JP5657323B2

JP5657323B2 - 直動案内ユニット

Info

Publication number: JP5657323B2
Application number: JP2010221047A
Authority: JP
Inventors: 壺井　孝明; 孝明壺井; 祥司長尾; 俊明外賀
Original assignee: Nippon Thompson Co Ltd
Current assignee: Nippon Thompson Co Ltd
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2015-01-21
Anticipated expiration: 2030-09-30
Also published as: JP2012077781A

Description

この発明は、スライダが軌道レールに沿って移動する直動案内ユニットに関する。

従来から、直動案内ユニットは長尺の軌道レールに沿って移動するスライダと軌道レールとの間に複数の転動体を介在させて摺動自在な構成にしたもので、転動体は、軌道レールの軌道溝とスライダの軌道溝との間に形成される軌道路、スライダに形成された方向転換路とリターン路からなる無限循環路を転走し、ケーシング内を転動体が循環する循環孔に潤滑油やグリースなどの潤滑剤を含浸させた潤滑剤含浸部材を組み込んだものが知られている。
例えば、特許文献１に開示された直動案内ユニットは、ケーシングの軌道溝に沿って形成した転動体の循環路内に、潤滑剤を含浸させた筒状の多孔質体を設け、この多孔質体内を転動体が通過する際に転動体が多孔質体に接触するようにしている。転動体が多孔質体に接触することによって、常時適量の潤滑剤が染み出して転動体に供給されるようにしている。このようにして、多孔質体に含浸した潤滑剤は、転動体によって循環孔から軌道路へ供給され、軌道路と転動体との金属接触を防止し、両部材間の潤滑を確保して耐久性を向上させ、摺動抵抗を低減する構成でスライダと軌道レールとをスムーズに相対移動させることができる。

また、この特許文献１の直動案内ユニットは、上記循環孔の両端における上記筒状の多孔質体の軸方向端面をフッ素系皮膜で封止し、多孔質体に含浸した潤滑剤がその端面から循環路の外部へ流出することを防止している。
このように、フッ素系皮膜を設けて、端面からの潤滑剤の流出を防止するようにしたのは、多孔質体の端面から外部へ潤滑剤が染み出してしまうことで、多孔質体が保持している潤滑剤が早期に消費されて、転動体及び軌道路への潤滑剤供給を行なえない状況が発生することを未然に防ぐためである。

特開２００５−４２７７７号公報

上記したように、特許文献１に記載された従来の直動案内ユニットでは、潤滑剤を含浸させた多孔質体の軸方向端面をフッ素系皮膜で封止し、多孔質体の端面から潤滑剤が染み出してしまうことを防止している。
一方、多孔質体に含浸された潤滑剤は、多孔質体の端面からのみ染み出るのではなく、当然その周面からも染み出る。多孔質体の内周面に転動体が接触すれば、染み出した潤滑剤が転動体に供給されるだけでなく、転動体との接触圧によって多孔質体の外周面からも潤滑剤が染み出す。

ところが、上記従来の直動案内ユニットでは、多孔質体の端面のみをフッ素系皮膜で封止している。そのため、多孔質体の端面からの潤滑剤の漏れを防止できるが、転動体と接触する多孔質体の内周面や外周面から染み出した潤滑剤が転動体に供給されずにケーシングの循環孔とエンドキャップとの連続部から外部へ漏れることを防止することはできない。
このように、ケーシングとエンドキャップとの間から潤滑剤が漏れ出せば、多孔質体が保持している潤滑剤が転動体に供給されずに、無駄に消費されてしまうことになる。
また、潤滑剤がケーシングとエンドキャップとの間からケーシング外に漏れ出せば、潤滑剤が周囲の環境を汚染してしまうという問題もあった。

この発明の目的は、転動体の循環孔に設けた潤滑剤含浸部材に含浸した潤滑剤が、ケーシングとエンドキャップとの間の僅かな隙間からケーシング外へ漏れ出てしまうことがない、直動案内ユニットを提供することである。

