JP6954819B2 - 転がり案内装置のセンサ取付け部材 - Google Patents

Description

本発明は、多数の転動体を介して移動ブロックが軌道部材に組み付けられた転がり案内装置に適用され、前記軌道部材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部材に関する。

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部材と、前記転走面を転走する多数の転動体を介して前記軌道部材に組み付けられると共に当該軌道部材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部材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部材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部材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、特殊な異物が軌道部材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、前記軌道部材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。

前記加速度センサを前記移動部材や前記軌道部材等の被測定物に固定する方法としては、一般的に、加速度センサに設けられた雌ねじを利用して当該加速度センサを被測定物に対して直接ねじ止めする方法、接着剤を用いて当該加速度センサを被測定物に接着する方法、被測定物が磁性体の場合にマグネットを用いて磁力で固定する方法等が知られており、特許文献１でもこれらの方法によって加速度センサを前記軌道部材に固定している。

特開２００９−２１０３０１

しかし、転がり案内装置の軌道部材に対して各種センサを固定する場合、前述したねじ止め方法では前記軌道部材に対してねじ穴の加工が必要となり、当該ねじ穴は前記軌道部材の生産時に設ける必要があるので、生産コストの上昇を招くといった課題がある。また、既に使用されている既存の転がり案内装置の軌道部材に対しては、適用できないといった課題もある。

一方、前述した転がり案内装置の異常診断システムでは、前記転動体の転動によって前記軌道部材又は前記移動部材に発生する微小な振動の変化を各種センサによって検出し、その検出結果に基づいて診断を行っていることから、前記センサは被測定物に対して適切に固定されている必要がある。このため、接着剤やマグネットによる固定では、前記センサの被測定物に対する固定状態を適切に管理することができず、誤った診断結果が生じてしまう懸念があった。また、前記接着剤による接着の場合、被測定物からセンサを取り外すことが困難になる他、接着剤の経年劣化によって、前記センサが被測定物から落下してしまう懸念もあった。

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、転がり案内装置の軌道部材に対して各種センサを容易に装着することができ、当該センサの前記軌道部材に対する装着状態を適切に管理することが可能であると共に、前記軌道部材に対して何らの追加工も必要としないセンサ取付け部材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部材に対して各種センサを固定するためのセンサ取付け部材であって、前記軌道部材を把持して当該軌道部材に固定されるセンサホルダと、前記センサホルダに対して前記センサのハウジングを固定すると共に、前記軌道部材と前記センサの検知面との位置関係を調整可能なセンサ保持手段と、前記センサ保持手段によって調整された前記軌道部材と前記センサの検知面との位置関係を維持するセンサ固定手段と、を備えている。

本発明のセンサ取付け部材を用いれば、転がり案内装置の軌道部材に対して各種センサを容易に装着することができると共に、当該センサの前記軌道部材に対する装着状態を適切に管理することが可能である。また、本発明のセンサ取付け部材は前記軌道部材に対して何らの追加工も必要としないので、既に使用されている既存の転がり案内装置の軌道部材に対しても適用することが可能である。

本発明のセンサ取付け部材を装着した転がり案内装置の一例を示す斜視図である。 本発明の第一実施形態に係るセンサ取付け部材を軌道部材に装着した状態を示す平面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 本発明のセンサ取付け部材の第二実施形態を示す斜視図である。 第二実施形態に係るセンサ取付け部材を軌道レールに装着した状態を示す正面図である。 第二実施形態に係るホンサホルダの変形例を示す斜視図である。

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部材を詳細に説明する。

図１は本発明のセンサ取付け部材を装着可能な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部材１と、転動体としての多数のローラを介して前記軌道部材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部材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部材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。

