スペーサ、スペーサを組み込んだ運動案内装置及びボールねじ
【課題】軌道部材のボール転走溝又は移動部材の負荷ボール転走溝の上に倒れたスペーサを確実に起き上がらせることができるスペーサを提供する。
【解決手段】スペーサ１６に、隣り合う一対のボール３のうちの一方のボール３ａに接触し、スペーサ１６の進行方向から見てスペーサ１６の周方向に配列される複数の第一のボール接触部１７ａと、隣り合う一対のボール３のうちの他方のボール３ｂに接触し、スペーサ１６の進行方向から見てスペーサ１６の周方向に配列される複数の第二のボール接触部１７ｂと、を設ける。一対のボール３が離れるとき、スペーサ１６の、複数の第一のボール接触部１７ａ側又は複数の第二のボール接触部１７ｂ側が、ボール転走溝１ａの上に倒れる。一対のボール３が近づくとき、スペーサ１６は、一方のボール３ａの上側の半分に接触点ＢＰ１にて接触し、かつ他方のボールの３ｂの下側の半分に接触点ＢＰ２にて接触する。
【解決手段】スペーサ１６に、隣り合う一対のボール３のうちの一方のボール３ａに接触し、スペーサ１６の進行方向から見てスペーサ１６の周方向に配列される複数の第一のボール接触部１７ａと、隣り合う一対のボール３のうちの他方のボール３ｂに接触し、スペーサ１６の進行方向から見てスペーサ１６の周方向に配列される複数の第二のボール接触部１７ｂと、を設ける。一対のボール３が離れるとき、スペーサ１６の、複数の第一のボール接触部１７ａ側又は複数の第二のボール接触部１７ｂ側が、ボール転走溝１ａの上に倒れる。一対のボール３が近づくとき、スペーサ１６は、一方のボール３ａの上側の半分に接触点ＢＰ１にて接触し、かつ他方のボールの３ｂの下側の半分に接触点ＢＰ２にて接触する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テーブル等の可動体がベッド等の固定体に対して運動するのを案内する運動案内装置、及びねじ軸を回転させてナットの直線運動を得るボールねじに関する。
【背景技術】
【０００２】
運動案内装置は、ベッド等の固定体に取り付けられる軌道部材と、テーブル等の可動体に取り付けられる移動部材と、を備える。移動部材は軌道部材に沿って直線運動又は曲線運動する。軌道部材のボール転走溝と移動部材の負荷ボール転走溝との間には、複数のボールが転がり運動可能に介在される。軌道部材に対して移動部材が相対的に移動するとき、複数のボールがこれらの間を転がり運動する。ボールの転がり運動により、最小の摩擦抵抗で移動部材が軌道部材に沿って移動部材を直線運動又は曲線運動する。
【０００３】
ねじ装置は、ねじ軸の外周面の螺旋状のボール転走溝とナットの内周面の負荷ボール転走溝とを対向させ、これらの間に複数のボールを介在させたものである。ナットに対してねじ軸を相対的に回転させると、ナットがねじ軸の軸線方向に直線運動する。複数のボールは、ねじ軸の螺旋状のボール転走溝とナットの負荷ボール転走溝との間を転がり運動する。ボールの転がり運動により、最小の摩擦抵抗でねじ軸を回転させることができる。
【０００４】
ところで、上記運動案内装置及び上記ねじ装置において、進行方向の前後のボール同士が接触していると、ボールが転がり運動するとき、ボール同士の接触する部分にすべりが発生し、ボールの早期磨耗を招く。隣り合うボールの接触を防止するため、ボール間にスペーサが介在される。複数のスペーサは、バンドにて一連に連結されることもあるし（バンドタイプのリテーナ）や、互いに分離されることもある（セパレートタイプのスペーサ）。
【０００５】
セパレートタイプのスペーサを運動案内装置やねじ装置の無限循環路内に組み込んだ場合、無限循環路内のどこかで円周方向すきま（ボールの進行方向のすきま）が生ずるおそれがある。すきまが生ずるのを防止するために、伸縮可能な弾性スペーサをボール間に介在させることが行われている（特許文献１参照）。特許文献１に記載のスペーサにおいて、スペーサの、ボールに接触する部分が弾性体から構成されている。弾性体が弾性変形することによって、一対のボール間の距離を調整している。
【０００６】
しかし、弾性スペーサを無限循環路に組み込んだとしても、なんらかの外乱等により、スペーサを挟んで隣り合う一対のボール間の距離が離れてしまうおそれがある。そして、スペーサが一対のボール間に挟まれた正規の状態から倒れる（言い換えれば、無限循環路の側方から見て、スペーサが正規の状態から約９０度回転する）おそれがある。
【０００７】
この問題を解決するために、特許文献２には、倒れても起き上がることができる円柱状の保持ピースが開示されている。この保持ピースの外周面は、倒れた状態の保持ピースを一対のボールで挟んだとき、ボールから保持ピースに起き上がるような偶力が働くように設計されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２８３８３８号公報
【特許文献２】特開２００６−３３６６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上記特許文献２に記載の発明には、ボール間で倒れた保持ピースがボールの下側に潜ってしまうという問題がある。保持ピースがボールの下側に潜った状態では、一対のボールを近づけても保持ピースを起き上がらせることができない。
【００１０】
この問題を解決するために、特許文献２に記載の発明においては、ボール及び保持ピースを入れたチューブを鉛直方向に立てている（特許文献２、段落００１９〜００２２参照）。しかし、もちろん、ボール及び保持ピースを入れたチューブを鉛直方向に立てる作業は、運動案内装置をベッド等に固定した後は困難である。たとえ、チューブを鉛直方向に立てることができたとしても、いくつかの保持ピースは起き上がることができないままでいる。
【００１１】
そこで本発明は、軌道部材のボール転走溝又は移動部材の負荷ボール転走溝の上に倒れたスペーサを起き上がらせ、ボール間に挟まれた状態に戻し、安定した案内を行うことができるスペーサ、このスペーサを組み込んだ運動案内装置及びボールねじを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様は、ボール転走溝を有する軌道部材と、前記ボール転走溝に対向する負荷ボール転走溝を有する移動部材と、前記軌道部材の前記ボール転走溝と前記移動部材の前記負荷ボール転走溝との間の負荷ボール転走路に配列される複数のボールと、を備える運動案内装置に組み込まれ、ボール同士の接触を防止するようにボール間に配置されるスペーサであって、前記スペーサは、前記スペーサを挟んで隣り合う一対のボールのうちの一方のボールに接触し、前記スペーサの進行方向から見て前記スペーサの周方向に配列される複数の第一のボール接触部と、前記一対のボールのうちの他方のボールに接触し、前記スペーサの進行方向から見て前記スペーサの周方向に配列される複数の第二のボール接触部と、を有し、前記一対のボールが離れるとき、前記スペーサの前記複数の第一のボール接触部側又は前記複数の第二のボール接触部側が、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝の上に倒れ、離れた前記一対のボールが近づくとき、前記スペーサが、前記一方のボールの、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝から離れた側の半分に接触し、かつ前記他方のボールの、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝に近い側の半分に接触し、これにより、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝の上に倒れた前記スペーサが起き上がり、前記一対のボール間に挟まれるスペーサである。
【００１３】
本発明の他の態様は、螺旋状のボール転走溝を有するねじ軸と、前記ボール転走溝に対向する負荷ボール転走溝を有するナットと、前記ねじ軸の前記ボール転走溝と前記ナットの前記負荷ボール転走溝との間の負荷ボール転走路に配列される複数のボールと、を備えるボールねじに組み込まれ、ボール同士の接触を防止するようにボール間に配置されるスペーサであって、前記スペーサは、前記スペーサを挟んで隣り合う一対のボールのうちの一方のボールに接触し、前記スペーサの進行方向から見て前記スペーサの周方向に配列される複数の第一のボール接触部と、前記一対のボールのうちの他方のボールに接触し、前記スペーサの進行方向から見て前記スペーサの周方向に配列される複数の第二のボール接触部と、を有し、前記一対のボールが離れるとき、前記スペーサの前記複数の第一のボール接触部側又は前記複数の第二のボール接触部側が、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝の上に倒れ、離れた前記一対のボールが近づくとき、前記スペーサが、前記一方のボールの、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝から離れた側の半分に接触し、かつ前記他方のボールの、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝に近い側の半分に接触し、これにより、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝の上に倒れた前記スペーサが起き上がり、前記一対のボール間に挟まれるスペーサである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ボール転走溝又は負荷ボール転走溝に倒れたスペーサを起き上がらせ、ボール間に挟まれた状態に戻すことができるので、安定した案内を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第一の実施形態における運動案内装置の斜視図（一部断面を含む）
【図２】上記運動案内装置の断面図
【図３】無限循環路に沿った運動案内装置の断面図
【図４】ボール間に挟まれた第一の実施形態のスペーサを示す図（図中（ａ）は平面図を示し、図中（ｂ）は正面図を示し、図中（ｃ）は側面図を示し、図中（ｄ）は背面図を示す）
【図５】第一の実施形態のスペーサの斜視図
【図６】スペーサの詳細図（図中（ａ）は正面図を示し、図中（ｂ）及び（ｃ）は断面図を示す）
【図７】スペーサの他の例を示す図（図中（ａ）は正面図を示し、図中（ｂ）は側面図を示し、図中（ｃ）は断面図を示す）
【図８】一対のボールが近づいたときのスペーサの挙動を示す平面図（スペーサの挙動がＮｏ．１→Ｎｏ．１０に変化）
【図９】一対のボールが近づいたときのスペーサの挙動を示す側面図（スペーサの挙動がＮｏ．１→Ｎｏ．５に変化）
【図１０】一対のボールが近づいたときのスペーサの挙動を示す側面図（スペーサの挙動がＮｏ．６→Ｎｏ．１０に変化）
【図１１】ボール間に挟まれた第二の実施形態のスペーサの側面図
【図１２】第二の実施形態のスペーサの斜視図
【図１３】第二の実施形態のスペーサの断面図
【図１４】一対のボール間に挟まれた正規の状態にあるスペーサの側面図
【図１５】一対のボールが離れたり、近づいたりしたときのスペーサの挙動を示す側面図（スペーサの挙動がＮｏ．１→Ｎｏ．１０に変化）
【図１６】一対のボールが離れたり、近づいたりしたときのスペーサの挙動を示す平面図（スペーサの挙動がＮｏ．１→Ｎｏ．１０に変化）
【図１７】ボール転走溝上に倒れたスペーサを示す図（図中（ａ）は側面図を示し、図中（ｂ）は斜視図を示す）
