(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
転動体の曲面に対応する曲面状凹部を両端に有して、該転動体間に配置される厚肉保持部と、前記転動体を挟んで配置される一対の厚肉保持部のみを連結する薄肉屈曲部とを備えることを特徴とする転動体保持スペーサー。
【請求項２】
前記薄肉屈曲部が前記転動体の両側に設けられることを特徴とする請求項１記載の転動体保持スペーサー。
【請求項３】
前記薄肉屈曲部が前記転動体の片側にのみ設けられることを特徴とする請求項１記載の転動体保持スペーサー。
【請求項４】
転動体転走面を有する軌道軸と、前記転動体転走面に対応する負荷転走面を含む転動体循環路を有して、該軌道軸に相対運動自在に組みつけられたスライド部材と、前記転動体循環路内に配列収容されて、前記軌道軸に対する前記スライド部材の相対運動に併せて循環する複数の転動体と、前記複数の転動体を回転摺動自在に保持する複数の転動体保持スペーサーとを備える直線運動装置において、
前記各転動体保持スペーサーは、転動体の曲面に対応する曲面状凹部を両端に有して、該転動体間に配置される厚肉保持部と、前記転動体を挟んで配置される一対の厚肉保持部のみを連結する薄肉屈曲部とを備えることを特徴とする直線運動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直線転がり案内装置、ボールねじ、ボールスプライン等の直線運動装置に用いられる転動体を回転摺動自在に保持する転動体保持スペーサー及び該転動体保持スペーサーを用いた直線運動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、直線運動装置に用いられるボール（転動体）を保持する転動体保持スペーサーとして、図１５に示すように、ボール１を個別に保持する単体保持器２が知られている（例えば実公平５−３３７７４号公報参照）。この単体保持器２は、収納孔２ａ内にボール１の上部及び下部の一部を露出させつつ、ボール１を回転摺動自在に保持したものであり、直線転がり案内装置に組み込まれる。ボール１の両脇には、スライド部材に形成された案内溝に嵌入される嵌入部２ｂが膨出形成される。ボール１が収納された単体保持器２は、スライド部材の循環路内に充填される。単体保持器２は図中Ａ方向をその進行方向とされる。単体保持器２…同士が循環路内で互いに接触する部分は円弧の凸状２ｃをなし、隣接している各ボール１…の相互の中心間距離は循環路内で一定を保つ。この単体保持器２…によれば、各ボール１…は単体保持器２に保持された状態で循環路に配列収納されているので、ボール１…の循環の際、ボール１…は相互に擦れ合うことなく、これらに伴う衝突音、摩耗等を防止できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の単体保持器２にあっては、上記直線転がり案内装置の循環路内に配列収納され、図１５に示すような直線状の進行方向ＡとＵ字状の進行方向Ｂとの間での二次元的な方向転換を行うには適している。しかしながら、ボールねじにおいては、二次元的な方向転換に留まらず、三次元的な方向転換、更には進行方向周りの捻り運動が必要になる場合がある。上述した単体保持器２では、このような複雑な運動態様は困難である。また、ボール１の上部及び下部の一部を除く周囲は単体保持器２で覆われているので、単体保持器２とボール１との間に潤滑剤が入り込み難く、ボール１の潤滑が充分になされない。また、ボール１一つに対して一つの単体保持器２が用いられるので、隣り合うボール１…間には、隣接する単体保持器２の凸状２ｃのスペースが必要になる。このため、循環路中で単体保持器２がスペースをとり、充填されるボール１の数が制限され、直線転がり案内装置の負荷容量を大きくとることができない。さらに、各転動体保持スペーサー２同士が循環路内で互いに接触する部分は円弧の凸状２ｃであるので、単体保持器２同士はほぼ線接触となり、接触面圧が大きくなる。したがって、循環の際、単体保持器２が相互に衝突を繰り返して衝突音を生じることもあった。さらに、単体保持器２には嵌入部２ｂが膨出形成されるので、単体保持器２の循環方向（図中Ａ方向）での厚みが均一ではない。このため、循環中に単体保持器２にピッチングが生じるおそれもあった。
【０００４】
そこで、本発明は、三次元的な方向転換路など複雑な運動態様でも円滑な循環が保障され、更に、転動体に対する潤滑剤の供給が充分になされると共に、循環路中の転動体の数を多くして直線運動装置の負荷容量を大きくすることができる転動体保持スペーサーを提供することを目的とする。また、該転動体保持スペーサーを備えた直線運動装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【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。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ない。
【０００６】