前記軌道部材１は略断面四角形状の長尺体に形成されている。この軌道部材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、当該軌道部材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。前記軌道部材１の左右両側面には凹部がそれぞれ設けられており、各凹部には斜め４５度に傾斜した一対のローラの転走面１１が設けられ、軌道部材全体としては４条の転走面１１が設けられている。尚、前記軌道部材１に設けられる転走面１１の条数はこれに限られるものではない。

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は前記軌道部材１の各転走面１１に対応してローラ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、前記軌道部材１の転走面１１と対向する負荷転走面が形成されており、ローラは軌道部材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ローラの戻し通路が形成されており、前記ローラ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５２が設けられると共に、前記軌道部材の転走面１１を転走するローラ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部材１の転走面１１上を転動していたローラが、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ローラは、前記方向転換路を経て前記軌道部材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、前記ローラ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では転動体としてローラを使用していたが、ボール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。

次に、本発明を適用したセンサ取付け部材の第一実施形態について説明する。

図１に示すように、前記軌道部材１の長手方向の端部にはセンサ取付け部材３を介してセンサ４が固定されている。このセンサ４は前記移動部材２と前記軌道部材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4の検出対象となる物理量として、前記軌道部材１に発生する振動を選択するのであれば、前記センサ４としては例えば市販の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が前記軌道部材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４の検出対象とするのであれば、前記センサ４としてマイクロフォンを用いることができる。

前記センサ取付け部材３は、前記センサ４を前記軌道部材に対して固定するセンサホルダ３０と、前記センサ４の検知面と前記軌道部材４との位置関係を調整するセンサ保持手段と、前記センサ保持手段によって調整された前記センサ４と前記軌道部材４との位置関係を維持するセンサ固定手段と、を含んでいる。

図２乃至図４に示すように、前記センサホルダ３０は、前記振動センサ４が固定されるベース部３１と、このベース部３１から前記軌道部材１の両側面に垂下した一対の脚部３２と、を備えている。前記一対の脚部３２は前記軌道部材１の側面に設けられた凹部に入り込んでおり、前記ベース部３１と協働して前記軌道部材１の上部構造１Ａを抱え込んでいる。すなわち、前記センサホルダ３０には前記ベース部３１及び一対の脚部３２で囲まれた溝部３３が設けられており、この溝部３３に対して前記軌道部材１の上部構造１Ａが僅かな隙間を有して遊嵌している。前記センサホルダ３０は前記軌道部材１の長手方向の一端から当該軌道部材１に装着される。前記センサホルダ３０の溝部３３に対して前記軌道部材１の上部構造１Ａが遊嵌している状態では、前記一対の脚部３２が障害となり、当該センサホルダ３０を前記軌道部材１から取り外すことは不可能である。

前記センサホルダ３０は前記軌道部材に対する前記センサ４の固定強度に応じて任意の材料で製作して差支えない。但し、前記センサ４の種類によっては当該センサ４のハウジングと前記センサホルダ３０との間の電流漏れを防止する必要があり、その場合においては前記センサホルダ３０を絶縁性材料から形成し、前記センサ４のハウジングと前記軌道部材１との間を電気的に絶縁するのが好ましい。

前記センサホルダ３０には複数の固定用ねじ孔３５が前記ベース部３１を貫通して設けられている。各固定用ねじ孔３５には止めねじ３６が螺合しており、当該止めねじ３６を締結すると、当該止めねじ３６の先端が前記ベース部３１の下面から突出して前記軌道部材１を押圧する。前記センサホルダ３０の一対の脚部３２は前記軌道部材１の上部構造１Ａに対して異なる方向から斜め上向きに当接しているので、前記止めねじ３６を締結すると、前記軌道部材１の上部構造１Ａは当該止めねじ３６と一対の脚部３２によって三方から把持された状態となり、前記センサホルダ３０を当該軌道部材１に対して強固に固定することができる。すなわち、前記センサホルダ３０の一対の脚部３２と前記止めねじ３６が前記軌道部材を挟み込むクランプ機構を構成している。

