JP6686124B1

JP6686124B1 - 転がり案内装置のセンサ取付け構造

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Publication number: JP6686124B1
Application number: JP2018241982A
Authority: JP
Inventors: 雅史杉浦; 暁彦並木
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 2018-12-26
Filing date: 2018-12-26
Publication date: 2020-04-22
Anticipated expiration: 2038-12-26
Also published as: CN113227613A; KR102341986B1; US20210372477A1; KR20210095210A; TWI736040B; JP2020106035A; TW202040025A; CN113227613B; US11319996B2; WO2020137261A1; DE112019006434B4; DE112019006434T5

Abstract

【課題】軌道レールに対する移動部材のストローク範囲を制限することがなく、しかも前記軌道レールに対して各種センサを容易に着脱することができて、前記移動部材のメンテナンスを容易に行うことが可能な転がり案内装置のセンサ取付け構造を提供する。【解決手段】軌道レール１に対して各種センサ３を固定するセンサ取付け構造であって、前記軌道レール１の長手方向の端面に固定されるセンサホルダ４と、前記センサホルダによって前記軌道レールに保持されるセンサケーシング３１とを備え、前記センサホルダ４は、前記軌道レール１の端面１３に固定されるベースプレート４１と、一端が固定端として前記ベースプレート４１に連続すると共に、他端が前記ベースプレート４１に対して弾性変形可能な自由端として構成され、当該自由端によって前記センサケーシング３１を前記軌道レール１の端面１３に向けて付勢する保持プレート４２と、を含んでいる。【選択図】図２

Description

本発明は、多数の転動体を介して移動部材が軌道レールに組み付けられた転がり案内装置に適用され、前記軌道レールに対して加速度センサ等の各種センサを装着するためのセンサ取付け構造に関する。

従来、この種の転がり案内装置は、長手方向に沿って転動体の転走面が形成された軌道レールと、前記転走面を転走する多数の転動体を介して前記軌道レールに組み付けられると共に当該軌道レールに沿って往復動自在な移動部材とを備えている。前記移動部材は転動体が荷重を負荷しながら転走する負荷転走面を有しており、当該負荷転走面は前記軌道レールの転走面と対向することにより前記転動体の負荷通路を構成している。また、前記移動部材は前記負荷通路の一端から他端へ転動体を循環させる無負荷通路を有しており、前記負荷通路及び前記無負荷通路が連続することによって前記転動体の無限循環路が構成されている。これにより、前記移動部材は前記軌道レールに沿ってストロークを制限されることなく移動することが可能となっている。

転がり案内装置の製品寿命は主に前記軌道レールの転走面や前記移動部材の負荷転走面の疲労に左右される。しかし、当該転走面や負荷転走面、更にはそこを転動するボールやローラといった転動体が潤滑剤によって適切に潤滑されていない場合や過大な荷重を受けた場合には、前記転走面や負荷転走面のフレーキングが早期に発生してしまい、転がり案内装置の製品寿命が短命化してしまう可能性がある。また、転がり案内装置の用途は様々であり、特殊な異物が軌道レールに降りかかる環境や、極めて高温又は低温の環境下での使用等、当該用途における使用環境や負荷荷重等（以下、「使用条件」という）によって転走面等の疲労の進行は影響を受けざるを得ない。

従って、転がり案内装置にその本来の性能を発揮させると共にその製品寿命を全うさせるためには、当該転がり案内装置の動作状況を各種センサによって逐次検出し、検出した内容に基づいて時々刻々と変化する転がり案内装置の状態を把握できることが望ましい。

例えば特許文献１では、前記軌道レール又は移動部材に加速度センサを取り付け、当該加速度センサの出力信号を分析した後、その分析結果を所定の基準データと比較して前記回転軸受の異常の有無を判定する診断システムが提案されている。

特開２００９−２１０３０１

加速度センサ等の各種センサを前記軌道レールに固定する場合、当該センサを前記軌道レールの側面や上面に固定すると、前記センサと前記移動部材が干渉するので、前記軌道レールに対する前記移動部材のストローク範囲が制限されてしまうといった不都合がある。また、前述の診断システムの導入を目的として、既に使用されている転がり案内装置の軌道レールに対して後付けで各種センサを取り付けようとしても、前記移動部材との干渉を考慮すると、当該センサを軌道レールの側面又は上面に取付けるのが困難な場合もある。更に、前記軌道レールの側面又は上面に各種センサを固定すると、前記移動部材のメンテナンスのために当該移動部材を前記軌道レールから抜き取ることが必要になった場合に、前記センサをわざわざ前記軌道レールから取り外すことが必要となってしまう。

