JP5532158B2

JP5532158B2 - リニアガイド装置

Info

Publication number: JP5532158B2
Application number: JP2013008435A
Authority: JP
Inventors: 匠中川
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2013-01-21
Filing date: 2013-01-21
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2029-06-29
Also published as: JP2013122321A

Description

本発明は、シール装置を備えるリニアガイド装置に関する。

従来のリニアガイド装置の例を、図８を参照しながら説明する。軸方向に延びる断面形状略角形の案内レール１０１上に、断面形状略コ字状のスライダ１０２が軸方向に移動可能に組み付けられている。この案内レール１０１の上面１０１ｂと左右両側面１０１ａ，１０１ａとが交差する稜線部には、軸方向に延びる断面ほぼ１／４円弧形状の凹溝からなる転動体転動溝１１０，１１０が形成され、また、案内レール１０１の左右両側面１０１ａ，１０１ａの上下方向中間位置には、軸方向に延びる断面ほぼ１／２円弧形状（半円形）の凹溝からなる転動体転動溝１１０，１１０が形成されている。

また、スライダ１０２は、スライダ本体１０２Ａと、その軸方向両端部に着脱可能に取り付けられたエンドキャップ１０２Ｂ，１０２Ｂと、で構成されており、スライダ本体１０２Ａの左右両袖部１０６，１０６の内側面の角部及び上下方向中央部には、案内レール１０１の転動体転動溝１１０，１１０，１１０，１１０に対向する断面ほぼ１／２円弧形状（半円形）の転動体転動溝（図示されない）が形成されている。

そして、案内レール１０１の転動体転動溝１１０，１１０，１１０，１１０と両袖部１０６，１０６の転動体転動溝とで、断面ほぼ円形の転動体転動路（図示されない）が形成されていて、これらの転動体転動路は軸方向に延びている。この転動体転動路内には、鋼球からなる多数の転動体（図示されない）が転動自在に装填されていて、これらの転動体の転動を介してスライダ１０２が案内レール１０１に沿って軸方向に移動するようになっている。

さらに、スライダ１０２の軸方向両端部（各エンドキャップ１０２Ｂの軸方向端面）には、略板状のサイドシール１０５，１０５が装着されていて、案内レール１０１とスライダ１０２との間の隙間の開口のうちエンドキャップ１０２Ｂの軸方向端面に開口する部分がシールされ、該隙間への外部からの異物の侵入や、該隙間から外部への潤滑剤の流出が防止されている。

このようなリニアガイド装置においては、サイドシール１０５のシール性を確保するために、様々な工夫が施されている。例えば、サイドシール１０５は、使用時に図８における上方に引っ張られるため、断面円弧形状の凹溝からなる転動体転動溝１１０に接触する部分においては、接触箇所によって接触圧が不十分となるおそれがある。すなわち、転動体転動溝１１０の上側の面にはサイドシール１０５が高い接触圧で接触するが、下側の面には低い接触圧で接触することとなる。そのため、転動体転動溝１１０の下側においては、シール性が不十分となるおそれがあった。

そこで、サイドシール１０５のうち転動体転動溝１１０に接触する部分については、転動体転動溝１１０の上側の面に接触する部分のリップ部を厚くして、前述の上方に引っ張る力に対する反力を高めることにより、転動体転動溝１１０の下側の面においてサイドシール１０５の接触圧が不十分とならないようにする技術が提案されている（特許文献１を参照）。
また、サイドシール１０５に複数のリップを設けることにより、シール性を高める技術が提案されている（特許文献２を参照）。

特開２００２−８９５５６号公報特開平１１−２８７２４５号公報

しかしながら、特許文献１に開示の技術は、曲面に接触する部分に対しては有効であるが、平面に接触する部分に対しては有効ではなく、シール性の確保には寄与しない。例えば、図８のリニアガイド装置のように転動体がボールである場合は、転動体転動溝１１０に接触する部分に対しては有効であるが、転動体転動溝１１０の上下両側の平面部に接触する部分に対しては有効ではない。

