JPH0633939A

JPH0633939A - 直動機械要素

Info

Publication number: JPH0633939A
Application number: JP21080392A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Enomoto; 信雄榎本; Toshio Wada; 利夫和田
Original assignee: Enomoto Co Ltd
Current assignee: Enomoto Co Ltd
Priority date: 1992-07-15
Filing date: 1992-07-15
Publication date: 1994-02-08

Abstract

(57)【要約】【目的】プレス運転中に故障が生じにくく、寸法精度
が高く、かつ、純粋な直線運動を行う直動機械要素を提
供することが目的である。【構成】スプライン軸の外面に、その軸に平行に、２
つの平面が９０°の角度をなす第１の直角溝を形成し、
スプラインナットの内面に、その軸に平行に、２つの平
面が９０°の角度をなす第２の直角溝を形成して、スプ
ラインナットの中空部にスプライン軸を貫通させたとき
に、第１の直角溝と第２の直角溝とが向かい合うように
なし、第１の直角溝と第２の直角溝の間にクロス・ロー
ラー・ベアリングを介在させたことを特徴とする直動機
械要素である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、通常、直動システムと
呼ばれている直動機械要素に関する。そして、本発明の
直動機械要素は、プレス機械全般へ応用することがで
き、特に、射出成形機への応用に適している。射出成形
機とは、可動盤および固定盤に、それぞれ、二分割金型
の一方を取り付け、可動盤をスプライン軸に沿って移動
し、金型が突き合わされ密着するのと同期して樹脂、ガ
ラスファイバー入り樹脂、カーボン入り樹脂等を金型の
空洞内に加圧注入して固化し、その後に金型を分離して
固化した成形品を取り出す機械である。

【０００２】

【従来の技術】従来の直動機械要素は大きく２種類に分
類できる。

【０００３】第１の従来技術第１の直動機械要素はメタルブッシュスプラインとでも
呼ぶべきものである。スプラインナットの内面に円筒形
のメタルブッシュをはめ込み固定し、そして、メタルブ
ッシュの中空部に略丸棒状のスプライン軸を挿入して、
メタルブッシュの内面とスプライン軸の表面とが直接に
接触摺動して直動運動を行うものである。ここでメタル
ブッシュとしては、黄銅、砲金などの銅合金製あるいは
燒結合金製の一体円筒状のものや砲金などの円筒体の内
表面にテフロン加工したものが用いられている。

【０００４】第２の従来技術第２の直動機械要素はボールスプラインと呼ばれている
ものである。スプラインナットの内面に多数のボールを
組み込み、循環運動するようになしたものである。そし
て、スプラインナットの中空部に略丸棒状の複雑な断面
形状のスプライン軸を差し込み、ボールとスプライン軸
の表面とが直接に接触し転がり、直動運動を行うもので
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、第１の従来技
術においては、摺動の際にスプライン軸とメタルブッシ
ュの間にごみなどが混入することがあるが、すると、メ
タルブッシュの内面やスプライン軸の表面に傷が付き、
がたが生ずる原因となり、直動運動の精度が低下する原
因となる。あるいは、メタルブッシュやスプライン軸の
傷は、摺動運動の抵抗となり、余分の駆動力を必要とす
るようになり、エネルギー効率が悪化するといった問題
点が生ずる。また、第２の従来技術においては、ボール
とスプライン軸の表面とが点接触しており、接触面積が
狭すぎるため、高い圧力が部分的に作用するため、スプ
ライン軸の表面に傷が付きやすい。その結果、がたが生
じ、直動運動の精度が低下する。

【０００６】また、第１の従来技術において、重量物を
支持しつつ横方向の直動運動を行う場合には、その重量
は主としてメタルブッシュによって支えられる。その結
果、メタルブッシュが局部的に偏って摩耗しやすく、使
用開始から早期のうちに、がたが生じやすく、直動運動
の精度が悪化するといった問題がある。それを解消する
ために、メタルブッシュの交換や修理を頻繁に行わなけ
ればならず、保守費用が高くつき、また、保守のために
機械の休止時間が長くなり、稼動率が悪いという問題が
ある。さらに、長時間無人連続運転中に故障が生ずる確
率が比較的高いという問題点がある。

