JP4881481B1 - ボールねじ一体型直動案内軸受の潤滑剤供給構造 - Google Patents

Abstract

【課題】潤滑体の材質の選択自由度を向上させることができるボールねじ一体型直動案内軸受の潤滑剤供給構造を提供する。
【解決手段】直動案内レール２と、ねじ軸４と、スライダ５と、案内レール２とスライダ５とで画成される転動体通路１４と、スライダ５内に形成された転動体循環路５ｄと、転動体通路１４と転動体循環路５ｄとを連通させる連通路６ｃとを備えるボールねじ一体型直動案内軸受１の潤滑剤供給構造であって、スライダ５のエンドプレート６には、潤滑剤を含浸する潤滑体１０が設けられ、潤滑体１０は連通路６ｃに露出し、連通路６ｃを通過する転動体５ｃに潤滑剤を供給して転動体通路１４を潤滑する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ボールねじ一体型直動案内軸受の潤滑剤供給構造に関する。

従来、底面と、対向する一対の内側面と、この内側面に夫々設けられたレール側案内溝とを有する断面凹状の直動案内レールと、この直動案内レール内に一対の内側面から間隔を存して配置され、周面に螺旋状の軸側ねじ溝を有するねじ軸と、このねじ軸を軸支し、直動案内レールの両端部に設けられた一対の軸支部と、ねじ軸に螺合され、ねじ軸の回転により直動案内レール内をねじ軸の軸方向に移動可能なスライダとを備えるボールねじ一体型直動案内軸受が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１のスライダは、スライダの移動方向の両端部に夫々設けられた一対のエンドプレートと、両側面にレール側案内溝に対向して設けられ、レール側案内溝との間で転動体が転動する転動体通路を画成するスライダ側案内溝と、スライダの内部を軸方向に貫通して転動体を通過させる転動体循環路と、軸側ねじ溝に対向して軸側ねじ溝との間で螺旋状のボール通路を画成するスライダ側ねじ溝と、ボール通路を転動するボールとを備える。

又、両エンドプレートは、スライダの移動に伴って転動体通路内を転動する転動体を転動体循環路に導くと共に、転動体循環路から転動体通路内に転動体を導く連通路を備える。

又、特許文献１のボールねじ一体型直動案内軸受では、エンドプレートに潤滑剤供給装置を設けている。この潤滑剤供給装置は、潤滑剤を含浸する潤滑体を備え、この潤滑体を直動案内レールのレール側案内溝に当接させることにより、レール側案内溝とスライダ側案内溝とで画成される転動体通路内に潤滑体から滲み出る潤滑剤を供給している。

特開平９−３１７８３９号公報

従来のボールねじ一体型直動案内軸受の潤滑剤供給構造では、潤滑剤を含浸する潤滑体がレール側案内溝と接触した状態でスライダが移動されるので、スライダが移動する度に潤滑体がレール側案内溝を摺動することになる。そして、長期間使用していると潤滑体の一部がレール側案内溝との摩擦により千切れて転動体との間に挟まり、スライダの移動が阻害される虞がある。

この問題を解決するためには、摩擦により千切れる虞が少ない潤滑体の材質を選択することが考えられるが、潤滑体の材質の選択自由度が制限されることとなる。

本発明は、以上の点に鑑み、潤滑体の千切れを防止すると共に、潤滑体の材質の選択自由度を向上させることができるボールねじ一体型直動案内軸受の潤滑剤供給構造を提供することを目的とする。

