JP2009092204A - 直動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】摺動部の剥離により生成した金属片を確実に検知できる直動装置を提供する。
【解決手段】リニアガイド装置は、転動体転動溝１０を有し軸方向に延びる案内レール１と、転動体転動溝１０に対向する転動体転動溝１１を有するスライダ２と、転動体転動溝１０，１１で形成される転動体転動路１４内に転動自在に装填された転動体３と、を備えており、転動体３の転動を介してスライダ２が軸方向に直線移動可能とされている。そして、摺動部の剥離により生成した金属片が溜まりやすい部分に、金属片を検知する陰陽一対の電極２０Ａ，２０Ｂが間隔をあけて配されている。すなわち、電極２０Ａ，２０Ｂがサイドシール５に取り付けられ、電極２０Ａ，２０Ｂの両先端が、案内レール１の転動体転動溝１０に対向し且つ転動体転動溝１０から僅かに離れた位置に配されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、ボールねじ，リニアガイド装置，直動ベアリング，ボールスプライン等の直動装置に関する。

ボールねじ，リニアガイド装置等の直動装置を駆動すると、軌道面や転動体の表面（摺動部）に剥離が生じる場合がある。この剥離により生成した金属片は異物として作用するため、直動装置に振動，寿命低下等の問題が発生するおそれがあった。そこで、金属片の生成を検知するシステムが提案されている。
例えば、特許文献１には、アコースティックエミッションセンサ（以降はＡＥセンサと記す）を備えるリニアガイド装置が開示されている。リニアガイド装置を駆動した際に、軌道面と転動体との間に金属片を噛み込むことにより振動が発生すると、その振動がＡＥセンサにより検出され、異常が検知されるようになっている。

また、特許文献２には、案内レールの軌道面上にある潤滑剤の色調変化や軌道面の輝度変化を検知するセンサを備えるリニアガイド装置が開示されている。金属片により潤滑剤の色調変化や軌道面の輝度変化が生じると、その変化が前記センサにより検出され、異常が検知されるようになっている。
特開２００４−２６３７７５号公報 特開２００２−１０６７８５号公報

しかしながら、リニアガイド装置を駆動した際には、転動体同士の衝突や転動体と転動体循環路内壁との衝突による振動が発生することに加えて、リニアガイド装置の近傍に配置された他の装置や機械からも振動が発生するため、金属片により発生した振動をＡＥセンサで的確に区別して検出することは容易ではなかった。
また、潤滑剤の色調や軌道面の輝度は、雰囲気の影響で変化する場合があるので、特許文献２に記載のリニアガイド装置は、半導体製造装置や液晶製造装置に使用されるようなクリーンルーム内の清浄な雰囲気内でしか使用できないという問題があった。
そこで、本発明は、上記のような従来技術が有する問題点を解決し、摺動部の剥離により生成した金属片を確実に検知できる直動装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る請求項１の直動装置は、軌道面を有し軸方向に延びる案内部材と、前記案内部材の軌道面に対向する軌道面を有するとともに前記両軌道面の間に転動自在に配された複数の転動体の転動を介して軸方向に相対直線移動可能に前記案内部材に支持された可動部材と、を備える直動装置において、摺動部の剥離により生成した金属片が溜まりやすい部分に、前記金属片を検知する陰陽一対の電極を間隔をあけて配したことを特徴とする。

間隔をあけて配された陰陽両電極の間に電圧を印加しておけば、両電極間に金属片が挟まれた際に通電が生じるので、この通電により金属片を検知することができる。両電極は金属片が溜まりやすい部分に配されているので、軌道面や転動体の表面の剥離により生成した金属片を確実に検知することができる。
また、本発明に係る請求項２の直動装置は、請求項１に記載の直動装置において、前記案内部材の軌道面又は前記可動部材の軌道面に対向し且つ該軌道面から離れた位置に前記電極を配したことを特徴とする。

電極を軌道面の近傍に配すれば、金属片が両電極間に挟まりやすいので、金属片をより確実に検知することができる。電極は軌道面から離れた位置に配されており、軌道面に接触していないので、両電極間に金属片が挟まらないかぎり通電は生じない。
さらに、本発明に係る請求項３の直動装置は、請求項１又は請求項２に記載の直動装置において、前記電極は磁性を有することを特徴とする。

