JP7018199B2

JP7018199B2 - 直動ガイド装置

Info

Publication number: JP7018199B2
Application number: JP2018116287A
Authority: JP
Inventors: 健児望月; 勝美辻田
Original assignee: ISEL Co Ltd
Current assignee: ISEL Co Ltd
Priority date: 2018-06-19
Filing date: 2018-06-19
Publication date: 2022-02-10
Anticipated expiration: 2038-06-19
Also published as: JP2019219000A

Description

本発明は、直動ガイド装置に関し、リテーナの位置ズレ防止機構を設けたものに関する。

この種の直動ガイド装置は、柱状のガイドポストに筒状のガイドブシュが相対移動可能に挿通され、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構成とするものがある。こ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、この相対移動距離の半分の距離だけ移動するが、往復移動の慣性等により転動体がマイクロスリップ等して次第にリテーナが位置ズレを起こすことがある。従来、このリテーナの位置ズレを防止するものとして、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るもの（特許文献１、２）、また、ガイドポストとガイドブシュとのそれぞれに斜め溝を設け、そのクロスする交点にリテーナに設けたピンを嵌合させるもの等があった（特許文献３）。

特開２００５－１６３８４６号公報特開２００９－１５６２７５号公報特開２０１６－８４８７１号公報

ラックとピニオンギヤを設けたものでは、組立時の位置合わせの失敗やリテーナが位置ズレを起こそうとする力によりピニオンの歯が欠けるという問題があり、また、複雑な構造となり、コストも高く付くものであった。また、斜め溝を設けたものでは、ガイドブシュ長が長い場合、斜め溝の角度が緩やかになり、ピンを挿入するクリアランスが大きくなりガタ付きが生じたり、また、リテーナに配置するピンの構造が複雑でありコスト高となる。

本発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであり、構造が簡単で、長期間の連続使用でもリテーナの位置ズレを防ぐことが可能な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相対移動可能に挿通され、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、凹部又は凸部が設けられ、
上記ガイドブシュの内周面には、ガイドポストの凹部に対して凸部又はガイドポストの凸部に対して凹部が設けられ、
上記凹部と上記凸部とは、ガイドポストとガイドブシュとの相対移動により対向する位置関係に設けられ、
上記リテーナの周壁には、凸部と係合可能とされ、凸部と凹部とが対向する位置に配置されると凸部と凹部との間に配置されるズレ抑制コマが設けられているものである。

上記構成より、リテーナが設定位置から位置ズレを起こすと、ガイドポストとガイドブシュとの相対移動により上記凸部がリテーナに設けたズレ抑制コマと係合し、ズレ抑制コマを上記凹部まで強制的に移動させる。これにより、リテーナは、ズレ抑制コマが凸部と凹部との対向位置の間に配置される位置へと強制的に移動される。このリテーナの位置は、位置ズレの無い設定位置である。従って、転動体のマイクロスリップ等によるリテーナの位置ズレが発生しても、ガイドポストとガイドブシュとが相対移動する度にリテーナの位置ズレが解消される。

以上のように、本発明に係る直動ガイド装置によれば、ガイドポストとガイドブシュとが相対移動する度にリテーナの位置ズレが解消される。従って、直動ガイド装置を長期間に連続使用する場合であっても、リテーナの位置ズレを防止することができる。

実施形態による直動ガイド装置を示す一部断面図である。実施形態による直動ガイド装置を示す分解斜視図である。実施形態による直動ガイド装置の動作（リテーナ位置ズレ無し）を説明するため、ガイドブシュの移動位置とともに、装置内部における凸部、凹部及びズレ抑制コマの部分を拡大（囲み枠）して示す模式図である。実施形態による直動ガイド装置の動作（リテーナ位置ズレ有り）を説明するため、ガイドブシュの移動位置とともに、装置内部における凸部、凹部及びズレ抑制コマの部分を拡大（囲み枠）して示す模式図である。

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、柱状のガイドポスト２に筒状のガイドブシュ３が挿通され、これらガイドポスト２とガイドブシュ３との間隙内に多数のローラ４（転動体）を保持した筒状のリテーナ５が配置されたものであり、ガイドポスト２とガイドブシュ３とが軸線方向に相対移動可能な構成とする。ガイドポスト２は、外周面が多角形形状（六角形形状）に形成されており、ガイドブシュ３は、内周面がガイドポスト２の外周面と相似な多角形形状（六角形形状）に形成されている。ガイドポスト２の外周面及びガイドブシュ３の内周面は、平面部と曲面部とが周方向に交互に並んで形成されている。この平面部が多角形の平面に該当しローラ４の転動面２ａ，３ａを構成し、曲面部が多角形の頂部に該当しローラ４が配置されない非転動面２ｂ，３ｂを構成する。ガイドポスト２及びガイドブシュ３は、鋼、超硬合金、ステンレス等の金属製とする。

