(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボールネジや直線運動案内装置などボールの転動を利用する装置の中に隣合うボール同士を隔たるためのボールチェーンであって、
複数の間隔体と、複数のガイド用ベルトバーと、複数の連結部とを含み、
前記間隔体は、各ボールの配列方向に関して前後にそれぞれ形成され、各ボールと接する箇所にボール包持面が設けられ、
前記ガイド用ベルトバーは、ボールの前後に存在する一対の間隔体をボールを介して結ぶようにボールの左右両側に一対ずつ形成され、
各対のガイド用ベルトバーは各ボールの配列方向に関して第１の面上に設けられ、各対のガイド用ベルトバーは前記第１の面に垂直な方向に湾曲でき、
前記各ボールは、前後一対の間隔体および左右一対のガイド用ベルトバーに囲まれた範囲内に保持され、
前記連結部は、ボール同士の間に隣接する２つの前記間隔体を連結し、
前記連結部は、前記ボールの配列方向に関して第２の面上に設けられ、前記第１の面と前記第２の面とは互いに直交し、前記連結部は前記第２の面に垂直な方向に湾曲できる、
ボールチェーン。
【請求項２】
前記間隔体は中空のリング状である、請求項１に記載のボールチェーン。
【請求項３】
前記連結部の断面は矩形であり、前記ボールの配列方向に直交する面上における前記連結部の断面の幅Ｗが高さＨよりも小さい、請求項１に記載のボールチェーン。
【請求項４】
前記連結部は２本の連結バーからなり、２本の連結バーは前記第２の面上に形成され、２本のガイド用ベルトバーより形成される前記第１の面に対してほぼ垂直である、請求項１に記載のボールチェーン。
【請求項５】
前記間隔体の外側隅部分に切欠部が設けられている、請求項１に記載のボールチェーン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はボールの転動を利用する装置に使われるボールチェーンに係わり、特にボールネジや直線運動案内装置などに用いられ、配列方向に隣合うボール同士が互いに衝突しないボールチェーンに関するものであり、さらに特長とするところは、本発明のボールチェーンでは連結部の独特の設計思想に基づいて、ボールチェーンが多方向に湾曲可能な機能を有することにある。
【０００２】
【従来の技術】
従来のボールネジや直線運動案内装置などは、転動体（ボールもしくはころ）の転走により移動され、中でもボールを用いる応用が最も汎用されている。しかしながら、早期のボールが転動する際に、ボール同士が互いに擦れ合い、さらに干渉することや、衝突することによる騒音などの問題点があった。このような問題を改善するために、先行技術では回転用ボール軸受の真似をし、プラスチック（ゴム）材で２つの隣合うボールを隔てる帯状のボールチェーンが開発された。しかし、この種のボールチェーンは回転用ボール軸受、ボールネジや直線運動案内装置などに使われているにも関わらず、すべて帯状の構造に設けられているので、３次元の経路へ任意に屈曲することができず、そのほとんどの循環転動経路は２次元の平面に沿って運動することしかできない。例えば、米国特許第5,951,168号および第5,988,883号に開示されたボールチェーンは３次元での運動に適用されていないものである。一方、構造的な空間が制限されるため、ボールネジや直線運動案内装置などの設計上には、そのボールの循環経路を３次元空間に走行できる設計への要望が増える一方である。例えば、米国特許第5,429,439号、第5,562,346号、第5,758,975号などにおいては、ボールネジや直線運動案内装置に利用されている循環路の設計が大きく制限されている。また、例えば、米国特許第5,993,064号の発明者が、弾性的な特性を有する帯状のボールチェーンに持たせることにより、公知の帯状のボールチェーンを無理に屈曲させたが、帯状のボールチェーンを屈曲させることは困難であるため、屈曲部の半径が増大し、湾曲経路の空間を大きくする必要があるので、従来のボールチェーンだけでは産業上の要望を満足させることができないのが現状である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の主な目的は、ボール転動装置の中にボール同士の擦れ合い若しくは衝突などの問題を解決できるボールチェーンを提供することにある。且つ、先行技術でのボールネジおよび直線運動案内装置に組み込んだボールチェーンが帯状の構造に設けられてボールが２次元の平面に沿うしか移動できない問題を解決し、ボール同士が互いに干渉しないことにより、ボール転動装置内におけるボールの循環路の設置上の制限を減少することにある。
【０００４】