電極が磁性を帯びているため金属片が接触しやすいので、金属片をより確実に検知することができる。
さらに、本発明に係る請求項４の直動装置は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の直動装置において、前記金属片を前記電極に引き付ける磁石を備えることを特徴とする。
磁石により金属片が電極に引き付けられるので、金属片をさらに確実に検知することができる。

さらに、本発明に係る請求項５の直動装置は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の直動装置において、前記電極間に電圧を印加する電圧印加手段と、前記一対の電極の間に前記金属片が挟まることによって生じる通電を検知する通電検知手段と、を備えることを特徴とする。
なお、本発明は種々の直動装置に適用することができる。例えば、ボールねじ，リニアガイド装置，直動ベアリング，ボールスプライン等である。また、本発明における案内部材及び可動部材とは、直動装置がボールねじである場合にはねじ軸及びナット、同じくリニアガイド装置である場合には案内レール及びスライダ、同じく直動ベアリングやボールスプラインである場合には軸及び外筒をそれぞれ意味する。

本発明の直動装置は、摺動部の剥離により生成した金属片を確実に検知することができる。

本発明に係る直動装置の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に係る直動装置の一実施形態であるリニアガイド装置を示す斜視図である。また、図２は、図１のリニアガイド装置を軸方向から見た正面図（ただし、エンドキャップを省略して図示している）であり、図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。
軸方向に延びる横断面略角形の案内レール１上に、横断面形状が略コ字状のスライダ２が軸方向に相対直線移動可能に取り付けられている。なお、案内レール１が本発明の構成要件である案内部材に相当し、スライダ２が本発明の構成要件である可動部材に相当する。

この案内レール１の上面と両側面１ａ，１ａとが交差する稜線部には、軸方向に延びる断面ほぼ１／４円弧形状の凹溝からなる転動体転動溝１０，１０が形成され、また、案内レール１の両側面１ａ，１ａの中間位置には、軸方向に延びる断面ほぼ半円形の凹溝からなる転動体転動溝１０，１０が形成されている。この転動体転動溝１０の内面が、後述する転動体３が転動する軌道面を構成している。

また、スライダ２は、スライダ本体２Ａと、その軸方向両端部に着脱可能に取り付けられたエンドキャップ２Ｂ，２Ｂと、で構成されており、さらに、スライダ２の両端部（各エンドキャップ２Ｂの端面）には、案内レール１とスライダ２との間の隙間の開口をシールするサイドシール５，５が装着されている。
さらに、スライダ本体２Ａの両袖部６，６の内側面の角部には、案内レール１の転動体転動溝１０，１０に対向する断面ほぼ半円形の転動体転動溝１１，１１が形成され、両袖部６，６の内側面の中央部には、案内レール１の転動体転動溝１０，１０に対向する断面ほぼ半円形の転動体転動溝１１，１１が形成されている。この転動体転動溝１１の内面が、後述する転動体３が転動する軌道面を構成している。

そして、案内レール１の転動体転動溝１０，１０，１０，１０と両袖部６，６の転動体転動溝１１，１１，１１，１１とで、断面ほぼ円形の転動体転動路１４，１４，１４，１４が形成されていて、これらの転動体転動路１４は軸方向に延びている。なお、案内レール１及びスライダ２が備える転動体転動溝１０，１１の数は片側二列に限らず、例えば片側一列又は三列以上などであってもよい。また、転動体転動溝１０，１１の断面形状は、前述したように単一の円弧からなる円弧状でもよいが、曲率中心の異なる２つの円弧を組合せてなる略Ｖ字状（ゴシックアーク形状溝）でもよい。

さらにまた、スライダ２は、スライダ本体２Ａの袖部６，６の肉厚部分の上部及び下部に、転動体転動路１４と平行をなして軸方向に貫通する断面円形の貫通孔からなる転動体戻し路１３，１３，１３，１３を備えている。
一方、図３に示すように、断面略コ字状のエンドキャップ２Ｂ，２Ｂは、スライダ本体２Ａとの当接面（裏面）に、転動体転動路１４とこれに平行な転動体戻し路１３とを連通させる半ドーナッツ状の湾曲路１５を有しており、これら転動体転動路１４と転動体戻し路１３と両端の湾曲路１５，１５とで、略環状の転動体循環路が形成されている。この転動体循環路内には、例えば鋼球からなる多数の転動体（ボール）３が転動自在に装填されている。なお、各転動体３の間にスペーサーを介装してもよい。

