(57)【要約】【課題】軸体の安定で精密な支持を実現することができる直動軸受を提供すること。【解決手段】樹脂材料製の筒体１１からなり、その筒体の周方向に、球体を筒体の内周面の内側に突き出し可能に保持するスリット状の開口１２ａを有する直線状の球体保持孔１２と、筒体の内周面と外周面との間に位置する直線状の球体通路１３とが交互に配設されてなる軸受外筒１４；軸受外筒の両端面の各々に付設されている、上記球体保持孔及び球体通路のうちの互いに隣接する保持孔と通路とを一組として、各組の保持孔及び通路の各端部に接続して球体循環路を形成する球体旋回溝を複数備える環状の蓋材；および各球体循環路に配置された複数個の球体１８、１８、〜からなる直動軸受であって、上記軸受外筒１４の外周面に、互いに隣接する球体保持孔１２と球体通路１３との間の位置にて前記外筒の長さ方向に延びる直線溝１４ａが形成されていることを特徴とする直動軸受。【選択図】図３
2010276141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂材料製の筒体からなり、その筒体の周方向に、球体を該筒体の内周面の内側に突き出し可能に保持するスリット状の開口を有する直線状の球体保持孔と、該筒体の内周面と外周面との間に位置する直線状の球体通路とが交互に配設されてなる軸受外筒；軸受外筒の両端面の各々に付設されている、上記球体保持孔及び球体通路のうちの互いに隣接する保持孔と通路とを一組として、各組の保持孔及び通路の各端部に接続して球体循環路を形成する球体旋回溝を複数備える環状の蓋材；および各球体循環路に配置された複数個の球体からなる直動軸受であって、
上記軸受外筒の外周面に、互いに隣接する球体保持孔と球体通路との間の位置にて該外筒の長さ方向に延びる直線溝が形成されていることを特徴とする直動軸受。
【請求項２】
直線溝の数が、球体保持孔の数と球体通路の数との和に等しい請求項１に記載の直動軸受。
【請求項３】
軸受外筒の各端面の外周縁部に、蓋材の外周面に嵌め合いとなる周壁が形成されていて、この周壁の内周面に該外筒の長さ方向に延びる突起もしくは溝が設けられ、そして蓋材の外周面に前記周壁の突起もしくは溝と対応する溝もしくは突起が設けられている請求項１もしくは２に記載の直動軸受。
【請求項４】
軸受外筒の周壁にその厚み方向に貫通する孔部が形成されていて、蓋材の外周面に前記孔部と係合する突起が形成されている請求項３に記載の直動軸受。
【請求項５】
軸受外筒の内周面に、球体通路の長さ方向の少なくとも一部分を開口させるスリットが形成されている請求項１乃至４のうちのいずれかの項に記載の直動軸受。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちのいずれかの項に記載の直動軸受の軸受外筒に、軸体をその外周面が軸受外筒の内周面の内側に突き出る球体と接触した状態で収容してなる直動案内装置。
【請求項７】
軸体の外周面に長さ方向に延びる複数本の溝が形成されていて、軸受外筒の内周面の内側に突き出る各球体が軸体の各溝に係合している請求項６に記載の直動案内装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種の機械装置が備える軸体を滑動可能に支持する直動軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、各種の機械装置の軸体（例、直動駆動装置の駆動軸）を直線方向の滑動が可能なように支持するため、筒体と、筒体に収容された筒状の球体保持器と、前記保持器に保持された複数個の球体とを備える直動軸受が広く用いられている。通常、前記の筒体や球体は金属材料から形成され、そして筒状球体保持器は樹脂材料から形成される。
【０００３】
直動軸受の軽量化あるいは簡易な製造を実現するため、上記の筒体と筒状球体保持器とを、樹脂材料を用いて一体に成形する検討が行なわれている。
【０００４】
