JP3702012B2

JP3702012B2 - 直動転がり案内ユニット

Info

Publication number: JP3702012B2
Application number: JP25201995A
Authority: JP
Inventors: 安正大屋
Original assignee: Nippon Thompson Co Ltd
Current assignee: Nippon Thompson Co Ltd
Priority date: 1995-09-06
Filing date: 1995-09-06
Publication date: 2005-10-05
Anticipated expiration: 2015-09-06
Also published as: JPH0972335A; US5800064A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は，軌道レール，軌道レール上を相対摺動可能なスライダ及び軌道レールとスライダとの間を転走する転動体を有する直動転がり案内ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来，直動転がり案内ユニットは，長手方向両側面に軌道溝を形成した軌道レール，前記軌道溝と対向する位置に軌道溝を形成して前記軌道レールに対して相対移動可能なケーシング，該ケーシングの両端に固定されたエンドキャップ，及び前記軌道レールと前記ケーシングとの前記軌道溝間に嵌合する転動体とから構成されている。軌道レール上を相対摺動するスライダは，ケーシングとエンドキャップとを有している。
【０００３】
従来，図１４及び図１５に示すような直動転がり案内ユニットが知られている。図１４は従来の直動転がり案内ユニットの一例を示す斜視図，及び図１５は図１４の直動転がり案内ユニットの一部を示す分解図である。
【０００４】
図１４及び図１５に示すように，直動転がり案内ユニットは，長手方向両側面１０に形成した長手方向に延びる軌道レース溝３６に上下の軌道面１１を備えた軌道レール１と，軌道レール１上を跨架して摺動可能に装着されたスライダ２とから構成されている。スライダ２は，軌道レール１に対して相対的に摺動可能であり且つ各軌道面１１に対向する位置に軌道面１２を形成したケーシング３，対向する軌道面１１，１２間で相対移動可能に転動する多数の転動体である円筒ころ４，及びケーシング３の摺動方向即ち長手方向両端にそれぞれ取り付けたエンドキャップ５を有している。各エンドキャップ５には，軌道レール１の上面３１とスライダ２との間の長手方向のシールを達成するリップ部３３を備えた側面シール３０がねじ３４で取り付けられると共に，軌道レール１とスライダ２間の転動体４及び摺動面に潤滑剤を供給するためグリースニップル３２が取り付けられている。更に，ケーシング３から円筒ころ４が脱落するのを防止するため，保持板２８が多数の円筒ころ４を囲むようにケーシング３に取り付けられている。また，ケーシング３及びエンドキャップ５と軌道レール１の長手方向両側面１０との間の隙間をシールするためにエンドキャップ５及びケーシング３の下面に下面シール２９が取り付けられている。ケーシング３には，転動体の円筒ころ４が循環するためリターン孔２１が形成され，リターン孔２１にはその全長にわたって延び且つ円筒ころ４のリターン路１６の無負荷軌道路を形成する長手方向中空状のスリーブ３５が挿嵌されている。
【０００５】
上記のような直動転がり案内ユニットとして，特開平４−１９４４１３号公報に開示された四条列無限直動案内ユニットがある。該四条列無限直動案内ユニットは，長手方向側壁面に形成された上側軌道面と下側軌道面とを有する軌道溝を形成した軌道レールと，軌道レールに跨がって摺動移動可能なスライダとから構成されている。スライダは，リターン孔を備えたケーシングとケーシングの両端に固定された方向変換路を備えたエンドキャップから成る。ケーシングのリターン孔には，円筒ころがリターンするためのリターン路を形成する合成樹脂から成る二分割されたスリーブが挿嵌されている。
【０００６】
