JP5032288B2 - ワイパーシールを備えた直動案内ユニット - Google Patents
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Description
この発明は，粉塵，切粉，切屑，切削液等の異物が多量に発生するような厳しい作業環境になる切削機械，研削機械，木工機械等の工作機械等の各種の装置に使用されるワイパーシールを備えた直動案内ユニットに関する。
近年，直動案内ユニットは，機械装置の加工エリアの拡大，コンパクト化，コストダウン等から軌道レールが剥き出しで使用される機会が増加しており，従来の防塵装置であるテレスコカバーやジャバラが無い状態の仕様になっている。そして，直動案内ユニットは，オプション仕様として，スライダの端部から異物の侵入を防ぐ防塵装置，高密封シール装置，スライダに潤滑剤を供給する潤滑装置等の付属装置を付加して機能のアップを図り，使用環境に最適化させて使用することが増えてきている。直動案内ユニットは，特に，粉塵，切粉，切屑，クーラント（研削液や切削液）が多量に発生するような厳しい作業環境になる切削機械，研削機械，木工機械等の工作機械で適用されるようになった。
また，直動案内ユニットとして，本出願人に係る特許出願である高密封シール装置を備えた直動案内ユニットが知られている。該直動案内ユニットは，多量の異物が発生するような厳しい作業環境でも，スライダと軌道レールとの間を完全に密封し，異物が軌道レール上を摺動するスライダの端部から内部へ侵入するのを防止するため，スライダに高密封シール装置を設けている。高密封シール装置は，外装部と端面部を備えたホルダケース，ホルダケースの収容部に配設された３枚の板状のシールプレート，及び外装部の端部の開口部に配設された封止プレートから構成されている。シールプレートは，両側面の表層のスキン層と表層間の中間層のスポンジ層との三層構造に形成され，スポンジ層の多孔部には潤滑剤が強制的に含浸されている（例えば，特許文献１参照）。
特開２００７−２５５４９８号公報
しかしながら，上記の高密封装置を備えた直動案内ユニットは，軌道レールとの締め代が大きくて高密封状態にあって耐久性を有するものであったが，軌道レールに対するスライダの摺動抵抗が大きなものになっており，利用し難い状況であり，また，クーラント環境の厳しい作業環境でも更なる良好な摺動性や耐久性が求められる状況になっている。
ところで，近年の直動案内ユニットでは，潤滑のメンテナンスフリー，多種用途に使用すること等から，直動案内ユニットに高機能を付加しても，高精度で長寿命で且つ安価なものが要望されるようになった。また，近年，直動案内ユニットは，高剛性，高精度でなるローラ形式のものが多く使用され，更に，劣悪な厳しい使用環境にも適合することが要望され，オプション仕様として，スライダの端部から内部への異物の侵入を防ぐ防塵装置，高密封シール装置，スライダに潤滑剤を供給する潤滑装置等の付属装置をスライダの端面に付加して機能アップを図るようになっており，その際に，直動案内ユニットに潤滑等の付属装置をスライダに安定して簡単に取り付けるため，スライダには取付板が設けられている。また，直動案内ユニットは，粉塵，切粉，切削液等のクーラント等の異物が多量に発生するような厳しい作業環境に設置される工作機械等に適用されるので，そのような厳しい作業環境にも軌道レール上に散在する異物がスライダ内部へ侵入するのを阻止し，軌道レール上でのスライダの往復摺動運動において潤滑油の供給を良好にして良好な摺動特性を確保して摺動抵抗を低減することが求められている。
この発明の目的は，上記の課題を解決することであり，本出願人が先に開発した上記の高密封シール装置のシールプレートを更に改善したものであり，粉塵，切粉，切屑，クーラント（研削液，切削液，加工液）等の異物が軌道レールのスライダ摺動面に多量に発生するような厳しい作業環境で使用する切削機械，研削機械，木工機械等の各種の装置に組み込まれても耐久性を向上させると共に，軌道レールとの摺接抵抗が極力小さくなるように潤滑油を良好に含浸させ，軌道レールとの間の隙間を適正に設定して異物がスライダ内部に侵入するのを防止し，スライダの端面に装着した取付板を介して簡単に取り付けることができるワイパーシールを備えた直動案内ユニットを提供することである。
この発明は，長手方向に沿って軌道面が形成された軌道レール，及び前記軌道レールに複数の転動体を介して摺動自在なスライダから成る直動案内ユニットにおいて，
前記スライダの端部には前記軌道レールに付着した異物を払拭するためのワイパーシールが装着されており，前記ワイパーシールは，気孔壁面から発泡の薄膜物質が除去されたオープンポアを有する三次元構造の骨格組織でなるポリエステル系ポリウレタンフォームの素材を圧縮成形して前記素材の厚さを１／４〜１／２０の厚さにしたシート材に形成され，前記素材の前記オープンポアが圧縮成形された多数の微細な連続する空孔部を有する三次元構造の骨格網状組織に構成されて前記空孔部に潤滑油が含浸されて成り，及び前記ワイパーシールは，前記スライダの前記端部に配設されたケース内に嵌合されて配設され前記ワイパーシールの内周が前記軌道レールの外周面に摺接して構成されていることを特徴とするワイパーシールを備えた直動案内ユニットに関する。
