JP7456411B2

JP7456411B2 - 直動案内装置

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Publication number: JP7456411B2
Application number: JP2021055678A
Authority: JP
Inventors: 努大久保
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2021-03-29
Filing date: 2021-03-29
Publication date: 2024-03-27
Anticipated expiration: 2041-03-29
Also published as: WO2022210110A1; JP2022152775A; TW202246666A; KR20230149843A; EP4317725A1

Description

本発明は、直動案内装置に関する。

案内レールと、案内レールに対して移動するスライダと、スライダ内に収納された複数の転動体とを備える直動案内装置を被取付部に固定するために、案内レールには、被取付け部にボルトで固定するための取付穴が設けられている。
そして、このような案内レールに設けた取付穴を塞ぐキャップが知られている（特許文献１～３）。特許文献１に開示されるキャップは、本体とＯリングからなる。本体は、短円柱部と複数の突起が一体に形成され、短円柱部は、大径部の外周面に沿う複数の突起が、座ぐり部に対して締め代となる。特許文献２に開示されるキャップは、円柱状の本体とリング状の周縁部材とからなる。本体は金属製であり、周縁部材はエラストマー製である。周縁部材の外径は、取り付け穴の座ぐり部の直径より大きい。特許文献３に開示されるキャップは、キャップ外周部外形の高さ方向中央部にバリ格納溝を持ち、バリ格納溝の下側が締め代部とされる。キャップを穴に挿入したときの変形により上面が変形することを避けるため、キャップ内側にリブを設けるなどして剛性を向上させている。

特開２０１３－１３７１０１号公報特開２００７－１００３６号公報特許第５９５８５３０号公報

しかしながら、特許文献１のキャップは、取付穴との締め代部を外周部に数箇所設けられ、全接触部面積は小さくされる。この形状では締め代が小さく、挿入がしやすい利点がある反面、過酷な使用条件によっては、挿入時に締め代部が削れて大きな固定力が得られない。また、締め代部が上面に近いため、挿入時に締め代部が削れたカスが上部に出てきて異物となる虞がある。また、特許文献２のキャップは、本体を金属により構成し、上面の平面度を向上させている、締め代部はエラストマー材を用いて、その弾性により固定力を得ている。ところが、局所的にエラストマーが潰されるため、使用条件によってはクリープ現象などにより早期に固定力が低下する可能性がある。また、金属との組み合わせ構造はコスト高になりやすい。また、特許文献３のキャップは、キャップ外周部外形の高さ方向中央部にバリ格納溝を持ち、バリ格納溝の下側を締め代部としている。ところが、全体の剛性が向上していることで、締め代の変形が局部的になる場合もあり、その場合には応力集中が生じやすくなる。このため、樹脂材料のクリープ現象により、経時変化でキャップの固定力が低下する虞があった。

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、その目的は、案内レールの取付穴に固定するキャップの固定力を維持しつつ、案内レールの上面における異物の滞留を抑制できる直動案内装置を提供することにある。

本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
（１）案内レールと、前記案内レールに対して移動するスライダと、前記スライダ内に収納された複数の転動体とを備える直動案内装置において、
前記案内レールは、被取付部にボルトで固定するための取付穴を有し、
前記取付穴は、前記ボルトの頭部を収容する座ぐり部と、前記ボルトの軸部を収容する軸収容部と、を有し、
前記取付穴に圧入され、前記座ぐり部を塞ぐキャップを有し、
前記キャップは、前記座ぐり部の開口部を塞ぐ円板状の本体部と、前記本体部から前記座ぐり部の反開口部側に延設された円筒部と、が一体に成形され、
前記円筒部には、前記座ぐり部との間でしまり嵌めになる外径を有する締め代部と、前記本体部と前記締め代部の間に位置し、前記本体部よりも小径の異物収容部が形成され、
前記締め代部の外周には、軸方向に切り欠き溝が形成され、
前記本体部は、前記取付穴への圧入に伴う前記円筒部の径方向内側への撓みによって、前記本体部の軸方向反円筒部側の本体部頂面が平坦状に近づくように、圧入前の前記本体部頂面が前記キャップの軸中心に向かうにつれて円筒部側に窪む曲面となっている直動案内装置。
この直動案内装置によれば、キャップが取付穴の座ぐり部に挿入されると、キャップの円筒部が縮径され、本体部の中心部付近が反円筒部側に膨出変形する。そこで、圧入前のキャップの本体部頂面をキャップの軸中心に向かうにつれて円筒部側に窪む曲面に形成しておくことで、圧入による膨出変形によって本体部頂面が平坦状に近づく。その結果、中心部分が膨出した本体部頂面と案内レールの上面とが面一になり、案内レールの上面に異物が滞留するような凹みなどを少なくできる。よって、案内レールの取付穴へのキャップの固定力を維持しつつ、案内レールの上面における異物の滞留を抑制できる。

