JPH0317088Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 利用産業分野 この考案は、自動扉のように、扉等を電動機で
開閉可能に構成したり、NC旋盤の送り機構、あ
るいは吊支、載置した種々の物体を直線移動させ
るための駆動ユニツトに係り、回動シヤフトとこ
れに挿嵌し、特殊構成の直動型軸受及びスライド
軸受を内蔵したスライドブロツクとの簡単な構成
からなり、回動シヤフトを電動機等で回転させる
だけで、例えば、スライドブロツクに接続した扉
等を直線移動させることができる直線駆動軸受ユ
ニツトに関する。

背景技術 シヤフトの回転をシヤフトに挿通させた部材
に、ダイレクトに直進運動に変換する機構とし
て、スクリユーシヤフトとこれに螺合させたナツ
トとからなる構成が知られており、ナツトの回転
を拘束することにより、スクリユーシヤフトの所
要方向の回転に伴い、一定方向にナツトが直進す
る。

前記スクリユーシヤフトとナツトの機構は両者
の接触抵抗が大きいため、これを軽減した構成と
して、ナツト側に多数個のボールを介在させ、こ
のボールを螺旋軌道と螺旋の始端と終端を結ぶ循
環軌道とで形成するエンドレス軌道で循環させて
ナツトの移動抵抗を軽減したボールスクリユーが
知られている。

上記のいずれの機構も、回動シヤフトにはナツ
トとの螺合が不可欠で、所謂ねじ切り、あるいは
螺旋状の軌道を設ける必要があり、これが、前記
機構の価格を高騰させ大きな要因となつていた。

前記機構において、ねじ切りのない平滑面を有
する回動シヤフトに、ナツトを挿通し、回動シヤ
フトを回転させてもナツト側は直進運動せず、ま
た、ボールスクリユーの場合は、ナツト側がスラ
イド軸受として、単に軸方向に移動自在となる機
能を有するだけであつた。

しかし、平滑面の回動シヤフトの回転に伴な
い、該シヤフトに挿通した部材がダイレクトに直
線移動、すなわち、直動、直進する機構は、シヤ
フトの加工が不要になり、製造コストが安価とな
り、また、自動扉、NC旋盤の送り機構、あるい
は吊支、載置した種々の物体を直線移動させる
等、種々の用途に適用が考えられるも、これまで
何ら提案されていなかつた。

考案の目的 この考案は、扉等を電動機で開閉可能に構成し
たり、NC旋盤の送り機構、あるいは吊支、載置
したものを直線移動させるための駆動ユニツトと
して利用できる機械運動スライドを目的とし、回
動シヤフトにねじ切りなどの加工が全く不要で、
かつ構成が簡単で安価に製造でき、さらに、スラ
イド自体の強度が高く、設置後の維持管理も容易
な軸受構造からなる直線駆動軸受ユニツトを目的
としている。

考案の構成 この考案は、 平滑面を有する回動シヤフトを軸通した１個の
スライドブロツクと、前記スライドブロツクに内
蔵される２個以上の軸受とから構成され、 前記軸受のうち少なくとも１個の軸受が、 その内周面中央回動シヤフトに当接し得る凸条
を有し、外輪外周面が球面から形成され、 該軸受を回動シヤフト軸に直交する垂直軸を回
転中心として僅かに回転させて、回動シヤフトの
回転方向に同期してスライドブロツクを水平移動
させるためのねじのリード角に相当する傾斜角を
軸受自体が有し、 また、少なくとも１個の他軸受がスライド軸受
からなる ことを特徴とする直線駆動軸受ユニツトである。

この考案による直線駆動軸受ユニツトは、ねじ
切りされることのない平滑面を有する回動シヤフ
トと、これを挿通するスライドブロツクだけの極
めて簡単な構成であり、かつスライドブロツク
は、この考案の特徴である特有の傾斜角と内輪お
よび外輪構成を有する直動型軸受を、１個あるい
は２個、３個あるいはそれ以上を内蔵し、さら
に、少なくとも１個の直動型軸受と１個以上のス
ライド軸受との２種の軸受を内蔵するだけの極め
て簡単な構成からなる。