また、図９に示すサイドシールは、転動体がころであるリニアガイド装置に用いられるサイドシールであるが、このようなサイドシールに特許文献１に開示の技術を適用しても、下側の軌道面に接する部分１２０においては肩当たりが生じるため、下側の軌道面のシール性の確保には寄与しない。なお、肩当たりとは、直線状のシールの長手方向両端部は相手部材（例えば軌道面）に強く接触するが、長手方向中央部は相手部材と接触せず隙間が形成されたり、接触しても接触圧が低いという現象を意味する。

さらに、特許文献２に開示の技術は、複数のリップを備えているためリップが１個の場合よりもシール性は高いものの、複数のリップ全てにおいて肩当たりが生じるおそれがある。リップのうち軌道面と接触する部分１２０は、スライダの移動方向（軸方向）に直交する方向に延びる直線状であるが、肩当たりが生じた際に隙間が形成される部分や低接触圧となる部分は、複数のリップ全てにおいて同じ箇所（直線状部分の長手方向中央部）であるので、複数のリップを備えていてもシール性が不十分となるおそれがあった。
そこで、本発明は上記のような従来技術が有する問題点を解決し、シール性の高いシール装置を備えるリニアガイド装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係るリニアガイド装置は、軸方向に延びる転動体軌道面を有する案内レールと、該案内レールの転動体軌道面に対向する転動体軌道面を有するとともに軸方向に相対移動可能に前記案内レールに取り付けられたスライダと、前記両転動体軌道面の間に形成される転動体転動路内に転動自在に装填された複数の転動体と、前記スライダの軸方向端部に装着され前記案内レールと前記スライダとの間の隙間の開口部分のうち軸方向に向く開口部分を密封するサイドシールと、を備えるリニアガイド装置において、前記サイドシールが、シール本体から突出して前記案内レールに締め代を持つように摺接するリップ部を複数備え、これらのリップ部は、軸方向に対して直行し且つ前記案内レールの表面に沿う方向に延びる直線状をなしているとともに、間隔を空けて軸方向に並べられており、複数の前記リップ部のうち一部は、その長手方向中央部が長手方向両端部よりも前記シール本体からの突出距離が長い凸形状であり、別の一部は、長手方向両端部が長手方向中央部よりも前記シール本体からの突出距離が長い凹形状であり、残部は、前記シール本体からの突出距離が長手方向全体にわたって同一の平坦形状であることを特徴とする。

本発明のリニアガイド装置はシール性が高い。

本発明に係るリニアガイド装置の一実施形態の構造を示す斜視図である。図１のリニアガイド装置を軸方向から見た正面図である。図２のＡ−Ａ断面図である。図１のリニアガイド装置に装着されたサイドシールの正面図である。図４のＢ−Ｂ断面図である。転動体がころである場合に用いられるサイドシールの正面図である。３個のリップ部を有するサイドシールの断面図である。従来のリニアガイド装置の構造を示す斜視図である。転動体がころである場合に用いられるサイドシールの正面図である。

本発明に係るリニアガイド装置の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。〔第一実施形態〕
図１は、本発明に係るリニアガイド装置の一実施形態の構造を示す斜視図である。また、図２は、図１のリニアガイド装置を軸方向から見た正面図（ただし、エンドキャップを省略して図示している）であり、図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。なお、これ以降の各図においては、同一又は相当する部分には、同一の符号を付してある。

軸方向に延びる断面形状略角形の案内レール１の上に、断面形状略コ字状のスライダ２が軸方向に相対移動可能に組み付けられている。この案内レール１の上面１ｂと左右両側面１ａ，１ａとが交差する稜線部には、軸方向に延びる断面ほぼ１／４円弧形状の凹溝からなる転動体転動溝（本発明の構成要件である転動体軌道面に相当する）１０，１０が形成され、また、案内レール１の左右両側面１ａ，１ａの上下方向中間位置には、軸方向に延びる断面ほぼ１／２円弧形状（半円形）の凹溝からなる転動体転動溝１０，１０が形成されている。

また、スライダ２は、スライダ本体２Ａと、その軸方向両端部に着脱可能に取り付けられたエンドキャップ２Ｂ，２Ｂと、で構成されており、さらに、スライダ２の軸方向両端部（各エンドキャップ２Ｂの端面）には、案内レール１とスライダ２との間の隙間の開口部分のうち軸方向に向く開口部分を密封するサイドシール５，５（リニアガイド装置用シール装置に相当する）が装着されている。このサイドシール５，５により、前記隙間への外部からの異物の侵入や、前記隙間から外部への潤滑剤の流出が防止されている。