この発明は、両端にエンドキャップを設けたケーシングに、ケーシングの軌道溝と軌道レールの軌道溝との間に形成される軌道路に接触してケーシングの移動をスムーズにする転動体を循環させるための循環孔を形成し、この循環孔に多孔質構造の焼結樹脂部材からなる潤滑剤含浸部材を組み込み、この滑剤含浸部材に潤滑剤を含浸させ、上記循環孔を通る転動体が潤滑剤含浸部材に接触することによって潤滑剤が供給される構成にし、上記エンドキャップには、上記循環孔に連続する方向転換路を形成し、上記循環孔を経由した転動体が上記方向転換路を経由して循環する構成にした直動案内ユニットを前提とする。

この発明は、上記直動案内ユニットを前提として、上記エンドキャップには、方向転換路の端部から外方へ突出する接続管部を設け、この接続管部を上記循環孔に挿入して上記潤滑剤含浸部材に対向させ、上記潤滑剤含浸部材の外周から染み出した上記潤滑剤が上記接続管部と上記循環孔との間からケーシング外へ漏れ出す隙間を遮断するシール部材を、上記ケーシングとエンドキャップとの接合面間に介在させるとともに、このシール部材をはめ込むための凹部を、上記接合面のうち、いずれか一方あるいは双方に形成した点を特徴とする。

この発明では、エンドキャップに形成し、ケーシングに形成した循環孔に挿入した接続管部の外周から、転動体に供給されずに外部へ漏れ出る潤滑剤の流れを遮断する位置にシール部材を設けたので、循環孔に組み込んだ潤滑剤含浸部材から染み出した潤滑剤がケーシングとエンドキャップとの間から外部へ流出することがない。
転動体に供給されなかった潤滑剤を潤滑剤含浸部材の周辺に留めておくことで、潤滑剤が外部へ染み出すことがなく、潤滑剤が潤滑剤含浸部材に再吸収されるので、潤滑剤を無駄に消費することがない。
また、染み出した潤滑剤でケーシングの周囲を汚染することもない。従って、クリーンな環境を要求される半導体製造装置、精密測定機、検査機、組立機、各種ロボットなどでの使用に適している。

また、シール部材をはめ込む凹部を形成したので、この凹部にはめ込むことによってシール部材を組み込む位置を特定しやすく、シール部材を適切な位置に組み付けることができる。その結果、潤滑剤の流出をより確実に防止できる。

図１は第１実施形態の直動案内ユニットの斜視図である。図２は第１実施形態におけるケーシングの端面図である。図３は第１実施形態の転動体の循環路を示す断面図である。図４は図３のIV-IV線断面図である。図５は本発明品と比較品とを同一条件で走行させたときに潤滑剤含浸部材に残る潤滑剤の残量割合を確認する試験結果を示すグラフである。図６は第２実施形態のケーシング及びエンドキャップの循環孔位置における接続管付近の断面図である。図７は第３実施形態のケーシング及びエンドキャップの循環孔位置における接続管付近の断面図である。図８は第４実施形態のケーシング及びエンドキャップの循環孔位置における接続管付近の断面図である。

図１〜図５に、この発明の第１実施形態を示す。
この第１実施形態の直動案内ユニットは、軌道レールＬに、この軌道レールＬに沿って移動可能なスライダＳを取り付けたものである。そして、このスライダＳの軌道溝１ａと軌道レールＬの軌道溝４との間に形成される軌道路には転動自在にこの発明の転動体としてのボール５を複数介在させている。但し、転動体としてはボールに限らず、円筒ころを用いることもできる。
また、スライダＳは、ケーシング１とその両端面１ｅに設ける一対のエンドキャップ２，２とさらにその両側に設ける側面シール３，３とを備えている。

そして、上記ケーシング１には軌道レールＬに形成した軌道溝４との間でボール５が転走する軌道溝１ａと、この軌道溝１ａとほぼ平行にケーシング１を貫通する循環孔１ｂとを形成している。この循環孔１ｂは、スライダＳが軌道レールＬに沿って移動する際に、軌道溝１ａの一方の端部から他方の端部へ転走したボール５を軌道溝１ａの一方の端部側へ戻すための通路を構成するものである。
なお、上記軌道溝１ａ及び循環孔１ｂは、軌道レールＬの両側に対応する位置にそれぞれ設けている。

