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1. WO2006100846 - THIN SLIDE UNIT

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[ JA ]
明 細書

薄型スライドユニット

技術分野

[0001] 本発明は、例えば複写機、工作機械の保護カバー、重量扉等のスライド部に使用 され、多数のボールを介して案内レールに組付けられたスライダが該案内レールに 沿って制限なく移動可能なスライドユニットに係り、特に、プレス成形が施された複数 枚の金属プレートを組み合わせることで前記ボールの無限循環路カ^ライダに具備 される薄型タイプのスライドユニットに関する。

背景技術

[0002] 従来より、ボールの転がり運動を利用した直線案内装置としては、長手方向に沿つ てボールの転走溝が形成された案内レールと、多数のボールを介して前記案内レー ルに組付けられると共に前記ボールの無限循環路を備えたスライダとから構成され、 前記ボールを無限循環路内で循環させながら、前記スライダが案内レールに沿って 往復動自在に運動するものが知られている。案内レール及びスライダの構造は使用 用途、負荷荷重、取付スペース等に応じて種々のものが提案されており、実際に巿 場に提供されている力軽荷重用途に適しており、狭い取付スペースに対応可能で あり、し力も低コストな直線案内装置として、複数枚の金属プレートを組み合わせて前 記スライダを構成した薄型のスライドユニットが知られてヽる (非特許文献 1参照)。

[0003] このスライドユニットは、一対の側壁によって仕切られた案内路を有してチャネル状 に形成された案内レールと、この案内レールの案内路内を移動するボールキャリッジ を備えたスライダとから構成されている。案内レールの各側壁の内側面にはボール転 走溝が形成されており、前記ボールキャリッジに保持されたボールがこのボール転走 溝を転走し、それによつてスライダが案内レールに沿って移動するようになっている。 スライダはボールキャリッジに対してベースプレートを固定して構成されており、力か るベースプレートに対して搬送対象物が固定される。図 7に示すように、前記ボール キャリッジは、 2枚のボールプレート 100, 100と、これらボールプレート 100の間に介 装されるガイドプレート 101とから構成されており、 2枚のボールプレート 100, 100は 同一形状のものを互いに向力^、合わせの状態で結合して、る。各ボールプレート 10 0にはトラック状のボール溝 102が形成されており、これらのボールプレート 100を向 カ^、合わせに組み合わせることで、ボール 103が循環する無限循環路が形成される ようになっている。

[0004] 2枚のボールプレート 100を組み合わせると、無限循環路内のボール 103の球面が 突出する負荷開口部が形成され、ボール 103はこの負荷開口部を介して案内レール のボール転走面に接触する。一方、 2枚のボールプレート 100に挟まれたガイドプレ ート 101は、前記負荷開口部の長手方向の両端に位置する尖塔状のガイド爪 104を 有しており、案内レールのボール転走溝を転走して負荷開口部の端部に達したボー ル 103は、前記ガイド爪 104に乗り上げるようにしてボール転走溝を離れ、無限循環 路内に収容されるようになっている。また、無限循環路内を循環して負荷開口部に達 したボール 103は、前記ガイド爪 104に沿って案内レールのボール転走溝に送り込 まれるようになつている。

[0005] 生産コストを抑えるため、このスライドユニットの案内レール及びスライダは金属プレ 一トの塑性加工を主として形成されている。例えば、前記案内レールは帯状の金属 プレートにロールフォーミング加工を施すことで、前記側壁を曲げ起こすと共に前記 ボール転走溝の形成を行っており、最後に所定の長さに切断されている。また、前記 ボールキャリッジを構成しているボールプレートも、帯状の金属プレートに所定の間 隔で絞り加工を施して前記ボール溝を形成し、この後にボール溝と僅かに重なる位 置で前記金属プレートを切断することにより、所定形状のボールプレートを完成させ ている。

非特許文献 1: THK株式会社 Z直動システム総合カタログ No. 401Z第 n— 3頁掲 載「スライドパック FBW」

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] このような従来の薄型スライドユニットにおいて、前記ガイドプレートに具備されるガ イド爪の先端は、案内レールを転走して、るボールを掬、上げるその機能からして、 力かるボールの下側に潜り込む必要があり、ガイド爪の先端は鋭利に且つ精度よく形 成されなければならな力つた。仮に、ガイド爪の形成が不良であると、案内レールを 転走してきたボールはガイド爪に対して正面力衝突する結果となり、かかるボール を無限循環路内へ円滑に掬い上げることが不可能となる他、ガイド爪の変形や早期 摩耗の原因となり、案内レールに対するスライダの円滑な往復動が早期に失われて しまう。

