JPH064091Y2 - 直線案内機構 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、移動体を案内して直線移動させる直線案内
機構に関し、特にコンパクトで作動性の良いものであ
る。

［従来の技術］ 従来の直線案内装置には、例えば実開昭５８−１５５４
２６号公報に示されるものがある。

このものは、軸方向の凹所の内面に軸方向のボール転動
溝を複数条有し、該ボール転動溝の後方にそれぞれボー
ル通路となる軸方向の貫通孔を形成した摺動台（スライ
ダ）と、該摺動台の両端部にそれぞれ固定され前記摺動
台のボール転動溝及び該ボール転動溝に対応する貫通孔
にまたがり半円弧状のボール通路（湾曲ボール溝）を凹
部として形成した側板（エンドキャップ）と、前記摺動
台のボール転動溝、貫通孔及び側板の半円弧状のボール
通路に転動自在に満たされた多数のボールと、前記摺動
台のボール転動溝に配されたボールに嵌合する軸方向の
ボール転動溝を有する長尺の軌道軸（案内レール）とを
備え、前記摺動台がボールの転動を介して軌道軸上を軸
方向に移動可能とされているものである。

［考案が解決しようとする問題点］ しかしながら、従来のものは、摺動台の移動時に転動循
環する無負荷ボールの通路となる摺動台のボール戻り通
路が摺動台を軸方向に貫いた貫通孔として形成されてい
るため、次のような問題点があった。

摺動台の軸方向の寸法が大きいと、孔径に対して長
さが極めて長い孔加工を行わねばならず、その孔加工の
限界がすなわち摺動台の長さの限界となり、摺動台長さ
が規制されてしまう。

細長い孔を加工する際は、孔内面の面粗さは良好で
はなく、したがってこの貫通孔を通路として通過するボ
ールの作動性に悪影響を与える。

摺動台を軌道軸に組付けた全体的な高さが高くなり
過ぎる傾向がある。

コンパクト化のため１列構造とした場合、負荷容量
を確保するためボール側の軸方向長さを例えば２倍程度
とすると、ボール列が長くなり、ボールの循環が重くな
り作動性が悪くなる。

この考案は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、貫通孔の加工を要しないボールの戻し通路を
備えた直線案内機構を提供して、上記問題点を解決する
ことを目的としている。

［問題点を解決するための手段］ この考案は、側面にボール転動溝を有して軸方向に延長
された案内レール部材と、該案内レール部材を跨いで軸
方向に移動可能に遊嵌されると共にその両袖部の内面側
に前記案内レール部材のボール転動溝に対向するボール
転動溝を有し且つ両袖部の外面側に該ボール転動溝に平
行するボール通路溝を有するスライダ部と、湾曲ボール
溝を有してスライダ部の端部に接合されるエンドキャッ
プ部とを備え、該エンドキャップ部は湾曲ボール溝の外
側半円周の終端からその接線方向に延長された延長溝を
有して嵌合突出部が形成され、該嵌合突出部の延長溝に
軸方向に長い半割チューブが前記湾曲ボール溝の外側半
円周の終端より奥迄差し込んで嵌着され前記スライダ部
のボール通路溝とによりボール戻り通路が形成され、前
記嵌合突出部の延長溝外周には前記半割チューブを差し
込んだ際に該半割チューブを接合段差が生じないように
受け入れると共に該半割チューブの回転を阻止する半割
チューブ挿入溝が形成され、前記ボール戻り通路と前記
湾曲ボール溝とボール転動溝とで形成されるボール循環
経路に多数のボールが転動自在に装填されている。

［作用］ スライダ部の移動に伴って、案内レール部材のボール転
動溝とこれに対向するスライダ部側のボール転動溝とに
嵌合してボールが転動する。ボールはスライダ部一端の
エンドキャップ部の湾曲ボール溝に導かれてＵターン
し、スライダ部の外側面に設けられ半円ボール通路溝と
半割チューブとが対向してなる円形のボール戻り通路を
経てスライダ部他端のエンドキャップ部の湾曲ボール溝
に至り、再度Ｕターンして前記ボール転動溝に戻る循環
を繰り返す。

