JP2017125521A - 転がり装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大型化を防止しながら作動性の良好な転がり装置を提供する。【解決手段】第１部材１と、第２部材２と、第１部材１と第２部材２の間に配置された転動体５とを有し、転動体５の転動により第２部材２が第１部材１に沿って移動可能な転がり装置１０において、第１部材１に形成された転動溝１ａと第１部材１の転動溝１ａに対向して第２部材２に形成された転動溝３ａとからなる転動体５の転走路と、第２部材２に備えられており前記転走路に連通して転動体５を循環させる循環路とを有し、前記循環路は、第２部材２に形成された戻し路３ｂと、第２部材２に備えられている方向転換部材４に形成された、戻し路３ｂと前記転走路を連通する方向転換路６とからなり、戻し路３ｂには弾性材料からなる半筒状のスリーブ４０が配置されており、スリーブ４０の長手方向端部４０ａが方向転換部材４と係合している。【選択図】図３

Description

本発明は、転がり装置に関する。

従来、転がり装置として、直線状の案内レールを有する直動案内装置（リニアガイド装置）、曲線状の案内レールを有する曲線運動案内装置、及びボールねじ装置が知られている。

転がり装置のうち例えば直動案内装置には、案内レールに設けられた転動溝とスライダ本体に設けられた転動溝とからなる転動体の転走路と、転走路の始点と終点を連結して転動体を循環させるための循環路が備えられている。循環路はスライダ本体に設けられた戻し路（直線部）とエンドキャップに設けられた方向転換路（曲線部）とからなる。

このような直動案内装置では、スライダを走行させた際に、循環路内の転動体は後ろの転動体に押されて転動するため転動体どうしの間には隙間がない状態となる。そして、循環路の曲線部の影響により、転走路から循環路に入る転動体（「入口側転動体」という）の移動量と、循環路から転走路に出る転動体（「出口側転動体」という）の移動量が同じとは限らない。例えば、入口側転動体の移動量が出口側転動体の移動量を上回った場合には、循環路内の転動体は超過密状態になり、転動体の押し合いによって逃げ場を失った出口側転動体は循環路をすべりながら、所謂玉すべりしながら転走路へ進む。この時に転動体と循環路の間の摩擦力が突発的に増大するため、直動案内装置の作動性が悪化したり、循環路や転動体に損傷が生じて直動案内装置の故障を招くおそれがある。

斯かる背景の下、循環路の直線部、即ちスライダ本体の戻し路に弾性変形可能な円筒形のスリーブを配置することにより、転動体の押し合いを解消して作動性の向上を図った直動案内装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。

特許第３７０２０１２号公報

しかしながら、上述のような従来の直動案内装置では、スライダ本体の戻し路に円筒形のスリーブを挿入するために、当該戻し路の径を大きくしなければならなかった。このため、スライダ本体が大型化し、ひいては直動案内装置が大型化してしまうという問題があった。

そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、大型化を防止しながら作動性の良好な転がり装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、
第１部材と、第２部材と、前記第１部材と前記第２部材の間に配置された転動体とを有し、前記転動体の転動により前記第２部材が前記第１部材に沿って移動可能な転がり装置において、
前記第１部材に形成された転動溝と前記第１部材の転動溝に対向して前記第２部材に形成された転動溝とからなる前記転動体の転走路と、前記第２部材に備えられており前記転走路に連通して前記転動体を循環させる循環路とを有し、
前記循環路は、前記第２部材に形成された戻し路と、前記第２部材に備えられている方向転換部材に形成された、前記戻し路と前記転走路を連通する方向転換路とからなり、
前記戻し路には弾性材料からなる半筒状のスリーブが配置されており、
前記スリーブの長手方向端部が前記方向転換部材と係合していることを特徴とする転がり装置を提供する。なお、半筒状とは筒状の部材を軸方向に沿って分割した形状をいう。