前記センサ保持手段は、前記ベース部３１の中央に設けられたセンサ保持孔３４によって構成されている。このセンサ保持孔３４は前記ベース部３１を貫通して設けられており、このセンサ保持孔３４の内周面には雌ねじが形成されている。前記センサ４のハウジングには雄ねじ４０が設けられており、当該センサ４は前記センサ保持孔３４に螺合する。例えば、前記センサ４を加速度センサとし、当該加速度センサで前記軌道部材１に生じる振動を検出する場合、前記センサ４の検知面４１は前記軌道部材１に対して適度に圧接させる必要がある。このため、前記軌道部材１と前記センサ４の検知面の位置関係を微調整することができると便利であり、この実施形態では前記センサ保持孔３４に対する前記センサ４の螺合量を調節することで、前記軌道部材１と前記センサ４の位置関係を微調整することが可能である。

また、前記センサ４のハウジングの雄ねじ４０にはロックナット５が螺合しており、このロックナット５が前記センサ固定手段を構成している。前記センサ保持孔３４に対する前記センサ４の螺合量を調節した後、前記ロックナット５を前記センサホルダ３０のベース部３１に対して締め付けることにより、前記ベース部３１と前記センサ４の位置関係が固定され、当該センサ４の検知面４１と前記軌道部材１の当接具合を一定に維持することが可能である。

尚、前記センサ保持手段及び前記センサ固定手段については、この実施形態に説明されたものに限定されず、他の任意の構造に設計変更して差支えない。

以上説明してきた転がり案内装置のセンサ取付け部材３によれば、前記センサホルダ３０は軌道部材１を把持して当該軌道部材１に固定されるので、前記軌道部材１に対して何ら追加の加工を施すことなく各種センサを当該軌道部材１に容易に装着することができる。このため、新たに転がり案内装置を設置する際に容易にセンサ４を前記軌道部材１に取付けることができる他、既に使用されている既存の転がり案内装置の軌道部材１に対しても適用することが可能である。

また、以上説明してきたセンサ取付け部材３によれば、前記センサホルダ３０に固定された前記センサ４と前記軌道部材１との位置関係を容易に微調整することが可能なので、当該センサ４の前記軌道部材１に対する装着状態を適切に管理することが可能である。

尚、図を用いて説明した実施形態のセンサ取付け部材３は、前記センサホルダ３０が前記軌道部材１を外側から把持するように構成したが、例えば、前記センサホルダ３０が前記軌道部材１のボルト取付け孔１２を利用して当該軌道部材を把持するものであっても良い。すなわち、前記センサホルダ３０は前記軌道部材１に追加の加工を行うことなく、当該軌道部材の形状を利用してこれを把持することができれば、適宜設計変更して差支えない。

図５及び図６は本発明のセンサ取付け部材の第二実施形態を示すものである。

この第二実施形態のセンサ取付け部材６は、前記センサ４を前記軌道部材１に対して固定するセンサホルダ６０と、前記センサホルダ６０に装着されて前記センサ４の検知面と前記軌道部材１との位置関係を調整する絶縁性のセンサ保持手段６１と、前記センサ保持手段６１によって調整された前記センサ４と前記軌道部材１との位置関係を維持するセンサ固定手段としてのロックナット６２と、を含んでいる。

前記センサホルダ６０は、前記センサ保持手段６１が固定されるベース部６０ａと、このベース部６０ａから前記軌道部材１の両側面に垂下した一対の脚部６０ｂ，６０ｃと、を備えている。前記一対の脚部６０ｂ，６０ｃは前記軌道部材１の側面に設けられた凹部１３に嵌合する把持突部６３をそれぞれ有しており、これら把持突部６３の形状は前記軌道部材１の凹部１３の形状に略一致している。前記ベース部６０ａと一対の脚部６０ｂ，６０ｃは一体に成形されているので、前記センサホルダ６０は前記軌道部材１の長手方向の端部からのみ当該軌道部材１に組み付けることが可能である。

