JP6651412B2

JP6651412B2 - 転がり案内装置

Info

Publication number: JP6651412B2
Application number: JP2016104197A
Authority: JP
Inventors: 弘幸岸; 真理恵島村
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 2016-05-25
Filing date: 2016-05-25
Publication date: 2020-02-19
Anticipated expiration: 2036-05-25
Also published as: CN107448473B; CN107448473A; JP2017211015A; TW201807327A; TWI709697B

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。

従来、この種の転がり案内装置は、長手方向に沿って転動体の転走面が形成された軌道部材と、前記転走面を転走する多数の転動体を介して前記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ている。前記移動部材は転動体の無限循環路を備えており、これによって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。

特許文献１に開示される転がり案内装置では、前記移動部材が、金属製の本体部材と、当該本体部材に装着される複数の循環路組立体と、これら循環路組立体を覆うようにして前記本体部材に装着される一対の蓋体とを含んでいる。前記本体部材には前記軌道部材の転走面と対向する負荷転走面が形成されており、転動体は互いに対向する転走面と負荷転走面によって区画された負荷通路内を転走する。また、本体部材に装着される各循環路組立体は、前記本体部材に形成された貫通孔に挿入されるパイプ部と、このパイプ部の一端に設けられると共に前記本体部材の移動方向の端面に配置される方向転換部とを有している。

前記パイプ部には前記負荷通路と平行な転動体の戻し通路が形成される一方、前記方向転換部には前記戻し通路と前記負荷通路とを繋ぐ方向転換路が内蔵されている。前記蓋体は前記循環路組立体の方向転換部を覆うように構成されており、当該蓋体を本体部材に装着することで、前記循環路組立体が前記パイプ部を前記本体部材の貫通穴に挿入させた状態で当該本体部材に拘束され、転動体の無限循環路が完成している。

前記転動体の無限循環路は、前記転動体が軌道部材と移動部材との間で荷重を負荷しながら転走する負荷通路と、この負荷通路と平行に設けられた転動体の戻し通路と、前記負荷通路と前記戻し通路の端部同士を連結する一対の方向転換路とから構成されており、各方向転換路は転動体の転走方向を１８０°変更するために略半円状に形成されている。また、前記戻し通路及び前記方向転換路は転動体が荷重から解放された状態で転走する無負荷通路として構成されており、これら通路の幅は転動体の直径よりも大きく形成されている。

このため、軌道部材に沿って移動部材が移動すると、前記負荷通路内の転動体は当該負荷通路内を自転しながら移動するが、かかる転動体は負荷通路から方向転換路に排出されると、自ら自転して移動することはなく、負荷通路から続けて排出される後続の転動体に押されながら方向転換路及び戻し通路の内部を進行することになる。すなわち、前記戻し通路とその両端に位置する一対の方向転換路から構成される無負荷通路内において、転動体は循環方向に沿って隙間なく配列された状態にある。

このとき、負荷通路から無負荷通路への転動体の排出と、無負荷通路から負荷通路への転動体の進入は完全には同期していないので、無負荷通路内における転動体列の長さは微小変化を周期的に繰り返している。転動体の間に前記スペーサを配列している場合には、かかるスペーサが弾性変形することで、この周期的な長さ変化を吸収することが可能であるが、スペーサを使用せず、無負荷通路内に隙間なく転動体を配列している場合には、転動体が大きな摩擦抵抗を受けて当該通路内における詰まり現象を発生させ、転動体の円滑な循環が阻害される懸念があった。また、このような詰まり現象は前記転動体としてローラを使用した場合に顕著であった。