さらに、スライダ本体２Ａの左右両袖部６，６の内側面の角部及び上下方向中央部には、案内レール１の転動体転動溝１０，１０，１０，１０に対向する断面ほぼ１／２円弧形状（半円形）の転動体転動溝１１，１１，１１，１１（本発明の構成要件である転動体軌道面に相当する）が形成されている。そして、案内レール１の転動体転動溝１０，１０，１０，１０とスライダ２の転動体転動溝１１，１１，１１，１１との間に、断面ほぼ円形の転動体転動路１４，１４，１４，１４が形成されていて、これらの転動体転動路１４は軸方向に延びている。なお、案内レール１及びスライダ２が備える転動体転動溝１０，１１の数は片側二列に限らず、例えば片側一列又は三列以上などであってもよい。
さらにまた、スライダ２は、スライダ本体２Ａの左右両袖部６，６の肉厚部分の上部及び下部に、転動体転動路１４と平行をなして軸方向に貫通する貫通孔からなる直線路１３，１３，１３，１３を備えている。

一方、エンドキャップ２Ｂは、例えば樹脂材料の射出成形品からなり、断面形状が略コ字状に形成されている。エンドキャップ２Ｂ，２Ｂは、図３に示すように、スライダ本体２Ａとの当接面（裏面）の左右両側に、転動体転動路１４とこれに平行な直線路１３とを連通させる半ドーナッツ状の湾曲路１５を有している。そして、直線路１３と両端の湾曲路１５，１５とで、転動体３を転動体転動路１４の終点から始点へ送り循環させる転動体戻し路１６が構成され、この転動体戻し路１６と転動体転動路１４とで、略環状の転動体循環路が形成されている。この転動体循環路内には、例えば鋼球からなる多数の転動体３が転動自在に装填されていて、これらの転動体３の転動を介してスライダ２が案内レール１に沿って軸方向に移動するようになっている。

案内レール１に組みつけられたスライダ２を案内レール１に沿って軸方向に移動させると、転動体転動路１４内に装填されている転動体３は、転動体転動路１４内を転動しつつ案内レール１に対してスライダ２と同方向に移動する。そして、転動体３が転動体転動路１４の終点に達すると、エンドキャップ２Ｂ内に備えられたタング部１７によって転動体転動路１４からすくい上げられ、湾曲路１５へ送られる。湾曲路１５に入った転動体３はＵターンして直線路１３に導入され、直線路１３を通って反対側の湾曲路１５に至る。ここで再びＵターンして転動体転動路１４の始点に戻り、このような転動体循環路内の循環を無限に繰り返す。

ここで、サイドシール５について詳細に説明する。図４は、図１のリニアガイド装置に装着されたサイドシール５の正面図であり、図５は、図４のサイドシール５のＢ−Ｂ断面図である。サイドシール５は、エンドキャップ２Ｂと同様に断面形状が略コ字状に形成されており、樹脂，金属等からなる補強板２１と、ゴム等の弾性体からなるシール本体２２と、を備えている。

そして、リップ部２３が、シール本体２２の内側面からさらに内方に突出して形成されていて、案内レール１の上面１ｂ及び左右両側面１ａ，１ａ（転動体転動溝１０を含む）に摺接している。すなわち、リップ部２３は、案内レール１の外面（上面１ｂ及び左右両側面１ａ，１ａ）に沿って屈曲しており、複数の直線部２５を有して略コ字状をなしている。なお、リップ部２３の個数は特に限定されるものではないが、本実施形態においてはリップ部２３の個数は２個であり、図５に示すように２個のリップ部２３Ａ，２３Ｂが間隔を空けて軸方向に並べられている。

