JP2023132533A - リニアガイド - Google Patents

Abstract

【課題】球状転動体をエンドキャップの方向転換路に導く為のすくい上げ部の破損を確実に防ぐことができるリニアガイドを提供する。【解決手段】スライダ本体の端部に配設されたエンドキャップ３０は、方向転換路２６及びすくい上げ部４５の形状と、案内レール３の形状とをスライダの進行方向に直交する投影面に投影した投影図において、負荷転動路と接続する方向転換路２６の入口中心Ｏ１と、転動体戻し路と接続する方向転換路２６の出口中心Ｏ２とを結んだ直線Ｌに対して、すくい上げ部４５の端部が交差しない構成とされる。【選択図】図４

Description

本発明は、リニアガイドに関し、より詳細には、ボールをエンドキャップの方向転換路に導く為のすくい上げ部の破損を防ぐことができるリニアガイドに関する。

従来、リニアガイド（直動案内）は、軸方向に延びる案内レールと、案内レールに相対移動可能に跨架されたスライダと、を備え、案内レール及びスライダに形成された転動体循環路（転動体転動路）間を循環する複数の球状転動体（ボール）を介して、スライダが案内レール上を軸方向に相対移動する。このようなリニアガイドは、各種生産設備の直線移動機構に多用されている。

スライダのスライダ本体は、案内レールのレール側軌道溝と共に負荷転動路を構成するスライダ側軌道溝と、スライダ側軌道溝と略平行に形成された転動体戻し路とを有している。スライダ本体の軸方向の端部には、一対のエンドキャップがそれぞれ取り付けられてスライダを構成する。エンドキャップは、負荷転動路と転動体戻し路とを連結する方向転換路を有すると共に、負荷転動路を転動する球状転動体を方向転換路に導くすくい上げ部を有している。

このすくい上げ部は、負荷転動路側から方向転換路側にかけて徐々に勾配する断面略くさび状（先細り形状）とならざるを得ない。その結果、負荷転動路を転動してきた球状転動体の衝突により、すくい上げ部が破損してしまうという課題があった。

そこで、特許文献１に開示された運動案内装置（リニアガイド）は、軌道部材（案内レール）と移動部材本体（スライダ本体）との間に設けられた負荷ボール通路（負荷転動路）を転走してきたボール（球状転動体）を、当該負荷ボール通路と交差するようにして蓋部材（エンドキャップ）の方向転換路に連続する第一接触面に接触させる構成とされている。そして、ボールの進行方向を変更し、第一接触面とボール転走面を挟んで反対側に設けられた第二接触面へと誘導することで、当該ボールを方向転換路内へ案内している。
特許文献１の運動案内装置では、従来のように負荷ボール通路を転送してきたボールを方向転換路に導く先細り状のすくい上げ部を廃止することで、蓋部材の損傷を防止している。

また、特許文献２に開示された運動案内装置では、導入部（すくい上げ部）はボールを挟んで厚肉部及び薄肉部を含み、ボールが進行する方向と直交する断面において、厚肉部がボールを囲む範囲は薄肉部がボールを囲む範囲よりも大きい。そして、ボールと厚肉部との接触点とボールの中心とを結んだ第一の接触角線と、ボールがボール転走部（負荷転動路）から方向転換路に導かれるターン方向とがなす角度は、ボールと薄肉部との接触点とボールの中心とを結んだ第二の接触角線と、ターン方向とがなす角度よりも小さい構成とされている。
特許文献２の運動案内装置では、ボールから導入部に作用する力は主に大きな機械的強度を有する厚肉部に作用し、薄肉部に作用しにくくなるので、薄肉部の破損を防止することができる。