特開２０１３−１９００２１号公報

本発明はこのような課題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、無負荷通路内に隙間なく転動体を配列している場合であっても、転動体が大きな摩擦抵抗を受けて当該通路内における詰まり現象を発生させることがなく、転動体の円滑な循環を確保し、もって軌道部材に対する移動部材の円滑な運動を達成する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、長手方向に沿って転動体の転走面を有する軌道部材と、多数の転動体を介して前記軌道部材に組み付けられると共に、前記転動体の戻し通路及び方向転換路を含んだ無限循環路を有する移動部材とを備えた転がり案内装置であって、前記移動部材は、本体部材と、当該本体部材に装着される複数の循環路形成部材と、これら循環路形成部材を覆うようにして前記本体部材に装着される一対の蓋体とを含んでいる。また、前記循環路形成部材は第一循環半体及び第二循環半体の組み合わせからなり、前記戻し通路を有すると共に前記本体部材の貫通孔に挿入されるパイプ部と、前記方向転換路を有すると共に前記パイプ部の一端に設けられて前記本体部材の移動方向の端面に配置される方向転換部とを含んでいる。そして、前記循環路形成部材のパイプ部の長手方向の中央には前記戻し通路内の転動体に押圧されて適宜変形する弾性変形部が設けられる一方、前記パイプ部の長手方向両端には前記弾性変形部を挟んで円筒形状の一対の固定部が形成され、前記方向転換部及び前記一対の固定部は、前記方向転換路の中心線を含む平面で前記第一循環半体及び前記第二循環半体に分割される一方、前記弾性変形部は前記方向転換路の中心線を含む平面と直交する平面で前記第一循環半体及び前記第二循環半体に分割されている。

このような本発明によれば、転動体の戻し通路及び方向転換路を有する循環路形成部材は、前記第一循環半体及び前記第二循環半体に二分割されており、当該循環路形成部材を構成する部品の点数を最小限に抑えつつ、転動体の円滑な循環を確保することが可能となる。また、無限循環路内における転動体列の長さの微小変化に起因して、当該無限循環路に配列した転動体が大きな摩擦抵抗を受けても、前記弾性変形部が前記戻し通路内の転動体に押圧されて変形し、当該戻し通路の通路幅が拡張されるので、無限循環路内における詰まり現象の発生を防止することができ、転動体の円滑な循環を確保し、もって軌道部材に対する移動部材の円滑な運動を達成することが可能となる。

前記循環路形成部材に対する方向転換路の形成を容易なものとし、且つ、戻し通路内における転動体の詰まり現象の発生を効果的に防止するため、前記方向転換部及び前記一対の固定部は前記方向転換路の中心線を含む平面で前記第一循環半体及び前記第二循環半体に分割されているが、前記弾性変形部は前記方向転換路の中心線を含む平面と直交する平面で前記第一循環半体及び前記第二循環半体に分割されており、前記第一循環半体及び前記第二循環半体の組み合わせのみで前記循環路形成部材に対して前記弾性変形部を具備させることが可能となる。

本発明が適用される転がり案内装置の実施形態の一例を示す斜視図である。図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。実施形態に係る転がり案内装置の本体部材を示す斜視図である。実施形態に係る転がり案内装置の循環路形成部材を示す斜視図である。本体部材に対して循環路形成部材を装着した状態を示す斜視図である。図４に示した循環路形成部材を第一半体側から観察した分解斜視図である。図４に示した循環路形成部材を第二半体側から観察した分解斜視図である。パイプ部内における転動体の配列状態を示す断面図である。パイプ部内における弾性変形領域の作用を説明する概略図である。

以下、添付図面を用いながら本発明の転がり案内装置を詳細に説明する。

図１及び図２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、長手方向に沿って転動体としてのローラ１の転走面２０が形成された軌道部材２と、多数のローラ１を介して前記軌道部材２に組み付けられると共に前記ローラ１の無限循環路を内蔵した移動部材３とから構成されている。前記ローラ１が前記無限循環路内を循環しながら軌道部材２の転走面２０を転走することで、前記移動部材３が当該軌道部材２の長手方向に沿って自在に移動することが可能となっている。尚、本発明の転がり案内装置は前記転動体としてボールを使用することも可能である。

