JP3222998B2 - ボールスプライン - Google Patents

ボールスプライン

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JP3222998B2
JP3222998B2 JP20016693A JP20016693A JP3222998B2 JP 3222998 B2 JP3222998 B2 JP 3222998B2 JP 20016693 A JP20016693 A JP 20016693A JP 20016693 A JP20016693 A JP 20016693A JP 3222998 B2 JP3222998 B2 JP 3222998B2
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    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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    • F16C29/068—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with the bearing body fully encircling the guide rail or track
    • F16C29/0692—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with the bearing body fully encircling the guide rail or track the bearing body encircles a guide rail or track of non-circular cross-section, e.g. with grooves or protrusions, i.e. the linear bearing is suited to transmit torque
    • F16C29/0695—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with the bearing body fully encircling the guide rail or track the bearing body encircles a guide rail or track of non-circular cross-section, e.g. with grooves or protrusions, i.e. the linear bearing is suited to transmit torque with balls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/02—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive adapted to specific functions
    • F16D3/06—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive adapted to specific functions specially adapted to allow axial displacement
    • F16D3/065—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive adapted to specific functions specially adapted to allow axial displacement by means of rolling elements

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Bearings For Parts Moving Linearly (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は，複数の軌道溝を
備えたスプライン軸と，該スプライン軸上を転走可能な
ボールを介在させて相対運動する外筒とから成るボール
スプラインに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来，図１０に示すようなボールスプラ
