JP2010078037A - 運動案内装置及びこれに用いられるリテーナ - Google Patents

Abstract

【課題】連結部を間座部の片側のみに形成した場合でも引張り・弛緩が繰り返される交番荷重に対して十分な強度を有するリテーナ及び、そのリテーナを備える運動案内装置を提供する。
【解決手段】転動体間に介装される複数の間座部と、前記間座部同士の一端を連結する連結部を前記間座部の片側のみ備えたリテーナを有し、前記連結部は、前記間座部との連結端とは反対側の端部に、前記連結部の伸長方向に対して交差する方向に突出する突起部を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、転動体を介して案内軸と移動部材とが係合した運動案内装置及びこれに用いられるリテーナに係り、より詳細には、転動体が３次元的な運動を行う無限循環路を形成する場合でも、運動案内装置が大型化せず、転動体の転走に伴う交番荷重に対して強度を有するリテーナを含む運動案内装置及びこれに用いられるリテーナに関する発明である。

工作機械のワークテーブルや各種搬送装置の直線案内部では、テーブル等の可動体を搭載した移動部材が案内軸に沿って連続的に移動する直線案内装置を多用している。この種の直線案内装置では、移動部材が複数の転動体を介して案内軸に組みつけられており、転動体が移動部材と案内軸との間で荷重を負荷しながら転走することにより、移動部材に搭載した可動体を案内軸に沿って僅かな抵抗で軽く運動させることができるようになっている。また、移動部材には転動体の無限循環路が形成されており、転動体をこの無限循環路内で循環させることにより、移動部材が案内軸に沿って連続的に移動することが可能となっている。

このような従来の運動案内装置としては、下記特許文献１に記載されているように、転動体の転走に伴って、隣接する転動体同士が接触することによる異物や異音の発生を防止するため及び、転動体の円滑な循環を可能とするために、転動体間に介在させる間座部と、前記間座部の両側をそれぞれ連結する連結部とを有するリテーナを備えた運動案内装置が知られている。

特開平９−２２９０６４号公報

しかし、上述した特許文献１に記載の運動案内装置によると、このような運動案内装置に用いられるリテーナは、直線案内装置のように、転動体が２次元的な動きをする装置に使用した場合、リテーナの連結部がその厚み方向にのみ、即ち転動体の接触角線に沿って屈曲すればよいため、間座部の両側を連結する連結部を備えるリテーナでも特に問題がないが、ボールスプライン装置のように３次元的な動きをする装置は、連結部に捻り方向などの、接触角線に対して交差する方向への変形も必要であるので、間座部の両側を連結する連結部を備えるリテーナを適用することができないといった問題があった。また、ボールスプライン装置において、上述したように転動体の３次元的な運動を行わないように無限循環路を形成することも可能であるが、３次元的な運動を行わない無限循環路とすると、連結部の屈曲方向が移動部材を構成する外筒の半径方向になることから、外筒の外形寸法が増大し、ボールスプライン装置が大型化するといった問題もあった。

また、特許文献１の図８などに記載されているように、連結部を間座部の片側のみに設けたリテーナも知られているが、特許文献１に記載されているように連結部を片側のみに形成すると、転動体の転走に伴って、連結部に引張り・弛緩が繰り返される交番荷重を長期にわたって受け続けるには、強度的に不利であるといった問題もあった。

本発明は、上記課題を解決するために成されたものであって、転動体が３次元的な運動をするボールスプライン装置等にも構成部材の大型化を伴うことなく適用することができ、連結部を間座部の片側のみに形成した場合でも引張り・弛緩が繰り返される交番荷重に対して十分な強度を有するリテーナ及び、そのリテーナを備える運動案内装置を提供するものである。

上記課題を解決する本発明に係る運動案内装置は、長手方向に沿って転動体転走面が形成された案内軸と、前記転動体転走面と共に負荷転動体転走路を形成するように前記転動体転走面と対向して形成された負荷転動体転走面及び無負荷転動体転走路が形成されて前記案内軸と相対運動自在に組み合わされた移動部材と、前記負荷転動体転走路及び前記無負荷転動体転走路を含む無限循環路に配列されて前記案内軸及び前記移動部材の相対運動に伴って循環する複数の転動体とを備える運動案内装置であって、前記転動体間に介装される複数の間座部と、前記間座部同士の一端を連結する連結部を前記間座部の片側のみに備えたリテーナを有し、前記連結部は、前記間座部との連結端とは反対側の端部に、前記連結部の伸長方向に対して交差する方向に突出する突起部を有することを特徴とする。

