JP4645454B2 - リニアガイド装置 - Google Patents

Description

本発明は、切削機械や研削機械等の工作機械や木工機械、切断機、射出成形機および測定機器等の機械装置の案内部に設けられ、テーブル等の移動台を直線的に移動させるためのリニアガイド装置に関する。

一般に、リニアガイド装置は、レールに設けたレール取付穴を用いてボルト等により機械装置の基台等に設置されたレールに、スライダ内を循環する転動体によってレールに対して相対的に移動させるように構成されたスライダを嵌合させ、レールの上面に開口しているレール取付穴をレールカバーで覆って、塵埃や製作屑等の異物がスライダの内部へ侵入することを防止している。

この場合に、通常はレールの上面の全幅を覆う平面部を有し、側縁部を鋭角に折曲げたレールカバーを、レールの側面の上部に設けたアンダーカット部に係合させて取付けている（例えば、特許文献１参照。）。
このような、レールカバーはレールの上面の全幅を覆っているため、転動体がボールの場合に、レールの上面と両側の側面との角部にそれぞれ形成されたレール軌道溝を有するレールを用いたリニアガイド装置には装着することができないという問題がある。

このため、レールの上部の角部にレール軌道溝を有するレールを用いた従来のリニアガイド装置は、レールに形成されたレール軌道溝と、スライダに形成されたスライダ軌道溝とにより形成される負荷路を転動するボールによりスライダがレールを直線的に移動するようにし、レールの上面に、レールの上部の両側の角部に形成されたレール軌道溝間の幅より狭い幅の凹形状の溝部をレールの全長に渡って設け、この溝部の底面にレールを高さ方向に貫通するレール取付穴を形成すると共に、溝部に弾性を有する平板状のレールカバーを嵌め込んで装着し、スライダに取付けたシール体を摺動させてスライダ内部への異物の侵入を防止している（例えば、特許文献２参照。）。
特許第２７１９９８５号公報（主に、第４頁左欄２２行−右欄３２行、第１図） 実用新案登録第２５８１８６５号公報（主に第３頁段落００２０−段落００２３、第２図）

しかしながら、上述した特許文献２の技術においては、レール上面に設けた凹形状の溝部に弾性を有する平板状のレールカバーを嵌め込んでいるため、溝部の幅がレールカバーの幅より広いと、その隙間に異物が入り込み、隙間に入り込んだ異物がスライダの内部に侵入する虞があるという問題がある。
また、溝部の幅がレールカバーの幅より狭いと、レールカバーが外側に凸の円弧状に変形し、その円弧面によりシール体のリップ部が押上げられ、レール上面とレールカバーとの接続部等に隙間が生じ、シール性を損なう虞があるという問題がある。

このため、溝部に適合するレールカバーを選別して取付けること、または溝部の幅とレールカバーの幅とを非常に精度よく形成することが必要になり、組立てに要する工数増またはレールやレールカバーの製造に要する工数増によりリニアガイド装置の製造コストを増大させることになる。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、レールの上部の角部にレール軌道溝を有するレールであっても、レールカバーの取付けを容易にする手段を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、
レール上面と両側のレール側面との角部にそれぞれボールが転動するレール軌道溝を有するレールと、前記レールを高さ方向に貫通するレール取付穴と、前記レールを直線的に移動するスライダとを備えたリニアガイド装置において、前記レール上面に、前記レール取付穴の穴径より広く、両側の前記レール軌道溝と前記レール上面との接続部間の距離より狭い幅の突条上面を有し、前記レールの長手方向の全長に渡る突条を設けると共に、前記突条を覆うレールカバーを設け、前記レールカバーを、前記突条に設置したことを特徴とする。

これにより、本発明は、レールの上面と側面との角部にレール軌道溝を有するレールであっても、レール軌道溝におけるボールの転動を妨げることなく、取付ボルト穴を覆うレールカバーを突条を用いて容易に装着することができるという効果が得られる。
また、突条にレールカバーを設置するので、レールカバーに変形が生ずることを防止することができ、シール体のシール性を十分に確保してスライダの外部からの異物の侵入を防止することができるという効果が得られる。

以下に、図面を参照して本発明によるリニアガイド装置の実施例について説明する。

図１は実施例１のリニアガイド装置を示す正面図、図２は実施例１のリニアガイド装置を示す斜視図、図３は実施例１のレールとレールカバーを示す部分拡大図である。
なお、図１はエンドキャップおよびサイドシールを取り除いた状態で示した正面図である。
図１、図２において、１はリニアガイド装置である。

