有限ストローク型運動案内装置
【課題】 固定側部材に対する移動側部材のストローク量や荷重の負荷能力を犠牲にすることなく、小型化を達成することが可能な有限ストローク型運動案内装置を提供する。
【解決手段】 転動体の転走面を有する固定側部材と、この固定側部材の転走面と対向する位置に転動体の転走面を有すると共に当該転走面を転走する多数の転動体を介して前記固定側部材に組つけられた移動側部材と、前記固定側部材と移動側部材との間に配置されて前記転動体を整列させる転動体ケージとを備えた有限ストローク型運動案内装置であって、前記転動体ケージには同一の転走面を転走する複数個の転動体が一組となって回転自在に収容される長孔状の転動体保持孔が設けられている。
【解決手段】 転動体の転走面を有する固定側部材と、この固定側部材の転走面と対向する位置に転動体の転走面を有すると共に当該転走面を転走する多数の転動体を介して前記固定側部材に組つけられた移動側部材と、前記固定側部材と移動側部材との間に配置されて前記転動体を整列させる転動体ケージとを備えた有限ストローク型運動案内装置であって、前記転動体ケージには同一の転走面を転走する複数個の転動体が一組となって回転自在に収容される長孔状の転動体保持孔が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定側部材と移動側部材との間にボールやローラといった転動体を配列した転動体ケージが配置され、この転動体ケージの移動に伴って前記移動側部材が固定側部材に対して往復運動する有限ストローク型の運動案内装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種産業機械においてテーブル等の可動体の直線移動を支承する運動案内装置のうち、軽荷重用途向けの装置としては、転動体ケージを用いた有限ストローク型のものが知られている。この有限ストローク型の運動案内装置は、例えば、ボールの転走溝が形成された固定側部材と、この固定側部材の転走溝と対向する位置にボールの転走溝を有する移動側部材と、これら固定側部材と移動側部材との間で荷重を負荷しながら転走する多数のボールと、前記固定側部材と移動側部材との隙間に介在する薄板状の転動体ケージとから構成されている。
【０００３】
例えば、特開平１１−２０１１５８号公報に開示される有限ストローク型の運動案内装置では、固定側部材がチャネル状に形成される一方、移動側部材は固定側部材よりも一回り小さなチャネル状に形成され、これらに固定側部材と移動側部材との間に金属薄板をプレス加工した転動体ケージが配置されている。また、この他にも、固定側部材が筒状に形成される一方、移動側部材が固定側部材を貫通する軸として形成され、これら両者の間に樹脂から成形された円筒状の転動体ケージが配置されている例もある。
【０００４】
いずれの場合でも、従来の転動体ケージには個々のボールを回転自在に保持するための保持孔がボール数だけ配列されており、各保持孔には個々のボールが独立して収容されるようになっている。また、各保持孔は該転動体ケージの内周面と外周面との間を貫通している。これにより、各保持孔に保持されたボールが固定側部材及び移動側部材の転走溝に対して接触し得るようになっている。
【０００５】
また、前記転動体ケージの移動方向長さは固定側部材及び移動側部材の転走溝の長さよりも短く形成されており、固定側部材に対して移動側部材を移動させると、ボールの転走に伴って転動体ケージが移動側部材と固定側部材の隙間をボールの転走方向へ移動するように構成されている。このため、移動側部材の移動方向における前後両端面にはストッパ部材が夫々設けられており、ボールの転走と共に移動した転動体ケージが移動側部材と固定側部材との隙間から離脱するのを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２０１１５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、このような従来の有限ストローク型の運動案内装置では、転動体ケージに対して個々のボールを独立して収容する保持孔が複数設けられており、互いに隣接する保持孔は隔てられているので、ボールとボールとの中心間距離はボール直径以上に大きくならざるを得ない。その一方、転動体ケージの大きさは、固定側部材及び移動側部材における転走溝の長さ、要求される移動側部材のストローク量による制約を受けざるを得ない。このため、ボールを個々に独立して収容する転動体ケージでは、同一の転走溝を転走するボール数をそれほど多く設定することができないといった課題があった。特に、運動案内装置の小型化を図る場合、小型化のためにボールの直径を小さく設定すると、その分だけボール数を増やさなければ同じ程度の大きさの荷重を負荷することができないため、そのような従来の転動体ケージは運動案内装置の小型化に障害となってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、固定側部材に対する移動側部材のストローク量や荷重の負荷能力を犠牲にすることなく、小型化を達成することが可能な有限ストローク型運動案内装置を提供することにある。
【０００９】
すなわち、本発明は、転動体の転走面を有する固定側部材と、この固定側部材の転走面と対向する位置に転動体の転走面を有すると共に当該転走面を転走する多数の転動体を介して前記固定側部材に組つけられた移動側部材と、前記固定側部材と移動側部材との間に配置されて前記転動体を整列させる転動体ケージと、を備えた有限ストローク型運動案内装置であって、前記転動体ケージには同一の転走面を転走する複数個の転動体が一組となって回転自在に収容される長孔状の転動体保持孔が設けられている。
【発明の効果】
【００１０】
