(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
案内溝を有する内方部材と、該内方部材の案内溝に対向して転動体転動通路を形成する案内溝を有し、当該内方部材に対して相対移動可能に配設された外方部材と、前記転動体転動通路を含む複数の転動体通路を連通して構成される湾曲部を有した転動体循環路と、該転動体循環路に転動自在に装填された多数の転動体と、該転動体の間に介挿され当該転動体と係合可能で且つ当該転動体の半径よりも大きな曲率半径を有する凹面を背中合わせに形成したセパレータとを備えた直動装置において、
前記セパレータは、前記転動体循環路の中心軸に対する回転が抑止され、且つ前記転動体転動通路における中心軸を通り前記案内溝と平行な分割面で２分割したときに、前記転動体循環路の湾曲部における内側部に対応する内側半部の断面形状が外側部に対応する外側半部の断面形状より小さい非対称形状に構成されることを特徴とした直動装置。
【請求項２】
案内溝を有する内方部材と、該内方部材の案内溝に対向して転動体転動通路を形成する案内溝を有し、当該内方部材に対して相対移動可能に配設された外方部材と、前記転動体転動通路を含む複数の転動体通路を連通して構成される湾曲部を有した転動体循環路と、該転動体循環路に転動自在に装填された多数の転動体と、該転動体の間に介挿され当該転動体と係合可能で且つ当該転動体の半径よりも大きな曲率半径を有する凹面を背中合わせに形成したセパレータと、該セパレータに形成され前記案内溝と平行な平面に沿って突出する回転抑止部材と、前記転動体循環路に形成され、且つ当該転動体循環路の前記湾曲部では当該湾曲部の中心軸よりも内側を通過するように形成され、前記回転抑止部材に係合する無端状の係合案内部と、を備えた直動装置において、
前記セパレータは、前記転動体転動通路における中心軸を通り前記案内溝と平行な分割面で２分割したときに、前記転動体循環路の湾曲部における内側部に対応する内側半部の断面形状が外側部に対応する外側半部の断面形状より小さい非対称形状に構成されることを特徴とした直動装置。
【請求項３】
前記セパレータは、前記外側半部を前記転動体の外形寸法未満の形状とし、前記内側半部を両側の前記転動体により挟持された状態で前記転動体循環路の湾曲部内側と接触する部分を除去した形状に構成されていることを特徴とした請求項１又は２に記載の直動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業用機械等に用いられるリニアガイド装置やボールネジ装置等の直動装置に係り、詳しくは、その作動性の向上を図り各ボール間にセパレータを介挿した直動装置に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の直動装置としてのリニアガイド装置は、例えば、多数のボールを介して案内レールに対してスライダ本体を相対移動可能に跨設させ、この案内レールに対するスライダ本体の相対移動に応じてボールの転動を案内するボール転動通路と、このボール転動通路を含めボール転動通路の両端を連通するボール循環路を備えている。このリニアガイド措置では、隣接するボール同士が相互の転動時に干渉すると、その円滑な循環を阻害してしまうので、図８に示すように、各ボール２０間にボール２０の球面と係合可能な球状凹面２１ａ及び２１ｂを背中合わせに有するセパレータを２１介挿して、ボール同士の干渉を抑制することが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例にあっては、ボール循環路の湾曲した箇所で、図８に示すように、セパレータ２１が前後のボール２０に挟持されると、ボール２０との接触面が球状凹面２１ａ及び２１ｂに形成されているセパレータ２１は、調心作用により、ボール循環路２２の中心軸Ａよりも内側に寄ってしまうので、隣接するボール２０同士の中心を結ぶ直線から曲線軌道の内側案内部材２３までの距離を円柱状のセパレータ２１の最大半径寸法とすることで、ボール循環路の湾曲部を通過する際、その内側案内部材２３に対するセパレータ２１の干渉を回避し、作動性の悪化や騒音の発生、更にはセパレータ２１の磨耗及び損傷といった問題を抑制することができるが、例えばボール循環路におけるボールとセパレータの配列密度の斑により隙間が局部的に集中すると、セパレータは外径寸法が小さいものほど軌道方向に倒れ易く、セパレータが転倒してしまうと、装置全体の作動不良や早期破損を招来してしまう。
