JP4098381B2 - 転がり案内装置用のスペーサ部材およびこれを用いた転がり案内装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直線案内装置、ボールスプライン装置、ボールねじ装置等の転がり案内装置の無限循環路に転動体としてのボールと交互に並ぶように装着されるスペーサ部材およびこれを用いた転がり案内装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械や工業用ロボット等の案内部に使用される転がり案内装置として、無限循環路に装着される多数のボール間にスペーサ部材を介在させたものがある。このようなスペーサ部材を設けた場合には、ボール同士の相互摩擦がなくなってボールの摩耗が抑えられるとともに、ボール間にグリース等の潤滑剤を保持するスペースが確保されて潤滑性能が長期間維持されるため、ボールの寿命が向上する。ボール同士の衝突がなくなって騒音が低減される利点もある。
【０００３】
また、ボール間に配置される複数のスペーサ部材としての間座部をベルトで相互に連結して連結体を構成した転がり案内装置も存在する（例えば特開平５−５２２１７号公報参照）。このような連結体を設けた場合には、間座部にてボール同士の相互摩擦を防止できるだけでなく、無限循環路に設けた案内溝にベルトを摺動自在にはめ合わせて走行させることにより、間座部を無限循環路内で蛇行させることなく所定の方向に整然と移動させることができる。そのため、ボールをふらつかせることなく円滑に循環させ、それにより転がり案内装置の移動体の案内精度を向上させることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した連結体に関しては次の点で課題がある。
【０００５】
まず、転がり案内装置の無限循環路はその途中で大きく方向転換する。従って、その方向転換部分で連結体を円滑に走行させるには、連結体を可撓性のある材料で構成することが必須となる。その結果、連結体として使用できる材料が限定される。連結体の走行抵抗を低減させたり、耐久性を高めるためには、連結体を摩擦係数が低く、耐摩耗性が高く、自己潤滑性に優れた材料にて構成することが望ましいが、それらの要求と可撓性の両者を満たす材料の選択は困難であり、結果として可撓性を優先して材料を選択せざるを得なかった。
【０００６】
また、無限循環路の長さは転がり案内装置の種別や大きさに応じて異なるため、その相違に応じて連結体の全長を変化させる必要があった。従って、同一径のボールに対して複数の金型を用意して長さの異なる多数の連結体を製造する必要があり、連結体の製造コストが嵩む。
【０００７】
さらに、連結体を使用する場合には、多数のボールを連結体に装着した後にボールが脱落しないよう注意しながら長尺の連結体を無限循環路に装着する必要がある。従って、ボールの組み込みに手間がかかる。
【０００８】
一方、連結体に代えてボール間に間座のみを配置した場合には、個々の間座が独立して間座同士の間に曲げが生じないので、材料の可撓性を考慮する必要がなく、材料選択の自由度が高い。ボール径が同一であれば無限循環路の全長に拘わりなく共通の間座を使用でき、転がり案内装置の組み付け時にはボールと間座とを交互に無限循環路に装着すればよいので、組み込みも容易である。しかしながら、単なる間座では、連結体のようにボールを無限循環路内で所定位置に保持できず、ボールの蛇行を防止できない。
【０００９】
本発明は、従来の連結体と同様にボールを無限循環路内で保持しつつ一定の経路に沿って案内する機能を備え、しかも、可撓性を優先した材料選択が不要で、無限循環路の全長が異なる転がり案内装置にも共通して使用できる汎用性を有し、無限循環路への組み込みを容易に行えるスペーサ部材、およびこのスペーサ部材を利用した転がり案内装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るスペーサ部材は、転がり案内装置の無限循環路にボールと交互に並ぶように装着されるスペーサ部材であって、隣接するボール間に介在し、前記ボールとの対向部分には当該ボールの球面を受ける凹所が設けられた間座部と、前記間座部の一方の側から前記ボールを挟むように延びる少なくとも一対の腕部と、を具備し、隣接するスペーサ部材同士が互いに連結されることなく独立しており、且つ、隣接するスペーサ部材同士の腕部が互いに接触することなく装着されることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、間座部（２）にてボール（５）同士の接触や相互摩擦を防止しつつ、ボール（５）の外方に突出した腕部（３）を無限循環路（２０）の案内部（２１）で案内してスペーサ部材（１Ａ，１Ｂ）を無限循環路（２０）内の一定経路に沿って移動させることができる。このため、間座部（２）の凹所（２ａ）に嵌合して保持されたボール（５）を無限循環路（２０）の無負荷転走路（１９）で蛇行させることなく円滑に移動させることができる。
【００１３】
しかも、スペーサ部材（１Ａ，１Ｂ）を相互に連結していないので、無限循環路（２０）の方向転換路（１８）においてスペーサ部材（１Ａ，１Ｂ）相互間に曲げが作用しない。また、腕部（３）は無限循環路（２０）の案内部（２１）と部分的に嵌合するだけであり、方向転換路（１８）を腕部（３）が通過する際の曲げ作用は従来の連結体が受けるそれに比して遙かに小さい。従って、可撓性を優先してスペーサ部材（１Ａ，１Ｂ）の材料を選択する必要がなくなり、摩擦係数が低く、耐摩耗性が高く、かつ自己潤滑性に優れた材料にてスペーサ部材（１Ａ，１Ｂ）を構成してスペーサ部材の走行抵抗を低減し、寿命を向上させることができる。
【００１４】
さらに、ボール径が同じであれば共通のスペーサ部材（１Ａ，１Ｂ）を使用でき、無限循環路（２０）の全長に応じて異なるスペーサ部材を用意する必要がない。転がり案内装置の組み立てに際しては、ボール（５）とスペーサ部材（１Ａまたは１Ｂ）とを無限循環路（２０）内に交互に組み込めばよく、装置外ですべてのボール（５）とスペーサ部材（１Ａ，１Ｂ）とを予め組み立ててから、それらを組み込む必要がない。
【００１５】
上記のような本発明に係るスペーサ部材は、前記間座部の一方の側に限定して前記一対の腕部が設けられていることとすることができる。
【００１６】
この発明によれば、スペーサ部材（１Ａ）とその一対の腕部（３，３）の間に配置されたボール（５）とで、他のボール（５）やスペーサ部材（１Ａ）から独立した一組のユニット（Ｕ１）を構成し、そのユニット（Ｕ１）を単位としてボール（５）およびスペーサ部材（１Ａ）を手際よく無限循環路（２０）に組み込むことができる。
【００１７】
また、本発明に係るスペーサ部材は、前記間座部の両側に前記一対の腕部がそれぞれ設けられ、前記間座部の前記一方の側の腕部が、前記間座部の他方の側の腕部に対して前記ボールの周方向に位置をずらして配置されていることとすることができる。
【００１８】
この発明によれば、間座部（２）を挟んで隣り合う一対のボール（５，５）をスペーサ部材（１Ｂ）の腕部により相互に連係させてボール（５）とスペーサ部材（１Ｂ）との連鎖を構成することができる。そのため、連結体にて間座部を相互に連結した場合と同じく、ボール（５）同士の運動の連続性、すなわち、移動方向に先行するボール（５）が後続するボール（５）を引っ張ると同時に、後続のボール（５）が先行するボール（５）を押し出すという連係作用を確保することができる。この連係作用により、個々のボール（５）の不規則な運動、言い換えればボール（５）の蛇行や速度変動を抑えることができる。
【００１９】
さらに、本発明に係るスペーサ部材は、前記一対の腕部により前記ボールを保持可能とすることができる。従って、間座部（２）の凹所（２ａ）と一対の腕部（３，３）とでボール（５）を安定して保持できる。
【００２０】
またさらに、本発明に係るスペーサ部材において、前記間座部の前記凹所には潤滑剤保持部が設けられていることとすることができる。従って、ボール（５）に対する潤滑性能を長期間に亘って確実に保障してボール（５）の寿命をさらに向上させることができる。
【００２１】
本発明に係る転がり案内装置は、軌道部材と、前記軌道部材に多数のボールを介して移動自在に取り付けられる移動体と、を具備するものであって、前記ボールと、上記した本発明に係るスペーサ部材とが、前記軌道部材と前記移動体との間に形成された負荷転走路と、その負荷転走路の一端と他端とを結ぶように前記移動体に形成された無負荷転走路とから構成される無限循環路に交互に装着され、前記無限循環路には、前記スペーサ部材の前記腕部を前記無限循環路の延びる方向に案内する案内部が設けられていることを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、上述したようにスペーサ部材（１Ａ，１Ｂ）がボール（５）の相互摩擦を防ぐ機能を奏すると同時に、ボール（５）を凹所（２ａ）で保持しつつ一定経路に沿って案内する機能を有するため、ボール（５）の寿命を向上させ、騒音を抑制し、ボール（５）のふらつきに起因した移動体（１２）の案内精度の劣化を防止できる。そして、スペーサ部材（１Ａ，１Ｂ）を、摩擦係数が小さく耐摩耗性が高くかつ自己潤滑性に優れた材料で構成できるので、スペーサ部材の走行抵抗を低減して移動体（１２）をより円滑に移動させることができ、併せてスペーサ部材（１Ａ，１Ｂ）の寿命を向上させることもできる。ボール径が同一であれば無限循環路（２０）の全長に拘わりなく共通使用できるという汎用性をスペーサ部材（１Ａ，１Ｂ）が有し、かつ無限循環路（２０）へのスペーサ部材（１Ａ，１Ｂ）およびボール（５）の組み込みもそれらを交互に装着するだけという簡単な作業となるので、転がり案内装置の製造コストを低減できる。
【００２３】
