JPH02129405A - ローラスプライン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、たとえば工作機械の案内部や工業用ロボット
の案内部等に用いられるローラスプラインに関し、特に
ローラの保持構造に関する。

（従来の技術） 従来のローラスプラインとしては、たとえば第１６図に
示すようなものがある。このローラスプラインは、いわ
ゆるアンギュラ形のボールスプラインのボールの替りに
、ローラを用いて負荷能力を高めたものである。すなわ
ち、スプライン軸１００には外筒１０１が多数のローラ
１０２を介して摺動自在に組付けられている。この外筒
１０１には、ローラ１０２を負荷域から無負荷域間に亘
って循環させる循環路１０３が設けられていて、外筒１
０１がスプライン軸１００に対して無限摺動可能となっ
ている。

この循環路１０３は、スプライン軸１００と外筒１０１
間に介装される負荷域のローラ１０２が転走する負荷ロ
ーラ転走路１０４と、外筒１０１の中実部に穿孔されて
、負荷ローラ転走路１０４の両端を接続する無負荷ロー
ラ転走路１０５とを備えている。

（発明が解決しようとする課！り しかしながら、このようなローラを用いたスプラインに
おいては、ローラ１０２のスキニー（回転軸の振れ）を
防止することが課題となる。

上記従来例の場合には、ベアリングプレート１０６に凹
溝１０７を設け、この凹溝１０７の内側壁によってロー
ラ１０２の両端面を案内保持しているが、ローラ１０２
のスキューが最も問題となるのは、図示しない方向転換
路を介して無負荷域から負荷ローラ転走路１０４に進入
する時点である。

第１７図にはローラ１０２が通路１０８の無負荷領域α
から負荷領域βに方向転換する状態を示している。この
ローラ１０２の方向転換時において、たとえば第１８図
および第１９図に模式的に示すようにスキニー発生状態
でローラ１０２が無負荷域αから負荷域βに入りこむと
、ローラ１０２の一方の端部１０２ａが先に負荷域βの
負荷ローラ用転走面１０４に衝突することになり、ロー
ラ１０２の円滑な作動が阻害されると共に、負荷域βに
入ったローラ１０２の端部１０２ａにエツジロードが発
生し、ローラ１０２および負荷ローラ用転走面１０４．
・・・が損傷して耐久性が劣化してしまう、さらに、ロ
ーラ循環時の振動、ころがり抵抗の変化を発生させ円滑
な運動を妨げる。

一方、この従来例にあっては、スプライン軸１００に３
つの突条１０９．・・・を等配し、この各突条１０９．
・・・を挟むように計６列のローラ１０２゜・・・が配
置され、トルク伝達性が高められている。

したがって、たとえば図示するよう突条１０９゜・・・
を三角形状に配ｌした場合１．下方の２つの突条１０９
、・・・に当接するローラ１０２．・・・のローラ転走
面１０４は水平方向に対して傾斜することになる。

このような状態で上方からの荷重によってスプライン軸
１００が下方に撓むと、外筒１０１側のローラ転走面１
０４とスプライン軸１００側のローラ転走面間の平行度
がずれてローラ１０２の接触状態が片当りとなり、スキ
ューと同様の問題が生じてしまう、このスプライン軸１
００の撓みによる問題を解決するためには、スプライン
軸１００の曲げ剛性を高める必要があるが、そうすると
軸径が大きくなり勢い装置構成が大型化してしまう。

本発明は、上記した従来技術の課題を解決するためにな
されたもので、その主たる目的は、ローラのスキューの
発生を可及的に防止してローラの円滑な整列循環を保障
すると共に耐久性に優れたローラスプラインを提供する
ことにある。

また他の目的とするところは、ラジアル荷重に対する負
荷能力を高めることにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明にあっては、ローラ
を介してスプライン軸に外筒を軸方向に摺動自在に嵌合
し、上記外筒に、ローラを負荷域と無負荷域間にわたっ
て循環させる循環路を設け、上記外筒をスプライン軸に
沿って無限に移動可能としたローラスプラインにおいて
、前記循環路の路巾方同−側には、ローラの一方側端面
を案内する案内壁を形成すると共に、循環路の他側には
ローラの他方側の端面を案内保持する案内部材を循環路
全域にわたって設け、循環路全域にわたってローラ両端
面を案内保持して成ることを特徴とする。