また、本発明に係る運動案内装置は、前記突起部は、前記連結部に関して対称に突出していることができる。

また、本発明に係る運動案内装置は、前記突起部は、少なくとも前記負荷転動体転走面に沿って形成されたリテーナ保持溝に係合していることができる。

また、本発明に係るリテーナは、転動体間に介装される複数の間座部と、前記間座部同士の一端を連結する連結部を前記間座部の片側のみに備え、前記連結部は、前記間座部との連結端とは反対側の端部に、前記連結部の伸長方向に対して交差する方向に突出する突起部を有することを特徴とする。

本発明によれば、リテーナの連結部に突起部が形成されているので、該突起部が補強となり、転動体が３次元的な運動をするボールスプライン装置等に適用することができ、構成部材の大型化を伴うことがなく、連結部を間座部の片側の一端に形成した場合でも引張り・弛緩が繰り返される交番荷重に対して十分な強度を有することができる。

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、各実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、以下の実施形態については、運動案内装置としてボールスプラインを例に説明するが、運動案内装置であれば、ボールスプラインに限定されず、リニアガイドなどにも適用することができることは特許請求の範囲の記載から明らかである。

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る運動案内装置の外観斜視図である。さらに、図２は、第１の実施形態に係る運動案内装置の負荷転走路及び無負荷転走路を説明するための断面図である。また、図３は、第１の実施形態に係る運動案内装置の内部構造を説明するための一部断面図である。また、図４は、第１の実施形態に係る運動案内装置の内部構造を説明するための分解図である。さらにまた、図５は、第１の実施形態に係る運動案内装置の転動体及びリテーナを示す図である。

図１に記載される第１の実施形態に係る運動案内装置は、ボールスプライン装置１として構成されるものである。そして、第１の実施形態に係るボールスプライン装置１は、外周面に長手方向に沿って形成された転動体転走面２１を有する案内軸２と、複数の転動体４を介して前記案内軸２に係合すると共に前記転動体転走面２１に沿って前記案内軸２の周囲を直線状に運動する移動部材３とを備えている。

図１に示すように、案内軸２は、その表面に長手方向に延びる４条の転動体転走面２１が形成された部材であり、転動体転走面２１は、後述する移動部材３との間に配置された球体形状の転動体４からの負荷を受けることができるようになっている。また、この転動体転走面２１は、円滑な転動体４の転走が実現できるような精度で円弧形状に形成されている。

また、案内軸２には、案内軸２の周囲を直線状に運動する円筒状の移動部材３が組み付けられている。

図２に示すように、移動部材３には、案内軸２に形成された転動体転走面２１に対向する位置に負荷転動体転走面３１が形成されている。そして、転動体転走面２１と負荷転動体転走面３１とによって負荷転動体転走路３４を形成している。また、移動部材３には、移動部材３の長手方向に沿って無負荷転動体転走路３２が形成されている。

案内軸２に形成された転動体転走面２１の円弧形状と、移動部材３に形成された負荷転動体転走面３１の円弧形状との曲率は、略同一に形成されており、転動体４の曲率よりも大きく形成されている。

さらに、図３に示すように、移動部材３の端部には、エンドプレート６が取付けられており、エンドプレート６の移動部材３と対向する面には、負荷転動体転走路３４と無負荷転動体転走路３２とを連絡する循環路６１が形成されている。

このように、転動体４が、負荷転動体転走路３４で負荷を受けながら転走し、負荷転動体転走路３４の一端と連絡する循環路６１を経由して無負荷転動体転走路３２を転走して、負荷転動体転走路３４の他端と連絡する循環路６１を経由して負荷転動体転走路３４に戻ることで、無限循環路が形成されている。

また、図１に示すように、複数の転動体は、無限循環路内でリテーナ５により整列状態で保持されている。図３に示すように、リテーナ５は、転動体４の間に介装される間座部５１と、この間座部５１の一端の片側のみを一定の間隔をもって連結する断面が矩形状の連結部５２とを有している。第１の実施形態に係るボールスプライン装置１は、かかるリテーナ５が設けられているので、転動体４の転走に伴って各転動体が接触することを防止することができ、異音の発生や、転動体４の損傷、転動体４の接触に伴う異物の発生を防止することができるようになっている。

図５に示すように、間座部５１は、転動体４の径よりも小さい外径を有するように形成されている。また、連結部５２の間座部５１との連結端とは反対側の端部には、連結部５２の伸長方向に対して交差する方向に突出する断面が矩形状の突起部５３が形成されており、連結部５２とこの突起部５３との結合体は、転動体４の進行方向と垂直な断面形状が略Ｔ字状をなしている。

さらに、リテーナ５は、容易に屈曲することができるように樹脂等によって形成されており、且つ、連結部５２が間座部５１の片側のみに設けられているので、図３に示すように、循環路６１内で柔軟に屈曲して転動体４を保持することができるようになっている。