前記軌道部材２は断面長方形状に形成されており、その両側面には前記ローラ１の転走面２０が２条ずつ形成されており、軌道部材２全体では４条の転走面２０が形成されている。また、かかる軌道部材２には長手方向に沿って所定の間隔で固定ボルトの取付け孔２２が形成されており、当該軌道部材２を機械装置などに敷設する際に利用される。尚、前記軌道部材２に対する転走面２０の配置、傾斜角度及びその条数は、前記移動部材３に必要とされる負荷能力に応じて適宜変更して差し支えない。

一方、前記移動部材３は、前記軌道部材２の一部を収容する案内溝を有する本体部材４と、この本体部材４の移動方向の前後に装着される一対の蓋体５と、前記本体部材４に装着されると共に前記蓋体５によって外部から覆われた循環路形成部材６とを備えている。尚、前記循環路形成部材６の詳細については後述する。

前記本体部材４は、機械装置などの取付け面４１が形成された水平部４ａ、及びこの水平部４ａと直交する一対の脚部４ｂを備え、軌道部材２に対してこれに跨がるようにして配置されている。前記水平部４ａには前記取付け面４１が形成される一方、各脚部４ｂの内側には前記ローラ１が転走する負荷転走面４２が２条ずつ形成されている。前記軌道部材２の転走面２０と前記本体部材４の負荷転走面４２は互いに対向し、ローラ１が本体部材４と軌道部材２との間で荷重を負荷しながら転走する負荷通路４３を構成する。各脚部４ｂには各負荷転走面４２に対応したローラ１の戻し通路４４が前記負荷通路４３と平行に形成されている。この戻し通路４４は前記循環路形成部材６に具備されており、前記本体部材４に形成した貫通孔４５に対して前記循環路形成部材６の一部を挿入することで、かかる本体部材４に対して戻し通路４４が具備されるようになっている。

また、前記循環路形成部材６は前記蓋体５と相まって前記負荷通路４３と戻し通路４４とを接続する方向転換路６０を構成している。前述した各負荷通路４３の両端とこれに対応する戻し通路４４の両端を一対の方向転換路６０が接続することにより、前記移動部材３の内部にローラ１の無限循環路が構築されている。図２中に破線で示すように、各負荷通路４３は前記方向転換路６０によって斜め下方又は斜め上方に位置する戻し通路４４と接続されており、前記本体部材４の各脚部４ｂに構築された２回路の無限循環路では前記方向転換路６０が互いに交差している。

図３は前記本体部材４から前記蓋体５及び前記循環路形成部材６を取り外した状態を示す図であり、前記本体部材４を前記水平部４ａで半分に切断し、一方の脚部４ｂのみを示している。この図から把握されるように、前記本体部材４の脚部４ｂの内側面には上側負荷転走面４２ａ及び下側負荷転走面４２ｂが形成されている。また、前記脚部４ｂには、前記上側負荷転走面４２ａに対応する下側貫通孔４５ｂ、及び前記下側負荷転走面４２ｂに対応した上側貫通孔４５ａが形成されており、これら上側貫通孔４５ａ及び下側貫通孔４５ｂに対しては前記循環路形成部材６の一部が挿入されて、前記戻し通路４４が構築されるようになっている。

また、前記蓋体５が装着される前記本体部材４の端面には、前記蓋体５を貫通する固定ボルトを締結するための雌ねじ孔４６が形成されている。また、前記脚部４ｂの内側面には前記上側負荷転走面４２ａと下側負荷転走面４２ｂの中間の位置に断面Ｖ字状の係止溝４８が設けられており、前記負荷通路４３において前記転動体１を案内する中央保持部材９（図２参照）が前記係止溝４８を利用して前記上側負荷転走面４２ａ及び下側負荷転走面４２ｂに対して位置決めされるようになっている。

