JP7079173B2

JP7079173B2 - 運動案内装置

Info

Publication number: JP7079173B2
Application number: JP2018156090A
Authority: JP
Inventors: 拓也堀江; 弘幸岸; 智幸会田; 竜二古澤; 禎実廣橋
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 2018-08-23
Filing date: 2018-08-23
Publication date: 2022-06-01
Anticipated expiration: 2038-08-23
Also published as: JP2020029917A

Description

本発明は、運動案内装置に関するものである。

運動案内装置は、長手方向に沿って転動体転走面が形成される軌道部材としての軌道レールと、軌道レールに複数の転動体を介して相対移動自在に組み付けられる移動部材としての移動ブロックと、を備える。移動ブロックは、軌道レールの転動体転走面と協働して負荷転動体転走路を形成する負荷転動体転走面を有するとともに、当該負荷転動体転走面に対して平行配置される無負荷転動体転走路を有する移動部材本体部としての移動ブロック本体部と、移動ブロック本体部における相対移動方向の両端面に取り付けられるとともに、負荷転動体転走路と無負荷転動体転走路とをつなぐ方向転換路が形成される一対の蓋部材としてのエンドプレートと、によって構成される。そして、１つの負荷転動体転走路および１つの無負荷転動体転走路と、それらをつなぐ一対の方向転換路の組み合わせによって１つの無限循環路が形成される（例えば、下記特許文献１参照）。

ところで、上記のエンドプレートの端部には、軌道レールと移動ブロックとの間に存在する隙間を密封して、移動ブロック内への異物の侵入等を防止するためのシール部材が設置される場合がある。一般的に、シール部材はフッ素樹脂等によって構成されており、シールケースに収納された状態でエンドプレートの端部に固定される。つまり、シール部材を収納するシールケースをエンドプレートの端部に固定することで、フッ素樹脂等から成るシール部材の確実な取り付けが行われている。

特開２００９－６８６５８号公報

しかしながら、シールケースとシール部材は製造上不可避的に寸法のばらつきが発生するものであり、また、薬品などによるシール部材の膨張等を考慮して、シールケースのシール収納部はシール部材の外径寸法よりも僅かに大きな寸法で設計され製造されることが一般的であった。そのため、エンドプレートの端部にシールケースとシール部材を固定したとき、シールケース内部ではシール部材との間にクリアランスが発生し、例えば、シールケース内部でシール部材が安定せずに動いてしまい、シール部材と軌道レールとの間に隙間が生じてシール機能が発揮できず、移動ブロック内部への異物の侵入を許してしまうといった不具合が発生する虞が存在した。

一方、シールケースのシール収納部の寸法と、シール部材の外径寸法とを厳密に製造することは製造技術上困難であり、仮に、シールケースのシール収納部の寸法よりも、シール部材の外径寸法の方が僅かでも大きな寸法で製造された場合には、エンドプレートの端部に対するシール部材の確実な固定が阻害されてしまうので、この場合にもシール部材としての本来の機能が発揮できないこととなる。

本発明は、上述した従来技術に存在する課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、移動部材に対するシール部材の確実な固定手段を新たに提案することで、十分なシール機能を有する運動案内装置を提供することにある。

本発明に係る運動案内装置は、長手方向に沿って転動体転走面が形成される軌道部材と、前記軌道部材に複数の転動体を介して相対移動自在に組み付けられる移動部材と、を備える運動案内装置であって、前記移動部材は、前記転動体転走面と協働して負荷転動体転走路を形成する負荷転動体転走面を有するとともに、当該負荷転動体転走面に対して平行配置される無負荷転動体転走路を有する移動部材本体部と、前記移動部材本体部における相対移動方向の両端面に取り付けられるとともに、前記負荷転動体転走路と前記無負荷転動体転走路とをつなぐ方向転換路が形成される一対の蓋部材と、前記軌道部材と前記移動部材との隙間を密封するシール部材と、前記シール部材を収納するシールケースと、を有し、前記シールケースには突状のリブが形成され、当該リブが前記シール部材を押圧した状態で取り付けが成され、前記シールケースには、前記シール部材を収納する凹形状をしたシール収納部が形成されており、前記シール収納部に前記リブが形成されることを特徴とするものである。

