JP2939846B2 - 直線運動用ベアリングのシール装置 - Google Patents
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Description
ット、或いは各種の一般機械の直線運動部分において使
用される直線運動用ベアリングのシール装置に関し、特
に、木工機械のような塵埃の多い環境下での使用に好適
なシール装置に関する。
に転動体を介在させて軌道台に沿って運動する運動体と
から成る直線運動用ベアリングには、通常、シール手段
が設けられている。このシール手段は、塵埃や切削屑等
(以下、「塵埃等」という。)が軌道台と運動体の転動
体転動溝に侵入しないようにするためのものであり、且
つ、軌道台と運動体との間の潤滑剤が外部に漏れないよ
うにするためのものでもある。
36号公報に記載されるように、運動体に薄板状のゴム
等のシール部材を取付けて、軌道台との間の隙間を塞ぐ
接触式のものがある。図26及び図27は、上述の公報
に記載されたシール手段を具えた直線運動用ベアリング
300である。シール部材310は、図28(a)に示
されるように、一対の側板312,314と一対の底板
316,318からなる。各々の側板312,314に
は、図28(b)及び図28(c)に示されるように、
シール部材313が固着されており、このシール部材3
13のリップ313’は軌道台322と運動体320と
の間の軸方向に開口する隙間を密封する。また、各々の
底板316,318にはシール部材319が固着されて
おり、このシール部材319のリップ319’は軌道台
322と運動体320との間の下方に開口する隙間を密
封する。
した塵埃等の大きさや硬度、或いは、シール部材のリッ
プの強度によって、塵埃等はシール部材310を通過し
て運動体320内部に侵入することがあって、特に、木
工所の木工機械に直線運動用ベアリング300を取付け
た場合のように、塵埃等の多い雰囲気下で使用した場合
は、細かな塵埃や大きな塵埃が多量にシール部材310
を通過して運動体320内部に入り込み、転動体転動溝
に侵入するため、直線運動用ベアリングの運動体本体の
寿命に至る前に転動体や転動体転動溝が破損してしまう
ことがあった。当然のことながら、このような場合、シ
ール部材310のリップも早期に破損することから、シ
ール手段としての機能も喪失することになる。
で直線運動用ベアリングを使用する場合は、図29に示
されるように、ジャバラ330を併用することもできる
が、取付けスペースが余分に必要になること、コストア
ップになること、及び、長さに制約がある場合にはジャ
バラが取付けられないこと等の欠点がある。しかも、ジ
ャバラの伸縮時にジャバラの下部開口より塵埃等がジャ
バラ内部に吸い込まれて、結局、前述のように、直線運
動用ベアリングはその寿命に至る前に破損することがあ
った。
た塵埃等が運動体内部に侵入する前に、確実に塵埃等を
取り除くことのできるシール装置を提供することにあ
る。このように、塵埃等を取り除くことにより、直線運
動用ベアリングの寿命を延長することができる。
軌道台との間に転動体を介在させて前記軌道台に沿って
運動する運動体とから成る直線運動用ベアリングにおけ
るシール装置であって、前記運動体の運動方向端部に、
その内側形状が前記軌道台の外面の輪郭に沿って形成さ
れると共に該軌道台の外面との間に僅かな隙間を有する
一対の金属製端面プレートと、該端面プレート間に挟持
される支持部材とが取付けられ、該支持部材の内側に設
けた切欠に、前記軌道台の外面の輪郭と相補い合う端面
形状を有すると共に前記一対の端面プレートによって運
動方向に対する動きを拘束された金属製軸受材料から成
るシール部材と、該シール部材を前記軌道台の外面に対
して弾性的に付勢するばね部材とを介装したことを特徴
とする、直線運動用ベアリングのシール装置より前記課
題を解決するものである。また、前記シール部材は、前
記軌道台の上面をシールする上部シール部材と前記軌道
台の側面をシールする側部シール部材とから成ることが
好ましい。さらに、前記ばね部材の付勢力を調整する付
勢力調整手段を具えることが好ましい。
な異物は、外方側端面プレートのスクレーパ機能によっ
て掻き落とされる。そして、軌道台の外面と外方側端面
プレートとの隙間を通過した塵埃等の比較的細かい異物
は、運動方向に対する動きを拘束され且つ軌道台の外面
に面(又は線)で均一密接するシール部材によって払拭
され、運動体内部への異物の侵入が確実に阻止される。
特に、溶接スパッタ等の熱い異物が軌道台の外面に固着
した場合には、シール部材が外方側端面プレートで掻き
落とせない異物を掻き落とす。