なお、本発明に係る転がり案内装置は、直線案内装置やボールスプライン装置に限らず、軌道部材と移動体とをボールを介して組み合わせ、両者の間でボールを転走させつつ軌道部材に対して移動体を相対的に移動させる各種の装置を含む。例えば、本発明に係る転がり案内装置は、前記軌道部材としてのねじ軸と、前記ねじ軸に前記ボールを介して相対回転可能に取り付けられた前記移動体としてのナットとを備えたボールねじ装置として構成することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１〜図５を参照して本発明の第１の実施形態を説明する。図１は第１の実施形態に係るスペーサ部材を示している。このスペーサ部材１Ａは、間座部２と一対の腕部３，３とを有している。間座部２は概略円柱状に形成され、その外径は転がり案内装置の転動体として使用されるボール５の直径よりも小さく設定されている。間座部２の両端にはボール５に合わせて球面状に陥没した凹所２ａ、２ａが形成され、それら凹所２ａの中心には間座部２をその軸線Ａの方向に貫く潤滑剤保持部としての油溜孔２ｂが形成されている。なお、間座部２を薄く構成することにより、ボール５同士の距離を短縮し、転がり案内装置に装着されるボール数を増加させることができる。
【００２５】
腕部３，３はボール５に合わせた弧を描くように湾曲しつつ間座部２の外周からその軸方向一方の側へ突出する。腕部３，３は間座部２の軸線Ａに関して対称である。間座部２および腕部３，３は合成樹脂を素材とした射出成形により一体に形成される。材料の合成樹脂には、摩擦係数が小さく、耐摩耗性が大きく、自己潤滑性に優れたものを選択する。
【００２６】
図２および図３はスペーサ部材１Ａが使用された転がり案内装置の一形態を示している。この転がり案内装置１０Ａは、軌道部材としての軌道レール１１と、その軌道レール１１にボール５…を介して移動自在に取り付けられた移動体１２とを備えている。
【００２７】
軌道レール１１は概略矩形の断面を有する長尺の部材であり、その両側面にはボール５を受け入れ可能な負荷転走溝１１ａ…が左右一条ずつ軌道レール１１の全長に亘って形成されている。軌道レール１１には、その長手方向に適宜間隔をおいて複数のボルト取付孔１１ｂが形成されている。これらボルト取付孔１１ｂに装着されるボルト（不図示）により、軌道レール１１が所定の取付面、例えば工作機械のベッドの上面に固定される。なお、図示の軌道レール１１は直線状であるが、曲線状のレールが使用されることもある。
【００２８】
移動体１２は、鋼等の強度の高い材料にて構成されたブロック本体１３と、そのブロック本体１３をインサート部品として一体に射出成形された合成樹脂製の型成形体１４と、その型成形体１４の両端にボルト（不図示）にて固定される側蓋１５，１５とを備えている。なお、型成形体１４をブロック本体１３とは別体に成形して、その後の工程で両者を組み合わせる場合もある。
【００２９】
ブロック本体１３には、負荷転走溝１１ａ，１１ａとそれぞれ対向する２条の負荷転走溝１３ａ，１３ａが設けられている。これら負荷転走溝１１ａ，１３ａの組み合わせにより、軌道レール１１と移動体１２との間に２条の負荷転走路１６，１６が形成される。ブロック本体１３の上面１３ｂには複数（図では４本）の雌ねじ１３ｃ…が形成される。これらの雌ねじ１３ｃを利用して移動体１２が所定の取付面、例えば工作機械のサドルやテーブルの下面に固定される。
【００３０】
型成形体１４には各負荷転走路１６と並行して延びる２条の戻し路１７，１７が形成される。型成形体１４の両端面には、負荷転走溝１３ａと戻し路１７との間でアーチ状に突出するボール案内部１４ａ…（図３では一端面側の一つのみ示す。）が形成される。側蓋１５にはボール案内部１４ａに対応してアーチ状に陥没するボール案内溝１５ａが形成される。
【００３１】
側蓋１５を型成形体１４に固定することにより、ボール案内部１４ａとボール案内溝１５ａとが組み合わされ、それらの間に負荷転走路１６と戻し路１７とを結ぶＵ字状の方向転換路１８が形成される。戻し路１７と方向転換路１８とによってボール５の無負荷転走路１９が構成され、その無負荷転走路１９と負荷転走路１６との組み合わせによって無限循環路２０が構成される。無限循環路２０の断面形状および寸法は、負荷転走路１６においてボール５と同一径の円形断面を描くように、無負荷転走路１９においてボール５よりも幾らか大きい直径の円形断面を描くようにそれぞれ設定されている。
【００３２】
無限循環路２０の内周面には、スペーサ部材１Ａの腕部３，３を受け入れる一対の案内溝２１，２１が無限循環路２０の全長に亘って形成されている。図４に示したように、型成形体１４には、移動体１２が軌道レール１１から抜き取られた際の負荷転走路１６からのボール５の脱落を防止するために、負荷転走溝１３ａを挟むように一対のボール保持部１４ｂ，１４ｂが形成されており、負荷転走路１６における案内溝２１，２１はこれらボール保持部１４ｂ，１４ｂに形成される。なお、戻し路１７においては型成形体１４に一体に案内溝２１が形成され、方向転換路１８においてはボール案内部１４ａとボール案内溝１５ａとの間に案内溝２１が形成される。
【００３３】
図１（ｂ）に示したように、上述したスペーサ部材１Ａの一対の腕部３，３の間にボール５が配置されることにより、ボール５とスペーサ部材１Ａとで一組のユニットＵ１が構成される。油溜孔２ｂにはグリース等の潤滑剤が充填される。なお、腕部３，３をボール５によって外側に押し出すように弾性変形させ、それに対する復元力でボール５を保持するように構成してもよい。但し、その保持力はボール５のスペーサ部材１Ａに対する自由な回転運動を妨げない程度に制限する。
【００３４】
そして、スペーサ部材１Ａの腕部３，３を案内溝２１，２１にはめ合わせつつ、図１（ｂ）に示したようにボール５とスペーサ部材１Ａとが交互に並ぶようにして無限循環路２０にユニットＵ１を必要個数充填することにより、転がり案内装置１０Ａが構成される。このときに必要なユニットＵ１の個数は無限循環路２０の長さに応じて異なるが、ボール５の直径が同一であればスペーサ部材１Ａは共通でよい。従って、スペーサ部材１Ａを成形するための金型も共通でよく、それにより、転がり案内装置１０Ａの製造コストを低減することができる。スペーサ部材１Ａおよびボール５の組み込みも容易である。
【００３５】
図５は、移動体１２が軌道レール１１に沿って移動する際に、方向転換路１８を介して負荷転走路１６と戻し路１７との間をボール５およびスペーサ部材１Ａが移動する様子を示したものである。この図から明らかなように、スペーサ部材１Ａの間座部２によってボール５の相互摩擦が防がれるため、ボール５の摩耗やボール５同士の接触音が抑えられる。油溜孔２ｂ、および間座部２の外周と無限循環路２０の内周面との隙間のそれぞれにグリース等の潤滑剤が保持されてボール５と一体的に無限循環路２０内を移動するため、ボール５が長期間確実に潤滑される。この面でもボール５の寿命が延び、移動体１２が移動する際の騒音も低下する。
【００３６】
また、ボール５が間座部２の凹所２ａに保持されつつスペーサ部材１Ａの腕部３が案内溝２１に沿って所定の方向に案内されるため、ボール５の直径に対して幾らか大きめに形成された無負荷転走路１９においても、ボール５は蛇行を生じることなく無限循環路２０の延びる方向に整然と移動する。これにより、ボール５のふらつきに起因する移動体１２の案内精度の低下、詳しくはボール５が無限循環路２０の壁面に衝突して移動体１２に微振動が発生し、それにより移動体１２が軌道レール１１の方向に対して左右にふらついてその案内精度が低下するおそれがない。特に、方向転換路１８と負荷転走路１６との境界部分（図２のＣ部）においてボール５が方向転換路１８から負荷転走路１６へと円滑に移動することにより、移動体１２の案内精度が高く維持される。
【００３７】
すなわち、上記の境界部分Ｃにおいては、ボール５に徐々に予圧を与えてボール５を円滑に負荷転走路１６に移行させるように、負荷転走路１６に向かって徐々に狭くなるテーパ部が設けられる。このため、スペーサ部材１Ａによるボール５の案内がない場合には、テーパ部の遊びに応じてボール５が蛇行するおそれがある。そして、蛇行が生じた場合には、ボール５が境界部分Ｃで詰まって一時的に停止し、停止したボール５が後続するボール５に押し出されて負荷転走路１６に急に送り込まれる。このように不規則で間欠的な運動が生じると、ボール５と移動体１２との接触によって移動体１２が細かく振動してその案内精度が低下する。この間欠的な運動を防止するためには、ボール５を無限循環路２０の中心線に正確に沿わせつつ無負荷転走路１９から負荷転走路１６へ円滑に移動させる必要があるが、上述したスペーサ部材１Ａの腕部３，３を案内溝２１，２１に沿って移動させることにより、そのようなボール５の案内を実現して移動体１２の案内精度を向上させることができる。
【００３８】
さらに、スペーサ部材１Ａ同士が互いに連結されることなく独立しているので、方向転換路１８においてスペーサ部材１Ａ同士の間に曲げが作用しない。しかも、腕部３，３の一部（図１（ｂ）および図５に幅Ｂで示した部分）のみが案内溝２１，２１に嵌合するだけであり、その嵌合部分が案内溝２１，２１から受ける曲げ作用は従来の連結体のベルトが受ける曲げ作用と比較して遙かに小さい。従って、スペーサ部材１Ａを可撓性に乏しい材料で構成してもスペーサ部材１Ａが方向転換路１８を円滑に移動する。なお、腕部３，３の曲げ変形量を小さくするため、図５に示したように方向転換路１８の案内溝２１に、負荷転走路１６や戻し路１７の案内溝２１よりも幅の広い拡大部２１ａを設けてもよい。
【００３９】
スペーサ部材１Ａが互いに独立しているので、従来の連結体を使用した場合と比較して、負荷転走路１６と戻し路１７との位置関係の自由度が高まる。すなわち、図４に示したように、負荷転走路１６の中心を通過しかつ一対の案内溝２１，２１に対して垂直な面Ｐを仮定した場合、従来の連結体を面Ｐに沿って曲げることは容易であるが、その面Ｐに対して斜めに傾いた方向に曲げようとすると連結体に捩じれが発生する。そして、面Ｐと曲げ方向とがなす角度θが大きくなるほど捩じれが強くなって連結体を滑らかに曲げ変形させることが困難となる。ところが、上述したスペーサ部材１Ａは互いに独立しているため、図４の角度θが大きくてもスペーサ部材１Ａの相互間に捩じれが作用することはない。従って、戻し路１７を面Ｐからずれた位置に配置してもスペーサ部材１Ａの循環は何ら阻害されず、転がり案内装置１０Ａの寸法等に応じて適切な位置に戻し路１７を配置できるから、無限循環路２０のレイアウトの自由度も高まる。
【００４０】
図６〜図１０は本発明の第２の実施形態を示すものである。なお、各図において図１〜図５との共通部分には同一符号を付し、それらの説明は省略する。
【００４１】