上記スライダ部の外側面に設けられたボール戻り通路
は、ボール通路溝と半割チューブとが対向して形成され
るから、従来のようにスライダに開通孔を加工する必要
はない。ボール通路溝と半割チューブは、例えば引き抜
き加工等を利用して、長さに制約されること無く簡単に
形成することが可能であり、従ってスライダ部材の長さ
は必要に応じて任意に選定できる。

また、上記ボール通路は貫通加工ではなく溝加工で形成
できるから、良好な加工面が得られて、ボールの作動性
が改善される。

更に、スライダ部は移動体の一側面側を僅かに延長する
のみで形成できるから、全体的にコンパクトになる。

また更に、嵌合突出部に差し込まれた半割チューブは半
割チューブ挿入溝に受け入れられて接合段差が生じない
ようになっており、しかも半割チューブの回転が半割チ
ューブ挿入溝によって阻止されているため、ボール戻り
通路内にボールの転動を妨げる段差が形成されるおそれ
がない。

［実施例］ 以下，この考案の実施例を図面に基づいて説明する。な
お、各図中の同一符号は、同一または相当部分を表して
いる。

第１図ないし、第９図はこの考案の一実施例を示すもの
で、送りねじ装置に適用したものである。

外周面に螺旋溝１Ａを有する送りねじ軸（この場合はボ
ールねじ軸）１に、角型ナット２とこれとほぼ同様の大
きさを有するサブブロック３とが、軸方向に移動可能に
挿通されている。角型ナット２とサブブロック３とは、
上面側にねじ４で固定された連結板５を介して一体的に
連動するように連結されて送りねじ装置が形成されてい
る。

角型ナット２は、その中心部に設けられボールねじ軸１
が挿通している軸方向の貫通孔の内周面の一部に、上記
送りねじ軸の螺旋溝１Ａに対応させた螺旋溝１Ｂを有す
ると共に、その螺旋溝１Ｂに連通するよう外方から穿設
された孔にコ字形に湾曲されたボールチューブ７が挿着
され、転動体循環路を形成している。上記の両螺旋溝１
Ａ，１Ｂには図示しない多数の転動体であるボールが転
動自在に嵌合されており、それらの転動体が両螺旋溝１
Ａ，１Ｂの間を転がりながら進み、螺旋溝を例えば１回
半回ってから、転動体循環路のボールチューブ７の先端
で掬い上げられ、転動体循環路の中を通過して両螺旋溝
間に戻る循環を繰り返す周知の構成を有する。上記角型
ナット２の貫通孔の両端には、送りねじ軸の螺旋溝１Ａ
を払拭するべく、防塵用の例えばゴム，プラスチックス
等のシール８が装着してある。

なお、９は角型ナット２とサブブロック３に被可動部材
を取付ける取付けボルト用のねじ穴である。

サブブロック３の中心部に設けられた送りねじ軸挿通孔
は、送りねじ軸１の径より大径とされ送りねじ軸と接触
しない径の貫通孔とされており、角型ナット２における
ような螺旋溝は有しない。

上記の送りねじ装置を構成する角型ナット２及びサブブ
ロック３には、それらの移動を送りねじ軸１に沿って直
線的に案内するための直線案内機構１０がそれぞれに併
設されている。

両者の直線案内機構１０は全く同様であるから、以下に
角型ナット２に併設されたものについてのみ説明し他方
は省略する。

直線案内機構１０は、軸方向に延長された案内レール部
材２０と、その案内レール部材２０を跨いで軸方向に移
動可能に遊嵌されたスライダ部３０と、そのスライダ部
３０の軸方向の両端部に接合されるエンドキャップ部４
０とで構成されている。