本発明によれば、大型化を防止しながら作動性の良好な転がり装置を提供することができる。

図１は第１、第２実施形態に係る転がり装置である直動案内装置を示す図である。 図２は第１、第２実施形態におけるエンドキャップの構成を示す図である。 図３は第１実施形態の直動案内装置における循環路の様子を示す拡大断面図（第１実施形態に係る直動案内装置の図２に示す２Ａ−２Ａ断面図）である。 図４は第１実施形態におけるスリーブの構成を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は上面図である。 図５は第１、第２実施形態におけるリターンガイドの構成を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図である。 図６は第１実施形態におけるスライダ本体の戻し路にスリーブと転動体を配置した様子を示す図である。 図７は（ａ）第１実施形態の直動案内装置、（ｂ）従来の直動案内装置（スライダ本体の戻し路にスリーブを有していないもの）において、スライダを４００ｍｍ毎に方向転換して移動させた際に発生する動摩擦力を示すグラフである。 図８は第２実施形態の直動案内装置における循環路の様子を示す拡大断面図（第２実施形態に係る直動案内装置の図２に示す２Ａ−２Ａ断面図）である。 図９は第２実施形態におけるスリーブの構成を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は上面図である。 図１０（ａ）は第３実施形態に係る転がり装置であるボールねじ装置を示す図であり、図１０（ｂ）はコマ部材の構成を示す図である。 図１１は第１実施形態におけるスリーブの凸部とその変形例を示す図であり、（ａ）及び（ｂ）は第１実施形態におけるスリーブの凸部の正面図及び斜視図、（ｃ）及び（ｄ）は第１変形例の正面図及び斜視図、（ｅ）及び（ｆ）は第２変形例の正面図及び斜視図、（ｇ）及び（ｈ）は第３変形例の正面図及び斜視図、（ｉ）及び（ｊ）は第４変形例の正面図及び斜視図をそれぞれ示している。

本発明の各実施形態に係る転がり装置を添付図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１に示す第１実施形態に係る転がり装置である直動案内装置１０は、工作機械、搬送装置、その他の生産設備に用いられるものであり、直線状の案内レール１と、案内レール１に沿って移動可能なスライダ２とからなる。

案内レール１は、略四角柱形状の金属製部材からなり、その両側面には長手方向へ延びる転動溝１ａが２本ずつ形成されている。

スライダ２は、スライダ本体３と、スライダ本体３の長手方向の両端部に取り付けられたエンドキャップ４、４とからなる。
スライダ本体３は、案内レール１の長手方向へ延在し断面が略コ字状をした金属製部材からなり、案内レール１に跨嵌されている。スライダ本体３において案内レール１の両側面に対向する部分、即ち両側の脚部の内側面には、案内レール１の転動溝１ａに対向して長手方向へ延びる転動溝３ａが２本ずつ形成されている（図６も参照）。
スライダ本体３の転動溝３ａと案内レール１の転動溝１ａとは、転動体５の転走路（負荷転動路）を構成している。
スライダ本体３の両側の脚部には、転動溝３ａと平行にスライダ本体３の長手方向へ貫通した直線状の戻し路３ｂが２本ずつ形成されている（図６も参照）。

エンドキャップ４は、略コ字状の樹脂製部材からなる。図２にも示すように、エンドキャップ４のスライダ本体３側の面には、方向転換路６が両側の脚部に２箇所ずつ形成されている。方向転換路６は、図１に示すように上記転走路と戻し路３ｂとを連通するものであり半円弧状をしている。なお、方向転換路６については後に詳述する。エンドキャップ４は樹脂製に限らず金属製でもよい。

スライダ本体３の戻し路３ｂとエンドキャップ４の方向転換路６とは、転動体５を転走路へ循環させるための循環路を構成している。なお、スライダ本体３の戻し路３ｂは循環路の直線部、エンドキャップ４の方向転換路６は循環路の曲線部ともいう。図１に示すように、循環路及び転走路には転動体５として金属製のボールが多数装填されている。

以上の構成により、スライダ２は転動体５が上記転走路を転動することによって案内レール１上を直線運動することができる。なお、転走路内を転動した転動体５は、循環路を経て再度転走路へ導かれ、転走路と循環路を循環することができる。

図３に示すように、スライダ本体３の４つの戻し路３ｂにはそれぞれスリーブ４０が挿嵌されている。スリーブ４０は、図４に示すように半円筒形状をしており、弾性変形可能な弾性材料からなる。具体的には、弾性材料としてＮＢＲ、ＨＮＢＲ、ＦＫＭ、エラストマー（例えばペルプレン（商品名、東洋紡績（株）製））、樹脂（例えばＰＯＭ）を採用することが望ましい。スリーブ４０の長手方向における両端には凸部４０ａ、４０ａが一体的に形成されている。凸部４０ａはスリーブ４０の長手方向外側へ向かって延びており、断面が三日月形状をしている（図１１（ａ）、（ｂ）も参照）。