また，特公平４−２７４０５号公報には，無限直線運動用ころがり軸受に使用された弾性スペーサが開示されている。該弾性スペーサは，ころ状転動体と入れ換えて等間隔に装填し，転動体間のすきまを吸収するものである。また，特開平５−１４１４１５号公報に開示された直線運動用のころがり軸受は，リターン路に案内ライニング（スリーブ）が挿入されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来，直動転がり案内ユニットにおいて，転動体が無限循環しているタイプの直動転がり案内ユニットは，スライダが軌道レールに沿って摺動する場合に，摺動抵抗即ち摩擦抵抗がバラツクという変化があり，スライダの摺動運動に滑らかさに欠けるという問題がある。その理由として，転動体が軌道レールの軌道溝とスライダの軌道溝とに挟まれた負荷軌道路からエンドキャップに形成された方向変換路及びケーシングに形成されたリターン路の無負荷循環路を通って無限循環することにより，転動体が負荷を受けて狭くなった負荷軌道路と，転動体との間に隙間が存在する無負荷循環路とを出入りすることになるので，転動体の転走に摩擦の変化が発生することに因るものと考えられる。
【０００８】
従来，負荷軌道路と無負荷循環路との境界領域で発生する転動体に対する摩擦変化を低減するため，転動体の摺動を滑らかにするには，次のような対策が採用されている。
（１）軌道溝間の負荷軌道路の入口と出口，言い換えれば，スライダのケーシングの軌道溝の入口と出口を，転動体が入出し易くするため，軌道溝の入口と出口を滑らかな形状になるようにクラウニング加工を施す。
（２）転動体がボールである場合には，上記（１）の対策のみでも，転動体の滑らかな摺動を実現することができるが，転動体が円筒ころ即ちローラである場合には，ローラに角が存在するので，理想どおりの摺動運動を実現することが困難である。そこで，従来，転動体がローラである場合には，例えば，前掲特公平４−２７４０５号公報に開示されているように，弾性スペーサをころ状転動体の間に装填して解決している。
【０００９】
しかしながら，上記（１）の対策では，ケーシングに軌道溝の入口と出口に摩擦の変化のない理想的なクラウニング加工を施すことは，加工上困難なことである。また，上記（２）の対策では，弾性スペーサが円筒ころに混じって無負荷循環路を転走する場合には問題はないが，円筒ころと弾性スペーサとの混合した転動体が負荷軌道路を転走する場合には，円筒ころのみが負荷を受けることになるので，弾性スペーサを混合しない場合と比較して更に負荷容量が減少し，また，負荷変動が発生することになり，スライダのスムースな摺動運動ができなくなるという問題が発生する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的は，上記の課題を解決することであり，循環転走する転動体，特に，円筒ころがスムースに転走するように，リターン路に挿入するスリーブを，転動体による外力で変形できる弾性力を持たせる構造に構成し，転動体が滑らかなスムースな摺動運動を実現するように構成した直動転がり案内ユニットを提供することである。
【００１１】
この発明は，長手方向側面に形成された軌道面を備えた軌道レール，前記軌道面に対向した軌道面を備えたケーシング，該ケーシングの長手方向両端にそれぞれ取り付けられたエンドキャップ，及び前記軌道レールと前記ケーシングとの前記軌道面間の軌道路を転走する転動体を有し，前記ケーシングには前記転動体がリターンするリターン路を形成するためのリターン孔が形成され，前記エンドキャップには前記転動体が前記軌道路から前記リターン路へ方向を転換させる方向転換路が形成されている直動転がり案内ユニットにおいて，
前記ケーシングの前記リターン孔にはその全長にわたって延びるスリーブが挿嵌され，前記スリーブによって前記転動体の前記リターン路が形成され，前記リターン孔の壁面と前記スリーブの外面との間には前記スリーブが弾性変形できる隙間が設けられ，前記スリーブが弾性変形できるように，前記スリーブには前記リターン路を転走する前記転動体の転動軸線上で且つ前記スリーブの長手方向に延びるスリットが形成されていることを特徴とする直動転がり案内ユニットに関する。この直動転がり案内ユニットは，特に，前記転動体が円筒ころで構成されている場合に，前記スリーブの弾性変形の機能が発揮される。
【００１２】
また，前記スリーブはその長手方向に沿って前記転動体が転走する転動面において二分割された一対の半割スリーブから構成されている。