図６は第２の実施形態に係るスペーサ部材１Ｂを示している。このスペーサ部材１Ｂは、間座部２の両側にそれぞれ一対の腕部３，３が設けられた点において第１の実施形態のスペーサ部材１Ａと異なっている。そして、間座部２の一方の側の腕部３，３と他方の側の腕部３，３とは、ボール５の周方向、換言すれば間座部２の軸線Ａの廻りに互いに９０°ずらして配置されている。スペーサ部材１Ｂの材質は第１の実施形態のスペーサ部材１Ａと同じでよい。
【００４２】
図６（ｃ）に示したように、スペーサ部材１Ｂの一方の腕部３，３の間にボール５が配置されて一つのユニットＵ２が構成される。そして、スペーサ部材１Ｂの反対側の腕部３，３を、これに隣接するユニットＵ２のボール５の外周にはめ合わせることによりユニットＵ２の連鎖が形成される。
【００４３】
図７〜図９はスペーサ部材１Ｂが組み込まれた転がり案内装置１０Ｂを示す。このころがり案内装置１０Ｂは、スペーサ部材１Ｂに設けられた４本の腕部３…に対応して、各無限循環路２０にそれぞれ４条の案内溝２１…が形成された点で図２〜図４に示した転がり案内装置１０Ａと異なるのみである。なお、負荷転走路１６における２条の案内溝２１は図２〜図４の装置１０Ａと同じく型成形体１４のボール保持部１４ｂに形成され、他の２条の案内溝２１は負荷転走溝１１ａ、１３ａの中央（最も深い位置）にそれぞれ形成されている。
【００４４】
この転がり案内装置１０Ｂにおいても、スペーサ部材１Ｂの間座部２によってボール５の接触が防止されつつ腕部３が案内溝２１にて案内されてボール５が無限循環路２０内を整然と移動し、その結果、ボール５の寿命の向上、騒音の低下、移動体１２の案内精度の向上が実現される。スペーサ部材１Ｂが相互に独立しているため、材料選択の自由度が高い。また、負荷転走路１６に対して斜め上方または下方に戻し路１７を配置してもスペーサ部材１Ｂに捩じれが生じず、無限循環路２０のレイアウトの自由度も高い。
【００４５】
加えて、ボール５とスペーサ部材１Ｂとで構成されるユニットＵ２同士が相互に連鎖を形成するため、移動方向に先行するボール５がスペーサ部材１Ｂを介して後続するボール５を引張ると同時に、後続するボール５がスペーサ部材１Ｂを介して先行するボール５を押し出すという連係作用が生じてボール５の蛇行や速度変動が抑えられる。この連係作用により、特に負荷転走路１６と方向転換路１８との境界部分Ｃ（図１０参照）において、上述した方向転換路１８から負荷転走路１６へとボール５が移行する際に生じがちな間欠運動がより確実に防がれる。
【００４６】
以上では、スペーサ部材１Ａまたは１Ｂを転がり案内装置１０Ａ，１０Ｂの左右２条の無限循環路２０，２０に装着した形態を説明したが、本発明はそれらに限らず種々の形態にて実施できる。図１１〜図１３は４条の無限循環路２０…を備えた転がり案内装置１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅにスペーサ部材１Ｂをそれぞれ組み込んだ第３、第４および第５の実施形態を示している。図１１に示す転がり案内装置１０Ｃは、軌道レール１１の両側面にそれぞれ２条の負荷転走路１６，１６を設けて大負荷に耐え得るよう構成したものである。
【００４７】
図１２に示す転がり案内装置１０Ｄは軌道レール１１の上面に２条の負荷転走路１６，１６を、側面に２条の負荷転走路１６，１６をそれぞれ配置したものであり、図１３に示す転がり案内装置１０Ｅは軌道レール１１の上面角部に２条の負荷転走路１６，１６を、側面に２条の負荷転走路１６，１６をそれぞれ配置したものである。
【００４８】
これらの実施形態では、負荷転走路１６において、負荷転走溝１１ａ、１３ａの両側縁部と型成形体１４の保持部１４ｂとの間に案内溝２１としての間隙を設け、負荷転走溝１１ａ、１３ａの内部への案内溝２１の加工を不要としている。これにより、負荷転走溝１１ａ、１３ａが案内溝２１にて分断されず、負荷転走溝１１ａ、１３ａとボール５との接触長さが増加するため、ボール５に加わる面圧が低下して転がり案内装置がより大きな負荷に耐えられるようになる。
【００４９】
図１３の転がり案内装置１０Ｅにおいては、スペーサ部材１Ｂの一方の側に設けられる腕部３，３と反対側の腕部３，３とがなす角度φを９０°よりも小さい角度に設定した。これにより、負荷転走溝１１ａ、１３ａの幅、換言すれば、軌道レール１１と直交する断面に現れる負荷転走溝１１ａ、１３ａの弧の長さを増加させてボール５と負荷転走溝１１ａ、１３ａとの接触長さをさらに拡大している。
【００５０】
図１４および図１５はスペーサ部材１Ｂをボールスプライン装置に使用した本発明の第６の実施形態を示すものである。このボールスプライン装置３０は、軌道部材としてのスプライン軸３１と、そのスプライン軸３１に多数のボール５を介して移動自在に取り付けられた移動体としてのナット３２とを有している。スプライン軸３１は長尺の円柱状に形成され、その外周面を周方向に３等分する位置には軸方向に延びる突条３３…がそれぞれ形成されている。各突条３３の側面には一対の負荷転走溝３３ａ，３３ａがそれぞれ形成されている。
【００５１】
ナット３２は、鋼等の強度の高い材料にて形成された略円筒状のナット本体３５と、そのナット本体３５の内周に装着される合成樹脂製の型成形体３６と、型成形体３６の両端に固定されるエンドキャップ３７，３７とを備えている。ナット本体３５の外周には、ナット３２をその取付相手部品に対して周方向に回り止めするためのキー溝３２ａが形成されている。ナット本体３５の内周には、スプライン軸３１の負荷転走溝３３ａ，３３ａとそれぞれ対向する２条の負荷転走溝３５ａ，３５ａが設けられている。これら負荷転走溝３５ａ、３５ａの組み合わせにより、スプライン軸３１の各突条３３の両側にそれぞれ１条ずつ合計６条の負荷転走路３８…が形成される。
【００５２】
型成形体３６には、負荷転走路３８と並行して延びる戻し路３９…が形成される。型成形体３６とエンドキャップ３７，３７とが組み合わされることにより、それらの間に戻し路３９と負荷転走路３８とを結ぶ方向転換路４０，４０が形成される。戻し路３９と方向転換路４０との組み合わせによってボール５の無負荷転走路４１が構成され、その無負荷転走路４１と負荷転走路３８との組み合わせによって無限循環路４２が構成される。各無限循環路４２の内周面にはスペーサ部材１Ｂの腕部３…を受け入れる４条の案内溝４３…が無限循環路４２の全長に亘ってそれぞれ形成されている。
【００５３】
無限循環路４２には必要個数のボール５とスペーサ部材１Ｂとが交互に装着され、スペーサ部材１Ｂの腕部３は案内溝４３にはめ合わされる。そして、ナット３２がスプライン軸３１に沿って移動するのに伴って、ボール５およびスペーサ部材１Ｂが無限循環路４２内を循環する。このとき、上述した転がり案内装置１０Ａ〜１０Ｅの例と同じく、スペーサ部材１Ｂの間座部２によってボール５の接触が防止されると同時に、案内溝４３によるスペーサ部材１Ｂの案内作用によりボール５が無限循環路４２内を整然と移動する。その結果、ボール５の寿命の向上、騒音の低下、ナット３２の案内精度の向上が実現される。
【００５４】
図１６および図１７はスペーサ部材１Ｂをボールねじ装置に使用した本発明の第７の実施形態を示すものである。これらの図に示すように、ボールねじ装置５０Ａは、軌道部材としてのねじ軸５１と、そのねじ軸５１に多数のボール５を介して移動自在に取り付けられる移動体としてのナット５２とを有している。ねじ軸５１の外周には、ねじ軸５１の廻りに螺旋状に延びる２条の負荷転走溝５１ａ，５１ａが形成されている。
【００５５】
ナット５２は、鋼等の強度の高い材料にて構成されたナット本体５３と、その両端に装着される蓋体５４，５４とを備えている。ナット本体５３の外周には、ナット５２をその相手部品に対して取り付けるためのフランジ５２ａが形成されている。ナット本体５３の内周には、負荷転走溝５１ａ，５１ａとそれぞれ対向して螺旋状に延びる２条の負荷転走溝５３ａ、５３ａが形成されている。これら負荷転走溝５１ａ，５３ａの組み合わせにより螺旋状の２条の負荷転走路５５，５５が形成される。
【００５６】
ナット本体５３の内部には、ナット本体５３を軸方向に貫く２本の戻し路５６，５６が形成されている。蓋体５４は、リターンピース５７とその外側に被せられるカバー５８とを有しており、左右のリターンピース５７にはそれぞれ戻し路５６と負荷転走路５５とを結ぶ方向転換路５９，５９が形成されている。戻し路５６，５６と方向転換路５９，５９との組み合わせによってボール５の無負荷転走路６０，６０が構成され、それら無負荷転走路６０，６０と負荷転走路５５，５５との組み合わせによって２条の無限循環路６１，６１が構成される。
【００５７】
図１７（ａ）、（ｂ）に示すように、各無限循環路６１の内周面には、スペーサ部材１Ｂの腕部３…を受け入れる４条の案内溝６２…が無限循環路６１の全長に亘ってそれぞれ形成されている。すなわち、負荷転走路５５においては、負荷転走溝５１ａ，５３ａの中央（最も深い部分）にそれぞれ１条ずつ案内溝６２が形成されるとともに、ねじ軸５１の外周とナット本体５３の内周との間の隙間を利用して２条の案内溝６２が形成される（図１７（ａ）参照）。戻し路５６においては、ナット本体５３に４条の案内溝６２が形成される（図１７（ｂ）参照）。方向転換路５９においては、リターンピース５７に４条の案内溝６２が形成される。
【００５８】
無限循環路６１には、必要個数のボール５とスペーサ部材１Ｂとが交互に装着され、スペーサ部材１Ｂの腕部３は案内溝６２にはめ合わされる。そして、ナット５２がねじ軸５１に対して相対的に回転しつつ軸方向に移動するのに伴って、ボール５およびスペーサ部材１Ｂが無限循環路６１内を循環する。このとき、上述した転がり案内装置１０Ａ〜１０Ｅの例と同じく、スペーサ部材１Ｂの間座部２によってボール５の接触が防止されると同時に、案内溝６２によるスペーサ部材１Ｂの案内作用によりボール５が無限循環路６１内を整然と移動する。その結果、ボール５の寿命の向上、騒音の低下、ナット５２の案内精度の向上が実現される。
【００５９】
なお、ボールねじ装置５０Ａにおいては、無限循環路６１がねじ軸５１の廻りに巻き回されているため、従来の連結体を使用した場合にはベルトに作用する捩じれによって連結体が円滑に循環しないおそれがある。これに対して、スペーサ部材１Ｂを用いた場合には、スペーサ部材１Ｂの相互間に捩じれが作用しないので、無限循環路６１の捩じれの程度に拘わりなくボール５およびスペーサ部材１Ｂを円滑に循環させることができる。
【００６０】