リテーナ５は、合成樹脂、アルミニウム、ステンレス等で作製されたものであり、ガイドポスト２とガイドブシュ３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。リテーナ５の周壁５１は、多角形の平面に該当する平面部と多角形の頂部に該当する曲面部とが周方向に交互に並んで形成されており、各平面部には、転動体である多数のローラ４が回動自在に保持されている。ローラ４は、リテーナ５の周壁５１に設ける矩形孔に回動可能に嵌め込まれてリテーナ５の軸線方向に列設されている。ローラ４は、各種金属、セラミック等からなり、ガイドポスト２の外周面とガイドブシュ３の内周面との間に転動自在に挟持されている。なお、本発明では、ガイドポスト２、ガイドブシュ３、リテーナ５は、多角形形状のものに限らず、周方向への回動が防止されるものであれば、円形形状のものでもよい。また、転動体は、ローラ４に限らず、ボールでもよい。

ガイドポスト２の外周面には、軸線方向に長い長穴形状の凹部６が設けられ、ガイドブシュ３の内周面には、軸線方向を向く面が傾斜面となった断面三角形形状の凸部７が設けられている。リテーナ５の周壁５１には、ボール形状のズレ抑制コマ８が設けられている。これら凹部６、凸部７、ズレ抑制コマ８は、リテーナ５の位置ズレ防止機構を構成するものである。この機構を概略すると、ガイドポスト２とガイドブシュ３とが直線往復移動（相対移動）する間にリテーナ５が位置ズレを起こした場合、ガイドブシュ３の凸部７がリテーナ５のズレ抑制コマ８と係合し、ズレ抑制コマ８をガイドポスト２の凹部６まで強制的に押し戻すことにより、リテーナ５の位置ズレを解消させる。ズレ抑制コマ８は、凹部６の位置に押し戻されると凹部６側へ逃げ、凸部７との係合が解除され、その後、リテーナ５は、ガイドポスト２とガイドブシュ３との相対移動に従って移動するように構成されている。

ガイドポスト２の凹部６とガイドブシュ３の凸部７とは、ガイドポスト２とガイドブシュ３との軸線方向での相対移動により対向する位置関係に配設されている。すなわち、凹部６と凸部７とは、ガイドポスト２とガイドブシュ３とを組み付けた状態で周方向の位置が一致する箇所に設けられている。凹部６と凸部７とは、ガイドポスト２とガイドブシュ３とのそれぞれの非転動面２ｂ，３ｂ（多角形の頂部に該当する曲面部）に設けられている。これにより、凸部７が転動体となるローラ４とは接触することがなく、ガイドポスト２とガイドブシュ３との相対移動を円滑に行なわせることができる。なお、凸部７と転動体（ローラ４）とが衝突しない配置構成であれば、凹部６と凸部７とをガイドポスト２とガイドブシュ３とのそれぞれの転動面２ａ，３ａに設けるようにしてもよい。この場合、ズレ抑制コマ８は、リテーナ５の周壁５１の平面部に設けるようにする。

ズレ抑制コマ８は、ガイドポスト２とガイドブシュ３との軸線方向での相対移動により凸部７と凹部６とが対向する位置に配置された状態では、凸部７と凹部６との間に配置される位置関係に配設されている。すなわち、ズレ抑制コマ８は、ガイドポスト２、ガイドブシュ３及びリテーナ５を組み付けた状態で周方向の位置が凸部７と凹部６と一致する箇所に設けられている。すなわち、ズレ抑制コマ８は、リテーナ５の周壁５１におけるガイドポスト２及びガイドブシュ３の非転動面２ｂ，３ｂと対応する部分、具体的には、多角形の頂部に該当する曲面部でありローラ４を配置していない部分に設けられている。このズレ抑制コマ８は、金属、セラミックス等の硬質部材により形成されたものであり、ボール形状を有する。ボール形状とすることで、凸部７と係合するとき、凸部７が毎回同じ部位に接触することを防ぎ、球面全体の様々な部位で凸部７と接触されるから、ズレ抑制コマ８の摩耗、損傷等を抑制することができる。なお、ズレ抑制コマ８は、ボール形状に限らず、ローラ形状、ピン形状等としてもよい。