前記スライダの端部には前記軌道レールに付着した異物を払拭するためのワイパーシールが装着されており，前記ワイパーシールは，気孔壁面から発泡の薄膜物質が除去されたオープンポアを有する三次元構造の骨格組織でなるポリエステル系ポリウレタンフォームの素材を圧縮成形して前記素材の厚さを１／４〜１／２０の厚さにしたシート材に形成され，前記素材の前記オープンポアが圧縮成形された多数の微細な連続する空孔部を有する三次元構造の骨格網状組織に構成されて前記空孔部に潤滑油が含浸されて成り，及び前記ワイパーシールは，前記スライダの前記端部に配設されたケース内に嵌合されて配設され前記ワイパーシールの内周が前記軌道レールの外周面に摺接して構成されていることを特徴とするワイパーシールを備えた直動案内ユニットに関する。
前記ワイパーシールは，前記素材の厚さを１／１０の厚さに圧縮成形された前記シート材で形成されていることが好ましい。また，前記ワイパーシールは，前記軌道レールと０．１〜０．０５ｍｍの締め代で摺接される。
この直動案内ユニットは，前記ケースには，複数枚の前記ワイパーシールが収容され，前記軌道面に摺接する前記ワイパーシールの突出部分に嵌合する位置決めピンが形成されている。更に，前記ケースは，前記位置決めピンが前記長手方向の前記ケースの全幅より突出して形成され且つ前記ケースに対向する取付板の位置決めピン穴に嵌合して前記スライダの前記端部に配設されている。
また，前記ケースは，剛性を高めるために，周囲部がリブ部を備えた２重フレームに形成されている。また，前記ワイパーシールは，前記軌道レールに隙間を持って遊嵌する前記ケースの端板と前記軌道レールに隙間を持って遊嵌する封止プレートとに挟持されて配設されている。
また，この発明は，長手方向に沿って軌道面が形成された軌道レール，及び前記軌道レールに複数の転動体を介して摺動自在なスライダから成る直動案内ユニットにおいて，
前記スライダの端部には前記軌道レールに付着した異物を払拭するためのワイパーシールが装着されており，前記ワイパーシールは，気孔壁面から発泡の薄膜物質が除去されたオープンポアを有する三次元構造の骨格組織でなるポリエステル系ポリウレタンフォームの素材を圧縮成形して前記素材の厚さを１／４〜１／２０の厚さにしたシート材に形成され，前記素材の前記オープンポアが圧縮成形された多数の微細な連続する空孔部を有する三次元構造の骨格網状組織に構成されて前記空孔部に潤滑油が含浸されて成り，及び前記ワイパーシールは，前記スライダの前記端部に配設されたケース内に嵌合されて配設され前記ワイパーシールの内周が前記軌道レールの外周面に摺接して構成され，
前記ケースは取付板を介して前記スライダの前記端部に取り付けられ，前記取付板は，前記スライダの前記端部に配設されたエンドシールの外側端面に取り付けられ，前記エンドシールのリップ部を覆って収容する凹部になるリップ部収納部が形成されていることを特徴とするワイパーシールを備えた直動案内ユニットに関する。
前記スライダの端部には前記軌道レールに付着した異物を払拭するためのワイパーシールが装着されており，前記ワイパーシールは，気孔壁面から発泡の薄膜物質が除去されたオープンポアを有する三次元構造の骨格組織でなるポリエステル系ポリウレタンフォームの素材を圧縮成形して前記素材の厚さを１／４〜１／２０の厚さにしたシート材に形成され，前記素材の前記オープンポアが圧縮成形された多数の微細な連続する空孔部を有する三次元構造の骨格網状組織に構成されて前記空孔部に潤滑油が含浸されて成り，及び前記ワイパーシールは，前記スライダの前記端部に配設されたケース内に嵌合されて配設され前記ワイパーシールの内周が前記軌道レールの外周面に摺接して構成され，
前記ケースは取付板を介して前記スライダの前記端部に取り付けられ，前記取付板は，前記スライダの前記端部に配設されたエンドシールの外側端面に取り付けられ，前記エンドシールのリップ部を覆って収容する凹部になるリップ部収納部が形成されていることを特徴とするワイパーシールを備えた直動案内ユニットに関する。
また，この発明は，長手方向に沿って軌道面が形成された軌道レール，及び前記軌道レールに複数の転動体を介して摺動自在なスライダから成る直動案内ユニットにおいて， 前記スライダの端部のエンドシールの端面には，取付板を介して前記軌道レールに付着した異物を払拭するためのワイパー装置が取り付けられ，前記ワイパー装置は，ケース及び該ケース内に収容された一対のワイパーシールと前記取付板側に位置する封止プレートとからなるワイパーシール組立体，並びに前記ワイパーシール組立体の端面に配設されたスクレーパから構成され，
前記ワイパーシールは，気孔壁面から発泡の薄膜物質が除去されたオープンポアを有する三次元構造の骨格組織でなるポリエステル系ポリウレタンフォームの素材を圧縮成形して前記素材の厚さを１／４〜１／２０の厚さにしたシート材に形成され，前記素材の前記オープンポアが圧縮成形された多数の微細な連続する空孔部を有する三次元構造の骨格網状組織に構成されて前記空孔部に潤滑油が含浸されて成り，及び前記一対の前記ワイパーシールは，前記軌道レールの外周面，前記ケースの端面の端板と内周フレームの内周壁，及び前記封止プレートに接触して成ることを特徴とするワイパーシールを備えた直動案内ユニットに関する。
前記ワイパーシールは，気孔壁面から発泡の薄膜物質が除去されたオープンポアを有する三次元構造の骨格組織でなるポリエステル系ポリウレタンフォームの素材を圧縮成形して前記素材の厚さを１／４〜１／２０の厚さにしたシート材に形成され，前記素材の前記オープンポアが圧縮成形された多数の微細な連続する空孔部を有する三次元構造の骨格網状組織に構成されて前記空孔部に潤滑油が含浸されて成り，及び前記一対の前記ワイパーシールは，前記軌道レールの外周面，前記ケースの端面の端板と内周フレームの内周壁，及び前記封止プレートに接触して成ることを特徴とするワイパーシールを備えた直動案内ユニットに関する。
