JP7280168B2 - スライドシール構造 - Google Patents

Description

本発明は、往復直線運動するスライド部材に対して周方向に複数のシール部材が組付けられるスライドシール構造に関する。

工作機械には案内レールなどに従って直線方向に移動するサドルやラムなどが構成されている。例えば、下記特許文献１に開示された工作機械は、工具台を主軸と平行に移動させるラムが構成されている。そのラムは角柱形状の部材であって、長手方向の移動を可能にするガイド内に挿入され、ボールねじ機構によって同方向にサーボモータの回転出力を伝達する駆動装置が構成されている。そして、工作機械にはこうしたラムなどに対し、ワークの加工によって飛び散る切粉やクーラントがガイドとの摺接部分に入り込まないように、スライドシールが設けられている。

国際公開ＷＯ２０１５／０３７０３８号公報

工作機械などを構成するスライド部材は、前述したラムのように角形断面形状をしており、隣り合う平面部の間の角部に面取り加工が施されている。そうしたスライド部材に対するスライドシールは、スライド部材の各平面部に当てる複数のシール部材が移動方向に直交する周方向に配置されている。しかし、角部に形成された僅かな幅の面取り部は、これまでシール部材が設けられずに隙間が空いてしまっていた。例えば、工作機械のスライド部材であるラムは、隣り合う平面部の間に形成された面取り部の寸法が２ｍｍ程度であり、そこにできる隙間は極めて微小である。しかし、飛び散ったクーラントや微細な切粉が入り込んでしまうことがあるため、スライド部材には面取り部にもシール部材を設けることが望まれている。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、平面部および面取り部を周方向にシールするスライドシール構造を提供することを目的とする。

本発明に係るスライドシール構造は、隣り合う平面部の間の角部を面取り部とした角形断面形状のスライド部材に対し、その移動方向に直交するように複数のシール部材が並べられたものであり、複数ある各々の前記平面部に対して幅寸法を合わせて摺接する平面用シール部材と、前記平面用シール部材の間に位置する前記面取り部に当てる摺接部分を複数有する角部用シール部材と、前記平面用シール部材および前記角部用シール部材が着脱可能なシール支持部材とを有する。

前記構成によれば、シール支持部材に平面用シール部材および角部用シール部材を取り付け、スライド部材に対してその移動方向に直交するように並べることで、面取り部においてもシールが施される。また、角部用シール部材については、付け替えによって複数有る摺接部分を面取り部に対して順番に当てることにより寿命を延ばすことができる。

ラムに対して組付けられたスライドシール構造の一実施形態を示した斜視図である。 スライドシール構造を示した正面図である。 図２のＩ－Ｉ矢視断面を示した図である。 図２に示す４箇所の角部用シール部材７について、取付け状態を比較しやすいように抜き出した図である。 ４箇所に取り付けた角部用シール部材の各箇所での摺接部分を示した図である。 スライドシール構造の第２実施系形態を示した正面図である。

本発明に係るスライドシール構造の一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。特に本実施形態では、工作機械の駆動装置に組み込まれたラムに対するスライドシール構造を例に挙げて説明する。図１は、そのスライドシール構造を示した斜視図である。ラム１は、水平方向に回転軸をもった主軸に対して工具を移動させるスライド部材であり、図面手前側に不図示のタレット装置が一体に固定される。ここでは、往復直線運動するラム１の移動方向をＺ軸方向として説明する。

ラム１は、Ｚ軸と直交する上下方向に移動するＸ軸スライド２に搭載されている。この工作機械は、主軸に平行なＺ軸方向と、そのＺ軸に対して直交する上下のＸ軸方向を加工軸とする２軸旋盤である。Ｘ軸スライド２とＺ軸スライドであるラム１は、それぞれボールネジ機構を介してサーボモータの回転を直線運動に変換する駆動装置を構成するものである。よって、この駆動装置における各方向の移動が制御されることにより、タレット装置の旋回割出しによって選択された工具が主軸チャックに把持されたワークに対して移動し、所定の加工が実行される。

