(57)【要約】【課題】金属製であっても屈曲性が優れ、サーキット状の循環経路を循環するのに適した転動体連結帯を提供する。【解決手段】ボール１４…は、負荷転走路Ｂ、無負荷戻し通路Ａ、及び負荷転走路Ｂと前記無負荷戻し通路Ａとを接続する一対の方向転換路Ｃを循環する。一連のボール１４…を回転可能に保持する転動体連結帯２６は、金属製であると共に、その長手方向の全長に渡って波形に形成される。波形の山部３１…及び谷部３２…は転動体連結帯２６の長手方向と直交する幅方向に伸びる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道部材に形成される転動体転走部と移動部材に形成される転動体転走部との間の負荷転走路、移動部材に形成される無負荷戻し通路、及び前記負荷転走路と前記無負荷戻し通路とを接続する一対の方向転換路を循環する一連の転動体を、回転可能に保持する転動体連結帯であって、
前記転動体連結帯は、金属製であると共に、その長手方向の全長に渡って又はその長手方向の少なくとも一部において、山部及び谷部が前記転動体連結帯の長手方向と直交する幅方向に伸びる波形に形成されることを特徴とする転動体連結帯。
【請求項２】
前記転動体連結帯には、長手方向に沿って複数の転動体収容孔が空けられ、
前記転動体連結帯の長手方向における前記転動体収容孔の範囲には、前記波形の複数の山部又は前記波形の複数の谷部が存在することを特徴とする請求項１に記載の転動体連結帯。
【請求項３】
転動体転走部が形成された軌道部材と、
前記転動体転走部に対向する負荷転動体転走部が形成され、前記軌道部材に対して相対的に移動自在に組み付けられた移動部材と、
前記軌道部材の前記転動体転走部と前記移動部材の前記負荷転動体転走部との間の負荷転走路、前記移動部材に形成される無負荷戻し通路、及び前記移動部材に形成され、前記負荷転走路と無負荷戻し通路とを接続する一対の方向転換路を循環する複数の転動体と、
一連の前記転動体を回転可能に保持する転動体連結帯とを備え、
転動体連結帯は、金属製であると共に、その長手方向の全長に渡って又はその長手方向の少なくとも一部において、波の山部及び谷部が連結帯の長手方向と直交する幅方向に伸びるような波形に形成されることを特徴とする運動案内装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リニアガイド、ボールスプライン等の軌道部材と移動部材との間を転がる転動体を回転可能に保持する転動体連結帯に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リニアガイドは、軌道レールと、軌道レールに対して相対的に移動自在に組み付けられた移動ブロックと、軌道レールと移動ブロックとの間に介在される複数のボールを備える。図８に示すように、ボール１は、軌道レール２と移動ブロック３との間を転がり、移動ブロック３の端までくるとエンドキャップ４に掬い上げられ、移動ブロック３のボール戻し路５を通って、再びエンドキャップ４から軌道レール２と移動ブロック３の間に送り込まれる。
【０００３】
転動体保持器は、個々のボール１が互いに接触することなく滑らかに回転するように保持するもので、連結タイプとセパレートタイプとがある。セパレートタイプでは、ボールとボールとの間に介在される複数の転動体保持器が個々に分離されている。また連結タイプでは、図９に示すように、ボール１とボール１との間に介在される複数の転動体保持器６，６が帯７で連結されている。この転動体保持器６は、ボール１とボール１との間に入り、ボール同士が接触するのを防止する。また連結タイプの転動体保持器では、ボール１を進行方向に向かって一定の間隔を保ったまま誘導するので、移動ブロックがよりスムーズに移動する。
【０００４】
