JP2018197559A - 複列転動体収容バンド及び運動案内装置 - Google Patents

Abstract

【課題】案内の高精度化を図ることができる複列転動体収容バンドを提供する。
【解決手段】少なくとも３列の転動体列１７−１９をバンド１５に並べる。第１転動体列１７の各第１転動体１７ａに対して第２転動体列１８の各第２転動体１８ａをバンド１５の長さ方向にＰ／ｎずらす。第２転動体列１８の各第２転動体１８ａに対して第３転動体列１９の各第３転動体１９ａをバンド１５の長さ方向にＰ／ｎずらす。ここで、Ｐは第１転動体１７ａ間のピッチ、ｎは列数である。
【選択図】 図４

Description

本発明は、運動案内装置のキャリッジの循環路に組み込まれる複列転動体収容バンド及び運動案内装置に関する。

運動案内装置は、ボール、ローラ等の転動体の転がり運動を利用して、テーブル等の可動体の運動を案内する。運動案内装置は、案内レールと、案内レールに沿って相対移動するキャリッジと、を備える。案内レールとキャリッジとの間には、ボール、ローラ等の複数の転動体が転がり運動可能に介在する。キャリッジには、転動体を循環させる循環路が設けられる。案内レールに沿ってキャリッジが相対移動すると、転動体が循環路を循環する。

案内レールとキャリッジとの間を転がる転動体は、同一方向に転がる。進行方向の前後の転動体が擦れ合って、転動体の円滑な転がりを妨げるのを防止するために、転動体間にスペーサを介在させ、スペーサをバンドで一連に連結した転動体収容バンドが提案されている（特許文献１参照）。

特開２００８−２４９０４３号公報

転動体の転がり運動を利用する転がり案内には、静圧案内、すなわち案内面に油等の流体を供給して可動体を浮上させ、流体の低粘性を利用して可動体を案内する方式に比べて、案内の剛性が高いという長所がある。このため、近年、精密加工機、高精度マシニングセンタ、半導体製造装置等の機械でも、静圧案内に代わって転がり案内が用いられつつある。このような機械に転がり案内装置を用いるにあたって、可動体をいかに高精度に案内するかが課題になってくる。

転動体の径を小さくし、案内レールとキャリッジとの間の転動体の数を増加させれば、転動体を疑似的に静圧案内の油膜とみなすことができ、案内の高精度化を図ることができる。しかし、転動体の径を小さくするのには、製作上の限界がある。

そこで、本発明は、案内の高精度化を図ることができる複列転動体収容バンド、及びこの複列転動体収容バンドが組み込まれた運動案内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、本発明の一態様は、少なくとも３列の転動体列がバンドに並べられており、前記バンドの長さ方向の少なくとも一部において、第１転動体列の各第１転動体に対して第２転動体列の各第２転動体が前記バンドの前記長さ方向にずれており、前記各第１転動体及び前記各第２転動体に対して第３転動体列の各第３転動体が前記バンドの前記長さ方向にずれている複列転動体収容バンドである。

本発明の他の態様は、案内レールと、前記案内レールに相対移動可能に組み付けられるキャリッジと、前記キャリッジの循環路に組み込まれる複列転動体収容バンドと、を備え、運動案内装置を水平面に配置した状態の前記キャリッジの正面視において、前記キャリッジの左右に上下２つの、合計四つの前記循環路が設けられ、各循環路に前記複列転動体収容バンドが組み込まれ、２列の転動体列が前記複列転動体収容バンドに並べられており、前記複列転動体収容バンドの長さ方向の少なくとも一部において、第１転動体列の各第１転動体に対して第２転動体列の各第２転動体が、前記第１転動体間にスペーサを介在させ、前記第２転動体間にスペーサを介在させ、且つ前記第１転動体と前記第２転動体とを非接触にした状態で、前記複列転動体収容バンドの前記長さ方向にずれている運動案内装置である。

本発明によれば、バンドの幅方向視において、各転動体列の転動体が完全には重ならないので、あたかもキャリッジのウェービングの低減に寄与する転動体の数が増加したとみなすことができる。したがって、キャリッジのウェービングの低減、ひいては案内の高精度化を図ることができる。

