WO2004015287A1 - 直動装置 - Google Patents

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WO2004015287A1
WO2004015287A1 PCT/JP2002/008184 JP0208184W WO2004015287A1 WO 2004015287 A1 WO2004015287 A1 WO 2004015287A1 JP 0208184 W JP0208184 W JP 0208184W WO 2004015287 A1 WO2004015287 A1 WO 2004015287A1
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rolling
rolling element
steel balls
holding
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Hiroki Yamaguchi
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Nsk Ltd.
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    • 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
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/37—Loose spacing bodies
    • F16C33/3706—Loose spacing bodies with concave surfaces conforming to the shape of the rolling elements, e.g. the spacing bodies are in sliding contact with the rolling elements
    • 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
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/04—Ball or roller bearings
    • F16C29/06—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load
    • F16C29/0633—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body defining a U-shaped carriage, i.e. surrounding a guide rail or track on three sides
    • F16C29/0635—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body defining a U-shaped carriage, i.e. surrounding a guide rail or track on three sides whereby the return paths are provided as bores in a main body of the U-shaped carriage, e.g. the main body of the U-shaped carriage is a single part with end caps provided at each end
    • F16C29/0638—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body defining a U-shaped carriage, i.e. surrounding a guide rail or track on three sides whereby the return paths are provided as bores in a main body of the U-shaped carriage, e.g. the main body of the U-shaped carriage is a single part with end caps provided at each end 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
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/22—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members
    • F16H25/2204—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls
    • F16H25/2233—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls with cages or means to hold the balls in position
    • F16H25/2238—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls with cages or means to hold the balls in position using ball spacers, i.e. spacers separating the balls, e.g. by forming a chain supporting the balls

Definitions

  • the present invention relates to a linear motion device such as a linear guide device, a ball screw device, a ball spline device, and a linear ball bush device used for an industrial machine or the like.
  • a linear motion device such as a linear guide device, a ball screw device, a ball spline device, and a linear ball bush device used for an industrial machine or the like.
  • a guide rail (guide shaft) 1 extending long in an axial direction, and a slider (movable body) 2 movably laid on the guide rail 2 Is known.
  • Rolling element rolling grooves 3 extending in the axial direction are formed on both side surfaces of the guide rail 1, respectively.
  • the slider body 2A of the slider 2 has rolling elements on the inner surfaces of both sleeves 4 thereof.
  • a rolling element rolling groove (not shown) facing the rolling groove 3 is formed.
  • a large number of steel balls as rolling elements are rotatably mounted between the opposed rolling element rolling grooves, and a slider 2 is pivoted on the guide rail 1 through the rolling of the steel balls. You can move along the direction. With this movement, the steel ball interposed between the guide rail 1 and the slider 2 rolls and moves to the end of the slider body 2A of the slider 2, but the slider 2 is continuously moved in the axial direction. In order to go, it is necessary to circulate these steel balls indefinitely.
  • a linear rolling element passage (not shown) penetrating in the axial direction is further formed in the sleeve portion 4 of the slider body 2A, and end caps 5 are provided at both front and rear ends of the slider body 2A.
  • the end cap 5 is formed with a rolling element circulation R portion 6 (see FIG. 10) which is curved in a semi-circular shape and connects the rolling element rolling grooves and the linear rolling element passages to each other. It constitutes the infinite circulation orbit 7.
  • a holding piece 9 having a concave surface 8 on both sides facing the steel ball B is provided with the concave surface 8. And is interposed so as to contact steel ball B.
  • a spacer holding bead
  • load capacity and rigidity are reduced.
  • the rolling element endless circulating track 7 is constituted by the linear rolling element passage and the curved rolling element circulation R portion 6, and the rigidity value of the holding bead is large.
  • the minute movement amount d X 1 of the steel ball, and the minute movement amount dxi the difference between the infinitesimal movement amount dx 2 steel balls for minute movement to correspondingly a no-load side curved rolling element circulation R portion is six et load side linear rolling element passage occurs
  • this difference causes a staggering phenomenon of the steel balls and fluctuations in dynamic frictional force, hindering the smooth orbital movement (movement along the circulation path) of the steel balls, making it difficult to further improve the operability.