【０００４】
さらに、セパレータの外径寸法が小さいと、ボールと接触する球状凹部の面積も必然的に狭くなり、ボールの進行方向と垂直な方向に対する保持能力が低下してしまうので、ボールの千鳥現象を抑制するという機能も低下する。
すなわち、セパレータの外径寸法は、セパレータ自身の転倒やボール保持能力の優劣に多大な影響を及ぼすので、その外径寸法を多少なりとも拡張することが要務であるのに、従来例では内側案内部材との兼ね合いでセパレータの外径寸法を規制せざるを得ないという未解決の課題があった。
【０００５】
そこで、本発明は上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、ボール通路での転倒を抑制し、且つボール保持能力を十分に高めたセパレータをボール間に介挿することで、作動性、低騒音性及び耐久性に優れた直動装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、本発明の請求項１に係る直動装置は、案内溝を有する内方部材と、該内方部材の案内溝に対向して転動体転動通路を形成する案内溝を有し、当該内方部材に対して相対移動可能に配設された外方部材と、前記転動体転動通路を含む複数の転動体通路を連通して構成される湾曲部を有した転動体循環路と、該転動体循環路に転動自在に装填された多数の転動体と、該転動体の間に介挿され当該転動体と係合可能で且つ当該転動体の半径よりも大きな曲率半径を有する凹面を背中合わせに形成したセパレータとを備えた直動装置において、前記セパレータは、前記転動体循環路の中心軸に対する回転が抑止され、且つ前記転動体転動通路における中心軸を通り前記案内溝と平行な分割面で２分割したときに、前記転動体循環路の湾曲部における内側部に対応する内側半部の断面形状が外側部に対応する外側半部の断面形状より小さい非対称形状に構成されることを特徴としている。
【０００７】
また、請求項２に係る直動装置は、案内溝を有する内方部材と、該内方部材の案内溝に対向して転動体転動通路を形成する案内溝を有し、当該内方部材に対して相対移動可能に配設された外方部材と、前記転動体転動通路を含む複数の転動体通路を連通して構成される湾曲部を有した転動体循環路と、該転動体循環路に転動自在に装填された多数の転動体と、該転動体の間に介挿され当該転動体と係合可能で且つ当該転動体の半径よりも大きな曲率半径を有する凹面を背中合わせに形成したセパレータと、該セパレータに形成され前記案内溝と平行な平面に沿って突出する回転抑止部材と、前記転動体循環路に形成され、且つ当該転動体循環路の前記湾曲部では当該湾曲部の中心軸よりも内側を通過するように形成され、前記回転抑止部材に係合する無端状の係合案内部と、を備えた直動装置において、前記セパレータは、前記転動体転動通路における中心軸を通り前記案内溝と平行な分割面で２分割したときに、前記転動体循環路の湾曲部における内側部に対応する内側半部の断面形状が外側部に対応する外側半部の断面形状より小さい非対称形状に構成されることを特徴としている。
さらに、請求項３に係る直動装置は、請求項１又は２の発明において、前記セパレータは、前記外側半部を前記転動体の外形寸法未満の形状とし、前記内側半部を両側の前記転動体により挟持された状態で前記転動体循環路の湾曲部内側と接触する部分を除去した形状に構成されることを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る直動装置の第１実施形態であるボール循環機能を有したリニアガイド装置の概略構成図である。図中、１は略四角柱状に形成された内方部材としての案内レールであり、２は案内レール１に対して相対移動可能に跨設されると共に断面略コの字型に形成された外方部材としてのスライダ本体である。
【０００９】
案内レール１の両側面には軸方向に形成された案内溝としてのボール溝１ａが形成され、スライダ本体２の両袖部内側にはボール溝１ａに対向するように軸方向に形成された案内溝としてのボール溝２ａが形成されている。このボール溝２ａとボール溝２ａに対向した部位におけるボール溝１ａとで断面略円形状に形成された転動体転動通路としてのボール転動通路３が構成されている。ボール溝１ａ及び２ａはゴッシクアーク溝であり、その断面は曲率中心の異なる２つの同一円弧を組み合わせた略Ｖ字状に形成してある。