ローラ循環路のうち負荷ローラ転走路に設けられる案内
部材に、ローラ端縁に係合してローラの脱落を防止する
保合爪部を設けた構成としてもよい。

また、スプライン軸外周に軸方向に延びる断面矩形状の
突条を」−下左右に４条等配し、外筒内周乙、二、ト記
突条に対応する凹溝を形成し、上記各突条の両側に１対
づつ計８条のローラ転走路を設け、各突条の両側面と凹
溝の内側壁の対向面間乙こ、各突条を挟むように配置さ
れる９荷域のローラ転走路を設けてもよい。

（作用） に記構成のローラスプラインは、スプライン軸と外筒の
相対移動に伴なって、ローラは負荷域から無負荷域へと
循環する８そｊ７て、この循環路の全域にわたって、ロ
ーラの両端面が室内９．Ｊ：Ｘ内部材とによって案内保
持され、ローラの姿勢が強制的に一定に保たれる。

また、案内部材に保合爪部を設げること６二より、ロー
ラの脱落を防止できローラ保持器として兼用できる。

ざらにスプライン軸外周に」１下左右の４条の突条を設
け、各突条の両側面を挟むように８条のローラを配置す
れば、上方からの荷重によってスプライン軸が撓んでも
、撓み方向が」二重方向となり、左右の突状の上下両側
面に形成される負荷ローラ転走路の負荷ローラ転走面間
の間隔が平行のまま変化することになり、ローラの片当
りは生じない。

また、このとき上下の突条の両側面に形成される負荷ロ
ーラ転走路の間隔は変化しない。

（実施例） 以下に本発明を図示の実施例に基づいて説明する。本発
明の一実施例に係るローラスプラインを示す第１図乃至
第１４図において、１はり−ラスプライン全体を示して
おり、概略スプライン軸２０と、このスプライン軸２０
に軸方向に摺動自在に嵌合される外筒３０と、外筒３０
とスプライン軸２０間に介在される多数のローラＢと、
から構成されている。

スプライン軸２０は断面略方形状で、上下左右の４面に
１つづつ突条２１が対称的に等配されている。突条２１
は、その巾よりも突出高さが小さい偏平な矩形状で、そ
れぞれの突条２１の両側面に互い平行に軸方向に延びる
負荷ローラ転走面が形成されている。また、スプライン
軸２０の各角部はそれぞれ面取り２２が施されている。

一方、外筒３０は円筒状部材で、列部本体３１の両端に
側蓋３２，３２を組付けて構成されており、ローラＢを
負荷域から無負荷域にわたって循環させる循環路Ｃが設
けられている。

Ｗｉ環路Ｃば、第２図および第３図に示すように外筒３
０とスプライン軸２０間に介在する負荷域のローラＢ１
を軸方向に転走案内する負荷ローラ転走路４と、この負
荷ローラ転走路４ｔこ対してスプライン軸２０から離間
した位置に平行に設けらねる無負荷域のローラＢ２を室
内する無負荷ロー→転走路５と、上記負荷および無負荷
ローラ転走路４．５の両端部を接続して１つのループを
形成する方向転換路６．６とから構成されている。

そして、この例では、スプライン軸２０に設けた各突条
２１．・・・の両側に１列づつローラＢが介装され、計
８条の循環路Ｃが形成されている。１つの突条２１の両
側に設けられる２つ循環路Ｃ９Ｃは、スプライン軸２０
の突条２１の中心を通る直径線Ｎに対して直交する１つ
の面上に位置しており、この仮想面を循環路形成面と呼
べば、各突条２１．・・・について描かれる循環路形成
面は互いに平行でかつ直角に交差し略方形状に配置され
る。

そして、突条２１．・・・は上下左右に設けられるもの
で、上記循環路Ｃ２・・・は水平方向、垂直方向の配置
構成となる。

つぎに、外筒本体３１について詳細に説明する。

外筒本体３１の内周形状は上記スプライン軸２０に対応
する断面方形状に形成され、その」１下左右４面には上
記スプライン軸２０外周に突出形成された突条２１に対
応する第１凹溝３３．・・・が設けられ、各突条２１の
両側面に対向する第１凹溝３３の内側壁に、負荷域のロ
ーラＢ１を収容する収容溝３６が設りられている。この
収容溝３６は、外筒本体３１の内周平坦面３７と第１凹
溝３３との角部を軸方向に断面１７字状に切欠くことに
より構成したもので、収容溝３６の上記突条２１に形成
したローラ転走面４１と対向する側面に負荷ローラ転走
面４２が設げられている。この負荷口−ラ転走面４１，
４２によって負荷ローラ転走路４が構成される。

