JP2006226402A - 直動軸受の防塵構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 直動軸受の性能低下や動作不安定、動作不能等を防止する防塵構造。
【解決手段】 直動軸のガイド面１１（または１２）に対向するスライダ２０の有効軸受面２１の適所に軸受用流体噴出口２２、２３が設けられ、スライダ２０を浮揚させる流体軸受が構成される。異物パージ用流体噴出口２４、２５がスライダ２０の前後端下部に設けられ、各ガイド面１１、１２の露出している部分に噴流が吹き付けられ、異物が軸受面間の間隙に入り込むことが回避される。その結果、直動軸受の性能低下や動作不安定、動作不能等が防止される。異物パージ用流体の噴出方向の調整、流体の種類の切替を行っても良い。異物パージ用流体噴出口２４、２５の近傍に吸引口を設け、異物を吸い込んで回収するようにしても良い。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば工作機械、精密計測機械に使用される直動軸受に適用される防塵構造に関する。

工作機械や精密計測機械など、多くの機械は直動軸を有しており、それら直動軸には気体を利用した流体軸受（通常は空気軸受であるが、流体として他の気体を用いることも可能である；以下、同様）が多用されている。一般に、直動型の流体軸受構造においては、空気（場合によっては他の気体；以下、同様）の供給はスライダから行われ、動作しているスライダ外の部分のガイド面は大気中にある。従って、ガイド面にほこりや切粉などの異物が付着し易く、その影響で真直度などの精密動作の性能が低下する可能性がある。

この問題を回避するために、軸受面をカバー（例えば一端をスライダ、他端をガイドの端部に固定した蛇腹構造のカバー）などで覆う方法が従来より採用されている。しかし、空気軸受のように非接触状態の軸受面ではカバー内であってもほこりなどの異物が付着する可能性は否定できず、異物が付着した状態でスライダが動作すると軸受面に異物が入り込み、動作が不安定もしくは不能になるといったおそれもある。

なお、流体軸受方式の回転軸受において軸受隙間への異物侵入をエアカーテン状の空気流によって阻止する構造が下記特許文献１に開示されている。同構造によれば、軸受用の空気流が第１の多孔質体を通して供給される軸受隙間に、同軸受隙間より広い隙間が連設され、この隙間に、流体軸受用の流体流（空気流）とは別の空気流が第２の多孔質体を通して供給される。この空気流は回転軸外周部に向けて吹き出されるもので、軸受隙間への異物の侵入を阻止するエアカーテンとして機能する。

このように、空気流（流体流）を利用したエアカーテンにより、回転軸受の軸受隙間への異物の侵入を阻止することは既に提案されている。しかし、回転軸と本発明が対象とする直動軸とでは状況が異なり、特許文献１で提案されている手法は、直動軸への適用（転用）を想定したものではない。即ち、回転軸の場合、可動体である回転軸側の軸受面（回転軸の外周面）と対向する不動体側の軸受面領域の範囲は、回転軸が回転しても一定である。従って、直動軸のように、可動体（スライダ）の運動に伴って、直前に露出していた不動体側の軸受面（ガイド面）が次の瞬間に狭い間隙を介して可動体（スライダ）側の軸受面（スライダの内側面）に対向するといった状況は生じ得ない。

特開２００４−２８６１０９号公報

そこで本発明の目的は、上記した従来の直動軸受が持つ問題点を克服し、可動体（スライダ）の運動に伴って、露出状態と非露出状態となる軸受面（ガイド面）を持つ直動軸受特有の状況に適切に対応し、ほこり等、異物の侵入あるいは付着に起因して真直度などの精密動作の性能低下や動作不安定が起ることを防止し、動作不能等に至る事態を回避することができる直動軸受の防塵構造を提供することにある。

本発明は、直動軸受に、スライダの動作方向から強制的に異物パージ用流体（自身の流れに乗せて異物を駆逐・除去するための気体または液体；以下、同じ）をガイドの軸受面に吹付ける構造を導入することで、スライダ軸受面が到達する前のガイド面を常に清潔に保ち、それによって上記課題を解決したもので、直動方向に沿った少なくとも１面以上のガイド面を有するガイドと、前記各ガイド面と対向する面を有するスライダとを具備した直動軸受の防塵構造に対して適用される。

本発明の基本的な要件は、前記各ガイド面の、前記スライダから露出している部分に異物パージ用流体を吹付ける流体吹付手段が該スライダに備わっており、該異物パージ用流体吹付手段は、１ガイド面あたり１個以上の異物パージ用流体噴出開口手段を具備していることである（請求項１）。

ここで、前記直動軸受は、典型的には前記各ガイド面と、該各ガイド面に対向するスライダの面との間に構成された流体軸受である（請求項２）。
また、前記異物パージ用流体噴出開口手段による異物パージ用流体の噴出方向を変更可能とすることができ（請求項３）、異物パージ用流体の種類を選択的に切り替え可能とすることもできる（請求項４）。
更に、１ガイド面あたり１個以上の吸引口を前記スライダに設けることもできる。

