JP2010276076A - リニアガイド装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転動体が循環しないタイプで、保持器がスライダより長いリニアガイド装置において、保持器のスライダから外れた部分で、転動体にゴミなどの異物が付着することを防止し、転動体が保持器に安定的に保持されるようにする。
【解決手段】スライダ２の直動方向両端にカバー５を取り付けて、保持器４のスライダ２から外れる部分が全て、スライダ２の移動可能範囲内で常にカバー５に覆われるようにする。
【選択図】図８

Description

この発明は、転動体が循環しないタイプで、保持器がスライダより長いリニアガイド装置に関する。

従来の一般的なリニアガイド装置は、案内レールと、スライダと、複数個の転動体と、を備え、循環経路を転動体が循環することにより、案内レールおよびスライダの一方が他方に対して相対的に直線運動するように構成されている。循環経路は、案内レールおよびスライダに対向配置された転動面で形成される転動通路と、スライダに形成された転動体の戻し通路および方向転換路とからなり、方向転換路が戻し通路と転動通路をつないで転動体を循環させている。

近年、工作機械業界では超精密加工のニーズが高まっているが、上述の転動体が循環するタイプのリニアガイド装置では、転動体の循環に伴う微小うねりが避けられず、このタイプのリニアガイド装置を光学部品等の金型を加工するような超精密加工機に適用した場合には、加工物に微小うねりが発生する問題が生じていた。そのため、加工物に対して磨き加工等の後加工が必要となっていた。

下記の特許文献１には、エアスライド装置などの高価な装置ではなく、既存の転動体を有するリニアガイド装置を用いて上述の問題が生じないようにできる、転動体が循環しないタイプのリニアガイド装置（移動装置）が記載されている。
このリニアガイド装置では、転動体が案内レールに沿って延びる保持器に回転可能に保持され、この保持器の案内レールに沿った長さがスライダよりも長く形成されている。そして、転動体が保持器のポケット内で回転しながら、案内レールおよびスライダに対向配置された転動面で形成される転動通路を転動することにより、保持器の案内レールに沿った長さに応じた所定距離の範囲で、案内レールおよびスライダの一方が他方に対して相対的に直線運動する。

特開２００８−１１５９２１号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されたリニアガイド装置は、保持器の案内レールに沿った長さがスライダより長いため、保持器のスライダから外れた部分が露出した状態にある。そのため、使用環境によっては、保持器のスライダから外れた部分で転動体にゴミなどの異物が付着し、損傷の原因になる場合がある。また、リニアガイド装置が外部から大きな振動を受ける使用環境では、保持器のポケット内で転動体がぐらついて騒音が生じたり、保持器から転動体が外れたりすることを防止する必要がある。

この発明の課題は、転動体が循環しないタイプで、保持器がスライダより長いリニアガイド装置において、保持器のスライダから外れた部分で、転動体にゴミなどの異物が付着することを防止することと、転動体が保持器に安定的に保持されるようにすることである。

上記課題を解決するために、この発明のリニアガイド装置は、案内レールと、スライダと、複数個の転動体と、を備え、案内レールおよびスライダは、互いに対向配置されて転動体の転動通路を形成する転動面を有し、転動体は案内レールに沿って延びる保持器に回転可能に保持され、保持器の案内レールに沿った長さはスライダよりも長く、転動体が保持器のポケット内で回転しながら前記転動通路を転動することにより、案内レールおよびスライダの一方が他方に対して相対的に直線運動するリニアガイド装置であって、前記スライダの直動方向の少なくとも一端に、前記案内レールに沿って延び、前記保持器のスライダから外れた部分を覆うカバーを設けたことを特徴とする。

この発明のリニアガイド装置によれば、前記カバーを設けたことで、保持器に保持されている転動体にゴミなどの異物が付着することを防止できる。また、保持器のスライダから外れた部分がカバーで覆われているため、保持器に保持された転動体とカバーとの隙間を、転動体の直径より小さい適正値に設定することで、転動体が保持器に安定的に保持されるようにできる。

案内レールの軌道面に接触するリップ部を有するシールまたは前記軌道面との間に僅かな（例えば０．１〜０．２ｍｍの）隙間を有するシールを、前記カバーのスライダ側とは反対の端部に設けてもよい。
前記カバーとスライダが一つの部材として形成されていてもよい。

この発明のリニアガイド装置によれば、保持器のスライダから外れた部分で転動体にゴミなどの異物が付着することを防止でき、転動体が保持器に安定的に保持されるようにすることができる。

