(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線運動装置の無限循環路に配列・収容された複数のボール間に介在される直線運動装置用スペーサであって、
前記直線運動装置用スペーサの進行方向の両端に、前記ボールを保持する球面状保持面を形成し、
前記球面状保持面が他方の前記球面状保持面に向って弾力的に変位可能なように、前記直線運動装置用スペーサの側面に周方向に延びるスリットが複数形成され、前記スリットにより筋部が形成されていることを特徴とする直線運動装置用スペーサ。
【請求項２】
ローラ転走面を有する軌道軸と、前記ローラ転走面に対応する負荷転走面を含むローラ循環路を有して、該軌道軸に相対運動自在に組み付けられたスライド部材と、前記ローラ循環路内に配列・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ローラと、前記複数のローラ間に介在される複数の直線運動装置用スペーサとを備える直線運動装置において、
前記直線運動装置用スペーサの進行方向の両端に、前記ローラを保持する曲面状保持面を形成し、
前記曲面状保持面が他方の前記曲面状保持面に向って弾力的に変位可能なように前記直線運動装置用スペーサに前記ローラの軸線と略平行に延びる空洞を形成し、
前記直線運動装置用スペーサに前記ローラの軸線と直交する方向に延びる突起部を形成し、
前記スライド部材に、前記突起部の先端が入れられる案内溝を前記ローラ循環路に沿って形成した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、直線運動装置の無限循環路に配列・収納されるボールまたはローラの転動体間に介在されるスペーサ及び該転動体保持スペーサを用いた直線運動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
直線転がり案内装置、ボールねじ、およびボールスプライン等（以下、これらを直線運動装置と総称する）の無限循環路内に配列・収納されるボールまたはローラ等の転動体間に、スペーサを介在させることは、かなり以前より行われている。スペーサを介在することにより、転動体同士が直接接触せず、転動体間の距離が略一定に保たれ、直線運動装置の作動の円滑化が促されると共に騒音の発生が防止される。
【０００３】
しかしながら、転動体間にスペーサを介在させた場合、接触した状態で交互に配列される転動体及びスペーサの無端状列の全長と、これらが収納される無限循環路の全長との間に寸法誤差が生じることが避けられない。このため、少なくとも一つのスペーサを他のスペーサに比して長さが異なる誤差吸収用スペーサとして組み込むことが行われている。
【０００４】
ところが、この構成では、多数の装置、また、複数の機種の装置で転動体およびスペーサの最適な緊密状態を得るために、長さの異なる複数種の誤差吸収用スペーサを用意しておき、これらを個々の装置毎に適宜選定して組み込む必要がある。このように、複数種の誤差吸収用スペーサを用意しておくのは、部品の管理が煩わしい。また、スペーサは樹脂を素材にすることが多いのでその成形用の型を多数製造するためにコストが増大する。さらに、誤差吸収用スペーサで調整しても転動体と剛体スペーサとの間に僅かな隙間が存在してしまい、また、組立時に誤差のない状態に調整しても使用に伴う摩耗によって隙間が増大してしまうので、完全な緊密状態が得られない。
【０００５】
そこで、スペーサに弾性を有する弾性スペーサを採用することが行われている。弾性スペーサを用いると、無端状列内で弾性スペーサが縮み、転動体と各スペーサとの完全な緊密状態が得られる。しかも、転動体および各スペーサが摩耗しても弾性スペーサが摩耗した分だけ拡大するため、転動体と各スペーサとの緊密状態は維持される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような弾性スペーサとして、円盤状の一対のボール保持部材間にばねを挟んだもの（実開昭５３−９０1５８号公報参照）、２つの皿状の弾性部材からなり、その凹み側が隣接するように組み合わせたもの（米国特許第２，８２７，３４５号参照）が知られている。しかし、このように弾性スペーサが複数の部材から構成されると、使用中に分解してしまうおそれがあるため管理が煩わしく、またコスト高の要因ともなり実用に向かない。
【０００７】
この問題を解決するために、単一の部材からなる弾性スペーサとして、リング状スペーサの進行方向の両端面にボールを保持する球面状保持面を形成し、リング状スペーサの内周と外周とを繋ぐスリットを形成したもの（実公昭５１−１０２８５号公報）が知られている。しかし、この弾性スペーサはスリットの両側でリングが開くように弾性変形するので、弾性スペーサの進行方向の変形量を大きくすることができない。このため、製造しようとする多くの、また多機種の直線運動装置に必ずしも対応せず、また、負荷域と無負荷域との間を出入りするボール同士の相対的な移動が充分に行われず、ボールの円滑な循環が期待できない。
【０００８】
さらに、単一の部材からなる弾性スペーサとして、スペーサの進行方向の両端にローラーを保持する曲面状保持面を形成し、この曲面状保持面にローラの軸線方向に延びる切欠き部を形成したもの（特公平４−２７４０５号公報参照）も知られているが、この弾性スペーサも曲面状保持面の切欠部の両側が開くように弾性変形するので、弾性スペーサの進行方向の変形量を大きくすることができない。