本発明は、ナット本体５３の両端に別部品のリターンピース５７を装着して方向転換路を構成するものに限らず、ボールを異なる構造で循環させるボールねじ装置にも利用できる。それらの例を図１８〜図２１に示す。なお、各図において、図１６および図１７と共通する部分には同一符号を付してある。
【００６１】
図１８は、一対（図では１つのみ示す。）のリターンパイプ７０，７０をナット本体５３に装着し、それらのリターンパイプ７０の内部に形成される無負荷転走路７１（図１９（ｂ）参照））と、負荷転走路５５とによって無限循環路７２を構成した第８の実施形態のボールねじ装置５０Ｂを示している。
【００６２】
リターンパイプ７０はねじ軸５１の負荷転走溝５１ａを数巻分だけ飛び越えるようにしてナット本体５３に固定されている。負荷転走路５５を転走したボール５およびスペーサ部材１Ｂはリターンパイプ７０の一端部によって掬い上げられてリターンパイプ７０内の無負荷転走路７１を転走し、負荷転走溝５１ａを数巻分だけ溯った位置でリターンパイプ７０の他端側から負荷転走路５５に戻される。
【００６３】
図１９（ｂ）、（ｃ）に示すように、リターンパイプ７０は断面略半円形状に形成された一対の合成樹脂製のパイプ半片７０Ａ，７０Ｂを互いに組み合わせて構成されている。リターンパイプ７０の内部にはスペーサ部材１Ｂの腕部３…を受け入れる４条の案内溝７３…がリターンパイプ７０の全長に亘って形成されている。また、図１９（ａ）に示したように、負荷転走路５５においては、負荷転走溝５１ａ，５３ａの中央（最も深い部分）にそれぞれ１条ずつ案内溝７３が形成されるとともに、ねじ軸５１の外周とナット本体５３の内周との間の隙間を利用して２条の案内溝７３が形成される。これらの案内溝７３を利用してスペーサ部材１Ｂを案内することができる。
【００６４】
図２０は、複数（図では２つのみ示す。）のデフレクタ８０…をナット本体５３に装着し、それらのデフレクタ８０に形成される無負荷転走路８１（図２１（ｂ）、（ｃ）参照）と、負荷転走路５５とによって無限循環路８２を構成した第９の実施形態のボールねじ装置５０Ｃを示している。
【００６５】
デフレクタ８０はねじ軸５１の負荷転走溝５１ａを１巻分だけ飛び越えるようにしてナット本体５３に固定されている。負荷転走路５５を１巻分だけ転走したボール５およびスペーサ部材１Ｂはデフレクタ８０の一端部によって掬い上げられてデフレクタ８０内の無負荷転走路８１を転走し、負荷転走溝５１ａを１巻分だけ溯った位置でデフレクタ８０の他端側から負荷転走路５５に戻される。このようなデフレクタ８０を、ナット５２の周方向および軸方向に位置をずらしつつ複数設けることによりナット５２の軸方向に複数条の無限循環路８２が並べて設けられる。
【００６６】
図２１（ｂ）、（ｃ）に詳しく示したように、デフレクタ８０に形成された無負荷転走路８１は略Ｓ字状に湾曲し、その中央（最も深い位置）および両端にスペーサ部材１Ｂの腕部３…を受け入れる３条の案内溝８３…が無負荷転走路８１の全長に亘って形成されている。また、図２１（ａ）に示したように、負荷転走路５５においては、負荷転走溝５１ａ，５３ａの中央（最も深い部分）にそれぞれ１条ずつ案内溝８３が形成されるとともに、ねじ軸５１の外周とナット本体５３の内周との間の隙間を利用して２条の案内溝８３が形成される。これらの案内溝８３を利用してスペーサ部材１Ｂを案内することができる。
【００６７】
本発明は以上の実施形態に限らず種々の変更が可能である。例えば、図１１〜図２０ではスペーサ部材１Ｂを例に挙げて説明したが、それに代えてスペーサ部材１Ａを使用してもよい。間座部２の一方の側に４本の腕３…を形成してもよい。
【００６８】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明のスペーサ部材および転がり案内装置によれば、ボール間に介在されたスペーサ部材の間座部により、ボール同士の接触およびそれに伴う相互摩擦を防止してボールの摩耗や騒音を抑えることができるとともに、スペーサ部材の腕部を利用して無限循環路の一定経路に沿ってボールを案内することにより、ボールを蛇行させることなく無限循環路の延びる方向に整然と移動させ、それによりボールのふらつきに起因した移動体の案内精度の劣化を防止できる。間座部と無限循環路との隙間、さらには間座部に設けられた潤滑剤保持部によりボールと潤滑剤とを一体的に循環させてボールの寿命を長期間に亘って確実に維持できるので、ボールの寿命をさらに向上させることができる。
【００６９】
スペーサ部材が無限循環路内で相互に独立しているので、無限循環路の方向転換部分における曲げを考慮してスペーサ部材の材料を選定する必要がなくなり、材料選択の自由度が増す。そのため、摩擦係数が低く、耐摩耗性が高く、自己潤滑性に優れた材料でスペーサ部材を構成することにより、スペーサ部材の走行抵抗を低減してボールを円滑に移動させるとともに、スペーサ部材の摩耗を抑えてその寿命を向上させることができる。ボール径が同一であれば無限循環路の全長に拘わりなく共通のスペーサ部材が使用できるので、スペーサ部材の汎用性が高まり、スペーサ部材を製造に必要な金型を集約してスペーサ部材の製造コストを低減できる。無限循環路への組み込みも、ボールとスペーサ部材とを交互に装着するという単純な作業でよく、そのために転がり案内装置の組み立てに要する手間が軽減されて転がり案内装置の製造コストが削減される。
【００７０】
さらに、スペーサ部材相互間に捩じれが作用しないので、無限循環路のレイアウトの自由度が高く、ボールねじ装置のように無限循環路の捩じれが大きい場合でもスペーサ部材を円滑に移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態に係るスペーサ部材を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は他のスペーサ部材との関係を示す図、（ｃ）は斜視図。
【図２】 図１のスペーサ部材が使用された直線型の転がり案内装置の軌道レールと直交する方向の断面図。
【図３】 図２の転がり案内装置の平面図。
【図４】 図２の転がり案内装置における負荷転走路および戻し路を拡大して示す図。
【図５】 図２の転がり案内装置に設けられた無限循環路をボールおよびスペーサ部材が移動する様子を示した図。
【図６】 本発明の第２の実施形態に係るスペーサ部材を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は他のスペーサ部材との関係を示す図、（ｄ）は斜視図。
【図７】 図６のスペーサ部材が使用された直線型の転がり案内装置の軌道レールと直交する方向の断面図。
【図８】 図７の転がり案内装置の平面図。
【図９】 図７の転がり案内装置における負荷転走路および戻し路を拡大して示す図。
【図１０】 図７の転がり案内装置に設けられた無限循環路をボールおよびスペーサ部材が移動する様子を示した図。
【図１１】 図７の転がり案内装置に対して無限循環路の本数を増加させた第３の実施形態に係る転がり案内装置の断面図。
【図１２】 図１１の転がり案内装置に対して無限循環路の配置を変化させた第４の実施形態に係る転がり案内装置の断面図。
【図１３】 図１２の転がり案内装置に対して無限循環路の配置をさらに変化させた第５の実施形態に係る転がり案内装置の断面図。
【図１４】 図６のスペーサ部材をボールスプライン装置に適用した第６の実施形態を示す斜視図。
【図１５】 図１４のボールスプライン装置のスプライン軸と直交する方向の断面図。
【図１６】 図６のスペーサ部材をボールねじ装置に適用した第７の実施形態を示す断面図。
【図１７】 図１６のボールねじ装置に設けられた無限循環路を拡大して示す図で、（ａ）は負荷転走路の断面図、（ｂ）は無負荷転走路の断面図。
【図１８】 図１６のボールねじ装置に対して無限循環路の構成を変更した第８の実施形態を示す斜視図。
【図１９】 図１８のボールねじ装置における無限循環路の詳細を示す図で、（ａ）は負荷転走路の断面図、（ｂ）は無負荷転走路を構成するリターンパイプの斜視図、（ｃ）はリターンパイプの半片の斜視図。
【図２０】 図１８のボールねじ装置に対して無限循環路の構成をさらに変更した第９の実施形態を示す斜視図。
【図２１】 図２０のボールねじ装置における無限循環路の詳細を示す図で、（ａ）は負荷転走路の断面図、（ｂ）は無負荷転走路を構成するデフレクタの平面図、（ｃ）は同図（ｂ）のXXIc−XXIc線に沿った断面図。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ スペーサ部材、２ 間座部、２ａ 間座部の凹所、２ｂ 油溜孔（潤滑剤保持部）、３ 腕部、５ ボール、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ 転がり案内装置、１１ 軌道レール（軌道部材）、１２ 移動体、１６，３８，５５ 負荷転走路、１８，４０，５９ 方向転換路、１９，４１，６０，７１，８１ 無負荷転走路、２０，４２，６１，７２，８２ 無限循環路、２１，４３，６２，７３，８３ 案内溝（案内部）、３０ ボールスプライン装置（転がり案内装置）、３１ スプライン軸、３２，５２ ナット、５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ ボールねじ装置（転がり案内装置）、５１ ねじ軸、８０ デフレクタ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、直線案内装置、ボールスプライン装置、ボールねじ装置等の転がり案内装置の無限循環路に転動体としてのボールと交互に並ぶように装着されるスペーサ部材およびこれを用いた転がり案内装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械や工業用ロボット等の案内部に使用される転がり案内装置として、無限循環路に装着される多数のボール間にスペーサ部材を介在させたものがある。このようなスペーサ部材を設けた場合には、ボール同士の相互摩擦がなくなってボールの摩耗が抑えられるとともに、ボール間にグリース等の潤滑剤を保持するスペースが確保されて潤滑性能が長期間維持されるため、ボールの寿命が向上する。ボール同士の衝突がなくなって騒音が低減される利点もある。
【０００３】
