JP6222243B2 - 直動案内装置 - Google Patents

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Description

本発明は直動案内装置に関する。
従来の直動案内装置には、潤滑剤を含有してその潤滑剤を転動体の軌道面に供給する潤滑部材を備えているものがある。例えば、特許文献1に開示された直動案内装置は、シール装置のシール部に潤滑剤を徐々に供給する潤滑部材が、シール装置とスライダの端部との間に取り付けられている。また、特許文献2に開示された直動案内装置は、案内レールの軌道面に摺接して潤滑剤を供給する潤滑部材が、スライダの軸方向の端部に取り付けられている。
特許第4069262号公報 特開2005−207497号公報
しかしながら、潤滑部材は、軌道面との接触部から潤滑剤を徐々に滲み出させて軌道面に供給するが、十分な潤滑剤を保持している初期には短時間に多量の潤滑剤が滲み出るため、潤滑に必要な量よりも多い潤滑剤が軌道面に供給されるおそれがあった。そのため、保持している潤滑剤の量が短期間のうちに減少してしまうおそれがあった。
また、多量の潤滑剤を放出し残量が少なくなった段階では少量の潤滑剤しか滲み出なくなるため、潤滑に必要な量よりも少ない潤滑剤しか軌道面に供給されず、潤滑不足となるおそれがあった。よって、長期間にわたって良好な潤滑状態を維持することが困難であるという問題があった。
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、長期間にわたって良好な潤滑状態を維持することが可能な直動案内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、本発明の一態様に係る直動案内装置は、案内レールと、スライダと、複数の転動体と、を有し、前記案内レール及び前記スライダは、互いに対向する位置に、前記転動体の転動通路を形成する軌道面をそれぞれ有し、前記両軌道面は前記案内レールの長手方向に延び、前記転動体は前記転動通路に配置され、前記転動通路内での前記転動体の転動を介して、前記スライダが前記案内レールに案内されて前記長手方向に移動する直動案内装置において、前記スライダは、その移動方向端部に、前記案内レールの外面に摺接して前記案内レールの外面に潤滑剤を供給する潤滑部材を備えており、前記潤滑部材は、前記案内レールの外面に対向して前記潤滑剤が滲出する潤滑剤供給部を備え、この潤滑剤供給部は、前記案内レールの外面に接触する接触部と、前記案内レールの外面から離れた位置で前記案内レールの外面に対向する離間部と、を有することを特徴とする。
この直動案内装置においては、前記接触部は、前記案内レールの外面と平行をなし且つ前記案内レールの外面に接触する平行面を有していてもよい。
また、この直動案内装置においては、前記離間部は、前記案内レールの外面と平行をなし且つ前記接触部に対して段差を形成する少なくとも1つの平面を有していてもよい。
さらに、この直動案内装置においては、前記離間部は、前記案内レールの外面に対して傾斜する傾斜面を有していてもよい。
さらに、この直動案内装置においては、前記離間部は、前記接触部に設けられた凹部であってもよい。
本発明の直動案内装置は、長期間にわたって良好な潤滑状態を維持することが可能である。
本発明に係る直動案内装置の一実施形態の構造を示す側面図である。 図1の直動案内装置を案内レールの長手方向の端部側から見た正面図及び断面図である。 潤滑部材及び潤滑部材容器を案内レールの長手方向の端部側から見た正面図である。 図3の潤滑部材のA−A断面図である。 潤滑部材の摩耗と潤滑剤の滲出量との関係を説明する概念図である。 潤滑部材の変形例を示す図である。 潤滑部材の別の変形例を示す図である。 潤滑部材の別の変形例を示す図である。
本発明に係る直動案内装置の実施の形態を、図1〜4を参照しながら詳細に説明する。図2は、図1の直動案内装置を案内レールの長手方向の端部側から見た図であるが、中央より右側部分は正面図であり、左側部分は案内レールの長手方向に直交する平面で切断した場合の断面図である。
