JP6387537B2 - 直動ガイド装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガイドポストにガイドブッシュが挿通され、ガイドポストとガイドブシュとの間隙内に多数の転動体を保持した筒状のリテーナが配置される直動ガイド装置に関する。

この種の直動ガイド装置では、ガイドポストとガイドブシュとが相対的に移動すると、リテーナは、その半分の距離だけ移動することとなるが、往復動による慣性や動作時のスリップ等のために転動体がガイドポスト及びガイドブシュの軌道面に対してマイクロスリップして次第にリテーナが位置ズレを起こすことがある。このため、従来、リテーナにピニオンギヤを設置し、ガイドポストとガイドブシュにラックを設けてリテーナの位置ズレを防止するものがある（特許文献１、特許文献２）。

特開２００９−１５６２７５号公報 特開２０００−３４６０６４号公報

しかしながら、ラックピニオン機構を設けた直動ガイド装置では、パーツの組み立て時に、ガイドポストとガイドブシュの両方のラックが内外でリテーナのピニオンギヤに対して上手く噛み合わず、組み立てが依然として困難であった。この場合、各ラックがピニオンギヤに適切に噛み合っていない状態でガイドブシュを無理やりガイドポストに挿入させると、ピニオンギヤの歯が欠けるおそれもある。また、ラックピニオン機構を設けるコストも高く付く。

本発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであり、組み付けが容易で、低コストに、リテーナの位置ズレ防止を実現することができる直動ガイド装置を提供することを目的とする。

本発明に係る直動ガイド装置は、
柱状のガイドポストに筒状のガイドブシュが挿通され、ガイドポストとガイドブシュとの間隙内に多数の転動体を保持した筒状のリテーナが配置される直動ガイド装置において、
上記ガイドポストの外周面には、軸線方向に延び且つ軸線方向に対して角度を有する斜め溝部が設けられ、
上記ガイドブシュの内周面には、ガイドポストの斜め溝部とクロス状に対向して軸線方向に延び且つ軸線方向に対してガイドポストの斜め溝部と同等の角度を有する斜め溝部が設けられ、
上記リテーナには、側壁に周方向に延びる長孔状の貫通孔が設けられ、この貫通孔に内外に突出するピンが取り付けられ、
上記ピンは、ガイドポストの斜め溝部とガイドブシュの斜め溝部との交点で各斜め溝部に嵌まり込む構成としたものである。

これによれば、ガイドポストとガイドブシュとが相対移動した場合にガイドポストの斜め溝部とガイドブシュの斜め溝部との交点における軸線方向の移動距離は、ガイドポストとガイドブシュの相対的な移動距離の半分となる。この交点の軸線方向の移動距離は、リテーナの移動距離と一致する。従って、リテーナに取り付けたピンを上記交点にて各斜め溝部に嵌まり込む構成とすることにより、転動体のマイクロスリップによるリテーナの位置ズレを防止することができる。

また、ガイドポスト、ガイドブシュ及びリテーナの組み付けは、例えば、ガイドポストの斜め溝部の位置にリテーナに取り付けたピンを合致させるようにしてリテーナをガイドポストに挿通し、次いで、該リテーナのピンの位置にガイドブシュの斜め溝部を合致させるようにしてガイドブシュをガイドポストに挿通することで完了する。このように、ガイドポスト、ガイドブシュ及びリテーナの組み付けを容易に行うことができる。また、従来のラックピニオン機構のものよりも製造コストを低く抑えることができる。

上記貫通孔は、リテーナの周方向に延びる長孔状に形成されているので、上記ピンは、長孔状の貫通孔において周方向へ移動可能となる。従って、ガイドポストとガイドブシュとの相対移動に際して上記交点の周方向への変位に対して上記ピンが追従して移動される。よって、リテーナがピンにより周方向へ回転されることもない。

上記ピンは、中間部にふくらみ部を有し、このふくらみ部が上記貫通孔に嵌め込まれているものとすることができる。
これにより、上記貫通孔での上記ピンの倒れ防止となる。従って、該ピンが上記交点で噛んだりせずに交点の移動に追従して移動し、リテーナを適切な位置に維持させることができる。

