JP6231750B2 - 案内装置及び案内装置ユニット - Google Patents

Description

本発明は、案内対象が直線運動又は曲線運動するのを案内する案内装置に関する。

テーブル等の案内対象が直線運動又は曲線運動するのを高精度に案内する案内装置が知られている（例えば特許文献１参照）。案内装置はレールに組み付けられて、案内対象がレールに沿って直線運動又は曲線運動するのを案内する。レールと案内装置との間には転がり運動可能にボール、ローラ等の転動体が介在する。レールには長手方向に沿って転動体転走部が形成される。案内装置には、レールの転動体転走部に対向する転動体転走部が形成される。案内装置がレールに沿って移動するとき、転動体がレールの転動体転走部上及び案内装置の転動体転走部上を転がり運動するので、案内対象の軽快な動きが得られる。しかも、転動体と転動体転走部との間のすきまを無くすことができるので、すきまを必要とするすべり軸受に比べて案内対象の直線運動又は曲線運動を高精度に案内できる。したがって、案内装置は工作機械、半導体製造装置等の案内に精度が要求される産業機械に広く用いられている。

特開２００１−２０８０５７号公報

しかし、近年案内装置の用途も多様化しており、産業機械だけでなく、例えばキャビネットの引出し、航空機、自動車等の乗り物のインテリア、一般家庭での使用が想定された民生品等に用いられるようになってきている。これらの用途の場合、案内装置には、精度よりもむしろシンプルな構造で廉価であること、軽量であることが要求される。もちろん、上記用途の場合でも、転動体がレールの転動体転走部と案内装置の転動体転走部との間を転がり運動することに変わりはないので、案内装置の寿命を長くするためには、転動体に潤滑剤を供給し、転動体の摩耗を防止する必要がある。ただし、産業機械ほど利用者に定期的な給油・給脂等のメンテナンスを期待できない。したがって、長期に亘って給油・給脂の必要のないメンテナンスフリーが望まれる。

そこで、本発明は、シンプルな構造で転動体に潤滑剤を供給することができ、またメンテナンスフリーを実現できる案内装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、転動体が転がり運動可能な転動体転走部、及び前記転動体転走部の一端と他端を接続する戻し路を含む循環路を有する本体部と、前記本体部の循環路に配列される複数の転動体と、を備える案内装置において、前記本体部の少なくとも一部は、前記循環路に沿って二分割された分割体を結合することによって構成され、前記二つの分割体間には、潤滑剤を保持すると共に、前記転動体に潤滑剤を供給可能な潤滑剤保持部材が挟まれ、前記二つの分割体それぞれには、前記循環路に沿って凹部が形成され、前記潤滑剤保持部材は、前記二つの分割体の前記凹部に収容される案内装置である。

本発明によれば、循環路に沿って分割された分割体で潤滑剤保持部材を挟むというシンプルな構造で転動体に潤滑剤を供給することができる。また、潤滑剤保持部材から転動体に長期に亘って潤滑剤を供給できるので、メンテナンスフリーを実現できる。

レールの長手方向からみた本実施形態の案内装置の側面図 本実施形態の案内装置の斜視図 本発明の第一の実施形態の案内装置の分解斜視図 本発明の第一の実施形態の案内装置の詳細図（図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）はｂ−ｂ線断面図、図４（ｃ）はｃ−ｃ線断面図である） 一方のケース半体に潤滑剤保持シートを嵌めた状態を示す斜視図 本発明の第二の実施形態の案内装置の分解斜視図 本発明の実施形態の案内装置を引出し機構に使用した例を示す斜視図 本実施形態の案内装置を直線運動可能かつ回転運動可能なテーブルを案内するのに用いた例を示す斜視図

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態の案内装置を説明する。本実施形態の案内装置は、シンプルな構造で軽量であるという特徴を持つので、キャビネットの引出し、航空機、自動車等の乗り物のインテリア、一般家庭での使用が想定された民生品等に適している。もちろん、本実施形態の案内装置の用途は上記に限定されるものではない。

