JP2014145457A

JP2014145457A - 直動案内装置

Info

Publication number: JP2014145457A
Application number: JP2013015569A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Matsumura; 恵介松村
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2013-01-30
Filing date: 2013-01-30
Publication date: 2014-08-14

Abstract

【課題】高強度で長期にわたり転動体を良好に保持できるとともに、高負荷にも対応可能で、更には静音性にも優れる保持器を備える直動案内装置を提供する。
【解決手段】引張強度２ＧＰａ以上で、かつ、引張弾性率が５０ＧＰａ以上である有機繊維材を１０〜４０質量％の割合で含有する樹脂組成物からなる保持器を備える直動案内装置。
【選択図】図２

Description

本発明は直動案内装置に関し、より詳細には転動体を保持するための保持器の改良に関する。

工作機械や産業用ロボット等の直線運動機構には、直動案内装置が使用されている。直動案内装置は、外周面にレール側軌道溝が形成された案内レールと、内周面にレール側軌道溝に対向してスライダ側軌道溝が形成されたスライダと、レール側軌道溝とスライダ側軌道溝との間に形成された転動体転動路を転動する多数の転動体と、転動体転動路内の転動体を保持するための保持器とを備えており、案内レールの長手方向に沿ってスライダが移動する構成となっている。

保持器として、特許文献１には、ばね鋼等の素材を細長い帯状に加工し、直線状の保持部の両端を屈曲させてエンドキャップに係止する形状としたものが記載されている。特許文献１に記載の保持器は、取付時に保持部を転動体側に湾曲させて剛性を高め、保持器の変形を抑えて周囲との擦れを防止することができるが、剛性が高まるのは湾曲方向だけであり、湾曲方向と直交する方向の剛性は変わらないため、使用に伴い徐々に変形して転動体を安定して保持できなくなるおそれがある。また、転動体と保持器とは金属同士の接触、衝突になるため、騒音の問題もある。

また、特許文献２のように、金属製や合成樹脂製で、やや幅広の帯状体で転動体を取り囲む構成の保持器も知られている。しかしながら、幅広になることで転動体の保持力が高くなるものの、転動体転動路の有効範囲が小さくなり、高負荷時に接触楕円切れが発生するおそれがある。また、保持器が金属製の場合、転動体とは金属同士の接触、衝突になるため、騒音の問題もある。

また、特許文献３のように、上溝については上方から、下溝については下方からそれぞれ転動体を囲い込み、保持する樹脂製保持器も知られている。しかしながら、ゴシックアーク溝の転動体転動路に適用できないため、４点接触による高負荷設計ができない。

実用新案登録第２５４２０６７号公報実用新案登録第３１７６１８６号公報特許第３８３６３８０号公報

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、高強度で長期にわたり転動体を良好に保持できるとともに、高負荷にも対応可能で、更には静音性にも優れる保持器を備える直動案内装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、下記の直動案内装置を提供する。
（１）外周面にレール側軌道溝が形成された案内レールと、内周面に前記レール側軌道溝に対向してスライダ側軌道溝が形成されたスライダと、前記レール側軌道溝と前記スライダ側軌道溝との間に形成された転動体転動路を転動する多数の転動体と、前記転動体転動路内の前記転動体を保持するために前記スライダに装着される保持器とを備え、前記案内レールの長手方向に沿って前記スライダが移動する直動案内装置において、
前記保持器が、引張強度２ＧＰａ以上で、かつ、引張弾性率が５０ＧＰａ以上である有機繊維材を１０〜４０質量％の割合で含有する樹脂組成物からなることを特徴とする直動案内装置。
（２）前記有機繊維材がパラ系アラミド繊維、ポリアリレート繊維、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール繊維から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする上記（１）記載の直動案内装置。
（３）前記有機繊維材がウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ビスマレイミド樹脂から選ばれる少なくとも１種のサイジング剤で処理されていることを特徴とする上記（１）または（２）記載の直動案内装置。
（４）前記樹脂組成物がグラファイト、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、ポリテトラフルオロエチレン、窒化ホウ素から選ばれる少なくとも１種を０．５〜３質量％の割合で含有することを特徴とする上記（１）〜（３）の何れか１項に記載の直動案内装置。
（５）前記保持器がボールと隙間無く設けられることを特徴とする上記（１）〜（４）の何れか１項に記載の直動案内装置。