上述したように、リテーナ５は、連結部５２及び突起部５３との結合体が、転動体４の進行方向と垂直な断面がＴ字状をなしている。従って、この結合体の断面積が間座部の片側のみに設けられた従来の連結部に比べて大きくなり、転動体４の進行方向における引張り・弛緩、更に、該進行方向周りの捻れが繰り返される交番荷重に対して十分な強度を有することができる。

また、突起部５３及び連結部５２からなる結合体が伸長方向に対して対称なＴ字形状に形成されている。従って、特定の方向について屈曲し易い、又は特定の方向について屈曲し難いといったことなく、屈曲方向の特性を均一にすることができ、任意の方向について屈曲できる自由度の高いリテーナ５を形成することができるので、リテーナ５は転動体４とともに３次元的に循環することができる。

次に、リテーナ保持溝３３とリテーナ５の係合について説明する。

図２に示すように、負荷転動体転走路３４及び無負荷転動体転走路３２に沿って、それぞれリテーナ保持溝３３が形成されている。リテーナ保持溝３３は、上述した連結部５２及び突起部５３からなる結合体の断面形状と同様にＴ字状に形成されている。また、負荷転動体転走路３４に形成されたリテーナ保持溝３３は、転動体４の接触角線と直交する方向に形成されている。

リテーナ保持溝３３は、ワイヤーカット放電加工によって移動部材３に負荷転動体転走面３１又は無負荷転動体転走路３２を形成加工する際に同時に加工することができる。また、リテーナ保持溝３３は、切削加工により加工形成することもできる。

図４に示すように、リテーナ５の連結部５２及び突起部５３は、上述したリテーナ保持溝３３と摺動自在に係合している。これにより、リテーナ５は、転動体４を整列すると共に、リテーナ保持溝３３に案内されて運動することとなる。

また、図３に示すように、循環路６１にはリテーナ５を案内するリテーナ保持溝は設けられていない。すなわち、循環路６１内では、リテーナ５は、負荷転動体転走路３４及び無負荷転動体転走路３２に沿って形成されたリテーナ保持溝３３の間において屈曲することによって転動体４を案内している。更に、循環路６１の形状は、転動体４の運動を妨げなければどのような形状に設定してもよく、循環路６１に高精度の加工を行う必要はない。

更に、図３及び図４に示すように、リテーナ５に形成された連結部５２及び突起部５３との結合体とリテーナ保持溝３３は、転動体４が循環移動する経路の内側に形成されている。従って、連結部５２及び突起部５３との結合体は、屈曲することができ、循環路６１内においてリテーナ５及び転動体４を円滑に案内することができる。このように、リテーナ保持溝３３を転動体４が循環移動する経路の内側に形成すれば、循環路６１の内側に循環路６１を構成する部材を配置したり、負荷転動体転走路３４及び無負荷転動体転走路３２の端部に転動体４の循環を円滑にするために、面取加工を施したりする必要がなく、容易且つ安価に転動体４の無限循環を実現することができる。

また、図２に示すように、負荷転動体転走路３４に沿って形成されたリテーナ保持溝３３と無負荷転動体転走路３２に沿って形成されたリテーナ保持溝３３とは、進行方向と直交する断面において、互いに平行に形成されていない。このように形成されたリテーナ保持溝３３に沿って、転動体４及びリテーナ５は案内されるので、転動体４及びリテーナ５は、移動部材３の長手方向の運動のみならず、負荷転動体転走路３４から無負荷転動体転走路３２に案内される際に、移動部材３の周方向に捻られて案内されることで、３次元的な運動を行っている。

上述したように、転動体４及びリテーナ５が、リテーナ保持溝３３に沿って循環し、リテーナ５には、補強として作用する突起部５３が形成されているので、２次元的に転動体４及びリテーナ５が循環するリニアガイドのみならず、３次元的に転動体４及びリテーナ５が循環するボールスプライン装置にも適用することができる。

以上、第１の実施形態に係るボールスプライン装置１を構成するリテーナ５について説明した。この第１の実施形態に係るボールスプライン装置１を構成するリテーナ５は、転動体４の進行方向と垂直な断面がＴ字状に形成されている場合について説明をした。しかしながら、本発明に係る運動案内装置は、第１の実施形態で示したＴ字状の断面を有するリテーナに限定されない。そこで、次に、第１の実施形態と異なる形状を有するリテーナについて説明する。また、第１の実施形態と同一又は類似する部材については、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］
図６は、第２の実施形態に係る運動案内装置の転動体及びリテーナを示す図である。

図６に示すように、第２の実施形態に係る突起部５４は、連結部５２の端部に、転動体４の進行方向と垂直な断面が円状に形成されている。

また、図示しないが、負荷転動体転走路３４及び無負荷転動体転走路３２に形成されたリテーナ保持溝３３も転動体４の進行方向と垂直な断面が円状に形成されており、前記突起部５４がリテーナ保持溝３３と摺動可能に係合している。

