JPH1182503A - 転動体連結体及びこれを利用した直線案内装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】転動体の転動に対して作用する摩擦抵抗を可及
的に低減して、直線案内装置の無限循環路内における転
動体の循環を円滑化すると共に、かかる転動体の摩耗を
防止すること可能な転動体連結体を提供する。 【解決手段】複数の転動体３と、これら転動体３を所定
の間隔で一列に整列させる可撓性のベルト部材７とから
構成さる転動体連結体において、かかるベルト部材７
が、転動体３の間に介装された複数の間座７１と、これ
ら間座７１を相互に連結する可撓性の連結部７０とから
なり、各間座７１は連結部７０に対して回転自在に係合
すると共に、上記転動体３と転がり接触するように構成
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多数のボールやロ
ーラ等の転動体が一列に配列され、例えば無限摺動用の
直線案内装置に組み込まれて使用される転動体連結体に
係り、詳細には、直線案内装置内での循環中における転
動体の摩耗を極力抑え、より円滑な循環を可能とするた
めの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、直線案内装置としては、テーブル
等の可動体を担持した摺動台がベッドやサドル等の固定
部上に配設された軌道レールに沿って移動する直線摺動
用ベアリングや、ボールを介してスプライン軸に嵌合し
た円筒状のナット部材が該スプライン軸に沿って移動す
るボールスプライン装置が知られている。

【０００３】これらのうち、前者の直線摺動用ベアリン
グとしては、ボール転走溝を有する軌道レールと、上記
ボール転走溝と対向する負荷転走溝並びにこれと平行な
ボール戻し孔を有すると共に、上記負荷転走溝からボー
ル戻し孔へボールを導く方向転換路を有し、上記軌道レ
ールに沿って移動する摺動台と、これら摺動台と軌道レ
ールとの間で荷重を負荷しながら転走すると共に、上記
摺動台の負荷転走溝、ボール戻し孔及び方向転換路より
構成される無限循環路内を循環する多数のボールとから
構成されるものが知られている。

【０００４】また、後者のボールスプライン装置として
は、軸方向に沿ってボール転走溝を有するスプライン軸
と、上記ボール転走溝と対向する負荷転走溝を有すると
共に、ボールを介して該スプライン軸の外周に嵌合する
ナット部材とから構成され、やはり上記ボールの無限循
環に伴ってナット部材が上記スプライン軸に沿って移動
すると共に、これらナット部材とスプライン軸との間で
相互にトルクを伝達して使用されるものが知られてい
る。

【０００５】このように構成された従来の直線案内装置
では、摺動台やナット部材といったスライド部材の無限
軌道がボールで満たされていることから、該スライド部
材が軌道レールやスプライン軸といった案内軸に沿って
移動すると、互いに隣接するボールが相互に衝突あるい
は擦れ合いながら上記無限循環路内を循環することとな
り、ボールが早期に磨耗して装置寿命が短命化するとい
った問題点があった。

【０００６】そこで、このような問題点を解決するもの
として、多数のボールを整列保持した転動体連結体を上
記無限循環路に組み込んだ直線摺動用ベアリングが提案
されている（特開平５−５２２１７号公報）。図１１及
び図１２に示すように、かかる転動体連結体１００は互
いに隣接する各ボール１０１の間に間座１０２を介装す
ると共に、各間座１０２をボールの配列方向に沿った一
対の帯状連結部１０３で繋いでボール１０１を数珠状に
連結したものであり、上記ボール１０１を金型内に中子
として配置した可撓性樹脂の射出成形によって製作され
ている。

