JP5909866B2 - リターンガイド及びそれを備えた直動案内軸受装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば製造装置や加工機械、測走機器等の各種機械に用いられる直動案内軸受装置及びそれに備えられるリターンガイドに関する。

従来のこの種の直動案内軸受装置としては、例えば図８に示すものが知られている。図８に示すように、この直動案内軸受装置１００は、軸方向に延びる案内レール１１０と、該案内レール１１０上に軸方向に相対移動可能に跨架されたスライダ１２０とを備えている。
案内レール１１０の幅方向の両側面にはそれぞれ軸方向に延びる転動体転動溝１１１が片側上下二条列ずつ、合計４条列形成されており、スライダ１２０のスライダ本体１２０Ａには、その両袖部１２０Ｂの内側面にそれぞれ転動体転動溝１１１に対向する転動体転動溝１２１が片側上下二条列ずつ、合計４条列形成されている。

両転動体転動溝１１１，１２１の間には転動体としての多数の円筒ころ１３０が転動自在に装填され、これらの円筒ころ１３０の転動を介してスライダ１２０が案内レール１１０上を軸方向に沿って相対移動できるようになっている。
この移動につれて、案内レール１１０とスライダ１２０との間に介在する円筒ころ１３０は転動してスライダ１２０の軸方向の端部に移動するが、スライダ１２０を軸方向に継続移動させていくためには、これらの円筒ころ１３０を無限に循環させる必要がある。

このため、スライダ本体１２０Ａの両袖部１２０Ｂ内に軸方向に貫通する孔１２０Ｃを片側上下２箇所ずつ、合計４箇所形成して該孔１２０Ｃに内部が円筒ころ１３０の通路（転動体通路）１２３ａとされた循環スリーブ１２３を嵌め込むと共に、スライダ本体１２０Ａの軸方向の両端にそれぞれ転動体循環部品としての一対のエンドキャップ１４０を、ねじ等を介して固定し、このエンドキャップ１４０に上記両転動体転動溝１１１，１２１間と上記転動体通路１２３ａとを連通するＲ状の方向転換路（図示せず）を形成することにより、円筒ころ１３０の無限循環軌道を形成している。
ところで、無限循環する多数の円筒ころ１３０はころ軸を中心に同一方向に回転するため、互いに隣り合う円筒ころ１３０同士が接触した場合、その接触部分のころ速度の向きは互いに逆方向になり、それにより発生する力は円筒ころ１３０の円滑な転動を妨げることになる。

また、転動体に円筒ころ１３０を使用することで、ボールを使用する場合に比べて剛性及び負荷能力が高くなる反面、転走中の円筒ころ１３０の軸振れ、いわゆるスキューが発生して作動性を悪化させる要因になる。
このような事情から、従来においては、互いに隣り合う円筒ころ１３０間にセパレータ１５０を介装することで、円筒ころ１３０同士の直接接触を防止すると共に、前記スキューを抑制し、これにより、スライダ１２０の走行を滑らかにすると共に、走行中の騒音低減を図るようにしたものも提案されている。

セパレータ１５０は、互いに隣り合う円筒ころ１３０間に介装されるセパレータ本体１５１と、円筒ころ１３０の軸方向の両端面を挟むように配置されてセパレータ本体１５１と一体に設けられた腕部１５２とを備えており、セパレータ本体１５１の円筒ころ１３０の外周面に対向する部分には該円筒ころ１３０の外周形状に応じた凹曲面が形成されている。なお、図８において符号１５３は、案内レール１１０の外側面とスライダ本体１２０Ａの袖部１２０Ｂの内側面との間に配置されたセパレータ案内部材である。
そして、両転動体転動溝１１１，１２１間、方向転換路及び転動体通路１２３ａを円筒ころ１３０が循環する際には、セパレータ１５０の腕部１５２は、セパレータ案内部材１５３、転動体通路１２３ａ及び方向転換路にそれぞれ設けられた案内溝１５４によって円筒ころ１３０の循環方向に沿って案内されるようになっている。