なお、これ以降の説明で参照する各図においては、同一又は相当する部分には同一の符号を付してある。また、これ以降の説明において「断面」と記した場合は、特に断りがない限り、案内レールの長手方向に直交する平面で切断した場合の断面を意味する。さらに、これ以降の説明における「上」,「下」,「左」,「右」等の方向を示す用語は、特に断りがない限り、説明の便宜上、図2におけるそれぞれの方向を意味するものである。
一直線状に延びる断面形状略四角形の案内レール1の上に、断面形状略U字状のスライダ2が、案内レール1の長手方向に移動可能に組み付けられている。
この案内レール1の左右両側面1a,1aには、案内レール1の長手方向に延びる凹部がそれぞれ形成されている。そして、これら凹部内には、前記長手方向に延びる上下2つの傾斜平面が略V字状をなすようにそれぞれ形成されていて、左右合計4つの傾斜平面は、それぞれ転動体軌道面10(本発明の構成要件である軌道面に相当する)を構成している。
また、スライダ2は、案内レール1の上面1bに沿う平板状の胴部7と、胴部7の左右両側部からそれぞれ下方に延び側面1aに沿う2つの脚部6,6と、からなり、胴部7と脚部6,6とのなす角度は略直角であるため、スライダ2の断面形状は、案内レール1の上面1b及び左右両側面1a,1aに沿う略U字状をなしている。そして、スライダ2は、両脚部6,6の間に案内レール1を挟むようにして、案内レール1の上に移動可能に取り付けられている。
このようなスライダ2は、スライダ本体2Aと、スライダ本体2Aの両端部(スライダ2の移動方向の両端部)に着脱可能に取り付けられたエンドキャップ2B,2Bと、で構成されている。さらに、スライダ2の両端部(各エンドキャップ2Bの前記移動方向の外端面)には、スライダ2と略同様の断面形状に形成されたサイドシール5,5が装着されている。サイドシール5,5は、案内レール1の外面(上面1b及び側面1a,1a)に摺接して、案内レール1とスライダ2との間の隙間の開口のうち前記移動方向の端部側に面する部分を密封するようになっている。
また、スライダ2の下部には、案内レール1とスライダ2との間の隙間の開口のうちスライダ2の下面側に面する部分を密封するアンダーシール(図示せず)が装着されている。これらサイドシール5,5及びアンダーシールにより、前記開口の全体が密封されるようになっていて、外部から前記隙間への異物の侵入や、前記隙間から外部への潤滑剤の漏出が防止されている。
さらに、スライダ本体2Aの左右両脚部6,6の内側面には、前記長手方向に延びる断面略三角形状の凸部が、案内レール1に向かって突出するように形成されている。そして、それら凸部上には、前記長手方向に延びる上下2つの傾斜平面が略V字状をなすようにそれぞれ形成されていて、左右合計4つの傾斜平面は、それぞれ案内レール1の転動体軌道面10,10,10,10に対向する転動体軌道面11,11,11,11(本発明の構成要件である軌道面に相当する)を構成している。すなわち、案内レール1の転動体軌道面10とスライダ2の転動体軌道面11との数は同数である。
そして、案内レール1の転動体軌道面10,10,10,10とスライダ2の転動体軌道面11,11,11,11との間に、断面形状略矩形の転動体の転動通路13,13,13,13がそれぞれ形成されていて、これらの転動通路13,13,13,13は前記長手方向に延びている。この転動通路13内には、転動体である複数の円筒ころ3が転動自在に装填されていて、これらの円筒ころ3の転動を介してスライダ2が案内レール1に案内されて前記長手方向に移動するようになっている。
さらに、スライダ2は、スライダ本体2Aの左右両脚部6,6の肉厚部分の上部及び下部に、転動通路13,13,13,13と平行をなして前記長手方向に貫通する断面形状略矩形の直線孔からなる戻し通路14,14,14,14を備えている。例えば、両脚部6に形成された前記長手方向に延びる孔20内に、円筒ころ3の形状に沿う断面形状の内面を有する管状部材22を挿入すれば、この管状部材22の内面で形成される直線孔により戻し通路14が構成される。
