JP4008066B2

JP4008066B2 - 転動体連結体

Info

Publication number: JP4008066B2
Application number: JP12754597A
Authority: JP
Inventors: 竜治武田; 善彦上野; 哲也田川; 和男石原; 義夫滝; 嘉一菅
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 1997-05-16
Filing date: 1997-05-16
Publication date: 2007-11-14
Anticipated expiration: 2017-05-16
Also published as: JPH10318257A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多数の転動体が一列に配列されると共に転動可能に保持され、例えば無限摺動用の直線案内装置やボールねじ装置の転動体の無限循環路に組み込まれて使用される転動体連結体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、テーブル等の可動体をベッド等の固定部に沿って案内する直線案内装置しては、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を有すると共に上記負荷転走溝の一端から他端へとボールを循環させる無負荷転走路を有し、上記軌道レールに沿って移動するスライダと、これらスライダ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、上記スライダの負荷転走溝及び無負荷転走路より構成される無限循環路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。
【０００３】
このように構成された従来の直線案内装置では、スライダの無限循環路がボールで満たされていることから、該スライダが軌道レール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。
【０００４】
一方、無限循環路内における個々のボールの転動状態について着目すると、かかるボールはスライダの負荷転走溝と軌道レールのボール転走溝との間で荷重を負荷しながら転走する一方、これら両溝の間を抜け出ると荷重から解放され、これを繰り返しながら上記無限循環路内を循環している。このため、かかるボールは上記負荷転走溝とボール転走溝との間（以下、負荷域）に突入する際に荷重によって僅かに押し潰されることから、無負荷転走通路を転動してきたボールが負荷域に突入する際には該ボールに対して大きな抵抗が作用する結果となり、ボールは負荷域の直前で一時的に停止した後に該負荷域に転がり込むこととなる。このため、前述の直線案内装置ではボールが負荷域に突入する度毎にスライダの摺動抵抗が変化してしまい、かかるスライダの円滑な運動が阻害されてしまうといった問題点があった。また、このような現象は軸受隙間の発生を防止する目的でボールに予圧を付与している場合に特に顕著である。
【０００５】
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ボール連結体を上記無限循環路に組み込んだ直線案内装置が提案されている（特開平５−５２２１７号公報）。図１５及び図１６に示すように、かかるボール連結体１００は所定の間隔をおいて一列に配列された多数のボール１０１と、これらボール１０１を回転自在に且つ数珠状に保持した連結体ベルト１０２とからなり、上記連結体ベルト１０２は各ボール１０１の間に介装される複数の間座１０３をボールの配列方向に沿った一対の帯部１０４で連結して構成されている。この連結体ベルト１０２は上記ボール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、ボール１０１を数珠状に配列した状態で上記金型から取り出される。
【０００６】
このように構成された従来のボール連結体１００は、図１７に示す如くスライダ１０５の無限循環路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１０３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。
【０００７】
また、無限循環路内にボール連結体を組み込んだ場合では、互いに隣接するボールが連結体ベルトによって繋がれており、負荷域に突入する直前のボールは既に負荷域に転がり込んだボールの動きに連動して該負荷域に引き込まれることから、負荷域の直前においてもボールは円滑に転動し、スライダの円滑な運動を確保することができた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来のボール連結体は図１５の如く略一直線状に成形され、これが無限循環路内に組み込まれて環状に湾曲させられて使用されることから、かかる無限循環路内では元の直線状に展開しようとするボール連結体の両端が無限循環路の内壁と擦れてしまい、その循環運動に対して不必要な抵抗が作用してしまうといった問題点があった。