この負荷ローラ転走路４の路中は略ローラＢ１の長さと
等しく、収容溝３６の、奥端壁がローラＢの一方側の端
面を案内する案内壁１０となっている。この案内壁１０
によってローラＢの端面全面を案内する。

一方、負荷ローラ転走路４の他方側の端面ば、案内部材
としての保持器９によって案内保持されている。

保持器９は互いに直角の１対の保持片部９３゜９３より
成る断面り字状の板状部材で、その両側縁によって互い
に隣り合う突条２１．２１間に設けられる２条の循環路
Ｃ１Ｃの各負荷ローラ転走路４，４の双方のローラＢｌ
、Ｂｌを案内保持するようになっている。また、保持片
部９３．９３の側縁には、ローラＢｌ、Ｂｌの端縁に係
合してローラＢｌ、・・・の脱落を防止するための保合
爪部９４が設けられている。この保持器９は、各保持片
部９３．９３を外筒本体３１内周の平坦面部３７．３７
に固定部材８，８によって接合することによって外筒本
体３１に強固に固定される。

固定部材８は第６図に示すように、軸部８１の一端に頭
部８２を有し、他端にかしめ部８３が設けられたリベッ
ト状部材で、外筒本体３１に形成した貫通孔３５から軸
部８１を挿通し、かしめ部８３を保持器９に設けた断面
皿形の止め穴９１に合わせてかしめることにより固定し
ている。もちろん、固定方法としては、ねじ止め等の他
の方法を用いてもよい。

また、外筒本体３１内周の隅角部には、上記スプライン
軸２０の角部の面取り部２２に対向して無負荷転走路５
を形成するための第２凹溝３４が軸方向全長にわたって
設けられている。この第２凹溝３４は円周方向に幅広の
断面矩形状に切欠かれており、中央に介装した棒状のガ
イド部材７によって２つに仕切られ、２つの無負荷ロー
ラ転走路５．５が形成されている。

すなわち、第２凹溝３４の円周方向両側壁には断面三角
形状の溝３４ａが設けられ、この三角溝３４ａの一側面
は負荷ローラ転走面４２と平行に無負前ローラ転走面５
１が設けられており、他側面はこの無負荷ローラ転走面
５１に対して直角の案内壁１１となっていて、ローラＢ
の端面の略全面を案内保持するようになっている。

一方、第２凹溝３４内に介装されるガイド部材７は両側
面が三角形状にくびれた断面鼓状の棒状部材で、互いに
平行な平坦面７１．７２のうち中広の平坦面７１が第２
凹溝３４の溝底３４ｂに全面接触し、溝底３４両側の三
角溝３４　ａ、　　３４　ａとの境界角部で位置決めさ
れる。

また、ガイド部材７の平坦面７１．７２のうち中の狭い
方の平坦面７２は、上記保持器９の屈曲部９２によって
溝底側に押圧保持されている。

そして、ガイド部材７両側の巾広平坦面７１側の側面に
は上記無負荷ローラ転走面５１，５１に平行対面する無
負荷ローラ転走面５２，５２が形成されており、さらに
、他方の巾の狭い方の平坦面７２側の側面は、上記外筒
本体３１側の案内壁１１と平行対面してローラＢ２の端
面の略全面を案内保持するようになっている。

一方、側蓋３２は、外筒本体３１の両端にボルト１２に
よって連結固定するものであり、外筒本体３１側に設け
られた負荷ローラ転走路４と無負荷ローラ転走路５とを
結ぶ方向転換路６を構成するものである。

