(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボールの転走溝が形成された案内レールと、前記転走溝を転走する多数のボールを具備すると共にこれらボールの無限循環路を有し、前記案内レールに沿って移動可能なスライダとから構成され、
前記スライダのボール無限循環路は、トラック状のボール溝が形成された２枚のボールプレートを互いに向かい合わせ、これらボールプレート同士を直接結合して形成されており、
２枚のボールプレートの縁辺が互いに対向することにより、無限循環路内のボールを案内レールの転走溝に接触させるための負荷開口部が形成されると共に、ボールの直径よりも狭い一定の間隔で対向して前記転走溝からボールを持ち上げて無限循環路内に誘導する掬い上げ部が形成されることを特徴とする薄型スライドユニット。
【請求項２】
前記ボールプレートに成形されたボール溝は、前記ボールプレートの縁部に沿って形成されると共にボールが案内レールとの間で荷重を負荷しながら転走する負荷溝部と、この負荷溝部と平行に形成されると共にボールが無負荷状態で転走する無負荷溝部と、前記負荷溝部と無負荷溝部との間でボールを往来させる一対の方向転換溝部とから構成され、
前記掬い上げ部を構成する各ボールプレートの縁辺は前記方向転換溝部に向けて前記案内レールの転走溝から離れる方向へ湾曲して形成されていることを特徴とする請求項１記載の薄型スライドユニット。
【請求項３】
各ボールプレートの縁辺には屈曲部が形成され、２枚のボールプレートの屈曲部を互いに対向させることにより、前記負荷開口部及び前記掬い上げ部が同じ開口幅で連続して形成されることを特徴とする請求項２記載の薄型スライドユニット。
【請求項４】
前記案内レールは一対の側壁によって区画された案内路を有してチャネル状に形成されると共に、各側壁の内側面にはボールの転走溝が１条ずつ形成され、
前記スライダは各転走溝に対応する一対の無限循環路を有して、前記案内レールの案内路内を往復動することを特徴とする請求項１記載の薄型スライドユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、例えば複写機、工作機械の保護カバー、重量扉等のスライド部に使用され、多数のボールを介して案内レールに組付けられたスライダが該案内レールに沿って制限なく移動可能なスライドユニットに係り、特に、プレス成形が施された複数枚の金属プレートを組み合わせることで前記ボールの無限循環路がスライダに具備される薄型タイブのスライドユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】  従来より、ボールの転がり運動を利用した直線案内装置としては、長手方向に沿ってボールの転走溝が形成された案内レールと、多数のボールを介して前記案内レールに組付けられると共に前記ボールの無限循環路を備えたスライダとから構成され、前記ボールを無限循環路内で循環させながら、前記スライダが案内レールに沿って往復動自在に運動するものが知られている。案内レール及びスライダの構造は使用用途、負荷荷重、取付スペース等に応じて種々のものが提案されており、実際に市場に提供されているが、軽荷重用途に適しており、狭い取付スペースに対応可能であり、しかも低コストな直線案内装置として、複数枚の金属プレートを組み合わせて前記スライダを構成した薄型のスライドユニットが知られている（非特許文献１参照）。【０００３】  このスライドユニットは、一対の側壁によって仕切られた案内路を有してチャネル状に形成された案内レールと、この案内レールの案内路内を移動するボールキャリッジを備えたスライダとから構成されている。案内レールの各側壁の内側面にはボール転走溝が形成されており、前記ボールキャリッジに保持されたボールがこのボール転走溝を転走し、それによってスライダが案内レールに沿って移動するようになっている。スライダはボールキャリッジに対してベースプレートを固定して構成されており、かかるベースプレートに対して搬送対象物が固定される。図７に示すように、前記ボールキャリッジは、２枚のボールプレート１００，１００と、これらボールプレート１００の間に介装されるガイドプレート１０１とから構成されており、２枚のボールプレート１００，１００は同一形状のものを互いに向かい合わせの状態で結合している。各ボールプレート１００にはトラック状のボール溝１０２が形成されており、これらのボールプレート１００を向かい合わせに組み合わせることで、ボール１０３が循環する無限循環路が形成されるようになっている。