（２）前記本体部の外径は、前記締め代部の外径より小さい（１）の直動案内装置。
この直動案内装置によれば、キャップの締め代部の外径、即ち、円筒部のみを縮径させることができ、予め窪んで形成した本体部頂面が平坦状に近づくように、より効果的に変形させることができる。

（３）前記キャップは、ポリアセタール樹脂からなる一体成形品である請求項１又は請求項２に記載の直動案内装置。
この直動案内装置によれば、吸水性を小さく、経時変化を少なくできる。また、成形収縮性、耐熱性、耐衝撃性を確保することができる。また、キャップが単一材料で成形されるため、単価を安く抑えることができる。

（４）前記キャップは、前記本体部側に底壁を持ち、前記円筒部側に反本体部側へ延びる側壁を持つ内穴が形成され、
前記内穴の前記底壁と前記側壁の面、及び前記本体部頂面は、それぞれ補強リブない面で形成されている（１）～（３）のいずれか一つに記載の直動案内装置。
この直動案内装置によれば、本体部の表裏面となる底壁の面と本体部頂面、及び円筒部の側壁が、補強リブを有しないので、本体部は、不均一な剛性の増加を抑制して、予め窪んで形成された本体部頂面の膨出変形後の平坦度を高めることができる。

本発明に係る直動案内装置によれば、案内レールの取付穴に固定するキャップの固定力を維持しつつ、案内レールの上面における異物の滞留を抑制できる。

本発明の実施形態に係る直動案内装置の斜視図である。図１に示した取付穴近傍における案内レールの断面図である。図１に示したキャップの斜視図である。図３に示したキャップを斜め下側から見た斜視図である。図３に示したキャップの半断面図である。図３に示したキャップの下面図である。（Ａ）は取付穴に挿入前のキャップの断面図、（Ｂ）は取付穴に挿入後のキャップの断面図である。（Ａ）は直動案内装置を備える搬送装置のテーブルを省略した平面図、（Ｂ）はテーブルを含んだ（Ａ）のVIII－VIII線断面図である。

以下、本発明に係る実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施形態に係る直動案内装置１３の斜視図である。
実施形態の直動案内装置１３は、案内レール１５と、案内レール１５に対して移動するスライダ１７と、スライダ内に収納された複数の転動体（図示略）とを有する。案内レール１５の両脇側の側面部には、案内レール１５の長手方向に沿って案内レール側軌道面１９がそれぞれ形成される。

スライダ１７は、スライダ本体２１と、スライダ本体２１の移動方向（長手方向）の両端部に設けられた一対のエンドキャップ２３とを備える。スライダ本体２１及びエンドキャップ２３は、上記の長手方向断面が共にＵ字形状の断面をなして案内レール１５に跨るように設置される。スライダ本体２１の両脇側の内側面には、案内レール側軌道面１９に対向するようにスライダ側軌道面がそれぞれ形成される。

図２は図１に示した取付穴近傍における案内レール１５の断面図である。
直動案内装置１３の案内レール１５には取付穴３１が形成される。案内レール１５は、取付穴３１を通して基台等の被取付部２７にボルト２９を用いて固定される。案内レール１５がボルト２９により被取付部２７に固定された後、取付穴３１の座ぐり部３３にキャップ１１が取り付けられる。

具体的には、ボルト２９は、頭部３５と軸部３７とを有する。取付穴３１は、ボルト２９の頭部３５を収める座ぐり部３３と、ボルト２９の軸部３７を収める軸収容部３９とからなる貫通穴である。座ぐり部３３は、ボルト２９の頭部３５の外接円よりも大径であり、被取付部側に座面を有し、反被取付部側に開口しており、この開口部に面取り部４１が形成される。軸部３７は、ボルト２９の軸部３７の外径よりも大径で、座ぐり部３３よりも小径で、座ぐり部３３の座面から被取付部側に貫通している。ボルト２９は、案内レール１５の取付穴３１に挿入され、被取付部２７に形成された雌ねじ部４３に軸部３７を螺合することにより、案内レール１５を被取付部２７に固定する。

