JP2007211824A - 転動体収容ベルトおよび直動案内装置 - Google Patents

Abstract

【課題】間座部および転動体相互の接触による摩擦の増大を抑制し得る転動体収容ベルトおよび直動案内装置を提供する。
【解決手段】この転動体収容ベルト５０は、隣り合うボール４６同士の間に間座部５１が介装されている。そして、この間座部５１は、ボール４６に当接する一対の転動体接触面５１ｃを有している。この一対の転動体接触面５１ｃは、これに当接するボール４６の移動を、無限循環路の内周側に向けては拘束するように形成されており、その内周側に向けて拘束する部分が、平面からなる傾斜面５１ａになっている。
【選択図】図４

Description

本発明は、転動体収容ベルトおよび直動案内装置に関する。

直動案内装置は、無限循環路内を転動しつつ循環する複数の転動体を介してスライダを案内レールに対して相対移動させている。しかし、直動案内装置では、スライダが案内レールに対して相対移動すると、各転動体は同一方向へ回転しつつ移動するため、隣り合う転動体同士が擦れ合って転動体の円滑な転動が妨げられる。そのため、騒音が大きくなり、転動体の摩耗の進行も早くなる。そこで、従来から、騒音の発生を抑制し、円滑に直動案内装置を作動させるために、転動体を無限循環路内の並び方向で整列させる転動体収容ベルトが提案されている。

この種の転動体収容ベルトとしては、例えば特許文献１に記載の技術が開示されている。
特許文献１に記載の技術では、例えば図８に例示するように、隣り合うボール４６同士の間に介装される複数の間座部１５１を備えている。そして、各間座部１５１は、可撓性があるベルト状の連結部１５２によって相互に連結されることで転動体収容ベルト１５０が構成されている。各間座部１５１は、その隣接するボール４６に対して摺動自在に接触する一対の保持凹部１５１ｃをそれぞれ有している。この一対の保持凹部１５１ｃは、摺接するボール４６の外周に倣う凹曲面からそれぞれ形成されており、一対の保持凹部１５１ｃ間のボール４６を全方位で拘束するようになっている。

この転動体収容ベルトによれば、隣り合う間座部同士の一対の保持凹部間でボールを保持して転動体列を構成可能であり、この転動体列が、無限循環路内を循環することにより、ボール同士の擦れ合いや、競り合いが抑制され、ボールの循環性が改善される。
特開平０５−５２２１７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、各間座部の保持凹部は、ボールの外周に倣う凹曲面からそれぞれ形成されているので、保持凹部およびボール相互の接触が面接触となり、その接触面積が大きくなる。そして、この接触面積が大きい場合、間座部と転動体との間に通常存在する潤滑剤のせん断抵抗のために、転動体の自転の際の摩擦が増大する。そのため、直動案内装置の摺動抵抗が増大し、その円滑な作動を妨げることになる。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、間座部および転動体相互の接触による摩擦の増大を抑制し得る転動体収容ベルトおよび直動案内装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、転動体案内面を有する案内レールと、前記案内レールに対して相対移動可能に配設されて、前記転動体案内面に対向して前記転動体案内面とともに転動体軌道路を形成する負荷転動体案内面、前記転動体軌道路の両端にそれぞれ連なる一対の方向転換路、および前記一対の方向転換路に連通する転動体戻し通路を有するスライダと、前記転動体軌道路、前記一対の方向転換路、および前記転動体戻し通路から構成される無限循環路内を転動しつつ循環する複数の転動体と、前記無限循環路に沿ってその内側に形成された案内溝と、を備える直動案内装置に用いられ、隣り合う前記転動体の間に介装される複数の間座部、および前記間座部を相互に連結するとともに、前記間座部の端面から外側に張り出して前記案内溝に案内される連結腕部を有し、前記間座部と連結腕部とによって画成される転動体収容部に前記転動体を個別に収容して前記無限循環路内での並び方向で整列させる有端状に形成された転動体収容ベルトであって、前記間座部は、前記転動体に当接する当接面を有し、当該当接面は、これに当接する転動体の移動を、前記無限循環路の内周側に向けては拘束するように形成され、その内周側に向けて拘束する部分が傾斜面になっており、当該傾斜面は、前記無限循環路内での並び方向に垂直な方向に対する傾斜角が一定であることを特徴としている。

本発明によれば、間座部は、無限循環路の内周側に向けては転動体の移動を拘束しており、その拘束する部分が傾斜面であり、さらに、その傾斜面は、無限循環路内での並び方向に垂直な方向に対する傾斜角が一定なので、この傾斜面および転動体相互の接触する部分は、面接触ではなく、例えば点接触または線接触となる。そのため、その接触面積を小さくすることができる。したがって、間座部および転動体相互の接触による摩擦の増大を抑制することができる。
ここで、前記傾斜面は、平面とすることができる。傾斜面を平面とする場合、転動体にボールまたは「ころ」を採用したものに対して好適である。

また、前記傾斜面は、凹円錐面とすることができる。傾斜面を凹円錐面とする場合、転動体にボールを採用したものに対して好適である。
ところで、上記の特許文献１に記載の技術では、間座部が、転動体を全方位で拘束するように保持する構造なので、方向転換路において連結部が曲がると、例えば図８に例示するように、特に方向転換路２４の内周側において間座部１５１と転動体４６とが干渉してしまう（同図では干渉しているイメージを黒塗りした部分で示している）。