【０００７】さらに、第１の従来技術においては、円柱
状のスプライン軸をメタルブッシュの円形貫通孔に単に
挿入したものであるから、メタルブッシュはスプライン
軸に対しその軸方向に直線運動するのみならず、その円
周方向に回転運動することもできる。その結果、直線運
動のみならず、わずかにねじれ運動や腰振り運動を行
い、寸法精度の低下を招いたり、ワークにせん断力も作
用し、破損や偏摩耗を引き起こしたりするといった問題
点がある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題点は、請求項１
に記載の本発明に係る直動機械要素、すなわち、略円筒
形のスプラインナットの中空部に略丸棒状のスプライン
軸を貫通させ、スプラインナットがスプライン軸に沿っ
て直線運動する直動機械要素において、スプライン軸の
外面に、その軸に平行に、２つの平面が９０°の角度を
なす第１の直角溝を形成し、スプラインナットの内面
に、その軸に平行に、２つの平面が９０°の角度をなす
第２の直角溝を形成して、スプラインナットの中空部に
スプライン軸を貫通させたときに、第１の直角溝と第２
の直角溝とが向かい合うようになし、第１の直角溝と第
２の直角溝の間にクロス・ローラー・ベアリングを介在
させたことを特徴とする直動機械要素によって、解決さ
れる。

【０００９】また、本発明の好ましい実施態様において
は、請求項２に記載のように、第１の直角溝が２条であ
り、スプライン軸の中心のまわりに１８０°の角度に配
置され、同様に、第２の直角溝が２条であり、スプライ
ンナットの中心のまわりに１８０°の角度に配置されて
いる。

【００１０】また、本発明の好ましい別の実施態様にお
いては、請求項３に記載のように、第１の直角溝が３条
であり、スプライン軸の中心のまわりに１２０°の角度
に配置され、同様に、第２の直角溝が３条であり、スプ
ラインナットの中心のまわりに１２０°の角度に配置さ
れている。

【００１１】本発明の好ましい、さらに別の実施態様に
おいては、請求項４に記載のように、第１の直角溝が４
条であり、スプライン軸の中心のまわりに９０°の角度
に配置され、同様に、第２の直角溝が４条であり、スプ
ラインナットの中心のまわりに９０°の角度に配置され
ている。

【００１２】クロス・ローラー・ベアリングについて、
本発明の好ましい実施態様においては、請求項５に記載
のように、第２の直角溝の近傍で、スプラインナットの
内部に貫通孔を設け、当該貫通孔にクロス・ローラー・
ベアリングを通し、第２の直角溝に沿って配置して、ク
ロス・ローラー・ベアリングを無限軌道状の屈曲自在の
輪となしている。

【００１３】クロス・ローラー・ベアリングについて、
本発明の好ましい別の実施態様においては、請求項６に
記載のように、第２の直角溝の近傍で、スプラインナッ
トの内部に貫通孔を設け、クロス・ローラー・ベアリン
グの個々のローラーが独立しており、ローラー相互が押
し合って、第２の直角溝に沿い、貫通孔を通って、輪と
なって循環運動する。

【００１４】クロス・ローラー・ベアリングについて、
本発明の好ましい他の実施態様においては、請求項７に
記載のように、第２の直角溝の近傍で、スプラインナッ
トの内部に貫通孔を設け、クロス・ローラー・ベアリン
グの個々のローラーが独立しており、別々のローラー保
持板に１個のローラーが回転自在に取り付けられ、ロー
ラー保持板相互が押し合って、第２の直角溝に沿い、貫
通孔を通って、輪となって循環運動する。

【００１５】クロス・ローラー・ベアリングについて、
本発明の好ましい、さらに他の実施態様においては、請
求項８に記載のように、細長い平板状のローラー保持板
に複数のローラーを回転自在に取り付けてなるクロス・
ローラー・ベアリングを用いる。

【００１６】第２の直角溝について、本発明の好ましい
実施態様においては、請求項９に記載のように、第２の
直角溝を予め形成した部品をスプラインナットの内面に
取り付けている。