【発明を解決するための手段】
本発明のボールチェーンは、従来技術での特定方向に屈曲し難い帯状構造を有している問題点を解決するためになされたものである。そこで、本発明のボールチェーンは、隣接するボール同士を互いに衝突させないように各ボールが前後一対の間隔体で保持され、ボールの左右両側にそれぞれ細長い弓状のガイド用ベルトバーを用いて、ボールを保持する前記一対の間隔体を連接する。また、ボールとボールの間に隣接する２つの間隔体の間に連結部を設け、当該隣接する２つの間隔体を結ぶように連結する。本発明のボールチェーンでの連結部は一本の杆状、もしくは複数本から構成したもので、前記２本のガイド用ベルトバーから繋ぐ水平方向にある連結部の総幅が当該水平方向と垂直する垂直方向で連結部の総高さより小さくすることにより、連結部が２本のガイド用ベルトバーから繋ぐ水平方向を垂直する面の方向へ容易に屈曲することが可能となる。また、当該直交する面の方向への可撓性を有することにより、本発明のボールチェーンは多方向へ湾曲することができ、転動装置に開設されたボールの循環路も二次元の平面に限定されることはないほか、ボール同士の衝突も避けることができる。
【０００５】
さらに、ボールチェーンが屈曲している際に、連結部の前後に連結された間隔体同士が衝突する可能性があるので、連結部の湾曲角度が増大できない状況を防ぐために、本発明のボールチェーンでは、連接部に近づく間隔体の部分に切欠部を設けることにより、間隔体同士の衝突を避け、連接部の屈曲可能な角度を大きくすることができる。
【０００６】
さらに本発明の技術特徴および内容をより理解するために、以下、添付図面に基づいて本発明のボールチェーンのいくつかの実施例を詳細に説明する。ただし、本発明はこれらの説明や図面に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明のボールチェーンの第一の実施例を示す正面図であり、図２は図１の平面図である。本発明のボールチェーンは、間隔体と、ガイド用ベルトバーと、連結部とが含まれている。間隔体１１と間隔体１２がボールの配列方向での任意の２つのボールを隔たってボールの前後にそれぞれ配列され、そして隣合うボール同士を衝突させないようにボールチェーン全体をボールの転走に従って移動させる。ガイド用ベルトバー２１、２２は各ボールの前後に位置する間隔体１１と間隔体１２とを互いに結び合うために用いられ、しかも図面に示されていないボール転動装置内に設けられた特定の経路（案内溝）に沿って移動するので、間隔体１１と間隔体１２が移動中に勝手に捩じって回転することを防ぐことができ、余計な摩擦抵抗をボール転動装置に加えないように作用している。連結部３１が間隔体１１とその左側に隣のボールを保持する間隔体１２と連結し、所定の方向でよい可撓特性を有するので、ボールチェーンが多方向への屈曲特性を備えることになった。
【０００８】
図１のように、間隔体１１の右側にはボール包持面１１１が設けられ、間隔体１２の左側にはボール包持面１２１が設けられ、ボール包持面１１１およびボール包持面１２１の両方ともほぼ球面にしている。即ち、左側のボール包持面１１１と右側のボール包持面１２１がそれぞれ球体表面の左右の一部を形成している。図２は図１の平面図であり、間隔体１１とその右側にあるボールを一緒に包持する間隔体１２とを結ぶようにボールの両側にそれぞれのガイド用ベルトバー２１、２２が設けられている。ガイド用ベルトバー２１、２２がほぼ細長い弓状になっているが、その形状は曲線、直線、折り線などの形にしてもよい。図２の平面図では、ガイド用ベルトバー２１、２２の内側およびボール包持面１１１とボール包持面１２１から円形（実際は球形）の空間が囲まれたことが示されている。この空間はボールの勝手な移動を制限し、各ボールを互いに接触させないように各ボールを一定の距離に維持して保持する働きをしている。ボールが空間内に転動される際に、ボールチェーンはボールに連れられてボールの転走とともに移動する。ボールチェーンの末端部に位置する間隔体１３には、他の間隔体と同様にボール包持面１３１が設けられ、機能としては間隔体１１でのボール包持面１１１と同じであるが、この間隔体１３の厚さが他の間隔体よりやや大き目に設計されているのは、間隔体１３に隣接するボールと他のボールチェーンのボールとの擦れ合いなどの接触を防止するためである。
【０００９】
図３は図１のボールチェーンにボールが組込まれた状態を示すものである。ボール包持面１１１およびその右側に対向している保持面１２１はともにボール４の外周側を囲み、即ち、ボール４が前記のガイド用ベルトバー２１、２２の内側およびボール包持面１１１、１２１に囲まれた円形ないし球形の空間の中に転動自在に保持されている。運動する際にボール４がボール転動装置の中に転動しながら、ボールチェーンがボール４の転走に従って移動する。