このような干渉は、間座部が弾性変形することで多少は緩和されるものの、このような干渉が生じると、連結部に過大な引っ張り力が作用することは避けられない。そして、この引っ張り力は、連結部に繰り返し作用するので、使用中に連結部が切れてしまい、正常な循環が損なわれるおそれがある。さらに、間座部と転動体とが干渉することによって、転動体は無限循環路の外周面に向けて押しつけられるので、循環抵抗が増大することになる。

このような間座部と転動体との相互の干渉を緩和する上で、前記傾斜面は、次の（式１）を満たす範囲の傾斜を有する面とすることが、より好ましい。
θｋ≦ｔａｎ^−１（（（Ｒｂ＋ｅ）ｓｉｎθｗ−（ｔｗ／２）ｃｏｓθｗ）／（（Ｒｂ＋ｅ）ｃｏｓθｗ＋（ｔｗ／２）ｓｉｎθｗ−Ｒｐ）））−θｗ （式１）
ここで、θｗ＝ｔｗ／２Ｒｂ（ｒａｄ）、また、θｋは、無限循環路内での並び方向に垂直な方向に対する傾斜面の傾斜角（ｄｅｇ）、ｔｗは、転動体収容ベルトを展開したときの隣り合う転動体同士の中心間の距離（ｍｍ）、Ｒｂは、方向転換路の中央部において、転動体収容ベルトが案内溝の内周側の壁面に沿うように曲がったときの転動体収容ベルトの中心線の曲率半径（ｍｍ）、ｅは、転動体収容ベルトを展開したときの、転動体の中心から転動体収容ベルトの中心線までの距離（ｍｍ）、Ｒｐは、方向転換路の中央部における、転動体の中心軌跡の曲率半径（ｍｍ）である。

傾斜面を、上記（式１）で規定される範囲の傾斜を有する面とすれば、以下に詳述する考察から明らかになるように、方向転換路での間座部および転動体相互の隙間を、転動体収容ベルトを延ばした状態での隙間と同程度（以上）に確保することができる。そのため、間座部および転動体相互の接触による摩擦の増大をより好適に抑制し、方向転換路での間座部および転動体相互の干渉をより好適に緩和することができる。

さらに、本発明は、転動体案内面を有する案内レールと、前記案内レールに対して相対移動可能に配設されて、前記転動体案内面に対向して前記転動体案内面とともに転動体軌道路を形成する負荷転動体案内面、前記転動体軌道路の両端にそれぞれ連なる一対の方向転換路、および前記一対の方向転換路に連通する転動体戻し通路を有するスライダと、前記転動体軌道路、前記一対の方向転換路、および前記転動体戻し通路から構成される無限循環路内を転動しつつ循環する複数の転動体と、前記無限循環路に沿ってその内側に形成された案内溝と、隣り合う前記転動体の間に介装される複数の間座部、および前記間座部を相互に連結するとともに、前記間座部の端面から外側に張り出して前記案内溝に案内される連結腕部を有し、前記間座部と連結腕部とによって画成される転動体収容部に前記転動体を個別に収容して前記無限循環路内での並び方向で整列させる有端状に形成された転動体収容ベルトと、を備える直動案内装置であって、前記転動体収容ベルトとして、上記本発明に係る転動体収容ベルトを用いていることを特徴としている。

本発明によれば、上記本発明に係る転動体収容ベルトを用いているので、これによる上記作用・効果を奏する直動案内装置を提供することができる。
また、本発明は、転動体案内面を有する案内レールと、前記案内レールに対して相対移動可能に配設されて、前記転動体案内面に対向して前記転動体案内面とともに転動体軌道路を形成する負荷転動体案内面、前記転動体軌道路の両端にそれぞれ連なる一対の方向転換路、および前記一対の方向転換路に連通する転動体戻し通路を有するスライダと、前記転動体軌道路、前記一対の方向転換路、および前記転動体戻し通路から構成される無限循環路内を転動しつつ循環する複数の転動体と、前記無限循環路に沿ってその内側に形成された案内溝と、隣り合う前記転動体の間に介装される複数の間座部、および前記間座部を相互に連結するとともに、前記間座部の端面から外側に張り出して前記案内溝に案内される連結腕部を有し、前記間座部と連結腕部とによって画成される転動体収容部に前記転動体を個別に収容して前記無限循環路内での並び方向で整列させる有端状に形成された転動体収容ベルトと、を備える直動案内装置であって、前記転動体収容ベルトの前記間座部は、前記転動体に当接する当接面を有し、当該当接面は、これに当接する転動体に対して少なくとも二箇所で接触する面になっており、さらに、これに当接する転動体の移動を、前記無限循環路内周側に向けては拘束するように形成され、その内周側に向けて拘束する部分が傾斜面であり、当該傾斜面は、上記（式１）を満たす範囲の傾斜を有する面であることを特徴としている。

このような構成であっても、傾斜面を、上記（式１）で規定される範囲の傾斜を有する面としているので、方向転換路での間座部および転動体相互の隙間を、転動体収容ベルトを延ばした状態での隙間と同程度（以上）に確保することができる。そのため、間座部および転動体相互の接触による摩擦の増大を抑制することが可能である。