ル部材と軌道台の側面をシールする側部シール部材とを
設けた構成では、上部シール部材が軌道台の上面に常時
弾性的に付勢されているから、上部シール部材はシール
機能の他に振動に対する吸収作用があり、運動体の走行
性能を向上させる。
する。図1乃至図17は、本発明による直線運動用ベア
リング10のシール装置100の第1実施例を示してい
る。本実施例のシール装置100は、例えば、図1に示
された周知のエンドキャップ式直線運動用ボールベアリ
ングに好適に適用できるので、以下、この種の直線運動
用ベアリングについて詳述する。
されるように、左右外側面に軸方向に延びる上下2条の
転動体転動溝14,15,16,17が形成されてい
る。そして、鞍形状の運動体20が軌道台12に跨がる
ように設けられている。運動体20は、運動体本体21
と一対のエンドキャップ50,50からなる。運動体本
体21の左右脚部22,23の内側面には、図4に示さ
れるように、転動体転動溝24,25,26,27が形
成されている。軌道台12の転動体転動溝14,15,
16,17と運動体本体21の転動体転動溝24,2
5,26,27の間には、多数の転動体(図示せず)が
挿填されている。転動体の例としてボールがある。運動
体20は、転動体を介して軌道台12上を軸方向に移動
する。
転動体が軌道台12の転動体転動溝14,15,16,
17及び運動体本体21の転動体転動溝24,25,2
6,27に略々45°の接触角でアンギュラコンタクト
し、且つ、軌道台12の片側の上下2条の転動体転動溝
14,15(又は16,17)と転動体との接触線が軌
道台12の軸方向と直角の断面において軌道台12の外
方で略々直角に交わっており(図18参照)、運動体本
体21に作用する上下左右方向からの負荷に対して同一
定格荷重になるとともに、モーメント荷重に対しても安
定なものである。
る。運動体20は前述のように、運動体本体21と、そ
の両端面に固着されるエンドキャップ50,50からな
る。運動体本体21には、図4に示されるように、その
左右脚部22,23の内側面に、軌道台12の各々の転
動体転動溝14,15,16,17に対応する左右上下
各々2条の転動体転動溝24,25,26,27が形成
されている。そして、各々の転動体転動溝24,25,
26,27に対応して、転動体を戻すための転動体戻り
孔34,35,36,37が、左右上下各々2条づつ脚
部22,23の肉厚部内に穿設されている。運動体本体
21の両端面のねじ孔28,29は、シール装置100
を運動体本体21に固定するために設けられている。3
8,39はエンドキャップ50,50を運動体本体21
に固着するためのねじ孔である。
ている。一対のエンドキャップは同じ構造である。エン
ドキャップ50には、貫通孔52,54及び深ざぐり孔
56,58が形成されている。そして、取付ボルト7
0,72がエンドキャップ50に設けられた貫通孔5
2,54を通って運動体本体21のねじ孔38,39に
螺合される。エンドキャップ50が運動体本体21に固
着されたとき、取付ボルト70,72の頭部は深ざぐり
孔56,58に埋没する。62,64は貫通孔である。
さらに、環状凹部40,41が形成されている。エンド
キャップ50の貫通孔62,64の運動体本体21側に
は、前記環状凹部40,41に嵌合する環状凸部66,
68が形成されている。環状凹部40,41及び環状凸
部66,68が嵌合することにより、エンドキャップ5
0,50と運動体本体21との間の位置決めが行なわれ
る。エンドキャップ50,50の凹部74,76は、図
7に示されるような上下方向をシールする底板シール2
10,220を運動体20に嵌着するためのものであ
る。底板シール210,220のサイド部212,21
4,222,224は凹部74,76に嵌合する。底板
シール210,220の底部216,226は、運動体
本体21の下面を軸方向に延びる切欠48,49と、エ
ンドキャップ50,50の下面を軸方向に延びる切欠7
8,79に嵌まり合う。
ねじ孔42には、図1及び図3に示されるように、グリ
ースニップル44が取付けられ、このグリースニップル
44から供給されるグリース又はオイルは、運動体本体
21の供給孔46を通りエンドキャップ50,50に設
けた供給道(図示せず)を介して転動体転動溝14,1
5,16,17,24,25,26,27に供給され
る。なお、本実施例では、グリースニップル44を運動
体本体21の側面に設けたが、エンドキャップ50,5
0の端面に設けることもできる。
体本体21の左右脚部22,23の上下2条の転動体転
動溝24,25,26,27の中間に、例えば、図26
に符号324で示される転動体脱落防止のためのリテー
