JP7219014B2 - 運動案内装置及び運動案内装置のシール装置 - Google Patents

Description

本発明は、レールに沿ってキャリッジが相対移動する運動案内装置、及びこの運動案内装置に用いられる運動案内装置のシール装置に関する。

レールに沿ってキャリッジが相対移動する運動案内装置が知られている。運動案内装置は、テーブル等の可動体の直線運動及び／又は曲線運動を案内するのに用いられる。キャリッジには、テーブル等の可動体が取り付けられる。

キャリッジには、ガイドローラタイプのキャリッジと転動体循環タイプのキャリッジとがある。ガイドローラタイプのキャリッジは、キャリッジにローラを回転可能に取り付け、ローラがレール上を転がるようにしたものである。転動体循環タイプのキャリッジは、キャリッジに循環路を形成し、循環路にキャリッジとレールとの間を転がる多数の転動体を配置したものである。

キャリッジの相対移動方向の端部には、通常シール装置が取り付けられる。シール装置は、キャリッジの外部の塵芥等がキャリッジの内部に入るのを防止し、かつキャリッジの内部の潤滑剤が外部に漏れるのを防止する。一般的な通常のシール装置は、レールの外面の輪郭に合わせた内側形状を有する薄板状に形成されて、レールの外面に接触する。

また、別のシール装置として、特許文献１には、キャリッジの相対移動方向の端部に支持部材を取り付け、支持部材の内側の切り欠き内にシール部材を設け、ばねによってシール部材をレールに付勢するシール装置が開示されている。特許文献１のシール装置において、シール部材は、合計３つのシール部材、すなわちレールの上面に接触する上面シール部材と、レールの左右一対の側面に接触する一対の側面シール部材と、を備える。ばねもシール部材の個数に合わせて合計３つ設けられていて、各ばねが各シール部材をレールの外面に弾性的に付勢する。

特開平５－１７２１３９号公報

レールには、直線部と曲線部を含むレールがある。直線部と曲線部を有するレールに沿ってキャリッジが相対移動する場合、キャリッジが直線部に位置するときと曲線部に位置するときとで、シール装置が取り付けられるキャリッジの相対移動方向の端部からレールまでの距離が変化する。

従来の一般的なシール装置、すなわちレールの外面に接触するようにレールの外面の輪郭に合わせた内側形状を有する薄板状のシール装置にあっては、キャリッジの相対移動方向の端部からレールまでの距離が変化すると、シール装置とレールとの間に隙間が発生して、防塵及び潤滑剤の密封の機能を果たせなくなるという課題がある。

特許文献１に記載のシール装置にあっては、シール部材がレールの上面に接触する上面シール部材とレールの左右一対の側面に接触する一対の側面シール部材とに分割されていて、各ばねが各シール部材をレールに弾性的に付勢するので、レールが曲線部を有していても、シール部材とレールとの間に隙間が発生するのを防止することができる。しかし、ばね及びシール部材を複数必要とするので、シール装置の構造が複雑であり、またシール部材をレールに付勢する弾性力（締め代のあるシール部材の場合は、シール部材の締めしろ）を安定させることができないという課題がある。

本発明は、上記の課題を鑑みてなされたもので、レールが曲線部を有していても、防塵及び潤滑剤の密封が可能な運動案内装置及び運動案内装置のシール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、本発明の一態様は、少なくとも一部に曲線部を有するレールと、前記レールに沿って相対移動可能なキャリッジと、前記キャリッジの相対移動方向の端部に取り付けられる支持部材と、前記支持部材に移動可能に支持されるシール部材と、を備え、前記シール部材は、前記レールの前記曲線部の湾曲の外側に接触する第１接触部と、前記レールの前記曲線部の湾曲の内側に接触し、前記第１接触部と一体の第２接触部と、を有し、前記シール部材がケースに移動不可能に収容され、前記支持部材には、前記ケースが入り、前記ケースの移動を許容する凹部が形成され、前記支持部材には、前記凹部を塞ぐ蓋部材が取り付けられ、前記レールの湾曲に倣って前記シール部材が前記支持部材に対して移動する運動案内装置である。

本発明の他の態様は、少なくとも一部に曲線部を有するレールに沿ってキャリッジが相対移動可能な運動案内装置におけるシール装置であって、前記キャリッジの相対移動方向の端部に取り付けられる支持部材と、前記支持部材に移動可能に支持されるシール部材と、を備え、前記シール部材は、前記レールの前記曲線部の湾曲の外側に接触する第１接触部と、前記レールの前記曲線部の湾曲の内側に接触し、前記第１接触部と一体の第２接触部と、を有し、前記シール部材がケースに移動不可能に収容され、前記支持部材には、前記ケースが入り、前記ケースの移動を許容する凹部が形成され、前記支持部材には、前記凹部を塞ぐ蓋部材が取り付けられ、前記レールの湾曲に倣って前記シール部材が前記支持部材に対して移動する運動案内装置のシール装置である。