特許文献１には、樹脂材料製の筒体からなり、その筒体の周方向に、球体を前記筒体の内周面の内側に突き出し可能に保持するスリット状の開口を有する直線状の球体保持孔（負荷領域を構成する直線溝）と、筒体の内周面と外周面との間に位置する直線状の球体通路（無負荷領域を構成する直線溝）とが交互に配設されてなる軸受外筒（軸受本体）、軸受外筒の両端面の各々に付設されている、上記球体保持孔及び球体通路のうちの互いに隣接する保持孔と通路とを一組として、各組の保持孔及び通路の各端部に接続して球体循環路（無限循環溝）を形成する球体旋回溝を複数備える環状の蓋材（エンドキャップ）、および各球体循環路に配置された複数個の球体（軸受ボール）からなる直動軸受（リニアボールベアリング）が開示されている。
【０００５】
支持対象の軸体は、軸受外筒に収容されていて、この軸受外筒の内周面の内側に突き出る複数個の球体によって支持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１３３１３１号公報（請求項３、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の直動軸受では、軸受外筒を樹脂材料を用いて一体に成形することにより、その軽量化と簡易な製造とが実現される。
【０００８】
しかしながら、本願発明者等が検討を進めると、この直動軸受は、以下に説明するように、例えば、支持対象の軸体の高速での移動が繰り返されると、軸体の支持が不安定になり易いことが判明した。
【０００９】
上記のように、前記の直動軸受において、軸体の高速での移動が繰り返されると、軸体と球体との接触位置にて発熱を生じ、その熱が軸受外筒へと伝わる。
【００１０】
この直動軸受の軸受外筒は、樹脂材料から形成されているため、前記のように金属材料から形成された筒体を用いる場合と比較して熱伝導率が小さい。このため、前記のように軸受外筒に伝わる熱が、軸受外筒の周囲の空気に速やかには伝わり難い。また、軸受外筒が、筒体と筒状保持器とが一体化された構成を有していて、その体積が大きい。このため、前記のように軸受外筒に伝わる熱が、軸受外筒に蓄積され易い。これらの理由により、特許文献１の直動軸受は、その軸受外筒の温度が上昇し易い。
【００１１】
軸受外筒の温度が上昇すると、軸受外筒が熱膨張して、軸受外筒に保持された球体と軸体との間、そして前記球体と球体保持孔の内壁面との間に僅かに間隙を生じる。このため、特許文献１の直動軸受は、前記のように軸体の高速での移動が繰り返されると、軸体の支持が不安定になり易い。同様の問題は、例えば、駆動装置が作動時に発生する熱が、この駆動装置に接続された軸体、そして前記球体を介して軸受外筒へと伝わる場合にも生じる。
【００１２】
本発明の課題は、軸体の安定で精密な支持を実現することができる直動軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、樹脂材料製の筒体からなり、その筒体の周方向に、球体を筒体の内周面の内側に突き出し可能に保持するスリット状の開口を有する直線状の球体保持孔と、筒体の内周面と外周面との間に位置する直線状の球体通路とが交互に配設されてなる軸受外筒；軸受外筒の両端面の各々に付設されている、上記球体保持孔及び球体通路のうちの互いに隣接する保持孔と通路とを一組として、各組の保持孔及び通路の各端部に接続して球体循環路を形成する球体旋回溝を複数備える環状の蓋材；および各球体循環路に配置された複数個の球体からなる直動軸受であって、上記軸受外筒の外周面に、互いに隣接する球体保持孔と球体通路との間の位置にて前記外筒の長さ方向に延びる直線溝が形成されていることを特徴とする直動軸受にある。
【００１４】
本発明の直動軸受の好ましい態様は、次の通りである。
（１）直線溝の数が、球体保持孔の数と球体通路の数との和に等しい。
（２）軸受外筒の各端面の外周縁部に、蓋材の外周面に嵌め合いとなる周壁が形成されていて、この周壁の内周面に前記外筒の長さ方向に延びる突起もしくは溝が設けられ、そして蓋材の外周面に前記周壁の突起もしくは溝と対応する溝もしくは突起が設けられている。更に好ましくは、軸受外筒の周壁にその厚み方向に貫通する孔部が形成されていて、蓋材の外周面に前記孔部と係合する突起が形成されている。