ナを取付け、一端のエンドキャップ50を運動体本体2
1に固定し、次に、転動体転動溝24,25,26,2
7とリテーナの間、及び、転動体戻り孔34,35,3
6,37に転動体を入れ、その後に運動体本体21の他
端にエンドキャップ50を固定して行なう。そして、一
対の底板シール210,220をエンドキャップ50,
50の凹部74,76に嵌着する。なお、エンドキャッ
プ50,50には、転動体転動溝24,25,26,2
7と転動体戻り孔34,35,36,37をつないで無
限循環路を形成するためのU字状に湾曲した転動体方向
変換路(図示せず)が設けられていることは言うまでも
ない。最後に、グリースニップル44を運動体本体12
の側面のねじ孔42に螺合させ、直線運動用ベアリング
10の組立が完了する。
る。図1及び図2に戻り、本発明のシール装置100
は、軌道台12の転動体転動溝14,15,16,17
を含む外側面をシールする一対の側部シール部材11
0,120と、軌道台12の上面をシールする上部シー
ル部材130と、圧縮ばね140と、側部シール部材1
10,120及び上部シール部材130を支持する支持
部材150と、側部シール部材110,120、上部シ
ール部材130並びに支持部材150を挟持する一対の
端面プレート180,190とを有してなる。そして、
一対の端面プレート180,190及び支持部材150
は、ボルト200,202により運動体の各々の軸方向
(運動方向)端面に固定される。
ール部材130は、金属製軸受材料からなる。その一例
として、滑り軸受の分野では公知のホワイトメタルがあ
る。ホワイトメタルを本発明の側部シール部材110,
120及び上部シール部材130に利用する理由は、こ
の材料の持つ利点である(a) なじみやすいこと、(b)焼
付きにくいこと、(c) すり合わせが容易であること、
(d) 摩擦・摩耗性が良好であること(e) チリやホコリの
埋込み性が良好であること、に着目したものである。
示されるように、軌道台12の側面の上下2条の転動体
転動溝14,15,16,17に略々一致する円弧部1
12,114,122,124を有し、軌道台12の側
面の輪郭と相補い合う形状をしている。凹部116,1
26の深さは、図9の圧縮ばね140から適切な付勢力
を受けるように設定されている。或いは、圧縮ばね14
0を変更することにより、適切な付勢力を生じるように
することもできる。
面の輪郭と相補い合う端面形状になっている。本実施例
の軌道台12は上面が平坦になっているので、上部シー
ル部材130は、図10に示されるように、細長い板状
である。132は、圧縮ばね140を受け入れる凹部で
ある。図11は図10の断面図である。なお、上部シー
ル部材130として、図12又は図13に示されるよう
な他の断面形状を有するものも利用することができる。
34が平坦である。その接触面134は軌道台12の上
面に全面的に接触する。図12の上部シール部材13
0’は、接触面134’に軌道台12の長手方向と直角
の方向に延びる離間した一対の外縁部136,136を
有する。外縁部136,136は軌道台12の上面にお
いて複数箇所で接触する。図13の上部シール部材13
0”は、接触面134”に軌道台12の長手方向と直角
に方向に延びる複数の先細突起138,138…を有す
る。各々の先細突起138が軌道台12の上面に線接触
することにより、シール効果が高められる。132’,
132”は、各々、圧縮ばね140を受け入れる凹部で
ある。凹部132’,132”の深さは、図9の圧縮ば
ね140から適切な付勢力を受けるように設定されてい
る。或いは、圧縮ばね140を変更することにより、適
切な付勢力を生じるようにすることもできる。
図及び下面図である。支持部材150は、運動体本体2
1と同じような鞍形状である。上部152及び脚部16
0,162は内側に各々切欠154,164,166を
有する。切欠154,164,166は、側部シール部
材110,120及び上部シール部材130が嵌まり合
う形状である。上部152の内側には圧縮ばね140を
受け入れる凹部156が形成されている。本実施例の支
持部材150では、脚部160,162の内側に凹部が
形成されていないが、上部152と同様に圧縮ばね14
0を受け入れる凹部を形成することもできる。170,
172はボルト200,202を挿通させる貫通孔であ
る。
ール部材130の板厚は、支持部材150の板厚と略々
同じである。従って、側部シール部材110,120及
び上部シール部材130は、一対の端面プレート18
0,190の間で軌道台12に向うように動きを拘束・
案内されている。
とインナープレート190からなる。アウタープレート