上記貫通孔には、上記ピンのふくらみ部を係止させる舌片が形成されていることが望ましい。
これにより、さらに上記ピンの貫通孔からの抜け落ちや飛び出し等が防止される。従って、該ピンによってガイドポストやガイドブシュの周面を傷付けることがない。

上記転動体は、ローラにより構成され、
上記ガイドポストの斜め溝部と上記ガイドブシュの斜め溝部とは、ローラの軌道面となる平面部に設けられる場合、
上記各斜め溝部における周方向の溝幅Ｗと上記ローラの長さＬとの関係は、Ｌ＞Ｗに設定される。
ガイドポスト及びガイドブシュにおいてローラが転動する軌道面は、平面に形成されているから、直線状の斜め溝部を形成する際、曲面上に設ける場合に比べて軌道面の平面上に設ける方が加工を容易に行うことができる。
また、各斜め溝部をローラの軌道面に設けても、上記Ｌ＞Ｗの関係より、ローラが各斜め溝部に引っ掛かったり嵌まり込んだりすることがなく、軌道面でのローラの円滑な転動を確保することができる。

上記各斜め溝部の角度は、軸線方向に対して３°〜３０°の範囲に設定されることが望ましく、より好ましくは、３°〜１５°の範囲に設定される。
各斜め溝部の角度が３０°を超えて大きくなると、上記交点での軸線方向のクリアランスが小さくなって上記ピンが該交点での各斜め溝部に引っ掛かり易くなって円滑に移動できなくなるおそれがある。一方、各斜め溝部の角度が３°を下回って小さくなると、上記交点での軸線方向のクリアランスが大きくなって該交点での上記ピンの軸線方向の移動許容量が増してリテーナの位置規制があまくなりリテーナの位置ズレ防止を的確に行えなくなるおそれがある。従って、上記各斜め溝部の角度を３°〜３０°（好ましくは３°〜１５°）の範囲に設定することにより、このような不都合が確実に防止され、リテーナが円滑に移動されて転動体が円滑に転動されるとともに、リテーナの位置ズレを確実に防止することができる。

以上のように、本発明に係る直動ガイド装置によれば、組み付けが容易で、低コストに、リテーナの位置ズレ防止を実現することができる。

実施形態による直動ガイド装置を示す正面図である。 直動ガイド装置においてガイドブシュを切断して展開した状態を示す斜視図である。 ガイドポストにおいて斜め溝部を正面に示す正面図である。 斜め溝部の周方向の溝幅とローラ長さとの関係を説明するための模式図である。 ガイドポストの斜め溝部とガイドブシュの斜め溝部との交点が、ガイドポストとガイドブシュの相対移動距離の半分の距離で移動することを説明するための模式図である。 各斜め溝部の交点の部分を拡大して示す模式図である。 ピン及び貫通孔の構造を示す模式図である。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１、図２に示すように、実施の形態による直動ガイド装置１は、ガイドポスト１１に筒状のガイドブシュ１２が挿通され、これらガイドポスト１１とガイドブシュ１２との間隙内に多数のローラ（転動体）３１を保持した筒状のリテーナ１３が配置されたものである。ガイドポスト１１は、鋼、超硬合金、ステンレス等の金属製であり、外周面が多角形形状（六角形形状）となっており、ガイドブシュ１２は、鋼、超硬合金、ステンレス等の金属製であり、内周面がガイドポスト１１の外周面と相似な多角形形状（六角形形状）となっている。リテーナ１３は、合成樹脂製であり、ガイドポスト１１とガイドブシュ１２の間隙の形状・大きさに合わせた多角形（六角形）筒状に形成されている。このリテーナ１３には、転動体としての多数のローラ３１が回転自在に保持されている。すなわち、ローラ３１は、リテーナ１３における多角形の各平面部の保持孔３０に回動可能に嵌め込まれて軸線方向に列設されている。ローラ３１は、各種金属、セラミック等からなる。そして、これらローラ３１は、ガイドポスト１１の外周面とガイドブシュ１２の内周面との間に転動自在に挟持されている。