上述のように、本発明によれば、間座部および転動体相互の接触による摩擦の増大を抑制し得る転動体収容ベルトおよび直動案内装置を提供することができる。

以下、本発明に係る直動案内装置用転動体収容ベルトおよび直動案内装置の実施形態について説明する。
図１は、本発明に係る転動体収容ベルトを備える直動案内装置の一実施形態に係るリニアガイドを示す斜視図である。また、図２は、図１のリニアガイドのスライダを横断面で示す説明図、図３は、図２のリニアガイドでのＸ−Ｘ線部分における断面図である。
図１および図２に示すように、このリニアガイド１０は、転動体案内面１４を有する案内レール１２と、その案内レール１２に対して相対移動可能に案内レール１２上に跨設されるスライダ１６とを備えている。

案内レール１２は、ほぼ角形の断面形状を有し、その両側面にそれぞれ２条ずつ計４条の転動体案内面１４が、その長手方向に沿って直線状に形成されている。
スライダ１６は、図１に示すように、スライダ本体１７と、スライダ本体１７の軸方向両端にそれぞれ装着されたエンドキャップ２２とを備えて構成されている。スライダ本体１７およびエンドキャップ２２の軸方向に連続した形状は、ともに略コ字形の断面形状である。

スライダ本体１７には、図２に示すように、その略コ字形をした両袖部の内側に、案内レール１２の各転動体案内面１４にそれぞれ対向する断面ほぼ半円形の負荷転動体案内面１８が計４条形成されている。また、エンドキャップ２２には、図３に示すように、その負荷転動体案内面１８の両端にそれぞれ連なる一対の方向転換路２４が内部に形成されている。さらに、図２および図３に示すように、スライダ本体１７には、その一対の方向転換路２４に連通して、負荷転動体案内面１８に平行で断面円形の貫通孔からなる転動体戻し通路２０が袖部の内部に形成されている。

そして、図３に示すように、案内レール１２の転動体案内面１４と、これに対向するスライダ本体１７の負荷転動体案内面１８との間に挟まれた空間が転動体軌道路２６をなしている。そして、一対の方向転換路２４、転動体戻し通路２０、および、転動体軌道路２６によって環状に連続する無限循環路２８が計４本構成されている。
さらに、同図に示すように、各無限循環路２８内には、転動体としてのボール４６が複数装填されている。そして、各無限循環路２８内の複数のボール４６は、転動体収容ベルト５０によって、転動体収容ベルト５０とともに転動体列６２を構成している。なお、転動体収容ベルト５０は、図２に示すように、無限循環路２８内で幅方向に張り出す連結腕部５２が、スライダ１６の無限循環路２８内に形成された案内溝６０に幅方向の両側で案内されている。

次に、この転動体収容ベルト５０についてより詳しく説明する。
図４は、その転動体収容ベルトを説明する図であり、同図（ａ）は、転動体収容ベルトを展開して延ばした状態で一部を拡大して示す斜視図、同図（ｂ）は同図（ａ）の正面図、同図（ｃ）は、同図（ｂ）に示す転動体収容部の一部を拡大して断面にて示す説明図である。
この転動体収容ベルト５０は、有端状に形成されており、図３および図４（ａ）に示すように、無限循環路２８内で隣り合うボール４６同士の間に介装される間座部５１と、間座部５１同士を無限循環路２８の幅方向の両側で連結するベルト状の連結腕部５２とを備えている。そして、これら間座部５１および連結腕部５２が、可撓性をもつ樹脂材料から一体に成形されている。

連結腕部５２は、図４に示すように、その表裏の方向（厚さ方向）で円形に開口するボール収容孔５２ａを有している。ボール収容孔５２ａの内径Ｄｈは、収容されるボール４６の直径Ｄａよりも僅かに大きい（図４（ｃ）参照）。そして、間座部５１およびボール収容孔５２ａの両側それぞれの連結腕部５２で画成された部分が、複数の転動体収容部５５になっている。そして、この転動体収容部５５に、ボール４６が所定の間隔で個別に収容される。これにより、この転動体収容ベルト５０は、ボール４６を、無限循環路２８内での並び方向で転動体列６２として整列させるとともに転動可能な状態を保つように構成されている。

ここで、各間座部５１は、図２に示すように、ボール４６の並び方向から見た形状が、略長方形をなし、その略長方形の短辺が、ベルト状の連結腕部５２の幅方向に対しほぼ平行にそれぞれ設けられている。そして、各間座部５１は、略長方形の長辺の幅方向での両側が、連結腕部５２によってそれぞれ連結されている。ここで、この連結位置は、図４（ｃ）に示すように、並び方向でのボール４６の中心を結ぶ線ＣＬに対し、連結腕部５２の厚さ方向での中心線ＦＬの位置が、無限循環路２８内での内周側に向けて、オフセット量Ｔだけ偏倚した位置で連結されている。なお、隣り合う間座部５１同士をつなぐ連結腕部５２の厚さは、案内溝６０の溝幅より僅かに小さく、必要十分な強度を維持可能な範囲で薄く形成されている。そのため、転動体収容ベルト５０の連結腕部５２を案内溝６０内に摺動可能に係合させることができるようになっている。

さらに、各間座部５１の正面形状は、転動体収容ベルトの幅方向で一様であり、図４（ｃ）に拡大図示するように、連結腕部５２の表裏の方向の一方側（同図での上側）では、端部に向けて拡幅する形状を有し、他方の側（同図での下側）では、一定の幅を有している。
詳しくは、間座部５１は、同図での上側では、端部に向けて直線的に広がるように左右の平面がそれぞれ形成されることで略台形形状になっている。これにより、連結腕部５２によって連結されている部分を上底側とし、その反対の側となる下底側を端部として、その端部に向かってその幅（肉厚）が次第に広くなっている。一方、同図での下側では、略台形形状の上底と同じ幅で下側に延びる薄肉で板状の略長方形になっている。この正面形状において、間座部５１の高さＶは、ボール４６の直径Ｄａよりも低い。