【０００９】
また、従来のボール連結体は無限循環路内においてその両端が互いに連結されていないことから、かかるボール連結体を無限循環路内で循環させると、ボール連結体の先端に位置するボールが負荷域に突入する際に該ボール連結体の循環に対して大きな抵抗が作用する結果となり、やはりスライダの円滑な運動が阻害されてしまうといった問題点があった。
【００１０】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであって、その目的とすることころは、無限循環路に組み込まれたボール連結体の両端が該無限循環路の内壁と擦れ合うのを防止し、もって無限循環路内における循環を可及的に円滑化することが可能なボール連結体を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、ボール連結体の先端が負荷域に突入する際に該ボール連結体に対して大きな抵抗が作用するのを防止し、もって無限循環路内における循環を可及的に円滑化することが可能なボール連結体を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
すなわち、上記目的を達成す本発明のボール連結体は、所定の間隔をおいて一列に配列された多数の転動体と、これら転動体を回転自在に保持すると共に互いに隣接する転動体を相互に繋いだ連結体ベルトとから構成され、軸受装置に具備された転動体の無限循環路に組み込んで使用される転動体連結体であって、上記連結体ベルトは、その長手方向の両端に一対の係止部を備え、これら係止部を相互に嵌合させることによって上記無限循環路内で無端状に形成されることを特徴とするものである。
【００１３】
そして、このような技術的手段によれば、多数の転動体が一列に配列された連結体ベルトはその両端に一対の係止部を備え、該転動体連結体を軸受装置の無限循環路内に組み込んだ際には、これら係止部を互いに嵌合させることによって該転動体連結体が無端状に形成されることから、無限循環路に組み込まれた後の転動体連結体は常に一様な円環状をなして該無限循環路内を循環することとなり、転動体連結体の端部が無限循環路の内壁と擦れ合うといった問題点を回避することができる。
【００１４】
ここで、上記連結体ベルトの両端に形成される一対の係止部としては、転動体連結体を無端状に連結することがてきるものであれば、いかなる形状に形成されていても差し支えないが、具体的には、連結体ベルトの一端に係止凹部を、他端にはこの係止凹部に嵌合する係止突部を形成するのが好ましい。
【００１５】
ここで、上記係止凹部及び係止凸部は互いに嵌合することで連結体ベルトの両端を接続することのできるものであれば、いかなる形状であっても差し支えないが、例えば上記連結体ベルトを合成樹脂で成形した場合、かかる転動体連結体を組み込んだ軸受装置の使用環境等によって該転動体連結体が伸縮し、あるいは無限循環路内に封入された潤滑油によって該転動体連結体が膨潤することを考慮すると、上記係止凹部に対する係止凸部の嵌合量に応じて無端状に形成された連結体ベルトの長さを調整できるのが好ましい。
【００１６】
一方、無限循環路内を循環する転動体連結体の先端を淀みなく負荷域に突入させ、かかる無限循環路内における転動体連結体の循環の円滑化を図るためには、循環方向における転動体連結体の先端が該連結体の後端に引っ張られるようにして負荷域に突入するよう構成すれば良い。従って、かかる観点からすれば、前述の如く係止凹部と係止凸部によって連結体ベルトの両端を連結すると共に、係止凹部にはこれに嵌合した係止凸部の抜け止めを形成し、相互に接続された連結体ベルトの両端の間である程度の引っ張り力が作用するように構成するのが好ましい。
【００１７】
また、かかる転動体連結体は軸受装置の無限循環路を自由に屈曲して循環するものであるから、該転動体連結体の循環の更なる円滑化を図るためには、上記係止凹部に対して係止凸部が揺動自在に嵌合していることが好ましい。
【００１８】
尚、本発明において、連結体ベルトに配列される転動体はボールであってもローラであっても差し支えなく、また、この転動体連結体が組み込まれる軸受装置も前述の直線案内装置に限られることなく、転動体の無限循環路を備えているものであればボールねじ、ボールスブライン、ローラスプライン等であっても良い。
【００１９】
【発明の実施形態】
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は転動体にボールを用いた本発明の転動体連結体の第１実施例を示すものである。このボール連結体１は合成樹脂製の連結体ベルト２に所定間隔で複数のボール３を一列に配列したものであり、該ボール３は上記連結体ベルト２に保持された状態で自在に回転可能となっている。
【００２０】
上記連結体ベルト２は、互いに隣接するボール３の間に配された複数の間座４と、これら間座４を連結する一対の帯部５とから構成され、図３及び図４に示すように、各間座４はその断面が円板状に形成されると共に、ボール３との接触面６はボール３の球面に倣った凹状に形成されている。