（３）軸受外筒の内周面に、球体通路の長さ方向の少なくとも一部分を開口させるスリットが形成されている。
【００１５】
本発明はまた、上記本発明の直動軸受の軸受外筒に、軸体をその外周面が前記外筒の内周面の内側に突き出る球体と接触した状態で収容してなる直動案内装置にもある。
【００１６】
本発明の直動案内装置においては、軸体の外周面に長さ方向に延びる複数本の溝が形成されていて、軸受外筒の内周面の内側に突き出る各球体が軸体の各溝に係合していることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の直動軸受では、軸受外筒の昇温がその外周面に形成された直線溝からの放熱により効果的に抑制される。このため、本発明の直動軸受は、使用の際の軸受外筒の熱膨張が抑制されるため、支持対象の軸体の安定で精密な支持を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の直動軸受の構成例を示す正面図である。この直動軸受１０と軸体１９とにより本発明の直動案内装置が構成される。
【図２】図１の直動軸受１０の右側面図である。
【図３】図１に記入した切断線III−III線に沿って切断した直動軸受１０の断面図である。
【図４】図３に記入した切断線IV−IV線に沿って切断した直動軸受１０の断面図である。
【図５】図３に記入した切断線Ｖ−Ｖ線に沿って切断した軸受外筒１４の断面図である。
【図６】図５の軸受外筒１４の右側面図である。
【図７】図５の軸受外筒１４の左側面図である。
【図８】図４に示す右側の蓋材１７の左側面図である。
【図９】図８に記入した切断線IX−IX線に沿って切断した蓋材１７の断面図である。
【図１０】図４に示す左側の蓋材１７の右側面図である。
【図１１】軸受外筒の別の構成例を示す断面図である。
【図１２】軸受外筒の更に別の構成例を示す断面図である。
【図１３】本発明の直動案内装置の別の構成例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の直動軸受を、添付の図面を用いて説明する。
【００２０】
図１〜図４は、本発明の直動軸受の構成例を示す図である。
【００２１】
図１は、本発明の直動軸受の構成例を示す正面図である。図２は、図１の直動軸受１０の右側面図である。図３は、図１に記入した切断線III−III線に沿って切断した直動軸受１０の断面図である。そして図４は、図３に記入した切断線IV−IV線に沿って切断した直動軸受１０の断面図である。
【００２２】
図５〜図７は、図１の直動軸受１０が備える軸受外筒１４の構成を示す図である。
【００２３】
図５は、図３に記入した切断線Ｖ−Ｖ線に沿って切断した軸受外筒１４の断面図である。図６は、図５の軸受外筒１４の右側面図である。そして図７は、図５の軸受外筒１４の左側面図である。
【００２４】
図８〜図１０は、図１の直動軸受１０が備える環状の蓋材１７の構成を示す図である。
【００２５】
図８は、図４に示す右側の蓋材１７の左側面図である。図９は、図８に記入した切断線IX−IX線に沿って切断した蓋材１７の断面図である。そして図１０は、図４に示す左側の蓋材１７の右側面図である。
【００２６】
本発明の直動軸受１０は、樹脂材料製の筒体１１からなり、その筒体１１の周方向に、球体を筒体１１の内周面の内側に突き出し可能に保持するスリット状の開口１２ａを有する直線状の球体保持孔１２と、筒体１１の内周面と外周面との間に位置する直線状の球体通路１３とが交互に配設されてなる軸受外筒１４；軸受外筒１４の両端面の各々に付設されている、上記球体保持孔１２及び球体通路１３のうちの互いに隣接する保持孔１２と通路１３とを一組として、各組の保持孔１２及び通路１３の各端部に接続して球体循環路１５を形成する球体旋回溝１６を複数備える環状の蓋材１７；および各球体循環路１５に配置された複数個の球体１８、１８、〜などから構成されている。