［１］上記目的を達成するため、本発明は、周面に螺旋状の軸側ねじ溝を有するねじ軸と、該ねじ軸を間隔を存して挟み込むように互いに対向する一対の側壁部と、該側壁部の内面に夫々設けられたレール側案内溝と、前記側壁部の軸方向両端部に夫々設けられ、前記ねじ軸を軸支する一対の軸支部とを有する直動案内レールと、前記ねじ軸に螺合され、該ねじ軸の回転により前記直動案内レール内を該ねじ軸の軸方向に移動可能なスライダとを備え、前記スライダは、前記スライダの移動方向側の両面に夫々設けられた一対のエンドプレートと、前記スライダの両側面に前記レール側案内溝に対向して設けられ、前記レール側案内溝との間で転動体が転動する転動体通路を画成するスライダ側案内溝と、前記スライダの内部を軸方向に貫通して前記転動体を通過させる転動体循環路と、前記軸側ねじ溝に対向し前記軸側ねじ溝との間で螺旋状のボール通路を画成するスライダ側ねじ溝と、前記ボール通路を転動するう複数のボールとを備え、前記エンドプレートは、前記スライダの移動に伴って前記転動体通路内を転動する前記転動体を前記転動体循環路に導くと共に、前記転動体循環路から前記転動体通路内に前記転動体を導く連通路を備えるボールねじ一体型直動案内軸受の潤滑剤供給構造であって、少なくとも一方の前記エンドプレートの移動方向外側には、潤滑剤を含浸する潤滑体が設けられ、該潤滑体は、前記エンドプレートに設けられた開口部を介して前記連通路に露出して、前記連通路を通過する前記転動体に前記潤滑剤を供給して前記転動体通路を潤滑し、前記エンドプレートの開口部は、転動体の通過を阻止する形状であることを特徴とする。

かかる構成によれば、潤滑体は連通路で転動体と接触するが、転動体は連通路内を転がるため潤滑体と接触した際に生じる摩擦が従来の摺動の場合よりも小さくなる。このため、潤滑体の千切れを防止できると共に、潤滑体の材質の選択自由度を向上させることができる。
また、潤滑体を連通路に露出させるための開口部は、転動体の通過を阻止する形状とされているため、潤滑体をエンドプレートから取り外しても転動体が開口部から脱落しない。これにより、潤滑体が含浸する潤滑剤が切れても、潤滑体を容易に交換することができる。

［２］本発明においては、潤滑体を、ねじ軸に当接させて、潤滑体でねじ軸も潤滑させることが好ましい。潤滑体をねじ軸に当接させてねじ軸を潤滑させれば、ねじ軸とスライダとの間にも潤滑剤を供給できて摩擦を小さくすることができ、スライダをスムーズに移動させることができる。

本発明の潤滑剤供給構造を適用したボールねじ一体型直動案内軸受の実施形態を示す説明図。 本実施形態のスライダの分解斜視図。 本実施形態のスライダの断面図。

図１から図３を参照して、本発明の潤滑剤供給構造を適用したボールねじ一体型直動案内軸受の実施形態を説明する。図１に示すように、本実施形態のボールねじ一体型直動案内軸受１は、前後方向に延びて断面視が略Ｕ字状の直動案内レール２と、この直動案内レール２の前後端部に取り付けられた軸支部３ａ，３ｂと、軸支部３ａ，３ｂに回転自在に軸支されているボールねじ軸４と、直動案内レール２内を案内され、ボールねじ軸４の回転により直動案内レール２内を軸方向に移動するスライダ５とを備えている。

本実施形態のボールねじ一体型直動案内軸受１は、後述する潤滑剤供給ユニット（図２、図３参照）を除いて、現行のボールねじ一体型直動案内軸受（例えば株式会社ミスミ製一軸アクチュエーターＬＸ３０）と同様の構成となっている。

直動案内レール２は、ステンレススチール製で、断面視で略Ｕ字状に形成されており、底板部２ａと、互いに対向する一対の内側面を有する側壁部２ｂ，２ｂとを備える。また、側壁部２ｂの内側面には、軸方向に延びるレール側案内溝２ｃが形成されている。

ボールねじ軸４は、炭素鋼材製で、表面に雄ねじが切られ軸側ねじ溝４ａ（図３参照）が形成されている。又、ボールねじ軸４は、前後端部が軸支部３ａ，３ｂに設けられた軸受３ｃにより回転自在に取り付けられている。本実施形態では、一方の軸支部３ｂは、図示しないモータを連結するための機能を兼ねたモータ連結部材で構成されている。又、図１ではボールねじ軸４の軸側ねじ溝４ａは省略されている。