  • the present applicants have vector to further improve absorption to the operation and low noise performance between the fine movement amount dxi and the minute amount of movement dx 2, No. 2 0 0 0 2 No. 0 3 3 2 4 is proposed first, in which elasticity is given to the holding piece, and the rigidity value is adjusted from the viewpoint of operability and durability from 0.05 to 0.1. 7 5 NZ m was good.
  • an elastomer material such as Hytrel® Pelprene (trade name of Toyobo Co., Ltd.) is used in order to easily and inexpensively set the rigidity value of the holding piece to the above value, a lubricant or the like may be used.
  • the holding piece swells due to oils and fats, and the pitch between steel balls fluctuates greatly depending on the position of the hornworm between the steel ball and the holding piece. Then, this variation changes the amount of clearance in a row of rolling element rows (consisting of holding pieces interposed between the rolling elements) that circulates through the rolling element endless circulating path 7, thereby increasing the operability and the like. If the noise level is adversely affected, or if there is a significant change in the clearance, there may be a problem that the durability is also adversely affected.
  • the present invention has been made in order to solve such a disadvantage, and even when the material of the holding piece is made of an elastomer, it is possible to suppress the fluctuation of the pitch between the rolling elements due to the swelling due to oils and fats such as lubricants.
  • the aim is to provide a linear motion device which can achieve further improvement in operability, low noise and durability at low cost and easily. Target. Disclosure of the invention
  • the present invention provides a guide shaft having a rolling element rolling groove, and a rolling element rolling groove opposed to the rolling element rolling groove of the guide shaft.
  • the rolling element has a rolling element endless circulating trajectory that is guided by the guide shaft through the rolling of a number of rolling elements inserted between the rolling grooves, moves relatively, and circulates the rolling elements infinitely, and A moving body having a holding piece interposed between the rolling elements adjacent to each other in the circulation direction.
  • the holding bead is brought into contact with the rolling element at a position of 50% or less of the diameter of the rolling element adjacent to the holding piece.
  • the holding piece is brought into contact with the rolling element at a position of 30 to 50% of the diameter of the rolling element adjacent to the holding piece.
  • the holding piece has a rigidity value of not less than 0.053 N / zm and not more than 0.175 N / m.
  • FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view for explaining a holding bead of a linear guide device which is an example of an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a right side view of FIG.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the amount of change in pitch between steel balls, the number of days, and the contact positions of the holding pieces with the steel balls.
  • FIG. 4 is a graph showing the variation of the dynamic friction force of the linear guide device when four types of holding pieces having a lower rigidity value are interposed between steel balls.
  • FIG. 5 is a graph showing a change in dynamic friction force of a conventional linear guide device in which a holding piece is interposed between steel balls.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the size of the mustache component and the rigidity value of the holding piece.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the movement distance and the amount of change for each holding piece having a different rigidity value.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the rigidity value of each holding piece and the amount of change.
  • FIG. 9 is an explanatory perspective view for explaining the overall configuration of the linear guide device.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining a conventional holding piece. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view for explaining a holding piece of a linear guide device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a right side view of FIG. 1
  • FIG. 3 is a change in pitch between steel balls.
  • Fig. 4 is a graph showing the relationship between the amount, the number of days, and the contact position of the holding piece with the steel ball.
  • Fig. 4 shows the linear guide device when four types of holding pieces with lower rigidity values are interposed between the steel balls.
  • Fig. 5 is a graph showing the fluctuation of dynamic friction force, Fig.
  • FIG. 5 is a graph showing the fluctuation of dynamic friction force of a conventional linear guide device with a holding piece interposed between steel balls
  • Fig. 6 is the size of the mustache component and the rigidity value of the holding piece.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the moving distance and the amount of deformation for each holding piece having a different rigidity value
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the rigidity value and the amount of permanent deformation of each holding piece. It is a graph figure which shows a relationship. Note that the linear guide device of this embodiment is different from the conventional linear guide device shown in FIG. 9 only in that the holding pieces interposed between the steel balls adjacent to each other in the rolling element endless circulation track are different. Therefore, only the differences will be described.
