受け、球ボルトとリニア球ガイドなどの部品を含み、球は各種な材質の球体を含み、例えば鋼の球、陶磁球等である。
【０００２】
【従来の技術およびその課題】
球を使い伝動するロール部品は球体（球）がロールする過程の中にそのロールの摩擦抵抗が滑り動きの摩擦抵抗より遥かに小さい原理で設計した製品であり、例えば、球軸受けはその部品を球ロールを経由させ一つの円筒面に対し回転（即ち球軸受けを回転させる）させ又は直線運動（即ちリニア球軸受けである）させるための部品であり、球ボルトはその部品を球ロールを経由させ相対螺旋運動のできる部品である。リニア球ガイドはその部品を球ロールを経由させ軌道方向に沿ってリニア運動をする部品である。図８は一種のその前におけるロール部品の概略図であり、一つの移動部品１は一つの固定部品２に対し移動し、球３は移動部品１と固定部品２の間に介在し、移動部品１は左へ移動すると、球３は左回りでロールする。この設計は移動部品１と固定部品２との間に直接の接触がないため摩擦抵抗を低減できるが、球３とその隣接の球３’の接触点の上に互いが接触し又、運動方向が違うので（球３が上へ、球３’が下へ）、響きと摩擦が出る。
【０００３】
図９は特許文献１において使用する一種の改良式設計であり、この設計は一個の直径が球３より小さい間隔球4で球３と球３’の間に介在させ、球３と球３’は左回転する時に、間隔球４は右回転できるので、球３と球３’は直接に接触せず、それに間隔球４と球（３と３’）との接触点に相対滑り動きが殆ど無いので、響きと摩擦を改善できる。唯、この設計は同じ空間に収納できる球（３と３’）の数は本来の半分となるので、ロール部品の荷重能力が酷く低減する。
【０００４】
図１０は現在普遍に使用される改良方式であり、球軸受けの使用上には特許文献２のように、球ボルトとリニア球ガイドの使用上には特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７と特許文献８などの実施例のように、この形式の改良構造の中に一つの間隔ブロック５を使い 球３と球３’の間に介在させることにより、球３と球３’を直接に接触しなくなる。しかしこの形式の設計には球（３と３’）が回転し、間隔ブロック５が回転しないので、球（３と３’）と間隔ブロック５との間に著しい相対滑り動きがあり、球３と球３’との間に直接にぶつからずに響きが低いが、球３と間隔ブロック５との間にまだ摩擦問題が存在し、この設計はまだ理想ではない。他に、現在はまた一種の改良形式はベルト状（或いは錬状）という設計であり（図に示していない）、例えば特許文献９、特許文献１０、特許文献１１、特許文献１２、特許文献１３及び特許文献１４等のように、連結ベルトを使用し各間隔ブロックを互いに繋がり、基本的にその作用は図１０と同じであり、その間隔ブロックが皆回転できなく、間隔ブロックと球との間に著しい摩擦がある。
【０００５】
よって、現在の球ロール部品はやはり大幅にロール部品の荷重能力を下げるという条件の下に同時に球と隣接する球との間でのぶつかりと摩擦問題を改善することはできない。
【０００６】
【特許文献１】
米国特許第5,615,955号明細書
【特許文献２】
米国特許第5,597,243号明細書
【特許文献３】
米国特許第5,927,858号明細書
【特許文献４】
米国特許第6,095,009号明細書
【特許文献５】
米国特許第6,347,558号明細書
【特許文献６】
米国特許第6,352,367号明細書
【特許文献７】
米国特許第6,415,676号明細書
【特許文献８】
米国特許第6,513,978号明細書
【特許文献９】
米国特許第5,951,168号明細書
【特許文献１０】
米国特許第5,993,064号明細書
【特許文献１１】
米国特許第5,988,883号明細書
【特許文献１２】
米国特許第6,094,819号明細書
【特許文献１３】
米国特許第6,142,671号明細書
【特許文献１４】
米国特許第6,155,718号明細書
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は前に述べたロール部品の球と隣接する球との間のぶつかりと摩擦問題を解決することであり、それに大幅にロール部品の荷重能力を下げない。