【図１８】一対のボールが近づいたとき、ボール転走溝上で姿勢を矯正するスペーサの挙動を示す側面図（スペーサの挙動がＮｏ．５−１→Ｎｏ．５−４に変化）
【図１９】一対のボールが近づいたとき、ボール転走溝上で姿勢を矯正するスペーサの挙動を示す平面図（スペーサの挙動がＮｏ．５−１→Ｎｏ．５−４に変化）
【図２０】本発明の第三の実施形態のねじ装置の斜視図（一部断面を含む）
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１及び図２は、本発明の第一の実施形態における運動案内装置としてのリニアガイドを示す。図１はリニアガイドの斜視図を示し、図２はリニアガイドの断面図を示す。
【００１７】
リニアガイドは、直線状に伸びる軌道部材としての軌道レール１と、この軌道レール１に複数のボール３を介して移動自在に設けられた移動部材としての移動ブロック２とを備えている。
【００１８】
軌道レール１は、断面略四角形状で細長く伸びる。軌道レール１には、軌道レール１の下面をベッド等の固定部に取り付けるためのボルト用の通し孔１ｂが上面から下面に貫通して形成される。軌道レール１の左右側面及び上面には、長手方向に沿って直線状に伸びるボール転走溝１ａが形成される。この実施形態では、軌道レール１の上面の幅方向の端部には突部１１が形成され、突部１１の上側及び下側に合計四条のボール転走溝１ａが形成される。ボール転走溝１ａの断面形状は単一の円弧からなるサーキュラーアーク溝形状又は二つの円弧からなるゴシックアーチ溝形状に形成される。ボール３はボール転走溝１ａに一点又は二点で接触する。
【００１９】
移動ブロック２は、軌道レール１のボール転走溝１ａに対向する負荷ボール転走溝２ａが形成される移動ブロック本体４と、移動ブロック本体４の移動方向の両端部に取り付けられる一対の蓋部材としてのエンドプレート５、から構成される。図２に示すように、移動ブロック本体４は、軌道レール１の上面に対向する中央部４ａと、中央部４ａの左右両側から下方に伸び、軌道レール１の左右側面に対向する側壁部４ｂと、を備える。移動ブロック本体４の中央部４ａの下面及び側壁部４ｂの内側面には、軌道レール１のボール転走溝１ａに対向する四条の負荷ボール転走溝２ａが形成される。負荷ボール転走溝２ａの断面形状は単一の円弧からなるサーキュラーアーク溝形状又は二つの円弧からなるゴシックアーチ溝形状に形成される。ボール３は負荷ボール転走溝２ａに一点又は二点で接触する。
【００２０】
図１に示すように、移動ブロック２の上面には、移動ブロックをテーブル等の相手部品に取り付けるための取付けねじ２ｂが加工される。移動ブロック２の移動方向の端面には、移動ブロック２内に塵芥等の異物が侵入するのを防止する端面シール６が取り付けられる。移動ブロック２の側壁部４ｂの下面には、下側からの異物の侵入を防ぐ、サイドシール１２が取り付けられる。移動ブロック２の中央部４ａの下面及び側壁部４ｂの下面には、移動ブロック２を軌道レール１から取り外したときにボール３が脱落するのを防止するボール保持プレート１３，１２が取り付けられる。さらに、移動ブロック２には、無限循環路にグリース、潤滑油等の潤滑剤を供給するためのニップル９が取り付けられる。
【００２１】
図２に示すように、軌道レール１のボール転走溝１ａ及び移動ブロック２の負荷ボール転走溝２ａとの間に、軌道レール１の長手方向に伸びる負荷ボール転走路Ｐ１が形成される。移動ブロック２には、無負荷戻し路Ｐ２も形成されていて、この無負荷戻し路Ｐ２は負荷ボール転走路Ｐ１と平行に伸びる。
【００２２】
図３に示すように、移動ブロック本体４には、移動ブロック本体４のインサート成形、又は樹脂成形された部品の組み込み等により、無負荷戻し路構成部７及び内周案内部８が形成される。無負荷戻し路構成部７に、負荷ボール転走溝２ａと平行に伸びる無負荷戻し路Ｐ２が形成される。内周案内部８には方向転換路Ｐ３の内周側が形成される。方向転換路Ｐ３の外周側である外周案内部はエンドプレート５に形成される。エンドプレート５を移動ブロック本体４に取り付けることで、Ｕ字状の方向転換路Ｐ３が形成される。方向転換路Ｐ３は、負荷ボール転走路Ｐ１と無負荷戻し路Ｐ２とを接続する。これら負荷ボール転走路Ｐ１、無負荷戻し路Ｐ２及び方向転換路Ｐ３によってサーキット状の無限循環路が形成される。
【００２３】
サーキット状の無限循環路には、複数のボール３が配列・収容される。複数のボール３は、負荷ボール転走路Ｐ１を荷重を受けながら転がり運動する。負荷ボール転走路Ｐ１の一端まで転がったボール３は、Ｕ字状の方向転換路Ｐ３を経由した後、無負荷戻し路Ｐ２に入る。無負荷戻し路Ｐ２を通過したボールは、反対側の方向転換路Ｐ３を経由した後、再び負荷ボール転走路Ｐ１に入る。
【００２４】
複数のボール３間には、後述する複数のスペーサ１６，２１，２６が挟まれる。スペーサ１６，２１，２６の個数はボール３の個数と等しい。複数のスペーサ１６，２１，２６は互いに分離している。
【００２５】
図４ないし図６は、本発明の第一の実施形態のスペーサ１６を示す。図４は、隣り合う一対のボール３間に挟まれるスペーサ１６を示し、図５は、単独のスペーサ１６の斜視図を示し、図６は、単独のスペーサの正面図及び断面図を示す。図５及び図６に示すように、スペーサ１６は円盤を基礎形状とし、その周縁部１７が交互に第一のボール接触部としての山部１７ａ及び第二のボール接触部としての谷部１７ｂを有するように連続した波形状に折り曲げられている。この実施形態では、三つの山部１７ａが周方向に均等間隔をあけて（１２０度の間隔をあけて）設けられ、三つの谷部１７ｂが周方向に均等間隔をあけて（１２０度の間隔をあけて）設けられる。山部１７ａ及び谷部１７ｂの個数は三つ以上あればよく、その個数は限定されない。例えば、周縁部１７をスペーサ１６の本体部１８の周囲を縁取るように形成し、本体部１８よりも厚くして周縁部１７の先端を断面円弧状にすることもできる。これによれば、周縁部１７がボール３に接触する位置が変化しても、周縁部１７とボール３とを点接触させることができる。ただし、周縁部１７の厚みは本体部１８と同じ厚さでもよい。周縁部１７は周方向に連続する波形状に形成されていて、スリット等で分断されていない。スペーサ１６は、樹脂の射出成型により製造される。
【００２６】
周縁部１７の内側には、周縁部１７よりも厚みが薄く、かつ厚みが略一定の本体部１８が形成される。本体部１８は、周縁部１７と同様に、周方向に周縁部と同一の位相の山部１８ａ及び谷部１８ｂが形成されるように波形状に折り曲げられる。本体部１８及び周縁部１７の山部１８ａ，１７ａは、スペーサ１６の外周側に行くにしたがって一方のボール３ａ（図４（ｃ）参照）に近づくように湾曲する。本体部１８及び周縁部１７の谷部１８ｂ，１７ｂは、スペーサ１６の外周側に行くにしたがって他方のボール３ｂ（図４（ｃ）参照）に近づくように湾曲する。本体部１８及び周縁部１７の山部１８ａ，１７ａ及び谷部１８ｂ，１７ｂを含む断面において（図６（ｃ）参照）、本体部１８及び周縁部１７はＳ字状に湾曲する。本体部１８及び周縁部１７の、山部１８ａ，１７ａの稜線１９ａ（図４（ｂ）参照）は、スペーサ１６の中央の貫通孔２０から放射状に伸びる。同様に、谷部１８ｂ，１７ｂの稜線１９ｂは、スペーサ１６の中央の貫通孔２０から放射状に伸びる。
【００２７】
図４（ｂ）に示すように、スペーサ１６が円滑に無限循環路を循環するように、ボール３及びスペーサ１６の進行方向からみて、スペーサ１６の外形は円形状に形成される。スペーサ１６の外形は、ボール３の直径と同等以下であればよい。すなわち、スペーサ１６がボール３間に挟まれたときに、スペーサ１６が周方向に拡がった状態で、スペーサ１６の外形がボール３の直径よりも小さければよい。本体部１８の中央には、スペーサ１６の表側と背面側との間で潤滑剤の行き来が可能になるように、本体部を厚み方向に貫通する貫通孔２０があけられる。貫通孔２０の中心線は、隣り合う一対のボール３ａ，３ｂ（図４（ｃ）参照）の中心を結んだ線３Ｌ上に位置する。貫通孔２０の周囲の、本体部１８の内周側には、平らなリング形状の円環部２０ａが形成される（図６参照）。円環部２０ａは、中心に向かって厚さが薄くなるテーパ形状に形成されている。円環部２０ａは平らには限定されず、ボール３の曲率に沿って湾曲していてもよい。本体部１８は円環部２０ａの外側において波形状に折り曲げられている。スペーサ１６を貫通孔２０の中心線を含む断面で切断すると、本体部１８は円環部２０ａから周縁部１７に向かって曲線的に伸びる（図６（ｃ）参照）。
【００２８】
図４（ｃ）に示すように、隣り合う一対のボール３でスペーサ１６を挟んだとき、スペーサ１６の周縁部１７の三つの山部１７ａが一方のボール３ａに接触し、スペーサ１６の周縁部１７の三つの谷部１７ｂが他方のボール３ｂに接触する。スペーサ１６の周縁部１７の断面形状は円弧形状に形成されているので、周縁部１７とボール３との接触は点接触になる。スペーサ１６の周縁部１７の山部１７ａと一方のボール３ａとは合計三点で点接触する。三つの接触点ＣＰ１（図４（ｂ）参照）は、スペーサ１６及びボール３の進行方向からみて、スペーサ１６の周方向に１２０度の均等間隔をあけて配列される。同様に、スペーサ１６の周縁部１７の谷部１７ｂと他方のボール３ｂとは合計三点で点接触し、三つの接触点ＣＰ２（図４（ｄ）参照）は、スペーサ１６及びボール３の進行方向からみて、スペーサ１６の周方向に１２０度の均等間隔をあけて配列される。スペーサ１６の山部１７ａと一方のボール３ａとの接触点ＣＰ１、及びスペーサ１６の谷部１７ｂと他方のボール３ｂとの接触点ＣＰ２は、スペーサ１６の正面側及び背面側に周方向に６０度毎に交互に表れる。スペーサ１６の中心を対称の中心にして、各山部１７ａと各谷部１７ｂとは点対称の位置にある。スペーサ１６の本体部１８とボール３とは接触することなく、これらの間にはすきまがあく。
【００２９】
一対のボール３でスペーサ１６を挟んだとき、スペーサ１６はその進行方向に僅かに縮んだ状態にある。スペーサ１６が縮んだ状態では、周方向に交互に形成される山部１７ａ及び谷部１７ｂは、平板形状に近付くように弾性変形している。スペーサ１６は樹脂等の弾性体からなるので、撓んだ山部１７ａ及び谷部１７ｂが元の波形状に復元しようとすることによって、スペーサ１６には、隣り合うボール３同士を引き離そうとする弾性力が発生する。
【００３０】
スペーサ１６の、実際のボール３と接触している部分は、転がり抵抗、磨耗、発熱等々の転がり運動の基礎的な機能面から考えると少ないほどよい。ボール３は三点で支持すれば位置は安定する。よって、山部１７ａ及び谷部１７ｂはそれぞれボールと三点で点接触するのが望ましい。ただし、悪環境条件下で磨耗がより心配される場合には、山部１７ａ及び谷部１７ｂを余分に四，五，六…個としておくのもよい。
【００３１】
図７は、スペーサの他の例を示す。図中（ａ）は正面図を、図中（ｂ）は側面図を、図中（ｃ）は断面図を示す。この例のスペーサ２１も、その周縁部が周方向に交互に山部２２ａ及び谷部２２ｂを有する波形状に形成される。スペーサ２１は、隣接する一対のボール３のうちの一方のボール３ａに接触する三つの山部２２ａを有すると共に、一対のボール３のうちの他方のボール３ｂに接触する少なくとも三つの谷部２２ｂを有する。スペーサ２１と一方のボール３ａとは合計三つの点ＣＰ１で点接触し、スペーサ２１と他方のボール３ｂとも合計三つの点ＣＰ２で点接触する。スペーサ２１の中心２１ａを対称の中心にして、各山部２２ａと各谷部２２ｂとは点対称の位置にある。すなわち、図７（ｃ）の断面図で示すように、山部２２ａと谷部２２ｂとは同一の断面図上に表れる。スペーサ２１の中央には、スペーサ２１及びボール３の進行方向に貫通する貫通孔２４が開けられる。