前記軌道レールの側面又は上面に各種センサを取り付けるのが困難な場合、当該軌道レールの端面に対して前記センサを取り付けることが考慮されるが、前記軌道レールの大きさによっては、当該センサが前記軌道レールの端面の範囲内に収まりきらずに、前記軌道レールの側面や上面にはみ出してしまい、結果的に前記移動部材を前記軌道レールから抜き取ることが困難になってしまう。

本発明はこのような課題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、軌道レールに対する移動部材のストローク範囲を制限することがなく、しかも前記軌道レールに対して各種センサを容易に着脱することができて、前記移動部材のメンテナンスを容易に行うことが可能な転がり案内装置のセンサ取付け構造を提供することにある。

すなわち、本発明は、転がり案内装置の軌道レールに対して各種センサを固定するセンサ取付け構造であって、前記軌道レールの長手方向の端面に固定されるセンサホルダと、前記センサホルダによって前記軌道レールに保持されるセンサケーシングと、を備えている。また、前記センサホルダは、前記軌道レールの端面に固定されるベースプレートと、一端が固定端として前記ベースプレートに連続すると共に、他端が前記ベースプレートに対して弾性変形可能な自由端として構成され、当該自由端によって前記センサケーシングを前記軌道レールの端面に向けて押圧する保持プレートと、を含んでいる。

本発明によれば、各種センサのセンサケーシングは前記センサホルダによって前記軌道レールの端面に保持されるので、当該センサの装着によって軌道レールに対する移動部材のストローク範囲が制限されることはない。また、前記センサケーシングは前記センサホルダの保持プレートによって前記軌道レールに押圧されているので、当該センサケーシングを前記軌道レールに対して容易に着脱することができ、前記移動部材のメンテナンスを容易に行うことが可能となる。

本発明のセンサ取付け構造を適用可能な転がり案内装置の一例を示す斜視図である。本発明のセンサ取付け構造の実施形態の一例を示す分解斜視図である。実施形態に係るセンサホルダを示す斜視図である。センサホルダにセンサを組付けた状態を示す斜視図である。センサホルダにセンサを組付けた状態を示す側面図である。

以下、添付図面を用いながら本発明の転がり案内装置のセンサ取付け構造を詳細に説明する。

図１は本発明のセンサ取付け構造の対象となる転がり案内装置の一例を示す斜視図である。この転がり案内装置は、直線状に延びる軌道レール１と、転動体としての多数のボールを介して前記軌道レール１に組付けられた移動部材２とから構成されており、各種機械装置の固定部に前記軌道レール１を敷設し、前記移動部材２に対して各種の可動体を搭載することで、かかる可動体を軌道レール１に沿って往復移動自在に案内することができるようになっている。

前記軌道レール１は略断面四角形状の長尺体に形成されている。前記軌道レール１には前記ボールの転走面１１が長手方向に沿って複数形成されている。また、前記軌道レール１には長手方向に所定の間隔をおいて上面から底面に貫通するボルト取付け孔１２が複数形成されており、これらボルト取付け孔１２に挿入した固定ボルトを用いて、当該軌道レール１を固定部に対して強固に固定することができるようになっている。

一方、前記移動部材２は、大きく分けて、金属製の本体部材２１と、この本体部材２１の移動方向の両端に装着される一対の合成樹脂製の蓋体２２とから構成されている。この移動部材２は前記軌道レール１の各転走面１１に対応してボールの無限循環路を複数備えている。前記移動部材２を構成する本体部材２１には、前記軌道レール１の転走面１１と対向する負荷転走面が形成されており、ボールは軌道レール１の転走面１１と本体部材２１の負荷転走面との間で荷重を負荷しながら転がる。また、前記本体部材２１には前記負荷転走面と平行にボールの戻し通路が形成されており、前記ボールは荷重を負荷することなく前記戻し通路内を転動する。