図４は前記循環路形成部材６を示す斜視図である。この循環路形成部材６は前記本体部材４の貫通孔４５ａ又は４５ｂに挿入されると共に内部に前記戻し通路４４が形成された戻し通路パイプ７と、前記方向転換路６０を構築する方向転換部８とから構成され、これら戻し通路パイプ７及び方向転換部８が合成樹脂の射出成形で一体化されている。前記戻し通路パイプ７の全長は前記本体部材４に形成された貫通穴４５ａ，４５ｂの長さよりも僅かに長く形成されている。尚、前記戻し通路パイプ７及び方向転換部８は必ずしも一体である必要はなく、別々に形成した後、前記本体部材４への装着時に組み立てるようにしても差し支えない。

前記方向転換部８はその内部に略Ｕ字状に湾曲した内側方向転換路を内蔵しており、この内側方向転換路は前記戻し通路パイプ７に形成された戻し通路４４と連続している。また、図４に示されるように、前記方向転換部８の外側面には外側方向転換路の内周側案内面６０ａがアーチ状に形成されている。この外側方向転換路は前記内側方向転換路と交差する方向へローラ１を導くように設けられており、前記内周側案内面６０ａは前記方向転換部８の外壁部を跨ぐように、当該内側方向転換路と交差している。また、前記循環路形成部材６を前記本体部材４に対して位置決めするため、当該循環路形成部材６には位置決め突起が設けられており、この位置決め突起６６は前記本体部材４の脚部４ｂに形成された位置基準穴４７（図３参照）に嵌合する。

図５は前記循環路形成部材６を前記本体部材４の脚部４ｂに装着した様子を示す斜視図であり、前記循環路形成部材６の戻し通路パイプ７を前記脚部４ｂの上側貫通穴４５ａに挿入した状態を示している。前記戻し通路パイプ７は前記本体部材４の移動方向（前記軌道部材の長手方向）の長さよりも僅かに長尺に形成されており、前記方向転換部８が脚部４ｂに接するまで前記戻し通路パイプ７を前記貫通穴４５ａに挿入すると、図５には描かれていないが、当該戻し通路パイプ７の先端が脚部４ｂの反対側の面から僅かに突出するようになっている。この状態で前記方向転換部８に内蔵された内側方向転換路は前記本体部材４に形成された下側負荷転走面４２ｂに接続されており、方向転換部８に形成された外側方向転換路の内周側案内面６０ａは前記本体部材４の上側負荷転走面４２ａに接続されている。図５は前記循環路形成部材６が装着された前記脚部４ｂの一方の端面を示すものであるが、当該脚部４ｂの反対側の端面においては、前記脚部の下側貫通孔４５ｂに対して前記循環路形成部材６の戻し通路パイプ７が挿入される。これにより、前記脚部４ｂを挟んで一対の循環路形成部材６が組み合わされ、また、前記本体部材４は一対の脚部を具備していることから、当該本体部材４に対しては４基の循環路形成部材６が装着されることになる。

一方、前記蓋体５（図１参照）は、合成樹脂の射出成形で製作されており、前記循環路形成部材６の方向転換部８を覆うようにして前記本体部材４に固定ボルトで締結される。この蓋体５の内側面、すなわち本体部材４と対向する面には、前記循環路形成部材６の内周側案内面６０ａに対応する外周側案内面が凹曲面状に形成されており、前記蓋体を前記本体部材に装着すると、当該蓋体５の外周側案内面と前記方向転換部８の内周側案内面６０ａが互いに対向し、前記外側方向転換路が完成する。

そして、このように前記本体部材４に対して同一形状の４個の循環路形成部材６及び同一形状の２個の蓋体５を組み合わせることによって前記移動部材３が完成し、前記本体部材４の各脚部４ｂに対してローラ１の無限循環路が２回路ずつ形成される。