本発明の第１の実施形態の運動案内装置の断面図である。 図１のII-II線断面図である。 本発明の第１の実施形態のボールリテーナの４面図である（図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は正面図、図３（ｃ）は底面図、図３（ｄ）は左側面図）。 本実施形態のボールリテーナの拡大平面図である。 本実施形態のボールリテーナの拡大正面図である。 ウェービングの発生原理を説明する図である。 本実施形態のボールリテーナの変形例の平面図である。 本発明の第２の実施形態のボールリテーナの４面図である（図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）は正面図、図８（ｃ）は底面図、図８（ｄ）は左側面図）。 本実施形態のボールリテーナの拡大平面図である。 本実施形態のボールリテーナの拡大正面図である。 本実施形態のボールリテーナの変形例の平面図である。 本発明の第２の実施形態の運動案内装置の斜視図（一部断面図を含む）である。 本実施形態の運動案内装置に組み込まれるリテーナを示す図である（図１３（ａ）は平面図、図１３（ｂ）は正面図）。 解析で使用したリテーナの平面図である（図１４（ａ）が比較例１、図１４（ｂ）が比較例２、図１４（ｃ）が本発明例）。 ウェービングの解析結果を示すグラフである（図１５（ａ）がラジアル方向のウェービングを示し、図１５（ｂ）がピッチング方向のウェービングを示す）。

以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態の複列転動体収容バンドを説明する。ただし、本発明の複列転動体収容バンドは種々の形態で具体化することができ、本明細書に記載される実施形態に限定されるものではない。本実施形態は、明細書の開示を十分にすることによって、当業者が発明の範囲を十分に理解できるようにする意図をもって提供されるものである。
（第１の実施形態の複列転動体収容バンド、第１の実施形態の運動案内装置）

図１及び図２は、本発明の第１の実施形態の複列転動体収容バンドとしてのボールリテーナ１１を組み込んだ運動案内装置１を示す。図１は、案内レール２に直交する平面で切断した運動案内装置１の断面図である。図２は、図１のII-II線断面図である。

なお、図１に示す第１の実施形態の運動案内装置１と図１２に示す第２の実施形態の運動案内装置４１とは、ボールリテーナ１１に３列のボール列が設けられるかボールリテーナ４２に２列のボール列が設けられるかで相違するものの、案内レール２及びキャリッジ３の基本構造は略同一である。図１の第１の実施形態の運動案内装置１を説明するにあたって、図１２も参照しつつ説明する。また、説明の便宜上、運動案内装置１を水平面に配置し、運動案内装置１を正面視したときの方向、すなわち図１、図１２の上下、左右、前後を用いて運動案内装置１の構成を説明する。もちろん、運動案内装置１の配置はこれに限られるものではない。

図１に示すように、運動案内装置１は、案内レール２と、案内レール２に相対移動可能に組み付けられるキャリッジ３と、を備える。キャリッジ３の左右には、上下２つのトラック状の循環路４が設けられる（図１２参照）。各循環路４には、ボールリテーナ１１が収容される。

案内レール２は前後方向に長い。案内レール２の左右には上下２つの、合計４つの転動体転走溝としてのボール転走溝５が形成される。ボール転走溝５の断面形状は、３つの円弧２ａ，２ａ，２ａを組み合わせた形状である。３つの円弧２ａ，２ａ，２ａは、ボール６の半径よりも僅かに大きな半径を持つ。案内レール２には、案内レール２をベース等に取り付けるための通し孔２ｂが開けられる。

図２に示すように、キャリッジ３は、キャリッジ本体７と、キャリッジ本体７の相対移動方向の両端面に取り付けられるインナープレート８と、キャリッジ本体７の両端面にインナープレート８を覆うように取り付けられるエンドプレート９と、を備える（図１２も参照）。

図１に示すように、キャリッジ本体７は、断面視において逆Ｕ字状であり、案内レール２の上面に対向する中央部７ａと、案内レール２の側面に対向する左右の袖部７ｂと、を有する。キャリッジ本体７の袖部７ｂには、案内レール２のボール転走溝５に対向する転動体転走溝としての負荷ボール転走溝１０が形成される。負荷ボール転走溝１０の断面形状は、３つの円弧７ｃ，７ｃ，７ｃを組み合わせた形状である。３つの円弧７ｃ，７ｃ，７ｃは、ボール６の半径よりも僅かに大きな半径を持つ。

図２に示すように、各循環路４は、直線状の負荷路Ｃ１と、負荷路Ｃ１と略平行な直線状の戻し路Ｃ２と、負荷路Ｃ１と戻し路Ｃ２とを接続するＵ字状のターン路Ｃ３と、を備える。

負荷路Ｃ１は、キャリッジ本体７の負荷ボール転走溝１０と案内レール２のボール転走溝５との間に形成される。図１に示すように、キャリッジ本体７の袖部７ｂには、負荷ボール転走溝１０と平行に３つの円弧を組み合わせた形状の貫通孔１２が形成される。貫通孔１２には、戻し路Ｃ２を形成し、貫通孔１２に形状を合わせた戻し路構成部材１３が挿入される。戻し路Ｃ２の断面形状は、ボール６の直径よりも僅かに大きな直径を持ち、互いに重なる３つの円を基礎とする。

