JP4515589B2

JP4515589B2 - ローラ用リテーナ及びこれを用いた直動案内装置並びにローラねじ

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Publication number: JP4515589B2
Application number: JP2000083253A
Authority: JP
Inventors: 智純村田
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 2000-03-21
Filing date: 2000-03-21
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2020-03-21
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直動案内装置、ローラねじ等に用いられ、循環路中を転がり運動するローラを回転摺動自在に保持するローラ用リテーナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ねじ軸とナット部材との間にローラを介在したローラねじが知られている。ねじ軸をナット部材に対して相対的に回転すると、ナット部材がねじ軸の軸線方向に往復運動する。ローラは、ねじ軸とナット部材との間をねじ溝の外周を回るように転がり運動し、ローラ循環路を循環する。ねじ軸には螺旋状のローラ転走溝が形成される。ナット部材にはローラ転走溝に対応する螺旋状の負荷転走溝を含むローラ循環路が形成される。ローラねじにおいて、複数のローラは、隣接するローラの軸線が略平行方向を保つようにローラ循環路にパラレル配列されることもあるし、隣接するローラの軸線が交差するようにクロス配列されることもある。
【０００３】
一般に、ローラ循環路にローラのみを配列した総ローラのローラねじの場合、個々のローラの動きがバラバラになり、ローラがローラの軸線および進行方向を含む平面で倒れ、スキューを起こす。これにより、ローラ循環路でのローラの整列循環が妨げられてしまう。ローラねじに関するものではないが、ボールねじのボールを整列循環するために、複数のボールを回転摺動自在に保持する帯状のボールリテーナが知られている（例えば特開平１１−２２３２５８号公報参照）。このボールリテーナは、ボールを直鎖状に保持し、前後のボールの循環がスムーズに行えるようにしている。
【０００４】
また、直動案内装置の循環路内に配列収納されたローラを個別に保持するケージも知られている（特開昭６０−２０５０１３号公報参照）。図１７は、この直動案内装置のローラ循環路を循環するケージを示す。複数のローラ１は、隣接するローラ１の軸線が互いに交差するようにローラ循環路２内にクロス配列され、直線状の負荷経路２ａとＵ字状の方向転換路２ｂとの間での二次元的な方向転換を行う。図１８は進行方向前方からみたケージ３およびローラ１を示し、図１９は図１８のＡ−Ａ線断面図を示す。ローラ循環路２は、ローラ１をクロス配列させているため断面略正方形に形成される。ケージ３は、ローラ１の外周１ａの一部をわずかに露出させつつ、その収納孔３ａ内にローラ１を回転摺動自在に保持する。ケージ３の肉厚（ローラの半径方向の厚み）は、ローラ１と略等しく設定されている。進行方向前方からみたケージ３の形状は、図に示すようにケージ３を介してローラ１を案内できるようにローラ循環路２の断面形状に略等しい正方形をなす。図に示すように、ケージ３の進行方向両端には互いに９０°以上の角度をなす２つの端面３ａ，３ｂが形成される。一方の端面３ａはケージ３が直線状の負荷経路２ａ上に位置するときに、負荷経路２ａに対して略直角に位置し、他方の端面３ｂはケージ３がＵ字状の方向転換路２ｂに位置するときに、方向転換路２ｂに対して半径方向に向けられるようになっている。そして、隣接するケージ３の端面３ａまたは端面３ｂが互いに押し合いながらローラ１およびケージ３がローラ循環路２を循環する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ボールを直鎖状に保持する従来のボールリテーナにあっては、ボールねじの循環経路が螺旋を描くので、ボールリテーナも螺旋状にねじられて負荷がかかり、ボールリテーナの破損につながるおそれも生じる。
【０００６】
また、上記直動案内装置のローラ循環路２内に配列収納されたローラ１を個別に保持したケージ３にあっては、直線状の負荷経路路とＵ字状の方向転換路とが一平面上に位置し、ローラ１が二次元的な方向転換を行うには適している。しかし、例えばローラねじのような循環経路では、二次元的な方向転換に留まらず、三次元的な方向転換、更には進行方向周りの捻り運動が必要になる場合がある。上述したケージ３では、その形状がローラローラ循環路２の断面と略等しい大きさを有する形状に形成され、しかも隣接するケージ３は大きな面積の平面状の端面３ａ，３ｂで面接触しているので、循環中にケージ３がローラ１の軸線回りに僅かに回転することを許されず、このような複雑な運動は困難である。また、ローラ１の外周１ａの一部を除く周囲はケージ３で覆われているので、ケージ３とローラ１との間に潤滑剤が入り込み難く、ローラ１の潤滑が充分になされない。さらに、ケージ３がローラローラ循環路２の断面の略全体を覆っているので、スライド部材を軌道レールから外した際、ケージ３がスライド部材から落下しないようにケージ３を支持する支持部材を循環経路に設けることが困難になるという問題が生ずる。
