JP2008215540A - 直動案内装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シール部材のリップ部の安定したシール摩擦およびシール性を得るとともに、その耐摩耗性を向上させ得る直動案内装置を提供する。
【解決手段】この直動案内装置は、案内レール１の外面とその案内レール１の外面に対向するスライダ２の内面との間をシールするシール手段を備え、このシール手段は、案内レール１に摺接するリップ部１４ａ，１１ａ、およびそのリップ部１４ａ，１１ａの基端側に設けられた支持部１４ｂ，１１ｂを有するシール部材１４，１１と、スライダ２の内面に形成されて支持部１４ｂ，１１ｂを収容するシール支持溝１８，２１と、そのシール支持溝１８，２１内での支持部１４ｂ，１１ｂの弾性変形で案内レール１との対向方向にリップ部１４ａ，１１ａの移動を許容するリップ部移動構造と、を備え、リップ部移動構造は、支持部１４ｂ，１１ｂが、リップ部１４ａ，１１ａの基端部分から複数に分枝することで構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、往復直線運動する物体をその移動方向に案内する機械部品として、工作機械や射出成形機、半導体製造機械、運搬機械、産業用ロボットなどに用いられる直動案内装置に係り、特に、直動案内装置の転動体軌道溝等への切削粉などの異物の侵入を防止するシール手段の改良に関する。

この種の直動案内装置は、一般に、左右側面部にレール側転動体転動溝を有する直線状の案内レールと、その案内レールの長手方向に相対移動するスライダと、そのスライダ内に組み込まれた多数の転動体とを備えて構成されている。スライダは、案内レールのレール側転動体転動溝と対向する複数のスライダ側転動体転動溝を有するスライダ本体と、このスライダ本体の前後両端部に装着された一対のエンドキャップとを有し、一対のエンドキャップには、スライダの相対移動に伴ってレール側転動体軌道溝およびスライダ側転動体軌道溝間を転動する上記転動体の進行方向を転向するための方向転換路が形成されている。そして、この方向転換路は、案内レールの長手方向に沿ってスライダ本体内に貫設された転動体戻り通路に連通しており、これにより、方向転換路で進行方向が反転した転動体はスライダ本体の転動体戻り通路に導入され、この転動体戻り通路を通って元の位置に戻るようになっている。

ところで、この種の直動案内装置は、そのレール側転動体軌道溝やスライダ側転動体軌道溝に切削粉などの異物が侵入すると、レール側転動体軌道溝やスライダ側転動体軌道溝の溝面に圧痕が生じたり、転動体の転がり運動が阻害されたりすることがある。そこで、転動体軌道溝等への切削粉などの異物の侵入を防止するシール手段を備えた直動案内装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の技術では、そのシール手段は、スライダ本体の内側に案内レールの長手方向に沿って形成された所定形状のシール支持溝と、そのシール支持溝に装着される合成樹脂材からなるシール部材と、を有して構成されている。このシール部材は、案内レールの側面に自身先端側が摺接するリップ部と、そのリップ部の基端側に連続して設けられた支持部とを有し、この支持部は、シール支持溝の形状と相補形状をなしている。そして、このシール部材の支持部が相補形状をなすシール支持溝に嵌め込まれて、シール部材がスライダ本体に装着されるようになっている。これにより、この直動案内装置のシール手段は、案内レールの左右側面部とスライダ本体の内面部との間に切削粉などの異物が侵入することを防止している。
ドイツ特許公開公報ＤＥ４３１１５１５Ａ１

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、スライダ本体側のシール支持溝の形状と、これに嵌め込まれるシール部材の支持部の形状とが相補形状になっているので、シール支持溝内で支持部が弾性変形する余裕はない。そのため、シール部材のリップ部に案内レールとの対向方向の外力が作用したときには、リップ部自体を撓ませつつ摺接させることによってシール摩擦およびシール性を得ることになる。ここで、リップ部に作用する外力に対してリップ部を撓み易くする方策としては、例えばリップ部の肉厚を薄くしたり、あるいは軟質材料を用いたりすることが考えられる。しかし、リップ部の肉厚を薄くすればリップ部が早期に摩耗し易くなり、また、リップ部を軟質材料で形成した場合には、その分だけリップ部の強度が低下してしまうという問題があり、未だ検討の余地がある。

そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、シール部材のリップ部の安定したシール摩擦およびシール性を得るとともに、その耐摩耗性を向上させ得る直動案内装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、案内レールと、該案内レールに跨設されてその長手方向に相対移動するスライダと、前記案内レールの外面と前記案内レールの外面に対向する前記スライダの内面との間を前記長手方向に沿ってシールするシール手段と、を備える直動案内装置であって、前記シール手段は、前記案内レールの表面に自身先端側が摺接するリップ部、およびそのリップ部の基端側に連続して設けられた支持部を有するシール部材と、前記スライダの内面に前記長手方向に沿って形成されて前記シール部材の支持部を収容するシール支持溝と、前記シール支持溝内での前記支持部の弾性変形によって前記案内レールとの対向方向に前記リップ部の移動を許容するリップ部移動構造と、を備えて構成されていることを特徴としている。

本発明に係る直動案内装置によれば、シール手段は、シール支持溝内での支持部の弾性変形によって案内レールとの対向方向にリップ部の移動を許容するリップ部移動構造を有するので、このリップ部移動構造によって、案内レールとの対向方向にリップ部を移動させることができる。そのため、案内レールとの対向方向の外力の変動がリップ部に作用してもその接触状態を安定させることができる。したがって、シール部材のリップ部の安定したシール摩擦およびシール性を得るとともに、その耐摩耗性を向上させることができる。

ここで、本発明に係る直動案内装置において、前記リップ部移動構造は、前記支持部が、前記リップ部の基端部分から複数に分枝することによって構成されていることは好ましい。このような構成であれば、複数の分枝相互の隙間や、あるいは各分枝とシール支持溝相互の隙間によって空隙部を設けることができる。このため、この空隙部が、シール支持溝内で保持部が弾性変形するための変形代として機能し、案内レールとの対向方向にリップ部を移動させることができる。したがって、簡素な構成によってリップ部移動構造を構成する上で好適である。

また、本発明に係る直動案内装置において、前記リップ部の先端は、尖頭形状であることは好ましい。あるいは、前記リップ部の先端は、球状であることは好ましい。リップ部の先端を尖頭形状や球状とすれば、このリップ部先端を案内レールに摺接させたときに、安定したシール摩擦およびシール性を得るための形状として好適である。

上述のように、本発明によれば、シール部材のリップ部の安定したシール摩擦およびシール性を得るとともに、その耐摩耗性を向上させ得る直動案内装置を提供することができる。

以下、本発明に係る直動案内装置の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、図１は本発明の一実施形態に係る直動案内装置の平面図であり、同図ではその一部を破断した状態で図示している。また、図２は図１でのＸ−Ｘ断面図、図３は図２でのＡ部拡大図である。
図１に示すように、この直動案内装置は、直線状に形成された案内レール１を有している。案内レール１は合金鋼などの金属材料からなり、この案内レール１には略コ字状のスライダ２が跨設されている。このスライダ２は、合金鋼などの金属材料からなるスライダ本体５と、そのスライダ本体５の前後両端に装着された一対のエンドキャップ７とを有している。そして、これらのエンドキャップ７内には、四個ずつ組み込まれた複数のリターンガイド８が配置されている。これらエンドキャップ７は、スライダ２同様に略コ字状をなしており、前後一対のエンドキャップ７の正面部には、案内レール１とエンドキャップ７との間隙をシールするサイドシール１２がそれぞれ装着され、複数本（例えば四本）のエンドキャップ固定用ビス６によってスライダ本体５に固定されている。なお、エンドキャップ７及びリターンガイド８は合成樹脂材にて形成されている。

さらに、図２に示すように、この案内レール１には、案内レール１の左右側面部１ａ，１ｂに、レール側転動体軌道溝４が二条ずつ計四条形成されている。一方、スライダ本体５は、案内レール１のレール側転動体軌道溝４と各々対向する四条のスライダ側転動体軌道溝９を略コ字状の内面側に有している。また、略コ字状のスライダ本体５は、案内レール１両側に袖部５ａ，５ｂを有し、各袖部５ａ，５ｂは、案内レール１の左右側面部１ａ，１ｂとそれぞれ対向している。そして、これら袖部５ａ，５ｂ内には、案内レール１の長手方向に貫通する二つの転動体戻し通路１０がそれぞれに形成されている。

そして、図１に示すように、上記エンドキャップ７とリターンガイド８との間には、ほぼＵ字状に湾曲した前後一対の方向転換路１３が形成され、前後一対の方向転換路１３は、レール側転動体軌道溝４とスライダ側転動体軌道溝９との間の転動体負荷転動路に連通するとともに転動体戻し通路１０に連通して環状の無限循環路を４条構成している。そして、この無限循環路内には、例えば合金鋼などの金属材料からなる、多数の球状の転動体３が転動自在に装填されている。これにより、スライダ２の相対直線運動に伴って転動体負荷転動路を転動した転動体３は、方向転換路１３で方向転換した後、転動体戻し通路１０に導入されるようになっており、スライダ２は、転動体３を介して案内レール１の長手方向に相対移動可能になっている。

