(57)【要約】  【課題】  本発明は、一種転がり体保持装置及びその製造方法を提供する。  【解決手段】  転がり体保持装置は、主に間隔部と接続部との両部分からなり、間隔部が接続部と一体に成形される構造で、かつ間隔部は中空リング状構造に設計され、さらにこのリング状構造により転がり体を隔てる。そして接続部は、長い帯状をなし、間隔部を一体に接続する保持装置である。また、本発明の保持装置の製造方法は、成形ピンで前記全保持装置の外形金型を貫通することによって、保持装置の間隔部を中空リング状構造に形成させ、素早く生産でき、さらに製造上の困難性も低減できるので、製造コストもその分に低減できることを特徴とする。【選択図】    図２
2006070958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転がり体保持装置であって、その空間内に複数の転がり体が順に入れられ、主に、
中空リング状構造を形成してこのリング状構造で前記転がり体を隔てるスペーサと、
長い帯状を形成して前記スペーサをチェーン状構造に一体に接続する保持装置である連結部と、
を含む構造を特徴とする転がり体保持装置。
【請求項２】
前記スペーサの側面断面は、スペーサと転がり体との接触面積を小さくするため、矩形状に形成されることを特徴とする請求項１記載の転がり体保持装置。
【請求項３】
前記の中空リング状構造は、リング状中空円管であることを特徴とする請求項１記載の転がり体保持装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れに記載の転がり体保持装置の製作方法であって、
成形ピンは、全保持装置の外形金型を貫通することによって、保持装置のスペーサが中空リング状構造に形成されることを特徴とする転がり体保持装置の製作方法。
【請求項５】
前記の成形ピンは、まず、下金型に設置して湯口を備えた上金型をカバーして完全なる射出金型を組付けてから、プラスチック材をこの射出金型に注入して保持装置を成形させ、離型時、成形ピンを抜出してから上金型を外し、最後に、下金型から保持装置を押出して転がり体保持装置を完成することを特徴とする請求項１に記載の転がり体保持装置の製作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一種転がり体保持装置に関し、特に一種線形伝送素子に用いるための転がり体の保持及び案内装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の転がり体保持装置には、案内装置において、その無限軌道内に挿入され、この無限軌道を形成する一対のベアリングレースの間において相対的な直線運動や回転運動を支承するエンドレスリテーナおよびその製造方法に関するもの（特許文献１参照）、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、先回ベアリングの内輪と外輪との間などに挿入され、一対のベアリングレースの間に生じる対象的な直線運動や回転運動を支承するもの（特許文献２参照）、また、各ボール保持部材間の連結部材を曲げることにより一列のボールを無端状に連鎖可能としたもの（特許文献３参照）などがあり、工作機械、電子、自動化設備及び半導体設備などの機構に応用されている。
【０００３】
【特許文献１】ＵＳＰ５，９８８，８８３明細書
【特許文献２】特開平５−０５２２１７号公報
【特許文献３】特開平５−２３１４３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、前記技術の線形伝送素子において、転がり体の保持器が略両種類に分類され、その一種類の保持器は、単独な個体に設計され、他の一種類の保持器は、複数の単独的な個体を連結する設計である。前記第一種類の保持器の設計を応用する線形伝送素子は、その組付けにあたって、各転がり体と各単一の保持器とをそれぞれ交替に順序よくスライダー中に入れるため、組付け過程では時間または手間などがかかる。また、各単一の保持器と転がり体との間も適宜に接触させる必要があるので、保持器と転がり体との間隔が大きくなりすぎた場合、保持器が両転がり体から外れやすく、そしてループ状に流れて方向転換するに際して、保持器は回流壁に衝突してその流れが順調に転向できない可能性も考えられるので、最悪の場合、その回流道が塞がれることになる。また、その間隔が緊密過ぎて接触してしまった場合、保持器と転がり体との間には、更に明らかな摩擦抵抗を生じることによって、その流れが順調に転向できない。従って、単一の保持器及び転がり体の間の隙間は、容易に制御できなくなる。また周知の通り、保持器と転がり体とが摩擦した後、保持器に磨耗を生じ隙間が大きくなるため、新しい製品の単一保持器と転がり体との間の隙間が精密に制御できても、線形伝送素子が長期間に使用された後、隙間が大きくなる問題が依然として存在している。
【０００５】