180及びインナープレート190は同じ形状であり、
その一方が図16に示されている。アウタープレート1
80及びインナープレート190は、支持部材150の
外形と略々同じである。そして、その内側形状は、軌道
台12の輪郭と相似し、軌道台12との間で僅かな隙間
を有するように寸法が決められている。
及びインナープレート190の各々の貫通孔170,1
72,184,186,194,196を通じるボルト
200,202によりシール装置100は運動体20の
各々の端面に固着される。なお、支持部材150及び端
面プレート180,190の材質は、鉄やアルミ合金等
の金属である。
られる。まず、運動体20を軌道台12に差し込む。図
1に示されるように、運動体20を軌道台12の一端に
移動させる。インナープレート190、支持部材15
0、圧縮ばね140、上部シール部材130、圧縮ばね
140、側部シール部材110,120、アウタープレ
ート180の順で軌道台12に差し込み、インナープレ
ート190がエンドキャップ50の端面に密着し、且
つ、各々の部材が揃うようにしてボルト200,202
を締め付ける。次に、軌道台12の他端に運動体20を
移動し、同様にシール装置100を運動体20に固定す
る。なお、軌道台12の長さが極端に長い場合は、同じ
輪郭の比較的短い軌道台上でシール装置100を運動体
20に固定した後、実際に使用される長い軌道台12に
差し替えることが行なわれる。
100を軌道台12上で数回往復移動させる。側部シー
ル部材110,120及び上部シール部材130の両端
面は一対の端面プレート180,190の間で案内さ
れ、両シール部材110,120,130の接触面は圧
縮ばね140により弾性的に軌道台12の表面に押圧さ
れる。側部シール部材110,120及び上部シール部
材130の材質として、他の金属になじみ易く、すり合
わせの容易なホワイトメタルを採用しているから、この
ように往復移動させることにより、軌道台12の表面に
側部シール部材110,120及び上部シール部材13
0が倣うことになる。
うに、軌道台12の表面に付着した比較的大きな木工片
等の多量の切粉等の異物は、まず、アウタープレート1
80で排除される。軌道台12とアウタープレート18
0の隙間Cを通過した比較的細かい塵埃等の異物は、軌
道台12の表面に密接する側部シール部材110,12
0及び上部シール部材130により排除される。本発明
のシール装置100は、アウタープレート180と側部
シール部材110,120及び上部シール部材130の
協働作用により、溶接スパッタ等のように軌道台12の
表面に固着した異物であっても、そのスクレーパとして
の機能により掻き落とされる。このように、大きな異
物、細かい塵埃、さらには、軌道台12の表面に固着す
る熱い溶接スパッタ等の異物は、シール装置100によ
り運動体20内に侵入することを阻止される。また、側
部シール部材110,120及び上部シール部材130
とも、軌道台12の表面に圧縮ばね140の付勢力によ
り略々一定押圧面(又は線)で接触しシールするから、
単にゴムシールの弾力性によってシールする従来のもの
比べてシール効果は格段に高くなる。さらに、上部シー
ル部材130は、圧縮ばね140の弾圧力によって、運
動体20に作用する振動を吸収することになるから、運
動体20の走行性能も向上する。
いられている図18に示される軌道台12に使用しても
効果があるが、図19、図21及び図22に示される軌
道台に使用すると、さらにそのシール効果を向上する。
図18の軌道台は、上面に取付け用の孔18が形成され
たものである。孔18に溜まった異物は上部シール部材
130で除去することは不可能である。孔18に溜まっ
た異物が運動体20内で飛散すると、転動体転動溝1
4,15,16,17,24,25,26,27に異物
が付着することになるので好ましくない。
部に図20に示される樹脂製の埋栓13が嵌着されたも
のである。これにより、軌道台12の上面は窪みのない
平坦なものとなり、上部シール部材130によって異物
は完全に除去されることになる。図21に示される軌道
台12’は、下部に幅広部を形成した逆T字型のもので
ある。幅広部には、軌道台固定用の孔19,19が形成
されており、軌道台12’の上面は平坦となっている。
同図の軌道台12’は、その上面に付着した塵埃等の異
物が上部シール部材130によって完全に除去されるよ
うにしたものである。図22に示される軌道台12”
も、図21の軌道台12’と同じように、上面が平坦に
なっており、それに付着する塵埃等の異物を完全に除去
するようにしたものである。
実施例を示している。本実施例における支持部材250