案内レール部材２０は両側面に１条のボール転動溝２１
を有しており、送りねじ軸１と平行に僅かに間隔を隔て
て配設される。その取付けのため、上下に貫通してねじ
孔２２が軸方向に適宜の間隔を置いて複数個設けられ、
これにボルトを螺合することにより、案内レール部材２
０は図示しない基台等に固定される。ボール転動溝２１
は、その横断面が中心の異なる２つの円弧面をほぼＶ字
状に形成したいわゆるゴシックアーチ状の溝とされてい
る。

スライダ部３０は、角型ナット２の一面側、すなわち案
内レール部材２０に面した側の両端部を僅かに延長して
形成されている。その延長部の中央部分に、第４図に示
すような軸方向の凹部３１を形成して、その凹部３１に
前記案内レール部材２０の上部が遊嵌される。その凹部
３１の両側は、袖部３２が設けられ、その袖部３２の内
側面には、案内レール部材２０のボール転動溝２１に対
向させたゴシックアーチ状のボール転動溝３３を有して
いる。また袖部３２の外側面には、内側面のボール転動
溝３３に平行する横断面半円状のボール通路溝３４が形
成されている。両袖部３２の外面間の幅は、角型ナット
２の両側面間の幅より小さく形成されて、角型ナット２
からスライダ部３０へ移る部分は段部３５になってい
る。

エンドキャップ部４０は、スライダ部３０の軸方向の端
面において凹部３１を縁取りする正面形状を備えてい
る。且つその幅方向の両端には、前記段部３５すなわち
スライダ部３０の袖部３２の外側に嵌合する嵌合突出部
４１を有しており、全体の平面形状はコ字状に形成され
ている。（第６図〜第９図参照）。

このエンドキャップ部４０には、湾曲ボール溝４２が左
右一対をなして形成されており、これによって案内レー
ル部材２０の側面のボール転動溝２１とこれに対向する
スライダ部３０の内側面のボール通路溝３３とを、スラ
イダ部３０の外側面のボール通路溝３４側に連通させ
る。前記嵌合突出部４１の内面側には、中心線湾曲半径
Ｒ１である湾曲ボール溝４２における半径Ｒ２の外側半
円周４３の終端４４からその接線方向に延長された横断
面半円状の延長溝４５が形成されている。更にこの延長
溝４５外周に、軸方向に長い半割チューブ挿入溝４６が
設けられており、その半割チューブ挿入溝４６の奥行き
の終点は、前記湾曲ボール溝の外側半円周４３の途中の
点４７の接線で近似される直線４８と交わる深い位置に
達するように設定されている。一方、湾曲ボール溝４２
が案内レール部材２０のボール転動溝２１側に接続され
る外側円弧面の端部は、ボール転動溝２１の底部に近接
するように鋭角をなして突出され、ボール掬い上げ端部
４９が設けられている。

なお、スライダ部３０の袖部３２の端面には図示しない
ねじ穴が設けられ、一方エンドキャップ部４０には、上
記スライダ部の袖部３２の端面に当接する部分に、ねじ
挿通孔４０Ａと、その外周に環状に突出させた案内突起
４０Ｂが形成されている。この案内突起４０Ｂを上記袖
部３２の図示しないねじ穴外周に設られた環状凹部に嵌
合させて位置決めし、ねじ挿通孔４０Ａに挿通したねじ
４０Ｃを締め込むことで、エンドキャップ部４０はスラ
イダ部３０の端面に取りつけられる。

上記エンドキャップ部４０の半割チューブ挿入溝４６に
は、例えば金属製で断面半円状の半割チューブ５０が、
前記湾曲ボール溝４２の終端４４より奥迄差し込んで嵌
着されている。これにより、半割チューブ５０の回転を
阻止して支持することが可能であり、スライダ部の袖部
３２の外側に設けた半円状のボール通路溝３４と対向
し、両者によってボール戻り通路５１が形成される。

そのボール戻り通路５１と湾曲ボール溝４２と案内レー
ル部材及びスライダ部３０の対向ボール転動溝２１，３
３からなるボール転動路とでボール循環経路が形成さ
れ、そのボール循環経路内に多数のボール５２が転動自
在に装填されている。