国際公開第２０１３／０６５６６３号 特開２０１０－１３９００８号公報

しかしながら、上記特許文献１の運動案内装置のように、方向転換路内に第一接触面と第二接触面を設ける構成では、無限循環路（転動体循環路）を構成する部品（移動部材本体や蓋部材）の寸法精度と組立精度を厳しくする必要があり、制作性に問題があった。
また、上記特許文献２の運動案内装置のように、導入部を二点接触とする構成では、ボールと導入部の寸法精度の問題上、ボールが実際に導入部と接触を開始する際には、一点接触になっていると考えられ、狙いとする導入部の破損防止効果は少ないと考えられる。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、球状転動体をエンドキャップの方向転換路に導く為のすくい上げ部の破損を確実に防ぐことができるリニアガイドを提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
側面に長手方向に沿って形成されたレール側軌道溝を有する案内レールと、
前記レール側軌道溝と共に負荷転動路を構成するスライダ側軌道溝と、前記スライダ側軌道溝と略平行に形成された転動体戻し路とを有して前記案内レールを跨ぐようにスライド自在に係合するスライダのスライダ本体と、
前記負荷転動路と前記転動体戻し路とを連結する方向転換路を有して前記スライダ本体の軸方向の端部にそれぞれ取り付けられる一対のエンドキャップと、
前記負荷転動路と前記転動体戻し路と前記方向転換路とを転動する球状転動体と、
前記負荷転動路を転動する前記球状転動体を前記方向転換路に導くために前記エンドキャップに形成されたすくい上げ部と、を備えるリニアガイドであって、
前記方向転換路及び前記すくい上げ部の形状と、前記案内レールの形状とを前記スライダの進行方向に直交する投影面に投影した投影図において、
前記負荷転動路と接続する前記方向転換路の入口中心と、前記転動体戻し路と接続する前記方向転換路の出口中心とを結んだ直線に対して、前記すくい上げ部の端部が交差しない構成とされる、
ことを特徴とするリニアガイド。

本発明のリニアガイドによれば、球状転動体をエンドキャップの方向転換路に導く為のすくい上げ部の破損を確実に防ぐことができるリニアガイドを提供できる。

図１は、本発明の一実施形態に係るリニアガイドの斜視図である。 図２は、図１に示すリニアガイドの上面の一部を切り欠いた上面模式図である。 図３は、図１に示すエンドキャップを対向するスライダ本体側から視た正面図である。 図４は、図３のＡ部におけるエンドキャップの方向転換路及びすくい上げ部の形状と、案内レールの形状とをスライダの進行方向に直交する投影に投影した投影図である。 図５は、図３のＡ部におけるエンドキャップの方向転換路及びすくい上げ部の形状と、案内レールの形状とをスライダの進行方向に直交する投影面に投影した投影図である。

以下、本発明の各実施形態に係るリニアガイドを図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明において、スライダの上下方向、幅方向とは、長手方向を水平にして配置された案内レールに組み付けられたスライダの状態における方向をそれぞれ表しており、スライダの幅方向は、案内レールの長手方向及びスライダの上下方向に垂直な方向であり、左右方向とも言う（図１参照）。また、長手方向は、軸方向とも言う。

図１に示すように、本発明の一実施形態に係るリニアガイド１は、直線状の案内レール３と、案内レール３を跨ぐように組み付けられ、不図示の複数の球状転動体（ボール）を介してスライド自在に係合する横断面Ｃ字状のスライダ２０と、を備えている。

案内レール３は金属製で、その幅方向の両側面には、それぞれ長手方向に延びるレール側軌道溝５が片側二列ずつ、合計四列形成されている。案内レール３は案内レール３の高さ方向に貫通する複数のレール取付穴４を有しており、これらのレール取付穴４には、案内レール３を不図示の被取付面に固定するレール固定用ボルト（図示せず）が挿入される。

図１～図３に示すように、本実施形態のスライダ２０は、案内レール３の左右両側に袖部を有するスライダ本体２１と、スライダ本体２１の前後方向（軸方向）の両端部に装着された一対のエンドキャップ３０，３０と、これらのエンドキャップ３０，３０内に一組ずつ組み込まれたリターンガイド４０，４０と、案内レール３とエンドキャップ３０，３０との間の隙間をシールする一対のサイドシール６０，６０と、を備える。

スライダ本体２１は、左右両側に、複数段（本実施形態では、２段）のスライダ側軌道溝２３及び転動体戻し路２８をそれぞれ有している。スライダ側軌道溝２３は、スライダ本体２１の両袖部の内側面に形成され、案内レール３のレール側軌道溝５とそれぞれ対向しており、レール側軌道溝５とスライダ側軌道溝２３により２段の負荷転動路２４が構成されている。転動体戻し路２８は、両袖部の肉厚部分を案内レール３の長手方向（軸方向）に貫通する２本の孔によって形成されている。また、スライダ本体２１の上面には、スライダ２０にテーブル等の被駆動体を固定するボルトを挿通させる被駆動体固定用ねじ挿通孔２５が設けられている。