【０００７】
そこで、本発明は、三次元的な方向転換路など複雑な運動態様でも円滑に循環し、しかもローラに潤滑剤も充分供給できるローラ用リテーナ並びにこのローラ用リテーナを用いた直動案内装置およびローラねじを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照番号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものでない。
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明者は、循環経路を循環するローラを直鎖状に保持することなく、ローラを個別にローラ用リテーナで保持し、後方のローラ用リテーナが直前のローラ用リテーナが押しながら循環路を循環するようにした。また、循環路には主に直線部と曲線部とが存在するので、どちらでも押し合う力をうまく伝えてやれるようにローラ用リテーナの進行方向両端の形状を工夫した。さらに、隣接するローラの軸線が略平行を保った状態で循環経路に配列されるのを前提にして、三次元的な複雑な循環経路にも対応できるように、ローラ用リテーナが押し合いながら循環する際、前記ローラ用リテーナの前記ローラの軸線回りの僅かな回転を許容しつつローラ用リテーナが循環できるようにした。
【００１０】
具体的には、請求項１の発明は、直線軌道および曲線軌道を含むローラ循環路を循環する複数のローラ（７）を個別に保持するローラ用リテーナ（１５）であって、前記ローラ用リテーナ（１５）は、前記ローラ（７）の両側面および前記ローラの進行方向の前面および後面を抱え込むように薄肉に形成され、前記ローラ用リテーナ（１５）の進行方向の両端面に、互いに傾斜角度の異なる直線案内部（１６ａ，１７ａ）および曲線案内部（１６ｂ，１７ｂ）を形成し、前記直線軌道では前記直線案内部（１６ａ，１７ａ）が隣接するローラ用リテーナ（１５）に接触し、前記曲線軌道では前記曲線案内部（１６ｂ，１７ｂ）が隣接するローラ用リテーナ（１５）に接触し、前記ローラ用リテーナ（１５）の進行方向の一端面の前記直線案内部（１６ａ）と前記曲線案内部（１６ｂ）との交点に前記進行方向に沿って突出する半円柱状のヒンジ凸部（２６）を設け、進行方向の他端面の前記直線案内部（１７ａ）と前記曲線案内部（１７ｂ）との交点に隣接するローラ用リテーナ（２５）の前記ヒンジ凸部（２６）と係合するヒンジ凹部（２７）を設けたことを特徴とするローラ用リテーナにより、上述した課題を解決した。ローラ用リテーナ（１５）の肉厚は、ローラ径の９０％以下、望ましくは６０％以下の薄肉に設定される。
【００１１】
この発明によれば、循環軌道を構成する直線軌道および曲線軌道のいずれにおいても、進行方向前方に位置するローラの姿勢を崩すことなく、押すことができローラを整列させスムーズな循環を得ることができる。また、ローラ用リテーナは薄肉に形成されているので、ローラの軸線回りの僅かな回転を許容しつつ隣接するローラ用リテーナが押し合うことができ、この結果、三次元的な方向転換路、あるいはねじのような螺旋状の負荷転走路等の複雑な循環経路に対応できるローラ用リテーナが得られ、また、循環経路に潤滑油を貯蔵できる空間を多くとることができ、ローラを充分に潤滑することができ、さらに、ローラ用リテーナがナット部材等から落下しないように、ローラ用リテーナを支持する支持部材を循環経路に設けることができる。
また、この発明によれば、ローラの軸線とローラの進行方向を含む平面において、ローラ用リテーナがヒンジ凸部とヒンジ凹部とで構成されるヒンジを中心として揺動のみを許されるので、ローラが直線軌道から曲線軌道へ移動する境界においてもローラが倒れるのを抑制することができ、ローラのスムーズな循環を確保できる。
【００１４】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ローラ用リテーナ（１５）の前記直線案内部（１６ａ，１７ａ）および前記曲線案内部（１６ｂ，１７ｂ）は、隣接する前記ローラ用リテーナ（１５）に線接触するように断面円弧状の曲面に形成されることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、ローラ用リテーナの前記ローラの軸線回りの僅かな回転を確実に許容しつつ隣接するローラ用リテーナ同士が押し合うことができる。
【００２０】
また、請求項３の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記ローラ用リテーナ（１５）および前記ローラ（７）の前記両側面のいずれか一方には抜け防止用の凸部（２０）が形成され、他方にはこの凸部に係合する抜け防止用の凹部（２１）が形成されることを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、ローラ用リテーナからローラが抜けるのを防止することができる。例えば、軌道レールからスライド部材を外しても、ローラ用リテーナがナット部材等のスライド部材から落下するのを防止すれば、スライド部材からローラが落下するのを防止することができる。
【００２２】
また、請求項４の発明は、請求項１ないし３いずれかに記載の発明において、前記ローラ用リテーナ（１５）の肉厚をローラ径の５０％以上にすることを特徴とする。ここで、ローラがテーパコロの場合、ローラ径は最小のローラ径をいう。