【０００４】  ２枚のボールプレート１００を組み合わせると、無限循環路内のボール１０３の球面が突出する負荷開口部が形成され、ボール１０３はこの負荷開口部を介して案内レールのボール転走面に接触する。一方、２枚のボールプレート１００に挟まれたガイドプレート１０１は、前記負荷開口部の長手方向の両端に位置する尖塔状のガイド爪１０４を有しており、案内レールのボール転走溝を転走して負荷開口部の端部に達したボール１０３は、前記ガイド爪１０４に乗り上げるようにしてボール転走溝を離れ、無限循環路内に収容されるようになっている。また、無限循環路内を循環して負荷開口部に達したボール１０３は、前記ガイド爪１０４に沿って案内レールのボール転走溝に送り込まれるようになっている。【０００５】  生産コストを抑えるため、このスライドユニットの案内レール及びスライダは金属プレートの塑性加工を主として形成されている。例えば、前記案内レールは帯状の金属プレートにロールフォーミング加工を施すことで、前記側壁を曲げ起こすと共に前記ボール転走溝の形成を行っており、最後に所定の長さに切断されている。また、前記ボールキャリッジを構成しているボールプレートも、帯状の金属プレートに所定の間隔で絞り加工を施し���前記ボール溝を形成し、この後にボール溝と僅かに重なる位置で前記金属プレートを切断することにより、所定形状のボールプレートを完成させている。
【非特許文献１】ＴＨＫ株式会社／直動システム総合カタログＮｏ．４０１／第ｎ−３頁掲載「スライドパックＦＢＷ」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  このような従来の薄型スライドユニットにおいて、前記ガイドプレートに具備されるガイド爪の先端は、案内レールを転走しているボールを掬い上げるその機能からして、かかるボールの下側に潜り込む必要があり、ガイド爪の先端は鋭利に且つ精度よく形成されなければならなかった。仮に、ガイド爪の形成が不良であると、案内レールを転走してきたボールはガイド爪に対して正面から衝突する結果となり、かかるボールを無限循環路内へ円滑に掬い上げることが不可能となる他、ガイド爪の変形や早期摩耗の原因となり、案内レールに対するスライダの円滑な往復動が早期に失われてしまう。【０００７】  しかし、ボールは前記ボールプレートと案内レールとの間で荷重を負荷していることから、一対のボールプレートの間に挟まれるガイドプレートはボールの直径に対して一定の厚さ以下であることが必要であり、ボール直径が小さくなるにつれ、ガイドプレートも薄くならざるを得ない。このため、前記ガイド爪を精度良く尖塔状に形成することが困難であり、かかるガイドプレートはボールの円滑な循環の障害となっていた。また、譬えガイド爪を精度良く形成できたとしても、ガイドプレートの板厚が薄くなると、ガイド爪の変形や摩耗の進行が早く、ボールの円滑な循環が早期に失われるといった問題点もあった。【０００８】  また、ボールプレートとガイドプレートはリベットによって互いに結合されているが、ボールプレートに対するガイドプレートの位置が適切でないと、ガイド爪の先端がボールの中心近傍に衝突してしまうため、ボールの円滑な循環が阻害され、ガイド爪の早期変形の原因ともなる。このため、リベットをかしめた後にボールプレートとガイドプレートのずれを検査し、ずれが発生している場合にはそれを修正する工程が必要でり、スライダの組立に手間がかかるといった問題点もあった。【０００９】  一方、前記ガイド爪は案内レールを転走するボールの下側に潜り込んで該ボールを掬い上げることから、案内レールのボール転走溝の中央にはガイド爪を収容するための逃げ溝が必要であり、かかるガイド爪はこの逃げ溝内を移動している。しかし、前述の如くガイド爪が変形してしまうと、かかるガイド爪が逃げ溝の側壁に接触してしまうので、案内レールに対するスライダの摺動抵抗が増加してしまうといった問題点もあった。【００１０】  また、前記逃げ溝は案内レールに対してボール転走溝と同時にロールフォーミング加工で形成しているが、逃げ溝の幅はガイドプレートの厚さに対応して極めて細いので、かかる逃げ溝を形成するロールフォーミングダイスの寿命も短命なものとなってしまい、ダイスの交換によって製造コストが嵩んでしまうといった問題点もあった。また、ボール転走溝内の中央に更に逃げ溝が形成されることから、かかる逃げ溝の形成箇所においては案内レールの肉厚が薄くなり、案内レールの剛性が低下する一因となっていた。【００１１】  更に、ボールキャリッジは２枚のボールプレートの間にガイドプレートを挟み、これらのプレートをリベット止めすることで組み立てられるが、前述の如くガイド爪の先端は鋭利なので、ボールキャリッジを組み立てる際に、作業者の安全確保に対する十分な配慮が必要であり、作業性の低下に繋がっていた。