案内レール１に組みつけられたスライダ２を案内レール１に沿って軸方向に移動させると、転動体転動路１４内に装填されている転動体３は、転動体転動路１４内を転動しつつ案内レール１に対してスライダ２と同方向に移動する。そして、転動体３が転動体転動路１４の一端に達すると、エンドキャップ２Ｂ内に備えられたタング部によって転動体転動路１４からすくい上げられ、湾曲路１５へ送られる。
湾曲路１５に入った転動体３はＵターンして転動体戻し路１３に導入され、転動体戻し路１３を通って反対側の湾曲路１５に至る。ここで再びＵターンして転動体転動路１４に戻り、このような転動体循環路内の循環を無限に繰り返す。

このようなリニアガイド装置を駆動すると、転動体転動溝１０，１１や転動体３の表面（以降は、これらを摺動部と記すこともある）に剥離が生じる場合がある。この剥離により生成した金属片は異物として作用するため、リニアガイド装置に振動，寿命低下等の問題が発生するおそれがある。そこで、このリニアガイド装置には、金属片の生成を検知するシステムが備えられている。
すなわち、このリニアガイド装置には、金属片を検知する陰陽一対の電極２０Ａ，２０Ｂが備えられており、さらに両電極２０Ａ，２０Ｂ間（陽極２０Ａと陰極２０Ｂとの間）に電圧を印加する電圧印加手段（図示せず）と、電極２０Ａ，２０Ｂ間の通電を検知する通電検知手段（図示せず）と、が接続されている。

摺動部の剥離により生成した金属片の多くは、潤滑剤であるグリース中に分散するが、このグリースはサイドシール５のうち転動体転動溝１０と接触する部分及びその近傍部分に滞留しやすいので、これらの部分に金属片が溜まりやすい。よって、摺動部の剥離により生成した金属片を確実に検知するためには、電極２０Ａ，２０Ｂはこの部分に設置するとよい。詳述すると、電極２０Ａ，２０Ｂをサイドシール５に取り付け、電極２０Ａ，２０Ｂの両先端を、案内レール１の転動体転動溝１０に対向し且つ転動体転動溝１０から僅かに離れた位置に配した。

電極２０Ａ，２０Ｂの両先端は、サイドシール５の軸方向端面の近傍に配されているが、軸方向いずれの側の端面の近傍でもよい。すなわち、図３に示すように、両サイドシール５，５に挟まれた空間（つまり、スライダ内部空間）に面した端面の近傍でもよいし、その反対側である、外部に面した端面の近傍でもよい。
両電極２０Ａ，２０Ｂは前記電圧印加手段に接続されており、この電圧印加手段によって両電極２０Ａ，２０Ｂ間に電圧が印加されているが、陽極２０Ａの先端と陰極２０Ｂの先端との間には間隔があけられており接触していないし、これら両先端は転動体転動溝１０に接触していないので、両電極２０Ａ，２０Ｂ間は通電していない。

両電極２０Ａ，２０Ｂは、鉄，ニッケル，銅等の導電性を有する素材で構成されており磁性を帯びているので、近くの金属片が引き寄せられるようになっている。そして、金属片が電極２０Ａ，２０Ｂの両先端に接触し、両電極２０Ａ，２０Ｂ間を接続すると（両先端の間に金属片が挟まると）通電が生じるので、前記通電検知手段によりこの通電が検知され、金属片の生成が検知される。このように通電により金属片を検知するので、振動や雰囲気の影響を受けて金属片の検知に不都合が生じることはない。
このようなリニアガイド装置は、各種製造装置や、加工機械，測定機械等のような各種機械に適用することができる。

なお、直動装置の種類や使用条件等により、生成する金属片の大きさは異なるので、電極２０Ａ，２０Ｂの先端の間隔は生成する金属片の大きさに応じて適宜設定すればよい。また、電圧印加手段及び通電検知手段は、リニアガイド装置の外部に設置して両電極２０Ａ，２０Ｂと配線により接続してもよいし、スライダ２に設けてもよい。
通電の検知は、ランプの点灯又は点滅、警報音の発生、文字の表示等の周知の方法によって通知されるようにすればよい。このような通知を行う通知手段は、リニアガイド装置に設けてもよいし、リニアガイド装置の外部に設置して、通電検知手段と有線又は無線で接続してもよい。

