JP5833684B2 - ボルト孔キャップ - Google Patents

Description

本発明は、ボルト穴キャップに関する。

リニアレールを使用する際、ボルトを用いてガイドレールを基座に固定する。この時、ガイドレールのボルト孔内に埃等の汚れが堆積し、スライダがガイドレールを往復移動する際に、その埃がスライダ内部に進入してスライダの運動を阻害する。この状況を防ぐために、通常、ボルト孔キャップを使ってボルト孔を塞ぐ。

ボルト孔キャップは、塑性変形可能な材質或いは金属材質を用いて製造される。
塑性変形可能な材質で製造されたボルト孔キャップについては、レール取付孔の閉塞構造を開示した特許文献１に記載されている。レール取付孔の閉塞キャップは、円環部の外側に複数の環状突出体が設けられている。この環状突出体は、直径がボルト孔の直径より大きく形成されている。このレール取付孔の閉塞キャップをボルト孔内に叩いて挿入することで、レール取付孔の閉塞キャップを、ボルト孔に密着結合させ、ボルト孔に固定することができる。

また、特許文献２に開示されたリニアレールのボルト孔キャップは、ボルト孔キャップの外周の係合部の外径をボルト孔の内壁の内径よりも大きくすることで嵌合により固定を行う。嵌合を用いて固定するため、塑性変形可能な材質で製造されたボルト孔キャップは、比較的大きな公差を有し、その公差が約０．１ｍｍ前後まで許容可能である。しかし、天然の変形可能な材質は、剛性が劣り、磨耗時に粉塵顆粒が生じ易く、ガイドレール上でスライダが運動する時、粉塵顆粒がスライダ内部に進入するおそれがある。また、スライダがキャップを通過する時、スライダ上の防塵が異物を押し出して異物堆積部に積み重ねる。この異物堆積部は、防塵のプッシュを受けてキャップを下向きに押圧するため、キャップは、圧力を受けて下方向に移動し、異物を収納する空間が形成される。
また、特許文献３に開示された取付穴用キャップは、内側に徐々に収縮する突出部が設けられ、この突出部は、基部から先端部方向に薄くなるテーパ状である。キャップをボルト孔に圧入する時、この突出部の先端部とボルトが接触し、径方向に変形することで突出部とボルトが密着する。また、突出部とボルトの密着によってキャップとボルトの間を支持し、キャップの表面はガイドレールの表面とが一致する状態を保つことが期待される。しかし、突出部のテーパ状の先端部が径方向に変形した後、テーパ状の先端部は支持力が制限されているため、キャップが比較的大きな外力を受けた時、テーパ状の先端部には更に大きな径方向の変形が生じ、キャップはボルト孔内へと移動して塵埃がたまる空間が形成される。

金属材質のボルト孔キャップについては、特許文献３にレール取付孔の閉塞キャップが開示されている。特許文献３では、キャップが、金属材料で製造され、キャップの磨耗抵抗能力を高めている。しかし、金属材料の硬度が高いため、金属キャップをボルト孔内に嵌め込む場合、高い精度が必要となり、製造上の公差が約０．０３ｍｍである。キャップが小さすぎると、ボルト孔内に安定した状態で結合することはできない。例えば、ガイドレールを垂直設置或いは下方向に向いて設置する必要がある場合、キャップがボルト孔内に安定した状態で結合されていないために抜け落ちることもある。もしキャップが大きすぎるなら、それを嵌入ボルト孔内に嵌め込むことは難しい。或いはキャップの高さが高すぎたり低すぎたりすると、ガイドレールの表面を平たくすることができない。金属キャップの製造が難しくなり、不良品の数量も多くなる。

