JP3966910B2 - 線運動軸受組立体 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、耐摩擦線運動軸受組立体、特に、軸に沿って縦方向に移動する多軌道線形軸受組立体に関する。
【0002】
【従来の技術】
本発明は線運動軸受組立体の改良に関する。特に、この改良は、細長軸またはスプライン等支持部材に沿って線移動するキャリッジまたはピローブロックを支持する形式の線運動軸受組立体に係る。
【0003】
これら軸受組立体は、開放型または密閉型のいずれかである。本発明により考えられる軸受組立体は一般に外ハウジングと、この外ハウジングに挿入される寸法を有するボール保持体とを含む。このボール保持体は、各々、軸受ボールを含み循環させるループ構成の少なくとも1つのボール軌道を有する複数個の縦平面を規制する。ボール軌道は、支持軸から、ボール保持体または外ハウジングのいずれかと連動する負荷支持板等負荷支持構造体への負荷移送を促進する開放部分を含む。ボール軌道の戻り部分は、線運動中ボール軌道を介し軸受ボールを連続循環させる。ボール保持体は典型的には、一体的に組み入れられるボール軌道との一体式要素として形成される。ヘンの米国特許第3,767,276号参照。しかし、この構造では、複雑な型を必要とするため能率的に製造するのが難しい。また、これらボール保持体は、取付けキャリッジまたは外ハウジングに挿入前に、必ず開放され、従って、周囲条件や、ごみほこり等汚物にさらされる。これは、軸受組立体が移動する支持構造体と共に軸受組立体の作動と寿命に悪影響を及ぼす。
【0004】
負荷支持構造体は外ハウジングの内ラジアル面に形成される一体要素をなす。外ハウジングに形成される負荷支持面を利用した典型的軸受組立体は、たとえば、ニグの共有米国特許第5,046,862号に示され、これをここに参考に組入れる。
【0005】
一体負荷支持構造体に代え、別個負荷支持板が支持軸から負荷を移送するのに利用される。これら負荷支持板は、少なくとも、支持軸に直接接触する軸受ボールに係合するようにボール保持体と連動して縦方向に配向される。これら負荷支持板はまた、板を揺動してボール保持体の縦軸線との平行度と係脱させる構成を設けることにより軸方向に自己整列される構成でもよい。たとえば、マギー他の共有米国特許第3,545,826号参照。個々の負荷支持板は、対応の隣接負荷支持軌道における軸受ボールと係合するように横方向に膨張される。この形式で、平行みぞが軸受ボールを案内するため板の下側に形成される一方、それらはボール軌道の負荷支持部にある。たとえば、シャガー他の米国特許第3,951,472号参照。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明により考えられる形式の軸受組立体の外ハウジングは典型的には、特に、ボール支持体とボールを保持保護するためのワンピース中空スチール円筒となっている。たとえば、上記のニグの米国特許第5,046,862号とヘンの米国特許第3,767,276号参照。有用ではあるが、この形式の外ハウジングは、軸受組立体の重量と費用を著しく増大する。さらに、外ハウジングの内側壁への負荷支持構造体の組み入れには、精巧かつ正確な加工を行わねばならない。
【0007】
従って、本発明の一目的は容易かつ能率的に製造できる線運動軸受組立体を提供することにある。
【0008】
本発明の他の目的は、エンジニアリングプラスチックスを使用して容易に製作できる、ボール保持体と外ハウジングとを有する線運動軸受組立体を提供することにある。
【0009】
本発明のさらに他の目的は、高い負荷支持能力を有すると共に自己整列能力を有する安価な線運動軸受組立体を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
これらおよび他のきわめて望ましい目的は本発明、すなわち、ボール保持体に配置され安価な外ハウジングにより囲まれる、複数個のボール軌道と個々の支持板とを有する線運動軸受組立体であって、軸受ボールから、軸受組立体が取付けられるキャリッジブロックへ負荷を伝達しないで、ボールと、ボール軌道と負荷支持板を保護する、線運動軸受組立体によって達成される。