請求項１の発明は、転動体（７…）の曲面に対応する曲面状凹部（１１，２３）を両端に有して、該転動体（７…）間に配置される厚肉保持部（１０ａ，１０ｂ，２２ａ，２２ｂ）と、前記転動体（７…）を挟んで配置される一対の厚肉保持部（１０ａ，１０ｂ，２２ａ，２２ｂ）のみを連結する薄肉屈曲部（１２，２１）とを備えることを特徴とする転動体保持スペーサー（９，２０）により上述した課題を解決する。
【０００７】
この発明によれば、転動体循環路の屈曲路において、薄肉屈曲部（１２，２１）が屈曲し、捻れ、又、１つの転動体を挟んで前後に位置する転動体保持スペーサー同士が該転動体を中心として相互枢動し、これらによって循環がスムーズになされる。また、薄肉屈曲部の屈曲によって転動体（７…）と厚肉保持部（１０ａ，１０ｂ，２２ａ，２２ｂ）との間に隙間ができる。この隙間から潤滑剤が入り込み、転動体（７…）への潤滑が充分になされる。また、転動体保持スペーサー（９，２０）を転動体（７…）の一つ置きに配置すればすべての転動体（７…）が転動体保持スペーサー（９，２０）によって保持されるので、転動体保持スペーサー（９，２０）の数を転動体（７…）の数の半分にすることができる。すなわち、転動体循環路中での転動体保持スペーサー（９，２０）の数を少なくし、その分、転動体（７…）の数を多くすることができる。したがって、転動体保持スペーサー（９，２０）が用いられる直線運動装置の負荷容量を大きくすることができる。また、転動体保持スペーサーの厚肉保持部（１０ａ，１０ｂ，２２ａ，２２ｂ）は転動体（７…）を曲面で保持しているので、転動体保持スペーサー（９，２０）と転動体（７…）との接触面圧を小さくすることができる。このため、転動体（７…）の循環中に衝突音の発生が抑えられ、転動体（７…）が円滑に潤滑する。さらに、厚肉保持部（１０ａ，１０ｂ，２２ａ，２２ｂ）を連結する薄肉屈曲部（１２，２１）は、帯状でその進行方向の厚みが均一なので、該薄肉屈曲部（１２，２１）を案内すべくスライド部材に形成される案内溝の溝幅を薄肉屈曲部（１２，２１）の厚みよりも若干大きく設定すれば、転動体保持スペーサー（９，２０）はピッチングを生じることなく安定して案内され、円滑な循環が保障される。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１記載の転動体保持スペーサーにおいて、前記薄肉屈曲部（１２）が前記転動体（７…）の両側に設けられることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、転動体（７…）の両側に設けられた薄肉屈曲部（１２）によって、転動体（７…）が安定して保持され、また、転動体保持スペーサーの寿命も長くなる。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１記載の転動体保持スペーサーにおいて、前記薄肉屈曲部（１２）が前記転動体（７…）の片側にのみ設けられることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、屈曲された循環路を転動体（７…）が循環する場合でも、薄肉屈曲部（２１）を屈曲路に合わせて極く自在に撓ませることができる。このため、循環路中で転動体（７…）をスムーズに循環させることができる。
【００１２】
請求項４の発明は、転動体転走面（８ａ，３１ａ）を有する軌道軸（８，３１）と、前記転動体転走面（８ａ，３１ａ）に対応する負荷転走面（６ａ，３２ａ）を含む転動体循環路を有して該軌道軸（８，３１）と相対運動自在に組みつけられたスライド部材（６，３２）と、前記転動体循環路内に配列収容されて、前記軌道軸（８，３１）に対する前記スライド部材（６，３２）の相対運動に併せて循環する複数の転動体（７…）と、前記複数の転動体（７…）を回転自在に保持する複数の転動体保持スペーサー（９，２０）とを備える直線運動装置（５，３０）において、前記各転動体保持スペーサー（９，２０）は転動体（７…）の曲面に対応する曲面状凹部（１１，２３）を両端に有して、前記転動体（７…）間に配置される厚肉保持部（１０ａ，１０ｂ，２２ａ，２２ｂ）と、前記転動体（７…）を挟んで配置される一対の厚肉保持部（１０ａ，１０ｂ，２２ａ，２２ｂ）を連結する薄肉屈曲部（１２、２１）とを備えることを特徴とする直線運動装置（５，３０）により、上述した課題を解決する。
【００１３】
この発明によれば、上述したように、転動体保持スペーサー（９，２０）を転動体（７…）の一つ置きに配置すれば、転動体循環路中のすべての転動体（７…）が保持されるので、転動体保持スペーサー（９，２０）の数を転動体（７…）の数の半分にすることができる。すなわち、転動体循環路中で転動体保持スペーサー（９，２０）の数を少なくし、その分、転動体（７…）の数を多くすることができる。したがって、直線運動装置（５，３０）の負荷容量を大きくすることができる。また、特に転動体循環路の屈曲路においては、薄肉屈曲部（１２，２１）が屈曲され、循環がスムーズとなる。また、屈曲によって転動体（７…）と厚肉保持部（１０ａ，１０ｂ，２２ａ，２２ｂ）との間に隙間ができる。この隙間から潤滑剤が入り込み、転動体（７…）への潤滑が充分になされる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施形態における転動体保持スペーサーとしてのボール保持スペーサーを組み込んだ直線転がり案内装置５を示すものである。