図２に示すように、ターン路Ｃ３は、インナープレート８とエンドプレート９との間に形成される。インナープレート８は、正面視において逆Ｕ字状であり、案内レール２の上面に対向する中央部８ａと、案内レール２の側面に対向する左右一対の袖部８ｂと、を有する（図１２参照）。インナープレート８の袖部８ｂには、ターン路Ｃ３の内周側が形成される。エンドプレート９も、正面視において逆Ｕ字状であり、案内レール２の上面に対向する中央部９ａと、案内レール２の側面に対向する左右一対の袖部９ｂと、を有する（図１２参照）。エンドプレート９には、ターン路Ｃ３の外周側が形成される。

図３は、本実施形態のボールリテーナ１１の４面図を示す。図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は正面図、図３（ｃ）は底面図、図３（ｄ）は左側面図である。背面図は正面図と同一であり、右側面図は左側面図と同一である。なお、以下のボールリテーナ１１の説明において、図３（ａ）に示す幅方向及び長さ方向、図３（ｂ）に示す厚さ方向を用いて、ボールリテーナ１１の構成を説明する。

図３（ａ）に示すように、ボールリテーナ１１のバンド１５には、３列のボール列１７，１８，１９が並べられる。ボール列は、幅方向の一端から他端に向かって順番に第１ボール列１７、第２ボール列１８、第３ボール列１９である。各ボール列１７，１８，１９の各ボール１７ａ，１８ａ，１９ａ間には、略短円柱状のスペーサ２０が介在していて、各ボール列１７，１８，１９のボールピッチは一定に保たれる。スペーサ２０の両端部には、第１ないし第３ボール１７ａ，１８ａ，１９ａの形状に合わせた球面状凹部が形成される。第１ボール列１７の第１ボール１７ａの直径、第２ボール列１８の第２ボール１８ａの直径、及び第３ボール列１９の第３ボール１９ａの直径は、互いに等しい。第１ボール列１７のボールピッチ、第２ボール列１８のボールピッチ、第３ボール列１９のボールピッチも、互いに等しい。

図３（ａ）に示すように、第１ボール列１７の各第１ボール１７ａに対して第２ボール列１８の各第２ボール１８ａは、バンド１５の長さ方向にずれている。各第１ボール１７ａ及び各第２ボール１８ａに対して第３ボール列１９の各第３ボール１９ａは、バンド１５の長さ方向にずれている。言い換えれば、バンド１５の長さ方向に最も近接する第１ボール１７ａ、第２ボール１８ａ、第３ボール１９ａの位置が、互いに長さ方向にずれている。

図３（ｂ）に示すように、幅方向視（言い換えれば正面視）において、各第１ボール１７ａ、各第２ボール１８ａ、各第３ボール１９ａが完全に重なることはない（図５も参照）。ただし、各第１ボール１７ａの一部、各第２ボール１８ａの一部、及び各第３ボール１９ａの一部は、互いに重なる。

図３（ａ）に示すように、バンド１５は、平面視で横長長方形状に形成される。バンド１５には、３列のボール列１７，１８，１９を収容するための３列の円形の開口部列１５ａ，１５ｂ，１５ｃが形成される。３列の開口部列１５ａ，１５ｂ，１５ｃの開口部間には、３列のスペーサ列２０ａ，２０ｂ，２０ｃが設けられる。第１スペーサ列２０ａの各第１スペーサ２０に対して第２スペーサ列２０ｂの各第２スペーサ２０がバンド１５の長さ方向にずれている。第１スペーサ列２０ａの各第１スペーサ２０及び第２スペーサ列２０ｂの各第２スペーサ２０に対して第３スペーサ列２０ｃの各第３スペーサ２０がバンド１５の長さ方向にずれている。スペーサ２０とバンド１５とは一体に樹脂成形されていて、３列のスペーサ列２０ａ，２０ｂ，２０ｃはバンド１５によって一連に連結される。トラック状の循環路４を循環できるように、バンド１５は可撓性を持つ。

バンド１５は、３列のボール列１７，１８，１９及び３列のスペーサ列２０ａ，２０ｂ，２０ｃによって４つに区画される。すなわち、第１ボール列１７から幅方向の外側に突出するサイドバンド２１と、第１ボール列１７と第２ボール列１８との間の波状の第１中間バンド２２と、第２ボール列１８と第３ボール列１９との間の波状の第２中間バンド２３と、第３ボール列１９から幅方向の外側に突出するサイドバンド２４と、に区画される。第１中間バンド２２によって第１ボール１７ａと第２ボール１８ａとは非接触になる。第２中間バンド２３によって第２ボール１８ａと第３ボール１９ａとは非接触になる。第１ボール列１７と第２ボール列１８との間の間隔は、第２ボール列１８と第３ボール列１９との間隔に等しい。