図２に示すようにエンドキャップ４のスライダ本体３側の面には、各脚部に半円弧状の２つの転動溝４ａが形成されており、これらに交差するように半円柱状の凹部４ｃがさらに形成されている。凹部４ｃには、図５に示すリターンガイド７が取り付けられる（図３参照）。なお、図２に示すようにエンドキャップ４の各脚部の内側面には、転走路を転動した転動体５をすくい上げて転動溝４ａへ導くためのタング部８が２箇所ずつ一体的に形成されている。

リターンガイド７は、図５（ａ）に示すようにエンドキャップ４の転動溝４ａに対向する２つの転動溝７ａが形成された半円柱状の樹脂製部材からなる。この２つの転動溝７ａとエンドキャップ４の転動溝４ａとによって上述の方向転換路６が構成される。図３及び図５（ｂ）に示すようにリターンガイド７の背面、即ちスライダ本体３側の面において、転動溝７ａの戻し路３ｂ側の端部には、突起７ｂが一体的に設けられている。突起７ｂは、転動溝７ａを延長するようにスライダ本体３側へ向かって延びた半円筒形状をしている。詳しくは、突起７ｂは上記スリーブ４０の凸部４０ａに係合可能で、突起７ｂの内周面は上記スリーブ４０の内周面と同径に設計されている。なお、リターンガイド７は樹脂製に限らず金属製でもよい。

斯かるスリーブ４０とリターンガイド７の構成により、スライダ２を組み立てた際に、図３及び図６に示すようにリターンガイド７の半円筒形状の突起７ｂとスライダ本体３の戻し路３ｂの壁面との間に生じる三日月形状の隙間に、スリーブ４０の三日月形状の凸部４０ａが嵌合する。これにより、戻し路３ｂ内のスリーブ４０の位置を固定でき、スリーブ４０が戻し路３ｂ内で位置がずれたり回転することを防止できる。特に本実施形態では、スリーブ４０の三日月形状の凸部４０ａは、リターンガイド７の突起７ｂとスライダ本体３の戻し路３ｂによる三日月形状の隙間よりも一回り大きな寸法に設計されており、所謂締まり嵌めしている。これにより、戻し路３ｂ内のスリーブ４０の位置をより強固に固定することができる。

以上のように本実施形態に係る直動案内装置１０は、スライダ本体３の戻し路３ｂ内に半円筒形状のスリーブ４０を配置したことにより、スライダ２を案内レール１上で走行させた際に循環路内の転動体５が超過密状態になって押し合いが生じても、スリーブ４０が弾性変形することでこれを解消し玉すべりの発生を防ぐことができる。このため、転動体５と循環路の間の摩擦力が突発的に増大することを防止でき、図７（ａ）に示すように摩擦力の変動を効果的に抑えることができる。したがって、循環路や転動体５の損傷による直動案内装置１０の故障を防ぎながら、直動案内装置１０の良好な作動性を達成することができる。なお、弾性変形したスリーブ４０は転動体５の通過後、元の形状に復帰することができる。

また、本実施形態に係る直動案内装置１０は、スライダ本体３の戻し路３ｂ内に配置したスリーブ４０を半円筒形状としたことにより、上述した従来の直動案内装置のようにスライダ本体の戻し路に円筒形のスリーブを配置する構成に比べて、戻し路３ｂの径を小さくすることができる。このため、スライダ本体３の大型化を防止でき、結果として直動案内装置１０全体の大型化も防止できる。

なお、上述のように本実施形態に係る直動案内装置１０は、スライダ本体３の戻し路３ｂ内でスリーブ４０を固定するために、スリーブ４０の三日月形状の凸部４０ａをリターンガイド７の突起７ｂとスライダ本体３の戻し路３ｂによる三日月形状の隙間に嵌合させる構成である。しかしながら、スリーブ４０の凸部４０ａ、及びリターンガイド７の突起７ｂとスライダ本体３の戻し路３ｂによる隙間の形状は、三日月形状に限られず、凸部４０ａと前記隙間が係合してスリーブ４０をスライダ本体３の戻し路３ｂ内に回転を防ぎながら固定できる形状であればよい。具体的には、例えばスリーブ４０の凸部４０ａを図１１（ｃ）〜（ｊ）に示す形状とし、これにリターンガイド７の突起７ｂの外周面の形状を対応させるようにしてもよい。