このようにリテーナ５の突起部５４及び負荷転動体転走路３４及び無負荷転動体転走路３２に形成されたリテーナ保持溝３３が転動体４の進行方向と垂直な断面が円状に形成されているので、上述した第１の実施形態に係るリテーナ５と同様に、特定の方向について屈曲し易い、又は特定の方向について屈曲し難いといった屈曲方向の特性を均一にすることができ、任意の方向について屈曲できる自由度の高いリテーナ５を形成することができると共に、ボールスプライン装置など転動体４及びリテーナ５が３次元的に循環する場合に、リテーナ５に捻れが発生するのを防止することができるようになっている。

また、上述した実施形態においては、無負荷転動体転走路３２が案内軸２の方向に開口部を有し、且つ、負荷転動体転走面３１の開口幅が転動体４の外径よりも小さく、案内軸２と移動部材３とを分離した場合であっても、転動体４及びリテーナ５が負荷転動体転走面３１の縁で保持され、転動体４及びリテーナ５が脱落することがないボールスプライン装置について説明したが、無負荷転動体転走路３２を移動部材３の長手方向に延びる孔によって形成し、負荷転動体転走面３１の開口幅を転動体４の外形よりも大きく形成しても構わない。また、この場合、負荷転動体転走面３１に転動体４及びリテーナ５の脱落防止用の機構を別途形成することなく、リテーナ保持溝３３を負荷転動体転走面３１の底部に形成してリテーナ５の突起部５３，５４と係合させることで、転動体４及びリテーナ５の脱落防止機構を形成することができる。

さらに、本実施形態においては、連結部及び突起部の結合体の断面形状を略Ｔ字状または円状に形成した場合について説明したが、突起部の断面形状は、これらに限定されず、例えば、三角形状に形成しても構わないし、連結部の他端から一方向のみに突起部が延設され、連結部と突起部との結合体の断面形状をＬ字状に形成しても構わない。このように、突起部は、リテーナの補強として作用すれば、その形状は、連結部に対して対称形状である場合に限られない。さらにまた、上述した実施形態においては、案内軸が直線的に形成された場合について説明したが、案内軸は曲線状に形成されていても良い。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれうることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

第１の実施形態に係る運動案内装置の外観斜視図である。 第１の実施形態に係る運動案内装置の負荷転動体転走路及び無負荷転動体転走路を説明するための断面図である。 第１の実施形態に係る運動案内装置の内部構造を説明するための一部断面図である。 第１の実施形態に係る運動案内装置の内部構造を説明するための分解図である。 第１の実施形態に係る運動案内装置の転動体及びリテーナを示す図である。 第２の実施形態に係る運動案内装置の転動体及びリテーナを示す図である。

符号の説明

１ ボールスプライン装置、 ２ 案内軸、 ３ 移動部材、 ４ 転動体、 ５ リテーナ、 ６ エンドプレート、 ２１ 転動体転走面、 ３１ 負荷転動体転走面、 ３２ 無負荷転動体転走路、 ３３ リテーナ保持溝、 ３４ 負荷転動体転走路、 ５１ 間座部、 ５２ 連結部、 ５３、５４ 突起部、 ６１ 循環路。

Claims (4)

1. 長手方向に沿って転動体転走面が形成された案内軸と、
   前記転動体転走面と共に負荷転動体転走路を形成するように前記転動体転走面と対向して形成された負荷転動体転走面及び無負荷転動体転走路が形成されて前記案内軸と相対運動自在に組み合わされた移動部材と、
   前記負荷転動体転走路及び前記無負荷転動体転走路を含む無限循環路に配列されて前記案内軸及び前記移動部材の相対運動に伴って循環する複数の転動体とを備える運動案内装置であって、
   前記転動体間に介装される複数の間座部と、前記間座部同士の一端を連結する連結部を前記間座部の片側のみに備えたリテーナを有し、
   前記連結部は、前記間座部との連結端とは反対側の端部に、前記連結部の伸長方向に対して交差する方向に突出する突起部を有することを特徴とする運動案内装置。
2. 請求項１に記載の運動案内装置において、
   前記突起部は、前記連結部に関して対称に突出していることを特徴とする運動案内装置。
3. 請求項１又は２に記載の運動案内装置において、
   前記突起部は、少なくとも前記負荷転動体転走面に沿って形成されたリテーナ保持溝に係合していることを特徴とする運動案内装置。
4. 転動体間に介装される複数の間座部と、
   前記間座部同士の一端を連結する連結部を前記間座部の片側のみに備え、
   前記連結部は、前記間座部との連結端とは反対側の端部に、前記連結部の伸長方向に対して交差する方向に突出する突起部を有することを特徴とするリテーナ。

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