図４に示すように、リップ部２３Ａ，２３Ｂの角部２４の間に形成された各直線部２５は、軸方向に対して直行し且つ案内レール１の外面（上面１ｂ及び左右両側面１ａ，１ａ）に沿う方向に延びる直線状をなしている。そして、スライダ２の軸方向端部側に配されたリップ部２３Ａの各直線部２５の形状は、各直線部２５の長手方向中央部が長手方向両端部よりもシール本体２２からの突出距離が長い凸形状（軸方向から見た場合の形状）とされている。また、スライダ２の軸方向内部側に配されたリップ部２３Ｂの各直線部２５の形状は、各直線部２５の長手方向両端部が長手方向中央部よりもシール本体２２からの突出距離が長い凹形状（軸方向から見た場合の形状）とされている。

従来のリップ部の各直線部の形状は、シール本体からの突出距離が各直線部の長手方向全体にわたって同一の平坦形状であるが、このようなリップ部を締め代を持たせるように案内レールに摺接させると、直線部の長手方向両端部において先に案内レールに接触し直線部の長手方向中央部近傍において隙間が生じる肩当たりが起こり、シール性が不十分となりやすい。

これに対して、本実施形態のような凸形状のリップ部２３Ａは肩当たりが生じにくく、しかも、シール本体２２からの突出距離が長い長手方向中央部は長手方向両端部よりも弾性変形しやすいので、直線部２５全域及び角部２４においてリップ部２３Ａと案内レール１が十分な接触圧で摺接し、直線部２５全域及び角部２４のシール性がほぼ確保される。リップ部２３Ａの直線部２５の長手方向両端部において、案内レール１と接触せず隙間が形成されたり、接触しても接触圧が低いという現象が起こったとしても、リップ部２３Ｂの直線部２５の長手方向両端部が案内レール１と十分な接触圧で摺接することにより、リップ部２３Ａの直線部２５の長手方向両端部のシール性が補われるため、サイドシール５全体としてのシール性は十分に確保される。

このように、直線部２５の長手方向中央部のシール性に主眼をおいたリップ部２３Ａ（直線部２５の長手方向両端部は、案内レール１との接触圧が低くてもよいし、案内レール１と接触せず隙間が形成されてもよい）と、直線部２５の長手方向両端部のシール性に主眼をおいたリップ部２３Ｂ（直線部２５の長手方向中央部は、案内レール１との接触圧が低くてもよいし、案内レール１と接触せず隙間が形成されてもよい）とを組み合わせることにより、シール性に優れたサイドシール５を構成することができる。

なお、本実施形態においては、スライダ２の軸方向端部側に配されたリップ部２３Ａの各直線部２５の形状を凸形状とし、スライダ２の軸方向内部側に配されたリップ部２３Ｂの各直線部２５の形状を凹形状としたが、逆の配置としても差し支えない。また、直線部２５の凸形状及び凹形状は、長手方向中央部を軸とした線対称形が好ましいが、非対称形でも差し支えない。

さらに、リップ部２３の個数は１個でもよく、その場合のリップ部２３の各直線部２５の形状は、各直線部２５の長手方向中央部が長手方向両端部よりもシール本体２２からの突出距離が長い凸形状とすればよい。さらに、凸形状のリップ部２３の締め代は、案内レール１の形状やサイズに応じて適宜設定すればよいが、シール性と摩擦力を考慮すると、直線部２５の長手方向中央部で０．２ｍｍ程度、長手方向両端部で０．１ｍｍ程度が好ましい。

〔第二実施形態〕
第二実施形態のリニアガイド装置は、転動体としてころを用いたリニアガイド装置である。第二実施形態のリニアガイド装置の構造及び動作は、転動体が玉ではなくころである点及び転動体軌道面が溝形状ではなく平面状である点を除いては第一実施形態と同様であるので、図５，６を参照しながら異なる部分のみ説明し、同様の部分の説明は省略する。図６は、第二実施形態のリニアガイド装置に装着されたサイドシール５の正面図であり、図５は、図６のサイドシール５のＣ−Ｃ断面図である。

リップ部２３は、案内レール１の外面（上面１ｂ及び左右両側面１ａ，１ａ）に沿って屈曲しており、複数の直線部２５を有して略コ字状をなしている。図６に示すように、リップ部２３Ａ，２３Ｂの角部２４の間に形成された各直線部２５は、軸方向に対して直行し且つ案内レール１の外面（上面１ｂ及び左右両側面１ａ，１ａ）に沿う方向に延びる直線状をなしている。

