(57)【要約】【課題】リニアブッシュを相手部品へ取り付ける際、スライド部が小型化しても対応でき、取り付け作業に手間もかからないリニアブッシュを提供する。【解決手段】リニアブッシュは、ボール３が転がる外周面を有する軸１と、軸１に軸線方向に相対的に移動可能に組み付けられる外筒２と、軸１の外周面と外筒２の内周面との間に転がり運動可能に介在される複数のボール３と、を備える。外筒２の内周面には、ボール３が転がり運動する軌道面２ｃが形成され、外筒２の外周面には、外筒２を相手部品に取り付けるためのねじ９が形成される。外筒２の外周面に、外筒２を相手部品に取り付けるためのねじ９を一体に形成したので、取付けのためのフランジやスナップリングが不要になり、外筒２を相手部品に取り付けるときの取付けスペースを低減できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転動体が転がる外周面を有する軸と、前記軸に軸線方向に相対的に移動可能に組み付けられる外筒と、前記軸の外周面と前記外筒の内周面との間に転がり運動可能に介在される複数の転動体と、を備えるリニアブッシュにおいて、
前記外筒の内周面には、前記転動体が転がり運動する軌道面が形成され、
前記外筒の外周面には、前記外筒を相手部品に取り付けるためのねじが形成されることを特徴とするリニアブッシュ。
【請求項２】
前記ねじは、前記外筒を研削加工後に、ねじ加工することで形成されることを特徴とする請求項１に記載のリニアブッシュ。
【請求項３】
前記ねじは、前記外筒の外周面の軸線方向の全長に渡ってではなく、軸線方向の一部の領域のみに形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のリニアブッシュ。
【請求項４】
転動体が転がる外周面を有する軸と、前記軸に軸線方向に相対的に移動可能に組み付けられる外筒と、前記軸の外周面と前記外筒の内周面との間に転がり運動可能に介在される複数の転動体と、を備えるリニアブッシュの製造方法において、
前記外筒の内周面に、前記転動体が転がり運動する軌道面を形成する工程と、
前記外筒の外周面に、前記外筒を相手部品に取り付けるためのねじを加工する工程と、を備えることを特徴とするリニアブッシュの製造方法。
【請求項５】
前記ねじを加工する工程では、
前記外筒の外周面を研削加工する工程と、
その後、前記外筒の外周面に、前記外筒を相手部品に取り付けるための前記ねじを加工する工程と、を備えることを特徴とする請求項４に記載のリニアブッシュの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸に軸線方向にスライド可能に外筒が組み付けられたリニアブッシュ及びリニアブッシュの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リニアブッシュは案内対象物が固定側に対して直線運動するのを案内する直動ガイドであり、ＯＡ機器、測定器等の精密機器や、ボール盤、研削盤、印刷機械等の産業機械のスライド部等に広範囲に使用されている。リニアブッシュは、図１２に示されるように、円筒形の軸３１に外筒３２をスライド可能に組み付けてなる。軸３１と外筒３２との間には転がり運動可能に複数のボール３３が介在される。複数のボール３３は、軸３１に対する外筒３２の相対的なスライド運動に伴い、外筒３２の内側に組み込まれた保持部材３４のサーキット状のボール循環経路を循環する。このリニアブッシュでは、ボール３３と軸３１とが点接触するので、高精度で軽快な直線運動が得られる。
【０００３】
リニアブッシュを相手部品３５（案内対象物又は固定側のいずれか一方）に取り付ける方法として、図１３及び図１４に示されるように、スナップリング３７や止め板３６などで固定する方法や、図１５に示されるように、外筒３２と一体のフランジ３２ａで固定する方法が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
図１３に示されるスナップリング３７で固定する方法では、相手部品３５のハウジングに外筒３２の形状に合せて円筒形の孔３５ａを空け、この孔３５ａに外筒３２を嵌め込み、最後に外筒３２の外周溝にスナップリング３７を嵌めて、外筒を相手部品に固定する。図１４に示される止め板３６で固定する方法では、相手部品３５のハウジングの円筒形の孔３５ａに外筒３２の全体を嵌め込み、止め板３６で外筒３２を相手部品３５に固定する。
【０００５】
図１５に示されるフランジ３２ａで固定する方法では、相手部品３５に外筒３２を挿入する円筒形の孔３５ａを空け、外筒３２を孔３５ａに挿入した後、外筒３２のフランジ３２ａに取付けねじ３６を挿入し、取付けねじ３６を相手部品３５に締め付けて、外筒３２を相手部品３５に固定する。