【０００９】
そこで、本発明は、単一の部材からなり、しかも、進行方向の弾性変形量が比較的大きく取れる直線運動装置用スペーサおよびそのスペーサを用いた直線運動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。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。
【００１４】
請求項１の発明は、前記直線運動装置用スペーサ（１５）の進行方向の両端に、前記ボール（４）を保持する球面状保持面（１６）を形成し、前記球面状保持面（１６）が他方の前記球面状保持面（１６）に向って弾力的に変位可能なように、前記直線運動装置用スペーサ（１５）の側面（１５ａ）に周方向に延びるスリット（１７）が複数形成され、前記スリット（１７）により筋部（１８）が形成されていることを特徴とする直線運動装置用スペーサ（１５）により上述した課題を解決する。
【００１５】
この発明によれば、スペーサ（１５）が単一の部材からなるので、部品管理が容易で、コストを低減することができる。また、ボール（４）を保持する球面状保持面（１６）が他方の球面状保持面に向って弾力的に変位するので、スペーサ（１５）が進行方向に充分に弾性変形する。このため、製造しようとする多くの、また多機種の直線運動装置に対応でき、汎用性の高いスペーサが得られる。
【００１６】
スペーサ（１５）の進行方向の弾性変形量が大きいと、スペーサ（１５）両側のボール（４）を相対的に充分移動させることができ、負荷域と無負荷域との間でボール（４）が円滑に潤滑する。また、スペーサ（１５）は圧縮されて進行方向に縮まっているので、ボール（４）とスペーサ（１５）が交互に配列された無端状の列の隙間は無限循環路に対してマイナス隙間となる。したがって、スペーサ（１５）がその復元力によってボール（４）間の一定位置に挟まれ、転動中にボール（４）がスペーサ（１５）を噛み込むおそれもなくなる。また、側面（１５ａ）にスリットを設けることで一方の球面状保持面（１６）は他方の球面状保持面（１６）に対して傾くように変形することもできる。このため、方向転換路において球面状保持面（１６）同士が相対的に傾いてボール（４）のスムーズな方向転換を可能にする。
【００１７】
請求項２の発明は、ローラ転走面（２２ａ）を有する軌道軸（２２）と、前記ローラ転走面（２２ａ）に対応する負荷転走面（３４ａ）を含むローラ循環路を有して、該軌道軸（２２）に相対運動自在に組み付けられたスライド部材（３３）と、前記ローラ循環路内に配列・収容されて、前記軌道軸（２２）に対する前記スライド部材（３３）の相対運動に併せて循環する複数のローラ（２４）と、前記複数のローラ（２４）間に介在される複数の直線運動装置用スペーサ（４５）とを備える直線運動装置（３１）において、前記直線運動装置用スペーサ（４５）の進行方向の両端に、前記ローラ（２４）を保持する曲面状保持面（４２）を形成し、前記曲面状保持面（４２）が他方の前記曲面状保持面（４２）に向って弾力的に変位可能なように前記直線運動装置用スペーサ（４５）に前記ローラ（２４）の軸線と略平行に延びる空洞（４６）を形成し、前記直線運動装置用スペーサ（４５）に前記ローラ（２４）の軸線と直交する方向に延びる突起部（４１）を形成し、前記スライド部材（３３）に、前記突起部（４１）の先端が入れられる案内溝（４３）を前記ローラ循環路に沿って形成したことを特徴とする直線運動装置により、上述した課題を解決する。
【００１８】
この発明によれば、スペーサ（２０）が単一の部材からなるので、部品管理が容易で、コストを低減することができる。また、曲面状保持面（２８）が他方の曲面状保持面（２８）に向って弾力的に変位するので、スペーサ（２０）が進行方向に充分に弾性変形する。このため、製造しようとする多くの、また多機種の直線運動装置に対応でき、汎用性の高いスペーサ（２０）が得られる。
【００１９】
スペーサ（２０）の進行方向の弾性変形量が大きいと、スペーサ（２０）両側のローラ（２４）を相対的に充分移動させることができ、負荷域と無負荷域との間でローラ（２４）が円滑に潤滑する。また、スペーサ（２０）は圧縮されて縮まっているので、ローラ（２４）とスペーサ（２０）が交互に配列された無端状の列の隙間は無限循環路に対してマイナス隙間となる。したがって、スペーサ（２０）がその復元力によってローラ（２４）間の一定位置に挟まれ、転動中にローラ（２４）がスペーサ（２０）を噛み込むおこれもなくなる。
【００２１】