このように構成された本発明によれば、転動体ケージには長孔状の転動体保持孔が設けられており、この転動体保持孔には同一の転走面を転走する複数個の転動体が一組となって回転自在に収容されるので、個々の転動体を独立した状態で転動体保持孔に収容していた従来の転動体ケージと比較すると、転動体ケージの移動方向の長さが同一であれば、かかる転動体ケージに配列する転動体の個数を増やすことが可能となる。これにより、転動体の直径を小さくしつつも、使用する転動体の個数を増強することで荷重の負荷能力の減少を回避することができ、転動体の直径を小さくしたことにより、運動案内装置の小型化を達成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明を適用した有限ストローク型の運動案内装置の第一実施形態を示す半断面側面図である。
【図２】図１に示した運動案内装置の転動体ケージを示す斜視図である。
【図３】ボールのスプライン軸及びナット部材に対する接触状態を示す拡大断面図である。
【図４】本発明を適用した有限ストローク型の運動案内装置の第二実施形態を示す斜視図である。
【図５】図４に示す運動案内装置の正面断面図である。
【図６】図４に示す運動案内装置が備えるボールケージを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照しながら本発明の有限ストローク型運動案内装置を詳細に説明する。
【００１３】
図１は本発明を適用した有限ストローク型のボールスプライン装置１を示すものである。このボールスプライン装置１は転動体としてボール２を使用しており、長手方向に沿って前記ボール２の転走溝３０が形成されたスプライン軸３と、多数のボール２を介して前記スプライン軸３に組つけられた円筒状のナット部材４と、これらスプライン軸３とナット部材４との間に配置されて前記ボール２を所定の状態に整列させる転動体ケージとしてのボールケージ５とから構成されている。前記ボール２がスプライン軸３とナット部材４との間を転動することで、スプライン軸３に対してナット部材４が軸方向へ自在に移動することが可能となっている。
【００１４】
但し、スプライン軸３に対するナット部材４の移動は相対的なものであり、このボールスプライン装置１の使用にあたっては、固定されたスプライン軸３に対してナット部材４を移動させても、あるいは固定されたナット部材４に対してスプライン軸３を移動させても良い。従って、前記スプライン軸３又はナット部材４のいずれか一方が本発明の固定側部材に、他方が本発明の移動側部材に相当する。
【００１５】
前記スプライン軸３は断面略円形状に形成されており、その外周面には前記転走溝３０が２条形成されている。これら転走溝３０はスプライン軸３の外周面を周方向に二分するように等間隔で設けられている。一方、前記ナット部材４は、中空部を有して略円筒状に形成されており、前記スプライン軸３が中空部を貫通している。前記中空部の内周面にはスプライン軸３の転走溝３０と対向する位置に前記ボールの転走溝４０が形成されており、図３に示すように、ボール２はスプライン軸３の転走溝３０とナット部材４の転走溝４０との間に挟まれるようにして配置されている。従って、スプライン軸３に対してナット部材４を軸方向へ移動させると、前記ボール２がスプライン軸３の転走溝３０及びナット部材４の転走溝４０の上を転走することになる。これらスプライン軸３の転走溝３０、ナット部材４の転走溝４０が本発明における転動体の転走面に相当している。
【００１６】
前記スプライン軸３の転走溝３０は長手方向に垂直な断面がゴシックアーチ状に形成されている。このゴシックアーチ状の転走溝３０は円弧状をなす二つの曲面が略９０°の角度で交わって形成されており、ボール２は前記転走溝３０に対して２点で接触している。また、前記ナット部材４に形成された転走溝４０も同様に長手方向に垂直な断面がゴシックアーチ状に形成されている。尚、スプライン軸３の転走溝３０及びナット部材４の転走溝４０の形状は必ずしもゴシックアーチ状に形成する必要はなく、例えば単一の円弧状曲面からなるサーキュラーアーク状であっても差し支えない。
【００１７】
図２に示すように、前記ボールケージ５は略円筒状に形成され、その内径は前記スプライン軸３の外径よりも僅かに大きく設定される一方、その外径は前記ナット部材４の中空部の内径よりも僅かに小さく設定されている。すなわち、前記ボールケージ５はスプライン軸３とナット部材４の隙間に配置されている。
【００１８】
ボールケージ５がスプライン軸３とナット部材４との間から抜け出るのを防止するため、図１に示すように、ナット部材４の軸方向の両端には当該ナット部材４とスプライン軸３との隙間を閉塞するストッパ部材４０，４１が設けられている。一方のストッパ部材４０はナット部材４と一体に設けられる一方、他方のストッパ部材４１はナット部材４の中空部に対する前記ボールケージ５の挿入を可能とすべく、かかるボールケージ５の挿入後にナット部材４に固定されるようになっている。また、これらストッパ部材４０，４１の内周縁はスプライン軸３と僅かな隙間を残して対向し、ナット部材４の内部に対して外部から塵芥が侵入するのを防止する機能も発揮している。
【００１９】
図２に示すように、前記ボールケージ５には前記ボール２を収容するための転動体保持孔５０が形成されている。かかる転動体保持孔５０はスプライン軸３の転走溝３０と対向する位置に設けられており、１条の転走溝３０に対して二つの転動体保持孔５０が直列に配置されている。各転動体保持孔は転走溝３０と平行な長孔状に形成されており、同一の転走溝３０を転走する複数個のボールが一つの転動体保持孔に対して一緒に収容されるようになっている。
【００２０】
