JP2015117734A - 直動案内装置 - Google Patents

Abstract

【課題】密封性に優れ、且つ、異物の侵入が長期間にわたって生じにくい直動案内装置を提供することを課題とする。【解決手段】本発明の直動案内装置に備えられたアンダーシール１７は、スライダ２の脚部２１から案内レール１に向かって延びた先端部１７ａが、案内レール１の幅方向側面に形成された溝１５に入れ込まれるように配置されている。そのため、摺接によりアンダーシール１７が摩耗し、案内レール１とアンダーシール１７との間に隙間が発生した場合でも、直動案内装置内に粉塵、切粉、切屑等の異物が長期間にわたって侵入しにくい。【選択図】図４

Description

本発明は、直動案内装置に関する。

工作機械等で使用されている従来の直動案内装置は、転動体の軌道面を外面に有する断面略四角形の案内レールと、案内レールの軌道面に対向して形成された転動体の軌道面を有し、案内レールに相対移動可能に跨架されるスライダとを備えている。このスライダは、案内レールの幅方向両側面に対向して配置される２つの脚部と、両脚部を連結する胴部と、を有して、断面略Ｕ字状をなしている。

また、スライダは、スライダ本体と、スライダ本体の相対移動方向両端面に接合されたエンドキャップとを備えており、エンドキャップのスライダ本体と反対側の面には、サイドシールが取り付けられている。また、このような直動案内装置には、案内レールの側面とスライダの脚部との間の、案内レールの長手方向に延びる隙間の開口を密封するアンダーシールが取り付けられている。

案内レールとスライダとの間に形成される隙間の開口にごみ、粉塵、切粉、切屑等の異物が入り込み、転動体軌道面に付着すると、転動体の円滑な転動が妨げられると共に、寿命が大きく低下する。このアンダーシールは、前記隙間の開口への異物の侵入を防ぐために、案内レールの表面に接触し前記隙間の開口を密封している。これにより、直動案内装置の良好な作動性が保持されていると共に、寿命の低下が防止されている（特許文献１を参照）。

特開２００６−１８３７６９号公報

しかしながら、特許文献１のようなアンダーシールは、初期状態では案内レール側面と接触して密封性を保っているが、案内レールとの摺接によりアンダーシールが摩耗してしまうと、密封性が保てなくなる恐れがあった。そのため、案内レールとアンダーシールの隙間から直動案内装置内に異物が侵入してしまう恐れがあった。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、密封性に優れ、且つ、異物の侵入が長期間にわたって生じにくい直動案内装置を提供することを課題とする。

以上の課題を解決するため、本発明の一態様に係る直動案内装置は、案内レールと、スライダと、複数の転動体とを有し、前記スライダは、断面略四角形の前記案内レールの幅方向両側面に対向して配置される２つの脚部と、前記両脚部を連結する胴部と、を有して、断面略Ｕ字状をなしており、前記案内レール及び前記スライダは、互いに対向する位置に、前記転動体の転動通路を形成する軌道面をそれぞれ有し、前記両軌道面は前記案内レールの長手方向に延び、前記転動体は前記転動通路に配置され、前記転動通路内での前記転動体の転動を介して、前記スライダが前記案内レールに案内されて前記長手方向に移動する直動案内装置において、前記スライダの前記両脚部に、前記案内レールの幅方向側面と前記スライダの前記脚部との間の前記長手方向に沿って延びる隙間の開口を密封するアンダーシールが取り付けられ、前記案内レールの幅方向両側面に、前記スライダの移動領域の両端間にわたって前記長手方向に延びる凹部が設けられ、前記アンダーシールは、前記脚部側から前記案内レールに向かって前記幅方向に延びて、その先端部が前記凹部内に位置し、前記アンダーシールの少なくとも一部分が前記凹部の内面に摺接することを特徴とする。

また、上記直動案内装置においては、前記凹部を溝としてもよい。
また、上記直動案内装置においては、前記溝の内面のうち前記スライダの胴部に近い側の溝側面に前記アンダーシールの少なくとも一部分が摺接するようにしてもよい。
また、上記直動案内装置においては、前記アンダーシールは湾曲した形状をなしており、先端部が前記溝の内面のうち前記スライダの胴部に近い側の溝側面に摺接し、湾曲部が前記溝の内面のうち前記スライダの胴部から遠い側の溝側面に近接してラビリンス構造を構成してもよい。
さらに、上記直動案内装置においては、前記アンダーシールが高分子材料で構成されていてもよい。