バンド１５の長さ方向の両端部は、階段状に形成される。循環路４には１本又は複数本のボールリテーナ１１が組み込まれる。１本のボールリテーナ１１の両端部を繋げたとき、又は隣り合うボールリテーナ１１を繋げたときに、繋ぎ目でも第１ボール列１７のボールピッチ、第２ボール列１８のボールピッチ、第３ボール列１９のボールピッチが略一定になるように、バンド１５の両端部は相補的な階段状に形成される。

図４は、ボールリテーナ１１の拡大平面図を示す。各第１ボール１７ａに対して各第２ボール１８ａは、バンド１５の長さ方向（より正確にいえば長さ方向の一方向、すなわち図４の右方向）にＰ／３ずれている。Ｐは第１ボール列１７のボールピッチである。同様に各第２ボール１８ａに対して各第３ボール１９ａはバンド１５の長さ方向にＰ／３ずれている。このため、図５の正面図に示すように、幅方向視において、完全に重なるボール６は無く、バンド１５の長さ方向に第１ボール１７ａ、第２ボール１８ａ、第３ボール１９ａがＰ／３の周期で順番に現れる。

各第１ボール１７ａに対して各第２ボール１８ａを長さ方向にずらし、各第２ボール１８ａに対して各第３ボール１９ａをずらすことで、キャリッジ３のウェービングを低減できる。以下にこの理由を説明する。ウェービングとは、キャリッジ３がストロークをするときにキャリッジ３とボール６の相対位置が変化するため、それに伴いキャリッジ３内の有効ボールの数や力のバランスが変化し、微小なラジアル方向の変位やピッチング方向の傾きが生ずることをいう。

図６は、ウェービングの発生原理を説明する図である。２は案内レール、３はキャリッジ、１−８は案内レール２とキャリッジ３との間の負荷路を転がるボールである。Ｓｔはキャリッジ３のストローク量、Ｉは有効ボールの数、Ｐはボールピッチ、白抜きの矢印Ａ１はキャリッジ３に働く荷重、矢印Ａ２はキャリッジ３のラジアル方向への変位、矢印Ａ３はキャリッジ３のピッチング方向（時計方向）への傾き、矢印Ａ４はキャリッジ３のピッチング方向（反時計方向）への傾きである。

Ｓ１からＳ５は、キャリッジ３が右方向にストロークするときの状態を示す。キャリッジ３の右側のＳｔはキャリッジ３のストローク量を表す。Ｉは有効ボールの数を表す。キャリッジ３の右方向の移動に伴って、ボール１−８も転がりながら右方向に移動する。ボール１−８の移動量は、キャリッジ３の移動量の１／２である。

Ｓｔ＝０であるＳ１のとき、キャリッジ３の中心３ｃを境に左右それぞれに４つのボールがある。ボール１−８のうち、斜線を付したボール２−７がキャリッジ３に働く荷重を受ける有効ボールである。キャリッジ３の中心３ｃを境に左右それぞれに荷重を受ける等しい数の、ここでは３つの有効ボール２−４，５−７が存在するので、キャリッジ３はピッチング方向に傾くことはない。ただし、有効ボール２−７が荷重を受けると、有効ボール２−７が圧縮され、矢印Ａ２で示すように、キャリッジ３はラジアル下方向に変位する。なお、キャリッジ３の両端部にはクラウニング３ｄが施されていて、ボール１，８は荷重を受けていない。

Ｓｔ＝０．５ＰであるＳ２のとき、Ｓ１のときと同様に、有効ボール２−７がキャリッジ３に働く荷重を受けるので、キャリッジ３はラジアル下方向に変位したままである。Ｓ２のとき、キャリッジ３の中心３ｃよりも左側の有効ボール５−７がキャリッジ３の中心よりも右側の有効ボール２−４よりもキャリッジ３の中心から僅かに離れる。このため、有効ボール２−７の反力によるモーメントバランスがとれなくなり、キャリッジ３は矢印Ａ３で示すようにピッチング方向（時計方向）に僅かに傾く。

Ｓｔ＝１．０ＰであるＳ３のとき、ボール１が有効ボールに変わり、有効ボールの数Ｉが７になる。有効ボールの数Ｉが６から７に増えるので、矢印Ａ２で示すように、キャリッジ３のラジアル下方向への変位が少なくなる。有効ボール１−７はキャリッジ３の中心３ｃを境に左右対称に存在するので、キャリッジ３はピッチング方向に傾いていない。

