JP5103043B2 - リニアガイド装置 - Google Patents

Description

本発明は、リニアガイド装置に関し、特に軸方向に延伸したレール、スライダおよび複数列のボールチェーンおよび潤滑システムを備え、ボールチェーンはスライダとレールとがお互いに対応した軌道溝内に位置し、スライダに設けられた循環路内を循環回流し、潤滑システムはボールチェーンが回流するときに十分且つ長期に渡る潤滑を提供し、リニアガイド装置の移動速度を高めるために、折り返し転走路外縁の端蓋を強化したリニアガイド装置に関する。

リニアガイド装置は、レール、少なくとも一つのスライダおよび複数列のボールチェーンを備える。レールの左右の外側または上側には軸方向に延伸した軌道溝を備える。スライダは少なくとも剛体、前後の端蓋、前後の密封部材から構成される。剛体の両脚内側にはレールの軌道溝と対応した複数列の軌道溝が設けられる。スライダには剛体からなる軌道溝、ボールチェーン転送路およびボールチェーン転送路両端の折り返し転走路から構成される循環路が設けられ、折り返し転走路外縁には前後の端蓋が設けられ、密封部材は端蓋の外面に固定される。スライダはレール上に跨設され、各ボールチェーンはスライダおよびレールの軌道溝間を転動し、スライダの軌道溝の一端から折り返し転走路を通り、ボールチェーン転送路に至り、他端の折り返し転走路から軌道溝の他端へと進入する。各ボールチェーンの循環回流によって、スライダはレール上で行程制限なく移動することができる。

各ボールチェーンの長期回流に必要な潤滑は再潤滑を行う方式以外に、スライダ上に貯油装置を設け、永久潤滑を達成する方式のものがあり、特許文献１において開示されている潤滑油供給装置は、スライダの前面または後面に固定され、この潤滑油供給装置はレールと接触する塗布装置を備え、潤滑剤をレールに塗布し、潤滑剤吸収装置が塗布装置の隣に位置し、潤滑剤を塗布装置に提供し、更に油量制御装置を備えて油量を制御する。潤滑油提供装置が潤滑油をスライダ外側のレール上に塗布し、スライダがその長さを越す移動を行ったときに全ての軌道溝に位置するボールチェーンの潤滑を行うことができるので、スライダの長さは増加する。貯油溝にはチャンネルが設けられ、他の貯油溝に接続されるか、注油口とされるか、外部の送油装置の外部への開口と接続され、チャンネル内にはフェルト、繊維およびポリマーなど毛細管現象によって送油機能を備える材質が直接放置されて自動送油効果が達成される。また、特許文献２で開示されている潤滑油供給装置は、ケーシングおよび貯油ブロックを備え、潤滑油供給装置はスライダ上に固定され、貯油ブロックはレールの軌道溝と接触してレール上に潤滑油を塗布する。貯油溝がスライダ上に設置され、貯油溝内には潤滑油を吸収した吸収材質が設けられる。更に、送油管が貯油溝および潤滑油供給装置に接続され、送油管内には繊維が充填され、貯油溝内の吸収材質と貯油ブロックとに直接接触し、貯油溝内の潤滑油が貯油ブロック上に供給される。バイパスの形状は複雑で三次元であるかもしれないので、裁断および充填が難しく、送油材質繊維を長細い送油管内に充填するのも難しく、特に送油管が細いときは尚更である。