【０００８】
本発明には軸方向の対称する円筒面の球間隔器を設計しており、円筒面は球との接触のために設計され、隣接する球を球間隔器の両側に間隔させ、球を直接に隣接の球とぶつけずに、球とその隣接の球との間のぶつかりにより出てきた響き（打音）を改善する。
【０００９】
球間隔器は軸方向対称という円筒面の設計を使用しているので、球が回転する時、球間隔器も反対の回転方向で回転するので球と球間隔器との接触点上に相対滑り動きが殆ど無く球と球間隔器との間の摩擦を下げる。
【００１０】
その他、球と隣接の球との距離が大きすぎることに避ける為、球間隔器の円筒面の中間部分における断面直径を小さく設計し、両端の断面直径を大きく設計し、これで球の外形と合わせ球間隔器の占用空間を減少させ本発明のロール部品は従来の間隔球設計方式に対しより多い球を収納できる。同時に、この砂時計と類似する造形の両端はより大きい断面直径があり、本発明は球間隔器の端面を球状曲面に設計し、球体設計に近い球間隔器は球間隔器とロール部品の軌道面と接触する時に著しい干渉現象が発生しない。
【００１１】
本発明の特徴と技術内容をより詳しく理解するために下記の本発明に関する実施例を詳しく参考してください。ただし、この実施例と図式は説明と参考だけ、本発明に制限するものではない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の球間隔器の概略図であり、図２は図１のＡ−Ａ’断面図であり。本発明の球間隔器６に一つの円筒面６１があり、円筒面６１は球３と球３’を球間隔器６の両側に間隔させ、球３が直接に球３’とぶつからずに、図１からはっきりと見えるのは球（３と３’）が左回転するときに球間隔器６は右回転するので球（３と３’）と球間隔器６との接触点に相対滑り動きが殆んどない。他に、球間隔器６の円筒面６１の中間部分の断面直径が小さく両端の断面直径が大きく、これは球（３と３’）の外形と合わせられ、球間隔器６の占用空間を減少させられ、球３と球３’と接触しない状況の下にその間隔距離は従来の間隔球の設計空間に対して大幅に縮小するので、ロール部品の中に従来の間隔球の設計方法に対しより多い球（３及３’）を収納できる。図２には球間隔器６の両端面６２がそれぞれ球状曲面であると表現し、両球状曲面は同じ球面の二つ区間で構成され、つまり、本発明の球間隔器６の形は一つの球状リングの外を一リングが噛んだ形（砂時計に少し似ている）に見える。円筒面６１はその噛まれた部分の輪郭である。両端面６２は同じ球面の二つの区間で構成されたので本発明の球間隔器６は相変わらず球体設計の長所を持ち、球間隔器６が球運動軌道の中に運動するとき、偶に球間隔器６が元の設計の軌道から離れても、球間隔器６が球体の設計と似ているので、球間隔器６の端面６２はロール部品の軌道面と著しい干渉がない。それに球間隔器６と隣接する球（３と３’）との間の隙間が大きく端面６２と球（３または３’）と接触するとき、球間隔器６もこれで嵌られる事はない。ロールの方式で間隔球と同じようにロールし球間隔器６の円筒面６１が球（３と３’）と接触し始めると停止する。他に、球間隔器６は球運動軌道の断面より大きいことはないので球間隔器６は球（３と３’）のサイズよりやや小さいという設計は簡単な設計方式であり、球間隔器６の両端面６２は球状曲面の曲率半径が球（３と３’）の半径よりやや小さいという球面の両区間で構成される設計となる。
【００１３】
図３は本発明の球間隔器と球接触面の概略図であり、図に円筒面６１と球（３と３’）との間の隙間がとても小さく球間隔器６の占用空間を減少させる。一方、ロール部品のなかの球３と球３’との距離は曲がりにより変更されるので、球間隔器６が距離の変化弾性を持つように設計にするべきで、球３と球３’との間の距離変化を許容する。図３の円筒面６１の断面直径の変化は球の外形と合わせ円弧状となっている。円弧の半径は球と半径よりやや小さい。
【００１４】