次に、他の一種類の保持器は、複数の単独個体を連結してなる保持器の設計である（例えば、ＵＳＰ５，９８８，８８３、特開平５−０５２２１７号及び特開平５−２３１４３２号）。しかし、これら先行技術において、それら連結保持器は、スペーサを可撓性連結チェーンで連結し、転がり体が両スペーサの空間に転動するように被覆され、各スペーサが連結チェーンに連結されているので、隙間が大きくなりすぎて脱落の問題はない。しかし、このような連結保持器の製造方式は、予め金型に転がり体を設置して被覆プラスチック射出方式にて製作しなければならない。そのため、この方式による材料の性質または射出機械の性能の何れも高く要求されているので、その分、製造コストが高くなる。さらに、その製造方式は、特別な製造方式であるので、転がり体及び連結保持器のスペーサが緊密に接触し、かつスペーサの閉じた断面構造は、転がり体との接触面積が大きく、潤滑油の貯蔵または流れは不可能になる。また、転がり体の転がり抵抗力が大きくなりすぎて転がり体が滑りやすくなり動作の流暢性を妨げることになる。このような設計は、製造工程において球状金型により前記の連結保持器を成形するため、連結保持器と転がり体との間の接触面が内凹状球面に形成され、また内凹状球面と転がり体との接触は、略全面的である。さらに、周知のように全面的な接触の潤滑状況が悪く、かつその摩擦抵抗力もかなり大きく、線形伝送素子の移動抵抗力が大きくなってしまうことがある。そして、ある設計は、潤滑の必要性に応じて、設計の時、内凹状球面を転がり体に完全に貼り合わせず（例えば、内凹状球面上に波状模様を設置したり、内凹状球面の曲率半径と転がり体との間に僅かな差を設けたりする）によって、内凹状球面と転がり体との間には細い隙間を保持して摩擦抵抗力を低減するため、潤滑油を流入することができる。しかし、連結保持器の材質はプラスチックまたはゴムであるため、その本体は磨耗を生じる可能性も考え、またプラスチック及びゴム材質の弾性変形量も大きく、内凹状球面と転がり体との間の圧力が大きくなり、または線形伝送素子がある時間を使用して内凹状球面に磨耗または変形を生じた場合、内凹状球面と転がり体との間は全面的に接触状態となり摩擦抵抗力まで大きくなってしまう。抵抗力が小さい場合、線形伝送素子の滑り抵抗が増加することになり、抵抗力が大きくなれば、連結保持器の連結チェーンが断裂までに至る。
【０００６】
なお、周知技術の連結保持器の製造方法は、転がり体を金型成形のコアとして、成形する前、転がり体を配置してプラスチック射出成形を行っているが、このような製造方式は、下記の欠点を生じてしまう。
１、配置された転がり体の数量は、保持器のサイズにより変化をするため、保持器が長く配置された転がり体はそれに応じても多くなるので、生産に必要な工数も長くなる。
２、この方式は、上下両方向による脱型方式を利用しているので、内凹状球面の内凹量が限られているので、凹みが大きくできず、製造した内凹状球面の曲率半径は転がり体に近い。従って、接触面が磨耗され受圧が大きくなった場合、内凹状球面と転がり体との全面接触になるので、摩擦抵抗力が大きくなる。
３、上下方向による離型の設計により、隣接した保持器間のスペーサが貫通孔を形成することができない。スペーサに貫通孔を開設することによって多くの利点を得ることができるが、従来の連結保持器は、何れも貫通孔を設けていなく、またこのような貫通孔を形成することもできない。また、
４、従来の連結保持器の製造方式は、それぞれの転がり体を金型に配置しなければならないので、製造するための手間も相当必要となる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記を綜合して、従来技術の転がり体保持装置及びその製造方法の何れも精密に改良する必要があると出願人が考えた。
【０００８】
本発明の転がり体保持装置は、一種連結設計する保持装置である。この保持装置は一体に成形された構造であって、保持装置が全転がり体のサイクル運動の経路において、より連続的に、かつ順調に保持すると共に、転がり体の運動を案内する。また、従来、連結保持器におけるその機能上の欠点を回避するためには、本発明の転がり体保持装置は、特に連結保持器に貫通孔を設置し、かつこの貫通孔内に潤滑油を保存可能にすることで、転がり体のより良い潤滑性が得られる。また貫通孔部は、転がり体と全く接触しないため、たとえ転がり体と本発明の転がり体保持装置との間が摩擦又は押圧を生じても、貫通孔部が転がり体と接触しない状態に維持され、さらに潤滑油を貯留することができるので、本発明の転がり体保持装置と転がり体との間は、長時間に良い間隔並びに潤滑効果を維持することができる。
【０００９】
本発明は、転がり体保持装置を一体に成形した構造であって、簡単な構造に成形するものである。主な構造は、スペーサと接続部の両部分に分けられる。スペーサの設計は、主に中空リング状構造で、さらにこのリング状構造により転がり体を隔離することを特徴とする。そして、接続部は長い帯状で、前記スペーサを一体に接続するチェーン状構造をなした保持装置である。
【００１０】