スライダ５は、図１及び図３に示すように、炭素鋼材製のスライダ本体５ａと、その軸方向前後に設けられた合成樹脂製のエンドプレート６と、エンドプレート６の前後に設けられる潤滑剤供給ユニット７と、その前後に設けられる軸方向シール部材８とを備えている。また、スライダ５は、図１及び図２に示すように、スライダ５の側面と直動案内レール２の側壁部２ｂとの隙間を覆う側方シール部材９を備えている。

スライダ本体５ａには、図２及び図３に示すように、両側面に軸方向に沿って延び、レール案内溝２ｃと対向するスライダ側案内溝５ｂが設けられている。このスライダ側案内溝５ｂとレール側案内溝２ｃとでレール転動体５ｃが転動する転動体通路１４が画成される。また、スライダ本体５ａの内部には、図３に示すように、転動体通路１４内を転動するレール転動体５ｃを循環させるために用いられる転動体循環路５ｄがスライダ側案内溝５ｂと平行に軸方向に沿って形成されている。なお、本実施形態のレール転動体５ｃは金属ボールで構成している。

また、スライダ本体５ａには、ボールねじ軸４の軸側ねじ溝４ａに対向するように雌ねじが切られてスライダ側ねじ溝５ｅが形成されており、このスライダ側ねじ溝５ｅと軸側ねじ溝４ａとで画成される螺旋状のボール通路内に、ボールねじ用の循環ボール５ｆが複数配置されている。ボール通路４ａ，５ｅの両端部は、スライダ本体５ａの下面に取り付けられる循環チューブ（図示省略）を介して連通され、これにより循環ボール５ｆがスライダ５の移動に伴い循環されるようにしている。

エンドプレート６は、合成樹脂を射出成形することにより形成され、転動体通路１４を転動するレール転動体５ｃを転動体循環路５ｂに導く連通路６ｃが設けられている。また、エンドプレート６には、軸方向に貫通する貫通孔６ａ，６ａと、幅方向に突出し、側方シール部材９，９を保持する突出部６ｂ，６ｂが設けられている。

潤滑剤供給ユニット７は、図２及び図３に示すように、潤滑剤を含浸させたウレタンフォーム製の多孔質体からなる潤滑体１０と、この潤滑体１０の周囲を覆うケース１１とを備えている。潤滑剤としては、本実施形態では昭和シェル社製の「アルバニヤグリースＳ」、或いは同社製の「アルバニヤＥＰグリース」を用いている。

潤滑体１０は、図２及び図３に示すように、ボールねじ軸４の表面に当接される軸側当接面１０ａと、連通路６ｃを転動するレール転動体５ｃの表面に当接する転動体側当接面１０ｂとを有する。また、潤滑体１０の軸側当接面１０ａには、ボールねじ軸４の軸側ねじ溝４ａに潤滑剤を塗布する突起１０ｃが設けられている。

ケース１１は、合成樹脂の射出成形により形成され、潤滑体１０を収納する収納部１１ａと、収納部１１ａと連通路６ｃとを連通させるように開口した開口部１１ｂとを備えている。エンドプレート６にも、収容部１１ａと連通路６ｃとをケース１１の開口部１１ｂを介して連通させるように開口した開口部６ｄが形成されている。また、ケース１１には、エンドプレート６の貫通孔６ａ，６ａに対応させて前後方向（軸方向）に貫通する貫通孔１１ｅ，１１ｅが設けられている。この貫通孔１１ｅ，１１ｅは内周壁を備えており、収納部１１ａとの連通が阻止されている。

軸方向シール部材８は、金属製の板部材にゴム製のストッパ８ａ及びゴム製の溝用シール８ｂを一体成形することにより形成されている。ストッパ８ａは、軸方向に突出し、下向きに開口する略Ｕ字状に形成されている。このストッパ８ａは、スライダ５が軸支部３ａ，３ｂに当接した際の衝撃を吸収するものである。