【００１７】第２の直角溝について、本発明の好ましい
実施態様においては、請求項１０に記載のように、第２
の直角溝をスプラインナットに一体として形成してい
る。

【００１８】

【作用】クロス・ローラー・ベアリングを介して、スプ
ライン軸の軸に沿って、スプラインナットが直線往復運
動をする際に、クロス・ローラー・ベアリングの各ロー
ラーは、スプライン軸に設けた第１の直角溝の２つの平
面のいずれか一方に転がり接触し、同時に、ガイドブッ
シュに設けた第２の直角溝の２つの平面のいずれか一方
とも転がり接触する。

【００１９】

【実施例】本発明に係る直動機械要素の実施例につい
て、添付図面を用いて、詳細に説明する。

【００２０】本発明に係る直動機械要素は、スプライン
軸、スプラインナット、そして、クロス・ローラー・ベ
アリングの部品からなるが、最初に、これら部品につい
て順番に説明する。

【００２１】図１から図４までは、実施例の直動機械要
素のスプライン軸を表し、それぞれ、図１、図２、図３
はその斜視図であり、図４はその図３のスプライン軸の
側面図である。スプライン軸１はおよそ円柱形状をして
おり、スプラインナットが沿って移動するのに用いるガ
イド部１０１と、機械に取り付け固定すために用いる取
付け部と、からなっている。ガイド部１０１の表面に
は、スプライン軸の軸に沿って第１の直角溝１０２が設
けられている。この第１の直角溝１０２は２つの平面１
０３と１０３とからなり、これらの平面１０３、１０３
のなす角度は９０°である。本実施例においては、第１
の直角溝が３条あり、これらは互いに等間隔に配置され
ている。すなわち、中心のまわりに１２０°の角度をな
している。他の実施例として、第１の直角溝の本数を、
２条、あるいは、４条としてもよい。また、本実施例に
おいては、第１の直角溝１０２の平面１０３と１０３と
は、直接に接しているが、加工の際の削りくずの除去や
使用時に混入したごみの排除のために、平面１０３と１
０３の間に、にげ部を設けても良い。あるいは、平面１
０３と１０３との接続部をシャープな切欠きとすると、
スプライン軸の強度、特に、耐衝撃性や疲労強度などの
点で問題となりうるので、重量物を直線往復運動させる
場合などには、平面１０３と１０３との間に、Ｒ部（円
弧状溝）を設けるのが望ましい。図１の取付け部１０４
には、ねじ山が切ってあり、ナットを用いて機械に取付
け固定するものであるが、ナットの締め方をきつくする
と、スプライン軸にテンション（引張り応力）が作用す
るが、スプライン軸を懸架した際に、スプライン軸の自
重により生ずるスプライン軸のたわみをナットの締め付
けによって減少させることができる。図２の取付け部１
０５は、段付き加工されており、機械の取付け穴へのは
め込みなどによって取付け固定するものである。図３の
スプライン軸には、取付け部を設けていない。

【００２２】図５から図１０までは、実施例の直動機械
要素のスプラインナットを表す。

【００２３】図５、図６、図７は実施例の直動機械要素
のスプラインナットの一態様である。図５は実施例の直
動機械要素のスプラインナットの斜視図であり、図６は
実施例の直動機械要素のスプラインナットの横断面図で
あり、図７は実施例の直動機械要素のスプラインナット
の縦断面図であって、図６中の直線Ｉ−Ｉに沿った断面
図である。すなわち、スプラインナットの内面に設けた
第２の直角溝の中央を通り、スプラインナットの半径方
向に切断した縦断面図である。スプラインナット２はお
よそ円筒形であり、内面には第２の直角溝２０２が３条
設けられている。第２の直角溝２０２の２つの平面２０
３と平面２０３のなす角は９０°であり、この角の二等
分線はスプラインナットの中心軸を通るように加工され
ている。また、図５、図６、図７に示す実施例において
は、第２の直角溝２０２が中心軸のまわりに互いに１２
０°の角度をなして形成されている。このように第２の
直角溝を加工し形成すると、第２の直角溝の平面に作用
する力の合成は、スプラインナットの中心軸において、
大半が打ち消し合うため、自動的にバランスがとれ、位
置合わせ、芯合わせがなされる。第２の直角溝２０２の
近傍で、スプラインナットの内部に貫通孔２０４が１個
ずつ設けられている。貫通孔２０４は、無限軌道状の輪
をなすクロス・ローラー・ベアリングが通過するのに適
した寸法、構造となっている。ローラーが円滑に転がり
接触するように、この貫通孔２０４に第３の直角溝を設
けてもよい。図５、図６、図７に示す実施例において
は、貫通孔２０４を正方形断面とし、その内平面とクロ
ス・ローラー・ベアリングのロールとが円滑に転がり接
触するように設計されている。さらに、無限軌道状のク
ロス・ローラー・ベアリングが第２の直角溝２０２に沿
い、続いて、貫通孔２０４へと円滑に進入するように、
半円形板部材２０６を第２の直角溝２０２の両端に１個
ずつ取り付けてある。半円形部材２０６の円弧端面に直
角溝２０７が加工されている。また、スプラインナット
の外面にはキー溝２１０が加工されて、機械の取り付け
を考慮している。