本発明によれば、シール部材が、レールの曲線部の湾曲の外側に接触する第１接触部と、レールの曲線部の湾曲の内側に接触し、第１接触部と一体の第２接触部と、を有するので、レールの湾曲に倣ってシール部材が支持部材に対して移動する。このため、レールが曲線部を有していても、防塵及び潤滑剤の密封が可能である。また、支持部材にケースが入れられた凹部を塞ぐ蓋部材を取り付けるので、シール部材をレールの長さ方向に拘束することができる。

本発明の第１の実施形態の運動案内装置の斜視図である。 本実施形態の運動案内装置の正面図である（シール装置を取り外した状態）。 本実施形態の運動案内装置のキャリッジの斜視図である（シール装置を取り外した状態）。 本実施形態のシール装置の斜視図である。 本実施形態のシール装置の分解斜視図である。 本実施形態のシール装置の分解斜視図である（支持部材の凹部にケースを入れた状態）。 本実施形態の運動案内装置の側面図である。 図７のVIII-VIII線断面図である。 本発明の第２の実施形態のシール装置の分解斜視図である。 本発明の第２の実施形態のシール装置の分解斜視図である（支持部材にシール部材を嵌めた状態）。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態の運動案内装置を詳細に説明する。ただし、本発明の運動案内装置は、種々の形態で具体化することができ、本明細書に記載される実施形態に限定されるものではない。本実施形態は、明細書の開示を十分にすることによって、当業者が発明の範囲を十分に理解できるようにする意図をもって提供されるものである。
（第１の実施形態）

図１は、本発明の第１の実施形態の運動案内装置の斜視図を示す。１はレール、２はキャリッジである。なお、以下においては、説明の便宜上、レールの直線部を水平面に配置し、レール１を長手方向から見たときの方向、すなわち図１の上下、左右及び前後の方向を用いて運動案内装置の構成を説明する。もちろん、運動案内装置の配置はこれに限られるものではない。

レール１は、前後方向に延びる直線部１ａと、直線部１ａの長さ方向の一端部に接続される曲線部１ｂと、を備える。曲線部１ｂは、レール１の直線部１ａの長さ方向及び幅方向に直交する方向（すなわち図１の下方向）に湾曲する。曲線部１ｂの上面が湾曲の外側であり、曲線部１ｂの下面が湾曲の内側である。レール１は、直線部１ａと曲線部１ｂとで長さ方向に直角な断面形状が略同一であり、薄板状である。レール１には、軌道台に取り付けるための通し穴１ｃが長手方向に間隔を空けて形成される。

図２に示すように、長手方向視において、レール１は中心線Ｃに関して左右対称である。レール１は、幅方向の中央部６ａと、中央部６ａの幅方向の両端に設けられ、中央部６ａに対して傾斜する一対の第１傾斜部６ｂと、一対の第１傾斜部６ｂの幅方向の両端に設けられ、中央部６ａ及び一対の第１傾斜部６ｂに対して傾斜する一対の第２傾斜部６ｃと、を備える。

キャリッジ２は、正面視において略倒コ字状である。キャリッジ２は、キャリッジ２の中心線Ｃに関して左右対称であり、レール１の上面に対向する中央部２ａと、中央部２ａの左右両端から垂下する一対の袖部２ｂと、を備える。中央部２ａの上面、袖部２ｂの側面には、キャリッジ２に可動体を取り付けるための取付け穴５が形成される（図１参照）。キャリッジ２には、第１ないし第４のローラ３ａ～３ｄが回転可能に取り付けられる。第２ローラ３ｂ及び第３ローラ３ｃがレール１の上面に配置され、レール１の一対の第１傾斜部６ｂに接触する。第１ローラ３ａ及び第４ローラ３ｄがレール１の下面に配置され、一対の第２傾斜部６ｃに接触する。第１ローラ３ａ、第２ローラ３ｂ、第３ローラ３ｃ、及び第４ローラ３ｄは、キャリッジ２の中心線Ｃに関して左右対称に配置される。レール１に沿ってキャリッジ２が移動するとき、第１ローラないし第４ローラ３ａ～３ｄがレール１の上面及び下面を転走する。