ところで、従来の直動案内軸受装置においては、エンドキャップ１４０をスライダ本体１２０Ａの端面に固定する際には、両転動体転動溝１１１，１２１間及び転動体通路１２３ａとエンドキャップ１４０側の方向転換路との位置合わせが円筒ころ１４０の円滑な循環を確保する上で重要になる。この位置合わせが不完全だと、円筒ころ１４０の循環経路に段差ができて円筒ころ１４０の循環が阻害され、スライダ１２０の摺動抵抗が大きく変動して直動案内軸受装置を用いた機械等の運動制御を困難にするので望ましくない。
そのため、エンドキャップとスライダ本体との位置合わせを正確に行うことで良好な作動性を確保するために、位置決め用の凸部と補助用の凸部とを有する直動案内軸受装置が特許文献１に提案されている。

特開２００５−１６３９０９号公報

しかしながら、特許文献１に開示された直動案内軸受装置においては、エンドキャップとスライダ本体との位置合わせが正確になされても、円筒ころの挙動に改善の余地があった。具体的には、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、転動体通路１２３ａ（図８参照）から方向転換路に移動した円筒ころ１３０において、方向転換路１２４を構成するリターンガイド１６０において転走方向と直交する方向（図中、破線で表示）と軸方向とのズレと傾きが生じ、結果としてスキューに至ることがあり、改善の余地があった。
そこで、本発明は上記の問題点に着目してなされたものであり、その目的は、転動体が方向転換路を通過する際の軸方向へのズレと傾きを小さくし、スキューを軽減することができるリターンガイド及びそれを備えた直動案内軸受装置を提供することにある。

上記目的を達成するための請求項１に係る発明は、軸方向に延びる案内レールと、該案内レールに跨設されたスライダ本体の両端部に設けられたエンドキャップに収納され、前記スライダ本体の軸方向に貫通して形成された転動体通路に連通する方向転換路を形成するリターンガイドであって、
前記転動体通路及び前記方向転換路内で転動する転動体の全周にわたって形成された溝部に遊嵌する突条が形成され、
Ｕ字形状をなし、湾曲する外周面を外循環路の内周面とし、内周面の底部を内循環路の外周面として前記方向転換路を構成し、前記湾曲する外周面及び前記内周面の底部の少なくとも何れか一方に前記突条が形成され、
前記突条の断面形状が四角形であることを特徴としている。
請求項１に係る発明によれば、転動体に形成された溝部に遊嵌する突条を転動体の転走方向に沿うように設けたので、方向転換路内における転動体の転走方向がガイドされ、その結果、転動体の姿勢が維持される。従って、転走方向に対する転動体のズレと傾きを小さくすることができ、スキューを軽減するリターンガイドを提供することができる。
また、転動体が方向転換路から転動体通路に移る際、方向転換路の構成部材としての外循環路の外周面が途中までしか形成されていないため、外循環路の内周面に形成された前記突条によって、転動体が方向転換路を出る際に転走方向に対する転動体のズレと傾きを確実に小さくすることができる。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載のリターンガイドにおいて、前記突条が複数形成されたことを特徴としている。
請求項２に係る発明によれば、方向転換路内における転動体の転走方向をより確実にガイドし、転走方向に対する転動体のズレと傾きをさらに小さくすることができる。その結果として、スキューをさらに軽減するリターンガイドを提供することができる。

また、上記目的を達成するための請求項３に係る発明は、両側部に軸方向に延びる転動体転動溝を有して軸方向に延長された案内レールと、該案内レールの前記転動体転動溝に対向する転動体転動溝を有し、これらの両転動体転動溝間に挿入された転動体の転動を介して軸方向に沿って相対移動可能に前記案内レールに跨架されたスライダとを備え、前記スライダは、前記転動体転動溝及び軸方向に貫通する転動体通路が設けられたスライダ本体と、前記両転動体転動溝間と前記転動体通路とを連通する湾曲状の方向転換路を有して前記スライダ本体の軸方向の両端面に固定された一対のエンドキャップとを具備する直動案内軸受装置であって、
前記転動体には、その全周にわたって溝部が形成され、
前記方向転換路を形成するリターンガイドには、前記溝部に遊嵌する突条が形成され、
前記リターンガイドがＵ字形状をなし、湾曲する外周面を外循環路の内周面とし、内周面の底部を内循環路の外周面として前記方向転換路を構成し、前記湾曲する外周面及び前記内周面の底部の少なくとも何れか一方に前記突条が形成され、
前記突条の断面形状が四角形であることを特徴としている。