２はリニアガイド装置１のレールであり、合金鋼等の鋼材で製作された長尺の棒状部材であって、その長手方向に沿ってレール２を高さ方向に貫通する段付ボルト穴であるレール取付穴３が所定のピッチで複数設けられており、このレール取付穴３を用いてレール２がボルト等により機械装置の基台等に締結されて設置される。
レール２の両側の側面（レール側面２ｂという。）には、それぞれ長手方向に沿ってレール転動体ガイド面としてのレール軌道溝４ａ、４ｂが形成されており、レール軌道溝４ａはレール２の上面（レール上面２ａという。）とレール側面２ｂとの角部に略１／４円弧状断面の溝として、レール軌道溝４ｂはレール側面２ｂに略半円弧状断面の溝として形成されている。

５はスライダであり、合金鋼等の鋼材で製作された略コの字状の断面形状を有する鞍状部材であって、その上面（スライダ上面５ａという。）には取付ねじ穴６が設けられており、この取付ねじ穴６を用いて機械装置の移動台等がボルト等により締結されて取付けられる。
スライダ５の両方の袖壁５ｂには、その内側にスライダ転動体ガイド面としてのスライダ軌道溝７ａ、７ｂがそれぞれレール軌道溝４ａ、４ｂ（区別することが必要な場合を除き、レール軌道溝４という。）に対向して設けられ、その厚肉部にはスライダの移動方向（スライダ移動方向という。）にスライダ５を貫通する転動体としてのボール９の直径より大きい貫通穴である戻り路８がそれぞれのスライダ軌道溝７ａ、７ｂ（区別することが必要な場合を除き、スライダ軌道溝７という。）に対応して設けられている。

ボール９は、合金鋼等の鋼材で製作された球体である。
１１はエンドキャップであり、金属材料や樹脂材料等で製作され、スライダ５のスライダ移動方向の前後端部に配置され、そのスライダ５側には後述する負荷路とスライダ５の戻り路８とをそれぞれ接続する湾曲した通路である方向転換路１２が設けられている。
１３はサイドシールであり、合金鋼等の板材で製作された芯金とこの芯金のレール２側に設けられた天然ゴムや合成ゴム等で製作されたシール部１４とにより構成されてエンドキャップ１１の外側の端面に配置され、ボルト等の締結手段によりエンドキャップ１１と共にスライダ５に取付けられる。

上記の対向配置されたスライダ軌道溝７とレール軌道溝４とによりボール９が転動してレール２を移動するスライダ５の荷重を支える負荷路が形成され、その両端部はエンドキャップ１１の方向転換路１２とスライダ５の戻り路８とによりそれぞれ連結され、スライダ５の移動に伴ってボール９が循環する循環路が形成される。本実施例の循環路はレール２の片側に２つずつ、両側で４つ設けられている。

循環路には、複数のボール９が所定の量の潤滑剤、例えばグリースと共に封入され、負荷路を転動するボール９がスライダ５に加えられた負荷を往復動自在に支持し、スライダ５がレール２の長手方向に沿った直線往復移動可能に支持される。
１５は突条であり、レール上面２ａに、レール上面２ａから突出してレール２の長手方向の全長に渡って形成された矩形断面を有する突出部であって、その短手方向の長さ（幅という。）は、レール取付穴３の大径部の直径（穴径という。）より広く、レール２の両側の上部のレール軌道溝４ａとレール上面２ａとの接続部（レール軌道溝４ａの端部という。）間の距離より狭く形成される。

このため、レール取付穴３は、突条１５の上面（突条上面１５ａという。）からレール２の下面に達する段付ボルト穴として形成されている。
１６はレールカバーであり、ステンレス鋼等の薄板またはポリプレン、ポリアセタール、ポリエチレン、ナイロン等の樹脂材料等の弾性を有する弾性材によりレール２の長手方向の長さと略同等の長さに製作され、図３に示すようにその両方の長手方向に沿った側縁部を直角に折曲げた折曲部１７と、両方の折曲部１７の間を突条上面１５ａと同じ幅で突条上面１５ａに平行な平面とした平面部１８とにより構成されており、その折曲部１７の突条１５側（内側という。）の面が、突条１５のレール２の高さ方向と平行に形成された側面（嵌合面１５ｂという。）に嵌合する。

１９は接着材としての接着テープであり、耐水性を有する接着剤を両面に塗布した接着テープであって、その厚さは、レールカバー１６の平面部１８のレール上面２ａ側（内側という。）の面と折曲部１７の先端までの深さ（内側深さという。）から突条１５の嵌合面１５ｂの高さを減じた長さ、つまり折曲部１７の先端がレール上面２ａに当接したときに平面部１８の内側の面と突条上面１５ａとの隙間よりも僅かに薄くなるように形成されており、レールカバー１６の平面部１８の内側面と突条上面１５ａとを接着する。