また、上記循環孔１ｂ内には、潤滑油やグリースなどの潤滑剤を含浸させた潤滑剤含浸部材６を組み込んでいる。この潤滑剤含浸部材６は、多孔質構造の焼結樹脂部材からなるストレートな長尺の円筒形状に形成し、その内径を上記ボール５が通過可能な大きさにしている。
さらに、上記潤滑剤含浸部材６は、その軸方向長さを上記循環孔１ｂよりも少し短くし、その両端と上記循環孔１ｂの両端との間に、後で説明するエンドキャップ２に設けた接続管部２ａを挿入してその端部を互いに対向させるようにしている（図３、図４参照）。

さらに、図２に示すように上記ケーシング１の両端面１ｅには、循環孔１ｂの外周を囲むシール溝１ｃを形成し、このシール溝１ｃに環状で平板状のシール部材７を嵌めるようにしている。つまり、この第１実施形態では、上記シール溝１ｃが、この発明のシール部材をはめ込む凹部である。
なお、図２中の符号１ｄは、ケーシング１にエンドキャップ２及び側面シール３を取り付けるねじ部材８（図１参照）に対応する雌ねじである。

上記エンドキャップ２は、ケーシング１の両端面１ｅに取り付ける部材であるが、その内部には、ケーシング１に形成した循環孔１ｂに連続する方向転換路２ｂを形成している。この方向転換路２ｂは、図３に示すように略Ｕ字状の通路でその一方の端部に上記接続管部２ａを形成し、他方の端部をケーシング１に形成した軌道溝１ａに連続する位置に開口させている。
従って、上記接続管部２ａをケーシング１の循環孔１ｂ内に挿入したとき、エンドキャップ２の方向転換路２ｂを介して上記潤滑剤含浸部材６を組み込んだ循環孔１ｂと軌道溝４に対向する軌道溝１ａとが連続することになる。
なお、この第１実施形態では、エンドキャップ２に接続管部２ａを突出させているので、この接続管部２ａをケーシング１の循環孔１ｂに挿入することによって方向転換路２ｂと循環孔１ｂとの位置合わせを正確かつ容易にできるようにしている。

また、上記側面シール３は、上記エンドキャップ２に取り付けたとき、軌道レールLの軌道面を摺動して、スライダＳの内部に異物が混入しないようにするため、ゴムなど弾性を有する材質からなるシールリップ部３ａを備えている。
このような側面シール３を、上記ケーシング１の両端に配置したエンドキャップ２，２の外側に設け、これらを連結してスライダＳを構成する。
具体的には、両側の側面シール３，３それぞれの表面から、エンドキャップ２を貫通するねじ部材８をケーシング１に向かって挿入し、ケーシング１の端面１ｅに形成した上記雌ねじ１ｄにねじ止めする。このねじ部材８を、ケーシング１の両側から締め付けることによって、側面シール３、エンドキャップ２及びケーシング１を密着させる。
上記のようにしてスライダＳを組み立てると、ケーシング１とエンドキャップ２との連続部には上記環状で平板状のシール部材７がはさみこまれる。

この第１実施形態の直動案内ユニットは、スライダＳが軌道レールＬに沿って移動するとき、ケーシング１内の循環路１ｂ内に組み込んだ筒状の潤滑剤含浸部材６の内部を移動するボール５に潤滑剤含浸部材６から潤滑剤が供給され、この潤滑剤がケーシング１の軌道溝１ａと軌道レールＬの軌道溝４との間に形成される軌道路に供給されるので、転動体としてのボール５と軌道路との金属接触が防止されて潤滑性が一層改善され、直動案内ユニットとしての耐久性を増すことができる。さらに、上記潤滑剤含浸部材６を設けたことによって、定期的な潤滑剤の塗布や潤滑剤の供給などのメンテナンスを不要にし、高速化、高サイクル化した装置にも摺動抵抗を抑制したスムーズな動きを実現することができる。
また、エンドキャップ２とケーシング１との接合面間であって、上記循環孔１ｂの開口外周に、上記シール部材７を設けているので、潤滑剤含浸部材６からボール５に供給されない潤滑剤がケーシング１と上記エンドキャップ２との間から染み出してしまうことがない。