インが知られている。該ボールスプラインは，両端部に
支持部を備えたスプライン軸５０とスプライン軸５０上
を相対運動する略円筒形の外筒５２から構成されてい
る。スプライン軸５０は長手方向側面に複数の軌道溝５
１を備えており，外筒５２は軌道溝５１に対向した軌道
溝５４を備えており，スプライン軸５０の軌道溝５１と
外筒５２の軌道溝５４との間には，多数のボール５８が
転走する軌道路が構成されている。外筒５２は，リター
ン通路５５と軌道溝５４を備えた外筒本体５３，外筒本
体５３の両端に取り付けられた方向転換路５７を備えた
エンドキャップ５６及び軌道路，方向転換路５７及びリ
ターン通路５５を循環転走するボール５８を有してい
る。更に，エンドキャップ５６の端面には，側面シール
５９及び止め輪６０が設けられている。また，外筒本体
５３には，他部品に取り付けるためのキー溝６１及び潤
滑剤のための油穴６２が形成されている。このようなボ
ールスプラインは，軸の断面積を可及的に大きくでき，
スプライン軸５０上を外筒５２が円滑に無限直線運動を
するスプライン軸受であり，産業用ロボット，トランス
ファマシン等の一軸でラジアル荷重とトルクとが同時に
負荷する箇所に適用されている。
【０００３】また，特開昭６３−１５２７１９号公報に
開示された直動転がり案内ユニットは，図８及び図９に
示されるように，長手方向両側にそれぞれ二条の軌道溝
４２が形成された略円形のスプライン軸４１と，筒状内
面に形成された軌道溝４３とリターン路４４とから成る
循環路を形成した摺動台４０とから構成されている。摺
動台４０には，他部品４６を取り付ける取付面４９を有
し，スプライン軸４１の軌道溝４２と軌道溝４３との間
の軌道路を転走する多数のボール４５が組み込まれてい
る。摺動台４０は，スプライン軸４１に装着され且つス
プライン軸４１に案内されて矢印Ａ方向に直線運動をす
る。ベッド４７にはブロック４８が設置され，ブロック
４８にはスプライン軸４１が支持されている。
【０００４】また，特開平５−６０１３２号公報には，
小形直動転がり案内ユニットが開示されている。該小形
直動転がり案内ユニットは，架台の上面にＶ溝を形成
し，該Ｖ溝に断面略円形の軌道軸を容易に且つ正確に取
り付けることを可能にし，精密計測装置や半導体設備等
の架台への取付けを容易に行い得るものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】最近，上記のような直
動転がり案内ユニットは，ロボット，工作機械だけでな
く，自動車部品や各種機械へ組み込まれるようになり，
その用途が広がっている。特に，直動転がり案内ユニッ
トでは，軌道軸即ちスプライン軸を小径に構成できるも
のの需要が増えてきた。
【０００６】しかしながら，直動転がり案内ユニットを
製造するに当たって，スプライン軸そのものの製造はあ
る程度生産性を上げることはできるが，スプライン軸上
を相対移動即ち摺動する外筒については，その生産性や
コストの面で問題があった。即ち，外筒の軌道溝は，ボ
ールが円滑に転動するために平滑で且つ耐摩耗性である
必要があるので，外筒の内面を研摩加工するという加工
工程が必要になり，そのため，生産性が低下し，コスト
アップの原因になっている。従って，小径な外筒の内面
を研摩するため，外筒は安価な製品の大量生産には不向
きであった。
【０００７】この発明の目的は，上記課題を解決するこ
とであり，スプライン軸の断面積を相対的に可及的に大
きく構成でき，スプライン軸上を相対運動する外筒を円
滑に且つ安定した状態でスプライン軸に組み込むことが
できることを可能にし，しかも外筒の製造が安価で且つ
大量生産でき，それによって外筒に産業用ロボット，ト
ランスファマシン，自動車部品，各種機器等を取り付け
てラジアル荷重とトルクとを同時に安定して負荷できる
ボールスプラインを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明は，両端部に支
持部と長手方向側面に複数の軌道溝を備えたスプライン
軸，並びにリターン通路と前記軌道溝に対向した軌道溝
とを備えた外筒本体，該外筒本体の両端に取り付けられ
た方向転換路を備えたエンドキャップ及び前記軌道溝間
に形成される軌道路を転走するボールを有し且つ前記ス
プライン軸上を相対運動する外筒から成るボールスプラ
インにおいて，前記外筒本体は前記リターン通路を形成
した外筒部材と該外筒部材の内周に嵌合固定された前記
軌道溝を形成したライナ部材とから成り，前記ライナ部
