JPS6011247B2 - ボ−ルスプライン装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、無限摺動可能とされたボールスプライン装
置の改良に関する。

無眼摺動可能なボールスプラィン装置は、軸の外面およ
びこの軸を支承する外筒の内面に互いに対応するボール
転動用の軸方向溝を複数組形成し、この軸および外筒の
ボール転動用の溝に多数のボールを欧合させ軸と外筒の
相対的な回転を不能とし、鞠方向には軸と外筒との間に
鉄合させたボールの転動によりきはめてかろく相対的な
鞠方向運動が可能なるようにした装置であって、前記ボ
ールを循環させるための循環通路を設けていかなる長さ
の軸に対しても軸方向の相対運動が可能とされているも
のである。

このようなボールスプラィン装置とは、軸と外筒の鯛方
向の相対的な運動が軸と外筒の間に鉄合させたボールの
ころがり転動を利用して行われるので、軸のトルク等の
負荷を支承した状態においても鞄方向の摺動が円滑に行
なわれ、摺動に対する摩擦抵抗がきわめて少く、また長
期の使用に対しても機能を損う事が少し、等の長所を有
するものである。

ボールスプラィン装置の他の長所は、藤及び外筒に形成
したボール転勤用の溝とこの溝に俊合するボールの接触
を半径方向に対して角度を持たせた所謂アンギュラ配置
として軸と外筒の間のトルク伝達能力を増大させ得るこ
とと、半径方向に対して異つた方向となる接触角を持た
せたボール列を交互に設けポールに適当な予圧を与えて
バックラッシュのない状態とし軸の回転方向の動きを確
実に外筒に伝達する事が可能である事である。

ボールの接触をアンギュラ配置としたボールスプラィソ
装置の中には、外筒より軸を取外すと外筒よりボールが
脱落してしまう形式のものがあるが、このようなものは
組立作業が煩雑となり、また使用にあたって機械、装置
に組付ける場合に軸と外筒を分離することが出釆ないた
め取扱いがきわめて不便であるという欠点を有する。外
筒より軸を取外した場合にポールが外筒より脱落しない
ようにしたボールスプライン装置は、一般にボールを保
持する保持器を必要とするが、このものはボールが脱落
しないようにされているので組立において外筒とボール
と保持器とを部分組立することが可能となるから生産性
が良く、取扱いも容易であるという長所を有するもので
ある。

このようなボールスプラィン装置の従来の例としては、
椿公昭５３−２２２０８号公報に開示されているごとく
、トルク伝達用負荷ボール案内溝と無負荷ボール案内溝
を円周方向に交互に形成しその両端部に円周方向溝を形
成した外筒と、トルク伝達用負荷ボール案内溝に一致し
て貫通孔を設けポールがスムーズに移動可能な無限循環
溝を形成した保持器と、外筒に組込まれたボールによっ
て形成される凹部間に一致する凸部を軸万向に形成した
スプラィンシャフトを競挿組立てて構成したボールスプ
ラィン装置が知られている。

このポールスプラィン装置は、保持器の無限循環溝に全
てのボールを並べた状態では外筒に保持器を挿入する事
が出来ず、数個のボールを取外した状態で保持器を外筒
に挿入し、残ったボールは保持器の内面側より保持器に
設けた貫通孔を弾性変形させて組込まねばならないため
ボールの組込が困難で、きわめて生産性の悪い手作業を
行なわなければならないという欠点を有している。

また、このボールスプラィン装置は、保持器の円周方向
位置が荷重を負荷されるボールに規制されるものである
ため軸を回動させると保持器の貴性が作用し保持器とボ
ールが接触する場合が多くボールに不必要な力を作用さ
せるので好ましくなく、また、保持器とポールが接触す
ると保持器に摩耗が起りやすく摩耗が起ると摩耗粉によ
り正常な潤滑が行なえなくなるという欠点も有する。さ
らに、この保持器は外筒に挿入した場合外筒との関係位
置が定まらず外筒に保持器を挿入してからボールを挿入
する場合目視による位置合せが必要となる。この事は、
組立作業をやりずらくし特に自動組立を行う場合組立を
困難にするという欠点となる。

このものに類似するボールスプライン装置としては、特
公昭５３一２２２０−号公報に開示されているごとく、
外筒は前記特公昭５３−２２２０８号公報と同様のもの
を使用し、保持器を複数個のセグメントに分割したもの
が知られている。