【００３２】
この例のスペーサ２１は上記実施形態のスペーサ１６と以下の点が相違する。図７（ａ）に示すように、スペーサ２１は円板を波形状に折り曲げた形状をなし、スペーサ２１の正面形状は円形状よりも六角形に近くなる。図７（ｃ）に示すように、スペーサ２１はその全体に亘って厚みが一定に形成される（スペーサ１６のように、周縁部１７が本体部１８よりも厚みが厚く形成されたり、円環部２０ａが本体部よりも厚みが薄く形成されることはない）。貫通孔２４の中心を含んだ断面において、スペーサ２１はＳ字状に湾曲している（スペーサ１６のように、平らな円環部２０ａは形成されない）。
【００３３】
本実施形態のスペーサ１６，２１は、軌道レール１のボール転走溝１ａ又は移動ブロック２の負荷ボール転走溝２ａの上に倒れても起き上がる機能を持つ。以下に図８ないし図１０に基づいて、スペーサ１６，２１の起き上がり機能を説明する。
【００３４】
図８には、一対のボール３が近づいたときのスペーサ１６の挙動の平面図を示し、図９及び図１０には、一対のボール３が近づいたときのスペーサ１６の挙動の側面図を示す。図８ないし図１０において、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０はスペーサ１６が倒れた後のスペーサの経時的な挙動の変化を表し、同一のＮｏ．は同一の時間を表す。
【００３５】
図８及び図９のＮｏ．１に示すように、隣り合う一対のボール３が離れると、一対のボール３間に挟まれていたスペーサ１６が、重力により軌道レール１のボール転走溝１ａの上に倒れる。スペーサ１６が倒れると、スペーサ１６の山部１７ａ側（図４（ａ）に示すスペーサ１６の正面側）がボール転走溝１ａ上に倒れる。もちろん、スペーサ１６の谷部１７ｂ側がボール転走溝１ａ上に倒れる確率は、スペーサ１６の山部１７ａ側がボール転走溝１ａ上に倒れる確率に等しい。ここでは説明の便宜上、スペーサ１６の山部１７ａ側がボール転走溝１ａ上に倒れるとする。また、スペーサ１６は、移動ブロック２の負荷ボール転走溝２ａ側に倒れることもあるが、ここでは説明の便宜上、ボール転走溝１ａ上に倒れるとする。
【００３６】
図８及び図９のＮｏ．１に示すように、スペーサ１６がボール転走溝１ａ上に倒れるとき、スペーサ１６の水平面内での回転角度は任意であり、スペーサ１６の三つの山部１７ａ及び三つの谷部１７ｂの位置も任意となる。ただし、スペーサ１６は無限循環路から外れることはできないので、スペーサ１６中心はボール転走溝１ａの中心線１ａ−１の近くに位置する。
【００３７】
図８及び図９のＮｏ．１→Ｎｏ．４に示すように、一方のボール３ａ及び他方のボール３ｂがスペーサ１６に近づいたとき、一方のボール３ａがスペーサ１６の谷部１７ｂの近傍の点ＢＰ１にてスペーサ１６に接触し、他方のボール３ｂがスペーサ１６の谷部１７ｂと山部１７ａの間の点ＢＰ２にてスペーサ１６に接触する。一方のボール３ａ及び他方のボール３ｂがスペーサ１６に接触すると、スペーサ１６の水平面内での向きが矯正され、矯正後にＮｏ．４に示すように、一方のボール３ａがスペーサ１６の谷部１７ｂの近傍でスペーサ１６に一点ＢＰ１で接触し、他方のボール３ｂがスペーサ１６に二点ＢＰ２で接触する。
【００３８】
スペーサ１６の水平面内での向きの矯正に伴って、スペーサ１６の三つの山部１７ａのうち、一つの山部１７ａ−１がボール転走溝１ａの底に接触し、残りの二つの山部１７ａ−２がボール転走溝１ａの底よりも高い位置又はボール転走溝１ａの外側に接触する（図９Ｎｏ．４参照）。これにより、スペーサ１６の中心線１６Ｌがボール転走溝１ａに対して傾き、スペーサ１６が一方のボール３ａの上側の半分に接触し、スペーサ１６が他方のボール３ｂの下側の半分に接触するようになる。言い換えれば、スペーサ１６が一方のボール３ａの北半球部分に接触し、かつ他方のボール３ｂの南半球部分に接触するようになる。スペーサ１６に起き上がる回転力が作用するので、安定した案内を行うことができる。
【００３９】
一方のボール３ａ及び他方のボール３ｂ間の距離がさらに縮まることによって、図８のＮｏ．５→Ｎｏ．９、及び図９のＮｏ．５→図１０のＮｏ．９に示すように、スペーサ１６は一方のボール３ａに二点ＢＰ１で接触し、他方のボール３ｂに二点で接触しつつ、ボール転走溝上に倒れた状態から起き上がる。最終的には、図８のＮｏ．１０及び図１０のＮｏ．１０に示すように、ボール３ａ，３ｂに挟まれた状態に戻る。この状態で、スペーサ１６は一方のボール３ａに三点ＢＰ１で接触し、他方のボール３ｂに三点ＢＰ２で接触する。
【００４０】
なお、図８ないし図１０には、軌道レール１のボール転走溝１ａが水平面内に配置された状態が示されている。しかし、図２に示すように、接触角線Ｌ１（ボール３とボール転走溝１ａとの接触点と、ボール３と負荷ボール転走溝２ａとの接触点と、を結んだ線）が水平面に対して例えば４５°傾いていてもよい。
【００４１】
図１１ないし図１３は、本発明の第二の実施形態のスペーサ２６を示す。この実施形態のスペーサ２６は、隣り合う一対のボール３間に配置される中央部２７と、中央部２７の外周から放射状に一方のボール３ａに向かって伸びる三本の第一のアーム２８と、中央部２７の外周から放射状に他方のボール３ｂに向かって伸びる三本の第二のアーム２９と、を備える。三本の第一のアーム２８と一方のボール３ａとは三点で接触し、三本の第二のアーム２９と他方のボール３ｂとは三点で接触する。三本の第一のアーム２８がスペーサ２６と一方のボール３ａとの相対的な位置関係を定め、三本の第二のアーム２９がスペーサ２６と他方のボール３ｂとの相対的な位置関係を定める。ボール３ａ，３ｂを三点で支持することによって、ボール３ａ，３ｂの位置が安定する。
【００４２】
第一のアーム２８は一方のボール３ａに向かって湾曲していて、第一のボール接触部としてのその先端部２８ａが一方のボール３ａに接触する。第二のアーム２９は他方のボール３ｂに向かって湾曲していて、第二のボール接触部としてのその先端部２９ａが他方のボール３ｂに接触する。一方のボール３ａと他方のボール３ｂの間でスペーサ２６が挟まれたとき、第一及び第二のアーム２８，２９が弾性変形して湾曲する。スペーサ２６には、第一及び第二のアーム２８，２９が復元しようとする弾性力が発生する。
【００４３】
図１２に示すように、スペーサ２６の中央部２７は、円盤形状をなし、その軸線方向の両端面に潤滑剤を保持する凹部２７ａが形成される。図１３に示すように、スペーサ２６の中心２６ａを対称の中心にして、第一のアーム２８と第二のアーム２９とは点対称の位置にある。
【００４４】
本発明の第二の実施形態のスペーサ２６も、軌道レール１のボール転走溝１ａ又は移動ブロック２の負荷ボール転走溝２ａ上に倒れても起き上がる機能を持つ。以下に図１４ないし図１９に基づいて、スペーサ２６の起き上がり機能を説明する。
【００４５】
図１４に示すように、まず、スペーサ２６は一対のボール間に挟まれた正規の状態にある。このとき、スペーサ２６の第一のアーム２８及び第二のアーム２９は弾性変形していて、ボール３間に挟まれたスペーサ２６はその弾性力により宙に浮いた状態にある。スペーサ２６の中心２６ａは、ボール３ａ，３ｂの中心を結んだ線上に位置する。
【００４６】
図１５及び図１６は、スペーサ２６を挟んだ一対のボール３が一旦離れ、再び近づいたときの、スペーサ２６の挙動を示す図である。図１５はボール転走溝１ａを側方から見た側面図を示し、図１６はボール転走溝１ａを上方から見た平面図を示す。Ｎｏ．１のときは、スペーサ２６は一対のボール３間に挟まれた正規の状態にある。Ｎｏ．２以降では、一方のボール３ａの位置を固定して、他方のボール３ｂを右方向に移動させている。
【００４７】
Ｎｏ．２→Ｎｏ．５に示すように、一対のボール３間の距離が離れると、スペーサ２６がボール転走溝１ａ上に倒れる。Ｎｏ．５のとき、スペーサ２６の三つの第二のアーム２９がボール転走溝１ａに接触する。
【００４８】
Ｎｏ．６に示すように、一旦離れた一対のボール３が近づき、一対のボール３がスペーサ２６に接触すると、一対のボール３によってスペーサ２６の水平面内での向きが矯正され、三本の第二のアーム２９のうちの一本がボール転走溝１ａの底に接触し、残りの二本がボール転走溝１ａの外側に接触するようになる。そして、スペーサ２６の第一のアーム２８が一方のボール３ａの上側の半分に接触し、第一のアーム２８と点対称の位置にある第二のアーム２９が他方のボール３ｂの下側の半分に接触する。
【００４９】
図１７にＮｏ．６の状態の詳細図を示す。スペーサ２６がボール転走溝１ａの上に倒れたとき、三本の第二のアーム２９のうち、二本（図１７（ｂ）中の２９−２，２９−３）がボール転走溝１ａの外側に接触し、残りの一本（図１７（ｂ）中の２９−１）がボール転走溝１ａの底に接触する。これにより、第一のアーム２８が一方のボール３ａの上側の半分に接触し、第二のアーム２９が他方のボール３ｂの下側の半分に接触するようになる。なお、第一のアーム２８が一方のボール３ａに接触するとき、第一のアーム２８は一方のボール３ａの中心を通る水平面より僅かに下側に接触してもよい。弾性変形後に第一のアーム２８が一方のボール３ａの上側の半分に接すればよいからである。
【００５０】
図１５及び図１６のＮｏ.７→Ｎｏ.１０に示すように、一対のボール３がさらに近付くと、スペーサ２６は起き上がるように回転させられる。最終的にはＮｏ.１０からＮｏ.１に移行し、再び一対のボール３に挟まれた状態になる。このとき、Ｎｏ.１の接触状態とは逆に、第一のアーム２８が他方のボール３ｂに接触し、第二のアーム２９が一方のボール３ａに接触する。
【００５１】
図１８及び図１９は、離れた一対のボール３がスペーサ２６に近づいたときのスペーサ２６の水平面内での回転の挙動を示す図である。図１５及び図１６のＮｏ.５からＮｏ.６に至る過程に図１８及び図１９のＮｏ.５−１からＮｏ.５−４の挙動が存在する。
【００５２】
図１９のＮｏ.５−１に示すように、スペーサ２６がボール転走溝１ａ上に倒れたとき、スペーサ２６の水平面内での回転角度は任意であり、スペーサ２６の中心２６ａからの三本の第二のアーム２９の向きも任意となる。
【００５３】
図１９のＮｏ.５−２→Ｎｏ.５−３に示すように、他方のボール３ｂがスペーサ２６に近づいたとき、スペーサ２６の第一のアーム２８が第二のアーム２９よりも先に他方のボール３ｂに接触する。図１８及び図１９のＮｏ.５−２→Ｎｏ.５−３に示すように、第一のアーム２８が他方のボール３ｂに接触することによって、スペーサ２６の水平面内での向きが矯正される。そして、矯正後にＮｏ．５−４に示すように、二本の第一のアーム２８が他方のボール３ｂに接触した状態になる。スペーサ２６の向きの矯正に伴って、第二のアーム２９はボール転走溝１ａの底に接触するようになる。以降、ボール３ａ，３ｂがさらに近付くことによって、図１６及び図１７のＮｏ．６→Ｎｏ．１０に示すように、スペーサ２６が起き上がり、ボール３ａ，３ｂに挟まれた状態になる。
【００５４】
図２０は、本発明のスペーサ１６，２１，２６が組み込まれるねじ装置を示す。ねじ装置は、外周面に螺旋状のボール転走溝３１ａが形成されるねじ軸３１と、内周面にボール転走溝３１ａに対向する螺旋状の負荷ボール転走溝３２ａが形成されるナット３２を備える。
【００５５】