次に作用を説明する。

送りねじ軸１を例えば図外のサーボモータで正又は逆回
転させると、送りねじ軸の外周螺旋溝１Ａ及び角型ナッ
ト２の螺旋溝１Ｂとに嵌合している転動体の転動によ
り、角型ナット２は軸方向に前進又は後進する。この
時、転動体はボールチューブ７を経て循環する。連結板
５を介して連結されているサブブロック３も、角形ナッ
ト２と共に移動する。その場合、直線案内機構１０が角
型ナット２，サブブロック３の送りねじ軸１回りの回転
を阻止し、案内レール部材２０の軸方向に沿い、正確に
直線移動させる。すなわち、角型ナット２，サブブロッ
ク３は、案内レール部材２０のボール転動溝２１とスラ
イダ部３０のボール転動溝３３とに嵌合してボール循環
経路内を無限循環する多数のボールで支持され、ローリ
ング，ヨーイング，ピッチング等の揺動は完全に防止さ
れる。

その際、上記の直線案内機構１０におけるボールの無限
循環は、次のようにして行われる。すなわち、案内レー
ル部材２０上のスライダ部３０が角型ナット２と共に軸
方向に移動すると、ボール転動溝２１，３３でなるボー
ル転動路に挿入されたボール５２が転動し、スライダ部
３０の移動方向と逆方向に移動する。そしてスライダ部
３０の端部において、エンドキャップ部４０に設けた湾
曲ボール溝４２の突出端部４９で掬い上げられて湾曲ボ
ール溝４２に導かれ、方向を変更されてＵターンする。

続いて、スライダ部３０の袖部３２の外側に設けた半円
状のボール通路溝３４と、これに対向して設けられた半
割チューブ５０とで一体に形成されたボール戻り通路５
１を通って反対側のエンドキャップ部４０に至り、他方
の湾曲ボール４２により再度Ｕターンされてボール転動
溝２１，３３でなるボール転動路に戻り、転動を続行し
つつ移動する循環を繰り返す。

その循環運動の際のボールの転動は極めて円滑に行われ
る。これは、エンドキャップ部４０でＵターンしたボー
ルを戻すボール通路５１が、滑らかな表面に加工し易い
半円状のボール通路溝３４と半割チューブ５０とで構成
されているためである。このボール通路５１を、従来の
直線案内装置と同様にドリル加工された貫通孔として形
成した場合は、特に長尺の深穴程内面が粗くなり、ボー
ルの転動が円滑に行われ難い。しかも小径の深穴程加工
困難でコスト高となるが、この考案によれば、長尺でも
容易な溝加工のみでよく、例えば引き抜き加工を利用す
るなどして、大幅なコスト低減を果たすことができる。

また、この考案の直線案内機構１０のボール戻り通路５
１は、半割チューブ５０を前記湾曲ボール溝４２の終端
４４より奥迄差し込んで嵌着するため、半割チューブ５
０が半割チューブ挿入溝４６に受け入れられ湾曲ボール
溝４２や延長溝４５側に半割チューブ５０がはみ出すこ
とがなく、ボール戻り通路５１内にボールの円滑な転動
を妨げる接合段部が形成されるおそれもなく、更には、
差し込んだ半割チューブ５０の回転も完全に阻止でき
る。

この半割チューブ５０の回転を阻止した構造とすること
で、直線案内機構１０へのローリング方向の負荷に対し
ても高い剛性が確保され、半割チューブ５０が横方向に
（ボール戻り通路５１が狭まる方向、即ち内側に寄る方
向に）移動し、ボール走行部に段差ができることがない
ため安定したボールの走行が実現できる。

また、この考案の直線案内機構１０は、角型ナット２や
サブブロック３の如き移動体の一部に形成することがで
きるから、全体として非常にコンパクトであり、特に軽
量化が必要な向きに好適である。