ここで、この直動案内装置には、案内レール１の外面（表面）とその案内レール１の外面に対向するスライダ２の内面との間を長手方向に沿ってシールするシール手段を有している。以下、このシール手段について詳しく説明する。
図２に示すように、この直動案内装置には、案内レール１の外面とその案内レール１の外面に対向するスライダ２の内面との間に、シール部材として、アンダーシール部材１１とインナーシール部材１４とがそれぞれ配置されている。そして、これらのシール部材は、スライダ２に形成されたシール支持溝であるアンダーシール支持溝２１とインナーシール支持溝１８とにそれぞれ装着されており、これらシール部材およびシール支持溝によってシール手段が構成されている。

より詳しくは、図２に示すように、略コ字状のスライダ本体５は、案内レール１の上面部１ｃと対向する連結部５ｃを有している。この連結部５ｃは、左右の袖部５ａ，５ｂを繋いでいる部分であり、この連結部５ｃ内面の左右両側には、スライダ本体５の全長に渡ってインナーシール支持溝１８が形成されている。このインナーシール支持溝１８は、インナーシール部材１４を、案内レール１の上面部１ｃとスライダ本体５の下面部１ｃとの間に支持するシール支持溝である。このインナーシール支持溝１８は、略Ｔ字形の横断面をもち、その開口幅を溝内部よりも狭くして形成され、溝の奥側は、横断面が幅方向に広い矩形形状に形成されている。

そして、案内レール１の上面部１ｃとスライダ本体５の連結部５ｃとの間には、左右一対のインナーシール部材１４が左右のインナーシール支持溝１８に対しそれぞれ配置される。このインナーシール部材１４は、熱可塑性エラストマなどの合成樹脂材からなる。そして、このインナーシール部材１４は、案内レール１に対向する側にリップ部１４ａが形成されている。このリップ部１４ａは、スライダ本体５の全長に渡る長さを有している。また、同図での各インナーシール部材１４の上側端部には、リップ部１４ａの基端側に連続して一体に設けられた支持部１４ｂが形成されている。この支持部１４ｂも、スライダ本体５の全長に渡って形成されており、支持部１４ｂがインナーシール支持溝１８内に嵌め込まれることによってインナーシール部材１４をスライダ２に支持するようになっている。そして、インナーシール支持溝１８に装着した状態は、そのリップ部１４ａの先端が案内レール１の上面部１ｃに摺接するように案内レール１側に張り出し、そのリップ部１４ａによって、案内レール１の上面部１ｃとスライダ本体５の連結部５ｃとの間をシールするように配置される。なお、このインナーシール部材１４は、その両端が上記サイドシール１２に接しており、装着状態での長手方向への移動が拘束されている。

一方、同図に示すように、スライダ本体５の袖部５ａ，５ｂには、その左右両側に、スライダ本体５の全長に渡ってアンダーシール支持溝２１が形成されている。このアンダーシール支持溝２１は、アンダーシール部材１１を、案内レール１の左右側面部１ａ，１ｂとスライダ本体５の袖部５ａ，５ｂとの間に支持するシール支持溝である。このアンダーシール支持溝２１は、上記インナーシール支持溝１８同様に、略Ｔ字形の横断面をもち、その開口幅を溝内部よりも狭くして形成され、溝の奥側は、横断面が上下方向に広い矩形形状に形成されている。

そして、案内レール１の左右側面部１ａ，１ｂとスライダ本体５の袖部５ａ，５ｂとの間には、左右一対のアンダーシール部材１１が左右のアンダーシール支持溝２１に対しそれぞれ配置される。このアンダーシール部材１１は、上記インナーシール部材１４同様に、熱可塑性エラストマなどの合成樹脂材からなる。そして、このアンダーシール部材１１についても、案内レール１に対向する側にリップ部１１ａが形成されている。このリップ部１１ａは、スライダ本体５の全長に渡る長さを有している。また、同図での各アンダーシール部材１１の左右側端部には、リップ部１１ａの基端側に連続して一体に設けられた支持部１１ｂが形成されている。この支持部１１ｂも、スライダ本体５の全長に渡って形成されており、アンダーシール支持溝２１内に嵌め込まれることによってアンダーシール部材１１をスライダ２に支持するようになっている。そして、アンダーシール支持溝２１に装着した状態は、そのリップ部１１ａの先端が案内レール１の左右側面部１ａ，１ｂに摺接するように案内レール１側に張り出し、そのリップ部１１ａによって、案内レール１の左右側面部１ａ，１ｂとスライダ本体５の袖部５ａ，５ｂとの間をシールするように配置される。なお、このアンダーシール部材１１についても、その両端が上記サイドシール１２に接しており、装着状態での長手方向への移動が拘束されている。