ズレ抑制コマ８は、リテーナ５の周壁５１の厚さよりも大きく形成されている。すなわち、ズレ抑制コマ８となるボールは、直径がリテーナ５の周壁５１の厚さよりも大径のものが使用される。また、ズレ抑制コマ８は、リテーナ５の周壁５１に対して内外方向へ移動可能に設けられている。例えば、ズレ抑制コマ８を保持するリテーナ５の周壁５１の貫通孔には、その両端の開口部分に爪を立て、ズレ抑制コマ８を貫通孔から脱落させないようにしつつ貫通孔の深さ方向に対して移動可能に保持させる。

ズレ抑制コマ８は、リテーナ５の周壁５１に対して内外方向へ移動可能であるから、凸部７と凹部６とが対向位置に配置されていない状態では、リテーナ５の周壁５１の外面から外方へ一部が突出し、ガイドブシュ３の凸部７と係合可能となる（例えば、図４（ａ）、図４（ｆ）参照）。すなわち、ガイドブシュ３の凸部７とガイドポスト２の凹部６とが対向しない位置では、ガイドブシュ３の凸部７がリテーナ５の周壁５１の外面を押し気味に当接し、この部分でリテーナ５がガイドポスト２側に接近する。これにより、ズレ抑制コマ８は、ガイドポスト２の外周面と当接して外方へ移動し、リテーナ５の周壁５１の外面側で一部が突出される。このとき、ズレ抑制コマ８は、ガイドブシュ３の内周面とわずかに接触するか接触しないかという程度でリテーナ５の周壁５１の外面から突出するので、ガイドブシュ３の凸部７がズレ抑制コマ８と係合可能となる。

一方、凸部７と凹部６とが対向した位置では、ズレ抑制コマ８は、凸部７に押されてリテーナ５の周壁５１の内面側へ一部が突出し、この突出部分がガイドポスト２の凹部６内に入り込んだ状態となる（図１、図３（ｃ）、図３（ｈ）、図４（ｃ）、図４（ｈ）等を参照）。凸部７、凹部６、ズレ抑制コマ８が一致した位置におけるリテーナ５の位置は、位置ズレの無い設定位置である。すなわち、この直動ガイド装置１では、ガイドポスト２、ガイドブシュ３及びリテーナ５は、凹部６、凸部７、ズレ抑制コマ８を周方向に一致させた向きに揃え、凹部６と凸部７とが対向する位置においてズレ抑制コマ８が凹部６と凸部７との間に配置されるように組み付けられている。

次に、以上の構成の直動ガイド装置１の動作を説明する。
まずはリテーナ５の位置ズレが無い場合の動作を説明する。図３を参照して、ガイドブシュ３が上死点から下方へ移動するとき、凸部７と凹部６とが軸線方向に離れた位置にあり、この状態では、ズレ抑制コマ８は、軸線方向における凸部７と凹部６との中間位置に配置される（図３（ａ）（ｂ））。これは、リテーナ５は、ガイドポスト２とガイドブシュ３との相対移動距離に対してその半分の移動距離しか移動しないことに基づく。そして、凸部７と凹部６とが対向した位置に来ると、ズレ抑制コマ８は、凸部７に押され、リテーナ５の周壁５１の外面からの突出が引っ込められてリテーナ５の周壁５１の内面側へ突出し、この突出部分が凹部６内に入り込む（図３（ｃ））。引き続いて、ガイドブシュ３が下方移動すると、凸部７は、ズレ抑制コマ８を乗り越えて下方へ移動し、ガイドブシュ３の下方移動につれてリテーナ５が下方移動することにより、ズレ抑制コマ８は、凹部６から脱出し（図３（ｄ））、軸線方向における凸部７と凹部６との中間位置に配置される（図３（ｅ））。なお、ガイドブシュ３が下死点から上方へ移動するときも、上述した下方移動と同じ要領でズレ抑制コマ８が動作する（図３（ｆ）～図３（ｊ））。従って、本直動ガイド装置１は、凹部６、凸部７、ズレ抑制コマ８を有していても、ガイドポスト２とガイドブシュ３との相対移動を円滑に行なうことができる。