【0011】
本発明の目的と利益は、一部ここに記載され、また一部それより目的であり、または、請求項に指摘された手段と組み合せによって実現達成される発明から実際に習得できる。本発明は、ここに図示説明される新規な部品、構造、配置、組み合せ、工程および改良よりなる。
【0012】
従って、本発明は軸に沿って移動する線運動軸受組立体を提供する。軸受組立体のボール保持構造体は一体式に形成されるかまたは、多要素で組み立てられ。軸方向ボール軌道の少なくとも一部はボール保持構造体に形成され、好ましくは、そこに完全な閉リング状のボール軌道が形成される。線運動軸受組立体はさらに、すべてのボール支持構造体を実質的に囲む1対のスリーブを有する外ハウジングを含む。
これらスリーブは好ましくは、プラスチックで形成され、ここに含まれるボール支持体と軸受ボールを周囲汚染から防止する。
【0013】
複数個の負荷支持板は外ハウジング内で軸方向に位置決めされ、ボール軌道の負荷支持部内の軸受ボールからの負荷を送受する。負荷支持板は、少なくとも一部がボール支持体に配設され負荷支持板の外ラジアル面と接触する板保持構造体によって、少なくとも一部が線運動軸受組立体に保持される。板保持構造体は好ましくは、板保持リングとされ、負荷支持板から、線運動組立体が取付けられるキャリッジヘ負荷を直接送受する形状と位置にされる。
【0014】
好ましくは、負荷支持板および(または)板保持構造体、線運動軸受組立体が軸上で実質的に自己整列するような構成と寸法にされる。また、負荷支持板および(または)板保持構造体は軸について線運動軸受組立体を軸方向と周方向の両方向に自己整列させる構成とするのが好ましい。
【0015】
ここに参照するまたここで一部を構成する添付図は、本発明による軸受組立体の好ましい実施例を示し、また説明と一緒に、本発明の原理を説明する。
【0016】
【実施例】
まず、図1〜8を参照すると、本発明の好ましい実施例による線運動開放型軸受組立体が示されている。この軸受組立体は42で一般に示すボール保持構造体と、負荷支持板44と、軸受ボール46と、外ハウジングスリーブ48,50と、板保持構造体52とを含む。
【0017】
図1〜2において、ボール保持構造体42が示されている。本発明のこの実施例において、ボール保持構造体42は4つのボール保持セグメント54を備え、各セグメントはその縦列に沿う隣接ボール保持セグメントに連動して、軸70を受け入れる孔を有する五角形状ボール保持構造体を形成する。各ボール保持セグメント54は外ラジアル面56と内ラジアル面58とを含む。軸方向ボール軌道60は各ボール保持セグメント54の外ラジアル面56に形成され、負荷支持部62と、戻り部64と回転部66とを含む。この実施例におけるボール軌道の負荷支持戻り部は切下げされて、そこに軸受ボール46の装てん保持を促進させる。これはさらに、軸受ボールとボール軌道内に保持するための別の保持構造体を不要にする。ボール保持セグメント54の内ラジアル面58の縦孔68は実質的に負荷支持部62の長手を延長し、支持軸70に接近している。支持軸70は実質的に円筒軸として示されているが、当業者によれば他の形状の支持部材も本発明の範囲に入ることが理解できる。
【0018】
線運動軸受組立体40のこの実施例において、個々のボール保持セグメント54は周知の材料と成形技術を使用し適切な工学プラスチックで容易に成形される。ボール支持セグメントの各々を個々に形成することにより、成形プロセスはきわめて簡単化されることにより製造費用を下げる。また、ボール軸受セグメントを、周知の製作技術を使用して工学金属から製作することも本発明の範囲内に入る。
【0019】
複数個の軸受ボール46はボール軌道60に配設され、これら軸受ボール46は、少なくとも一部が縦孔68内に延長して支持軸70に接する負荷支持部62内にある。本発明のこの実施例において、ボール保持セグメントの各外ラジアル面56に1対の軸方向ボール軌道60が形成され、対応する負荷支持軌道は実質的に平行隣接関係に配向される。この配向により、負荷容量を促進させ、よりコンパクトで能率的な軸受ボール構造にたいするスペース利用を最大にする。