また、折り返し転走路外縁の端蓋は一般にはプラスチックの射出成形によって形成された複雑な形状を呈し、ボルトがスライダの剛体の両端面に固定され、軌道溝の負荷区域と折り返し転走路とが接続される部分である端蓋はレールの軌道溝の制限を受け、折り返し転走路の外縁は徐々に縮小されてレールの軌道溝との干渉を防止する必要があるので、折り返し転走路の外縁は強度が最も弱い部分となり、同様にリニアガイド装置の高さ制限を受ける。一般に最下列の折り返し転走路は端蓋の下縁に近いので、空間上の制限の下、固定ボルトの位置は軌道溝の負荷区域と折り返し転走路との接続部分および端蓋下縁から離れた位置で、一般に剛体の両脚の上縁部分であるので、スライダの移動速度が増加したとき、ボールチェーンが折り返し転走路外縁に与える衝撃は増加し、端蓋がその衝撃を受け、端蓋の衝撃を受ける部分とボルトで固定された部分との間には応力が発生して容易に破損する。同時に、端蓋の下縁部分および軌道溝の負荷区域と折り返し転走路とが接続された部分は容易にこの衝撃を受けて外部に開き、折り返し転走路の位置が移動してボールチェーンの循環がスムーズに行われない。一般に端蓋外面に固定される密封部材または貯油装置は端蓋とのみ接合されるので、端蓋とスライダの剛体との接合剛性を増加させることはできない。
米国特許６１５５７１７ 米国特許６１２５９６８ 特開２００２−１３５３５号公報

本発明の目的は、スライダ内部に貯油装置が設けられることよってスライダの長さが長くなることがなく、全ての軌道溝の負荷区域のボールチェーンを直接潤滑できることによってスライダが短い距離を移動したときでも全ての負荷区域のボールチェーンを潤滑することができ、貯油装置は送油柱が設けられたチャンネルを通じて他の貯油ブロックまたは外部への開口へと延伸し、他の貯油ブロックの潤滑油または外部から注入された潤滑油が貯油装置に提供されることによって貯油能力を増強することができ、また、折り返し転走路の耐衝撃強度を高めることができ、それによってスライダの移動速度を高めることができるリニアガイド装置を提供することにある。

上述の目的を解決するために、本発明のリニアガイド装置は、レール、スライダおよび複数列のボールチェーンを備える。スライダは、剛体、前後の端蓋、ベース台、強化部材および密封部材から構成される。剛体は平板、下方向に延伸した両脚を備え、両脚内側には二列の軌道溝が設けられ、更に一部分または全部が軌道溝外側付近に位置し、軌道溝とほぼ平行のボールチェーン転送路が設けられる。ベース台は剛体の二つの端面に位置する二つの端板、剛体の両脚下方に位置する二つの下板および剛体の両脚内側および平板下方に位置する上板から構成され、ベース台は剛体下方と接合され、下板には剰余部分にボールチェーン転送路が設けられ、二つの端板には折り返し転走路内縁がそれぞれ設けられる。前後二つの端蓋には折り返し転走路外縁がそれぞれ設けられ、折り返し転走路が軌道溝と接続されてボールチェーン転送路の両端と循環路を形成する。

スライダは、レール上に跨設され、スライダの軌道溝に対応してレールには軸方向に延伸した軌道溝が設けられる。ボールチェーンがスライダの軌道溝とレールの軌道溝との間を転動し、循環路内を循環することによってスライダはレール上で行程制限なく移動することができる。剛体の両脚内側にはボールチェーン保持柱が設けられ、スライダの上下軌道溝間に位置する。ベース台の下板および上板はそれぞれ負荷区域に位置するボールチェーンと直接隣り合い、ボールチェーン保持柱にはボールチェーンよりも小さな隙間が形成され、それによってボールチェーンがスライダ内に保持されて脱落することはない。ボールチェーンはこの隙間を通じてレールの軌道溝と接触する。