【０００６】
【非特許文献１】ＴＨＫ株式会社，「直動システム総合カタログ」，２００３年５月，ｃ−１５頁〜ｃ−１７頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、精密機器や産業機械のスライド部構造の多様化に伴って、上記取り付け方法では対応できないときが生じてきた。例えばスライド部が小型化してくると、取付けスペースも小さいことが要請されるところ、従来のフランジ３２ａで固定する方法では、外筒３２にフランジ３２ａを設けるので、その分だけ取付けスペースを必要としてしまう。取付けスペースを小さくしようとして、フランジ３２ａを小さくすると、止めねじ３６が小さくなってしまい、今度は取り付けが困難になる。スナップリング３７や止め板３６などで固定する方法でも、スナップリング３７や止め板３６の分だけスペースを必要とするし、取り付けに手間もかかってしまう。
【０００８】
そこで本発明は、リニアブッシュを相手部品へ取り付ける際、スライド部が小型化しても対応でき、取り付け作業に手間もかからないリニアブッシュを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照番号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【００１０】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、転動体（３）が転がる外周面を有する軸（１）と、前記軸（１）に軸線方向に相対的に移動可能に組み付けられる外筒（２）と、前記軸（１）の外周面と前記外筒（２，２０）の内周面との間に転がり運動可能に介在される複数の転動体（３）と、を備えるリニアブッシュにおいて、前記外筒（２，２０）の内周面には、前記転動体（３）が転がり運動する軌道面（２ｃ）が形成され、前記外筒（２，２０）の外周面には、前記外筒（２，２０）を相手部品に取り付けるためのねじ（９，２１）が形成されることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のリニアブッシュにおいて、前記ねじ（９）は、前記外筒（２）を研削加工後に、ねじ加工することで形成されることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のリニアブッシュにおいて、前記ねじ（９）は、前記外筒（２）の外周面の軸線方向の全長に渡ってではなく、軸線方向の一部の領域（Ａ１）のみに形成されることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、転動体が転がる外周面を有する軸（１）と、前記軸（１）に軸線方向に相対的に移動可能に組み付けられる外筒（２，２０）と、前記軸（１）の外周面と前記外筒（２，２０）の内周面との間に転がり運動可能に介在される複数の転動体（３）と、を備えるリニアブッシュの製造方法において、前記外筒（２，２０）の内周面に前記転動体（３）が転がり運動する軌道面（２ｃ）を形成する工程と、前記外筒（２）の外周面に、前記外筒（２，２０）を相手部品に取り付けるためのねじ（９）を加工する工程と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のリニアブッシュの製造方法において、前記ねじを加工する工程では、前記外筒（２，２０）の外周面を研削加工する工程と、その後、前記外筒（２，２０）の外周面に、前記外筒を相手部品に取り付けるための前記ねじ（９）を加工する工程と、を備えることを特徴とする
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、内周面に転動体が転がり運動する軌道面が形成される外筒の外周面に、外筒を相手部品に取り付けるためのねじを一体に形成したので、取付けのためのフランジやスナップリングが不要になり、外筒を相手部品に取り付けるときの取付けスペースを低減できる。しかも、外筒を相手部品にねじ込むだけで取り付けることができるので、その取り付け作業も容易になる。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、外筒のねじの真円度を高精度に製作することができるので、相手部品にねじ込んだときの外筒の変形を防止できる。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、ねじを外筒の軸線方向の一部の領域に形成しているので、外筒の全体に渡って形成した場合に比べ、外筒の変形を防止することができる。よって、外筒の変形により、外筒の内周面の転動体の転がり運動も妨げられることがない。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば、外筒を相手部品に取り付けるときの取付けスペースを低減できるリニアブッシュが得られる。