本発明によれば、移動部材に対するシール部材の確実な固定手段を新たに提案することで、十分なシール機能を有する運動案内装置を提供することができる。

本実施形態に係る運動案内装置の構成例を示す部分縦断面外観斜視図である。本実施形態に係る運動案内装置の無限循環路の概略構成を示す断面模式図である。本実施形態に係るエンドシールを構成するシール部材とシールケースを示した分解斜視図である。本実施形態に係るエンドシールの構成を説明するための図であり、図中の分図（ａ）がシールケースのエンドプレート設置側の面を示す図であり、分図（ｂ）が分図（ａ）で示したシールケースに対してシール部材を組み付けた状態を示す図である。本実施形態に係る運動案内装置からシール部材とシールケースを取り外した状態を示す分解斜視図である。本実施形態に係る運動案内装置に取り付けられたエンドシールの取付状態を示した部分縦断面図である。

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

まず、図１および図２を用いて、本実施形態に係る運動案内装置の全体構成について説明する。ここで、図１は、本実施形態に係る運動案内装置の構成例を示す部分縦断面外観斜視図であり、図２は、本実施形態に係る運動案内装置の無限循環路の概略構成を示す断面模式図である。なお、図２では、説明の便宜のために、図１で示されたエンドシール４０等の一部の部材が省略されて示されている。

図１に示すように、本実施形態に係る運動案内装置１０は、軌道部材としての軌道レール１１と、軌道レール１１に複数の転動体としてのローラ１２を介して相対移動自在に組み付けられる移動部材としての移動ブロック１３とを備えて構成される。軌道レール１１は、その長手方向と直交する断面が概略矩形状に形成された長尺の部材であり、その表面には、ローラ１２が転がる際の軌道になる転動体転走面としてのローラ転走面１５が軌道レール１１の長手方向に沿って形成される。

軌道レール１１は、直線的に伸びるように形成されることもあるし、曲線的に伸びるように形成されることもある。また、図１において例示するローラ転走面１５の本数は、左右で２条ずつ合計４条設けられているが、その条数は運動案内装置の用途等に応じて任意に変更することができる。

移動ブロック１３は、図２に示すように、移動部材本体部としての移動ブロック本体部１７と、移動ブロック本体部１７における相対移動方向の両端面に設置される一対の蓋部材としてのエンドプレート３０と、を備えて構成される。また、エンドプレート３０における相対移動方向の端部には、後述するシール部材４１とシールケース４３とで構成されるエンドシール４０が固定設置されている。

移動ブロック本体部１７は、軌道レール１１のローラ転走面１５に対応する位置に軌道面となる負荷転動体転走面としての負荷ローラ転走面１９を備えて構成される。軌道レール１１のローラ転走面１５と移動ブロック１３の負荷ローラ転走面１９とによって負荷転動体転走路としての負荷ローラ転走路２１が形成され、当該負荷ローラ転走路２１には複数のローラ１２が配置される。また、移動ブロック本体部１７には、転動体転走面としてのローラ転走面１５に対して平行配置される無負荷転動体転走路としての無負荷ローラ転走路２３がその内部に形成される。

エンドプレート３０には、負荷転動体転走路としての負荷ローラ転走路２１と無負荷転動体転走路としての無負荷ローラ転走路２３とをつなぐ方向転換路３１が形成される。図２に示すように、１つの負荷ローラ転走路２１および１つの無負荷ローラ転走路２３と、それらをつなぐ一対の方向転換路３１との組み合わせによって、１つの無限循環路が構成される。

方向転換路３１は、移動ブロック本体部１７の相対移動方向の両端に設けられる一対の方向転換路内周部３３と、エンドプレート３０に形成された凹部である方向転換路外周部３５とによって形成される。方向転換路内周部３３は方向転換路３１の内周側を構成し、方向転換路外周部３５は方向転換路３１の外周側を構成する。