ねじ軸３１は、炭素鋼、クロム鋼、又はステンレス鋼などの棒鋼の外周面に、所定のリードを有する螺旋状のボール転走溝３１ａを切削及び研削加工又は転造加工によって形成したものである。ボール転走溝３１ａの条数は一条、二条、三条等様々に設定される。ボール転走溝３１ａの断面は単一の円弧からなるサーキュラーアーク溝形状、又は二つの円弧を組み合わせたゴシックアーチ溝形状である。
【００５６】
ナット３２は、炭素鋼、クロム鋼、又はステンレス鋼などの円筒の内周面に、所定のリードを有する螺旋状の負荷ボール転走溝３２ａを切削及び研削加工又は転造加工によって形成したものである。ナット３２は、内周面に負荷ボール転走溝３２ａが加工されるナット本体３５と、ナット本体３５の両端に設けられる蓋部材としての一対のエンドキャップ３８と、から構成される。ナット本体３５の外周の軸線方向の端部には、ナット３２を相手部品に取り付けるためのフランジ３４が形成される。ナット本体３５の負荷ボール転走溝３２ａは、ねじ軸３１のボール転走溝３１ａに対向する。ナット本体３５には、ボール３３を循環させるためにナット本体３５の軸線方向に貫通するボール戻し路３２ｂが開けられる。エンドキャップ３８には、ねじ軸３１のボール転走溝３１ａを転がるボール３３を掬い上げ、ボール戻し路３２ｂに導く方向転換路が開けられる。ねじ軸３１のボール転走溝３１ａと、ナット本体３５の負荷ボール転走溝３２ａとの間の負荷ボール転走路、方向転換路、及びボール戻し路３２ｂから構成される無限循環路には、複数のボール３３が配列・収容される。
【００５７】
ねじ軸３１を回転させると、ボール３３を介してねじ軸３１に嵌まるナット３２が軸線方向に移動する。それと同時に、ボール３３が無限循環路を循環する。負荷ボール転走路を転がるボール３３は、負荷ボール転走路の一端まで転がった後、エンドキャップ３８の方向転換路内に掬い上げられ、ボール戻し路３２ｂを経由した後、反対側のエンドキャップ３８から元の負荷ボール転走路の他端に戻される。
【００５８】
ボール３３間には、ボール３３同士の接触を防止するスペーサ１６，２１，２６が介在される。ねじ軸３１のボール転走溝３１ａ又はナット３２の負荷ボール転走溝３２ａ上に倒れたスペーサ１６，２１，２６が起き上がる仕組みは、上述したとおりである。
【００５９】
なお、本発明は上記実施形態に限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記の実施形態では、移動ブロックが直線的に運動するリニアガイドについて説明したが、本発明は移動ブロックが曲線的に運動する曲線運動案内装置にも適用することもできる。さらに、軌道部材としての軌道軸と、移動部材としての軌道軸を囲む外筒と、から構成されるボールスプラインにも適用することができる。さらに、本発明は、軌道部材としての外輪と、移動部材としての内輪とから構成される回転ベアリングにも適用することができる。
【００６０】
スペーサは上記第一及び第二の実施形態のスペーサの形状に限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲でさまざまに変更可能である。例えば、第一の実施形態のスペーサの山部及び谷部の個数、第二の実施形態のスペーサの第一のアーム及び第二のアームの個数は、三個に限られることはなく、三個以上であればよい。ただし、偶数よりも奇数が望ましい。なぜならば、例えばスペーサに偶数個の第一のアーム及び偶数個の第二のアームを周方向に均等間隔で配列すると、第一のアームの点対称な位置に第一のアームが表れる。こうなると、スペーサが一方のボールの上半分に接触し、かつスペーサが他方のボールの下半分に接触する状態を作り難くなるからである。
【符号の説明】
【００６１】
１…軌道レール（軌道部材），１ａ…ボール転走溝，２…移動ブロック（移動部材），２ａ…負荷ボール転走溝，３…ボール，３ａ…一方のボール，３ｂ…他方のボール，１６，２１，２６…スペーサ，１７ａ，２２ａ…山部（第一のボール接触部），１７ｂ，２２ｂ…谷部（第二のボール接触部），２７…中央部，２８…第一のアーム（第一のボール接触部），２９…第二のアーム（第二のボール接触部），３１…ねじ軸，３１ａ…ボール転走溝，３２…ナット，３２ａ…負荷ボール転走溝，３３…ボール，Ｐ１…負荷ボール転走路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テーブル等の可動体がベッド等の固定体に対して運動するのを案内する運動案内装置、及びねじ軸を回転させてナットの直線運動を得るボールねじに関する。
【背景技術】
【０００２】
運動案内装置は、ベッド等の固定体に取り付けられる軌道部材と、テーブル等の可動体に取り付けられる移動部材と、を備える。移動部材は軌道部材に沿って直線運動又は曲線運動する。軌道部材のボール転走溝と移動部材の負荷ボール転走溝との間には、複数のボールが転がり運動可能に介在される。軌道部材に対して移動部材が相対的に移動するとき、複数のボールがこれらの間を転がり運動する。ボールの転がり運動により、最小の摩擦抵抗で移動部材が軌道部材に沿って移動部材を直線運動又は曲線運動する。
【０００３】
ねじ装置は、ねじ軸の外周面の螺旋状のボール転走溝とナットの内周面の負荷ボール転走溝とを対向させ、これらの間に複数のボールを介在させたものである。ナットに対してねじ軸を相対的に回転させると、ナットがねじ軸の軸線方向に直線運動する。複数のボールは、ねじ軸の螺旋状のボール転走溝とナットの負荷ボール転走溝との間を転がり運動する。ボールの転がり運動により、最小の摩擦抵抗でねじ軸を回転させることができる。
【０００４】
ところで、上記運動案内装置及び上記ねじ装置において、進行方向の前後のボール同士が接触していると、ボールが転がり運動するとき、ボール同士の接触する部分にすべりが発生し、ボールの早期磨耗を招く。隣り合うボールの接触を防止するため、ボール間にスペーサが介在される。複数のスペーサは、バンドにて一連に連結されることもあるし（バンドタイプのリテーナ）や、互いに分離されることもある（セパレートタイプのスペーサ）。
【０００５】
セパレートタイプのスペーサを運動案内装置やねじ装置の無限循環路内に組み込んだ場合、無限循環路内のどこかで円周方向すきま（ボールの進行方向のすきま）が生ずるおそれがある。すきまが生ずるのを防止するために、伸縮可能な弾性スペーサをボール間に介在させることが行われている（特許文献１参照）。特許文献１に記載のスペーサにおいて、スペーサの、ボールに接触する部分が弾性体から構成されている。弾性体が弾性変形することによって、一対のボール間の距離を調整している。
【０００６】
しかし、弾性スペーサを無限循環路に組み込んだとしても、なんらかの外乱等により、スペーサを挟んで隣り合う一対のボール間の距離が離れてしまうおそれがある。そして、スペーサが一対のボール間に挟まれた正規の状態から倒れる（言い換えれば、無限循環路の側方から見て、スペーサが正規の状態から約９０度回転する）おそれがある。
【０００７】
この問題を解決するために、特許文献２には、倒れても起き上がることができる円柱状の保持ピースが開示されている。この保持ピースの外周面は、倒れた状態の保持ピースを一対のボールで挟んだとき、ボールから保持ピースに起き上がるような偶力が働くように設計されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２８３８３８号公報
【特許文献２】特開２００６−３３６６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上記特許文献２に記載の発明には、ボール間で倒れた保持ピースがボールの下側に潜ってしまうという問題がある。保持ピースがボールの下側に潜った状態では、一対のボールを近づけても保持ピースを起き上がらせることができない。
【００１０】
この問題を解決するために、特許文献２に記載の発明においては、ボール及び保持ピースを入れたチューブを鉛直方向に立てている（特許文献２、段落００１９〜００２２参照）。しかし、もちろん、ボール及び保持ピースを入れたチューブを鉛直方向に立てる作業は、運動案内装置をベッド等に固定した後は困難である。たとえ、チューブを鉛直方向に立てることができたとしても、いくつかの保持ピースは起き上がることができないままでいる。
【００１１】
そこで本発明は、軌道部材のボール転走溝又は移動部材の負荷ボール転走溝の上に倒れたスペーサを起き上がらせ、ボール間に挟まれた状態に戻し、安定した案内を行うことができるスペーサ、このスペーサを組み込んだ運動案内装置及びボールねじを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様は、ボール転走溝を有する軌道部材と、前記ボール転走溝に対向する負荷ボール転走溝を有する移動部材と、前記軌道部材の前記ボール転走溝と前記移動部材の前記負荷ボール転走溝との間の負荷ボール転走路に配列される複数のボールと、を備える運動案内装置に組み込まれ、ボール同士の接触を防止するようにボール間に配置されるスペーサであって、前記スペーサは、前記スペーサを挟んで隣り合う一対のボールのうちの一方のボールに接触し、前記スペーサの進行方向から見て前記スペーサの周方向に配列される複数の第一のボール接触部と、前記一対のボールのうちの他方のボールに接触し、前記スペーサの進行方向から見て前記スペーサの周方向に配列される複数の第二のボール接触部と、を有し、前記一対のボールが離れるとき、前記スペーサの前記複数の第一のボール接触部側又は前記複数の第二のボール接触部側が、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝の上に倒れ、離れた前記一対のボールが近づくとき、前記スペーサが、前記一方のボールの、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝から離れた側の半分に接触し、かつ前記他方のボールの、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝に近い側の半分に接触し、これにより、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝の上に倒れた前記スペーサが起き上がり、前記一対のボール間に挟まれるスペーサである。
【００１３】
本発明の他の態様は、螺旋状のボール転走溝を有するねじ軸と、前記ボール転走溝に対向する負荷ボール転走溝を有するナットと、前記ねじ軸の前記ボール転走溝と前記ナットの前記負荷ボール転走溝との間の負荷ボール転走路に配列される複数のボールと、を備えるボールねじに組み込まれ、ボール同士の接触を防止するようにボール間に配置されるスペーサであって、前記スペーサは、前記スペーサを挟んで隣り合う一対のボールのうちの一方のボールに接触し、前記スペーサの進行方向から見て前記スペーサの周方向に配列される複数の第一のボール接触部と、前記一対のボールのうちの他方のボールに接触し、前記スペーサの進行方向から見て前記スペーサの周方向に配列される複数の第二のボール接触部と、を有し、前記一対のボールが離れるとき、前記スペーサの前記複数の第一のボール接触部側又は前記複数の第二のボール接触部側が、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝の上に倒れ、離れた前記一対のボールが近づくとき、前記スペーサが、前記一方のボールの、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝から離れた側の半分に接触し、かつ前記他方のボールの、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝に近い側の半分に接触し、これにより、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝の上に倒れた前記スペーサが起き上がり、前記一対のボール間に挟まれるスペーサである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ボール転走溝又は負荷ボール転走溝に倒れたスペーサを起き上がらせ、ボール間に挟まれた状態に戻すことができるので、安定した案内を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第一の実施形態における運動案内装置の斜視図（一部断面を含む）