【００１９】
請求項５に記載の発明によれば、外筒のねじの真円度を高精度に製作することができるので、相手部品にねじ込んだときの外筒の変形を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。全図面に渡って同一の構成部品には同一の参照番号を附す。図１乃至図４は、本発明の第一の実施形態におけるリニアブッシュを示す。図１はリニアブッシュの斜視図、図２は平面図、図３は正面図、図４は軸線に沿った断面図をそれぞれ示す。
【００２１】
リニアブッシュは、転動体としてのボール３が転がる外周面を有する軸１と、軸１に軸線方向に相対的に移動可能に組み付けられる外筒２と、軸１の外周面と外筒２の内周面との間に転がり運動可能に介在される複数の転動体としてのボール３と、このボール３をサーキット状の循環経路に沿って循環可能に保持する保持部材４と、保持部材４を外筒の所定位置に固定する止め輪５と、を備える。外筒２に対する軸１の直線運動は相対的なものであって、軸１又は外筒２のいずれか一方が案内対象物に、残りが固定側に取り付けられる。
【００２２】
軸１は中実丸棒又は中空丸棒からなる。円筒形の軸１の外周面を直接ボール３が転動するので、軸１は硬さ、表面粗さ、及び寸法精度に注意して製作される。軸１の材質には、好ましくは軸受け鋼、炭素工具鋼等の焼入れに適した材質が用いられ、軸１の表面は焼入れ等の熱処理を経て所定の硬度に加工される。軸１の表面粗さを低減するために、軸１の外周面は研削加工されてもよい。
【００２３】
軸１には軸線方向に伸びる溝６が形成される。図５の軸直交断面図に示されるように、溝６の断面形状は、窪んだ底部６ａと、この底部６ａの両側の縁部６ｂとを有する。回り止めボール７をこの溝６に嵌めたときに回り止めボール７が溝６の両縁部６ｂに接触する。そして、軸１が外筒２に対して軸線方向に相対的に直線運動したときに、溝６の両縁部６ｂ上を回り止めボールがすべり運動する。それゆえ、溝６も軸１を製造するのと同様に、切削加工後、熱処理を経て所定の硬度に加工され、その後研削加工されるのが望ましい。
【００２４】
外筒２は中空の筒体である。図５に示されるように、外筒２の外周面２ａは円筒形状であり、内周面２ｂは花弁形状である。花弁形状の内径部に軸線方向に伸びる軌道面としての負荷ボール転走溝２ｃが形成される。負荷ボール転走溝２ｃは周方向に均等間隔を空けて例えば四条形成される。
【００２５】
外筒２は例えば、素材を押出し成形等により花弁加工し、内径・外形・端面等を切削加工し、焼入れ後、外径・内径を研削加工することで製造される。外筒２の外径研削は、図６に示されるように、例えば心ナシ研削盤によって、研削砥石１６と調整砥石１７との間に砥石軸に対して平行に外筒２を送ることで行われる。外筒２の内径には、ボール３が転動する際の軌道になる負荷ボール転走溝２ｃ（図５参照）が形成される。内径研削は、例えば内面心ナシ研削盤によって、図７に示されるように、押えロール１９ａと支えロール１９ｂとの間に外筒２を保持し、外筒２の負荷ボール転走溝２ｃに研削砥石１８を当て、砥石軸１８ａに回転運動と軸方向の往復運動を与えて行われる。負荷ボール転走溝２ｃはボール３が転動する際の軌道になるので、所定の硬度を有すると共に表面粗さも低減しているのが望ましいからである。外筒２の材質には、好ましくは軸受け鋼、炭素工具鋼等の焼入れに適した材質が用いられる。外筒２は完全な円筒形でなくても、軸線方向に切断された所謂開放形であってもよいし、外筒２と軸１との隙間を調整できるように円筒形の外筒２に軸線方向に伸びるすり割りが設けられてもよい。なお、製造コストを削減する観点から、外筒２の外径研削は行われない場合もある。
【００２６】
図１に示されるように、外筒２の外周面には、外筒を相手部品（案内対象物又は固定側のいずれか一方）に取り付けるためのねじ９が加工される。このねじ９は、外筒２を研削加工した後に加工される。外筒２の外径研削が行われない場合には、ねじ加工は、粗加工（切削加工）の後に行われる。ねじ加工は、例えばダイスを用いたダイス作業、ねじ切削用バイトを用いた旋盤作業等により行われる。
【００２７】
このねじ９は外筒の外周面の軸線方向の全長に渡ってではなく、軸線方向の一部の領域に形成される。すなわち、この実施形態では、ねじ軸の外周面が軸線方向にねじが形成されるねじ領域Ａ１と、ねじ９が形成されていない平滑面領域Ａ２とに区画されている。
【００２８】