一方、エンドキャップ2Bは、例えば樹脂材料の成形品からなり、スライダ本体2Aと略同様の断面形状に形成されている。また、エンドキャップ2Bの裏面(スライダ本体2Aとの当接面)の左右両側には、断面形状略矩形で半ドーナツ状の方向転換路(図示せず)が上下二段に形成されている。なお、この方向転換路の断面形状は、方向転換路の連続方向に直交する平面で切断した場合の断面形状である。
このエンドキャップ2Bをスライダ本体2Aに取り付けると、方向転換路によって転動通路13と戻し通路14とが連通される。これら戻し通路14と両端の方向転換路とで、円筒ころ3を転動通路13の終点から始点へ送る転動体戻し路が構成され(転動体戻し路は転動通路13と同数設けられている)、転動通路13と前記転動体戻し路とで、略環状の循環経路が構成される。そして、この略環状の循環経路は、案内レール1を挟んで左右両側に形成される。
案内レール1に組みつけられたスライダ2が案内レール1に沿って前記長手方向に移動すると、転動通路13内に装填されている円筒ころ3は、転動通路13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、円筒ころ3が転動通路13の終点に達すると、転動通路13からすくい上げられ方向転換路へ送られる。方向転換路に入った円筒ころ3はUターンして戻し通路14に導入され、戻し通路14を通って反対側の方向転換路に至る。円筒ころ3は、ここで再びUターンして転動通路13の始点に戻り、このような循環経路内の循環を無限に繰り返す。
この直動案内装置は、案内レール1の転動体軌道面10に摺接して転動体軌道面10に潤滑剤を供給する潤滑部材30を備えている。潤滑部材30は、スライダ2の前記移動方向の両端部、例えばエンドキャップ2Bとサイドシール5との間に配されている。なお、潤滑部材30は、転動体軌道面10のみに摺接するようにしてもよいが、転動体軌道面10以外の案内レール1の外面(側面1aや上面1b)に摺接するようにしてもよい。例えば、転動体軌道面10を含む案内レール1の外面に摺接するようにしてもよいし、潤滑部材30から放出された潤滑剤が転動体軌道面10に供給されるならば転動体軌道面10を除く案内レール1の外面に摺接するようにしてもよい。
潤滑部材30は、例えば、潤滑剤を含有するフェルト、樹脂成形体、多孔質体からなり、スライダ2と略同様の形状(断面略U字状)に形成されている。そして、樹脂、金属等で構成され、スライダ2と略同様の形状(断面略U字状)に形成された潤滑部材容器31に収容された状態で、スライダ2に取り付けられている。
断面略U字状の潤滑部材30の内側面には、案内レール1の転動体軌道面10に対向して潤滑剤が滲出する潤滑剤供給部32が形成されており、潤滑剤供給部32から放出された潤滑剤が転動体軌道面10に供給されて、被潤滑部である転動体軌道面10が潤滑されるようになっている。この潤滑剤は、スライダ2の移動に伴って転動体軌道面10から転動体軌道面11、円筒ころ3等の他の被潤滑部に伝わっていき、潤滑に供される。
潤滑剤の種類は特に限定されるものではないが、一般的な潤滑油やグリースを使用可能である。
また、潤滑部材30を構成するフェルトの材料としては、例えば、羊毛、アラミド繊維、ナイロン繊維、ガラス繊維、セルロース繊維、ポリエステル繊維、ポリエーテル繊維、ポリオレフィン繊維(例えばポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維)、レーヨン繊維があげられる。
さらに、樹脂成形体や多孔質体を構成する樹脂としては、例えば、ポリオレフィン(例えばポリエチレン、ポリプロピレン)、アラミド、ナイロン、ポリエステル、ポリエーテルがあげられる。
次に、潤滑部材30の内側面に形成されている潤滑剤供給部32について詳細に説明する。転動体軌道面10に対向する潤滑剤供給部32の形状は、図4に示すように、階段状に形成されている。すなわち、潤滑剤供給部32の前記移動方向の外端側の部分32aが、案内レール1に向かって内方に最も突出しており、転動体軌道面10に接触している。この転動体軌道面10と接触する外端側部分32aの接触面41は、転動体軌道面10と平行をなす平行面となっている。