一般にこのような転動体保持器は、エラストマ等の樹脂材を射出成型することで製造される。しかし連結タイプの転動体保持器では、小型化したリニアガイドに合わせて転動体保持器も小型化しようとすると、ショート等が発生し、射出成型が困難になってくる。また、転動体保持器と帯との連結部分での強度の確保も困難になる。
【０００５】
このような問題を解決するために、本出願人は、金属板をプレスすることにより製造される転動体連結帯を提案している。金属製の転動体連結帯には、多数のボール保持孔が所定間隔で空けられ、各ボール保持孔にボールが回転摺動自在に保持される（特許文献１、５頁左欄参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−６５０５３号公報
【０００７】
図８に示すように、一般にリニアガイドのボールが循環する循環経路は、直線的に伸びる負荷転走路と直線的に伸びる無負荷戻し通路とを一対のＵ字状の方向転換路で結んだサーキット形状をしている。このため、循環経路に入れられる転動体連結帯は、負荷転走路及び無負荷戻し通路では直線的に伸ばされて、方向転換路ではＵ字状に湾曲される。転動体連結帯は、循環経路を循環する間この動作を繰り返す。
【０００８】
転動体連結帯を金属製にすると、方向転換路において転動体連結帯が充分に屈曲できないことがあり、これにより循環経路での転動体連結帯がスムーズに動かないおそれがある。
【０００９】
そこで本発明は、金属製であっても屈曲性が優れ、サーキット状の循環経路を循環するのに適した転動体連結帯、及びこの転動体連結帯を組み込んだ運動案内装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以下、本発明について説明する。上記課題を解決するために本発明は、軌道部材に形成される転動体転走部と移動部材に形成される転動体転走部との間の負荷転走路、移動部材に形成される無負荷戻し通路、及び前記負荷転走路と前記無負荷戻し通路とを接続する一対の方向転換路を循環する一連の転動体を回転可能に保持する転動体連結帯であって、前記転動体連結帯は、金属製であると共に、その長手方向の全長に渡って又はその長手方向の少なくとも一部において、山部及び谷部が転動体連結帯の長手方向と直交する幅方向に伸びる波形に形成されることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、金属製でありながら屈曲性が良好なので、転動体連結帯がサーキット状の転動体循環路をスムーズに循環する。一方、転動体連結帯の幅方向の剛性は増すため、転動体が循環中にふらつくのを抑制することができる。また転動体は、無負荷戻し通路及び方向転換路で構成される無負荷域から負荷転走路で構成される負荷域へ移行する際、又は負荷域から無負荷域に移行する際、その速度が変化することがある。転動体連結帯を波形にすることで、転動体連結帯が長手方向にも伸縮し易くなるので、速度の変化を吸収することができ、無負荷域から負荷域への転動体の移行もよりスムーズに行われる。
【００１２】
本発明の好ましい一態様は、前記連結帯には、長手方向に沿って複数の転動体収容孔が空けられ、前記連結帯の長手方向における前記転動体収容孔の範囲には、前記波形の複数の山部又は前記波形の複数の谷部が存在することを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、波形の複数の山部又は複数の谷部で転動体を保持することができるので、平板状の転動体連結帯で転動体を保持する場合に比べ、転動体をより確実に保持することができる。
【００１４】
