JP4086960B2

JP4086960B2 - 直線運動装置の保護スクレーパ及び直線運動装置

Info

Publication number: JP4086960B2
Application number: JP09944398A
Authority: JP
Inventors: 武樹白井; 英一道岡; 光明本間
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 1998-04-10
Filing date: 1998-04-10
Publication date: 2008-05-14
Anticipated expiration: 2018-04-10
Also published as: JPH11294451A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば直線案内装置やボールねじ、ボールスプライン等、ボール又はローラ等の転動体を介して軌道軸とスライド部材とが相対的に移動自在に係合した直線運動装置において、その軌道軸の表面に付着した異物を除去するための保護スクレーパ、更にはこの保護スクレーパを備えた直線運動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の直線運動装置としては、工作機械や搬送装置等の直線案内部に使用され、ベッド又はサドル等の固定部上でテーブル等の可動体を案内する直線案内装置や、この直線案内装置と共に使用され、モータの回転量に応じた直線運動のストロークを上記可動体に対して与えるボールねじ等が知られている。
【０００３】
前者の直線案内装置は、上記固定部上に配設されると共に長手方向に沿ってボールの転走溝が形成された軌道レール（軌道軸）と、多数のボールを介して上記軌道レールの転走溝と対向する負荷転走溝を有すると共に、この負荷転走溝を転走するボールの無限循環路が形成された摺動台（スライド部材）とからなり、ボールの無限循環に伴い、上記可動体を支持した摺動台が軌道レールに沿って連続的に直線運動するように構成されている。また、これとは逆に、固定した摺動台に対して軌道レールが運動するように構成されている場合もある。
【０００４】
一方、後者のボールねじは、螺旋状のボール転走溝が所定のリードで形成されたねじ軸（軌道軸）と、多数のボールを介して上記ボール転走溝と対向する負荷転走溝を有すると共に、この負荷転走溝を転走するボールの無限循環路が形成されたナット部材（スライド部材）とからなり、これらねじ軸とナット部材との相対的な回転運動に伴ってボールが上記無限循環路内を循環し、ナット部材とねじ軸とが軸方向へ相対的に運動するように構成されている。
【０００５】
これらの直線運動装置では、軌道レールと摺動台との隙間あるいはねじ軸とナット部材との隙間にゴミや異物が侵入すると、ボールや転走溝の異常磨耗の原因となり、これによって装置寿命が短命化することから、かかる隙間を外部雰囲気から密封する防塵手段が必要となる。
【０００６】
従来、かかる防塵手段としては、摺動台の移動方向の両端部にゴム製等のシール部材を装着すると共に該シール部材を軌道レールに密着させ、摺動台の移動に伴って軌道レールに付着したゴミや異物を排除し、これらが摺動台の内部に侵入するのを防止するように構成したものが知られている。また、かかるシール部材は軌道レールに密着していることから、ボールを潤滑しているグリース等の潤滑剤が摺動台の内部から流出するのを防止する役割も果たしている。
【０００７】
一方、軌道レールに溶接のスパッタ等が貼りついてしまった場合、これに上記シール部材が引っ掛かって破損してしまう懸念もあるので、かかる不都合を回避すべく、軌道レールと極僅かな隙間を介して対向する金属製等のスクレーパを上記シール部材の外側に装着し、このスクレーパによって軌道レールに貼り付いた異物を削ぎ落とすようにした構成も知られている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述の如く上記シール部材は潤滑剤が摺動台の内部から外部へ漏出するのを防止していることから、摺動台の移動方向の後端に位置するシール部材は該摺動台の移動に伴って軌道レールの表面に付着した潤滑剤を拭き取っていることにもなり、摺動台の移動方向が逆向きとなった場合、今度は摺動台の移動方向の前端に位置するようになったシール部材と軌道レールとの摩擦抵抗が増加し、摺動台の円滑な移動が妨げられる他、軌道レールとの摩擦によってシール部材が破損してしまう恐れもあった。