この考案は、前記直動型軸受自体が、回動シヤ
フト軸に直交する垂直軸を回転中心とする水平面
で見て、該軸受を回動シヤフト軸に直交する垂直
軸を回転中心として、所要方向に所要角度回転さ
せてねじのリード角に相当する傾斜角を持つよう
に配置固定され、さらに、直動型軸受９は、第６
図に示す如く、外輪９ｂ外周面が球面から形成さ
れ、内輪９ａの内周面中央部に、先端部が円弧面
からなり回動シヤフトに当接する凸条９ｃを有し
たことを特徴とする。

例えば、この考案の特徴である特有の傾斜角と
内輪及び外輪構成を有する直動型軸受を１個の
み、スライド軸受ともに内蔵する場合は、第１図
に示す如く、スライドボールベアリング２によ
り、スライドブロツク１と回動シヤフト４とが同
軸配置され、直動型ボールベアリング３が所要傾
斜角を持つよう、かつ内輪３ａが回動シヤフトへ
当接するよう、弾性体にて一方向に押圧されて配
置固定され、軸受自体に荷重をかけることによ
り、必要な摩擦抵抗を得ることができ、さらに、
直動型軸受を複数個内蔵する場合は、直動型軸受
２個１組で、相互にその回動シヤフトへの当接方
向を軸心対象に配置して必要な摩擦抵抗を得るこ
とができ、平滑面を有する回動シヤフトの軸方向
に、回動シヤフトの回転と設定した該傾斜度方向
に応じて、回転に同期してスライドブロツクが軸
方向に前後進する。

考案の好ましい実施態様 この考案の特徴である直動型軸受の形状、構成
は、外輪外周面が球面から形成され、内輪に凸条
面を形成でき、かつ軸受に前記した傾斜角度を与
えることができれば、駆動対象等の適用条件に応
じて、いかなる形状構成も採用でき、実施例のボ
ールベアリング構成のほか、ニードルベアリン
グ、平ベアリング、平スライドベアリング構成な
どが採用できる。

また、この考案の特徴とする軸受内周面中央部
の回動シヤフトに当接する凸条は、平坦な軸受の
内周面に先端部が円弧面からなる凸条を設けるほ
か、軸受の内周面中央より両外端方向に各々内輪
直径を拡大するテーパー面となし、その中央部に
先端部が円弧面からなる該凸条を設けることがで
きる。

この考案において、直動型軸受の内周面中央部
が、軸受の内周面中央より両外端方向に各々内輪
直径を拡大するテーパー面からなり、その突出面
が回動シヤフトに当接する構成でもよいが、軸受
自体に前記した傾斜角度を与えるため、突出面以
外が回動シヤフトに当接することを避ける必要か
ら、テーパー面を比較的高精度にて加工しなけれ
ばならず、製造コスト上、問題を生じる。

しかし、先端部が円弧面からなる凸条を、軸受
内周面中央部に設けると、テーパー面を設ける必
要がなくなるか、あるいは精度にとらわれず加工
でき、切削などの加工が容易かつ安価になり、ま
た、内周面が平坦な内輪に、別途作製した内周面
が凸条からなるリング部材を嵌入できる利点があ
る。

また、凸条先端部の形状は、特に限定しない
が、円弧面が好ましい。

さらに、スライドブロツク内のスライド軸受と
直動型軸受の組み合せは、特に限定しないが、以
下の組み合せ配置が、円滑な直線移動と駆動力の
発揮に有効である。

スライドブロツク内の２個のスライド軸受間
に、直動型軸受を少なくとも１個配置する。

スライドブロツク内に配置した２個のスライ
ド軸受間に、直動型軸受を２個配置し、かつ、
その回動シヤフトへの当接方向を軸心対象に配
置する。

スライドブロツク内に配置した１個のスライ
ド軸受を挟み、直動型軸受を２個配置し、か
つ、その回動シヤフトへの当接方向を軸心対象
に配置する。

この考案において、実施例の如く、スライドブ
ロツクに内蔵させるばね、あるいは種々の弾性体
にて、１個の直動型軸受の内輪を回動シヤフトの
所要方向へ当接させ、あるいは直動型軸受２個１
組で、相互にその回動シヤフトへの当接方向を軸
心対象に配置し、必要な摩擦抵抗を得、所要の推
力を得ている。