次に、本発明は、保持装置の接続部により良い強度を提供するために、転がり体の外形に合わせる、両隣接したスペーサを対称的に接続する構造を設計することができる。さらに、当該保持装置により多くの機能をもたせるためには、保持装置のスペーサの中間部を設計して中空リング状構造に形成される。またその側面の断面設計を矩形状に設計してスペーサと転がり体の接触面積を低減することができる。
【００１１】
本発明のその構造の特徴により、回流転向した時に、保持装置の連結部は曲がり状態となり、さらにスペーサと転がり体との間には次第に開口が形成され、
スペーサの中央の貫通孔と回流転向経路の空間とを互いに連通する。そして潤滑油はスペーサの貫通孔に流れてその回流転向を完成して線形経路に移動するに際して、転がり体が再び貫通孔を囲んで徐々に密閉空間になり、この密閉空間は潤滑油を効果的に貯蔵するための貯油空間とすることができる。転がり体が線形運動を行うとき、貫通孔の貯油空間に貯蔵した潤滑油が転がり体の助けに油膜を生ずることによって、潤滑性を増加させ、且つ抵抗力を低減すると共に、保持装置の使用持久性及び順調度を向上することができる。
【００１２】
次に、本発明は、射出成形方式を使用して保持装置を製造する。保持装置はその外形の従来の下金型と上金型とを合わせてなる外形金型から射出成形することができる。しかし、本発明は、特に成形ピンが全保持装置の外形金型を貫通して保持装置のスペーサを中空リング状構造に形成することである。
【００１３】
本発明の保持装置の製造方法は、射出成形方式を使用して、その射出金型は主に上金型、成形ピン及び下金型を組合せてなるものである。まず、成形ピンは、下金型に設置し、湯口を備えた上金型をカバーして完全なる射出金型を組付けてから、この射出金型にプラスチック材を注入して保持装置を成形させ、離型時、成形ピンを抜出してから上金型を外し、最後に、下金型から保持装置を押出して転がり体保持装置を完成することができる。
【００１４】
前記のような保持装置の金型の設計は、下金型及び上金型の上に、成形ピンを支持し、かつ固定するための構築を形成することができ、またこの金型の構築は、橋台に類似しているため、射出成形を行う際に、射出圧力を抵抗する成形ピンの助けに十分な支持力を生ずることによって、金型の耐久度及び製造品の成功率を向上できる利点がある。従って、本発明における保持装置の製造方法は、素早く生産できると共に製造上の困難度も低減できるので、製造コストは十分に低減することができる。
【００１５】
また、本発明の特徴及び技術内容をより便宜に理解するためには、下記本発明に関する実施方式を詳しく参照することができる。但し、下記の実施例方式並びに図面は、単に説明、または参考をするために供するものであって、本発明の如何なる制限をするためのものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明の転がり体保持装置の立体斜視図である。図２は、図１の細部の断面斜視図である。保持装置１０は、複数の転がり体２０が順にその空間に設置される。図において、この保持装置１０の構造は、主にスペーサ１１及び連結部１２を含む。前記スペーサ１１には、スペーサ１１を中空リング状構造に形成するために、軸方向に貫通孔１１１が設けられると共に、リング状構造により隣接した転がり体２０がスペーサ１１の両側に隔離される。またスペーサ１１と転がり体２０と間の接触面積を小さくするため、本発明は、スペーサ１１の側断面を矩形状に設計し、スペーサ１１と転がり体２０との接触領域は、保持点１１２のみを残す。これによって、転がり体２０とスペーサ１１との接触はリング状線接触にならしめることで、スペーサ１１と転がり体２０の接触面積を低減することができる。この時の貫通孔１１１の空間が転がり体２０により潤滑油を貯蔵できる空間に囲まれる。また連結部１２は長い帯状で、前記スペーサを一体に接続するチェーン状構造をなした保持装置１０である。スペーサ１１と転がり体２０との接触位置は範囲の小さい僅かな保持点１１２にあるため、隣接した転がり体２０の間に潤滑油を貯蔵するための貫通孔１１１を備えている。したがって、保持点１１２には磨耗を生じて接触面積が次第に大きくなった場合でも、スペーサ１１と転がり体２０との間に接触範囲の増加が限られ、少なくとも貫通孔１１１の領域に、転がり体２０とスペーサ１１と摩擦の発生は不可能と考える。また貫通孔１１１にも潤滑油を有しているので、スペーサ１１と転がり体２０との間の良い潤滑効果を提供することができる。
【００１７】
図３は、本発明の転がり体保持装置を回流転向する斜視図である。前記転がり体２０及び保持装置１０は回流転向経路６０に入り回流転向の状態に位置する。この時の保持装置１０の連結部１２が曲がった状態になっているため、スペーサ１１と転がり体２０の方向が変換していき回流を完成する。その方向を変換すると同時に、スペーサ１１の貫通孔１１１と転がり体２０との間は次第に開口を形成しつつ、貫通孔１１１と回流転向経路６０の空間を互いに連通させ、回流転向経路６０中の潤滑油がスペーサ１１の貫通孔１１１に導入される。そして、その回流転向を完成して線形経路に運動する際に、転がり体２０は、再び貫通孔１１１を囲んで密閉空間に形成させるので、この密閉空間は貯油空間として潤滑油を有効に蓄える。