なお、移動ブロック１３を構成する移動ブロック本体部１７、一対のエンドプレート３０、後述するシール部材４１とシールケース４３とで構成されるエンドシール４０は、略門型形状をした部材として構成されている。上述したように、軌道レール１１は長尺の断面略矩形状をした部材であり、略門型形状をした部材で構成される移動ブロック１３は、軌道レール１１の上面と両側面に対向するように組み付けられて構成されている。

以上、本実施形態に係る運動案内装置１０の全体構成について説明した。次に、本実施形態において特徴的な構成であるエンドシール４０について、図３～図６を用いて説明する。ここで、図３は、本実施形態に係るエンドシールを構成するシール部材とシールケースを示した分解斜視図である。また、図４は、本実施形態に係るエンドシールの構成を説明するための図であり、図中の分図（ａ）がシールケースのエンドプレート設置側の面を示す図であり、分図（ｂ）が分図（ａ）で示したシールケースに対してシール部材を組み付けた状態を示す図である。さらに、図５は、本実施形態に係る運動案内装置からシール部材とシールケースを取り外した状態を示す分解斜視図である。またさらに、図６は、本実施形態に係る運動案内装置に取り付けられたエンドシールの取付状態を示した部分縦断面図である。

図３～図５等で示すように、本実施形態に係るエンドシール４０は、シール部材４１とシールケース４３を組み合わせることで構成されている。

シール部材４１は、外形が略門型形状をするとともに軌道レール１１の上面および左右両側面に沿った形状を含むプレート状のフッ素樹脂から成るシール本体部４１ａと、このシール本体部４１ａの表面に貼り付けられた金属製のプレート板であるプレート部材４１ｂとによって構成されている。シール本体部４１ａは、軌道レール１１に接触してシール性能を発揮するために、弾性力のあるフッ素樹脂製の弾性体として構成される。一方、プレート部材４１ｂは、弾性体であるシール本体部４１ａの形状維持のための強度を付与するために設置される補強部材である。なお、本実施形態では、プレート部材４１ｂは相似形をした２つの部材が左右対称となるようにシール本体部４１ａに対して貼り付けられている。したがって、本実施形態に係るシール部材４１は、図３中の符号αで示す２つのプレート部材４１ｂの隙間位置で折り曲げることができるようになっている。すなわち、シール部材４１が有する略門型形状の開放側（図３の紙面下側）を開くように力を加えると、シール部材４１は、図３中の符号αで示す２つのプレート部材４１ｂの隙間位置で折り曲がり、略逆Ｗ字形をした形状となる。このように略門型形状の開放側を開くことで、軌道レール１１の上方側からシール部材４１を嵌め込むことができるので、シール部材４１を図５で例示するような設置状態とすることが可能となっている。このような構成としたのは、図５で示すように、運動案内装置１０の使用途中でエンドシール４０を交換する場合に、プレート部材４１ｂが軌道レール１１の長手方向で抜き取ることができないような環境下であっても、図３中の符号αで示す箇所でシール部材４１を折り曲げることで、シール部材４１の交換が容易に実現されるからである。

また、本実施形態に係る２つのプレート部材４１ｂの形状については、シール本体部４１ａの破損防止のための改良が施されている。具体的には、２つのプレート部材４１ｂの向かい合うプレート角Ｒ（図３中の符号αで示す箇所に対向する２つのプレート部材４１ｂの下側のコーナーＲ）のＲ寸法を大きくすることが行われている。かかる形状を採用した理由を説明すると、本実施形態では、プレート部材４１ｂを分割することでシール本体部４１ａを開き方向に折り曲げ可能とし、開き方向に折り曲げた状態のシール部材４１を軌道レール１１の上面側から取り付けることができるようにしてある。しかし、シール部材４１を軌道レール１１に挿入する際に、シール本体部４１ａの折り曲げ部分が肉厚であると、挿入時に過大な負荷が発生してしまい、シール本体部４１ａが破損してしまう可能性があった。そこで、本実施形態では、シール本体部４１ａを開き方向に折り曲げる際に、２つのプレート部材４１ｂの向かい合うプレート角Ｒの箇所で最大応力が発生することに着目した。そして、最大応力が発生する箇所であるプレート角ＲのＲ寸法を大きくすることとした。このプレート角ＲのＲ寸法は、例えば、従来「Ｒ０．３」であったものを「Ｒ１」とした。このように、プレート角ＲのＲ寸法を大きくすることで、シール本体部４１ａを開き方向に折り曲げた際に生じる応力集中を緩和できる。したがって、シール部材４１を軌道レール１１に取り付ける際にシール本体部４１ａの破損リスクを抑えることができ、シール部材４１を軌道レール１１に破損なく取り付けることが可能となった。

