JP4390324B2 - 転動体スペーサ及びこれを用いた直線案内装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば無限循環する多数の転動体を介して軌道レールとスライダとが係合した直線案内装置等において、その無限循環路内で互いに隣接する転動体の間に介装され、これら転動体を所定の間隔で且つ所定の姿勢で配列するために使用される転動体スペーサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の転動体スペーサ（以下、「スペーサ」という）としては、互いに隣接するボール又はローラの間に介装されると共にこれら転動体が接触する摺接座を備え、直線案内装置の無限循環路に対して転動体と交互に配列されるものが知られている。このスペーサの役割は、無限循環路を循環する転動体が互いに接触するのを防止してこれら転動体の摩耗及び発熱を抑えると共に、転動体相互の衝突による金属音の発生を防止する点にある。また、転動体を所定の間隔で且つ所定の姿勢で整列させ、無限循環路内における転動体の詰まりを防止する点にある。特に、転動体がボールではなくローラの場合、ローラがスキューを生じると転走途中においてロックしてしまい、直線案内装置自体が動作不能に陥る懸念がある。このため、無限循環路内において転動体の姿勢を規制するスペーサの役割は、かかる転動体としてローラを用いる直線案内装置において特に重要である。
【０００３】
このようなスペーサの機能を十分に発揮させるためには、転動体が両隣に位置するスペーサの摺接座によって両側から保持されていることが必要であり、そのためには無限循環路に転動体及びスペーサを隙間なく配列するのが好ましいと言える。しかし、転動体とスペーサとの間に全く隙間が存在しない場合には、転動体の転走に対して作用する摩擦抵抗が増加する他、転動体が無限循環路に含まれる直線領域及び方向転換領域の相互間を移動する際に、転動体及びスペーサの動きがぎこちなくなってしまう。このため、転動体の間にスペーサを介装するに当たっては、これら両者の間に若干の隙間が必要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、無限循環路内に配列された転動体とスペーサとの間に僅かでも隙間が存在する場合には、経時的な直線案内装置の使用によって無限循環路内における転動体の配列に偏りが生じ、あるスペーサと転動体の間では隙間が全く排除されてしまう一方、他のスペーサと転動体の間では隙間が拡大し、スペーサが転動体を所定の姿勢で保持整列させることが不能になってしまう。すなわち、このような事態が発生した場合には、ローラのスキューによって直線案内装置が作動不能に陥ったり、ローラが一対のスペーサの間から抜け落ちてしまうといった恐れがある。また、一個でも転動体が無限循環路から抜け落ちてしまった場合には、全ての転動体とスペーサとの間に大きな隙間が発生し、転動体を所定の姿勢で配列しておくことが困難になってしまう。
【０００５】
また、個々のローラの自転軸が常に平行となるように該ローラを無限循環路内で公転させるのであれば大して問題とはならないが、互いに隣接するローラの自転軸のなす角度が変化する方向に該ローラを公転させる場合は、無限循環路の方向転換部を転走するローラとスペーサとの間には過大な隙間が生じてしまい、かかる方向転換部においてはローラを適切な姿勢に保持することができないという問題点があった。
【０００６】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、転動体とスペーサとの隙間を排除して、かかる転動体がスペーサの間から抜け落ちるのを防止すると共に、無限循環路内において転動体の円滑な旬間を確保することができる転動体のスペーサを提供することにある。
【０００７】
また、本発明の他の目的は、互いに隣接するローラの回転軸のなす角度が変化するような方向へローラを循環させるような場合であっても、転動体との間に過大な隙間が形成されることがなく、かかる転動体を一定の姿勢に安定して保持することが可能なスペーサを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のスペーサは、互いに対向する転走面の間で荷重を負荷しながら転走する多数の転動体の間に介装され、これら転動体を所定の間隔で配列させるスペーサを前提とし、上記転動体が摺接する一対の保持部と、これら保持部を夫々転動体に向けて付勢するばね部とから構成され、上記保持部とばね部とが屈曲した線状部材によって連続的に形成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
