JP4336015B2

JP4336015B2 - 運動案内装置およびそのインナーシール

Info

Publication number: JP4336015B2
Application number: JP2000046755A
Authority: JP
Inventors: 廣昭望月; 修輿石
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 2000-02-18
Filing date: 2000-02-18
Publication date: 2009-09-30
Anticipated expiration: 2020-02-18
Also published as: JP2001227538A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体を所定の軌道部材に沿って案内する運動案内装置に係り、特に軌道部材と移動体との間にインナーシールを設けて転動体の負荷転走路を外部に対して密封する運動案内装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械のテーブル等の可動部を所定の方向に案内するための装置として、軌道部材に多数の転動体を介して移動体を取り付けた転がり案内装置が知られている。この種の転がり案内装置では、軌道部材の上面と移動体との間にインナーシールを装着し、そのインナーシールの下面側に設けられたシールリップを軌道部材の上面と接触させて軌道部材の両側の負荷転走路への異物の侵入および負荷転走路から外部への潤滑剤（グリース）の漏れを防止している。インナーシールは移動体に固定され、移動体と軌道部材との間の隙間量の変化はシールリップの弾性変形によって吸収されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の構造では、シールリップの変形に伴ってシールリップと軌道部材との間に働く圧力（接触圧）が変化し、移動体の移動に対する抵抗（シール抵抗）やシール性能が安定しないことがある。特に、軌道部材の上面に防塵などを目的としてカバーを取り付けた場合（例えば特許第２７１９９８５号公報参照）には、インナーシールを挿入する隙間がそのカバーの厚さ相当だけ狭くなり、シールリップに作用する接触圧が顕著に増加してシール抵抗が大きくなり、また、シールリップの早期摩耗や発熱による品質劣化が生じ易い。
【０００４】
そこで、本発明はインナーシールを挿入する隙間の変化に拘わりなくシールリップに作用する接触圧を適正範囲に維持できる運動案内装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【０００６】
本発明は、軌道部材（１１）と、前記軌道部材に対して該軌道部材の長手方向に相対的に移動可能な状態で組み付けられる移動体（１２）と、前記軌道部材と前記移動体との間に介在される多数の転動体（１６）と、前記軌道部材に対して前記移動体と一体的に移動可能な状態で前記軌道部材と前記移動体との間に介在され、前記軌道部材との対向面（４０ａ）側には、前記転動体の負荷転走路を外部に対して密封するためのシールリップ（４１）が前記長手方向に沿って設けられたインナーシール（１５）とを備えた運動案内装置（１０）において、前記インナーシールと前記移動体との間には、前記シールリップよりもばね定数が小さい支持手段（４２，５０）が設けられていることを特徴とするものである。
【０００７】
この発明によれば、シールリップよりも支持手段の方がばね定数が小さくて弾性変形し易いため、インナーシールが装着される隙間の変化を相殺するように支持手段を弾性変形させてシールリップに加わる接触圧を適正範囲に維持することができる。この結果、シール抵抗を常に小さく維持でき、シールリップの早期摩耗や発熱による品質劣化を防止できる。支持手段の個数や形状を変えることによって支持手段の変形に対する復元力を調整してシールリップの接触圧を自由に変えることもできる。
【０００８】
本発明の運動案内装置において、前記インナーシールは、基板（４０）と、前記基板の前記軌道部材との対向面側に固着されたシールリップ（４１）と、前記基板の前記移動体との対向面（４０ｂ）側に固着された弾性材料製の支持部（４２）とを具備してもよい。その場合、前記支持部のばね定数を前記シールリップよりも小さく設定して該支持部を前記支持手段として機能させることができる。この構成によれば、インナーシールに支持手段が設けられるので、移動体側には別に部品を設ける必要がなく、既存の運動案内装置に対してもインナーシールを変更するだけで本発明の作用効果を得ることができる。インナーシールを組み付ける手間が増えない利点もある。