【００１０】
ボール転動通路３には、鋼又はセラミック等の材料で形成された転動体としての多数のボール４が転動自在に装填され、このボール４の転動を介してスライダ本体２の案内レール１に沿った円滑な相対移動が可能になっている。
スライダ本体２と案内レール１との相対移動を持続させるにはボール４を循環させる必要があるので、スライダ本体２の両袖部外縁側には、ボール溝２ａと平行に延びるボール戻し通路直線部５を穿設し、且つボール転動通路３とボール戻し通路直線部５とを連通するためスライダ本体２における軸方向の両端面には、後述するボール戻し通路湾曲部の一部を構成するエンドキャップ６を夫々填装する。
【００１１】
そして、エンドキャップ６におけるスライダ本体２との当接面には、図２に示すように、外周側案内溝６ａが形成されている。また、この外周側案内溝６ａに対向する内周側案内溝７ａを有するリターンガイド７がスライダ本体２へ取り付けられている。
これら外周側案内溝６ａと内周側案内溝７ａとで、ボール転動通路３とボール戻し通路直線部５との連通を可能にする略半ドーナツ状のボール戻し通路湾曲部８を構成している。さらに、ボール転動通路３、ボール戻し通路直線部５及びボール戻し通路湾曲部８で、環状に形成される転動体循環路としてのボール循環路９を構成している。
【００１２】
また、図１の概略構成図では省略したが、隣接するボール同士が相互の転動に干渉してしまうことを抑制するために、両者間には、図２及び図３に示すように、ボール４と係合可能な球状凹面１０ａ及び１０ｂを軸方向の背中合わせに有する略短円柱状のセパレータ１０を介挿している。このセパレータ１０は、ナイロン等の合成樹脂を素材としており、また球状凹面１０ａ及び１０ｂは、ボール４の半径より曲率半径が大きく設定されている。
【００１３】
さらに、各セパレータ１０が、隣接するセパレータ１０との間にボール４を転動自在に介在させた状態で、可撓性樹脂で一体に形成された連結ベルト１１により連結されている。そして、連結ベルト１１の長手方向と直行する方向の端縁部１１ａをボール循環路９に形成した無端状の係合案内部１２（図２）に係合させて、セパレータ１０がボール循環路９の中心軸ＡBに対して回転することを抑止している。
【００１４】
係合案内部１２は、ボール転動通路３を形成する案内溝１ａ及び２ａの間の隙間３ａと、ボール戻し通路湾曲部８を構成する案内溝６ａ及び７ａの間の隙間８ａと、ボール戻し通路直線部５に両端の隙間８ａを連通するように形成された案内溝５ａとで構成されている。また、係合案内部１２は、セパレータ１０を介して隣接するボール４の中心同士を結んだ直線の中心点Ｐの軌跡ＡSに沿って形成されており、ボール戻し通路湾曲部８における中心軸ＡBよりも内側を通過している。
【００１５】
したがって、セパレータ１０は、図２におけるＡ−Ａ線拡大断面を表す図４に示すように、先ず、軌跡ＡSを通る点Ｏを軸にして外側半部１０OUTをボール４の外形寸法未満の最大形状とし、内側半部１０INは内周側案内溝７ａと接触する部分（スマッジング図示）を除去している。すなわち、セパレータ１０を、ボール転動通路３における中心軸ＡBを通り案内溝１ａ及び２ａと平行な分割面で２分割したときに、ボール戻し通路湾曲部８の内側に対応する内側半部１０INの断面形状が外側部に対応する外側半部１０OUTの断面形状よりも小さい非対称形状とすることで、球状凹面１０ａ及び１０ｂを可及的に拡張することができ、ボール保持能力を十二分に向上させることができる。
【００１６】
次に、上記第１の実施形態の動作を説明する。
今、ボール転動通路３には多数のボール４及びセパレータ１０が存在しており、セパレータ１０の中心軸はボール転動通路３の中心軸ＡBに一致している。この状態で、案内レール１に沿ってスライダ本体２を移動させると、ボール４はボール溝１ａ及び２ａからの負荷を受けつつスライダ本体２の直動に伴い同一方向に転動し、同時に、ボール４の転動に応じてセパレータ１０を介した連結ベルト１１も係合案内部１２に沿って摺動する。そして、ボール転動通路３の一端に到達したボール４及びセパレータ１０から、連結ベルト１１もろとも非負荷状態のボール戻し通路湾曲部８へと順々に排出されていく。
【００１７】