  • a holding piece 100 is interposed between the steel balls B adjacent to each other on the rolling element endless circulation track 7.
  • the holding piece 100 is formed in a short cylindrical shape by, for example, an elastomer material (such as No., Itrel-Perpelen (trade name, manufactured by Toyobo Co., Ltd.)), and a predetermined radius of curvature is provided on both end surfaces in the axial direction.
  • a concave surface 101 is formed.
  • the concave surface 101 of the holding bead 100 is positioned at 30 to 50% of the diameter of the steel ball B adjacent to the holding piece 100 ( ⁇ ⁇ ⁇ 2 / ⁇ in FIG. 2). (the position of 100% is 30% to 50%), and the rigidity of the holding bead 100 is set to 0.053N / ⁇ n ⁇ : ⁇ LhO. It is set to 17.5 N / ⁇ m or less. to this Therefore, even when the holding bead 100 is made of an elastomer, the pitch between the steel balls B due to the swelling due to oils and fats such as a lubricant is suppressed, and the operability, low noise, and durability are improved. Further improvement can be realized easily at low cost.
  • the rigidity value is defined as the ratio of the change in the pitch between the steel balls B to the compressive force applied between the steel balls B with the holding piece 100 interposed between the two steel balls B.
  • the stiffness value (N / ⁇ m) the compressive force applied between steel balls B (N) / the change in pitch between steel balls B ( ⁇ m).
  • Fig. 3 shows four types of tests for which the contact position between the steel ball and the concave surface of the holding piece of the elastomer material was set to 70%, 60%, 50%, and 30% of the steel ball diameter, respectively.
  • the holding pieces were prepared, and the results of the immersion test showing the degree of swelling of each with a lubricant (Showa Shell AV2 grease) were shown.
  • the vertical axis in Fig. 3 shows the dimensional change of the pitch between steel balls when the holding piece for testing is used, and the horizontal axis shows the number of elapsed days.
  • the variation of the pitch between steel balls should be ⁇ 10 ⁇ m or less.From the viewpoint of operability and low noise, the variation of the pitch between steel balls should be ⁇ 5 zm or less. More preferred.
  • the holding piece with a concave shape such that the steel ball adjacent to the holding piece comes into contact at a position of 50% or less of the steel ball diameter and a stable pitch between the steel balls, the material of the holding piece is made Even if it is an elastomer material, it is possible to minimize the fluctuation of the pitch between steel balls due to the influence of swelling due to oils such as lubricants, and to improve the operability, low noise, and durability by increasing or decreasing the gap between steel balls. Evil dung can be prevented.
  • Figures 4 (a) to 4 (d) show the four types of holding pieces a to d with lower stiffness values than before (the stiffness values are 0.05, 0.075.0.1, 0.2N / im in order).
  • the dynamic frictional force of the linear guide device fluctuates when the steel is interposed between steel balls.
  • Fig. 6 shows the fluctuation of the kinetic friction force of the device. The relationship with the rigidity of the piece is shown.
  • the stiffness value is less than 0.175 N./ ⁇ m, which is less than 1 N, the size of the whisker component when the conventional holding piece is used. It can be seen that the operability is improved in the region of N / ⁇ m or less. From Fig. 6, it can be seen that the smaller the rigidity value of the holding piece, the higher the operability.However, the smaller the rigidity value of the holding piece, the more the bending force in the circulating R section and the repeated stress acting during rolling.
  • the amount of change in the pitch between the steel balls including the value of the amount of permanent deformation of the pitch between the rolling elements due to the deformation and the amount of deformation caused by the swelling of the lubricant or the like, that is, durability, may be a problem.
  • Fig. 7 shows the relationship between the moving distance of each holding piece and the amount of deformation as a measure of the durability of the holding pieces a to d.