[0007] し力し、ボールは前記ボールプレートと案内レールとの間で荷重を負荷していること から、一対のボールプレートの間に挟まれるガイドプレートはボールの直径に対して 一定の厚さ以下であることが必要であり、ボール直径が小さくなるにつれ、ガイドプレ ートも薄くならざるを得ない。このため、前記ガイド爪を精度良く尖塔状に形成するこ とが困難であり、力かるガイドプレートはボールの円滑な循環の障害となっていた。ま た、譬えガイド爪を精度良く形成できたとしても、ガイドプレートの板厚が薄くなると、 ガイド爪の変形や摩耗の進行が早く、ボールの円滑な循環が早期に失われると、つ た問題点もあった。

[0008] また、ボールプレートとガイドプレートはリベットによって互いに結合されているが、 ボールプレートに対するガイドプレートの位置が適切でな、と、ガイド爪の先端がボ ールの中心近傍に衝突してしまうため、ボールの円滑な循環が阻害され、ガイド爪の 早期変形の原因ともなる。このため、リベットをかしめた後にボールプレートとガイドプ レートのずれを検査し、ずれが発生してヽる場合にはそれを修正する工程が必要で り、スライダの組立に手間が力かるといった問題点もあった。

[0009] 一方、前記ガイド爪は案内レールを転走するボールの下側に潜り込んで該ボール を掬い上げることから、案内レールのボール転走溝の中央にはガイド爪を収容するた めの逃げ溝が必要であり、力かるガイド爪はこの逃げ溝内を移動している。しかし、前 述の如くガイド爪が変形してしまうと、力かるガイド爪が逃げ溝の側壁に接触してしま うので、案内レールに対するスライダの摺動抵抗が増加してしまうといった問題点もあ つた o

[0010] また、前記逃げ溝は案内レールに対してボール転走溝と同時にロールフォーミング 加工で形成している力逃げ溝の幅はガイドプレートの厚さに対応して極めて細いの で、カゝかる逃げ溝を形成するロールフォーミングダイスの寿命も短命なものとなってし まい、ダイスの交換によって製造コストが嵩んでしまうといった問題点もあった。また、 ボール転走溝内の中央に更に逃げ溝が形成されることから、カゝかる逃げ溝の形成箇 所においては案内レールの肉厚が薄くなり、案内レールの剛性が低下する一因とな つていた。

[0011] 更に、ボールキャリッジは 2枚のボールプレートの間にガイドプレートを挟み、これら のプレートをリベット止めすることで組み立てられる力前述の如くガイド爪の先端は 鋭利なので、ボールキャリッジを組み立てる際に、作業者の安全確保に対する十分 な配慮が必要であり、作業性の低下に繋がっていた。

課題を解決するための手段

[0012] 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、トラ ック状のボール溝が形成された 2枚のボールプレートを組み合わせてボールの無限 循環路を構成する際、ガイドプレートを用いることなぐこれら 2枚のボールプレートを 直接結合するのみでボールを円滑に循環させ、案内レールに対するスライダの円滑 な往復動を実現することが可能な薄型スライドユニットを提供することにある。

[0013] 本発明の薄型スライドユニットは、ボールの転走溝が形成された案内レールと、前 記転走溝を転走する多数のボールを具備すると共にこれらボールの無限循環路を 有し、前記案内レールに沿って移動可能なスライダとから構成されている。前記スライ ダのボール無限循環路は、トラック状のボール溝が成形された 2枚のボールプレート を互いに向か!/、合わせ、これらボールプレート同士を直接結合して形成されて、る。 2枚のボールプレートに形成されたボール溝同士が互いに向かい合うことにより、これ らボール溝が協働してトラック状のボール無限循環路が形成される。