Ｓｔ＝１．５ＰであるＳ４のとき、有効ボールであったボール７が荷重を受けないボール７に変わり、有効ボールの数Ｉが６になる。このため、矢印Ａ２で示すように、キャリッジ３のラジアル下方向への変位はＳ３のときよりも大きくなる。このとき、キャリッジ３の中心３ｃよりも右側の有効ボール１−３がキャリッジ３の中心３ｃよりも左側の有効ボール４−６よりもキャリッジ３の中心から僅かに離れる。有効ボール１−６の反力によるモーメントバランスがとれなくなり、矢印Ａ４で示すように、キャリッジ３はピッチング方向（反時計方向）に僅かに傾く。

Ｓｔ＝２．０ＰであるＳ５のとき、キャリッジ３はＳ１の初期状態に戻る。このように、キャリッジ３は、２ｋＤａの周期で微小なラジアル方向の変位やピッチング方向の傾きを繰り返す。

キャリッジ３のラジアル方向の変位やピッチング方向の傾きは、有効ボールの数が多ければ多いほど、例えば有効ボールの数が６から７に変化する場合よりも、有効ボールの数が１８から１９に変化する場合の方が小さい。本実施形態のように、負荷路に３列のボール列１７，１８，１９を配置し、各第１ボール１７ａに対して各第２ボール１８ａを長さ方向にずらし、各第２ボール１８ａに対して各第３ボール１９ａをずらすことで、同一の負荷路Ｃ１の長さであるにも関わらず、あたかもウェービングの低減に寄与する有効ボールの数が増加したとみなすことができる。したがって、ウェービングの低減、ひいては運動案内装置１の案内の高精度化を図ることができる。

また、ボール列１７，１８，１９が３列のとき、各第１ボール１７ａに対して各第２ボール１８ａを長さ方向にＰ／３ずらし、各第２ボール１８ａに対して各第３ボール１９ａをＰ／３ずらすので、第１ボール１７ａ、第２ボール１８ａ、第３ボール１９ａが重なることなく等ピッチで負荷路Ｃ１に現れ、かつ等ピッチで負荷路Ｃ１に進入する。このため、よりウェービングを低減することができる。同様にボール列がｎ列のとき、Ｐ／ｎずつずらすことで、よりウェービングを低減することができる。

さらに、第１ボール列１７のボールピッチ、第２ボール列１８のボールピッチ、及び第３ボール列１９のボールピッチを等しくするので、負荷路Ｃ１の全長に渡って、第１ボール１７ａ、第２ボール１８ａ、第３ボール１９ａが重なることなく等ピッチで現れる。このため、よりウェービングを低減することができる。

バンド１５の幅方向に順番に第１ボール列１７、第２ボール列１８、及び第３ボール列１９を配置するので、Ｕ字状のターン路Ｃ３において、バンド１５の先端部が幅方向の一端部（図４の下端部）から他端部（図４の上端部）に向かって徐々に湾曲する。このため、ターン路Ｃ３でバンド１５を円滑に湾曲させることができる。

運動案内装置１のキャリッジ３には、上下方向及び左右方向の荷重を受けられるように四つの負荷路Ｃ１が設けられる。各負荷路Ｃ１に３列のボール列１７，１８，１９を配置し、上記のように各ボール１７ａ，１８ａ，１９ａをずらすことで、各負荷路Ｃ１に小径のボールを多数配置したとみなすことができ、運動案内装置１の案内の高精度化と高剛性化とを両立できる。

図７は、第１の実施形態のボールリテーナ１１の変形例を示す。第１の実施形態では、図７（ａ）に示すように、ボールリテーナ１１の幅方向の一端部（図７（ａ）の下端部）から他端部（図７（ａ）の上端部）に向かって順番に第１ないし第３ボール列１７，１８，１９が配置されている。これを図７（ｂ）に示すように、第１ボール列１７、第３ボール列１９、第２ボール列１８の順番で配置することもできる。図７（ｃ）に示すように、第２ボール列１８、第１ボール列１７、第３ボール列１９の順番で配置することもできる。図７（ｄ）に示すように、第３ボール列１９、第１ボール列１７、第２ボール列１８の順番で配置することもできる。図７（ｅ）に示すように、第２ボール列１８、第３ボール列１９、第１ボール列１７の順番で配置することもできる。図７（ｆ）に示すように、第３ボール列１９、第２ボール列１８、第１ボール列１７の順番で配置することもできる。いずれの場合でも、各第１ボール１７ａに対して各第２ボール１８ａは長さ方向にＰ／３ずれていて、各第２ボール１８ａに対して各第３ボール１９ａは長さ方向にＰ／３ずれている。ボールリテーナ１１の裏表を区別する場合、第１ないし第３ボール列１７，１８，１９の配置パターンは３！通りあり、ボールリテーナ１１の裏表を区別しない場合、第１ないし第３ボール列１７，１８，１９の配置パターンは３！／２通りある。
（第２の実施形態のボールリテーナ）