この場合、スライドブロツク内に配置される少
なくとも１個のスライド軸受が、スライドブロツ
クに掛かる荷重を受け、スライドブロツクに内蔵
する弾性体等で押圧されている推力を得るための
直動型軸受には前記荷重が全く作用せず、直動型
軸受の寿命を短縮することがない。

さらに、この考案は、前記直動型軸受の外輪外
周面が球面から形成されたことを特徴とし、該外
周面を球面で形成すると、直動型軸受の外輪外径
とブロツク中心孔内径と差が極めて小さくなり、
スライドブロツクを小型化でき、また収納溝等を
設ける必要がなく加工費も安くなる利点がある。

また、直動型軸受の外輪外周面を球面で形成す
ると、必要に応じて直動型軸受をスライドブロツ
クに固定して内蔵させる場合、外輪外周面が平坦
な直動型軸受をスライドブロツクに内蔵させる場
合に比べ、スライドブロツク中心孔に嵌め込んだ
際のスライドブロツク内での接触状態が点接触か
ら線接触にて内蔵されることになり、位置決め安
定性が著しく向上し、極めて変形し難く、強度上
及び軸受寿命の点からもすぐれ、二分割したスラ
イドブロツクに溝部を設ける必要もなく、極めて
安価に製造できる利点がある。

また、スライド軸受は、回動シヤフトの軸方向
に直線移動できる構成であれば、公知のいずれの
構成も使用でき、用途や回動シヤフト及びスライ
ドブロツクの寸法・形状などに応じて、構成を適
宜選定するとよい。実施例では無軌道型スライド
ボールベアリングを示したが、例えば、第７図に
示す如く、個々のボール７をそれぞれ保持座８に
収納して、保持された位置で自転可能に構成した
スライドボールベアリング２を用いるのもよい。

また、スライドブロツクは、用途、駆動対象、
吊支、載置荷重などの使用条件に応じて、その数
や寸法等、並びにスライドブロツク内の軸受の数
や組み合せ等を適宜選定できる。

さらに、回動シヤフトは、該スライドブロツク
の移動を妨げることのない平滑な周面を有すれ
ば、円柱状、パイプ状など、断面構成、材質、寸
法などを、駆動対象等に応じて、適宜選定すれば
よい。

考案の図面に基づく開示 第１図は、この考案による最も基本的な構成か
らなる直線駆動軸受ユニツトの縦断正面説明図で
ある。第２図と第３図はこの考案による直線駆動
軸受ユニツトの縦断正面説明図と横断上面説明図
である。第４図と第５図はこの考案の他実施例を
示す縦断正面説明図である。第６図はこの考案に
よる直動型ボールベアリングの縦断正面説明図で
ある。

第１図に示すその考案による直線駆動軸受ユニ
ツトは、本体のスライドブロツク１と内蔵された
スライドボールベアリング２と直動型ボールベア
リング３とから構成されている。

本体となるスライドブロツク１は中心部に所要
内径の貫通孔を設けた直方体ブロツクから構成さ
れており、前記スライドボールベアリング２がリ
ングスペーサー５ｂを同軸に介して、また、直動
型ボールベアリング３を適当なスペーサー５ａを
配して組立てられ、回動シヤフト４が挿通され、
スライドブロツク１の両端部に当接配置する止着
リング６，６にて一体に保持される構成からな
る。

スライドボールベアリング２は、回動シヤフト
４外面に当接する多数のボールを内蔵して、軸方
向に移動自在である。

直動型ボールベアリング３の内輪３ａには、そ
の内周面中央付近より両外端方向に各々内輪直径
を拡大するテーパー面を形成してあり、内輪３ａ
において最も直径が小さくなる内周面中央は、先
端面が円弧面からなる凸条３ｃに形成され、その
内径は、回動シヤフト４の外径より少し大きく設
定してある。