このような本発明のスペーサは、転動体が摺接する一対の保持部及びこれら保持部を夫々転動体に向けて付勢するばね部とから構成されているので、このスペーサを転動体の間に介装すると、かかる転動体とスペーサとの隙間が排除され、転動体を所定の姿勢で確実に保持することができるものである。
【００１０】
また、このように転動体とスペーサとの隙間が完全に排除されても、本発明のスペーサは一対の保持部をばね部で連結しているので、転動体が無限循環路の直線領域から方向転換領域へ、あるいは方向転換領域から直線領域へ転動する際、転動体に追従した保持部の姿勢の変化をばね部が吸収し、転動体を無限循環路内で円滑に循環させることができる。従って、後述する実施例において示すように、無限循環路の方向転換領域において、互いに隣接するローラの回転軸のなす角度が変化するような方向へローラを循環させるような場合であっても、本発明のスペーサはローラの動きに追従して該ローラを所定の姿勢で保持することができ、ローラのスキューを防止することが可能となる。
【００１１】
更に、本発明のスペーサは金属又は樹脂の線状部材を屈曲させることにより、上記保持部及びばね部が連続的に形成されているので、金属棒の曲げ加工や樹脂の射出成形等で容易に製作することができ、例えば、一対のスペーサの間にばね部材を挟み込んで同様の機能を有するスペーサを製作する場合と比較して、容易に且つ安価に製作することができる。
【００１２】
このような本発明のスペーサは転動体の間に介装される１単位毎に個別に製作しても良いし、転動体の両隣に位置する２単位を一本の線状部材によって連続的に形成しても良い。また、無限循環路に配列される全てのスペーサを一本の線状部材から連続的に形成することも可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明のスペーサを詳細に説明する。
図１は本発明を適用したスペーサの第１実施例を示すものである。同図において、符号１は転動体としてのローラ、符号２は一対のローラ１, １の間に介装されたスペーサである。
【００１４】
このスペーサ２は金属の線状部材を折り曲げて形成されており、ローラ１が摺接する一対の保持部２０及びこれら保持部２０を夫々ローラ１に向けて付勢するばね部２１を備え、これら保持部２０及びばね部２１が上記線状部材によって連続的に形成されている。この実施例のスペーサ２では、線状部材をローラ１の周面に沿うように数回折り曲げて保持部２０となる一対の枠を形成しており、これら枠を筋交い状に繋ぐようにしてばね部２１が形成されている。尚、図中の符号２２, ２２は上記線状部材の端部を夫々表している。
【００１５】
図２はこれらローラ１及びスペーサ２が無限循環路に配列される直線案内装置を示すものである。
同図において、符号３は紙面垂直方向に同じ断面形状で延びる軌道レール、符号４はこの軌道レール３にローラ１を介して係合するスライダであり、かかるスライダ４は軌道レール３の側面と対向する一対のスカート部４ａ, ４ａを備えて断面略サドル状に形成されている。通常、この直線案内装置は軌道レール３をベッド等の固定部（図示せず）に固定する一方、スライダ４に可動テーブル（図示せず）を固定し、かかる可動テーブルをスライダ４と共に軌道レール３に沿って自在に移動させて使用される。
【００１６】
上記軌道レール３の両側面には夫々２条のローラ転走面３０, ３１が形成される一方、上記スライダ４には軌道レール３のローラ転走面３０, ３１と対向する負荷転走面４０, ４１が形成され、ローラ１はこれら軌道レール３のローラ転走面３０, ３１及びスライダの負荷転走面４０, ４１によって形成された負荷転走通路４２を荷重を負荷しながら転走する。ここで、軌道レール３の側面に形成された２条のローラ転走面３０, ３１のうち、上方に位置するローラ転走面３０は４５°下向きに形成される一方、下方に位置するローラ転走面３１は４５°上向きに形成され、軌道レール３とスライダ４の間におけるローラ１の接触構造は円すいころ軸受の背面組み合わせに類似した接触構造となっている。
【００１７】
また、上記スライダ４の各スカート部４ａには負荷転走通路４２と平行に２条のローラ戻し穴４３, ４４が形成されており、負荷転走通路４２を転走し終えたローラは後述する方向転換路を介してこのローラ戻し穴４３, ４４に送り込まれ、再度負荷転走通路４２へ循環するように構成されている。尚、ローラ１を負荷転走通路４２からローラ戻し穴４３, ４４へ循環させる際の転走し易さを考慮し、上側に位置するローラ戻し穴４３は下側の負荷転走面４１に、下側のローラ戻し穴４４は上側の負荷転走面４０に夫々対応している。この場合、ローラ１はその自転軸の方向を変化させることなく、方向転換路５０の内部を転走することになる。