この直動案内ユニットは，上記のように構成されているので，ワイパーシールの軌道レールの軌道面に対する摺動抵抗が小さく，ワイパーシールが耐摩耗性に優れ，耐久性に富んでおり，取付板を介してワイパーシールをスライダに安定して簡単に装着できる。
この発明による直動案内ユニットは，実施例では，ワイパーシールを２枚に重ねて，ケースに入れた構造を有し，実施例の直動案内ユニットに限らず，軌道軸（軌道レール）と円筒状のスライダとから成る直動案内ユニットにも使用できるものである。直動案内ユニットは，一般の仕様（標準品）では，スライダの端部がエンドキャップ４の端面に軌道レール１とスライダ２との隙間をシールするためのエンドシール６のみが配設された構造に構成されているが，この発明による直動案内ユニットは，粉塵，切粉，切屑，クーラント（研削液，切削液，加工液）等の異物が多量に発生するような厳しい作業環境即ち使用環境で使用されるので，異物がスライダの内部に侵入するのを防ぐことが重要であり，そのために，スライダの端部のエンドシールの外側端面に更にワイパーシールを配設した構造に構成されていることを特徴としている。
以下，図面を参照して，この発明によるワイパーシールを備えた直動案内ユニットの実施例について説明する。図１〜図３に示すように，この直動案内ユニットは，両側面４７の長手方向に沿ってそれぞれ一対の軌道面１１が形成された長尺状の軌道レール１，及び軌道レール１に跨架して転動体であるローラ（図示せず）を介して摺動自在なスライダ２から構成されている。スライダ２は，軌道レール１の軌道面１１に対向して形成された軌道面（図示せず）及び該軌道面と軌道面１１と間に形成された軌道路（図示せず）に平行なリターン路（図示せず）が形成されたケーシング３，ケーシング３の両端面４８にそれぞれ固着され且つ軌道路とリターン路とを連通する方向転換路が形成されたエンドキャップ４，エンドキャップ４の外側の端面４９に配置され且つ軌道レール１とスライダ２との隙間をシールするエンドシール６，軌道路とリターン路と一対の方向転換路とからなる循環路を転走する複数のローラを有している。この直動案内ユニットは，スライダ２の端面であるエンドシール６の端面５０に，ワイパーシール組立体５とスクレーパ８とから成るワイパー装置１０が合成樹脂射出成形により作製された成形品で構成された取付板７を介して取り付けられている。取付板７には，ザグリ凹部１３に取付け孔が形成されている。また，軌道レール１には，ベース等に軌道レール１を固定するため取付け孔３６が等間隔に隔置して形成され，ケーシング３には，ケーシング３に他部品を固定するための取付け用ねじ穴２０が設けられている。この直動案内ユニットは，軌道溝１１間の軌道路で大きな負荷を受けながらローラが軌道路を転動するので，金属接触して異常摩耗や損傷が生じないように，潤滑剤（グリース・潤滑油）を給油することが不可欠なものになっており，エンドキャップ４には，ローラの循環路に潤滑剤を供給するため，側面又は端面（図示せず）に給油口が設けられ，側面の給油口にグリースニップル３４が設けられている。ケーシング３は，軌道レール１の両側面４７に沿って延びる袖部５９，及び軌道レール１に跨がって両袖部５９を連結する連結部６０から構成され，エンドキャップ４は，ケーシング３の袖部５９に対向する袖部６１，及び軌道レール１に跨がって両袖部６１を連結し且つ連結部６０に対向する連結部６２から構成され，また，取付板７には，エンドシール６を介してエンドキャップ４の袖部６１に対向する袖部５４，及び軌道レール１に跨がって両袖部５４を連結し且つエンドシール６を介してエンドキャップ４の連結部６２に対向する連結部５４から構成されている。
この直動案内ユニットでは，図４に示すように，取付板７は，オプション仕様としてスライダ２の端面５０にワイパー装置１０を付加するときに，スライダ２とワイパー装置１０とを連結するためにスライダ２におけるエンドシール６の端面５０に装着されている。ワイパー装置１０は，直動案内ユニットを特殊環境で使用するときに，スライダ２に付加して機能アップを図り，上記のような異物が多量に発生するような厳しい作業環境である特殊環境に適合させるものになっている。この実施例では，ワイパー装置１０は，ワイパーシール組立体５とスクレーパ８とから成り，特に，粉塵，切粉，切屑，切削液等の異物が多量に発生するような厳しい作業環境に設置される切削機械，研削機械，木工機械等の工作機械に組み込まれて適用されるのに適したものである。図４に示すように，この直動案内ユニットは，エンドキャップ４の端面４９の凹部に嵌入した潤滑装置である潤滑剤含浸部材９が内蔵されており，潤滑のメンテナンスフリーを実現したタイプに構成されている。また，取付板７は，一方の端面である内側端面２４（エンドシール６側に位置する端面）がエンドシール６の端面５０に対向して，エンドシール６及びエンドキャップ４をケーシング３に固着する固定ボルトである第１ボルト２１によってエンドシール６及びエンドキャップ４と共にケーシング３に固着され，他方の端面である外側端面２８にワイパー装置１０が固定ボルトである固定ねじ２２により固着されている。