ボールケージ５の移動方向に沿った当該転動体保持孔５０の長さは、（ボール２の直径）×（収容されるボール２の個数）と略同一、あるいはそれよりも若干大きい程度であり、同じ転動体保持孔５０に収容された複数個のボール２は互いに近接し、離散することなくスプライン軸３の転走溝３０を転走するようになっている。従って、スプライン軸３又はナット部材４に対するボールケージ５の移動距離は、これらスプライン軸３又はナット部材４に対するボール２の転走距離と略合致している。
【００２１】
図１に示す例では、一条の転走溝３０に対して８個のボール２が配列されており、これらボール２を二カ所の転動体保持孔５０に分割して収容している。従って、一カ所の転動体保持孔５０には４個のボール２が収容されている。もっとも、一条の転走溝３０に対向する転動体保持孔５０の数を一つとし、その転動体保持孔５０に対して８個総てのボール２を収容することも可能である。そのように一条の転走溝３０に対向する転動体保持孔５０の数を一つとし、かかる転動体保持孔５０に対して同一の転走溝３０を転走する総てのボール２を収容すれば、ボールケージ５に対してより多くのボール２を配列し、ボールスプライン装置１の荷重負荷能力を高めることが可能となる。
【００２２】
しかし、その場合には、ボールケージ５の移動方向の長さの略全域にわたって単一の転動体保持孔５０が存在することとなり、転動体保持孔５０の変形に伴うボールケージ５とボール２との干渉が懸念される。このことから、図２に示すボールケージ５では、１条の転走溝３０を転走するボール２を二つのグループに分割し、グループ毎に転動体保持孔５０を設けている。このように構成すれば、ボールケージ５の長手方向の略中央に一対の転動体保持孔５０を仕切る壁５１が存在することになるので、ボールケージ５の変形を抑え、転動体保持孔５０の内周壁とボール２との干渉を抑えることが可能となる。
【００２３】
また、図３に示すように、前記ボールケージ５の転動体保持孔５０はスプライン軸３側の開口幅がボール２の直径よりも僅かに小さく設定されており、スプライン軸３をナット部材４から抜き出してもボール２が転動体保持孔５０から抜け出ないように構成されている。
【００２４】
従って、このボールスプライン装置１の組み立てに当たっては、先ずは、ボール２を前記転動体保持孔５０に配列したボールケージ５をナット部材４の中空部に挿入し、続いてストッパ部材４１をナット部材４に固定して前記ボールケージ５を当該ナット部材４の中空部に封じ込める。ボールケージ５はナット部材４の中空部において一方のストッパ部材４０と他方のストッパ部材４１との間を自由に往復することが可能であるが、ボールケージ５の転動体保持孔５０はスプライン軸３側の開口幅がボール２の直径よりも小さく設定されているので、ボール２が転動体保持孔５０から抜け落ちることはない。そして、スプライン軸３をボールケージ５の中空部に挿入することにより、ボールスプライン装置１が完成する。
【００２５】
ボールケージ５が一方のストッパ部材４０に接している状態で、ナット部材４に対してスプライン軸３を軸方向へ移動させると、ボールケージ５に配列されたボール２がナット部材４とスプライン軸３に対して転動し、ボールケージ５が他方のストッパ部材４１に向けて移動する。そして、ボールケージ５がストッパ部材４１に突き当たるまでスプライン軸３を移動させることが可能である。このときのスプライン軸３の移動距離はボールケージ５の移動距離の２倍である。
【００２６】
従って、ナット部材４の軸方向長さが制限されており、しかも必要とされるスプライン軸３の軸方向へのストローク量が決まっている場合、ボールケージ５の軸方向長さは自ずと制限されてしまう。その一方、ナット部材４の小径化に伴ってボール２の直径を小さくしつつも十分な荷重負荷能力を確保しようとすると、ボールケージ５に配列するボール２の数を増やすことが必要となる。
【００２７】
本発明を適用した前述のボールスプライン装置１では、ボールケージ５に対して長孔状の転動体保持孔５０を形成し、同一の転走溝３０を転走する複数個のボール２を当該転動体保持孔５０に一緒に配列すように構成したので、ボールケージ５の軸方向長さが同一であれば、個々のボール２に対して独立した転動体保持孔を設けていた従来のボールケージに比べ、より多くのボール２を配列することが可能となる。これにより、従来と同等あるいはそれ以上の荷重負荷能力を確保しつつ、ボール２の小径化、ひいてはナット部材４の小径化を図ることが可能となり、ボールスプライン装置１の小型化を達成することができた。
【００２８】
図４及び図５は、本発明を適用した有限ストローク型のスライドレールユニットを示すものである。このスライドレールユニットは、固定側部材としてのアウタレール１１０と、このアウタレール１１０内に収納される移動側部材としてのインナレール１２０と、前記アウタレール１１０とインナレール１２０との間を転走する転動体としてのボール１３０と、アウタレール１１０とインナレール１２０との間で多数のボール１３０を所定間隔で配列させる転動体ケージとしてのボールケージ１４０とから構成されている。
【００２９】
前記アウタレール１１０は鋼板をロールフォーミング加工により精密成形したものであり、取付け部１１１の長手方向に沿って一対のボール転走部１１２，１１２を曲げ起こすことによりチャネル状に形成されている。また、前記ボール転走部１１２の内側面には前記ボール１３０の球面に近似した曲率のボール転走面１１３が形成されている。
【００３０】
一方、前記インナレール１２０も同様にして鋼板から成形され、取付け部１２１の長手方向に沿って一対のボール転走部１２２，１２２を曲げ起こすことによりチャネル状に形成されている。但し、インナレール１２０はアウタレール１１０のボール転走部１１２，１１２の間に収納され、該アウタレール１１０との間にボール１３０を配列することから、アウタレール１１０よりも一回り小さく形成されると共に、ボール転走部１２２の外側面にボール転走面１２３が形成されている。
【００３１】