【００２７】
直動軸受１０は、上記軸受外筒１４の外周面に、互いに隣接する球体保持孔１２と球体通路１３との間の位置にて外筒１４の長さ方向に延びる直線溝１４ａが形成されていることに主な特徴がある。
【００２８】
このような構成の採用により、例えば、支持対象の軸体１９の高速での移動が繰り返されることにより、軸体１９と球体１８との接触位置にて発生した熱が、球体１８を介して軸受外筒１４へと伝わった際に、この熱が軸受外筒１４の外周面と、更には軸受外筒１４の外周面に形成された直線溝１４ａの内側面を介して、軸受外筒１４の周囲の空気へと速やかに伝わる。また、この軸受外筒１４の直線溝１４ａが形成された部位の厚み（従って、体積）が小さくなるため、前記部位での蓄熱が抑制される。これらの理由により、軸受外筒１４の昇温が抑制され、従って、軸受外筒１４の熱膨張が抑制される。このため、本発明の直動軸受１０は、軸受外筒１４の内周面の内側に突き出る複数個の球体１８、１８、〜を介して、支持対象の軸体１９を安定に且つ精密に支持することができる。
【００２９】
軸受外筒１４の直線溝１４ａは、互いに隣接する球体保持孔１２と球体通路１３との間の位置に形成される。
【００３０】
軸受外筒１４の球体保持孔１２及び球体通路１３、特に球体保持孔１２の内壁面には、球体１８から大きな荷重が付与されることがある。このため、軸受外筒１４の球体保持孔１２あるいは球体通路１３が形成された部位に前記の直線溝を形成すると、前記部位にて軸受外筒１４の機械的強度が低下する。本発明の直動軸受１０では、軸受外筒１４の機械的強度の低下が比較的に問題とならない部位、すなわち、軸受外筒１４の互いに隣接する球体保持孔１２と球体通路１３との間の部位に直線溝１４ａを形成している。これにより、軸受外筒１４に実用上問題となる機械的強度の低下を生じさせることなく、軸受外筒１４の昇温の抑制を実現している。
【００３１】
直線溝１４ａの数は、球体保持孔１２の数と球体通路１３の数との和に等しいことが好ましい。これにより、互いに隣接する球体保持孔１２と球体通路１３との間のそれぞれに直線溝１４ａが配置されるため、軸受外筒１４の昇温を効果的に抑制することができる。
【００３２】
直線溝１４ａの長さは、球体保持孔１２の長さの０．５〜１．５倍（特に、０．８〜１．２倍）の範囲内にあることが好ましい。直線溝１４ａの長さを概ね球体保持孔１２の長さと等しくすることにより、軸受外筒１４の昇温を更に効果的に抑制することができる。
【００３３】
この直線溝１４ａの深さを調節して、軸受外筒１４の直線溝１４ａが形成された部位の厚み（最小値）を、球体保持孔１２が形成された部位の厚み（最小値）の０．５〜１．５倍（特に、０．７〜１．３倍）の範囲内の値に設定することが好ましい。これにより、軸受外筒１４の直線溝１４ａが形成された部位の機械的強度の低下が抑制される。また、軸受外筒１４の周方向における均一な蓄熱と放熱とが実現される。従って、軸受外筒１４の部分的な熱膨張により、軸受外筒１４がその周方向にて不均一に変形することが抑制されるため、支持対象の軸体１９の更に安定で精密な支持が実現される。
【００３４】
以下、本発明の直動軸受１０の構成について詳しく説明する。
【００３５】
軸受外筒１４を構成する筒体１１は、公知の樹脂材料から形成される。樹脂材料の代表例としては、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、そしてポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂に代表される熱可塑性の樹脂材料、あるいはフェノール樹脂に代表される熱硬化性の樹脂材料が挙げられる。
【００３６】
軸受外筒１４は、上記の筒体１１の周方向に、球体１８を筒体１１の内周面の内側に突き出し可能に保持するスリット状の開口１２ａを有する直線状の球体保持孔１２と、筒体１１の内周面と外周面との間に位置する直線状の球体通路１３とが交互に配設された構成を有している。