【００１３】
また，前記スリーブはその長手方向に延びる前記リターン路が形成された筒状に形成されている。
【００１４】
また，前記スリーブと前記ケーシングの前記リターン孔との間の前記隙間には潤滑剤が保留され，前記スリーブの前記スリットを通じて前記転動体が潤滑される。
【００１５】
また，前記スリーブの両端部を前記ケーシングの両端に固定するため前記スリーブの両端部は前記ケーシングの前記リターン孔に嵌合する大径部に形成され，前記スリーブの中間部は前記リターン孔の壁面との間に前記スリーブが弾性変形できる前記隙間を形成するように小径部に形成されている。
【００１６】
また，前記スリーブの両端部は前記エンドキャップに形成された前記方向変換路に接続する嵌合溝に嵌入され，前記スリーブをそれぞれの前記エンドキャップに固定したものである。
【００１７】
この直動転がり案内ユニットは，長尺状の軌道溝を有する軌道レール，軌道レールに摺動自在なスライダ及び軌道レールの軌道面とスライダを構成するケーシングの軌道面との間の軌道を転走して無限循環する転動体から成り，ケーシングに形成されたリターン孔に転動体のリターン路を形成するようにスリーブを嵌挿し，該スリーブが弾性変形できるようにリターン孔とスリーブとの間に隙間を形成したので，転動体が負荷軌道路からエンドキャップの方向変換路を通ってリターン路を循環する時に，スリーブにはその長手方向に，特に転動体が円筒ころの場合にはころ端面側にスリットが形成されると共に，スリーブの外面とケーシングのリターン孔との間には隙間が形成されているので，転動体が摩擦抵抗を受けて詰まるような状態が発生しても，転動体によってスリーブがリターン路の転動面即ち案内面を拡大する方向に直ちに弾性変形し，その弾性変形によって転動体の摩擦抵抗を逃がすことができ，転動体がスリーブ内のリターン路をスムースに転走することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下，図面を参照して，この発明による直動転がり案内ユニットの実施例を説明する。図１はこの発明による直動転がり案内ユニットに組み込まれるスリーブの一実施例を示す正面図，図２は図１のスリーブの平面図，図３は図１のスリーブの側面図，図４は図１の線Ａ−Ａにおける断面図，図５は図１の線Ｂ−Ｂにおける断面図，図６は図１のスリーブの両端部の拡大正面図，図７は図６の線Ｄ−Ｄにおける部分を示す断面図，図８はケーシングのリターン孔にスリーブを挿嵌した状態を示す端面図，図９は二つ割りスリーブのスリーブ部材を整合してリターン路を形成した状態を示す断面図，図１０はスリーブで形成されたリターン路を転走する転動体の状態を示す説明図，及び図１１はケーシングにスリーブの両端を固定して隙間を形成した状態を示す断面図である。
【００１９】
この直動転がり案内ユニットは，例えば，図１４及び図１５に示す直動転がり案内ユニットと基本的には同一の構成を有するものであり，該構成においてスリーブの構成が相違する以外は，実質的に同一の構成を有するものであるので，同一部品には同一の符号を付し，重複する説明を省略する。
【００２０】
この直動転がり案内ユニットは，図８（図１４参照）に示すように，長手方向側壁面１０に形成された長手方向に延びる軌道レール溝３６に上下の軌道面１１を備えた長尺状の軌道レール１，軌道面１１に対向して形成された軌道面１２を備えたケーシング３，ケーシング３の長手方向両端にそれぞれ取り付けられたエンドキャップ５，軌道レール１とケーシング３との軌道面１１と１２で形成される軌道路２３を転走する転動体の円筒ころ４，及び円筒ころ４を保持する保持手段を有するものである。保持手段は，ケーシング３の長手方向に対向して延びて円筒ころ４を保持する保持板２８から構成されている。軌道レール１には傾斜面から成る上側と下側との軌道面１１が形成され，ケーシング３には傾斜面から成る上側と下側との軌道面１２が形成されている。軌道レール１の軌道面１１は，側面１０の長手方向に延びる軌道レール溝３６に沿ってその上下部に形成されている。軌道レール溝３６には，保持手段を構成する保持板２８が嵌入され，保持板２８はケーシング３に当接させた状態で支持されている。円筒ころ４は，互いに対向する上側軌道面１１と１２の間に形成される上側の軌道路２３と互いに対向する下側軌道面１１と１２の間に形成される下側の軌道路２３とを転走するように構成されている。