さらに、この発明によれば、スペーサ（４５）が単一の部材からなるので、部品管理が容易で、コストを低減することができる。また、スペーサ（４５）の曲面状保持面（４２）が他方の曲面状保持面（４２）に向って弾力的に変位するので、スペーサ（４５）が進行方向に充分に弾性変形する。このため、製造しようとする多くの、また多機種の直線運動装置に対応でき、汎用性の高いスペーサ（４５）が得られる。さらに、スペーサ（４５）の突起部（４１）が案内溝によって規定された一定の軌道に沿ってローラ循環路を移動するので、スペーサ（４５）がローラ循環路内で蛇行することなく整然と循環する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１および図２は、本発明の第１の実施形態における直線運動装置用スペーサを組み込んだ直線転がり案内装置１を示すものである。この直線転がり案内装置１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直線運動するように案内するもので、固定部上に配設されると共に長手方向に沿ってボール転走溝２ａ，２ｂが形成された案内レール２（軌道軸）と、案内レール２のボール転走溝２ａに対応する負荷転走溝３ａを含むボール循環路が形成されて、該案内レール２に沿って相対運動自在に組み付けられた移動ブロック３（スライド部材）と、該ボール循環路内に配列・収容されて、案内レール２に対する移動ブロック３の相対運動に併せて循環する複数のボール（転動体）４…と、複数のボール４…間に介在される複数のスペーサ５…と、を備える。
【００２３】
案内レール２は、断面略四角形状で細長く直線的に延ばされる。案内レール２の上面には、長手方向の全長にわたってボール４が転がる際の軌道になる２条のボール転走溝２ａがレール上面の左右の縁に寄せて形成され、案内レール２の左右両側面それぞれには、ボール４が転がる際の軌道になる１条のボール転走溝２ｂがその上部側に形成されている。また、案内レール２には固定部上に固定するためのボルト取付け穴が長手方向に複数設けられている。なお、図示の案内レール２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。また、ボール転走溝２ａ，２ｂは、上面に２条、左右側面に２条、合計４条設けられているが、その条数は直線転がり案内装置１の用途等に応じて種々変更され得る。
【００２４】
移動ブロック３は、本体部６とその両端に配置される一対の側蓋７とをボルトで相互に組み合わせて概略構成される。図２に示すように、本体部６は、本体ブロック６ａと型成形体６ｂ，６ｃとで構成される。本体ブロック６ａは、移動ブロック３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ている。型成形体６ｂ，６ｃは、本体ブロック６ａ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６ａと一体に成形されている。ここで、樹脂に代え、アルミニウム等の金属を用いて型成形体６ｂ，６ｃ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６ａと型成形体６ｂ，６ｃ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６ａ及び型成形体６ｂ，６ｃを共にＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄ）により一体成形してもよい。
【００２５】
この本体部６は、案内レール２の上面に対向する水平部８と、水平部８から垂下し案内レール２の左右側面に対向する左右袖部９とを有する。水平部８には案内レール２上面の２条のボール転走溝２ａそれぞれに対向する２条の負荷転走溝３ａが形成され、両袖部９には、案内レール２側面のボール転走溝２ｂに対向する負荷転走溝３ｂが形成されている。このボール転走溝２ａ，２ｂと負荷転走溝３ａ，３ｂとの組み合わせにより、負荷転走路Ａが形成される。水平部８には、負荷転走溝３ａと平行に延びる２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６ｃが一体に成形されている。そして、管状部６ｃの内部に、ボール４…を戻す戻し通路Ｂが形成されている。また、両袖部９には、負荷転走溝３ｂと平行に延びる２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６ｃが一体に成形されている。そして、管状部６ｃの内部に、ボールを戻す戻し通路Ｂが形成されている。型成形体６ｂは、本体ブロック６ａの水平部８下面および左右袖部９の内側面全体に本体ブロック６ａと一体に成形されている。この型成形体６ｂには、移動ブロック３が案内レール２から抜き取られた際の負荷転走路Ａからのボール４…の脱落を防止するようにボール保持部１０が形成されている。
【００２６】
図３に示すように、型成形体６ｃには方向転換路Ｃを形成するために本体ブロック６ａの両端からアーチ状に内周案内部６ｄが突出されている。一方、側蓋７には、内周案内部６ｄと共に方向転換路Ｃを構成する外周案内部７ａが形成されている。側蓋７を本体部６に取り付けると内周案内部６ｄと外周案内部７ａとが組み合わされてそれらの間に方向転換路Ｃが形成される。上述の負荷転走路Ａ、Ｕ字状の方向転換路Ｃ、戻し通路Ｂとの組み合わせによって無限循環路が構成される。
【００２７】