この直線転がり案内装置５は、ベッドまたはサドル等の固定部上でテーブル等の可動体を案内するもので、固定部上に配設されると共に長手方向に沿って転動体転走面としてのボール転走溝８ａが形成された案内レール８（軌道軸）と、案内レール８のボール転走溝８ａに対応する負荷転走面としての負荷転走溝６ａを含むボール循環路（転動体循環路）が形成されて該案内レール８に相対運動自在に組みつけられた移動ブロック（スライド部材）６と、該ボール循環路内に配列収容されて、案内レール８に対する移動ブロック６の相対運動に併せて循環する転動体としての複数のボール７とを備える。ボール７…の無限循環に伴い、可動体を支持した移動ブロック６が案内レール８に沿って直線運動する。
【００１５】
図２は、上記直線転がり案内装置５に組み込まれる転動体保持スペーサーとしてのボール保持スペーサー９を示すものである。このボール保持スペーサー９は、ボール７…の一つ置きに配置され、移動ブロック６と案内レール８との間を転がる複数のボール７…を回転摺動自在に保持する。各ボール保持スペーサー９は、連なったボール７…間に配置される厚肉保持部１０ａ，１０ｂを備える。この厚肉保持部１０ａ，１０ｂは略円筒状に形成され、その外径はボール７…の直径よりも小さく設定される。厚肉保持部１０ａ，１０ｂの軸線方向の両端にはボール７…に対応して該ボール７…の半径と略等しい曲率半径の曲面状凹部としての球面凹部１１が形成されている。厚肉保持部１０ａ，１０ｂをボール７…の間に配置すると、厚肉保持部１０ａ，１０ｂの軸線はボール７…の中心を結ぶ線上に位置する。厚肉保持部１０ａ，１０ｂはその軸線方向の長さが薄く設定され（図中（ｂ）参照）、ボール７…同士の距離が短くされる。なお、球面凹部１１の中心には、厚肉保持部１０ａ，１０ｂを軸線方向に貫く潤滑剤保持部としての油溜孔が形成されてもよい。
【００１６】
ボール７を挟んで配置される一対の厚肉保持部１０ａ，１０ｂは帯状の薄肉屈曲部１２で連結される。この薄肉屈曲部１２は、厚みが一定であり、一対の厚肉保持部１０ａ，１０ｂの側面に接続される。薄肉屈曲部１２のボール７との干渉位置には、ボール７の半径と略等しい曲率半径を有する切り込み１２ａが形成されている。また、薄肉屈曲部１２の長手方向の両端には丸み１２ｂがつけられている（図中（ｃ）参照）。この薄肉屈曲部１２は、ボール７の両側に同一平面上に位置するように設けられる。厚肉保持部１０ａ，１０ｂ及び薄肉屈曲部１２は合成樹脂等を素材とし、射出成形等によって一体に形成される。
【００１７】
案内レール８は、図１及び図３に示すように、細長く延ばされ、断面略四角形状をなす。前述したように、案内レール８の左右両側面には、長手方向の全長にわたってボール７…が転がる際の軌道になるボール転走溝８ａが形成される。なお、図示の軌道レールは直線状であるが、曲線状のレールが使用されることもある。ボール転走溝８ａの本数は左右で２条ずつ合計４条が設けられているが、その条数は直線転がり案内装置５の用途等に応じて種々変更され得る。
【００１８】
移動ブロック６は、移動体本体１３とその両端に配置される一対の側蓋１４とをボルトで相互に組み合わせて概略構成される。移動体本体１３には、ボール転走溝８ａにそれぞれ対向する４条の負荷転走溝６ａが設けられている。負荷転走溝６ａ及びボール転走溝８ａの組み合わせにより、案内レール８と移動ブロック６との間に４条の負荷転走路Ｃが形成される。さらに、移動体には、各負荷転走路Ｃと平行して延びる４本の戻し通路Ｄと、各戻し通路Ｄと負荷転走路Ｃとを結ぶ方向転換路とが設けられている。負荷転走路Ｃ及び戻し通路Ｄと、それらを結ぶ一対の方向転換路との組み合わせによって１つのボール循環路が構成される。
【００１９】
図３に示すように、移動体本体１３は、本体ブロック１６と型成形体１７ａ，１７ｂとを備えている。本体ブロック１６は、移動ブロック６に対する荷重に耐えうるよう鋼等にて構成された高剛性の構造体であり、その上面には本装置による案内対象を固定するためのねじ穴が形成される。型成形体１７ａ，１７ｂは、本体ブロック１６が設置された金型内に溶融樹脂を射出する、いわゆるインサート成形法により本体ブロック１６と一体に成形されている。樹脂に代え、アルミニウム等の金属を用いて型成形体１７ａ，１７ｂがダイカスト成形されることもある。また、かかるインサート成形に限らず、本体ブロック１６と型成形体１７ａ，１７ｂとを別々に形成し、後に組み立てるものとしてもよい。また、本体ブロック１６及び型成形体１７ａ，１７ｂを共にＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄ）により一体成形してもよい。
【００２０】
図３及び図４に示すように、上述した負荷転走溝６ａは、本体ブロック１６に形成されている。これに対して戻し通路Ｄは、型成形体１７ａに形成されている。本体ブロック１６には負荷転走溝６ａと平行に延びる４つの貫通孔が形成され、それらの貫通孔には型成形体１７ａの管状部が一体に成形されている。そして、管状部の内部に、ボールを戻す戻し通路Ｄ、及びその戻し通路Ｄにおいて薄肉屈曲部１２を案内する案内溝１８が形成されている。また、型成形体１７ｂには、移動ブロック６が案内レール８から抜き取られた際の負荷転走路Ｃからのボールの脱落を防止するために、負荷転走溝６ａを挟むように一対のボール保持部１９が形成されており、このボール保持部１９と本体ブロック１６との間で薄肉屈曲部１２を案内する（図３中（ｂ）、（ｃ）参照）。