第１実施形態のリニアガイド装置を示す斜視図である。 図１のリニアガイド装置からカバーを外した斜視図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１のリニアガイド装置の部分拡大斜視図である。 図１のリニアガイド装置の保持器を示す斜視図である。 図５の保持器の内面側を示す斜視図である。 図１のリニアガイド装置の保持器と案内レールとボールとの位置関係を示す断面図である。 図１のリニアガイド装置において、スライダが移動した時の保持器とカバーの動きを示す模式図である。 第２実施形態のリニアガイド装置を示す斜視図である。 図９のリニアガイド装置において、スライダが移動した時の保持器とカバーの動きを示す模式図である。 図９のリニアガイド装置において、シールの固定位置だけを変えた例を示す、スライダと保持器とカバーの関係を示す模式図である。 第３実施形態のリニアガイド装置を示す斜視図である。 図１２のリニアガイド装置を構成する、スライダとカバーが一体化された部材の内面側を示す斜視図である。 図１２のリニアガイド装置を説明する模式図である。 ２台のスライダを有するリニアガイド装置であって、カバーを外した状態を示す斜視図である。

以下、この発明の実施形態について説明する。
図１および図２に示すように、第１実施形態のリニアガイド装置は、案内レール１と、スライダ２と、複数個のボール（転動体）３と、保持器４と、カバー５と、シール６とで構成されている。
図３に示すように、案内レール１およびスライダ２は、互いに対向配置されてボール３の転動通路を形成する転動溝（転動面）１１，１２，２１，２２を有する。案内レール１の一方の転動溝１１は、スライダ２の脚部２Ａと対向する側面に形成されている。案内レール１の他方の転動溝１２は上角部に形成されている。スライダ２の両端面にはカバー５を取り付けるねじ穴２９が形成されている。

スライダ２の脚部２Ａおよび胴部２Ｂには、案内レール１とスライダ２との間に保持器４が入る空間を確保するための凹部２３，２４が形成されている。スライダ２の一方の転動溝２１は、脚部２Ａの凹部２３の下側から案内レール１側に向く突出部２５に形成されている。スライダ２の他方の転動溝２２は、胴部２Ｂの凹部２４と両脚部２Ａの凹部２３との境界部に形成されている。

図５〜図７に示すように、保持器４は、案内レール１の上側を覆う上部材４１と、案内レール１の側面に配置される側部材４２と、側部材４２の長手方向両端に配置された端部材４３と、端部材４３と平行に配置される多数の仕切り板４４と、上部材４１の長手方向一端から突出するＴ字状突部４５と、上部材４１の上面の他方の端部に形成されたＴ字状凹部４６とからなる。

保持器４の案内レール１に沿った長さはスライダ２よりも長い。また、保持器４には、上部材４１と側部材４２との角部に長手方向に延びる開口部が形成されている。仕切り板４４は、この開口部で直角に曲がり、側部材４２に沿って下端に至る形状である。
この開口部の隣り合う仕切り板４４で仕切られた部分と、端部材４３と仕切り板４４との間の部分が、案内レール１の上角部に形成された転動溝１２とこれに対向するスライダ２の転動溝２２との間に配置されたボール３のポケット４７になっている。ポケット４７のスライダ２側の開口寸法（図７のＡ）は、ボール３の直径より小さい。そのため、カバー５が無くても通常の使用状態でボール３はポケット４７から外れない。

また、側部材４２の下部の隣り合う仕切り板４４で仕切られた部分と、端部材４３と仕切り板４４との間の部分が、案内レール１の側面に形成された転動溝１１とこれに対向するスライダ２の転動溝２１との間に配置されたボール３のポケット４８になっている。ポケット４８では、側部材４２および仕切り板４４が、ボール３を中心線（図７のラインＢ）より少し下の位置まで保持している。そのため、カバー５が無くても通常の使用状態でボール３はポケット４８から外れない。

図３、図４、図８に示すように、カバー５は、ボール３が保持された状態の保持器４の全体を覆う本体５１と、本体５１の長さ方向一端をスライダ２へ固定するための取り付け部５２ａ，５２ｂと、先端にシール６を固定するためのシール固定部５３とからなる。
本体５１は、図３に示すように、保持器４の上部材４１の上側に配置される上側部５１ａと、保持器４の側部材４２の外側に配置される側部５１ｂと、上部材５１ａから側部５１ｂに向けて斜めに下がる上傾斜部５１ｃと、側部５１ｂから案内レール１側に向けて斜めに下がり、スライダ２の脚部２Ａの内側面まで至る下傾斜部５１ｄとからなる。

上傾斜部５１ｃは、カバー５の取り付け状態で、ポケット４７に保持された（軌道溝１２，２２間を転動する）ボール３に対して僅かな隙間を有するように形成されている。下傾斜部５１ｄは、カバー５の取り付け状態で、ポケット４８に保持された（軌道溝１１，２１間を転動する）ボール３に対して僅かな隙間を有するように形成されている。これらの隙間を例えばボール３の直径の１／１０とする。