本発明は、転動体転走部が形成された軌道部材と、前記転動体転走部に対向する負荷転動体転走部が形成され、前記軌道部材に対して相対的に移動自在に組み付けられた移動部材と、前記軌道部材の前記転動体転走部と前記移動部材の前記負荷転動体転走部との間の負荷転走路、前記移動部材に形成される無負荷戻し通路、及び前記移動部材に形成され、前記負荷転走路と無負荷戻し通路とを接続する一対の方向転換路を循環する複数の転動体と、一連の前記転動体を回転可能に保持する転動体連結帯とを備え、転動体連結帯は、金属製であると共に、その長手方向の全長に渡って又はその長手方向の少なくとも一部において、波の山部及び谷部が連結帯の長手方向と直交する幅方向に伸びる波形に形成されることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態における転動体連結帯が組み込まれるリニアガイド１１を示す。リニアガイド１１は、テーブル等の案内対象が直線運動又は曲線運動するのを案内する。軌道部材としての軌道レール１２には、移動部材としての移動ブロック１３が相対的に運動自在に組み付けられる。移動ブロック１３は運動を案内するテーブル等の案内対象に取付けられる。軌道レール１２と移動ブロック１３との間には、転動体として多数のボール１４…が転がり運動可能に介在される。
【００１６】
軌道レール１２は、直線的に細長く延ばされ、例えば断面略四角形状をなす。軌道レール１２には、多数のボール１４…が転がる際の軌道となる転動体転走部としてのボール転走溝１２ａ…が複数条形成される。軌道レール１２は、例えば引き抜き・切断・研削等の機械加工を経て製造される。なお案内対象が曲線運動するのを案内する場合には、軌道レール１２には、曲線状に曲げられたものが用いられる。
【００１７】
移動ブロック１３は、その全体形状が鞍形状に形成され、移動ブロック本体１６と、この移動ブロック本体１６の両端に設けられたエンドプレート１７，１８とを有する。移動ブロック本体１６は、軌道レール１２の上面と対向する水平部１６ａと、軌道レール１２の左右側面と対向する一対の脚部１６ｂとを備える。
【００１８】
一対の脚部１６ｂの内側面には、軌道レール１２の左右側面に設けられたボール転走溝１２ａに対応する負荷転動体転走部としての負荷ボール転走溝２０が形成される。また一対の脚部１６ｂには、負荷ボール転走溝２０を転がったボール１４を戻す転動体戻し通路としてのボール戻し通路Ａが、負荷ボール転走溝２０と略平行に形成される。このボール戻し通路Ａはボール１４の直径よりも若干大きい内径を有する。
【００１９】
エンドプレート１７，１８は、移動ブロック本体１６の断面形状と略同様な断面形状を有する。このエンドプレート１７，１８には図２に示すように、負荷ボール転走溝２０を転がるボール１４を掬い上げてボール戻し通路Ａに案内し、また逆にボール戻し通路Ａから負荷ボール転走溝２０へとボール１４を案内するＵ字状の方向転換路の外周側２２が形成される。一方、移動ブロック本体１６の移動方向の両端には、方向転換路の内周側を構成するアールピース部２３が形成される。エンドプレート１７，１８を移動ブロック本体１６に結合させることで、アールピース部２３と外周部２２との間に、無負荷戻し通路Ａと負荷転走路Ｂ（ボール転走溝１２ａと負荷ボール転走溝２０との間）とを接続するＵ字状の方向転換路Ｃが形成される。無負荷戻し通路Ａ及び負荷転走路Ｂと、それらを結ぶ一対の方向転換路Ｃとの組み合わせによってサーキット状のボール循環路が構成される。
【００２０】
移動ブロック本体１６は、例えば金属射出成形法によって形成されてもよく、また引き抜き・切断・研削等の機械加工によって製造されてもよい。エンドプレート１７，１８も、金属射出成形により製造されてもよいし、樹脂の射出成形により製造されてもよい。
【００２１】
ボール循環路に配列・収納される複数のボール１４…は、転動体連結帯２６に回転可能に保持される。転動体連結帯２６は、例えばばね用ステンレス鋼等の金属薄板をプレス成型することで製造される。
【００２２】