【００２１】
負荷転走路Ｃ、方向転換路Ｅ及び戻し通路Ｄとで構成されるボール循環路において、薄肉屈曲部１２を案内する案内溝の幅は、薄肉屈曲部１２の厚みよりも若干大きく一定に保たれる。また、この案内溝の中心は、ボール７の中心の移動軌跡よりも内周側にＸだけずれた位置に形成される（図３中（ｂ）、（ｃ）参照）。これにより、ボール循環路の方向転換部分の曲率半径を可及的に小さくすることができ、直線転がり案内装置の小型化を図ることができる。
【００２２】
図４に示すように、型成形体１７ａには方向転換路Ｅを形成するために本体ブロック１６の両端からアーチ状に内周案内部１７ｃが突出されている。一方、側蓋１４には、型成形体１７ａに形成された内周案内部１７ｃと共に方向転換路Ｅを構成する外周案内部１４ａが形成されている。側蓋１４を本体ブロック１６に取り付けると内周案内部１７ｃと外周案内部１４ａとが組み合わされてそれらの間に方向転換路Ｅが形成される。また、組み合わせることで、方向転換路Ｅにも薄肉屈曲部１２を案内する案内溝が構成される。
【００２３】
上述したボール保持スペーサー９の厚肉保持部１０ａ，１０ｂの間にボール７を組み込み、ボール７とボール保持スペーサー９とで一組のユニットＵ１（図２（ａ）、図４参照）を構成する。ここで、ボール７はボール保持スペーサー９に自由な回転運動を妨げないように保持される。そして、ボール保持スペーサー９の薄肉屈曲部１２を案内溝に嵌め合わせつつ、一組のユニットＵ１とボール７とを交互にボール循環路に充填する。移動ブロック６が案内レール８に沿って移動するのに伴って、ボール７は移動ブロック６からの負荷を受けつつ負荷転走路Ｃをその一端から他端まで転走し、その後、一方の方向転換路Ｅに掬い上げられて戻し通路Ｄへ導かれ、さらに反対側の方向転換路Ｅを介して負荷転走路Ｃの一端に戻される。このとき、ボール保持スペーサー９の薄肉屈曲部１２が案内溝によって規定された一定の軌道に沿ってボール循環路を移動するので、ボール保持スペーサー９に保持されたボール７はボール循環路内で蛇行することなく整然と循環する。
【００２４】
上述のようにボール保持スペーサー９は、ボール７…の一つ置きに配置され、一対の厚肉保持部１０ａ，１０ｂの間で一つ置きのボール７…を保持する。各ボール保持スペーサー９に収納されない一つ置きのボール７…は、隣接するボール保持スペーサー９の対向する厚肉保持部１０ｂ，１０ａの間で保持される。このように、ボール保持スペーサー９をボール７…の一つ置きに配置すればすべてのボール７…が保持されので、ボール保持スペーサー９の数をボール７…の数の半分にすることができる。すなわち、ボール循環路中でのボール保持スペーサー９の数を少なくし、その分、ボール７…の数を多くすることができる。したがって、直線転がり案内装置の負荷容量を大きくすることができる。また、ボール保持スペーサー９の厚肉保持部１０ａ，１０ｂはボール７…を曲面で保持しているので、ボール保持スペーサー９とボール７…との接触面圧を小さくすることができる。このため、ボール７…の循環中に衝突音の発生が抑えられ、ボール７…が円滑に潤滑する。
【００２５】
薄肉屈曲部１２は、その進行方向の厚みが均一に設定され、また、薄肉屈曲部１２を案内する案内溝の溝幅が該薄肉屈曲部の厚みよりも若干大きく設定されるので、ボール保持スペーサー９はピッチングを生じることなく安定して案内される。また、方向転換路Ｅにおいて、薄肉屈曲部１２を案内する案内溝も方向転換路Ｅと伴に円弧状に屈曲しているので、薄肉屈曲部１２もこの案内溝に沿って屈曲される。このため、方向転換路Ｅにおいてボール７と厚肉保持部１０ａ，１０ｂとの間に隙間ができる。この隙間から潤滑剤が入り込み、ボール７への潤滑が充分になされる。
【００２６】
そして、本実施例の直線転がり案内装置においては、上述したボール７…の循環の際、ボール保持スペーサー９は二次元的に方向転換する。すなわち、直線状の負荷転走路Ｃ⇒Ｕ字状の方向転換路Ｅ⇒直線状の戻し路Ｄ⇒Ｕ字状の方向転換路Ｅにおいて方向転換する。この方向転換において、図４から明らかなように、ボール保持スペーサー９の薄肉屈曲部が自在に屈曲するので、円滑な循環が保障される。
【００２７】
なお、本実施例では、移動ブロック６と案内レール８との相対運動が直線的になされるが、相対運動が曲線的になされる構成の案内装置にも本発明は適用可能であり、且つ、好適である。
【００２８】