また，ワイパー装置１０は，図４及び図５に示すように，取付板７の外側端面２８に対向して，ケース１５内に一対のワイパーシール１４と封止プレート１６を内蔵したワイパーシール組立体５，及びケース１５の反対側の端面である外側端面２９に配設されるスクレーパ８で構成されている。第２ボルト２２は，スクレーパ８の外側端面３０から挿入し，スクレーパ８からワイパーシール組立体５へと，それぞれの取付け孔（図示せず）を貫通し，取付板７に嵌着したナット２３に螺入してワイパー装置１０を取付板７に固着している。取付板７の軌道レール１に対向する周面は，軌道レール１の外周に接触することなく僅かな隙間５６を形成するように，即ち，可及的に軌道レール１の外周に近接した内周面１７（図６，図７）に形成され，軌道レール１の軌道面１１間の逃げ溝である軌道溝５７に嵌入するように凸部３３に形成されている。取付板７に形成された凸部７５がエンドシール６のザグリ凹部７４に嵌合して取付板７とエンドシール６とは位置決めされている。取付板７は，例えば，芯金（図示せず）が合成樹脂製の本体部内に埋設されて構成され，コ字形伏即ち門形の薄板に形成されている。取付板７は，芯金に凸部が無く，成形型の凸部成形部分から芯金の表裏及び縁部にわたり合成樹脂が均一に周って射出成形できるものになっている。
この直動案内ユニットでは，特に，ワイパーシール１４は，軌道レール１に対する往復摺動において摺動抵抗が従来のシールプレートや潤滑プレートに比較して極力低減され，摩耗が低減された耐久性に富んだことに特徴を有するものである。ワイパーシール１４は，特に，輪郭が鮮明でオープンポアを有する三次元構造の骨格組織でなるポリエステル系ポリウレタンフォームの素材を厚さ１／４〜１／２０に圧縮成形し，好ましくは１／１０の厚さに圧縮成形した空孔部を有する三次元構造の骨格網状組織から構成されていることを特徴としている。即ち，ワイパーシール１４を構成する材料（生成物）は，ポリエステル系ポリウレタンフォームを特殊加工し，発泡膜を除去して輪郭が鮮明で，空孔率が９７％以上のオープンポアを有する三次元構造の骨格組織に構成されたポリエステル系ポリウレタンフォームの素材（図１０，前躯体）を圧縮成形したものである（図８又は図９）。この直動案内ユニットは，具体的には，エンドシール６の外側端面５０に取付板７を介してワイパーシール組立体５が簡単に取付け配設され，ワイパーシール組立体５であるケース１５の外側端面２９に大きな異物を排除するためのスクレーパ８が取り付けられている。ワイパーシール１４には，軌道レール１の軌道面１１が形成される軌道溝５７に対向する突出部７８が形成されている。ケース１５には軌道レール１の軌道溝５７に対向する内周面７９と固定ねじ２２が挿通する取付け孔４２が形成され，スクレーパ８には軌道レール１の軌道溝５７に対向する内周面８０と固定ねじ２２が挿通する取付け孔４３が形成されている。スクレーパ８は，鋼板製で作製され，軌道レール１と僅かな隙間で遊嵌され，固定ねじ２２で固着されている。ワイパーシール１４は，図５に示すように，軌道レール１の外面，ケース１５の内周フレーム７２の内周壁７３と端板６６，封止プレート１６に接する面，即ち，ワイパーシール１４の全面が空孔部を有する骨格網状組織が露出した状態に形成されている。
この直動案内ユニットでは，ワイパー装置１０を取り付けるため，取付板７がエンドシール６との間に介在され，エンドシール６の端面５０に固着される。ワイパー装置１０は，図４に示すように，ケース１５内に複数（図では２枚）のワイパーシール１４と封止プレート１６とを嵌合して収納して構成されたワイパーシール組立体５，及びワイパーシール組立体５であるケース１５の外側端面２９に配設されたスクレーパ８から構成されている。ケース１５は，ワイパーシール１４を異物から保護して，ワイパーシール１４の内周が軌道レール１へシール締め代が０．１ｍｍ以下（０．０５〜０．１ｍｍ）で密接するように嵌合して収納する構造に構成されている。ケース１５は，剛性を高めるために，周囲部が外周フレーム７１，内周フレーム７２及び両フレーム７１，７２間をリブ部４１で連結してなる構造の２重フレーム７１，７２に形成され，内周フレーム７２の内周壁７３がワイパーシール１４の外周面７７に嵌合して構成され，且つケース１５の外側端面には端面を閉塞するように内周面７９が軌道レール１と僅かな隙間を有して端板６６が設けられている。更に，ケース１５は，端板６６における軌道レール１の軌道面１１に対向する近傍部分である対向する一対の突出部７０には位置決めピン２７が一体で形成され，位置決めピン２７が対向するワイパーシール１４のピン孔３９に嵌合してワイパーシール１４の軌道面１１への密接を正確に案内するように構成されている。ケース１５は，上記のように，ワイパーシール組立体５を構成する複数である２枚のワイパーシール１４と封止プレート１６とを収容するものになっている。封止プレート１６は，ケース１５の内周壁７３に嵌合してケース１５の位置決めピン２７にピン孔４０を嵌合してケース１５内に収容され，ケース１５の内側になる端面からワイパーシール１４の潤滑油が外部に漏洩しないように端面を閉塞し，ケース１５の端板６６とで２枚のワイパーシール１４を挟持する構造に構成されている。