図３は転動体連結帯２６の詳細図を示す。転動体連結帯２６は一連のボールを保持できるように細長く伸ばされる。転動体連結帯２６の長手方向の両端には、転動体連結帯を移動ブロックへスムーズに装入できるように、丸みが付けられる。転動体連結帯２６には、長手方向に沿って複数のボール収容孔２６ａ…が空けられる。ボール収容孔２６ａの周囲には、ボール１４を保持できるように爪部２７ａ，２７ａ，２７ｂ，２７ｂが設けられる。爪部２７ａ，２７ａ，２７ｂ，２７ｂは一つのボール収容孔２６ａに対して合計４個設けられ、ボール収容孔２６ａの内部に突出する。対角に位置する一対の爪部２７ａ，２７ａは、転動体連結帯２６が配置される平面から一方側に折り曲げられ、残りの一対の爪部２７ｂ，２７ｂは他方側に折り曲げられる。これにより、ボール１４を爪部２７ａ，２７ａ，２７ｂ，２７ｂで保持できるようになる。
【００２３】
この転動体連結帯２６はその長手方向▲１▼の全長に渡って、山部３１…及び谷部３２…を交互に有する波形に形成される。波形の山部３１…及び谷部３２…は、転動体連結帯２６の長手方向▲１▼と直交する幅方向▲２▼に伸びる。転動体連結帯２６の長手方向におけるボール収容孔２６ａの範囲Ｗには、波形の複数の山部３１…又は波形の複数の谷部３２…が存在する。すなわちボール収容孔２６ａの長手方向の長さＷが、山部３１…又は谷部３２…のピッチよりも大きい。なお転動体連結帯２６は上述のとおり、その長手方向▲１▼の全長に渡って波形に形成されてもよいし、長手方向▲１▼の少なくとも一部において波形に形成されてもよい。また波形は、山部及び谷部が交互に繰り返されるものであれば、特に形状は限定されるものではなく、例えば正弦波形状、円弧を組み合わせた形状、鋸の歯のように三角形を組み合わせた形状等であればよい。
【００２４】
図４は転動体連結帯２６の他の例を示す。この例では、転動体連結帯２６の山部３１…、又は谷部３２…のピッチＰが、谷部３２の下端から山部３１の上端までの高さ（転動体連結帯の厚み）Ｈに略等しく、例えば０．３ｍｍ程度に設定される。また複数種のボール１４，１４，１４の径に比較してもこのピッチＰは極めて小さく、転動体連結帯２６の長手方向におけるボール収容孔２６ａの範囲には、より多くの複数の山部３１…又は谷部３２…が存在する。
【００２５】
図５は転動体連結帯２６の更に他の例を示す。この例では、転動体連結帯２６の山部３１及び谷部３２の厚みａが、谷部３１と山部３２とを連結する中間部３３の厚みｂよりも厚く、ａ＞ｂに設定される。このようにすれば、中間部３３が山部３１及び谷部３２より撓み易くなるので、転動体連結帯２６がより伸縮し易くなる。
【００２６】
図２に示すように、ボール１４…が循環する循環経路は、直線的に伸びる負荷転走路Ｂと直線的に伸びる無負荷戻し通路Ａとを一対のＵ字状の方向転換路Ｃ，Ｃで結んだサーキット形状をしている。このサーキット状のボール循環路は実質的に一平面内に位置する。そして転動体連結帯２６はその幅方向が、ボール循環路が位置する平面に対して直交するように配置される。ボール循環路には、全周に渡って、転動体連結帯２６の幅方向の両端を案内する案内溝が形成されている。
【００２７】
移動ブロック１３が軌道レール１２に沿って移動するのに伴って、転動体連結帯２６及びボール１４は移動ブロック１３からの負荷を受けつつ負荷転走路Ｂをその一端から他端まで転走する。その後、一方のエンドプレート１８に掬い上げられて方向転換路Ｃを経由して無負荷戻し通路Ａへ導かれる。そして反対側の方向転換路Ｃを経由して負荷転走路Ｂの一端に戻される。このとき転動体連結帯２６は、負荷転走路Ｂ及び無負荷戻し通路Ａでは直線的に伸ばされて、方向転換路ＣではＵ字状に湾曲される。ボール循環経路を循環する間、転動体連結帯２６はこの動作を繰り返す。
【００２８】