  • Fig. 8 shows the change in the pitch between steel balls when the moving distance is about 125 km. And the rigidity of the holding bead.
  • a stiffness value of 0.05 SNZ zm or more is required for the holding piece. Based on the above, the rigidity value of the holding piece was set to 0.05 NZ / m or more and 0.175 Nzm or less.
  • the holding piece with the above-mentioned rigidity is interposed between the rolling elements in this way, even if a compressive force acts on the rolling element row due to variations in the track length due to machining errors of parts, the conventional It is possible to ensure the same level of operability and noise characteristics as a linear guide device with a holding piece.
  • the main holding piece it is desirable to interpose the main holding piece between all the steel balls, but even if the main holding piece is not interposed at one place or a small number of places, the main holding piece may be used.
  • the effect of improving operability and noise characteristics is recognized.
  • it is effective that the non-interposed part of the holding piece has the target shape as viewed from the steel ball train (so that the non-interposed part is not continuous).
  • the shape of the concave surface of the holding bead is an R shape having a curvature approximating the radius of the steel ball.
  • the shape of the concave surface of the holding piece in a portion in contact with the steel ball is not limited thereto.
  • the shape may be a gothic shape, a conical shape, or a spherical shape which is in contact with a steel ball at a spherical edge portion. It is important for the precision control of the holding bead to have a concave shape so as to provide a stable pitch between the steel balls when it comes into contact with the steel balls.
  • the holding beads may be separated from each other or connected to each other.
  • the cylindrical holding piece is used.
  • the present invention is not limited to this.
  • a cylindrical holding bead may be used.