本実施例の接着テープ１９は、住友スリーエム株式会社製ＶＨＢアクリルフォーム構造用接合テープをレールカバー１６の平面部１８の幅および全長に合わせて切断したものである。
上記のレールカバー１６をレール２に装着する場合は、レールカバー１６の平面部１８の内側の面に接着テープ１９の一方の面を貼付し、両方の折曲部１７の内側の面を突条１５の嵌合面１５ｂに沿わせて差込み、レールカバー１６の弾性を利用してその平面部１８を押圧することにより接着テープ１９の他方の面を突条上面１５ａに接着し、レールカバー１６の折曲部１７の内側面を嵌合面１５ｂに嵌合させてレールカバー１６をレール２に装着する。

これによりレールカバー１６がレール２の突条上面１５ａに開口するレール取付穴３をレール２の全長に渡って覆い、レール取付穴３への異物の侵入や堆積を防止することができる。
また、レール上面２ａに突条１５を設け、これにレールカバー１６を嵌合させ、接着テープ１９により接着して取付けるので、レール上面２ａに設ける突条１５の幅を、レールカバー１６の折曲部１７の内側面間の幅の下限と同等に設定しておけば、レールカバー１６の平面部１８に変形が生ずることはなく、通常の寸法精度を用いてレール２を容易に製造することができると共に、スライダ５がレール２を移動する場合には、サイドシール１３のシール部１４のリップ部が変形のないレールカバー１６のカバーの上面やレール上面２ａ等を摺動するので、十分なシール性を確保することができ、スライダ５の外部からの異物の侵入および内部からの潤滑剤の漏洩を防止することができる他、レール上面２ａとレール側面２ｂとの角部にレール軌道溝４ａを有するレール２であっても、レール軌道溝４ａにおけるボール９の転動を妨げることなく、取付ボルト穴３を覆うレールカバー１６を容易に取付けることができる。

更に、突条１５の断面形状を矩形として嵌合面１５ｂを垂直面として形成したので、レールカバー１６のレール２の幅方向の位置決めを容易に行うことができる。
更に、折曲部１７で接着テープ１９を覆うので、リニアガイド装置１がクーラント等の水溶性の物質がかかる環境で使用される場合においても、水溶性の物質の侵入等によるの接着剤の劣化を防止することができ、レールカバー１６の浮き上がりや脱落を長期間に渡って防止することができる。

以上説明したように、本実施例では、レールカバーを、両方の側縁部を直角に折曲げた折曲部と折曲部の間の平面部とで構成し、これをレール上面に設けた矩形断面形状を有する突条に嵌合させて設置するようにしたことによって、レールの上面と側面との角部にレール軌道溝を有するレールであっても、レール軌道溝におけるボールの転動を妨げることなく、取付ボルト穴を覆うレールカバーを突条を用いて容易に装着することができると共に、レールカバーに変形が生ずることがないので、十分なシール性を確保してスライダの外部からの異物の侵入を防止することができる。

また、レール上面に断面形状を矩形とした突条を設け、これに両方の側縁部を直角に折曲げた折曲部を有するレールカバーを嵌合させるようにしたことによって、レールカバーのレールの幅方向の位置決めを容易に行うことができる。

図４は実施例２のレールとレールカバーを示す部分拡大図である。
なお、上記実施例１と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
図４において、２１は傾斜面としての斜面であり、レール取付穴３の穴径より広い幅でレール上面２ａに形成された突条１５の突条上面１５ａの長手方向に沿った両側の角部に突条上面１５ａからレール２の下面に向かって幅方向に拡大する傾斜した平面として形成されている。このため本実施例の突条１５は台形状の断面形状を有している。

この場合に、斜面２１の傾き角度は、水平面に対して１０度以上にすることが望ましい。このような角度に設定すれば、後述するレール側面２ｂ側からの斜面２１の加工を容易に行うことができる。
本実施例のレールカバー１６は、図４に示すようにその両方の長手方向に沿った側縁部を斜面２１に沿うように９０度より大きい角度（鈍角という。）で折曲げた折曲部１７と、両方の折曲部１７の間に突条上面１５ａに平行な平面として形成された平面部１８とにより構成され、折曲部１７の先端間の幅は、上部のレール軌道溝４ａを転動するボール９との干渉を避けるために、両側のレール軌道溝４ａの端部の間の距離より狭くなるように形成されている。