この直動案内ユニットでは，ワイパーシール１４をケース１５内に複数枚，実施例では２枚配設した理由は，次のとおりである。ワイパーシール１４は，実施例では２０ｍｍの素材を１／１０に圧縮成形したものであり，２ｍｍの厚さになっており，２枚のワイパーシール１４によって合計で厚さ４ｍｍのワイパーシール１４，１４を構成している。ワイパーシール１４は，複数枚，即ち多段に配設することによって，１枚目で排除できなかった異物を２枚目で排除することができ，枚数を増やすことによって異物の払拭性能をアップさせることができる。ワイパーシール１４は，高精度に仕上げられていたとしても，製品の寸法のバラツキ，切断加工のバラツキ，形状誤差等の許容差範囲にあって，軌道レール１の全周との締め代の均一性にもバラツキが生じ，１枚では不完全さになることが避けられず，複数枚にすることにより，相補的に軌道レール１の全周に対して均一な締め代に組み立てられ，軌道レール１の全周における異物の払拭性を発揮できるものになっている。例えば，２枚分の厚さの厚いワイパーシールを１枚設けた場合は，ケース１５内に２枚のワイパーシール１４を設けた場合に比較して，見掛けの軌道レール１に対する接触面積が同一であるが，１枚のワイパーシールを偏って取り付けた場合では，軌道レール１との締め代が不均一になり，異物の払拭性が小さくなってしまう。また，ワイパーシール１４は，枚数が多いほど異物の払拭性は向上するが，枚数を増やす毎に総合的な効果が増大するとは言えず，異物の払拭性に対する締め代と摺動抵抗とを考慮すると，２枚を配設することが適正であった。
ケース１５に設けた位置決めピン２７は，図４に示すように，ケース１５の摺動方向（軸方向）の全幅（全長さ）Ｌよりも突出量δで突出した長さＬ1 に形成されており，図６に示すように，位置決めピン２７の突出した先端部が取付板７に形成された位置決めピン穴１８に嵌合する構造に構成され，ワイパーシール１４の弾性体で嵩が膨らんで封止プレート１６がケース１５の端面から突出した状態になっても，位置決めピン２７が封止プレート１６を係止するので，組立時にケース１５が取付板７から外れた状態であってもワイパーシール組立体５が分解することなく，ワイパーシール組立体５を取付板７に容易に取り付けることができる。また，図７に示すように，エンドキャップ４の端面４９に取り付けられたエンドシール６は，一般に芯金４５にゴム部４６を焼き付けされたものになっており，ゴム部４６の軌道レール１の周囲には，ゴム部４６から軌道レール１に密着して摺接するリップ部１２が端面から突出して形成されている。取付板７は，エンドシール６のリップ部１２を周囲に渡って収容する凹部になるリップ部収容部３５が形成され，エンドシール６のゴム部４６の端面に対向する取付け平面５２と内周面１７が軌道レール１と僅かに隙間を有してなる取付け平面５３との２平面に形成され，取付け平面５３にワイパー装置１０を安定して精度よく取り付けることができる。
図８及び図９には，ワイパーシール１４のＳＥＭ画像がそれぞれ示されており，図８はワイパーシール１４が軌道レール１の外周と接触（摺接）するワイパーシール１４の内周面７６であり，接触部である断面の５０倍のＳＥＭ画像であり，図９は図８のＳＥＭ画像を更に拡大したものであり，接触部である断面の２００倍のＳＥＭ画像である。図１０には，ワイパーシール１４を作製する素材の状態を示し，ポリエステル系ポリウレタンフオームの素材を特殊加工して，オープンポア即ち空孔部の壁面に形成された発泡の薄膜物質（発泡膜）を完全に除去した輪郭が鮮明に形成されたものであり，ワイパーシール１４の接触部相当部分である断面の５０倍のＳＥＭ画像が示されている。従って，図８又は図９は，図１０に示す素材（前駆体）を１／１０の厚さに圧縮成形した三次元構造の骨格網状組織に構成されている状態が示されている。ワイパーシール１４は，圧縮成形されたシート材を刃物等によって所定の形状に切断して形成されている。ワイパーシール１４を作製する材料（生成物）は，耐久性が良好になっており，図８又は図９には，接触部が示されているが，これらの接触部から分かるように，ワイパーシール１４は全体がオープンポア即ち連続空孔部を備えた均一な組織であり，三次元構造の骨格網状組織に構成されていることが分かる。
ワイパーシール１４を形成する材料（生成物）の物性値は，次のとおりである。
即ち，素材のセル数；７０ケ／２５ｍｍ，密度；０．５８ｇ／ｃｍ3 ，気孔率；５２％，伸び率；１００％，引張強度；１０ｋｇ／ｃｍ2 ，反発弾性；３０％，表面硬度；６０度，永久歪；５％である。
ワイパーシール１４を形成する材料（生成物）の物性値は，次のとおりである。
即ち，素材のセル数；７０ケ／２５ｍｍ，密度；０．５８ｇ／ｃｍ3 ，気孔率；５２％，伸び率；１００％，引張強度；１０ｋｇ／ｃｍ2 ，反発弾性；３０％，表面硬度；６０度，永久歪；５％である。
ワイパーシール１４は，上記のように，メッシュが微細な気泡構造で連続気泡（オープンポア）のフェルト状になる三次元構造の骨格網状構造の材料で形成されている。一般のポリエステル系ポリウレタンフオームには，ポリエステル系ポリウレタンを発泡させる物質が半独立で半連続の気泡の壁面に薄膜物質として付着しているが，本発明のワイパーシール１４を形成する材料は，上記ポリエステル系ポリウレタンフオームを特殊加工（例えば，溶剤等で溶解処理加工）して気孔壁面から薄膜物質（発泡膜）を除去したものであるので，優れた毛細管現象と高い空孔率により，液体含浸率即ち潤滑油含浸率が高くなり，また，連続空孔部に対する潤滑油の浸出入もスムーズになっており，また，素材（前駆体）を適正な比率にまで圧縮成形したことによって，実質的接触面積が増え，相手面即ち軌道レール１の外周面即ち接触面に存在する異物に対して，払拭性能が極めて優れたものになっている。