本発明によれば、直動軸にガイド面を清浄に保つ防塵構造が装備されるため、真直度などの精度の低下、動作の不安定化、信頼性等が回避される。

以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。図１は、本発明に係る防塵構造が適用される直動軸受の概略構造を例示した図である。直動型軸受はガイド１０とスライダ２０で構成され、流体軸受け方式により、スライダ２０は双矢印で示した方向に沿って同ガイド１０に対して非接触で移動可能となっている。ガイド１０は、２つのガイド面１１、１２を備え、両ガイド面１１、１２の間は凹部１３となっている。流体の有効活用のため、軸受への流体供給はスライダ２０側から行われ、本例では各ガイド面１１、１２に対向するガイド内側面にそれぞれ適宜数（例えば１ガイド面あたり２個ずつ）の軸受用流体噴出口が設けられ、そこから軸受用流体が各ガイド面１１、１２に向けて噴出する（次に説明される図２中の符号２２、２３を参照）。

すると周知の原理により、スライダ２０に揚力乃至浮力が作用し、対向するガイド内側面との間に空隙Ｇ１、Ｇ２が生成され、非接触移動が可能になる。なお、通常用いられる軸受用流体は空気であるが、他の気体または液体が使用されることもあり得る。また、ガイド面の数は、２個とは限らず、１個の場合、３個以上の場合、いずれもあり得る。

このような直動軸受においては、前述したように、ガイド面１１、１２にほこりや切粉などの異物が付着し、性能低下、動作不良等の原因となる。そこで、本実施形態では、上記ガイド面１１、１２に付着乃至接近する異物を効果的にパージ（辞去）できる防塵構造を適用するケースについて、図２〜図６を順次参照図に加えて説明する。

図２は、本発明に係る実施形態について、スライダから異物パージ用流体をガイド面に吹付ける断面構造を示す図で、図１において各ガイド面１１、１２の延在方向（軸の動作方向）に沿った垂直断面が描かれている。なお、この断面構造は、ガイド面１１、１２の各延在方向に沿った各垂直断面について共通のものである。同図に示したように、ガイド面１１（または１２）に対向するスライダ２０の面が、スライダ側の有効軸受面２１を提供し、ガイド側の有効軸受面となるガイド面１１、１２との間に流体軸受構造を形成している。

軸受用流体（空気または他の流体）は、有効軸受面２１の適所（ここでは２箇所）に設けられた軸受用流体噴出口２２、２３からガイド面１１（または１２）に向けて噴出し、スライダ２０を浮揚させる。なお、軸受用流体噴出口２２、２３は、図示は省略したが、適当な流路を介して高圧軸受用流体源に接続されている。軸受用流体の圧力及び流量は、必要十分な浮揚力をスライダ２０に及ぼすように設定されている。

本実施形態では、これら軸受用流体噴出口２２、２３とは別に、異物パージ用流体噴出口２４、２５が設けられている。異物パージ用流体噴出口２４、２５の形成位置は、スライダ２０の下部で、動作方向に沿った両端付近とされ、有効軸受面２１は異物パージ用流体噴出口２４、２５の間に位置することになる。図示されているように、異物パージ用流体噴出口２４、２５による異物パージ用流体の噴出方向は、スライダ２０の進行方向前方下向きあるいは後方下向きであり、各ガイド面１１、１２の、スライダ２０から露出している部分に噴流が当たるようになっている。

なお、異物パージ用流体噴出口２４、２５についても、図示は省略したが、適当な流路を介して高圧異物パージ用流体源に接続されている。異物パージ用流体の圧力及び／または流量等は、適当な周知の調整機構により調整可能であることが好ましい。異物パージ用流体として最も簡便に用いられるのは空気であるが、他の気体（例えば炭酸ガス）や液体も採用し得る。特に、液体（水または他の液体）を用いる場合には、界面活性剤を含有するものを用いることでガイド面１１、１２に対する洗浄効果を高めることができる。

このように、異物パージ用流体噴出口２４、２５から異物パージ用流体を噴出させれば、もしもガイド面１１、１２の露出した部分（スライダ２０で覆われていない部分）に異物が飛来し、一端付着したとしても、その後の軸動作により、その部分にスライダ２０が接近した時に、異物パージ用流体噴出口２４、２５のいずれかから噴出した異物パージ用流体が近距離でその異物に当り、パージ（除去）される。従って異物がガイド面１１、１２に付着したままその異物が、軸受面間の空隙Ｇ１、Ｇ２（図１参照）に入り込むことが回避される。その結果、直動軸受の性能低下や動作不安定、動作不能等が防止されることになる。