図８は、本発明の第２の実施形態のボールリテーナ３１を示す。この実施形態では、図８（ａ）に示すように、ボールリテーナ３１のバンド３２には、４列のボール列３３−３６が並べられる。４列のボール列３３−３６は、幅方向の一端から他端に向かって順番に第１ボール列３３、第２ボール列３４、第３ボール列３５、第４ボール列３６である。隣り合うボール列３３−３６間の幅方向の距離は、全て等しい。各ボール列３３−３６のボール間には、スペーサ３７が介在していて、各ボール列３３−３６のボールピッチは一定に保たれる。バンド３２の両端部は、互いに相補的な４段の階段状に形成される。

図９は、ボールリテーナ３１の拡大平面図を示す。各第１ボール３３ａに対して各第２ボール３４ａは、バンド３２の長さ方向にＰ／４ずれている。Ｐは第１ボール列３３のボールピッチである。同様に各第２ボール３４ａに対して各第３ボール３５ａはバンド３２の長さ方向にＰ／４ずれていて、各第３ボール３５ａに対して各第４ボール３６ａはバンド３２の長さ方向にＰ／４ずれている。このため、図１０に示すように、幅方向視において、完全に重なるボールは無く、バンド３２の長さ方向に第１ボール３３ａ、第２ボール３４ａ、第３ボール３５ａ、第４ボール３６ａがＰ／４の周期で順番に現れる。このように４列のボール列３３−３６を配置することで、３列のボール列１７−１９を配置する場合に比べて、有効ボールの数を４／３倍に増やすことができ、よりウェービングを低減することができる。

図１１は、第２の実施形態のボールリテーナ３１の変形例を示す。第１ないし第４ボール列３３−３６の配置は図９に示すものに限られることはない。図１１には、ボールリテーナ３１の幅方向の一端から他端に向かって、第１ボール列３３、第４ボール列３６、第２ボール列３４、第３ボール列３５を配置した例を示す。ボールリテーナ３１の裏表を区別する場合、第１ないし第４ボール列３３−３６の配置パターンは４！通りあり、ボールリテーナ３１の裏表を区別しない場合、第１ないし第４ボール列３３−３６の配置パターンは４！／２通りある。
（第２の実施形態の運動案内装置）

図１２は、本発明の第２の実施形態の運動案内装置４１を示す。第２の実施形態の運動案内装置４１の基本構造は、第１の実施形態の運動案内装置１と同一であるから、同一の符号を付してその説明を省略する。第２の実施形態の運動案内装置４１でも合計４つの循環路４が設けられる。各循環路４には、２列のボール列が並べられるボールリテーナ４２が組み込まれる。

図１３は、ボールリテーナ４２を示す。図１３（ａ）の平面図に示すように、第１ボール列４３の第１ボール４３ａ間には、スペーサ４５が介在していて、第１ボール列４３のボールピッチは一定に保たれる。第２ボール列４４の第２ボール４４ａ間にも、スペーサ４５が介在していて、第２ボール列４４のボールピッチは一定に保たれる。第１ボール４３ａの直径と第２ボール４４ａの直径とは等しく、第１ボール列４３のボールピッチと第２ボール列４４のボールピッチとは等しい。

バンド４６は、２列のボール列４３，４４によって３つに区画される。すなわち、第１ボール列４３から幅方向の外側に突出するサイドバンド４７と、第１ボール列４３と第２ボール列４４との間の波状の中間バンド４８と、第２ボール列４４から幅方向の外側に突出するサイドバンド４９と、に区画される。中間バンド４８によって第１ボール４３ａと第２ボール４４ａとは非接触になる。

各第１ボール４３ａに対して各第２ボール４４ａは、バンド４６の長さ方向にＰ／２ずれている。Ｐは第１ボール列４３のボールピッチである。図１３（ｂ）に示すように、幅方向視において、完全に重なるボールは無く、バンド４６の長さ方向に第１ボール４３ａ、第２ボール４４ａがＰ／２の周期で順番に現れる。このように、各第１ボール４３ａに対して各第２ボール４４ａをバンド４６の長さ方向にずらすことで、ウェービングを低減することができる。