この間座部５１は、その左右の面が、ボール４６の転動面である球面Ｓに当接する当接面である一対の転動体接触面５１ｃになっている。すなわち、この転動体接触面５１ｃは、間座部５１の略長方形状の部分の側面部５１ｂと、間座部５１の略台形形状の傾斜面を構成する斜面部５１ａとからなる二つの平面部分によって構成されている。
側面部５１ｂは、各転動体収容部５５の並び方向の両端部で、無限循環路２８内でのボール４６が連続する並び方向に向けて形成され、隣り合う間座部５１の側面部５１ｂ同士の対向距離Ｄｈは、上記ボール収容孔５２ａの内径（直径）Ｄｈに等しい。これにより、側面部５１ｂは、各転動体収容部５５での対向する一対の転動体接触面５１ｃ間に収容されるボール４６の移動を、無限循環路２８の外周側に向けては許容する面として形成されている。

また、斜面部５１ａは、前記並び方向に対し所定の傾斜角θｋの位置で当接する傾斜面となっており、これにより、各転動体収容部５５での対向する一対の転動体接触面５１ｃ間に収容されるボール４６の移動を、無限循環路２８の内周側に向けては拘束するように形成されている（所定の傾斜角θｋについては、後に詳述する）。
なお、各間座部は、図４（ｃ）での上側の端部において、転動体接触面５１ｃの斜面部５１ａとボール４６とが対向する部分に、逃げ部となる面取り５１ｄがさらに形成されており、ボール４６との間に隙間を設けている。

そして、上記一対の転動体接触面５１ｃは、一方の転動体接触面５１ｃが、隣り合う一方のボール４６側に向いて形成され、他方の転動体接触面５１ｃが、隣り合う他方のボール４６側に、前記一方の転動体接触面５１ｃとは反対側を向いて形成されており、一対の転動体接触面５１ｃ同士の間で、ボール４６を隣り合う間座部５１同士の間に回転自在に支承しつつ保持可能になっている。なお、この転動体収容ベルト５０は有端状に形成されており、有端状をなす両端部に位置する間座部５１同士の間には、図３に示すように、ボール収容孔５２ａに収容されないボール４６が挿入されている。そのため、図４（ｂ）に図示するように、両端部の間座部５１についても、それぞれの外側を向く面が、上記の転動体接触面５１ｃを有して形成されている。
ここで、上記斜面部５１ａの所定の傾斜角θｋは、以下の考察に基づいて設定されている。

図５に、上記転動体収容ベルト５０が、無限循環路２８に組み込まれた状態における、方向転換路２４の部分を拡大して示す。
同図に示すように、ボール４６Ａの中心同士を結ぶ中心線ＣＬと間座部５１（同図では対応する間座部として間座部５１Ａにて示す）の幅方向での中央との交点（以下、この点を「間座部中心」という）をＡ、その間座部中心Ａから中心線ＣＬ上でボール４６のピッチの半分だけ離れた点をＢとする。そして、そのボール４６Ａが、方向転換路２４の中央部でのボール４６Ａ’に位置するとき、前記の各点Ａ，Ｂは、同図での点Ａ’，Ｂ’（同図では対応する間座部として間座部５１Ａ’にて示す）の位置にそれぞれ移動する。
ここで、方向転換路２４において、間座部５１Ａ’とボール４６Ａ’とが干渉しないように、間座部および案内溝の寸法を規定する。

今、同図に示すように、ｘ軸を無限循環路２８全体幅の中央とし、ｙ軸を無限循環路２８が直線部分と方向転換路２４の曲線部分との境の位置とするｘｙ座標系を定める。このとき、方向転換路２４の中央部において、隣接する２個の間座部の間座部中心Ａ同士のなす角を２θｗ（ｒａｄ）とおくと、次の（式２）が成り立つ。
２θｗ・Ｒｂ＝ｔｗ
∴θｗ＝ｔｗ／２Ｒｂ （式２）

但し、上記ｔｗは、転動体収容ベルト５０を展開したときの隣接するボール４６の中心間の距離（ｍｍ）であり、転動体収容ベルト５０を展開したときの、隣接する間座部中心Ａ同士の距離に等しい。また、Ｒｂは、方向転換路２４の中央部において、転動体収容ベルト５０が案内溝６０の内周側の壁面６０ａに沿うように曲がったときの転動体収容ベルト５０の中心線の曲率半径（ｍｍ）である。なお、転動体収容ベルト５０の位置は、案内溝６０の内周側壁面６０ａによって規制されるので、転動体収容ベルト５０の中心線の曲率半径が、当該曲率半径Ｒｂより小さくなることはない。