ここで、この直動案内装置のシール手段は、各シール支持溝１８，２１内での支持部１４ｂ，１１ｂの弾性変形によって案内レール１との対向方向にリップ部１４ａ，１１ａの移動を許容するリップ部移動構造をそれぞれに備えて構成されている。
以下、このリップ部移動構造について、図３を適宜参照しつつより詳しく説明する。なお、各シール支持溝１８，２１および各シール部材１４，１１は、スライダ２に対する配置位置が上述のように異なる点以外は、リップ部移動構造については同様の構成なので、以下説明するリップ部移動構造は、インナーシール支持溝１８およびインナーシール部材１４の部分を参照して説明し、アンダーシール支持溝２１およびアンダーシール部材１１の部分についてはその説明を適宜省略する。

図３に拡大図示するように、インナーシール部材１４は、横断面が略Ｙ字状に形成された薄板状の三つの腕部を有して構成されている。そして、略Ｙ字状をなす一つの腕部が上記リップ部１４ａを構成し、このリップ部１４ａの基端側に連続して左右に分枝する他の二つの腕部が上記支持部１４ｄを構成している。そして、この支持部１４ｄが、上記インナーシール支持溝１８の奥側の、横断面が幅方向に広い矩形形状をなす支持部収容部１８ｂに収容される。ここで、この支持部収容部１８ｂの矩形形状の広さは、二つに分枝する支持部１４ｄの周囲に隙間をもって囲繞する広さに形成されている。一方、リップ部１４ａは、その溝内部よりも開口幅を狭くして形成されてなる、インナーシール支持溝１８のリップ部案内溝１８ａに位置し、その幅方向両側が支持された状態で装着されている。なお、このリップ部１４ａの先端は、尖頭形状である。

そして、上述した支持部収容部１８ｂ内に支持部１４ｄが収容されたときに、支持部１４ｄの二つの分枝相互間の隙間Ｋ１、および各分枝の左右両側とシール支持溝相互間の隙間Ｋ２によって支持部１４ｄの周囲に意図的に空隙部を設けている。そして、この空隙部を、インナーシール支持溝１８内で支持部１４ｄが弾性変形するための変形代として機能させることによってリップ部移動構造を構成しており、インナーシール支持溝１８内での支持部１４ｄの弾性変形によって案内レール１との対向方向にリップ部１４ａの移動を許容するようになっている。なおまた、アンダーシール部材１１側についても同様の構成であり、アンダーシール支持溝２１内での支持部１１ｄの弾性変形によって案内レール１との対向方向にリップ部１１ａの移動を許容するようになっている。

次に、この直動案内装置の作用・効果について説明する。
上述のように、この直動案内装置によれば、シール手段は、リップ部移動構造を有し、このリップ部移動構造は、各シール支持溝１８、２１内での支持部１１ｂ、１４ｂの弾性変形によって案内レール１との対向方向にリップ部１１ａ、１４ａの移動を許容する空隙部を有して構成されているので、この空隙部が、各シール支持溝１８、２１内で支持部１１ｂ、１４ｂが弾性変形するための変形代として機能し、案内レール１との対向方向にそれぞれのリップ部１１ａ、１４ａを移動させることができる。そのため、案内レール１との対向方向の外力の変動が各リップ部１１ａ、１４ａに作用してもその接触状態の変動を抑制し、接触状態を安定させることができる。したがって、例えば上述したような、各リップ部１１ａ、１４ａ自体の弾性変形に依存する方策、つまり、リップ部の肉厚を薄くしたり、あるいは軟質材料を用いたりすることで各リップ部１１ａ、１４ａを撓み易くする方策を講じることなく、アンダーシール部材１１およびインナーシール部材１４のリップ部１１ａ、１４ａの安定したシール摩擦およびシール性を得るとともに、その耐摩耗性を向上させることができる。