【０００９】
また、シール部材の外側に装着された金属製スクレーパはスパッタ等の大きな異物は除去し得るものの、軌道レールと密着していないことから、小さなゴミや塵芥は除去することができず、結果的にスクレーパのみでは軌道レールと摺動台の隙間を密封することはできず、常にシール部材と併用しなければならなかった。
【００１０】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、劣悪な環境下で直線運動装置を使用するのでなければ、シール部材を使用せずともゴミや異物が軌道軸とスライド部材との隙間に侵入するのを効果的に防止することができると共に、シール部材と併用する場合には、該シール部材の軌道レールとの摩擦を抑え、スライド部材の運動の円滑化を図ることが可能な直線運動装置の保護スクレーパ、更にはこれを備えた直線運動装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、転動体を介して軌道軸に係合するスライド部材に装着され、かかる軌道軸に付着した異物を上記スライド部材と軌道軸との相対的な移動に伴って除去する直線運動装置の保護スクレーパであって、潤滑油を含浸すると共に軌道軸に密着する弾性部材と、この弾性部材を上記スライド部材との間に挟み込む補強板とから構成されることを特徴とするものである。
【００１２】
また、このような保護スクレーパを備えた本発明の直線運動装置は、転動体の転走面が形成された軌道軸と、上記転動体を介して軌道軸に係合すると共に該軌道軸と相対的に移動するスライド部材と、このスライド部材に装着されると共に、かかる相対移動に伴って上記軌道軸の表面に付着した異物を除去する保護スクレーパとを備えた直線運動装置を前提とし、上記保護スクレーパが、潤滑油を含浸すると共に軌道軸に密着する弾性部材と、この弾性部材を上記スライド部材との間に挟み込む補強板とから構成されることを特徴とするものである。
【００１３】
このような本発明の保護スクレーパによれば、潤滑油を含浸した弾性部材を軌道軸に密着させると共に、かかる弾性部材を補強板によってスライド部材との間に挟み込んでいることから、ある程度の強度で上記弾性部材を軌道軸に対して摺接させることができ、シール部材を用いずとも摺動台の内部にゴミや異物が侵入するのを防止することが可能となる。
【００１４】
また、上記弾性部材は潤滑油を含浸していることから、かかる弾性部材は潤滑油を軌道軸に塗布しながら該軌道軸と摺接することとなり、弾性部材の密着によってスライド部材の摺動抵抗が極端に増加することもない。
【００１５】
更に、切削粉やクーラントが飛散する劣悪な環境下においても、この保護スクレーパとスライド部材との間にゴム製等のシール部材を介装することにより、一層完全にスライド部材と軌道軸の隙間を外部から密封することができ、しかも弾性部材に含浸された潤滑油によって軌道軸が潤滑されることから、シール部材と軌道軸との摩擦を低減化することも可能となる。
【００１６】
このような技術的手段において、上記弾性部材は軌道軸に対して密着していることが必要であるが、両者を容易に密着させるという観点からすれば、かかる弾性部材を収容すると共に該弾性部材よりも小さめに形成された凹所を上記補強板に形成し、かかる凹所に弾性部材を押し込むように構成するのが好ましい。このように構成すれば、補強板の凹所に押し込められた弾性部材は軌道軸に向けて該凹所より膨出するので、かかる弾性部材と軌道軸とを容易に密着させることができるものである。
【００１７】
また、軌道軸に貼りついたスパッタ等に対してもこの保護スクレーパを有効なものとするためには、上記補強板が僅かな隙間を介して軌道軸と対向するように構成し、かかる補強板を金属等からなるスクレーパの代用とするのが好ましい。このように構成すれば、スライド部材に対して別個にスクレーパを装着する手間が省け、生産コストの低減化を図ることも可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明の保護スクレーパ及びこれを装着した直線運動装置を詳細に説明する。