【００２３】
ローラ用リテーナの肉厚がローラ径の５０％未満だと、循環路中で、後続のローラ用リテーナの前端が、前方のローラ用リテーナとローラ転走溝との間の隙間に入り込み、隣接するローラ用リテーナが重なり合い、この結果ローラの循環が停止するおそれがある。ローラ用リテーナの肉厚をローラ径の５０％以上にするとこのようなローラ用リテーナの重なり合いを防止することができる。
【００２４】
さらに、本発明は、ローラ転走面（４１ａ，５１ａ）を有する軌道軸（４１，５１）と、前記ローラ転走面（４１ａ，５１ａ）に対応する負荷転走面（４２ａ，５２ａ）を含むローラ循環路を有して、該軌道軸（４１，５１）に相対運動自在に組みつけられたスライド部材（４２，５２）と、前記ローラ循環路内に配列収容されて、前記軌道軸（４１，５１）に対する前記スライド部材（４２，５２）の相対運動に併せて循環する複数のローラ（４３，５３）と、前記複数のローラ（４３，５３）を個別に回転摺動自在に保持する複数のローラ用スペーサー（１５）とを備える直動案内装置において、前記複数のローラ（４３，５３）は、隣接するローラ（４３，５３）の軸線が略平行を保つように配列収容され、前記ローラ用リテーナ（１５）は、前記ローラ（７）の両側面および前記ローラの進行方向の前面および後面を抱え込むように薄肉に形成され、前記ローラ用リテーナ（１５）の進行方向の両端面に、互いに傾斜角度の異なる直線案内部（１６ａ，１７ａ）および曲線案内部（１６ｂ，１７ｂ）を形成し、前記直線軌道では前記直線案内部（１６ａ，１７ａ）が隣接するローラ用リテーナ（１５）に接触し、前記曲線軌道では前記曲線案内部（１６ｂ，１７ｂ）が隣接するローラ用リテーナ（１５）に接触し、前記ローラ用リテーナ（１５）の進行方向の一端面の前記直線案内部（１６ａ）と前記曲線案内部（１６ｂ）との交点に前記進行方向に沿って突出する半円柱状のヒンジ凸部（２６）を設け、進行方向の他端面の前記直線案内部（１７ａ）と前記曲線案内部（１７ｂ）との交点に隣接するローラ用リテーナ（２５）の前記ヒンジ凸部（２６）と係合するヒンジ凹部（２７）を設けたことを特徴とする直動案内装置としても構成することができる。
【００２６】
さらに、本発明は、螺旋状のローラ転走面（５ａ）を有する軌道軸（５）と、前記ローラ転走面（５ａ）に対応する螺旋状の負荷転走面（６ａ）を含むローラ循環路（８）を有して、該軌道軸（５）に相対運動自在に組みつけられたスライド部材（６）と、前記ローラ循環路（８）内に配列収容されて、前記軌道軸（５）に対する前記スライド部材（６）の相対運動に併せて循環する複数のローラ（７）と、前記複数のローラ（７）を個別に回転摺動自在に保持する複数のローラ用スペーサー（１５）とを備えるローラねじにおいて、前記複数のローラ（７）は、隣接するローラ（７）の軸線が略平行を保つように配列収容され、前記ローラ用リテーナ（１５）は、前記ローラ（７）の両側面および前記ローラの進行方向の前面および後面を抱え込むように薄肉に形成され、前記ローラ用リテーナ（１５）の進行方向の両端面に、互いに傾斜角度の異なる直線案内部（１６ａ，１７ａ）および曲線案内部（１６ｂ，１７ｂ）を形成し、前記直線軌道では前記直線案内部（１６ａ，１７ａ）が隣接するローラ用リテーナ（１５）に接触し、前記曲線軌道では前記曲線案内部（１６ｂ，１７ｂ）が隣接するローラ用リテーナ（１５）に接触し、前記ローラ用リテーナ（１５）の進行方向の一端面の前記直線案内部（１６ａ）と前記曲線案内部（１６ｂ）との交点に前記進行方向に沿って突出する半円柱状のヒンジ凸部（２６）を設け、進行方向の他端面の前記直線案内部（１７ａ）と前記曲線案内部（１７ｂ）との交点に隣接するローラ用リテーナ（２５）の前記ヒンジ凸部（２６）と係合するヒンジ凹部（２７）を設けたことを特徴とするローラねじとしても構成することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施形態におけるローラ用リテーナを組み込んだローラねじを示したものである。このローラねじは、外周面に転動体転走面としての螺旋状のローラ転走溝５ａを有するねじ軸５（軌道軸）と、内周面に該ローラ転走溝５ａに対応する負荷転走面としての螺旋状の負荷転走溝６ａを含むローラ循環路（転動体循環路）が形成されて該ねじ軸５に相対運動自在に組みつけられたナット部材６（スライド部材）と、前記ローラ循環路内に配列収容されて、前記ねじ軸５に対するナット部材６の相対運動に併せて循環する複数のローラ７とを備える。複数のローラ７は、該ローラ循環路内に隣接するローラ７の軸線が略平行を保つように配列収納される。ねじ軸５のローラ転走溝５ａと、ナット部材６の負荷転走溝６ａとの間で上記ボール循環路の負荷転走路８が構成される。ナット部材６は、リターンパイプを具備している。このリターンパイプによって、該負荷転走路８の一端と他端とを連通する無負荷戻し通路が形成される。
【００２９】
図２は、リターンパイプ９を示す。リターンパイプ９の両端部９ａは本体部分９ｂに対して折り曲げられ、この両端部９ａが上記負荷転走路内に数ピッチの間隔を開けて、嵌入される。なお、リターンパイプ９は、パイプ押えによってナット部材６に固定される。
【００３０】
図３は、ねじ軸５を示す。ねじ軸５の外周面には、所定のリードを有する螺旋状のローラ転走溝５ａが形成されている。ローラ転走溝５ａは、断面台形に形成される。ローラ転走溝５ａの壁面１２ａまたは壁面１２ｂをローラ７が転がり運動する。