外筒２を取付ける相手部品には、ねじ９に螺合する雌ねじが形成される。相手部品に外筒２のねじ９をねじ込むことで、相手部品に外筒２を取り付けることができる。外筒２の外周面に一体にねじ９を形成するので、外筒２を相手部品に取り付けるためのフランジやスナップリングが不要になり、取付けスペースを低減できる。また、ねじ９を外筒２の軸線方向の一部の領域９Ａのみに形成しているので、外筒２の全体に渡って形成した場合に比べ、外筒２の変形を防止することができる。さらに、外筒２の外周面の研削加工後にねじ９を加工しているので、ねじ９の真円度を高精度に製作することができ、相手部品にねじ込んだときの外筒２の変形を一層防止できる。
【００２９】
ボール３は一般の軸受けに用いられる転動体と同様に鋼製である。外筒２には保持部材４が組み込まれる。保持部材４は外筒の内側に組み込まれる中空筒体である。保持部材４の外周面は、外筒２の内周面２ｂに形状を合わせた花弁形であり、大径部と小径部とを有する。図４に示されるように、保持部材４には、四つのサーキット状ボール循環経路１１が形成される。サーキット状ボール循環経路１１は、図１１に示されているものと同一であるので、図１１の参照符号に基づいて説明する。ボール循環経路１１は、外筒２（図１１では外筒２０）の負荷ボール転走溝２ｃに沿った負荷ボール転走路１１ａ、負荷ボール転走路１１ａと平行に伸びるボール戻し通路１１ｂ、負荷ボール転走路１１ａの端とボール戻し通路１１ｂの端とを接続する円弧形状の方向転換路１１ｃで構成される。負荷ボール転走路１１ａは保持部材４の小径部にあり、保持部材４の外周面及び内周面の双方に開口する。一方、ボール戻し通路１１ｂは保持部材４の大径部にあり、保持部材４の外周面のみに開口する。負荷ボール転走路１１ａでは、保持部材４がボール３を両側から保持し、外筒２を軸１から外したときにボール３が脱落するのを防止する。
【００３０】
図１に示されるように、リニアブッシュは、外筒２に対して軸１を回転させたときに、軸１の回転を防止する回り止め機構を有する。すなわち、外筒２の両端部の内側には、一対の回り止めボール７が固定される。他方、軸１には軸線方向に伸びる溝６が形成される。リニアブッシュを組み立てたとき、回り止めボール７が軸１に軸線方向に移動可能に嵌まることにより、軸１が外筒２に対して相対的に回転するのが防止される。
【００３１】
回り止めボール７は、球形で軸の外周面を転がるボールと同様に鋼製である。図５に示されるように、回り止めボール７の直径はボール３の直径よりも大きい。回り止めボール７は保持部材４と止め輪５との間に固定される。すなわち、図８に示されるように、保持部材４の端面４ａには、回り止めボール７に形状を合わせた球面状凹部１３が形成される。この球面状凹部１３に回り止めボール７が嵌め込まれる。そして、図９に示されるように、回り止めボール７は止め輪５によって球面状凹部１３に固定される。
【００３２】
図１０は止め輪５を示す。止め輪５は、薄板状円環の一部が半径方向に切断されていて、全体がＣ形状を有する。止め輪５の開口縁５ａは、外筒２の軸線方向の外側に向かって折り曲げられる。止め輪５を半径方向内側に弾性変形させつつ、止め輪５は外筒２の内周面に形成された円周溝２ｅ（図４参照）に嵌められる。図４に示されるように、止め輪５は外筒２の両端部に二つ設けられ、二つの止め輪５間で保持部材４を挟む。保持部材４は外筒２の所定位置に固定される。図９に示されるように、外筒２の円周溝２ｅに止め輪５を嵌めると、止め輪５の開口縁５ａは回り止めボール７に接触して弾性変形する。止め輪５の弾性力によって、回り止めボール７が保持部材４の球面状凹部１３に抑えられる。
【００３３】
リニアブッシュの組立方法について説明する。保持部材４のサーキット状のボール循環経路１１にボール３を配列・収容した状態で、保持部材４の花弁形状と外筒２の花弁形状を合せて、保持部材４を外筒２内に挿入する。次に、保持部材４の両端部の球面状凹部１３に回り止めボール７を嵌める。この状態で、外筒２の円周溝２ｅに弾性変形させた止め輪５を嵌めると、保持部材４及び回り止めボール７が外筒２に固定される。最後に、この組立体を回り止めボール７が溝６に嵌るように軸１に装着する。
【００３４】
図５に示されるように、軸１は周方向に均等間隔を空けて配列された四条の負荷ボール列（負荷ボール転走路に配列されたボール３）で支持される。負荷ボール列は外筒２の周方向に均等間隔を空けて配置されるので、軸１の軸線は外筒２の軸線に一致する。
【００３５】
外筒２に対して軸１を相対的に直線運動させると、負荷ボール転走路１１ａで荷重を受けながらボール３が軸線方向に転がり運動する。負荷ボール転走路１１ａの一端まで転動したボール３は、保持部材４の方向転換路１１ｃ内へ掬い上げられ、方向を変えられ、ボール戻し通路１１ｂに移動する。このボール戻し通路１１ｂでは、ボール３は後続のボール３に押されながら移動する。ボール戻し通路１１ｂの一端まで移動したボール３はもう一方の方向転換路１１ｃで方向を変えられ、再び負荷ボール転走路１１ａに戻される。