側Ｍ３２は、外筒本体３１と同様に内周が断面方形状に
形成されており、上記ローラの循環路Ｃ１・・・に対応
して方向転換路６が８箇所に設けられている。方向転換
路６は円弧状あるいはＵ字状等の通路で、外径側が平行
に配置される負荷ローラ転走路４と無負荷ローラ転走路
５間の最大スパンを直径とする半円状の溝６１によって
形成され、内径側が別体の断面半円形状に成形された挿
入片６２によって形成される。この挿入片６２は上記外
径側円弧溝６１の溝巾よりも長く、挿入片６２の一端を
円弧溝６１の側壁に設けられた位置決め用凹部６３に嵌
め込むことにより外径側円弧溝６１と同容的に位置決め
している。

このようにして形成される方向転換路６は、その路中方
向一方側の側面が開いてローラＢの端面が露出している
。この開口側側面が、Ｊ１記した保持器９の保持片部９
１によって覆われ、方向転換路６においても、ローラＢ
の端面は、側蓋３２側に設けられた案内壁１３と、案内
部’ｔＡとしての保持器９によって室内保持される。

このように、ローラＢは、負荷ローラ転走路４および方
向転換路６においては保持器９によ、てその端面が保持
され、−力無負荷ローラ転走路５においてはガイド部材
７によってその端面が案内保持され、ｖ！ｉ環路Ｃ全域
にわたって強制的に案内保持される。

尚、３００は外筒本体３１の外周に刻設されたキー溝で
ある。

つぎに」１記構成のローラスプラインの作用について説
明する。

スプライン軸２０と外筒３０が相対移動すると、各循環
路Ｃ２・・・のローラＢは負荷ローラ転走路４と無負荷
ローラ転走路５間を、方向転換路６．６を介して循！！
移動する。その際、ローラＢの端面は保持器９およびガ
イド部材７とによって循環路Ｃ全域にわたって案内保持
されるので、全域にわたってスキュー発生が防止される
゛、特に、方向転換路６から負荷ローラ転走路４にロー
ラＢが進入する際に、保持器９の保持片部９１によって
ローラＢの軸は進行方向に対して直角の姿勢に保持され
るので、負荷ローラ転走路４のローラ転走面にローラの
端部が片当りすることは無く、ローラ転走面の耐久性を
維持することができる。

また、８列のローラＢ、・・・をスプライン軸２０に設
けた上下左右の４条の突条２１．・・・を挟むように配
置したので、上下左右から外筒３０に加わるラジアル荷
重を等しく支承することができる。

さらに、スプライン軸２０がラジアル荷重を受けて撓ん
だ場合でも、各負荷ローラ転走路４．・・・のローラ転
走面４１．４２間は平行に保たれ、ローラＢの端部に偏
荷重が生じることはない。

たとえば、上方からの荷重を受りてスプライン軸２０が
上下に撓んだ場合を考えるど、左右に突出する突条２１
．２１の上下に配置される負荷ローラ転走路４の各ロー
ラ転走面４１．４２間は平行であり、ローラ転走面４１
．４２間の間隔が平行状態で狭まるにすぎない。したが
って負荷ローラＢｌ、・・・は軸方向に均一なコンタク
ト状態に保持されることになる。

これは、左右からの荷重によりスプライン軸２０が左右
に撓んだ場合も同様に、上下に突出する突条２１の左右
に配される負荷ローラ転走路４の各転走面４１，４２間
の間隔は平行状態で狭まるにすぎず、ローラＢ１は均一
なコンタクト状態に保持されることになる。

第１５図には本発明の他の実施例が示されており、上記
実施例と同一の構成部分については同一の符号を付して
説明すると、この例では、保持器９’、９’が各ローラ
循環路Ｃについて別部材となワている。その他の構成お
よび作用については上記実施例と同一であるのでその説
明は省略する。

尚、上記各実施例では、ローラとして円筒状のものを用
いたが、樽形のローラを用いることもできる。また、こ
の例ではローラの端縁を面取りしたローラを示している
が、面取りしていないローラについても適用できること
ばもぢろんである。

（発明の効果） 本発明は以上の構成および作用から成るもので、ローラ
を負荷域と無負荷域の全域にわたってその両端面を案内
保持するようにしたので、スキュー防止効果を高めるこ
とができる。また、ローラの端面の保持を案内壁と対向
配置される案内部材によってなされるので、循環路の形
成を容易かつ正確に行なうことができる。