本実施形態によれば、山部３１…及び谷部３２…が幅方向に伸びる波形に転動体連結帯２６が形成されるので、方向転換路において転動体連結帯２６がより屈曲し易くなる。このため、転動体連結帯２６がサーキット状の転動体循環路をスムーズに循環する。一方転動体連結帯２６の幅方向の剛性は、あたかも柱が座屈し難くなるように増すため、ボール１４…が循環中にふらつくのを抑制することができる。またボール１４…は、無負荷戻し通路Ａ及び方向転換路Ｃで構成される無負荷域から負荷転走路Ｂで構成される負荷域へ移行する際、又は負荷域から無負荷域に移行する際、その速度が変化することがある。転動体連結帯２６を波形に形成することで、転動体連結帯２６が長手方向にも伸縮し易くなるので、速度の変化を吸収することができ、無負荷域から負荷域へのボール１４…の移行もよりスムーズに行われる。
【００２９】
また本実施形態の転動体連結帯２６は、樹脂成型の転動体連結帯を小型化する場合の問題点、例えば射出成型が困難になったり、転動体保持器と帯との連結部分での強度の確保も困難になったり等の問題が生じることなく、小型化を図っても充分な強度を確保することができる。さらに転動体連結帯が金属製なので、例えば１００℃以上の高温環境においても使用できる。
【００３０】
図６及び図７は、上記転動体連結帯２６の製造方法を示す。転動体連結帯２６の波形は、例えば図６に示すように、波形が形成された下型４１及び上型４２の間で挟み込むプレス加工により形成される。この波形のプレス加工は、金属板を転動体連結帯２６の平面形状に打ち抜いた後に行われても良いし、金属板を打ち抜く前に行われても良い。また転動体連結帯２６の波形は、図７に示すように、金属帯をロールから引き出し、その後波形が形成された一対ロールダイス間に金属帯を挟み込むことで形成されてもよい。
【００３１】
なお、本実施形態においては、ボール列は軌道レール１２の左右側面に１条ずつとされているが、その条数及び配置位置は、負荷の大きさ、荷重方向等に応じて適宣設定を変えてよい。また、軌道レール１２の断面形状自体も、本実施例の如き形状に限るものではない。さらに転動体としてボールを用いた例について説明したが、ボールの代わりにローラを用いても良い。
【００３２】
また上記実施形態では、本発明をリニアガイドに適用した例について説明したが、本発明は、負荷転走路と無負荷戻し通路とを一対の方向転換路で接続したボール循環路を有するものであればリニアガイドに限られることなく、スプラインに適用してもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、金属製でありながら屈曲性が良好な転動体連結帯が得られるので、転動体連結帯がサーキット状の転動体循環路をスムーズに循環する。一方転動体連結帯の幅方向の剛性は増すため、転動体が循環中にふらつくのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の転動体連結帯を組み込んだリニアガイドを示す斜視図。
【図２】上記リニアガイドの軌道レールの長手方向に沿った断面図。
【図３】転動体連結帯を示す詳細図（図中（Ａ）は正面図、図中（Ｂ）は平面図、図中（Ｃ）は側面図）。
【図４】転動体連結帯の他の例を示す側面図。
【図５】転動体連結帯の更に他の例を示す側面図。
【図６】転動体連結帯の製造方法の一例を示す模式図。
【図７】転動体連結帯の製造方法の一例を示す模式図。
【図８】従来のリニアガイドのボールの循環を示す模式図。
【図９】従来の転動体保持器を示す図。
【符号の説明】
１１…リニアガイド（運動案内装置）
１２…軌道レール（軌道部材）
１２ａ…ボール転走溝（転動体転走溝）
１３…移動ブロック（移動部材）
１４…ボール（転動体）
２０…負荷ボール転走溝（負荷転動体転走溝）
２６ａ…ボール収容孔（転動体収容孔）
２６…転動体連結帯
３１…山部
３２…谷部
Ａ…ボール戻し通路（無負荷戻し通路）
Ｂ…負荷ボール転走路（負荷転走路）
Ｃ…方向転換路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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