【００３１】
図１に示すように、ナット部材６は、略円筒状をなす。ナット部材６の内周面には、ねじ軸５のリードと等しいリードを有する螺旋状の負荷転走溝６ａが形成される。この負荷転走溝６ａも断面台形状をなす。ナット部材６の負荷転走溝６ａを形成する突部１０がローラ転走溝５ａに入り込んでいて、ナット部材６の内径がねじ軸５の外径よりも小さくなっている。この負荷転走溝６ａの壁面１１ａまたは壁面１１ｂをローラ７が転がり運動する。また、ナット部材６の負荷転走溝６ａは途中でシフトされることもある。これにより、シフト位置までは、ローラ転走溝５ａの壁面１２ｂと負荷転走溝６ａの壁面１１ｂとの間にローラ７を配列するスペースが形成され、シフト位置以降はローラ転走溝５ａの壁面１２ａと負荷転走溝６ａの壁面１１ａとの間にローラ７を配列するスペースが形成される。このナット部材６には、リターンパイプ９の両側が挿入されるリターンパイプ嵌合穴が開けられる。このリターンパイプ嵌合穴は、負荷転走溝６ａ内まで延びる。
【００３２】
図２から明らかなように、リターンパイプ９は、両端部９ａが本体部分９ｂに対して約９０°折り曲げられている。つまり、このリターンパイプ９は、略門型形状に形成されている。リターンパイプ９の無負荷戻し通路の断面は、ローラ７の形状に合わせて決定される。また、図示のように、両端部９ａ，９ａは平行ではなく、各々の指向方向は捻れ角θ１（リード角に応じて変化する）をなす。
【００３３】
図４ないし図６は、上記ローラねじに組み込まれるローラ用リテーナ１５およびローラ７を示すものである。図４は、ローラ７の軸線および進行方向と直交する方向からみた図（正面図）、図５は進行方向からみた図（側面図）、図６は軸線方向からみた図（底面図）である。このローラ用リテーナ１５は、複数のローラを個別に保持するようにローラ７と同数設けられる。ローラ用リテーナ１５は、ローラ７の進行方向の前面および後面を抱え込むように薄肉に形成される。ローラ用リテーナ１５の正面形状（ローラの軸線および進行方向に直交する方向からみた形状）は枠状に形成され、側面の肉厚Ｗはローラ直径の９０％〜５０％、望ましくは６０％〜５０％に設定される。なお、ローラ７にテーパコロを使用する場合、ローラ径には最小の値をとる。
【００３４】
ローラ用リテーナ１５の進行方向両端面１６，１７には、互いに傾斜角度の異なる直線案内部１６ａ，１７ａおよび曲線案内部１６ｂ，１７ｂが形成される。直線案内部１６ａ，１７ａは、ローラ７の軸線と略平行に形成され、曲線案内部１６ｂ，１７ｂは、曲線軌道にローラ用リテーナを並べた際に半径方向を向くように形成される。すなわち、曲線軌道では曲線案内部１６ｂ，１７ｂが隣接するローラ用リテーナ１５に接触し、直線軌道では前記直線案内部１６ａ，１７ａが隣接するローラ用リテーナ１５に接触する。直線案内部１６ａ，１７ａおよび曲線案内部１６ｂ，１７ｂは、隣接するローラ用リテーナ１５と線接触するように断面円弧状の曲面に形成される（図６参照）。図５に示すように、ローラ用リテーナ１５の側面の４隅は、削られ、面取り１８がされる。これにより、図１に示すようにローラ７の軸線１９がねじ軸５の中心線５ｃに対して直交することなく、角度αで傾けて配置される場合でも、ローラ用リテーナ１５がねじ軸５と干渉するのを防止することができる。図４に示すように、ローラ用リテーナ１５の上部および下部のローラ７側には、抜け防止用の凸部２０，２０が形成される。また、ローラ７の側面にはこの凸部２０，２０に係合する凹部２１，２１が形成される。これにより、ローラ用リテーナ１５がローラ７をその軸線周りを回転可能なように保持している。なお、抜け防止用の凸部２０をローラ７側に設け、抜け防止用の凹部２１をローラ用リテーナ１５側に設けてもよい。このローラ用リテーナ１５は、合成樹脂等を素材とし、射出成形等によって製造される。
【００３５】
ローラ７には、テーパのついたテーパコロが用いられる。テーパコロの円錐の頂点Ｑは、ねじ軸５の中心線５ｃ上に位置する。これにより、負荷転走溝６ａとローラ転走溝５ａとの間を、テーパコロがすべることなく転がり運動する。なお、上述のローラ転走溝５ａおよび負荷転走溝６ａの断面形状、ローラの側面形状は、ローラねじに要求される荷重や精度等に合わせて自由に設定することができる。
【００３６】
図１に示すように、ねじ軸５を回転させると、負荷転走路８内を荷重を受けながらねじ軸５の周方向に転がるローラ７およびローラ用リテーナ１５は、リターンパイプ９で掬い上げられる。掬い上げられたローラ７およびローラ用リテーナ１５は、リターンパイプ９内を通過する。そして、ローラ７およびローラ用リテーナ１５は、数ピッチ間隔を隔てて、再び負荷転走路８に戻される。ねじ軸５の回転方向を反転すると、各ローラ７はこの逆の経路を辿って循環する。なお、ねじ軸５を固定側として、ナット部材６を回転させる場合も同様に循環する。
【００３７】