次に、リテーナ５が位置ズレを起こした場合、このリテーナ５の位置ズレをキャンセルする動作を説明する。図４を参照して、ガイドブシュ３が上死点から下方へ移動するとき、リテーナ５が上側へ位置ズレを起こしていた場合、ガイドブシュ３の凸部７がリテーナ５のズレ抑制コマ８と係合する（図４（ａ））。すると、ガイドブシュ３の下方移動と同期して、凸部７によりズレ抑制コマ８が凹部６の位置まで強制的に移動され、これにより、リテーナ５が位置ズレの無い設定位置へと強制的に移動される（図４（ｂ）（ｃ））。ガイドブシュ３の凸部７がガイドポスト２の凹部６の位置まで下方移動すると、凸部７がズレ抑制コマ８を押し込み、リテーナ５の内面側に突出したズレ抑制コマ８の部分が凹部６内に入り込むことにより、凸部７とズレ抑制コマ８との係合が解除される（図４（ｃ））。これにより、リテーナ５は、ズレ抑制コマ８が凸部７と凹部６との対向位置の間に配置される。このリテーナ５の位置は、ガイドポスト２とガイドブシュ３との位置関係において位置ズレの無い設定位置である。従って、リテーナ５は、ローラ４のマイクロスリップ等で位置ズレを起こした場合は、位置ズレの無い設定位置へと押し戻されることとなる。引き続いて、ガイドブシュ３が下方移動すると、凸部７は、ズレ抑制コマ８を乗り越えて下方へ移動し、ガイドブシュ３の下方移動につれてリテーナ５が下方移動することにより、ズレ抑制コマ８は、凹部６から脱出し（図４（ｄ））、軸線方向における凸部７と凹部６との中間位置に配置される（図４（ｅ））。また、ガイドブシュ３が下死点から上方へ移動するとき、リテーナ５が下側へ位置ズレを起こしていた場合、上述した下方移動の場合と同じ要領で凸部７によりリテーナ５のズレ抑制コマ８が凹部６まで強制的に移動され、リテーナ５が位置ズレの無い設定位置に押し戻される（図４（ｆ）～図４（ｊ））。

以上より、例えば、ガイドブシュ３が上死点で折り返して下方移動するときにリテーナ５の慣性力によりローラ４がマイクロスリップしてリテーナ５が上方へわずかに位置ズレを起こした場合は、ガイドブシュ３の下方移動の際に、リテーナ５は位置ズレの無い設定位置に押し戻される。また、ガイドブシュ３が下死点で折り返して上方移動するときにリテーナ５が慣性力によりローラ４がマイクロスリップしてリテーナ５が下方へわずかに位置ズレを起こした場合は、ガイドブシュ３の上方移動の際に、リテーナ５は位置ズレの無い設定位置に押し戻される。

このように、実施形態の直動ガイド装置１によれば、ガイドポスト２とガイドブシュ３との相対移動により凸部７がリテーナ５に設けたズレ抑制コマ８と係合し、ズレ抑制コマ８をガイドポスト２の凹部６の位置まで強制的に移動させる。ズレ抑制コマ８が凸部７と凹部６との対向位置の間に配置されることで、リテーナ５は、位置ズレの無い設定位置へと強制的に移動される。従って、ローラ４のマイクロスリップ等によるリテーナ５の位置ズレがわずかでも発生すると、ガイドポスト２とガイドブシュ３とが往復移動する度にリテーナ５の位置ズレが解消される。よって、直動ガイド装置１を長期間に連続使用する場合であっても、リテーナ５の位置ズレを防止することができる。

凹部６は、ガイドポスト２の軸線方向に長い長穴形状であり、その開口部での長手方向の長さは、ズレ抑制コマ８（ボール形状）の直径の０．７～１．５倍程度の長さとするのが好ましい。つまり、長手方向の長さが短いとズレ抑制コマ８を凹部６及び凸部７の対向位置の間に配置させるように組み付けるのが困難となるおそれがあり、また、これより長いとズレ抑制コマ８が凹部６内に入り込んだ状態でのガタ付きが生じるおそれがあるため、上記範囲の長さが好ましい。なお、凹部６は、長穴形状に限らず、円形穴、矩形穴等の様々な形状としてもよい。

また、凹部６は、穴壁面が開口側へ向かうにつれて広がった形状とするのが好ましく、これにより、ズレ抑制コマ８の凹部６への進入及び脱出がスムーズに行われ、また、ズレ抑制コマ８の摩耗、損傷、脱落等を抑制することができる。

凸部７は、直動ガイド装置１の軸線方向に傾斜面を有する断面三角形形状とするので、ズレ抑制コマ８を凹部６側へスムーズに押し込むことができ、また、ズレ抑制コマ８との接触による摩耗、損傷等を抑制することができる。なお、凸部７は、断面三角形形状に限らず、断面台形形状、断面円弧形状等のような傾斜面を有する様々な形状としてもよい。