一方、前記一対の蓋体２２には、前記負荷転走面と前記戻し通路とを接続する方向転換路が設けられると共に、前記軌道レールの転走面１１を転走するボールを前記方向転換路に誘導する掬い上げ部が設けられている。このため、前記蓋体２２を前記本体部材２１の端面に固定すると、荷重を負荷しながら前記軌道レール１の転走面１１上を転動していたボールが、前記掬い上げ部によって前記転走面１１から離れて前記方向転換路内に導かれ、当該方向転換路によって前記戻し通路に送り込まれる。また、前記戻し通路内を転動していたボールは、前記方向転換路を経て前記軌道レール１の転走面１１上に戻される。すなわち、前記本体部材２１に対して一対の蓋体２２を固定すると、前記ボールの無限循環路が完成する。

尚、図を用いて説明した実施形態の転がり案内装置はあくまでも本発明のセンサ取付け構造を適用可能な一例であり、前記軌道レール１の形状はこれに限られるものではない。また、図を用いて説明した転がり案内装置では転動体としてボールを使用するものを示したが、ローラを使用した転がり案内装置に本発明を適用することもできる。

図２は本発明のセンサ取付け構造を用いて前記軌道レール１の長手方向の端面１３にセンサ３を装着する様子を示す斜視図である。このセンサ３は前記移動部材２と前記軌道レール１とが相対的に移動する際に生じる物理量の変化を検出するものであり、当該センサ３の検出信号を分析することにより、前記転がり案内装置の経時的な使用に伴う状態の変化を診断することができる。

前記センサ３の検出対象となる物理量として、前記軌道レール１に発生する振動を選択するのであれば、前記センサ３としては例えば加速度センサを用いることができる。また、前記移動部材２が前記軌道レール１に沿って移動する際に発生する音の変化を前記センサ３の検出対象とするのであれば、前記センサ３としてマイクロフォンを用いることができる。

図２に示す前記センサ３は加速度センサとして構成されており、略矩形状のセンサケーシング３１の内部に加速度センサを構成するための各種部品及び電子基板が収容されている。前記センサケーシング３１を前記軌道レール１に対して固定することにより、前記軌道レール１に発生する振動が当該センサケーシング３１に伝達され、この振動が電気信号としての検出信号に変換される。また、前記センサケーシング３１からは前記検出信号を図示外の計測機器に送出するケーブル３２が引き出されている。前記センサケーシング３１の表面３１ａ、すなわち前記軌道レール１との当接面と反対側の面には、周囲が規制段部３３によって囲まれた凹部３４が形成されている。この凹部３４の機能については後ほど説明する。

前記軌道レール１の長手方向の端面１３にはセンサホルダ４が固定されており、前記センサケーシング３１は前記センサホルダ４を介して前記軌道レール１に装着される。また、前記センサケーシング３１は前記センサホルダ４に対して着脱自在であり、任意に前記センサホルダ４から取り外すことが可能である。

図３は前記センサホルダ４を示す斜視図である。このセンサホルダ４は例えばステンレス等の金属板を折り曲げて製作されており、前記軌道レール１の端面に固定されるベースプレート４１と、当該ベースプレート４１から連続する保持プレート４２とを含んでいる。前記ベースプレート４１はねじ止め、接着又はマグネットによる磁力を利用して、前記軌道レール１の端面に対して強固に固定されている。前記センサケーシング３１を前記軌道レール１から取り外す場合であっても、前記センサホルダ４そのものは前記軌道レール１に対して固定したままでよく、前記ベースプレート４１は経時的な劣化のない強固な方法で軌道レール１に固定することができる。

前記保持プレート４２は一端が固定端として前記ベースプレート４１に連続する一方、他端が前記ベースプレート４１に対して弾性変形自在な自由端として構成されている。具体的には、前記保持プレート４２は、前記ベースプレート４１から連続する基端部４２ａと、この基端部４２ａから連続する押圧部４２ｂとを備え、前記基端部４２ａと前記押圧部４２ｂが略Ｌ字状に交わると共に前記押圧部４２ｂの先端が自由端となっている。図３に示すセンサホルダ４の例では、前記基端部４２ａが前記ベースプレート４１の下端に接続されると共に、前記押圧部４２ｂが間隔を保って前記ベースプレート４１と重なり、前記センサホルダ４の全体は略Ｕ字状に形成されている。そして、前記ベースプレート４１と前記保持プレート４２との間に設けられた空間が前記センサケーシング３１の収容部４３となっている。