は、上部252及び脚部260,262においてねじ孔
258,268を有する。ねじ孔258,268には六
角孔付き止めねじ288が螺合する。298は六角ナッ
トであって、各々の六角孔付き止めねじ288の弛み止
めのために使用される。本実施例はこのような構成であ
るから、六角孔付き止めねじ288により圧縮ばね14
0のばね圧を調整することができる。なお、六角ナット
298を使用するスペースが無い場合には、ばね圧を調
節した後、市販のねじ弛み止め接着剤を用いて、六角孔
付き止めねじ288を支持部材250のねじ孔258,
268に固着してもよい。
実施例を示している。上記第1及び第2実施例と異なる
点は、圧縮ばね140の替わりに、図25に示されるよ
うな板ばね141を利用したことである。側部シール部
材111及び上部シール部材131は、各々の両縁に突
起113,133を有する。板ばね141は、その両縁
間を突起113,133に固着され、側部シール部材1
11及び上部シール部材131と一体化している。板ば
ね141は支持部材150’に当接する。また、第2実
施例と同様に六角孔付き止めねじを利用して、板ばね1
41のばね圧を調整することもできる。
ール装置を併用することができる。なお、以上の実施例
では、エンドキャップ式直線運動用ボールベアリングに
シール装置を適用したものを例示したが、本発明のシー
ル装置は、チューブ式直線運動用ボールベアリングやロ
ーラ式直線運動用ベアリングにも適用できることは言う
までもない。しかしながら、図示した実施例は例示のた
めのものであって、技術思想としての本発明を限定する
ものではない。従って、本発明は、軌道台に対して運動
体が跨がる形状の典型的な直線運動用ベアリングに限定
されるものではなく、軌道台と運動体の形状が変われ
ば、適宜それに応じて適用することができるものであ
る。なお、本明細書において、「上面」、「側面」の語
は、図1、図2に示されるような典型的配置関係を基準
として用いたものである。しかし、実際の使用態様がこ
れに限定されるものでないことはいうまでもない。
的大きな異物は、外方側端面プレートのスクレーパ機能
によって掻き落とされる。そして、軌道台の外面と外方
側端面プレートとの隙間を通過した塵埃等の比較的細か
い異物は、運動方向に対する動きを拘束され且つ軌道台
の外面に面(又は線)で均一密接するシール部材によっ
て払拭され、運動体内部への異物の侵入が確実に阻止さ
れる。特に、溶接スパッタ等の熱い異物が軌道台の外面
に固着した場合には、シール部材が外方側端面プレート
で掻き落とせない異物を掻き落とす。
で、軌道台になじみやすく、焼付にくく、耐摩耗性が良
好である等の効果がある。
が軌道台の上面に常時弾性的に圧接されているから、上
部シール部材はシール機能の他に振動に対する吸収作用
があり、運動体の走行性能を向上させる効果がある。
力を調整できるから、シール部材に常時適切な付勢力を
付与することができる効果がある。
ングとシール装置との斜視図である。
の正面図である。
である。
の斜視図である。
る。
図である。
る。
る。
図である。
断面を含む正面図である。
図である。
視図である。
る。
る。
は(a)のb−b線断面図、(c)は(a)のc−c線
断面図である。
図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 軌道台と、該軌道台との間に転動体を介
在させて前記軌道台に沿って運動する運動体とから成る
直線運動用ベアリングにおけるシール装置であって、 前記運動体の運動方向端部に、その内側形状が前記軌道
台の外面の輪郭に沿って形成されると共に該軌道台の外
面との間に僅かな隙間を有する一対の金属製端面プレー
トと、該端面プレート間に挟持される支持部材とが取付
けられ、 該支持部材の内側に設けた切欠に、前記軌道台の外面の
輪郭と相補い合う端面形状を有すると共に前記一対の端
面プレートによって運動方向に対する動きを拘束された
金属製軸受材料から成るシール部材と、該シール部材を
前記軌道台の外面に対して弾性的に付勢するばね部材と
を介装した ことを特徴とする、 直線運動用ベアリングのシール装置。 - 【請求項2】 前記シール部材が前記軌道台の上面をシ
ールする上部シール部材と前記軌道台の側面をシールす
る側部シール部材とから成る、請求項1記載の直線運動
用ベアリングのシール装置。 - 【請求項3】 前記ばね部材の付勢力を調整する付勢力
調整手段を具えた、請求項1又は2記載の直線運動用ベ
アリングのシール装置。
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