締付クリップ72状の締付構造が各ボール保持セグメント54の対向縦端に形成され、以下詳細に述べる。外ハウジングスリーブ48,50との組立てを促進する。
【0020】
図1と図3〜図5を参照すると、好ましい一実施例による線運動軸受組立体は1対の外ハウジングスリーブ48、50を含み、これらスリーブは、組立時に、ボール保持構造体42の露出外ラジアル面56を閉じ保護する役目をする。好ましくは、各スリーブ48、50は外形が同一で、エンジニアリングプラスチックで成形され、製造と組立てを容易にする。しかし、当業者によれば、作動条件または特定適用が要求する場合には、スリーブは異なる外形および(または)工学金属で成形されてもよいことが理解できる。
【0021】
スリーブ48、50の外ラジアル面74は好ましくは円滑な円筒形状で、ツールキャリッジ(図示せず)に嵌合する構成と寸法にされる。スリーブ48、50の内ラジアル面76は、少なくとも負荷支持板44の一部を受入れる構成とした取付面78を含む。これら取付面78はさらに、以下でさらに詳述する、板保持構造体52の取付スペースを規制する延長部80を含む。好ましくは、取付け面78は板保持構造体52の横断面厚みに近い距離だけ外ラジアル面74からくぼんでいる。この方法で、外ハウジングスリーブ48、50と板保持構造体52は結合して、線運動軸受組立体40の比較的円滑で一様な外ラジアル面を形成する。図8参照。
【0022】
本発明のこの実施例において、取付面78は個々ボール保持セグメント54の形状に合うように構成される。複数個の締付孔82が、ボール保持セグメント54の締付クリップ72と整列するスリーブ48、50の夫々端部に形成される。従って、ボール保持セグメント54がスリーブ48、50内に組入れられると、締付クリップ72は夫々締付孔82内に延長して、線運動軸受組立体40を一体に保持させる。
【0023】
つぎに図1と図6を参照すると、複数個の個々負荷支持板44は線運動軸受組立体40内に組み込まれて、軸70に接する軸受ボール46から負荷を受入れる。図6の実施例において、負荷支持板44は軸受組立体の縦軸線に沿い細長にされ、外ラジアル面84と、内ラジアル面86と、1対の側壁面88とを含む。外ラジアル面84は実質的に弓状をなし、好ましい実施例において、中央位置で外ラジアル面84に配設される冠部90を含む。冠部90は負荷支持板を円周と縦両方向に揺動させボール保持体42の内線との平行度を係脱させる。
【0024】
この実施例における負荷保持板の内ラジアル面86は、ボール軌道60の負荷支持部62の上面となる1対の軸方向みぞを有利に備える。各外ラジアル面56の各対の負荷支持部62に1板の負荷支持板44を設けることによって、線運動軸受組立体40の製作と組立てが容易になる。
【0025】
本発明の実施例において、縦みぞ92が負荷支持板44の各側壁面88に形成される。これらみぞ92は軸方向ボール軌道60の側壁を構成し軸受ボール46がその戻り部に進入する際、このボール46を案内する。
【0026】
つぎに図1、図7および図8を参照すると、板保持構造体52が、寸法がスリーブ48、50の外ラジアル面74に実質的に一致する外ラジアル面94を有するCリング外形として示されている。本発明のこの実施例において、内ラジアル面96は外ラジアル面に実質的に平行し、組立て時に、負荷支持板44の冠部90に接する構成と寸法にされる。横方向の冠部90の曲率半径は好ましくは、板保持構造体52の内ラジアル面の曲率半径よりも小さい。この構成により板を板保持構造体52の内面にたいし円周状に揺動させる。
【0027】
さらに、図1と図8を参照すると、板保持構造体52はスリーブ48,50の延長部80を囲緯し係合しボール保持構造体42を囲み保護するのに役立つ。幅狭まに示されているが、板保持構造体52は軸受組立体の実質的に縦長手方向全体に延長されても良い。板保持構造体は好ましくは、たとえば、ステンレス鋼またはセラミック等堅い耐摩耗材により形成される。
しかし、青銅またはアルミニウム等軟材も使用される。
【0028】