また、上述のように本実施形態に係る直動案内装置１０は、リターンガイド７に半円筒形状の突起７ｂを設け、この突起７ｂとスライダ本体３の戻し路３ｂとの隙間にスリーブ４０の凸部４０ａを嵌合させる構成である。しかしながらこの構成に限られず、エンドキャップ４のスライダ本体３側の面において、転動溝４ａの戻し路３ｂ側の端部に半円筒形状の突起を設け、この突起とスライダ本体３の戻し路３ｂとの隙間にスリーブ４０の凸部４０ａを嵌合させる構成としてもよい。

（第２実施形態）
図１に示す第２実施形態に係る転がり装置である直動案内装置２０について、上記第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付して説明を省略し、異なる構成について詳細に説明する。

図８に示すように本実施形態に係る直動案内装置２０は、上記第１実施形態におけるスリーブ４０の代わりにスリーブ４１を備えている。スリーブ４１は、図９に示すように上記第１実施形態におけるスリーブ４０の外周面に凹部４１ａを形成したものである。凹部４１ａは深さが均一で、図９（ｃ）に示すようにスリーブ４１の短手方向において一端から他端まで達し、長手方向においては両端部分を除いた範囲にわたって形成されている。

斯かる構成のスリーブ４１を備えた本実施形態に係る直動案内装置２０は、上記第１実施形態に係る直動案内装置１０と同様の効果を奏することができる。特に本実施形態では、スリーブ４１に凹部４１ａを設けたことにより、図８に示すようにスライダ本体３の戻し路３ｂ内において、スリーブ４１と戻し路３ｂの壁面との間に隙間が形成される。このため、スリーブ４１が弾性変形しやすくなり、弾性変形量を大きく確保することができる。したがって、スライダ２を走行させた際に生じる循環路内の転動体５の押し合いをスリーブ４１が大きく弾性変形することでより効果的に解消することができ、直動案内装置２０の作動性の悪化や故障をより良好に防止することができる。

なお、本実施形態において、スリーブ４１に設けた凹部４１ａの態様は上述のものに限られず、スリーブ４１と戻し路３ｂの壁面との間に隙間ができてスリーブ４１が弾性変形しやすくなるようなものであればよい。

以上、第１、第２実施形態では転動体５としてボールを備えた直動案内装置１０、２０を示している。しかしながら本発明はこれに限られず、転動体としてころを備えた直動案内装置に適用することもできる。また、本発明は直動案内装置に限られず、曲線運動案内装置に適用することもできる。

（第３実施形態）
図１０（ａ）に示す第３実施形態に係る転がり装置であるボールねじ装置３０は、ねじ軸３１と、ねじ軸３１に転動体３４を介して螺合したナット３２とからなる。

ねじ軸３１は、細長い円柱形状の金属製部材からなる。ねじ軸３１の外周面には転動溝３１ａが螺旋状に形成されている。
ナット３２は、ねじ軸３１の外径よりも大きな円形の貫通口が形成された略円筒形状の金属製部材からなる。ナット３２の内周面には、ねじ軸３１の転動溝３１ａに対応するように転動溝３２ａが螺旋状に形成されている。
ねじ軸３１はナット３２の貫通口に挿入されており、互いの転動溝３１ａ、３２ａが対向して転走路を構成している。この転走路には、転動体３４が装填されており、これによってねじ軸３１とナット３２は螺合している。

ナット３２には、軸方向へ貫通した直線状の戻し路３２ｂが形成されている。ナット３２の軸方向の両端部にはコマ部材３５、３５が埋設されている。
コマ部材３５は、図１０（ｂ）に示すように略三角柱状の樹脂製部材からなり、方向転換路３５ａが形成されている。方向転換路３５ａは、図１０（ａ）に示すように上記転走路と戻し路３２ｂとを連通するものであり略円弧状をしている。なお、コマ部材３５は樹脂製に限らず金属製でもよい。

ナット３２の戻し路３２ｂとコマ部材３５の方向転換路３５ａとは、転動体３４を転走路へ循環させるための循環路を構成している。なお、ナット３２の戻し路３２ｂは循環路の直線部、コマ部材３５の方向転換路３５ａは循環路の曲線部ともいう。循環路と転走路には、転動体３４として金属製のボールが多数装填されている。