直動型ボールベアリング３は、スライドブロツ
ク１内で、該軸受を回動シヤフト４軸に直交する
垂直軸を回転中心として、図において時計回転方
向に所要角度回転させて、ねじのリード角に相当
する傾斜角を、ボールベアリング自体｛換言すれ
ば内輪３ａ｝に持たせてある。

また、直動型ボールベアリング３の外輪３ｂ
は、その外周面が所要曲率の球面を形成してお
り、外周面が平面の場合に比較して、直動型ボー
ルベアリング３の外輪３ｂ外径とブロツク１中心
孔内径との差が極めて小さくなり、スライドブロ
ツク１を小型化でき、また収納溝等を設ける必要
がなく加工費も安くなる。

また、適当なスペーサー５ａにて保持される直
動型ボールベアリング３は、必要な摩擦抵抗を得
るために、ボールベアリング３がスライドブロツ
ク１に内蔵されるばね（図示せず）にて、一方向
に押圧され内輪３ａの所要接触線（内周面中央の
凸条３ｃにて回動シヤフト４外面に当接する構成
からなる。

スライドブロツク１に掛かる荷重は、スライド
ボールベアリング２にて受け持たれ、直動型ボー
ルベアリング３は、適当なスペーサー５ａにて保
持され、ばねにて一方向に押圧されるため、該荷
重が作用せず、長寿命化が計られる。

ここで、直動型ボールベアリング３は、回動シ
ヤフト４を回転させると、その内輪３ａの回転に
よつて、ブロツク１に回動シヤフト４の軸方向の
推力が発生し、スライドブロツク１が回動シヤフ
ト４の軸方向に移動する。

この時の推力ｆは下記式で表わすことができ
る。

ｆ＝（Ｆ・μ・Tana）−Ｐ 但し、Ｆ；押圧ばねの反力、 μ；摺動面の摩擦抵抗、 Ｐ；スライドボールベアリングの摩擦抵抗 ａ；直動型ボールベアリングの回動シヤフ
トに対する傾斜角度 また、スライドブロツク１の移動速度Ｖ（cm／
sec）は下記式で与えられる。

Ｖ＝（π・ｄ・ｎ）／60tana 但し、ｎ；回動シヤフト回転数（rpm） ｄ；回動シヤフト外径（cm） ａ；直動型ボー
ルベアリングの回動シヤフトに対する傾斜角
度 すなわち、上述の構成からなるスライドブロツ
ク１は、回動シヤフト４が回転すると、直動型ボ
ールベアリング３の内輪はねじのリード角に相当
する傾斜を有するため、回動シヤフト４の回転方
向に回転し、スライドブロツク１は軸方向に直線
移動する。その移動方向は、直動型ボールベアリ
ング３の前記傾斜方向と回動シヤフト４の回転方
向の組も合せにより決定される。

なお、ここでは、内輪３ａの線接触にて回動シ
ヤフト４外面に当接する構成を示す。該接触状態
は線接触に限定されないが、シヤフトの耐久性を
考慮すると線接触が最も好ましい。

第２図及び第３図に示す直線駆動軸受ユニツト
は、スライドブロツク１０内に、所要間隔で２個
のスライドボールベアリング１１，１３を配置
し、その間に１個の直動型ボールベアリング１２
を配置した構成、すなわち、前記の第１図の構成
にもう１個のスライドボールベアリング１３を追
加した構成からなる。

本体となるスライドブロツク１０は中心部に所
要内径の貫通孔を設けた直方体ブロツクから構成
されており、前記スライドボールベアリング１
１，１３がリングスペーサー１４を同軸に介し
て、また、直動型ボールベアリング１２を適当な
スペーサー１５を配して組立てられ、回動シヤフ
ト４が挿通され、スライドブロツク１０のその両
端部に当接配置する止着リング６，６にて一体に
保持される構成からなる。

中央の直動型ボールベアリング１２は、第１図
の直動型ボールベアリング３と同構成からなり、
同様な傾斜を有し、スライドブロツク１０に内蔵
されるばね１６にて所要方向に押圧されている。