また、前記センサホルダ６０の一方の脚部６０ｃには雌ねじ孔６４が貫通形成されている。この雌ねじ孔６４は前記把持突部６３を貫通して前記軌道部材１の凹部１３に対向する位置に開口している。前記雌ねじ孔６４には止めねじ６５が螺合しており、当該止めねじ６５の先端を前記軌道部材１に突き当てることにより、前記センサホルダ６０が前記軌道部材１の幅方向（図６の紙面左右方向）及び長手方向に対して固定される。

一方、前記センサホルダ６に装着されるセンサ保持手段６１は絶縁性を備えた合成樹脂から成形されている。このセンサ保持手段は、前記センサホルダ６０のベース部６０ａに対して前記軌道部材１側から当接する矩形状の鍔部６１ａと、この鍔部６１ａの略中央に設けられると共に前記ベース部６０ａに設けられた取付け孔６６に嵌合するボス部６１ｂとを備えている。前記ボス部６１ｂの中央にはセンサ保持孔６７が貫通形成されており、当該センサ保持孔６７の内周面には雌ねじが形成されている。前記センサ４のハウジングには雄ねじが設けられており、当該センサ４は前記センサ保持孔６７の雌ねじに螺合している。

また、前述の第一実施形態と同様に前記センサ４のハウジングの雄ねじにはセンサ固定手段としてのロックナット６２が螺合しており、このロックナット６２を前記センサ保持手段６１に対して締結することで当該センサ保持手段６１に対する前記センサ４の位置ずれが防止されている。

前記センサ４は前記センサ保持孔６７を貫通して、前記鍔部６１ａから前記軌道部材１に向けて突出しており、当該センサ４の検知面４１は前記軌道部材１に当接している。従って、前記鍔部６１ａに対する前記センサ４の突出量を増加させると、当該鍔部６１ａが前記センサホルダ６に対して上向きの力を及ぼすことになる。その結果、前記センサホルダ６の一対の脚部６０ｂ，６０ｃに設けられた把持突部６３は前記軌道部材１の凹部１３内で上方向に引き上げられて、当該凹部１３の内側面と確実に接触し、前記センサホルダ６の上下方向の位置決めがなされる。また、これにより前記センサ４の検知面４１が前記軌道部材１に対して適度な圧接力で確実に当接することになる。

この第二実施形態のセンサ取付け部材６も、前記軌道部材１に対して何ら追加の加工を施すことなく各種センサを当該軌道部材１に容易に装着することができ、既に使用されている既存の転がり案内装置の軌道部材１に対しても適用することが可能である。また、前記軌道部材１に対して前記センサ４の検知面４１を突き当てることで、前記センサホルダ６の最終的な固定がなされるので、前記軌道部材１に対するセンサホルダ６の固定と前記センサ４の位置調整とをワンアクションで行うことが可能となり、この点においても前記軌道部材１に対する装着が容易なものとなる。

更に、この第二実施形態のセンサ取付け部材６では、前記センサ保持手段６１を絶縁性を備えた合成樹脂から成形しているので、前記軌道部材１に接するセンサホルダ６０と前記センサ４のハウジングとの絶縁を確実に行うことができ、前記センサ４の検出信号がノイズの干渉を受け難くなるといった利点がある。また、前記センサホルダ６０それ自体は剛性の高い金属材料から形成することが可能となるので、前記センサ４を前記軌道部材１に対して安定的に且つ強固に固定することが可能となる。