【０００７】このように構成された従来の直線摺動用ベ
アリングでは、図１３に示す如く上記転動体連結体１０
０が摺動台１０４のボール戻し孔１０５及び方向転換路
１０６に組み込まれて該無限循環路内を循環するのであ
るが、この際、互いに隣接するボール１０１の間には間
座１０２が介装されていることから、ボール同志の相互
摩擦や衝突が防止され、ボール１０１の磨耗を可及的に
防止することができた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる転動体
連結体を用いた直線案内装置においては、互いに隣接す
るボール同士が無限循環路内で接触し合うのを防止する
ことは可能であるが、これらボールの間に配列された間
座と該ボールとが擦れ合うのを防止することはできない
ため、やはりボールの転動に対して摩擦抵抗が作用し、
ボールの円滑な循環が阻害される他、ボールが高速で転
動する際には該ボールの摩耗が懸念されるといった問題
点があった。

【０００９】本発明はこのような問題点に鑑みなされた
ものであり、その目的とするところは、転動体の転動に
対して作用する摩擦抵抗を可及的に低減して、直線案内
装置の無限循環路内における転動体の循環を円滑化する
と共に、かかる転動体の摩耗を防止すること可能な転動
体連結体を提供することにある。

【００１０】また、本発明の他の目的は、かかる転動体
連結体を利用することで、長期にわたって所定の精度で
可動体を案内することが可能な直線案内装置を提供する
ことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の転動体連結体は、複数の転動体と、これら
転動体を所定の間隔で一列に整列させる可撓性のベルト
部材とから構成さる転動体連結体において、かかるベル
ト部材が、転動体の間に介装された複数の間座と、これ
ら間座を相互に連結する可撓性の連結部とからなり、各
間座は連結部に対して回転自在に係合すると共に、上記
転動体と転がり接触することを特徴とするものである。

【００１２】また、この転動体連結体を利用した本発明
の直線案内装置は、長手方向に沿って転動体の転走面を
有する案内軸と、上記転走面と対向する負荷転走面を有
すると共に上記負荷転走面の一端から他端へと転動体を
循環させる無負荷転走路を有し、上記案内軸に沿って移
動するスライド部材とを備え、上記スライド部材の負荷
転走面及び無負荷転走路より構成される無限循環路に前
述した本発明の転動体連結体を組み込んだことを特徴と
するものである。

【００１３】このような技術的手段によれば、所定の間
隔で配列された複数の転動体の間には間座が介装されて
いることから、互いに隣接する転動体同士が相互に擦れ
合うことがなく、しかも転動体の間に介装された間座は
連結部に対して回転自在に係合しており、上記転動体と
転がり接触をすることから、各間座と転動体とが擦れ合
うこともない。従って、この転動体連結体を直線案内装
置の無限循環路内に組み込んで使用した場合、案内軸の
転走面やスライド部材の負荷転走面を転動する転動体は
殆ど摩擦抵抗を受けることがない。

【００１４】ここで、上記転動体連結体のベルト部材は
スライド部材の無限循環路に組み込んだ後に無端状に連
結するようにしても良いが、かかるベルト部材が直線案
内装置の使用環境に応じて若干の伸縮を生じることや連
結作業の手間等を考慮すると、無端状に連結することな
く無限循環路内を循環させるのが好ましい。

【００１５】但し、上記ベルト部材は転動体と何ら係合
していないことから、無端状に連結することなくこれを
使用すると、かかるベルト部材がスライド部材の負荷転
走面と案内軸の転走面との対向位置において転動体と分
離し、上記無限循環路から抜け出てしまう懸念がある。
従って、かかる使用をするのであれば、上記無限循環路
にはその全周にわたって上記ベルト部材の連結部が係合
する案内溝を形成し、ベルト部材が無限循環路から逸脱
するのを防止するのが好ましい。