従つて、この軸受ユニツトも前記第１図のユニ
ツトと同様の作用にて、回動シヤフト４の回転に
ともない、軸方向に直線移動する。

第４図に示す直線駆動軸受ユニツトは、スライ
ドブロツク２０内に、所要間隔で２個のスライド
ボールベアリング２１，２４を、リング状スペー
サー２５を同軸に介して配置し、その間に２個の
第１図と同様構成の直動型ボールベアリング２
２，２３をスペーサー２６を介して配置した構成
からなる。

直動型ボールベアリング２２，２３は、第１図
の直動型ボールベアリング３と同傾斜を有し、必
要な摩擦抵抗を得るために、相互にその回動シヤ
フト４への当接方向を軸心対象に配置するよう、
スライドブロツク４０に内蔵されるばね（図示せ
ず）にて所要方向に押圧され、２個の直動型ボー
ルベアリング２２，２３が所要方向、すなわち、
交互にシヤフト回りに180゜位置で当接、押圧する
構成からなる。

スライドボールベアリング２１，２４は、回動
シヤフト４外面に当接する多数のボールを内蔵し
て、軸方向に移動自在であり、スライドブロツク
２０の荷重の大半に担い、かつ軸方向の移動を極
めて円滑にしている。

また、直動型ボールベアリング２２，２３の外
輪は、その外周面が所要曲率の球面を形成してお
り、外周面が平面の場合に比較して、直動型ボー
ルベアリング２２，２３の外輪２２ｂ，２３ｂ外
径とブロツク２０中心孔内径との差が極めて小さ
くなり、スライドブロツク２０を小型化でき、ま
た収納溝等を設ける必要がなく加工費も安くな
る。

また、スライドブロツク２０に掛かる荷重は、
スライドボールベアリング２１，２４にて受け持
たれ、直動型ボールベアリング２２，２３は、適
当なスペーサー２６にて保持され、ばねにて一方
向に押圧されるため、該荷重が作用せず、長寿命
化が計られる。

従つて、この直線駆動軸受ユニツトも前記第１
図及び第２図の直線駆動軸受ユニツトと同様の作
用にて、回動シヤフト４の回転にともない、軸方
向に自在に直線移動する。

第５図に示す直線駆動軸受ユニツトは、スライ
ドブロツク３０内に、リング状スペーサー３４を
同軸に介して１個のスライドボールベアリング３
２を配置し、その両側に第１図と同様構成の２個
の直動型ボールベアリング３１，３３を適当なス
ペーサー３５を配して配置した構成からなる。

また、必要な摩擦抵抗を得るために、相互にそ
の回動シヤフト４への当接方向を軸心対象に配置
するよう、スライドブロツク３０に内蔵されるば
ね（図示せず）にて所要方向に押圧され、２個の
直動型ボールベアリング３１，３３が所要方向、
すなわち、交互にシヤフト回りに180゜位置で当
接、押圧する構成からなる。

スライドボールベアリング３２は、回動シヤフ
ト４外面に当接する多数のボールを内蔵して、軸
方向に移動自在であり、スライドブロツク３０の
荷重を担い、かつ軸方向の移動を極めて円滑にし
ている。

従つて、この直線駆動軸受ユニツトも前記第１
図、第２図及び第４図の直線駆動軸受ユニツトと
同様の作用にて、回動シヤフト４の回転にともな
い、軸方向に自在に直線移動する。

考案の効果 以上に詳述したように、この考案による直線駆
動軸受ユニツトは、少なくとも１個の直動型軸受
及びスライド軸受の２種の軸受を有するスライド
ブロツクと回動シヤフトとからなり、その構成が
簡単であり、かつ安価に製造でき、また、作動の
ための回転部が軸受のみの簡単な構成であること
から、設置後の維持管理も容易であり、扉等の開
閉や接続、吊支あるいは載置物の移動に際して、
移動音等が著しく小さい利点がある。また、かか
る簡単な構成のため、設置の省スペース性にすぐ
れている。