このものは、保持器外面に突出部があり外筒の溝内面と
この突出部を係合させて保持器が円周方向に相対運動出
来ないように位置決めしているが、保持器がセグメント
に分割されているため保持器の保持が完全でなく、また
、外筒に保持器とボールを組込むには、分割された保持
器にボールを充填し外筒の内側より一つずつ隊め込み最
後の保持器は両端部を内方に湾曲させて藤め込まねばな
らず、この組立手段もきわめて生産性の悪い手作業とな
らざるを得ないから組立を自動化する事が困難であると
いう欠点を有する。

さらに、従来のポールスブラィン装置のスプラィンシャ
フトは、円形断面の軸の外面にボールを支承する２条の
転動面を有する軸万向凸部を複数条突出させた形状のも
のとなっているが、このような形状は、通常使用する素
材が丸鋼材であるため加工代が多く多大な加工工数を必
要とする欠点を有する。

また、長尺のスプラィンシャフトを使用する機械の場合
は、高回転においては軸の危険速度が、高トルクに対し
ては軸のねじり剛性が問題となるが、従来のスプライン
シャフトでは軸径に対する鞠剛性が少いという欠点も有
していた。この発明は、従来のボールスプラィン装置の
前記欠点を解消し、組立が容易なボールスプラィソ装置
であって、軸剛性が大きく、軸の加工が容易なボールス
プラィン装置を提供する事を目的とする。この目的を達
成するため、この発明は、断面円弧状のボール転動溝を
両側部に設けた断面Ｕ字形の負荷ボール案内溝と断面円
弧状の無負荷ボール案内溝とを円周方向に交互にかつ夫
々軸方向の全長に亘って形成した内孔を有する厚肉円筒
状の外筒と、この外筒の無負荷ボール案内溝に鉄合する
断面円弧状の突出部を外面に有し外筒の両端より張り出
した部分を有する円筒状の部材にして外周面に開□する
環状の無限循環溝を有しこの無限循環溝は外筒のポール
転勤溝に対応する鞠方向の負荷側溝と前記突出部に形成
された鞠方向の無負荷側溝とこの無負荷側溝と前記負荷
側溝とに滑らかに接続され前記外筒端面より張り出した
部分に形成したＵターン溝とよりなり前記負荷側溝は内
面に開□を有する貫通孔とされこの貫通孔の側面を内方
に延長する突起を内周面より突出させた保持器と、この
保持器の無限循環溝に配され無限循環溝に沿って転動循
環可能に配された多数のボールと、前記外筒端より張り
出した前記保持器に外鼓し前記保持器のＵターン溝を転
勤するボールを外方から案内する内面と前記保持器の端
面に係合し保持器の軸万向の移動を阻止する底面とを有
する円弧状の凹部を有し前記外筒端に固定された環状の
エンドキャップと、このエンドキャップと前記保持器の
内孔に遊鼓し前記保持器の貫通孔より露出するボールを
前記外筒のボール転勤面と対向して挟持するボールスプ
ライン溝とこのポールスプラィン溝に連なり前記保持器
の突起に対応する部分に形成した逃げ溝とを円形断面の
軸の外面に凹所として形成したスプラィンシヤフトによ
りボールスブラィン装置を構成したものである。

この構成によりエンドキャップの片方を取外した状態で
のボールの組込みが可能となり、スプラィンシャフトは
外周面に小さな軸万向の溝を形成するものであるから軸
の加工が簡単であり、軸のねじり剛性は大きい。次に、
この発明の実施例を図面により説明する。外筒１は、厚
肉円筒状の部材で、軸方向の全長に亘り断面円弧状の無
負荷ボール案内溝３とこの無負荷ボール案内溝３より小
さな断面を有する断面Ｕ字状の負荷ボール案内溝２とを
内周面の円周方向に交互に夫々３条形成したもので、こ
の負荷ボール案内溝２の両側部は断面円弧状のポール転
動溝４となっている。

この外筒１は外面の形状を円筒形としたが、角形等他の
形状とすることも可能である。また、第１図には、負荷
ボール案内溝２の底部にポール転勤溝４の研削加工を容
易とするための小さな逃げ５を設けたものを示したが、
この逃げ５は設けない形とすることも出来る。この負荷
ポール案内溝２と無負荷ポール案内溝３は、別々に切削
加工することも出来るが、ブローチ加工等による引抜き
加工で同時に加工することが望ましい。この実施例では
、無負荷ボール案内溝３を引抜き加工に通した円弧状と
したが多少形状を変更することは可能である。保持器６
は軸方向長さが外筒１より長い円筒状の都材で、外筒１
の内面に遊隊可能なる円筒の外面に外筒の無負荷ボール
案内溝３に鉄合する断面円弧状の突出部７を全長に亘つ
て設け、この突出部７を外筒の無負荷ボール案内溝３に
蕨合させることにより保持器６は外筒１に対する円周方
向位置が位置決めされている。