【００２１】
この直動転がり案内ユニットは，ケーシング３にはリターン孔２１が軌道面１２に平行に延びて形成され，ケーシング３のリターン孔２１にはその全長にわたって延び且つ円筒ころ４がリターンするリターン路１６を形成するようにスリーブ６が挿嵌され，エンドキャップ５には円筒ころ４が軌道路２３からリターン路１６へ方向を転換させる方向転換路２２が形成されている。この直動転がり案内ユニットは，特に，リターン孔２１の壁面とスリーブ６の中間領域の小径部１４の外面との間に，スリーブ６が弾性変形できる隙間２５を設けたことを特徴としている。
【００２２】
この実施例では，スリーブ６は，その長手方向に沿って円筒ころ４が転走する転動面３７において二分割された半割スリーブ２０から構成されている。スリーブ６を二分割した場合には，一対の半割スリーブ２０を互いに当接面１５で整合させてリターン路１６を形成する。半割スリーブ２０おいて，当接面１５の一端部に図４に示すように凸部１７が設けられ，また，当接面１５の他端部に図５に示すように凹部１８が形成されている。一対の半割スリーブ２０を互いに当接面１５で整合させると，凸部１７が凹部１８に嵌入され，両者が結合される。スリーブ６を一対の半割スリーブ２０で構成すると，割面の当接面での整合状態が接離し，リターン路１６の弾性変形を可能にする。更に，半割スリーブ２０に形成されるリターン路１６の両端には，図６及び図７に示すように，円筒ころ４がスムースに転走できるように，端部が面取り１９されて滑らかな通路壁面に形成されている。
【００２３】
スリーブ６は，図示していないが，場合によっては，二分割の構造にすることなく，その長手方向に延びるリターン路１６が形成される筒状のパイプで形成することもできる。この場合には，スリーブ６に形成するスリット８は，スリーブ６の長手方向で且つ周方向に隔置して円筒ころ端面側二箇所に形成されている。場合によっては，スリーブ６に形成するスリット８は，適宜の数，例えば，４〜６箇所に形成され，スリーブ６自体が適正に弾性変形できるように形成されている。
【００２４】
この直動転がり案内ユニットは，スリーブ６が弾性変形できるように，スリーブ６にはリターン路１６を転走する円筒ころ４の転動軸線上で且つスリーブ６の長手方向に延びるスリット８が形成されていることである。また，スリーブ６にスリット８を形成することによってスリット８を通じてスリーブ６の内外に潤滑剤が出入できる。従って，スリーブ６とケーシング３のリターン孔２１との間の隙間２５には潤滑剤が保留されるので，スリーブ６のスリット８を通じて円筒ころ４が潤滑剤によって潤滑される。
【００２５】
この実施例では，図１１に示すように，スリーブ６は，ケーシング３に固定されている。図１１では，スリーブ６は一対の半割スリーブ２０で構成され，半割スリーブ２０の当接面１５が見える状態であるが，スリーブ６，隙間２５及びリターン路１６の関係を明確に示すため，半割スリーブ２０の当接面１５を斜線で示している。スリーブ６の半割スリーブ２０の両端部は，ケーシング３の両端に固定するため，スリーブ６の両端部の外径はケーシング３のリターン孔２１に嵌入するように大径部１３に形成されている。また，スリーブ６の小径部１４の外面と，リターン孔２１の壁面との間には，スリーブ６が径方向に弾性変形できるように，隙間２５が形成されている。ケーシング３のリターン孔２１に半割スリーブ２０を圧入等で挿入してリターン路１６を形成すると，ケーシング３の両端面にエンドキャップ５を取り付けると，リターン路１６はエンドキャップ５に形成されている方向変換路２２に段差を発生することなく，スムースに接続される。リターン路１６は円筒ころ４のための無負荷循環路を構成し，リターン路１６では円筒ころ４は，図１１に示されるように，後方の円筒ころ４に押される状態でリターンすることになる。この時，円筒ころ４に過剰な摩擦が発生すると，円筒ころ４によってスリーブ６がスリット８を有するので容易に弾性変形し，円筒ころ４に対する摩擦抵抗を吸収して円筒ころ４をスムースに転走させることができる。
【００２６】