塑性変形可能な材料或いは金属材料のキャップには前述したような欠点がそれぞれある。これに鑑み、特許文献５に開示されたリニアガイド装置のキャップは、キャップに断面がＴ字状の金属本体を備え、金属本体の下端には塑性材料の環状嵌合体が嵌設されている。これにより、塑性材料の環状嵌合体を用いてボルト孔内に固定すると同時に、金属本体の幅広の頂部がボルト孔を被覆することができる。しかし、金属本体の高さが不足している場合は、ボルト或いはその他のボルト孔内の支持部を押圧する際に、キャップが下方向に押圧されて塵埃が堆積する空間を形成することもある。また、金属本体の高さが高すぎる場合、金属材料の硬度が高くなるため、金属本体がガイドレールの表面に突出してスライダの運動に影響を及ぼす。

また、ボルト孔を遮蔽する構造は、ガイドレールとほぼ同等の長さのカバーテープを使用することができる。カバーテープをガイドレールに結合しボルト孔を遮蔽する。特許文献６に開示されたカバーテープは、冷間で複合化した内層金属層及び外層金属層を利用したもので、外層は剛性のよい金属（例えばスチール）を用い、内層は展延性の良い金属（例えば銅、アルミニウム）を用いる。内層の金属層の両側にはガイドレールの軸方向に沿って延伸する唇部が設けられている。ガイドレール上方には凹溝部を有し、凹溝部の両側内面にはそれぞれ切欠部が設けられている。カバーテープを凹溝部に挿入し、カバーテープを下方向に押圧すると唇部は変形して切欠部に嵌め込まれ、カバーテープが固定される。カバーテープは、キャップと比較すると更に多くの材料を必要とし、コストが高くなる他、下層に金属材料のカバーテープを使用しているため、組立時に加える力が不適当になって上層の金属層を傾斜或いは変形させることがある。

特開２００７−３２１７６９号公報 台湾特許第Ｍ３１５７８７号明細書 特開２００９−１２７７２９号公報 ドイツ特許第ＤＥ１０２００４００１９４４号明細書 特開２００７−０１００３６号公報 米国特許第ＵＳ２００３０８１８６６号明細書

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、塑性変形可能な材料および金属材料から構成され、比較的大きな公差（キャップ本体の公差、或いはボルト、ボルト孔の製造上の公差を含む）を有し、キャップの上表面とガイドレールの上表面とが同一平面上に位置させるボルト孔キャップを提供することにある。

本発明のボルト孔キャップは、塑性変形可能なキャップ本体と金属上蓋とを備える。キャップ本体は底面と底面に対向する上面とを有する。金属上蓋はキャップ本体の上面に結合されている。

ボルト孔キャップは、ガイドレールのボルト孔を被覆する。ボルト孔の中心軸の延長方向を軸方向と定義し、軸方向に垂直な方向を径方向と定義する。ボルト孔にはボルトが螺着されており、ガイドレールを基座に固定されている。ボルト孔が露出するのを防ぐために、キャップ本体をボルト孔内に嵌合する。キャップ本体は、径方向の塑性変形によりボルト孔内に嵌合されており、軸方向の塑性変形により金属上蓋の上表面とガイドレールの上表面を一致させる。金属上蓋の外径とボルト孔の内径とは実質的に同じである。

さらに、金属上蓋には第一結合部が設けられ、キャップ本体には第一結合部に結合するのに用いられる第二結合部が設けられる。これによりキャップ本体は金属上蓋に結合される。そのうち、キャップ本体は金属上蓋に射出成形されており、これにより形成される第二結合部が金属上蓋の第一結合部に結合する。

さらに、キャップ本体の底面には複数の支持体が突出している。キャップ本体がボルト孔に嵌合する時、支持体がボルトに密着し、ボルトを圧することで、支持体の塑性変形を起こす。