【００１８】
更に、上記スライダ４の移動方向の前後両端面には、図３に示すように、断面略Ｕ字状の方向転換路５０を備えた合成樹脂性のエンドキャップ５が取り付けられ、かかるエンドキャップ５の装着によって負荷転走通路５０とローラ戻し穴４３とが方向転換路で連通連結されるようになっている。従って、負荷転走通路４２を転走し終えて荷重から開放されたローラ１は無負荷状態となって方向転換路５０及びローラ戻し穴４３, ４４を転走し、再び負荷転走通路４２へと循環する。すなわち、この直線案内装置では、負荷転走通路４２、方向転換路５０及びローラ戻し穴４３, ４４によってローラ１の無限循環路が形成されている。尚、エンドキャップ５には２条のローラ無限循環路を構成する一対の方向転換路５０, ５０が交わるように形成されているが、図３では図の簡略化のために一方の方向転換路５０を省略して描いてある。
【００１９】
上記ローラ戻し穴４３, ４４は合成樹脂によりローラ１の断面形状に合致した形状に形成されている。具体的には、金属製のスライダ本体６に対して貫通穴を穿設した後、この貫通穴の内周面を合成樹脂で被覆して所定の穴形状に仕上げてある。また、図３に示されるように、金属製のスライダ本体６の端面にはエンドキャップ５と相まって方向転換路５０を形成する半円状の旋回案内部４５が突設されており、この旋回案内部４５もローラ戻し穴４３, ４４と同時に合成樹脂により成形されている。更に、負荷転走面４０, ４１を転走するローラの軸方向への移動を防止するため、スライダ４の各スカート部４ａの内面側には負荷転走面４０, ４１に沿って合成樹脂製のローラ案内部４６が形成されており、ローラ１はその軸方向の端面をローラ案内部４６に当接させた状態で負荷転走面４０, ４１を転走する。
【００２０】
そして、このように構成された直線案内装置の無限循環路には、図３に示すように、ローラ１及び前述した本発明のスペーサ２が交互に配列され、かかる無限循環路を満たしている。このとき、上記スペーサ２をローラ１の間に介装するに当たっては、該スペーサ２に具備された一対の保持部２０, ２０を両側から押圧し、そのばね部２１を押し縮めるようにしてローラ１の間に介装する。これにより、ローラ１の間に介装されたスペーサ２はそのばね部２１の作用によって両隣に位置するローラ１を付勢するので、スペーサの保持部とローラの周面との間に隙間が生じることはなく、ローラの転走姿勢をスペーサによって確実に規制することができるものである。また、スペーサに具備された一対の保持部はサスペンションの如きばね部によって結合されているので、ローラが負荷転走通路から方向転換路へ、あるいは方向転換路からローラ戻し穴に進入する場合でも、ローラの転走方向の変化に柔軟に追従し、ローラを確実に保持し続けることができる。
【００２１】
次に、図４は本発明のスペーサを適用可能な直線案内装置の第２実施例を示すものである。
この直線案内装置は図２に示した第１実施例の直線案内装置と略同じ構造を有するものであるが、軌道レール３に対するローラ１の接触構造においてのみ相違している。すなわち、図４に示す直線案内装置では軌道レール３の各側面に形成された２条のローラ転走面３０, ３１のうち、上方に位置するローラ転走面３０は４５°上向きに形成される一方、下方に位置するローラ転走面３１は４５°下向きに形成され、スライダ４の各負荷転走面４０, ４１はこれらローラ転走面３０, ３１と対向してローラ１の負荷転走通路４２を形成している。従って、この第２実施例の直線案内装置における軌道レール３とスライダ４の間のローラ接触構造は、円すいころ軸受の正面組み合わせに類似した接触構造となっている。
【００２２】
この場合、図２の直線案内装置の如く、個々のローラ１の自転軸が常に平行となるように該ローラ１を無限循環路内で循環させると、スライダ４の各スカート部４ａにおける２条のボール戻し穴４３, ４４の形成位置が大きく離間したものとっなってしまい、スライダ４の大型化が懸念される。そこで、この図４に示す直線案内装置では、互いに隣接するローラ１の自転軸のなす角度θが変化する方向、すなわち図５に示す方向にローラ１を循環させ、ボール戻し穴４３, ４４をできる限り近接した位置に形成している。
【００２３】
このようにローラ１の無限循環路を構成した場合、図５に示すように、ローラ１は恰も同一平面上を転走するかの如き軌跡を描いて方向転換路５０を転走する。このとき、互いに隣接するローラ１の隙間はＵ字型に形成された方向転換路５０をローラ１が転走するにつれて徐々に変化し、また、ローラ１同士が形成する角度θも変化していく。しかし、本発明のスペーサ２は一対の保持部２０, ２０をサスペンションの如きばね部２１によって結合した構造を有しているので、ローラ１同士が形成する角度θが徐々に変化しても、スペーサ２に具備された一対の保持部２０, ２０はローラ１に追従して自在に向きを変えることが可能であり、保持部２０とローラ１の周面との間に隙間が生じることがない。このため、本発明のスペーサ２はかかる方向転換路５０内においてもローラ１を所定の姿勢で整列させ、これを確実に保持することができるものである。