材は薄板鋼板を深絞り加工した後に熱処理で硬化して形
成され，前記ライナ部材の前記軌道溝の形成部分が弾性
を有していることを特徴とするボールスプラインに関す
る。
【０００９】また，このボールスプラインは，前記外筒
部材の内面に形成した長手方向溝に，前記ライナ部材の
外面に長手方向に形成した突起が嵌入されている。前記
外筒部材は，金属材料又は合成樹脂材料で作製されてい
る。更に，前記ライナ部材に形成された前記突起の内面
側には長手方向溝が形成され，該長手方向溝が前記軌道
溝を構成するものである。
【００１０】また，このボールスプラインにおいて，前
記ライナ部材の端部には係止片が設けられ，前記外筒部
材の端面には係合溝が形成され，前記係止片は前記係合
溝に嵌入して固定されているものである。
【００１１】このボールスプラインは，上記のように，
スプライン軸上を相対運動する外筒における外筒本体
を，リターン通路を形成した外筒部材と該外筒部材の内
周に嵌合固定された軌道溝を形成したライナ部材とから
構成し，精度と硬度を要求される軌道溝を形成する部分
を前記外筒部材とは別部材の前記ライナ部材で構成した
ので，前記ライナ部材を薄板鋼板の深絞り加工で極めて
容易に製造することができ，しかも熱処理することによ
って適正な硬度を与えることができ，前記軌道溝が形成
された部分に弾性を持たせることができる。
【００１２】また，前記ライナ部材は前記外側部材に圧
入等で嵌入するだけで，前記外筒を容易に組み立てるこ
とができる。この時，前記外筒部材の内面に長手方向溝
を形成し，また，前記ライナ部材の外面に長手方向突起
を形成し，前記突起を前記溝に嵌入するだけで，位置決
めを行うことができ，前記外筒を高精度に構成すること
ができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下，図面を参照して，この発明
によるボールスプラインの実施例を説明する。図１はこ
の発明によるボールスプラインの一実施例を示す一部破
断の斜視図，図２は図１のボールスプラインを示す一部
断面の平面図，及び図３は図１のボールスプラインにお
ける外筒部材，ライナ部材及びスプライン軸を示す分解
図である。
【００１４】このボールスプラインの実施例は，スプラ
イン軸１の断面積を可及的に大きくでき，スプライン軸
１上を外筒２が円滑に無限直線運動をするものであり，
産業用ロボット，トランスファマシン等の一軸でラジア
ル荷重とトルクとが同時に負荷する箇所に適用されるも
のである。このボールスプラインは，ベース１５に支持
するために両端部に支持部１４を備えたスプライン軸１
と，スプライン軸１上を相対運動する略円筒形の外筒２
から構成されている。スプライン軸１は，ベース１５に
対して軸受（図示せず）を介して回転可能に支持できる
ものであり，また，ベース１５に対して回転不能に固定
することもできるものである。また，外筒２には，自動
車部品，工作機械，産業用ロボット，トランスファマシ
ン等の被装着物体１６が取り付けられて適用されるもの
である。
【００１５】スプライン軸１は，長手方向側面に複数の
軌道溝４を備えている。外筒２は，リターン通路１０と
軌道溝４に対向した軌道溝５とを備えた外筒本体３，外
筒本体３の両端に取り付けられたエンドキャップ６及び
軌道溝４と軌道溝５との間を転走する多数のボール８を
有している。エンドキャップ６には，ボール８の方向を
転換してリターン通路１０へガイドするための方向転換
路７が形成されている。従って，多数のボール８は，ス
プライン軸１の軌道溝４と外筒２の軌道溝５との間に構
成される軌道路，方向転換路７及びリターン通路１０を
循環転走することができる。更に，エンドキャップ６の
端面には，側面シール９がボルト等の固着具１７によっ
て取り付けられている。通常，ボルトは，エンドキャッ
プ６を貫通して外筒本体３のねじ穴１８（図３）に螺入
されている。また，外筒本体３には，他部品に取り付け
るためのキー溝１３，潤滑剤のための油穴等が形成され
ている。
【００１６】このボールスプラインは，特に，外筒本体
３をリターン通路１０を形成した外筒部材１１と外筒部
材１１の内周に嵌合固定された軌道溝５を形成したライ
ナ部材１２とから構成されていることを特徴としてい
る。外筒部材１１は金属材料で作製することができ，そ
の場合には，外筒部材１１の内面１９は内径を研削して
所定の精度に加工し且つ複数個の断面四角形の長手方向
溝２０が形成されている。また，外筒部材１１は，高剛
