JP6315457B2 - 転がり案内装置 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械のワークテーブルや各種搬送装置の直線案内部あるいは曲線案内部において、テーブル等の可動体を往復動自在に案内する転がり案内装置に関する。

この種の転がり案内装置としては、特許文献１に開示されるものが知られている。これに開示される転がり案内装置は、長手方向に沿ってボールの転走溝が形成された軌道部材と、前記転走溝を転走する多数のボールを介して軌道部材に組み付けられると共に当該軌道部材に沿って往復動自在な移動部材と、を備える。前記移動部材はボールの無限循環路を備え、この無限循環路内をボールが循環することで移動部材は前記軌道部材に沿ってストロークを制限されることなく移動することが可能となっている。前記無限循環路は、ボールが荷重を負荷しながら転動する負荷通路と、この負荷通路と平行して設けられると共に前記移動部材の移動方向に沿って貫通する無負荷通路と、これら負荷通路と無負荷通路を繋ぐ方向転換路と、を備える。

また、前記無限循環路には、互いに隣接するボールの間に複数のスペーサが介装されている。このスペーサは、ボールの外周面に応じた球面座を有しており、ボールの蛇行を防止するために設けられている。

一方、前記移動部材は、軌道部材との間に負荷通路を形成すると共に前記無負荷通路を形成する貫通孔が形成された移動部材本体と、前記方向転換路を有すると共に前記移動部材本体と組み合わさってボールの無限循環路を構成する循環路形成体と、この循環路形成体を覆うように前記移動部材本体の軸方向両端に固定される蓋部と、から構成される。前記循環路形成体は、前記方向転換路の内周側案内面が形成されたプレート部と、このプレート部と一体に成形されると共に前記移動部材本体の貫通孔に挿入されて前記無負荷通路を構成する無負荷通路形成部と、を有する。一方で、前記蓋部には、前記方向転換路の外周側案内面が形成されている。

そして、一対の循環路形成体は前記移動部材本体を挟むように、当該移動部材本体の軸方向両端から組み付けられる。この時、一方の循環路形成体に形成された無負荷通路形成部の一端は移動部材本体の貫通孔に挿通され、他方の循環路形成体に形成されたプレート部と連結されるようになっている。これにより、前記方向転換路の内周側案内面と無負荷通路とが接続される。更に移動部材本体の軸方向から一対の蓋部を被せることにより前記方向転換路が完成し、その結果無負荷通路と方向転換路が連通されるようになっている。

特開２００８−１４４８５２号公報

前記構成からなる従来の転がり案内装置では、前記ボールが方向転換路に進入すると、このボールは蓋部の外周側案内面に沿って円弧状に転走する。その一方で、各スペーサは、その軸線が隣接するボールの中心点同士を結ぶ直線と合致するように配置されている。このため、ボールが方向転換路を転走し始めると同時に、スペーサはボールよりも前記ボール案内部の内周側案内面に向けて徐々に接近していく。それ故、前記無限循環路と方向転換路との間に段差が生じているような場合にはこの段差にスペーサが接触してしまい、無限循環路にてスペーサが破損してしまう恐れがあった。その結果、無限循環路におけるボールの円滑な循環が阻害されるとの課題があった。

これに対して、特許文献１に開示された転がり案内装置では、前記ボール案内部と無負荷通路形成部とが一体に成形されているものの、前記無負荷通路形成部を移動部材本体の貫通孔に挿入してボールの無負荷通路を完成させる構成を採用しているが故に、一方の循環路形成体に係る無負荷通路形成部と他方の循環路形成体に係るボール案内部との間には必ず組み付け箇所が存在する。この場合、循環路形成体同士の位置決めが正確に行われず、一対の循環路形成体間で段差が生じてしまう恐れがある。その結果、前述したような課題が発生してしまう可能性がある。

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、スペーサの破損を可及的に防止して無限循環路におけるボールの循環を円滑にすることができ、もって前記軌道部材に対する移動部材の転がり抵抗の発生を防ぐことが可能な転がり案内装置を提供することにある。

すなわち、本発明は、軌道部材と、複数のボールを介して前記軌道部材に組み付けられると共に前記ボールが循環する無限循環路を有する移動部材と、前記無限循環路に収容される複数のボールと、互いに隣接するボールの間に配置される複数のスペーサと、を備え、
前記無限循環路は、ボールが荷重を負荷しながら転動する負荷通路と、この負荷通路と平行に設けられる無負荷通路と、これら負荷通路と無負荷通路を繋ぐ方向転換路と、を有する。