前記保持プレート４２は前記ベースプレート４１に対して弾性変形自在であり、前記収容部４３に挿入された前記センサケーシング３１は前記押圧部４２ｂの発揮する付勢力によって、当該押圧部４２ｂと前記ベースプレート４１との間に挟み込まれる。一方、前記押圧部４２ｂは前記ベースプレート４１と平行に設けられているのではなく、自由端が前記基端部４２ａ側に比べて前記ベースプレート４１に僅かに近接し、傾斜した状態で設けられている。このため、前記センサケーシング３１を前記収容部４３に挿入する際には、前記押圧部４２ｂの自由端が前記センサケーシング３１によって押し拡げられ、その結果として、前記センサケーシング３１を前記収容部４３に挿入した後は、前記センサケーシング３１が一層確実にベースプレート４１に押し付けられる。尚、前記収容部４３に対する前記センサケーシング３１の挿入を容易なものにするため、前記押圧部４２ｂの自由端には前記ベースプレート４１と反対側に傾斜した導入部４４が設けられている。

また、前記センサホルダ４を前記ベースプレート４１と前記保持プレート４２が重なる方向、すなわち図３中の矢線Ｂ方向から観察した場合に、当該センサホルダ４の外形の大きさは前記軌道レール１の端面１３の外形の大きさよりも小さく設定されている。このため、図２に示されるように前記センサホルダ４を軌道レール１の端面に固定した状態で、当該軌道レール１を長手方向（図２中の矢線Ａ方向）から観察すると、前記センサホルダ４は前記軌道レール１の外形からはみ出すことなく、軌道レール１の端面の中に収まっている。

これに対して、この実施形態では前記センサケーシング３１の大きさが前記軌道レール１の端面１３の外形の大きさよりも大きく設定されており、当該センサケーシング３１を前記センサホルダ４に装着した状態では、前記移動部材２を軌道レール１の端部から抜き取ろうとすると、前記センサケーシング３１と前記移動部材２が干渉してしまう。

図４は前記センサホルダ４によって前記軌道レール１の端面に前記センサ３を装着した状態を示す斜視図、図５は同状態を前記軌道レール１の側面と直交する方向から観察した側面図である。これらの図に示されるように、前記センサ３のセンサケーシング３１は前記センサホルダ４の収容部４３に挿入され、当該センサホルダ４のベースプレート４１と保持プレート４２の間に挟み込まれる。前記保持プレート４２の押圧部４２ｂは前記センサケーシング３１をベースプレート４１に向けて付勢するので、当該センサケーシング３１と前記ベースプレート４１は密着しており、前記軌道レール１に生じた振動が前記ベースプレート４１を介して前記センサケーシング３１に伝達される。これによって、前記センサ３は前記軌道レール１に生じた振動を検出することが可能となる。

そして、このように構成された本実施形態のセンサ取付け構造によれば、前記センサホルダ４は前記軌道レール１の端面１３に固定されており、前記センサ３は当該センサホルダ４によって前記軌道レール１の端面に装着されるので、前記軌道レールに沿って移動する前記移動部材と前記センサが干渉することはなく、前記軌道レールの長さを有効に活用して前記移動部材のストローク範囲を設定することが可能となる。

また、前記センサホルダ４を用いて前記センサ３を前記軌道レール１の端面に装着した状態では、当該センサケーシング３１を前記ベースプレート４１に向けて付勢している前記保持プレート４２の押圧部４２ｂは、前記センサケーシング３１に設けられた凹部３４に接している。このため、仮に前記センサケーシング３１が軌道レール１の端面１３と平行な方向へ位置ずれを生じたとしても、前記押圧部４２ｂが前記凹部３４を囲む規制段部３３に引っ掛かるので、前記センサケーシング３１が前記センサホルダ４の収容部４３から抜け落ちることはなく、前記軌道レール１に対して安定した状態でセンサ３を装着し続けることが可能となる。