【課題を解決するための手段】
【００１２】  本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、トラック状のボール溝が形成された２枚のボールプレートを組み合わせてボールの無限循環路を構成する際、ガイドプレートを用いることなく、これら２枚のボールプレートを直接結合するのみでボールを円滑に循環させ、案内レールに対するスライダの円滑な往復動を実現することが可能な薄型スライドユニットを提供することにある。【００１３】  本発明の薄型スライドユニットは、ボールの転走溝が形成された案内レールと、前記転走溝を転走する多数のボールを具備すると共にこれらボールの無限循環路を有し、前記案内レールに沿って移動可能なスライダとから構成されている。前記スライダのボール無限循環路は、トラック状のボール溝が成形された２枚のボールプレートを互いに向かい合わせ、これらボールプレート同士を直接結合して形成されている。２枚のボールプレートに形成されたボール溝同士が互いに向かい合うことにより、これらボール溝が協働してトラック状のボール無限循環路が形成される。【００１４】  ２枚のボールプレートを組み合わせた際に、これらボールプレートの縁辺が互いに対向することにより、前記スライダには無限循環路内のボールを露出させる負荷開口部が形成され、無限循環路内を転走するボールはこの負荷開口部を介して案内レールの転走溝に接触し、ボールプレートと案内レールとの間で荷重を負荷する。また、このようにして２枚のボールプレートの縁辺を互いに対向させることにより、負荷開口部の長手方向の両端にはボールの掬い上げ部が形成される。この掬い上げ部は案内レールの転走溝を転走していたボールをその両側から徐々に持ち上げ、かかるボールを案内レールの転走溝から引き離して無限循環路内に誘導する。【００１５】  このように構成された本発明によれば、向かい合わせに組み合わされた２枚のボールプレートの間にガイドプレートを介在させることなく、ボールをスライダの無限循環路内で循環させることが可能となる。従って、変形や摩耗を生じ易いガイド爪を省略することが可能となるので、長期にわたって円滑なボール循環を達成することができ、案内レールに対するスライダの軽快な往復動を長期にわたって確保することが可能となる。【００１６】  また、ガイドプレートが不要となることにより、組立後にボールプレートとガイドプレートとのずれ量を検査、修正する工程が不要となり、その分だけスライダの組立を短時間で容易に終了することが可能となり、製造コストの低減化を図ることもできる。【００１７】  一方、ガイド爪が省略されることにより、案内レールのボール転走溝にはガイド爪を収容するための逃げ溝が不要となり、案内レールを加工するロールフォーミングダイスの交換頻度を減少させることができので、製造コストの低減化を図ることが可能となる。また、かかる逃げ溝を省略することにより、転走溝の形成部位における案内レールの剛性が向上し、その分だけ案内レールの肉厚の減少を図り、原材料費を抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明を適用した薄型スライドユニットの一例を示す斜視図である。
【図２】図１に示したスライドユニットのボールキャリッジを示す分解図である。
【図３】ボールキャリッジに形成されたボールの無限循環路を示す断面図である。
【図４】ボールキャリッジに具備された負荷開口部の詳細を示す拡大断面図である。
【図５】ボールプレートのボール溝側の平面図である。
【図６】ボールの掬い上げ部を示す拡大斜視図である。
【図７】従来のボールキャリッジを示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００１９】  １…案内レール、２…ボール、３…スライダ、５…掬い上げ部、３０…ボールキャリッジ、３１…ボールプレート、３２…ボール溝、３６…負荷開口部、４０…屈曲部