【００２４】図８は他の態様の直動機械要素のスプライ
ンナットの横断面図である。予め第２の直角溝２０２を
加工した部品２０５をスプラインナットの内面に設けた
取り付け溝に嵌合、組み立てている。しかし、スプライ
ンナットの強度や剛性の点から考えると、このような組
み立て態様よりも、前記の一体の態様の方が優れてい
る。また、貫通孔２０４を第２の直角溝２０２の真後ろ
ではなく、斜め後方に設けている。このように貫通孔を
配置すると、スプラインナットをより薄肉化、軽量化を
することができ好ましい。

【００２５】図９は別の態様の直動機械要素のスプライ
ンナットの斜視図である。側面に平面２２０を設けてあ
り、取り付けのためにねじ穴２２１が加工されている。
このスプラインナットは平板を取り付けるのに適してい
る。

【００２６】図１０はさらに別の態様の直動機械要素の
スプラインナットの斜視図である。一方の端にフランジ
２３０が設けてあり、取り付けのために貫通孔２３１が
設けてある。

【００２７】次に、実施例の直動機械要素のクロス・ロ
ーラー・ベアリングについて、説明する。

【００２８】クロス・ローラー・ベアリングの第１の態
様は、ローラー自体を連結具によって、屈曲自在につな
ぎ無限軌道状の輪にしたものである。例えば、ローラー
の中央円周に溝を設け、Ｃ字形状薄板の連結具を当該溝
に係合させて、回転及び屈曲自在につないでもよい。ま
た、クロス・ローラー・ベアリングの第２の態様は、無
限軌道状の輪をなすものであって、１個のローラーを回
転自在に薄板形状のフレームに保持し、ローラーの回転
軸がフレームの第１辺に平行でフレームの第２辺に垂直
とし、しかもフレーム面に対し４５°の角度をなすよう
にする。フレームの隅には、連結具と係合するための孔
が設けられ、連結具の係合部が挿入され係合されてい
る。そして、連結具によって、隣り合うフレームを順々
に連結し、自由に曲がるような無限軌道状の輪をなして
いる。上記いずれの態様のクロス・ローラー・ベアリン
グにおいても、隣り合うローラーの位置関係は、回転軸
が互いに平行でなく、９０°の角度ずれた、ねじれの関
係となるように連結具によって、つながれている。すな
わち、回転軸は互いに交差することなく、かつ、平行で
ないが、一方の回転軸の平行線と他の回転軸とのなす角
度は９０°となる位置関係にある。

【００２９】クロス・ローラー・ベアリングの第１の態
様は、長尺薄板状のフレームと複数個のローラーとから
なる。ローラーは、それぞれ、相互に接触することな
く、ローラーの回転軸がフレームの短辺に平行でフレー
ムの長辺に垂直とし、しかも、フレームの面に対し４５
°の角度をなすようにし、ローラーがその回転軸のまわ
りに回転自在に取り付けられている。そして、隣り合う
ローラーの回転軸は９０°の角度ずれた、ねじれの位置
関係となしている。クロス・ローラー・ベアリングのロ
ーラーの材質は、耐摩耗性、強度、さびにくさを考慮し
て、工具鋼やステンレス鋼を用いるとよい。一方、フレ
ームは、ローラーの支持のために用いているのであるか
ら、金属製のほか、硬質プラスチックス製あるいは硬質
ゴム製としてもよい。