さらに、支持体はキャップ本体の径方向内側に位置する内側エッジから径方向内側に位置する外側エッジまで延設されている。例えば、キャップ本体の径方向内側に位置する内側エッジは径方向内側に位置する外側エッジに向って径方向に延設されている。また、支持体は、キャップ本体の周方向の両側に形成されている側面を有する。支持体は、突出する方向の末端に端面を有する。外力によって、キャップ本体がボルト孔に閉塞され、金属上蓋の上表面とガイドレールの上表面とが同一の表面に位置し、支持体の端面がボルトに密着しボルトを圧する。これにより、支持体は側面と直交する方向に塑性変形し、端面の二つの側面間の幅が増大する。
さらに、支持体の端面といずれか一方の側面との間に面取りが形成されている。面取りは、何れか一方の側面から他方の側面に向かって湾曲している。金属上蓋の上表面と前記ガイドレールの上表面とが同一の平面に位置する時、前記支持体は、前記面取りが形成されている一方の側面から他方の側面に向かうにしたがって塑性変形し、ボルトに密着し、ボルトを押圧する。

さらに、キャップ本体は、径方向外側の周囲エッジに、支持体の突出方向に突出する環状外壁が設置されている。環状外壁は、外径がボルト孔の内径より大きく形成されている。キャップ本体がボルト孔に嵌合するとき、環状外壁がボルト孔の内側エッジに嵌合する。好ましくは、キャップ本体は、底面の環状外壁に隣接する箇所に、環状凹部が凹設されている。

また、キャップ本体は、底面に支持体の突出方向に突出する環状内壁が設置されており、支持体は、環状外壁と環状内壁とを連接する。

本発明の効果は下記のとおりである。
塑性変形可能な材料は許容される公差が比較的大きいという長所を有し（径方向及び垂直方向の公差を含む）、製品の歩留まりを高めることができる。それと同時に、ガイドレールの表面に揃ってフラット状態を形成する箇所は金属材料であるため、剛性及び抗磨耗力が優れ、スライダが運動する過程において粉塵顆粒の発生を抑え、粉塵顆粒がスライダ内部に進入する比率を下げることができる。
本発明のキャップ本体は、径方向に設置した支持体によってキャップ本体の剛性を高め、支持体が側面方向に塑性変形を起こしてボルト上に密着し、しかも非弾性変形であるため、前述したボルトの高低が揃っておらず公差がある場合であっても、本発明のキャップ本体は、依然として金属上蓋の上表面とガイドレール上表面とを一致させ確実にフラット状態にすることができる。

本発明の第一実施形態によるボルト孔キャップを示す斜視図である。 本発明の第一実施形態によるボルト孔キャップを示す平面図である。 本発明の第一実施形態によるボルト孔キャップを示す断面図である。 本発明の第一実施形態によるボルト孔キャップをボルト孔内に叩き入れる状態を示す図である。 本発明の第一実施形態によるキャップ本体をボルト孔内に嵌合し、ボルトが押圧され、金属上蓋の上表面とガイドレールの上表面とが同一の平面に位置する状態を示す図である。 図５の要部拡大図であり、キャップ本体が叩かれてボルト孔に入れる前後を比較する図である。 本発明の第一実施形態によるキャップ本体をボルト孔内に嵌合し、ボルトが押圧され、支持体が塑性変形したことを示す斜視図である。 図７Ａの支持体を示す要部拡大図である。 本発明の第二実施形態によるボルト孔キャップを示す斜視図である。 本発明の第二実施形態によるキャップ本体をボルト孔内に嵌合し、ボルトが押圧され、金属上蓋の上表面とガイドレールの上表面とが同一の平面に位置する状態を示した図である。 図９の要部拡大図であり、キャップ本体が叩かれてボルト孔に入れる前後を比較する図である。

前述の技術特徴を総合した本発明のボルト孔キャップの主な効果については下記の実施形態で明確に理解できる。

（第一実施形態）
図１に示した本発明の第一実施形態は、塑性変形可能なキャップ本体１と金属上蓋２とを備える。そのうち、キャップ本体１は、上面１１と、該上面１１に対向する底面１２とを有する。金属上蓋２は、キャップ本体１の上面１１に結合する。金属上蓋２は安定した状態でキャップ本体１に結合する。好ましくは、金属上蓋２には、第一結合部２１が設けられ、キャップ本体１には金属上蓋２の第一結合部２１に結合するのに用いられる第二結合部１７が設けられる。第一結合部２１は、例えば機械加工によって金属上蓋２の周囲エッジに設置した溝部であり、射出成形によってキャップ本体１を金属上蓋２に形成される。それと同時に嵌合体形態の第二結合部１７を形成して溝部内に嵌め合わせる。