図４は本発明の球間隔器の第二実施例の一部断面図であり、この実施例の中に球間隔器６の両端面６２の上にそれぞれ一つの円形周りの環状切り溝６３を増設し、環状切り溝６３は球間隔器６の変形弾性を上げさせ、円筒面６１の端部６１１と球と接触するとき球３と球３’との間の距離が微小な変化が出ると、端部６１１はもっと曲がられやすくなり球に作用する負荷を減少させる。
【００１５】
図５は本発明の球間隔器が球軸受けに応用するときの概略図であり、この実施例の中に球軸受けは外リング７１、内リング７２、球（３，３’）と球間隔器６を含み、その中に外リング７１の内側に環状の球溝（図示せず）があり、内リング７２の内側に対応の環状球溝（図示せず）を設置しており、また、外リング７１は内リング７２の外側と嵌りあい、球（３，３’）は外リング７１と内リング７２との球溝に環状配列され、外リング７１が内リング７２に対し回転するとき、球（３，３’）は外リング７１と内リング７２との間にロールし球間隔器６は両隣接する球３と球３’の間に設置され、球３と球３’と直接に接触せず、球（３，３’）が回転するとき球間隔器６は球（３，３’）と反対の方向で回転し球（３，３’）と球間隔器６との間の摩擦抵抗を低減させる。
【００１６】
図６は本発明の球間隔器が球ボルトに応用されるときの概略図である。この実施例の中に球ボルトはねじおおい８１、ボルト軸８２、回流素子８３、球（３，３’）と球間隔器６とを含み、その中にねじおおい８１の内側に螺旋溝（図示せず）を設置し、ボルト軸８２の外側に対応の螺旋溝（図示せず）を設置しており、それにねじおおい８１はボルト軸８２の外側に螺旋で嵌り球（３，３’）はねじおおい８１とボルト軸８２の螺旋溝に沿ってねじおおい８１とボルト軸８２との間に環状配列し、回流素子８３は球（３，３’）の螺旋溝の末端から螺旋溝の前端へ回流させることに使い、ねじおおい８１がボルト軸８２に対し回転するとき、球（３，３’）はねじおおい８１とボルト軸８２との間にロールし球間隔器６は両隣接する球３と球３’との間に設置され、球３と球３’とは直接に接触せず、球（３，３’）が回転するとき、球間隔器６が球（３，３’）と反対の方向で回転し、球（３，３’）と球間隔器６との間の摩擦抵抗を低減させる。
【００１７】
図７は本発明の球間隔器がリニア球ガイドに応用される概略図であり、この実施例の中にリニア球ガイドはブロック９１、軌道９２、回転素子９３、球（３，３’）と球間隔器６を含み、その中にブロック９１の内側に球溝（図示せず）を設置しており、軌道９２の外側にも対応の球溝（図示せず）を設置しており、またブロック９１は軌道９２の外側に嵌られ、球（３，３’）はブロック９１と軌道９２の球溝に沿いブロック９１と軌道９２との間に設置され、回転素子９３は球（３，３’）が運動方向を変更するときに提供され、ブロック９１が軌道９２に対し回転するとき、球（３，３’）がブロック９１と軌道９２との間にロールし、球間隔器６が両隣接する球３と球３’ との間に設置し、球３と球３’とは直接に接触せずに球（３，３’）が回転するとき球間隔器６は球（３，３’）と反対の方向で回転し球（３，３’）と球間隔器６との間の摩擦抵抗を低減させる。
【００１８】
球間隔器を調整し上記の球軸受けに応用するため、球ボルトとリニア球ガイドなどの実施例に球間隔器と隣接する球の間の隙間は特許文献３のように、異なる厚みでブロックを間隔させる方法と類似し、本発明は同じ球軸受け、球ボルトとリニア球ガイドの球循環回路の中に二種の異なるサイズの球間隔器を使え、その中にその二種の球間隔器の円筒面に中間部分における断面直径は大小の差異があり、それで球軸受け、球ボルトとリニア球ガイドの中の球間隔器と球との間の隙間を調整する。
【００１９】
本発明は軸方向対称の円筒面をもち、そして円筒面で隣接する球を球間隔器の両側に間隔させるので、球とその隣接する球の間のぶつかりによる響き（打音）の発生を避けられる。また、円筒面は球に対し回転できるので、球と球間隔器との接触点に相対滑り動きが殆んどなく、球と球間隔器との間の摩擦を低減させる。他に、球間隔器の円筒面の中間部分における断面直径を小さく設計し、両端の断面直径を大きくし球間隔器の占用空間を減少でき、本発明のロール部品が従来の間隔球に対しより多い球を収納できる設計をし、本発明は球間隔器の端面を球状曲面に設計し、球体設計に近い球間隔器は球間隔器とロール部品の軌道面に著しい干渉を産生する事を避けられる。本発明ははっきりと従来技術の欠点を克服しロール部品がよりいい品質をとなるようにした。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の球間隔器の概略図である。