【００１０】
間隔体１１とその左に隣接している間隔体１２との間に、間隔体１１、１２を連結する連結部３１が設けられており、連結部３１の長さＬは間隔体１１と間隔体１２との間の距離である。図１に示された部分的な断面では、連結部３１が前記間隔体１１、１２と一体的に形成された構造から示されたものである。さらに連結部３１の構造の詳細を図４を参照して説明する。図４は図３のＡ−Ａ’線断面図であり、図４からみると、間隔体１２はほぼ円形にし、その直径がボール４の直径よりやや小さく、間隔体１２の両側にガイド用ベルトバー２１、２２が結び付いて連結されている。連結部３１を図４の図面の左右方向に屈曲されやすくするために、連結部３１の断面の高さＨは明らかに断面の幅Ｗより大きく設けられ、しかも、このような設計により、良い強度を有し、容易に断裂することはない。そして図４での連結部３１の断面からも分かるように、連結部３１の断面がボール４の直径より小さく、従って、ボール４が転走している場合でも、連結部３１はボール４などの部品との擦れ合うことはない。また連結部３１を容易に屈曲させるために、幅Ｗをある程度小さく、連結部３１の強度を高めるために、高さＨをできれば大きく設定した方がよいので、その結果、連結部３１の断面の高さＨの値は明らかに断面の幅Ｗより大きく形成された。また、図４に示されるように、ガイド用ベルトバー２１、２２がボール４の円周より突出している部分がある。その突出した部分の厚さがボール転動装置である二つ相対運動体の間の転走溝の幅（例えば、直線運動案内装置のスライダーとレール、もしくはボールネジのナットとネジ軸）より小さくすれば、ボールチェーンが転動装置に用いられたときに、ボール４の円周より突出したガイド用ベルトバー２１、２２部分は前記の転走溝に挟まれて制限されることができる。それにより、ボールチェーンが勝手に捩じられることはないので、ボール包持面１１１、１２１とボール４との間に生ずる摩擦抵抗の増大が抑えられる。
【００１１】
図５は本発明のボールチェーンが図４の上下方向に屈曲する場合の説明図である。この場合では、図面の上下方向におけるガイド用ベルトバー２１、２２の肉厚が薄いため、ボールチェーンは柔軟に屈曲することができる。図６は本発明のボールチェーンが図４の左右方向に屈曲する場合の説明図である。この場合には、湾曲方向に対して連結部３１の断面の幅Ｗの方が断面の高さＨより相対的に小さい（断面係数が相対的に小さい）ため、ボールチェーンはその湾曲方向へ容易に屈曲することができる。図５および図６から理解できるように、本発明のボールチェーンは、従来のように図４の上下方向に湾曲することだけではなく、連結部３１の独特な設計により、ボールチェーンが図４の左右方向へ屈曲する要求に応じて図４の左右方向および上下方向へ屈曲することも可能である。その結果、本発明のボールチェーンは容易に多方向に屈曲する機能を有するものである。このような容易に多方向に屈曲できる機能により、本発明のボールチェーンを用いた転動装置でのボール循環路は二次元の平面に限定されることはなく、ボールなどの転動体を用いる転動装置の設計上にも多様性をもたらすことができる。
【００１２】
本願をさらに理解するために、以下に他の実施例について説明する。図７は本発明の他の実施例を示す正面図であり、図８は図７の平面図である。この実施例には、間隔体５１、５２、５３が中空のリング状もしくは筒状に設けられ、それぞれの間隔体５１、５２、５３には、ボールに寄せられるボール包持面５１１、５２１、５３１を有する。間隔体が中空リング状に呈することにより、潤滑剤の流動性が高められ、ボール４には好適な潤滑効果および熱伝導効果をもたらすことができる。図７の中に部分的な断面で示された連結部３１は第１実施例と同一の中実な長方形体となっている。
【００１３】
図９は本発明のボールチェーンの第３実施例を示すものであり、図１０は図９のＢ−Ｂ’線断面図である。図７に部分的な断面に示された縦長い連結部３１は間隔体５１、５２の中心部のスペース部分を架けているので、潤滑剤の流動性を阻害することがある。潤滑剤の流動性を高めるためには、図９の断面部分から分かるようにわざと２本の連結バー３１１、３１２の間に空状態にし、前記実施例の連結部の構造を替えて、２本の連結バー３１１、３１２から構成している。また、連結バー３１１、３１２の役割は間隔体５１と隣接している左側の間隔体５２とを可撓的に結ぶためのものであるから、断面の形状は特に限定されるものではなく、円形、方形などの断面形状でもよい。ただし、連結部３１の屈曲性かつ断裂しにくい強度を持たせる目的を達するためには、図１０に示すように、連結バー３１１の最高点から連結バー３１２の最低点までの距離（高さ）Ｈは連結バー３１１、３１２の図１０での水平方向の幅Ｗより大きくしなければならない。