各レール１１０，１２０の取付け部１１１，１２１には取付けねじ１５０が貫通するねじ孔１１４，１２４が夫々開設されており、図５に示すように、例えばアウタレール１１０は取付ねじ１５０を用いて家具本体２００に、インナレール１２０は取付ねじ１５０を用いて引き出し２０１に夫々固定される。
【００３２】
図６は、前記ボールケージ１４０を示す斜視図である。このボールケージ１４０は鋼板をプレス加工により成形し、あるいは合成樹脂を型内に射出して成形したものであり、アウタレール１１０とインナレール１２０との間に挿入されてこれらレール１１０，１２０の間を転走する多数のボール１３０を等間隔で整列させる。尚、図６では前記ボールケージ１４０の構成を理解しやすくするため、一部を省略して描いている。
【００３３】
また、前記ボールケージ１４０には前記ボール１３０を収容するための転動体保持孔１４１が形成されている。この転動体保持孔１４１は前記アウタレール１１０のボール転走面１１３及びインナレール１２０のボール転走面１２３に対向する位置に設けられており、これらアウタレール１１０のボール転走面１１３及びインナレール１２０のボール転走面１２３と平行な長孔状に形成されている。このように構成された転動体保持孔１４１には、前記アウタレール１１０のボール転走面１１３及びインナレール１２０のボール転走面１２３を転走する複数個のボール１３０が一つの転動体保持孔１４１に対して一緒に収容されるようになっている。
【００３４】
ボールケージ１４０の移動方向に沿った前記転動体保持孔１４１の長さは、（ボール１３０の直径）×（収容されるボール１３０の個数）と略同一、あるいはそれよりも若干大きい程度であり、同じ転動体保持孔１４１に収容された複数個のボール１３０は互いに近接し、離散することなく前記アウタレール１１０のボール転走面１１３及びインナレール１２０のボール転走面１２３を転走するようになっている。従って、アウタレール１１０又はインナレール１２０に対するボールケージ１４０の移動距離は、これらアウタレール１１０又はインナレール１２０に対するボール１３０の転走距離と略合致している。
【００３５】
図４に示すスライドレールユニットでは、アウタレール１１０のボール転走面１１３及びインナレール１２０のボール転走面１２３に対して２０個のボール１３０が配列されており、これらボール１３０を前記転動体保持孔１４１に収容している。もっとも、アウタレール１１０のボール転走面１１３及びインナレール１２０の転走面１２３に対向する転動体保持孔１４１の数を複数とし、これらアウタレール１１０のボール転走面１１３及びインナレール１２０の転走面１２３を転走するボール１３０をグループに分割し、グループ毎に転動体保持孔１４１を設けることも可能である。
【００３６】
このように構成された本発明を適用したスライドレールユニットでは、前記アウタレール１１０とインナレール１２０とが前記ボール１３０を介して嵌合していることから、かかるボール１３０の転動により、前記アウタレール１１０内に収納されたインナレール１２０を該アウタレール１１０内からスムーズに引っ張りだすことができる。
【００３７】
このスライドレールユニットでは、インナレール１２０がアウタレール１１０と完全に重なった状態、すなわち、インナレール１２０をアウタレール１１０内に完全に引き込んだ状態において、全長がもっとも短くなるように構成されており、例えば前述した引き出し２０１を家具本体２００内に完全に収納した状態がこの状態に相当する。
【００３８】
以上のように構成された本発明を適用したスライドレールユニットによれば、ボールケージ１４０に対して長孔状の転動体保持孔１４１を形成し、同一の転走面１１３，１２３を転走する複数個のボール１３０を転動体保持孔１４１に一緒に配列するように構成したので、ボールケージ１４０の軸方向長さが同一であれば、個々のボール１３０に対して独立した転動体保持孔を設けていた従来のボールケージに比べ、より多くのボール１３０を配列することが可能となる。これにより、従来と同等あるいはそれ以上の荷重負荷能力を確保しつつ、ボール１３０の小径化、ひいてはアウタレール１１０及びインナレール１２０の小径化を図ることが可能となり、スライドレールユニットの小型化を達成することが可能となる。
【００３９】
尚、前述の第一実施形態では本発明をボールスプライン装置に適用した例を、第二実施形態では本発明をスライドレールユニットに適用した例を説明したが、本発明はこれらに限られるものではなく、例えば、相対的な往復運動を行う一対のベアリングレース間にボールケージを介在させたリニアガイド装置、丸軸とこれに対して相対運動を行うナット部材との間にボールケージを介在させたリニアブッシュ装置等に適用することが可能である。
【００４０】
また、転動体はボールに限られるものではなく、ローラを使用しても良い。その場合、転動体の転走面の断面形状は使用するローラの形状に応じ、ボールの場合と同様な曲面状の転走溝としても良いし、単なる平面状の転走面としても良い。
【符号の説明】
【００４１】
１…ボールスプライン装置、２…ボール１３０…スプライン軸、４…ナット部材、５…ボールケージ、５０…転動体保持孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定側部材と移動側部材との間にボールやローラといった転動体を配列した転動体ケージが配置され、この転動体ケージの移動に伴って前記移動側部材が固定側部材に対して往復運動する有限ストローク型の運動案内装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種産業機械においてテーブル等の可動体の直線移動を支承する運動案内装置のうち、軽荷重用途向けの装置としては、転動体ケージを用いた有限ストローク型のものが知られている。この有限ストローク型の運動案内装置は、例えば、ボールの転走溝が形成された固定側部材と、この固定側部材の転走溝と対向する位置にボールの転走溝を有する移動側部材と、これら固定側部材と移動側部材との間で荷重を負荷しながら転走する多数のボールと、前記固定側部材と移動側部材との隙間に介在する薄板状の転動体ケージとから構成されている。