【０００９】
前記シールリップと前記支持部とは、前記基板をインサートとする成形法により前記基板に一体に固着されてもよい。前記シールリップおよび前記支持部と前記基板とが、異種材料を金型内に注入して一体化する多色成形法により相互に一体に成形されてもよい。これらの構成によれば、支持手段を設けても部品点数が増加せず、装置の製造や組み立てに要するコストを抑えることができる。
【００１０】
前記シールリップと前記支持部とは同一の弾性材料から成形されてもよい。このようにすれば支持手段を設ける手間をより軽減できる。なお、弾性材料としては、ゴム、エラストマーを好適に用いることができる。
【００１１】
シールリップと支持部とを同一の弾性材料で構成する場合、それらの素材の弾性係数は同一であるため、支持部の形状や配置、個数によってそのばね定数をシールリップよりも小さくする必要がある。例えば、前記支持部を前記シールリップよりも薄いリップ状に形成すれば、シールリップよりも支持部が基板と直交する方向（軌道部材と移動体とが対向する方向）に弾性変形し易くなる。支持部を突起状に形成してもよい。前記支持部を前記シールリップよりも前記基板側に倒した場合でも同様に支持部がシールリップよりも弾性変形し易くなる。また、シールリップはその機能上の要請から基板の長手方向全長に設けられるため、前記支持部を前記長手方向に分散して複数設けた場合にも支持部の方が弾性変形し易くなる。
【００１２】
本発明の運動案内装置において、前記移動体はブロック本体（２０）と、そのブロック本体の前記長手方向両端に装着されるエンドプレート（２３，２３）とを具備することができ、前記インナーシール（１５）の長手方向両端部（１５ａ，１５ａ）は、前記移動体と前記軌道部材とが対向する方向に遊動可能な状態で前記エンドプレートにはめ込まれてもよい。この場合、軌道部材の長手方向に関して基板を移動体に拘束しつつ、前記移動体と前記軌道部材とが対向する方向、換言すればインナーシールが装着される隙間の方向には、エンドプレートによってインナーシールを拘束せず、同方向の支持を支持手段に委ねることができる。
【００１３】
本発明は運動案内装置用のインナーシールとしても表現できる。そのインナーシールは、運動案内装置（１０）の軌道部材（１１）と移動体（１２）との間に装着される基板（４０）と、前記基板の前記軌道部材との対向面（４０ａ）側に固着され、前記軌道部材と前記移動体と間に挟まれた転動体（１６）の負荷転走路を外部に対して密封するように前記軌道部材の長手方向に延びたシールリップ（４１）と、前記基板の前記移動体との対向面（４０ｂ）側に固着された弾性材料製の支持部（４２）とを具備し、前記支持部のばね定数が前記シールリップのばね定数よりも小さく設定されていることを特徴とするものである。このインナーシールを軌道部材と移動体との間に装着すれば本発明の運動案内装置を構成できる。
【００１４】
本発明のインナーシールは、好適には軌道部材の上面（１１ａ）をカバー（１４）にて覆っている運動案内装置において、そのカバーと移動体との間に装着することができる。しかし、本発明はカバーを設けない運動案内装置にも適用できる。ここで、軌道部材の上面とは軌道部材の相手部品に対する取付面を下面としたときに、その下面の反対側に位置する面をいい、使用時に必ずしも上を向いている必要はない。移動体は軌道部材に対して相対的に移動可能であればよく、本発明の運動案内装置は、使用時に移動体自身が移動する構成に限定されない。さらに、本発明のインナーシールは軌道部材の上面と移動体との間に限定されず、軌道部材の他の面と移動体との間に装着してもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１〜図６は本発明を転がり案内装置に適用した一実施形態を示している。まず、図６を参照して転がり案内装置の概略を説明する。
【００１６】
図６に示すように、転がり案内装置１０は、軌道部材１１と、軌道部材１１に対してその長手方向に相対的に移動可能に取り付けられる移動体１２と、軌道部材１１の上面１１ａを覆うプレートカバー１４と、移動体１２とプレートカバー１４との間に設けられるインナーシール１５とを有している。移動体１２は転動体としての多数のローラ１６…１６（図１参照）を介して軌道部材１１に取り付けられる。なお、図６ではプレートカバー１４を軌道部材１１よりも短く描いているが、実際には軌道部材１１とプレートカバー１４とは長手方向に関して略等しい長さを有している。
【００１７】