【００３７】
軸受外筒１４は、例えば、圧縮成形法や射出成形法に代表される樹脂成形方法、切削や研削に代表される機械加工方法、あるいは両者を組み合わせた方法を利用して簡易に作製することができる。特に、樹脂成形方法を利用すると、軸受外筒１４の作製が極めて容易になる。
【００３８】
図３に示すように、この軸受外筒１４には、球体保持孔１２と球体通路１３との組２１が、合計で４組備えられている。
【００３９】
図４に示すように、軸受外筒１４の両端面の各々には、環状の蓋材１７が付設されている。図８〜図１０に示すように、各蓋材１７には、四本の球体旋回溝１６、１６、１６、１６が備えられている。
【００４０】
蓋材１７は、軸受外筒１４と同様に樹脂材料から形成することができる。蓋材１７は、鋼に代表される金属材料、あるいはセラミック材料から形成することもできる。
【００４１】
蓋材１７の各球体旋回溝１６は、図３に示す互いに隣接する球体保持孔１２と球体通路１３とを一組として、各組２１の保持孔１２及び通路１３の各端部に接続している。各組２１の球体保持孔１２と球体通路１３と、その両端の球体旋回溝１６、１６とにより球体循環路（図４：１５）が形成される。
【００４２】
球体循環路１５の数は、２〜１０個の範囲内にあることが好ましい。球体循環路１５の数を１０個以下にすると、軸受外筒１４の作製が容易になる。また、軸受外筒１４に形成される孔（球体保持孔１２及び球体通路１３）の数が少なくなるため、軸受外筒１４の機械的強度が増加する。軸体１９を、軸受外筒１４の内周面の内側に突き出る複数個の球体１８、１８、〜の表面によって安定に支持するため、球体循環路１５の数は３〜１０個の範囲内にあることが更に好ましい。
【００４３】
図４に示すように、各球体循環路１５には、複数個の球体１８、１８、〜が配置される。なお、図４においては、直動軸受１０の構成の理解を容易とするため、複数個の球体のうちの５個のみを記入してある。
【００４４】
各球体循環路１５の球体保持孔１２に収容されていて、軸体１９を支持する球体１８の数は、２〜３０個（特に、３〜２０個）の範囲内にあることが好ましい。
【００４５】
球体１８は、鋼に代表される金属材料、セラミック材料、あるいは樹脂材料から形成される。
【００４６】
前記のように樹脂材料から形成された軸受外筒と、例えば、樹脂材料から形成された蓋材と、そしてセラミック材料から形成された球体とを用いることにより、耐腐食性に優れる直動軸受を構成することができる。このような直動軸受は、水中あるいは高湿度の環境下での使用に特に適している。
【００４７】
図２及び図４〜図７に示すように、軸受外筒１４の各端面の外周縁部に、蓋材１７の外周面に嵌め合いとなる周壁２４が形成されていて、この周壁２４の内周面に前記外筒１４の長さ方向に延びる突起２４ａ（あるいは溝）が設けられ、そして図２、図８及び図１０に示すように、蓋材１７の外周面に前記周壁２４の突起２４ａ（あるいは溝）と対応する溝１７ａ（あるいは突起）が設けられていることが好ましい。
【００４８】
軸受外筒１４の周壁２４の突起２４ａに、蓋材１７の溝１７ａを嵌め合わせた状態にて、蓋材１７を周壁２４の内部に押し込むことにより、軸受外筒１４の球体保持孔１２及び球体通路１３に対して、蓋材１７の球体旋回溝１６の位置決めを容易に行なうことができる。
【００４９】
図１、図４及び図５に示すように、軸受外筒１４の周壁２４にその厚み方向に貫通する孔部２４ｂが形成されていて、そして図１、図４、図８及び図１０に示すように、蓋材１７の外周面に前記孔部２４ｂと係合する突起１７ｂが形成されていることが更に好ましい。
【００５０】
これにより、上記のように軸受外筒１４の周壁２４の内部に蓋材１７を押し込む際に、周壁２４の孔部２４ｂに蓋材１７の突起１７ｂが挿入され、この突起１７ｂと孔部２４ｂとが係合する。このため、蓋材１７を軸受外筒１４に取り付ける作業が極めて容易になる。
【００５１】
図５及び図６に示すように、軸受外筒１４の内周面に、球体通路１３の長さ方向の少なくとも一部分を開口させるスリット２３が形成されていることが好ましい。