ベース台の下板および上板には凹溝がそれぞれ設けられ、凹溝は負荷区域のボールチェーンが直接隣り合う部分まで延伸して一つ以上の開口を形成し、ベース台とスライダの剛体が接合された後、密封された凹溝が形成されてボールチェーンが必要とする潤滑油の貯油溝とされ、貯油溝には油含浸ブロックが設けられ、油含浸ブロックは負荷区域のボールチェーンと隣り合う開口を通じて直接隣り合うボールチェーンと接触し、直接且つ随時ボールチェーンに潤滑油を提供するのでスライダの移動が短いときでも潤滑効果を達成できる。油含浸ブロックの材質はポリマー、海綿およびフェルトなどである。各貯油溝には他の貯油ブロックまたは外部への開口と接続されるチャンネルが設けられ、チャンネル内には自由に湾曲成形でき、折れにくい塑性線材が設けられ、線材の材質は金属、プラスチックなどとすることができ、線材上には繊維、フェルトおよび綿糸などの潤滑油と毛細管現象が発生して潤滑油を自動的に一端から他端へと送る材質が付着され、その付着方式は静電密着または巻き付けなどの方式である。塑性線材はチャンネルの形状に合わせて湾曲でき、一定の強度を有するのでチャンネル内に設置しやすい。スライダの外部に位置する他の貯油溝が送油管で接続する必要があるとき、この塑性線材は容易に送油管の一端から他の一端へと差し込むことができ、送油管が湾曲したとき、塑性線材も湾曲し、固定成形強度を有する。

二つの強化部材は端蓋の外側に位置し、その材質は金属材質とすることができ、強化部材の底部にはスライダの両脚底部方向に湾曲した湾曲延伸板が設けられ、固定ボルトがスライダの軸方向外側およびスライダの両脚底部から下から上に強化部材をスライダの剛体上に固定する。強化部材とスライダの剛体との間に位置する端蓋とベース台とは中間で緊密に固定される。端蓋に位置する折り返し転走路外縁がボールチェーンの衝撃を受けたときでも端蓋は強化部材によって端面から底面と被覆されて緊密に固定されているので変形することはなく、折り返し転走路外縁に加わった衝撃力は直接強化部材に伝わり、固定ボルトを経由してスライダの剛体上に伝えられる。スライダの長さを増加させないために強化部材と固定ボルトとが接合される平面は内側に凹陥しているので、固定ボルト頭部は内側に進入して端蓋外縁と揃う。

本発明によるリニアガイド装置のベース台には各ボールチェーンが必要とする潤滑油の貯油溝が設けられ、貯油溝には油含浸ブロックが設けられ、油含浸ブロックがベース台の裂け目からボールチェーンと接触することによって潤滑油がボールチェーン上に流れて潤滑効果を達成する。また、貯油溝にはチャンネルが設けられ、チャンネル内には送油柱が設けられて潤滑油を補充できる。二つの強化部材が端蓋外側に位置し、固定ボルトがスライダの二つの端面および下方から強化部材がスライダ剛体上に固定され、レール内側および下方に近いスライダの端蓋の固定は強化され、折り返し転走路の耐衝撃強度を高めることができる。

本発明のリニアガイド装置は、図１に示すようにレール０１、スライダ０２を備える。スライダ０２は、図２に示すように、剛体０３、前後二つの端蓋０４、ベース台０５、強化部材０８および複数列のボールチェーン１００から構成される。

図２は、スライダ０２の分解図を示す。剛体０３は平板３１、下方向に延伸した両脚３２を備える。両脚内側には上部軌道溝３３、下部軌道溝３４が設けられ、上部軌道溝３３の外側には、上部軌道溝３３のボールチェーン転送路となる貫通孔３５が設けられ、剛体の両端面には端面ボルト孔３６が設けられる。ベース台０５は、上板５３を備え、剛体０３の両脚３２内側および平板３１下面と接合される。ベース台０５は、さらに二つの下板５２を備えて、剛体の両脚下面と接合され、それぞれ上記剛体の下部軌道溝３４のボールチェーン転送路となる貫通孔５４が設けられる。ベース台の前後の二つの端板５１は、剛体の端面外側と接合され、折り返し転走路内縁５５を備える。ベース台０５は、剛体０３下面と接合される。二つの端蓋０４は、スライダの両端からベース台の二つの端板５１の外側に接合され、端蓋０４には折り返し転走路外縁４１が設けられ、折り返し転走路内縁５５と折り返し転走路を形成する。端蓋の折り返し転走路外縁には延伸部４７が設けられ、ベース台端板の貫通孔５４を通じて貫通孔３５とお互いに位置決めされ、端蓋０４上には位置決め孔４３が設けられ、ベース台の端板上の位置決め臍６４と接合固定される。