図７は、リターンパイプ９および負荷転走路８を循環するローラ７およびローラ用リテーナ１５を示す。この図に示すように、循環軌道を構成する直線軌道（リターンパイプ９）では、進行方向▲１▼後方のローラ用リテーナ１５の直線案内部１６ａが前方のローラ用リテーナ１５の直線案内部１７ａを押し、曲線軌道（負荷転走路８）では、後方のローラ用リテーナ１５の曲線案内部１６ｂが前方のローラ用リテーナ１５の曲線案内部１７ｂを押す。直線軌道および曲線軌道のいずれにおいても、後方のローラ用リテーナ１５が進行方向前方に位置するローラ７の姿勢を崩すことなく前方のローラ用リテーナ１５を押すことができる。ローラ７にテーパコロを用いると、特に直線軌道ではローラ７が軸線と進行方向を含む平面で倒れようとするが、直線軌道では隣接するローラ用リテーナ１５の直線案内部１６ａ，１７ａが密着し、曲線軌道では曲線案内部１６ｂ，１７ｂが互いに密着することによって、ローラ７を整列させスムーズな循環を得ることができる。また、無負荷域のリターンパイプ９は、直線、円弧、直線円弧、直線という軌道を有することが多い、リターンパイプ９の円弧２４の曲率を負荷転走路８の曲率に合わせると、リターンパイプ９の円弧の部分でも隣接するローラ用リテーナ１５の曲線案内部１６ｂ，１７ｂが密着し、ローラ７を整列させスムーズな循環を得ることができる。負荷転走路８の曲率とリターンパイプ９の円弧２４の曲率が一致しない場合は、曲線案内部１６ｂ，１７ｂをさらに傾斜角度の異なる２部分に分け、３段階の傾斜角度の異なる直線案内部、負荷転走路用曲線案内部およびリターンパイプ用曲線案内部を形成してもよい。
【００３８】
ローラねじの負荷転走路８は上述のように螺旋状に形成され、また、掬い上げたローラ７を方向転換させるリターンパイプは、図２に基づいて説明したように、ローラの進行方向周りの捻れ（捻れ各θ１を有する。つまり、ローラねじにおいては、ローラ７及びローラ用リテーナ１５は三次元的に方向転換し、複雑な態様で運動する。上記したローラ用リテーナ１５は、かかる複雑な運動態様に好適なものである。図５に示すように、ローラ用リテーナ１５の側面の肉厚Ｗは薄肉に形成され、しかも隣接するローラ用リテーナ１５の密着する直線案内部１６ａ，１７ａおよび曲線案内部１６ｂ，１７ｂは、線接触するように断面円弧状に形成されているので、ローラ７の軸線周りに僅かな回転を許容しつつ隣接するローラ用リテーナ１５が押し合う。これにより、各ローラ用リテーナ１５は、各ローラ７と共に自由に三次元的に方向転換し、本実施例のローラねじで要求されるような複雑な態様での運動が可能となる。特に、図１に示すように、ローラ７の軸線１９がねじ軸５の中心線５ｃと直交することなく、所定の角度傾けられた場合、ローラ７は傘状の曲線軌道を循環することになる。このため、図８に示すように、隣接するローラ用リテーナ１５は、交差角度βを保って密着することが要求される。本発明によれば、ローラ７の軸線周りに僅かな回転を許容しつつ隣接するローラ用リテーナ１５が押し合うので、このような循環態様にも充分に対応できるローラ用リテーナ１５が得られる。
【００３９】
また、ローラ用リテーナ１５を薄肉に形成することによって、循環経路に潤滑油を貯蔵できる空間を多くとることができ、ローラ７を充分に潤滑することができる。さらに、ローラ用リテーナ１５を薄肉に形成することによって、ローラ用リテーナ１５と負荷転走溝６ａとの間の隙間を大きく取ることができる。これにより、ローラ用リテーナ１５がナット部材６等から落下しないように、ローラ用リテーナ１５を支持する支持部材を循環経路に設けることができる。
【００４０】
図９は、ローラ用リテーナ１５の肉厚を５０％未満にした例を示す。仮にローラ用リテーナ１５の肉厚がローラ径の５０％未満にすると、後続のローラ用リテーナ１５の前端が、前方のローラ用リテーナ１５とローラ転走溝５ａとの間の隙間に入り込み、隣接するローラ用リテーナ１５が重なり合い、この結果ローラ７の循環が停止するおそれがある。ローラ用リテーナ１５の肉厚をローラ直径の５０％以上にすると、このようなローラ用リテーナ１５の重なり合いを防止することができる。
【００４１】
図１０は、本発明のローラねじに組み込まれるローラおよびローラ用リテーナの第２の実施形態を示す。このローラ用リテーナ２５は第１の実施形態のローラ用リテーナ１５と略同様な構成を有するが、このローラ用リテーナ２５には、さらに、ローラ用リテーナ２５の進行方向の一端面の直線案内部１６ａと曲線案内部１６ｂとの交点にヒンジ凸部２６を設け、他端面の直線案内部１７ａと曲線案内部１７ｂとの交点に隣接するローラ用リテーナ２５のヒンジ凸部２６と係合するヒンジ凹部２７を設けている。このようなヒンジ凸部２６およびヒンジ凹部２７を設けることによって、ローラ７の軸線とローラの進行方向▲１▼を含む平面において、ローラ用リテーナ２５がヒンジ凸部２６とヒンジ凹部２７とで構成されるヒンジを中心として揺動のみを許されるので、ローラが直線軌道から曲線軌道へ移動する境界においてもローラ７が倒れるのを抑制することができ、ローラ７のスムーズな循環を確保できる。
【００４２】
図１１ないし図１４は、本発明のローラねじに組み込まれるローラ用リテーナの第３の実施形態を示す。図１１は、ローラ７の軸線および進行方向▲１▼と直交する方向からみた図（正面図）、図１２は進行方向後方からみた図（側面図）、図６は軸線方向からみた図（底面図）、図１４はローラ７およびローラ用リテーナを一列に並べた図である。この実施形態のローラ用リテーナ３１は、ローラ７の両側面、およびローラ７の進行方向の前面のみを抱え込むように薄肉に形成される。ローラ用リテーナ３１の正面形状は略コ字形状に形成され、側面の肉厚Ｗはローラ径の９０％〜５０％、望ましくは６０％〜５０％に設定される。
【００４３】