請求項３に係る発明によれば、転動体に形成された溝部に遊嵌する突条を転動体の転走方向に沿うようにリターンガイドに設けたので、方向転換路内における転動体の転走方向がガイドされ、その結果、転動体の姿勢が維持される。従って、転走方向に対する転動体のズレと傾きを小さくすることができ、スキューを軽減する直動案内軸受装置を提供することができる。
また、転動体が方向転換路から転動体通路に移る際、方向転換路の構成部材としての外循環路の外周面が途中までしか形成されていないため、外循環路の内周面に形成された前記突条によって、転動体が方向転換路を出る際に転走方向に対する転動体のズレと傾きを確実に小さくすることができる。

また、請求項４に係る発明は、請求項３に記載の直動案内軸受装置において、前記突条が複数形成されたことを特徴としている。
請求項４に係る発明によれば、方向転換路内における転動体の転走方向をより確実にガイドし、転走方向に対する転動体のズレと傾きをさらに小さくすることができる。その結果として、スキューをさらに軽減する直動案内軸受装置を提供することができる。

本発明によれば、転動体が方向転換路を通過する際の転走方向へのズレと傾きを小さくし、スキューを軽減することができるリターンガイド及びそれを備えた直動案内軸受装置を提供することができる。

本発明に係る直動案内軸受装置の一実施形態における構成を示す斜視図である。 本発明に係る直動案内軸受装置の一実施形態におけるエンドキャップの構成を示す背面図である。 本発明に係る直動案内軸受装置の一実施形態におけるリターンガイドを装着する前のエンドキャップの構成を示す背面図である。 図２の４−４線を切断線としてスライダの軸方向に沿う断面図である。 本発明に係るリターンガイドの一実施形態における構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は背面図、（ｄ）は底面図、（ｅ）は側面図である。 本発明に係るリターンガイドの一実施形態における円筒ころの挙動を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 本発明に係るリターンガイドの他の実施形態における構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は背面図、（ｄ）は底面図、（ｅ）は側面図である。 従来の直動案内軸受装置の構成を説明するための一部を切り欠いた図である。 従来の直動案内軸受装置において転動体が方向転換路を通過する際の挙動を示す図である。

以下、本発明に係るリターンガイド及びそれを備えた直動案内軸受装置の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る直動案内軸受装置の一実施形態における構成を示す斜視図である。また、図２は、本発明に係る直動案内軸受装置の一実施形態におけるエンドキャップの構成を示す背面図である。また、図３は、本発明に係る直動案内軸受装置の一実施形態におけるリターンガイドを装着する前のエンドキャップの構成を示す背面図である。また、図４は、図２の４−４線を切断線としてスライダの軸方向に沿う断面図である。また、図５は、本発明に係るリターンガイドの一実施形態における構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は背面図、（ｄ）は底面図、（ｅ）は側面図である。また、図６は、本発明に係るリターンガイドの一実施形態における円筒ころの挙動を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
図１〜図４に示すように、直動案内軸受装置１は、軸方向に延びる案内レール１０と、該案内レール１０上に軸方向に相対移動可能に跨架されたスライダ２０とを備える。

＜スライダ＞
スライダ２０は、スライダ本体２０Ａと、エンドキャップ４０とを有する。スライダ本体２０Ａとエンドキャップ４０との間には、スライダ２０内に入ってきた異物の侵入を阻止するサイドシール（図示せず）が設けられてもよい。
スライダ本体２０Ａは略コ字状の断面形状をなし、その開口部を案内レール１０に向けて案内レール１０上に跨架される。エンドキャップ４０は、略コ字状の断面形状をなし、スライダ本体２０Ａの軸方向（移動方向）の両端部に設置される。サイドシールは、略コ字状の断面形状をなし、エンドキャップ４０，４０の軸方向（移動方向）のそれぞれの外側端部に設置される。

案内レール１０の両側面にはそれぞれ軸方向に延びる転動体転動面１１，１１が２条ずつ形成されている。また、スライダ２０のスライダ本体２０Ａには、その両袖部２０Ｂ,２０Ｂの内側面には、それぞれ転動体転動面１１に対向する転動体転動溝２１，２１が２条ずつ形成されている。そして、案内レール１０の転動体転動面１１とスライダ本体２０Ａの転動体転動溝２１との間には転動体３０としての多数の円筒ころが転動自在に装填されている。すなわち、これら転動体（円筒ころ）３０の転動を介してスライダ２０が案内レール１０上を軸方向に沿って相対移動できるようになっている。