取付穴３１は、ボルト２９が案内レール１５を被取付部２７に固定された後、座ぐり部３３の上部にキャップ１１を圧入することで塞がれる。このキャップ１１は、座ぐり部３３に、当て板等の打込み治具を介してハンマー等によって打込まれる。

図３は図１に示したキャップ１１の斜視図であり、図４は図３に示したキャップ１１を斜め下側から見た斜視図である。
キャップ１１は、座ぐり部３３（図２参照）の開口部を塞ぐ円板状の本体部４５と、本体部４５から軸方向片側（取付穴３１に圧入する際、座ぐり部３３の反開口部側となる方向）に延設された円筒部４７とを有する一体成形品である。円筒部４７には、本体部４５よりも大径で、座ぐり部３３との間でしまり嵌めになる外径を有する締め代部４９と、本体部４５と締め代部４９との間に位置し、本体部４５よりも小径の異物収容部５１が形成される。そして、キャップ１１を座ぐり部３３へ打込む際に、締め代部４９から発生するバリ等の異物が、座ぐり部３３の内壁と異物収容部５１の外周との間に生じる空間に収容される。

図５は図３に示したキャップ１１の半断面図である。
キャップ１１は、中心軸５９を通る平面で切断したときの断面形状が略Ｕ字形となる。すなわち、円筒部４７の内径側中空部と円板状の本体部４５とで内穴５３を形成している。

すなわち、内穴５３は、本体部４５側に底壁５３ａを持ち、円筒部４７側に反本体部側へ延びる側壁５３ｂを持つ。側壁５３ｂの反本体部側の先端は、開口５３ｃとなっている。内穴５３は、底壁５３ａと側壁５３ｂに補強リブを設けない単一穴形状で形成される。

締め代部４９は、キャップ１１の軸方向高さＨにおいて、反本体部側のＨ／２の範囲内に位置している。また、本体部４５の外径φＤは、締め代部４９の外径φＤｍａｘより小さく形成される（φＤｍａｘ＞φＤ）。

本体部４５は、取付穴３１への圧入に伴う円筒部４７の径方向内側への撓みによって、本体部４５の本体部頂面５２（反底壁側の面：軸方向反円筒部側の面）が平坦状に近づくように、本体部４５の本体部頂面５２は、平面ではなく、中心に向かうにつれて円筒部側に窪む曲面となっている。例えば、本体部４５の軸方向反円筒部側の本体部頂面５２が、十分に大きい曲率半径ＳＲの球面の一部分により形成されることにより窪んでいてもよい。また、この曲面は単一Ｒである必要はなく、取付け穴への圧入後に平坦になるようシミュレーション等で最適な曲面を求めると良い。なお、キャップ１１は、取付穴３１に当て板等の打込み治具を介してハンマー等によって打込まれるので、本体部頂面５２の全面を曲面にすると外周側の縁部が潰れたり、キャップ１１が取付穴３１に斜めに挿入されたりする虞が有る。そのため、本体部４５の本体部頂面５２の縁部には若干のストレート部（中心軸５９に直交する平面）を残すことが好ましい。また、本体部頂面５２は、圧入に伴う変形を均一にするため、補強リブは設けない。

また、内穴５３は、底壁５３ａとの入隅部が面取り部６１で形成される。締め代部４９の反本体部側端面は、中心軸５９に対する傾斜角αのテーパ部６３により先細りに形成される。また、本体部４５の本体部頂面５２と面取り部６１を除く底壁５３ａとの間の軸方向肉厚は、異物収容部５１の外周と面取り部６１を除く内穴５３の内径との間の径方向肉厚よりも薄く設定されている。

図６は図３に示したキャップ１１の下面図である。
キャップ１１は、締め代部４９における座ぐり部３３との接触面積を大きくし、円周方向の広い範囲で均等に力を受けることにより、キャップ全体が均等に変形するように構成される。また、締め代部４９は、外径φＤｍａｘが取付穴３１の径に対して締め代分大きく形成される。つまり、部分的な凸部による締め代ではなく、所定の周長を有する円弧面で力を受ける構造となっている。