【００２１】
また、図４に示すように、上記連結体ベルト２の一端に位置する間座４ａには貫通孔６が形成される一方、他端に位置する間座４ｂには上記貫通孔６に挿入されるスタッド７が突設されており、直線案内装置等のボール無限循環路内に該ボール連結体１を組み込んだ際に、上記スタッド７を貫通孔６に嵌合させて該ボール連結体１を無端状に連結できるようになっている。
【００２２】
このボール連結体１は上記ボール３を中子として金型内に配列した合成樹脂の射出成形により成形され、成形完了後に上記連結体ベルト２をボール３と共に金型から離型して製造される。また、単に連結体ベルト２を射出成形したのみでは該ベルト２の間座４及び帯部５がボール３と密着してしまい、該連結体ベルト２に対してボール３が自在に回転しないことから、この実施例では成形完了後のボール連結体１を鉱油系潤滑油に浸漬し、経時的な連結体ベルト２の膨潤を待ってボール３と間座４又は帯部５との間に隙間を形成し、該ボール３の自由な回転を可能としている。
【００２３】
そして、このように構成された本実施例のボール連結体１は、例えば図１７に示す直線案内装置の無限循環路に組み込まれた際に、上記貫通孔６にスタッド７を嵌合させることで無端状に形成されて使用される。このため、かかるボール連結体１が無限循環路９内を循環する際に、上記連結体ベルト２の両端に位置する間座４ａ，４ｂは常にボール３の循環方向へ向くようになり、ボール連結体１の両端部が無限循環路の内壁と擦れ合うのを防止することができるものである。
【００２４】
また、この実施例のボール連結体１では、図４に示すように、上記貫通孔６に対するスタッド７の嵌合量を貫通孔の長さＬの範囲内で変化させることができるので、合成樹脂で成形している連結体ベルト２が例えば無限循環路内の温度環境等に応じて伸縮を生じた場合であっても、その伸縮量が上記長さＬの範囲内てあれば、スタッド７が貫通孔６から脱け出るのを防止し、あるいはボール連結体の両端が互いに干渉し合うのを効果的に防止することができる。
【００２５】
次に、図５及び図６に示す本発明の転動体連結体の第２実施例について説明する。
このボール連結体１１は合成樹脂製の連結体ベルト１２に所定間隔で複数のボール３を一列に配列したものであり、該ボール３は上記連結体ベルト１２に保持された状態で自在に回転可能となっている。
【００２６】
上記連結体ベルト１２はボール３の球面に沿って、しかも該ボール３の配列方向に沿って帯状に形成された４本のベルト部材１５を有し、かかるベルト部材１４は互いに隣接するボール３，３の間において他のベルト部材１５と相互に連結されている。また、互いに隣接するボール３の間には円盤状の連結部１４が形成されており、各ベルト部材１５はこの連結部１４を介して他のベルト部材１５と相互に連結される一方、この連結部１４は互いに隣接するボール３の接触を防止する間座としての役割も果たしている。
【００２７】
上記ベルト部材１５はボール３の球面を４等分するようにボール列の上下左右に配されており、ボール３がこれに隣接する一対の連結部１４の間から抜けでることがないよう、４方向からボール３の動きを拘束している。また、かかるベルト部材１５はボール３の球面に沿って形成されており、ボール連結体１１を全体的に観察した場合に、上記連結体ベルト１２は連結部１４の形成位置において最も括れた形状をなしている。
【００２８】
従って、このボール連結体１１は前述の第１実施例のボール連結体１と比較して何れの方向へも自由に屈曲させることが可能であり、例えばボールねじ装置等の如く螺旋状に形成された無限循環路に対して組み込んだ際にも、かかる循環路内を円滑に循環し得るようになっている。
【００２９】
また、このボール連結体１１の一端に位置する連結部１４ａには先端が傘状に拡開した係止突起１６が突設される一方、他端に位置する連結部１４ｂには上記係止突起１６が挿入される蟻溝状の凹穴１７が形成されており、直線案内装置等のボール無限循環路内に該ボール連結体１を組み込んだ際に、図６に示すように、上記係止突起１６を凹穴１７に嵌合させて該ボール連結体１を無端状に連結できるようになっている。
【００３０】
このボール連結体１は前述の第１実施例のボール連結体と全く同様の方法により成形され、やはり成形完了後に鉱油系潤滑油に浸漬することでボール３の自由な回転を可能としている。
【００３１】
そして、このように構成された本実施例のボール連結体１１も、例えば図１７に示す直線案内装置の無限循環路に組み込まれた際に、上記凹穴１７に係止突起１６を嵌合させることで無端状に形成されて使用されるので、前記第１実施例と同様、ボール連結体１１の両端部を無限循環路の内壁と擦れ合わせることなく、かかるボール連結体１１を円滑に循環させることができるものである。
【００３２】