図５に示すように、二つの端板５１に設けられた折り返し転走路内縁５５と前後二つの端蓋０４に設けられた折り返し転走路外縁４１とによって形成された折り返し転走路は軌道溝３３、３４と接続され、貫通孔３５、５４の両端と循環路を形成する。

図１に示すように、スライダの軌道溝３３、３４に対応してレールには無制限に延長可能な軌道溝１１、１２が設けられる。スライダ０２は、レール０１上に跨設され、ボールチェーン１００がスライダおよびレールの軌道溝１１、１２、３３、３４間で転動し、循環路内を循環回流することによってスライダ０２はレール０１上で移動することができる。

図２に示すように、二つの密封部材０６が端蓋の端面外側の凹溝４８内に接合され、密封部材０６の位置決め孔６２と端蓋の位置決め臍４９とは接合固定され、密封部材のシールリップ６１はレール０１と接触し合い、外部の異物がスライダ内部に侵入するのを防ぐ。二つの強化部材０８は端蓋の端面外側に位置し、その材質は金属材質とすることができ、強化部材の底部にはスライダの両脚底部方向に湾曲した湾曲延伸板８１が設けられ、固定ボルト９１がスライダの軸方向外側から強化部材の貫通孔８４、端蓋の貫通孔４２およびベース台端板の溝部６５を通ってスライダ剛体の端面ボルト孔３６と接合され、強化部材０８および端蓋０４はスライダ剛体０３上に固定される。同時に、二つの固定ボルト９２は強化部材の湾曲延伸板８１上の貫通孔８２および図３に示すベース台下板の貫通孔６６を通って図４に示すように剛体の両脚下方の底面ボルト孔３７と接合され、強化部材０８およびベース台０５はスライダの剛体０３上に固定される。強化部材０８とスライダ剛体０３との間に位置する端蓋０４はベース台０５と緊密に中間位置で固定される。

スライダがレール上で移動するとき、ボールチェーン１００は循環路を循環し、ボールチェーン１００が軌道溝区域から端点まで移動したとき、折り返し転走路に進入し、貫通孔３５、５４まで方向転換し、端蓋に位置する折り返し転走路外縁４１はボールチェーン１００が方向転換する衝撃を受けるが、端蓋は強化部材０８によって端面から底面と被覆されて緊密に固定されているので、ずれや変形は発生せず、折り返し転走路外縁に加わる衝撃力は直接強化部材０８へと伝えられ、固定ボルト９１、９２を経由してスライダの剛体０３上に伝えられる。

スライダ０２の長さを増加させないために、強化部材０８と固定ボルト９１との接合平面８３は、内側に凹陥しており、同時に端蓋０４の貫通孔４２部分には凹陥部４４が設けられるので、固定ボルト頭部は凹陥部内にはまり込んで端蓋０４外縁と面一になる。

強化部材０８にはハブ８５が設けられ、レール０２と僅かな隙間のみが保持され、隙間の密封作用で大きな異物がスライダ０２に進入するのを防ぐ。二つのボールチェーン保持柱１１０の端面には固定臍１１１が設けられ、端蓋の位置決め孔４０と接合されてスライダの上下の軌道溝間に固定される。

図４に示すように、ベース台０５が下方から剛体０３下面と接合されるとき、ベース台の上板５３および下板５２はそれぞれ各ボールチェーン列の上部軌道溝および下部軌道溝の負荷（ベアリング）区域のボールチェーン１００と直接隣り合い、各ボールチェーン１００の保持機能を持たせるために、ベース台の上板５３、下板５２およびボールチェーン１００が直接隣り合う部分にはボールチェーン保持部分５６が設けられ、スライダ０２左右内側に位置する二つのボールチェーン保持柱１１０にはボールチェーン１００よりも小さな隙間が形成され、それによってボールチェーン１００が脱落することはない。ボールチェーン１００は、この隙間を通じてレールの軌道溝１１と接触する。