本実施形態の案内装置１，６（以下、単に案内装置１という）はレール２に組み付けられ、案内対象がレール２に沿って直線運動又は曲線運動するのを案内する。図１は、レールの長手方向からみた本実施形態の案内装置の側面図を示す。図１に示すように、レール２には長手方向に伸びる転動体転走部としてのボール転走溝２ａが形成される。本体部１１の下部から露出するボール１２は、レール２のボール転走溝２ａ上に配置される。レール２のボール転走溝２ａの断面形状は二つの円弧を組合わせたゴシックアーチ溝形状、又は二つの直線からなるＶ字形状に形成される。ボール１２はボール転走溝２ａに二点で接触する。案内装置１がレール２に沿って移動すると、ボール１２がレール２のボール転走溝２ａ上を転がる。レール２は転動体が転がり運動できるボール転走溝を有するものであれば、その形状は限定されることがなく、左右方向に伸びていても垂直方向に伸びていてもよい。また、レール２は円弧又は円形に湾曲していてもよい。レール２の材質も限定されるものではなく、アルミ等の金属、樹脂、木等様々な材質を使用することができる。レール２の替わりにキャビネット等に溝を掘ることで、転動体転走部を形成してもよい。

図２は、案内装置１の斜視図を示す。案内装置１は、扁平で矩形状の本体部１１と、本体部１１の循環路に配列される複数の転動体としてのボール１２と、を備える。ボール１２及び本体部１１は樹脂製である。本体部１１の側壁には、ボール１２を露出させる開口部１１ａが形成される。本体部１１の側壁の上下端部には、ボール１２よりもレール２に向かって庇のように張り出す一対の案内壁１１ｂが形成される。本体部１１の一対の案内壁１１ｂはレール２を幅方向に挟む（図１参照）。上記用途の場合、レール２の加工精度、取付け精度には期待できないこともあるし、つなぎ仕様のレール２が使用される場合もある。本体部１１に案内壁１１ｂを設けることで、レール２から案内装置１が脱落するのを防止できる。

本体部１１は、循環路に沿った切断面で二分割された分割体（以下ケース半体２１，２２という）から構成される。ケース半体２１，２２はボルト２３、スナップフック等の結合手段によって上下に結合される。また、本体部１１には、本体部１１を案内対象に取り付ける取付け孔２４が開けられる。この例ではボルト挿入孔２５を挟んで一対の取付け孔２４が設けられる。本体部１１のボルト挿入孔２５、取付け孔２４は循環路の内側に設けられる。

図３は、本発明の第一の実施形態の案内装置１の分解斜視図を示す。本体部１１は、同一形状のケース半体２１，２２を上下に結合してなる。ケース半体２１，２２を組み合わせることでトラック形状の循環路３１が形成される。循環路３１は、レール２のボール転走溝２ａに対向する転動体転走部としての直線状のボール転走溝３２（図４（ｂ）も参照）、ボール転走溝３２の一端と他端を接続する戻し路３３，３４と、から構成される。戻し路３３，３４は、本体部１１のボール転走溝３２と平行な直線状の反転路３４、ボール転走溝３２及び反転路３４を接続するＵ字状の一対の方向転換路３３から構成される。レール２に沿って案内装置１が移動すると、ボール１２が負荷を受けながら本体部１１のボール転走溝３２上を転がり運動する。本体部１１のボール転走溝３２の一端まで転がったボール１２は、方向転換路３３に設けた掬い部３６に掬い上げられて無負荷域の方向転換路３３内に入る。方向転換路３３内に入ったボール１２は後続のボール１２に押されながら方向転換し、無負荷域の反転路３４に入る。反転路３４を通過したボール１２は反対側の方向転換路３３から再びボール転走溝３２の他端に入る。本体部１１には、戻し路３３，３４に沿って凹部３８が形成される。この凹部３８には、潤滑剤保持としての潤滑剤保持シート４１が収容される。潤滑剤保持シート４１は薄板形状（言い換えればシート形状）である。潤滑剤保持シート４１は戻し路３３，３４を移動するボール１２に潤滑剤を供給する。

ケース半体２１には、循環路３１の半分の分割循環路３１ａが形成される。分割循環路３１ａは、ボール転走溝３２に沿って二分割された分割転動体転走部としての分割ボール転走溝３２ａ、方向転換路３３に沿って二分割した分割方向転換路３３ａ、反転路３４に沿って二分割した分割反転路３４ａから構成される。ケース半体２１は、分割循環路３１ａによって内周側と外周側とに区画される。ケース半体２１の外周側には、分割循環路３１ａに繋がる凹部３８が形成される。この凹部３８はケース半体２１の外周縁３９によって区画される。ケース半体２１の凹部３８には、潤滑剤保持シート４１が収容される。ケース半体２１の凹部３８の深さは潤滑剤保持シート４１の厚さの約１／２である。ケース半体２２はケース半体２１と同一形状である。ケース半体２１，２２を結合するとき、潤滑剤保持シート４１はケース半体２１，２２の凹部３８間に挟まれる。このとき、ケース半体２１，２２の外周縁３９は互いに接する。潤滑剤保持シート４１はケース半体２１，２２の外周縁３９によって囲まれており、外周縁３９によってケース半体２１，２２に位置決めされる。