[0014] 2枚のボールプレートを組み合わせた際に、これらボールプレートの縁辺が互いに 対向することにより、前記スライダには無限循環路内のボールを露出させる負荷開口 部が形成され、無限循環路内を転走するボールはこの負荷開口部を介して案内レー ルの転走溝に接触し、ボールプレートと案内レールとの間で荷重を負荷する。また、 このようにして 2枚のボールプレートの縁辺を互いに対向させることにより、負荷開口 部の長手方向の両端にはボールの掬い上げ部が形成される。この掬い上げ部は案 内レールの転走溝を転走していたボールをその両側力徐々に持ち上げ、かかるボ

ールを案内レールの転走溝から引き離して無限循環路内に誘導する。

[0015] このように構成された本発明によれば、向かい合わせに組み合わされた 2枚のボー ルプレートの間にガイドプレートを介在させることなぐボールをスライダの無限循環 路内で循環させることが可能となる。従って、変形や摩耗を生じ易いガイド爪を省略 することが可能となるので、長期にわたって円滑なボール循環を達成することができ 、案内レールに対するスライダの軽快な往復動を長期にわたって確保することが可能 となる。

[0016] また、ガイドプレートが不要となることにより、組立後にボールプレートとガイドプレー トとのずれ量を検査、修正する工程が不要となり、その分だけスライダの組立を短時 間で容易に終了することが可能となり、製造コストの低減ィ匕を図ることもできる。

[0017] 一方、ガイド爪が省略されることにより、案内レールのボール転走溝にはガイド爪を 収容するための逃げ溝が不要となり、案内レールを加工するロールフォーミングダィ スの交換頻度を減少させることができので、製造コストの低減ィ匕を図ることが可能とな る。また、力かる逃げ溝を省略することにより、転走溝の形成部位における案内レー ルの剛性が向上し、その分だけ案内レールの肉厚の減少を図り、原材料費を抑える ことが可能となる。

図面の簡単な説明

[0018] [図 1]本発明を適用した薄型スライドユニットの一例を示す斜視図である。

[図 2]図 1に示したスライドユニットのボールキャリッジを示す分解図である。

[図 3]ボールキャリッジに形成されたボールの無限循環路を示す断面図である。

[図 4]ボールキャリッジに具備された負荷開口部の詳細を示す拡大断面図である。

[図 5]ボールプレートのボール溝側の平面図である。

[図 6]ボールの掬い上げ部を示す拡大斜視図である。

[図 7]従来のボールキャリッジを示す分解斜視図である。

符号の説明

[0019] 1…案内レール、 2…ボール、 3…スライダ、 5…掬い上げ部、 30· ··ボールキャリッジ 、 31· ··ボールプレート、 32· ··ボール溝、 36· ··負荷開口部、 40· ··屈曲部

発明を実施するための最良の形態

[0020] 以下、添付図面に沿って本発明の薄型スライドユニットを詳細に説明する。

[0021] 図 1は本発明が適用されたスライドユニットの一例を示すものである。このスライドュ ニットは、案内レール 1と、多数のボール 2を介して前記案内レール 1に組付けられた スライダ 3とから構成されており、力かるスライダ 3が案内レール 1に沿って自在に往復 動するように構成されている。

[0022] 前記案内レール 1はベース部 10から一対の側壁 11, 11が立ち上がったチャネル 状に形成され、ベース部 10及び側壁 11に囲まれた空間は前記スライダ 3の案内路 になっている。この案内路に面した各側壁 11の内側面には、案内レール 1の長手方 向に沿ってボール 2の転走溝 12が 1条ずつ形成されており、これらの転走溝 12は案 内路を介して互いに対向している。各ボール転走溝 12は 2つのボール転走面が略 9 0度の角度で交わった所謂ゴシックアーチ状に形成されている。尚、この案内レール 1はベース部 10を貫通する固定ねじによって機械装置等の被取付部に対して固定さ れる。

[0023] また、前記案内レール 1は帯状の金属薄板力形成されており、かかる金属薄板に ロールフォーミンダカ卩ェを施すことにより、前記側壁 11がベース部 10に対して曲げ 起こされ、更に転走溝 12が側壁 11に対して形成される。案内レール 1は金属薄板を 繰り出しながらロールフォーミング加工によって連続的に形成され、用途に応じた所 定の長さに切断された後、固定ねじを揷通させるための貫通孔(図示せず)等の加工 が行われる。

