JPH0656182B2 - ボールケージ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば各種リニアベア
リングの軌道レールとスライダとの間や、旋回ベアリン
グの内輪と外輪との間等に挿入され、一対のベアリング
レースの間に生じる相対的な直線運動や回転運動を支承
するボールケージに関し、詳細には、金型内にボールを
インサートした合成樹脂の射出成形によって製作される
ボールケージの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のボールケージは、先ず金
属薄板のプレス成形や合成樹脂の射出成形で複数のボー
ルポケットを有する保持部材を製作した後に、上記ボー
ルポケットに対してボールを一つづつ装填して生産され
ていた。そのため、複数のボールポケットにボールを配
列する作業が大変面倒であり、しかも、ボールが極端に
小さい場合(例えば直径1mm程度)には、そのようなボー
ル配列作業の自動化は著しく困難なので、これらボール
の配列作業は人的労力に頼らざるを得ないという問題点
があった。また、ボールポケットにボールを装填しただ
けではボールがポケットから転がり出てしまうので、ボ
ールポケットの周縁にはボール装填後にかしめ加工を施
す必要があり、その製作に手間やコストがかかるといっ
た問題点もあった。

【０００３】そこで、本願発明者らはこのような問題点
を解決すべく、ボールを金型内にインサートした合成樹
脂の射出成形によって保持部材が製作されるボールケー
ジを提案している。この提案によれば、保持部材はボー
ルが所定の配列で組み込まれた状態で成形されるのでボ
ールを一つづつ保持部材に挿入する手間がなく、また、
故意に外力を加えない限りボールが保持部材から抜け落
ちないので、保持部材の射出成形以外に何ら特別な加工
が必要ない。従って、従来のボールケージに比較して極
めて容易に製造することができる他、その製造コストも
安価となる利点を有している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記提案に
係るボールケージでは射出成形した保持部材の収縮によ
りボールと保持部材との間に極僅かなクリアランスが発
生し、その結果としてボールが自在に転動している。こ
のため、ベアリングレースのボール転走面に挟み込まれ
たボールが保持部材に対して僅かでも偏心していると、
ボールと保持部材との摩擦が大きくり、ボールの回転抵
抗が急激に増加する。従って、このボールケージではボ
ールがベアリングレースのボール転走面と正確に対応す
るよう保持部材を高精度に成形することが要求される。

【０００５】しかしながら、保持部材を高精度に成形し
た場合でも、ベアリングレースのボール転走面が正確な
位置に形成されていない場合には、やはりボールが保持
部材に対して偏心するのでボールの円滑な回転を期待す
ることはできない。例えばベアリングレースに複数のボ
ール転走面が形成されていて、互いに隣接するボール転
走面とボール転走面との間の距離に極僅かな加工誤差が
含まれる場合である。この場合は異なるボール転走面を
転走するボール同士が保持部材を引っ張り合い又は押し
合うので、ボールと保持部材とが強く擦れ合ってボール
の回転抵抗は大きく成らざるを得ない。特に小型のベア
リングではボール転走面の研削加工それ自体が困難なの
で、ボール転走面の加工誤差を完璧に排除することは至
難の業である。このように本願発明者らの提案に係るボ
ールケージは、生産性の点からすれば従来のボールケー
ジを大きく凌駕するものの、実際の使用に当たってはボ
ールの回転抵抗が大きくなってしまうという問題点を有
していた。

【０００６】本発明はこのような問題点に鑑みなされた
ものであり、その目的とするところは、生産性に優れ且
つベアリングレースに組み込んだ際にボールが抵抗なく
円滑に回転するボールケージを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願発明者らは上記目的
を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、以下の技術的手段
を案出するに到った。すなわち、本発明は、ベアリング
レースに形成された複数のボール転走面を転走する多数
のボールと、これらボールが所定の配列で転動自在に組
み込まれた保持部材とから構成されるボールケージであ
り、上記保持部材は上記ボールを金型内に中子として配
置した合成樹脂の射出成形によって作られ、且つ、互い
に異なるボール転走面を転走するボールとボールとの間
にはこれらボールを離隔する切込部が形成されているこ
とを特徴とするものである。