  • a steel ball is taken as an example of the rolling element, but the present invention is not limited to this, and may be, for example, a ball such as a ceramic ball, or the present invention can be applied to the case where a roller is used.
  • the present invention is applied to the linear guide device.
  • the present invention is not limited to this, and the present invention is applied to linear motion devices such as a ball screw device, a ball spline device, and a linear ball bush device.
  • the invention may be applied.
  • the material of the holding piece is an elastomer material, it is possible to suppress the fluctuation of the pitch between the rolling elements due to the influence of swelling due to oils and fats such as lubricants. Therefore, it is possible to obtain an effect that further improvement in operability, low noise, and durability can be easily realized at low cost.

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Description

技術分野
本発明は、 産業機械等に用いられるリニアガイド装置、 ボールねじ装置、 ボ ルスプライン装置、 リニアボールブッシュ装置等の直動装置に関する。 背
従来のこの種の直動装置としては、 例えば図 9に示すように、 軸方向に長く延 びる案内レール （案内軸） 1と、 その上に移動可能に跨架されたスライダ （可動 体） 2とを備えたリニアガイド装置が知られている。
案内レール 1の両側面にはそれぞれ軸方向に延びる転動体転動溝 3が形成され ており、 スライダ 2のスライダ本体 2 Aには、 その両袖部 4の内側面に、 それぞ れ転動体転動溝 3に対向する転動体転動溝 （図示せず） が形成されている。 そして、 これらの向き合った両転動体転動溝の間には転動体としての多数の鋼 球が転動自在に装填され、 その鋼球の転動を介してスライダ 2が案内レール 1上 を軸方向に沿って移動できるようになつている。 この移動につれて、 案内レール 1とスライダ 2との間に介在する鋼球は転動してスライダ 2のスライダ本体 2 A の端部に移動するが、 スライダ 2を軸方向に継続して移動させていくためには、 これらの鋼球を無限に循環させる必要がある。
そこで、 スライダ本体 2 Aの袖部 4内に更に軸方向に貫通する直線状の転動体 通路 （図示せず） を形成すると共に、 スライダ本体 2 Aの前後両端にエンドキヤ ヅプ 5を設けて、 このェンドキヤヅプ 5に上記両転動体転動溝と上記直線状の転 動体通路とを連通する半円弧状に湾曲した転動体循環 R部 6 (図 1 0参照） を形 成することにより、 転動体無限循環軌道 7を構成している。
また、 図 1 0に示すように、 転動体無限循環軌道 7の互いに隣り合う各鋼球 B 間には、 該鋼球 Bに対向する両側面にそれぞれ凹面 8を有する保持ピース 9が該 凹面 8で鋼球 Bに接触するように介装されている。 このような保持ピースとして は、 例えば特開 2 0 0 0 - 1 2 0 8 2 5号公報に示すように、 負荷ボール間にス ぺ一サ （保持ビース） を配置しても、 負荷容量や剛性の低減を招来することがな く、 しかも、 負荷ボールとスぺ一ザとの摩擦を小さくしてスぺ一ザの循環性を向 上できるようにしたものが提案されている。