[0024] 一方、前記スライダ 3は、案内レール 1の案内路内を往復動するボールキャリッジ 30 と、このボールキャリッジ 30に固定されたベースプレート(図中に二点鎖線で表示) 4 と力構成されており、テーブルや扉等の案内すべき可動体は前記ベースプレート 4 にねじ止めされる。また、前記ボールキャリッジ 30はボール 2の無限循環路を一対備 えており、各無限循環路が案内レール 1の一対の側壁 11に形成されたボール 2の転 走溝 12に夫々対応している。

[0025] 図 2は前記ボールキャリッジ 30を示す分解斜視図である。このボールキャリッジ 30 は同一形状に形成された一対のボールプレート 31, 31から構成されており、各ボー ルプレート 31にはトラック状のボール溝 32がー対ずつ形成されている。これらボール プレート 31は前記ボール溝 32を互いに対向させるようにして組み合わされ、一方の ボールプレート 31のボール溝 32と他方のボールプレート 31のボール溝 32の間には 、多数のボール 2が介在している。すなわち、 2枚のボールプレート 31, 31を互いに 向かい合わせに結合することにより、ボール 2の無限循環路が形成されている。

[0026] 前記ボール溝 32は、ボールプレート 31の長辺の縁部に沿って形成された負荷溝 部 32aと、この負荷溝部 32aと平行に形成された無負荷溝部 32bと、これら負荷溝部 32aと無負荷溝部 32bとの間でボール 2の進行方向を 180° 転換させる方向転換溝 部 32cとから構成されている。負荷溝部 32aと無負荷溝部 32bとの間には突堤 33が 形成されており、一対のボールプレート 31, 31を組み合わせた際に、両ボールプレ ート 31の突堤 33同士がリベットによって接合されるようになっている。図 2において、 符号 34は前記リベットを挿通させるための貫通孔である。

[0027] 図 3は、一対のボールプレート 31を結合して形成したボール 2の無限循環路を示す 断面図である。前述の如ぐボール溝 32が互いに対向するように一対のボールプレ ート 31を向かい合わせ、突堤 33に揷通させたリベット 35をかしめてボールプレート 3 1, 31同士を直接結合すると、前記負荷溝部 32a同士が互いに向かい合って負荷通 路が形成される一方、無負荷溝部 32b同士が互いに向かい合って無負荷通路が形 成される。また、方向転換溝部 32c同士が互いに向かい合って方向転換通路が形成 される。そして、ボールキャリッジ 30にトンネル状の無限循環路が形成され、ボール 2 はこの無限循環路内に配列される。また、各負荷溝部 32aはボールプレート 31の縁 部に沿って形成されており、ボール 2の球面を 180° 完全には覆っておらず、一対の ボールプレート 31を結合した状態では、図 3に示すように、負荷溝部 32aを開放する 負荷開口部 36が形成され、負荷溝部 32a内を転走するボールの球面の一部がこの 負荷開口部 36からボールキャリッジ 30の外部に露出するようになっている。ボール 2 はこの負荷開口部 36を介して案内レール 1の転走溝 12と接触する。すなわち、前記 負荷開口部 36はボールプレート 31の縁部が互いに対向することによって形成されて いる。

[0028] 図 3に示されるように、無負荷溝部 32bが向かい合った無負荷通路はボール 2の直 径よりも大きな内径を有しており、ボール 2は無負荷状態で前記無負荷通路を転走

する。また、方向転換溝部 32cが向かい合った方向転換通路においてもボール 2は 無負荷状態で転走する。一方、負荷溝部 32aが向かい合った負荷通路内において、 ボール 2は案内レール 1の転走溝 12とボールプレート 31の突堤 33との間に挟まれ、 荷重を負荷しながら負荷通路内を転走する。

[0029] ボールキャリッジ 30を案内レール 1の案内路から引き抜き、スライダ 3と案内レール 1 を分離した際に、ボール 2がボールキャリッジ 30の無限循環路カも転がり落ちること のないよう、前記負荷開口部 36の開口幅 Wはボール 2の直径よりも僅かに小さく形成 されている。図 4に示すように、負荷溝部 32aは図中に一点鎖線で示したボール 2の 赤道を僅かに覆う深さに形成されており、負荷開口部 36を形成するボールプレート 3 1の縁部に屈曲部 40を形成することにより、かかる負荷開口部 36の開口幅 Wがボー ル 2の直径以下となるようにして、る。