ローラ用リテーナ３１の進行方向の一端面には、互いに傾斜角度の異なる直線案内部３２ａおよび曲線案内部３２ｂが形成される。直線案内部３２ａは、隣接するローラ７の軸線が平行を保つようにローラ７の軸線に対して所定角度傾けられ、曲線案内部３２ｂは、曲線軌道にローラ用リテーナ３１を並べた際に半径方向を向くように傾けられる。すなわち、曲線軌道では前記曲線案内部３２ｂが隣接するローラ７に接触し、直線軌道では直線案内部３２ａが隣接するローラ７に接触する。直線案内部３２ａおよび曲線案内部３２ｂは、ローラ７の外周に合わせた曲面に形成される。
【００４４】
このローラ用リテーナ３１によれば、上記第１の実施形態のローラ用リテーナ１５と同様に、ローラ用リテーナ３１のローラ７の軸線回りの僅かな回転を許容しつつ隣接するローラ７とローラ用リテーナ３１が押し合うことができ、第１の実施形態のローラ用リテーナ１５と同様な作用効果を奏する。また、進行方向の前方または後方に位置するローラ７とローラ用リテーナ３１とが面接触するので、接触面圧もより小さくすることができる。
【００４５】
ところで、本ローラねじの例では、ねじ軸５のローラ転走溝５ａを転がるローラ７をリターンパイプ９を用いて掬い上げ、数巻き分戻したが、他に、ローラ７を掬い上げるデフレクタをナット部材６に設ける構成が挙げられる。すなわち、ねじ軸５のローラ転走溝５ａ上を転走してきたローラ７をこのデフレクタによって該ローラ転走溝５ａから離脱させ、ねじ軸５の外径部を飛び越えて１リード前のローラ転走溝５ａに戻すものである。また、図示はしないが、ナット部材６を、負荷転走溝が形成されたナット本体と、該ナット本体の両端に装着される側蓋とで構成し、このナット本体にローラの戻し通路を形成し、両側蓋に該負荷転走溝、及び該戻し通路を互いに連通する連通路を形成したいわゆる側蓋タイプのローラねじも採用し得る。
【００４６】
本発明のローラ用リテーナは、ローラねじに限られず、直動案内装置、例えばリニアガイド、スプラインにも使用できる。特に本発明のローラ用リテーナは、ローラが軸線に垂直な一平面内で２次元的に循環する場合以外の直動案内装置、例えばローラを捻りながら曲げる複雑な態様の循環経路を有する直動案内装置に好適に用いることができる。
【００４７】
図１５は、本発明の第１の実施形態におけるローラ用リテーナ１５を組み込んだリニアガイドを示すものである。このリニアガイドは、ベッドまたはサドル等の固定部上でテーブル等の可動体を案内する周知のリニアガイドで、固定部上に配設されると共に長手方向に沿って転動体転走面としてのローラ転走溝４１ａが形成された案内レール４１（軌道軸）と、案内レール４１のローラ転走溝４１ａに対応する負荷転走面としての負荷転走溝４２ａを含むローラ循環路（転動体循環路）が形成されて該案内レール４１に相対運動自在に組みつけられた移動ブロック（スライド部材）４２と、ローラ循環路内に配列収容されて、案内レール４１に対する移動ブロック４２の相対運動に併せて循環する複数のローラ４３とを備える。複数のローラ４３は、ローラ用リテーナ１５によって個別に保持されている。ローラ４３は、ローラ循環路内に軸線が略平行を保つように配列収容される。複数のローラ４３の無限循環に伴い、可動体を支持した移動ブロック４２が案内レール４１に沿って直線運動する。
【００４８】
案内レール４１は、細長く延ばされ、断面略四角形状をなす。案内レール４１の左右両側面には、長手方向の全長にわたってローラ４３が転がる際の軌道になるローラ転走溝４１ａが形成される。なお、図示の軌道レールは直線状であるが、曲線状のレールが使用されることもある。ローラ転走溝４１ａの本数は左右で２条設けられているが、その条数はリニアガイドの用途等に応じて種々変更され得る。
【００４９】
移動ブロック４２は、移動体本体４４とその両端に配置される一対の側蓋（図示せず）とを相互に組み合わせて概略構成される。移動体本体４４には、ローラ転走溝４１ａにそれぞれ対向する２条の負荷転走溝４２ａが設けられている。負荷転走溝４２ａ及びローラ転走溝４１ａの組み合わせにより、案内レール４１と移動ブロック４２との間に２条の負荷転走路Ｃが形成される。
【００５０】
さらに、移動体本体４４には、各負荷転走路Ｃと平行して延びる２本の戻し通路Ｄと、各戻し通路Ｄと負荷転走路Ｃとを結ぶ方向転換路Ｂとが設けられている。負荷転走路Ｃ及び戻し通路Ｄと、それらを結ぶ一対の方向転換路との組み合わせによって１つのローラ循環路が構成される。方向転換路Ｂは、複雑な３次元的な軌道を有している。
【００５１】
移動ブロック４２が案内レール４１に沿って移動するのに伴って、ローラ４３は移動ブロック４２からの負荷を受けつつ負荷転走路Ｃをその一端から他端まで転走し、その後、一方の方向転換路Ｂに掬い上げられて戻し通路Ｄへ導かれ、さらに反対側の方向転換路Ｂを介して負荷転走路Ｃの一端に戻される。このとき、循環軌道を構成する負荷転走路Ｃおよび戻し通路Ｄでは、後方のローラ用リテーナ１５の直線案内部が前方のローラ用リテーナ１５の直線案内部を押し、曲線軌道を構成する方向転換路Ｂでは、後方のローラ用リテーナ１５の曲線案内部が前方のローラ用リテーナ１５の曲線案内部を押す。直線軌道および曲線軌道のいずれにおいても、後方のローラ用リテーナ１５が進行方向前方に位置するローラ７の姿勢を崩すことなく前方のローラ用リテーナ１５を押すことができる。
【００５２】
また、上述のように、ローラ用リテーナ１５の側面の肉厚は薄肉に形成され、しかも隣接するローラ用リテーナ１５に密着する直線案内部および曲線案内部は、線接触するように断面円弧状に形成されているので、ローラの軸線周りに僅かな回転を許容しつつ隣接するローラ用リテーナが押し合う。これにより、各ローラ用リテーナ１５は、各ローラ４３と共に自由に三次元的に方向転換し、本実施例のリニアガイドの方向転換路Ｂで要求されるような複雑な態様での運動が可能となる。