第１ないし第４ローラ３ａ～３ｄそれぞれは、例えばカムフォロアであり、軸１１と、軸１１に回転可能に支持される円筒状のローラ部１２と、軸１１に螺合するナット１３と、を備える。軸１１は、キャリッジ２に形成される貫通穴に挿通される。軸１１には、ねじ部が形成される。軸１１は、ナット１３によってキャリッジ２に取り付けられる。ローラ部１２は、軸１１にニードルベアリング等の転動体を介して回転可能に支持される。

図３に示すように、第１ローラないし第４のローラ３ａ～３ｄは、キャリッジ２の移動方向において、間隔を空けて複列（この実施形態では２列）で設けられる。すなわち、第１ローラないし第４ローラ３ａ～３ｄからなる１群のローラがキャリッジ２の移動方向の前後に配置される。

図１に示すように、キャリッジ２の移動方向の両端部には、ねじ等の締結部材によってシール装置７が取り付けられる。キャリッジ２の移動方向の端面には、締結部材が螺合するねじ穴８（図３参照）が形成される。第１ないし第４ローラ３ａ～３ｄとレール１との接触部分には、グリース等の潤滑剤が塗布される。シール装置７は、キャリッジ２の外部の塵芥等がキャリッジ２の内部に入るのを防止し、かつキャリッジ２の内部の潤滑剤が外部に漏れるのを防止する。

図４は、キャリッジ２から取り外したシール装置７の斜視図（キャリッジ２側から見たシール装置７の斜視図）である。シール装置７は、内部にシール部材２１が入れられる支持部材２２と、支持部材２２に取り付けられる蓋部材２３と、を備える。

図５は、シール装置７の分解斜視図である。２２は支持部材、２１はシール部材、２４はシール部材２１が収容されるケース、２３は蓋部材である。以下にこれらの部材の構成を順番に説明する。

支持部材２２は、正面視において略倒Ｃ字状であると共に、キャリッジ２の移動方向に一定の厚みを有する板状である。支持部材２２は、例えば樹脂製又は金属製である。支持部材２２は、レール１の上面に対向する上方部２２ａと、レール１の幅方向の両端部１ｅ（図１参照）の下面に対向する一対の下方部２２ｂと、上方部２２ａと下方部２２ｂとを連結する中央部２２ｃと、を備える。支持部材２２には、締結部材が通る通し穴１５が形成される。

支持部材２２の端面には、凹部２２ｄが形成される。凹部２２ｄの形状は、ケース２４の輪郭と相似する。凹部２２ｄとケース２４との間には、上下方向に隙間があり、左右方向に隙間が無い（すなわち凹部２２ｄの横幅はケース２４の横幅に略等しい）。凹部２２ｄの深さは、キャリッジ２の移動方向におけるケース２４の厚さに略等しい。

図６は、支持部材２２の凹部２２ｄにケース２４を入れた状態のシール装置７の分解斜視図である。凹部２２ｄとケース２４との間には上下方向に隙間があるので、ケース２４は支持部材２２に対して上下方向に移動可能である。一方、凹部２２ｄとケース２４との間には左右方向に隙間が無いので、ケース２４は支持部材２２に対して左右方向に拘束される。

図５に示すように、凹部２２ｄの底面には、溝２２ｅが形成される。溝２２ｅの内側形状は、レール１の輪郭と相似し、レール１との間に僅かな隙間を有するように形成される。

シール部材２１は、正面視で略倒Ｃ字状であると共に、キャリッジ２の移動方向に一定の厚みを有する板状である。シール部材２１は、例えばゴム製、含油ゴム製、フェルト製等である。シール部材２１は、第１接触部２１ａと、第２接触部２１ｂと、第１接触部２１ａと第２接触部２１ｂとを連結する連結部２１ｃと、を備える。第１接触部２１ａは、レール１の上面の輪郭と相補的な形状であり、レール１の上面に接触する。第２接触部２１ｂは、レール１の両端部１ｅの下面の輪郭と相補的な形状であり、レール１の両端部１ｅの下面に接触する。連結部２１ｃは、レール１の側面の輪郭と相補的な形状であり、レール１の側面に接触する。第１接触部２１ａ、第２接触部２１ｂ及び連結部２１ｃとレール１との間には、締めしろがある。