また、スライダ本体２０Ａの両側の袖部２０Ｂ内には、図４に示すように、それぞれ軸方向に貫通する上下二つ（合計４つ）の転動体通路６０が形成されている。また、スライダ本体２０Ａの軸方向の両端にねじ等を介して固定された一対のエンドキャップ４０，４０は、それぞれ、転動体通路６０に連通する方向転換路７０を備えた転動体循環部品として機能する。

＜エンドキャップ＞
エンドキャップ４０には、図４に示すように、両転動体転動溝１１，２１間と転動体通路６０とに連通する半円弧状に湾曲した方向転換路７０がスライダ２０の軸方向の内側と外側とに形成されている。すなわち、転動体転動溝１１，２１間と、転動体通路６０と、内側の方向転換路７０（内循環路７１）又は外側の方向転換路７０（外循環路７２）によって、転動体３０の無限循環軌道が形成されている。

また、図３に示すように、エンドキャップ４０のスライダ本体２０Ａに対向する端面４０ａには、軸方向（エンドキャップ４０がスライダ本体２０Ａに対して取り付けられる方向）にリターンガイド５０が嵌め込まれる外循環路形成溝４１と、内循環路形成溝４２とが形成されている。
外循環路形成溝４１と、内循環路形成溝４２とは、端面４０ａからの深さを異ならせて直交するように形成されている。具体的には、外循環路形成溝４１のほうが内循環路形成溝４２よりも端面４０ａから離れて形成されている。

また、図３に示すように、内循環路形成溝４２は、外循環路形成溝４１によって分断されており、外循環路形成溝４１に嵌め込まれたリターンガイド５０の内周面５０ａ（図５（ａ）〜（ｅ）参照）によって面一にされる。このとき、リターンガイド５０は、その側面５０ｃ，５０ｃ（図５（ａ）〜（ｅ）参照）と外循環形成溝４１の側面４１ｂ，４１ｂとを当接させて外循環形成溝４１に嵌め込まれる。

ここで、外循環路形成溝４１の底面４１ａは、外循環路７２の外周面を形成する。また、リターンガイド５０の外周面５０ａは、外循環路７２の内周面を形成する。外循環路７２内に装填された転動体３０は、外循環路７２の外周面及び内周面に当接しながら転送する。また、内循環路形成溝４２の分断された底面４２ａ，４２ａは、リターンガイド５０の内周面５０ｂとともに内循環路７１の外周面を形成する。さらに、内循環路７１の内周面は、別途設置される内周ガイド４３（図４参照）によって形成される。内循環路７１内に装填された転動体３０は、内循環路７１の外周面及び内周面に当接しながら転送する。

また、図３に示すように、エンドキャップ４０には、転動体通路６０及び方向転換路７０に転動体３０を装填するために、方向転換路７０に連通する装填用貫通孔４４がエンドキャップ４０を貫通して形成されている。この装填用貫通孔４４は、図示しない蓋部を嵌め込むことで塞がれると共に、この蓋部の内面が外循環路形成溝４１の底面４１ａとともに外循環路７２の外周面を形成する。

［リターンガイド］
リターンガイド５０は、図５（ａ）〜（ｅ）に示すように、Ｕ字形状をなし、エンドキャップ４０と同様に、樹脂材料（例えばポリアセタール、ポリアミド等）の射出成形で作製される。
リターンガイド５０は、湾曲する外周面５０ａを外循環路７２の内周面とし、内周面５０ｂの底部５０ｂｂを内循環路７１の外周面として方向転換路７０を構成するように成形されている。そして、リターンガイド５０は、外周面５０ａをエンドキャップ４０の端面４０ａに対向させて外循環路形成溝４１に嵌め込まれる。
ここで、図５（ａ）に示すように、本実施形態の直動案内装置で用いられる転動体３０は、転動面である周面３０ａの全周にわたって溝部３１が１条以上形成されている。

そして、リターンガイド５０は、外循環路７２を形成する内周面５０ｂ、及び内循環路７１を形成する外周面５０ａの少なくともいずれか一方に、方向転換路７０における転動体３０の転走方向に沿って突条５１が形成されている。この突条５１は、溝部３１に遊嵌する形状で形成され、方向転換路７０内における転動体３０の転走を妨げない限り、数や形状に制限はなく、目的に応じて適宜設定される。突条５１は、外循環路７２を形成するリターンガイド５０の内周面５０ｂに形成されることが好ましい。その理由は、図４に示すように、転動体３０が方向転換路７０から転動体通路６０に移る際、方向転換路７０の構成部材としての外循環路７２の外周面が途中までしか形成されていないため、外循環路７２の内周面（リターンガイド５０の内周面５０ｂ）に形成された突条５１によって、転動体３０が方向転換路７０を出る際に転走方向に対する転動体３０のズレと傾きを確実に小さくすることができるからである。