図３、４に示すベース台の上板５３には凹溝５８が設けられ、ベース台の二つの下板５２にはそれぞれ凹溝５８が設けられる。同時に、ベース台０５がスライダの剛体と接合されると上板および二つの下板の凹溝５８には密封された凹溝が形成され、各ボールチェーン１００が必要とする潤滑油の貯油溝６０、６１とされる。貯油溝６０、６１内には油含浸ブロック７１、７２、７３が設けられ、図５に示すように、油含浸ブロックは凹溝５８と負荷区域のボールチェーン１００と隣り合う部分の開口５９とを通じて直接隣り合うボールチェーン１００と接触し、直接、且つ随時潤滑油をボールチェーン１００上に提供するので、スライダは短い移動でも潤滑効果を達成する。

油含浸ブロック７１、７２、７３の材質はポリマー、海綿、フェルトなどである。各貯油溝６０、６１には図３に示すように剛体０３と端板５１および上板５３との間に位置する潤滑チャンネル６３が設けられ、他の貯油溝６７または外部への開口６８と接続される。図６に示すように、潤滑チャンネル６３内には送油柱７７が設けられ、図７に示すように、送油柱７７は自由に湾曲成形でき、折れにくい可撓性の塑性線材７４であり、塑性線材７４は金属材質でもよく、線材上には繊維、綿糸など、潤滑油に対して毛細管現象を有する物質が付着され、潤滑油を一端から他端の送油部分７５に送る。

その毛細作用を有する物質の付着方法は、静電吸着、巻き付けなどの方式を採用でき、静電吸着法は接着剤を塑性線材７４上に塗布し、繊維および接着剤に電気を加えて正負電気を帯びさせ、正負電気によって繊維を線材表面上で直立させ、接着剤によって線材表面上に直立固定する。塑性線材７４は潤滑チャンネル６３の形状に合わせて湾曲させることができ、一定の強度を有するので、チャンネル内に容易に設置することができる。スライダの外部に位置する他の貯油溝６７を送油管７６で接続する必要があるとき、この塑性線材７４は容易に送油管７６の端口から他の端口へと貫通させることができる。端蓋０４の両側面にはそれぞれ側面注油部分４５が設けられ、ベース台の端板５１と端蓋０４との接合面間に位置するチャンネル４６が設けられ、潤滑チャンネル６３と連通される。側面注油部分４５は薄膜であり、外面と隔絶されており、潤滑剤を注入するとき、先ず薄膜を突き破ることでチャンネルに進入して潤滑チャンネル６３に通じて各貯油溝と接続される。

図８は、ベース台のさらに他の実施例２０５である。その構造はベース台０５と同様であるが、異なる部分は、直接ベース台の二つの端板上に接続されて射出成形された二つのボールチェーン保持柱２１０、上板２５３、単独で射出成形されたベース台２０５および上板の凹溝２５８であり、内部に放置される油含浸ブロック７１は、先ずスライダの剛体の両脚内側および平板の下方と接合され、ベース台２０５が下から上に剛体両脚３２下方と接合されたとき、上板の位置決め臍２６２とベース台の端板上の固定孔２６１とが接合されることによって、上板２５３およびベース台２０５は一体に接合固定される。

本発明のリニアガイド装置を示す斜視図である。 本発明のリニアガイド装置のスライダを示す立体分解図である。 本発明のリニアガイド装置のベース台を示す斜視図である。 図１の線Ａ‐Ａ断面図である。 本発明のリニアガイド装置のベース台、剛体、油含浸ブロックおよびボ ールチェーンを示し、油含浸ブロックとボールチェーンとが軌道溝負荷区域に接触した状態を示す 斜視図である。 本発明のリニアガイド装置の送油チャンネルまたは送油管内を示す斜視 図である。 本発明のリニアガイド装置の送油柱がチャンネル内にある状態を示す模 式図である。 本発明のリニアガイド装置のベース台の第２の実施例を示す斜視図である 。