内ラジアル面96が負荷支持板44の冠部90と接触するように位置決めされると、この構造は、負荷支持板からの負荷の一次管として作用しこの負荷を直接、軸受組立体が取付けられている(図示せざる)キャリッジに伝える。この構成により、スリーブ48、50を一次負荷支持の責任から解放させ、安くて軽い工学プラスチック、たとえば、アセタルまたはナイロン等により製作できる。各要素のこの構成により、製造および組立てを容易にして安価で高能率、高負荷容量軸受組立体を得る。
【0029】
また、種々のシールおよび(または)ワイパー構造体が軸受組立体内に組み込まれて、ちり、ほこりその他汚物の侵入を防止する。たとえば、マギー他の米国特許第3,545,826号参照。これは参考にここに組み入れる。
【0030】
図9〜図15は本発明による線運動軸受組立体98の第2の好ましい実施例を示す。密閉型軸受組立体として示されているが、当業者によれば、この軸受組立体の特長が開放型軸受組立体に同等に適用可能なことは理解できる。この線運動軸受組立体98は、一体式ボール板保持構造体100と、負荷支持板102と、軸受ボール104と、外ハウジングスリーブ106、108と保持構造体110とを含む。
【0031】
図9〜図10を参照すると、本発明によるボール保持構造体100は、五角形横断面を有し、軸112を受入れる形状と寸法にした軸方向孔を形成する一体式構造体よりなる。ボール保持構造体100は5つの平面を有し、各平面は外ラジアル面114と内ラジアル面116とを有する。5つの面各々に単軸方向ボール軌道118が形成される。各ボール軌道118は負荷支持部120と、戻り部122と、1対の回転部124とを含む。外ラジアル面114は好ましくは、外ハウジングスリーブ106、108の内ラジアル面126に一致するよう形づくられる。縦チャンネル128は負荷支持部120の内ラジアル面116を貫通して、内部の軸受ボール104を軸112に直接させる。本発明によるこの実施例の負荷支持部120とボール軌道の戻り部122の両方は実質的に開放して軸受ボール104の装てんを容易にする。
【0032】
図9と図11〜図13は本発明による外ハウジングスリーブ106、108を示す。前述の実施例のように、両スリーブを同一にして製造と組立てを容易にすることが好ましい。軸方向ボール軌道118は、切下げに対向するように、開いているため、上ボール軌道ハウジング構造体132はスリーブ106、108の内ラジアル面126に形成される。この上ボール軌道ハウジング構造体132はボール軌道の外ラジアル部を形成し、夫々負荷支持・戻り部間の軸受ボール104を良好に案内する。上ボール軌道ハウジング構造体132はスリーブ106、102をこえ軸方向に延長し、外ラジアル面130からくぼみをつけ以下詳述する板保持構造体110を定置させる。
【0033】
キャビティ134が上ボール軌道ハウジング構造体132間に形成され、負荷支持板102の少なくとも外ラジアル部を受入れるような形状と寸法にされる。前述の実施例のように、好ましくは、各スリーブ106、108は工学プラスチックにより一体的に形成され製造と組立てを容易にする。所望により、環境みぞ136がスリーブ106、108の外ラジアル面130に形成されてキャリッジ構造体の取付けを助ける。キャリッジ構造体への軸受組立体を取付ける他の周知の方法も考えられ、たとえば、ボルト、クリップ、ピン等を含む。
【0034】
つぎに図7と図10を参照すると、本発明によるこの実施例の負荷支持板102はキャビティ134内のボール保持体100と外ハウジングスリーブ106,108間に位置決めできる。これら負荷支持板102は、内ラジアル面に形成される単縦みぞ138を含み、ボール軌道118の負荷支持部120内の軸受ボール104に接し案内する。負荷支持板102の側壁140も縦みぞ142を含みボール軌道118の戻り部122の軸受ボール104を案内する。負荷支持板102の外ラジアル面144は、以下で詳述する、軸方向と円周方向の両方向に自己整列を容易にする実質的に円滑な弓形形状を有する。
【0035】