【０００８】先ず、本発明のボールケージの製造手順に
ついて図1を参照しながら簡単に説明する。先ず、図1
(A)に示すように、型開きされた固定型5と移動型6のい
ずれか一方(図中では固定型5)にボール4をセットする。
固定型5及び移動型6の双方には型締め時にボール4を固
定するための座7が設けれており、ボール4はこの座7の
上にセットされる。次に、図1(B)に示すように固定型5
と移動型6とを型締めし、ボール4が中子として固定され
たキャビティ8を形成した後、図1(C)に示すようにこの
キャビティ8へ保持部材となる合成樹脂9を射出する。そ
して、射出した合成樹脂9が金型温度まで冷却された後
に、図1(D)に示すように固定型5と移動型6とを型開き
し、ボール4が保持部材9の所定の位置に組み込まれた本
発明のボールケージ1が取り出される。

【０００９】本発明において、上記切込部は保持部材の
射出成形の際に形成することができるが、射出成形され
た保持部材の所定の位置を後から打ち抜くことで形成し
ても差し支えない。

【００１０】また、本発明において保持部材に適してい
る合成樹脂としては、射出成形後の保持部材の収縮を利
用してボールを回転自在としているので、収縮率が大き
く且つ柔軟性のある材質であって、収縮を阻害するガラ
ス繊維等の添加物を含まない材質が好ましい。また、転
動するボールが接触することから潤滑性及び耐磨耗性に
優れ、面粗度の小さい材質であることが好ましい。本願
発明者らが試作した結果によれば、ナイロン系の合成樹
脂が好ましく、特にナイロン-6が本発明に適している。
また、ナイロン-66やナイロン-46も射出条件等によって
は使用可能である。

【００１１】本発明において保持部材の肉厚はボール直
径の約1/4〜3/4程度であるが、肉厚が薄くなるにつれ保
持部材に包持されているボールの球面は小さくなるの
で、保持部材の成形後に発生するボールクリアランスの
大きさによってはボールが保持部材から脱落することも
ある。従って、保持部材の肉厚はボール直径や使用する
合成樹脂の収縮率に応じて適宜決定される必要がある。

【００１２】更に、本発明ではボールと保持部材との間
に生じる隙間は最大でも約0.1mm程度なので、ボールに
油膜が付着しているとボールの円滑な回転が阻害され
る。従って、ボールを射出成形の金型にインサートする
際には、予めこれを洗浄して油膜を取り除いておく必要
がある。

【００１３】

【作用】上記技術的手段は次のように作用する。互いに
異なるボール転走面を転走するボールとボールとの間に
はこれらボールを離隔する切込部を形成しているので、
一のボール転走面を転走するボールと他のボール転走面
を転走するボールとが保持部材を引っ張り合う又は押し
合うことがない。従って、保持部材に保持されたボール
とベアリングレースのボール転走面との位置が正確に対
応していない場合でもボールと保持部材とが強く擦れ合
うことがなく、ボールはベアリングレースのボール転走
面を常に円滑に転動する。

【００１４】

【実施例】以下添付図面に基づいて本発明のボールケー
ジを詳細に説明する。図2及び図3は本発明を適用したボ
ールケージ1の第一実施例を示すものであり、また、図4
乃至図7はこの第一実施例に係るボールケージ1を用いた
リニアスライドベアリングを示すものである。先ず上記
リニアスライドベアリングの構成について説明し、その
後で本実施例のボールケージ1について説明する。

【００１５】上記リニアスライドベアリングは、案内す
べき可動体(図示せず)をベッドやテーブル等の固定部
(図示せず)に沿って直線往復運動させるものであり、図
5に示す分解斜視図に示されるように、上記固定部に配
設されるチャネル状の軌道レール2(ベアリングレース)
と、上記可動体に配設されて軌道レール2の凹溝内を予
め定められたストロークで往復運動するスライダ3(ベア
リングレース)と、上記軌道レール2とスライダ3との間
に組み込まれたボールケージ1とから構成されている。