なお、本実施形態においては、電極２０Ａ，２０Ｂはサイドシール５に取り付けてあるが、スライダ本体２Ａやエンドキャップ２Ｂに取り付けて、両先端を転動体転動溝１０の近傍まで延ばしてもよい。また、本実施形態においては、電極２０Ａ，２０Ｂをスライダ２側に取り付けて、電極２０Ａ，２０Ｂの両先端を案内レール１の転動体転動溝１０に対向させたが、電極２０Ａ，２０Ｂを案内レール１に取り付けて、電極２０Ａ，２０Ｂの両先端をスライダ２の転動体転動溝１１に対向させてもよい。この場合は、電圧印加手段及び通電検知手段は、リニアガイド装置の外部に設置して両電極２０Ａ，２０Ｂと配線により接続してもよいし、案内レール１に設けてもよい。

さらに、電極２０Ａ，２０Ｂは、１つの転動体転動溝１０，１１に対して一対配してもよいが、二対以上配しても差し支えない。
さらに、図３に示すように、磁石２２を電極２０Ａ，２０Ｂの先端の近傍に設けてもよい。磁石２２が設けられていれば、電極２０Ａ，２０Ｂの磁性が強まるとともに、磁石２２に引き付けられることにより金属片が電極２０Ａ，２０Ｂの先端に引き寄せられるため、金属片をさらに確実に検知することができる。磁石２２は、永久磁石でもよいし電磁石でもよい。

磁石２２を配する場所は、金属片を電極２０Ａ，２０Ｂの両先端に引き寄せることが可能であれば特に限定されるものではないが、以下のようにするとよい。図３のように、電極２０Ａ，２０Ｂの両先端が、サイドシール５の軸方向両端面のうちスライダ内部空間に面した側の端面の近傍に配されている場合には、磁石２２は、サイドシール５の外部に面した側の端面に取り付ければよい。反対に、電極２０Ａ，２０Ｂの両先端が、サイドシール５の軸方向両端面のうち外部に面した側の端面の近傍に配されている場合には、磁石２２は、サイドシール５のスライダ内部空間に面した側の端面に取り付ければよい。

さらに、グリースは、案内レール１の表面のうち、軸方向に移動してきたスライダ２が反転する折り返し部分及びその近傍部分に滞留しやすいので、これらの部分に金属片が溜まりやすい。よって、電極２０Ａ，２０Ｂはこの部分に設置してもよい。
図４を参照しつつ詳述すると、電極２０Ａ，２０Ｂを案内レール１に取り付け、電極２０Ａ，２０Ｂの両先端を、案内レール１の表面のうち前記折り返し部分及びその近傍部分に対向し且つ案内レール１の表面から僅かに離れた位置に配した。電極２０Ａ，２０Ｂの両先端は、案内レール１の転動体転動溝１０に対向するように配してもよいし、転動体転動溝１０以外の表面に対向するように配してもよい。

本発明に係る直動装置の一実施形態であるリニアガイド装置の構造を示す斜視図である。 図１のリニアガイド装置を軸方向から見た正面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 軸方向に移動してきたスライダが反転する折り返し部分及びその近傍部分を示す案内レールの側面図である。

符号の説明

１ 案内レール
２ スライダ
２Ａ スライダ本体
２Ｂ エンドキャップ
３ 転動体
１０ 転動体転動溝
１１ 転動体転動溝
２０Ａ，２０Ｂ 電極
２２ 磁石

Claims (5)

1. 軌道面を有し軸方向に延びる案内部材と、前記案内部材の軌道面に対向する軌道面を有するとともに前記両軌道面の間に転動自在に配された複数の転動体の転動を介して軸方向に相対直線移動可能に前記案内部材に支持された可動部材と、を備える直動装置において、摺動部の剥離により生成した金属片が溜まりやすい部分に、前記金属片を検知する陰陽一対の電極を間隔をあけて配したことを特徴とする直動装置。
2. 前記案内部材の軌道面又は前記可動部材の軌道面に対向し且つ該軌道面から離れた位置に前記電極を配したことを特徴とする請求項１に記載の直動装置。
3. 前記電極は磁性を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の直動装置。
4. 前記金属片を前記電極に引き付ける磁石を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の直動装置。
5. 前記電極間に電圧を印加する電圧印加手段と、前記一対の電極の間に前記金属片が挟まることによって生じる通電を検知する通電検知手段と、を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の直動装置。

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