図７は前記センサホルダ６０の変形例を示すものである。図７に示すセンサホルダ７０は、前記ベース部６０ａと前記一対の脚部６０ｂ，６０ｃのうちの一方の脚部６０ｂを備えた第一のホルダ部材７１と、前記前記一対の脚部６０ｂ，６０ｃのうちの他方の脚部６０ｃを備えた第二のホルダ部材７２と、を備えている。前記第二のホルダ部材７２は前記第一のホルダ部材７１に対して固定ボルト７３で連結されている。当該固定ボルト７３を締結することにより、前記一対の脚部６０ｂ，６０ｃに設けられた前記把持突部６３は前記軌道部材１を左右から挟み込み、当該把持突部６３が前記軌道部材１の両側面に位置する凹部１３に嵌合する。これにより、前記センサホルダ７０が前記軌道部材１に対してその幅方向及び長手方向に固定される。

また、図７に示すセンサホルダ７０は、前記固定ボルト７３を緩めることによって前記一対の脚部６０ｂ，６０ｃの間隔を拡げることができるので、前記軌道部材１の長手方向の中間の位置においても当該軌道部材１に装着することが可能である。この点において、前記センサホルダ７０は図５に示すセンサホルダ６０よりも前記軌道部材１に対して容易に装着することができ、例えば前記軌道部材１の端部が他の機械装置に近接している場合でも、当該センサホルダ７０を前記軌道部材１に装着することが可能である。

１…軌道部材、２…移動部材、３，６…センサ取付け部材、４…センサ、５…ロックナット、３０，６０，７０…センサホルダ、３１，６０ａ…ベース部、３２，６０ｂ，６０ｃ…脚部

Claims (4)

1. 転がり案内装置の軌道部材に対して各種センサを固定するためのセンサ取付け部材であって、
   前記軌道部材を把持して当該軌道部材に固定されるセンサホルダと、
   前記センサホルダに対して前記センサのハウジングを固定すると共に、前記軌道部材と前記センサの検知面との位置関係を調整可能なセンサ保持手段と、
   前記センサ保持手段によって調整された前記軌道部材と前記センサの検知面との位置関係を維持するセンサ固定手段と、を備え、
   前記センサホルダは、前記センサが固定されるベース部及び前記軌道部材の両側面に対向した一対の脚部を備え、
   前記センサホルダの一対の脚部は前記軌道部材の両側面に当接して、当該センサホルダを前記軌道部材に対してその幅方向に固定する一方、
   前記センサホルダのベース部に固定されたセンサの検知面を前記軌道部材に圧接させることにより、当該センサホルダが前記軌道部材の上下方向に固定されることを特徴とする転がり案内装置のセンサ取付け部材。
2. 前記センサホルダは、前記ベース部及び前記一対の脚部のうちの一方を備えた第一のホルダ部材と、前記一対の脚部のうちの他方を備えた第二のホルダ部材とを備え、
   前記第二のホルダ部材を前記第一のホルダ部材に固定することにより、前記センサホルダが前記軌道部材に対してその幅方向に固定されることを特徴とする請求項１記載の転がり案内装置のセンサ取付け部材。
3. 転がり案内装置の軌道部材に対して各種センサを固定するためのセンサ取付け部材であって、
   前記軌道部材を把持して当該軌道部材に固定されるセンサホルダと、
   前記センサホルダに対して前記センサのハウジングを固定すると共に、前記軌道部材と前記センサの検知面との位置関係を調整可能なセンサ保持手段と、
   前記センサ保持手段によって調整された前記軌道部材と前記センサの検知面との位置関係を維持するセンサ固定手段と、を備え、
   前記センサ保持手段は前記センサのハウジングに形成された雄ねじに螺合する雌ねじを有しており、当該螺合量を調整することで前記軌道部材と前記センサの検知面との位置関係が調整される一方、
   前記センサ固定手段は、前記センサのハウジングの雄ねじに螺合して前記センサ保持手段に当接するロックナットであることを特徴とする転がり案内装置のセンサ取付け部材。
4. 前記センサ保持手段は絶縁性を有しており、前記センサホルダと前記センサのハウジングとの絶縁を行っていることを特徴とする請求項３記載の転がり案内装置のセンサ取付け部材。

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