図9と図15と図16に、板保持構造体110が示され、寸法がスリーブ106,108の外ラジアル面130に実質的に一致する外ラジアル面146を有する一般に密閉リング形状として示されている。内ラジアル面148は、横断面でみると、外ラジアル面146にたいし実質的に凸状をなす。この内ラジアル面148は、線運動軸受が組立てられると負荷支持板102の弓状外ラジアル面144に接する形状と寸法にされる。負荷支持板102の弓状外ラジアル面144の曲率半径は好ましくは、板保持構造体110の内ラジアル面148の曲率半径より小さい。この構成により、弓状外ラジアル面144と内ラジアル面148間が接触する。点一点接触により軸112に位置したとき軸組立体の周方向、軸方向の両方向自己整列がなされる。板保持構造体110の幅は、スリーブ106,108から延長するハウジング構造体132の部分を囲繞し係合する寸法とされ、板保持構造体110の露出部分を囲み保護する助けとなる。前述の実施例のように、板保持構造体100は好ましくは、堅い耐摩耗材料により形成される。
これにより、重鋳造または鍛造外ハウジングを要することなく負荷支持板から直接キャリッジへの負荷の移送が容易になる。
【0036】
前述されない範囲で、また、ここに説明・図示された種々具体的実施例のいずれもが修正されて他の具体的実施例に示されてる特長を組入れできることは当業者に理解される。
【0037】
従って、本発明はここに示され説明される具体例に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例による線運動軸受組立体に分解斜視図である。
【図2】図1の線運動軸受組立体によるボール保持セグメントの斜視図である。
【図3】図1の線運動軸受組立体の外ハウジングのスリーブ部分の斜視図である。
【図4】図3のスリーブ部分の側面図である。
【図5】図3のスリーブ部分の図4の3C−3C線で破断した横断面図である。
【図6】図1の線運動軸受組立体による負荷支持板の斜視図である。
【図7】図1の5−5線で破断した板保持リングの横断面図である。
【図8】図1の組立ずみ線運動軸受組立体の斜視図である。
【図9】本発明の実施例による線運動軸受組立体の分解斜視図である。
【図10】図9の線運動組立体による一体型ボール保持セグメントの斜視図である。
【図11】図9の線運動軸受組立体の外ハウジングのスリーブ部分の斜視図である。
【図12】図11のスリーブ部分の側面図である。
【図13】図11のスリーブ部分の、図12の9C−C線で破断した横断面図である。
【図14】図9の線運動軸受組立体による負荷支持板の斜視図である。
【図15】図9の11−11線に沿う板保持リングの横断面図である。
【図16】図9の組立てずみ線運動軸受組立体の斜視図である。
【符号の説明】
40,98 線運動軸受組立体
42 ボール保持構造体
44,102,120 負荷支持板
46,104 軸受ボール
48,50,106,108 外ハウジングスリーブ
52,110 板保持構造体
54 ボール保持セグメント
56,74,84,94,114,130,146 外ラジアル面
58,76,86,96,116,126,148 内ラジアル面
60,118 軸方向ボール軌道
62,120 負荷支持部
64,122 戻り部
66,124 回転端
68 縦孔
72,112 軸
78 取付面
80 延長面
82 締付孔
88 側壁面
90 冠部
92,138,142 縦みぞ
100 一体式ボール板保持構造体
128 縦チャンネル
132 上ボール軌道ハウジング構造体
134 キャビティ
136 環状みぞ
140 側壁
Claims (22)
- 軸に沿って移動する線運動軸受組立体において、
複数個の軸方向ボール軌道の少なくとも一部を形成したボール保持構造体であって、前記ボール軌道は負荷支持部と戻り部と回転部とを含み、前記負荷支持および戻り部は相互接続されているボール保持構造体と;
前記ボール軌道に配設される複数個の軸受ボールと;
前記ボール保持構造体の露出外面の主要部を囲む外ハウジングスリーブと;
ボール軌道の前記負荷支持部に配設される前記ボールからの負荷を受入れる、前記外ハウジングスリーブ内に軸方向に位置決めされる複数個の負荷支持板と;