【０００３】
例えば、特開平１１−２０１１５８号公報に開示される有限ストローク型の運動案内装置では、固定側部材がチャネル状に形成される一方、移動側部材は固定側部材よりも一回り小さなチャネル状に形成され、これらに固定側部材と移動側部材との間に金属薄板をプレス加工した転動体ケージが配置されている。また、この他にも、固定側部材が筒状に形成される一方、移動側部材が固定側部材を貫通する軸として形成され、これら両者の間に樹脂から成形された円筒状の転動体ケージが配置されている例もある。
【０００４】
いずれの場合でも、従来の転動体ケージには個々のボールを回転自在に保持するための保持孔がボール数だけ配列されており、各保持孔には個々のボールが独立して収容されるようになっている。また、各保持孔は該転動体ケージの内周面と外周面との間を貫通している。これにより、各保持孔に保持されたボールが固定側部材及び移動側部材の転走溝に対して接触し得るようになっている。
【０００５】
また、前記転動体ケージの移動方向長さは固定側部材及び移動側部材の転走溝の長さよりも短く形成されており、固定側部材に対して移動側部材を移動させると、ボールの転走に伴って転動体ケージが移動側部材と固定側部材の隙間をボールの転走方向へ移動するように構成されている。このため、移動側部材の移動方向における前後両端面にはストッパ部材が夫々設けられており、ボールの転走と共に移動した転動体ケージが移動側部材と固定側部材との隙間から離脱するのを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２０１１５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、このような従来の有限ストローク型の運動案内装置では、転動体ケージに対して個々のボールを独立して収容する保持孔が複数設けられており、互いに隣接する保持孔は隔てられているので、ボールとボールとの中心間距離はボール直径以上に大きくならざるを得ない。その一方、転動体ケージの大きさは、固定側部材及び移動側部材における転走溝の長さ、要求される移動側部材のストローク量による制約を受けざるを得ない。このため、ボールを個々に独立して収容する転動体ケージでは、同一の転走溝を転走するボール数をそれほど多く設定することができないといった課題があった。特に、運動案内装置の小型化を図る場合、小型化のためにボールの直径を小さく設定すると、その分だけボール数を増やさなければ同じ程度の大きさの荷重を負荷することができないため、そのような従来の転動体ケージは運動案内装置の小型化に障害となってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、固定側部材に対する移動側部材のストローク量や荷重の負荷能力を犠牲にすることなく、小型化を達成することが可能な有限ストローク型運動案内装置を提供することにある。
【０００９】
すなわち、本発明は、転動体の転走面を有する固定側部材と、この固定側部材の転走面と対向する位置に転動体の転走面を有すると共に当該転走面を転走する多数の転動体を介して前記固定側部材に組つけられた移動側部材と、前記固定側部材と移動側部材との間に配置されて前記転動体を整列させる転動体ケージと、を備えた有限ストローク型運動案内装置であって、前記転動体ケージには同一の転走面を転走する複数個の転動体が一組となって回転自在に収容される長孔状の転動体保持孔が設けられている。
【発明の効果】
【００１０】
このように構成された本発明によれば、転動体ケージには長孔状の転動体保持孔が設けられており、この転動体保持孔には同一の転走面を転走する複数個の転動体が一組となって回転自在に収容されるので、個々の転動体を独立した状態で転動体保持孔に収容していた従来の転動体ケージと比較すると、転動体ケージの移動方向の長さが同一であれば、かかる転動体ケージに配列する転動体の個数を増やすことが可能となる。これにより、転動体の直径を小さくしつつも、使用する転動体の個数を増強することで荷重の負荷能力の減少を回避することができ、転動体の直径を小さくしたことにより、運動案内装置の小型化を達成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明を適用した有限ストローク型の運動案内装置の第一実施形態を示す半断面側面図である。
【図２】図１に示した運動案内装置の転動体ケージを示す斜視図である。
【図３】ボールのスプライン軸及びナット部材に対する接触状態を示す拡大断面図である。
【図４】本発明を適用した有限ストローク型の運動案内装置の第二実施形態を示す斜視図である。
【図５】図４に示す運動案内装置の正面断面図である。
【図６】図４に示す運動案内装置が備えるボールケージを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照しながら本発明の有限ストローク型運動案内装置を詳細に説明する。
【００１３】
図１は本発明を適用した有限ストローク型のボールスプライン装置１を示すものである。このボールスプライン装置１は転動体としてボール２を使用しており、長手方向に沿って前記ボール２の転走溝３０が形成されたスプライン軸３と、多数のボール２を介して前記スプライン軸３に組つけられた円筒状のナット部材４と、これらスプライン軸３とナット部材４との間に配置されて前記ボール２を所定の状態に整列させる転動体ケージとしてのボールケージ５とから構成されている。前記ボール２がスプライン軸３とナット部材４との間を転動することで、スプライン軸３に対してナット部材４が軸方向へ自在に移動することが可能となっている。