【００３０】第１の態様のクロス・ローラー・ベアリン
グあるいは第２の態様のクロス・ローラー・ベアリング
を用いた実施例の直動機械要素は、上記のような構造で
あるから、次のように動作する。クロス・ローラー・ベ
アリングは、スプラインナットの内部に設けた貫通孔を
通り、スプラインナットの内面に設けた第２の直角溝に
沿って配置され輪になるように連結される。クロス・ロ
ーラー・ベアリングを取り付けたスプラインナットに、
クロス・ローラー・ベアリングのローラーとスプライン
軸の第１の直角溝の２つの平面が転がり接触するよう
に、スプライン軸を挿入する。このように準備した後
に、スプライン軸に沿ってスプラインナットを移動させ
ると、それに伴い、クロス・ローラー・ベアリングが循
環する。したがって、この実施例においては、スプライ
ンナットを長いストロークにわたり移動させても、クロ
ス・ローラー・ベアリングが脱落することなく、常にス
プラインナットとスプライン軸の間に介在して、円滑に
往復直線運動を行えるので、長ストロークの直動機械要
素に特に適している。

【００３１】また、第３の態様のクロス・ローラー・ベ
アリングを用いた実施例の直動機械要素は、上記のよう
な構造であるから、スプライン軸の軸に平行に設けられ
た第１の直角溝に沿って、クロス・ローラー・ベアリン
グを介して、スプラインナットの内面に設けた第２の直
角溝にならって、スプラインナットが純粋な直線運動を
行う。そして、この運動は、となりどおしが９０°ねじ
れた関係のクロス・ローラー・ベアリングのローラー
と、スプライン軸に設けた第１の直角溝の２つの平面お
よびスプラインナットに設けた第２の直角溝の２つの平
面との転がり移動によるものであるから、位置精度が極
めて高く、耐摩耗性、耐衝撃性に優れたものである。

【００３２】

【発明の効果】

（１）本発明に係る直動機械要素においては、直角溝の
平面とクロス・ローラー・ベアリングのローラーとが転
がり接触する構造であるから、異物が混入しても、傷が
付いたりしにくく、かつ、がたも生じにくい。また、耐
衝撃性も優れている。そのため、長時間、保守なしで
も、当初の精度を維持でき、精密な直線運動に適してい
る。

【００３３】（２）本発明に係る直動機械要素において
は、直角溝の平面とクロス・ローラー・ベアリングのロ
ーラーとが転がり接触する構造であるから、直線往復運
動に対する抵抗がほとんどなく、滑らかに移動する。そ
のため、スプラインナットやスプライン軸の温度上昇は
ほとんどなく、駆動エネルギーを節約できる。

【００３４】（３）本発明に係る直動機械要素において
は、直角溝に沿って移動する構造であるから、スプライ
ン軸とスプラインナットの相互の運動は純粋な直線運動
であり、スプライン軸の円周方向への回転運動成分はま
ったくない。すなわち、ねじれ運動や腰振り運動はなく
なる。そのため、寸法精度を高く維持することができ、
偏摩耗や破損を減少させることができる。

【００３５】（４）無限軌道状の輪となしたクロス・ロ
ーラー・ベアリングを用いた態様の本発明に係る直動機
械要素においては、スプライン軸に沿ってスプラインナ
ットをいくら移動しても、クロス・ローラー・ベアリン
グが脱落することなく、常にスプライン軸とスプライン
ナットの間にクロス・ローラー・ベアリングが介在し
て、円滑に移動できるので、特に、長いストロークの直
線往復運動に適している。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の直動機械要素のスプライン軸の斜視図
である。