直動型軸受内周面中央部に、先端部が円弧面か
らなる凸条を設けると、高精度切削加工必要なテ
ーパー面を設ける必要がなくなるか、あるいは精
度にとらわれず加工でき、切削などの加工が容易
かつ安価になり、また、内周面が平坦な内輪に、
別途作製した内周面が凸条からなるリング部材を
嵌入できる利点がある。

スライドブロツク内に配置される少なくとも１
個のスライド軸受が、スライドブロツクに掛かる
荷重を受け、スライドブロツクに内蔵する弾性体
等で押圧されている推力を得るための直動型軸受
には前記荷重が全く作用せず、直動型軸受の寿命
を短縮することがない。

さらに、この考案は、前記直動型軸受の外輪外
周面が球面から形成され、直動型軸受の外輪外径
とブロツク中心孔内径との差が極めて小さくな
り、収納溝等を設ける必要もなく、スライドブロ
ツク１を小型化でき、また収納溝等を設ける必要
がなく加工費も安くなる利点がある。

さらに、送り装置等の各種用途に適用が可能で
あり、スライドブロツクに支持、係止、把持、挾
持等の手段を施して、吊支あるいは載置された
種々のものと接続し、これを回動シヤフトの回転
により、直線移動させることができる。

また、この考案の軸受ユニツトを直線搬送用駆
動装置に用いた場合、物の移動に際して、物に過
大な力が作用すると、軸受はスリツプしてそれ以
上に進行することがないため、安全性にもすぐれ
た利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案による最も基本的な構成か
らなる直線駆動軸受ユニツトの縦断正面説明図で
ある。第２図と第３図はこの考案による直線駆動
軸受ユニツトの縦断正面説明図と横断上面説明図
である。第４図と第５図はこの考案の他実施例を
示す縦断正面説明図である。第６図はこの考案に
よる直動型ボールベアリングの縦断正面説明図で
ある。第７図はこの考案に用いたスライド軸受の
１例を示す直線駆動軸受ユニツトの縦断正面部分
説明図である。 １，１０，２０，３０……スライドブロツク、
２，１１，１３，２１，２４，３２……スライド
ボールベアリング、３，１２，２２，２３，３
１，３３……直動型ボールベアリング、４……回
動シヤフト、５ａ，１５，２６，３５……スペー
サー、５ｂ，１４，２５，３５……リング状スペ
ーサー、６……止着リング、７……ボール、８…
…保持座、９ａ……内輪、９ｂ……外輪、９ｃ…
…凸条、１５……ばね、２５，３４……リング状
スペーサー。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 平滑面を有する回動シヤフトを挿通した１個
   のスライドブロツクと、前記スライドブロツク
   に内蔵される２個以上の軸受とから構成され、
   前記軸受のうち少なくとも１個の軸受が、その
   内周面中央部に回動シヤフトに当接し得る凸条
   を有し、外輪外周面が球面から形成され、かつ
   該軸受を回動シヤフト軸に直交する垂直軸を回
   転中心として僅かに回転させて、回動シヤフト
   の回転方向に同期してスライドブロツクを水平
   移動させるためのねじのリード角に相当する傾
   斜角を、軸受自体に持たせてなり、また、少な
   くとも１個の他軸受がスライド軸受からなるこ
   とを特徴とする直線駆動軸受ユニツト。 ２ スライドブロツク内に配置した２個のスライ
   ド軸受間に、直動型軸受を少なくとも１個配置
   したことを特徴とする実用新案登録請求の範囲
   第１項記載の直線駆動軸受ユニツト。 ３ スライドブロツク内に配置した２個のスライ
   ド軸受間に、直動型軸受を２個配置し、かつ、
   その回動シヤフトへの当接方向を軸心対象に配
   置したことを特徴とする実用新案登録請求の範
   囲第２項記載の直線駆動軸受ユニツト。 ４ スライドブロツク内に配置した１個のスライ
   ド軸受を挟み、直動型軸受を２個配置し、か
   つ、その回動シヤフトへの当接方向を軸心対象
   に配置したことを特徴とする実用新案登録請求
   の範囲第１項記載の直線駆動軸受ユニツト。