【００１４】
但し、スプライン軸３に対するナット部材４の移動は相対的なものであり、このボールスプライン装置１の使用にあたっては、固定されたスプライン軸３に対してナット部材４を移動させても、あるいは固定されたナット部材４に対してスプライン軸３を移動させても良い。従って、前記スプライン軸３又はナット部材４のいずれか一方が本発明の固定側部材に、他方が本発明の移動側部材に相当する。
【００１５】
前記スプライン軸３は断面略円形状に形成されており、その外周面には前記転走溝３０が２条形成されている。これら転走溝３０はスプライン軸３の外周面を周方向に二分するように等間隔で設けられている。一方、前記ナット部材４は、中空部を有して略円筒状に形成されており、前記スプライン軸３が中空部を貫通している。前記中空部の内周面にはスプライン軸３の転走溝３０と対向する位置に前記ボールの転走溝４０が形成されており、図３に示すように、ボール２はスプライン軸３の転走溝３０とナット部材４の転走溝４０との間に挟まれるようにして配置されている。従って、スプライン軸３に対してナット部材４を軸方向へ移動させると、前記ボール２がスプライン軸３の転走溝３０及びナット部材４の転走溝４０の上を転走することになる。これらスプライン軸３の転走溝３０、ナット部材４の転走溝４０が本発明における転動体の転走面に相当している。
【００１６】
前記スプライン軸３の転走溝３０は長手方向に垂直な断面がゴシックアーチ状に形成されている。このゴシックアーチ状の転走溝３０は円弧状をなす二つの曲面が略９０°の角度で交わって形成されており、ボール２は前記転走溝３０に対して２点で接触している。また、前記ナット部材４に形成された転走溝４０も同様に長手方向に垂直な断面がゴシックアーチ状に形成されている。尚、スプライン軸３の転走溝３０及びナット部材４の転走溝４０の形状は必ずしもゴシックアーチ状に形成する必要はなく、例えば単一の円弧状曲面からなるサーキュラーアーク状であっても差し支えない。
【００１７】
図２に示すように、前記ボールケージ５は略円筒状に形成され、その内径は前記スプライン軸３の外径よりも僅かに大きく設定される一方、その外径は前記ナット部材４の中空部の内径よりも僅かに小さく設定されている。すなわち、前記ボールケージ５はスプライン軸３とナット部材４の隙間に配置されている。
【００１８】
ボールケージ５がスプライン軸３とナット部材４との間から抜け出るのを防止するため、図１に示すように、ナット部材４の軸方向の両端には当該ナット部材４とスプライン軸３との隙間を閉塞するストッパ部材４０，４１が設けられている。一方のストッパ部材４０はナット部材４と一体に設けられる一方、他方のストッパ部材４１はナット部材４の中空部に対する前記ボールケージ５の挿入を可能とすべく、かかるボールケージ５の挿入後にナット部材４に固定されるようになっている。また、これらストッパ部材４０，４１の内周縁はスプライン軸３と僅かな隙間を残して対向し、ナット部材４の内部に対して外部から塵芥が侵入するのを防止する機能も発揮している。
【００１９】
図２に示すように、前記ボールケージ５には前記ボール２を収容するための転動体保持孔５０が形成されている。かかる転動体保持孔５０はスプライン軸３の転走溝３０と対向する位置に設けられており、１条の転走溝３０に対して二つの転動体保持孔５０が直列に配置されている。各転動体保持孔は転走溝３０と平行な長孔状に形成されており、同一の転走溝３０を転走する複数個のボールが一つの転動体保持孔に対して一緒に収容されるようになっている。
【００２０】
ボールケージ５の移動方向に沿った当該転動体保持孔５０の長さは、（ボール２の直径）×（収容されるボール２の個数）と略同一、あるいはそれよりも若干大きい程度であり、同じ転動体保持孔５０に収容された複数個のボール２は互いに近接し、離散することなくスプライン軸３の転走溝３０を転走するようになっている。従って、スプライン軸３又はナット部材４に対するボールケージ５の移動距離は、これらスプライン軸３又はナット部材４に対するボール２の転走距離と略合致している。
【００２１】
図１に示す例では、一条の転走溝３０に対して８個のボール２が配列されており、これらボール２を二カ所の転動体保持孔５０に分割して収容している。従って、一カ所の転動体保持孔５０には４個のボール２が収容されている。もっとも、一条の転走溝３０に対向する転動体保持孔５０の数を一つとし、その転動体保持孔５０に対して８個総てのボール２を収容することも可能である。そのように一条の転走溝３０に対向する転動体保持孔５０の数を一つとし、かかる転動体保持孔５０に対して同一の転走溝３０を転走する総てのボール２を収容すれば、ボールケージ５に対してより多くのボール２を配列し、ボールスプライン装置１の荷重負荷能力を高めることが可能となる。
【００２２】
しかし、その場合には、ボールケージ５の移動方向の長さの略全域にわたって単一の転動体保持孔５０が存在することとなり、転動体保持孔５０の変形に伴うボールケージ５とボール２との干渉が懸念される。このことから、図２に示すボールケージ５では、１条の転走溝３０を転走するボール２を二つのグループに分割し、グループ毎に転動体保持孔５０を設けている。このように構成すれば、ボールケージ５の長手方向の略中央に一対の転動体保持孔５０を仕切る壁５１が存在することになるので、ボールケージ５の変形を抑え、転動体保持孔５０の内周壁とボール２との干渉を抑えることが可能となる。
【００２３】
また、図３に示すように、前記ボールケージ５の転動体保持孔５０はスプライン軸３側の開口幅がボール２の直径よりも僅かに小さく設定されており、スプライン軸３をナット部材４から抜き出してもボール２が転動体保持孔５０から抜け出ないように構成されている。
【００２４】