性を必要とせず，熱処理を施す必要がなく，鋳造等で作
製できる。或いは，外筒部材１１は，高剛性を必要とし
ないので，金属材料に限らず，合成樹脂材料で成形して
作製することもできる。従って，外筒部材１１は，それ
自体としては材料，加工，成形上，極めて安価に製造す
ることができ，外筒本体３を製造コストを低減できる。
【００１７】また，ライナ部材１２の外面２２には，複
数個の長手方向突起２１が形成されている。そして，外
筒部材１１の溝２０にライナ部材１２の突起２１が圧入
等によって嵌入され，外筒部材１１とライナ部材１２と
が実質的に相対回転しないように構成されている。更
に，ライナ部材１２に形成された突起２１の内面側には
長手方向溝が形成され，これらの長手方向溝が外筒２の
軌道溝５を構成するものである。
【００１８】ライナ部材１２は，薄板鋼板を深絞り加工
することでその形状を備えた成形体を容易に製造でき，
前記薄板鋼板の円筒形に深絞り加工した後に，成形体に
所望の剛性を与えるため熱処理によって硬化させること
によって作製できる。このように作製したライナ部材１
２は，軌道溝５を形成した突起２１の部分では若干の弾
性を有するようになるので，若干予圧を高くして外筒部
材１１内に設定することができ，更に，ライナ部材１２
は内接するボールの位置が安定すれば十分に軌道溝５を
提供できる。
【００１９】また，外筒本体３を構成する外筒部材１１
とライナ部材１２は，種々の形状のものに作成できる。
外筒部材１１とライナ部材１２について，種々の形状を
図６及び図７を参照して説明する。図６はこのボールス
プラインにおける外筒本体の一実施例を示す部分断面図
である。図６には，ライナ部材１２に形成した軌道溝５
がサーキュラアーチ形の形状に成形されたライナ部材１
２が示されている。このボールスプラインでは，ボール
８はライナ部材１２に形成した円弧形の軌道溝５で一点
と，スプライン軸１のＶ字形の軌道溝４で二点とで支持
され，合計で３点で支持されている。
【００２０】図７はこのボールスプラインにおける外筒
本体の別の実施例を示す部分断面図である。図７には，
ライナ部材１２に形成した軌道溝５がゴチックアーチ形
を確保できる形状に成形されたライナ部材１２が示され
ている。ボール８はライナ部材１２に形成したＶ字形の
軌道溝５で二点と，スプライン軸１のＶ字形の軌道溝４
で二点とで支持され，合計で４点で支持されている。
【００２１】また，このボールスプラインについて，外
筒部材１１の溝２０にライナ部材１２の突起２１（図
３，図４参照）を圧入等によって嵌入した場合に，外筒
部材１１とライナ部材１２との相対回転を積極的に防止
するための回り止め手段を図４及び図５を参照して説明
する。図４はこのボールスプラインにおける外筒本体を
構成する外筒部材とライナ部材との回り止め手段の一実
施例を示す分解図，及び図５は図４の回り止め手段を示
す端面図である。
【００２２】このボールスプラインは，回り止め手段と
して，ライナ部材１２の端部には係止片２３が設けら
れ，また，外筒部材１１の端面には係合溝２５が形成さ
れ，係止片２３は係合溝２５に位置決めされた状態で嵌
入している。係止片２３には孔２４が形成され，係合溝
２５にはねじ穴２６が形成されており，ねじを係止片２
３の孔２４を貫通させて係合溝２５のねじ穴２６に螺入
することによって，ライナ部材１２は外筒部材１１に位
置決めされた状態で相対回転しないように固定されてい
る。
【００２３】
【発明の効果】この発明によるボールスプラインは，上
記のように，スプライン軸上を外筒が相対運動するもの
であり，前記外筒における外筒本体をリターン通路を形
成した外筒部材と該外筒部材の内周に嵌合固定された軌
道溝を形成したライナ部材とから構成し，精度と硬度を
要求される軌道溝を形成する部分を前記外筒部材とは別
部材の前記ライナ部材に構成している。従って，前記ラ
イナ部材を薄板鋼板の深絞りで極めて容易に且つ安価に
製造することができ，熱処理することによって適正な剛
性を与えることができ，それによって前記軌道溝が形成
された部分に弾性を持たせることができる。また，前記
外筒部材は，高剛性を必要としないので，鋳造等で作製
したものを内径研削して精度を出せば済むものであり，
容易に且つ安価に製造することができるものである。ま
た，前記ライナ部材は前記外筒部材に圧入等で嵌入する
だけで，前記外筒を容易に組み立てることができる。こ
の時，前記外筒部材の内面に長手方向溝を形成し，ま
た，前記ライナ部材の外面に長手方向突起を形成し，前