さらに、転動体収容ベルト５０の連結腕部の厚みをｔｂ、案内溝６０の内周側壁面６０ａの半径をＲｎとすると、Ｒｂ＝Ｒｎ＋ｔｂ／２の関係がある。
ここで、上記ｘｙ座標系において、ボール４６Ａが、方向転換路２４の中央部でのボール４６Ａ’に位置するとき、点Ａ’，Ｂ’の座標は、以下の（式３）、（式４）であらわすことができる。
点Ａ’の座標：（（Ｒｂ＋ｅ）ｃｏｓθｗ，（Ｒｂ＋ｅ）ｓｉｎθｗ） （式３）
点Ｂ’の座標：（（Ｒｂ＋ｅ）ｃｏｓθｗ＋（ｔｗ／２）ｓｉｎθｗ，（Ｒｂ＋ｅ）ｓｉｎθｗ−（ｔｗ／２）ｃｏｓθｗ） （式４）
また、その位置でのボール４６Ａ’の中心Ｐの座標は、以下となる。
点Ｐの座標：（Ｒｐ，０）

方向転換路２４においても、ボール４６の円滑な自転を確保するには、ボール４６と間座部５１との間の隙間を、転動体収容ベルト５０が曲がらないときと同程度以上に確保することが望ましい。ここで、ボール４６と間座部５１との隙間を、転動体収容ベルト５０が曲がらないときの隙間と同一にするには、図６に示すように、ｘ軸と間座部５１の斜面部５１ａとのなす角が、ｘ軸と線分ＰＢ’とのなす角θ１と同一であればよい。このとき、転動体収容ベルト５０の展開方向に垂直な方向と間座部５１の斜面部５１ａとのなす角θｃは、次の（式５）であらわすことができる。
θｃ＝θ１−θｗ＝ｔａｎ^−１（（（Ｒｂ＋ｅ）ｓｉｎθｗ−（ｔｗ／２）ｃｏｓθｗ）／（（Ｒｂ＋ｅ）ｃｏｓθｗ＋（ｔｗ／２）ｓｉｎθｗ−Ｒｐ）））−θｗ （式５）

したがって、ボール４６と間座部５１との間の隙間を、転動体収容ベルト５０が曲がらないときの隙間以上の大きさにするためには、転動体収容ベルト５０の展開方向に垂直な方向と間座部５１の斜面部５１ａとのなす角θｋ、つまり、上記の所定の傾斜角θｋは、以下の（式１）を満たせばよいことがわかる。
θｋ≦θｃ＝ｔａｎ^−１（（（Ｒｂ＋ｅ）ｓｉｎθｗ−（ｔｗ／２）ｃｏｓθｗ）／（（Ｒｂ＋ｅ）ｃｏｓθｗ＋（ｔｗ／２）ｓｉｎθｗ−Ｒｐ）））−θｗ （式１）

そこで、本実施形態では、ボール４６の直径Ｄａ＝４．７６ｍｍ、ボール収容孔５２ａの内径Ｄｈ＝４．８ｍｍ、転動体収容ベルト５０を展開したときの、ボール４６と間座部５１との隙間量Ｓ＝０．０２ｍｍ、隣り合うボール４６同士の中心間の距離ｔｗ＝５．２ｍｍ、無限循環路２８内での並び方向に垂直な方向に対する傾斜面の傾斜角θｋ＝１０°、方向転換路２４の中央部における、ボール４６の中心軌跡の曲率半径Ｒｐ＝４．２ｍｍ、方向転換路２４の中央部において、転動体収容ベルト５０が案内溝６０の内周側の壁面６０ａに沿うように曲がったときの転動体収容ベルト５０の中心線の曲率半径Ｒｂ＝３．６ｍｍ、転動体収容ベルト５０を展開したときの、ボール４６の中心から転動体収容ベルト５０の中心線までの距離ｅ＝０．３ｍｍに、それぞれ設定している。

ここで、上記各寸法を（式５）に代入すると、θｃ＝１３．３°を得る。本実施形態では、傾斜角θｋ＝１０°としているから、（式１）を満たしている。
そして、上記側面部５１ｂの側が無限循環路２８の外周側に向けて組み込まれ、斜面部５１ａの側が無限循環路２８の内周側に向けて組み込まれる。これにより、一対の転動体接触面５１ｃ間に介装されたボール４６は、無限循環路２８の外周側に向けての移動が許容され、無限循環路の内周側に向けては、その移動が拘束される。

すなわち、この転動体収容ベルト５０は、無限循環路２８内で間座部５１の略台形形状をなす側の向きが、図３に示すように、無限循環路２８の内周側に向けて組み込まれる。このように無限循環路２８内に組み込まれた転動体収容ベルト５０において、各転動体収容部５５は、各転動体収容部５５を画成する間座部５１の上記他方の側（図４（ｃ）での下側）が、無限循環路２８の外周方向に向けて組み込まれることになる。

次に、このリニアガイドの作用・効果について説明する。
このリニアガイド１０によれば、ボール４６同士の間に間座部５１が介在しているので、ボール４６同士が互いに直接接触することはなく、ボール４６同士の擦れ合いにより騒音や摩耗が発生することは防止される。そして、間座部５１同士を連結腕部５２によって連結して転動体収容ベルト５０としているので、転動体収容ベルト５０によって各ボール４６は所定の間隔を維持しながら無限循環路２８内を転動体列６２として安定した回転を維持しつつ移動することができる。

また、このリニアガイド１０によれば、転動体収容ベルト５０は、各間座部５１が斜面部５１ａを有しており、この斜面部５１ａは平面なので、無限循環路２８内での並び方向に垂直な方向に対する傾斜角が一定である。そのため、この斜面部５１ａおよびボール４６相互の接触する部分は、面接触ではなく点接触となる。特に、このリニアガイド１０によれば、間座部５１およびボール４６相互の接触は、図４（ｃ）に符号Ｐｓで示す部分の、二点で接触し、側面部５１ｂについても平面なので、それぞれ点接触となる。そのため、その接触面積を小さくすることができる。これにより、間座部５１とボール４６との間に潤滑剤が介在していても、それによるせん断抵抗が軽減されるので、ボール４６の自転の際の摩擦を緩和させることができる。したがって、リニアガイド１０の摺動抵抗が軽減し得て、作動性を良くすることができる。