[0030] 図 5は前記ボールプレート 31のボール溝の形成面を示す平面図である。この図に おいて、ボールプレート 31の長辺の縁部に描かれたハッチング領域が前記屈曲部 4 0を表している。力かる屈曲部 40は負荷溝部 32aにおけるボールプレート 31の縁部 に形成されているが、負荷溝部 32aの長手方向(ボール転走方向)の両端において は、方向転換溝部 32cにおけるボール 2の進行方向に沿って形成され、方向転換溝 部 32c内に連続している。

[0031] このため、図 6に示すように、負荷開口部 36の長手方向の両端においても、その開 口幅 Wはボール 2の直径 d以下であり、負荷溝部 32a内を転走して負荷開口部 36の 端部に到達したボール 2は、前記屈曲部 40に誘導されるようにしてその進行方向が 徐々に変化し、そのまま方向転換溝部 32cに入り込んでいく。すなわち、図 5中のボ ール溝 32内に一点鎖線で示したように、負荷溝部 32a内を荷重を負荷しながら転走 して負荷溝部 32aの端部に達したボール 2は、方向転換溝部 32cに向けて湾曲した 屈曲部 40に進行方向を制限され、その進行方向が徐々に方向転換溝部 32cのカー ブ方向へ変化して、くことになる。

[0032] 従って、このスライドユニットでは、一対のボールプレート 31, 31を互いに向かい合 わせて直接結合することにより、各ボールプレート 31の縁部に形成された屈曲部 40 がボール 2の直径よりも狭い間隔で対向して、負荷溝部 32aの両端にボール 2の掬い 上げ部 5を形成し、それによつて案内レール 1の転走溝 12を転走してきたボール 2が 該転走溝 12を離れてボールキャリッジ 30の無限循環路内に収容されることになる。

[0033] ボールプレート 31は金属薄板力も形成されている。具体的手順としては、先ずはボ ールプレート 31の外形を金属薄板に打ち抜いた後、 2回の形状絞り加工を経て前記 ボール溝 32を形成する。次に、リベット 35を挿通させるための貫通孔 34を打ち抜い た後、負荷開口部 36を形成するため、ボール溝 32の負荷溝部 32aの一部を切り落 とす形状カットを行う。最後に、図 5中に示したハッチング領域に対して面押し成形を 行い、前記屈曲部 40を形成する。最後の面押し成形を行わない場合、負荷開口部 3 6の開口幅が不安定なものとなり、ボールプレート 31を組み合わせてボールキヤリツ ジ 30を構成したとしても、ボール 2が負荷開口部 36から転がり落ちる可能性があり、 ボール 2を無限循環路内に確実に保持することができない。また、負荷開口部 36の 長手方向の端部にまで転走したボール 2に対して、これを方向転換溝部 32cのカー ブ方向へ誘導する力が作用しないので、ボール 2は負荷開口部 36の端部における ボールプレート 31同士の合わせ目(図 6中における符号 6の指示位置)に衝突するこ とになり、ボール 2の循環に対して大きな抵抗力が作用し、スライダ 3の摺動抵抗が増 加する他、スライダ 3の運動中に耳障りな騒音が発生することになる。

[0034] し力し、前述の如くボールプレート 31の縁辺に屈曲部 40を形成し、かかる屈曲部 4 0によって負荷開口部 36から同じ開口幅で連続する掬い上げ部 5を構成すれば、案 内レール 1とボールキャリッジ 30の間で荷重を負荷しながら負荷開口部 36を転走し たボール 2は、そのまま転走方向が方向転換溝部 32cのカーブ方向へと変化し、ボ ール 2を円滑に案内レール 1の転走溝 12から掬い上げ、無負荷状態へと移行させる ことができるちのである。

[0035] そして、そのようなボール 2の円滑な循環を達成するにあたり、一対のボールプレー ト 31の間にガイド爪を備えたガイドプレートを挟み込む必要はなぐガイド爪の存在に よって生じていた種々の問題を解決することができるものである。