【図２】上記運動案内装置の断面図
【図３】無限循環路に沿った運動案内装置の断面図
【図４】ボール間に挟まれた第一の実施形態のスペーサを示す図（図中（ａ）は平面図を示し、図中（ｂ）は正面図を示し、図中（ｃ）は側面図を示し、図中（ｄ）は背面図を示す）
【図５】第一の実施形態のスペーサの斜視図
【図６】スペーサの詳細図（図中（ａ）は正面図を示し、図中（ｂ）及び（ｃ）は断面図を示す）
【図７】スペーサの他の例を示す図（図中（ａ）は正面図を示し、図中（ｂ）は側面図を示し、図中（ｃ）は断面図を示す）
【図８】一対のボールが近づいたときのスペーサの挙動を示す平面図（スペーサの挙動がＮｏ．１→Ｎｏ．１０に変化）
【図９】一対のボールが近づいたときのスペーサの挙動を示す側面図（スペーサの挙動がＮｏ．１→Ｎｏ．５に変化）
【図１０】一対のボールが近づいたときのスペーサの挙動を示す側面図（スペーサの挙動がＮｏ．６→Ｎｏ．１０に変化）
【図１１】ボール間に挟まれた第二の実施形態のスペーサの側面図
【図１２】第二の実施形態のスペーサの斜視図
【図１３】第二の実施形態のスペーサの断面図
【図１４】一対のボール間に挟まれた正規の状態にあるスペーサの側面図
【図１５】一対のボールが離れたり、近づいたりしたときのスペーサの挙動を示す側面図（スペーサの挙動がＮｏ．１→Ｎｏ．１０に変化）
【図１６】一対のボールが離れたり、近づいたりしたときのスペーサの挙動を示す平面図（スペーサの挙動がＮｏ．１→Ｎｏ．１０に変化）
【図１７】ボール転走溝上に倒れたスペーサを示す図（図中（ａ）は側面図を示し、図中（ｂ）は斜視図を示す）
【図１８】一対のボールが近づいたとき、ボール転走溝上で姿勢を矯正するスペーサの挙動を示す側面図（スペーサの挙動がＮｏ．５−１→Ｎｏ．５−４に変化）
【図１９】一対のボールが近づいたとき、ボール転走溝上で姿勢を矯正するスペーサの挙動を示す平面図（スペーサの挙動がＮｏ．５−１→Ｎｏ．５−４に変化）
【図２０】本発明の第三の実施形態のねじ装置の斜視図（一部断面を含む）
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１及び図２は、本発明の第一の実施形態における運動案内装置としてのリニアガイドを示す。図１はリニアガイドの斜視図を示し、図２はリニアガイドの断面図を示す。
【００１７】
リニアガイドは、直線状に伸びる軌道部材としての軌道レール１と、この軌道レール１に複数のボール３を介して移動自在に設けられた移動部材としての移動ブロック２とを備えている。
【００１８】
軌道レール１は、断面略四角形状で細長く伸びる。軌道レール１には、軌道レール１の下面をベッド等の固定部に取り付けるためのボルト用の通し孔１ｂが上面から下面に貫通して形成される。軌道レール１の左右側面及び上面には、長手方向に沿って直線状に伸びるボール転走溝１ａが形成される。この実施形態では、軌道レール１の上面の幅方向の端部には突部１１が形成され、突部１１の上側及び下側に合計四条のボール転走溝１ａが形成される。ボール転走溝１ａの断面形状は単一の円弧からなるサーキュラーアーク溝形状又は二つの円弧からなるゴシックアーチ溝形状に形成される。ボール３はボール転走溝１ａに一点又は二点で接触する。
【００１９】
移動ブロック２は、軌道レール１のボール転走溝１ａに対向する負荷ボール転走溝２ａが形成される移動ブロック本体４と、移動ブロック本体４の移動方向の両端部に取り付けられる一対の蓋部材としてのエンドプレート５、から構成される。図２に示すように、移動ブロック本体４は、軌道レール１の上面に対向する中央部４ａと、中央部４ａの左右両側から下方に伸び、軌道レール１の左右側面に対向する側壁部４ｂと、を備える。移動ブロック本体４の中央部４ａの下面及び側壁部４ｂの内側面には、軌道レール１のボール転走溝１ａに対向する四条の負荷ボール転走溝２ａが形成される。負荷ボール転走溝２ａの断面形状は単一の円弧からなるサーキュラーアーク溝形状又は二つの円弧からなるゴシックアーチ溝形状に形成される。ボール３は負荷ボール転走溝２ａに一点又は二点で接触する。
【００２０】
図１に示すように、移動ブロック２の上面には、移動ブロックをテーブル等の相手部品に取り付けるための取付けねじ２ｂが加工される。移動ブロック２の移動方向の端面には、移動ブロック２内に塵芥等の異物が侵入するのを防止する端面シール６が取り付けられる。移動ブロック２の側壁部４ｂの下面には、下側からの異物の侵入を防ぐ、サイドシール１２が取り付けられる。移動ブロック２の中央部４ａの下面及び側壁部４ｂの下面には、移動ブロック２を軌道レール１から取り外したときにボール３が脱落するのを防止するボール保持プレート１３，１２が取り付けられる。さらに、移動ブロック２には、無限循環路にグリース、潤滑油等の潤滑剤を供給するためのニップル９が取り付けられる。
【００２１】
図２に示すように、軌道レール１のボール転走溝１ａ及び移動ブロック２の負荷ボール転走溝２ａとの間に、軌道レール１の長手方向に伸びる負荷ボール転走路Ｐ１が形成される。移動ブロック２には、無負荷戻し路Ｐ２も形成されていて、この無負荷戻し路Ｐ２は負荷ボール転走路Ｐ１と平行に伸びる。
【００２２】
図３に示すように、移動ブロック本体４には、移動ブロック本体４のインサート成形、又は樹脂成形された部品の組み込み等により、無負荷戻し路構成部７及び内周案内部８が形成される。無負荷戻し路構成部７に、負荷ボール転走溝２ａと平行に伸びる無負荷戻し路Ｐ２が形成される。内周案内部８には方向転換路Ｐ３の内周側が形成される。方向転換路Ｐ３の外周側である外周案内部はエンドプレート５に形成される。エンドプレート５を移動ブロック本体４に取り付けることで、Ｕ字状の方向転換路Ｐ３が形成される。方向転換路Ｐ３は、負荷ボール転走路Ｐ１と無負荷戻し路Ｐ２とを接続する。これら負荷ボール転走路Ｐ１、無負荷戻し路Ｐ２及び方向転換路Ｐ３によってサーキット状の無限循環路が形成される。
【００２３】
サーキット状の無限循環路には、複数のボール３が配列・収容される。複数のボール３は、負荷ボール転走路Ｐ１を荷重を受けながら転がり運動する。負荷ボール転走路Ｐ１の一端まで転がったボール３は、Ｕ字状の方向転換路Ｐ３を経由した後、無負荷戻し路Ｐ２に入る。無負荷戻し路Ｐ２を通過したボールは、反対側の方向転換路Ｐ３を経由した後、再び負荷ボール転走路Ｐ１に入る。
【００２４】
複数のボール３間には、後述する複数のスペーサ１６，２１，２６が挟まれる。スペーサ１６，２１，２６の個数はボール３の個数と等しい。複数のスペーサ１６，２１，２６は互いに分離している。
【００２５】
図４ないし図６は、本発明の第一の実施形態のスペーサ１６を示す。図４は、隣り合う一対のボール３間に挟まれるスペーサ１６を示し、図５は、単独のスペーサ１６の斜視図を示し、図６は、単独のスペーサの正面図及び断面図を示す。図５及び図６に示すように、スペーサ１６は円盤を基礎形状とし、その周縁部１７が交互に第一のボール接触部としての山部１７ａ及び第二のボール接触部としての谷部１７ｂを有するように連続した波形状に折り曲げられている。この実施形態では、三つの山部１７ａが周方向に均等間隔をあけて（１２０度の間隔をあけて）設けられ、三つの谷部１７ｂが周方向に均等間隔をあけて（１２０度の間隔をあけて）設けられる。山部１７ａ及び谷部１７ｂの個数は三つ以上あればよく、その個数は限定されない。例えば、周縁部１７をスペーサ１６の本体部１８の周囲を縁取るように形成し、本体部１８よりも厚くして周縁部１７の先端を断面円弧状にすることもできる。これによれば、周縁部１７がボール３に接触する位置が変化しても、周縁部１７とボール３とを点接触させることができる。ただし、周縁部１７の厚みは本体部１８と同じ厚さでもよい。周縁部１７は周方向に連続する波形状に形成されていて、スリット等で分断されていない。スペーサ１６は、樹脂の射出成型により製造される。
【００２６】
周縁部１７の内側には、周縁部１７よりも厚みが薄く、かつ厚みが略一定の本体部１８が形成される。本体部１８は、周縁部１７と同様に、周方向に周縁部と同一の位相の山部１８ａ及び谷部１８ｂが形成されるように波形状に折り曲げられる。本体部１８及び周縁部１７の山部１８ａ，１７ａは、スペーサ１６の外周側に行くにしたがって一方のボール３ａ（図４（ｃ）参照）に近づくように湾曲する。本体部１８及び周縁部１７の谷部１８ｂ，１７ｂは、スペーサ１６の外周側に行くにしたがって他方のボール３ｂ（図４（ｃ）参照）に近づくように湾曲する。本体部１８及び周縁部１７の山部１８ａ，１７ａ及び谷部１８ｂ，１７ｂを含む断面において（図６（ｃ）参照）、本体部１８及び周縁部１７はＳ字状に湾曲する。本体部１８及び周縁部１７の、山部１８ａ，１７ａの稜線１９ａ（図４（ｂ）参照）は、スペーサ１６の中央の貫通孔２０から放射状に伸びる。同様に、谷部１８ｂ，１７ｂの稜線１９ｂは、スペーサ１６の中央の貫通孔２０から放射状に伸びる。
【００２７】
図４（ｂ）に示すように、スペーサ１６が円滑に無限循環路を循環するように、ボール３及びスペーサ１６の進行方向からみて、スペーサ１６の外形は円形状に形成される。スペーサ１６の外形は、ボール３の直径と同等以下であればよい。すなわち、スペーサ１６がボール３間に挟まれたときに、スペーサ１６が周方向に拡がった状態で、スペーサ１６の外形がボール３の直径よりも小さければよい。本体部１８の中央には、スペーサ１６の表側と背面側との間で潤滑剤の行き来が可能になるように、本体部を厚み方向に貫通する貫通孔２０があけられる。貫通孔２０の中心線は、隣り合う一対のボール３ａ，３ｂ（図４（ｃ）参照）の中心を結んだ線３Ｌ上に位置する。貫通孔２０の周囲の、本体部１８の内周側には、平らなリング形状の円環部２０ａが形成される（図６参照）。円環部２０ａは、中心に向かって厚さが薄くなるテーパ形状に形成されている。円環部２０ａは平らには限定されず、ボール３の曲率に沿って湾曲していてもよい。本体部１８は円環部２０ａの外側において波形状に折り曲げられている。スペーサ１６を貫通孔２０の中心線を含む断面で切断すると、本体部１８は円環部２０ａから周縁部１７に向かって曲線的に伸びる（図６（ｃ）参照）。
【００２８】