このとき、ボール戻し通路湾曲部８及びボール戻し通路直線部５における先行するボール４及びセパレータ１０を押し動かすと同時に、ボール転動通路３の他端側では、ボール戻し通路湾曲部８からボール転動通路３への復帰を渋りがちなボール４及びセパレータ１０を連結ベルト１１により引き込むことにより、ボール４及びセパレータ１０を円滑に循環させている。こうして、スライダ本体２は、案内レール１に沿ったスライダ本体２の継続的な移動が可能にされている。
【００１８】
ここで、ボール４及びセパレータ１０が、ボール転動通路３からボール戻し通路湾曲部８へ移動する際、セパレータ１０は、先行してボール戻し通路湾曲部８へ進入して旋回を開始するボール４に応じるように、係合案内部１２に係合した連結ベルト１１の案内でボール戻し通路湾曲部８における中心軸ＡBよりも内周側に寄った軌跡ＡSに沿って移動する。
また、セパレータ１０は、その外側半部１０OUTと内側半部１０INとを非対称形状としているが、ボール循環路の中心軸に対する回転を抑止しているので、内周側案内溝７ａとの干渉を回避しつつ、球状凹面１０ａ及び１０ｂの最大限の大きさを確保することができる。そのため、セパレータ１０との接触を回避するために内周側案内溝７ａを有するリターンガイド７の形状を変更する必要はない。さらに、各セパレータ１０は、連結ベルト１１に固定されているので、転倒を起こす虞もない。
【００１９】
次に、本発明の第２の実施形態を、図５に基づいて説明する。
この第２の実施形態は、前述した第１の実施形態におけるセパレータの回転を抑止するための他の実施形態を示すものである。
すなわち、第２の実施形態では、図５に示すように、第１実施形態における連結ベルト１１を省略し、これに代えて各セパレータ１０に回転抑止部材としての係合突片１３を形成したことを除いては図３と同様の構成を有し、図３との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
【００２０】
この係合突片１３は、図５に示すように、外側半部１０OUT及び内側半部１０INの境界位置で、ボール案内溝１ａ及び２ａと平行な面に沿い、セパレータ１０の上下に突出する略板状に形成されている。従って、第１実施形態の連結ベルト１１と同様に係合案内部１２に係合させることで、セパレータ１０の中心軸回りの回転を抑止すると共に、その移動方向に対する転倒を抑制することが可能である。
【００２１】
そのため、この第２の実施形態によれば、連結ベルト１１が不要となり、リニアガイド装置の組立時において、等間隔に配設されたセパレータ１０の間にボール４を一つ一つ嵌め込んでゆくという工数を省くことができる。
なお、上記第２の実施形態においては、連結ベルト１１の代わりに、セパレータ１５の上下に突出する略板状の係合突片１３を設けることで、その回転を抑止する構成について説明したが、これに限定されるものではなく、係合突片１３は、セパレータ１０の上下の何れか一方に突出させた構成としてもよい。さらには、その突出形状に関しては、係合案内部１２と係合してセパレータ１０の中心軸回りの回転を抑止することができれば任意の形状とすることができる。
【００２２】
続いて、本発明の第３の実施形態を、図６に基づいて説明する。
この第３の実施形態は、前述した第１の実施形態における直動装置において、転動体としてのボールをローラに適応したものである。
すなわち、第３の実施形態では、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、第１の実施形態におけるボール４を円柱形状のローラ１４に代替させたことを除いては、図３と同様の構成を有し、図３のとの対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
【００２３】
隣接するローラ１４間には、ローラ１４の円筒面と係合可能な円筒凹面１５ａ及び１５ｂを背中合わせに有する柱状のセパレータ１５が介挿されている。このセパレータ１５の円筒凹面１５ａ及び１５ｂは、ローラ１４の半径より曲率半径が大きく設定されている。そして、各セパレータ１５が、隣接するセパレータ１５との間にローラ１４を転動自在に介在させた状態で、可撓性樹脂で一体に形成された連結ベルト１６により連結されている。
【００２４】