図１乃至図３に示すとおり、キャップ本体１の底面１２には突出する複数の支持体１３が突出している。支持体１３には、厚みを有し、尚且つキャップ本体１に環状形に均等に配列する底面１２を備え有し、並びに、キャップ本体１の径方向内側に位置する対応する内側エッジから径方向内側に位置する対応する外側エッジ方向に径方向に沿って延長延設されている。前述した突出する支持体１３には対応互いに対向する二つの側面１３１を備え有する。支持体１３は、突出する方向の末端に端面１３３を有する。端面１３３には第一幅Ｓ１を有する。キャップ本体１の外側周囲エッジには支持体１３の突出方向に環状外壁１４が設置されている。環状外壁１４の底部エッジには先が徐々に細くなる円環状キャップガイド面１８を有する。キャップ本体１の底面１２の環状外壁１４に相隣する箇所には環状凹部１５が凹設されている。また、キャップ本体１の底面１２には支持体１３の突出方向に環状内壁１６が設置されている。支持体１３は、環状外壁１４と環状内壁１６との間を連接する。そのうち、本実施形態において支持体１３の数量は四つであるが、実際の使用状況に応じ、例えば、スライダの剛体の移動速度に応じて支持体１３の数量を増減することができる。スライダの剛体の移動速度を速くしようとするならば、支持体１３の数量を適当に増加することができる。

図４乃至図７Ａ、図７Ｂに示すとおり、例えば槌のような圧入装置３で、キャップ本体１と金属上蓋２を叩いてガイドレールＡのボルト孔Ａ１内に入れる。ボルト孔Ａ１の中心軸の延長方向を軸方向Ｎと定義し、軸方向Ｎに垂直な方向を径方向Ｒと定義する。金属上蓋２の外径とボルト孔Ａ１の内径は実質的に同じであるため、キャップ本体１と金属上蓋２が叩かれてボルト孔Ａ１に挿入された後、キャップ本体１は軸方向Ｎと径方向Ｒで塑性変形を起こし、金属上蓋２の上表面とガイドレールＡ上表面とが同一の平面に位置しフラット状態となりボルト孔Ａ１が完全に被覆される。

キャップ本体１が軸方向Ｎと径方向Ｒで塑性変形を起こす方式は次の通りである。キャップガイド面１８の直径Ｗ３はボルト孔の内径Ｗ２より小さいため、環状外壁１４はキャップガイド面１８によってボルト孔Ａ１内に嵌入される。また、キャップ本体１の環状外壁１４の環状外壁の外径Ｗ１はボルト孔Ａ１のボルト孔の内径Ｗ２より若干大きいため、キャップ本体１が叩かれてボルト孔Ａ１に入った後、環状外壁１４は内側に収縮しボルト孔Ａ１の内側エッジに密着し、安定した状態での結合が可能となる。また、環状外壁１４の内側エッジの環状凹部１５は、環状外壁１４によって内側に収縮し、叩かれて挿入される過程において大部分の変形量を支え、ボルト孔Ａ１の内側エッジに嵌合するキャップ本体１を強化する。圧入される過程において、圧入装置３と金属上蓋２との間に水平体４を設置し、キャップ本体１と金属上蓋２とが確実に均等な力を受けるようにする。これにより、叩かれるキャップ本体１と金属上蓋２はボルト孔Ａ１に水平に入れられる。キャップ本体１と金属上蓋２が叩かれてボルト孔Ａ１に入る時、支持体１３とボルト孔Ａ１内に螺着されるボルトＢの頂上部には干渉が起きるため、支持体１３の端面１３３がボルトＢを押圧し、互いに対向する二つの側面１３１に向かって側面方向の塑性変形部Ｐが生じ、端面１３３に第二幅Ｓ２が形成する。第二幅Ｓ２は第一幅Ｓ１より大きな幅であるため、支持体１３に更に大きな支持力と更に強い剛性を有する。これにより、支持体１３は、ボルトＢとキャップ本体１の底面１２との間を支え、金属上蓋２の上表面とガイドレールＡの上表面とが一つの表面に位置しフラット状態となる。環状に排列された支持体１３が側面方向に塑性変形部Ｐが生じることにより、キャップ本体１が押圧された時の各方向の応力を均一に受け取り、金属上蓋２の上表面は、ガイドレールＡの上表面と同一の平面に位置することができる。