このような斜面２１の成形は、水平面が存在しないので、レール側面２ｂ側からレール側面２ｂおよびレール軌道溝４ａ、４ｂと同時に加工することが可能になり、レール側面２ｂに対して突条１５の平行度誤差を小さく抑えることができると共に、加工工数を増加させることがないので製造コストを増加させることもない。
このような、同時加工は総形砥石を用いた研削加工によっても行うことができる。斜面２１、つまり上部のレール軌道溝４ａの端部と突条上面１５ａとの間の面を研削面とすれば、形状がやや複雑であってもシール体１４によるシール性を損なうことはない。

なお、本実施例の接着テープ１９の厚さは、レールカバー１６の内側深さよりも薄く、かつレールカバー１６を突条上面１５ａに接着したときに折曲部１７の内側面が斜面２１をその弾性により僅かに押圧する厚さとなるように形成されている。
レールカバー１６をレール２に装着する場合は、レールカバー１６の平面部１８の内側の面に接着テープ１９の一方の面を貼付し、折曲部１７の内側面が斜面２１に当接するように配置し、レールカバー１６の弾性を利用してそのカバーの上面を押圧することにより接着テープ１９の他方の面を突条上面１５ａに接着し、折曲部１７の内側面が斜面２１を僅かに押圧するようにしてレールカバー１６をレール２に装着する。

以上説明したように、本実施例では、上記実施例１と同様の効果に加えて、レール上面に形成した突条の角部に設けた斜面にレールカバーの折曲部の内側面を当接させるようにしたことによって、レールへのレールカバーの装着性を向上させることができると共に、レールの製造において、レール側面のレール軌道溝等の加工と斜面の加工を同時に行うことが可能になり、加工工程を増加させることなく突条を形成することができる。

なお、本実施例においては、突条に設ける傾斜面は両側にそれそれ形成した一つの斜面であるとして説明したが、複数の斜面を組み合わせて形成するようにしてもよく、図５に示すように傾斜面を内側に凸の円弧面で形成するようにしてもよい。
このようにしても、上記と同様の装着性と加工性の効果を得ることができると共に、上部のレール軌道溝と突条上面との間を研削面とすることができ、シール体によるシール性を向上させることができる。

図６は実施例３のレールとレールカバーを示す部分拡大図である。
なお、上記実施例１と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
図６において、２３は傾斜上面であり、実施例１と同様に形成された突条１５の突条上面１５ａ側の嵌合面１５ｂを残し、その下端部とレール軌道溝４ａの端部との間に形成された傾斜したレール上面である。

このため、本実施例のレールカバー１６は、実施例１のレールカバー１６と同様に形成されているが、その折曲部１７の長さは傾斜上面２３と嵌合面１５ｂとの接続部の実施例１のレール上面２ａに相当する位置からの高さ（山の高さという。）分短く形成されている。
上記のレールカバー１６をレール２に装着する場合は、上記実施例１と同様にレールカバー１６を接着テープ１９により突条上面１５ａに接着して装着する。

このような構成によれば、突条１５の突条上面１５ａ側の嵌合面１５ｂを垂直面として形成したので、実施例１と同様に、レールカバー１６のレール２の幅方向の位置決めを容易に行うことができる。
また、水平面が存在しないので、実施例２と同様に、嵌合面１５ｂと傾斜上面２３とをレール側面２ｂ側からレール側面２ｂおよびレール軌道溝４ａ、４ｂと同時に加工することが可能になり、レール側面２ｂに対して突条１５の平行度誤差を小さく抑えることができると共に、加工工数を増やすことがないので製造コストを増加させることもない。

以上説明したように、本実施例では、上記実施例１と同様の効果に加えて、上記実施例２と同様の効果を得ることができる。

図７は実施例４のレールとレールカバーを示す部分拡大図である。
なお、上記実施例１および実施例３と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
図７において、２５は係合面であり、上記実施例３で嵌合面２３として残した突条１５の突条上面１５ａ側の側面を、レール２の下面に向かって幅方向に縮小する傾斜した平面として形成されている。

本実施例のレールカバー１６は、図７に示すようにその両方の長手方向に沿った側縁部を斜面２１に沿うように９０度より小さい角度（鋭角という。）で折曲げた折曲部１７と、両方の折曲部１７の間に突条上面１５ａに平行な平面として形成された平面部１８とにより構成され、折曲部１７の先端間の幅は、突条１５の係合面２５の沿うように突条上面１５ａの幅より狭くなるように形成されている。