図４ないし図６は、上記直線転がり案内装置１に組み込まれる直線運動装置用スペーサ（以下スペーサ５という）を示すものである。このスペーサ５は、合成樹脂等を素材とし、射出成形等によって形成される。図４に示すように、スペーサ５はボール４…間に介在される。スペーサ５の進行方向（図中▲１▼の方向）の両端には、ボール４…を保持する球面状保持面１１が形成される。この球面状保持面１１の曲率半径は、ボール４…の半径よりも小さく設定される。このため、球面状保持面１１の外周部１１ａをボール４…に当接させた状態でも、ボール４…と球面状保持面１１の中央部１１ｂとの間には隙間１２が形成される。球面状保持面１１の外周部１１ａをボール４…に接触させると、スペーサ５の軸線はボール４…の中心を結ぶ線上に位置する。スペーサ５の直径は、無限循環路の壁に衝突しないようにボール４…の直径よりも小さく設定されている。また、スペーサ５の軸線方向の厚さは、ボール４…同士の距離が短くされるように薄く設定されている。なお、球面状保持面１１の中央部１１ｂには、スペーサ５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。
【００２８】
図５に示すように、両端に球面状保持面１１が形成されたスペーサ５の側面５ａには、周方向に延びる断面略Ｖ字状の溝１３が形成される。この溝によって球面状保持面１１の外周部１１ａは、薄肉に形成される。このため、外周部１１ａが可撓し、外周部１１ａが他方の球面状保持面１１に向って弾力的に変形可能となっている（図６参照）。ボール４とスペーサ５との間には、隙間１２が形成されていて、しかも、外周部１１ａが他方の球面状保持面１１に向って弾力的に変形可能となっているので、スペーサ５が進行方向に充分に弾性変形する。
【００２９】
図３に示すように、上述したスペーサ５…とボール４…は、交互に無限循環路に充填される。充填の際、スペーサ５…が柔軟に変形するので、ボール４…およびスペーサ５…を傷つけることがない。無限循環路にスペーサ５…とボール４…とが配列された場合、スペーサ５…はその球面状保持面１１の外周部１１ａが圧縮されて縮まっているので、ボール４…とスペーサ５…が交互に配列された無端状の列の隙間は無限循環路に対してマイナス隙間となる。したがって、スペーサ５…がその復元力によってボール４…間の一定位置に挟まれ、すなわち、スペーサ５…の軸線はスペーサ５…の両側に配置される一対のボール４…の中心線上に位置し、循環中にボール４…がスペーサ５…を噛み込むおそれがない。
【００３０】
移動ブロック３が案内レール２に沿って移動するのに伴って、ボール４…は移動ブロック３からの負荷を受けつつ負荷転走路Ａ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Ｃに掬い上げられて戻し通路Ｂへ導かれ、さらに反対側の方向転換路Ｃを介して負荷転走路Ａの一端に戻される。ここで、負荷域の負荷転走路Ａではボール４…が負荷を受けながら転がり、無負荷域の方向転換路Ｃおよび戻し路Ｂではボール４…が負荷を受けずに循環する。一般に負荷域ではボール４…は速く動き、無負荷域ではボール４…が遅く動く。本発明のスペーサ５…は進行方向に充分に弾性変形し、スペーサ５…の両側に配置されたボール４…の一方を他方に対して相対的に移動させることができるので、負荷域と無負荷域との間でのボール４…の出入りがスムーズに行われ、ボール７…が円滑に潤滑する。
【００３１】
また、球面状保持面１１は吸盤作用を有するので、スペーサ５…がボール４…を吸着し、ボール４…が一列に連なる。負荷域を転がるボール４…が無負荷域のボール４…を押しながら循環するのみではなく、負荷域を転がるボール４…が無負荷域のボール４…を引張るので、特に無負荷域でのボール４…の循環がより一層スムーズになる。
【００３２】
なお、本実施例では、移動ブロック３と案内レール２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る。
【００３３】
図７および図８は、本発明の第２の実施形態におけるスペーサ１５を示すものである。このスペーサ１５も、合成樹脂を素材とし、射出成形等によって形成される。スペーサ１５は略円筒状で、その進行方向（図中▲１▼の方向）の両端にボール４…を保持する球面状保持面１６が形成される。球面状保持面１６の曲率半径は、球面状保持面１６全面でボール４…と接触できるようにボール４…の半径と略一致している。球面状保持面１６をボール４…に接触させると、スペーサ１５の軸線はボール４…の中心を結ぶ線上に位置する。スペーサ１５の直径は、無限循環路の壁に衝突しないようにボール４…の直径よりも小さく設定されている。また、スペーサ１５の軸線方向の厚さは、ボール４…同士の距離が短くされるように薄く設定されている。
【００３４】
図８に示すように、スペーサ１５の側面１５ａの進行方向中央部には、一方の球面状保持面１６が他方の球面状保持面１６に向かって弾性的に変位可能なように、進行方向と直交する方向に細長く延びるスリット１７が形成される。スリット１７は例えば周方向に３箇所開けられ、このスリット１７により三叉の筋部１８が形成される。（図８中（ｂ）参照）。この筋部１８の断面積はスペーサ１５が進行方向に伸縮しやすいように極めて小さくされる。
【００３５】
この第２の実施形態のスペーサ１５を直線転がり案内装置１に組み込んでも、上記第１の実施形態のスペーサ５と同様に、ボール４…を保持する球面状保持面１６が他方の球面状保持面１６に向って弾力的に変位するので、スペーサ１５が進行方向に充分に弾性変形する。したがって、スペーサ１５両側のボールを相対的に移動させることができ、負荷域と無負荷域との間でボール４…が円滑に潤滑する。また、側面１５ａにスリット１７を設けることで一方の球面状保持面１６は他方の球面状保持面１６に対して傾くように変形するので、方向転換路において一対の球面状保持面１６が相対的に傾いてボール４…のスムーズな方向転換を可能にする。さらに、スペーサ１５は圧縮されて進行方向に縮まっているので、ボール４…とスペーサ１５…が交互に配列された無端状の列の隙間は無限循環路に対してマイナス隙間となる。したがって、スペーサ１５がその復元力によってボール４…間の一定位置に挟まれ、転動中にボール４…がスペーサ１５を噛み込むおそれもなくなる。