本発明の直動案内装置に備えられたアンダーシールは、スライダの脚部から案内レールに向かって延びた先端部が、案内レールの幅方向側面に形成された凹部に入れ込まれるように配置されている。そのため、摺接によりアンダーシールが摩耗し、案内レールとアンダーシールとの間に隙間が発生した場合でも、直動案内装置内に粉塵、切粉、切屑等の異物が長期間にわたって侵入しにくい。

本発明の第１実施形態に係る直動案内装置を示す斜視図である。 図１の直動案内装置を案内レールの長手方向端部側から見た図である。 図１の直動案内装置を下面側から見た図である。 図２の破線で囲まれた部分の拡大図である。 アンダーシールの変形例を示した図である。 本発明の第２実施形態に係る直動案内装置を案内レールの長手方向端部側から見た図である。

本発明に係る直動案内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。
〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態について、以下に説明する。図１は、本発明に係る直動案内装置の第１実施形態を示す斜視図である。また、図２は、図１の直動案内装置を案内レールの長手方向端部側から見た正面図（ただし、エンドキャップの図示は省略してある）である。さらに、図３は、図１の直動案内装置を下面側から見た図である。

なお、これ以降の説明で参照する各図においては、同一又は相当する部分には同一の符号を付してある。また、これ以降の説明において「断面」と記した場合は、特に断りがない限り、案内レールの長手方向に直交する平面で切断した場合の断面を意味する。さらに、これ以降の説明における「上」，「下」，「左」，「右」等の方向を示す用語は、特に断りがない限り、説明の便宜上、図２におけるそれぞれの方向を意味するものである。

一直線状に延びる断面形状略四角形の案内レール１の上に、断面形状略Ｕ字状のスライダ２が、案内レール１の長手方向に移動可能に組み付けられている。この案内レール１の幅方向左右両側面１ａ，１ａと上面１ｂとが交差する稜部には、前記長手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軌道面１０，１０が形成されている。また、案内レール１の幅方向左右両側面１ａ，１ａの上下方向略中央部には、前記長手方向に延びる断面ほぼ半円形の凹溝からなる転動体軌道面１０，１０が形成されている。

また、スライダ２は、案内レール１の幅方向両側面１ａ，１ａに対向して配置される２つの脚部２１，２１と、両脚部２１，２１を連結し案内レール１の上面１ｂに対向する胴部２２と、を有している。胴部２２と脚部２１，２１とのなす角度は略直角であるため、スライダ２の断面形状は略Ｕ字状をなしている。そして、スライダ２は、両脚部２１，２１の間に案内レール１を挟むようにして、案内レール１に移動可能に取り付けられている。

このようなスライダ２は、スライダ本体２Ａと、その両端部（スライダ２の移動方向両端部）に着脱可能に取り付けられたエンドキャップ２Ｂ，２Ｂと、で構成されている。さらに、スライダ２の両端部（各エンドキャップ２Ｂの前記移動方向外端面）には、案内レール１の外面（上面１ｂ及び側面１ａ，１ａ）に摺接して案内レール１とスライダ２との間の隙間の開口のうち前記移動方向端面側に面する部分を密封するサイドシール５，５が装着されており、スライダ２の下部には、案内レール１の幅方向側面１ａとスライダ２の脚部２１との間の隙間の開口のうち前記長手方向に延びる部分（スライダ２の下面側に面する部分）を密封するアンダーシール１７，１７が装着されている。これらサイドシール５，５及びアンダーシール１７，１７により、外部から案内レール１とスライダ２との間の隙間への異物の侵入や、案内レール１とスライダ２との間の隙間から外部への潤滑剤の漏出が防止されている。

さらに、スライダ本体２Ａの左右両脚部２１，２１の内側面２１ａの角部及び上下方向略中央部には、案内レール１の転動体軌道面１０，１０，１０，１０に対向する断面ほぼ半円形の凹溝からなる転動体軌道面１１，１１，１１，１１が形成されている。そして、案内レール１の転動体軌道面１０，１０，１０，１０とスライダ２の転動体軌道面１１，１１，１１，１１との間に、断面ほぼ円形の転動体転動通路１３，１３，１３，１３がそれぞれ形成されていて、これらの転動体転動通路１３，１３，１３，１３は前記長手方向に延びている。