図１及び図２は本発明の直線運動装置の一例としての直線案内装置を示す側面図及びその拡散分解斜視図である。この直線案内装置は、長手方向に沿ってボールの転走面１１が形成された軌道レール（軌道軸）１と、転動体としての多数のボール３を介してこの軌道レール１に係合すると共に内部に該ボールの無限循環路を備えた摺動台（スライド部材）２と、この摺動台２の移動方向の前後両端面に装着されると共に、かかる摺動台２の移動に伴って軌道レール１の表面に潤滑油を塗布する一対の潤滑油供給部材４，４と、軌道レール１に密着するシールリップ部５１を備えて上記潤滑油供給部材４の外側に配置されたシール部材としてのエンドシール５と、このエンドシール５の外側から摺動台２に装着されると共に上記軌道レール１に密着する保護スクレーパ６とから構成されており、かかるボール３の循環に伴って上記摺動台２が軌道レール１上を往復運動するように構成されている。尚、図２において、上記エンドシール５は薄板状の芯金５２に対してゴム層を加硫接着して、上記シールリップ部５１を形成している。
【００１９】
また、上記摺動台２は、テーブル等の機械装置の取付け面２１を備えると共にボール３を循環させるためのボール戻し孔２２を備えた略サドル状のブロック本体２３と、このブロック本体２３の前後両端面に固定された一対のエンドプレート２４，２４とから構成されている。かかるエンドプレート２４には、上記軌道レール１のボール転走面１１からボール３を掬い上げて上記ブロック本体２３のボール戻し孔２２に送り込む一方、このボール戻し孔２２からボール転走面１１へボール３を送り込む方向転換路（図示せず）が形成されており、このエンドプレート２４を取付ボルト２５を用いてブロック本体２３に固定することにより、上記摺動台２にボール３の無限循環路が形成されるようになっている。
【００２０】
更に、上記エンドプレート２４には上記無限循環路に対して潤滑油を注油するための給油口２６が設けられておれり、かかる給油口２６には上記保護スクレーパ６、エンドシール５及び潤滑油供給部材４を介して供給ニップル２７が装着されるようになっている。
【００２１】
また更に、上記保護スクレーパ６、エンドシール５及び潤滑油供給部材４は固定ボルト２８によって各エンドプレート２４の上から摺動台２に装着されるが、かかる固定ボルト２８の締結によって保護スクレーパ６等が潰れてしまうのを防止するため、各部材４，５，６には夫々の厚みに応じたボス２９ａ，２９ｂ，２９ｃが嵌め込まれ、上記固定ボルト２８はこれらボスを貫通して摺動台２に螺合するようになっている。
【００２２】
図３乃至図７は上記潤滑油供給部材４を示すものである。
図示のように、潤滑油供給部材４は、上記摺動台２のエンドプレート２４に装着されるケーシング４０（図２参照）と、このケーシング４０内に収容されると共に上記軌道レール１に当接して該軌道レール１に潤滑油を塗布する塗布体４１（図５乃至図７参照）と、この塗布体４１と共に上記ケーシング４０内に収容され、潤滑油を吸収して保持する一方で上記塗布体４１に対して潤滑油を供給する吸蔵体４２（図５乃至図７参照）と、これら塗布体４１と吸蔵体４２との間を隔離する油量調整板（油量制御手段）４３（図５及び図７参照）とから構成されている。
【００２３】
上記ケーシング４０は、吸蔵体４２及び塗布体４１の収容スペースとなる潤滑油収容室４４を備えたケーシング本体４５と、このケーシング本体４５の潤滑油収容室４４を密閉する蓋基板４６とから構成されており、上記蓋基板４６がエンドプレート２４に当接するように装着される。
【００２４】
かかるケーシング本体４５は、例えば鋼板からなる基板４７の輪郭に沿ってゴム、合成樹脂等からなる側壁４８を立設したものであり、かかる基板４７及び側壁４８によって囲まれた凹所が上記塗布体４１及び吸蔵体４２を収容する潤滑油収容室４４となっている。この潤滑油収容室４４は上記固定ボルト２８及び供給ニップル２７の貫通孔４９，５０を避けるようにして形成されると共に、軌道レール１の左右両側面に対応する潤滑油収容室４４，４４が夫々独立して設けられており、軌道レール１の左側面を潤滑する塗布体４１及び吸蔵体４２と右側面を潤滑するそれとが独立して収容されるようになっている。