上傾斜部５１ｃは、保持器４のポケット４７に保持されたボール３の斜め上方への動きを規制する。下傾斜部５１ｄは、保持器４のポケット４８に保持されたボール３の斜め下方への動きを規制する。よって、このカバー５の存在により、使用状態で強い衝撃が加わった場合でも、ボール３はポケット４７，４８から外れない。
また、下傾斜部５１ｄがスライダ２の脚部２Ａの内側面まで至る形状であるため、カバー５と案内レール１との隙間の最小値は、スライダ２と案内レール１との隙間と同じになっている。なお、カバー５と案内レール１との隙間の最小値は０．１ｍｍ〜０．２ｍｍとすることが望ましい。

取り付け部５２ａは、本体５１の長さ方向一端で上側部５１ａから上側に延び、スライダ２の胴部２Ｂに対してねじ止めされる。取り付け部５２ｂは、本体５１の両側部５１ｂから外側に延び、スライダ２の脚部２Ａに対してねじ止めされる。
図８に示すように、この実施形態のリニアガイド装置は、スライダ２が距離Ｓだけ案内レール１に対して移動する際に、保持器４は案内レール１に対して距離Ｓ／２だけ移動する。図８（ａ）は、スライダ２が案内レール１の長さ方向中心に配置された状態を示す。図８（ｂ）は、スライダ２が案内レール１に対する移動可能範囲で最も左側に配置された状態を示し、この状態でも保持器４のスライダ２から外れる部分が全て、カバー５に覆われている。このように、カバー５の本体５１の長さ（案内レール１に沿った寸法）は、保持器４のスライダ２から外れる部分が、スライダ２の移動可能範囲内で常にカバー５に覆われた状態になるように設定されている。

カバー５は、例えば、鋼やアルミニウムなどからなる金属板の板金加工、ポリアミドやポリアセタールなどの合成樹脂の射出成形で作製することができる。カバー５の下傾斜部５１ｄの先端を案内レール１に接触させる場合には、接触させる部分をエラストマー（合成ゴムや熱可塑性エラストマー）製にして、案内レール１に傷が生じないようにすることが望ましい。

シール６は、図４に示すように、案内レール１の軌道溝１１，１２に接触するリップ部６１，６２と、カバー５のシール固定部５３に対応させた固定部６３を有する。このシール６は、固定部６３をカバー５のシール固定部５３にねじ止めすることで、カバー５のシール固定部５３側の端面に配置されて、カバー５の本体５１と案内レール１との隙間を塞ぐ。

以上のように、この実施形態のリニアガイド装置によれば、スライダ２の直動方向両端にカバー５を取り付けて、保持器４のスライダ２から外れる部分が全て、スライダ２の移動可能範囲内で常にカバー５に覆われるようにしてあるため、保持器４に保持されているボール３に、スライダ２から外れた部分でゴミなどの異物が付着することを防止できる。また、カバー５の先端にシール６を固定しているため、カバー５の先端からカバー５内に異物が入ることが防止できる。

また、カバー５の本体５１の上傾斜部５１ｃおよび下傾斜部５１ｄにより、保持器４のポケット４７，４８に保持されたボール３の斜め上方および下方への動きが規制されることで、使用状態で強い衝撃が加わった場合でも、ボール３が保持器４に安定的に保持される。
なお、この実施形態では、案内レール１の軌道溝１１，１２に接触するリップ部６１，６２を有するシール６を使用しているため、高い防塵性能が発揮される。しかし、摺動抵抗の増加を抑えたい場合には、案内レール１の軌道溝１１，１２との間に僅かな（例えば０．１〜０．２ｍｍの）隙間を有するシールを用いることで、摺動抵抗を低く保ちながら一定の防塵効果を得ることができる。

第２実施形態のリニアガイド装置は、図９および図１０に示すように、第１実施形態と断面形状が同じで長さが長い本体５１を有するカバー５を備えている。また、カバー５の先端は開放され、案内レール１の長さ方向両端にシール７がボルトで固定されている。これ以外の点は第１実施形態のリニアガイド装置と同じである。
図９に示すように、シール７は、案内レール１の端面に対応させた下側部分７１と、案内レール１より上側に配置される上側部分７２とからなる。上側部分７２は案内レール１とカバー５の間を塞ぎ、その外縁部がカバー５の内面に摺接する。

図１０に示すように、この実施形態のリニアガイド装置も、スライダ２が距離Ｓだけ案内レール１に対して移動する際に、保持器４は案内レール１に対して距離Ｓ／２だけ移動する。図１０（ａ）は、スライダ２が案内レール１の長さ方向中心に配置された状態を示す。
図１０（ｂ）は、スライダ２が案内レール１に対する移動可能範囲で最も左側に配置された状態を示し、この状態でも案内レール１のスライダ２から外れる部分が全てカバー５に覆われている。このように、カバー５の本体５１の長さ（案内レール１に沿った寸法）は、案内レール１がスライダ２の移動可能範囲内で常にカバー５に覆われた状態になるように設定されている。