図４（ｃ）に示すように、隣り合う一対のボール３でスペーサ１６を挟んだとき、スペーサ１６の周縁部１７の三つの山部１７ａが一方のボール３ａに接触し、スペーサ１６の周縁部１７の三つの谷部１７ｂが他方のボール３ｂに接触する。スペーサ１６の周縁部１７の断面形状は円弧形状に形成されているので、周縁部１７とボール３との接触は点接触になる。スペーサ１６の周縁部１７の山部１７ａと一方のボール３ａとは合計三点で点接触する。三つの接触点ＣＰ１（図４（ｂ）参照）は、スペーサ１６及びボール３の進行方向からみて、スペーサ１６の周方向に１２０度の均等間隔をあけて配列される。同様に、スペーサ１６の周縁部１７の谷部１７ｂと他方のボール３ｂとは合計三点で点接触し、三つの接触点ＣＰ２（図４（ｄ）参照）は、スペーサ１６及びボール３の進行方向からみて、スペーサ１６の周方向に１２０度の均等間隔をあけて配列される。スペーサ１６の山部１７ａと一方のボール３ａとの接触点ＣＰ１、及びスペーサ１６の谷部１７ｂと他方のボール３ｂとの接触点ＣＰ２は、スペーサ１６の正面側及び背面側に周方向に６０度毎に交互に表れる。スペーサ１６の中心を対称の中心にして、各山部１７ａと各谷部１７ｂとは点対称の位置にある。スペーサ１６の本体部１８とボール３とは接触することなく、これらの間にはすきまがあく。
【００２９】
一対のボール３でスペーサ１６を挟んだとき、スペーサ１６はその進行方向に僅かに縮んだ状態にある。スペーサ１６が縮んだ状態では、周方向に交互に形成される山部１７ａ及び谷部１７ｂは、平板形状に近付くように弾性変形している。スペーサ１６は樹脂等の弾性体からなるので、撓んだ山部１７ａ及び谷部１７ｂが元の波形状に復元しようとすることによって、スペーサ１６には、隣り合うボール３同士を引き離そうとする弾性力が発生する。
【００３０】
スペーサ１６の、実際のボール３と接触している部分は、転がり抵抗、磨耗、発熱等々の転がり運動の基礎的な機能面から考えると少ないほどよい。ボール３は三点で支持すれば位置は安定する。よって、山部１７ａ及び谷部１７ｂはそれぞれボールと三点で点接触するのが望ましい。ただし、悪環境条件下で磨耗がより心配される場合には、山部１７ａ及び谷部１７ｂを余分に四，五，六…個としておくのもよい。
【００３１】
図７は、スペーサの他の例を示す。図中（ａ）は正面図を、図中（ｂ）は側面図を、図中（ｃ）は断面図を示す。この例のスペーサ２１も、その周縁部が周方向に交互に山部２２ａ及び谷部２２ｂを有する波形状に形成される。スペーサ２１は、隣接する一対のボール３のうちの一方のボール３ａに接触する三つの山部２２ａを有すると共に、一対のボール３のうちの他方のボール３ｂに接触する少なくとも三つの谷部２２ｂを有する。スペーサ２１と一方のボール３ａとは合計三つの点ＣＰ１で点接触し、スペーサ２１と他方のボール３ｂとも合計三つの点ＣＰ２で点接触する。スペーサ２１の中心２１ａを対称の中心にして、各山部２２ａと各谷部２２ｂとは点対称の位置にある。すなわち、図７（ｃ）の断面図で示すように、山部２２ａと谷部２２ｂとは同一の断面図上に表れる。スペーサ２１の中央には、スペーサ２１及びボール３の進行方向に貫通する貫通孔２４が開けられる。
【００３２】
この例のスペーサ２１は上記実施形態のスペーサ１６と以下の点が相違する。図７（ａ）に示すように、スペーサ２１は円板を波形状に折り曲げた形状をなし、スペーサ２１の正面形状は円形状よりも六角形に近くなる。図７（ｃ）に示すように、スペーサ２１はその全体に亘って厚みが一定に形成される（スペーサ１６のように、周縁部１７が本体部１８よりも厚みが厚く形成されたり、円環部２０ａが本体部よりも厚みが薄く形成されることはない）。貫通孔２４の中心を含んだ断面において、スペーサ２１はＳ字状に湾曲している（スペーサ１６のように、平らな円環部２０ａは形成されない）。
【００３３】
本実施形態のスペーサ１６，２１は、軌道レール１のボール転走溝１ａ又は移動ブロック２の負荷ボール転走溝２ａの上に倒れても起き上がる機能を持つ。以下に図８ないし図１０に基づいて、スペーサ１６，２１の起き上がり機能を説明する。
【００３４】
図８には、一対のボール３が近づいたときのスペーサ１６の挙動の平面図を示し、図９及び図１０には、一対のボール３が近づいたときのスペーサ１６の挙動の側面図を示す。図８ないし図１０において、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０はスペーサ１６が倒れた後のスペーサの経時的な挙動の変化を表し、同一のＮｏ．は同一の時間を表す。
【００３５】
図８及び図９のＮｏ．１に示すように、隣り合う一対のボール３が離れると、一対のボール３間に挟まれていたスペーサ１６が、重力により軌道レール１のボール転走溝１ａの上に倒れる。スペーサ１６が倒れると、スペーサ１６の山部１７ａ側（図４（ａ）に示すスペーサ１６の正面側）がボール転走溝１ａ上に倒れる。もちろん、スペーサ１６の谷部１７ｂ側がボール転走溝１ａ上に倒れる確率は、スペーサ１６の山部１７ａ側がボール転走溝１ａ上に倒れる確率に等しい。ここでは説明の便宜上、スペーサ１６の山部１７ａ側がボール転走溝１ａ上に倒れるとする。また、スペーサ１６は、移動ブロック２の負荷ボール転走溝２ａ側に倒れることもあるが、ここでは説明の便宜上、ボール転走溝１ａ上に倒れるとする。
【００３６】
図８及び図９のＮｏ．１に示すように、スペーサ１６がボール転走溝１ａ上に倒れるとき、スペーサ１６の水平面内での回転角度は任意であり、スペーサ１６の三つの山部１７ａ及び三つの谷部１７ｂの位置も任意となる。ただし、スペーサ１６は無限循環路から外れることはできないので、スペーサ１６中心はボール転走溝１ａの中心線１ａ−１の近くに位置する。
【００３７】
図８及び図９のＮｏ．１→Ｎｏ．４に示すように、一方のボール３ａ及び他方のボール３ｂがスペーサ１６に近づいたとき、一方のボール３ａがスペーサ１６の谷部１７ｂの近傍の点ＢＰ１にてスペーサ１６に接触し、他方のボール３ｂがスペーサ１６の谷部１７ｂと山部１７ａの間の点ＢＰ２にてスペーサ１６に接触する。一方のボール３ａ及び他方のボール３ｂがスペーサ１６に接触すると、スペーサ１６の水平面内での向きが矯正され、矯正後にＮｏ．４に示すように、一方のボール３ａがスペーサ１６の谷部１７ｂの近傍でスペーサ１６に一点ＢＰ１で接触し、他方のボール３ｂがスペーサ１６に二点ＢＰ２で接触する。
【００３８】
スペーサ１６の水平面内での向きの矯正に伴って、スペーサ１６の三つの山部１７ａのうち、一つの山部１７ａ−１がボール転走溝１ａの底に接触し、残りの二つの山部１７ａ−２がボール転走溝１ａの底よりも高い位置又はボール転走溝１ａの外側に接触する（図９Ｎｏ．４参照）。これにより、スペーサ１６の中心線１６Ｌがボール転走溝１ａに対して傾き、スペーサ１６が一方のボール３ａの上側の半分に接触し、スペーサ１６が他方のボール３ｂの下側の半分に接触するようになる。言い換えれば、スペーサ１６が一方のボール３ａの北半球部分に接触し、かつ他方のボール３ｂの南半球部分に接触するようになる。スペーサ１６に起き上がる回転力が作用するので、安定した案内を行うことができる。
【００３９】
一方のボール３ａ及び他方のボール３ｂ間の距離がさらに縮まることによって、図８のＮｏ．５→Ｎｏ．９、及び図９のＮｏ．５→図１０のＮｏ．９に示すように、スペーサ１６は一方のボール３ａに二点ＢＰ１で接触し、他方のボール３ｂに二点で接触しつつ、ボール転走溝上に倒れた状態から起き上がる。最終的には、図８のＮｏ．１０及び図１０のＮｏ．１０に示すように、ボール３ａ，３ｂに挟まれた状態に戻る。この状態で、スペーサ１６は一方のボール３ａに三点ＢＰ１で接触し、他方のボール３ｂに三点ＢＰ２で接触する。
【００４０】
なお、図８ないし図１０には、軌道レール１のボール転走溝１ａが水平面内に配置された状態が示されている。しかし、図２に示すように、接触角線Ｌ１（ボール３とボール転走溝１ａとの接触点と、ボール３と負荷ボール転走溝２ａとの接触点と、を結んだ線）が水平面に対して例えば４５°傾いていてもよい。
【００４１】
図１１ないし図１３は、本発明の第二の実施形態のスペーサ２６を示す。この実施形態のスペーサ２６は、隣り合う一対のボール３間に配置される中央部２７と、中央部２７の外周から放射状に一方のボール３ａに向かって伸びる三本の第一のアーム２８と、中央部２７の外周から放射状に他方のボール３ｂに向かって伸びる三本の第二のアーム２９と、を備える。三本の第一のアーム２８と一方のボール３ａとは三点で接触し、三本の第二のアーム２９と他方のボール３ｂとは三点で接触する。三本の第一のアーム２８がスペーサ２６と一方のボール３ａとの相対的な位置関係を定め、三本の第二のアーム２９がスペーサ２６と他方のボール３ｂとの相対的な位置関係を定める。ボール３ａ，３ｂを三点で支持することによって、ボール３ａ，３ｂの位置が安定する。
【００４２】
第一のアーム２８は一方のボール３ａに向かって湾曲していて、第一のボール接触部としてのその先端部２８ａが一方のボール３ａに接触する。第二のアーム２９は他方のボール３ｂに向かって湾曲していて、第二のボール接触部としてのその先端部２９ａが他方のボール３ｂに接触する。一方のボール３ａと他方のボール３ｂの間でスペーサ２６が挟まれたとき、第一及び第二のアーム２８，２９が弾性変形して湾曲する。スペーサ２６には、第一及び第二のアーム２８，２９が復元しようとする弾性力が発生する。
【００４３】
図１２に示すように、スペーサ２６の中央部２７は、円盤形状をなし、その軸線方向の両端面に潤滑剤を保持する凹部２７ａが形成される。図１３に示すように、スペーサ２６の中心２６ａを対称の中心にして、第一のアーム２８と第二のアーム２９とは点対称の位置にある。
【００４４】
本発明の第二の実施形態のスペーサ２６も、軌道レール１のボール転走溝１ａ又は移動ブロック２の負荷ボール転走溝２ａ上に倒れても起き上がる機能を持つ。以下に図１４ないし図１９に基づいて、スペーサ２６の起き上がり機能を説明する。
【００４５】
図１４に示すように、まず、スペーサ２６は一対のボール間に挟まれた正規の状態にある。このとき、スペーサ２６の第一のアーム２８及び第二のアーム２９は弾性変形していて、ボール３間に挟まれたスペーサ２６はその弾性力により宙に浮いた状態にある。スペーサ２６の中心２６ａは、ボール３ａ，３ｂの中心を結んだ線上に位置する。
【００４６】
図１５及び図１６は、スペーサ２６を挟んだ一対のボール３が一旦離れ、再び近づいたときの、スペーサ２６の挙動を示す図である。図１５はボール転走溝１ａを側方から見た側面図を示し、図１６はボール転走溝１ａを上方から見た平面図を示す。Ｎｏ．１のときは、スペーサ２６は一対のボール３間に挟まれた正規の状態にある。Ｎｏ．２以降では、一方のボール３ａの位置を固定して、他方のボール３ｂを右方向に移動させている。
【００４７】
Ｎｏ．２→Ｎｏ．５に示すように、一対のボール３間の距離が離れると、スペーサ２６がボール転走溝１ａ上に倒れる。Ｎｏ．５のとき、スペーサ２６の三つの第二のアーム２９がボール転走溝１ａに接触する。
【００４８】
Ｎｏ．６に示すように、一旦離れた一対のボール３が近づき、一対のボール３がスペーサ２６に接触すると、一対のボール３によってスペーサ２６の水平面内での向きが矯正され、三本の第二のアーム２９のうちの一本がボール転走溝１ａの底に接触し、残りの二本がボール転走溝１ａの外側に接触するようになる。そして、スペーサ２６の第一のアーム２８が一方のボール３ａの上側の半分に接触し、第一のアーム２８と点対称の位置にある第二のアーム２９が他方のボール３ｂの下側の半分に接触する。
【００４９】
図１７にＮｏ．６の状態の詳細図を示す。スペーサ２６がボール転走溝１ａの上に倒れたとき、三本の第二のアーム２９のうち、二本（図１７（ｂ）中の２９−２，２９−３）がボール転走溝１ａの外側に接触し、残りの一本（図１７（ｂ）中の２９−１）がボール転走溝１ａの底に接触する。これにより、第一のアーム２８が一方のボール３ａの上側の半分に接触し、第二のアーム２９が他方のボール３ｂの下側の半分に接触するようになる。なお、第一のアーム２８が一方のボール３ａに接触するとき、第一のアーム２８は一方のボール３ａの中心を通る水平面より僅かに下側に接触してもよい。弾性変形後に第一のアーム２８が一方のボール３ａの上側の半分に接すればよいからである。