さらに案内部材にローラの脱落を防止する係合爪部を設
ければ、ローラの保持器と兼用することができ、構造が
単純化できる。

さらにまた、スプライン軸外周に４条の突条を等配して
８条のローラ列を介して外筒を嵌合するような構成とす
れば、上下左右からの荷重に対する負荷能力を高めるこ
とができると共に、スプライン軸が撓んでも撓み方向が
各負荷ローラ転走路のローラ転走面間を・平行に狭める
方向となるので、ローラの片当りはなくなって耐久性向
上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るローラスプラインの縦
断面図、第２図は第１図のローラ循環路の拡大断面図、
第３図は第１図の■−■線断面図、第４図は第１図のス
プラインの外観斜視図、第５図は第１図のローラスプラ
インの側蓋を分解して示した部分斜視図、第６図は第１
図のローラスプラインの一部を分解して示した断面図、
第７図は第１図の側蓋を分解した部分側面断面図、第８
図は第１図の■−■線断面図、第９図は第１図の■−■
線断面図、第１０図は第１図のスプライン軸の側面図、
第１１図は第１Ｏ図の部分斜視図、第１２図は第１図の
側蓋を示しており、同図（ａ）は正面図、同図ら）はｂ
−ｂ線断面図、第１３図は第１図の保持器を示しており
、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は縦断面図、同図（
Ｃ）は部分斜視図、第１４図は第１図のガイド部材を示
しており、同図（ａ）は斜視図、同図（ｂ）は側面図、
同図（Ｃ）は正面図、第１５図は本発明の他の実施例に
係るローラスプラインの縦断面図、第１６図は従来のロ
ーラスプラインの縦断面図、第１７図は第１６図のスプ
ラインの方向転換部の模式的断面図、第１８図および第
１９図はスキュー発生状態の模式的説明図である。 符　　号　　の　　説　　明 １・・・ローラスプライン　２０・・・スプライン軸２
１・・・突条　　　　　　　２２・・・面取り３０・・
・外筒　　　　　　　３１・・・外筒本体３２・・・側
Ｍ３３・・・第１凹溝 ３４・・・第２凹溝　　　　　３４ａ・・・三角溝３４
ｂ・・・溝底　　　　　　３５・・・貫通孔３６・・・
収容溝　　　　　　３７・・・平坦面４・・・負荷ロー
ラ転走路 ４１．４２・・・負荷ローラ転走面 ５・・・無負荷ローラ転走路 ５１．５２・・・無負荷ローラ転走面 ６・・・方向転換路　　　　６１・・・円弧溝６２・・
・挿入片　　　　　　６３・・・位置決め用凹部７・・
・ガイド部材（案内部材） ７１．７２・・・平坦面　　　　８・・・固定部材９・
・・保持器 ９２・・・屈曲部 ９４・・・係合爪 １２・・・ボルト Ｃ・・・循環路 （案内部材） ９１・・・止め穴 ９３・・・保持片部 １０．１１．１３・・・案内壁 Ｂ１．Ｂ２・・・ローラ 第５　ズ ＠８図 ダ 第 図 〜 第１４図 （ａ） （Ｃ） 第１６図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ローラを介してスプライン軸に外筒を軸方向に摺
   動自在に嵌合し、上記外筒に、ローラを負荷域と無負荷
   域間にわたって循環させる循環路を設け、上記外筒をス
   プライン軸に沿って無限に移動可能としたローラスプラ
   インにおいて、 前記循環路の路巾方向一側には、ローラの 一方側端面を案内する案内壁を形成すると共に、循環路
   の他側にはローラの他方側の端面を案内保持する案内部
   材を循環路全域にわたって設け、循環路全域にわたって
   ローラ両端面を案内保持して成ることを特徴とするロー
   ラスプライン。
2. （２）ローラ循環路のうち負荷ローラ転走路に設けられ
   る案内部材に、ローラ端縁に係合してローラの脱落を防
   止する係合爪部を設けた請求項１に記載のローラスプラ
   イン。
3. （３）スプライン軸外周に軸方向に延びる断面矩形状の
   突条を上下左右に４条等配し、外筒内周に上記突条に対
   応する凹溝を形成し、上記各突条の両側に１対づつ計８
   条のローラ循環路を設け、各突条の両側面と凹溝の内側
   壁の対向面間に、各突条を挟むように配置される負荷域
   のローラ転走路を設けて成ることを特徴とする請求項１
   または２に記載のローラスプライン。