Ｘ軸駆動装置を構成するＸ軸スライド２は、Ｘ軸方向に起立したコラムに対して摺動自在に組み付けられ、ラム１を含むＺ軸駆動装置がそのＸ軸スライド２に搭載されている。ラム１は、移動方向に長い角柱形状のブロック体であり、長手方向（Ｚ軸方向）に見た場合に上下左右の平面部１１，１２，１３，１４を有する角形断面形状をしている。平面部１１～１４は高い平面度をもって形成され、左右の平面部１３，１４には移動方向に溝部１３１，１４１が形成されている。また、直角方向に隣り合う平面部（例えば平面部１１，１３）の間の角部には面取りが行われ、角形断面の４つの角に移動方向（Ｚ軸方向）に沿った面取り部１５が形成されている。

Ｚ軸駆動装置は、こうしたラム１がＸ軸スライド２と一体になったガイド本体３に摺動可能に保持されている。ガイド本体３は、Ｘ軸スライド２の幅寸法に対応したＺ軸方向の寸法を有しており、図面手前側（平面部１３側）に開いた形状をしている。そして、ガイド本体３は、Ｚ軸方向の両端部に固定部３０１が形成され、その間の中央部分にはラム１の平面部１１，１２，１４を摺接保持する支持部３０２が形成されている。また、固定部３０１に取り付けられる端部ガイド４は、Ｚ軸方向の両端部においてラム１の平面部１１，１２，１３を摺接保持するようにしたものである。

こうしたガイド本体３と端部ガイド４によってＺ軸ガイドが構成される。そのＺ軸ガイドは、Ｚ軸方向両端に設けられた端部ガイド４の間に、クーラントや切粉などが入らないように不図示のカバー部材によってガイド本体３が覆われている。そして、Ｚ軸方向両端にはラム１とガイド本体３および端部ガイド４との摺接面にクーラントや切粉が入らないようにしたスライドシール構造が設けられている。なお、図１には端部ガイド４およびスライドシール構造が片側にしか描かれていないが、Ｚ軸駆動装置には反対側にも対称的に構成されている。

スライドシール構造は、Ｚ軸ガイドであるガイド本体３および端部ガイド４のＺ軸方向端面に支持プレート５が固定され、そこに平面部１１，１２，１３，１４をシールする平面用シール部材６と、面取り部１５をシールする角部用シール部材７とが、周方向に連続するように並べて取り付けられる。ここで、図２は、スライドシール構造を示した正面図である。ラム１の面取り部１５に対して配置される４つの角部用シール部材７は全て同じ形状および同じ大きさで形成されている。一方、平面用シール部材６は、上下の平面部１１，１２と左右の平面部１３，１４に対して配置され、縦と横の寸法に応じて長さが異なるものの同じ形状であるため同じ符号を付して説明する。

先ず、角部用シール部材７は、一定厚さのゴム材で形成されたものであり、図示するように二等辺三角形の３つの角を切り落とした六角形をしている。そして、角部用シール部材７は、その底辺部分が面取り部１５に当てる摺接面となって支持プレート５に取り付けられる。角部用シール部材７は、２箇所に貫通孔が形成され、その貫通孔を通した六角穴付ボルト２１によって支持プレート５に締め付け固定される。一方、平面用シール部材６は、角部用シール部材７と干渉しないようにした台形形状であり、図３に示すように、ゴムシール６１が金属フレーム６２に重ねられ、ボルト２２によって支持プレート５に締め付け固定される。

図３は、図２のＩ－Ｉ矢視断面を示した図である。平面用シール部材６のゴムシール６１は、支持プレート５と金属フレーム６２との間に一定厚さの固定部分６１１が挟み込まれ、ボルト６３によってネジ止めされている。そして、ゴムシール６１は、支持プレート５からはみ出すようにしてシール部分６１２が形成されている。シール部分６１２は、摺接面が傾斜してラム１の平面部１１，１２，１３，１４に押し当てられ、摺接面が撓みやすいように凹溝が形成されている。