そして、スライダ２の軸方向端部側に配されたリップ部２３Ａの各直線部２５の形状は、各直線部２５の長手方向中央部が長手方向両端部よりもシール本体２２からの突出距離が長い凸形状（軸方向から見た場合の形状）とされている。また、スライダ２の軸方向内部側に配されたリップ部２３Ｂの各直線部２５の形状は、各直線部２５の長手方向両端部が長手方向中央部よりもシール本体２２からの突出距離が長い凹形状（軸方向から見た場合の形状）とされている。このような第二実施形態のサイドシール５は、第一実施形態と同様の理由により、シール性に優れている。

〔第三実施形態〕
第三実施形態のリニアガイド装置は、第一又は第二実施形態のリニアガイド装置において、図７に示すサイドシール５を使用したものである。第三実施形態のリニアガイド装置の構造及び動作は、リップ部２３の個数が３個である点を除いては第一又は第二実施形態と同様であるので、図７を参照しながら異なる部分のみ説明し、同様の部分の説明は省略する。図７は、第三実施形態のリニアガイド装置に装着されたサイドシール５の断面図である。

スライダ２の軸方向端部側に配されたリップ部２３Ａの各直線部２５の形状は、各直線部２５の長手方向中央部が長手方向両端部よりもシール本体２２からの突出距離が長い凸形状（軸方向から見た場合の形状）とされている。また、スライダ２の軸方向内部側に配されたリップ部２３Ｃの各直線部２５の形状は、各直線部２５の長手方向両端部が長手方向中央部よりもシール本体２２からの突出距離が長い凹形状（軸方向から見た場合の形状）とされている。さらに、リップ部２３Ａとリップ部２３Ｃの間に形成されたリップ部２３Ｂの形状は、シール本体２２からの突出距離が長手方向全体にわたって同一の平坦形状（軸方向から見た場合の形状）とされている。

このように異なる形状のリップ部２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃを組み合わせたので、第一実施形態と同様の理由により、サイドシール５全体としてのシール性は十分に確保される。なお、凸形状，凹形状，平坦形状のリップ部２３の配置順序は特に限定されるものではなく、上記以外の配置順序でも差し支えない。また、リップ部２３の個数は４個以上でもよい。

１案内レール
１ａ側面
１ｂ上面
２スライダ
２Ａスライダ本体
２Ｂエンドキャップ
３転動体
５サイドシール
１０転動体転動溝（転動体軌道面）
１１転動体転動溝（転動体軌道面）
１３直線路
１４転動体転動路
１５湾曲路
１６転動体戻し路
２２シール本体
２３，２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃリップ部
２５直線部

Claims

軸方向に延びる転動体軌道面を有する案内レールと、該案内レールの転動体軌道面に対向する転動体軌道面を有するとともに軸方向に相対移動可能に前記案内レールに取り付けられたスライダと、前記両転動体軌道面の間に形成される転動体転動路内に転動自在に装填された複数の転動体と、前記スライダの軸方向端部に装着され前記案内レールと前記スライダとの間の隙間の開口部分のうち軸方向に向く開口部分を密封するサイドシールと、を備えるリニアガイド装置において、
前記サイドシールが、シール本体から突出して前記案内レールに締め代を持つように摺接するリップ部を複数備え、これらのリップ部は、軸方向に対して直行し且つ前記案内レールの表面に沿う方向に延びる直線状をなしているとともに、間隔を空けて軸方向に並べられており、
複数の前記リップ部のうち一部は、その長手方向中央部が長手方向両端部よりも前記シール本体からの突出距離が長い凸形状であり、別の一部は、長手方向両端部が長手方向中央部よりも前記シール本体からの突出距離が長い凹形状であり、残部は、前記シール本体からの突出距離が長手方向全体にわたって同一の平坦形状であることを特徴とするリニアガイド装置。
前記凸形状のリップ部が前記スライダの軸方向端部側に配され、前記凹形状のリップ部が前記スライダの軸方向内部側に配され、前記平坦形状のリップ部が前記凸形状のリップ部と前記凹形状のリップ部との間に配されていることを特徴とする請求項１に記載のリニアガイド装置。