軌道部材１１は鋼等の剛性の高い材料で構成され、その上面１１ａには多数のボルト取付孔１１ｂ…１１ｂが開口している。ボルト取付孔１１ｂは軌道部材１１を機械部品に固定するためのものであり、軌道部材１１を上下に貫通する。軌道部材１１の両側面１１ｃ，１１ｃには多数のローラ１６が走行する転走面１１ｄ…１１ｄが２つずつ形成される（図１参照）。
【００１８】
移動体１２は、ブロック本体２０と、ブロック本体２０の両端面にボルト（不図示）を介して取り付けられるエンドプレート２３，２３と、各エンドプレート２３の外表面にねじ２６…２６を利用して固定されるエンドシール２５，２５とを有している。
【００１９】
ブロック本体２０は軌道部材１１と同様に鋼等の剛性の高い材料で構成され、その下面側には軌道部材１１を受け入れるための凹部２０ａが形成される。凹部２０ａの内壁には、軌道部材１１の転走面１１ｄと対向するようにしてローラ１６の転走面２０ｂ（図１参照）が左右それぞれ２つずつ形成され、それらの転走面２０ｂに沿ってローラ１６の負荷転走路が形成される。ブロック本体２０の内部には、ローラ１６を負荷転走路の一端から他端へ戻すための戻し路が形成され、エンドプレート２３の内部にはその戻し路と負荷転走路とを結ぶ方向転換路が形成される。かくして移動体１２には、一対の負荷転走路および戻し路とそれらを結ぶ一対の方向転換路とによって構成される無限循環路が、軌道部材１１の左右にそれぞれ２本ずつ合計４本形成される。ローラ１６は各無限循環路に充填される。移動体１２が軌道部材１１に対して長手方向に相対的に移動すると、ローラ１６が無限循環路を移動し、移動体１２が軌道部材１１の長手方向に転がり案内される。
【００２０】
次に、図１〜図５を参照してインナーシール１５の詳細を説明する。図１（ａ）から明らかなように、インナーシール１５は軌道部材１１の上面１１ａと移動体１２との間に装着される。図２はそのインナーシール１５の詳細を示すもので、（ａ）は下面側を、（ｂ）は上面側をそれぞれ示している。また、図３（ａ）はインナーシール１５の平面図、同（ｂ）は側面図である。これらの図から明らかなように、インナーシール１５は、ほぼ平坦な基板４０と、その基板４０の下面４０ａの両側部に固着される一対のシールリップ４１，４１と、基板４０の上面４０ｂの４箇所に設けられるリップ状の支持部４２…４２とを有している。基板４０は金属又は樹脂にて形成され、その両端にはエンドプレート２３の凹部２３ａ，２３ａに差し込まれる一対の嵌合部１５ａ，１５ａが形成されている（図７及び図８参照）。なお、嵌合部１５ａの厚さは凹部２３ａの幅よりも十分に小さく設定される。従って、インナーシール１５は、軌道部材１１の長手方向に関してエンドプレート２３，２３の間に拘束されて移動体１２から長手方向に抜け出ないが、上下方向には遊動可能な状態でエンドプレート２３，２３の間に保持される。
【００２１】
シールリップ４１は基板４０の全長に亘って延びている。図１（ａ）〜（ｃ）に示したように、シールリップ４１はプレートカバー４１又は軌道部材１１の上面１１ａに接触して移動体１２と軌道部材１１の上面１１ａとの隙間から両側の負荷転走路Ｒへの異物の進入を阻止するとともに、負荷転走路Ｒから前記隙間への潤滑剤（グリース）の漏れを防止する。なお、図１（ａ）では図６の転走路形成部材２８〜３１の図示が省略されている。
【００２２】
シールリップ４１はポリエステル系のエラストマーにて構成されるが、他の弾性材料で形成されてもよい。支持部４２はシールリップ４１と同一の弾性材料にて構成される。支持部４２は基板４０の片側に２個ずつ長手方向に所定の間隔をあけて設けられるが、その個数及び間隔は適宜変更してよい。シールリップ４１及び支持部４２は各種の手段により基板４０に固着してよいが、好適には基板４０をインサートとする射出成形によりシールリップ４１及び支持部４２を基板４０と一体に成形するとよい。
【００２３】
図４（ａ）は基板４０はシールリップ４１及び支持部４２を成形する前の基板４０を示し、同（ｂ）は成形後の基板４０を示している。また、図５は図４（ｂ）のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。なお、いずれの図も幅方向中心位置から片側のみを示しているが、反対側は対称に形成される。
【００２４】
図４（ａ）から明らかなように、基板４０の上面４０ｂには基板４０の長手方向全長に亘って延びる溝部４０ｃが形成され、その溝部４０ｃの内部には小径の多数の貫通孔４０ｄ…４０ｄが適当な間隔をおいて形成されている。また、基板４０の側縁の４箇所には支持部４２を設けるための切欠部４０ｅ…４０ｅが形成され、溝部４０ｃはその切欠部４０ｅを囲むように設けられた拡大部４０ｆに連なっている。そして、拡大部４０ｆにも小径の多数の貫通孔４０ｇ…４０ｇが形成されている。