また、第１ボール４３ａ間にスペーサ４５を介在させ、第２ボール４４ａ間にスペーサ４５を介在させ、第１ボール４３ａと第２ボール４４ａとを中間バンド４８によって非接触にするので、各第１ボール４３ａに対する各第２ボール４４ａのずれ量を一定に保つことができると共に、第１ボール４３ａ及び第２ボール４４ａを円滑に循環させることができる。

図１４に示すように、ボールリテーナに３列のボール列を並べた場合のウェービングの解析を行った。図１４（ａ）は、各第１ボール１７ａ´、各第２ボール１８ａ´、各第３ボール１９ａ´を横並びにしたときの比較例１を示す。比較例１の場合、ボールリテーナ１１´の幅方向視において、各第１ボール１７ａ´、各第２ボール１８ａ´、各第３ボール１９ａ´は完全に重なる。図１４（ｂ）は、各第１ボール１７ａ´´と各第２ボール１８ａ´´とを長さ方向にＰ／２ずらし、各第２ボール１８ａ´´と各第３ボール１９ａ´´とを長さ方向にＰ／２ずらした比較例２を示す。この場合、各第１ボール１７ａ´´の長さ方向の位置と各第３ボール１９ａ´´の長さ方向の位置が一致する。図１４（ｃ）は、各第１ボール１７ａと各第２ボール１８ａとを長さ方向にＰ／３ずらし、各第２ボール１８ａと各第３ボール１９ａとを長さ方向にＰ／３ずらした本発明例を示す。

解析条件を表１に示す。比較例１、比較例２、本発明例において、表１に示すように解析条件を共通にした。

図１５は、ラジアル方向、ピッチング方向のウェービングの解析結果を示すグラフである。グラフの横軸はクラウニング長さである。クラウニング長さを連続的に変化させたときのウェービング値をグラフ化している。

グラフ中の（ｃ）で示す本発明例では、グラフ中の（ａ）で示す比較例１と比較してウェービング値を約１／７に低減でき、グラフ中の（ｂ）で示す比較例２と比較してもウェービング値を約１／４に低減できることがわかった。なお、比較例１に比べて比較例２のウェービング値が低減する。これは、比較例２では、各第１ボール１７ａ´´と各第２ボール１８ａ´´がずれていて、有効ボールの数が２倍になったとみなすことができるからである。本発明例では、各第１ボール１７ａ、各第２ボール１８ａ、各第３ボール１９ａが互いにずれているので、有効ボールの数が３倍になったとみなすことができ、比較例２よりもさらにウェービング値を約１／４に低減できる。図１５の縦軸の単位はｎｍである。本発明例のように、あらゆるクラウニング長さにおいて、ウェービング値を略無くすことができることは画期的なことである。

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に変更可能である。

上記実施形態では、ボールリテーナの全長に渡って、各第１ボールに対して各第２ボールを長さ方向にずらし、各第２ボールに対して各第３ボールを長さ方向にずらしているが、ボールリテーナの長さ方向の一部において、上記のようにずらすこともできる。ボールリテーナの長さ方向の一部において、上記のようにずれていれば、たとえボールリテーナの長さ方向の他の部分（例えばボールリテーナの長さ方向の端部又はボールリテーナの長さ方向の中央部）において、第１ボールないし第３ボールの位置が一致していても、キャリッジ３のウェービングを低減できる。

上記実施形態では、各第１ボールに対して各第２ボールを長さ方向にＰ／ｎずらし、各第２ボールに対して各第３ボールをＰ／ｎずらしているが、ずらす量はこれに限られることはない。各第１ボールに対して各第２ボールが長さ方向にずれ、各第１ボール及び各第２ボールに対して各第３ボールが長さ方向にずれていれば、キャリッジのウェービングを低減できる。

上記実施形態では、第１ボールの直径、第２ボールの直径、及び第３ボールの直径が互いに等しく、第１ボール列のボールピッチ、第２ボール列のボールピッチ、及び第３ボール列のボールピッチが互いに等しいが、第１ボールの直径、第２ボールの直径、及び第３ボールの直径の少なくとも一つを異ならせることもできる。また、第１ボール列のボールピッチ、第２ボール列のボールピッチ、及び第３ボール列のボールピッチの少なくとも一つを異ならせることでもきる。ボールピッチの少なくとも一つを異ならせる場合、第１ボール列のボールピッチ、第２ボール列のボールピッチ、及び第３ボール列のボールピッチの最小公倍数がボールリテーナの全長以上になるのが望ましい。第１ボールないし第３ボールの長さ方向の位置を一致させないためである。