前記外ハウジングスリーブは、プラスティックからなる一対のハウジングスリーブで構成され、
前記複数個の負荷支持板を所定位置に維持し前記負荷支持板から負荷を受入れる為に、前記ボール保持構造体の略中央部に配置され、且つ当該ボール保持構造体の周囲の少なくとも一部をカバーする様に配置されている板保持手段と;
から構成され、
且つ、当該個々のハウジングスリーブの一方の端部が当該板保持手段の両側縁部の夫々に個別に接触している事を特徴とする線運動軸受組立体。 - 前記ボール保持構造体は一体式に形成される請求項1記載の線運動軸受組立体。
- 前記軸方向ボール軌道は前記ボール保持構造体に完全な閉リング状に形成される請求項2記載の線運動軸受組立体。
- 前記負荷支持板は前記ボール保持構造体に収容される請求項1記載の線運動軸受組立体。
- 前記負荷支持板は、負荷支持板のそれぞれが相互に自己整列し得るような自己整列補助部(90)を含む請求項1記載の線運動軸受組立体。
- 前記軸受組立体は開放型軸受組立体である請求項1記載の線運動軸受組立体。
- 前記開放型軸受組立体は4つの長手方向縦面を持つボール保持構造体を含む請求項6記載の線運動軸受組立体。
- 複数個の完全な閉リング状のボール軌道が前記長手方向縦面各々に形成される請求項7記載の線運動軸受組立体。
- 前記負荷支持板は、その下側に形成される複数個の軸方向みぞを含む請求項8記載の線運動軸受組立体。
- 前記ボール保持構造体は一体式に形成される請求項8記載の線運動軸受組立体。
- 前記板保持手段は板保持リングである請求項1記載の線運動軸受組立体。
- 前記板保持手段は、前記負荷支持板に設けられた当該自己整列補助部(90)に係合する寸法と位置にある板保持リングである請求項5記載の線運動軸受組立体。
- 前記板保持手段はプラスチック若しくは金属により形成される請求項1記載の線運動軸受組立体。
- さらに、前記1対のスリーブを一体に接合する接合手段を備える請求項1記載の線運動軸受組立体。
- 前記負荷支持板は円周方向と軸方向の両方向に自己整列が可能となる様に構成されている請求項5記載の線運動軸受組立体。
- 軸に沿って移動する線運動軸受組立体において、複数個の完全な閉リング状の軸方向ボール軌道を形成したボール保持構造体であって、前記ボール軌道各々は負荷支持部と戻り部と1対の回転部とを含み、前記負荷支持および戻り部は相互接続される、ボール保持構造体と;
前記ボール軌道に配設される複数個の軸受ボールと;
各々その内ラジアル面に形成される少なくとも1つの軸方向ボールみぞを有し、ボール軌道の負荷支持部に配設されるボールから負荷を受入れるためボール保持構造体により少なくとも部分的に支持される複数個の自己整列可能に構成された軸方向負荷支持板と;
前記ボール保持構造体の露出外面すべてを囲む1対のプラスティックからなるハウジングスリーブと、
複数個の負荷支持板を自己整列された位置に係合維持し当該負荷支持板からの負荷を送受するため、当該ボール保持構造体の略中央部に配置されており、且つ当該ボール保持構造体のまわりの少なくとも一部をカバーする様に円周方向に延長する構成と寸法にされた少なくとも1つの板保持リングと;
からなり、且つ当該各ハウジングスリーブは個別に当該板保持リングの両側端部にそれぞれに接合されている外ハウジングと;
を備える線運動軸受組立体。 - 前記ボール保持構造体は一体式に形成される請求項16記載の線運動軸受組立体。
- 前記軸受組立体は開放型軸受組立体である請求項16記載の線運動軸受組立体。
- 前記開放型軸受組立体は、5つの縦面を規制する五角形の断面を有するボール保持構造体を含む請求項18記載の線運動軸受組立体。
- 複数個の完全な閉リング状のボール軌道が前記縦面の各々に形成される請求項19記載の線運動軸受組立体。
- 前記負荷支持板はその下側に形成される複数個の軸方向みぞを含む請求項20記載の線運動軸受組立体。
- 前記負荷支持板は円周方向と軸方向の両方向に自己整列が可能である請求項16記載の線運動軸受組立体。
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