ガイドポスト１１の外周面には、軸線方向に延び且つ軸線方向に対して角度αを有する斜め溝部１４が設けられ、ガイドブシュ１２の内周面には、ガイドポスト１１の斜め溝部１４とクロス状に対向して軸線方向に延び且つ軸線方向に対してガイドポスト１１の斜め溝部１４と同等の角度αを有する斜め溝部１５が設けられている。そして、リテーナ１３には、側壁における軸線方向の略中間位置に形成する長孔状の貫通孔３２に内外に突出するピン３３が取り付けられ、このピン３３の内外の突出部分３３ｂがガイドポスト１１の斜め溝部１４とガイドブシュ１２の斜め溝部１５との交点１６にて各斜め溝部１４，１５に嵌め込まれてリテーナ１３の位置ズレを防止するように構成されている。ピン３３は、例えば、鋼、ステンレス等の金属、セラミック、合成樹脂等の材質で形成することができる。

図２、図３（ａ）（ガイドポスト１１だけを示す。）に示すように、ガイドポスト１１及びガイドブシュ１２の各斜め溝部１４，１５は、ガイドポスト１１の外周面及びガイドブシュ１２の内周面においてローラ３１の軌道面となる平面部１１Ａ，１２Ａに設けられている。これにより、直線状の斜め溝部１４，１５を設ける際、曲面上に設ける場合に比べて軌道面となる平面部１１Ａ，１２Ａに設ける方が加工を容易に行うことができる。なお、斜め溝部１４，１５を軌道面に設ける場合、転動体（ローラ３１）が転動する面の数は３以上であることが望ましい。上記転動体が転動する面として、本実施形態のような多角形形状のガイドポスト１１及びガイドブシュ１２を備えるものでいえば、ガイドポスト１１側とガイドブシュ１２側との対向する一対の平面部１１Ａ，１２Ａが３以上形成されることが望ましいという意味である。

図４に示すように、各斜め溝部１４，１５における周方向の溝幅Ｗと転動体のローラ３１の長さＬとの関係は、Ｌ＞Ｗに設定され、好ましくはＬ＞（Ｗ×２）に設定される。これにより、各斜め溝部１４，１５をローラ３１の軌道面（平面部１１Ａ，１２Ａ）に設けても、ローラ３１が各斜め溝部１４，１５に引っ掛かったり嵌まり込んだりすることが防止され、軌道面でのローラ３１の円滑な転動を確保することができる。なお、各斜め溝部１４，１５は、ガイドポスト１１及びガイドブシュ１２におけるローラ３１の非軌道面となる曲面部１１Ｂ，１２Ｂに設けるようにしてもよく（図３（ｂ）に示すガイドポスト１１を参照。）、この場合、上記Ｌ＞Ｗの関係に限定されず、斜め溝部１４，１５の溝幅やローラ３１の長さを自由に設定することができる。

このような直動ガイド装置１によれば、ガイドポスト１１とガイドブシュ１２とが相対移動した場合、ガイドポスト１１の斜め溝部１４とガイドブシュ１２の斜め溝部１５との交点１６における軸線方向の移動距離は、ガイドポスト１１とガイドブシュ１２の相対的な移動距離の半分となる。このことは、例えば、図５に示すように、対称形の２つの直角三角形Ａ，Ｂを底辺を一致させた状態（図５（ａ））から一方の直角三角形Ｂをその高さｈの距離だけ移動させた場合（図５（ｂ））、斜辺の交点１６ｘの移動距離は、直角三角形の高さｈの１／２となることから明らかである。一方、リテーナ１３は、ガイドポスト１１とガイドブシュ１２とが相対的に移動すると、その半分の距離だけ移動する。すなわち、ガイドポスト１１の斜め溝部１４とガイドブシュ１２の斜め溝部１５との交点１６における軸線方向の移動距離は、リテーナ１３の移動距離と一致する。従って、リテーナ１３に取り付けたピン３３を各斜め溝部１４，１５の交点１６にて各斜め溝部１４，１５に嵌め込む構成とすることにより、転動体であるローラ３１のマイクロスリップによるリテーナ１３の位置ズレを防止することができる。

ガイドポスト１１及びガイドブシュ１２の各斜め溝部１４，１５は、それらの組み付け上、少なくとも片側がガイドポスト１１及びガイドブシュ１２の端部に開放されている。すなわち、ガイドポスト１１の斜め溝部１４は、先端側がガイドポスト１１の先端部で開放されており、ガイドブシュ１２の斜め溝部１５は、両端がガイドブシュ１２の両端部で開放されている（図１、図２参照。）。なお、ガイドブシュ１２の斜め溝部１５は、片側がガイドブシュ１２の一方の端部で開放されている構成でもよい。