上記実施形態では、ボールリテーナの長さ方向の一端から他端まで第１ボール、第２ボール、及び第３ボールが順番に現れるようにしているが、例えば図３（ａ）のボールリテーナ１１の左端の第２ボールを無くし、これをボールリテーナ１１の右端に配置し、ボールリテーナ１１の左端の第３ボールを無くし、これらをボールリテーナ１１の右端に配置することもできる。こうすれば、バンド１５の階段状の両端部の勾配がより鋭角になり、Ｕ字状のターン路Ｃ３でバンド１５を曲げ易くなる。

上記実施形態では、転動体としてボールを使用した場合を説明したが、転動体としてローラを使用することもできる。

１…運動案内装置、４…循環路、２…案内レール、３…キャリッジ、１１，３１…ボールリテーナ（複列転動体収容バンド）、１５，３２…バンド、１７−１９，３３−３６…少なくとも３列のボール列（少なくとも３列の転動体列）、１７，３３…第１ボール列（第１転動体列）、１８，３４…第２ボール列（第２転動体列）、１９，３５…第３ボール列（第３転動体列）、２０，３７…スペーサ、３６…第４ボール列（第４転動体列）、１７ａ，３３ａ…各第１ボール（各第１転動体）、１８ａ，３４ａ…各第２ボール（各第２転動体）、１９ａ，３５ａ…各第３ボール（各第３転動体）、３６ａ…各第４ボール（各第４転動体）、Ｐ…第１ボールピッチ（第１転動体ピッチ）、４１…運動案内装置、４２…ボールリテーナ（複列転動体収容バンド）、４３−４４…２列のボール列（２列の転動体列）、４３…第１ボール列（第１転動体列）、４４…第２ボール列（第２転動体列）、４３ａ…各第１ボール（各第１転動体）、４４ａ…各第２ボール（各第２転動体）、４５…スペーサ

Claims (7)

1. 少なくとも３列の転動体列がバンドに並べられており、
   前記バンドの長さ方向の少なくとも一部において、第１転動体列の各第１転動体に対して第２転動体列の各第２転動体が前記バンドの前記長さ方向にずれており、前記各第１転動体及び前記各第２転動体に対して第３転動体列の各第３転動体が前記バンドの前記長さ方向にずれている複列転動体収容バンド。
2. 前記各第１転動体に対して前記各第２転動体が前記長さ方向に実質的にＰ／ｎずれており、前記各第２転動体に対して前記各第３転動体が前記長さ方向に実質的にＰ／ｎずれていることを特徴とする請求項１に記載の複列転動体収容バンド。
   ここで、Ｐは前記第１転動体列の第１転動体ピッチ、ｎは前記転動体列の列数。
3. 前記第１転動体列の第１転動体ピッチ、前記第２転動体列の第２転動体ピッチ、及び前記第３転動体列の第３転動体ピッチが、互いに実質的に等しいことを特徴とする請求項１又は２に記載の複列転動体収容バンド。
4. 前記バンドの幅方向に順番に前記第１転動体列、前記第２転動体列、及び前記第３転動体列が配置されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の複列転動体収容バンド。
5. 前記転動体列の列数が３又は４であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の複列転動体収容バンド。
6. 案内レールと、
   前記案内レールに相対移動可能に組み付けられるキャリッジと、
   前記キャリッジの循環路に組み込まれる請求項１ないし５のいずれか一項に記載の複列転動体収容バンドと、を備え、
   運動案内装置を水平面に配置した状態の前記キャリッジの正面視において、前記キャリッジの左右に上下２つの、合計４つの前記循環路が設けられ、
   各循環路に前記複列転動体収容バンドが組み込まれることを特徴とする運動案内装置。
7. 案内レールと、
   前記案内レールに相対移動可能に組み付けられるキャリッジと、
   前記キャリッジの循環路に組み込まれる複列転動体収容バンドと、を備え、
   運動案内装置を水平面に配置した状態の前記キャリッジの正面視において、前記キャリッジの左右に上下２つの、合計４つの前記循環路が設けられ、
   各循環路に前記複列転動体収容バンドが組み込まれ、
   ２列の転動体列が前記複列転動体収容バンドに並べられており、
   前記複列転動体収容バンドの長さ方向の少なくとも一部において、第１転動体列の各第１転動体に対して第２転動体列の各第２転動体が、前記第１転動体間にスペーサを介在させ、前記第２転動体間にスペーサを介在させ、且つ前記第１転動体と前記第２転動体とを非接触にした状態で、前記複列転動体収容バンドの前記長さ方向にずれている運動案内装置。

Images