【００５０】
図１５及び図１６のＮｏ.７→Ｎｏ.１０に示すように、一対のボール３がさらに近付くと、スペーサ２６は起き上がるように回転させられる。最終的にはＮｏ.１０からＮｏ.１に移行し、再び一対のボール３に挟まれた状態になる。このとき、Ｎｏ.１の接触状態とは逆に、第一のアーム２８が他方のボール３ｂに接触し、第二のアーム２９が一方のボール３ａに接触する。
【００５１】
図１８及び図１９は、離れた一対のボール３がスペーサ２６に近づいたときのスペーサ２６の水平面内での回転の挙動を示す図である。図１５及び図１６のＮｏ.５からＮｏ.６に至る過程に図１８及び図１９のＮｏ.５−１からＮｏ.５−４の挙動が存在する。
【００５２】
図１９のＮｏ.５−１に示すように、スペーサ２６がボール転走溝１ａ上に倒れたとき、スペーサ２６の水平面内での回転角度は任意であり、スペーサ２６の中心２６ａからの三本の第二のアーム２９の向きも任意となる。
【００５３】
図１９のＮｏ.５−２→Ｎｏ.５−３に示すように、他方のボール３ｂがスペーサ２６に近づいたとき、スペーサ２６の第一のアーム２８が第二のアーム２９よりも先に他方のボール３ｂに接触する。図１８及び図１９のＮｏ.５−２→Ｎｏ.５−３に示すように、第一のアーム２８が他方のボール３ｂに接触することによって、スペーサ２６の水平面内での向きが矯正される。そして、矯正後にＮｏ．５−４に示すように、二本の第一のアーム２８が他方のボール３ｂに接触した状態になる。スペーサ２６の向きの矯正に伴って、第二のアーム２９はボール転走溝１ａの底に接触するようになる。以降、ボール３ａ，３ｂがさらに近付くことによって、図１６及び図１７のＮｏ．６→Ｎｏ．１０に示すように、スペーサ２６が起き上がり、ボール３ａ，３ｂに挟まれた状態になる。
【００５４】
図２０は、本発明のスペーサ１６，２１，２６が組み込まれるねじ装置を示す。ねじ装置は、外周面に螺旋状のボール転走溝３１ａが形成されるねじ軸３１と、内周面にボール転走溝３１ａに対向する螺旋状の負荷ボール転走溝３２ａが形成されるナット３２を備える。
【００５５】
ねじ軸３１は、炭素鋼、クロム鋼、又はステンレス鋼などの棒鋼の外周面に、所定のリードを有する螺旋状のボール転走溝３１ａを切削及び研削加工又は転造加工によって形成したものである。ボール転走溝３１ａの条数は一条、二条、三条等様々に設定される。ボール転走溝３１ａの断面は単一の円弧からなるサーキュラーアーク溝形状、又は二つの円弧を組み合わせたゴシックアーチ溝形状である。
【００５６】
ナット３２は、炭素鋼、クロム鋼、又はステンレス鋼などの円筒の内周面に、所定のリードを有する螺旋状の負荷ボール転走溝３２ａを切削及び研削加工又は転造加工によって形成したものである。ナット３２は、内周面に負荷ボール転走溝３２ａが加工されるナット本体３５と、ナット本体３５の両端に設けられる蓋部材としての一対のエンドキャップ３８と、から構成される。ナット本体３５の外周の軸線方向の端部には、ナット３２を相手部品に取り付けるためのフランジ３４が形成される。ナット本体３５の負荷ボール転走溝３２ａは、ねじ軸３１のボール転走溝３１ａに対向する。ナット本体３５には、ボール３３を循環させるためにナット本体３５の軸線方向に貫通するボール戻し路３２ｂが開けられる。エンドキャップ３８には、ねじ軸３１のボール転走溝３１ａを転がるボール３３を掬い上げ、ボール戻し路３２ｂに導く方向転換路が開けられる。ねじ軸３１のボール転走溝３１ａと、ナット本体３５の負荷ボール転走溝３２ａとの間の負荷ボール転走路、方向転換路、及びボール戻し路３２ｂから構成される無限循環路には、複数のボール３３が配列・収容される。
【００５７】
ねじ軸３１を回転させると、ボール３３を介してねじ軸３１に嵌まるナット３２が軸線方向に移動する。それと同時に、ボール３３が無限循環路を循環する。負荷ボール転走路を転がるボール３３は、負荷ボール転走路の一端まで転がった後、エンドキャップ３８の方向転換路内に掬い上げられ、ボール戻し路３２ｂを経由した後、反対側のエンドキャップ３８から元の負荷ボール転走路の他端に戻される。
【００５８】
ボール３３間には、ボール３３同士の接触を防止するスペーサ１６，２１，２６が介在される。ねじ軸３１のボール転走溝３１ａ又はナット３２の負荷ボール転走溝３２ａ上に倒れたスペーサ１６，２１，２６が起き上がる仕組みは、上述したとおりである。
【００５９】
なお、本発明は上記実施形態に限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記の実施形態では、移動ブロックが直線的に運動するリニアガイドについて説明したが、本発明は移動ブロックが曲線的に運動する曲線運動案内装置にも適用することもできる。さらに、軌道部材としての軌道軸と、移動部材としての軌道軸を囲む外筒と、から構成されるボールスプラインにも適用することができる。さらに、本発明は、軌道部材としての外輪と、移動部材としての内輪とから構成される回転ベアリングにも適用することができる。
【００６０】
スペーサは上記第一及び第二の実施形態のスペーサの形状に限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲でさまざまに変更可能である。例えば、第一の実施形態のスペーサの山部及び谷部の個数、第二の実施形態のスペーサの第一のアーム及び第二のアームの個数は、三個に限られることはなく、三個以上であればよい。ただし、偶数よりも奇数が望ましい。なぜならば、例えばスペーサに偶数個の第一のアーム及び偶数個の第二のアームを周方向に均等間隔で配列すると、第一のアームの点対称な位置に第一のアームが表れる。こうなると、スペーサが一方のボールの上半分に接触し、かつスペーサが他方のボールの下半分に接触する状態を作り難くなるからである。
【符号の説明】
【００６１】
１…軌道レール（軌道部材），１ａ…ボール転走溝，２…移動ブロック（移動部材），２ａ…負荷ボール転走溝，３…ボール，３ａ…一方のボール，３ｂ…他方のボール，１６，２１，２６…スペーサ，１７ａ，２２ａ…山部（第一のボール接触部），１７ｂ，２２ｂ…谷部（第二のボール接触部），２７…中央部，２８…第一のアーム（第一のボール接触部），２９…第二のアーム（第二のボール接触部），３１…ねじ軸，３１ａ…ボール転走溝，３２…ナット，３２ａ…負荷ボール転走溝，３３…ボール，Ｐ１…負荷ボール転走路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボール転走溝を有する軌道部材と、前記ボール転走溝に対向する負荷ボール転走溝を有する移動部材と、前記軌道部材の前記ボール転走溝と前記移動部材の前記負荷ボール転走溝との間の負荷ボール転走路に配列される複数のボールと、を備える運動案内装置に組み込まれ、ボール同士の接触を防止するようにボール間に配置されるスペーサであって、
前記スペーサは、
前記スペーサを挟んで隣り合う一対のボールのうちの一方のボールに接触し、前記スペーサの進行方向から見て前記スペーサの周方向に配列される複数の第一のボール接触部と、
前記一対のボールのうちの他方のボールに接触し、前記スペーサの進行方向から見て前記スペーサの周方向に配列される複数の第二のボール接触部と、を有し、
前記一対のボールが離れるとき、前記スペーサの前記複数の第一のボール接触部側又は前記複数の第二のボール接触部側が、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝の上に倒れ、
離れた前記一対のボールが近づくとき、前記スペーサが、前記一方のボールの、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝から離れた側の半分に接触し、かつ前記他方のボールの、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝に近い側の半分に接触し、これにより、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝の上に倒れた前記スペーサが起き上がり、前記一対のボール間に挟まれるスペーサ。
【請求項２】
螺旋状のボール転走溝を有するねじ軸と、前記ボール転走溝に対向する負荷ボール転走溝を有するナットと、前記ねじ軸の前記ボール転走溝と前記ナットの前記負荷ボール転走溝との間の負荷ボール転走路に配列される複数のボールと、を備えるボールねじに組み込まれ、ボール同士の接触を防止するようにボール間に配置されるスペーサであって、
前記スペーサは、
前記スペーサを挟んで隣り合う一対のボールのうちの一方のボールに接触し、前記スペーサの進行方向から見て前記スペーサの周方向に配列される複数の第一のボール接触部と、
前記一対のボールのうちの他方のボールに接触し、前記スペーサの進行方向から見て前記スペーサの周方向に配列される複数の第二のボール接触部と、を有し、
前記一対のボールが離れるとき、前記スペーサの前記複数の第一のボール接触部側又は前記複数の第二のボール接触部側が、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝の上に倒れ、
離れた前記一対のボールが近づくとき、前記スペーサが、前記一方のボールの、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝から離れた側の半分に接触し、かつ前記他方のボールの、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝に近い側の半分に接触し、これにより、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝の上に倒れた前記スペーサが起き上がり、前記一対のボール間に挟まれるスペーサ。
【請求項３】
前記複数の第一のボール接触部は、前記スペーサの進行方向から見て、前記スペーサの周方向に均等間隔を空けて三つ以上設けられ、
前記複数の第二のボール接触部は、前記スペーサの進行方向から見て、前記スペーサの周方向に均等間隔を空けて三つ以上設けられ、
前記複数の第一のボール接触部及び前記複数の第二のボール接触部は、前記スペーサの進行方向から見て、前記スペーサの正面側又は背面側に周方向に交互に設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載のスペーサ。
【請求項４】
前記スペーサは、その周縁部が周方向に交互に複数の山部及び複数の谷部を有する波形状に形成され、
前記スペーサの前記周縁部の前記複数の山部が、前記一方のボールに接触する前記複数の第一のボール接触部であり、
前記スペーサの前記周縁部の前記複数の谷部が、前記他方のボールに接触する前記複数の第二のボール接触部であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のスペーサ。
【請求項５】
ボール転走溝を有する軌道部材と、前記ボール転走溝に対向する負荷ボール転走溝を有する移動部材と、前記軌道部材の前記ボール転走溝と前記移動部材の前記負荷ボール転走溝との間の負荷ボール転走路に配列される複数のボールと、ボール同士の接触を防止するようにボール間に配置される複数のスペーサと、を備える運動案内装置において、