ところで、方向転換路２４では、もともと直線状に製作された転動体収容ベルト５０が元の状態に戻ろうとして、外周側に寄ろうとする傾向がある。このように転動体収容ベルト５０が外周側に寄ると、連結腕部５２が案内溝６０の外周側壁面と強く摩擦して、摩耗するおそれがある。しかし、本実施形態によれば、転動体収容ベルト５０には斜面部５１ａが設けられているので、方向転換路２４において転動体収容ベルト５０が外周側に寄ろうとした場合でも、先にボール４６と斜面部５１ａとが接触するために、転動体収容ベルト５０の連結腕部５２が案内溝６０の外周側壁面と摩擦することを防止できる。なお、転動体収容ベルト５０は外周側に寄ろうとする傾向があるので、連結腕部５２と案内溝６０の内周側壁面との摩擦は小さく、摩耗の心配は少ない。

また、このリニアガイド１０によれば、転動体収容ベルト５０は、有端状に形成されており、有端状をなす両端部に位置する間座部５１についても、他の間座部５１同様に、斜面部５１ａをそれぞれ備えている。これにより、両端部の間座部５１は、その斜面部５１ａがボール４６と当接し、無限循環路２８の内周側に向けてはボール４６の移動を拘束しており、無限循環路２８の外周側には両端の間座部５１の移動が不可能なように係合する。そのため、スライダ１６を案内レール１２から抜き出したときでも、転動体収容ベルト５０の先端部が無限循環路２８の開口部分から飛び出すことがない。そのため、リニアガイド１０の取り扱いをより容易にすることができる。

また、この転動体収容ベルト５０は、隣り合う間座部５１の、側面部５１ｂ同士の対向距離Ｄｈを、ボール４６の直径Ｄａより僅かに大きくしているので、ボール４６と隣り合う間座部５１との間に隙間が確保される。さらに、転動体接触面５１ｃの斜面部５１ａとボール４６とが対向する部分に、逃げ部となる面取り５１ｄをさらに形成してボール４６との間に隙間を設けているので、ボール４６への間座部５１の干渉が抑制されて、例えば図８に例示した従来例のように、ボール４６と間座部５１とが干渉することがない。したがって、転動体収容ベルト５０の連結腕部５２に過大な力が掛かったり、循環抵抗が増大したりすることがない。

そして、各転動体収容部５５は、この対向する側面部５１ｂの側ではボール４６の脱落を許容する。そして、この転動体収容ベルト５０は、展開状態において、このボール４６の脱落を許容する側が、一方の側に揃っている。これにより、各転動体収容部５５へのボール４６の組み込み作業は、側面部５１ｂの側から転動体収容部５５上にボール４６を置くだけで組み込むことができる。そのため、ボール４６を間座部５１同士の間に収容する効率が向上し、転動体収容部５５内にボール４６を押付けて組み込む等の面倒な作業の必要もない。したがって、転動体収容ベルト５０へのボール４６の組み込み作業が容易である。

さらに、このリニアガイド１０によれば、その転動体収容ベルト５０の斜面部５１ａは、上記（式１）の範囲内に所定の傾斜角θｋが設定されているので、方向転換路２４での間座部５１およびボール４６相互の隙間を、転動体収容ベルト５０を延ばした状態での隙間と同程度（以上）に確保することができる。そのため、間座部５１およびボール４６相互の接触による摩擦の増大を抑制し、方向転換路２４での間座部５１およびボール４６相互の干渉を緩和して、転動体収容ベルト５０を円滑に循環させることができる。なお、所定の傾斜角θｋが（式１）の範囲を超えると、方向転換路２４において、隣接する間座部５１同士の距離が狭くなった際に、間座部５１とボール４６とが相互に干渉し易くなる。

以上説明したように、この転動体収容ベルト５０を備えるリニアガイド１０によれば、間座部５２およびボール４６相互の接触による摩擦の増大を抑制することができる。
なお、本発明に係る転動体収容ベルトおよびこれを備える直動案内装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、本発明に係る直動案内装置として、転動体にボール４６を用いたリニアガイド１０を例に説明したが、本発明に係る直動案内装置は、これに限定されず、例えば転動体に、ころ（ローラ）を用いた場合でも適用可能である。

また、例えば、上記実施形態では、間座部５１は、その転動体接触面５１ｃが、これに当接するボール４６の移動を、無限循環路２８の外周側に向けては許容するように形成されている例で説明したが、これに限定されず、無限循環路２８の外周側に向けても拘束するように形成してもよい。しかし、例えば転動体収容ベルトへの転動体の組み込み作業を容易とする上では、間座部の転動体接触面は、これに当接する転動体の移動を、無限循環路の外周側に向けては許容するように形成されていることは好ましい。