締め代部４９には、キャップ挿入時に、閉塞された取付穴３１の空気が抜けるようにするため、軸方向に沿って切り欠き溝６５が形成される。

また、切り欠き溝６５は、締め代部４９の圧入により発生したバリを分断させる。切り欠き溝６５は、空気を抜くためには１箇所あれば目的を達成するが、バリを分断するためには数が多いほどよい。また、締め代部４９の円周方向の変形を均一にするためには、切り欠き溝６５は、３箇所以上均等配置とするのが望ましい。本実施形態において、切り欠き溝６５は、図６に示すように、６箇所としているが、これには限定されず、増減が可能である。

キャップ１１の材料は、耐摩耗性に優れているものがよい。また、キャップ１１は、走行中のスライダ１７から案内レール１５の上面に塗布された潤滑剤による変形を防止する必要がある。このため、キャップ１１の材料としては、プラスチックとしては、ポリアミド、ポリアセタール樹脂等が用いられる。また、熱可塑性エラストマーとしてはポリアミド系の熱可塑性エラストマーが用いられる。キャップ１１の成形収縮性を考慮すると、ポリアミド系プラスチックまたはポリアミド系エラストマーが好ましい。また、耐熱性を考慮するとポリアミド系の樹脂が好ましい。更に、キャップ１１は、打ち込み治具を介してハンマー等によって本体部４５を上方から叩き、座ぐり部３３に圧入するため、耐衝撃性を考慮すると、ポリアミド系のプラスチックとしては、ナイロンが好ましい。

本実施形態に係るキャップ１１は、締め代部４９に切り欠き溝６５が軸方向に形成されても、締め代部４９は、座ぐり部３３の内径面に対する十分な接触面積が確保される。その結果、座ぐり部３３の内径面と、キャップ１１の締め代部４９と間の応力が長期に渡って維持され、キャップ１１が座ぐり部３３内に軸方向に沿って沈み込むことがない。

ここで、キャップ１１の変形について更に詳細に説明する。
図７（Ａ）は取付穴３１に挿入前のキャップ１１の断面図、（Ｂ）は取付穴３１に挿入後のキャップ１１の断面図である。
キャップ１１は、座ぐり部３３に挿入されると、締め代部４９が座ぐり部３３（図２参照）の内周壁からの反力Ｆを受けることにより縮径される。これにより、本体部４５と円筒部４７とが交わる付近を支点に本体部４５の中心軸５９付近を反円筒部側（本体部頂面側、反底壁側）に持ち上げようとするモーメントが発生し、本体部４５の中心部付近が反円筒部側に膨出変形する。このとき、本体部４５の本体部頂面５２が軸中心に向かうにつれて円筒部側に窪む曲面となっているので、反円筒部側に膨出変形が生じることにより窪みが解消されて、平坦面に近づく。本体部４５の本体部頂面５２は、平担面に近づくことにより、上面に異物が滞留するのを最小限に留めることができる。

例えば、取付穴３１への圧入前の本体部４５の本体部頂面５２が平坦な従来のキャップは、取付穴３１への圧入後、本体部頂面５２が円筒部４７側の反対側に膨出する。したがって、本体部頂面５２の膨出した中心部分が案内レール１５の上面（取付穴３１の座ぐり部３３が開口している面）から突出しないように、膨出した中心部分が案内レール１５の上面と面一になるまで圧入する必要がある。そのため、本体部４５の本体部頂面５２の外周部は、案内レール１５の上面に対して膨出変形した高さ分だけ深く圧入される。その高さ分だけ案内レール１５の上面に凹みが残るので、異物が滞留してしまう虞がある。これに対し、本実施形態に係るキャップ１１は、圧入に伴う円筒部４７の撓みによって本体部頂面５２が平坦状に近づくように、本体部頂面５２が中心に向かうにつれて円筒部側に窪む曲面となっている。そのため、キャップ１１の圧入後に本体部頂面５２が平坦面に近くなるので、案内レール１５の上面に異物が滞留するような凹みなどを少なくできる。

また、キャップ１１は、締め代部４９の縮径により、キャップ全体が変形するように構成され、外力による応力集中が局所的に生じにくくなっている。すなわち、内部応力を全体に分散しやすい形状としている。このため、キャップ１１は、樹脂材料のクリープ現象が最小限に抑えられる。また、キャップ１１は、単一材料の射出成形で製造できるため、単価を低く抑えることができる。