【００２５】
かかる塗布体４１は含浸する潤滑油を澱みなく軌道レール１に塗布することができるよう、毛細管現象による潤滑油の移動が生じ易い材質、例えば空隙率の低いフェルト等の繊維交絡体が適しており、本実施例では空隙率５４％の羊毛フェルトを使用している。また、上記吸蔵体４２は潤滑油を多量に吸収保持することができるよう、空隙率の高いフェルト等の繊維交絡体が適している。この実施例では空隙率８１％のレーヨン混合羊毛フェルトを使用している。
【００２６】
一方、上記ケーシング本体４５の側壁４８には軌道レール１の転走面１１と対向する位置に凹溝４８ａが形成されており、かかる凹溝４８ａからは潤滑油収容室４４に収容した塗布体４１の一部である塗布片４１ａが突出し、上記転走面１１に当接するようになっている。すなわち、上記吸蔵体４２から塗布体４１へ供給された潤滑油は該塗布片４１ａを介して軌道レール１の転走面１１に塗布される。前述したように、上記潤滑油収容室４４は軌道レール１の左側面に対応したものと、右側面に対応したものとが夫々独立して設けられており、この実施例では軌道レール１の左右両側面には各々２条の転走面１１，１１が形成されていることから、軌道レール１の左側面に位置して互いに隣接する二つの塗布片４１ａ，４１ａと、右側面に位置して互いに隣接する二つの塗布片４１ａ，４１ａに対しては別個の潤滑油収容室４４，４４から潤滑油が供給されることとなる。
【００２７】
また、上記側壁４８には潤滑油収容室４４の内周縁に沿って段部５４が形成されており、かかる段部５４に上記油量調整板４３が嵌合して、塗布体４１と吸蔵体４２とを隔離するように構成されている。上記油量調整板４３は例えばステンレス薄板（本実施例では厚さ０．１〜０．２ｍｍ）から形成されており、吸蔵体４２に含浸された潤滑油を塗布体４１へ供給する供給孔５６が例えば１穴だけ開設されている。かかる供給穴５６の径及び数、すなわちその開口面積に応じて吸蔵体４２から塗布体４１への潤滑油の供給量が制御される。供給孔５６の形状は本実施例では円形であるが、他の形状を採用しても良い。供給孔５６の開設位置は図６に破線で示した位置とすることが望ましいが、これは各塗布体４１から潤滑油が供給される２条のボール転走面１１，１１に対して略均等な距離となる位置である。
【００２８】
また、上記吸蔵体４３から塗布体４２への潤滑油の供給を円滑に行うため、図４に示すように、上記ケーシング本体４５の側壁４８には空気孔５５が開設されており、ケーシング４０内の圧力が常に大気圧に保たれるようになっている。従って、吸蔵体４２から塗布体４１への潤滑油の移動は、主として繊維交絡体の内部における潤滑油の毛細管現象に依存していることになる。もっとも、吸蔵体４２に含浸された潤滑油のうち、油量調整板４３の供給孔５６よりも上方に位置する潤滑油は重力によっても塗布体４１へ移動することとなる。
【００２９】
このように構成された潤滑油供給部材４は、先ず上記側壁４８を加硫接着によって基板４７に接合して上記ケーシング本体４５を製作し、かかるケーシング本体４５の潤滑油収容室４４に潤滑油を含浸した潤滑油吸蔵体４２を収めた後、かかる潤滑油吸蔵体４２を覆うようにして油量調整板４３をケーシング本体４５の側壁４８の段部５４に嵌合させる。次いで、油量調整板４３の上に潤滑油塗布体４１を重ね、最後に蓋基板４６を加硫接着によってケーシング本体４５の側壁４８と接合する。これにより、内部に潤滑油塗布体４１及び潤滑油吸蔵体４２が収容された潤滑油供給部材４が完成する。尚、図５における符号５７は供給ニップル２７の貫通孔５０を形成すると共に、上記側壁４８と供給ニップル２７との直接接触を防止するためのリング部材である。
【００３０】
一方、上記保護スクレーパ６は、図２及び図８に示されるように、潤滑油を含浸した弾性部材６０と、この弾性部材６０を摺動台２との間に挟み込んで固定する補強板６１とから構成されており、上記弾性部材６０が軌道レール１の表面に隙間なく密着し、かかる軌道レール１に付着しているゴミや異物を上記摺動台２の移動に伴って拭い去ると共に、軌道レール１の表面に対して僅かずつ潤滑油を塗布するようになっている。