換言すれば、前記センサ３は前記センサホルダ４に保持された状態で、前記センサケーシング３１に設けられた凹部３４の大きさの分だけ、前記軌道レール１の端面に対する固定位置を調整することが可能である。このことは、前記軌道レール１を固定部としてのベッドやコラムに敷設する際に、前記固定部との干渉を回避しつつ前記センサ３を前記軌道レール１の端面に装着する際に有効である。図２に示したセンサケーシング３１では、前記凹部３４が軌道レール１の幅方向及び高さ方向へ大きめに設定されており、前記センサケーシング３１は前記センサホルダ４に装着された状態で当該軌道レール１の幅方向及び高さ方向の双方へ固定位置を調整することが可能である。例えば、前記センサケーシング３１の固定位置を前記軌道レール１の高さ方向には調整せず、当該軌道レール１の幅方向にのみ調整可能とするのであれば、前記凹部３４は軌道レール１の幅方向に延びる細長い溝状であって差し支えない。その場合は、前記センサケーシング３１が前記センサホルダ４によって保持された時点で、前記センサ３は前記軌道レール１の高さ方向に関して位置決めされる。

更に、前記センサケーシング３１は前記保持プレート４２ｂの付勢力にのみによって前記軌道レール１に装着されるので、前記センサホルダ４は前記軌道レール１の端面１３に固定したまま、前記センサ３のみを容易に軌道レール１から取り外すことが可能である。このため、本実施形態のセンサ取付け構造によれば、前記センサ３の交換や保守等のメンテナンスを容易に行うことが可能である。

また更に、図３に示した本実施形態のセンサホルダ４は、前述の如く、当該センサホルダ４の外形の大きさが前記軌道レール１の端面１３の外形の大きさよりも小さく設定されているので、たとえ前記センサケーシング３１の大きさが前記軌道レール１の端面の外形よりも大きい場合であっても、図２に示すように前記センサ３を前記センサホルダ４から抜き取った状態では、前記移動部材２を前記軌道レール１の端部から抜き取り、または前記軌道レール１の端部から挿入することが可能となる。従って、前記センサホルダ４から前記センサ３を取り外しさえすれば、前記移動部材２を前記軌道レール１から抜き取ることが可能であり、前述の如く前記センサが軌道レールに対して容易に着脱可能なことと相まって、前記移動部材の交換や保守等のメンテナンスを容易に行うことが可能である。

尚、図２に示した実施形態では、前記センサホルダ４の外形の大きさが前記軌道レール１の端面１３の外形の大きさよりも小さく設定されていたが、本発明の実施形態はこれに限られるものではなく、前記センサホルダ４の外形の大きさが前記軌道レール１の端面１３の外形の大きさよりも大きい場合も含む。

１…軌道レール、２…移動部材、３…センサ、４…センサホルダ、３１…センサケーシング、３３…規制段部、３４…凹部、４１…ベースプレート、４２…保持プレート

Claims

転がり案内装置の軌道レールに対して各種センサを固定するセンサ取付け構造であって、
前記軌道レールの長手方向の端面に固定されるセンサホルダと、
前記センサホルダによって前記軌道レールに固定されるセンサケーシングと、を備え、
前記センサホルダは、
前記軌道レールの端面に固定されるベースプレートと、
一端が固定端として前記ベースプレートに連続すると共に、他端が前記ベースプレートに対して弾性変形可能な自由端として構成され、当該自由端によって前記センサケーシングを前記軌道レールの端面に向けて押圧する保持プレートと、を含むことを特徴とするセンサ取付け構造。
前記センサケーシングの表面には規制段部によって囲まれた凹部が形成されると共に、前記保持プレートの自由端は前記凹部内で前記センサケーシングに当接していることを特徴とする請求項１記載のセンサ取付け構造。
前記センサホルダはＵ字状に形成されて、前記ベースプレートと前記保持プレートの間に前記センサケーシングの収容部が形成され、前記センサケーシングは前記収容部に対して着脱自在であることを特徴とする請求項１記載のセンサ取付け構造。
前記軌道レールに固定された前記センサホルダを当該軌道レールの軸方向から観察した際に、前記センサホルダは前記軌道レールの外形からはみ出すことなく、当該軌道レールの端面の中に収まっていることを特徴とする請求項３記載のセンサ取付け構造。