また、溝用シール８ｂは、直動案内レール２のレール側案内溝２ｃに当接し、スライダ５の移動に伴ってレール側案内溝２ｃと摺動し、レール側案内溝２ｃに異物が侵入することを防止している。また、軸方向シール部材８には、エンドプレート６の貫通孔６ａ，６ａ及びケース１１の貫通孔１１ｅ，１１ｅに対応させて軸方向に貫通する貫通孔８ｃ，８ｃが設けられている。

軸方向シール部材８と潤滑剤供給ユニット７とエンドプレート６は、各貫通孔８ｃ，１１ｅ、６ａに取り付けボルト１３を貫通させてスライダ本体５ａに取り付けられている。潤滑剤供給ユニット７の取り付けは、図２に示す状態から、潤滑体１０をケース１１の収納部１１ａに収納した後に行われる。

側方シール部材９は、図１に示すように、スライダ本体５ａの軸方向に沿って延びるシール部材である。その構成は、合成樹脂製で断面が矩形状のシール保持体９ａと、ゴム製の板状でシール保持体９ａに固着され、その先端縁が直動案内レール２の側壁部２ｂの上面に当接する側方シール９ｂとからなる。この側方シール部材９は、一対のエンドプレート６，６に設けられた突出部６ｂの間に保持される。

次に、本実施形態のボールねじ一体型直動案内軸受１の作動について説明する。ボールねじ軸４が図示しないモータ等により回転されると、ボールねじ軸４の軸側ねじ溝４ａと、スライダ本体５ａの内部に設けられているスライダ側ねじ溝５ｅの間を循環ボール５ｆが循環すると共に、循環ボール５ｆを介してボールねじ軸４の回転がスライダ５に伝達され、スライダ５が軸方向に移動する。

これに伴い、スライダ５のスライダ側案内溝５ｂと直動案内レール２のレール側案内溝２ｃとで画成される転動体通路１４の中をレール転動体５ｃが転動し、レール転動体５ｃは、転動体通路１４、連通路６ｃ、転動体循環路５ｄを循環する。

このとき、潤滑剤供給ユニット７内では、潤滑体１０の軸側当接面１０ａがボールねじ軸４の周面に当接し、潤滑体１０からしみ出た潤滑剤がボールねじ軸４の周面に塗布される。また、潤滑体１０の突起１０ｃがボールねじ軸４の軸側ねじ溝４ａに当接し、潤滑体１０からしみ出た潤滑剤が軸側ねじ溝４ａに塗布される。

一方、レール転動体５ｃはケース１１に連通路６ｃに対応させて設けられた開口部１１ｂを介して潤滑体１０の転動体側当接面１０ｂに当接し、レール転動体５ｃに潤滑剤が塗布される。そして、塗布された潤滑剤が、レール転動体５ｃの転動に伴ってレール側案内溝２ｃ及びスライダ側案内溝５ｂに供給される。レール側案内溝２ｃに供給される潤滑剤の量は、エンドプレート６の開口部６ｄ及びケース１１の開口部１１ｂの開口面積を変えることで調整することができる。

レール転動体５ｃはローラ形状としてもよい。レール転動体５ｃの材質としては、鋼や硬質合成樹脂、或いは硬質ゴム等を用いることができ、潤滑剤が含浸可能なセラミックスを用いることもできる。このようなセラミックスであれば、レール転動体５ｃと接する潤滑体１０の転動体側当接面１０ｂの潤滑剤含有量が減少した場合であっても、しばらくの間は潤滑用転動体自身が含有している潤滑剤により、レール側案内溝２ｃを潤滑し続けることができる。

本実施形態のボールねじ一体型直動案内軸受１の潤滑剤供給構造によれば、潤滑体１０は連通路６ｃでレール転動体５ｃと当接するが、レール転動体５ｃは連通路６ｃ内を転がるため潤滑体１０と当接した際に生じる摩擦が従来の摺動のものと比較して小さくなる。このため、潤滑体１０が千切れる虞を軽減できると共に、潤滑体１０の材質の選択自由度を向上させることができ、より低廉なボールねじ一体型直動案内軸受１を製造することができる。