図５は、本発明の第２の実施形態におけるボール保持スペーサー２０を示すものである。このボール保持スペーサー２０は、上述のボール保持スペーサー９と同様の素材からなり、構成についても同じく、連なったボール７…間に配置される厚肉保持部２２ａ，２２ｂを備える。この厚肉保持部２２ａ，２２ｂは略円筒状に形成され、その外径はボール７…の直径よりも小さく設定される。厚肉保持部２２ａ，２２ｂの軸線方向の両端にはボール７…に対応して該ボール７…の半径と略等しい曲率半径を有する曲面状凹部としての球面凹部２３が形成されている。厚肉保持部２２ａ，２２ｂはその軸線方向の長さが薄く設定され、ボール７…同士の距離が短くされる（図中（ｂ）参照）。一対の厚肉保持部２２ａ，２２ｂは帯状の薄肉屈曲部２１で連結される。このボール保持スペーサー２０では、第１の実施形態のボール保持スペーサー９と異なり、薄肉屈曲部２１はボール７…の片側にのみ設けられる。この薄肉屈曲部２１は、厚みが一定であり、厚肉保持部２２ａ，２２ｂの側面に接続される。薄肉屈曲部２１のボール７…との干渉位置には、ボール７…の半径と略等しい曲率半径を有する切り込み２１ａが形成されている。また、薄肉屈曲部２１の長手方向の両端には丸み２１ｂがつけられている。
【００２９】
なお、図５に示すように、当該ボール保持スペーサー２０においては、両厚肉保持部２２ａ，２２ｂに、薄肉屈曲部２１とは反対側に側方に張り出す張出部２２ａ１，２２ｂ１を設けるのが好ましい。この構成によれば、薄肉屈曲部２１が設けられるのがボール７…の片側でありながらも、ボール７…の保持が確実となる。
【００３０】
図６は、上述した第２の実施形態のボール保持スペーサー２０を組み込んだ直線転がり案内装置２５を示すものである。この直線転がり案内装置２５も、移動ブロック２６が多数のボール７…を介して案内レール２７に支持される。案内レール２７の左右側面及び上面には、長手方向の全長にわたってボール７…が転がる際の軌道になるボール転走溝２７ａが４条形成されている。
【００３１】
移動ブロック２６には、ボール転走溝２７ａにそれぞれ対応する４条の負荷転走溝２６ａが設けられている。これら負荷転走溝２６ａ及びボール転走溝２７ａの組み合わせにより、案内レール２７と移動ブロック２６との間に４条の負荷転走路Ｃが形成される。また、負荷転走溝２６ａ内には、薄肉屈曲部２１を案内する案内溝２９が形成されている（図中（ｂ）、（ｃ）参照）。この案内溝２９の幅は薄肉屈曲部２１の厚みよりも若干大きく設定されている。
【００３２】
移動ブロック２６には、負荷転走溝２６ａと平行に延びる４つの貫通孔が形成され、それらの貫通孔には型成形体の管状部が一体に成形されている。そして、管状部の内部に、ボールを戻す戻し通路Ｄ、及びその戻し通路Ｄにおいて薄肉屈曲部２１を案内する案内溝２８が形成されている。この案内溝２８の幅も、薄肉屈曲部２１の厚みよりも若干大きく設定されている。案内溝２８，２９は、ボール循環路の内周側にのみ開けられている。
【００３３】
薄肉屈曲部２１は、帯状でその進行方向の厚みが均一に設定され、また、薄肉屈曲部２１を案内する案内溝の溝幅は、該薄肉屈曲部の厚みよりも若干大きく設定されるので、ボール保持スペーサー２０はピッチングを生じることなく安定して案内される。また、薄肉屈曲部２１はボール７…の片側にだけ設けられているので、ボール保持スペーサー２０を極く自在に撓ませることができる。このため、二次元的に限らず三次元的に屈曲した方向転換路をボール保持スペーサー２０及びボール７が循環する場合でも、ボール保持スペーサー２０及びボール７…がよりスムーズに循環する。かかる構成は、循環路の屈曲、すなわち方向転換が特に多く且つ急激なもの、例えばボールねじナットに採用して好適である。なお、前述した第１実施例のボール保持スペーサーのように、ボールの両側に薄肉屈曲部１２を設ける場合、ボール７…が安定して保持され、また、ボール保持スペーサーの寿命も長くなる。さらに、ボール転走溝２６ａの断面の半径がボール７の半径よりも大きく設定される場合、循環中にボール７…がボール転走溝２６ａの幅方向（図６（ｂ）（ｃ）中、Ｙ方向）に振れることがあるが、案内溝２８，２９は循環路の内周側に開けられているので、薄肉屈曲部２１が繰り返し伸縮作用を受けることはなく、薄肉屈曲部２１の疲労を防止することができる。
【００３４】
図７は、本発明の第２の実施形態におけるボール保持スペーサー２０を組み込んだボールねじ３０を示したものである。このボールねじ３０は、外周面に転動体転走面としての螺旋状のボール転走溝３１ａを有するねじ軸３１（軌道軸）と、内周面に該ボール転走溝３１ａに対応する負荷転走面としての螺旋状の負荷転走溝３２ａを含むボール循環路（転動体循環路）が形成されて該ねじ軸３１に相対運動自在に組みつけられたナット部材３２（スライド部材）と、該ボール循環路内に配列収納されて、ねじ軸３１及びナット部材３２の相対運動（回転）に併せて循環する転動体としての複数のボールとを備える。ねじ軸３１のボール転走溝３１ａと、ナット部材３２の負荷転走溝３２ａとの間で上記ボール循環路の負荷転走路が構成される。ナット部材３２は、２つのリターンパイプ３６を具備している。このリターンパイプ３６によって、該負荷転走路の一端と他端とを連通する無負荷戻し通路が形成される。図８及び図９にも示すように、リターンパイプ３６の両側部は本体部分に対して折り曲げられ、この両端部が上記負荷転走路内に数ピッチの間隔を開けて、嵌入される。また、リターンパイプ３６は、パイプ押え３４（図７参照）によってナット部材本体に固定される。
【００３５】
ねじ軸３１に設けられたボール転走溝３１ａは、その断面形状が例えば円弧状となされ、研削加工または転造加工によって形成される。