本発明の直動案内装置が備える保持器は、高強度で高弾性率の有機繊維材を配合した樹脂組成物製であり、高強度で形状保持性が高く、転動体を長期にわたり良好に保持することができるとともに、転動体との接触や衝突による騒音も少ない。また、転動体との摺動性にも優れる。更には、転動体との隙間を無くすることにより転動体の遊びが無くなり、転動体の保持性にも優れるようになる。

直動案内装置の全体構造を示す斜視図である。図１のＡＡ断面図である。図１に示す直動案内装置に使用される保持器の平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。直動案内装置の他の例を図２に従って示す断面図である。図４に示す直動案内装置に使用される上側保持器を示す斜視図である。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。

図１は直動案内装置の全体構造を示す斜視図、図２は図１のＡＡ断面図である。図示されるように直動案内装置１は、軸方向に延びる案内レール２と、案内レール２の上に軸方向に相対運動可能に跨架されたスライダ３とを備える。

案内レール２の両側面には、それぞれ軸方向に延びる上下一対のレール側軌道溝２ａ，２ｂが形成されている。また、保持器１０を収容可能な凹部２ｃが、レール側軌道面２ａ，２ｂの中心に沿って形成されている。

スライダ３は、断面コ字型に形成されたスライダ本体４と、スライダ本体４の軸方向両端に付設されたエンドキャップ５とを備える。スライダ本体４の内周面には、案内レール２のレール側軌道溝２ａ，２ｂに対向して軸方向に延びるスライダ側軌道溝３ａ，３ｂがに形成されており、レール側軌道溝２ａ，２ｂと協働して転動体転動路４ａ，４ｂを形成する。また、スライダ本体４の内部には、軸方向に貫通する転動体戻し路３ｃ、３ｄが形成されている。

尚、レール側軌道溝２ａ，２ｂ及びスライダ側軌道溝３ａ，３ｂの断面形状は、それぞれ半円状にすることもできるが、転動体（図示せず）の半径よりも大きな曲率半径の円弧を２つ連結した所謂「ゴシックアーク溝」とすることが好ましい。ゴシックアーク溝にすることにより、転動体転動路４ａ，４ｂにおいて転動体が４点接触され、高負荷に対応できるようになる。

また、図示は省略するが、エンドキャップ５の内部には、転動体転動路４ａと転動体戻し路３ｃ、転動体転動路４ｂと転動体戻し路３ｄとをそれぞれ連結する略Ｕ字状の貫通路が形成されており、転動体転動路及び転動体戻し路と協働してトラック状の循環転動路６Ａ，６Ｂを形成する。そして、転動体は、スライダ４の移動に伴い、循環転動路６Ａ，６Ｂを転動する。

転動体の脱落を防止するために、保持器１０が使用される。保持器１０は断面矩形の棒状体であり、図３に示すように、転動体を保持する直線状の保持部１０ａの両端が円弧状に湾曲しており、この湾曲している部分（湾曲部）１０ｂの先端部１０ｃが、エンドキャップ５のスライダ本体側端面に設けられた係止部に係止するように成形されている。保持器１０の保持部１０ａの表面は平面であり、転動体と隙間なく接触するため、転動体の遊びがなくなり保持性が良くなる。

また、図示は省略するが、転動体の脱落をより確実に防ぐために、保持器１０の保持部１０ａを転動体側（図中上方）に緩やかに湾曲させてもよい。

また、保持器１０は、引張強度２ＧＰａ以上で、かつ、引張弾性率が５０ＧＰａ以上である有機繊維材を含有する樹脂組成物で形成される。このような有機繊維材としては、パラ系アラミド繊維、ポリアリレート繊維、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール繊維が好適である。また、有機繊維材は単独でも、複数種を混合して使用してもよい。繊維形状には制限はないが、繊維径６〜２１μｍ、繊維長７〜１１ｍｍが適当である。また、後述するベース樹脂との接着性を高めるために、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ビスマレイミド樹脂等のサイジング剤で処理されていることが好ましい。

ベース樹脂としては耐熱性樹脂、例えばポリアミド樹脂やポリアセタール樹脂、ポリブチレンサクシネート樹脂等が好適であり、有機繊維材は樹脂組成物全量に対し１０〜４０質量％、好ましくは１５〜３０質量％配合される。有機繊維材の配合量が１０質量％未満では十分な補強効果が得られず、４０質量％を超えると補強効果が飽和するだけでなく、相対的にベース樹脂量が少なくなり、成形性等に悪影響を及ぼすようになる。