符号の説明

０１ レール
０２ スライダ
０３ 剛体
０４ 端蓋
０５、２０５ ベース台
１１、１２ 軌道溝
０８ 強化部材
３１ 平板
３２ 両脚
３３ 上部軌道溝
３４ 下部軌道溝
３５、４２、５４、８２、８４ 貫通孔
３６ 端面ボルト孔
３７ 底面ボルト孔
４０、４３、６２ 位置決め孔
４１ 折り返し転走路外縁
４４ 凹陥部
４５ 側面注油部分
４６ チャンネル
４７ 延伸部
４８、５８、２５８ 凹溝
４９、６４、２６２ 位置決め臍
５１、２５１ 端板
５２ 下板
５３、２５３ 上板
５５ 折り返し転走路内縁
５６ ボールチェーン保持部分
５９、６８ 開口
６０、６７ 貯油溝
０６ 密封部材
６１ シールリップ
６３ 潤滑チャンネル
６５ 溝部
７１、７２、７３、７８ 油含浸ブロック
７４ 塑性線材
７５ 送油部分
７６ 送油管
７７ 送油柱
８１ 湾曲延伸板
８３ 強化部材と固定ボルトとの接合平面
８５ ハブ
９１、９２ 固定ボルト
１００ボールチェーン
１１０、２１０ボールチェーン保持柱
１１１固定臍
２６１固定孔

Claims (7)

1. レール、スライダおよび複数列の転動体を備え、
   前記スライダは剛体、ベース台、前後二つの端蓋から構成され、前記剛体は平板および下方向に延伸した両脚を備え、前記両脚内側には複数列の軌道溝が設けられ、軌道溝外側付近の一部または全部には軌道溝とほぼ平行な戻り路が設けられ、
   前記ベース台は剛体の端面に位置する二つの端板、剛体の両脚下方に位置する下板および剛体の両脚内側および平板下方に位置する上板から構成され、ベース台は剛体下方と接合され、下板には剰余部分に戻り路が設けられ、端板には剛体両端の方向転換路内縁がそれぞれ設けられ、
   前記前後二つの端蓋には方向転換路外縁がそれぞれ設けられ、軌道溝と方向転換路と戻り路とが接続されて循環路が形成され、
   前記スライダの軌道溝に対応してレールには無限に延伸可能な軌道溝が設けられ、スライダはレール上に跨設され、転動体がスライダとレールの軌道溝との間を転動して循環路内を循環することによって、スライダはレール上を移動し、
   前記ベース台の上板および下板と上下の転動体とは隣り合い、それぞれ凹溝が設けられ、転動体が転動するとき必要な潤滑油の貯油槽とされ、貯油槽内には含油ブロックが設けられ、含油ブロックはベース台の裂け目から直接隣り合う転動体と接触する
   ことを特徴とするリニアガイド装置。
2. 前記ベース台の上板、端板および下板は、一体成形されることを特徴とする請求項１記載のリニアガイド装置
3. 前記スライダの剛体の両脚内側の軌道溝間には、転動体保持柱が設けられ、端蓋上に接合され、上板と下板とが隣り合う転動体部分には転動体直径よりも小さな隙間が形成されることを特徴とする請求項２記載のリニアガイド装置
4. 前記ベース台の二つの下板と二つの端板とは、一体成形され、上板の二つの端面には定位臍が設けられ、二つの端板上の固定孔と接合固定されることを特徴とする請求項１記載のリニアガイド装置
5. 前記転動体保持柱は、二つの端板と接合されてベース台と一体成形され、上板および下板の転動体と隣り合う部分には前記転動体直径よりも小さな隙間が形成されることを特徴とする請求項４記載のリニアガイド装置
6. 前記転動体は、ボールであることを特徴とする請求項１記載のリニアガイド装置
7. 前記レール左右外側および剛体の両脚内側には、それぞれ上下二列の軌道溝が設けられることを特徴とする請求項１記載のリニアガイド装置。
   

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