図７に示すように、ナット部材３２の本体は、略円筒状をなし、その端部に相手部品と結合するためのフランジ３５を備える。また、ナット部材３２の本体には、その外周部の一部を平取りしてなる平面部４０が形成されている。平面部４０には、リターンパイプ３６の両側が挿入されるリターンパイプ嵌合穴４１が４個所開けられる。このリターンパイプ嵌合穴４１は、負荷転走溝３２ａ内まで延びる。
【００３６】
図８から明らかなように、リターンパイプ３６は、円形断面をなし、両端部が本体部分に対して約９０°折り曲げられている。つまり、このリターンパイプ３６は、一対の脚部３６ａ，３６ｂ及び水平部３６ｃからなる略門型形状に形成されている。なお、図示のように、両脚部３６ａ，３６ｂは平行ではなく、各々の指向方向は捻れ角θ１（リード角に応じて変化する）をなす。リターンパイプ３６の内面には、パイプ全長にわたって軸方向に延びる案内溝３７が形成される。案内溝３７は、ボール保持スペーサー２０の薄肉屈曲部２１を案内するもので、その横幅は薄肉屈曲部２１の厚みより若干大きく設定される。リターンパイプ３６の両端部、すなわち両脚部３６ａ，３６ｂには、斜めに切り込まれ、切り口３８が形成されている。切り口３８は、リターンパイプの奥方向に向かって徐々に幅が狭くなっている。
【００３７】
図９は、負荷転走路及びリターンパイプ３６内に充填されるボール７…及びボール保持スペーサー２０を示したものである。ただし、この図では、ボール保持スペーサー２０は断面が現れるもののみを示し、他の転動体保持スペーサーは省略している。ボール保持スペーサー２０は、ボール７…の一つ置きに配置され、一対の厚肉保持部１０ａ，１０ｂの間で一つ置きのボール７…を保持する。各ボール保持スペーサー２０に収納されない一つ置きのボール７…は、隣接するボール保持スペーサー２０の対向する厚肉保持部１０ｂ，１０ａの間で保持される。ここで、ボール保持スペーサー２０及びボール７…が略円環状に配列されるように、ボール保持スペーサー２０の球面凹部１１を形成すると、ボール循環路中でボール保持スペーサー２０及びボール７…に無理な力が作用することない。
【００３８】
図９に示すように、ナット部材３２のボール転走溝３２ａには、負荷転走路内におけるボール保持スペーサー２０の薄肉屈曲部２１を案内すべく案内溝３３が形成されている。案内溝３３はナット部材３２のボール転送溝３２ａに沿うように螺旋状に形成され、その横幅は薄肉屈曲部２１の厚みより若干大きく設定されている。また，案内溝３３は円環状に配列されたボール７…列の外側に張り出すように形成されている。
【００３９】
図１０は、リターンパイプ３６の脚部３６ａ，３６ｂの断面形状の変化を示したものである。脚部の最先端の断面形状を０の位置で示し、パイプの内方に向かうに従って、断面形状を１から９の位置で示す。図示のように、脚部３６ａ，３６ｂの断面形状は０の位置で、リターンパイプ３６の中心線Ｄよりも両脇がわずかにｈ寸法だけ突出した略半円形断面となる。脚部３６ａ，３６ｂの断面形状は、パイプの奥に向かうに従い（１の位置から１０の位置に進むに従い）円形断面に近づき、切り口３８の両脇の幅Ｗが徐々に狭くなる。この図に示したように、切り口３８の両脇の幅Ｗは、０から４の位置までは、ボール７…の直径よりも大きい。このため、ボールは、切り口３８の両脇によって掬い上げられることなく、ねじ軸３１の周囲を転がり運動する。０から４の位置に進むにつれ、脚部３６ａ，３６ｂの内周面とボール７…の背面との隙間３９が僅かずつ大きくなる。ボール７…が、さらに上方に転がり、５の位置まで移動したとき、ボール７…の両端が切り口３８の両脇によって掬い上げられて案内され始める。切り口３８の両脇は、リターンパイプ３６の奥方向に向かい徐々に幅が狭くなるため、６から１０の位置で、ボール７…は、切り口１５の両脇に案内されながら、円断面のリターンパイプ３６内に導かれる。
【００４０】
ねじ軸３１を回転させると、図９に示すように、ボール転走溝３１ａ内を荷重を受けながら周方向に転がるボール７…は、脚部３６ａの先端で掬い上げられる。掬い上げられたボール７…は、リターンパイプ３６内を通過する。そして、ボール７…は、数ピッチ間隔を隔てた脚部３６ｂから、再びボール転走溝３１ａに戻される。ねじ軸３１の回転方向を反転すると、各ボール７…はこの逆の経路を辿って循環する。なお、ねじ軸３１を固定側として、ナット部材３２を回転させる場合も同様に循環する。
【００４１】
ボールねじ３０の負荷転走路は上述のように螺旋状に形成され、また、リターンパイプ３６は掬い上げたボール７…を方向転換させる。しかも、リターンパイプ３６は、図８に基づいて説明したように、ボールの進行方向周りの捻れ（捻れ各θ１を有する。つまり、ボールねじ３０においては、ボール７及びボール保持スペーサー２０は三次元的に方向転換し、複雑な態様で運動する。
【００４２】
上記したボール保持スペーサー２０は、かかる複雑な運動態様に好適なものである。
【００４３】
すなわち、図１１の（ａ）に示すように、ボール保持スペーサー２０の薄肉屈曲部２１は、その厚み方向となる仮想平面５０内において極めて自在に屈曲し得る。同図において、該薄肉屈曲部２１の屈曲による方向転換の角度をθ２で示している。但し、薄肉屈曲部２１は、該仮想平面５０に対して直角な方向においても若干は屈曲し得る。また、該薄肉屈曲部２１は、ボール保持スペーサー２０の進行方向周りに捻れ得る。同図において、薄肉屈曲部２１の進行方向前端部２１ｄが上記仮想平面５０に対して直角である場合に、進行方向後端部２１ｅが直角となる仮想平面５１と該仮想平面５０とのなす角度をθ３で示している。