第１接触部２１ａと第２接触部２１ｂとは、一体である。ここで、一体とは、第１接触部２１ａと第２接触部２１ｂがレール１の湾曲に倣って同一方向に移動するように組み合わされていることを意味し、必ずしもこれらが単一の部材から構成されていなくてもよい。本実施形態では、シール部材２１がケース２４に収容されているので、例えばシール部材２１を上下及び／又は左右に分割しても、第１接触部２１ａと第２接触部２１ｂをレール１の湾曲に倣って同一方向に移動させることができる。また、後述する第２の実施形態のように、シール部材２１がケース２４に収容されていない場合、シール部材２１を２以上の部材から構成し、これらを接着、溶着、ねじ止め等の結合手段によって結合することもできる。

ケース２４は、シール部材２１と同様に正面視で略倒Ｃ字状であると共に、箱状である。ケース２４は、例えば樹脂製又は金属製である。ケース２４は、底壁２４ａと、底壁２４ａの周縁に底壁２４ａに一体に形成される側壁２４ｂと、を備える。側壁２４ｂの内側形状は、シール部材２１の外形形状に略等しい。側壁２４ｂの高さ（キャリッジ２の移動方向の長さ）は、シール部材２１の厚さに略等しい。ケース２４の内側には、シール部材２１がぴったりと嵌められる。ケース２４の底壁２４ａには、溝２４ｃが形成される。溝２４ｃの内側形状は、レール１の輪郭と相似し、レール１との間に僅かな隙間を有するように形成される。

蓋部材２３は、正面視で略倒Ｃ字状であると共に、薄板状である。蓋部材２３は、例えば金属製又は樹脂製である。蓋部材２３の外形形状は、支持部材２２の凹部２２ｄの外側に形成される蓋収容凹部２２ｆに略等しい。蓋部材２３には、溝２３ａが形成される。溝２３ａの内側形状は、レール１の輪郭と相似し、レール１との間に僅かな隙間を有するように形成される。

図６に示すように、支持部材２２の凹部２２ｄにシール部材２１を収容するケース２４を入れた後、凹部２２ｄは蓋部材２３によって塞がれる。シール装置７をキャリッジ２の端面に取り付けたとき、蓋部材２３は支持部材２２とキャリッジ２との間に挟まれる。

図７は運動案内装置の側面図である。図中二点鎖線はレール１の直線部１ａであり、実線はレール１の曲線部１ｂである。図７は、直線部１ａと曲線部１ｂとを重畳して示す。キャリッジ２がレール１の直線部１ａにあるとき、キャリッジ２の上面からレール１の直線部１ａ（正確には直線部１ａのシール部材２１に接触する部分）までの距離はＨｓである。一方、キャリッジ２がレール１の曲線部１ｂにあるとき、キャリッジ２の上面からレール１の曲線部１ｂまでの距離はＨｃ（Ｈｃ＞Ｈｓ）である。このため、シール部材２１がＨｃ－Ｈｓ＝δだけ上下方向に移動しないと、シール部材２１の締めしろが増加し、又はシール部材２１とレール１との間に隙間が発生することになる。

図８の断面図に示すように、本実施形態では、支持部材２２とケース２４との間には、上下方向に隙間Ｓ（Ｓ＞δ）があり、支持部材２２は上下方向にＳだけ移動可能である。第１接触部２１ａと第２接触部２１ｂとが一体であり、シール部材２１がレール１の幅方向の両端部１ｅ（図１参照）を上下に挟むように形成されるので、キャリッジ２がレール１の直線部１ａから曲線部１ｂに移行するとき、レール１がキャリッジ２から下方向に離れるのに追従して、シール部材２１が下方向に移動する。同様に、キャリッジ２がレール１の曲線部１ｂから直線部１ａに移行するとき、レール１がキャリッジ２に上方向に近づくのに追従して、シール部材２１が上方向に移動する。このように、レール１の湾曲に倣ってシール部材２１が上下方向に移動するので、シール部材２１に締めしろが増加し、又はシール部材２１とレール１との間の隙間が発生するのを防止できる。

本実施形態のシール装置７によれば、さらに以下の効果を奏する。支持部材２２がシール部材２１を収容するケース２４が上下方向に移動するのを許容すると共に、ケース２４をレール１の幅方向に拘束するので、シール部材２１を上下方向に円滑に移動させることができる。このため、シール部材２１の接触部の略全体で締めしろを略一定にすることができる。

支持部材２２がケース２４が入る凹部２２ｄを有するので、シンプルな構成で、ケース２４の上下方向の移動及びケース２４の左右方向の拘束を実現できる。

支持部材２２にケース２４が入れられた凹部２２ｄを塞ぐ蓋部材２３を取り付けるので、シール部材２１をレール１の長さ方向に拘束することができる。
（第２の実施形態）

図９及び図１０は、本発明の第２の実施形態のシール装置３１の分解斜視図を示す。第２の実施形態の支持部材２２、シール部材２１、蓋部材２３の構成は、第１の実施形態のシール装置７と略同一であるので、同一の符号を附してその説明を省略する。