本実施形態のエンドキャップ３０は、図３に示すように、例えば、合成樹脂材の射出成形品であって、スライダ本体２１と同様に横断面Ｃ字状に形成されている。エンドキャップ３０には、複数の取付ねじ挿通孔３４が設けられ、取付ねじ挿通孔３４に挿通された取付ねじ３５により、エンドキャップ３０がサイドシール６０とともにスライダ本体２１の前後方向の端部２１ａに締結される。

また、エンドキャップ３０の左右の袖部３１には、スライダ本体２１の前後方向の端部２１ａに対向する当接面３１ａ側に、半円盤状凹部３６が上下２段に形成されるとともに、上下２段の半円盤状凹部３６の幅方向中央部を横断する位置に半円筒状凹部３９が形成されている。

リターンガイド４０は、樹脂又は金属の射出成形、もしくは３Ｄプリンターによって半円柱状に形成される。樹脂材料としては、ポリアセタール、ポリアミド、ピーク材などのエンジニアリングプラスチックが考えられ、ガラス繊維もしくは炭素繊維を２～５０％程度含有して強化してもよい。金属材料としては、ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６などのオーステナイト系ステンレスが考えられる。また、樹脂材もしくは金属材を切削加工により形成することも可能である。

そして、半円柱状のリターンガイド４０は、円筒面を内側にしてエンドキャップ３０の半円筒状凹部３９に嵌合することで、エンドキャップ３０の当接面３１ａに装着される。これにより、リターンガイド４０の円筒面とエンドキャップ３０の半円盤状凹部３６は、湾曲した環状の方向転換路２６をエンドキャップ３０の当接面３１ａに上下２段に画成する。方向転換路２６は、スライダ本体２１の２段の負荷転動路２４と転動体戻し路２８にそれぞれ連結する。

そして、これら負荷転動路２４、転動体戻し路２８及び方向転換路２６で、転動体循環路２７を形成している。転動体循環路２７内には多数の球状転動体（ボール）１０が転動自在に装填され、転動体循環路２７内を転動しながら無限循環するこれらの球状転動体１０を介して、スライダ２０が案内レール３上を軸方向に沿って相対移動できるようになっている。

図３に示すように、スライダ本体２１の前後方向の端部２１ａに対向するリターンガイド４０の対向面４０ａには、潤滑剤の供給方向（上下方向）に沿って直列に配列された複数（本実施形態では、３つ）の潤滑剤供給孔４４を介して方向転換路２６にそれぞれ連通する横断面半円状の潤滑剤通路溝４２が凹設されている。

エンドキャップ３０の水平部３２には、スライダ本体２１の前後方向の端部に対向する当接面３２ａ側に、幅方向に延びる潤滑剤通路溝３７が凹設されている。潤滑剤通路溝３７の中央部には、潤滑剤をニップル５０からエンドキャップ３０内へ導入する潤滑剤導入部３３が穿設されている。
また、エンドキャップ３０における左右の袖部３１の当接面３１ａには、潤滑剤通路溝３７からリターンガイド４０の潤滑剤通路溝４２に至る潤滑剤通路溝３８が凹設されている。

そして、エンドキャップ３０がスライダ本体２１の前後方向の端部に固定されることで、エンドキャップ３０における潤滑剤通路溝３７、潤滑剤通路溝３８及び潤滑剤通路溝４２と、スライダ本体２１の端面との間には、潤滑剤導入部３３と連通して潤滑剤を方向転換路２６へ導く潤滑剤通路が画成される。そこで、ニップル５０からエンドキャップ３０内へ導入された潤滑剤は、潤滑剤導入部３３から潤滑剤通路溝３７，３８を通って潤滑剤通路溝４２に至り、ここから潤滑剤供給孔４４を介して方向転換路２６に供給される。