【００４４】
一方、図１１の（ｂ）に示すように、連続して配置される各ボール保持スペーサー２０は、互いに別体にして不連続であるから、互いにあらゆる方向、例えば、上記仮想平面５０に対して直角な仮想平面５２内で相対的に枢動自在である。同図において、ボール保持スペーサー２０同士の相互枢動角度をθ４にて示している。但し、転動体がボールである場含には、各ボール保持スペーサー２０同士は、該仮想平面５２内に限らずあらゆる方向に相互枢動自在であるが、転動体がローラの場合にはこの仮想平面５２内でのみ相互枢動し得、他の方向の相互枢動は規制される。
【００４５】
上述した薄肉屈曲部２１の自在な屈曲及び捻れ、並びにボール保持スペーサ２０同士の相互枢動によって、各ボール保持スペーサー２０…は、各ボール７…と共に自由に三次元的に方向転換し、本実施例のボールねじ３０で要求されるような複雑な態様での運動が可能となる。なお、このような薄肉屈曲部２１の自在な屈曲と捻れ、ボール保持スペーサー同士の相互枢動は、図１乃至図４に示した第１の実施形態のボール保持スペーサー９においてもなされる。
【００４６】
また、薄肉屈曲部２１が屈曲されると、ボール７…と厚肉保持部２２ａ，２２ｂとの間に隙間ができる。この隙間から潤滑剤が入り込み、ボール７への潤滑が充分になされる。
【００４７】
ところで、本ボールねじ３０の例では、ねじ軸３１のボール転走溝３１ａを転がるボール７…をリターンパイプ３６を用いて掬い上げ、数巻き分戻したが、他に、図１２乃至図１４に示すように、ボール７…を掬い上げるデフレクタ６１をナット部材３２に設ける構成が挙げられる。すなわち、ねじ軸３１のボール転走溝３１ａ上を転走してきたボール７…をこのデフレクタ６１によって該ボール転走溝３１ａから離脱させ、ねじ軸３１の外径部を飛び越えて１リード前のボール転走溝３１ａに戻すものである。また、図示はしないが、ナット部材３２を、ボール転走溝３２ａが形成されたナット本体と、該ナット本体の両端に装着される側蓋とで構成し、このナット本体にボールの戻し通路を形成し、両側蓋に該ボール転走溝３２ａ、及び該戻し通路を互いに連通する連通路を形成したいわゆる側蓋タイプのボールねじも採用し得る。
【００４８】
ここで、上記デフレクタ６１を備えたタイプのボールねじの場合について、図１２乃至図１４に基づいて詳述する。図１３及び図１４に示すように、デフレクタ６１には略Ｓ字状のボール戻し溝６１ａが形成されると共に、このボール戻し溝６１ａの中央にはボール保持スペーサー２０の薄肉屈曲部２１を案内する案内溝６１ｂが形成されている。また、上記ボール戻し溝６１ａに進入してきたボール７がねじ軸３１の外周を乗り越えられるよう、かかるボール戻し溝６１ａはデフレクタ６１の中心位置において一番窪んだ形状となっている。
【００４９】
上記のように構成された本実施例のボールねじにおいては、ねじ軸３１とナット部材３２が相対的に回転すると、各ボール７及びボール保持スペーサー２０が該ナット部材３２に形成されたボール循環路中を循環する。ボール循環路の構成と、該ボール循環路中を循環するボール７及びボール保持スペーサー２０について詳述する。
【００５０】
該ボール循環路は、ねじ軸３１の周囲を取り巻く略円環状に形成されているが、デフレクタ６１が取り付けられた位置においてはねじ軸３１の半径方向の外側に向けて膨らんでいる。図１３において、ねじ軸３１のボール転走溝３１ａ上を転動する各ボール７の中心を通る円の半径をＲ１で、又、デフレクタ６１による弧状屈曲部を通過する各ボール７の中心を通る円の半径をＲ２にて示している。
【００５１】
かかる構成においては、ボール保持スペ−サー２０がボール７と共にデフレクタ６１のボール戻し溝６１ａを通過する際に、ボール循環路の半径方向の外側に向かって膨出し、ねじ軸３１の外径部を乗り越える一方、ボール戻し溝６１ａに沿ってＳ字状に蛇行し、ねじ軸３１の軸方向にボール転走溝３１ａの１リード分（図１４において符号Ｐにて表す）だけ移動する。これにより、ボール７及びボール保持スペーサー２０は１巻分前のボール転走溝３１ａに戻され、ねじ軸３１の周囲を循環する。
【００５２】
図１３において、各ボール保持スペーサー２０は、各々同士が相互枢動自在であることにより、各ボール７がその中心が上記半径Ｒ１から半径Ｒ２に沿うように転動するのによく追従して進行する。また、各ボール保持スペーサー２０の薄肉屈曲部２１がその厚み方向で柔軟に屈曲することから、図１４に示すようにデフレクタ６１の内部でＳ字状に案内される場合、つまり変曲点を有する方向転換をなす場合であっても、円滑に通過することができる。このように、薄肉屈曲部２１の自在な屈曲（及び捻れ）、並びにボール保持スペーサ２０同士の相互枢動によって、各ボール保持スペーサー２０…は、各ボール７…と共に自由に三次元的に方向転換し、本実施例におけるような複雑な態様での運動が可能となる。
【００５３】
なお、上記側蓋タイプのボールねじにおいても同様の効果が奏される。