又、潤滑体１０をボールねじ軸４に当接させて潤滑しているため、ボールねじ軸４とスライダ５との間にも潤滑剤を供給できて摩擦を小さくすることができ、スライダ５をスムーズに移動させることができる。

又、エンドプレート６の開口部６ｄを、レール転動体５ｃの通過を阻止する形状（金属ボールからなるレール転動体５ｃの径よりも小さい径）とすれば、潤滑剤供給ユニット７をエンドプレート６から取り外してもレール転動体５ｃが開口部６ｄから脱落することはない。これにより、潤滑剤が切れた際に潤滑剤供給ユニット７を交換する作業が容易となる。

尚、本実施形態においては、潤滑体１０をウレタンフォームとしているが、これに限らず、潤滑剤を含浸できるものであれば、他の合成樹脂製発泡体や繊維素材等、他の素材を用いてもよい。また、潤滑剤や各部材の材質も上記実施形態で記載された材質に限らず、種々の材質を用いることができる。

１…ボールねじ一体型直動案内軸受、２…直動案内レール、２ａ…底板部、２ｂ…側壁部、２ｃ…レール側案内溝、３ａ，３ｂ…軸支部、４…ボールねじ軸（ねじ軸）、４ａ…軸側ねじ溝、５…スライダ、５ａ…スライダ本体、５ｂ…スライダ側案内溝、５ｃ…レール転動体（転動体）、５ｄ…転動体循環路、５ｅ…スライダ側ねじ溝、５ｆ…循環ボール、６…エンドプレート、６ａ…貫通孔、６ｂ…突出部、６ｃ…連通路、６ｄ…開口部、７…潤滑剤供給ユニット、８…軸方向シール部材、８ａ…ストッパ、８ｂ…溝用シール、１０…潤滑体、１１…ケース、１１ａ…収容部、１１ｂ…開口部、１１ｅ…貫通孔、１３…取り付けボルト、１４…転動体通路。

Claims (2)

1. 周面に螺旋状の軸側ねじ溝を有するねじ軸と、
   該ねじ軸を間隔を存して挟み込むように互いに対向する一対の側壁部と、該側壁部の内面に夫々設けられたレール側案内溝と、
   前記側壁部の軸方向両端部に夫々設けられ、前記ねじ軸を軸支する一対の軸支部とを有する直動案内レールと、
   前記ねじ軸に螺合され、前記ねじ軸の回転により前記直動案内レール内を該ねじ軸の軸方向に移動可能なスライダとを備え、
   前記スライダは、
   前記スライダの移動方向側の両面に夫々設けられた一対のエンドプレートと、
   前記スライダの両側面に前記レール側案内溝に対向して設けられ、前記レール側案内溝との間で転動体が転動する転動体通路を画成するスライダ側案内溝と、
   前記スライダの内部を軸方向に貫通して前記転動体を通過させる転動体循環路と、
   前記軸側ねじ溝に対向し前記軸側ねじ溝との間で螺旋状のボール通路を画成するスライダ側ねじ溝と、
   前記ボール通路を転動するボールとを備え、
   前記エンドプレートは、
   前記スライダの移動に伴って前記転動体通路内を転動する前記転動体を前記転動体循環路に導くと共に、前記転動体循環路から前記転動体通路に前記転動体を導く連通路を備えるボールねじ一体型直動案内軸受の潤滑剤供給構造であって、
   少なくとも一方の前記エンドプレートの移動方向外側には、潤滑剤を含浸する潤滑体が設けられ、
   該潤滑体は、前記エンドプレートに設けられた開口部を介して前記連通路に露出して、前記連通路を通過する前記転動体に前記潤滑剤を供給して前記転動体通路を潤滑し、
   前記エンドプレートの開口部は、前記転動体の通過を阻止する形状であることを特徴とするボールねじ一体型直動案内軸受の潤滑剤供給構造。
2. 請求項１記載のボールねじ一体型直動案内軸受の潤滑剤供給構造において、
   前記潤滑体は、前記ねじ軸に当接し、前記ねじ軸を潤滑することを特徴とするボールねじ一体型直動案内軸受の潤滑剤供給構造。