さらに、セパレータ１５は、断面図を図６（ｃ）に示すように、外側半部１５OUTをローラ１５の外形寸法未満の最大形状とし、内側半部１５INは内周側案内溝７ａと接触する部分を除去した形状に構成されているので、円筒凹面１５ａを可及的に拡張することができ、ボール保持能力を十二分に向上させることができる。
続いて、本発明の第４の実施形態を図７に基づいて説明する。
【００２５】
この第４の実施形態は、前述した第３の実施形態における連結ベルトを省略したものである。
すなわち、第４の実施形態では、図７に示すように、第３実施形態における連結ベルト１６を省略し、これに代えて、各セパレータ１５に係合突片１７を形成したことを除いては図６と同様の構成を有し、図６との対応部分には同一符号を付し、詳細説明はこれを省略する。
【００２６】
この係合突片１７は、図７に示すように、ボール溝１ａ及び２ａと平行な面に沿い、セパレータ１５の上下に突出すると共にローラ１４における軸方向の両端面に係合可能な略Ｔ字型の板状に形成されている。従って、第３実施形態の連結ベルト１６と同様に係合案内部１２に係合させることで、セパレータ１５の移動方向に対する転倒を抑制することが可能である。
そのため、この第４の実施形態によれば、連結ベルト１６が不要となり、リニアガイド装置の組立時に、等間隔に配設されたセパレータ１５の間にローラ１４を一つ一つ嵌め込んでゆくという工数を省くことができる。
【００２７】
なお、上記の第１〜第４の実施形態においては、リニアガイド装置のみの構成について説明したが、これに限定されるものではなく、通路内を循環する際に常に一方向への旋回となるような環状の循環路を有し、セパレータの中心軸に対する回転を抑止することができれば、ボールねじ装置、ボールスプライン装置及びリニアボールブッシュ装置等にも適用し得るものである。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、本発明の直動装置におけるセパレータは、外側半部を転動体の外形寸法未満の最大形状とし、内側半部を内周側案内溝と接触する部分を除去した非対称形状に構成とすることで、凹面を可及的に拡張することができ、転動体保持能力を十二分に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態であるリニアガイド装置概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態において、ボール転動通路、ボール戻し通路湾曲部及びボール戻し通路直線部における夫々の連接部を示す平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態において、ボール及びセパレータを数珠状に連結した正面図である。
【図４】本発明の第１実施形態において、ボール戻し通路湾曲部を通過する際のセパレータを示す図３のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態であるリニアガイド装置において、セパレータの形状を説明する正面図、平面図及び断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態であるリニアガイド装置において、ローラ及びセパレータの形状を説明する正面図、平面図及び断面図である。
【図７】本発明の第４の実施形態であるリニアガイド装置において、セパレータの形状を説明する正面図、平面図及び断面図である。
【図８】従来においては、セパレータの外形寸法が、ボール循環路の内側案内部材との兼ね合いにより規制されることを示した説明図である。
【符号の説明】
１    案内レール
２    スライダ本体
３    ボール転動通路
４    ボール
７ａ  内周側案内溝
９    ボール循環路
１０    セパレータ
１０ａ及び１０ｂ  球状凹面
１０IN  内側半部
１０OUT 外側半部
１１    連結ベルト
１２    係合案内溝
１３    係合突片
１４    ローラ
１５    セパレータ
１５ａ及び１５ｂ  円筒凹面
１５IN  内側半部
１５OUT 外側半部
１６    連結ベルト
１７    係合突片
【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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