また、上記実施形態では、間座部５１は、その転動体接触面５１ｃが、斜面部５１ａおよび側面部５１ｂの二つの平面部分によって構成されている例で説明したが、これに限定されず、転動体接触面は、曲面であってもよい。但し、この場合において、この転動体接触面および転動体相互の接触する部分を、面接触ではなく、例えば点接触または線接触とし、これにより、その接触面積を小さくして、間座部および転動体相互の接触による摩擦の増大を抑制する上では、転動体接触面は、無限循環路内での並び方向に垂直な方向に対する傾斜角が一定となる面とすれば好ましい。

その具体例を、図７に上記実施形態の変形例として示す。
同図に示すように、この変形例では、各間座部５１の一対の転動体接触面５１ｃの形状のみが、上記実施形態のものと異なっている。すなわち、この変形例では、斜面部５１ａは、凹円錐面から形成されており、また、側面部５１ｂは、凹円筒面から形成されている。なお、凹円錐面および凹円筒面の軸線は、いずれも無限循環路内での並び方向に垂直な方向に一致している。そのため、この例での転動体接触面５１ｃでは、凹円錐面からなる斜面部５１ａは、無限循環路２８内での並び方向に垂直な方向に対する傾斜角が一定となる面である。したがって、この凹円錐面からなる斜面部５１ａは、転動体との接触部分が、面接触ではなく線接触となり、上記実施形態での斜面部同様の作用・効果を奏する。特に、この凹円錐面からなる斜面部５１ａは、転動体に対して線接触となるので、転動体との接触部分を転動体収容ベルトの幅方向にも、もたせることができる。これにより、その幅方向でも転動体を拘束することができる。そのため、転動体がボールの場合、循環中の転動体のガタを抑制する構成として好ましい。すなわち、この変形例の構成を採用すれば、転動体収容ベルトを円滑に循環させつつ転動体のガタを抑制し得るので、リニアガイド１０の作動性をより良くすることができる。

また、本発明は、間座部および転動体相互の接触による摩擦の増大を抑制可能とする構成であれば、例えば、転動体接触面と転動体との接触部分が面接触であってもよい。但し、この場合において、間座部５１は、転動体接触面５１ｃが、これに当接するボール４６に対して少なくとも二箇所で接触する面になっており、さらに、これに当接するボール４６の移動を、無限循環路２８内周側に向けては拘束するように形成され、その内周側に向けて拘束する部分が傾斜面であり、当該傾斜面は、上記（式１）を満たす範囲の傾斜を有する面とすることが好ましい。すなわち、このような構成であれば、上記考察にて詳述したように、特に方向転換路での間座部および転動体相互の接触による摩擦の増大を抑制することができるからである。

本発明に係る直動案内装置用転動体収容ベルトを備える直動案内装置の一実施形態に係るリニアガイドを示す斜視図である。 図１のリニアガイドのスライダを横断面で示す説明図である。 図２でのＸ−Ｘ線部分におけるリニアガイドの断面図である。 転動体収容ベルトを説明する図であり、同図（ａ）は、転動体収容ベルトを展開して延ばした状態で一部を拡大して示す斜視図、同図（ｂ）は同図（ａ）の正面図、同図（ｃ）は、同図（ｂ）に示す転動体収容部の一部を拡大して断面にて示す図である。 図３に示すリニアガイドの方向転換路の部分を拡大して示す説明図である。 本発明に係るリニアガイドの作用を説明する図である。 本発明に係る直動案内装置用転動体収容ベルトの変形例を説明する図であり、同図（ａ）は、その斜視図、また、同図（ｂ）は、その一部を拡大して断面にて示す図である。 従来の直動案内装置における転動体収容ベルトを説明する図であり、同図は、方向転換路の部分を拡大し、転動体の並び方向に沿った断面にて示している。

符号の説明

１０ リニアガイド
１２ 案内レール
１４ 転動体案内面
１６ スライダ
１７ スライダ本体
１８ 負荷転動体案内面
２０ 転動体戻し通路
２２ エンドキャップ
２４ 方向転換路
２６ 転動体軌道路
２８ 無限循環路
６０ 案内溝
４６ ボール（転動体）
５０ 転動体収容ベルト
５１ 間座部
５１ａ 斜面部（傾斜面）
５１ｂ 側面部
５１ｃ 転動体接触面（当接面）
５１ｅ 面取り（逃げ部）
５２ 連結腕部
５５ 転動体収容部
６２ 転動体列

Claims (7)