ラム１は、平面部１１，１２，１３，１４が焼入れ後に研磨仕上げが行われる一方、面取り部１５は研磨されることなく粗面のままである。そのため、平面用シール部材６に比べて角部用シール部材７の摩耗が早く、しかも角部用シール部材７は、平面用シール部材６のように摺接面を撓ませてシールすることなく、面取り部１５と平行な摺接面が押し当てられので、摩耗によって擦り減った場合に隙間ができてしまう。そうした角部用シール部材７は、平面用シール部材６よりも寿命が短く、部品交換の回数が多くなってしまう。よって、使用する角部用シール部材７の数が多くなり、その保管も必要である。

本実施形態のスライドシール構造は、こうした角部用シール部材７の寿命を延ばすための構成が採られている。図４は、図２に示す４箇所（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）の角部用シール部材７について、取付け状態を比較しやすいように抜き出して示した図である。また、図５は、その４箇所に取り付けた角部用シール部材７の各箇所での摺接部分を示した図である。角部用シール部材７は、面取り部１５が当てられる摺接部分７２が異なる４箇所に設けられるだけの大きさで底辺部分７１に摺接面が形成されている。つまり、４つの角部用シール部材７が、４箇所（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）の面取り部１５について位置を変えた付け替えにより、１つの角部用シール部材７が４回使えるようになっている。

４つの角部用シール部材７は同じ形状のものであるため、４箇所で同じように取り付けたのでは、１箇所だけが面取り部１５に位置することになる。そこで、摺接部分７２の位置が取り付け箇所によって変わるように、支持プレート５に形成されたＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４箇所におけるネジ孔５１が、それぞれに異なる位置になるよう形成されている。すなわち、図４に示すように、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各箇所で角部用シール部材７をボルト２１の締め付けによって位置決めするためのネジ孔５１が、面取り部１５の中央に引いた中心線Ｏに対するズレ量や変位方向が異なるよう形成されている。これによって図５に示すように、角部用シール部材７の底辺部分７１には異なる位置に摺接部分７２が生じることとなる。

工作機械のＺ軸駆動装置では、図１に示すように、ガイド本体３および端部ガイド４によるＺ軸ガイドのＺ軸方向端面に支持プレート５が固定され、そこにネジ止めされた平面用シール部材６および角部用シール部材７が、ラム１の平面部１１，１２，１３，１４や面取り部１５に接するようにして周方向に連続して配置される。そこで、工作機械のワーク加工時にはラム１がＺ軸方向に往復直線運動し、それにより平面用シール部材６および角部用シール部材７が平面部１１，１２，１３，１４や面取り部１５との摺接を繰り返すため、各々のシール部材が徐々に摩耗する。

特に、平面用シール部材６に比べて角部用シール部材７の摩耗が激しい。平面用シール部材６が概ね１年の取り換え周期であるのに対し、角部用シール部材７は３月程度である。そこで本実施形態では、３カ月毎に４つの角部用シール部材７を例えば時計回り（反時計回りでもよい）に位置を移した付け替えが行われる。これにより、角部用シール部材７の底辺部分７１における摺接部分７２が、３カ月毎に図５に示すＡ，Ｃ，Ｂ，Ｄの順番に変えられる。そして、１年後には、全ての平面用シール部材６および角部用シール部材７が新しいものに取り換えられる。

よって、本実施形態によれば、面取り部１５にも角部用シール部材７を設けることによって、ラム１の摺接部分に切粉などの侵入を防止することができる。そして、摩耗の激しい角部用シール部材７であっても、摺接部分７２を複数個所にした取り付けを行うことにより寿命を延ばすことが可能になる。特に、本実施形態では、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４箇所に取り付ける角部用シール部材７を平面用シール部材６と同じ程度の寿命とすることにより、ラム１に対するシール部材の交換時期を一致させることができる。

続いて、スライドシール構造の第２実施形態について説明する。図６は、スライドシール構造を示した正面図であり、前記第１実施形態と同様に、工作機械を構成するＺ軸駆動装置のラム１に対して組付けられるものである。よって、このスライドシール構造でも、４つの平面用シール部材３１と角部用シール部材３２が、支持プレート３３に対してねじ止めによって着脱可能な状態で固定されている。本実施形態のシール部材の形状は、概ね平面用シール部材３１が長方形で、角部用シール部材３２が正方形である。そして、平面用シール部材３１の構造は、図３に示す平面用シール部材６と同じである。