以上の構成により、ねじ軸３１とナット３２のいずれか一方を回転させることで、転動体３４が転走路内を転動し、他方を軸方向へ直線移動させることができる。なお、転走路内を転動した転動体３４は、循環路を経て再び転走路へ導かれ、転走路と循環路を循環することができる。

本実施形態では、図１０（ａ）に示すようにナット３２の戻し路３２ｂにスリーブ４２が備えられている。なお、スリーブ４２の構成は上記第１実施形態におけるスリーブ４０と同様である。
また本実施形態では、図１０（ｂ）に示すようにコマ部材３５の側面、即ちナット３２側の面において、方向転換路３５ａの戻し路３２ｂ側の端部には、突起３５ｂが一体的に設けられている。突起３５ｂは、上記第１実施形態におけるリターンガイド７の突起７ｂと同様の構成であり、方向転換路３５ａを延長するようにナット３２側へ向かって延びた半円筒形状をしている。

斯かる構成により、本実施形態のボールねじ装置３０は上記第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

なお、本発明は本実施形態のようなコマ部材３５を備えたボールねじ装置３０に限られず、転動体３４を循環させるためのその他の循環部材（例えばガイドプレート）を備えたボールねじ装置に適用することも可能である。

以上、各実施形態によれば、大型化を防止しながら作動性の良好な転がり装置を実現することができる。

１ 案内レール
１ａ 案内レールの転動溝
２ スライダ
３ スライダ本体
３ａ スライダ本体の転動溝
３ｂ スライダ本体の戻し路
４ エンドキャップ
５、３４ 転動体
６ エンドキャップの方向転換路
７ リターンガイド
７ｂ リターンガイドの突起
１０、２０ 直動案内装置（リニアガイド装置）
３０ ボールねじ装置
３１ ねじ軸
３１ａ ねじ軸の転動溝
３２ ナット
３２ａ ナットの転動溝
３２ｂ ナットの戻し路
３５ コマ部材
３５ａ コマ部材の方向転換路
４０、４１、４２ スリーブ
４０ａ スリーブの凸部
４１ａ スリーブの凹部

Claims (7)

1. 第１部材と、第２部材と、前記第１部材と前記第２部材の間に配置された転動体とを有し、前記転動体の転動により前記第２部材が前記第１部材に沿って移動可能な転がり装置において、
   前記第１部材に形成された転動溝と前記第１部材の転動溝に対向して前記第２部材に形成された転動溝とからなる前記転動体の転走路と、前記第２部材に備えられており前記転走路に連通して前記転動体を循環させる循環路とを有し、
   前記循環路は、前記第２部材に形成された戻し路と、前記第２部材に備えられている方向転換部材に形成された、前記戻し路と前記転走路を連通する方向転換路とからなり、
   前記戻し路には弾性材料からなる半筒状のスリーブが配置されており、
   前記スリーブの長手方向端部が前記方向転換部材と係合していることを特徴とする転がり装置。
2. 前記スリーブの外側面に凹部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の転がり装置。
3. 前記方向転換部材には前記戻し路内へ延在する突起が備えられており、
   前記方向転換部材の前記突起と前記戻し路の壁面とによって形成された隙間に前記スリーブの前記長手方向端部が係合していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の転がり装置。
4. 前記方向転換部材の前記突起と前記戻し路の前記壁面とによって形成された前記隙間は三日月形状であり、
   前記スリーブの前記長手方向端部は、前記隙間に嵌合可能な三日月形状であることを特徴とする請求項３に記載の転がり装置。
5. 前記スリーブの前記長手方向端部と、前記方向転換部材の前記突起と前記戻し路の前記壁面とによって形成された前記隙間とが締まり嵌めしていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の転がり装置。
6. 前記第１部材は、案内レールからなり、
   前記第２部材は、前記戻し路が形成されたスライダ本体と、前記方向転換路を有するエンドキャップとを有し、
   前記方向転換路は、前記エンドキャップに形成された転動溝と、前記エンドキャップに備えられているリターンガイドに、前記エンドキャップの転動溝に対向して形成された転動溝とからなることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の転がり装置。
7. 前記第１部材は、ねじ軸からなり、
   前記第２部材は、前記戻し路が形成されたナットと、前記方向転換路が形成された循環部材とを有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の転がり装置。

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