【００２５】
図４（ｂ）及び図５から明らかなように、基板４０をインサートとしてシールリップ４１及び支持部４２が一体に射出成形されると、上述した貫通孔４０ｇがそれらと同一材料の弾性材料にて埋められてシールリップ４１と支持部４２とが相互に接続される。同時に、溝部４０ｃも弾性材料で埋められてその部分に保持部４３が形成され、貫通孔４０ｄに充填された弾性材料によりその保持部４３とシールリップ４１とが相互に接続される。以上により、シールリップ４１及び支持部４２が基板４０に対して確実に固着される。
【００２６】
図５から明らかなように、支持部４２は基板４０から斜め外側に延びるリップ状に形成され、シールリップ４１は基板４０に対してほぼ直交する方向に延びている。すなわち、支持部４２はシールリップ４１よりも基板４０側に倒れるようにして形成される。また、支持部４２の厚さｔ２はシールリップ４１の厚さｔ１よりも小さい。そのため、上下方向に関するばね定数は支持部４２の方がシールリップ４１よりも十分に小さい。かくして、支持部４２は支持手段として機能する。
【００２７】
以上のように構成されたインナーシール１５を軌道部材１１と移動体１２との間に装着した状態を図１（ａ）に模式的に示す。上述したように、インナーシール１５の支持部４２のばね定数はシールリップ４１のそれよりも小さい。
【００２８】
従って、図１（ｂ）に示すように軌道部材１１にプレートカバー１４を被せた場合と、図１（ｃ）に示すようにプレートカバー１４を取り外した状態とで軌道部材１１の上面１１ａと移動体１２との隙間量Ｙが変化しても、その変化を相殺するように支持部１２が弾性変形し、その結果、シールリップ４１に加わる接触圧の変化が抑えられる。従って、支持部４２の弾性を適切に設定することにより、シールリップ４１の接触圧を常に適正範囲に維持し、シール抵抗を常に小さく維持でき、シールリップ４１の早期摩耗や発熱による品質劣化を防止できる。また、支持部４２の個数や形状を変えることによって、その支持部４２の弾性復元力を調整してシールリップ４１の接触圧を変化させることもできる。
【００２９】
本発明は上述した実施形態に限らず、種々の形態にて実施できる。例えば、基板４０とシールリップ４１及び支持部４２とは多色成形法により互いに一体に成形してもよい。多色成形法とは、インナーシール１５の成形用の型に基板４０の成形材料を注入し、ついで、基板４０が固化しない範囲の時間的な連続性をもってシールリップ４１及び支持部４２の成形材料を注入するものである。シールリップ４１及び支持部４２はそれ以外の接合方法、例えば接着や溶着により基板４０と一体化してもよい。シールリップ４１と支持部４２とは異なる弾性材料で形成してもよい。その場合には、支持部４２をシールリップ４１の材料よりも弾性係数の低い材料にて成形すれば、さらに簡単に支持部４２の弾性を低下させることができる。特に、支持部４２は移動体１２との間で摩擦を生じないのでシールリップ４１のような耐摩耗性が要求されない。この点を考慮して、シールリップ４１とは異なる材料で支持部４２を構成してもよい。
【００３０】
本発明の支持手段は、ばねその他の弾性構造によって構成することもできる。支持手段はインナーシールに固着したものに限定されず、移動体に固定してもよい。例えば、図９に示すように、移動体１２のインナーシール１５との対向面１２ａに凹部１２ｂを設け、そこにシールリップ４１よりも上下方向のばね定数が小さいコイルばね５０等の支持手段を装着してインナーシール１５を支持してもよい。転動体はローラに限らずボールでもよい。
【００３１】
また、リップ状の支持部４２に代え、例えば図１０に示す突起状の支持部４２Aを設けてもよい。このような支持部４２Aでも、シールリップ４１よりもばね定数が小さければシールリップ４１の接触圧を下げることができる。なお、支持部４２Aは先端に向かうほど細くなるテーパ状に形成されているが、テーパを有しない幅一定の断面に形成してもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の運動案内装置によれば、インナーシールが装着される隙間の変化を相殺するように支持手段を弾性変形させてシールリップに加わる接触圧を適正範囲に維持することができるので、シール抵抗を常に小さく維持でき、シールリップの早期摩耗や発熱による品質劣化を防止できる。支持手段の個数や形状を変えることによって支持手段の弾性変形に対する復元力を調整してシールリップの接触圧を自由に変えることもできる。また、本発明のインナーシールによれば、軌道部材と移動体との間にこれを装着するだけで本発明の運動案内装置を構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る転がり案内装置の要部を模式的に示す断面図であって、（ａ），（ｂ）は軌道部材にプレートカバーが装着された場合を、（ｂ）はプレートカバーが省略された場合をそれぞれ示す。