従って、このボールスプライン装置１の組み立てに当たっては、先ずは、ボール２を前記転動体保持孔５０に配列したボールケージ５をナット部材４の中空部に挿入し、続いてストッパ部材４１をナット部材４に固定して前記ボールケージ５を当該ナット部材４の中空部に封じ込める。ボールケージ５はナット部材４の中空部において一方のストッパ部材４０と他方のストッパ部材４１との間を自由に往復することが可能であるが、ボールケージ５の転動体保持孔５０はスプライン軸３側の開口幅がボール２の直径よりも小さく設定されているので、ボール２が転動体保持孔５０から抜け落ちることはない。そして、スプライン軸３をボールケージ５の中空部に挿入することにより、ボールスプライン装置１が完成する。
【００２５】
ボールケージ５が一方のストッパ部材４０に接している状態で、ナット部材４に対してスプライン軸３を軸方向へ移動させると、ボールケージ５に配列されたボール２がナット部材４とスプライン軸３に対して転動し、ボールケージ５が他方のストッパ部材４１に向けて移動する。そして、ボールケージ５がストッパ部材４１に突き当たるまでスプライン軸３を移動させることが可能である。このときのスプライン軸３の移動距離はボールケージ５の移動距離の２倍である。
【００２６】
従って、ナット部材４の軸方向長さが制限されており、しかも必要とされるスプライン軸３の軸方向へのストローク量が決まっている場合、ボールケージ５の軸方向長さは自ずと制限されてしまう。その一方、ナット部材４の小径化に伴ってボール２の直径を小さくしつつも十分な荷重負荷能力を確保しようとすると、ボールケージ５に配列するボール２の数を増やすことが必要となる。
【００２７】
本発明を適用した前述のボールスプライン装置１では、ボールケージ５に対して長孔状の転動体保持孔５０を形成し、同一の転走溝３０を転走する複数個のボール２を当該転動体保持孔５０に一緒に配列すように構成したので、ボールケージ５の軸方向長さが同一であれば、個々のボール２に対して独立した転動体保持孔を設けていた従来のボールケージに比べ、より多くのボール２を配列することが可能となる。これにより、従来と同等あるいはそれ以上の荷重負荷能力を確保しつつ、ボール２の小径化、ひいてはナット部材４の小径化を図ることが可能となり、ボールスプライン装置１の小型化を達成することができた。
【００２８】
図４及び図５は、本発明を適用した有限ストローク型のスライドレールユニットを示すものである。このスライドレールユニットは、固定側部材としてのアウタレール１１０と、このアウタレール１１０内に収納される移動側部材としてのインナレール１２０と、前記アウタレール１１０とインナレール１２０との間を転走する転動体としてのボール１３０と、アウタレール１１０とインナレール１２０との間で多数のボール１３０を所定間隔で配列させる転動体ケージとしてのボールケージ１４０とから構成されている。
【００２９】
前記アウタレール１１０は鋼板をロールフォーミング加工により精密成形したものであり、取付け部１１１の長手方向に沿って一対のボール転走部１１２，１１２を曲げ起こすことによりチャネル状に形成されている。また、前記ボール転走部１１２の内側面には前記ボール１３０の球面に近似した曲率のボール転走面１１３が形成されている。
【００３０】
一方、前記インナレール１２０も同様にして鋼板から成形され、取付け部１２１の長手方向に沿って一対のボール転走部１２２，１２２を曲げ起こすことによりチャネル状に形成されている。但し、インナレール１２０はアウタレール１１０のボール転走部１１２，１１２の間に収納され、該アウタレール１１０との間にボール１３０を配列することから、アウタレール１１０よりも一回り小さく形成されると共に、ボール転走部１２２の外側面にボール転走面１２３が形成されている。
【００３１】
各レール１１０，１２０の取付け部１１１，１２１には取付けねじ１５０が貫通するねじ孔１１４，１２４が夫々開設されており、図５に示すように、例えばアウタレール１１０は取付ねじ１５０を用いて家具本体２００に、インナレール１２０は取付ねじ１５０を用いて引き出し２０１に夫々固定される。
【００３２】
図６は、前記ボールケージ１４０を示す斜視図である。このボールケージ１４０は鋼板をプレス加工により成形し、あるいは合成樹脂を型内に射出して成形したものであり、アウタレール１１０とインナレール１２０との間に挿入されてこれらレール１１０，１２０の間を転走する多数のボール１３０を等間隔で整列させる。尚、図６では前記ボールケージ１４０の構成を理解しやすくするため、一部を省略して描いている。
【００３３】
また、前記ボールケージ１４０には前記ボール１３０を収容するための転動体保持孔１４１が形成されている。この転動体保持孔１４１は前記アウタレール１１０のボール転走面１１３及びインナレール１２０のボール転走面１２３に対向する位置に設けられており、これらアウタレール１１０のボール転走面１１３及びインナレール１２０のボール転走面１２３と平行な長孔状に形成されている。このように構成された転動体保持孔１４１には、前記アウタレール１１０のボール転走面１１３及びインナレール１２０のボール転走面１２３を転走する複数個のボール１３０が一つの転動体保持孔１４１に対して一緒に収容されるようになっている。
【００３４】
ボールケージ１４０の移動方向に沿った前記転動体保持孔１４１の長さは、（ボール１３０の直径）×（収容されるボール１３０の個数）と略同一、あるいはそれよりも若干大きい程度であり、同じ転動体保持孔１４１に収容された複数個のボール１３０は互いに近接し、離散することなく前記アウタレール１１０のボール転走面１１３及びインナレール１２０のボール転走面１２３を転走するようになっている。従って、アウタレール１１０又はインナレール１２０に対するボールケージ１４０の移動距離は、これらアウタレール１１０又はインナレール１２０に対するボール１３０の転走距離と略合致している。