キャップ本体１は、塑性変形可能な材料によって製造され、ボルト孔Ａ１内に嵌着され、組立て時は比較的大きな公差（径方向と軸方向の公差）を許容し、不良品数を減少することができ、コストが抑えられる。ガイドレールＡの表面に揃ってフラット状態となる箇所は金属上蓋２の金属表面であるため、好ましい金属材料の剛性及び抗磨耗の長所を有する。また、スライダがガイドレールＡを運動する時、効果的に粉塵顆粒の発生を減少し、粉塵顆粒がスライダ内部に進入する比率を低下する。よって、本実施形態のボルト孔キャップは、塑性材料のキャップ及び金属キャップの長所を兼ね備えたものである。

（第二実施形態）
本発明の第二実施形態を図８乃至図１０に示す。第一実施形態と異なる点は、前述の突出した支持体１３の端面１３３に面取り１３２が形成されている点にあり、面取り１３２は何れか一つの側面１３１から別の側面１３１方向に向いて湾曲する。キャップ本体１が叩かれてボルト孔Ａ１に入った時、支持体１３とボルト孔Ａ１内に螺着されるボルトＢの頂上部には干渉が起き、支持体１３は面取り１３２に沿って何れか一つの側面１３１から別の側面１３１に向ってスムーズに側面方向の塑性変形部Ｐを生じ、ボルトＢの頂上部に密着して押圧する。支持体１３がボルトＢとキャップ本体１の底面１２の間を支える。以上の通り、第一実施形態で述べた効果と同等の効果を生じることができる。並びに、面取り１３２の方向性によって、叩かれるキャップ本体１はさらに簡単にボルト孔Ａ１内に挿入される。

上述の実施形態の説明によって、本発明の操作、使用、及び本発明の効果を十分に理解することができる。但し、前述の実施形態は単に本発明の好ましい実施形態を説明するものである故、本発明の特許登録請求の範囲に制約を加えるものではない。また、本発明の特許請求の範囲及び発明の説明内容に基づいて作られた同等効果を有する簡単な変化や修飾は全て、本発明の包含する範囲内に属することである。

１ キャップ本体、
１１ 上面、
１２ 底面、
１３ 支持体、
１３１ 側面、
１３２ 面取り、
１３３ 端面、
１４ 環状外壁、
１５ 環状凹部、
１６ 環状内壁、
１７ 第二結合部、
１８ キャップ案内面、
２ 金属上蓋、
２１ 第一結合部、
３ 圧入装置、
４ 水平体、
Ａ ガイドレール、
Ａ１ ボルト孔、
Ｂ ボルト、
Ｗ１ 環状外壁外径、
Ｗ２ ボルト孔内径、
Ｗ３ キャップガイド面の直径、
Ｓ１ 第一幅、
Ｓ２ 第二幅、
Ｐ 塑性変形部、
Ｎ 軸方向、
Ｒ 径方向。

Claims (8)