そして、前記移動部材は、前記負荷通路を構成する負荷転走溝及び前記無負荷通路を構成する無負荷転走溝を有する移動部材本体と、この移動部材本体と組み合わさって前記ボールの無限循環路を構成する循環路形成体と、前記無負荷転走溝を覆って前記無負荷通路を構成する被覆部と、前記循環路形成体と組み合わさって前記方向転換路を構成する蓋部と、を有し、前記循環路形成体は、前記移動部材本体の軸方向両端面に接合すると共に前記方向転換路の内周側案内面が形成された一対のプレート部と、各プレート部と一体に成形されると共に前記内周側案内面に連続する貫通孔を有する一対の通路導入部と、を備える。

本発明では、各通路導入部と各プレート部が一体に成形されていることにより、前記無負荷通路を形成する貫通孔と前記方向転換路の内周側案内面とが連続している。その結果、方向転換路と無負荷通路との間に各部材同士の繋ぎ目が生じることがない。それ故、無限循環路において、スペーサの破損を防いでボールの円滑な循環を実現でき、もって軌道部材に対する移動部材の転がり抵抗の発生を防ぐことが可能となる。

本発明が適用される転がり案内装置の一実施形態を示す斜視図である。 図１に示す転がり案内装置が備える移動部材の分解斜視図である。 図２に示す移動部材が備える循環路形成体及び被覆部を示す斜視図である。 図１に示す転がり案内装置が備える無限循環路を示す模式図である。 図４に示す無限循環路の無負荷通路と方向転換路との境界を示す模式図である。

図１は本発明を適用した転がり案内装置の実施形態の一例を示すものである。この転がり案内装置は、軌道部材としての軌道レール１と、複数のボールを介してこの軌道レール１に組み付けられる共に前記ボールの無限循環路を構成する移動部材としての移動ブロック２と、を備える。前記ボールが無限循環路内を循環することで、前記移動ブロック２が軌道レール１に沿って移動することが可能となっている。

前記軌道レール１には一対のボール転走溝１１が各側面に形成されている。すなわち、軌道レール１全体では四条のボール転走溝１１が形成されている。前記軌道レール１の各側面において、一対のボール転走溝１１は平行に設けられ、互いに対向している。そして、各ボール転走溝１１は軌道レール１の底面１２に対して４５°の角度で傾斜しており、前記軌道レール１の上面１３側に位置する転走溝１１は斜め下方に、底面１２側に位置する転走溝１１は前記底面１２に対して斜め上方に向いている。また、前記軌道レール１には、固定ボルトの取付け孔１４が長手方向に沿って所定の間隔で形成され、この取付け孔１４は軌道レール１をベース等の固定部に敷設する際に利用される。

次に、図２を用いて前記移動ブロック２について説明する。この移動ブロック２は、金属製の移動部材本体としてのブロック本体３と、このブロック本体３に組み付けられる循環路形成体４と、この循環路形成体４と協働して前記ボールの無限循環路を形成する被覆部５と、前記循環路形成体４を覆うように前記ブロック本体３に固定される一対の蓋部６と、から構成される。前記ブロック本体３と軌道レール１との間にはボールが荷重を負荷しながら転走する負荷通路が、前記ブロック本体３循環路形成体４及び被覆部５との間にはボールが荷重から解放された状態で転走する無負荷通路が構成される。その一方で、前記循環路形成体４と各蓋部６との間には前記無限循環路におけるボールの転走方向を転換させる方向転換路が構成されるようになっている。

前記ブロック本体３には、前記軌道レール１のボール転走溝１１に対向する二条の負荷転走溝３１が形成されている。これら負荷転走溝３１と前記軌道レール１のボール転走溝１１とが対向することにより負荷通路が完成する。前記軌道レール１及びブロック本体３には夫々二条ずつ負荷転走溝３１及びボール転走溝１１が形成されていることから、これら軌道レール１とブロック本体３との間には二条の負荷通路が形成される。

また、このブロック本体３の外側面には長手方向に沿って一条の凸部３２が突出している。この凸部３２の上下には前記負荷転走溝３１と略平行に無負荷転走溝３３が二条形成されている。前記ボールは各無負荷転走溝３３上を荷重から解放された状態で転走する。尚、図２は分解された移動ブロック２を一方向から観察したものであるため、一方の無負荷転走溝３３のみが描かれ、他方の無負荷転走溝３３は前記凸部３２を挟んで図面下方に位置している。