【００３１】
上記弾性部材６０は軌道レール１の上半分に嵌合する凹欠部６０ａを有して断面略サドル形状に形成されており、本実施例においては材質として微細セル構造を有する発泡ウレタンが用いられている。また、かかる発泡ウレタンの気泡は潤滑油を含浸させるべく連泡されている。具体的には、引張り強さ４３ｋｇ／ｃｍ³、伸び率３６０％、密度０．５ｇ／ｃｍ³、反発弾性５３％のものを用いた。
【００３２】
また、上記補強板６１も弾性部材と略同じ形状に形成され、図８及び図９に示すようにその周縁部には側壁６２が立設されて、上記弾性部材６０を収容する凹所６３を有している。ここで、上記弾性部材６０はこの凹所６３の大きさよりも若干大きく形成されており、かかる凹所６３内に弾性部材６０を押し込むと、該弾性部材６０が上記側壁６２によって周囲より圧縮され、図８中の矢線の如く軌道レール１に向けて弾性変形するようになっている。従って、補強板６１の凹所６３に弾性部材６０を収容すると、かかる弾性部材６０はその凹欠部６０ａ側に僅かに膨出し、軌道レール１との密着度が向上して、この保護スクレーパ６によるゴミ等の除去能力を高めることができるものである。
【００３３】
更に、上記補強板６１に形成された凹欠部６１ａは僅かな隙間（０．０５ｍｍ）を介して軌道レール１の表面と対向しており、軌道レール１に貼りついた溶接のスパッタ等をこの補強板６１によって削ぎ取るように構成されている。これにより、強固に軌道レール１に貼り付いた異物や、大きな異物が弾性部材６０と軌道レール１との間に入り込むことがなく、かかる弾性部材６０の損傷を防止することができるようになっている。
【００３４】
そして、以上のように構成された本実施例の直線案内装置では、エンドシール５の外側に上記保護スクレーパ６を装着していることから、摺動台２が軌道レール１上を移動すると、かかる保護スクレーパ６の補強板６１が大きな異物や強固に軌道レール１に貼り付いた異物を除去すると共に、軌道レール１に密着する弾性部材６０が細かな塵芥をも除去するので、これらの異物がエンドシール５を破損させたり、ボール３や軌道レール１の転走面１１を傷つけたりすることがなく、長期にわたって摺動台２の運動精度を維持することができるものである。
【００３５】
しかも、上記保護スクレーパ６の弾性部材６０は軌道レール１に対して僅かずつではあるが潤滑油を塗布しているので、かかる潤滑油によって軌道レール１とエンドシール５との摩擦抵抗も軽減され、摺動台２の円滑な運動を確保することも可能となる。
【００３６】
更に、この実施例では上記保護スクレーパ６と摺動台２との間に上記潤滑油供給部材４を装着しているので、上記摺動台２が軌道レール１上を移動すると、かかる摺動台２に装着された潤滑油供給部材４によって軌道レール１のボール転走面１１に潤滑油が塗布され、このボール転走面１１を転動するボール３の潤滑が行われる。また、上記潤滑油供給部材４と保護スクレーパ６との間には軌道レール１の表面と密着するエンドシール５が装着されているので、潤滑油供給部材４から軌道レール１に塗布された潤滑油が該エンドシール５よりも外側に漏れ出すことがなく、上記潤滑油供給部材４から軌道レール１の転走面１１に塗布される僅かな潤滑油のみでボール３を確実に潤滑することができるものである。
【００３７】
もっとも、上記保護スクレーパ６も軌道レール１に密着し、微量ではあるがこれに潤滑油を塗布していることから、摺動台２に作用する荷重が極端に小さくボール３の磨耗が問題とならない場合等は、上記潤滑油供給部材４は装着するに及ばない。また、軌道レール１に付着したゴミや異物は上記保護スクレーパ６によって拭き取られていることから、粉塵やクーラントが飛散するような劣悪な環境下で直線案内装置を使用するのでなければ、摺動台２にエンドシール５を装着せずとも、上記保護スクレーパ６の装着のみで長期にわたって摺動台２を円滑に運動させることも可能である。従って、上記保護スクレーパ６を用いれば、潤滑装置やシール部材を省略することによって直線案内装置の構成を従来よりも簡易化することができ、コストの低減化を図ることも可能となる。
【００３８】