そして、ガイドポスト１１、ガイドブシュ１２及びリテーナ１３の組み付けは、例えば、ガイドポスト１１の先端側における斜め溝部１４の端部の開放位置にリテーナ１３に取り付けたピン３３が合致するようにリテーナ１３をガイドポスト１１に挿通し、次いで、このリテーナ１３のピン３３の位置にガイドブシュ１２の斜め溝部１５の端部の開放位置が合致するようにガイドブシュ１２をガイドポスト１１に挿通することで完了する。このように、ガイドポスト１１、ガイドブシュ１２及びリテーナ１３の組み付けを容易に行うことができる。また、従来のラックピニオン機構のものよりも製造コストを低く抑えることができる。なお、リテーナ１３のピン３３は、リテーナ１３をガイドポスト１１に挿通した後に、このリテーナ１３の外側から貫通孔３２に打ち付けて取り付けるようにしてもよい。このような組み付けを採用すれば、ガイドポスト１１の斜め溝部１４は、両端部がガイドポスト１１の端部に開放されない構成とすることができる。

以上より、本実施形態の直動ガイド装置１によれば、ガイドポスト１１及びガイドブシュ１２の周面にクロス状に対向する斜め溝部１４，１５を設け、リテーナ１３にはこれら斜め溝部１４，１５の交点１６にて各斜め溝部１４，１５に嵌まり込むピン３３が取り付けられた構成とするので、組み付けが容易で且つ低コストにリテーナ１３の位置ズレ防止を実現することができる。

そして、図６を参照して、各斜め溝部１４，１５の角度αは、軸線方向に対して３°〜３０°の範囲に設定され、好ましくは３°〜１５°の範囲に設定される。すなわち、各斜め溝部１４，１５の角度αが３０°を超えて大きくなると、交点１６での軸線方向のクリアランスｓが小さくなってピン３３が交点１６での各斜め溝部１４，１５に引っ掛かり易くなって円滑に移動できなくなるおそれがある。一方、各斜め溝部１４，１５の角度αが１５°を下回って小さくなると、交点１６での軸線方向のクリアランスｓが大きくなって交点１６でのピン３３の軸線方向の移動許容量が増してリテーナ１３の位置規制があまくなりリテーナ１３の位置ズレ防止を的確に行えなくなるおそれがある。従って、各斜め溝部１４，１５の角度αを１５°〜３０°（好ましくは３°〜１５°の範囲）の範囲に設定することにより、このような不都合が確実に防止され、リテーナ１３が円滑に移動されてローラ３１が円滑に転動されるとともに、リテーナ１３の位置ズレを確実に防止することができる。

貫通孔３２は、リテーナ１３の周方向に延びる長孔状に形成されており、これにより、ピン３３は、長孔状の貫通孔３２において周方向へ移動可能となる。従って、ガイドポスト１１とガイドブシュ１２との相対移動に際して交点１６の周方向への変位に対してピン３３が追従して移動される。よって、リテーナ１３がピン３３により周方向へ回転されることもない。この貫通孔３２の周方向の長さは、上述した交点１６の周方向への変位の最大値以上に設定される。本実施形態では、貫通孔３２は、リテーナ１３におけるローラ３１の保持孔３０が利用されているが（図２参照。）、これに限らず、ローラ３１の保持孔３０とは別に形成したものでもよい。ローラ３１の保持孔３０を貫通孔３２として利用することにより、既存のリテーナ１３を設計変更することなく利用することができ、また、貫通孔３２の形成によるリテーナ１３の強度低下のおそれもない。なお、ピン３３の保持部となる貫通孔３２の形成部分は、リテーナ１３とは別体のパーツで形成し、このパーツをリテーナ１３に組み付けるものであってもよい。