また、ボール間に配置される複数のスペーサ部材としての間座部をベルトで相互に連結して連結体を構成した転がり案内装置も存在する（例えば特開平５−５２２１７号公報参照）。このような連結体を設けた場合には、間座部にてボール同士の相互摩擦を防止できるだけでなく、無限循環路に設けた案内溝にベルトを摺動自在にはめ合わせて走行させることにより、間座部を無限循環路内で蛇行させることなく所定の方向に整然と移動させることができる。そのため、ボールをふらつかせることなく円滑に循環させ、それにより転がり案内装置の移動体の案内精度を向上させることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した連結体に関しては次の点で課題がある。
【０００５】
まず、転がり案内装置の無限循環路はその途中で大きく方向転換する。従って、その方向転換部分で連結体を円滑に走行させるには、連結体を可撓性のある材料で構成することが必須となる。その結果、連結体として使用できる材料が限定される。連結体の走行抵抗を低減させたり、耐久性を高めるためには、連結体を摩擦係数が低く、耐摩耗性が高く、自己潤滑性に優れた材料にて構成することが望ましいが、それらの要求と可撓性の両者を満たす材料の選択は困難であり、結果として可撓性を優先して材料を選択せざるを得なかった。
【０００６】
また、無限循環路の長さは転がり案内装置の種別や大きさに応じて異なるため、その相違に応じて連結体の全長を変化させる必要があった。従って、同一径のボールに対して複数の金型を用意して長さの異なる多数の連結体を製造する必要があり、連結体の製造コストが嵩む。
【０００７】
さらに、連結体を使用する場合には、多数のボールを連結体に装着した後にボールが脱落しないよう注意しながら長尺の連結体を無限循環路に装着する必要がある。従って、ボールの組み込みに手間がかかる。
【０００８】
一方、連結体に代えてボール間に間座のみを配置した場合には、個々の間座が独立して間座同士の間に曲げが生じないので、材料の可撓性を考慮する必要がなく、材料選択の自由度が高い。ボール径が同一であれば無限循環路の全長に拘わりなく共通の間座を使用でき、転がり案内装置の組み付け時にはボールと間座とを交互に無限循環路に装着すればよいので、組み込みも容易である。しかしながら、単なる間座では、連結体のようにボールを無限循環路内で所定位置に保持できず、ボールの蛇行を防止できない。
【０００９】
本発明は、従来の連結体と同様にボールを無限循環路内で保持しつつ一定の経路に沿って案内する機能を備え、しかも、可撓性を優先した材料選択が不要で、無限循環路の全長が異なる転がり案内装置にも共通して使用できる汎用性を有し、無限循環路への組み込みを容易に行えるスペーサ部材、およびこのスペーサ部材を利用した転がり案内装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るスペーサ部材は、転がり案内装置の無限循環路にボールと交互に並ぶように装着されるスペーサ部材であって、隣接するボール間に介在し、前記ボールとの対向部分には当該ボールの球面を受ける凹所が設けられた間座部と、前記間座部の一方の側から前記ボールを挟むように延びる少なくとも一対の腕部と、を具備し、隣接するスペーサ部材同士が互いに連結されることなく独立しており、且つ、隣接するスペーサ部材同士の腕部が互いに接触することなく装着されることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、間座部（２）にてボール（５）同士の接触や相互摩擦を防止しつつ、ボール（５）の外方に突出した腕部（３）を無限循環路（２０）の案内部（２１）で案内してスペーサ部材（１Ａ，１Ｂ）を無限循環路（２０）内の一定経路に沿って移動させることができる。このため、間座部（２）の凹所（２ａ）に嵌合して保持されたボール（５）を無限循環路（２０）の無負荷転走路（１９）で蛇行させることなく円滑に移動させることができる。
【００１３】
しかも、スペーサ部材（１Ａ，１Ｂ）を相互に連結していないので、無限循環路（２０）の方向転換路（１８）においてスペーサ部材（１Ａ，１Ｂ）相互間に曲げが作用しない。また、腕部（３）は無限循環路（２０）の案内部（２１）と部分的に嵌合するだけであり、方向転換路（１８）を腕部（３）が通過する際の曲げ作用は従来の連結体が受けるそれに比して遙かに小さい。従って、可撓性を優先してスペーサ部材（１Ａ，１Ｂ）の材料を選択する必要がなくなり、摩擦係数が低く、耐摩耗性が高く、かつ自己潤滑性に優れた材料にてスペーサ部材（１Ａ，１Ｂ）を構成してスペーサ部材の走行抵抗を低減し、寿命を向上させることができる。
【００１４】
さらに、ボール径が同じであれば共通のスペーサ部材（１Ａ，１Ｂ）を使用でき、無限循環路（２０）の全長に応じて異なるスペーサ部材を用意する必要がない。転がり案内装置の組み立てに際しては、ボール（５）とスペーサ部材（１Ａまたは１Ｂ）とを無限循環路（２０）内に交互に組み込めばよく、装置外ですべてのボール（５）とスペーサ部材（１Ａ，１Ｂ）とを予め組み立ててから、それらを組み込む必要がない。
【００１５】
上記のような本発明に係るスペーサ部材は、前記間座部の一方の側に限定して前記一対の腕部が設けられていることとすることができる。
【００１６】
この発明によれば、スペーサ部材（１Ａ）とその一対の腕部（３，３）の間に配置されたボール（５）とで、他のボール（５）やスペーサ部材（１Ａ）から独立した一組のユニット（Ｕ１）を構成し、そのユニット（Ｕ１）を単位としてボール（５）およびスペーサ部材（１Ａ）を手際よく無限循環路（２０）に組み込むことができる。
【００１７】
また、本発明に係るスペーサ部材は、前記間座部の両側に前記一対の腕部がそれぞれ設けられ、前記間座部の前記一方の側の腕部が、前記間座部の他方の側の腕部に対して前記ボールの周方向に位置をずらして配置されていることとすることができる。
【００１８】
この発明によれば、間座部（２）を挟んで隣り合う一対のボール（５，５）をスペーサ部材（１Ｂ）の腕部により相互に連係させてボール（５）とスペーサ部材（１Ｂ）との連鎖を構成することができる。そのため、連結体にて間座部を相互に連結した場合と同じく、ボール（５）同士の運動の連続性、すなわち、移動方向に先行するボール（５）が後続するボール（５）を引っ張ると同時に、後続のボール（５）が先行するボール（５）を押し出すという連係作用を確保することができる。この連係作用により、個々のボール（５）の不規則な運動、言い換えればボール（５）の蛇行や速度変動を抑えることができる。
【００１９】
さらに、本発明に係るスペーサ部材は、前記一対の腕部により前記ボールを保持可能とすることができる。従って、間座部（２）の凹所（２ａ）と一対の腕部（３，３）とでボール（５）を安定して保持できる。
【００２０】
またさらに、本発明に係るスペーサ部材において、前記間座部の前記凹所には潤滑剤保持部が設けられていることとすることができる。従って、ボール（５）に対する潤滑性能を長期間に亘って確実に保障してボール（５）の寿命をさらに向上させることができる。
【００２１】
本発明に係る転がり案内装置は、軌道部材と、前記軌道部材に多数のボールを介して移動自在に取り付けられる移動体と、を具備するものであって、前記ボールと、上記した本発明に係るスペーサ部材とが、前記軌道部材と前記移動体との間に形成された負荷転走路と、その負荷転走路の一端と他端とを結ぶように前記移動体に形成された無負荷転走路とから構成される無限循環路に交互に装着され、前記無限循環路には、前記スペーサ部材の前記腕部を前記無限循環路の延びる方向に案内する案内部が設けられていることを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、上述したようにスペーサ部材（１Ａ，１Ｂ）がボール（５）の相互摩擦を防ぐ機能を奏すると同時に、ボール（５）を凹所（２ａ）で保持しつつ一定経路に沿って案内する機能を有するため、ボール（５）の寿命を向上させ、騒音を抑制し、ボール（５）のふらつきに起因した移動体（１２）の案内精度の劣化を防止できる。そして、スペーサ部材（１Ａ，１Ｂ）を、摩擦係数が小さく耐摩耗性が高くかつ自己潤滑性に優れた材料で構成できるので、スペーサ部材の走行抵抗を低減して移動体（１２）をより円滑に移動させることができ、併せてスペーサ部材（１Ａ，１Ｂ）の寿命を向上させることもできる。ボール径が同一であれば無限循環路（２０）の全長に拘わりなく共通使用できるという汎用性をスペーサ部材（１Ａ，１Ｂ）が有し、かつ無限循環路（２０）へのスペーサ部材（１Ａ，１Ｂ）およびボール（５）の組み込みもそれらを交互に装着するだけという簡単な作業となるので、転がり案内装置の製造コストを低減できる。
【００２３】
なお、本発明に係る転がり案内装置は、直線案内装置やボールスプライン装置に限らず、軌道部材と移動体とをボールを介して組み合わせ、両者の間でボールを転走させつつ軌道部材に対して移動体を相対的に移動させる各種の装置を含む。例えば、本発明に係る転がり案内装置は、前記軌道部材としてのねじ軸と、前記ねじ軸に前記ボールを介して相対回転可能に取り付けられた前記移動体としてのナットとを備えたボールねじ装置として構成することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１〜図５を参照して本発明の第１の実施形態を説明する。図１は第１の実施形態に係るスペーサ部材を示している。このスペーサ部材１Ａは、間座部２と一対の腕部３，３とを有している。間座部２は概略円柱状に形成され、その外径は転がり案内装置の転動体として使用されるボール５の直径よりも小さく設定されている。間座部２の両端にはボール５に合わせて球面状に陥没した凹所２ａ、２ａが形成され、それら凹所２ａの中心には間座部２をその軸線Ａの方向に貫く潤滑剤保持部としての油溜孔２ｂが形成されている。なお、間座部２を薄く構成することにより、ボール５同士の距離を短縮し、転がり案内装置に装着されるボール数を増加させることができる。
【００２５】
腕部３，３はボール５に合わせた弧を描くように湾曲しつつ間座部２の外周からその軸方向一方の側へ突出する。腕部３，３は間座部２の軸線Ａに関して対称である。間座部２および腕部３，３は合成樹脂を素材とした射出成形により一体に形成される。材料の合成樹脂には、摩擦係数が小さく、耐摩耗性が大きく、自己潤滑性に優れたものを選択する。
【００２６】