そして、本体部４５は、外径が締め代部４９の外径より小さくなることにより、切り欠き溝６５を通過した空気を取付穴３１の外部へ排出しやすくなる。よって、本体部４５は、外周面が座ぐり部３３の内周面と局所的に密着せず、本体部４５の本体部頂面５２を設計通りに平坦状に配置できる。

また、キャップ１１の素材として、ポリアセタール樹脂を用いることにより、吸水性を小さく、経時変化を少なくできる。また、成形収縮性、耐熱性、耐衝撃性を確保することができる。

また、キャップ１１の内穴５３の底壁５３ａや側壁５３ｂの面、及び本体部頂面５２は、補強リブを設けない面で形成され、局所的な歪みの生じやすい段差がない面とされている。これにより、本体部４５は、不均一な剛性の増加がなく、予め窪んで形成しておいた形状を、より平坦状に近づけやすくできる。

＜直動案内装置への適用例＞
図８（Ａ）は直動案内装置１３を備える搬送装置６９のテーブルを省略した平面図、（Ｂ）はテーブル７１を含んだ（Ａ）のVIII－VIII線断面図である。
本実施形態の取付穴用のキャップ１１を備える直動案内装置１３は、図８に示すような機械装置である搬送装置６９に組み込むことができる。すなわち、直動案内装置１３は、一対の案内レール１５がベース７３の上面に平行に敷設され、各案内レール１５には、スライダ１７がそれぞれ２つずつ移動自在に配置される。各スライダ１７の上面はテーブル７１に固定されている。つまり、テーブル７１は、案内レール１５に沿って直線運動可能に支持されている。なお、案内レール１５は、テーブル７１に設けられた段差、すなわち肩部７３ａに当接するようにしてテーブル７１に高精度に取り付けられる。

このように、本実施形態の取付穴用のキャップを備える直動案内装置１３を搬送装置６９に適用した場合でも、キャップ１１の沈み込みや、上面に対する塵埃等の異物の滞留を抑制して、長期に渡りスライダ１７の走行性能を良好に維持できる。また、取付穴３１への異物の侵入を防止できる。

本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。

例えば上記の構成例では、機械装置が搬送装置である場合を例に説明したが、機械装置は、この他、例えば、旋盤、ボール盤、中ぐり盤、フライス盤、歯切り盤、研削盤などの種々の機器であってもよい。

１１キャップ
１３直動案内装置
１５案内レール
２９ボルト
３１取付穴
３３座ぐり部
３５頭部
３７軸部
３９軸収容部
４５本体部
４７円筒部
４９締め代部
５１異物収容部
５２本体部頂面
５３内穴
５３ａ底壁
５３ｂ側壁
６５切り欠き溝

Claims

案内レールと、前記案内レールに対して移動するスライダと、前記スライダ内に収納された複数の転動体とを備える直動案内装置において、
前記案内レールは、被取付部にボルトで固定するための取付穴を有し、
前記取付穴は、前記ボルトの頭部を収容する座ぐり部と、前記ボルトの軸部を収容する軸収容部と、を有し、
前記取付穴に圧入され、前記座ぐり部を塞ぐキャップを有し、
前記キャップは、前記座ぐり部の開口部を塞ぐ円板状の本体部と、前記本体部から前記座ぐり部の反開口部側に延設された円筒部と、が一体に成形され、
前記円筒部には、前記座ぐり部との間でしまり嵌めになる外径を有する締め代部と、前記本体部と前記締め代部の間に位置し、前記本体部よりも小径の異物収容部が形成され、
前記締め代部の外周には、軸方向に切り欠き溝が形成され、
前記本体部は、前記取付穴への圧入に伴う前記円筒部の径方向内側への撓みによって、前記本体部の軸方向反円筒部側の本体部頂面が平坦状に近づくように、圧入前の前記本体部頂面が前記キャップの軸中心に向かうにつれて円筒部側に窪む曲面となっている直動案内装置。
前記本体部の外径は、前記締め代部の外径より小さい請求項１に記載の直動案内装置。
前記キャップは、ポリアセタール樹脂からなる一体成形品である請求項１又は請求項２に記載の直動案内装置。
前記キャップは、前記本体部側に底壁を持ち、前記円筒部側に反本体部側へ延びる側壁を持つ内穴が形成され、
前記内穴の前記底壁と前記側壁の面、及び前記本体部頂面は、それぞれ補強リブがない面で形成されている請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の直動案内装置。