【００５３】
なお、本実施例では、移動ブロック４２と案内レール４１との相対運動が直線的になされるが、相対運動が曲線的になされる構成の案内装置にも本発明は適用可能であり、且つ、好適である。
【００５４】
図１６は、本発明の第１の実施形態におけるローラ用リテーナを組み込んだスプラインを示すものである。スプラインは、軌道部材としてのスプライン軸５１と、そのスプライン軸５１に多数のローラを介して移動自在に取付けられたスライド部材としての外筒５２とを有している。複数のローラ５３は、上記第１の実施形態のローラ用リテーナ１５によって個別に保持される。また、隣接するローラの軸線は、略平行を保っている。
【００５５】
スプライン軸５１は、真円の円柱形状をなし、その表面には、ローラの軌道となり、スプライン軸５１の軸線方向に延びる転動体転走面としてのローラ転走溝５１ａが形成される。このローラ転走溝５１ａは、複数条、例えば６条形成される。
【００５６】
スプライン軸５１に取付けられる外筒５２は、ローラ転走溝５１ａに対応する負荷転走面としての負荷転走溝５２ａを有する。ボール循環路内には、スプライン軸５１に対する外筒５２の相対的な直線運動に併せて循環する複数のローラ５３が配列される。外筒５２に形成した負荷転走溝５２ａとスプライン軸５１に形成したローラ転走溝５１ａとの間で負荷転走路Ｃが形成される。負荷転走路Ｃの隣には荷重から開放されたローラ５３が転走する無負荷戻し通路Ｄが形成されている。また、外筒５２には、負荷転走路Ｃと無負荷戻し通路Ｄを繋げる方向転換路Ｂが形成される。この方向転換路Ｂは、上記リニアガイドと同様に複雑な３次元的な軌道を有する。
【００５７】
スプライン軸５１に対して外筒５２を相対的に移動させると、ローラ５３は、負荷転走路Ｃで荷重を受けながら転走し、方向転換路Ｂで方向を変えられ、無負荷戻し通路Ｄに移動する。無負荷戻し通路Ｄでは、ローラ５３は負荷転走路Ｃと逆方向に移動する。無負荷戻し通路Ｄを移動するローラ５３は、他方の方向転換路Ｂで再び方向を変えられ、再び負荷転走路Ｃに戻される。このとき、直線軌道を構成する負荷転走路Ｃおよび無負荷戻し通路Ｄでは、後方のローラ用リテーナ１５の直線案内部が前方のローラ用リテーナ１５の直線案内部を押し、曲線軌道を構成する方向転換路Ｂでは、後方のローラ用リテーナ１５の曲線案内部が前方のローラ用リテーナ１５の曲線案内部を押す。直線軌道および曲線軌道のいずれにおいても、後方のローラ用リテーナ１５が進行方向前方に位置するローラ５３の姿勢を崩すことなく前方のローラ用リテーナ１５を押すことができる。
【００５８】
また、ローラ用リテーナ１５の側面の肉厚は薄肉に形成され、しかも隣接するローラ用リテーナ１５に密着する直線案内部および曲線案内部は、線接触するように断面円弧状に形成されているので、ローラの軸線周りに僅かな回転を許容しつつ隣接するローラ用リテーナ１５が押し合う。これにより、各ローラ用リテーナ１５は、各ローラ５３と共に自由に三次元的に方向転換し、本実施例のスプラインの方向転換路Ｂで要求されるような複雑な態様での運動が可能となる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ローラ用リテーナをローラの両側面および前記ローラの進行方向の前面および後面を抱え込むように薄肉に形成し、ローラ用リテーナの進行方向の両端面に、前記曲線軌道では前記曲線案内部が隣接するローラ用リテーナに接触し、前記直線軌道では前記直線案内部が隣接するローラ用リテーナに接触するように、互いに傾斜角度の異なる直線案内部および曲線案内部を形成したので、循環軌道を構成する直線軌道および曲線軌道のいずれにおいても、進行方向前方に位置するローラの姿勢を崩すことなく、押すことができローラを整列させスムーズな循環を得ることができる。また、ローラ用リテーナを薄肉に形成したので、▲１▼ローラの軸線回りの僅かな回転を許容しつつ隣接するローラ用リテーナが押し合うことができ、この結果、三次元的な方向転換路、あるいはねじのような螺旋状の負荷転走路等の複雑な循環経路に対応できるローラ用リテーナが得られ、また、▲２▼循環経路に潤滑油を貯蔵できる空間を多くとることができ、ローラを充分に潤滑することができ、さらに、▲３▼ローラ用リテーナがナット部材等から落下しないように、ローラ用リテーナを支持する脱落防止部材を循環経路に設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態のローラ用リテーナを組み込んだローラねじを示す斜視図。
【図２】上記ローラねじに組み込まれるリテーンパイプを示す斜視図。
【図３】上記ローラねじのねじ軸を示す斜視図。
【図４】本発明の第１の実施形態のローラ用リテーナおよびローラを示す正面図。
【図５】本発明の第１の実施形態のローラ用リテーナおよびローラを示す側面図。
【図６】本発明の第１の実施形態のローラ用リテーナおよびローラを示す底面図。
【図７】ローラねじの循環路を循環するローラ用リテーナおよびローラを示す図。
【図８】螺旋状の負荷転走路を循環するローラおよびローラ用リテーナを示す図。
【図９】隣接するローラ用リテーナが重なり合った例を示す図。
【図１０】循環路に配列した本発明の第２の実施形態のローラ用リテーナを示す図。