【００５４】
また、本発明に係るボール保持スペーサー９，２０は、直線転がり案内装置、ボールねじに限られず、ボールスプライン装置にも使用できる。ここで、ボールスプライン装置とは、軌道部材としてのスプライン軸と、そのスプライン軸に多数のボールを介して移動自在に取付けられたスライド部材としての外筒とを有しているものをいう。また、前述の各実施例においては、転動体としてボールが使用されているが、ローラの適用も可能である。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、転動体の曲面に対応する曲面状凹部を両端に有して、該転動体間に配置される厚肉保持部と、前記転動体を挟んで配置される一対の厚肉保持部のみを連結する薄肉屈曲部とで転動体保持スペーサーを構成した。従って、転動体循環路が三次元的な方向転換を必要とするものであろうとも、薄肉屈曲部が柔軟に屈曲し、又、転動体保持スペーサー同士が自在に相互枢動をなすことにより、循環がスムーズになされる。また、かかる屈曲によって転動体と厚肉保持部との間に隙間ができる。この隙間から潤滑剤が入り込み、転動体への潤滑が充分になされる。また、転動体保持スペーサーを転動体の一つ置きに配置すればすべての転動体が転動体保持スペーサーによって保持されるので、転動体保持スペーサーの数を転動体の数の半分にすることができる。すなわち、転動体循環路中での転動体保持スペーサーの数を少なくし、その分、転動体の数を多くすることができる。したがって、転動体保持スペーサーが用いられる直線運動装置の負荷容量を大きくすることができる。また、転動体保持スペーサーの厚肉保持部は転動体を曲面で保持しているので、転動体保持スペーサーと転動体との接触面圧を小さくすることができる。このため、転動体の循環中に衝突音の発生が抑えられ、転動体が円滑に潤滑する。さらに、厚肉保持部を連結する薄肉屈曲部は、帯状でその進行方向の厚みが均一なので、薄肉屈曲部を案内すべくスライド部材に形成される案内溝の溝幅を薄肉屈曲部の厚みよりも若干大きく設定すれば転動体保持スペーサーはピッチングを生じることなく安定して案内され、円滑な循環が保障される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態のボール保持スペーサーを組み込んだ直線転がり案内装置を示す斜視図。
【図２】本発明の第１の実施形態のボール保持スペーサーを示すもので、同図（ａ）は斜視図、同図（ｂ）は側面図、同図（ｃ）は平面図。
【図３】上記直線転がり案内装置を示すもので、同図（ａ）はレール軸方向に対して直角な断面図、同図（ｂ）及び（ｃ）は負荷転走路部分の拡大図。
【図４】ボール循環路でのボールの循環を示す、レール軸方向に沿う断面図。
【図５】本発明の第２の実施形態のボール保持スペーサーを示すもので、同図（ａ）は斜視図、同図（ｂ）は平面図。
【図６】本発明の第２の実施形態のボール保持スペーサーを組み込んだ直線転がり案内装置を示すもので、同図（ａ）はレール軸方向に対して直角な断面図、同図（ｂ）及び（ｃ）は負荷転走路部分の拡大図。
【図７】本発明の第２の実施形態のボール保持スペーサーを組み込んだボールねじを示す斜視図。
【図８】図７に示したボールねじが具備するリターンパイプを示す斜視図。
【図９】図７に示したボールねじの要部であるリターンパイプ、ねじ軸及びボールを示す側面図。
【図１０】図８に示したリターンパイプでのボールの掬い上げを示す動作図。
【図１１】方向変換中でのボール保持スペーサーの運動態様を示す図であり、（ａ）は薄肉屈曲部が屈曲している状態を、（ｂ）はボール保持スペーサー同士が相互枢動している状態を示す斜視図である。
【図１２】本発明に係るボール保持スペーサーを適用してなるデフレクタタイプのボールねじの一部断面を含む斜視図である。
【図１３】図１２に示したボールねじの要部の、ねじ軸軸方向に対して直角な断面を示す図である。
【図１４】図１３におけるＧ−Ｇ矢視図である。
【図１５】従来の転動体保持スペーサーとしての単体保持器を示す斜視図。
【符号の説明】
５  直線転がり案内装置
６  移動ブロック（スライド部材）
６ａ，３２ａ  負荷転走溝（負荷転走面）
７  ボール（転動体）
８  案内レール（軌道軸）
８ａ，３１ａ  ボール転走溝（転動体転走面）
９，２０  ボール保持スペーサー（転動体保持スペーサー）
１０ａ，１０ｂ，２２ａ，２２ｂ  厚肉保持部
１１，２３  球面凹部（曲面状凹部）
１２，２１  薄肉屈曲部
３０  ボールねじ
３１  ねじ軸
３２  ナット部材（スライド部材）
【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】
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【図１２】
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【図１３】
0004256003.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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