【００３６】
そして、軸１を外筒２に対して相対的にスライドさせると、回り止めボール７は溝６の表面を転がり運動することなく、すべり運動する。このとき、回り止めボール７は球形なので、溝６に点接触する。よって、回り止めボール７が溝６の表面をすべり運動するときの抵抗を最小にすることができる。他方、軸１又は外筒２のいずれかにトルクがかかったとき、溝６に嵌められた回り止めボール７が、溝６の両縁部６ｂのいずれか一方に噛み合う。よって、軸１が外筒２に対して相対的に回転するのを防止できる。
【００３７】
リニアブッシュが小型化してくると、ボール３も小さくなる。回り止めボール７の直径をボール３の直径よりも大きくすることで、ラジアル方向の許容荷重に対する許容トルクの比（許容トルク／許容荷重）を大きくすることができる。
【００３８】
なお、この実施形態のリニアブッシュは回り止め機構を有するので、外筒２にもトルクがかかる。外筒２のねじ９と相手部品との締結力は、このトルクよりも大きく設定される。外筒２にかかるトルクによって、外筒２のねじが緩むのを防止するためである。
【００３９】
図１１は、本発明の第二の実施形態におけるリニアブッシュを示す。この実施形態のリニアブッシュも上記第一の実施形態と同様に、転動体としてのボール３が転がる外周面を有する軸１と、軸１に軸線方向に相対的に移動可能に組み付けられる外筒２０と、軸１の外周面と外筒２の内周面との間に転がり運動可能に介在される複数の転動体としてのボール３と、このボール３をサーキット状の循環経路１１に沿って循環可能に保持する保持部材４と、保持部材４を外筒の所定位置に固定する止め輪５と、を備える。
【００４０】
ただし、この実施形態では、上記実施形態と異なり、回り止め機構が設けられていない。すなわち、軸１には溝が形成されておらず、外筒２０には回り止めボールが設けられていない。よって、軸１の外周の断面は真円形状になる。回り止めボールを外筒２に固定するための構造もなく、保持部材４の端面は平滑面に形成され、止め輪５も平面的な環状に形成される。軸１、保持部材４、止め輪５のその他の構造は、上記第一の実施形態のリニアブッシュと略同一なので、同一の符号を附してその説明を省略する。
【００４１】
この実施形態では、外筒２０の外周面の全体に渡ってねじ２１が加工されている。このねじ２１は、外筒２０の外周面を研削加工後、ねじ加工することで形成される。相手部品との締結力を大きくしたいときなど、相手部品との関係によっては、このように外周の全体にねじを形成してもよい。
【００４２】
なお本発明は、上記実施形態に限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲で様々に変更可能である。例えば、本発明は、転動体としてのボールが循環しない有限ストロークタイプのリニアブッシュに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第一の実施形態におけるリニアブッシュの斜視図
【図２】図１のリニアブッシュの平面図
【図３】図１のリニアブッシュの正面図
【図４】図１のリニアブッシュの軸線に沿った断面図
【図５】リニアブッシュの断面図
【図６】外筒の外径研削を示す模式図
【図７】外筒の内径研削を示す模式図
【図８】リニアブッシュの保持部材の凹部を示す斜視図
【図９】回り止めボールを止め輪で固定した例を示す斜視図
【図１０】止め輪を示す図（図中（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図を示す）
【図１１】本発明の第二の実施形態におけるリニアブッシュの斜視図
【図１２】従来のリニアブッシュの斜視図
【図１３】従来のスナップリングを用いた取り付け方法を示す図
【図１４】従来の止め板を用いた取り付け方法を示す図
【図１５】従来のフランジを用いた取り付け方法を示す図
【符号の説明】
【００４４】
１…軸
２，２０…外筒
２ｃ…軌道面（負荷ボール転走溝）
３…ボール
９，２１…ねじ
Ａ１…ねじ部領域
Ａ２…平滑面領域
【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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【図１０】
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【図１１】
2007155036.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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