また、この直動案内装置によれば、インナーシール支持溝１８内で支持部１４ｄが弾性変形するための変形代として機能させるための空隙部は、支持部１１ｂ、１４ｂを、リップ部１１ａ、１４ａの基端部分から二つに分枝することによって構成しているので、二つの分枝相互の隙間Ｋ１および各分枝とシール支持溝相互の隙間Ｋ２によって空隙部Ｋを簡単に設けることができる。

また、この直動案内装置によれば、リップ部１１ａ、１４ａの先端は、尖頭形状なので、リップ部１１ａ、１４ａを案内レール１に摺接させて、安定したシール摩擦およびシール性を得るための形状として好適である。
なお、本発明に係る直動案内装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。

例えば、上記実施形態では、リップ部１１ａ、１４ａの先端は、尖頭形状に形成されている例で説明したが、これに限定されず、例えば図４および図５に示すように、リップ部１１ａ、１４ａの先端を球状に形成してもよい。リップ部の先端を尖頭形状や球状とすれば、リップ部を案内レールに摺接させて、安定したシール摩擦およびシール性を得るための形状として好適である。

また、例えば上記実施形態では、リップ部移動構造を構成する空隙部を、シール支持溝１８、２１と支持部１１ｂ、１４ｂとの間に隙間を形成して構成した例で説明したが、これに限定されず、例えばシール支持溝１８、２１と支持部１１ｂ、１４ｂとを相補形状とし、相互間に隙間を有しない形状とした場合であっても、支持部１１ｂ、１４ｂの内部に長手方向に貫通する貫通孔による肉盗み（空洞部）を形成し、この肉盗みを空隙部としてリップ部移動構造を構成するようにしてもよい。しかし、成形性の上では、上記実施形態のように、シール支持溝１８、２１と支持部１１ｂ、１４ｂとの間に隙間を形成して空隙部を構成することは好ましい。

また、例えば上記実施形態では、支持部１１ｂ、１４ｂが、リップ部１１ａ、１４ａの基端部分から二つに分枝することによって構成されている例で説明したが、これに限定されず、３枝以上に分枝させて支持部を構成し、シール支持溝１８、２１との間に空隙部を形成してリップ部移動構造を構成してもよい。また、横断面がＹ字状の例で説明したが、勿論これに限定されず、例えば支持部１１ｂ、１４ｂの横断面をＯ字状とし、Ｏ字状内部の肉盗み（空洞部）と、周囲のシール支持溝１８、２１との隙間とによって空隙部を形成してリップ部移動構造を構成してもよい。

本発明の一実施形態に係る直動案内装置の平面図である。 図１でのＸ−Ｘ断面図 図２でのＡ部拡大図である。 本発明に係る直動案内装置の他の例の説明図であり、同図は図２に対応する図を示している。 本発明に係る直動案内装置の他の例の説明図であり、同図は図３に対応する図を示している。

符号の説明

１ 案内レール
２ スライダ
３ 転動体
４ レール側転動体軌道溝
５ スライダ本体
７ エンドキャップ
８ リターンガイド
９ スライダ側転動体軌道溝
１０ 転動体戻し通路
１１ アンダーシール部材（シール部材）
１１ａ （アンダーシール部材の）リップ部
１１ｂ （アンダーシール部材の）支持部
１２ サイドシール
１３ 方向転換路
１４ インナーシール部材（シール部材）
１４ａ （インナーシール部材の）リップ部
１４ｂ （インナーシール部材の）支持部
１８ インナーシール支持溝（シール支持溝）
２１ アンダーシール支持溝（シール支持溝）

Claims (4)

1. 案内レールと、該案内レールに跨設されてその長手方向に相対移動するスライダと、前記案内レールの外面と前記案内レールの外面に対向する前記スライダの内面との間を前記長手方向に沿ってシールするシール手段と、を備える直動案内装置であって、
   前記シール手段は、前記案内レールの表面に自身先端側が摺接するリップ部、およびそのリップ部の基端側に連続して設けられた支持部を有するシール部材と、前記スライダの内面に前記長手方向に沿って形成されて前記シール部材の支持部を収容するシール支持溝と、前記シール支持溝内での前記支持部の弾性変形によって前記案内レールとの対向方向に前記リップ部の移動を許容するリップ部移動構造と、を備えて構成されていることを特徴とする直動案内装置。
2. 前記リップ部移動構造は、前記支持部が、前記リップ部の基端部分から複数に分枝することによって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の直動案内装置。
3. 前記リップ部の先端は、尖頭形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の直動案内装置。
4. 前記リップ部の先端は、球状であることを特徴とする請求項１または２に記載の直動案内装置。

Images