図２および図３はスペーサ部材１Ａが使用された転がり案内装置の一形態を示している。この転がり案内装置１０Ａは、軌道部材としての軌道レール１１と、その軌道レール１１にボール５…を介して移動自在に取り付けられた移動体１２とを備えている。
【００２７】
軌道レール１１は概略矩形の断面を有する長尺の部材であり、その両側面にはボール５を受け入れ可能な負荷転走溝１１ａ…が左右一条ずつ軌道レール１１の全長に亘って形成されている。軌道レール１１には、その長手方向に適宜間隔をおいて複数のボルト取付孔１１ｂが形成されている。これらボルト取付孔１１ｂに装着されるボルト（不図示）により、軌道レール１１が所定の取付面、例えば工作機械のベッドの上面に固定される。なお、図示の軌道レール１１は直線状であるが、曲線状のレールが使用されることもある。
【００２８】
移動体１２は、鋼等の強度の高い材料にて構成されたブロック本体１３と、そのブロック本体１３をインサート部品として一体に射出成形された合成樹脂製の型成形体１４と、その型成形体１４の両端にボルト（不図示）にて固定される側蓋１５，１５とを備えている。なお、型成形体１４をブロック本体１３とは別体に成形して、その後の工程で両者を組み合わせる場合もある。
【００２９】
ブロック本体１３には、負荷転走溝１１ａ，１１ａとそれぞれ対向する２条の負荷転走溝１３ａ，１３ａが設けられている。これら負荷転走溝１１ａ，１３ａの組み合わせにより、軌道レール１１と移動体１２との間に２条の負荷転走路１６，１６が形成される。ブロック本体１３の上面１３ｂには複数（図では４本）の雌ねじ１３ｃ…が形成される。これらの雌ねじ１３ｃを利用して移動体１２が所定の取付面、例えば工作機械のサドルやテーブルの下面に固定される。
【００３０】
型成形体１４には各負荷転走路１６と並行して延びる２条の戻し路１７，１７が形成される。型成形体１４の両端面には、負荷転走溝１３ａと戻し路１７との間でアーチ状に突出するボール案内部１４ａ…（図３では一端面側の一つのみ示す。）が形成される。側蓋１５にはボール案内部１４ａに対応してアーチ状に陥没するボール案内溝１５ａが形成される。
【００３１】
側蓋１５を型成形体１４に固定することにより、ボール案内部１４ａとボール案内溝１５ａとが組み合わされ、それらの間に負荷転走路１６と戻し路１７とを結ぶＵ字状の方向転換路１８が形成される。戻し路１７と方向転換路１８とによってボール５の無負荷転走路１９が構成され、その無負荷転走路１９と負荷転走路１６との組み合わせによって無限循環路２０が構成される。無限循環路２０の断面形状および寸法は、負荷転走路１６においてボール５と同一径の円形断面を描くように、無負荷転走路１９においてボール５よりも幾らか大きい直径の円形断面を描くようにそれぞれ設定されている。
【００３２】
無限循環路２０の内周面には、スペーサ部材１Ａの腕部３，３を受け入れる一対の案内溝２１，２１が無限循環路２０の全長に亘って形成されている。図４に示したように、型成形体１４には、移動体１２が軌道レール１１から抜き取られた際の負荷転走路１６からのボール５の脱落を防止するために、負荷転走溝１３ａを挟むように一対のボール保持部１４ｂ，１４ｂが形成されており、負荷転走路１６における案内溝２１，２１はこれらボール保持部１４ｂ，１４ｂに形成される。なお、戻し路１７においては型成形体１４に一体に案内溝２１が形成され、方向転換路１８においてはボール案内部１４ａとボール案内溝１５ａとの間に案内溝２１が形成される。
【００３３】
図１（ｂ）に示したように、上述したスペーサ部材１Ａの一対の腕部３，３の間にボール５が配置されることにより、ボール５とスペーサ部材１Ａとで一組のユニットＵ１が構成される。油溜孔２ｂにはグリース等の潤滑剤が充填される。なお、腕部３，３をボール５によって外側に押し出すように弾性変形させ、それに対する復元力でボール５を保持するように構成してもよい。但し、その保持力はボール５のスペーサ部材１Ａに対する自由な回転運動を妨げない程度に制限する。
【００３４】
そして、スペーサ部材１Ａの腕部３，３を案内溝２１，２１にはめ合わせつつ、図１（ｂ）に示したようにボール５とスペーサ部材１Ａとが交互に並ぶようにして無限循環路２０にユニットＵ１を必要個数充填することにより、転がり案内装置１０Ａが構成される。このときに必要なユニットＵ１の個数は無限循環路２０の長さに応じて異なるが、ボール５の直径が同一であればスペーサ部材１Ａは共通でよい。従って、スペーサ部材１Ａを成形するための金型も共通でよく、それにより、転がり案内装置１０Ａの製造コストを低減することができる。スペーサ部材１Ａおよびボール５の組み込みも容易である。
【００３５】
図５は、移動体１２が軌道レール１１に沿って移動する際に、方向転換路１８を介して負荷転走路１６と戻し路１７との間をボール５およびスペーサ部材１Ａが移動する様子を示したものである。この図から明らかなように、スペーサ部材１Ａの間座部２によってボール５の相互摩擦が防がれるため、ボール５の摩耗やボール５同士の接触音が抑えられる。油溜孔２ｂ、および間座部２の外周と無限循環路２０の内周面との隙間のそれぞれにグリース等の潤滑剤が保持されてボール５と一体的に無限循環路２０内を移動するため、ボール５が長期間確実に潤滑される。この面でもボール５の寿命が延び、移動体１２が移動する際の騒音も低下する。
【００３６】
また、ボール５が間座部２の凹所２ａに保持されつつスペーサ部材１Ａの腕部３が案内溝２１に沿って所定の方向に案内されるため、ボール５の直径に対して幾らか大きめに形成された無負荷転走路１９においても、ボール５は蛇行を生じることなく無限循環路２０の延びる方向に整然と移動する。これにより、ボール５のふらつきに起因する移動体１２の案内精度の低下、詳しくはボール５が無限循環路２０の壁面に衝突して移動体１２に微振動が発生し、それにより移動体１２が軌道レール１１の方向に対して左右にふらついてその案内精度が低下するおそれがない。特に、方向転換路１８と負荷転走路１６との境界部分（図２のＣ部）においてボール５が方向転換路１８から負荷転走路１６へと円滑に移動することにより、移動体１２の案内精度が高く維持される。
【００３７】
すなわち、上記の境界部分Ｃにおいては、ボール５に徐々に予圧を与えてボール５を円滑に負荷転走路１６に移行させるように、負荷転走路１６に向かって徐々に狭くなるテーパ部が設けられる。このため、スペーサ部材１Ａによるボール５の案内がない場合には、テーパ部の遊びに応じてボール５が蛇行するおそれがある。そして、蛇行が生じた場合には、ボール５が境界部分Ｃで詰まって一時的に停止し、停止したボール５が後続するボール５に押し出されて負荷転走路１６に急に送り込まれる。このように不規則で間欠的な運動が生じると、ボール５と移動体１２との接触によって移動体１２が細かく振動してその案内精度が低下する。この間欠的な運動を防止するためには、ボール５を無限循環路２０の中心線に正確に沿わせつつ無負荷転走路１９から負荷転走路１６へ円滑に移動させる必要があるが、上述したスペーサ部材１Ａの腕部３，３を案内溝２１，２１に沿って移動させることにより、そのようなボール５の案内を実現して移動体１２の案内精度を向上させることができる。
【００３８】
さらに、スペーサ部材１Ａ同士が互いに連結されることなく独立しているので、方向転換路１８においてスペーサ部材１Ａ同士の間に曲げが作用しない。しかも、腕部３，３の一部（図１（ｂ）および図５に幅Ｂで示した部分）のみが案内溝２１，２１に嵌合するだけであり、その嵌合部分が案内溝２１，２１から受ける曲げ作用は従来の連結体のベルトが受ける曲げ作用と比較して遙かに小さい。従って、スペーサ部材１Ａを可撓性に乏しい材料で構成してもスペーサ部材１Ａが方向転換路１８を円滑に移動する。なお、腕部３，３の曲げ変形量を小さくするため、図５に示したように方向転換路１８の案内溝２１に、負荷転走路１６や戻し路１７の案内溝２１よりも幅の広い拡大部２１ａを設けてもよい。
【００３９】
スペーサ部材１Ａが互いに独立しているので、従来の連結体を使用した場合と比較して、負荷転走路１６と戻し路１７との位置関係の自由度が高まる。すなわち、図４に示したように、負荷転走路１６の中心を通過しかつ一対の案内溝２１，２１に対して垂直な面Ｐを仮定した場合、従来の連結体を面Ｐに沿って曲げることは容易であるが、その面Ｐに対して斜めに傾いた方向に曲げようとすると連結体に捩じれが発生する。そして、面Ｐと曲げ方向とがなす角度θが大きくなるほど捩じれが強くなって連結体を滑らかに曲げ変形させることが困難となる。ところが、上述したスペーサ部材１Ａは互いに独立しているため、図４の角度θが大きくてもスペーサ部材１Ａの相互間に捩じれが作用することはない。従って、戻し路１７を面Ｐからずれた位置に配置してもスペーサ部材１Ａの循環は何ら阻害されず、転がり案内装置１０Ａの寸法等に応じて適切な位置に戻し路１７を配置できるから、無限循環路２０のレイアウトの自由度も高まる。
【００４０】
図６〜図１０は本発明の第２の実施形態を示すものである。なお、各図において図１〜図５との共通部分には同一符号を付し、それらの説明は省略する。
【００４１】
図６は第２の実施形態に係るスペーサ部材１Ｂを示している。このスペーサ部材１Ｂは、間座部２の両側にそれぞれ一対の腕部３，３が設けられた点において第１の実施形態のスペーサ部材１Ａと異なっている。そして、間座部２の一方の側の腕部３，３と他方の側の腕部３，３とは、ボール５の周方向、換言すれば間座部２の軸線Ａの廻りに互いに９０°ずらして配置されている。スペーサ部材１Ｂの材質は第１の実施形態のスペーサ部材１Ａと同じでよい。
【００４２】
図６（ｃ）に示したように、スペーサ部材１Ｂの一方の腕部３，３の間にボール５が配置されて一つのユニットＵ２が構成される。そして、スペーサ部材１Ｂの反対側の腕部３，３を、これに隣接するユニットＵ２のボール５の外周にはめ合わせることによりユニットＵ２の連鎖が形成される。
【００４３】
図７〜図９はスペーサ部材１Ｂが組み込まれた転がり案内装置１０Ｂを示す。このころがり案内装置１０Ｂは、スペーサ部材１Ｂに設けられた４本の腕部３…に対応して、各無限循環路２０にそれぞれ４条の案内溝２１…が形成された点で図２〜図４に示した転がり案内装置１０Ａと異なるのみである。なお、負荷転走路１６における２条の案内溝２１は図２〜図４の装置１０Ａと同じく型成形体１４のボール保持部１４ｂに形成され、他の２条の案内溝２１は負荷転走溝１１ａ、１３ａの中央（最も深い位置）にそれぞれ形成されている。
【００４４】