また、この実施例のボール連結体１１では、上記係止突起１６の先端が傘状に拡開している一方、上記凹穴１７は蟻溝状に形成されていることから、一旦凹穴１７に係止突起１６を押し込んだ後は、無端状に連結されたボール連結体１１に多少の引っ張り力を与えても該係止突起１６が凹穴１７から脱け出ることはない。このため、無限循環路を循環しているボール連結体１１の先端が負荷域に突入する際に、かかる先端は既に負荷域に入り込んでいるボール連結体１１の後端に引っ張られるようにして負荷域に突入するので、このときボール連結体１１の動きに淀みが生じることはなく、ボール連結体１１の循環運動を一層円滑化することができるものである。
【００３３】
次に、図７及び図８に示す本発明の転動体連結体の第３実施例について説明する。
この実施例のボール連結体２１は前述の第２実施例のボール連結体１１と略同一の構成を有するものであるが、無限循環路内におけるボール連結体の伸縮に対応するため、連結部１４ａに突設した係止突起２６の長さを第２実施例の係止突起１６のそれよりも長くする一方、連結部１４ｂに形成した凹穴２７の深さを第２実施例の凹穴１７のそれよりも深くし、図８に示す距離Ｌの範囲内で無端状に連結したボール連結体２１の長さを調整できるようにした。それ以外の構成は第２実施例と全く同一であるので、図中に第２実施例と同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３４】
従って、この第３実施例のボール連結体２１によれば、前述の第２実施例と同様の効果を奏するのは勿論のこと、上記凹穴２７に対する係止突起２６の嵌合量を距離Ｌの範囲内で変化させることができるので、合成樹脂で成形している連結体ベルト１２が無限循環路内での使用中に伸縮を生じた場合であっても、かる伸縮に対してボール連結体２１の長さを自在に調整することができるものである。
【００３５】
次に、図９乃至図１２に示す本発明の転動体連結体の第４実施例について説明する。
図９及び図１０に示すように、このボール連結体３１は前述の第１実施例のボール連結体１と略同一の構成を有するものであるが、連結体ベルト２の両端部の形状を第１実施例のそれとは異なったものとし、無限循環路内でこれら両端部を相互に連結した際に、かかる連結部が自在に屈曲できるようにしたものである。それ以外の構成は第１実施例と全く同一であるので、図中に第１実施例と同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３６】
図１０中の一点鎖線円Ａで囲まれた連結体ベルト２の一端には、図１１（Ａ）に示す如く、断面略円状の頭部３６ａを有する係止突起３６が上記帯部５の幅方向（図１１の紙面垂直方向）に沿って形成される一方、図１０中の一点鎖線円Ｂで囲まれた連結体ベルト２の他端には、図１１（Ｂ）に示す如く、上記係止突起３６の頭部３６ａを収容する断面略円状の係止凹所３７がやはり上記帯部５の幅方向に沿って形成されている。また、この係止凹所３７の開口部３８には略４５°の角度で面取りが施されている。
【００３７】
そして、このように構成された本実施例のボール連結体３１は、これを直線案内装置等の軸受装置の無限循環路内に挿入した後、図１２に示すように上記係止突起３６を係止凹所３７に嵌合させることで無端状に形成することができ、前記第１実施例と同様、ボール連結体３１の両端部を無限循環路の内壁と擦れ合わせることなく、かかるボール連結体３１を円滑に循環させることができるものである。
【００３８】
また、この第４実施例のボール連結体３１では、断面略円状に形成された係止突起３６の頭部３６ａが上記係止凹所３７に嵌合することから、一旦係止凹所３７に係止突起３６の頭部３６ａを嵌合させた後は、無端状に連結されたボール連結体３１に多少の引っ張り力を与えても該係止突起３６が係止凹所３７から脱け出ることはなく、前記第２実施例のボール連結体１１（図５参照）と同様、無限循環路を循環するボール連結体３１の先端が負荷域に突入する際にもその動きに淀みが生じることはなく、ボール連結体３１の循環運動を一層円滑化することができるものである。
【００３９】
更に、この第４実施例のボール連結体３１では上記係止凹所３７の開口部３８に面取りが施されていることから、図１２に示すように、上記係止突起３６はその頭部３６ａを係止凹所に嵌合させた状態で自由に揺動可能であり、連結体ベルト２の両端部を相互に連結した連結部においても該ボール連結体３１は自由に屈曲することができる。従って、ボール連結体３１の両端を相互に連結して該ボール連結体３１を無端状に形成した場合であっても、かかるボール連結体３１の無限循環路内における円滑な循環を確保することができるものである。
【００４０】
次に、図１３及び図１４に示す本発明の転動体連結体の第５実施例について説明する。
図１３に示すように、このボール連結体４１は前述の第２実施例のボール連結体１１と略同一の構成を有するものであるが、かかるボール連結体を無端状に連結した際にもその自由な屈曲性を確保するため、連結体ベルト１２の両端部の形状を第２実施例のそれとは異なったものとした。それ以外の構成は第２実施例と全く同一であるので、図中に第２実施例と同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４１】