【００１６】また、このようにベルト部材を無限循環路
の全周にわたって案内するように構成した場合には、か
かるベルト部材に配列された複数の回転間座のうち、互
いに隣接する回転間座の間の距離を転動体の直径よりも
小さく設定すると共に、これら回転間座の間の開口を通
じて各転動体が案内軸の転走面に当接するように構成す
ることで、かかるベルト部材を転動体の保持器として利
用することができ、スライド部材を案内軸から取り外し
た際にも、転動体が無限循環路から転がり落ちるのを防
止することが可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
の転動体連結体を詳細に説明する。図１及び図２は本発
明の転動体連結体を組み込んで使用される直線案内装置
の一実施例を示すものである。同図において、符号１は
工作機械のベッド等の固定部に対して配設される軌道レ
ール（案内軸）、符号２はテーブル等の可動体を上記軌
道レール１に沿って案内するスライダ（スライド部
材）、符号３はこれら軌道レール１とスライダ２との間
で荷重を負荷しながら転動すると共に上記スライダ２内
で無限循環するボールである。

【００１８】先ず、上記軌道レール１は断面略矩形状に
形成されており、上記ボール３が転走するボール転走面
１１ａ，１１ｂが長手方向（図１の紙面垂直方向）に沿
って計４条形成されている。これらボール転走面１１
ａ，１１ｂは軌道レール１の両側面及び上面の両縁部に
形成されており、両側面のボール転走面１１ａは紙面左
右方向から３０°下向きに形成される一方、上面のボー
ル転走面１１ｂは垂直方向上向きに形成されている。ま
た、軌道レール１にはその長手方向に適宜間隔をおいて
ボルト取付孔１２が形成されており、軌道レール１はこ
のボルト取付孔１２に挿入される図示外の固定ボルトに
よって固定部に固定される。

【００１９】一方、上記スライダ２は、テーブル等の可
動体の取付面４１及び当該可動体の固定ボルトが螺合す
るタップ孔４２を有する移動ブロック４と、この移動ブ
ロック４の前後両端面に対して固定される一対の蓋体
５，５とから構成されており、かかる蓋体５を移動ブロ
ック４に固定することで当該スライダ内にボール３の無
限循環路が具備されるようになっている。また、上記蓋
体５には軌道レール１に摺接するシール部材６が取り付
けられており、軌道レール１に付着している塵芥等がス
ライダ２の移動に伴って当該スライダ２内に侵入するの
を防止している。

【００２０】一方、図３に示すように、上記移動ブロッ
ク４は取付面４１が形成された水平部４ａ及びこの水平
部４ａから垂れ下がる一対のスカート部４ｂ，４ｂを備
えて断面略サドル状に形成されており、これら水平部４
ａの下面側及び各スカート部４ｂの内面側には軌道レー
ル１のボール転走面１１ａ，１１ｂに対向する４条の負
荷転走面４３ａ，４３ｂが形成されている。また、上記
水平部４ａ及び各スカート部４ｂには各負荷転走面４３
ａ，４３ｂに夫々対応したボール戻し孔４４ａ，４４ｂ
が形成されており、前述の蓋体５と移動ブロック４との
間にに形成されたボール３の方向転換路５１（図２参
照）によって各負荷転走面４３ａ，４３ｂとこれに対応
するボール戻し孔４４ａ，４４ｂとが連結され、ボール
の無限循環路が形成されるようになっている。すなわ
ち、上記ボール戻し孔及び方向転換路が本発明の無負荷
転走路を構成している。

【００２１】これにより、軌道レール１のボール転走面
１１ａ，１１ｂと移動ブロック４の負荷転走面４３ａ，
４３ｂとの間で荷重を負荷していたボール３は、スライ
ダ２の移動に伴って上記負荷転走面４３ａ，４３ｂを転
走し終えると上記荷重から開放されて一方の蓋体５の方
向転換路５１に入り込み、そのままの無負荷状態で負荷
転走面４３ａ，４３ｂにおける転走方向とは逆方向へ向
かって移動ブロック４のボール戻し孔４４ａ，４４ｂを
転走する。また、ボール戻し孔４４ａ，４４ｂを転走し
終えたボール３は他方の蓋体５の方向転換路５１を介し
て再度軌道レール１と移動ブロック４との間に入り込
み、荷重を負荷しながら上記負荷転走面４３ａ，４３ｂ
を転走する。