樹脂組成物には、その他にグラファイト、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、ポリテトラフルオロエチレン、窒化ホウ素等の潤滑成分をそれぞれ単独で、あるいは複数種を配合することが好ましい。配合量は樹脂組成物全量に対し０．５〜３質量％が好ましく、１〜２質量％がより好ましい。これら潤滑成分により転動体との摺動性が高まるが、０．５質量％未満では摺動性向上効果が十分ではなく、３質量％を超えると摺動性向上効果が飽和するだけでなく、相対的に有機繊維材やベース樹脂の配合量が少なくなり補強効果や成形性が低下するようになる。

また、樹脂組成物には、必要に応じて、樹脂の劣化防止剤や充填剤等の他の成分を更に配合してもよい。

保持器１０を製造するには、ベース樹脂及び有機繊維材、必要に応じて潤滑成分等を加えて十分に混練して樹脂組成物を調製し、樹脂組成物を射出成形やプレス成形等により図示される形状に成形すればよい。

上記の保持器１０は、有機繊維材により十分な強度と弾性を兼ね備え、使用時及び組立時における変形を防ぐことができる。また、保持器１０が摩耗して有機繊維材が表面から露出したとしても、有機繊維材による転動体の損傷のおそれもない。更には、保持器１０は細い棒状物であるため、各軌道溝の有効範囲を小さくすることがなく、ゴシックアーク溝にも対応可能であり、高負荷に対応することもできる。

本発明は、種々の変更が可能である。例えば、上記では、案内レール２の側面に上下２条のレール側軌道溝２ａ，２ｂが形成された所謂「４点接触型」の直動案内装置を示したが、図４に示すように下側のレール側軌道溝２ｂ（以下「下溝」）はそのままで、上側のレール側軌道溝２ａ（以下「上溝」）を４分円状、またはゴシックアーク溝の１辺とした案内レール２Ａを用いた所謂「２点接触型」の直動案内装置１Ａにも適用することができる。

この直動案内装置１Ａにおいて、スライダ３は上記と同じものが使用されるが、案内レール２Ａの上面には第２の保持器１１が配設される。保持器１１は、図５に示すように全体が枠体状を呈しており、その短辺部は案内レール２Ａと同じ幅であり、外側にはエンドキャップ５に固定するための係止片１１ｂが形成されている。また、その長辺部はスライダ本体４と同じ長さであり、上溝２ａと同形の断面（４分円またはゴシックアーク溝の1辺）となる溝１１ａが形成されている。そして、保持器１１が案内レール２Ａの上面に配設された際に、図４に示すように、案内レール２Ａの上溝２ａ、保持器１１の溝１１ａ及びスライダ側軌道溝３ａが協働して転動体転動路４ａを形成する。

また、保持器１１は、保持器１０と同じ樹脂組成物で形成される。

一方、下溝２ｂとスライダ側軌道溝３ｂとが協働して転動体転動路４ｂを形成するとともに、凹部２ｃには上記と同じ保持器１０が収容される。

その他にも、例えば、転動体転動路を１つにしたり、転動体としてボールの他にころを用いることもでき、それに合わせて保持器の数や形状を変更するが、上記の樹脂組成物で形成する。

１，１Ａ直動案内装置
２，２Ａ案内レール
２ａ，２ｂレール側軌道溝
３スライダ
３ａ，３ｂスライダ側軌道溝
４スライダ本体
４ａ、４ｂ転動体転動路
５エンドキャップ
１０，１１保持器
１０ａ保持部
１１ａ溝

Claims

外周面にレール側軌道溝が形成された案内レールと、内周面に前記レール側軌道溝に対向してスライダ側軌道溝が形成されたスライダと、前記レール側軌道溝と前記スライダ側軌道溝との間に形成された転動体転動路を転動する多数の転動体と、前記転動体転動路内の前記転動体を保持するために前記スライダに装着される保持器とを備え、前記案内レールの長手方向に沿って前記スライダが移動する直動案内装置において、
前記保持器が、引張強度２ＧＰａ以上で、かつ、引張弾性率が５０ＧＰａ以上である有機繊維材を１０〜４０質量％の割合で含有する樹脂組成物からなることを特徴とする直動案内装置。
前記有機繊維材がパラ系アラミド繊維、ポリアリレート繊維、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール繊維から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１記載の直動案内装置。
前記有機繊維材がウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ビスマレイミド樹脂から選ばれる少なくとも１種のサイジング剤で処理されていることを特徴とする請求項１または２記載の直動案内装置。
前記樹脂組成物がグラファイト、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、ポリテトラフルオロエチレン、窒化ホウ素から選ばれる少なくとも１種を０．５〜３質量％の割合で含有することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の直動案内装置。
前記保持器がボールと隙間無く設けられることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の直動案内装置。