【００３６】
図９は、本発明の第３実施形態のスペーサを組み込んだ直線転がり案内装置２１を示したものである。この直線転がり案内装置２１は、上面にローラ転走面２２ａが形成され、かつ、側面にボール転走溝２２ｂが形成された案内レール２２と、ローラ転走面２２ａに対応するローラ転走溝２３ａを含むローラ循環路が形成され、かつ、ボール転走溝２２ｂに対応する負荷転走溝２３ｂを含むボール循環路が形成されて、案内レール２２に沿って相対運動自在に組み付けられた移動ブロック２３と、ローラ循環路内に配列・収容されて、案内レール２２に対する移動ブロック２３の相対運動に併せて循環する複数のローラ２４…と、ボール循環路内に配列・収容されて、案内レール２２に対する移動ブロック２３の相対運動に併せて循環する複数のボール２５…と、ローラ２４…間に介在される複数のスペーサ２０とで構成される。
【００３７】
案内レール２２は断面四角形状で、上面にローラ転走面２２ａが設けられ、左右側面にそれぞれ上下２条ずつのボール転走溝２２ｂが設けられている。ローラ転走面２２ａは、平坦な水平面となっていて、ボール転走溝２２ｂは断面円弧状となっている。
【００３８】
移動ブロック２３は、案内レール２２の上面に対向する水平部２６と、水平部２６から垂下し案内レール２２の左右側面に対向する左右袖部２７とを有する。水平部２６の下面にはローラ転走面２２ａと対向する２条のローラ転走溝２３ａが形成され、両袖部２７の内側面には２条のボール転走溝２２ｂに対向する２条のボール転走溝２３ｂが形成されている。ローラ転走溝２３ａは断面矩形状で、ローラ転走溝２３ａの上側の底面をローラ２４…が転がる。また、ローラ転走溝２３ａの左右内側面は互いに平行で、ローラ２４の端面との間に僅かな隙間を有する。このローラ転走溝２３ａの左右内側面でローラ２４を案内する。ローラ転走溝２３ａの深さはローラ２４よりも小さく、例えばローラ２４の半径の半分程度になっている。
【００３９】
案内レール２２のローラ転走面２２ａと移動ブロック２３のローラ転走溝２３ａとの間にローラ用負荷転走路Ａが形成される。また、移動ブロック２３には各ローラ用負荷転走路Ａと平行して延びる２本のローラ戻し通路Ｂと、各ローラ用戻し通路Ｂとローラ用負荷転走路Ａを結ぶＵ字状の方向転換路Ｃとが設けられている。ローラ用負荷転走路Ａ及びローラ用戻し通路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ローラ用無限循環路が形成される。また、移動ブロック２３の袖部２７には、上下２列のボール２５に合わせて、上下２列のボール用無限循環路が形成されている。
【００４０】
図１０および図１１は、上記直線転がり案内装置２１に組み込まれるスペーサ２０を示すものである。このスペーサ２０も合成樹脂等を素材とし、射出成形等によって形成される。スペーサ２０は、ローラ２４…間に介在される。スペーサ２０の進行方向▲１▼の両端には、ローラ２４の形状に合わせた曲面状保持面２８が形成される。曲面状保持面２８をローラに接触させると、スペーサの中心線はローラ２４の中心を結ぶ線上に位置する。スペーサ２０のローラ２４の軸線方向の長さは、ローラ用無限循環路の壁に接触しないように、ローラ２４の軸線方向の長さよりも若干小さく設定され、スペーサ２０の高さは、ローラ２４の直径よりも若干小さく設定される。
【００４１】
スペーサ２０の進行方向の中央部には、曲面状保持面２８が他方の前記曲面状保持面２８に向って弾力的に変位可能なように、ローラ２４の軸線と平行に延びる空洞２９が形成される。すなわち、スペーサ２０はローラ２４に形状を合わせた曲面状保持面２８を有する一対の保持部２０ａと、一対の保持部２０ａをつなぐ上下一対の連結部２０ｂとで構成される。連結部２０ｂは容易に撓むように薄肉に形成されるので、曲面状保持面２８が他方の前記曲面状保持面２８に向って弾力的に変位する。
【００４２】
上述したスペーサ２０…とローラ２４…は交互に組み合わせてローラ用無限循環路に充填される。無限循環路にスペーサ２０…がローラ２４…とが配列された場合、スペーサ２０…は進行方向に圧縮されて縮まっているので、スペーサ２０…とローラ２４…とが交互に配列された無端状の列の隙間は無限循環路に対してマイナス隙間となる。したがって、スペーサ２０…がその復元力によってローラ２４…間の一定位置に挟まれ、循環中にローラ２４…がスペーサ２０…を噛み込むおそれがない。
【００４３】
図９に示すように、移動ブロック２３が案内レール２２に沿って移動するのに伴って、ローラ２４…は移動ブロック２３からの負荷を受けつつ負荷転走路Ａ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Ｃに掬い上げられて戻し通路Ｂへ導かれ、さらに反対側の方向転換路Ｃを介して負荷転走路Ａの一端に戻される。ここで、負荷域の負荷転走路Ａではローラ２４…が負荷を受けながら転がり、無負荷域の方向転換路Ｃおよび戻し路Ｂではローラ２４…が負荷を受けずに循環する。一般に負荷域ではローラ２４…は速く動き、無負荷域ではローラ２４…が遅く動く。本発明のスペーサ２０…は進行方向に充分に弾性変形し、スペーサ２０…の両側に配置されたローラ２４…の一方を他方に対して相対的に移動させることができるので、負荷域と無負荷域との間でのローラ２４…の出入りがスムーズに行われ、ローラ２４…が円滑に潤滑する。