この転がり案内装置１０Ｂにおいても、スペーサ部材１Ｂの間座部２によってボール５の接触が防止されつつ腕部３が案内溝２１にて案内されてボール５が無限循環路２０内を整然と移動し、その結果、ボール５の寿命の向上、騒音の低下、移動体１２の案内精度の向上が実現される。スペーサ部材１Ｂが相互に独立しているため、材料選択の自由度が高い。また、負荷転走路１６に対して斜め上方または下方に戻し路１７を配置してもスペーサ部材１Ｂに捩じれが生じず、無限循環路２０のレイアウトの自由度も高い。
【００４５】
加えて、ボール５とスペーサ部材１Ｂとで構成されるユニットＵ２同士が相互に連鎖を形成するため、移動方向に先行するボール５がスペーサ部材１Ｂを介して後続するボール５を引張ると同時に、後続するボール５がスペーサ部材１Ｂを介して先行するボール５を押し出すという連係作用が生じてボール５の蛇行や速度変動が抑えられる。この連係作用により、特に負荷転走路１６と方向転換路１８との境界部分Ｃ（図１０参照）において、上述した方向転換路１８から負荷転走路１６へとボール５が移行する際に生じがちな間欠運動がより確実に防がれる。
【００４６】
以上では、スペーサ部材１Ａまたは１Ｂを転がり案内装置１０Ａ，１０Ｂの左右２条の無限循環路２０，２０に装着した形態を説明したが、本発明はそれらに限らず種々の形態にて実施できる。図１１〜図１３は４条の無限循環路２０…を備えた転がり案内装置１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅにスペーサ部材１Ｂをそれぞれ組み込んだ第３、第４および第５の実施形態を示している。図１１に示す転がり案内装置１０Ｃは、軌道レール１１の両側面にそれぞれ２条の負荷転走路１６，１６を設けて大負荷に耐え得るよう構成したものである。
【００４７】
図１２に示す転がり案内装置１０Ｄは軌道レール１１の上面に２条の負荷転走路１６，１６を、側面に２条の負荷転走路１６，１６をそれぞれ配置したものであり、図１３に示す転がり案内装置１０Ｅは軌道レール１１の上面角部に２条の負荷転走路１６，１６を、側面に２条の負荷転走路１６，１６をそれぞれ配置したものである。
【００４８】
これらの実施形態では、負荷転走路１６において、負荷転走溝１１ａ、１３ａの両側縁部と型成形体１４の保持部１４ｂとの間に案内溝２１としての間隙を設け、負荷転走溝１１ａ、１３ａの内部への案内溝２１の加工を不要としている。これにより、負荷転走溝１１ａ、１３ａが案内溝２１にて分断されず、負荷転走溝１１ａ、１３ａとボール５との接触長さが増加するため、ボール５に加わる面圧が低下して転がり案内装置がより大きな負荷に耐えられるようになる。
【００４９】
図１３の転がり案内装置１０Ｅにおいては、スペーサ部材１Ｂの一方の側に設けられる腕部３，３と反対側の腕部３，３とがなす角度φを９０°よりも小さい角度に設定した。これにより、負荷転走溝１１ａ、１３ａの幅、換言すれば、軌道レール１１と直交する断面に現れる負荷転走溝１１ａ、１３ａの弧の長さを増加させてボール５と負荷転走溝１１ａ、１３ａとの接触長さをさらに拡大している。
【００５０】
図１４および図１５はスペーサ部材１Ｂをボールスプライン装置に使用した本発明の第６の実施形態を示すものである。このボールスプライン装置３０は、軌道部材としてのスプライン軸３１と、そのスプライン軸３１に多数のボール５を介して移動自在に取り付けられた移動体としてのナット３２とを有している。スプライン軸３１は長尺の円柱状に形成され、その外周面を周方向に３等分する位置には軸方向に延びる突条３３…がそれぞれ形成されている。各突条３３の側面には一対の負荷転走溝３３ａ，３３ａがそれぞれ形成されている。
【００５１】
ナット３２は、鋼等の強度の高い材料にて形成された略円筒状のナット本体３５と、そのナット本体３５の内周に装着される合成樹脂製の型成形体３６と、型成形体３６の両端に固定されるエンドキャップ３７，３７とを備えている。ナット本体３５の外周には、ナット３２をその取付相手部品に対して周方向に回り止めするためのキー溝３２ａが形成されている。ナット本体３５の内周には、スプライン軸３１の負荷転走溝３３ａ，３３ａとそれぞれ対向する２条の負荷転走溝３５ａ，３５ａが設けられている。これら負荷転走溝３５ａ、３５ａの組み合わせにより、スプライン軸３１の各突条３３の両側にそれぞれ１条ずつ合計６条の負荷転走路３８…が形成される。
【００５２】
型成形体３６には、負荷転走路３８と並行して延びる戻し路３９…が形成される。型成形体３６とエンドキャップ３７，３７とが組み合わされることにより、それらの間に戻し路３９と負荷転走路３８とを結ぶ方向転換路４０，４０が形成される。戻し路３９と方向転換路４０との組み合わせによってボール５の無負荷転走路４１が構成され、その無負荷転走路４１と負荷転走路３８との組み合わせによって無限循環路４２が構成される。各無限循環路４２の内周面にはスペーサ部材１Ｂの腕部３…を受け入れる４条の案内溝４３…が無限循環路４２の全長に亘ってそれぞれ形成されている。
【００５３】
無限循環路４２には必要個数のボール５とスペーサ部材１Ｂとが交互に装着され、スペーサ部材１Ｂの腕部３は案内溝４３にはめ合わされる。そして、ナット３２がスプライン軸３１に沿って移動するのに伴って、ボール５およびスペーサ部材１Ｂが無限循環路４２内を循環する。このとき、上述した転がり案内装置１０Ａ〜１０Ｅの例と同じく、スペーサ部材１Ｂの間座部２によってボール５の接触が防止されると同時に、案内溝４３によるスペーサ部材１Ｂの案内作用によりボール５が無限循環路４２内を整然と移動する。その結果、ボール５の寿命の向上、騒音の低下、ナット３２の案内精度の向上が実現される。
【００５４】
図１６および図１７はスペーサ部材１Ｂをボールねじ装置に使用した本発明の第７の実施形態を示すものである。これらの図に示すように、ボールねじ装置５０Ａは、軌道部材としてのねじ軸５１と、そのねじ軸５１に多数のボール５を介して移動自在に取り付けられる移動体としてのナット５２とを有している。ねじ軸５１の外周には、ねじ軸５１の廻りに螺旋状に延びる２条の負荷転走溝５１ａ，５１ａが形成されている。
【００５５】
ナット５２は、鋼等の強度の高い材料にて構成されたナット本体５３と、その両端に装着される蓋体５４，５４とを備えている。ナット本体５３の外周には、ナット５２をその相手部品に対して取り付けるためのフランジ５２ａが形成されている。ナット本体５３の内周には、負荷転走溝５１ａ，５１ａとそれぞれ対向して螺旋状に延びる２条の負荷転走溝５３ａ、５３ａが形成されている。これら負荷転走溝５１ａ，５３ａの組み合わせにより螺旋状の２条の負荷転走路５５，５５が形成される。
【００５６】
ナット本体５３の内部には、ナット本体５３を軸方向に貫く２本の戻し路５６，５６が形成されている。蓋体５４は、リターンピース５７とその外側に被せられるカバー５８とを有しており、左右のリターンピース５７にはそれぞれ戻し路５６と負荷転走路５５とを結ぶ方向転換路５９，５９が形成されている。戻し路５６，５６と方向転換路５９，５９との組み合わせによってボール５の無負荷転走路６０，６０が構成され、それら無負荷転走路６０，６０と負荷転走路５５，５５との組み合わせによって２条の無限循環路６１，６１が構成される。
【００５７】
図１７（ａ）、（ｂ）に示すように、各無限循環路６１の内周面には、スペーサ部材１Ｂの腕部３…を受け入れる４条の案内溝６２…が無限循環路６１の全長に亘ってそれぞれ形成されている。すなわち、負荷転走路５５においては、負荷転走溝５１ａ，５３ａの中央（最も深い部分）にそれぞれ１条ずつ案内溝６２が形成されるとともに、ねじ軸５１の外周とナット本体５３の内周との間の隙間を利用して２条の案内溝６２が形成される（図１７（ａ）参照）。戻し路５６においては、ナット本体５３に４条の案内溝６２が形成される（図１７（ｂ）参照）。方向転換路５９においては、リターンピース５７に４条の案内溝６２が形成される。
【００５８】
無限循環路６１には、必要個数のボール５とスペーサ部材１Ｂとが交互に装着され、スペーサ部材１Ｂの腕部３は案内溝６２にはめ合わされる。そして、ナット５２がねじ軸５１に対して相対的に回転しつつ軸方向に移動するのに伴って、ボール５およびスペーサ部材１Ｂが無限循環路６１内を循環する。このとき、上述した転がり案内装置１０Ａ〜１０Ｅの例と同じく、スペーサ部材１Ｂの間座部２によってボール５の接触が防止されると同時に、案内溝６２によるスペーサ部材１Ｂの案内作用によりボール５が無限循環路６１内を整然と移動する。その結果、ボール５の寿命の向上、騒音の低下、ナット５２の案内精度の向上が実現される。
【００５９】
なお、ボールねじ装置５０Ａにおいては、無限循環路６１がねじ軸５１の廻りに巻き回されているため、従来の連結体を使用した場合にはベルトに作用する捩じれによって連結体が円滑に循環しないおそれがある。これに対して、スペーサ部材１Ｂを用いた場合には、スペーサ部材１Ｂの相互間に捩じれが作用しないので、無限循環路６１の捩じれの程度に拘わりなくボール５およびスペーサ部材１Ｂを円滑に循環させることができる。
【００６０】
本発明は、ナット本体５３の両端に別部品のリターンピース５７を装着して方向転換路を構成するものに限らず、ボールを異なる構造で循環させるボールねじ装置にも利用できる。それらの例を図１８〜図２１に示す。なお、各図において、図１６および図１７と共通する部分には同一符号を付してある。
【００６１】
図１８は、一対（図では１つのみ示す。）のリターンパイプ７０，７０をナット本体５３に装着し、それらのリターンパイプ７０の内部に形成される無負荷転走路７１（図１９（ｂ）参照））と、負荷転走路５５とによって無限循環路７２を構成した第８の実施形態のボールねじ装置５０Ｂを示している。
【００６２】
リターンパイプ７０はねじ軸５１の負荷転走溝５１ａを数巻分だけ飛び越えるようにしてナット本体５３に固定されている。負荷転走路５５を転走したボール５およびスペーサ部材１Ｂはリターンパイプ７０の一端部によって掬い上げられてリターンパイプ７０内の無負荷転走路７１を転走し、負荷転走溝５１ａを数巻分だけ溯った位置でリターンパイプ７０の他端側から負荷転走路５５に戻される。
【００６３】