【図２】実施例の直動機械要素のスプライン軸の斜視図
である。

【図３】実施例の直動機械要素のスプライン軸の斜視図
である。

【図４】実施例の直動機械要素のスプライン軸の側面図
である。

【図５】実施例の直動機械要素のスプラインナットの斜
視図である。

【図６】実施例の直動機械要素のスプラインナットの横
断面図である。

【図７】実施例の直動機械要素のスプラインナットの縦
断面図である。

【図８】実施例の直動機械要素のスプラインナットの横
断面図である。

【図９】実施例の直動機械要素のスプラインナットの斜
視図である。

【図１０】実施例の直動機械要素のスプラインナットの
斜視図である。

【符号の説明】１スプライン軸１０１ガイド部１０２第１の直角溝１０３平面１０４取付け部１０５取付け部２スプラインナット２０２第２の直角溝２０３平面２０４貫通孔２０５部品２０６半円形板部材２０７直角溝２１０キー溝２２０平面２２１ねじ穴２３０フランジ２３１貫通孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】略円筒形のスプラインナットの中空部に
略丸棒状のスプライン軸を貫通させ、スプラインナット
がスプライン軸に沿って直線運動する直動機械要素にお
いて、スプライン軸の外面に、その軸に平行に、２つの
平面が９０°の角度をなす第１の直角溝を形成し、スプ
ラインナットの内面に、その軸に平行に、２つの平面が
９０°の角度をなす第２の直角溝を形成して、スプライ
ンナットの中空部にスプライン軸を貫通させたときに、
第１の直角溝と第２の直角溝とが向かい合うようにな
し、第１の直角溝と第２の直角溝の間にクロス・ローラ
ー・ベアリングを介在させたことを特徴とする直動機械
要素。
【請求項２】第１の直角溝が２条であり、スプライン
軸の中心のまわりに１８０°の角度に配置され、同様
に、第２の直角溝が２条であり、スプラインナットの中
心のまわりに１８０°の角度に配置されている請求項１
に記載の直動機械要素。
【請求項３】第１の直角溝が３条であり、スプライン
軸の中心のまわりに１２０°の角度に配置され、同様
に、第２の直角溝が３条であり、スプラインナットの中
心のまわりに１２０°の角度に配置されている請求項１
に記載の直動機械要素。
【請求項４】第１の直角溝が４条であり、スプライン
軸の中心のまわりに９０°の角度に配置され、同様に、
第２の直角溝が４条であり、スプラインナットの中心の
まわりに９０°の角度に配置されている請求項１に記載
の直動機械要素。
【請求項５】第２の直角溝の近傍で、スプラインナッ
トの内部に貫通孔を設け、当該貫通孔にクロス・ローラ
ー・ベアリングを通し、第２の直角溝に沿って配置し
て、クロス・ローラー・ベアリングを無限軌道状の屈曲
自在の輪となしたことを特徴とする請求項１から請求項
４までのいずれか１つに記載の直動機械要素。
【請求項６】第２の直角溝の近傍で、スプラインナッ
トの内部に貫通孔を設け、クロス・ローラー・ベアリン
グの個々のローラーが独立しており、ローラー相互が押
し合って、第２の直角溝に沿い、貫通孔を通って、輪と
なって循環運動することを特徴とする請求項１から請求
項４までのいずれか１つに記載の直動機械要素。
【請求項７】第２の直角溝の近傍で、スプラインナッ
トの内部に貫通孔を設け、クロス・ローラー・ベアリン
グの個々のローラーが独立しており、別々のローラー保
持板に１個のローラーが回転自在に取り付けられ、ロー
ラー保持板相互が押し合って、第２の直角溝に沿い、貫
通孔を通って、輪となって循環運動することを特徴とす
る請求項１から請求項４までのいずれか１つに記載の直
動機械要素。
【請求項８】細長い平板状のローラー保持板に複数の
ローラーを回転自在に取り付けてなるクロス・ローラー
・ベアリングを用いる請求項１から請求項４までのいず
れか１つに記載の直動機械要素。
【請求項９】第２の直角溝を予め形成した部品をスプ
ラインナットの内面に取り付けたことを特徴とする請求
項５から請求項８までのいずれか１つに記載の直動機械
要素。
【請求項１０】第２の直角溝をスプラインナットに一
体として形成したことを特徴とする請求項５から請求項
８までのいずれか１つに記載の直動機械要素。