例えば、上記潤滑剤含浸部材６の外側面にはボール５が接触しないので、この外側面側から染み出した潤滑剤は、ボール５に供給されない。そのため、潤滑剤は潤滑剤含浸部材６の外側面と循環孔１ｂの内周面との間に溜まり、その量が多ければケーシング１の軸方向に移動することになる。この潤滑剤が、循環孔１ｂ内をケーシング１の軸方向に移動し、ケーシング１の端面１ｅ側に到達したとき、エンドキャップ２の接続管部２ａの内側に進入すれば、潤滑剤はボール５に供給される。なお、ケーシング１の軸方向とは、スライダＳを軌道レールＬに取り付けたときの、軌道レールＬの長手方向と平行な方向のことで、上記潤滑剤含浸部材６の軸方向と同じである。

もし、上記接続管部２ａの外周とケーシング１の循環孔１ｂとの間に潤滑剤が入り込んだとしても、ケーシング１の端面とエンドキャップ２との間にシール部材７が設けられているので、上記潤滑剤が外部へ漏れ出すことがない。
そのため、潤滑剤含浸部材６の外側面側に染み出した潤滑剤は、上記潤滑剤含浸部材６の内周面をボール５が移動する過程で、再度、潤滑剤含浸部材６に吸収され、その後、潤滑剤含浸部材６の内側面側に染み出してボール５に供給されることになる。

上記のように、上記第１実施形態の直動案内ユニットによれば、ボール５に供給されない潤滑剤がケーシング１の外部に染み出してしまうことがない。従って、潤滑剤を無駄に消費することがないし、潤滑剤で周辺の環境を汚染してしまうこともない。
なお、図１中の符号３ｂは、側面シール３に、図示しない潤滑剤供給用グリースニップルを取り付けるための取り付け穴であり、エンドキャップ２に形成した図示しない潤滑剤通路に連通している。

上記潤滑剤通路は、上記潤滑剤含浸部材６とは別の箇所でボール５に潤滑剤を供給するための通路で、このような潤滑剤供給通路があれば、上記潤滑剤含浸部材６に含浸させた潤滑剤が不足したときなどに、潤滑剤を補充してボール５に潤滑剤を供給することができる。
但し、上記潤滑剤含浸部材６が十分な量の潤滑剤を保持できれば、上記潤滑剤供給通路は必要なものではなく、潤滑剤の補充作業を不要にできる。

また、上記実施形態のシール部材７を備えた直動案内ユニットと、シール部材７を備えていない直動案内ユニットと比較する潤滑剤含浸部材６に保持される潤滑剤の残量確認試験を行なった。その試験条件を表１に示す。

上記第１実施形態の直動案内ユニットを発明品とし、シール部材７を備えていない直動案内ユニットを比較品とした。この比較品は、シール部材７及びシール溝１ｃを備えていない点以外は上記発明品と同様の構成を有するものである。

上記各試料について、試験開始前の潤滑剤含浸部材６に保持されている潤滑剤の量を１００％として、スライダＳの走行距離に対する潤滑剤含浸部材６に保持されている潤滑剤の残量割合を計測した。
この試験結果を、図５のグラフに示している。なお、このグラフにおいて、発明品のデータを実線で示し、比較品のデータを破線で示している。
上記グラフのとおり、シール部材７を有する発明品はシール部材７を備えていない比較品と比べて、走行距離１００００〔ｋｍ〕において、約５〔重量％〕、走行距離２００００〔ｋｍ〕において約３〔重量％〕、潤滑剤の残量割合が高かった。
この結果から、上記実施形態の直動案内ユニットは、潤滑剤を無駄に消費しないことが確認できた。