ケース半体２１の分割循環路３１ａの内周側には、ボルト挿入孔２５及び取付け孔２４が開けられる。また、ケース半体２１の分割循環路３１ａの内周側には、一方のケース半体２１を他方のケース半体２２に位置決めする位置決め用の凸部４２及び凹部４３が設けられる。図４（ｃ）の断面図に示すように、ケース半体２１，２２を結合するとき、一方のケース半体２１の凸部４２が他方のケース半体２２の凹部４３に嵌まり、他方のケース半体２２の凸部４２が一方のケース半体２１の凹部４３に嵌まる。これにより、ケース半体２１，２２を互いに位置決めできる。

図４（ｂ）の本体部１１の断面図に示すように、各ケース半体２１，２２の分割ボール転走溝３２ａの断面形状はボール１２の半径よりも大きい曲率半径の単一の円弧からなる。各ケース半体２１，２２の分割ボール転走溝３２ａとボール１２とは一点で接触する。図４（ｂ）で接触点を黒丸４５で示す。実際にはボール１２及び分割ボール転走溝３２ａが変形するので、一点といってもある程度の接触面積をもって接触する。ケース半体２１，２２を組み合わせることで、ボール１２に二点で接触するボール転走溝３２が形成される。ボール転走溝３２の断面形状は、二つの円弧からなるゴシックアーチ溝形状である。ボール１２とボール転走溝３２の接触点４５はボール転走溝３２の中心線から左右方向に離れている。このため、ケース半体２１，２２の合せ面４６でボール１２がボール転走溝３２に接触することがない。

図４（ｂ）の断面図に示すように、本体部１１には、ボール転走溝３２に連続して、ボール１２の脱落を防止する抱え部４７が形成される。抱え部４７間の距離はボール１２の直径よりも小さい。抱え部４７には案内壁１１ｂが連続して形成される。図４（ｃ）の本体部１１の断面図に示すように、方向転換路３３の断面形状はボール１２の半径よりも大きい半径の単一の円からなる。図４（ｂ）の断面図に示すように、反転路３４の断面形状はボール１２の半径よりも大きい半径の単一の円からなる。

本体部１１は樹脂製であり、ボール転走溝３２も樹脂製である。ボール転走溝３２を樹脂製にし、ボール１２を樹脂製にしても、ボール転走溝３２及びボール１２が摩耗するおそれがある。摩耗を防止するために潤滑剤保持シート４１からボール１２に潤滑剤を供給する。

図３に示すように、潤滑剤保持シート４１は薄板状に形成され、ケース半体２１の循環路３１の外周側の略全体を覆う。潤滑剤保持シート４１には、戻し路３３，３４の外周に沿った切欠き４１ａが形成される。潤滑剤保持シート４１は、多孔質の樹脂、セラミックス等の材料に潤滑剤を含ませてなるか、又は繊維素材に潤滑剤を含ませてなる。潤滑剤にはグリース又は摺動面用油が用いられる。切欠き４１ａによって形成される潤滑剤保持シート４１の塗付部（内周縁）４１ｂは戻し路３３，３４に露出しており、戻し路３３，３４を移動するボール１２に接触可能である。図４（ｂ）及び図４（ｃ）の断面図に示すように、本体部１１の戻し路３３，３４には戻し路３３，３４に沿ってボール１２の移動方向に細長いスリット３３ｂ，３４ｂが形成される。潤滑剤保持シート４１の塗付部４１ｂはスリット３３ｂ，３４ｂから戻し路３３，３４内に露出する。

図５は、一方のケース半体２１に潤滑剤保持シート４１を嵌めた状態を示す。上述のように潤滑剤保持シート４１の厚さは凹部３８の深さの二倍である。このため、潤滑剤保持シート４１は凹部３８から突出する。潤滑剤保持シート４１の凹部３８から突出した部分に他方のケース半体２２の凹部３８が嵌められる。