更に、ブロック本体３の軸方向両端には前記循環路形成体４の一部が組み合わさる接合部３４が切り欠かれている。この接合部３４は、ブロック本体３の外側面から凸部３２にかけて切り欠かれ、前記無負荷転走溝３３の両端と段差を介して連続している。前述の如く、無負荷転走溝３３はブロック本体３に二条形成されていることから、このブロック本体３には四つの接合部３４が形成されている。また、前記凸部３２の軸方向両端面には固定孔３５が形成されている。この固定孔３５は前記循環路形成体４をこのブロック本体３に固定する際に利用される。更に、ブロック本体３には取付け孔３６が長手方向に沿って所定の間隔で形成され、この取付け孔３６は移動ブロック２にテーブル等の可動体を固定する際に利用される。

次に、循環路形成体４及び被覆部５について図３を用いて詳細に説明する。この循環路形成体４は、前記ブロック本体３の軸方向両端面に接合するプレート部７と、前記無負荷通路の出入り口を形成する一対の通路導入部８と、から構成される。各通路導入部８とプレート部７は一体に成形されている。

前記プレート部７は、略半円状に突出したボール案内部７１を二つ備える。各ボール案内部７１には、前記方向転換路の内周側案内面７２が形成されている。また、前記プレート部７には、円形状の開口孔７３が貫通している。この開口孔７３はプレート部７の軸方向に沿って貫通している。その一方で、前記開口孔７３は前記内周側案内面７２の一端に連続している。前述の如く、プレート部７にはボール案内部７１が二つ設けられていることから、当該プレート部７には二つの開口孔７３が形成されている。また、一対の開口孔７３によって囲まれた領域には固定孔７４が貫通している。この固定孔７４は前記ブロック本体３の固定孔３５と連通するようになっている。

各通路導入部８は貫通孔８１を有して閉塞され、略矩形状の構成をなしている。前記移動ブロック２の軸方向に沿った通路導入部８の厚さは少なくとも前記ボールの直径よりも大きく設定されている。この通路導入部８は前記プレート部７と一体に成形され、前記ボール案内部７１と相反する方向に突出している。また、各通路導入部８の貫通孔８１は、前記プレート部７に形成された開口孔７３と同軸に形成され、当該開口孔７３と連通している。そして、前記内周側案内面７２及び開口孔７３を転走してきたボールは前記貫通孔８１内を荷重から解放された状態で転走するようになっており、前記通路導入部８はボールの方向転換路と前記無負荷通路との連結部位を構成している。すなわち、各通路導入部８は前記無負荷通路の出入り口を構成している。このように形成された通路導入部８は前記被覆部５の両端に形成され、前記ブロック本体３に形成された接合部３４に嵌合するようになっている。

次に、前記被覆部５について説明する。この被覆部５は略円弧状に形成され、その内側面にはボールが荷重から解放された状態で転走する無負荷転走溝５１が形成されている。この無負荷転走溝５１は前記ブロック本体３に向けて開放されている。この無負荷転走溝５１と前記無負荷転走溝３３が対向することで前記ボールの無負荷通路が完成するようになっている。また、この無負荷転走溝５１は各通路導入部８に形成された貫通孔８１と段差なく連続している。前述の如く、前記貫通孔８１はプレート部７に形成された開口孔７３と連続していることから、前記無負荷転走溝５１は前記貫通孔８１を介して前記開口孔７３、ひいては前記内周側案内面７２と段差なく連続している。

このように成形された被覆部５は、一対の循環路形成体４間に上下に二つ設けられ、互いに平行に形成される。すなわち、一方の循環路形成体４は一対の被覆部５を介して他方の循環路形成体４と一体に成形されている。更に、平行に配置された一対の被覆部５の間には前記ブロック本体３の凸部３２が嵌るようになっている。

一方、各蓋部６は略直方体に形成されている。各蓋部６は前記プレート部７を覆うように前記ブロック本体３に固定される。前記プレート部７と対向する内側面には半円状の陥凹部６１が二つ形成され、この陥凹部６１の内周面には前記方向転換路を構成する外周側案内面６２が形成されている。また、各蓋部６には軸方向に沿って固定孔６３が形成されている。この固定孔６３は蓋部６をブロック本体３に固定する際に利用される。

次に、図４及び図５を用いて前記移動ブロック２の組み付け方法及びこれにより完成する無限循環路について説明する。図４は前記移動ブロック２をボールの無限循環路を含む平面で切断した断面図であり、図５は前記負荷通路及び無負荷通路と方向転換路との連結部位を示す模式図である。尚、図４では前記無限循環路の構成を見やすくするため、この無限循環路に収容されるボール及びスペーサは省略されている。