第１の実施形態では、シール部材２１を収容するケース２４が設けられるのに対し、第２の実施形態では、シール部材２１を収容するケース２４が設けられていない。第２の実施形態では、ケース２４の替わりに支持部材２２の凹部２２ｄの内側の周縁には、ゴム等の弾性体３２が設けられる。シール部材２１は弾性体３２の内側に嵌め込まれる。シール部材２１の周縁と支持部材２２の凹部２２ｄの内側の周縁との間には、枠状の弾性体３２が介在する。弾性体３２は弾性変形可能であり、シール部材２１は上下方向及び左右方向に移動可能である。

第２の実施形態のシール装置３１においても、キャリッジ２がレール１の直線部１ａから曲線部１ｂに移行するとき、及びキャリッジ２がレール１の曲線部１ｂから直線部１ａに移行するとき、レール１の湾曲に倣ってシール部材２１が上下方向に移動する。したがって、シール部材２１の締めしろが増加し、又はシール部材２１とレール１との間の隙間が発生するのを防止できる。また、シール部材２１が左右方向にも移動可能なので、例えばレール１がねじれていても、シール部材２１の締めしろが増加し、又はシール部材２１とレール１との間の隙間が発生するのを防止できる。

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他の実施形態に変更可能である。

例えば上記実施形態では、レールが直線部と曲線部を備えるが、レールが曲率の異なる複数の曲線部を備えることもできる。

上記実施形態では、シール部材が支持部材に対してレールの長さ方向に直交する方向に移動可能であるが、レールの曲線部の法線方向に移動可能にすることもできる。また、レールの湾曲に倣ってシール部材が移動できれば、前記直交方向や前記法線方向から傾いた方向にシール部材を移動可能にすることもできる。

上記実施形態では、キャリッジにガイドローラタイプのキャリッジを用いているが、転動体循環タイプのキャリッジを用いることもできる。

運動案内装置に、レールに対してキャリッジを駆動させるリニアモータ、シリンダ、モータ及びギヤ等の駆動装置を設けることもできる。

１…レール、１ｂ…レールの曲線部、２…キャリッジ、３ａ～３ｄ…第１ローラないし第４ローラ、７…シール装置、２１…シール部材、２１ａ…シール部材の第１接触部、２１ｂ…シール部材の第２接触部、２２…支持部材、２２ｄ…ケースの凹部、２３…蓋部材、２４…ケース、３１…シール装置、３２…弾性体

Claims (3)

1. 少なくとも一部に曲線部を有するレールと、
   前記レールに沿って相対移動可能なキャリッジと、
   前記キャリッジの相対移動方向の端部に取り付けられる支持部材と、
   前記支持部材に移動可能に支持されるシール部材と、を備え、
   前記シール部材は、前記レールの前記曲線部の湾曲の外側に接触する第１接触部と、前記レールの前記曲線部の湾曲の内側に接触し、前記第１接触部と一体の第２接触部と、を有し、
   前記シール部材がケースに移動不可能に収容され、
   前記支持部材には、前記ケースが入り、前記ケースの移動を許容する凹部が形成され、
   前記支持部材には、前記凹部を塞ぐ蓋部材が取り付けられ、
   前記レールの湾曲に倣って前記シール部材が前記支持部材に対して移動する運動案内装置。
2. 前記支持部材は、前記ケースが前記レールの長さ方向に略直交する方向に移動するのを許容すると共に、前記ケースを前記レールの幅方向に拘束することを特徴とする請求項１に記載の運動案内装置。
3. 少なくとも一部に曲線部を有するレールに沿ってキャリッジが相対移動可能な運動案内装置におけるシール装置であって、
   前記キャリッジの相対移動方向の端部に取り付けられる支持部材と、
   前記支持部材に移動可能に支持されるシール部材と、を備え、
   前記シール部材は、前記レールの前記曲線部の湾曲の外側に接触する第１接触部と、前記レールの前記曲線部の湾曲の内側に接触し、前記第１接触部と一体の第２接触部と、を有し、
   前記シール部材がケースに移動不可能に収容され、
   前記支持部材には、前記ケースが入り、前記ケースの移動を許容する凹部が形成され、
   前記支持部材には、前記凹部を塞ぐ蓋部材が取り付けられ、
   前記レールの湾曲に倣って前記シール部材が前記支持部材に対して移動する運動案内装置のシール装置。

Images