この外端側部分32aの前記移動方向の内側には、転動体軌道面10から離れた位置で転動体軌道面10に対向する中間部分32bが配されている。この中間部分32bの転動体軌道面10に対向する対向面42は、転動体軌道面10と平行をなす平行面となっている。
さらに、中間部分32bの前記移動方向の内側には、中間部分32bよりも転動体軌道面10から離れた位置で転動体軌道面10に対向する内端側部分32cが配されている。この内端側部分32cの転動体軌道面10に対向する対向面42は、転動体軌道面10と平行をなす平行面となっている。
このように、潤滑剤供給部32は、転動体軌道面10と平行をなす3つの平面41,42,42を有して階段状に形成されており、中間部分32bは外端側部分32aに対して段差を形成し、内端側部分32cは中間部分32bに対して段差を形成している。
転動体軌道面10と接触する外端側部分32aが、本発明の構成要件である接触部に相当し、転動体軌道面10から離れた位置で転動体軌道面10に対向する中間部分32b及び内端側部分32cが、本発明の構成要件である離間部に相当する。
なお、本実施形態においては、潤滑剤供給部32は、転動体軌道面10と平行をなす3つの平面41,42,42を有して、2つの段差を有する形状をなしていたが、2つ又は4つ以上の平面を有して、1つ又は3つ以上の段差を有する形状をなしていてもよい。
また、本実施形態においては、外端側部分32aの側面と中間部分32bの平面42、及び、中間部分32bの側面と内端側部分32cの平面42は、いずれも直角に交差し、該交差により形成される隅部が角形であったが、前記交差により形成される隅部に面取り又は丸み付け(日本工業規格JIS B0701に規定のもの)を施してもよい。これにより、潤滑剤供給部32と案内レール1の転動体軌道面10との摺接時に隅部への応力集中が緩和される。
直動案内装置の使用初期には、潤滑剤供給部32の外端側部分32aが転動体軌道面10と接触しており、中間部分32b及び内端側部分32cは転動体軌道面10と非接触となっている。スライダ2が移動すると、潤滑剤供給部32の外端側部分32aが転動体軌道面10と摺接するので、毛細管現象により潤滑剤供給部32の外端側部分32aから潤滑剤が滲み出て転動体軌道面10に供給される。転動体軌道面10と非接触となっている中間部分32b及び内端側部分32cからは、潤滑剤は滲み出ない。
直動案内装置の使用初期においては潤滑部材30は多量の潤滑剤を保持しているため、潤滑部材30からの潤滑剤の単位面積当たりの滲出速度が大きく、過剰量の潤滑剤が転動体軌道面10に供給されやすいが、本実施形態においては潤滑部材30と転動体軌道面10との接触面積が小さいので、潤滑剤供給部32から供給される潤滑剤の量が制御され、潤滑に必要十分な適量の潤滑剤が転動体軌道面10に供給されることとなる(図5の(a)を参照)。
直動案内装置を使用するに従って、転動体軌道面10との摺接により外端側部分32aが摩滅する。潤滑部材容器31は弾性を有していて、潤滑部材30の上部を左右方向中央部から左右方向外側に押し広げるようになっており、その作用によって潤滑部材30の下部の潤滑剤供給部32が案内レール1の側面1aに左右両側から押しつけられるようになっている(図3の矢印を参照)。
したがって、潤滑剤供給部32の外端側部分32aは、摩滅しても転動体軌道面10に押しつけられるので、直動案内装置を使用するに従ってさらに摩滅していく。そして、外端側部分32aの摩滅が進行すると外端側部分32aと中間部分32bが同一平面状となり(図5の(b)を参照)、中間部分32bも転動体軌道面10に接触(摺接)することとなり、中間部分32bからも潤滑剤が滲み出る。
すると、潤滑部材30と転動体軌道面10との接触面積が大きくなるので、潤滑部材30から潤滑剤が滲み出しやすくなるが、中間部分32bが転動体軌道面10に接触する頃には潤滑部材30が保持する潤滑剤の量は直動案内装置の使用初期に比べて減少しているので、潤滑部材30からの潤滑剤の単位面積当たりの滲出速度が低下している。よって、接触面積の増大が相殺されて、潤滑剤供給部32から供給される潤滑剤の量に大きな変化は生じず、潤滑に必要十分な適量の潤滑剤が転動体軌道面10に供給される状態が維持される(図5の(b)を参照)。