図４に示すように、前記循環路形成部材６のパイプ部７においては、前記本体部材４の貫通孔４５に挿入される先端固定部７ａが円筒形状に形成されており、その外径は前記貫通孔45の内径に対して所定の公差を有している。また、前記パイプ部７は前記方向転換部８に接続された基端固定部７ｂも同様の円筒形状に形成されている。これにより、前記パイプ部７は前記本体部材４の貫通孔４５に保持される。

一方、前記先端固定部７ａと前記基端固定部７ｂとの間には弾性変形部７ｃが設けられている。前記弾性変形部７ｃは、図６に示すように、無負荷状態で転走するローラ１の通路溝７０を有する支持梁部７１と、この支持梁部７１の通路溝７０を塞ぐ板状のプレート部７２とから構成されている。前記支持梁部７１に設けられた前記通路溝７０を前記プレート部７２が覆うことにより、前記弾性変形部７ｃに対してローラ１の戻し通路４４が構築されている。前記支持梁部７１は長手方向の両端が前記先端固定部７ａ及び基端固定部７ｂに保持されており、前記支持梁部７１に形成された通路溝７０の深さは前記ローラ１の直径よりも大きく設定されており、前記プレート部７２が当該通路溝７０を覆った際に、前記ローラ１は前記戻し通路４４内を無負荷状態で転走する。前記プレート部７２は前記支持梁部７１には接合されておらず、長手方向の両端のみが前記パイプ部７の先端固定部７ａ及び基端固定部７ｂによって保持されている。このため、前記通路溝７０の内部から前記プレート部７２を外向きに押圧すると、当該プレート部７２は前記パイプ部材７の長手方向に沿って撓み、前記戻し通路４４がその分だけ拡張される。

図６及び図７は前記循環路形成部材６の分解斜視図を示している。この循環路形成部材６は第一循環半体６Ａ及び第二循環半体６Ｂに分割されており、これら第一循環半体６Ａ及び第二循環半体６Ｂを組み合わせることによって、前記循環路形成部材６の前記パイプ部６の内部には前記戻し通路４４が、前記方向転換部８の内部には内側方向転換路６１が設けられる。前記循環路形成部材６は、前記方向転換部８、前記パイプ部７の先端固定部７ａ及び基端固定部７ｂにおいては、前記内側方向転換路６１の中心線を含む平面で前記第一循環半体６Ａ及び前記第二循環半体６Ｂに分割されており、これらの部位では前記第一循環半体６Ａ及び前記第二循環半体６Ｂが略面対象の形状に形成されている。

その一方、前記パイプ部７の弾性変形部７ｃは、前記内側方向転換路６１の中心線を含む平面と直交する平面、すなわち前記方向転換部８の分割面と直交する平面で、前記第一循環半体６Ａ及び前記第二循環半体６Ｂに分割されている。そして、前記プレート部７２は前記第一循環半体６Ａに、前記支持梁部７１は前記第二循環半体６Ｂにそれぞれ形成されている。従って、前記第一循環半体６Ａでは前記先端固定部７ａ及び前記基端固定部７ｂが前記プレート部７２で連結され、前記第二循環半体６Ｂでは前記先端固定部７ａ及び前記基端固定部７ｂが前記支持梁部７１で連結されている。

図８は前記本体部材４の貫通孔４５の内部における前記弾性変形部７ｃを示すものである。ローラ１が前記無限循環路内を循環する際、前記方向転換路６０、及び一対の戻し通路４４から構成されるローラ１の無負荷通路では、ローラ１自らが自転して移動することはなく、負荷通路４３から続けて排出される後続のローラ１に押されながら転走している。このため、ローラ１が無限循環路内に連なって配列されている場合、無負荷通路内ではローラ１同士が押し合って千鳥状に配列された状態となってしまい、ローラ１の詰まり現象が発生する可能性がある。