【００２２】また、各負荷転走面４３ａ，４３ｂの両側
にはボール保持部４５が当該負荷転走面４３ａ，４３ｂ
に覆いかぶさるように形成されており、スライダ２を軌
道レール１から取り外した際に、負荷転走面４３ａ，４
３ｂ上に位置するボール３がスライダ２から転がり落ち
るのを防止している。

【００２３】尚、図２に示すように、上記方向転換路５
１は、移動ブロック４の前後両端面に突設されたボール
内周案内部４６と、このボール内周案内部４６に対応し
て上記蓋体に設けられたボール外周案内部５６とにより
形成されている。

【００２４】上記移動ブロック４は機械加工によって形
成された金属製のブロック本体８に対して合成樹脂を射
出成形で肉付けして形成されており、前述した可動体取
付面４１やボール３の負荷転走面４３ａ，４３ｂ等、機
械的強度が要求される部位は当該ブロック本体８に形成
される一方、ボール戻し孔４４ａ，４４ｂ、ボール保持
部４５及びボール内周案内部４６等の機械的強度が重要
とされない部位は合成樹脂で形成され、可能な限り移動
ブロック４の軽量化が図られている。

【００２５】一方、無限循環路内におけるボール同志の
接触を避けて、ボール３の摩耗を可及的に防止する観点
から、かかる無限循環路には本発明の転動体連結体が組
み込まれており、ボールは可撓性のベルト部材７と共に
無限循環路内を循環するようになっている。

【００２６】図４及び図５は本発明の転動体連結体の第
１実施例を示すものである。この転動体連結体は可撓性
を有するベルト部材７に対して所定の間隔でボール３を
一列に配列したものであり、かかるベルト部材７は、合
成樹脂製の一対の帯状連結部７０と、これら帯状連結部
７０，７０の間に配列されて該帯状連結部によって相互
に連結された合成樹脂性の複数の間座７１とから構成さ
れている。また、各ボール３は互いに隣接する間座７
１，７１の間に収容された状態で自在に回転可能となっ
ている。

【００２７】各間座７１は略円筒状に形成されており、
図６に示すようにその両端部には上記連結部７０に挿入
される支軸７２，７２が突出する一方、ボール３との当
接面は該ボール３の球面に沿った円弧状の凹面に形成さ
れている。また、各間座７１はその支軸７２を連結部７
０に挿通させた後に、かかる支軸７２の先端を押し潰す
ことによって連結部７０からの抜け止めがなされてお
り、ボール３の転動に連れ回されて自在に回転し得るよ
うになっている。

【００２８】このベルト部材７はボール３と共にスライ
ダ２の無限循環路内を循環するのだが、図３に示すよう
に、かかる無限循環路を構成する上記ボール戻し孔４４
ａ，４４ｂ、方向転換路５１及びボール保持部４５には
ボール３の転動方向に沿って連続する案内溝４８が形成
されており、上記ベルト部材７はその両側縁部に位置す
る連結部７０を該案内溝４８に対して滑らかに係合させ
た状態で上記無限循環路内を循環するようになってい
る。このため、上記ベルト部材７を無限循環路内におい
て無端状に連結することなく使用しても、かかるベルト
部材７が無限循環路から抜け出でしまう事態を防止する
ことがてきるようになっている。

【００２９】そして、以上のように構成された本実施例
の直線案内装置によれば、ボール３は上記ベルト部材７
に所定間隔で配列された状態でスライダ２の無限循環路
に組み込まれており、しかも該ベルト部材７に設けられ
た間座７１は回転自在にしてボールと転がり接触するこ
とから、転動するボール３とこれを配列したベルト部材
７との間には何ら摩擦抵抗が作用せず、ボール３を無限
循環路内において円滑に転動させることができるもので
ある。