上述のようにボール１２は戻し路３３，３４のスリット３３ｂ，３４ｂから露出する潤滑剤保持シート４１に接触可能である。ボール１２が潤滑剤保持シート４１に接触すると、潤滑剤保持シート４１からボール１２に毛細管現象によって少量の潤滑剤が供給される。ボール１２が潤滑剤保持シート４１に接触する度、潤滑剤保持シート４１からボール１２に少量の潤滑剤が塗付される。このため、ボール１２に長期にわたって安定して潤滑剤を供給することができる。

図６は、本発明の第二の実施形態の案内装置の分解斜視図を示す。第一の実施形態では、潤滑剤保持シート４１が循環路３１の外周側に配置されているが、第二の実施形態では、潤滑剤保持シート５４が循環路３１の内周側に配置される。潤滑剤保持シート５４は薄板状で、その平面形状は中央部が細長い方形で両端部が半円からなる形状に形成される。本体部５３は循環路３１に沿ってケース半体５１，５２に二分割されている。潤滑剤保持シート５４はケース半体５１，５２間に挟まれる。ケース半体５１，５２を結合したとき、ケース半体５１，５２間には循環路３１の内周側に循環路３１に沿って細長いスリットが形成される。潤滑剤保持シート５４の塗付部（周縁部）５４ａはスリットから循環路３１内に露出する。ボール１２が循環路３１を循環するとき、ボール１２が潤滑剤保持シート５４の塗付部５４ａに接触する。潤滑剤保持シート５４からボール１２に長期に亘って潤滑剤が供給されるのは上述のとおりである。

本体部５３には、循環路３１に沿って凹部３８が形成される。潤滑剤保持シート５４は凹部３８に収容される。潤滑剤保持シート５４には、ケース半体５１，５２の位置決め用の凸部４２が嵌まる孔５６が形成される。潤滑剤保持シート５４の孔５６にケース半体５１，５２の位置決め用の凸部４２を通すことで、潤滑剤保持シート５４がケース半体５１，５２に位置決めされる。

以上に本実施形態の案内装置の構成を説明した。本実施形態の案内装置によれば、以下の効果を奏する。

循環路３１に沿って分割されたケース半体２１，２２，５１，５２で潤滑剤保持シート４１，５４を挟むというシンプルな構造でボール１２に潤滑剤を供給することができる。また、潤滑剤保持シート４１，５４からボール１２に長期に亘って潤滑剤を供給できるので、メンテナンスフリーを実現できる。

本体部１１，５３に循環路３１に沿って凹部３８を形成し、凹部３８に潤滑剤保持シート４１，５４を収容することで、本体部１１，５３に潤滑剤保持シート４１，５４を収容することができる。

潤滑剤保持シート４１，５４にボール１２に接触可能な塗付部４１ｂ，５４ａを設けることで、ボール１２に潤滑剤を塗付することができる。

潤滑剤保持シート４１，５４を薄板形状に形成することで、本体部１１，５３を薄くすることができる。

図４（ｂ）に示すように、ケース半体２１，２２にボール１２に一点で接触する分割ボール転走溝３２ａを形成し、ケース半体２１，２２を結合することによってボール１２に二点で接触するボール転走溝３２を形成するので、ケース半体２１，２２の合せ面４６でボール１２がボール転走溝３２に接触することがなくなる。このため、本体部１１をケース半体２１，２２に二分割することが可能になり、ケース半体２１，２２間に潤滑剤保持シート４１を挟むことが可能になる。

図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示すように、戻し路３３，３４の断面はボール１２の半径よりも大きい半径の円形に形成されるので、ボール１２は戻し路３３，３４の合せ面に位置する潤滑剤保持シート４１に接触することができる。戻し路３３，３４の全長にスリット３３ｂ，３４ｂを形成すれば、ボール１２が潤滑剤保持シート４１に接触する機会が増える。

本体部１１，５３を、循環路３１の全体に亘って二分割した同一形状のケース半体２１，２２，５１，５２から構成することで、最小の部品点数にすることができると共に、ケース半体２１，２２，５１，５２の樹脂成形も容易になる。

潤滑剤保持シート４１，５４を、多孔質の材料に又は繊維素材に潤滑剤を含ませることで構成することで、毛細管現象を利用して長期に亘ってボール１２に潤滑剤を供給することができる。

上記のように、本実施形態の案内装置は、キャビネットの引出し、航空機、自動車等の乗り物のインテリア、一般家庭での使用が想定された民生品等に適している。以下に本実施形態の案内装置の用途の一例を説明する。