これらの転動体転動通路１３内には複数の転動体３（例えば鋼、セラミックからなるボール）が転動自在に装填されていて、転動体転動通路１３内でのこれらの転動体３の転動を介して、スライダ２が案内レール１に案内されて前記長手方向に移動するようになっている。
なお、転動体３の種類はボールに限定されるものではなく、ころであってもよい。また、案内レール１及びスライダ２が備える転動体軌道面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であってもよい。さらに、転動体軌道面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の左右両脚部２１，２１の肉厚部分の上部及び下部に、転動体転動通路１３，１３，１３，１３と平行をなして前記長手方向に貫通する断面形状円形の直線孔からなる戻し通路１４，１４，１４，１４を備えている。
一方、エンドキャップ２Ｂは、例えば樹脂材料の成形品からなり、断面形状が略Ｕ字状に形成されている。また、エンドキャップ２Ｂの裏面（スライダ本体２Ａとの当接面）の左右両側には、断面形状円形で半ドーナツ形状に湾曲する方向転換路（図示せず）が上下二段に形成されている。このエンドキャップ２Ｂをスライダ本体２Ａに取り付けると、方向転換路によって転動体転動通路１３と戻し通路１４とが連通される。

これら戻し通路１４と両端の方向転換路とで、転動体３を転動体転動通路１３の終点から始点へ送る転動体戻し路が構成され（転動体戻し路は転動体転動通路１３と同数設けられている）、転動体転動通路１３と転動体戻し路とで、略環状の転動体循環経路が構成される。そして、この略環状の転動体循環経路は、案内レール１を挟んで左右両側に形成される。

案内レール１に組みつけられたスライダ２が案内レール１に沿って前記長手方向に移動すると、転動体転動通路１３内に装填されている転動体３は、転動体転動通路１３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が転動体転動通路１３の終点に達すると、転動体転動通路１３からすくい上げられ方向転換路へ送られる。方向転換路に入った転動体３はＵターンして戻し通路１４に導入され、戻し通路１４を通って反対側の方向転換路に至る。ここで再びＵターンして転動体転動通路１３の始点に戻り、このような転動体循環経路内の循環を無限に繰り返す。

ここで、アンダーシール１７について図２〜４を参照しながら詳細に説明する。図４は、図２の破線で囲まれた部分の拡大図である。図３に示すように、アンダーシール１７は、一方のエンドキャップ２Ｂから他方のエンドキャップ２Ｂまで、スライダ２の移動方向全長にわたって設けられている。アンダーシール１７は略平板状であり、下面側から視認すると略長方形をなしている。

また、案内レール１の両側面１ａ，１ａには、スライダ２の移動領域の両端間（例えば案内レール１の長手方向両端間）にわたって案内レール１の長手方向に延びる断面略矩形状の溝１５が設けられている。溝１５は、スライダ２の左右脚部２１，２１の下端部（先端部）２３，２３に対向する高さ位置に設けられており、溝１５の深さ方向が案内レール１の幅方向と平行をなすように形成されている。ただし、深さ方向が案内レール１の幅方向に対して傾斜しているような溝でもよい。なお、溝１５の断面形状は、アンダーシール１７を挿入可能な形状であれば特に限定されるものではない。図４の例では、アンダーシール１７は略平板状であるため、溝１５は、溝幅よりも溝深さの方が大きい断面略矩形状となっている。

さらに、スライダ２の両脚部２１，２１の下端部２３，２３の溝１５に対向する位置には、アンダーシール１７を固定する固定溝２４が形成されている。基端部を固定溝２４に挿入することによりアンダーシール１７がスライダ２に取り付けられ、取り付けられたアンダーシール１７は脚部２１側から案内レール１の溝１５に向かって前記幅方向に延び、先端部１７ａが溝１５内に位置している。そして、アンダーシール１７の少なくとも一部分が溝１５の内面に摺接している。

図４の例では、アンダーシール１７のうち前記幅方向の中央よりも案内レール１に近い側の部分が溝１５内に位置していて、溝１５内に位置する部分１８（以下、アンダーシール１７のうち溝１５内に位置する部分を第１リップ１８と称する）の上面１８ａが、溝１５の内面のうちスライダ２の胴部２２に近い側の溝側面１５ａ（上側の溝側面）に接している。そして、スライダ２の相対移動により、第１リップ１８の上面１８ａが、溝１５の上側の溝側面１５ａに摺接するようになっている。

ただし、第１リップ１８の下面１８ｂが、溝１５の内面のうち、スライダ２の胴部２２から遠い側の溝側面１５ｃ（下側の溝側面）に摺接してもよいし、第１リップ１８の先端面が、溝１５の内面のうち溝底面１５ｂに摺接してもよい。また、図４に示すように、第１リップ１８の上面１８ａの全面が上側の溝側面１５ａに摺接していてもよいが、第１リップ１８の上面１８ａの一部が上側の溝側面１５ａに摺接していてもよい。