これにより、保持器４のスライダ２から外れる部分が全て常にカバー５に覆われた状態となり、案内レール１に固定されたシール７で、カバー５の長さ方向端部からカバー５内に異物が入ることが防止される。そのため、保持器４に保持されているボール３に、スライダ２から外れた部分でゴミなどの異物が付着することを防止できる。
また、第１実施形態のシール６は、案内レール１の軌道溝１１、１２に対応させた複雑な形状のリップ部６１，６２が必要であるが、第２実施形態のシール７はカバー５の本体５１の内側形状に合わせればよいため、単純な形状にすることができる。

図９のリニアガイド装置では、シール７を案内レール１の両端面に固定しているが、図１１に示すように、シール７Ａを、案内レール１の長さ方向両端より内側で保持器４の移動範囲外となる位置に固定してもよい。このシール７Ａは、図９のシール７の下側部分７１に案内レール１に嵌める凹部を設けた形状を有する。
図１２に示すように、第３実施形態のリニアガイド装置は、スライダとカバーが一体化されたスライド部材８を備え、その両端面にシール７Ｂが固定されている。それ以外の点は図１の第１実施形態のリニアガイド装置と同じである。

スライド部材８は、スライダ部８１とカバー部８２とからなり、スライダ部８１の取り付け穴８１Ａが形成されている部分が、カバー部８２より高く形成されている。スライダ部８１は第１実施形態のスライダ２と同じ形状であり、その長さ方向両端に略同じ断面形状のカバー部８２が一体に形成されている。
スライダ部８１には、第１実施形態のスライダ２と同じ軌道溝２１，２２が形成され、カバー部８２には軌道溝２１，２２に連続する保持溝が形成されている。カバー部８２の保持溝は、スライダ部８１の軌道溝２１，２２より断面が少し大きく形成され、保持溝と接触しているボール３に負荷が生じないようにしてある。

この実施形態のリニアガイド装置は、第１および第２実施形態のリニアガイド装置よりも部品点数が減るため、製造コストを低減することができる。
スライド部材８は、通常のスライダと同じ方法で作製することができる。軌道溝および保持溝は共に研削加工で形成してもよいし、保持溝を切削加工した後に軌道溝を研削加工してもよい。軌道溝および保持溝を共に研削加工で形成する場合、ボールに負荷が生じない範囲で保持溝の形状を軌道溝に近づける（保持溝とボールとの隙間を例えば数μｍ〜数十μｍとする）ことにより、カバー部８２内でのボールのぐらつきを小さくできる。その結果、騒音の発生が防止できる。

複数台のスライダ２を有するリニアガイド装置の場合（図１５は２台有する例を示す）には、隣り合うスライダ２の間にもカバーを固定して、保持器４を全長に渡って覆うことが望ましい。
なお、上記各実施形態では転動体がボールの例を示しているが、転動体がローラの場合にはローラー用の保持器を使用し、これを覆うカバーを設ければよい。

１ 案内レール
１１，１２ 案内レールの転動溝（転動面）
２ スライダ
２１，２２ スライダの転動溝（転動面）
３ ボール（転動体）
４ 保持器
５ カバー
６ シール
７ シール
７Ａ シール
８ スライド部材
８１ スライダ部
８２ カバー部

Claims (4)

1. 案内レールと、スライダと、複数個の転動体と、を備え、
   案内レールおよびスライダは、互いに対向配置されて転動体の転動通路を形成する転動面を有し、
   転動体は案内レールに沿って延びる保持器に回転可能に保持され、保持器の案内レールに沿った長さはスライダよりも長く、
   転動体が保持器のポケット内で回転しながら前記転動通路を転動することにより、案内レールおよびスライダの一方が他方に対して相対的に直線運動するリニアガイド装置であって、
   前記スライダの直動方向の少なくとも一端に、前記案内レールに沿って延び、前記保持器のスライダから外れた部分を覆うカバーを設けたことを特徴とするリニアガイド装置。
2. 保持器に保持された転動体とカバーとの隙間が、転動体の直径より小さく形成された請求項１記載のリニアガイド装置。
3. 案内レールの軌道面に接触するリップ部を有するシールまたは前記軌道面との間に僅かな隙間を有するシールを、前記カバーのスライダ側とは反対の端部に設けた請求項１または２記載のリニアガイド装置。
4. 前記カバーとスライダが一つの部材として形成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載のリニアガイド装置。

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