次に，図１２を参照して，この発明による直動転がり案内ユニットの別の実施例を説明する。この実施例は，上記実施例と比較してスリーブの形状が相違すると共に，スリーブの固定構造が異なっている以外は，同一の構成を有するものである。スリーブ７はその外径が全長にわたってストレート形状に形成されている。エンドキャップ５の端面には，方向変換路２２に接続する嵌合溝２６を形成した環状突起部２４が形成されている。スリーブ７の両端部がエンドキャップ５に形成された嵌合溝２６に嵌入され，スリーブ７がそれぞれのエンドキャップ５に固定される。スリーブ７の外面１４とケーシング３のリターン孔２１の壁面との間に隙間２５が形成され，スリーブ７の弾性変形を可能にしている。この実施例では，エンドキャップ５に設けた環状突起部２４をケーシング３の両端に嵌合するため，ケーシング３に環状溝３８を形成する必要があるが，環状突起部２４はケーシング３の環状溝３８内に支持され，スリーブ７の両端部を挿嵌するための極めて強固な嵌合溝２６を提供でき，しかも，エンドキャップ５の方向変換路２２とスリーブ７のリターン路１６との接続状態をスムースに仕上げることができ，転動体の円筒ころ４のスムースな転走を可能にする。また，スリーブ７は，上記実施例と同様に，円筒スリーブで形成するか，或いは一対の半割スリーブで構成することもできる。
【００２７】
次に，図１３を参照して，この発明による直動転がり案内ユニットの更に別の実施例を説明する。この実施例は，第２実施例と比較してスリーブの固定構造が異なっている以外は，同一の構成を有するものである。スリーブ７はその外径が全長にわたってストレート形状に形成されている。エンドキャップ５の端面には，方向変換路２２に接続する大径の嵌合溝２７が形成されている。スリーブ７の両端部がエンドキャップ５に形成された嵌合溝２７に嵌入され，スリーブ７がそれぞれのエンドキャップ５に固定される。スリーブ７の外面１４とケーシング３のリターン孔２１の壁面との間に隙間２５が形成され，スリーブ７の弾性変形を可能にしている。また，スリーブ７は，上記各実施例と同様に，円筒スリーブに形成するか，或いは一対の半割スリーブで構成することもできる。
【００２８】
【発明の効果】
この発明による直動転がり案内ユニットは，上記のように構成され，次のような効果を有する。即ち，この直動転がり案内ユニットは，転動体が負荷軌道路からエンドキャップの方向変換路を通ってリターン路の無負荷循環路を循環する時，スリーブにはその長手方向に円筒ころの端面側にスリットが形成されると共に，スリーブの外面とケーシングのリターン孔との間に隙間が形成されているので，転動体が摩擦抵抗を受けて詰まるような状態が発生しても，スリーブがリターン路の案内面を拡大する方向に直ちに弾性変形し，その弾性変形によって転動体の摩擦抵抗を逃がすことができ，転動体がリターン路をスムースに転走できる。また，スリーブを一対の半割スリーブで構成した場合には，前記スリーブは前記半割スリーブの当接面１５で半径方向に最大隙間分だけ拡径され，前記スリーブの弾性変形が可能になり，転動体の摩擦抵抗を吸収する機能を発揮する。
【００２９】
また，この直動転がり案内ユニットを用いれば，従来使用していた弾性スペーサを転動体間に装填する必要がなく，負荷容量が低減したり，負荷変動が発生することがない。更に，この直動転がり案内ユニットでは，ケーシングのリターン孔と該リターン孔に挿嵌したスリーブとの間に隙間を形成するだけで，転動体の摺動抵抗を逃がして吸収できるので，例えば，従来のようなケーシングの軌道面に必ずしもクラウニング加工を行なう必要もなく，転動体のスムースな転走を確保することもできる。勿論，ケーシングの軌道面にクラウニング加工を行えば，より良好に転動体が転走することは明らかである転動体が軌道面間の負荷軌道路及び方向変換路やリターン路の無負荷循環路を無限循環する場合に，転動体が負荷軌道路での摺動時に摺動による摩擦抵抗のバラツキ即ち変動によって滑らかさに欠ける場合が発生するが，この直動転がり案内ユニットでは，転動体の無限循環において無負荷循環路で転動体の摩擦抵抗の変動を，スリットを設けたスリーブの弾性力で吸収し，転動体の転走をスムースにし，転動体の転走全体として滑らかな作動状態を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による直動転がり案内ユニットに組み込まれるスリーブの一実施例を示す正面図である。