【００１８】
本発明の貫通孔を備えた転がり体保持装置を製作するために、貫通孔部を離型するための特別な製作方法の使用が必要である。図４は、本発明の転がり体保持装置の射出金型の斜視図であって、図５は、本発明の転がり体保持装置の射出方式を示す斜視図である。前記射出金型は、主に上金型３０、成形ピン４０及び下金型５０から組合せてなるものである。保持装置１０の外形金型は、上金型３０及び下金型５０からなるもので、成形ピンが全保持装置の外形金型を貫通する。まず、図５ａに示すように、成形ピン４０が下金型５０にある橋台状の凹槽３１内に配置される。そして、図５ｂに示すように、成形ピン４０を配置した下金型５０上に、湯口３１を備えた上金型３０をカバーして完全なる射出金型を組合わせることができる。次に、図５Ｃに示すように、プラスチック材充填口７０を前記上金型３０の湯口に合わせてプラスチック材を充填することによって、保持装置１０を成形する。逆に離型をする際に、図５ｄに示すように、成形ピン（図示せず）を抜き取ってから上金型３０を外せば、図５ｅ示すように、下金型５０の中から完成した保持装置を押出すことができる。最後に、図５ｆに示すように、転がり体２０を成形した保持装置１０に配置して転がり体２０がそれぞれ保持装置１０に案内されて、隔離状態に保持される。
【００１９】
図６は、転がり体保持装置が線形伝送素子に応用される時の摩擦抵抗力の比較を示す図である。図中、横軸は、線形伝送素子の累積移動距離を示し、単位はキロメートルである。縦軸は、線形伝送素子がこの累積移動距離に位置する時の摩擦抵抗力を示し、単位はキロである。前記線形伝送素子の試験条件は、負荷せずに、１メートル／秒の最大速度で往復動させ、そして一時間で一回油ざしをして、累積移動距離が５０キロメートル、１００キロメートル、１５０キロメートル…になった毎に、この線形伝送素子の摩擦抵抗力をそれぞれ測定する。測定した結果により、単純な内凹球面の貫通孔がない転がり体保持器（図においてＡで標示する）は、５０乃至１００キロメートルの試験を経過した後、線形伝送素子の転がり体とその接触面間に生じた磨耗が、摩擦を生じるため、転がり体とその接触面間の干渉量が小さくなるので、摩擦抵抗力が僅かに小さくなったが、その後上昇する傾向が明らかに見られる。理由として、内凹球面状が磨耗を生じた後、内凹球面状が転がり体と徐々に全面的に接触し、潤滑が不足するため、摩擦抵抗力が上昇する主な原因となる。４５０乃至５００キロメートルまでは、内凹球面と転がり体との接触は、全面的になる原因で摩擦抵抗力の上昇が漸く緩やかになる。図に、本発明の貫通孔を備えた転がり体保持装置の試験結果を同時に示す（図においてＢで標示する）。転がり体とその接触面との間は、同じ磨耗が生じてくるので、磨耗抵抗力も同じく低下する傾向が見られる。しかし、次第に安定しつつ５００キロメートルの試験においては摩擦抵抗力の上昇が全く見られない。
【００２０】
前記を総じて、本発明は、全く新規的な転がり体保持装置の設計を含んでいると同時に、空間形態においても確かな新規的なもので、かつ従来の技術より前記多くの効果を増進し摩擦抵抗力を減少することができる。なお本発明においても、さらにより新しい製造方法を提供し、本発明の転がり体保持装置がより容易に製作できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の転がり体保持装置の立体斜視図である。
【図２】図１の細部の断面斜視図である。
【図３】本発明の転がり体保持装置の回流転向を示す斜視図である。
【図４】本発明の転がり体保持装置の射出金型の斜視図である。
【図５】本発明の転がり体保持装置の射出方式を示す斜視図である。
【図６】本発明の転がり体保持装置が線形伝送素子に応用される時の摩擦抵抗力の比較を示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０    保持装置                      １１    間隔部
１１１    貫通孔                      １１２    保持点
１１３    開口                          １２    連結部
２０    転がり体                      ３０    上金型
３１    湯口                          ４０    成形ピン
４０    下金型                        ５１    凹溝
６０    回流転向経路                  ７０    プラスチック材充填口
【図１】
2006070958.tif 000003
【図２】
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【図３】
2006070958.tif 000005
【図４】
2006070958.tif 000006
【図５】
2006070958.tif 000007
【図６】
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