【００４４】
図１２ないし図１４は、本発明の第４の実施形態における直線運動装置用スペーサを組み込んだ直線転がり案内装置３１を示すものである。この直線転がり案内装置３１は、上記直線転がり案内装置２１と同様に、概略、案内レール２２と、案内レール２２に沿って相対移動自在に組み付けられた移動ブロック３３と、案内レール２２の上面に配置される左右２列のローラ２４…と、案内レール２２の左右側面に配置される上下２列ずつのボール２５…とで構成される。上記直線転がり案内装置２１と同様な構成を有する部分は同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４５】
移動ブロック３３は、本体部３４とその両端に配置される一対の側蓋３５とをボルトで相互に組み合わせたものである。本体部３４は、本体ブロック３６ａと型成形体３６ｂ，３６ｃとで構成される。型成形体３６ｂ，３６ｃは、本体ブロック３６ａ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３６ａと一体に成形されている。また、本体部３４は、案内レール２の上面に対向する水平部３６と、水平部３６から垂下し案内レール２２の左右側面に対向する左右袖部３７とを有する。水平部３６には案内レール２上面のローラ転走面２２ａに対向する負荷転走面としての２条のローラ転走溝３４ａが形成され、両袖部３７には、案内レール２２の側面のボール転走溝２２ｂに対向する負荷転走溝３４ｂが形成されている。ローラ転走面２２ａとローラ転走溝３４ａとの組み合わせにより、ローラ用負荷転走路Ａが形成され、ボール転走溝２２ｂと負荷転走溝３４ｂの組み合わせにより、ボール用負荷転走路Ａ´が形成される。水平部８には、ローラ転走面２２ａと平行に延びる２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３６ｃが一体に成形されている。そして、管状部３６ｃの内部に、ローラ２４を戻す戻し通路Ｂが形成されている。また、両袖部３７には、負荷転走溝３４ｂと平行に延びる２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３６ｃが一体に成形されている。そして、管状部３６ｃの内部に、ボール２５を戻すボール戻し通路Ｂ´が形成されている。
【００４６】
図１３に示すように、型成形体３６ｂは、本体ブロック３６ａの水平部３６下面および左右袖部３７の内側面に全面に本体ブロック３６ａと一体に成形されている。この型成形体３６ｂには、移動ブロック３３が案内レール２２から抜き取られた際のローラ用負荷転走路Ａからのローラ２４の脱落を防止するようにローラ保持部３９が形成され、また、ボール用負荷転走路Ａ´からのボール２５の脱落を防止するようにボール保持部４０が形成されている。
【００４７】
図１４に示すように、型成形体３６ｃには方向転換路Ｃを形成するために本体ブロック３４の両端からアーチ状に内周案内部３６ｄが突出されている。一方、側蓋３５には、内周案内部３６ｄと共に方向転換路Ｃを構成する外周案内部３５ａが形成されている。側蓋３５を本体ブロック３４に取り付けると内周案内部３６ｄと外周案内部３５ａとが組み合わされてそれらの間に方向転換路Ｃが形成される。上述の負荷転走路Ａ、Ｕ字状の方向転換路Ｃ、戻し通路Ｄとの組み合わせによってローラ用無限循環路が構成される。
【００４８】
そして、本実施例の直線転がり案内装置においては、上述したローラ２４の循環の際、スペーサ４５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Ａ⇒Ｕ字状の方向転換路Ｃ⇒直線状の戻し路Ｂ⇒Ｕ字状の方向転換路Ｃにおいて方向転換する。
【００４９】
ローラ用無限循環路の内周側には、スペーサ４５の突起プレート４１が入れられる案内溝４３が形成されている。この案内溝４３の幅は、突起プレート４１の厚みよりも若干大きく設定されている。
【００５０】
図１５および図１６は、上記直線転がり案内装置に組み込まれる第４の実施形態のスペーサ４５を示すものである。このスペーサ４５も、上記第３の実施形態のスペーサ２０と同様に、樹脂等を型成形することで形成される。スペーサ４５の進行方向の両端には、ローラ２４の形状に合わせた曲面状保持面４２が形成され、スペーサ４５の進行方向の中央部には、曲面状保持面４２が他方の前記曲面状保持面４２に向って弾力的に変位可能なように、ローラ２４の軸線と平行に延びる空洞４６が形成される。また、このスペーサ４５には、上記スペーサ２０と異なり、ローラ２４の軸線と直交するように上方向に延びる突起部としての突起プレート４１が形成されている。この突起プレート４１はスペーサ２０上面の軸線方向の中央付近に設けられ、突起プレート４１の先端はローラ用無限循環路の内周に形成された案内溝４３に入れられる。なお、突起プレート４１の先端は、案内溝４３に挿入し易いように円弧状に形成されている。