【００１６】上記軌道レール2は、図8及び図9に示すよ
うに、基底部21の両側端から一対の側壁部22が立ち上が
ったチャネル状に形成されており、各側壁部22の内面側
には夫々2条のボール転走面23a,23bが軸方向に沿って設
けられている。各ボール転走面23a,23bは基底部21の底
面と45°の角度をなす方向に、且つ、互いに隣接するボ
ール転走面と収束する方向に面して形成されている。ま
た、上記基底部21には、この軌道レール2を固定部へ取
り付けるためのボルトあるいはビスが螺合するねじ孔24
が設けられている。

【００１７】また、上記スライダ3は、図11及び図12に
示すように、可動体が固定される取付部31の両側端から
一対の袖部32が垂下したチャネル状に形成されており、
各袖部32の外面側には上記軌道レール2のボール転走面2
3a,23bと相対向するように一対のボール転走面33a,33b
が形成されている。また、上記取付部31には、このスラ
イダ3を可動体へ取り付けるためのボルトあるいはビス
が貫通する取付孔34が設けられている。

【００１８】このように構成される上記軌道レール2と
スライダ3は、図6に示すように、ボールケージ1のボー
ル4を相対向するボール転走面23a(又は23b)とボール転
走面33a(又は33b)との間に挟み込むようにして組み合わ
され、ボール4の転動によってスライダ3を軌道レール2
内で自在に往復運動させて使用される。この際、ボール
ケージ1もボール4の転動に伴って軌道レール2内を移動
するので、スライダ3は上記ボールケージ1が軌道レール
2から脱落しない範囲で有限ストロークの往復運動をす
ることができる。

【００１９】次に、本実施例のボールケージ1について
説明する。この実施例に係るボールケージ1は、図2及び
図3に示すように、合成樹脂製の保持部材9に多数のボー
ル4が所定の配列で転動自在に組み込まれたものであ
る。上記保持部材は、一対のボール保持部12,12が屈曲
部13を介して基部11の両側に連結されたものであり、各
ボール保持部12には上記軌道レール2の一方の側壁22に
形成された2条のボール転走面23a,23bを転走するボール
4が2列で組み込まれている。また、各ボール保持部12に
は2列に配列されたボール4を仕切るように切込部14が形
成されている。すなわち、この切込部14は互いに異なる
ボール転走面23a,23bを転走するボールとボールとを離
隔している。

【００２０】この保持部材9はボール4を金型(図示せず)
内に中子として配置した合成樹脂の射出成形によって製
作される。その際の金型内におけるボール4の配列は図2
に示される通りである。射出成形に用いられる合成樹脂
はナイロン-6であり、射出圧力は80kgf/cm²、充填時間
は0.2sec、射出後の金型保持時間は3.0secである。ま
た、金型の型締力は120kgf/cm²、金型温度は80〜120°C
である。このようにして本実施例ではボール4を中子と
して保持部材9を射出成形しているので、金型からは上
記保持部材9に所定の配列でボール4が組み込まれたボー
ルケージ1が取り出される。その際、ボール4はその球面
が保持部材9に包持されているので、故意に外力を加え
ない限り保持部材9から抜け落ちることはない。

【００２１】金型から取り出した直後のボールケージ1
は、保持部材9とボール4とが密着しているのでボール4
は回転しない。しかし、ナイロン-6は射出成形後も約70
時間に亘って収縮が進行するので、成形後1〜2日すると
保持部材9とボール4との間に隙間が発生してボール4が
自在に転動するようになる。