【００３５】
図４に示すスライドレールユニットでは、アウタレール１１０のボール転走面１１３及びインナレール１２０のボール転走面１２３に対して２０個のボール１３０が配列されており、これらボール１３０を前記転動体保持孔１４１に収容している。もっとも、アウタレール１１０のボール転走面１１３及びインナレール１２０の転走面１２３に対向する転動体保持孔１４１の数を複数とし、これらアウタレール１１０のボール転走面１１３及びインナレール１２０の転走面１２３を転走するボール１３０をグループに分割し、グループ毎に転動体保持孔１４１を設けることも可能である。
【００３６】
このように構成された本発明を適用したスライドレールユニットでは、前記アウタレール１１０とインナレール１２０とが前記ボール１３０を介して嵌合していることから、かかるボール１３０の転動により、前記アウタレール１１０内に収納されたインナレール１２０を該アウタレール１１０内からスムーズに引っ張りだすことができる。
【００３７】
このスライドレールユニットでは、インナレール１２０がアウタレール１１０と完全に重なった状態、すなわち、インナレール１２０をアウタレール１１０内に完全に引き込んだ状態において、全長がもっとも短くなるように構成されており、例えば前述した引き出し２０１を家具本体２００内に完全に収納した状態がこの状態に相当する。
【００３８】
以上のように構成された本発明を適用したスライドレールユニットによれば、ボールケージ１４０に対して長孔状の転動体保持孔１４１を形成し、同一の転走面１１３，１２３を転走する複数個のボール１３０を転動体保持孔１４１に一緒に配列するように構成したので、ボールケージ１４０の軸方向長さが同一であれば、個々のボール１３０に対して独立した転動体保持孔を設けていた従来のボールケージに比べ、より多くのボール１３０を配列することが可能となる。これにより、従来と同等あるいはそれ以上の荷重負荷能力を確保しつつ、ボール１３０の小径化、ひいてはアウタレール１１０及びインナレール１２０の小径化を図ることが可能となり、スライドレールユニットの小型化を達成することが可能となる。
【００３９】
尚、前述の第一実施形態では本発明をボールスプライン装置に適用した例を、第二実施形態では本発明をスライドレールユニットに適用した例を説明したが、本発明はこれらに限られるものではなく、例えば、相対的な往復運動を行う一対のベアリングレース間にボールケージを介在させたリニアガイド装置、丸軸とこれに対して相対運動を行うナット部材との間にボールケージを介在させたリニアブッシュ装置等に適用することが可能である。
【００４０】
また、転動体はボールに限られるものではなく、ローラを使用しても良い。その場合、転動体の転走面の断面形状は使用するローラの形状に応じ、ボールの場合と同様な曲面状の転走溝としても良いし、単なる平面状の転走面としても良い。
【符号の説明】
【００４１】
１…ボールスプライン装置、２…ボール１３０…スプライン軸、４…ナット部材、５…ボールケージ、５０…転動体保持孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転動体の転走面を有する固定側部材と、この固定側部材の転走面と対向する位置に転動体の転走面を有すると共に当該転走面を転走する多数の転動体を介して前記固定側部材に組つけられた移動側部材と、前記固定側部材と移動側部材との間に配置されて前記転動体を整列させる転動体ケージと、を備えた有限ストローク型運動案内装置において、
前記転動体ケージには同一の転走面を転走する複数個の転動体が一組となって回転自在に収容される長孔状の転動体保持孔が設けられていることを特徴とする有限ストローク型運動案内装置。
【請求項２】
前記転動体保持孔の転走面と平行な方向の長さは当該転動体保持孔に収容した転動体の個数に対応していることを特徴とする請求項１記載の有限ストローク型運動案内装置。
【請求項３】
１条の転走面に対して複数の転動体保持孔が設けられていることを特徴とする請求項２記載の有限ストローク型運動案内装置。
【請求項１】
転動体の転走面を有する固定側部材と、この固定側部材の転走面と対向する位置に転動体の転走面を有すると共に当該転走面を転走する多数の転動体を介して前記固定側部材に組つけられた移動側部材と、前記固定側部材と移動側部材との間に配置されて前記転動体を整列させる転動体ケージと、を備えた有限ストローク型運動案内装置において、
前記転動体ケージには同一の転走面を転走する複数個の転動体が一組となって回転自在に収容される長孔状の転動体保持孔が設けられていることを特徴とする有限ストローク型運動案内装置。
【請求項２】
前記転動体保持孔の転走面と平行な方向の長さは当該転動体保持孔に収容した転動体の個数に対応していることを特徴とする請求項１記載の有限ストローク型運動案内装置。
【請求項３】
１条の転走面に対して複数の転動体保持孔が設けられていることを特徴とする請求項２記載の有限ストローク型運動案内装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１１７５９３（Ｐ２０１１−１１７５９３Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８８４９５（Ｐ２０１０−１８８４９５）
【出願日】平成２２年８月２５日（２０１０．８．２５）
【出願人】（３９００２９８０５）ＴＨＫ株式会社 (420)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２５日（２０１０．８．２５）
【出願人】（３９００２９８０５）ＴＨＫ株式会社 (420)
【Ｆターム（参考）】
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