【００２４】
図６は本発明のスペーサの他の実施例を示すものである。分図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のいずれに示されたスペーサ２も金属製の線状部材を折り曲げて形成されており、ローラ１に摺接する一対の保持部２０及びこれら保持部２０をローラ１に向けて付勢するぱね部２１を備えている。すなわち、これらスペーサ２は線状部材を折り曲げた形状において相違はするものの、発揮する効果は図１に示した第１実施例のスペーサと同じである。
【００２５】
一方、図７はローラ１を挟んで互いに隣接するスペーサ２, ２同士を連続的に形成した例を示すものである。分図（ａ）に示されるスペーサ２は図１に示したスペーサ２と略同じ形状を有しており、２本の線状部材を折り曲げることにより、複数のスペーサ２を連続的に形成している。このとき、各スペーサ２同士を繋ぐ連接部２３はローラ１の軸方向端面を横切って折り、ローラ１が転走中に軸方向へ移動するのを規制している。また、分図（ｂ）に示されるスペーサ２は図６（ｂ）に示したスペーサ２と略同じ形状を有しており、１本の線状部材から複数のスペーサ２を連続的に形成している。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明の転動体スペーサによれば、転動体が摺接する一対の保持部をばね部で連結し、これら保持部を夫々転動体に向けて付勢しているので、転動体とスペーサとの隙間を排除することにより、かかる転動体を所定の姿勢で確実に保持することが可能となる。
【００２７】
また、スペーサに具備された一対の保持部をばね部によって結合しているので、一方の保持部を他方の保持部の姿勢に関係なく転動体に追従させることができ、無限循環路内における転動体の循環に対して保持部を柔軟に追従させ、かるか転動体を確実に保持することも可能となる。
【００２８】
加えて、本発明のスペーサは金属又は樹脂の線状部材を屈曲させることにより、上記保持部及びばね部を連続的に形成しているので、金属棒の曲げ加工や樹脂の射出成形等を用いることにより、容易に且つ安価に製作することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の転動体スペーサの第一実施例を示す斜視図である。
【図２】 本発明の転動体スペーサをローラと共に無限循環路に組み込んだ直線案内装置の第１実施例を示す正面断面図である。
【図３】 図２に示した直線案内装置のローラ無限循環路を示す拡大断面図である。
【図４】 本発明の転動体スペーサをローラと共に無限循環路に組み込んだ直線案内装置の第２実施例を示す正面断面図である。
【図５】 図４に示した直線案内装置のローラ無限循環路内におけるローラ及びスペーサの配列状態を示す斜視図である。
【図６】 本発明の転動体スペーサの他の例を示す斜視図である。
【図７】 本発明の転動体スペーサを複数連続して形成した例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…ローラ、２…スペーサ、３…軌道レール、４…スライダ、２０…保持部、２１…ばね部

Claims (2)

1. ローラの転走面が形成された軌道レールと、多数のローラを介して上記軌道レールと係合すると共にこれらローラの無限循環路を備えたスライダとから構成され、
   上記スライダの無限循環路には当該スライダと前記軌道レールとの間で荷重を負荷しながら転走する多数のローラと、これらローラを所定の間隔で配列させる転動体スペーサとが交互に配列され、
   上記転動体スペーサは線状部材を折り曲げて、上記ローラが摺接する一対の保持部及びこれら保持部を連結するばね部を連続的に形成してなり、
   上記保持部は上記線状部材をローラの周面に沿って複数回折り曲げた枠体として形成されて上記ローラの動きに追従する一方、
   上記ばね部は各保持部をローラに向けて付勢すると共に、一対の保持部の姿勢変化をこれらの保持部の間で吸収することを特徴とする直線案内装置。
2. ローラを挟んで互いに隣接するスペーサ同士が線状部材によって連続的に形成されていることを特徴とする請求項１記載の直線案内装置。

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