図１９（ｂ）、（ｃ）に示すように、リターンパイプ７０は断面略半円形状に形成された一対の合成樹脂製のパイプ半片７０Ａ，７０Ｂを互いに組み合わせて構成されている。リターンパイプ７０の内部にはスペーサ部材１Ｂの腕部３…を受け入れる４条の案内溝７３…がリターンパイプ７０の全長に亘って形成されている。また、図１９（ａ）に示したように、負荷転走路５５においては、負荷転走溝５１ａ，５３ａの中央（最も深い部分）にそれぞれ１条ずつ案内溝７３が形成されるとともに、ねじ軸５１の外周とナット本体５３の内周との間の隙間を利用して２条の案内溝７３が形成される。これらの案内溝７３を利用してスペーサ部材１Ｂを案内することができる。
【００６４】
図２０は、複数（図では２つのみ示す。）のデフレクタ８０…をナット本体５３に装着し、それらのデフレクタ８０に形成される無負荷転走路８１（図２１（ｂ）、（ｃ）参照）と、負荷転走路５５とによって無限循環路８２を構成した第９の実施形態のボールねじ装置５０Ｃを示している。
【００６５】
デフレクタ８０はねじ軸５１の負荷転走溝５１ａを１巻分だけ飛び越えるようにしてナット本体５３に固定されている。負荷転走路５５を１巻分だけ転走したボール５およびスペーサ部材１Ｂはデフレクタ８０の一端部によって掬い上げられてデフレクタ８０内の無負荷転走路８１を転走し、負荷転走溝５１ａを１巻分だけ溯った位置でデフレクタ８０の他端側から負荷転走路５５に戻される。このようなデフレクタ８０を、ナット５２の周方向および軸方向に位置をずらしつつ複数設けることによりナット５２の軸方向に複数条の無限循環路８２が並べて設けられる。
【００６６】
図２１（ｂ）、（ｃ）に詳しく示したように、デフレクタ８０に形成された無負荷転走路８１は略Ｓ字状に湾曲し、その中央（最も深い位置）および両端にスペーサ部材１Ｂの腕部３…を受け入れる３条の案内溝８３…が無負荷転走路８１の全長に亘って形成されている。また、図２１（ａ）に示したように、負荷転走路５５においては、負荷転走溝５１ａ，５３ａの中央（最も深い部分）にそれぞれ１条ずつ案内溝８３が形成されるとともに、ねじ軸５１の外周とナット本体５３の内周との間の隙間を利用して２条の案内溝８３が形成される。これらの案内溝８３を利用してスペーサ部材１Ｂを案内することができる。
【００６７】
本発明は以上の実施形態に限らず種々の変更が可能である。例えば、図１１〜図２０ではスペーサ部材１Ｂを例に挙げて説明したが、それに代えてスペーサ部材１Ａを使用してもよい。間座部２の一方の側に４本の腕３…を形成してもよい。
【００６８】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明のスペーサ部材および転がり案内装置によれば、ボール間に介在されたスペーサ部材の間座部により、ボール同士の接触およびそれに伴う相互摩擦を防止してボールの摩耗や騒音を抑えることができるとともに、スペーサ部材の腕部を利用して無限循環路の一定経路に沿ってボールを案内することにより、ボールを蛇行させることなく無限循環路の延びる方向に整然と移動させ、それによりボールのふらつきに起因した移動体の案内精度の劣化を防止できる。間座部と無限循環路との隙間、さらには間座部に設けられた潤滑剤保持部によりボールと潤滑剤とを一体的に循環させてボールの寿命を長期間に亘って確実に維持できるので、ボールの寿命をさらに向上させることができる。
【００６９】
スペーサ部材が無限循環路内で相互に独立しているので、無限循環路の方向転換部分における曲げを考慮してスペーサ部材の材料を選定する必要がなくなり、材料選択の自由度が増す。そのため、摩擦係数が低く、耐摩耗性が高く、自己潤滑性に優れた材料でスペーサ部材を構成することにより、スペーサ部材の走行抵抗を低減してボールを円滑に移動させるとともに、スペーサ部材の摩耗を抑えてその寿命を向上させることができる。ボール径が同一であれば無限循環路の全長に拘わりなく共通のスペーサ部材が使用できるので、スペーサ部材の汎用性が高まり、スペーサ部材を製造に必要な金型を集約してスペーサ部材の製造コストを低減できる。無限循環路への組み込みも、ボールとスペーサ部材とを交互に装着するという単純な作業でよく、そのために転がり案内装置の組み立てに要する手間が軽減されて転がり案内装置の製造コストが削減される。
【００７０】
さらに、スペーサ部材相互間に捩じれが作用しないので、無限循環路のレイアウトの自由度が高く、ボールねじ装置のように無限循環路の捩じれが大きい場合でもスペーサ部材を円滑に移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態に係るスペーサ部材を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は他のスペーサ部材との関係を示す図、（ｃ）は斜視図。
【図２】 図１のスペーサ部材が使用された直線型の転がり案内装置の軌道レールと直交する方向の断面図。
【図３】 図２の転がり案内装置の平面図。
【図４】 図２の転がり案内装置における負荷転走路および戻し路を拡大して示す図。
【図５】 図２の転がり案内装置に設けられた無限循環路をボールおよびスペーサ部材が移動する様子を示した図。
【図６】 本発明の第２の実施形態に係るスペーサ部材を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は他のスペーサ部材との関係を示す図、（ｄ）は斜視図。
【図７】 図６のスペーサ部材が使用された直線型の転がり案内装置の軌道レールと直交する方向の断面図。
【図８】 図７の転がり案内装置の平面図。
【図９】 図７の転がり案内装置における負荷転走路および戻し路を拡大して示す図。
【図１０】 図７の転がり案内装置に設けられた無限循環路をボールおよびスペーサ部材が移動する様子を示した図。
【図１１】 図７の転がり案内装置に対して無限循環路の本数を増加させた第３の実施形態に係る転がり案内装置の断面図。
【図１２】 図１１の転がり案内装置に対して無限循環路の配置を変化させた第４の実施形態に係る転がり案内装置の断面図。
【図１３】 図１２の転がり案内装置に対して無限循環路の配置をさらに変化させた第５の実施形態に係る転がり案内装置の断面図。
【図１４】 図６のスペーサ部材をボールスプライン装置に適用した第６の実施形態を示す斜視図。
【図１５】 図１４のボールスプライン装置のスプライン軸と直交する方向の断面図。
【図１６】 図６のスペーサ部材をボールねじ装置に適用した第７の実施形態を示す断面図。
【図１７】 図１６のボールねじ装置に設けられた無限循環路を拡大して示す図で、（ａ）は負荷転走路の断面図、（ｂ）は無負荷転走路の断面図。
【図１８】 図１６のボールねじ装置に対して無限循環路の構成を変更した第８の実施形態を示す斜視図。
【図１９】 図１８のボールねじ装置における無限循環路の詳細を示す図で、（ａ）は負荷転走路の断面図、（ｂ）は無負荷転走路を構成するリターンパイプの斜視図、（ｃ）はリターンパイプの半片の斜視図。
【図２０】 図１８のボールねじ装置に対して無限循環路の構成をさらに変更した第９の実施形態を示す斜視図。
【図２１】 図２０のボールねじ装置における無限循環路の詳細を示す図で、（ａ）は負荷転走路の断面図、（ｂ）は無負荷転走路を構成するデフレクタの平面図、（ｃ）は同図（ｂ）のXXIc−XXIc線に沿った断面図。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ スペーサ部材、２ 間座部、２ａ 間座部の凹所、２ｂ 油溜孔（潤滑剤保持部）、３ 腕部、５ ボール、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ 転がり案内装置、１１ 軌道レール（軌道部材）、１２ 移動体、１６，３８，５５ 負荷転走路、１８，４０，５９ 方向転換路、１９，４１，６０，７１，８１ 無負荷転走路、２０，４２，６１，７２，８２ 無限循環路、２１，４３，６２，７３，８３ 案内溝（案内部）、３０ ボールスプライン装置（転がり案内装置）、３１ スプライン軸、３２，５２ ナット、５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ ボールねじ装置（転がり案内装置）、５１ ねじ軸、８０ デフレクタ。
Claims (7)
- 転がり案内装置の無限循環路にボールと交互に並ぶように装着されるスペーサ部材において、
隣接するボール間に介在し、前記ボールとの対向部分には当該ボールの球面を受ける凹所が設けられた間座部と、
前記間座部の一方の側から前記ボールを挟むように延びる少なくとも一対の腕部と、
を具備し、
隣接するスペーサ部材同士が互いに連結されることなく独立しており、且つ、隣接するスペーサ部材同士の腕部が互いに接触することなく装着されることを特徴とするスペーサ部材。 - 請求項１に記載のスペーサ部材において、
前記間座部の一方の側に限定して前記一対の腕部が設けられていることを特徴とするスペーサ部材。 - 請求項１に記載のスペーサ部材において、
前記間座部の両側に前記一対の腕部がそれぞれ設けられ、前記間座部の前記一方の側の腕部が、前記間座部の他方の側の腕部に対して前記ボールの周方向に位置をずらして配置されていることを特徴とするスペーサ部材。 - 請求項１〜３のいずれか１項に記載のスペーサ部材において、
前記一対の腕部により前記ボールを保持可能としたことを特徴とするスペーサ部材。 - 請求項１〜４のいずれか１項に記載のスペーサ部材において、
前記間座部の前記凹所には潤滑剤保持部が設けられていることを特徴とするスペーサ部材。 - 軌道部材と、前記軌道部材に多数のボールを介して移動自在に取り付けられる移動体と、を具備する転がり案内装置において、
前記ボールと、請求項１〜５のいずれかに記載のスペーサ部材とが、前記軌道部材と前記移動体との間に形成された負荷転走路と、その負荷転走路の一端と他端とを結ぶように前記移動体に形成された無負荷転走路とから構成される無限循環路に交互に装着され、
前記無限循環路には、前記スペーサ部材の前記腕部を前記無限循環路の延びる方向に案内する案内部が設けられていることを特徴とする転がり案内装置。 - 請求項６に記載の転がり案内装置において、
前記転がり案内装置が、前記軌道部材としてのねじ軸と、前記ねじ軸に前記ボールを介して相対回転可能に取り付けられた前記移動体としてのナットとを備えたボールねじ装置として構成されていることを特徴とする転がり案内装置。
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