【００５１】
このスペーサ４５では、上記第３の実施形態のスペーサ２０と同様な作用を奏する他、スペーサ４５の突起プレート４１が案内溝４３によって規定された一定の軌道に沿ってローラ用無限循環路を移動するので、スペーサ４５に保持されたローラ２４はローラ用無限循環路内で蛇行することなく整然と循環する。特に、スペーサ４５がローラ２４の軸線方向に蛇行することがないので、スペーサ４５の軸線方向の端面がローラ用無限循環路の壁に当たるのを防止できる。
【００５２】
図１７は、本発明の第１の実施形態におけるスペーサ５を組み込んだボールねじ５０を示したものである。このボールねじ５０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５１ａを有するねじ軸５１（軌道軸）と、内周面に該ボール転走溝５１ａに対応する負荷転走面としての螺旋状の負荷転走溝５２ａ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５１に相対運動自在に組みつけられたナット部材５２（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５１及びナット部材５２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５３とを備える。ねじ軸５１のボール転走溝５１ａと、ナット部材５２の負荷転走溝５２ａとの間で上記ボール循環路の負荷転走路が構成される。
【００５３】
ねじ軸５１に設けられたボール転走溝５１ａ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。
【００５４】
図７に示すように、ナット部材５２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５５を備える。また、ナット部材５２の本体には、その外周部の一部を平取りしてなる平面部６０が形成されている。平面部６０には、リターンパイプ５６の両側が挿入されるリターンパイプ嵌合穴６１が４個所開けられる。このリターンパイプ嵌合穴６１は、負荷転走溝５２ａ内まで延びる。
【００５５】
ナット部材５２は、２つのリターンパイプ５６を具備している。このリターンパイプ５６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。リターンパイプ５６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５６は、一対の脚部５６ａ，５６ｂ及び水平部５６ｃからなる略門型形状に形成されている（図１８参照）。リターンパイプ５６の両端部は、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５６は、パイプ押え５４（図７参照）によってナット部材本体に固定される。
【００５６】
図１８は、負荷転走路及びリターンパイプ５６内に充填されるボール５３…及びスペーサ５を示したものである。ただし、この図では、スペーサ５は断面が現れるもの、およびボール５３…間に介在される一部のみを示し、他の転動体保持スペーサは省略している。スペーサ５は、ボール５３…の一つ置きに配置され、ボール５３…を保持する。ここで、スペーサ５及びボール５３…が略円環状に配列されるように、スペーサ５の球面状保持面１１を形成すると、ボール循環路中でスペーサ５及びボール５３…に無理な力が作用することない。
【００５７】
ねじ軸５１を回転させると、ボール転走溝５１ａ内を荷重を受けながら周方向に転がるボール５３…は、脚部５６ａの先端で掬い上げられる。掬い上げられたボール５３…は、リターンパイプ５６内を通過する。そして、ボール５３…は、数ピッチ間隔を隔てた脚部５６ｂから、再びボール転走溝５１ａに戻される。ねじ軸５１の回転方向を反転すると、各ボール５３…はこの逆の経路を辿って循環する。なお、ねじ軸５１を固定側として、ナット部材５２を回転させる場合も同様に循環する。
【００５８】
ボールねじ５０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５６は掬い上げたボール５３を方向転換させる。ボールねじ５０においては、ボール５３及びスペーサ５は三次元的に方向転換し、複雑な態様で運動する。上記したスペーサ５は、かかる複雑な運動態様にも好適なものである。すなわち、スペーサ５は進行方向に伸縮するように弾性変形し、また、球面状保持面１１の外周部１１ａが可撓して球面状保持面の一方が他方の球面状保持面に対して傾くことも可能なので、各スペーサ５は各ボール５３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５０で要求されるような複雑な態様での運動が可能となる。
【００５９】
本ボールねじ５０の例では、ねじ軸５１のボール転走溝５１ａを転がるボール５３…をリターンパイプ５６を用いて掬い上げ、数巻き分戻したが、他に、ボール５３…を掬い上げるデフレクタをナット部材５２に設ける構成が挙げられる。すなわち、ねじ軸５１のボール転走溝５１ａ上を転走してきたボール５３…をこのデフレクタによって該ボール転走溝５１ａから離脱させ、ねじ軸５１の外径部を飛び越えて１リード前のボール転走溝５１ａに戻すものである。また、図示はしないが、ナット部材５２を、ボール転走溝５１ａ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５１ａ、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。