［考案の効果］ 以上説明したように、この考案によれば、案内レール部
材を跨いで軸方向に移動可能に遊嵌されるスライダ部
は、その内側面に案内レール部材のボール転動溝に対向
するボール転動溝が形成され且つその外側面にボール転
動溝に平行するボール通路溝が形成されたものとし、湾
曲ボール溝を有してスライダ部の端部に接合されるエン
ドキャップ部には、湾曲ボール溝の外側半円周の終端か
らその接線方向に延長された延長溝を有する嵌合突出部
が形成され、該嵌合突出部の延長溝に軸方向に長い半割
チューブが前記湾曲ボール溝の外側半円周の終端より奥
迄差し込んで嵌着され、この半割チューブと前記スライ
ダ部のボール通路溝とによりボール戻り通路が形成さ
れ、前記嵌合突出部の延長溝外周には前記半割チューブ
を差し込んだ際に該半割チューブを接合段差が生じない
ように受け入れると共に該半割チューブの回転を阻止す
る判割チューブ挿入溝が形成され、前記ボール戻り通路
と前記湾曲ボール溝とボール転動溝とで形成されるボー
ル循環経路に多数のボールか転動自在に装填されている
直線案内機構とした。そのため、ボール循環経路を構成
するボール通路の形成にドリル加工が不必要となり、次
のような効果が得られる。

スライダ部の軸方向寸法が異なっても、半割チュー
ブの長さを変更すれば良く、スライダ部のボール通路溝
の加工は簡単であり、高剛性且つ低コストで容易に製作
可能である。

ボール通路の面粗さが良好で、ボールが円滑に転動
できて、作動性が極めて良好である。

移動体の一部を僅かに延長するのみで形成すること
が可能となり、全体的な高さを極めて低くできて、コン
パクトである。

ボール戻り通路を形成する半割チューブは半円形で
あるので剛性が高く、薄い板材が使用でき軽量化でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例の側面図、第２図は第１図
に示すものの平面図、第３図は第１図の矢視IIIで示す
一部切欠き正面図、第４図は第１図のVI-VI線断面図、
第５図は半割チューブの側面図、第６図は第２図のVI-V
I線断面で示すエンドキャップ部の背面図、第７図はエ
ンドキャップ部の平面図、第８図は、第６図の部分拡大
図、第９図は第８図のIX-IX線断面図である。 １は送りねじ軸、２は角型ナット、１０は直線案内機
構、２０は案内レール部材、２１，３３はボール転動
溝、３０はスライダ部、３２は袖部、３４はボール通路
溝、４０はエンドキャップ部、４１は嵌合突出部、４２
は湾曲ボール溝、４３は外側半円周、４４はその終端、
４５は延長溝、５０は半割チューブ、５１はボール戻り
通路、５２はボールである。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】側面にボール転動溝を有して軸方向に延長
   された案内レール部材と、該案内レール部材を跨いで軸
   方向に移動可能に遊嵌されると共にその両袖部の内面側
   に前記案内レール部材のボール転動溝に対向するボール
   転動溝を有し且つ両袖部の外面側に該ボール転動溝に平
   行するボール通路溝を有するスライダ部と、湾曲ボール
   溝を有してスライダ部の端部に接合されるエンドキャッ
   プ部とを備え、該エンドキャップ部は湾曲ボール溝の外
   側半円周の終端からその接線方向に延長された延長溝を
   有して嵌合突出部が形成され、該嵌合突出部の延長溝に
   軸方向に長い半割チューブが前記湾曲ボール溝の外側半
   円周の終端より奥迄差し込んで嵌着され前記スライダ部
   のボール通路溝とによりボール戻り通路が形成され、前
   記嵌合突出部の延長溝外周には前記半割チューブを差し
   込んだ際に該半割チューブを接合段差が生じないように
   受け入れると共に該半割チューブの回転を阻止する半割
   チューブ挿入溝が形成され、前記ボール戻り通路と前記
   湾曲ボール溝とボール転動溝とで形成されるボール循環
   経路に多数のボールが転動自在に装填されていることを
   特徴とする直線案内機構。