この点に関し、前記プレート部７２はその長手方向の両端のみが前記パイプ部７の先端固定部７ａ及び基端固定部７ｂに保持されており、当該プレート部７２と前記本体部材４の貫通孔４５の内周面との間には隙間が存在することから、前記プレート部７２はその長手方向の中央部付近において容易に変形し易く、変形した際には当該変形量に応じて前記戻し通路４４の通路幅が拡張される。このため、図９に示すように、前記戻し通路４４内を転走するローラ１同士が互いに強く押し合い、これらローラ１が戻し通路４４内で千鳥状に配列された状態になると、当該ローラ１が前記プレート部７２に対して押圧力を及ぼし、その結果として前記プレート部７２が弾性変形する。これにより、前記戻し通路４４の通路幅が拡張され、ローラ１同士の摩擦抵抗を緩和して、前記戻し通路４４内におけるローラ１の詰まり現象の発生を防止することが可能となる。

以上説明してきたように、本発明を適用した転がり案内装置では、無限循環路内に隙間なくローラ１を配列している場合に、当該ローラ１の負荷通路４３への出入りに起因して、当該ローラが大きな摩擦抵抗を受けて戻し通路４４内で詰まり現象を発生させることがなく、ローラ１の円滑な循環を確保し、もって軌道レール２に対する移動部材３の円滑な運動を達成することが可能である。

また、前記循環路形成部材６は、前記パイプ部７の弾性変形部７ｃとそれ以外の部位とで、前記第一循環半体６Ａ及び前記第二循環半体６Ｂの分割面の向きを９０度異ならせているので、前記循環路形成部材に対する方向転換路の形成を容易なものとしつつ、戻し通路内における転動体の詰まり現象の発生を効果的に防止することが可能となる。

尚、前述の実施形態では転動体としてローラを用いた転がり案内装置に本発明を適用したが、本発明は転動体としてボールを用いる転がり案内装置にも適用可能である。

１…ローラ（転動体）、２…軌道部材、３…移動部材、４…本体部材、５…蓋体、６…循環路形成部材、６Ａ…第一循環半体、６Ｂ…第二循環半体、７…パイプ部、８…方向転換部、７０ｃ…弾性変形部、７１…支持梁部、７２…プレート部

Claims

長手方向に沿って転動体の転走面を有する軌道部材と、多数の転動体を介して前記軌道部材に組み付けられると共に、前記転動体の戻し通路及び方向転換路を含んだ無限循環路を有する移動部材と、を備え、
前記移動部材は、本体部材と、当該本体部材に装着される複数の循環路形成部材と、これら循環路形成部材を覆うようにして前記本体部材に装着される一対の蓋体と、を含み、
前記循環路形成部材は第一循環半体及び第二循環半体の組み合わせからなり、前記戻し通路を有すると共に前記本体部材の貫通孔に挿入されるパイプ部と、前記方向転換路を有すると共に前記パイプ部の一端に設けられて前記本体部材の移動方向の端面に配置される方向転換部と、を含み、
前記循環路形成部材のパイプ部の長手方向の中央には前記戻し通路内の転動体に押圧されて適宜変形する弾性変形部が設けられる一方、前記パイプ部の長手方向両端には前記弾性変形部を挟んで円筒形状の一対の固定部が形成され、
前記方向転換部及び前記一対の固定部は、前記方向転換路の中心線を含む平面で前記第一循環半体及び前記第二循環半体に分割される一方、前記弾性変形部は前記方向転換路の中心線を含む平面と直交する平面で前記第一循環半体及び前記第二循環半体に分割されていることを特徴とする転がり案内装置。
前記弾性変形部は、前記転動体の直径よりも深い通路溝が形成されて前記第二循環半体に設けられた支持梁部と、前記支持梁部の通路溝を覆うと共に当該支持梁部に対して離接自在であると共に前記第一循環半体に設けられた可撓性のプレート部とを備え、
前記プレート部と前記本体部材の貫通孔の内周面との間には当該プレート部の弾性変形を許容する隙間が設けられていることを特徴とする請求項１記載の転がり案内装置。