【００５２】
直動軸受１０の保守管理においては、軸受外筒１４から軸体１９を抜き出して、球体保持孔１２の開口１２ａから突き出る球体１８、１８、〜にグリースなどの潤滑剤を塗布することがある。軸受外筒１４の内周面にスリット２３が形成されていると、前記のように球体保持孔１２の開口１２ａから突き出る球体１８、１８、〜に潤滑剤を塗布する際に、このスリット２３から球体通路１３に収容された球体１８、１８、〜にも潤滑剤を塗布することができる。このため、直動軸受１０の保守管理の際に、簡単な作業によって、各球体１８に潤滑剤を確実に塗布することができる。
【００５３】
スリット２３により、球体通路１３の長さ方向の一部分を開口させると、スリット２３の両側の壁体が球体通路１３の残りの部分にて互いに連結される。前記各壁体を連結する連結部１４ｂにより、球体１８から荷重が付与された際の前記各壁体の変形が抑制される。このため、軸体を更に安定に且つ精密に支持することが可能になる。
【００５４】
図１１は、軸受外筒の別の構成例を示す断面図である。図１１の軸受外筒３４の構成は、上記のような球体通路を開口させるスリットが備えられていないこと以外は図５の軸受外筒１４と同様である。
【００５５】
図１２は、軸受外筒の更に別の構成例を示す断面図である。図１２の軸受外筒４４の構成は、スリット４３により球体通路１３の長さ方向の全体が開口されていること以外は図５の軸受外筒１４と同様である。
【００５６】
図３及び図４に示すように、前記の直動軸受１０の軸受外筒１４に、軸体１９をその外周面が前記外筒１４の内周面の内側に突き出る球体１８、１８、〜と接触した状態で収容することにより、本発明の直動案内装置３０を構成することができる。
【００５７】
本発明の直動案内装置３０では、前記の直動軸受１０が用いられていて、例えば、軸体１９の高速での移動が繰り返された場合にも、軸体１９が軸受外筒１４の内部に安定に且つ精密に支持される。このため、軸体１９の安定で精密な滑動が実現される。
【００５８】
図１３は、本発明の直動案内装置の別の構成例を示す断面図である。
【００５９】
図１３の直動案内装置５０の構成は、軸体４９の外周面に長さ方向に延びる複数本の溝４９ａ、４９ａ、〜が形成されていて、この軸受外筒１４の内周面の内側に突き出る各球体１８が軸体４９の各溝４９ａに係合していること以外は図３の直動案内装置３０と同様である。
【００６０】
直動案内装置５０では、軸受外筒１４に保持された各球体１８と軸体４９の各溝４９ａとが係合しているため、この軸体４９の周方向への回転が防止される。
【符号の説明】
【００６１】
１０  直動軸受
１１  筒体
１２  球体保持孔
１２ａ  スリット状の開口
１３  球体通路
１４  軸受外筒
１４ａ  直線溝
１４ｂ  連結部
１５  球体循環路
１６  球体旋回溝
１７  蓋材
１７ａ  溝
１７ｂ  突起
１８  球体
１９  軸体
２１  球体保持孔と球体通路との組
２３  スリット
２４  周壁
２４ａ  突起
２４ｂ  孔部
３０  直動案内装置
３４、４４  軸受外筒
４３  スリット
４９  軸体
４９ａ  溝
５０  直動案内装置
【図１】
2010276141.tif 000003
【図２】
2010276141.tif 000004
【図３】
2010276141.tif 000005
【図４】
2010276141.tif 000006
【図５】
2010276141.tif 000007
【図６】
2010276141.tif 000008
【図７】
2010276141.tif 000009
【図８】
2010276141.tif 000010
【図９】
2010276141.tif 000011
【図１０】
2010276141.tif 000012
【図１１】
2010276141.tif 000013
【図１２】
2010276141.tif 000014
【図１３】
2010276141.tif 000015