【図２】 図１のＡ−Ａ'間の断面図である。
【図３】 本発明における球間隔器と球接触面の概略図である
【図４】 本発明における球間隔器の第二実施例の一部断面図である。
【図５】 本発明における球間隔器を球軸受けに応用される概略図である。
【図６】 本発明における球間隔器を球ボルトに応用される概略図である。
【図７】 本発明における球間隔器をリニア球ガイドに応用される概略図である。
【図８】 第一種の従来のロール部品の概略図である。
【図９】 第二種の従来のロール部品の概略図である。
【図１０】 第三種の従来のロール部品の概略図である。
【符号の説明】
移動部品 １
固定件 ２
球 ３
球 ３'
間隔球 ４
間隔ブロック ５
球間隔器 ６
円筒面 ６１
端部 ６１１
端面 ６２
環状切り溝 ６３
外リング ７１
内リング ７２
ねじおおい ８１
ボルト軸 ８２
回流素子 ８３
ブロック ９１
軌道 ９２
回転素子 ９３

Claims (7)

1. 一種の球間隔器であり、
   それはロール部品の中に隣接する両球を隔離し隣接する両球が直接に接触しないようにさせ、
   球間隔器の上に円筒面を設置し、その円筒面は隣接する両球を隔離させ、
   球間隔器の占用空間が減少するように前記円筒面の中間部分の断面直径は小さく、かつ両端の断面直径が大きく、球の外形と合わせ、
   球間隔器がプッシュされた時に変形しやすいように、前記球間隔器の両端面の上にそれぞれ一つの円形周りの環状切り溝を形成したことを特徴とする、球間隔器。
2. 請求項１に記載の球間隔器において、それぞれ一つの円形周りの環状切り溝を形成した球間隔器の両端面はそれぞれ球状曲面となり、両球状曲面は同じ球面の二つ部分区間で構成されることを特徴とする、球間隔器。
3. 一種の球軸受けであり、
   一つの内リング、外リング、多数の球と多数の間隔素子を含み、
   その中に前記外リングが前記内リングの外側と嵌まり、
   多数の球は内リングと外リングの間に環状配列し、ロールし、多数の間隔素子は両隣接する球の間に設置され、隣接する球が互いに接触せず、
   前記間隔素子は請求項１または請求項２に記載の球間隔器であることを特徴とする、
   ロール部品。
4. 一種の球ボルトであり、
   一つの軸、ねじおおい、多数の球及び多数の間隔素子を含み、
   その中に、前記ねじおおいと軸と螺旋で合わせ、
   多数の球は前記ねじおおいと軸の間に螺旋環状配列し螺旋ロールし、
   多数の間隔素子は隣接する球が互いに接触しないように両隣接する球の間に設置され、
   前記間隔素子は請求項１または請求項２に記載の球間隔器であることを特徴とする、ロール部品。
5. 一種のリニア球ガイドであり、
   一つの軌道、ブロック、多数の球及び多数の間隔素子を含み、
   その中に前記ブロックが前記ボルト軸上に嵌られ、
   多数の球は軌道方向に沿って軌道とブロックとの間に介在しロールし、
   多数の間隔素子は隣接する球が互いに接触しないように両隣接する球の間に設置され、
   前記間隔素子は請求項１または請求項２に記載の球間隔器であることを特徴とする、
   ロール部品。
6. 請求項４に記載のロール部品において、前記球ボルトは、その中における球間隔器の円筒面の中間部分の断面直径は二種のサイズを含み、球ボルトの中における球間隔器と球との間の隙間を調整することを特徴とする、ロール部品。
7. 請求項５に記載のロール部品において、前記リニア球ガイドは、その中における球間隔器の円筒面の中間部分の断面直径は二種のサイズを含み、リニア球ガイドの中における球間隔器と球との間の隙間を調整することを特徴とする、ロール部品。

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