ワイパーシール１４の材料は，空間即ちポアが密になり毛細管現象による吸収性保持性が良く，圧縮により密度が高くなっているので，機械的強度が大きく引裂き等の損傷が発生し難いものになっており，更に，耐薬品性，耐油性，耐寒耐熱性にも優れたものになっている。ワイパーシール１４には，軌道レール１と滑らかに摺接するために，また特に軌道レール１に付着したクーラント等の異物に対抗して異物を軌道レール１から払拭するために，油性液でなる多用途の潤滑油を含浸させることができる。また，ワイパーシール１４は，上記のように優れた機能を有しているので，軌道レール１との締め代が０．１ｍｍ以下にあっても異物の払拭性能を発揮できるものになっており，軌道レール１に対して適正な摺動隙間が存在してスライダ２の滑らかな摺動を実現している。また，ワイパーシール１４と軌道レール１との間の隙間は，大き過ぎても小さ過ぎてもワイパーシール１４の機能が発揮できないものになるので，実施例では，ワイパーシール１４は，軌道レール１の軌道溝１１との締め代が適正な値，即ち，０．０５〜０．１ｍｍに設定されている。
また，この直動案内ユニットにおいて，ワイパーシール１４を複数に重ねる仕様に構成すれば，多数に重ねることで異物の払拭性が向上するが，スライダ２の摺動抵抗が大きくなってしまい使用しづらいものになってしまうので，可能な限り枚数が少ない仕様のもので異物に対する払拭性が満足するように構成するため，上記のように，ワイパーシール１４は，ケース１５内に２枚のワイパーシール１４を収納する構造に構成されている。従って，この直動案内ユニットにおけるワイパーシール１４は，軌道レール１とスライダ２との隙間を端面部でシールするエンドシール６を補助するように，エンドシール６の前面に配置され，クーラントを含めた異物を軌道レール１から払拭する機能を有するものになっている。ワイパーシール１４について，素材（前駆体）の厚さの１／４〜１／２０に圧縮成形した範囲のものにおいて，臨界値の１／４に圧縮成形したものでは，素材のセル数；８０ケ／２５ｍｍ，密度；０．４０ｇ／ｃｍ，気孔率；６７％，伸び率；１００％，引張強度；４ｋｇ／ｃｍ，反発弾性；４０％，表面硬度；２５度になっており，引張強度が小さくなり，耐久性が心配になるが，異物の発生の環境が少量で，スライダ２の摺動抵抗を更に小さなものにする仕様では，良いものになっている。また，臨界値の１／２０に圧縮成形したものでは，引張強度が大きくなるが，気孔率が小さくなってしまうので，言い換えれば，異物の侵入を防止する密封シール的機能で適用できるものになっている。従って，この直動案内ユニットでは，ワイパーシール１４を構成する材料（生成物）は，素材の厚さが１／４及び１／２０に圧縮成形したものが限界であり，１／４〜１／２０，好ましくは１／１０に圧縮成形したものが適正な圧縮率になる。
図１１には，図５のワイパーシール１４を形成する材料（生成物）に対する摩耗試験をする試験装置が示されている。図１１の摩耗試験装置には，ワイパーシール１４を形成する材料の試料５０ｍｍ×５ｍｍ×２ｍｍを試料保持体５１で支持し，該試料１４Ｓを円筒の回転体３７の摺接面４４に一定の締め代で押し付け，ノズル２５からクーラント２６を間欠的に滴下した時の試料１４Ｓの摩耗状況を観察したものである。
試験条件は，回転体３７の定速回転１１ｒｐｓ，摺接面４４の速度２ｍ／ｓｅｃ，含浸油（工業用汎用潤滑油）Ｒ０２２０，クーラントユシローケン（登録商標）シンセティック＃６６３の２０倍希釈液，５０ｃｃ／２ｈｒ，試験距離１５０ｋｍである。
試験結果は，ワイパーシール１４の材料即ち試料１４Ｓに僅かな摩耗が見られる程度になっていた。
試験条件は，回転体３７の定速回転１１ｒｐｓ，摺接面４４の速度２ｍ／ｓｅｃ，含浸油（工業用汎用潤滑油）Ｒ０２２０，クーラントユシローケン（登録商標）シンセティック＃６６３の２０倍希釈液，５０ｃｃ／２ｈｒ，試験距離１５０ｋｍである。
試験結果は，ワイパーシール１４の材料即ち試料１４Ｓに僅かな摩耗が見られる程度になっていた。
図１２には，粉体環境での耐久試験を実施した耐久試験機３２が示されている。耐久試験機３２は，水平の機台６９上に固設された一対の軌道レール１にワイパーシール１４を備えたスライダ２をそれぞれ摺動自在に跨架させて設定し，一対の軌道レール１間に往復駆動機５８を配設する。往復駆動機５８に固定された腕部６３はスライダ２に設けた係止部６４に係止する。スライダ２は，往復駆動機５８の駆動によって軌道レール１上を往復移動する。また，スライダ２と軌道レール１の上方から粉体を降らすように，フレーム６５に２個の粉体投入器３１を設ける。粉体投入器３１から軌道レール１上に粉体を降らして，スライダ２が軌道レール１上を１０００ｋｍ走行後に，スライダ２内に異物の侵入があるか否かを調査するものになっている。
試験条件は，速度；ｍａｘ．３００ｍｍ／ｓｅｃ，ａｖｅ．２７８ｍｍ／ｓｅｃ，粉体：破砕鉄粉，粒径３００μｍ以下（１２５μｍ以上；６０％ｍｉｎ，７５μｍ以上；７０％ｍｉｎ），硬さ；ＨＲＣ４０〜５０，１時間に１ｇ（＝距離１ｋｍに１ｇ）である。
試験結果は，スライダ２内の軌道路へ粉体の侵入は，ほとんど見られない。
試験条件は，速度；ｍａｘ．３００ｍｍ／ｓｅｃ，ａｖｅ．２７８ｍｍ／ｓｅｃ，粉体：破砕鉄粉，粒径３００μｍ以下（１２５μｍ以上；６０％ｍｉｎ，７５μｍ以上；７０％ｍｉｎ），硬さ；ＨＲＣ４０〜５０，１時間に１ｇ（＝距離１ｋｍに１ｇ）である。
試験結果は，スライダ２内の軌道路へ粉体の侵入は，ほとんど見られない。