図７（ａ）に示すように、ピン３３は、両端の突出部分３３ｂと、貫通孔３２に嵌め込まれる中間部のふくらみ部３３ａとを有し、長孔状の貫通孔３２には、内外の開口縁の上下部に長さ方向にわたってピン３３のふくらみ部３３ａを係止する舌片１３ａが形成されている。ピン３３のふくらみ部３３ａを貫通孔３２に嵌め込むことにより、貫通孔３２でのピン３３の倒れ防止となる。従って、ピン３３が各斜め溝部１４，１５の交点１６で噛んだりせずに交点１６の移動に追従して移動し、リテーナ１３を適切な位置に維持させることができる。また、貫通孔３２にピン３３のふくらみ部３３ａを係止させる舌片１３ａを設けることにより、さらにピン３３の貫通孔３２からの抜け落ちや飛び出し等も防止され、ピン３３によってガイドポスト１１やガイドブシュ１２の周面を傷付けることがない。

なお、図７（ｂ）に示すように、ピン３３Ａは、一方側の突出部分３３ｂが長孔状の貫通孔３２の幅よりも大きい頭部３３ｃを有するものとしてもよい。この場合、ピン３３Ａは、貫通孔３２に対して中間部のふくらみ部３３ａと頭部３３ｃとの２か所で支えられるから、更なるピン３３Ａの倒れ防止を実現することができる。
また、図７（ｃ）に示すように、ピン３３Ｂは、中間部のふくらみ部３３ｄの長さがリテーナ１３の側壁の厚さと略同じか、少し長いものとし、貫通孔３２には舌片１３ａを有しない構成としてもよい。これによっても、貫通孔３２でのピン３３Ｂの倒れ防止を実現することができる。

なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の設計変更を施すことができる。
例えば、転動体として、ボールを用いたものでもよい。
また、ガイドポスト１１は円形の外周面を有し、ガイドブシュ１２は円形の内周面を有し、リテーナ１３は円筒形状に形成されたものでもよい。

１ 直動ガイド装置
１１ ガイドポスト
１１Ａ 平面部（ガイドポスト側）
１１Ｂ 曲面部（ガイドポスト側）
１２ ガイドブシュ
１２Ａ 平面部（ガイドブシュ側）
１２Ｂ 曲面部（ガイドブシュ側）
１３ リテーナ
１４ 斜め溝部（ガイドポスト側）
１５ 斜め溝部（ガイドブシュ側）
１６ 交点
３０ 保持孔
３１ ローラ（転動体）
３２ 貫通孔
３３ ピン
３３ａ，３３ｄ ふくらみ部
３３ｂ 突出部分
３３ｃ 頭部
α 角度

Claims (5)

1. 柱状のガイドポストに筒状のガイドブシュが挿通され、ガイドポストとガイドブシュとの間隙内に多数の転動体を保持した筒状のリテーナが配置される直動ガイド装置において、
   上記ガイドポストの外周面には、軸線方向に延び且つ軸線方向に対して角度を有する斜め溝部が設けられ、
   上記ガイドブシュの内周面には、ガイドポストの斜め溝部とクロス状に対向して軸線方向に延び且つ軸線方向に対してガイドポストの斜め溝部と同等の角度を有する斜め溝部が設けられ、
   上記リテーナには、側壁に周方向に延びる長孔状の貫通孔が設けられ、この貫通孔に内外に突出するピンが取り付けられ、
   上記ピンは、ガイドポストの斜め溝部とガイドブシュの斜め溝部との交点で各斜め溝部に嵌まり込む構成とした直動ガイド装置。
2. 請求項１に記載の直動ガイド装置において、
   上記ピンは、中間部にふくらみ部を有し、このふくらみ部が上記貫通孔に嵌め込まれている直動ガイド装置。
3. 請求項２に記載の直動ガイド装置において、
   上記貫通孔には、上記ピンのふくらみ部を係止させる舌片が形成されている直動ガイド装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の直動ガイド装置において、
   上記転動体は、ローラにより構成され、
   上記ガイドポストの斜め溝部と上記ガイドブシュの斜め溝部とは、ローラの軌道面となる平面部に設けられ、
   上記各斜め溝部における周方向の溝幅Ｗと上記ローラの長さＬとの関係は、Ｌ＞Ｗに設定される直動ガイド装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の直動ガイド装置において、
   上記各斜め溝部の角度は、軸線方向に対して３°〜３０°の範囲に設定される直動ガイド装置。
   

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