そして、さらに直動案内装置を使用すると、転動体軌道面10との摺接により外端側部分32a及び中間部分32bの摩滅が進行し、内端側部分32cが外端側部分32a及び中間部分32bと同一平面状となり(図5の(c)を参照)、内端側部分32cも転動体軌道面10に接触(摺接)することとなる。
すると、潤滑部材30と転動体軌道面10との接触面積がさらに大きくなるので、潤滑部材30から潤滑剤がさらに滲み出しやすくなるが、内端側部分32cが転動体軌道面10に接触する頃には潤滑部材30が保持する潤滑剤の量は少量となっているので、潤滑部材30からの潤滑剤の単位面積当たりの滲出速度は小さくなっている。よって、接触面積の増大が相殺されて、潤滑剤供給部32から供給される潤滑剤の量に大きな変化は生じず、潤滑に必要十分な適量の潤滑剤が転動体軌道面10に供給される状態が維持される(図5の(c)を参照)。
このように、直動案内装置の使用時間の経過に伴って、潤滑部材30が保持する潤滑剤の量が減少すると共に潤滑部材30の潤滑剤供給部32と転動体軌道面10との接触面積が増大するようになっている。そのため、潤滑剤供給部32から転動体軌道面10に供給される潤滑剤の量が適正に調整され、潤滑に必要十分な適量に維持される。また、潤滑部材30から過剰な潤滑剤が放出されることがないので、潤滑部材30に保持している潤滑剤の量が短期間のうちに枯渇してしまうおそれがない。よって、本実施形態の直動案内装置は、長期間にわたって良好な潤滑状態が維持される。このような本実施形態の直動案内装置は、例えば射出成形機,工作機械に好適に使用することができる。
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては、階段状に形成された潤滑剤供給部32は図4に示すように一体的な部材からなるが、複数の部材からなっていてもよい。すなわち、図6に示すように、板状部材を積層することによって潤滑剤供給部32を構成してもよい。
また、潤滑剤供給部32の形状は、図7に示すようなものでもよい。すなわち、潤滑剤供給部32の前記移動方向の外端側の部分32aが、案内レール1に向かって内方に最も突出しており、転動体軌道面10に接触している。この転動体軌道面10と接触する外端側部分32aの接触面は、転動体軌道面10と平行をなす平行面となっている。
そして、外端側部分32aの前記移動方向の内側には、転動体軌道面10から離れた位置で転動体軌道面10に対向する内端側部分32cが配されている。この内端側部分32cの転動体軌道面10に対向する対向面は、転動体軌道面10に対して傾斜する傾斜面となっている。この傾斜面は、外端側部分32aに隣接する部分が転動体軌道面10に最も近く、外端側部分32aから前記移動方向に遠ざかるに従って転動体軌道面10から離れるように傾斜している。なお、この傾斜面は平面に限らず曲面でもよい。また、図6の場合と同様に、外端側部分32aと内端側部分32cを別部材としてもよい。
転動体軌道面10との摺接によって外端側部分32aが摩滅すると、すぐに内端側部分32cの摩滅が始まり、内端側部分32cが摩滅するに従って潤滑部材30と転動体軌道面10との接触面積が徐々に大きくなっていく。
なお、転動体軌道面10と接触する外端側部分32aが、本発明の構成要件である接触部に相当し、転動体軌道面10から離れた位置で転動体軌道面10に対向する内端側部分32cが、本発明の構成要件である離間部に相当する。
さらに、潤滑剤供給部32の形状は、図8に示すようなものでもよい。すなわち、潤滑剤供給部32は、転動体軌道面10と接触し転動体軌道面10と平行をなす平行面44を備えており、この平行面44に1つ以上(図8の例では2つ)の凹部32eが形成されている。凹部32eの開口部の形状は特に限定されるものではなく、例えば円形、楕円形、多角形(三角形、四角形等)とすることができる。また、凹部32eの底面は、図8のように転動体軌道面10と平行をなす平行面としてもよいし、凹面としてもよい。さらに、凹部32eの形状は、図8のように柱体状(例えば円柱状、角柱状)であってもよいが、錐体状(例えば円錐状、角錐状)であってもよいし、半球状であってもよい。