一方、角部用シール部材３２は、図６に拡大した斜視図で示すように、台座３７とゴムシール３８とが重ねられ、ボルト２３によって支持プレート３３にねじ止めされている。ゴムシール３８は、４つの角部に面取り部１５の幅寸法に合わせた摺接部分３８１が形成されている。これに対して台座３７は、摺接部分３８１が摺接する面取り部１５と干渉しないように、４つの角部に切欠き３７１が形成されている。

そこで、前記第１実施形態と同様に、図１に示すガイド本体３および端部ガイド４によるＺ軸ガイドのＺ軸方向端面に支持プレート３３が固定され、そこにネジ止めされた平面用シール部材３１および角部用シール部材３２が、ラム１の平面部１１，１２，１３，１４や面取り部１５に接するようにして配置される。そして、工作機械のワーク加工時にはラム１がＺ軸方向に往復直線運動し、平面用シール部材３１および角部用シール部材３２の摺接が繰り返される。

摩耗が激しい角部用シール部材３２は、本実施形態においても３カ月毎に付け替えが行われる。ただし、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各箇所における角部用シール部材３２は、位置を変えることなく、４つある摺接部分３８１が順番に面取り部１５に当てられるように付け替えられる。これにより１年後には、全ての平面用シール部材３１および角部用シール部材３２が新しいものに取り換えられる。

よって、本実施形態でも、面取り部１５の角部用シール部材３２によって、ラム１の摺接部分に切粉などの侵入を防止することができる。そして、摩耗の激しい角部用シール部材３２であっても、摺接部分３８１を変えた付け替えより寿命を延ばすことが可能になり、角部用シール部材３２を平面用シール部材３１と同じ程度の寿命とすることにより、ラム１に対するシール部材の交換時期を一致させることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、工作機械のラム１に設けたスライドシール構造を説明したが、これに限らずサドルや他の機器のスライド部材にも本発明は適用可能である。
また、複数の平面用シール部材６と角部用シール部材７を、前記実施形態のように必ずしもスライド部材に対して一周分配置するようにしなくてもよい。

１…ラム ３０…ガイド本体 ４…端部ガイド ５…支持プレート ６…平面用シール部材 ７…角部用シール部材 １１，１２，１３，１４…平面部 1５…面取り部 ５１…ネジ孔 ７２…摺接部分

Claims (4)

1. 隣り合う平面部の間の角部を面取り部とした角形断面形状のスライド部材に対し、その移動方向に直交するように複数のシール部材が並べられたスライドシール構造であって、
   複数ある各々の前記平面部に対して幅寸法を合わせて摺接する平面用シール部材と、
   前記平面用シール部材の間に位置する前記面取り部に当てる摺接部分を複数有する角部用シール部材と、
   前記平面用シール部材および前記角部用シール部材が着脱可能なシール支持部材と、
   を有するスライドシール構造。
2. 前記角部用シール部材は、前記面取り部に当てる摺接部分が複数となり得る大きさの一つの摺接面を有し、前記シール支持部材にボルトによって取り付けられるものであり、
   前記シール支持部材は、複数ある前記面取り部に対する前記角部用シール部材の各々の取り付け箇所に、他の取り付け箇所において前記面取り部に当てられた前記摺接部分とは異なる前記摺接部分を当てるように、前記ボルトを締め付けるためのネジ孔が形成された請求項１に記載のスライドシール構造。
3. 前記角部用シール部材は、前記シール支持部材にボルトによって取り付けられるものであり、
   前記角部用シール部材は、前記面取り部に当てる前記摺接部分が複数個所に形成された請求項１に記載のスライドシール構造。
4. 複数の前記角部用シール部材はすべて同じ形状であり、同じ位置にネジ部材を通す貫通孔が形成されたものである請求項２または請求項３に記載のスライドシール構造。
   
   

Images