このようなアンダーシール１７により、案内レール１の幅方向側面１ａとスライダ２の脚部２１との間の隙間の開口のうちスライダ２の下面側に面する部分が密封され、この部分から直動案内装置の内部に粉塵、切粉、切屑等の異物が侵入することが防止される。溝１５を形成する高さ位置は、脚部２１，２１の下端部２３，２３と同程度の高さに限定されることはなく、転動体軌道面１０よりも下側（案内レール１の幅方向側面１ａとスライダ２の脚部２１との間の隙間の開口に近い方）に形成されていればよい。

このような本実施形態の直動案内装置は、密封性に優れているとともに、アンダーシール１７に摩耗が生じたとしても、異物の侵入が長期間にわたって生じにくい。よって、本実施形態の直動案内装置は、工作機械、ロボット走行台車等に好適である。
なお、前述したように、アンダーシール１７の基端部、すなわちアンダーシール１７のうち前記幅方向の中央よりも案内レール１から遠い側の部分が、固定溝２４に挿入されているが、図４に示すように、アンダーシール１７の前記幅方向の略中央の溝１５の開口１６に近接する部分には、その開口１６を塞ぐ又は小さくするように、下方（スライダ２の胴部２２から離れる方向）に突出する凸部（以下、第２リップ１９と称する）を設けてもよい。

第２リップ１９を、溝１５の下側の溝側面１５ｃと案内レール１の側面１ａとで形成される角部、又は、案内レール１の側面１ａに接触させれば、第２リップ１９により開口１６を塞ぐことができる。また、第２リップ１９を、溝１５の下側の溝側面１５ｃと案内レール１の側面１ａとで形成される角部、又は、案内レール１の側面１ａに近接させれば、第２リップ１９により開口１６を小さくしてラビリンス構造を構成することができる。よって、第２リップ１９により、アンダーシール１７の密封性をより向上させることができる。アンダーシール１７の密封性をより向上させるためには、第２リップ１９によって開口１６を塞ぐことがより好ましい。

第２リップ１９の形状は、溝１５の開口１６を塞ぐ又は小さくすることができるならば特に限定されることはなく、略直方体状や略半球状であってもよい。
また、第１リップ１８の下面１８ｂと溝１５の下側の溝側面１５ｃとの間の隙間は、小さい方が好ましい。この隙間が小さければ、ラビリンス効果により異物が溝１５内に侵入しにくいので、アンダーシール１７の密封性をより向上させることができる。また、スライダ２が相対移動すると、第１リップ１８と溝１５の内面が摺接することにより摩擦熱が発生するため、第１リップ１８の下面１８ｂと溝１５の下側の溝側面１５ｃとの間に存在する気体の圧力が上昇する。そのため、溝１５の開口１６から異物が侵入しにくくなる。

さらに、アンダーシール１７は、脚部２１の下端部２３の端面と、第２リップ１９の先端面とが段差なく取りつけられていることが望ましい。これは、以下の理由による。
スライダ２の相対移動により、上側の溝側面１５ａと摺接する第１リップ１８に振動が発生する。この振動により、第１リップ１８と上側の溝側面１５ａとの間に隙間が生じ、この隙間から直動案内装置内に異物が侵入する恐れがある。しかしながら、第２リップ１９はスライダ２に固定され押さえられているので、第１リップ１８の振動が第２リップ１９に伝わったとしても、第２リップ１９は振動しにくい。よって、第１リップ１８の振動も抑制される。そのため、第１リップ１８と上側の溝側面１５ａとの間に隙間を生じさせる振動の回数を低減することができる。したがって、本実施形態の直動案内装置は、内部に粉塵、切粉、切屑等の異物が入り込みにくい。

さらに、図５に示すように、アンダーシール１７は、湾曲した形状をなしていてもよい。なお、図５においては、スライダ２を省略して示している。アンダーシール１７の第１リップ１８は、前記幅方向の所定位置（例えば、溝１５の開口１６の近傍位置）で湾曲して、断面略Ｖ字状をなしている。そして、平坦な先端部１７ａが上側の溝側面１５ａに接触し、湾曲部４０が下側の溝側面１５ｃに接触しておらず近接している。湾曲部４０が下側の溝側面１５ｃに近接していることにより、ラビリンス構造を構成することができるため、直動案内装置の内部に粉塵、切粉、切屑等の異物が入り込みにくい。さらに、第１リップ１８を湾曲させることにより、第１リップ１８と溝１５の内面との接触面積を小さくすることができるため、摩擦力を低減することができる。