シールケース４３は、図３等で示すように、上述したシール部材４１を収納する凹形状をしたシール収納部４３ａが形成された部材である。また、シールケース４３には、エンドプレート３０の端面に固定するための４つの取付孔４３ｂが形成されている。さらに、シールケース４３は、外形が略門型形状をした部材として構成されている。したがって、図５で示すように、軌道レール１１の上方側からシールケース４３を挿入し、また、上述したようにシール部材４１を中央位置で折り曲げて軌道レール１１に嵌め込み、この状態から図４中の分図（ｂ）で示すように、シールケース４３のシール収納部４３ａに対してシール部材４１を嵌め込むことで、本実施形態に係るエンドシール４０が完成する。また、シールケース４３に形成された４つの取付孔４３ｂに不図示のネジを挿し込み、エンドプレート３０の端面に開けられたネジ穴に当該ネジを螺入することで、エンドプレート３０の端面にエンドシール４０を固定することが可能となっている。

さらに、本実施形態のシールケース４３には、シール収納部４３ａに対して突状のリブ４３ｃが形成されている。このリブ４３ｃは、図３および図４中の分図（ａ）で示すように、略門型形状をしたシールケース４３のシール収納部４３ａが形成された箇所であって、軌道レール１１の上面と両側面に沿った位置に形成されている。つまり、リブ４３ｃは、シールケース４３に形成されたシール収納部４３ａの開放部に沿った位置に継ぎ目なく形成されており、シール収納部４３ａにシール部材４１を嵌め込んだときに、シール部材４１がシールとして機能する軌道レール１１との接触箇所の近傍位置を継ぎ目なく押圧するように構成されている（図６参照）。

またさらに、図６に示されるように、本実施形態に係るリブ４３ｃは、断面略三角形状にて形成されており、この断面略三角形状の頂点が、シール部材４１の表面を押圧するように構成されている。上述したように、シールケース４３のシール収納部４３ａに対してシール部材４１を嵌め込んだ状態で、シールケース４３に形成された４つの取付孔４３ｂに不図示のネジを挿し込み、エンドプレート３０の端面に開けられたネジ穴に当該ネジを螺入することで、エンドプレート３０の端面にエンドシール４０を固定することが可能である。この際、シール収納部４３ａに形成された突状のリブ４３ｃがシール部材４１を押圧するので、シール部材４１がシール収納部４３ａの内部で確実に固定され、シール部材４１が軸方向に移動することがない。特に、本実施形態に係るリブ４３ｃは、シールケース４３に形成されたシール収納部４３ａの開放部に沿った位置であって、シール収納部４３ａの際に対して継ぎ目なく形成されており、シール収納部４３ａにシール部材４１を嵌め込んだときに、シール部材４１がシールとして機能する軌道レール１１との接触箇所の近傍位置を継ぎ目なく押圧するように構成されている。したがって、シール部材４１は安定かつ確実なシール性能を発揮できるようになっており、例えば、軌道レール１１と移動ブロック１３との隙間から移動ブロック１３内に異物が侵入するなどの不具合を確実に防止できるようになっている。したがって、本実施形態に係る運動案内装置１０によれば、安定かつ確実なシール性能を実現することができるので、従来よりも長寿命化した運動案内装置を提供することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。

例えば、上述した実施形態では、運動案内装置１０に用いられる転動体がローラ１２である場合を例示したが、本発明の運動案内装置に適用可能な転動体には、ローラ１２以外のもの、例えば、ボールやコロ等を用いたものも含まれる。