尚、この実施例では軌道レール１に沿って摺動台２が移動する直線案内装置について本発明の保護スクレーパを適用したが、螺旋状のボール転走溝が形成されたねじ軸にボールを介してナット部材が螺合したボールねじ装置や、軸方向に沿ったボール転走溝を有するスプライン軸にボールを介してナット部材が移動自在に係合したボールスプライン装置にも本発明の保護スクレーパを適用し得る。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、潤滑油を含浸した弾性部材を軌道軸に密着させると共に、かかる弾性部材を補強板によってスライド部材との間に挟み込んでいることから、ある程度の強度で上記弾性部材を軌道軸に対して摺接させることができ、劣悪な環境下で直線運動装置を使用するのでなければ、シール部材を使用せずともゴミや異物が軌道軸とスライド部材との隙間に侵入するのを効果的に防止することができると共に、シール部材と併用する場合には、該シール部材の軌道レールとの摩擦を抑え、スライド部材の運動の円滑化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を直線案内装置に適用した実施例を示す側面図である。
【図２】実施例に係る直線案内装置及びこれに付設される機器の分解斜視図である。
【図３】実施例にかかる摺動台に装着される潤滑油供給部材を示す正面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】実施例に係る潤滑油供給部材の分解斜視図である。
【図６】図４のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】図３のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【図８】実施例に係る保護スクレーパの背面図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線断面図である。
【符号の説明】
１…軌道レール（軌道軸）、２…摺動台（スライド部材）、３…ボール（転動体）、４…潤滑油供給部材、５…エンドシール（シール部材）、６…保護スクレーパ、６０…弾性部材、６１…補強板、６３…凹所、

Claims

転動体を介して軌道軸に係合するスライド部材に装着され、かかる軌道軸に付着した異物を上記スライド部材と軌道軸との相対的な移動に伴って除去する直線運動装置の保護スクレーパであって、
潤滑油を含浸すると共に軌道軸に密着する弾性部材と、この弾性部材を上記スライド部材との間に挟み込む補強板とから構成され、
上記補強板には上記弾性部材を収容すると共に該弾性部材よりも小さめに形成された凹所を形成し、かかる凹所に弾性部材を押し込んだ際に該弾性部材が軌道軸に向けて膨出するように構成したことを特徴とする保護スクレーパ。
上記補強板は僅かな隙間を介して上記軌道軸と対向し、上記弾性部材に先立って軌道台に付着した異物を除去することを特徴とする請求項１記載の保護スクレーパ。
転動体の転走面が形成された軌道軸と、上記転動体を介して軌道軸に係合すると共に該軌道軸と相対的に移動するスライド部材と、このスライド部材に装着されると共に、かかる相対移動に伴って上記軌道軸の表面に付着した異物を除去する保護スクレーパとを備えた直線運動装置において、上記保護スクレーパは、潤滑油を含浸すると共に軌道軸に密着する弾性部材と、この弾性部材を上記スライド部材との間に挟み込む補強板とから構成され、
上記保護スクレーパの補強板は上記弾性部材を収容すると共に該弾性部材よりも小さめに形成された凹所を有し、かかる凹所に弾性部材を押し込んだ際に該弾性部材が軌道軸に向けて膨出するように構成されていることを特徴とする直線運動装置。
上記保護スクレーパの補強板は僅かな隙間を介して上記軌道軸と対向し、上記弾性部材の摺接に先立って軌道台に付着した異物を除去することを特徴とする請求項３記載の直線運動装置。
上記スライド部材と保護スクレーパとの間には軌道軸に対して密着するシール部材が介装されていることを特徴とする請求項３記載の直線運動装置。
上記スライド部材とシール部材との間には上記軌道軸に対して潤滑油を塗布する潤滑油供給部材が介装されていることを特徴とする請求項５記載の直線運動装置。