【００３０】また、ボール３と間座７１とが転がり接触
することから、かかるボール３が無限循環路内を高速で
転動するような場合であっても、ボール３の摩耗を可及
的に低減化することができ、スライダ２の軌道レール１
に対する移動精度を長期にわたって安定的に維持するこ
とができる他、これに関連してボール３の摩耗粉の発生
が少なくなるので、クリーンルーム内における使用に最
適なものとなる。

【００３１】図７は本発明の転動体連結体の第２実施例
を示す図である。図５に示した前述のベルト部材７では
間座７１の回転軸心がボール３の回転中心と同一直線上
に位置していることから、互いに隣接する間座７１，７
１の間の距離はボール３の直径と略同一であり、ボール
３はこれら間座７１，７１の間を自由に通過することが
できた。このため、スライダ２の負荷転走面４３ａ，４
３ｂの両側にはボール保持部４５を設け、スライダ２を
軌道レール１から取り外した際に、ボール３がスライダ
２の無限循環路から転がり落ちるのを防止する必要があ
った。

【００３２】これに対し、図７に示すベルト部材７では
互いに隣接する間座７１，７１の間の距離Ｌをボール３
の直径ｄよりも小さく設定し、かかるボール３がこれら
間座７１，７１の間を通過し得ないように構成すると共
に、各ボール３が間座７１の間の開口を通して軌道レー
ル１のボール転走面１１ａ，１１ｂに当接するように構
成した。

【００３３】このような構成によれば、上記ベルト部材
７がスライダ２の無限循環路に組み込まれている限り、
かかるスライダ２を軌道レール１から取り外してもボー
ル３が無限循環路から転がり落ちることはなく、スライ
ダ２の負荷転走面４３ａ，４３ｂに覆いかぶさるような
ボール保持部４５を該負荷転走面４３ａ，４３ｂの両側
に形成する必要がなくなる。

【００３４】次に、図８は本発明の転動体連結体の第３
実施例を示すものである。この転動体連結体では互いに
隣接するボール３，３の間に２個の間座７１ａ，７１ｂ
を設けると共に、これら間座７１ａ，７１ｂをボール３
の回転中心から偏倚した位置で上記連結部７０に係合さ
せ、１個のボール３を４つの間座で取り囲むことによ
り、かかるボール３のベルト部材７からの脱落を防止す
るように構成したものである。

【００３５】従って、この第３実施例の転動体連結体に
よれば、前述の第２実施例の転動体連結体と同様、スラ
イダ２を軌道レール１から取り外してもボール３が無限
循環路から転がり落ちることはないと共に、この転動体
連結体をスライダ２に組み込む以前、つまり該転動体連
結体それ自体を一部品として取り扱うときに、ボールが
ベルト部材７から脱落することがない。

【００３６】次に、図９は本発明の転動体連結体の第４
実施例を示すものである。前述した第３実施例の転動体
連結体では１個のボール３を４つの間座７１ａ，７１ｂ
で取り囲むことによりボール３がベルト部材７から抜け
落ちるのを防止したが、各間座７１ａ，７１ｂはこれを
繋ぐ帯状連結部７０の表裏両面に突出していることか
ら、かかるベルト部材７を湾曲させようとすると、湾曲
方向の内側に位置する間座７１ｂが隣接する２つのボー
ル３，３に挟み込まれてしまい、かかる間座７１ｂが障
害となってベルト部材７を柔軟に湾曲させることができ
ない。もっとも、上記ベルト部材７は伸縮可能であるこ
とから、その伸縮量が比較的大きくはなるものの、前記
方向転換路５１に倣って通過することはできる。

【００３７】そこで、この第４実施例ではベルト部材７
を構成する帯状連結部７０をボール３の回転中心から偏
倚した位置とし、ボール３，３間に設けられた一対の間
座７１ａ，７１ｂのうち、その一方の間座７１ｂは連結
部７０そのものに軸支すると共に、他方の間座７１ａは
連結部７０から突出したフランジ部７０ａに軸支するよ
うに構成した。