しかしながら、 従来の保持ピースでは、 転動体無限循環軌道 7が直線状の転動 体通路と曲線状の転動体循環 R部 6とによって構成され、 且つ、 保持ビースの剛 性値も大きいため、 幾何学的関係から、 負荷側である直線状の転動体通路から無 負荷側である曲線状の転動体循環 R部 6へ微小移動する鋼球の微小移動量 d X 1 と、 該微小移動量 d x iに対応して無負荷側である曲線状の転動体循環 R部 6か ら負荷側である直線状の転動体通路へ微小移動する鋼球の微小移動量 d x2との 間に差が発生し、 この差が鋼球の千鳥現象や動摩擦力の変動を起こして鋼球の円 滑な公転運動 （循環路に沿った運動） を阻害してしまい、 一層の作動性の向上を 図ることが難しいという問題が生じた。
そこで、本出願人等は、微小移動量 d x iと微小移動量 d x2との間の差を吸収 して作動性および低騒音性の一層の向上を図るベく、 特願 2 0 0 0— 2 0 3 3 2 4号明細書を先に提案し、その中で保持ピースに弾性を付与し、且つ、剛性値を、 作動性および耐久性の面から見て 0 . 0 5 3〜 0 . 1 7 5 NZ mが良いとした。 しかしながら、 保持ピースの剛性値を容易且つ安価に上記のような値とするた めにハイトレルゃペルプレン （東洋紡績 （株）製商品名） 等のエラストマー材を 用いた場合には、 潤滑剤等の油脂によって保持ピースが膨潤し、 鋼球と保持ピー スの接角虫位置によっては、 鋼球間ピッチが大きく変動してしまう。 そして、 この 変動により転動体無限循環軌道 7を循環する一列の転動体列 （転動体と転動体の 間に介装する保持ピースで構成される） のすき間量が変ィ匕して作動性や低騒音性 へ悪影響を及ぼしたり、 すき間量の変化が著しい場合は耐久性にも悪影響を及ぼ す問題が生じる可能性がある。
本発明はかかる不都合を解消するためになされたものであり、 保持ピースの素 材をエラストマー材とした場合においても潤滑剤等の油脂による膨潤の影響によ る転動体間ピッチの変動を抑制して作動性、 低騒音性および耐久性のより一層の 向上を低コストで且つ容易に実現することができる直動装置を提供することを目 的とする。 発明の開示
かかる目的を達成するために、 本発明は、 転動体転動溝を有する案内軸と、 該 案内軸の前記転動体転動溝に対向する転動体転動溝を有して、 これらの転動体転 動溝間に挿入された多数の転動体の転動を介して前記案内軸に案内されて相対的 に移動すると共に、 該転動体を無限に循環させる転動体無限循環軌道を有し、 且 つ、 循環方向に互いに隣り合う各転動体の間に保持ピースが介装された可動体と を備えた直動装置において、
前記保持ビースを該保持ピースに隣接する前記転動体の直径の 5 0 %以下の位 置で該転動体に接触させるようにしたことを特徴とする。
また、 他の発明は、 さらに、 前記保持ピースを該保持ピースに隣接する前記転 動体の直径の 3 0〜5 0 %の位置で該転動体に接触させるようにしたことを特徴 とする。
また、 他の発明は、 さらに、 前記保持ピースの剛性値を 0 . 0 5 3 N/ zm以 上 0 . 1 7 5 N/ m以下としたことを特徴とする。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の実施の形態の一例であるリニアガイド装置の保持ビースを説 明するための説明的断面図である。
図 2は、 図 1の右側面図である。
図 3は、 鋼球間ピツチの変化量と日数と保持ピースの鋼球への接触位置との関 係を示すグラフ図である。
図 4は、 剛性値が従来より低い 4種類の保持ピースを鋼球間に介装した場合の リニアガイド装置の動摩擦力の変動を示すグラフ図である。
図 5は、 従来の保持ピースを鋼球間に介装したリニアガイド装置の動摩擦力の 変動を示すグラフ図である。
図 6は、 ヒゲ成分の大きさと保持ピースの剛性値との関係を示すグラフ図であ る。 図 7は、 剛性値が異なる各保持ピース毎の移動距離と変化量との関係を示すグ ラフ図である。
図 8は、 各保持ピースの剛性値と変化量との関係を示すグラフ図である。
図 9は、 リニアガイド装置の全体構成を説明するための説明的斜視図である。 図 1 0は、 従来の保持ピースを説明するための説明図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の実施の形態の一例を図を参照して説明する。 図 1は本発明の実 施の形態の一例であるリニアガイド装置の保持ピースを説明するための説明的断 面図、 図 2は図 1の右側面図、 図 3は鋼球間ピッチの変化量と日数と保持ピース の鋼球への接触位置との関係を示すグラフ図、 図 4は剛性値が従来より低い 4種 類の保持ピースを鋼球間に介装した場合のリニアガイド装置の動摩擦力の変動を 示すグラフ図、 図 5は従来の保持ピースを鋼球間に介装したリニアガイド装置の 動摩擦力の変動を示すグラフ図、 図 6はヒゲ成分の大きさと保持ピースの剛性値 との関係を示すグラフ図、 図 7は剛性値が異なる各保持ピース毎の移動距離と変 形量との関係を示すグラフ図、 図 8は各保持ピースの剛性値と永久変形量との関 係を示すグラフ図である。 なお、 この実施の形態のリニアガイド装置は、 図 9に 示す従来のリニアガイド装置に対して、 転動体無限循環軌道の互いに隣り合う各 鋼球間に介装された保持ピースが相違するだけであるため、 相違する部分につい てのみ説明する。