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】  以下、添付図面に沿って本発明の薄型スライドユニットを詳細に説明する。【００２１】  図１は本発明が適用されたスライドユニットの一例を示すものである。このスライドユニットは、案内レール１と、多数のボール２を介して前記案内レール１に組付けられたスライダ３とから構成されており、かかるスライダ３が案内レール１に沿って自在に往復動するように構成されている。【００２２】  前記案内レール１はベース部１０から一対の側壁１１，１１が立ち上がったチャネル状に形成され、ベース部１０及び側壁１１に囲まれた空間は前記スライダ３の案内路になっている。この案内路に面した各側壁１１の内側面には、案内レール１の長手方向に沿ってボール２の転走溝１２が１条ずつ形成されており、これらの転走溝１２は案内路を介して互いに対向している。各ボール転走溝１２は２つのボール転走面が略９０度の角度で交わった所謂ゴシックアーチ状に形成されている。尚、この案内レール１はベース部１０を貫通する固定ねじによって機械装置等の被取付部に対して固定される。【００２３】  また、前記案内レール１は帯状の金属薄板から形成されており、かかる金属薄板にロールフォーミング加工を施すことにより、前記側壁１１がベース部１０に対して曲げ起こされ、更に転走溝１２が側壁１１に対して形成される。案内レール１は金属薄板を繰り出しながらロールフォーミング加工によって連続的に形成され、用途に応じた所定の長さに切断された後、固定ねじを挿通させるための貫通孔（図示せず）等の加工が行われる。【００２４】  一方、前記スライダ３は、案内レール１の案内路内を往復動するボールキャリッジ３０と、このボールキャリッジ３０に固定されたベースプレート（図中に二点鎖線で表示）４とから構成されており、テーブルや扉等の案内すべき可動体は前記ベースプレート４にねじ止めされる。また、前記ボールキャリッジ３０はボール２の無限循環路を一対備えており、各無限循環路が案内レール１の一対の側壁１１に形成されたボール２の転走溝１２に夫々対応している。【００２５】  図２は前記ボールキャリッジ３０を示す分解斜視図である。このボールキャリッジ３０は同一形状に形成された一対のボールプレート３１，３１から構成されており、各ボールプレート３１にはトラック状のボール溝３２が一対ずつ形成されている。これらボールプレート３１は前記ボール溝３２を互いに対向させるようにして組み合わされ、一方のボールプレート３１のボール溝３２と他方のボールプレート３１のボール溝３２の間には、多数のボール２が介在している。すなわち、２枚のボールプレート３１，３１を互いに向かい合わせに結合することにより、ボール２の無限循環路が形成されている。【００２６】  前記ボール溝３２は、ボールプレート３１の長辺の縁部に沿って形成された負荷溝部３２ａと、この負荷溝部３２ａと平行に形成された無負荷溝部３２ｂと、これら負荷溝部３２ａと無負荷溝部３２ｂとの間でボール２の進行方向を１８０°転換させる方向転換溝部３２ｃとから構成されている。負荷溝部３２ａと無負荷溝部３２ｂとの間には突堤３３が形成されており、一対のボールプレート３１，３１を組み合わせた際に、両ボールプレート３１の突��３３同士がリベットによって接合されるようになっている。図２において、符号３４は前記リベットを挿通させるための貫通孔である。【００２７】  図３は、一対のボールプレート３１を結合して形成したボール２の無限循環路を示す断面図である。前述の如く、ボール溝３２が互いに対向するように一対のボールプレート３１を向かい合わせ、突堤３３に挿通させたリベット３５をかしめてボールプレート３１，３１同士を直接結合すると、前記負荷溝部３２ａ同士が互いに向かい合って負荷通路が形成される一方、無負荷溝部３２ｂ同士が互いに向かい合って無負荷通路が形成される。また、方向転換溝部３２ｃ同士が互いに向かい合って方向転換通路が形成される。そして、ボールキャリッジ３０にトンネル状の無限循環路が形成され、ボール２はこの無限循環路内に配列される。また、各負荷溝部３２ａはボールプレート３１の縁部に沿って形成されており、ボール２の球面を１８０°完全には覆っておらず、一対のボールプレート３１を結合した状態では、図３に示すように、負荷溝部３２ａを開放する負荷開口部３６が形成され、負荷溝部３２ａ内を転走するボールの球面の一部がこの負荷開口部３６からボールキャリッジ３０の外部に露出するようになっている。ボール２はこの負荷開口部３６を介して案内レール１の転走溝１２と接触する。すなわち、前記負荷開口部３６はボールプレート３１の縁部が互いに対向することによって形成されている。【００２８】  図３に示されるように、無負荷溝部３２ｂが向かい合った無負荷通路はボール２の直径よりも大きな内径を有しており、ボール２は無負荷状態で前記無負荷通路を転走する。また、方向転換溝部３２ｃが向かい合った方向転換通路においてもボール２は無負荷状態で転走する。