【００６０】
また、本発明に係るスペーサ５，１５，２０，４５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。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、直線運動装置用スペーサの進行方向の両端に、ボールを保持する球面状保持面をその曲率半径が前記ボールの半径よりも小さくなるように形成し、球面状保持面の外周部が他方の前記球面状保持面に向って弾力的に変形可能なように、直線運動装置用スペーサの側面に周方向に延びる溝を形成した。スペーサが単一の部材からなるので、部品管理が容易で、コストを低減することができる。また、球面状保持面の曲率半径がボールの半径よりも小さいので球面状保持面とボールとの間には隙間ができる。そして、球面状保持面の外周部は他方の球面状保持面に対して弾力的に変形するので、スペーサが進行方向に充分に弾性変形する。このため、製造しようとする多くの、また多機種の直線運動装置に対応でき、汎用性の高いスペーサが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態のスペーサ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の実施形態のスペーサを組み込んだ直線転がり案内装置転がり案内装置の断面図。
【図３】本発明の第１の実施形態のスペーサを組み込んだ直線転がり案内装置転がり案内装置の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４】本発明の第１の実施形態のスペーサおよびボールを示す断面図。
【図５】本発明の第１の実施形態のスペーサを示すもので、同図（ａ）は斜視図、同図（ｂ）は断面図。
【図６】本発明の第１の実施形態のスペーサを示す部分断面図。
【図７】本発明の第２の実施形態のスペーサおよびボールを示す側面図。
【図８】本発明の第２の実施形態のスペーサを示すもので、同図（ａ）は斜視図、同図（ｂ）は進行方向に対して直角な断面図、同図（ｃ）は進行方向での図。
【図９】本発明の第３の実施形態のスペーサを組み込んだ直線転がり案内装置を示す斜視図。
【図１０】本発明の第３の実施形態のスペーサおよびボールを示す斜視図。
【図１１】本発明の第３の実施形態のスペーサおよびボールを示す断面図。
【図１２】本発明の第４の実施形態のスペーサを組み込んだ直線転がり案内装置の断面図。
【図１３】上記図１２の部分拡大図。
【図１４】本発明の第４の実施形態のスペーサを組み込んだ直線転がり案内装置転がり案内装置の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部分断面図。
【図１５】本発明の第４の実施形態のスペーサおよびローラを示す斜視図。
【図１６】本発明の第４の実施形態のスペーサおよびローラを示す断面図。
【図１７】本発明の第１の実施形態のスペーサを組み込んだボールねじを示す斜視図。
【図１８】図１７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。
【符号の説明】
４  ボール
５，１５，２０，４５  直線運動装置用スペーサ
５ａ，１５ａ  側面
１１，１６  球面状保持面
１１ａ  外周部
１３  溝
１７  スリット
２２ａ  ローラ転走面
２２  案内レール（軌道軸）
２４  ローラ
２８，４２  曲面状保持面
２９，４６  空洞
３１  直線転がり案内装置（直線運動装置）
３３  移動ブロック（スライド部材）
３４ａ  ローラ転走溝（負荷転走面）
４１  突起プレート（突起部）
４３  案内溝
【図１】
0004331820.tif 000002
【図２】
0004331820.tif 000003
【図３】
0004331820.tif 000004
【図４】
0004331820.tif 000005
【図５】
0004331820.tif 000006
【図６】
0004331820.tif 000007
【図７】
0004331820.tif 000008
【図８】
0004331820.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0004331820.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
0004331820.tif 000013
【図１３】
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【図１４】
0004331820.tif 000015
【図１５】
0004331820.tif 000016
【図１６】
0004331820.tif 000017
【図１７】
0004331820.tif 000018
【図１８】
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