図１３には，クーラントミストによる直動案内ユニットの耐久試験を実施した試験装置６７であり，（Ａ）は正面図，（Ｂ）は側面図である。試験装置６７は，ベース１９上に固設された軌道レール１に一対のスライダ２が摺接方向に水平摺動自在に跨架されている。一対のスライダ２は，係止部６４を備えた連結部６８で連結し，係止部６４を往復駆動装置に固定された腕部６３に係止させる。軌道レール１の上方でスライダ２の摺動方向の前後部に，クーラント２６を噴霧するノズル２５を設置する。スライダ２は，往復駆動装置の駆動によって軌道レール１上を摺動方向両側に等ストローク即ち０．５Ｓにわたって摺動するものである。
試験装置６７による試験は，ノズル２５からクーラント２６を噴霧して，スライダ２が軌道レール１上を５０００ｋｍ走行後に，ワイパーシール１４の耐久性を調査するものになっている。
試験条件は，ストロークＳ；３００ｍｍ，クーラント；ユシローケン（登録商標）シンセティック＃６６３の２０倍希釈液，クーラント２６は１時間に１回５ｃｃ噴霧である。 試験結果は，図１４に示すように，ワイパーシール１４の先端部（摺接面），及びエンドシール６の先端部（摺接面）を測定した結果である。図１４の線図において，符号Ａは５０００ｋｍ走行後の状態を示すエンドシール６の摺接面と一対のワイパーシール１４の摺接面を測定した線図であり，また，符号Ｂはスライダ２の軌道レール１上を走行前の状態を示すエンドシール６の摺接面と一対のワイパーシール１４の摺接面を測定した線図である。
図１４の線図から分かるように，ワイパーシール１４及びエンドシール６の摩耗は，走行後でも，ほとんど見られない状態であった。即ち，エンドシール６のリップ部１２の先端は，０．０６ｍｍ程度の摩耗が見られたが，全体的には損傷は生じていなかった。従って，ワイパーシール１４を備えた直動案内ユニットは，劣悪な環境下に使用されても，ワイパーシール１４の存在によって，長期間にわたり粉塵，切粉，切屑，クーラント（研削液・切削液）等の異物がスライダ２内に侵入することが防止されるものになっている。
試験装置６７による試験は，ノズル２５からクーラント２６を噴霧して，スライダ２が軌道レール１上を５０００ｋｍ走行後に，ワイパーシール１４の耐久性を調査するものになっている。
試験条件は，ストロークＳ；３００ｍｍ，クーラント；ユシローケン（登録商標）シンセティック＃６６３の２０倍希釈液，クーラント２６は１時間に１回５ｃｃ噴霧である。 試験結果は，図１４に示すように，ワイパーシール１４の先端部（摺接面），及びエンドシール６の先端部（摺接面）を測定した結果である。図１４の線図において，符号Ａは５０００ｋｍ走行後の状態を示すエンドシール６の摺接面と一対のワイパーシール１４の摺接面を測定した線図であり，また，符号Ｂはスライダ２の軌道レール１上を走行前の状態を示すエンドシール６の摺接面と一対のワイパーシール１４の摺接面を測定した線図である。
図１４の線図から分かるように，ワイパーシール１４及びエンドシール６の摩耗は，走行後でも，ほとんど見られない状態であった。即ち，エンドシール６のリップ部１２の先端は，０．０６ｍｍ程度の摩耗が見られたが，全体的には損傷は生じていなかった。従って，ワイパーシール１４を備えた直動案内ユニットは，劣悪な環境下に使用されても，ワイパーシール１４の存在によって，長期間にわたり粉塵，切粉，切屑，クーラント（研削液・切削液）等の異物がスライダ２内に侵入することが防止されるものになっている。
図１５及び図１６には，ウレタンフォームから発泡の薄膜物質を排除せず且つ圧縮成形が施されていない一般的なウレタンフォームでなるシール部材について試験した結果の顕微鏡拡大図が示されている。一般的なウレタンフォームでなるシール部材は，部材中に大小の気孔即ち空孔部が散在した構造であり，気孔は半独立で半連続状態になっており，図１５に示すように，軌道レール１との接触部では，気孔が大小の円形状で開口した状態になっている。図１５における楕円形内に見える材料の線状の状態はウォータージェット状の噴射による切断時の傷であると思料される。また，一般的なウレタンフォームでなるシール部材は，図１３に示す試験装置６７のクーラントミスト試験における５００ｋｍの走行後において，図１５の接触部の状態から図１６に示す接触部の状態になっており，試料が軌道レールとの接触により気孔が塞がった状態，即ち気孔が目詰まりした状態になって潤滑油の浸出入が不可能な状態になり，摩耗が大きくなっている現象が確認できた。従って，一般的なウレタンフォームでなるシール部材は，本発明のワイパーシール１４に比較し，潤滑油の浸出入が小さく，耐摩耗性が小さくなったものであると言える。
この発明によるワイパーシールを備えた直動案内ユニットは，粉塵，切粉，切屑，切削液等の異物が多量に発生するような厳しい作業環境になる切削機械，研削機械，木工機械等の工作機械等の各種装置に使用して最適なものになっている。
１ 軌道レール
２ スライダ
５ ワイパーシール組立体
６ エンドシール
７ 取付板
８ スクレーパ
９ 潤滑剤含浸部材
１０ ワイパー装置
１１ 軌道面
１２ リップ部
１４ ワイパーシール
１５ ケース
１６ 封止プレート
１８ 位置決めピン穴
２７ 位置決めピン
３５ リップ部収容部
４１ リブ部
４４ 摺接面
５０ 端面
５６ 隙間
６６ 端板
７１ 外周フレーム
７２ 内周フレーム
７３ 内周壁
２ スライダ
５ ワイパーシール組立体
６ エンドシール
７ 取付板
８ スクレーパ
９ 潤滑剤含浸部材
１０ ワイパー装置
１１ 軌道面
１２ リップ部
１４ ワイパーシール