【図１１】本発明の第３の実施形態のローラ用リテーナおよびローラを示す正面図。
【図１２】本発明の第３の実施形態のローラ用リテーナおよびローラを示す側面図。
【図１３】本発明の第３の実施形態のローラ用リテーナおよびローラを示す底面図。
【図１４】本発明の第３の実施形態のローラ用リテーナおよびローラを一列に並べた例を示す図（図中（Ａ）は平面図を示し、図中（Ｂ）は側面図を示し、図中（Ｃ）は底面図を示す）。
【図１５】本発明の第１の実施形態のローラ用リテーナを組み込んだリニアガイドを示す図（一部案内レールに直交する方向の断面を含む）。
【図１６】本発明の第１の実施形態のローラ用リテーナを組み込んだスプラインを示す図。
【図１７】従来の直動案内装置のローラ循環路を循環するケージを示す図。
【図１８】従来のケージおよびローラを示す図。
【図１９】図１８のＡ−Ａ線断面図。
【符号の説明】
５軌道軸（ねじ軸）
５ａローラ転走溝（ローラ転走面）
６ａ負荷転走溝（負荷転走面）
６ナット部材（スライド部材）
７ローラ
８ローラ循環路
１５，２５，３１ローラ用リテーナ
１６ａ，１７ａ，３２ａ直線案内部
１６ｂ，１７ｂ，３２ｂ曲線案内部
２０凸部
２１凹部
２６ヒンジ凸部
２７ヒンジ凹部
４１案内レール（軌道軸）
４１ａ，５１ａローラ転走溝（ローラ転走面）
４２移動ブロック（スライド部材）
４２ａ，５２ａ負荷転走面（負荷転走溝）
４３，５３ローラ
５１スプライン軸（軌道軸）
５２外筒（スライド部材）

Claims

直線軌道および曲線軌道を含むローラ循環路を循環する複数のローラを個別に保持するローラ用リテーナであって、
前記ローラ用リテーナは、前記ローラの両側面および前記ローラの進行方向の前面および後面を抱え込むように薄肉に形成され、
前記ローラ用リテーナの進行方向の両端面に、互いに傾斜角度の異なる直線案内部および曲線案内部を形成し、
前記直線軌道では前記直線案内部が隣接するローラ用リテーナに接触し、前記曲線軌道では前記曲線案内部が隣接するローラ用リテーナに接触し、
前記ローラ用リテーナの進行方向の一端面の前記直線案内部と前記曲線案内部との交点に前記進行方向に沿って突出する半円柱状のヒンジ凸部を設け、進行方向の他端面の前記直線案内部と前記曲線案内部との交点に隣接するローラ用リテーナの前記ヒンジ凸部と係合するヒンジ凹部を設けたことを特徴とするローラ用リテーナ。
前記ローラ用リテーナの前記直線案内部および前記曲線案内部は、隣接するローラ用リテーナに線接触するように断面円弧状の曲面に形成されることを特徴とする請求項１に記載のローラ用リテーナ。
前記ローラ用リテーナおよび前記ローラの前記両側面のいずれか一方には抜け防止用の凸部が形成され、他方にはこの突部に係合する抜け防止用の凹部が形成されることを特徴とする請求項１または２に記載のローラ用リテーナ。
前記ローラ用リテーナの肉厚をローラ径の５０％以上にすることを特徴とする請求項１ないし３いずれかに記載のローラ用リテーナ。
ローラ転走面を有する軌道軸と、前記ローラ転走面に対応する負荷転走面を含むローラ循環路を有して、該軌道軸に相対運動自在に組みつけられたスライド部材と、前記ローラ循環路内に配列収容されて、前記軌道軸に対する前記スライド部材の相対運動に併せて循環する複数のローラと、前記複数のローラを個別に回転摺動自在に保持する複数のローラ用スペーサーとを備える直動案内装置において、
前記複数のローラは、隣接するローラの軸線が略平行を保つように配列収容され、
前記ローラ用リテーナは、前記ローラの両側面および前記ローラの進行方向の前面および後面を抱え込むように薄肉に形成され、
前記ローラ用リテーナの進行方向の両端面に、互いに傾斜角度の異なる直線案内部および曲線案内部を形成し、
前記直線軌道では前記直線案内部が隣接するローラ用リテーナに接触し、前記曲線軌道では前記曲線案内部が隣接するローラ用リテーナに接触し、
前記ローラ用リテーナの進行方向の一端面の前記直線案内部と前記曲線案内部との交点に前記進行方向に沿って突出する半円柱状のヒンジ凸部を設け、進行方向の他端面の前記直線案内部と前記曲線案内部との交点に隣接するローラ用リテーナの前記ヒンジ凸部と係合するヒンジ凹部を設けたことを特徴とする直動案内装置。
螺旋状のローラ転走面を有する軌道軸と、前記ローラ転走面に対応する螺旋状の負荷転走面を含むローラ循環路を有して、該軌道軸に相対運動自在に組みつけられたスライド部材と、前記ローラ循環路内に配列収容されて、前記軌道軸に対する前記スライド部材の相対運動に併せて循環する複数のローラと、前記複数のローラを個別に回転摺動自在に保持する複数のローラ用スペーサーとを備えるローラねじにおいて、
前記複数のローラは、隣接するローラの軸線が略平行を保つように配列収容され、
前記ローラ用リテーナは、前記ローラの両側面および前記ローラの進行方向の前面および後面を抱え込むように薄肉に形成され、
前記ローラ用リテーナの進行方向の両端面に、互いに傾斜角度の異なる直線案内部および曲線案内部を形成し、
前記直線軌道では前記直線案内部が隣接するローラ用リテーナに接触し、前記曲線軌道では前記曲線案内部が隣接するローラ用リテーナに接触し、
前記ローラ用リテーナの進行方向の一端面の前記直線案内部と前記曲線案内部との交点に前記進行方向に沿って突出する半円柱状のヒンジ凸部を設け、進行方向の他端面の前記直線案内部と前記曲線案内部との交点に隣接するローラ用リテーナの前記ヒンジ凸部と係合するヒンジ凹部を設けたことを特徴とするローラねじ。