本実施形態に係る方向転換路２６は、図３に示すように、負荷転動路２４を転動する球状転動体１０を方向転換路２６に導くためにエンドキャップ３０に形成されたすくい上げ部４５を有する。
そして、図４に示すように、方向転換路２６及びすくい上げ部４５の形状と、案内レール３の形状とをスライダ２０の進行方向に直交する投影面に投影した投影図において、負荷転動路２４と接続する方向転換路２６の入口中心Ｏ１と、転動体戻し路２８と接続する方向転換路２６の出口中心Ｏ２とを結んだ直線Ｌに対して、すくい上げ部４５の端部（図４中の領域Ｓ）が交差しない構成とされている。

これによって、本実施形態に係るリニアガイド１によれば、負荷転動路２４から方向転換路２６に移り無負荷状態になった球状転動体１０は、方向転換路２６の壁面とレール側軌道溝５に抱え込まれながら、振動が少なく安定した状態ですくい上げ部４５に衝突する。
そのため、球状転動体１０を抱え込む領域が少なく不安定な状態ですくい上げ部に球状転動体１０が衝突していた従来の場合と比較すると、本実施形態のエンドキャップ３０は、球状転動体１０によるすくい上げ部４５への衝撃が少なく、すくい上げ部４５の破損を防ぐ効果を有している。

従って、本実施形態に係るリニアガイド１は、球状転動体１０をエンドキャップ３０の方向転換路２６に導く為のすくい上げ部４５の破損を確実に防ぐことができる。

更に、本実施形態に係るリニアガイド１の案内レール３及びエンドキャップ３０は、図５に示すように、方向転換路２６及びすくい上げ部４５の形状と、案内レール３の形状とをスライダ２０の進行方向に直交する投影面に投影した投影図において、単一円弧で構成されたレール側軌道溝５の壁面５ａを延長した仮想円Ｃに対して、負荷転動路２４と接続する方向転換路２６の入口中心Ｏ１と、転動体戻し路２８と接続する方向転換路２６の出口中心Ｏ２とを結んだ直線Ｌに平行な仮想接線Ｍを描いたときに、その接点Ｐが案内レール３の輪郭線よりも外側にある構成とされている。

これによって、本実施形態に係るリニアガイド１によれば、方向転換路２６を通過して負荷転動路２４へ移る球状転動体１０は、レール側軌道溝５の角隅部５ｂとの干渉を避けることができる。
そのため、本実施形態の案内レール３及びエンドキャップ３０は、球状転動体１０の破損を防ぐ効果も有している。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

ここで、上述した本発明に係るリニアガイドの実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］～［２］に簡潔に纏めて列記する。
［１］ 側面に長手方向に沿って形成されたレール側軌道溝（５）を有する案内レール（３）と、
前記レール側軌道溝（５）と共に負荷転動路（２４）を構成するスライダ側軌道溝（２３）と、前記スライダ側軌道溝（２３）と略平行に形成された転動体戻し路（２８）とを有して前記案内レール（３）を跨ぐようにスライド自在に係合するスライダ（２０）のスライダ本体（２１）と、
前記負荷転動路（２４）と前記転動体戻し路（２８）とを連結する方向転換路（２６）を有して前記スライダ本体（２１）の軸方向の端部にそれぞれ取り付けられる一対のエンドキャップ（３０）と、
前記負荷転動路（２４）と前記転動体戻し路（２８）と前記方向転換路（２６）とを転動する球状転動体（１０）と、
前記負荷転動路（２４）を転動する前記球状転動体（１０）を前記方向転換路（２６）に導くために前記エンドキャップ（３０）に形成されたすくい上げ部（４５）と、を備えるリニアガイド（１）であって、
前記方向転換路（２６）及び前記すくい上げ部（４５）の形状と、前記案内レール（３）の形状とを前記スライダ（２０）の進行方向（軸方向）に直交する投影面に投影した投影図において、
前記負荷転動路（２４）と接続する前記方向転換路（２６）の入口中心（Ｏ１）と、前記転動体戻し路（２８）と接続する前記方向転換路（２６）の出口中心（Ｏ２）とを結んだ直線（Ｌ）に対して、前記すくい上げ部（４５）の端部（領域Ｓ）が交差しない構成とされる、
ことを特徴とするリニアガイド（１）。