先ず、前記ブロック本体３の外側面を覆うように循環路形成体４及び被覆部５を組み付ける。これにより一対の被覆部５間にブロック本体３の凸部３２が嵌り込む。これと同時に、各通路導入部８が前記ブロック本体３の接合部３４に嵌合する。これにより、前記被覆部５の無負荷転走溝５１とブロック本体３の無負荷転走溝３３が対向し、更にこの無負荷転走溝３３と前記通路導入部８に形成された貫通孔８１が接続される。その結果、前記ブロック本体３と循環路形成体４及び被覆部５との間にボールの無負荷通路２１が二つ完成する。この状態では、一対のプレート部７がブロック本体３の軸方向両端面に接し、各プレート部７の固定孔７４とブロック本体３の固定孔３５が連通するようにもなっている。

更に、各プレート部７を覆うようにブロック本体３の軸方向から一対の蓋部６を組み付けると、前記ボール案内部７１に形成された内周側案内面７２と蓋部６に形成された外周側案内面６２が対向する。これにより、前記プレート部７と蓋部６との間にボールの方向転換路２２が二つ完成する。その結果、各方向転換路２２により前記無負荷通路２１と前記負荷通路が接続され、軌道レール１と移動ブロック２の間に負荷通路、方向転換路２２、無負荷通路２１、方向転換路２２の順に一巡するボールの無限循環路が二条完成する。このように完成した無限循環路には、複数のボール９と、隣接するボール９の間に配置される複数のスペーサ９１と、が収容される。各スペーサ９１は、ボール９の外周面に応じた球面座を有する。また、このスペーサ９１は、その軸線が隣接するボール９の中心点同士を結ぶ直線と合致するように配列されている。

そして、ブロック本体３、循環路形成体４、被覆部５及び蓋部６が相互に組み付くことで、各蓋部６の固定孔６３がプレート部７の固定孔７４及びブロック本体３の固定孔３５に連通する。これら孔３５、６３、７４に対して固定ボルトを締結することにより、各部材が相互に固定される。加えて、相互に固定されたブロック本体３、循環路形成体４、被覆部５及び蓋部６に対して保持プレート９２が組み付けられるようになっている。この保持プレート９２が組み付けられることで、各部材３，４，５，６がより強固に固定されるようになっている。また、この保持プレート９２は、ブロック本体３の負荷転走溝３１上を転走するボールを包持し、ボールが負荷通路から離脱するのを防いでいる。

以上のように形成された本実施形態に係る転がり案内装置では、前記循環路形成体４において、無負荷通路２１の出入り口を形成する通路導入部８と、プレート部７のボール案内部７１とが一体に形成され、前記方向転換路２２の内周側案内面７２と無負荷通路２１を構成する貫通孔８１との間に段差が生じることがない。このため、ボール９が前記方向転換路２２を転走し始めると同時に、スペーサ９１がボール９よりも前記ボール案内部７１の内周側案内面７２に向けて徐々に接近したとしても、かかるスペーサ９１の移動が方向転換路２２と無負荷通路２１の連結部位にて阻害されることを可及的に防止できる。その結果、スペーサ９１の破損を防ぐことができ、もって無限循環路におけるボール９の円滑な循環を実現することができる。

また、本実施形態に係る転がり案内装置では、前記通路導入部８の軸方向厚さが少なくとも前記ボール９の直径よりも大きく設定されている。つまり、ブロック本体３と循環路形成体４との組み合わせ位置が従来の転がり案内装置に比べて移動ブロック２の中心に変位している（図５参照）。換言すると、ブロック本体３と循環路形成体４との組み合わせ位置は前記無負荷通路２１と方向転換路２２の境界でなく、無負荷通路２１内に設けられている。このため、仮にブロック本体３と循環路形成体４との間に段差が生じたとしても、この段差はスペーサ９１の変位が開始する位置よりも移動ブロック２の中心に位置している。その結果、スペーサ９１がブロック本体３と循環路形成体４との間に生じる段差に接触することを可及的に抑えられ、もってスペーサ９１の破損を防止することができる。

更に、ボール９が無限循環路内を循環する転がり案内装置では、例えば前記移動ブロック２に対して過度な荷重が作用し、ボール９が方向転換路２２から負荷通路へと進入しようとする場合や前記無限循環路内に異物が混入したような場合に、前記無限循環路内でのボール９の円滑な循環が阻害され、これにより前記循環路形成体４をブロック本体３に対して押し広げようとする力が作用する。この循環路形成体４をブロック本体３に対して押し広げようとする力は、前記循環路形成体４が変形しようとする際、特に循環路形成体４における無負荷通路２１と方向転換路２２との連結部位に集中して作用する。このため長期間の使用によっては、無負荷通路２１と方向転換路２２との連結部位を中心に前記被覆部５が撓み、この連結部位に応力が集中する。そして、最終的には無負荷通路２１と方向転換路２２との連結部位から被覆部５が破損する可能性がある。