【図２】図１の案内装置で使用されるインナーシールの斜視図であって、（ａ）は下面側を、（ｂ）は上面側をそれぞれ示す。
【図３】図２のインナーシールの詳細を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図。
【図４】図３のインナーシールのさらに詳細を示す図で、（ａ）は基板の平面図、（ｂ）は基板にシールリップおよび支持部がそれぞれ成形された状態の平面図。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図。
【図６】本発明の一実施形態の転がり案内装置の全体構成を示す図。
【図７】移動体の両端に取り付けられるエンドプレートの内側（ブロック本体への取付面側）の形状を示す図。
【図８】インナーシールの両端部とエンドプレートとの嵌合部分を示す図。
【図９】支持手段を移動体側に取り付けた他の実施形態を示す図。
【図１０】図５の変形例を示す図。
【符号の説明】
１０案内装置
１１軌道部材
１１ｄ転走面
１２移動体
１４プレートカバー
１５インナーシール
１６ローラ（転動体）
２０ブロック本体
２０ｂ転走面
２３エンドプレート
４０基板
４１シールリップ
４２，４２Ａ支持部（支持手段）
５０コイルばね（支持手段）

Claims

軌道部材と、
前記軌道部材に対して該軌道部材の長手方向に相対的に移動可能な状態で組み付けられる移動体と、
前記軌道部材と前記移動体との間に介在される多数の転動体と、
前記軌道部材に対して前記移動体と一体的に移動可能な状態で前記軌道部材と前記移動体との間に介在され、前記軌道部材との対向面側には、前記転動体の負荷転走路を外部に対して密封するためのシールリップが前記長手方向に沿って設けられたインナーシールとを備えた運動案内装置において、
前記インナーシールと前記移動体との間には、前記シールリップよりもばね定数が小さい支持手段が設けられていることを特徴とする運動案内装置。
前記インナーシールは、基板と、前記基板の前記軌道部材との対向面側に固着されたシールリップと、前記基板の前記移動体との対向面側に固着された弾性材料製の支持部とを具備し、前記支持部のばね定数が前記シールリップのばね定数よりも小さく設定されて該支持部が前記支持手段として機能することを特徴とする請求項１に記載の運動案内装置。
前記シールリップと前記支持部とは、前記基板をインサートとする成形法により前記基板に一体に固着されていることを特徴とする請求項２に記載の運動案内装置。
前記シールリップおよび前記支持部と前記基板とが、異種材料を連続的に金型内に注入して一体化する多色成形法により相互に一体に成形されていることを特徴とする請求項２に記載の運動案内装置。
前記シールリップと前記支持部とが同一の弾性材料から成形されていることを特徴とする請求項３または４に記載の運動案内装置。
前記支持部が突起状または前記シールリップよりも薄いリップ状に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の運動案内装置。
前記支持部が前記シールリップよりも前記基板側に倒れていることを特徴とする請求項５又は６に記載の運動案内装置。
前記支持部が前記長手方向に分散して複数設けられていることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の運動案内装置。
前記移動体がブロック本体と、そのブロック本体の前記長手方向両端に装着されるエンドプレートとを具備し、前記インナーシールの長手方向両端部は、前記移動体と前記軌道部材とが対向する方向に遊動可能な状態で前記エンドプレートにはめ込まれていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の運動案内装置。
運動案内装置の軌道部材と移動体との間に装着される基板と、
前記基板の前記軌道部材との対向面側に固着され、前記軌道部材と前記移動体と間に挟まれた転動体の負荷転走路を外部に対して密封するように前記軌道部材の長手方向に延びたシールリップと、
前記基板の前記移動体との対向面側に固着された弾性材料製の支持部とを具備し、
前記支持部のばね定数が前記シールリップのばね定数よりも小さく設定されていることを特徴とする運動案内装置用のインナーシール。