1. 転動体案内面を有する案内レールと、前記案内レールに対して相対移動可能に配設されて、前記転動体案内面に対向して前記転動体案内面とともに転動体軌道路を形成する負荷転動体案内面、前記転動体軌道路の両端にそれぞれ連なる一対の方向転換路、および前記一対の方向転換路に連通する転動体戻し通路を有するスライダと、前記転動体軌道路、前記一対の方向転換路、および前記転動体戻し通路から構成される無限循環路内を転動しつつ循環する複数の転動体と、前記無限循環路に沿ってその内側に形成された案内溝と、を備える直動案内装置に用いられ、隣り合う前記転動体の間に介装される複数の間座部、および前記間座部を相互に連結するとともに、前記間座部の端面から外側に張り出して前記案内溝に案内される連結腕部を有し、前記間座部と連結腕部とによって画成される転動体収容部に前記転動体を個別に収容して前記無限循環路内での並び方向で整列させる有端状に形成された転動体収容ベルトであって、
   前記間座部は、前記転動体に当接する当接面を有し、当該当接面は、これに当接する転動体の移動を、前記無限循環路の内周側に向けては拘束するように形成され、その内周側に向けて拘束する部分が傾斜面になっており、当該傾斜面は、前記無限循環路内での並び方向に垂直な方向に対する傾斜角が一定であることを特徴とする転動体収容ベルト。
2. 前記傾斜面は、平面であることを特徴とする請求項１に記載の転動体収容ベルト。
3. 前記傾斜面は、凹円錐面であることを特徴とする請求項１に記載の転動体収容ベルト。
4. 前記間座部の当接面は、これに当接する転動体の移動を、前記無限循環路の外周側に向けては許容するように形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の転動体収容ベルト。
5. 前記傾斜面は、次の（式１）を満たす範囲の傾斜を有する面であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の転動体収容ベルト。
   θｋ≦ｔａｎ^−１（（（Ｒｂ＋ｅ）ｓｉｎθｗ−（ｔｗ／２）ｃｏｓθｗ）／（（Ｒｂ＋ｅ）ｃｏｓθｗ＋（ｔｗ／２）ｓｉｎθｗ−Ｒｐ）））−θｗ （式１）
   ここで、θｗ＝ｔｗ／２Ｒｂ（ｒａｄ）、また、θｋは、無限循環路内での並び方向に垂直な方向に対する傾斜面の傾斜角（ｄｅｇ）、ｔｗは、転動体収容ベルトを展開したときの隣り合う転動体同士の中心間の距離（ｍｍ）、Ｒｂは、方向転換路の中央部において、転動体収容ベルトが案内溝の内周側の壁面に沿うように曲がったときの転動体収容ベルトの中心線の曲率半径（ｍｍ）、ｅは、転動体収容ベルトを展開したときの、転動体の中心から転動体収容ベルトの中心線までの距離（ｍｍ）、Ｒｐは、方向転換路の中央部における、転動体の中心軌跡の曲率半径（ｍｍ）である。
6. 転動体案内面を有する案内レールと、前記案内レールに対して相対移動可能に配設されて、前記転動体案内面に対向して前記転動体案内面とともに転動体軌道路を形成する負荷転動体案内面、前記転動体軌道路の両端にそれぞれ連なる一対の方向転換路、および前記一対の方向転換路に連通する転動体戻し通路を有するスライダと、前記転動体軌道路、前記一対の方向転換路、および前記転動体戻し通路から構成される無限循環路内を転動しつつ循環する複数の転動体と、前記無限循環路に沿ってその内側に形成された案内溝と、隣り合う前記転動体の間に介装される複数の間座部、および前記間座部を相互に連結するとともに、前記間座部の端面から外側に張り出して前記案内溝に案内される連結腕部を有し、前記間座部と連結腕部とによって画成される転動体収容部に前記転動体を個別に収容して前記無限循環路内での並び方向で整列させる有端状に形成された転動体収容ベルトと、を備える直動案内装置であって、
   前記転動体収容ベルトとして、請求項１〜５のいずれか一項に記載の転動体収容ベルトを用いていることを特徴とする直動案内装置。
7. 転動体案内面を有する案内レールと、前記案内レールに対して相対移動可能に配設されて、前記転動体案内面に対向して前記転動体案内面とともに転動体軌道路を形成する負荷転動体案内面、前記転動体軌道路の両端にそれぞれ連なる一対の方向転換路、および前記一対の方向転換路に連通する転動体戻し通路を有するスライダと、前記転動体軌道路、前記一対の方向転換路、および前記転動体戻し通路から構成される無限循環路内を転動しつつ循環する複数の転動体と、前記無限循環路に沿ってその内側に形成された案内溝と、隣り合う前記転動体の間に介装される複数の間座部、および前記間座部を相互に連結するとともに、前記間座部の端面から外側に張り出して前記案内溝に案内される連結腕部を有し、前記間座部と連結腕部とによって画成される転動体収容部に前記転動体を個別に収容して前記無限循環路内での並び方向で整列させる有端状に形成された転動体収容ベルトと、を備える直動案内装置であって、
   前記転動体収容ベルトの前記間座部は、前記転動体に当接する当接面を有し、当該当接面は、これに当接する転動体に対して少なくとも二箇所で接触する面になっており、さらに、これに当接する転動体の移動を、前記無限循環路内周側に向けては拘束するように形成され、その内周側に向けて拘束する部分が傾斜面であり、
   当該傾斜面は、次の（式１）を満たす範囲の傾斜を有する面であることを特徴とする直動案内装置。
   θｋ≦ｔａｎ^−１（（（Ｒｂ＋ｅ）ｓｉｎθｗ−（ｔｗ／２）ｃｏｓθｗ）／（（Ｒｂ＋ｅ）ｃｏｓθｗ＋（ｔｗ／２）ｓｉｎθｗ−Ｒｐ）））−θｗ （式１）
   ここで、θｗ＝ｔｗ／２Ｒｂ（ｒａｄ）、また、θｋは、無限循環路内での並び方向に垂直な方向に対する傾斜面の傾斜角（ｄｅｇ）、ｔｗは、転動体収容ベルトを展開したときの隣り合う転動体同士の中心間の距離（ｍｍ）、Ｒｂは、方向転換路の中央部において、転動体収容ベルトが案内溝の内周側の壁面に沿うように曲がったときの転動体収容ベルトの中心線の曲率半径（ｍｍ）、ｅは、転動体収容ベルトを展開したときの、転動体の中心から転動体収容ベルトの中心線までの距離（ｍｍ）、Ｒｐは、方向転換路の中央部における、転動体の中心軌跡の曲率半径（ｍｍ）である。

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