【００２２】図6に示されるように、ボールケージ1は軌
道レール2とスライダ3との間に挟み込まれた際に断面略
倒コ字状をしているが、保持部材9は図3に実線で示すよ
うな略平板状に射出成形される。これはボール4を金型
内に中子として配列する際の作業性の向上と金型形状の
単純化を図ったためである。つまり、図3に実線で示す
形状の保持部材9を射出成形するに当たっては、金型内
の水平な面にボール4を配列すれば良いので、その配列
作業を容易に行うことができる。これに対し、図6に示
す形状の保持部材9を射出成形しようとすれば、金型内
の互いに向き合った面に対してボール4を配列しなけれ
ばならないので、その配列作業が困難となる他、配列し
たボール4を金型に吸い付けるための手段が必要となり
金型のコストが嵩む。従って、本実施例では上記保持部
材9を図3に実線で示す略平板状に射出成形し、軌道レー
ル2に組み込む際には屈曲部13を折り曲げて一対のボー
ル保持部12を一点鎖線で示す位置へ起こすようにしてい
る。

【００２３】尚、前記のように本実施例のボールケージ
1は強制的に折り曲げられて軌道レール2とスライダ3と
の間に挿入されるが、折り曲げられたボールケージ1は
軌道レール2の中で拡開しようとするので、このままで
はスライダ3の運動に余分な摺動抵抗が作用してしま
う。このため、本実施例では、軌道レール2とスライダ3
との間にボールケージ1を強制的に挿入したリニアベア
リングをオーブンに入れ、保持部材9を成形した際の金
型温度まで加熱してから空気中で自然冷却するようにし
ている。その結果、保持部材9の屈曲部13は折れ曲がっ
た形状に再成形されるので、ボールケージ1の拡開しよ
うとする力が失われ、スライダ3に作用する摺動抵抗を
大幅に減じることができる。

【００２４】このように構成された本実施例のボールケ
ージでは、異なるボール転走面23a-33a,23b-33bを転走
するボール4とボール4との間を離隔するように、各ボー
ル保持部12,12に切込部14を形成しているので、ボール
転走面23a-33a(又は23b-33b)に挟みこまれたボール4が
保持部材の所定の位置から偏心しても、保持部材は自由
にボールに追従してこれを是正することができる。従っ
て、ボール転走面23a(又は33a)とボール転走面23b(又は
33b)との間隔に加工誤差が存在する場合でも、これらボ
ール転走面を転走するボール4が保持部材9と強く擦れあ
うことがなく、常にボール4を円滑に回転させることが
できる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明のボー
ルケージによれば、互いに異なるボール転走面を転走す
る複数のボール列の間には各ボール列を離隔する切込部
を形成しているので、保持部材に保持されたボールとベ
アリングレースのボール転走面との位置が正確に対応し
ていない場合でもボールと保持部材とが強く擦れ合うこ
とがなく、実際の使用に当たってこれをベアリングレー
スに組み込んだ際にもボールを常に円滑に転動させるこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のボールケージの製作手順を示す図で
ある。

【図２】 本発明のボールケージの第一実施例を示す平
面図である。

【図３】 本発明のボールケージの第一実施例を示す正
面図である。

【図４】 第一実施例に係るボールケージを適用し得る
リニアスライドベアリングを示す斜視図である。

【図５】 リニアスライドベアリングの分解斜視図であ
る。

【図６】 リニアスライドベアリングの断面図である。

【図７】 リニアスライドベアリングの平面図である。

【図８】 リニアスライドベアリングの軌道レールを示
す正面図である。

【図９】 リニアスライドベアリングの軌道レールを示
す平面図である。

【図１０】 リニアスライドベアリングのスライダを示
す正面図である。

【図１１】 リニアスライドベアリングのスライダを示
す平面図である。

【符号の説明】

1…ボールケージ、2…軌道レール(ベアリングレース)、
3…スライダ(ベアリングレース)、4…ボール、9…保持
部材、14…切込部、23a,23b,33a,33b…ボール転走面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベアリングレースに形成された複数のボ
   ール転走面を転走する多数のボールと、これらボールが
   所定の配列で転動自在に組み込まれた保持部材とから構
   成されるボールケージであり、上記保持部材は上記ボー
   ルを金型内に中子として配置した合成樹脂の射出成形に
   よって作られ、且つ、互いに異なるボール転走面を転走
   するボールとボールとの間にはこれらボールを離隔する
   切込部が形成されていることを特徴とするボールケー
   ジ。