【００３８】このように構成された本実施例の転動体連
結体によれば、フランジ部７０ａに軸支された間座７１
ａが外側に位置するようにベルト部材７を湾曲させれ
ば、連結部７０そのものに軸支された間座７１ｂが隣接
するボール３によって挟みこまれることはなく、ベルト
部材７を柔軟に湾曲させることができるものである。

【００３９】次に、図１０は本発明の転動体連結体の第
５実施例を示すものである。上記各実施例では転動体と
してボール３を使用した例を説明したが、この実施例で
は転動体としてローラ８０を使用した。かかる場合であ
っても、ボール３を用いた場合と略同様にベルト部材７
を構成することが可能である。

【００４０】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の転動
体連結体によれば、転動体の間に介装された間座は該転
動体と転がり接触をすることから、各間座と転動体とが
擦れ合うことがなく、かかる転動体は殆ど摩擦抵抗を受
けることなく無限循環路内を円滑に転動することがで
き、無限循環路内における転動体の循環を円滑化するこ
とが可能となる。

【００４１】また、転動体の摩耗が可及的に防止される
ので、案内軸に対するスライド部材の移動精度を長期に
わたって高精度に維持することが可能であり、更に、転
動体の摩耗粉の発生を抑えることができるので、本発明
の直線案内装置は例えばクリーンルーム内での使用等、
粉塵の発生を嫌う用途での使用に適したものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の直線案内装置の実施例を示す正面図
及びその断面図である。

【図２】 本発明の直線案内装置の実施例を示す側面図
及びその断面図である。

【図３】 実施例に係るスライダを構成する移動ブロッ
クを示す断面図である。

【図４】 本発明の転動体連結体の第１実施例を示す平
面図である。

【図５】 第１実施例に係る転動体連結体を示す側面図
である。

【図６】 第１実施例に係る転動体連結体を示す断面図
である。

【図７】 本発明の転動体連結体の第２実施例を示す断
面図である。

【図８】 本発明の転動体連結体の第３実施例を示す側
面図、平面図及び断面図である。

【図９】 本発明の転動体連結体の第４実施例を示す側
面図、平面図及び断面図である。

【図１０】 本発明の転動体連結体の第５実施例を示す
側面図、平面図及び断面図である。

【図１１】 従来の転動体連結体を示す平面図である。

【図１２】 図１１に示した転動体連結体の側面図であ
る。

【図１３】 図１１及び図１２に示した転動体連結体を
組み込んだ直線案内装置の一例を示す断面図である。

【符号の説明】

３…ボール（転動体）、７…ベルト部材、７０…帯状連
結部、７１…間座

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の転動体と、これら転動体を所定の
   間隔で一列に整列させる可撓性のベルト部材とから構成
   される転動体連結体において、 かかるベルト部材は、転動体の間に介装された複数の間
   座と、これら間座を相互に連結する可撓性の連結部とか
   らなり、各間座は連結部に対して回転自在に係合すると
   共に、上記転動体と転がり接触することを特徴とする転
   動体連結体。
2. 【請求項２】 長手方向に沿って転動体の転走面を有す
   る案内軸と、上記転走面と対向する負荷転走面を有する
   と共に上記負荷転走面の一端から他端へと転動体を循環
   させる無負荷転走路を有し、上記案内軸に沿って移動す
   るスライド部材と、上記負荷転走面及び無負荷転走路よ
   り構成される転動体の無限循環路内に組み込まれた請求
   項１記載の転動体連結体とから構成されることを特徴と
   する直線案内装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の直線案内装置において、
   上記スライド部材に具備された転動体の無限循環路に
   は、その全周にわたって上記ベルト部材の連結部が係合
   する案内溝が形成されていることを特徴とする直線案内
   装置。
4. 【請求項４】 請求項２又は３記載の直線案内装置にお
   いて、互いに隣接する間座の間の距離を転動体の直径よ
   りも小さく設定すると共に、これら間座の間の開口を通
   じて各転動体が案内軸の転走面に当接することを特徴と
   する直線案内装置。