さらに、凹部32eの形状が柱体状である場合には、凹部32eの内側面と底面は直角に交差し、該交差により形成される隅部が角形であったが、前記交差により形成される隅部に面取り又は丸み付け(日本工業規格JIS B0701に規定のもの)を施してもよい。これにより、潤滑剤供給部32と案内レール1の転動体軌道面10との摺接時に隅部への応力集中が緩和される。
直動案内装置を使用すると、転動体軌道面10との摺接によって、転動体軌道面10と接触する平行面44を有する部分32dの摩滅が進行し、凹部32eの底面が転動体軌道面10と接触する平行面44を有する部分32dと同一平面状となり、凹部32eの底面も転動体軌道面10に接触(摺接)することとなる。これにより、潤滑部材30と転動体軌道面10との接触面積が大きくなる。
なお、転動体軌道面10と接触する平行面44を有する部分32dが、本発明の構成要件である接触部に相当し、転動体軌道面10から離れた位置で転動体軌道面10に対向する凹部32eが、本発明の構成要件である離間部に相当する。
また、ころの種類は円筒ころに限定されるものではなく、円すいころ,針状ころ等の他種のころも使用可能である。また、転動体はころに限定されるものではなく、ボールであってもよい。転動体がボールである場合には、転動体軌道面10,11は平面ではなく断面略円弧状又は断面略V字状の溝面からなり、転動通路13は断面形状略円形となる。
さらに、転動体がころである場合は、案内レール1及びスライダ2が備える転動体軌道面10,11の数は、それぞれ複数であればよく、片側二列に限らず片側三列などであってもよい。また、転動体がボールである場合は、案内レール1及びスライダ2が備える転動体軌道面10,11の数は、それぞれ単数(片側一列)でもよいし複数(片側二列以上)でもよい。
さらに、軸方向に延びる断面形状略U字状の案内レールの内側に、断面形状略四角形のスライダが軸方向に移動可能に組み付けられているタイプの直動案内装置に対しても、本発明を適用することができる。
1 案内レール
1a 側面
1b 上面
2 スライダ
3 円筒ころ
10 転動体軌道面
11 転動体軌道面
13 転動通路
30 潤滑部材
32 潤滑剤供給部
32a 外端側部分
32b 中間部分
32c 内端側部分
32d 転動体軌道面と接触する平行面を有する部分
32e 凹部
44 平行面

Claims (2)

  1. 案内レールと、スライダと、複数の転動体と、を有し、
    前記案内レール及び前記スライダは、互いに対向する位置に、前記転動体の転動通路を形成する軌道面をそれぞれ有し、
    前記両軌道面は前記案内レールの長手方向に延び、
    前記転動体は前記転動通路に配置され、
    前記転動通路内での前記転動体の転動を介して、前記スライダが前記案内レールに案内されて前記長手方向に移動する直動案内装置において、
    前記スライダは、その移動方向端部に、前記案内レールの外面に摺接して前記案内レールの外面に潤滑剤を供給する潤滑部材を備えており、
    前記潤滑部材は、前記案内レールの外面に対向して前記潤滑剤が滲出する潤滑剤供給部を備え、この潤滑剤供給部は、前記案内レールの外面に接触する接触部と、前記案内レールの外面から離れた位置で前記案内レールの外面に対向する離間部と、を有し、
    前記離間部は、前記案内レールの外面に対して傾斜する傾斜面を有し、
    前記潤滑剤供給部の前記移動方向の外端側の部分が、前記案内レールに向かって最も突出して、前記接触部をなしていることを特徴とする直動案内装置。
  2. 前記接触部は、前記案内レールの外面と平行をなし且つ前記案内レールの外面に接触する平行面を有する請求項1に記載の直動案内装置。
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