【図２】図１のスリーブの平面図である。
【図３】図１のスリーブの側面図である。
【図４】図１の線Ａ−Ａにおける断面図である。
【図５】図１の線Ｂ−Ｂにおける断面図である。
【図６】図１のスリーブの両端部の拡大正面図である。
【図７】図６の線Ｄ−Ｄにおける部分を示す断面図である。
【図８】ケーシングのリターン孔にスリーブを挿嵌した状態を示す端面図である。
【図９】二つ割りスリーブのスリーブ部材を整合してリターン路を形成した状態を示す断面図である。
【図１０】スリーブで形成されたリターン路を転走する転動体の状態を示す説明図である。
【図１１】スリーブの両端をケーシングに固定して隙間を形成した状態の一実施例を示す断面図である。
【図１２】スリーブの両端をそれぞれのエンドキャップに固定して隙間を形成した状態の別の実施例を示す断面図である。
【図１３】スリーブの両端をそれぞれのエンドキャップに固定して隙間を形成した状態の更に別の実施例を示す断面図である。
【図１４】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１５】図１４の直動転がり案内ユニットの一部を示す分解図である。
【符号の説明】
１軌道レール
３ケーシング
４円筒ころ（転動体）
５エンドキャップ
６，７スリーブ
８スリット
１０側面
１１，１２軌道面
１３大径部
１４小径部
１６リターン路
２０半割スリーブ
２１リターン孔
２２方向変換路
２３軌道路
２５隙間
２６環状溝

Claims

長手方向側面に形成された軌道面を備えた軌道レール，前記軌道面に対向した軌道面を備えたケーシング，該ケーシングの長手方向両端にそれぞれ取り付けられたエンドキャップ，及び前記軌道レールと前記ケーシングとの前記軌道面間の軌道路を転走する転動体を有し，前記ケーシングには前記転動体がリターンするリターン路を形成するためのリターン孔が形成され，前記エンドキャップには前記転動体が前記軌道路から前記リターン路へ方向を転換させる方向転換路が形成されている直動転がり案内ユニットにおいて，
前記ケーシングの前記リターン孔にはその全長にわたって延びるスリーブが挿嵌され，前記スリーブによって前記転動体の前記リターン路が形成され，前記リターン孔の壁面と前記スリーブの外面との間には前記スリーブが弾性変形できる隙間が設けられ，前記スリーブには前記リターン路を転走する前記転動体の転動軸線上で且つ前記スリーブの長手方向に延びるスリットが形成されていることを特徴とする直動転がり案内ユニット。
前記スリーブはその長手方向に沿って前記転動体が転走する転動面において二分割された一対の半割スリーブから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の直動転がり案内ユニット。
前記スリーブはその長手方向に延びる前記リターン路が形成された筒状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の直動転がり案内ユニット。
前記スリーブと前記ケーシングの前記リターン孔との間の前記隙間には潤滑剤が保留され，前記スリーブの前記スリットを通じて前記転動体が潤滑されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の直動転がり案内ユニット。
前記スリーブの両端部を前記ケーシングの両端に固定するため前記スリーブの両端部は前記ケーシングの前記リターン孔に嵌合する大径部に形成され，前記スリーブの中間部は前記リターン孔の壁面との間に前記スリーブが弾性変形できる前記隙間を形成するように小径部に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の直動転がり案内ユニット。
前記スリーブの両端部は前記エンドキャップに形成された前記方向変換路に接続する嵌合溝に嵌入され，前記スリーブをそれぞれの前記エンドキャップに固定したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の直動転がり案内ユニット。
前記転動体は円筒ころであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の直動転がり案内ユニット。