この保持器６の外面には、環状の無限循環溝８が６つ設
けられている。この無限循環溝８は、外筒１のボール転
動溝４に対応する保持器６の部分に軸方向の負荷側溝１
０が形成され、この負荷側溝１０は内面に貫通する貫通
孔９となっている。負荷側溝１０１こ近接する突出部７
には外方に開口するＵ字形の断面とされた鞠方向の無負
荷側溝１１が形成され、この無負荷側溝１１と前記負荷
側溝１０とに滑らかに接続されるＵターン溝１２が外筒
１から張り出した部分に形成されている。この保持器の
貫通孔９の側面幅を内方に延長する突起１３が保持器の
内周面に突出されている。

保持器６の無限循環溝８と外筒１の無負荷ボール案内溝
３なちびに負荷ポール案内溝２により形成される空間及
び外筒１から張り出した保持器のＵターン溝１２には無
限循環溝８を満す所要数のボール１４が転勤自在に配さ
れている。このボール１４は、無限循環溝８に沿って循
環移動可能となっており、外筒のボール転敷溝４‘こボ
ール１４が接する保持器の貫通孔９の部分において保持
器の内面側に一部突出した状態で保持器６に保持されて
いる。保持器の貫通孔９はボール１４の蚤寸法より僅か
小さい幅寸法されボール１４から貫通孔から脱落しない
ようにされている。保持器のＵターン溝１２に配された
ボール１４は外節１の端面に固定された環状のエンドキ
ャップ１５の一方の端面に形成された円弧状の凹部の内
側面１７により循環移動可能に案内されている。エンド
キャップ１５の凹部は保持器の突出部７に対応して３つ
形成されており、凹部の底面１６は保持器の端面１８と
係合し保持器６の藤方向の移動を阻止している。尚、１
９はエンドキャップ１５をボルトにて外筒１に固定させ
るためのボルト孔である。

エンドキャップ１５と保持器６の内孔に遊嫁するスプラ
ィンシヤフト２川ま、円形断面を有する軸の外面にポー
ル転動溝４と対向してボール１４を挟持する断面円弧状
のボールスプライン溝２１とこの溝に連なり保持器６の
突起１３が軸と接触しないようにする４・さな逃げ溝２
２を軸方向に形成し、髄の外面には広い円周面部分２３
が残されている。

このスプラィンシャフト２０は、外筒１の回転方向のト
ルクを正逆方向ともボール１４を介して支承して外筒１
に対する相対回転を不能とされ、敵方向にはポールスプ
ライン溝２１と外筒１のポール転動溝４にはさまれて転
動し保持器の無限循環溝８に沿って循環するボール１４
によりきわめてかろく相対運動可能となっている。この
ボールスプラィン装置の組立は、外筒１の一方の端部に
エンドキャップ１５をボルトにて固定し、このエンドキ
ャップ１５が下側となるように外筒１を立てた状態で保
持器６を外筒１に挿入し、シュート等のボール入手段を
外筒１の上端部に臨ませて保持器の無限循環溝８‘こ所
要数のボ−ルー４を充填する。保持器６の幅は外筒１の
幅より大きく、無限循環溝８のＵターン溝１２は外部に
出ている。この外部に出たＵターン溝１２の部分に対し
ては、その溝部にグリース等を小量塗付しボール１４が
落下しないように保持させることによりポ−ル１４を組
付け、上部よりエンドキャップ１５をかぶせ、このエン
ドキャップ１５を外筒１にボルトで固定する。

この組立られた外筒にスプラインシャフト２０を駿挿す
ることにより組立は完了する。

以上のように構成したこの発明のボールスプラィン装置
は、保持器６の外面に突出部７を設けこの突出部７を外
筒１の無負荷ボール案内溝３に競合させて円周方向の位
置決めを確実に行い、ェンドキャップ１５を取外した状
態で保持器６の無限循環溝８にボ−ルの組込みが行なえ
るようにしたので、組立がきわめて容易に行なえるとい
う効果を有する。