このボール連結体４１の一端に位置する連結部１４ａには球状の頭部４６ａを有する係止突起４６が突設される一方、他端に位置する連結部１４ｂには上記係止突起４６の頭部４６ａが嵌合する球体受部４７が形成されており、直線案内装置等のボール無限循環路内に該ボール連結体４１を組み込んだ際に、図１４に示すように、上記頭部４６ａを球体受部４７に嵌合させて該ボール連結体４１を無端状に連結できるようになっている。
【００４２】
従って、この第５実施例のボール連結体４１では、上記係止突起４６の頭部４６ａを球体受部４７に嵌合させて該ボール連結体を無端状に連結すると、これら頭部４６ａと球体受け部４７とがボールジョイントとして機能し、無限循環路内におけるボール連結体４１の屈曲に応じて係止突起４６が球体受部４７に対していずれの方向へも自由に揺動することが可能である。
【００４３】
そもそも本実施例のボール連結体４１は隣接するボール３，３の間において括れた形状をなしていることから何れの方向へも自由に屈曲可能であり、ボールねじ装置等の無限循環路に適したものであるが、該ボール連結体４１の両端部をこのようにボールショイントを模した構成で連結することにより、その自由な屈曲性を失うことなく、かかるボール連結体４１を無限循環路内において無端状に形成することができるものである。
【００４４】
尚、この実施例のボール連結体４１においても、一旦係止突起４６の頭部４６ａを球体受部４７に嵌合させると、かかる頭部４６ａは容易には球体受部４７から抜け出ないため、前述の第２実施例と同様の作用効果も奏するものである。
【００４５】
【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、連結体ベルトの両端に夫々備えられた係止凹部と係止凸部を互いに嵌合させることによって、軸受装置の無限循環路内に組み込まれた後に無端状に形成し得ることから、かかる無限循環路を循環する転動体連結体の端部が無限循環路の内壁と擦れ合うのを防止することができ、無限循環路内における循環を可及的に円滑化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したボール連結体の第１実施例を示す平面図である。
【図２】第１実施例に係るボール連結体の正面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】第１実施例に係るボール連結体の両端部を連結した状態を示す拡大図である。
【図５】本発明を適用したボール連結体の第２実施例を示す正面図である。
【図６】第２実施例に係るボール連結体の両端部を連結した状態を示す拡大図である。
【図７】本発明を適用したボール連結体の第３実施例を示す正面図である。
【図８】第３実施例に係るボール連結体の両端部を連結した状態を示す拡大図である。
【図９】本発明を適用したボール連結体の第４実施例を示す平面図である。
【図１０】第４実施例に係るボール連結体の正面図である。
【図１１】第４実施例に係るボール連結体の両端部を夫々示す拡大図である。
【図１２】第４実施例に係るボール連結体の両端部を連結した状態を示す拡大図である。
【図１３】本発明を適用したボール連結体の第５実施例を示す正面図である。
【図１４】第５実施例に係るボール連結体の両端部を連結した状態を示す拡大図である。
【図１５】従来のボール連結体を示す平面図である。
【図１６】従来のボール連結体を示す側面図である。
【図１７】従来のボール連結体を直線案内装置のボール無限循環路に組み込んだ状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１…ボール連結体、２…連結体ベルト、３…ボール（転動体）、４…間座、５…帯部、６…貫通穴（係止凹部）、７…スタッド（係止凸部）

Claims

所定の間隔をおいて一列に配列された多数の転動体と、これら転動体を回転自在に保持すると共に互いに隣接する転動体を相互に繋いだ連結体ベルトとから構成され、軸受装置に具備された負荷域及び無負荷転動通路からなる転動体の無限循環路に組み込んで使用される転動体連結体であって、
上記連結体ベルトは、その長手方向の一端に係止凹部を備える一方、他端には上記係止凹部と嵌合する係止凸部を備え、これら係止凹部と係止凸部を相互に嵌合させることによって上記無限循環路内で無端状に形成されると共に、
上記係止凹部に対する係止凸部の嵌合量に応じ、上記無限循環路内で無端状に形成された連結体ベルトの長さが調整されることを特徴とする転動体連結体。
上記係止凹部にはこれに嵌合した係止凸部の抜け止めが形成されていることを特徴とする請求項１記載の転動体連結体。
所定の間隔をおいて一列に配列された多数の転動体と、これら転動体を回転自在に保持すると共に互いに隣接する転動体を相互に繋いだ連結体ベルトとから構成され、軸受装置に具備された負荷域及び無負荷転動通路からなる転動体の無限循環路に組み込んで使用される転動体連結体であって、
上記連結体ベルトは、その長手方向の一端に球状の頭部を有する係止突起が設けられる一方、他端には上記係止突起の頭部が嵌合する球体受部が形成され、上記頭部に対して球体受部係を揺動自在に嵌合させることによって上記無限循環路内で無端状に形成されることを特徴とする転動体連結体。