図 1に示すように、 転動体無限循環軌道 7の互いに隣り合う鋼球 B間には保持 ピース 1 0 0が介装されている。 保持ピース 1 0 0は例えばエラストマー材 （ノ、 ィトレルゃペルプレン （東洋紡績 （株） 製商品名） 等） により短円筒状に形成さ れており、 軸方向の両端面には所定の曲率半径を持つ凹面 1 0 1が形成されてい る。
そして、 この実施の形態では、 保持ビース 1 0 0の凹面 1 0 1を該保持ピース 1 0 0に隣接する鋼球 Bの直径 の 3 0〜5 0 %の位置 （図 2の Α2 /Αι χ 1 0 0 %が 3 0〜5 0 %の位置） で該鋼球 Βに接触させ、 且つ、 保持ビース 1 0 0 の剛性値を 0 . 0 5 3 N/〃n^:^Lh O . 1 7 5 N/〃m以下としている。 これに より、 保持ビース 1 0 0の素材をエラストマ一材とした場合においても潤滑剤等 の油脂による膨潤の影響による鋼球 B間ピッチの変動を抑制し、 作動性、 低騒音 性および耐久性のより一層の向上を低コストで且つ容易に実現する。
ここで、剛性値とは、 2つの鋼球 B間に保持ピース 1 0 0を介装した上で、 「鋼 球 B間に加えた圧縮力に対する、 鋼球 B間ピッチの変化の割合」 をいう。 すなわ ち、 剛性値 (N/^m)=鋼球 B間に加えた圧縮力 (N) /鋼球 B間ピッチの変化量 (〃m)である。
以下、 詳述する。
図 3に鋼球とエラストマー材の保持ピースの凹面との接触位置をそれぞれ鋼球 径の 7 0 %、 6 0 %、 5 0 %、 3 0 %となるように設定した 4種類の試験用の保 持ピースを用意し、 それぞれについて潤滑剤 （昭和シェル A V 2グリース） によ る膨潤の程度を確認した浸漬試験の結果を示す。 なお、 図 3の縦軸は試験用の保 持ピースを使用した場合の鋼球間ピッチの寸法変化量を、 横軸は経過日数を表し ている。
同図より、 鋼球と保持ピースの凹面との接触位置を、 鋼球径の 5 0 %以下とす ることによって、 エラストマー材の保持ビースとした場合においても、 潤滑剤等 の油脂による膨潤によって生じる鋼球間ピッチの経時的変ィ匕を最小限に抑えるこ とが可能であることが判る。
なお、 鋼球間ピッチの変化量が ± 1 0 zm以下であれば耐久性に及ぼす悪影響 はなくなり、 作動性や低騒音性に及ぼす悪影響を大幅に低減することが可能とな る。 また、 鋼球間ピッチの変ィ匕量が ± 5〃m以下であれば作動性や低騒音性に及 ぼす悪影響はなくなる。 したがって、 鋼球間ピッチの変化量は ± 1 0〃m以下に することが好ましく、 作動性や低騒音性の面からみると、 鋼球間ピッチの変化量 は ±5 zm以下とすることがより好ましい。
また、 図 3より、 鋼球と保持ピースの凹面との接触位置を 3 0〜 5 0 %の間を 狙うことにより、 エラストマ一材の保持ピースの膨潤による接点 （接触位置） の ずれによる鋼球間ピヅチの変化量と、 素材そのものの膨潤による厚みの増大によ る鋼球間ピッチの変化量とのバランスがとれ、 鋼球間ピッチの変化量を最も小さ くすることが可能となる。 このように保持ピースに隣接する鋼球が鋼球径の 50 %以下の位置で接触して 安定した鋼球間ピッチとなるような凹面形状を持つ保持ピースとすることにより、 保持ピースの素材をエラストマー材にしても潤滑剤等の油脂による膨潤の影響に よる鋼球間ピッチの変動を最小限に抑えることが可能となり、 鋼球列すきまの増 減による作動性や低騒音性、 耐久性の悪ィ匕を防止することができる。
次に、 保持ピースの剛性値を 0. 053N/〃n^^LtO. 1 Ί 5NZ m以下 にした根拠を述べる。 '
図 4 (a)〜 （d) に剛性値が従来より低い 4種類の保持ピ一ス a〜d (順番 に剛性値が 0. 05， 0. 075. 0. 1, 0. 2N/ im) を鋼球間に介装し た場合のリニァガイ .ド装置の動摩擦力を変動を示し、図 5に従来の保持ピース（剛 性値 2 N/ /m)を鋼球間に介装したリニアガイド装置の動摩擦力を変動を示し、 図 6に図 4及び図 5のデ一夕に基づいた作動性の目安となるヒゲ成分 （動摩擦力 の微少変動：小さいほど作動性が良好） の大きさと保持ピースの剛性値との関係 を示す。