1. ガイドレールのボルト孔を被覆するボルト孔キャップであって、
   前記ボルト孔は、ボルトを螺着するのに用いられ、前記ボルト孔の中心軸の延長方向を軸方向と定義し、前記軸方向に垂直な方向を径方向と定義し、
   底面と当該底面に対向する上面を有するキャップ本体と、
   前記キャップ本体の上面に結合されている金属上蓋と、を備え、
   前記キャップ本体は、前記径方向の塑性変形により前記ボルト孔内に嵌合し、前記軸方向の塑性変形により前記金属上蓋の上表面と前記ガイドレールの上表面とが同一の平面に位置し、
   前記キャップ本体は、底面に複数の支持体が突出しており、ボルト孔と嵌合する時、前記支持体と前記ボルトとを密着させ、支持体が押圧されることで塑性変形を起こし、
   前記支持体は、前記キャップ本体の径方向内側に位置する内側エッジから径方向外側に位置する外側エッジまで延設されており、キャップ本体の周方向の両側に側面を有し、突出する方向の末端に端面を有し、
   外力によって、キャップ本体がボルト孔に閉塞され、前記金属上蓋の上表面と前記ガイドレールの上表面とが同一の平面に位置し、前記支持体の端面が前記ボルトに密着し前記ボルトを圧し、前記支持体が前記側面と直交する方向に塑性変形し、前記端面の二つの前記側面間の幅が増大することを特徴とするボルト孔キャップ。
2. 前記金属上蓋の外径と前記ボルト孔の内径は、実質的に同じであることを特徴とする請求項１に記載のボルト孔キャップ。
3. 前記金属上蓋は、第一結合部が設けられており、
   前記キャップ本体は、前記第一結合部と結合可能な第二結合部が設けられており、前記金属上蓋に結合することを特徴とする請求項１に記載のボルト孔キャップ。
4. 前記キャップ本体は、金属上蓋に射出成形されており、形成された前記第二結合部が前記金属上蓋の前記第一結合部に結合することを特徴とする請求項３に記載のボルト孔キャップ。
5. 前記支持体の前記端面といずれか一方の前記側面との間に面取りが形成されており、
   前記面取りは、何れか一方の前記側面から他方の前記側面に向かって湾曲しており、
   前記金属上蓋の上表面と前記ガイドレールの上表面とが同一の平面に位置する時、前記支持体は、前記面取りが形成されている一方の側面から他方の側面に向かうにしたがって塑性変形し、前記ボルトに密着した状態で前記ボルトを押圧することを特徴とする請求項１に記載のボルト孔キャップ。
6. ガイドレールのボルト孔を被覆するボルト孔キャップであって、
   前記ボルト孔は、ボルトを螺着するのに用いられ、前記ボルト孔の中心軸の延長方向を軸方向と定義し、前記軸方向に垂直な方向を径方向と定義し、
   底面と当該底面に対向する上面を有するキャップ本体と、
   前記キャップ本体の上面に結合されている金属上蓋と、を備え、
   前記キャップ本体は、前記径方向の塑性変形により前記ボルト孔内に嵌合し、前記軸方向の塑性変形により前記金属上蓋の上表面と前記ガイドレールの上表面とが同一の平面に位置し、
   前記キャップ本体は、底面に複数の支持体が突出しており、ボルト孔と嵌合する時、前記支持体と前記ボルトとを密着させ、支持体が押圧されることで塑性変形を起こし、径方向外側の周囲エッジに、前記支持体の突出方向に突出する環状外壁が設置されており、
   前記環状外壁は、外径が前記ボルト孔の内径より大きく形成されており、
   前記キャップ本体が前記ボルト孔に嵌合するとき、前記環状外壁が前記ボルト孔の内側エッジに嵌合し、
   前記キャップ本体は、底面に前記支持体の突出方向に突出する環状内壁が設置されており、
   前記支持体は、前記環状外壁と前記環状内壁とを連接することを特徴とするボルト孔キャップ。
7. 前記キャップ本体は、底面の前記環状外壁に隣接する箇所に、環状凹部が凹設されていることを特徴とする請求項６に記載のボルト孔キャップ。
8. 前記支持体は、前記キャップ本体の径方向内側に位置する内側エッジから径方向外側に位置する外側エッジまで径方向に沿って延設されていることを特徴とする請求項１に記載のボルト孔キャップ。

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