しかし、本実施形態に係る転がり案内装置によれば、前記被覆部５は円弧状に形成されているのに対して、記通路導入部８は略矩形状に形成され、前記通路導入部８は前記被覆部５に比べて肉厚に形成されている。更にはこの通路導入部８が前記被覆部５とプレート部７との接合部位を担っている。つまり、前記通路導入部８は無負荷通路２１と方向転換路２２の境界に配置されている。このため、従来の転がり案内装置に比べ、前記被覆部５の曲げに対する剛性及び強度が確保されている。その結果、前記循環路形成体４をブロック本体３に対して押し広げようとする力が作用したとしても、前記循環路形成体４の破損、ひいては移動ブロック２全体の破損を可及的に防ぐことが可能となっている。

尚、本実施形態に係る転がり案内装置では、前記通路導入部８の軸方向厚さが少なくとも前記ボール９の直径より大きく設定されているが、ブロック本体３と循環路形成体４の接合部位が方向転換路２２と無負荷通路２１との連結部位から移動ブロック２の中心に向かって離れれば離れる程良い。すなわち、前記通路導入部８の軸方向厚さはボール直径よりも大きければ大きい程好ましい。しかし、ブロック本体３には取付け孔３６を形成する必要があるため、この取付け孔３６と干渉しないように接合部３４を形成する必要がある。このため、前記接合部３４に嵌合する通路導入部８の軸方向厚さもこれに対応して成形する必要がある。

また、本実施形態に係る転がり案内装置では、一対の循環路形成体４が二つの被覆部５を介して一体成形された構成を採用しているが、各通路導入部８とプレート部７とが一体に成形された構成であればよく、例えば、各被覆部５が分断された構成であっても差し支えない。但し、部品点数の削減及びブロック本体３への組み付けやすさを考慮すると、一対の循環路形成体４が二つの被覆部５を介して一体成形された構成の方が良い。

更に、本実施形態に係る転がり案内装置では各被覆部５が前記通路導入部８と一体に成形されているが、前記被覆部５がブロック本体３と協働してボール９の無負荷通路２１を形成する構成であれば、各被覆部５と通路導入部８が一体に成形されていなくとも差支えない。

更に、本実施形態に係る転がり案内装置では軌道レール１が直線状に形成され、直線案内装置を構成しているが、本発明は移動ブロック２が負荷通路、無負荷通路及び方向転換路からなる無限循環路を備える転がり案内装置であれば適用可能である。その一例としては、前記軌道レール１が一定の曲率で曲線状に形成された曲線案内装置が考えられる。

１…軌道レール（軌道部材）、２…移動ブロック（移動部材）、３…移動ブロック本体（移動部材本体）、４…循環路形成体、５…被覆部、６…蓋部、７…プレート部、８…通路導入部、２１…無負荷通路、２２…方向転換路、３３…無負荷転走溝

Claims (2)

1. 軌道部材と、複数のボールを介して前記軌道部材に組み付けられると共に前記ボールが循環する無限循環路を有する移動部材と、前記無限循環路に収容される複数のボールと、互いに隣接するボールの間に配置される複数のスペーサと、を備え、
   前記無限循環路は、ボールが荷重を負荷しながら転動する負荷通路と、この負荷通路と平行に設けられる無負荷通路と、これら負荷通路と無負荷通路を繋ぐ方向転換路と、を有し、
   前記移動部材は、前記負荷通路を構成する負荷転走溝及び前記無負荷通路を構成する無負荷転走溝を有すると共に、前記無負荷転走溝の両端に接合部が切り欠かれた移動部材本体と、この移動部材本体の軸方向両端面に位置して前記ボールの無限循環路を構成する一対の循環路形成体と、前記無負荷転走溝を覆って前記無負荷通路を構成すると共に前記一対の循環路形成体を連結する被覆部と、前記循環路形成体と組み合わさって前記方向転換路を構成する蓋部と、を有し、
   各循環路形成体は、前記移動部材本体の軸方向端面に接すると共に前記方向転換路の内周側案内面が形成されたプレート部と、前記移動部材本体の前記接合部に嵌合する矩形状に形成されて前記プレート部と前記被覆部とを一体に連結すると共に、前記方向転換路の内周側案内面に連続すると共に前記無負荷通路の出入り口となる貫通孔を有する通路導入部と、を備えることを特徴とする転がり案内装置。
2. 前記通路導入部の軸方向の厚さは、前記ボールの直径よりも大きく設定されることを特徴とする請求項１記載の転がり案内装置。

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