一方、負荷溝部３２ａが向かい合った負荷通路内において、ボール２は案内レール１の転走溝１２とボールプレート３１の突堤３３との間に挟まれ、荷重を負荷しながら負荷通路内を転走する。【００２９】  ボールキャリッジ３０を案内レール１の案内路から引き抜き、スライダ３と案内レール１を分離した際に、ボール２がボールキャリッジ３０の無限循環路から転がり落ちることのないよう、前記負荷開口部３６の開口幅Ｗはボール２の直径よりも僅かに小さく形成されている。図４に示すように、負荷溝部３２ａは図中に一点鎖線で示したボール２の赤道を僅かに覆う深さに形成されており、負荷開口部３６を形成するボールプレート３１の縁部に屈曲部４０を形成することにより、かかる負荷開口部３６の開口幅Ｗがボール２の直径以下となるようにしている。【００３０】  図５は前記ボールプレート３１のボール溝の形成面を示す平面図である。この図において、ボールプレート３１の長辺の縁部に描かれたハッチング領域が前記屈曲部４０を表している。かかる屈曲部４０は負荷溝部３２ａにおけるボールプレート３１の縁部に形成されているが、負荷溝部３２ａの長手方向（ボール転走方向）の両端においては、方向転換溝部３２ｃにおけるボール２の進行方向に沿って形成され、方向転換溝部３２ｃ内に連続している。【００３１】  このため、図６に示すように、負荷開口部３６の長手方向の両端においても、その開口幅Ｗはボール２の直径ｄ以下であ��、負荷溝部３２ａ内を転走して負荷開口部３６の端部に到達したボール２は、前記屈曲部４０に誘導されるようにしてその進行方向が徐々に変化し、そのまま方向転換溝部３２ｃに入り込んでいく。すなわち、図５中のボール溝３２内に一点鎖線で示したように、負荷溝部３２ａ内を荷重を負荷しながら転走して負荷溝部３２ａの端部に達したボール２は、方向転換溝部３２ｃに向けて湾曲した屈曲部４０に進行方向を制限され、その進行方向が徐々に方向転換溝部３２ｃのカーブ方向へ変化していくことになる。【００３２】  従って、このスライドユニットでは、一対のボールプレート３１，３１を互いに向かい合わせて直接結合することにより、各ボールプレート３１の縁部に形成された屈曲部４０がボール２の直径よりも狭い間隔で対向して、負荷溝部３２ａの両端にボール２の掬い上げ部５を形成し、それによって案内レール１の転走溝１２を転走してきたボール２が該転走溝１２を離れてボールキャリッジ３０の無限循環路内に収容されることになる。【００３３】  ボールプレート３１は金属薄板から形成されている。具体的手順としては、先ずはボールプレート３１の外形を金属薄板に打ち抜いた後、２回の形状絞り加工を経て前記ボール溝３２を形成する。次に、リベット３５を挿通させるための貫通孔３４を打ち抜いた後、負荷開口部３６を形成するため、ボール溝３２の負荷溝部３２ａの一部を切り落とす形状カットを行う。最後に、図５中に示したハッチング領域に対して面押し成形を行い、前記屈曲部４０を形成する。最後の面押し成形を行わない場合、負荷開口部３６の開口幅が不安定なものとなり、ボールプレート３１を組み合わせてボールキャリッジ３０を構成したとしても、ボール２が負荷開口部３６から転がり落ちる可能性があり、ボール２を無限循環路内に確実に保持することができない。また、負荷開口部３６の長手方向の端部にまで転走したボール２に対して、これを方向転換溝部３２ｃのカーブ方向へ誘導する力が作用しないので、ボール２は負荷開口部３６の端部におけるボールプレート３１同士の合わせ目（図６中における符号６の指示位置）に衝突することになり、ボール２の循環に対して大きな抵抗力が作用し、スライダ３の摺動抵抗が増加する他、スライダ３の運動中に耳障りな騒音が発生することになる。【００３４】  しかし、前述の如くボールプレート３１の縁辺に屈曲部４０を形成し、かかる屈曲部４０によって負荷開口部３６から同じ開口幅で連続する掬い上げ部５を構成すれば、案内レール１とボールキャリッジ３０の間で荷重を負荷しながら負荷開口部３６を転走したボール２は、そのまま転走方向が方向転換溝部３２ｃのカーブ方向へと変化し、ボール２を円滑に案内レール１の転走溝１２から掬い上げ、無負荷状態へと移行させることができるものである。【００３５】  そして、そのようなボール２の円滑な循環を達成するにあたり、一対のボールプレート３１の間にガイド爪を備えたガイドプレートを挟み込む必要はなく、ガイド爪の存在によって生じていた種々の問題を解決することができるものである。
【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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