また、凸部７は、図２に示すように、ガイドブシュ３の内周面において軸線方向に延設する溝部３５を設け、この溝部３５に嵌合させたレール状の長い嵌合部品７１に設けられている。これにより、凸部７をガイドブシュ３と一体的に製造する場合と比べ、追加加工により凸部７を容易に形成することができ、また、リテーナ５の位置ズレを抑制するポイントの変更にも容易に対応することができる。また、このレール状の嵌合部品７１は、端部７１ａがガイドブシュ３の開口端面に露出して外から見えるように設けられている。これにより、凸部７がガイドブシュ３の内部にあって外部から見えにくい構造であるが、嵌合部品７１の端部７１ａの位置から凸部７の周方向の位置を容易に確認することができ、ガイドブシュ３へのガイドポスト２及びリテーナ５の組み付けミスを防ぐことができる。なお、凸部７は、ガイドブシュ３の外周面から内周面に貫通した貫通孔を設け、この貫通孔に嵌合させるピン状の嵌合部品に設けるようにしてもよく、この場合も、上記レール状の嵌合部品７１とほぼ同じ効果が発揮される。

なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されず、特許請求の範囲内で様々な変更を施すことが可能である。
例えば、凸部７、凹部６及びズレ抑制コマ８は、１セットで直動ガイド装置１の軸線方向及び／又は周方向に対して複数設けるようにしてもよい。この場合、様々な位置でのリテーナ５の位置ズレを防ぐことができ、リテーナ５の位置ズレ防止をより確実に実現することができる。
また、凹部６をガイドポスト２側に設け、凸部７をガイドブシュ３側に設ける方が作り易さの点では有利であるが、リテーナ５の位置ズレ防止機構を実現する上では、凹部６をガイドブシュ３側に設け、凸部７をガイドポスト２側に設けるようにしてもよい。
また、リテーナ５は、ズレ抑制コマ８周辺の部分を別部材（リテーナ５の材質とは異なる材質でもよい。）で構成してもよい。つまり、ズレ抑制コマ８を保持するパーツを別に作製し、このズレ抑制コマ８を保持したパーツをリテーナ５に組み込むようにしてもよい。

１直動ガイド装置
２ガイドポスト
３ガイドブシュ
４ローラ
５リテーナ
２ａ，３ａ転動面
２ｂ，３ｂ非転動面
６凹部
７凸部
８ズレ抑制コマ
３５溝部
５１周壁
７１嵌合部品

Claims

柱状のガイドポストに筒状のガイドブシュが相対移動可能に挿通され、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、凹部又は凸部が設けられ、
上記ガイドブシュの内周面には、ガイドポストの凹部に対して凸部又はガイドポストの凸部に対して凹部が設けられ、
上記凹部と上記凸部とは、ガイドポストとガイドブシュとの相対移動により対向する位置関係に設けられ、
上記リテーナの周壁には、凸部と係合可能とされ、凸部と凹部とが対向する位置に配置されると凸部と凹部との間に配置されるズレ抑制コマが設けられている直動ガイド装置。
請求項１に記載の直動ガイド装置において、
上記ガイドポストの外周面及び上記ガイドブシュの内周面は、多角形形状を有し、転動体が転動する転動面と、転動体が転動しない非転動面とを有し、
上記凹部及び上記凸部は、非転動面に設けられている直動ガイド装置。
請求項１又は２に記載の直動ガイド装置において、
上記凹部は、ガイドポストの外周面に設けられ、
上記凸部は、ガイドブシュの内周面に設けられている直動ガイド装置。
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、
上記ズレ抑制コマは、ボール形状である直動ガイド装置。
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、
上記凹部は、ガイドポストの軸線方向に長い長穴形状を有し、周壁面が開口側へ向かうにつれて広がった形状を有する直動ガイド装置。
請求項１～５のいずれか１項に記載の直動ガイド装置において、
上記ガイドブシュの凸部は、ガイドブシュの内周面に軸線方向に延設した溝部に嵌合された嵌合部品に設けられている直動ガイド装置。
請求項１～５のいずれか１項に記載の直動ガイド装置において、
上記ガイドブシュの凸部は、ガイドブシュの外周面から内周面に貫通した貫通孔に嵌合された嵌合部品に設けられている直動ガイド装置。
請求項１～７のいずれか１項に記載の直動ガイド装置において、
上記凸部、上記凹部及び上記ズレ抑制コマは、それぞれ複数設けられている直動ガイド装置。