また、このボールスプラィン装置は、組立を機械による
自動組立とすることができる。さらに、このボールスプ
ラィン装置は、円形断面の藤にボールスプラィン溝２１
とこの溝に連なり保持器６の小さな突起１３が接触しな
いだけの逃げ溝２２とを設けたスプラィンシャフト２０
を用いることが出来るので、スプラインシヤフト２０の
加工代が少〈、加工工数が少く出釆、また、このスプラ
ィンシャフト２川ま断面積の減少が僅かであるから軸の
必要スペースに対する軸のねじり剛性が大きいボールス
プラィン装置が得られるものである。袴公昭５３−２２
２１び号公報によれば、ボールを支承する２条の転動面
を設けた軸方向の凸部を断面円形の軸から３条突出させ
た形状のスプラィンシヤフトが開示されている。このス
プラインシヤフトはボールの転動面の溝寸法により若干
異なるがねじり剛性が小さい。本発明のスプラィンシャ
フトは上記従釆のスプラインシャフトより同一軸径にお
ける断面二次モーメントが約２５％向上する。さらには
、スプラインシャフトの外面に広い円周面２３を有して
いるので、この円周面を利用して歯車等を取付けること
も可能であり、必要により円周面２３にキー溝を設ける
ことが出来る。また、円周面を正確な寸法に加工してお
くことにより、ボールスプラィン溝の測定時の基準とす
ることが出来る。この実施例では、外筒の負荷ボール案
内溝２と無負荷ポール案内溝３を夫々３条有するボ−ル
スプラィン装置につき説明したが所望により夫々４条ま
たはそれ以上とすることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明のボールスプラィン装置の一実施例
を示す横断面図、第２図は、第１図のＡ‐Ａ線における
縦断面図、第３図、第４図、第５図は、部品の斜視図で
ある。 符号の説明、１・・・・・・外筒、２…負荷ボール案内
溝、３・・…・無負荷ボール案内溝、４・・・・・・ポ
ール転勤溝、６・・・・・・保持器、７・・・・・・突
出部、８・…・・無限循環溝、９・・・・・・貫通孔、
１０・・・・・・負荷側溝、１１・・・・・・無負荷側
溝、１２・・・・・・Ｕターン溝、１３・・・…突起、
１４……ボール、１５……エンドキャップ、１６・・・
・・・底面、１７・・・・・・内側面、２０・・・・・
・スプラインシヤフト、２１……ボールスプライン溝、
２２・・・・・・逃げ溝、２３・…・・円周面。 第１図第２図第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 断面円弧状のボール転動溝４を両側部に設けた断面
   Ｕ字形の負荷ボール案内溝２と断面円弧状の無負荷ボー
   ル案内溝３とを円周方向に交互にかつ夫々軸方向の全長
   に亘つて形成した孔内を有する厚肉円筒状の外筒１と、
   該外筒の無負荷ボール案内溝３に嵌合する断面円弧状の
   突出部７を外面に有し前記外筒の両端より張り出した部
   分を有する円筒状の部材にして外周面に開口する環状の
   無限循環溝８を有し該無限循環溝は前記外筒のボール転
   動溝４に対応する軸方向の負荷側溝１０と前記突出部７
   に形成された軸方向の無負荷側溝１１と該無負荷側溝と
   前記負荷側溝１０とに滑らかに接続され外筒の端面より
   張り出した部分に形成されたＵターン溝１２とよりなり
   前記負荷側溝１０は内面に開口を有する貫通孔９とされ
   該貫通孔の側面を内方に延長する突起１３を内周面より
   突出させた保持器６と、該保持器の無限循環溝８に配さ
   れた該無限循環溝に沿って転動循環可能に配された多数
   のボール１４と、前記外筒端より張り出した前記保持器
   ６に外嵌し前記保持器のＵターン溝１２を転動する前記
   ボール１４を外方から案内する内側面１７と前記保持器
   の端面に係合し前記保持器６の軸方向の移動を阻止する
   底面１６とを有する円弧状の凹部を有し前記外筒端に固
   定された環状のエンドキヤツプ１５と、該エンドキヤツ
   プと前記保持器６の内孔に遊嵌し前記保持器の貫通孔９
   により脱落不能に保持され内面に突出する前記ボール１
   ４を前記外筒のボール転動溝４と対向して挟持するボー
   ルスプライン溝２１と該ボールスプライン溝に連なり前
   記保持器の突起１３に対応する部分に形成した逃げ溝２
   ２とを円形断面の軸の外面に凹所として形成したスプラ
   インシヤフト２０とを具えてなるボールスプライン装置
   。