図 6から明らかなように、 剛性値が 0. 175N./〃m以下で従来の保持ピー スを用いた場合のヒゲ成分の大きさ 1Nを下回り、 従って、 保持ピースの剛性値 が 0. 175 N/〃m以下の領域で作動性が向上するのが判る。また、図 6より、 保持ピースの剛性値が小さい程、 作動性が向上することが判るが、 保持ピースの 剛性値が小さい程、 循環 R部における曲げ力や転動中に作用する繰り返し応力等 による転動体間ピッチの永久変形量の値や潤滑剤等の油脂による膨潤の影響によ る変形量を合わせた鋼球間ピッチの変化量、 すなわち、 耐久性が問題となる場合 がある。
図 7に保持ピース a〜dの耐久性を表すものとして各保持ピースの移動距離と 変形量との関係を示し、 図 8に移動距離が約 125 kmでの鋼球間ピッチの変ィ匕 量と保持ビースの剛性値との関係を示す。 通常の保持ピース入りリニアガイド装 置においては、 40 /m以上の変化量が発生した場合、 鋼球列のすき間寸法が大 きくなりすぎて鋼球と保持ビースの円滑な公転が阻害され、 著しく耐久性が低下 する。従って、 図 8から 0. 05 SNZ zm以上の剛性値が保持ピースに必要な ことが半 Uる。 以上より、 保持ピースの剛性値を 0 . 0 5 3 NZ /m以上 0 . 1 7 5 N zm 以下とした。
このように転動体間に上記の剛性値を持つ保持ピースを介装したため、 部品の 加工誤差等による軌道長さのばらつきによつて転動体列中に圧縮力が作用した場 合でも、 従来の保持ピース入りリニアガイド装置と同等レベルの作動性と騒音特 性を確保することが可能となる。
また、 本発明を適用するにあたっては全ての鋼球間に本保持ピースを介装する ことが望ましいが、 一力所あるいは少数複数箇所で本保持ピースが介装されない 場合があっても、 本保持ビースを使用しない従来品よりは作動性 ·騒音特性向上 の効果が認められる。 その場合は、 本保持ピースの介装されない部位が、 鋼球列 から見て対象形となすのが効果的 （介装されない部位が連続しないように） であ る。
なお、 上記実施の形態では、 保持ビースの凹面の形状を鋼球半径に近似した曲. 率の R形状としたが、 これに限らず、 鋼球と接触する部分の保持ピースの凹面の 形状は、 ゴシック形状でもよいし円錐形状でもよいし球面形状で鋼球と球面のェ ヅジ部で接触する形状としてもよい。 鋼球と接触した際に、 安定した鋼球間ピヅ チとなるような凹面形状であることが、 保持ビースの精度管理を行う上で重要で ある。 また、 保持ピースをリニアガイド装置に使用する際には、 保持ビースがそ れぞれ分離してもよいし連結されていてもよい。
更に、 上記実施の形態では、 円筒状の保持ピースを用いたが、 これに限定され ず、 例えば円柱状の保持ビースを用いてもよい。
更に、 上記実施の形態では、 転動体として鋼球を例に採ったが、 これに限定さ れず、 例えばセラミック球等のボールでもよく、 また、 ころを用いた場合も本発 明を適用できる。
更に、 上記実施の形態では、 リニアガイド装置に本発明を適用した場合を例に 採ったが、 これに限定されず、 ボールねじ装置、 ボールスプライン装置、 リニア ボールブッシュ装置等の直動装置に本発明を適用してもよい。 産業上の利用の可能性
上記の説明から明らかなように、 本発明によれば、 保持ピースの素材をエラス トマー材とした場合においても潤滑剤等の油脂による膨潤の影響による転動体間 ピッチの変動を抑制することができるので、 作動性、 低騒音性および耐久性のよ り一層の向上を低コストで且つ容易に実現することができるという効果が得られ る。

Claims

請求の範囲
1 . 転動体転動溝を有する案内軸と、 該案内軸の前記転動体転動溝に対向す る転動体転動溝を有して、 これらの転動体転動溝間に挿入された多数の転動体の 転動を介して前記案内軸に案内されて相対的に移動すると共に、 該転動体を無限 に循環させる転動体無限循環軌道を有し、 且つ、 循環方向に互いに隣り合う各転 動体の間に保持ピースが介辈された可動体とを備えた直動装置において、 前記保持ピースを該保持ピースに隣接する前記転動体の直径の 5 0 %以下の位 置で該転動体に接触させるようにしたことを特徴とする直動装置。
2 . 前記保持ピースを該保持ピースに隣接する前記転動体の直径の 3 0〜5 0 %の位置で該転動体に接触させるようにしたことを特徴とする請求の範囲第 1 項記載の直動装置。
3. 前記保持ピースの剛性値を 0 . 0 5 3 NZ^m以上 0 . 1 7 5 N/ /m以 下としたことを特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項記載の直動装置。
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