上記［１］の構成によれば、負荷転動路（２４）から方向転換路（２６）に移り無負荷状態になった球状転動体（１０）は、方向転換路（２６）の壁面とレール側軌道溝（５）に抱え込まれながら、振動が少なく安定した状態ですくい上げ部（４５）に衝突する。
そのため、球状転動体（１０）を抱え込む領域が少なく不安定な状態ですくい上げ部に球状転動体（１０）が衝突していた従来の場合と比較すると、本構成のエンドキャップ（３０）は、球状転動体（１０）によるすくい上げ部（４５）への衝撃が少なく、すくい上げ部（４５）の破損を防ぐ効果を有している。

［２］ 前記方向転換路（２６）及び前記すくい上げ部（４５）の形状と、前記案内レール（３）の形状とを前記スライダ（２０）の進行方向（軸方向）に直交する投影面に投影した投影図において、
単一円弧で構成された前記レール側軌道溝（５）の壁面（５ａ）を延長した仮想円（Ｃ）に対して、前記負荷転動路（２４）と接続する前記方向転換路（２６）の入口中心（Ｏ１）と、前記転動体戻し路（２８）と接続する前記方向転換路（２６）の出口中心（Ｏ２）とを結んだ直線（Ｌ）に平行な仮想接線（Ｍ）を描いたときに、その接点（Ｐ）が前記案内レール（３）の輪郭線よりも外側にある構成とされる、
ことを特徴とする上記［１］に記載のリニアガイド（１）。

上記［２］の構成によれば、方向転換路（２６）を通過して負荷転動路（２４）へ移る球状転動体（１０）は、レール側軌道溝（５）の角隅部（５ｂ）との干渉を避けることができる。そのため、本構成の案内レール（３）及びエンドキャップ（３０）は、球状転動体（１０）の破損を防ぐ効果も有している。

１ リニアガイド
３ 案内レール
５ レール側軌道溝
１０ 球状転動体
２０ スライダ
２１ スライダ本体
２３ スライダ側軌道溝
２４ 負荷転動路
２６ 方向転換路
２８ 転動体戻し路
３０ エンドキャップ
３３ 潤滑剤導入部
４５ すくい上げ部
Ｏ１ 方向転換路の入口中心
Ｏ２ 方向転換路の出口中心

Claims (2)

1. 側面に長手方向に沿って形成されたレール側軌道溝を有する案内レールと、
   前記レール側軌道溝と共に負荷転動路を構成するスライダ側軌道溝と、前記スライダ側軌道溝と略平行に形成された転動体戻し路とを有して前記案内レールを跨ぐようにスライド自在に係合するスライダのスライダ本体と、
   前記負荷転動路と前記転動体戻し路とを連結する方向転換路を有して前記スライダ本体の軸方向の端部にそれぞれ取り付けられる一対のエンドキャップと、
   前記負荷転動路と前記転動体戻し路と前記方向転換路とを転動する球状転動体と、
   前記負荷転動路を転動する前記球状転動体を前記方向転換路に導くために前記エンドキャップに形成されたすくい上げ部と、を備えるリニアガイドであって、
   前記方向転換路及び前記すくい上げ部の形状と、前記案内レールの形状とを前記スライダの進行方向に直交する投影面に投影した投影図において、
   前記負荷転動路と接続する前記方向転換路の入口中心と、前記転動体戻し路と接続する前記方向転換路の出口中心とを結んだ直線に対して、前記すくい上げ部の端部が交差しない構成とされる、
   ことを特徴とするリニアガイド。
2. 前記方向転換路及び前記すくい上げ部の形状と、前記案内レールの形状とを前記スライダの進行方向に直交する投影面に投影した投影図において、
   単一円弧で構成された前記レール側軌道溝の壁面を延長した仮想円に対して、前記負荷転動路と接続する前記方向転換路の入口中心と、前記転動体戻し路と接続する前記方向転換路の出口中心とを結んだ直線に平行な仮想接線を描いたときに、その接点が前記案内レールの輪郭線よりも外側にある構成とされる、
   ことを特徴とする請求項１に記載のリニアガイド。

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