１５ ケース
１６ 封止プレート
１８ 位置決めピン穴
２７ 位置決めピン
３５ リップ部収容部
４１ リブ部
４４ 摺接面
５０ 端面
５６ 隙間
６６ 端板
７１ 外周フレーム
７２ 内周フレーム
７３ 内周壁
Claims (9)
- 長手方向に沿って軌道面が形成された軌道レール，及び前記軌道レールに複数の転動体を介して摺動自在なスライダから成る直動案内ユニットにおいて，
前記スライダの端部には前記軌道レールに付着した異物を払拭するためのワイパーシールが装着されており，前記ワイパーシールは，気孔壁面から発泡の薄膜物質が除去されたオープンポアを有する三次元構造の骨格組織でなるポリエステル系ポリウレタンフォームの素材を圧縮成形して前記素材の厚さを１／４〜１／２０の厚さにしたシート材に形成され，前記素材の前記オープンポアが圧縮成形された多数の微細な連続する空孔部を有する三次元構造の骨格網状組織に構成されて前記空孔部に潤滑油が含浸されて成り，及び前記ワイパーシールは，前記スライダの前記端部に配設されたケース内に嵌合されて配設され前記ワイパーシールの内周が前記軌道レールの外周面に摺接して構成されていることを特徴とするワイパーシールを備えた直動案内ユニット。 - 前記ワイパーシールは，前記素材の厚さを１／１０の厚さに圧縮成形された前記シート材で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のワイパーシールを備えた直動案内ユニット。
- 前記ワイパーシールは，前記軌道レールと０．１〜０．０５ｍｍの締め代で摺接されることを特徴とする請求項１又は２に記載のワイパーシールを備えた直動案内ユニット。
- 前記ケースには，複数枚の前記ワイパーシールが収容され，前記軌道面に摺接する前記ワイパーシールの突出部分に嵌合する位置決めピンが形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のワイパーシールを備えた直動案内ユニット。
- 前記ケースは，前記位置決めピンが前記長手方向の前記ケースの全幅より突出して形成され且つ前記ケースに対向する取付板に形成された位置決めピン穴に嵌合して前記スライダの前記端部に配設されることを特徴とする請求項４に記載のワイパーシールを備えた直動案内ユニット。
- 前記ケースは，剛性を高めるために，周囲部がリブ部を備えた２重フレームに形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のワイパーシールを備えた直動案内ユニット。
- 前記ワイパーシールは，前記軌道レールに隙間を持って遊嵌する前記ケースの端板と前記軌道レールに隙間を持って遊嵌する封止プレートとに挟持されて配設されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のワイパーシールを備えた直動案内ユニット。
- 長手方向に沿って軌道面が形成された軌道レール，及び前記軌道レールに複数の転動体を介して摺動自在なスライダから成る直動案内ユニットにおいて，
前記スライダの端部には前記軌道レールに付着した異物を払拭するためのワイパーシールが装着されており，前記ワイパーシールは，気孔壁面から発泡の薄膜物質が除去されたオープンポアを有する三次元構造の骨格組織でなるポリエステル系ポリウレタンフォームの素材を圧縮成形して前記素材の厚さを１／４〜１／２０の厚さにしたシート材に形成され，前記素材の前記オープンポアが圧縮成形された多数の微細な連続する空孔部を有する三次元構造の骨格網状組織に構成されて前記空孔部に潤滑油が含浸されて成り，及び前記ワイパーシールは，前記スライダの前記端部に配設されたケース内に嵌合されて配設され前記ワイパーシールの内周が前記軌道レールの外周面に摺接して構成され，
前記ケースは取付板を介して前記スライダの前記端部に取り付けられ，前記取付板は，前記スライダの前記端部に配設されたエンドシールの外側端面に取り付けられ，前記エンドシールのリップ部を覆って収容する凹部になるリップ部収納部が形成されていることを特徴とするワイパーシールを備えた直動案内ユニット。 - 長手方向に沿って軌道面が形成された軌道レール，及び前記軌道レールに複数の転動体を介して摺動自在なスライダから成る直動案内ユニットにおいて，
前記スライダの端部のエンドシールの端面には，取付板を介して前記軌道レールに付着した異物を払拭するためのワイパー装置が取り付けられ，前記ワイパー装置は，ケース及び該ケース内に収容された一対のワイパーシールと前記取付板側に位置する封止プレートとからなるワイパーシール組立体，並びに前記ワイパーシール組立体の端面に配設されたスクレーパから構成され，
前記ワイパーシールは，気孔壁面から発泡の薄膜物質が除去されたオープンポアを有する三次元構造の骨格組織でなるポリエステル系ポリウレタンフォームの素材を圧縮成形して前記素材の厚さを１／４〜１／２０の厚さにしたシート材に形成され，前記素材の前記オープンポアが圧縮成形された多数の微細な連続する空孔部を有する三次元構造の骨格網状組織に構成されて前記空孔部に潤滑油が含浸されて成り，及び前記一対の前記ワイパーシールは，前記軌道レールの外周面，前記ケースの端面の端板と内周フレームの内周壁，及び前記封止プレートに接触して成ることを特徴とするワイパーシールを備えた直動案内ユニット。
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