なお、上記実施形態では、環状で平板状のシール部材７を嵌めるようにしているが、シール部材７の形状は上記実施形態には限らない。断面が円形の環状パッキン（Ｏリング）でもよい。また、スライダＳ本体からシール部材７が突出しないように、ケーシング１の形状に合わせて、環状形状の一部が欠ける形状でもよい。
さらに、シール部材７の材質は、シール溝１ｃに嵌めたときに適度に圧縮可能な弾性を有して密封することで潤滑剤の漏れ出しを防ぐ材料として、ゴムや樹脂材料でもよい。
さらにまた、この実施形態では、ケーシング１の端面１ｅに連続してシール溝１ｃを形成し、このシール溝１ｃにシール部材７を嵌めるようにしているが、シール溝１ｃを設ける位置は、上記実施形態に限らない。
例えば、図６に示す第２実施形態のように、ケーシング１の端面１ｅにおける循環孔１ｂの口元部分にシール溝１ｃを形成してもよいし、図７に示す第３実施形態のように循環孔１ｂの外周から多少離れた位置にシール溝１ｃを形成してもよい。
あるいは、図８に示す第４実施形態のように、上記接続管部２ａの外周に対向する循環孔１ｂの内周にシール溝１ｃを形成し、そこにシール部材７を嵌めてもよい。

さらに、ケーシング１ではなく、エンドキャップ３側にシール溝１ｃを設けてもよいし、エンドキャップ３及びケーシング１の両方に設けた凹部によってシール溝１ｃを形成してもよい。
また、シール部材７をはめ込むためのシール溝１ｃを設けなくてもよい。
要するに、シール部材７が上記接続管部２ａの外周と循環孔１ｂとの間から潤滑剤が漏れ出す隙間を遮断できる適切な位置においてシール機能を発揮できれば、シール溝１ｃの有無や、位置、形状は特に限定されない。
なお、上記図６〜８において循環孔１ｂ及び方向転換路２ｂ内のボール５は省略している。また、図中、潤滑剤の流れを矢印で示している。

上記実施形態では、潤滑剤含浸部材６を、多孔質構造の焼結樹脂部材である高分子焼結多孔質体からなるスリーブの内部に断面形状が円形の孔を形成し、スリーブはストレートな長尺の円筒形状として形成したが、潤滑剤含浸部材の形状は上記実施形態のものに限らず、例えば、円筒ころ状の転動体を通過させるための断面が矩形の孔を形成した外形が円柱状の部材でもよい。また、スリーブの側面に軸線に沿ったスリットを形成したり、このスリットによって複数の部品に分割したり、スリーブを軸方向に複数に分割したものでもよい。要するに、循環孔１ｂ内に組み込み、循環孔１ｂを通過するボール５に接触して潤滑剤を供給できるスリーブ状のものなら、ボール５に潤滑剤を供給することはできる。

この発明の直動案内ユニットは、潤滑剤含浸部材に含浸させた潤滑剤がケーシングとエンドキャップとの間から外部に漏れ出して周囲を汚染することがないので、クリーンな環境を要求される半導体製造装置や、精密測定機、検査機、組立機、各種ロボットなどの摺動部などにおいて有効である。

Ｌ軌道レール
１ケーシング
１ａ（ケーシング側）軌道溝
１ｂ循環孔
１ｃシール溝
１ｅ（ケーシングの）端面
２エンドキャップ
２ａ接続管部
２ｂ方向転換路
４（軌道レール側）軌道溝
５ボール
６潤滑剤含浸部材
７シール部材

Claims

両端にエンドキャップを設けたケーシングに、ケーシングの軌道溝と軌道レールの軌道溝との間に形成される軌道路に接触してケーシングの移動をスムーズにする転動体を循環させるための循環孔を形成し、この循環孔に多孔質構造の焼結樹脂部材からなる潤滑剤含浸部材を組み込み、この潤滑剤含浸部材に潤滑剤を含浸させ、上記循環孔を通る転動体が潤滑剤含浸部材に接触することによって潤滑剤が供給される構成にするとともに、上記エンドキャップに、上記循環孔に連続する方向転換路を形成し、上記循環孔を経由した転動体が上記方向転換路を経由して循環する構成にした直動案内ユニットにおいて、
上記エンドキャップには、方向転換路の端部から外方へ突出する接続管部を設け、この接続管部を上記循環孔に挿入して上記潤滑剤含浸部材に対向させ、上記潤滑剤含浸部材の外周から染み出した上記潤滑剤が上記接続管部と上記循環孔との間からケーシング外へ漏れ出す隙間を遮断するシール部材を、上記ケーシングとエンドキャップとの接合面間に介在させるとともに、このシール部材をはめ込むための凹部を、上記接合面のうち、いずれか一方あるいは双方に形成した直動案内ユニット。