なお、以上説明した実施形態は本発明の技術的範囲を限定するものではなく、各種の変形が許容される。
例えば、上記実施形態では、異物パージ用流体噴出口を各ガイド面毎に、前後１つずつ設けたが、これは一例に過ぎない。例えば、図３に示したように、スライダ２０に設ける異物パージ用流体噴出口を、複数（ここでは３つ）の開口３４ａ〜３４ｃをガイド面１１（または１２）の幅方向に沿って並列配置したもの（全体を符号３４で示す）としても良い。このような異物パージ用流体噴出口３４を採用すれば、ガイド面１１（または１２）の幅方向について均等な異物パージ作用を及ぼすことが容易となる。

また、図４に示したように、ノズル４１あるいは４２によって異物パージ用流体噴出口を提供しても良い。ここでノズル４１は、斜め下方（略４５゜方向）に向けて異物パージ用流体を噴出する直線型ノズルである。また、ノズル４２は、符号Ａで示した軸線周りで回転可能（双曲矢印Ｂ参照）な弧状型ノズルで、異物パージ用流体の噴出方向を調整できるようになっている。軸線周りで回転はオペレータが手動で行っても良いし、ノズル４２の取付部にアクチュエータを設け、これを制御装置で動作させるようにしても良い。その場合、スライダの動作速度に合わせた噴出口の角度を調整することも可能になる。

供給できる異物パージ用流体の種類を複数（２種類以上）とすることも可能である。例えば、２種類の異物パージ用流体を選択的に切り替えてガイド面に吹き付けるようにしても良い。図５はその際の異物パージ用流体噴出口の設置例を表わしている。同図において、符号５１は、ガイド面１１（または１２）に向けて異物パージ用流体を吹き付ける異物パージ用流体噴出口で、異物パージ用流体噴出口５１はオンオフ制御可能な高圧界面活性液源（図示省略）に接続される一方、異物パージ用流体噴出口５２はオンオフ制御可能な高圧洗浄液源（図示省略）に接続されている。

オンオフ制御可能な高圧界面活性液源及び高圧洗浄液源は例えば直動軸を制御する制御装置によって切替制御される。例えば、界面活性液を異物パージ用流体噴出口５２から進行方向に吹付け、ガイド面１１（または１２）に付着した油などを浮き出し、その後洗浄液を異物パージ用流体噴出口５１から噴きつけることでガイド面の洗浄を行なう。このような、異物除去を行うことで、ガイド面は清浄化され、直動軸の精度が保たれ信頼性の向上につながる。

更に、異物を周辺に散逸させないために、図６に示したようにスライダ２０に吸引口６２を設けることもできる。吸引口６２は吸引ポンプ（図示省略）に接続されており、その形成位置は異物パージ用流体噴出口６１の近傍とされる。異物パージ用流体噴出口６１から例えば異物パージ用空気を噴出させて異物を巻上げ、これを吸引口６２から吸い込むようにする。吸い込まれた異物は、例えば吸引口６２から吸引ポンプに至る経路の途中に周知のフィルタ、異物回収トラップ等を設けることで、環境を害することなく回収できる。

本発明に係る防塵構造が適用される直動軸受の概略構造を例示した図である。 本発明に係る実施形態について、スライダから異物パージ用流体をガイド面に吹付ける断面構造を示す図である。 本発明に係る実施形態について、異物パージ用流体開口手段をスライダに設けた構造を例示した図である。 異物パージ用流体の噴出方向を可変とした構造について説明する図である。 スライダから複数種類の異物パージ用流体を供給するケースについて説明する図である。 スライダに吸引口を設けたケースについて説明する図である。

符号の説明

１０ ガイド
１１、１２ ガイド面
１３ 凹部
２０ スライダ
２１ 有効軸受面（スライダ側）
２２、２３ 軸受用流体噴出口
２４、２５、３４（３４ａ〜３４ｃ）、５１、５２、６１ 異物パージ用流体噴出口
Ｇ１、Ｇ２ 空隙
４１ 異物パージ用流体噴出ノズル（直線型）
４２ 異物パージ用流体噴出ノズル（弧状型）
６２ 吸引口

Claims (5)

1. 直動方向に沿った少なくとも１面以上のガイド面を有するガイドと、前記各ガイド面と対向する面を有するスライダとを具備した直動軸受の防塵構造において、
   前記各ガイド面の、前記スライダから露出している軸受部分に異物パージ用流体を吹付ける異物パージ用流体吹付手段が該スライダに設けられており、
   該異物パージ用流体吹付手段は、１ガイド面あたり１個以上の異物パージ用流体噴出開口手段を具備していることを特徴とする、直動軸受の防塵構造。
2. 前記直動軸受は、前記各ガイド面と、該各ガイド面に対向するスライダの面との間に構成される流体軸受であることを特徴とする、請求項１に記載の直動軸受の防塵構造。
3. 前記異物パージ用流体噴出開口手段から噴出する異物パージ用流体の噴出方向が変更可能であることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の直動軸受の防塵構造。
4. 前記異物パージ用流体の種類が選択的に切り替え可能であることを特徴とする、請求項１に記載の直動軸受の防塵構造。
5. １ガイド面あたり１個以上の吸引口が前記スライダに設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の直動軸受の防塵構造。

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