前記スペーサは、
前記スペーサを挟んで隣り合う一対のボールのうちの一方のボールに接触し、前記スペーサの進行方向から見て前記スペーサの周方向に配列される複数の第一のボール接触部と、
前記一対のボールのうちの他方のボールに接触し、前記スペーサの進行方向から見て前記スペーサの周方向に配列される複数の第二のボール接触部と、を有し、
前記一対のボールが離れるとき、前記スペーサの前記複数の第一のボール接触部側又は前記複数の第二のボール接触部側が、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝の上に倒れ、
離れた前記一対のボールが近づくとき、前記スペーサが、前記一方のボールの、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝から離れた側の半分に接触し、かつ前記他方のボールの、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝に近い側の半分に接触し、これにより、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝の上に倒れた前記スペーサが起き上がり、前記一対のボール間に挟まれる運動案内装置。
【請求項６】
螺旋状のボール転走溝を有するねじ軸と、前記ボール転走溝に対向する負荷ボール転走溝を有するナットと、前記ねじ軸の前記ボール転走溝と前記ナットの前記負荷ボール転走溝との間の負荷ボール転走路に配列される複数のボールと、ボール同士の接触を防止するようにボール間に配置される複数のスペーサと、を備えるボールねじにおいて、
前記スペーサは、
前記スペーサを挟んで隣り合う一対のボールのうちの一方のボールに接触し、前記スペーサの進行方向から見て前記スペーサの周方向に配列される複数の第一のボール接触部と、
前記一対のボールのうちの他方のボールに接触し、前記スペーサの進行方向から見て前記スペーサの周方向に配列される複数の第二のボール接触部と、を有し、
前記一対のボールが離れるとき、前記スペーサの前記複数の第一のボール接触部側又は前記複数の第二のボール接触部側が、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝の上に倒れ、
離れた前記一対のボールが近づくとき、前記スペーサが、前記一方のボールの、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝から離れた側の半分に接触し、かつ前記他方のボールの、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝に近い側の半分に接触し、これにより、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝の上に倒れた前記スペーサが起き上がり、前記一対のボール間に挟まれるボールねじ。
【請求項１】
ボール転走溝を有する軌道部材と、前記ボール転走溝に対向する負荷ボール転走溝を有する移動部材と、前記軌道部材の前記ボール転走溝と前記移動部材の前記負荷ボール転走溝との間の負荷ボール転走路に配列される複数のボールと、を備える運動案内装置に組み込まれ、ボール同士の接触を防止するようにボール間に配置されるスペーサであって、
前記スペーサは、
前記スペーサを挟んで隣り合う一対のボールのうちの一方のボールに接触し、前記スペーサの進行方向から見て前記スペーサの周方向に配列される複数の第一のボール接触部と、
前記一対のボールのうちの他方のボールに接触し、前記スペーサの進行方向から見て前記スペーサの周方向に配列される複数の第二のボール接触部と、を有し、
前記一対のボールが離れるとき、前記スペーサの前記複数の第一のボール接触部側又は前記複数の第二のボール接触部側が、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝の上に倒れ、
離れた前記一対のボールが近づくとき、前記スペーサが、前記一方のボールの、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝から離れた側の半分に接触し、かつ前記他方のボールの、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝に近い側の半分に接触し、これにより、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝の上に倒れた前記スペーサが起き上がり、前記一対のボール間に挟まれるスペーサ。
【請求項２】
螺旋状のボール転走溝を有するねじ軸と、前記ボール転走溝に対向する負荷ボール転走溝を有するナットと、前記ねじ軸の前記ボール転走溝と前記ナットの前記負荷ボール転走溝との間の負荷ボール転走路に配列される複数のボールと、を備えるボールねじに組み込まれ、ボール同士の接触を防止するようにボール間に配置されるスペーサであって、
前記スペーサは、
前記スペーサを挟んで隣り合う一対のボールのうちの一方のボールに接触し、前記スペーサの進行方向から見て前記スペーサの周方向に配列される複数の第一のボール接触部と、
前記一対のボールのうちの他方のボールに接触し、前記スペーサの進行方向から見て前記スペーサの周方向に配列される複数の第二のボール接触部と、を有し、
前記一対のボールが離れるとき、前記スペーサの前記複数の第一のボール接触部側又は前記複数の第二のボール接触部側が、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝の上に倒れ、
離れた前記一対のボールが近づくとき、前記スペーサが、前記一方のボールの、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝から離れた側の半分に接触し、かつ前記他方のボールの、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝に近い側の半分に接触し、これにより、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝の上に倒れた前記スペーサが起き上がり、前記一対のボール間に挟まれるスペーサ。
【請求項３】
前記複数の第一のボール接触部は、前記スペーサの進行方向から見て、前記スペーサの周方向に均等間隔を空けて三つ以上設けられ、
前記複数の第二のボール接触部は、前記スペーサの進行方向から見て、前記スペーサの周方向に均等間隔を空けて三つ以上設けられ、
前記複数の第一のボール接触部及び前記複数の第二のボール接触部は、前記スペーサの進行方向から見て、前記スペーサの正面側又は背面側に周方向に交互に設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載のスペーサ。
【請求項４】
前記スペーサは、その周縁部が周方向に交互に複数の山部及び複数の谷部を有する波形状に形成され、
前記スペーサの前記周縁部の前記複数の山部が、前記一方のボールに接触する前記複数の第一のボール接触部であり、
前記スペーサの前記周縁部の前記複数の谷部が、前記他方のボールに接触する前記複数の第二のボール接触部であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のスペーサ。
【請求項５】
ボール転走溝を有する軌道部材と、前記ボール転走溝に対向する負荷ボール転走溝を有する移動部材と、前記軌道部材の前記ボール転走溝と前記移動部材の前記負荷ボール転走溝との間の負荷ボール転走路に配列される複数のボールと、ボール同士の接触を防止するようにボール間に配置される複数のスペーサと、を備える運動案内装置において、
前記スペーサは、
前記スペーサを挟んで隣り合う一対のボールのうちの一方のボールに接触し、前記スペーサの進行方向から見て前記スペーサの周方向に配列される複数の第一のボール接触部と、
前記一対のボールのうちの他方のボールに接触し、前記スペーサの進行方向から見て前記スペーサの周方向に配列される複数の第二のボール接触部と、を有し、
前記一対のボールが離れるとき、前記スペーサの前記複数の第一のボール接触部側又は前記複数の第二のボール接触部側が、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝の上に倒れ、
離れた前記一対のボールが近づくとき、前記スペーサが、前記一方のボールの、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝から離れた側の半分に接触し、かつ前記他方のボールの、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝に近い側の半分に接触し、これにより、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝の上に倒れた前記スペーサが起き上がり、前記一対のボール間に挟まれる運動案内装置。
【請求項６】
螺旋状のボール転走溝を有するねじ軸と、前記ボール転走溝に対向する負荷ボール転走溝を有するナットと、前記ねじ軸の前記ボール転走溝と前記ナットの前記負荷ボール転走溝との間の負荷ボール転走路に配列される複数のボールと、ボール同士の接触を防止するようにボール間に配置される複数のスペーサと、を備えるボールねじにおいて、
前記スペーサは、
前記スペーサを挟んで隣り合う一対のボールのうちの一方のボールに接触し、前記スペーサの進行方向から見て前記スペーサの周方向に配列される複数の第一のボール接触部と、
前記一対のボールのうちの他方のボールに接触し、前記スペーサの進行方向から見て前記スペーサの周方向に配列される複数の第二のボール接触部と、を有し、
前記一対のボールが離れるとき、前記スペーサの前記複数の第一のボール接触部側又は前記複数の第二のボール接触部側が、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝の上に倒れ、
離れた前記一対のボールが近づくとき、前記スペーサが、前記一方のボールの、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝から離れた側の半分に接触し、かつ前記他方のボールの、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝に近い側の半分に接触し、これにより、前記ボール転走溝又は前記負荷ボール転走溝の上に倒れた前記スペーサが起き上がり、前記一対のボール間に挟まれるボールねじ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１２−７７８７４（Ｐ２０１２−７７８７４Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２５１２６（Ｐ２０１０−２２５１２６）
【出願日】平成２２年１０月４日（２０１０．１０．４）
【出願人】（３９００２９８０５）ＴＨＫ株式会社 (420)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月４日（２０１０．１０．４）
【出願人】（３９００２９８０５）ＴＨＫ株式会社 (420)
【Ｆターム（参考）】
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