なお、本実施例では、接着テープ１９は省略されている。
また、レールカバー１６の内側深さは、係合面２５の高さより僅かに深くなるように形成されている。
このような折曲部１７を有するレールカバー１６を係合面２５を有するレール２に装着する場合は、一方の係合面２５に、レールカバー１６を傾けて折曲部１７を係合させ、その状態で他の側の折曲部１７をその弾性により押し広げて他方の係合面２５に係合させてレールカバー１６をレール２に装着する。

このような構成によれば、突条１５にレール２の下面に向かって幅方向に縮小する傾斜した係合面２５が形成されているので、実施例１と同様に、レールカバー１６のレール２の幅方向の位置決めを容易に行うことができる。
また、水平面が存在しないので、実施例２と同様に、係合面２５と傾斜上面２３とをレール側面２ｂ側からレール側面２ｂおよびレール軌道溝４ａ、４ｂと同時に加工することが可能になり、レール側面２ｂに対して突条１５の平行度誤差を小さく抑えることができると共に、加工工数を増やすことがないので製造コストを増加させることもない。

更に、突条１５の係合面２５をレール２の下面に向かって幅方向に縮小する傾斜した平面としたので、鋭角に折曲げた折曲部１７を係合させれば、接着テープ１９等の接着材を用いなくともレール２の突条１５にレールカバー１６を容易に装着することができ、リニアガイド装置の製造コストの削減を図ることができる。
以上説明したように、本実施例では、上記実施例１および実施例２と同様の効果に加えて、突条の側面にレールの下面に向かって幅方向に縮小する係合面を形成したことによって、接着テープ等の接着材を用いなくともレールの突条にレールカバーを装着することができ、リニアガイド装置の製造コストの削減を図ることができる。

なお、上記実施例１、実施例２および実施例３においては、接着テープをレールカバーの内側の面に貼付し、レール上面に押圧してレールカバーを突条上面に接着するとして説明したが、接着テープを突条上面に貼付しておき、そこにレールカバーを被せてカバーの上面を押圧することにより突条上面にレールカバーを接着するようにしてもよい。
また、上記実施例１、実施例２および実施例３においては、接着材は両面に接着剤を塗布した接着テープであるとして説明したが、接着材は前記に限らず、耐水性を有するアクリル系またはシリコン系等の接着剤を突条上面またはレールカバーの内側面に塗布して接着材として用いるようにしてもよい。

実施例１のリニアガイド装置を示す正面図 実施例１のリニアガイド装置を示す斜視図 実施例１のレールとレールカバーを示す部分拡大図 実施例２のレールとレールカバーを示す部分拡大図 実施例２のレールとレールカバーの他の形態を示す部分拡大図 実施例３のレールとレールカバーを示す部分拡大図 実施例４のレールとレールカバーを示す部分拡大図

符号の説明

１ リニアガイド装置
２ レール
２ａ レール上面
２ｂ レール側面
３ レール取付穴
４ レール軌道溝
５ スライダ
５ａ スライダ上面
５ｂ 袖壁
６ 取付ねじ穴
７ スライダ軌道溝
８ 戻り路
９ ボール
１１ エンドキャップ
１２ 方向転換路
１３ サイドシール
１４ シール部
１５ 突条
１５ａ 突条上面
１５ｂ 嵌合面
１６ レールカバー
１７ 折曲部
１８ 平面部
１９ 接着テープ
２１ 斜面
２３ 傾斜上面
２５ 係合面

Claims (6)

1. レール上面と両側のレール側面との角部にそれぞれボールが転動するレール軌道溝を有するレールと、前記レールを高さ方向に貫通するレール取付穴と、前記レールを直線的に移動するスライダとを備えたリニアガイド装置において、
   前記レール上面に、前記レール取付穴の穴径より広く、両側の前記レール軌道溝と前記レール上面との接続部間の距離より狭い幅の突条上面を有し、前記レールの長手方向の全長に渡る突条を設けると共に、前記突条を覆うレールカバーを設け、
   前記レールカバーを、前記突条に設置したことを特徴とするリニアガイド装置。
2. 請求項１において、
   前記突条が、矩形の断面形状を有することを特徴とするリニアガイド装置。
3. 請求項１において、
   前記突条上面の両側の角部に、前記レールの下面に向かって幅方向に拡大する傾斜面を設けたことを特徴とするリニアガイド装置。
4. 請求項３において、
   前記突条の傾斜面を、複数の斜面により形成したことを特徴とするリニアガイド装置。
5. 請求項３において、
   前記突条の傾斜面を、円弧面により形成したことを特徴とするリニアガイド装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか一項において、
   前記突条上面と、前記レール上面とレール側面との角部に形成されたレール軌道溝との間の面が、研削面であることを特徴とするリニアガイド装置。