記突起を前記溝に嵌入するだけで，位置決めを行うこと
ができ，前記外筒を高精度に構成することができる。
【００２４】また，前記外筒本体の製造に当たって，前
記外筒部材は，高剛性を必要としないものであるので，
金属材料による鋳造，合成樹脂材料による成形等で製造
することができる。また，前記ライナ部材は，熱処理に
よって前記軌道溝を構成できる耐摩性で且つ耐変形性を
備えた所定の硬度を有する材質を選択すればよい。それ
故，前記外筒部材について，それ自体は，材料費が安価
であると共に，加工，成形上，極めて安価に製造するこ
とができ，前記外筒本体を作製するに当たって製造コス
トを大幅に低減できる。従って，この発明によるボール
スプラインは，低コストで大量生産することができる。
また，前記ライナ部材の前記軌道溝は，スプリング作用
即ち弾性を有するので，若干予圧を高く設定できる。従
って，このボールスプラインでは，急激な荷重に対して
緩衝作用を発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるボールスプラインの一実施例を
示す一部を破断した斜視図である。
【図２】図１のボールスプラインを示す一部断面の平面
図である。
【図３】図１のボールスプラインにおける外筒部材，ラ
イナ部材及びスプライン軸を示す分解図である。
【図４】このボールスプラインにおける外筒本体を構成
する外筒部材とライナ部材との回り止め手段の一実施例
を示す分解図である。
【図５】図４の回り止め手段を示す端面図である。
【図６】このボールスプラインの一実施例の一部を示す
断面図である。
【図７】このボールスプラインの別の実施例を示す部分
断面図である。
【図８】従来の直動転がり案内ユニットの一例を示す斜
視図である。
【図９】図８の直動転がり案内ユニットの断面図であ
る。
【図１０】従来のボールスプラインの一例を示す斜視図
である。
【符号の説明】
１ スプライン軸 ２ 外筒 ３ 外筒本体 ４，５ 軌道溝 ６ エンドキャップ ７ 方向転換路 ８ ボール １０ リターン通路 １１ 外筒部材 １２ ライナ部材 １４ 支持部 １９ 内面 ２０ 溝 ２１ 突起 ２２ 外面 ２３ 係止片 ２５ 係合溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16C 29/06

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 両端部に支持部と長手方向側面に複数の
    軌道溝を備えたスプライン軸，並びにリターン通路と前
    記軌道溝に対向した軌道溝とを備えた外筒本体，該外筒
    本体の両端に取り付けられた方向転換路を備えたエンド
    キャップ及び前記軌道溝間に形成される軌道路を転走す
    るボールを有し且つ前記スプライン軸上を相対運動する
    外筒から成るボールスプラインにおいて， 前記外筒本体は前記リターン通路を形成した外筒部材と
    該外筒部材の内周に嵌合固定された前記軌道溝を形成し
    たライナ部材とから成り，前記ライナ部材は薄板鋼板を
    深絞り加工した後に熱処理で硬化して形成され，前記ラ
    イナ部材の前記軌道溝の形成部分が弾性を有しているこ
    とを特徴とするボールスプライン。
  2. 【請求項２】 前記外筒部材の内面に形成した長手方向
    溝に，前記ライナ部材の外面に長手方向に形成した突起
    が嵌入されていることを特徴とする請求項１に記載のボ
    ールスプライン。
  3. 【請求項３】 前記外筒部材は金属材料又は合成樹脂材
    料で作製されていることを特徴とする請求項１に記載の
    ボールスプライン。
  4. 【請求項４】 前記ライナ部材に形成された前記突起の
    内面側には長手方向溝が形成され，該長手方向溝が前記
    軌道溝を構成することを特徴とする請求項２に記載のボ
    ールスプライン。
  5. 【請求項５】 前記ライナ部材の端部には係止片が設け
    られ，前記外筒部材の端面には係合溝が形成され，前記
    係止片は前記係合溝に嵌入して固定されていることを特
    徴とする請求項１に記載のボールスプライン。
JP20016693A 1993-07-21 1993-07-21 ボールスプライン Expired - Lifetime JP3222998B2 (ja)

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