また、例えば、上述した実施形態の運動案内装置１０は、リニアガイドとして用いられる場合を例示して説明したが、本発明の適用範囲はリニアガイドには限定されず、転動体ねじ装置やスプライン装置など、あらゆる形態の運動案内装置に適用可能である。

また、上述した実施形態では、シール部材４１を構成する部材として、フッ素樹脂から成るシール本体部４１ａと、このシール本体部４１ａの表面に貼り付けられた金属製のプレート板である２つのプレート部材４１ｂとを例示した。しかし、本発明に係るシール部材の形態はこの実施例には限られない。例えば、プレート部材４１ｂについては、１枚のプレート板としたり、３枚以上の複数枚のプレート板としたりすることができ、また、プレート部材４１ｂを省略することもできる。さらに、シール本体部４１ａについては、フッ素樹脂以外の弾性体を用いることもできる。

また、上述した実施形態では、シールケース４３のシール収納部４３ａに突状のリブ４３ｃを形成した場合を例示したが、リブ４３ｃの形成位置は変更可能であり、例えば、シール部材４１にリブを形成したり、シール部材４１と接触するエンドプレート３０の端面にリブを形成したりすることが可能である。

さらに、本発明に係るリブの形状については、シールケース４３のシール収納部４３ａに対して収納されるシール部材４１の安定した固定状態を実現できるものであれば、どのような形状であってもよい。すなわち、本発明に係るリブの形状については、押圧するシール部材が軌道部材と移動部材との隙間を密封できる形状であれば、どの様な形状を採用してもよい。

その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０運動案内装置、１１軌道レール（軌道部材）、１２ローラ（転動体）、１３移動ブロック（移動部材）、１５ローラ転走面（転動体転走面）、１７移動ブロック本体部（移動部材本体部）、１９負荷ローラ転走面（負荷転動体転走面）、２１負荷ローラ転走路（負荷転動体転走路）、２３無負荷ローラ転走路（無負荷転動体転走路）、３０エンドプレート（蓋部材）、３１方向転換路、３３方向転換路内周部、３５方向転換路外周部、４０エンドシール、４１シール部材、４１ａシール本体部、４１ｂプレート部材、４３シールケース、４３ａシール収納部、４３ｂ取付孔、４３ｃリブ。

Claims

長手方向に沿って転動体転走面が形成される軌道部材と、
前記軌道部材に複数の転動体を介して相対移動自在に組み付けられる移動部材と、
を備える運動案内装置において、
前記移動部材は、
前記転動体転走面と協働して負荷転動体転走路を形成する負荷転動体転走面を有するとともに、当該負荷転動体転走面に対して平行配置される無負荷転動体転走路を有する移動部材本体部と、
前記移動部材本体部における相対移動方向の両端面に取り付けられるとともに、前記負荷転動体転走路と前記無負荷転動体転走路とをつなぐ方向転換路が形成される一対の蓋部材と、
前記軌道部材と前記移動部材との隙間を密封するシール部材と、
前記シール部材を収納するシールケースと、
を有し、
前記シールケースには突状のリブが形成され、当該リブが前記シール部材を押圧した状態で取り付けが成され、
前記シールケースには、前記シール部材を収納する凹形状をしたシール収納部が形成されており、
前記シール収納部に前記リブが形成されることを特徴とする運動案内装置。
請求項１に記載の運動案内装置において、
前記軌道部材は、長尺の断面略矩形状をした部材であり、
前記移動部材を構成する前記移動部材本体部、前記一対の蓋部材、前記シール部材および前記シールケースは、前記軌道部材の上面と両側面に対向する略門型形状をした部材であり、
前記リブは、略門型形状をした前記シールケースに形成されるとともに、前記軌道部材の上面と両側面に沿った位置に形成されることを特徴とする運動案内装置。
請求項１又は２に記載の運動案内装置において、
前記リブは、断面略三角形状にて形成されており、
前記断面略三角形状の頂点が、前記シール部材を押圧することを特徴とする運動案内装置。