【００１４】
また、有効に稼動するボールの数量を増やすためには、配列方向に隣接しているボール同士間の距離を短く、連結部３１の長さＬを小さくすることは有効な方法の一つであるが、連結部の長さＬが小さくなると、連結部がある程度に湾曲すると、連結部の両側にある間隔体同士が接触してしまう可能性が大きくなる。図１１は本発明のボールチェーンの第４実施例での湾曲している場合の説明図である。間隔体同士間の接触を防ぐためには、間隔体５１、５２、５３のそれぞれ連結部に近づくところに切欠部５１２、５２２、５３２を設け、これにより、連結部の湾曲可能な角度を大きくすることができる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明のボールチェーンは、連結部の合理的な設計で柔軟な湾曲能力を備え、且つガイド用ベルトバーのさらにもう一方向への湾曲能力を加えることにより、多方向への湾曲機能および断裂しにくい強度を有するボールチェーンが開発され、装置の小型化に応じてボールネジや直線運動案内装置などの循環路方式が一層多様化に適応されることに間違いない。また、間隔体のスペース（中空）部分を設けることにより、潤滑および放熱にも優れる効果を発揮することができる。さらに間隔体の連結部に近づくところに切欠部を設けることで、ボールチェーンの湾曲角度を増大する効果をもたらすことができる。上述の説明にしてきたように、本発明のボールチェーンは先行技術の欠点を克服し、ボール走行の湾曲半径を大きくする必要もなくなり、ボールネジや直線運動案内装置などのボール転動装置に対して一層小型化且つ多方向でも屈曲性の良い機能を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のボールチェーンの第１実施例を示す正面図である。
【図２】  本発明のボールチェーンの第１実施例を示す平面図である。
【図３】  本発明のボールチェーンにボールが組込まれた場合の正面図である。
【図４】  図３のＡ−Ａ’線断面図である。
【図５】  本発明のボールチェーンが左右へ湾曲する場合の説明図である。
【図６】  本発明のボールチェーンが別方向へ湾曲する場合の説明図である。
【図７】  本発明のボールチェーンの第２実施例を示す正面図である。
【図８】  本発明のボールチェーンの第２実施例を示す平面図である。
【図９】  本発明のボールチェーンの第３実施例を示す正面図である。
【図１０】  図９のＢ−Ｂ’断面図である。
【図１１】  本発明のボールチェーンの第４実施例での屈曲する場合の説明図である。
【符号の説明】
４    ボール                      １１    間隔体
１２    間隔体                      １３    間隔体
２１    ガイド用ベルトバー          ２２    ガイド用ベルトバー
３１    連結部                      ５１    間隔体
５２    間隔体                      ５３    間隔体
１１１    ボール包持面              １２１    ボール包持面
１３１    ボール包持面              ３１１    連結バー
３１２    連結バー                  ５１１    ボール包持面
５２１    ボール包持面              ５３１    ボール包持面
５１２    切欠部                    ５２２    切欠部
５３２    切欠部                        Ｌ    連結部の長さ
Ｈ    連結部の総高さ                Ｗ    連結部の幅
【図１】
0003658368.tif 000002
【図２】
0003658368.tif 000003
【図３】
0003658368.tif 000004
【図４】
0003658368.tif 000005
【図５】
0003658368.tif 000006
【図６】
0003658368.tif 000007
【図７】
0003658368.tif 000008
【図８】
0003658368.tif 000009
【図９】
0003658368.tif 000010
【図１０】
0003658368.tif 000011
【図１１】
0003658368.tif 000012