また、本実施形態のアンダーシール１７には、溝１５の内面との摩擦に対する耐摩耗性と、摺接に伴い発生する熱に対する耐熱性が要求される。これらの要求を満たすアンダーシール１７の材料としては、ゴム、熱可塑性エラストマー等の高分子材料があげられる。
材料がゴムの場合は、耐摩耗性を考慮するとブタジエン系ゴム、ウレタン系ゴム、フッ素系ゴムが好ましく、耐熱性を考慮するとフッ素系ゴムが好ましい。材料が熱可塑性エラストマーであれば、耐摩耗性を考慮するとポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系エラストマーが好ましく、耐熱性を考慮するとポリエステル系、ポリアミド系エラストマーが好ましい。図５の例のようにアンダーシール１７の形状を湾曲させる場合には、柔軟性が必要とされるため、材料はポリアミド系エラストマーが好ましい。また、軽量化を考慮すると、材料はゴムよりも熱可塑性エラストマーが好ましい。

［第２実施形態］
図６は、本発明の第２実施形態に係る直動案内装置を案内レールの長手方向端部側から見た図である。なお、図６においては、スライダ２を省略して示している。また、第２実施形態の直動案内装置の構成、動作、及び作用効果等は、第１実施形態とほぼ同様であるので、異なる部分のみ説明し、同様の部分の説明は省略する。

本実施形態の直動案内装置の案内レール１の両側面１ａ，１ａには、スライダ２の移動領域の両端間にわたって案内レール１の長手方向に延びる凹部５０が設けられている。言い換えると、案内レール１の両側面１ａ，１ａの上下方向略中央部に段差が形成されていて、この段差の下側部分の幅が上側部分の幅よりも小さく形成されている。図６に示すように、案内レール１は左右対称形状をなしている。

また、幅の広い上側部分と幅の狭い下側部分との境界部分には、案内レール１の幅方向と平行をなす段差面５０ａが形成されており、この段差面５０ａは、スライダ２の左右脚部２１，２１の下端部（先端部）２３,２３に対向する高さ位置に設けられている。なお、段差面５０ａは、案内レール１の幅方向に対して傾斜していてもよい。
アンダーシール１７は、第１リップ１８の上面１８ａが段差面５０ａに接するように設けられており、スライダ２の相対移動により、第１リップ１８の上面１８ａが段差面５０ａに摺接するようになっている。このような構成により、本実施形態の直動案内装置は、内部に粉塵、切粉、切屑等の異物が入り込みにくい。

１ 案内レール
１ａ 側面
２ スライダ
２１ 脚部
２２ 胴部
３ 転動体
１０，１１ 転動体軌道面
１３ 転動通路
１５ 溝
１５ａ 上側の溝側面
１５ｂ 溝底面
１５ｃ 下側の溝側面
１６ 開口
１７ アンダーシール
１７ａ 先端部
１８ 第１リップ
１９ 第２リップ
４０ 湾曲部
５０ 凹部
５０ａ 段差面

Claims (5)

1. 案内レールと、スライダと、複数の転動体とを有し、
   前記スライダは、断面略四角形の前記案内レールの幅方向両側面に対向して配置される２つの脚部と、前記両脚部を連結する胴部と、を有して、断面略Ｕ字状をなしており、
   前記案内レール及び前記スライダは、互いに対向する位置に、前記転動体の転動通路を形成する軌道面をそれぞれ有し、
   前記両軌道面は前記案内レールの長手方向に延び、
   前記転動体は前記転動通路に配置され、
   前記転動通路内での前記転動体の転動を介して、前記スライダが前記案内レールに案内されて前記長手方向に移動する直動案内装置において、
   前記スライダの前記両脚部に、前記案内レールの幅方向側面と前記スライダの前記脚部との間の前記長手方向に沿って延びる隙間の開口を密封するアンダーシールが取り付けられ、
   前記案内レールの幅方向両側面に、前記スライダの移動領域の両端間にわたって前記長手方向に延びる凹部が設けられ、
   前記アンダーシールは、前記脚部側から前記案内レールに向かって前記幅方向に延びて、その先端部が前記凹部内に位置し、前記アンダーシールの少なくとも一部分が前記凹部の内面に摺接することを特徴とする直動案内装置。
2. 前記凹部が溝である請求項１に記載の直動案内装置。
3. 前記溝の内面のうち前記スライダの胴部に近い側の溝側面に前記アンダーシールの少なくとも一部分が摺接する請求項２に記載の直動案内装置。
4. 前記アンダーシールは湾曲した形状をなしており、先端部が前記溝の内面のうち前記スライダの胴部に近い側の溝側面に摺接し、湾曲部が前記溝の内面のうち前記スライダの胴部から遠い側の溝側面に近接してラビリンス構造を構成する請求項１〜３のいずれか一項に記載の直動案内装置。
5. 前記アンダーシールが高分子材料で構成されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の直動案内装置。

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