また、突条５１は、図３に示すように、外循環路形成溝４１及び内循環路形成溝４２の少なくともいずれか一方に転動体の転走方向に沿って形成されてもよい。
このように、内循環路７１を形成するリターンガイド５０の外周面５０ａ、及び外循環路７２を形成するリターンガイド５０の内周面５０ｂの少なくともいずれか一方に突条５１が形成されることによって、図６（ａ），（ｂ）に示すように、方向転換路７０内における転動体３０の転走方向がガイドされ、その結果、転動体３０の姿勢が維持される。従って、転走方向に対する転動体３０のズレと傾きを小さくすることができ、スキューを軽減するリターンガイド５０及びそれを備えた直動案内軸受装置１を提供することができる。

（他の実施形態）
図７は、本発明に係るリターンガイドの他の実施形態における構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は背面図、（ｄ）は底面図、（ｅ）は側面図である。図７（ａ）〜（ｄ）に示すように、本実施形態では、転動体の全周にわたって複数の溝部３１，３１が形成され、これら溝部３１，３１に遊嵌する複数の突条５１がリターンガイド５０に形成されている。このようにリターンガイド５０に複数の突条５１が形成されることによって、方向転換路７０内における転動体３０の転走方向をより確実にガイドし、転走方向に対する転動体３０のズレと傾きをさらに小さくすることができる。そして、その結果として、スキューをさらに軽減するリターンガイド５０及び直動案内軸受装置１を提供することができる。なお、図７では、リターンガイド５０に形成される突条５１の数を２条としているが、該突条５１の数は、転動体３０に形成される溝の数以下であり、転動体３０の転動を妨げなければ特に制限はなく、目的に応じて適宜設定される。
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに、種々の変更、改良を行うことができる。

１ 直動案内軸受装置
１０ 案内レール
１１ 転動体転動溝
２０ スライダ
２０Ａ スライダ本体
２１ 転動体転動溝
３０ 転動体（円筒ころ）
４０ エンドキャップ
５０ リターンガイド
５１ 突条

Claims (4)

1. 軸方向に延びる案内レールと、該案内レールに跨設されたスライダ本体の両端部に設けられたエンドキャップに収納され、前記スライダ本体の軸方向に貫通して形成された転動体通路に連通する方向転換路を形成するリターンガイドであって、
   前記転動体通路及び前記方向転換路内で転動する転動体の全周にわたって形成された溝部に遊嵌する突条が形成され、
   Ｕ字形状をなし、湾曲する外周面を外循環路の内周面とし、内周面の底部を内循環路の外周面として前記方向転換路を構成し、前記湾曲する外周面及び前記内周面の底部の少なくとも何れか一方に前記突条が形成され、
   前記突条の断面形状が四角形であることを特徴とするリターンガイド。
2. 前記突条が複数形成されたことを特徴とする請求項１に記載のリターンガイド。
3. 両側部に軸方向に延びる転動体転動溝を有して軸方向に延長された案内レールと、該案内レールの前記転動体転動溝に対向する転動体転動溝を有し、これらの両転動体転動溝間に挿入された転動体の転動を介して軸方向に沿って相対移動可能に前記案内レールに跨架されたスライダとを備え、前記スライダは、前記転動体転動溝及び軸方向に貫通する転動体通路が設けられたスライダ本体と、前記両転動体転動溝間と前記転動体通路とを連通する湾曲状の方向転換路を有して前記スライダ本体の軸方向の両端面に固定された一対のエンドキャップとを具備する直動案内軸受装置であって、
   前記転動体には、その全周にわたって溝部が形成され、
   前記方向転換路を形成するリターンガイドには、前記溝部に遊嵌する突条が形成され、
   前記リターンガイドがＵ字形状をなし、湾曲する外周面を外循環路の内周面とし、内周面の底部を内循環路の外周面として前記方向転換路を構成し、前記湾曲する外周面及び前記内周面の底部の少なくとも何れか一方に前記突条が形成され、
   前記突条の断面形状が四角形であることを特徴とする直動案内軸受装置。
4. 前記突条が複数形成されたことを特徴とする請求項３に記載の直動案内軸受装置。

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