図７は、案内装置１をキャビネット４の引出し機構に使用した例を示す。案内装置１はレール２に組み付けて使用され、レール２に沿って引出し３が相対的に直線運動するのを案内する。キャビネット４の内側面には、レール２が取り付けられる。引出し３の外側面には、レール２を上下方向に挟む一対の案内装置１が取り付けられる。引出し３を引き出すと、引出し３と共に案内装置１がレール２に沿って移動する。引出し３の直線運動は案内装置１によって案内される。図７に示す例では、引出し３の直線運動を安定させるために、引出し３の外側面にさらにレール５が取り付けられ、キャビネット４の内側面にレール５に組み付けられる案内装置６が取り付けられる。

図８は、案内装置１を直線運動可能かつ回転運動可能なテーブルを案内するのに用いた例を示す。左右方向に伸びる平行な二本のレール２には、レール２に沿って直線運動可能に案内装置１が組み付けられる。案内装置１には、円形レール７が支持される。円形レール７には、別の案内装置６が組み付けられる。案内装置６は円形レール７に沿って円周方向に曲線運動可能となっている。この案内装置６の転動体転走部は円形レール７に沿って湾曲している。案内装置６にはテーブル８が取り付けられる。円形レール７に対するテーブル８の回転運動は案内装置６によって案内される。

なお、本発明は上記実施形態に具現化されるのに限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲でさまざまな実施形態に具現化可能である。

上記実施形態では、本体部の循環経路の全体が循環経路に沿って二分割されているが、循環経路の一部を二分割し、分割体間に潤滑剤保持シートを挟むこともできる。上記実施形態では、戻し路にスリットを形成し、戻し路のスリットから潤滑剤保持シートを露出させているが、ボール転走溝にスリットを形成し、ボール転走溝のスリットから潤滑剤保持シートを露出させることもできる。

上記実施形態では、潤滑剤保持シートを薄板状に形成しているが、球又は円筒形状に形成することもできる。

上記実施形態では、ケース半体の凹部全体を覆うように潤滑剤保持シートを配置しているが、潤滑剤保持シートを凹部の一部にのみに設け、凹部の他の部分を潤滑剤を貯蔵するタンクとして利用することもできる。

上記実施形態では、本体部のボール転走溝の断面形状を二つの円弧からなるゴシックアーチ溝形状に形成しているが、二つの直線を組み合わせたＶ字形状に形成することもできる。

上記実施形態では、本体部及びボールを樹脂製にしているが、アルミニウム等の軽量金属製にすることもできる。

上記実施形態では、本体部の循環路を二つの直線と二つの円弧から構成されるトラック形状に形成しているが、本体部のボール転走溝を円弧状に形成することもできるし、戻し路を円弧状に形成することもできる。

本体部には、本体部の移動方向の両端部に本体部内に異物が侵入するのを防止するシール部材を設けることもできる。また、転動体にはボールの替わりにローラを使用することもできる。

１…案内装置，２…レール，２ａ…レールのボール転走溝（レールの転動体転走部），１１，５３…本体部，１２…ボール（転動体），２１，２２，５１，５２…ケース半体（分割体），３１…循環路，３２…ボール転走溝（転動体転走部），３３，３４…戻し路，３３ｂ，３４ｂ…スリット，４１，５４…潤滑剤保持シート（潤滑剤保持部材），４５…接触点

Claims (4)

1. 転動体が転がり運動可能な転動体転走部、及び前記転動体転走部の一端と他端を接続する戻し路を含む循環路を有する本体部と、前記本体部の循環路に配列される複数の転動体と、を備える案内装置において、
   前記本体部の少なくとも一部は、前記循環路に沿って二分割された分割体を結合することによって構成され、
   前記二つの分割体間には、潤滑剤を保持すると共に、前記転動体に潤滑剤を供給可能な潤滑剤保持部材が挟まれ、
   前記二つの分割体それぞれには、前記循環路に沿って凹部が形成され、
   前記潤滑剤保持部材は、前記二つの分割体の前記凹部に収容される案内装置。
2. 前記潤滑剤保持部材は、前記転動体に接触できるように前記循環路内に露出する塗付部を有することを特徴とする請求項１に記載の案内装置。
3. 前記潤滑剤保持部材は、薄板形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の案内装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の案内装置と、
   前記転動体が転がり運動可能な転動体転走部を有するレールと、を備え、
   前記案内装置が前記レールに沿って移動可能である案内装置ユニット。

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