JPH0619854Y2

JPH0619854Y2 - 固体潤滑直線案内軸受

Info

Publication number: JPH0619854Y2
Application number: JP5179488U
Authority: JP
Inventors: 進一笠井
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1988-04-18
Filing date: 1988-04-18
Publication date: 1994-05-25
Anticipated expiration: 2003-04-18
Also published as: JPH01154326U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、固体潤滑部材を内蔵した直線案内軸受に関
し、特に通常の潤滑が被潤滑部分に形成される潤滑剤被
膜によって行われるのに対して、固体潤滑で潤滑するも
のに関する。

〔従来の技術〕

近時、電子機器，精密機器，原子力，航空，宇宙等の先
端技術分野において、ロボットや測定装置などに組み込
んだ直線案内軸を、極低温，極高温，高真空などの過酷
な条件下で使用する機会が多くなっている。

そのような場合には、グリース，油などの一般的な潤滑
剤を使用することはできないので、ＷＳ_２、ＭｏＳ_２な
どの固体潤滑剤が使用されている。こうした固体潤滑剤
を転がり要素に使用するのに、従来はスプレー，焼付け
あるいはスパッタリングなどの方法で、直線案内軸のボ
ール転動溝面やボール面に潤滑被膜を形成するのが一般
的である。

しかし、スプレー，焼付けによる固体潤滑剤被膜の形成
は、被膜の厚さが不均一になり易く、また潤滑剤の密着
性が低いため剥離し易い。スパッタリング法を採用すれ
ばその点は多少改善されるが、直線案内軸の形状及び寸
法の点やスパッタリング装置の価格等の点で適用は極め
て困難であるし、被膜が剥離した場合潤滑剤の供給がな
いので金属接触となりやすい。

そこで現在では、ＷＳ_２、ＭｏＳ_２等の固体潤滑剤とＣ
ｕ，Ｓｎ，Ｔａ等の金属とを焼結した自己潤滑性複合材
料が着目されている。これは、摺動によって複合材表面
及び相手材表面に潤滑性被膜を形成し、潤滑性，耐摩耗
性，耐焼付性を付与するものである。

このような無機質の固体潤滑性材料を利用した従来の案
内軸としては、ボール転動溝をそれぞれ有する二つの部
材の相互間にボールを介在させ、当該ボールを介して前
記二つの部材を相対的に回転させるようにした送り装置
において、前記ボール転動溝のボールとの接触面部に、
耐圧硬度が高く且つ固形潤滑性を有するとともに摩擦係
数の小さな材料を配設固定したものがある（例えば特開
昭５２−４０２６７号公報）。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来の送り装置にあっては、耐圧硬
度が高く且つ固形潤滑性を有するとともに摩擦係数の小
さな材料（以下、単に“潤滑材料”という）を配設固定
するための保持溝を、ボール転動溝をそれぞれ有する二
つの部材のうち少なくとも一方の部材のボール転動溝内
に沿って形成し、その保持溝内に潤滑材料を挿入する。
そのため、次のような問題点があった。

ボールに与えられる負荷を潤滑材料で直接に受ける。
従って特に重荷重負荷の場合、耐圧硬度の高いことが要
求され、潤滑性の良いものを使用することができないう
えに、潤滑材料が摩耗したときに、これとボール転動溝
との間に段差が生じてボールに偏摩耗を生じるから、長
期の使用に耐え得ない。

潤滑材料の保持溝の加工が面倒であるだけでなく、そ
の保持溝内に潤滑材料を確実に挿入することが困難であ
り、潤滑材料が保持溝からはみ出し易く、ボールの円滑
な転動が阻害され安定し難い。

摺動によって形成される潤滑性被膜は、ボールとボー
ル転動溝との接触面圧と滑りに抗しきれずに短期間に剥
離してしまうから、極く小さい荷重で且つ低速でしか適
用できない。

本考案は、このような従来の問題点に着目してなされた
もので、固体潤滑部材がボールの負荷を直接に受けるこ
とがないようにすると共に、案内軸との接触で漸次に生
じる潤滑剤摩耗粉を被潤滑部に供給する固体潤滑直線案
内軸を提供することにより、上記問題点を解決すること
を目的としている。

〔課題を解決するための手段〕本考案は、外面に軸方向のボール転動溝を有して延長さ
れた案内軸と、該案内軸に遊嵌されると共に案内軸のボ
ール転動溝に対向するボール転動溝を内面に有するスラ
イダと、前記両方のボール転動溝に転動自在に嵌合し前
記案内軸とスライダの相対直線運動時に転動移動する多
数のボールとを備えた直線案内軸において、前記スライダの内面であって前記案内軸のボール転動溝
に接しない個所に取付けられて、前記案内軸の外面に当
接され漸次に生じる潤滑剤摩耗粉をボール転動溝に供給
する固体潤滑部材と、該固定潤滑部材を案内軸の外面に
押圧する弾性部材とを備えたものである。

〔作用〕

スライダの内面に取付けられた固体潤滑部材は、案内軸
のボール転動溝の無い面に、弾性部材で弾圧される。従
って、固体潤滑部材には、ボールの負荷が掛からず、重
荷重でも差支えない。案内軸に押しつけられた固体潤滑
部材は、スライダと案内軸との相対直線移動により、長
期間にわたって漸次に摩耗しつつ摩耗粉を生じる。この
固体潤滑粉がボール転動溝に入り、長期にわたって安定
した潤滑を行うことができる。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を図に基づき説明する。

第１図ないし第３図は、本考案を直線案内軸受であるリ
ニアガイド装置に適用した場合の第１の実施例を示すも
のである。

案内軸としてのガイドレール１を跨いで、横断面形状が
ほぼコ字形をなすスライダ２が相対移動可能に遊嵌され
ている。

ガイドレール１の両側面１ｂ，１ｂには、軸方向に長い
横断面ほぼ半円形のボール転動溝３が設けられている。
また、ガイドレール１の上面１ａには、レール全長に及
んで浅い凹条４が形成されており、その両側外縁は軸方
向に延びる平面部５になっている。６は図示しない基台
上に取り付ける取り付けボルトの挿通孔である。このボ
ルト挿通孔６は、案内レール１の軸方向に所定間隔で多
数設けてある。

スライダ２は、スライダ本体２Ａと、その前後両端にね
じ７で接合されたエンドキャップ８とを備えている。ス
ライダ本体２Ａには、その両袖部２ｂの内側面に、ガイ
ドレール１のボール転動溝３に対向する横断面ほぼ半円
形のボール転動溝９がそれぞれ形成されている。なお、
ガイドレールのボール転動溝３の溝底には、ワイヤー状
保持器Ｗ用の逃げ溝Ｗａが軸方向に沿って併設されてい
る。１０はスライダ２を工作機械のテーブル等に取り付
けるための、ボルトの挿通孔であり、スライダ２の天板
部２ａの４隅に設けられている。

ガイドレール１とスライダ２とに向き合わせて形成され
た両ボール転動溝３，９で形成されるボール転動路Ａに
は、多数のボールＢが転動自在に装填され、そのボール
Ｂの転動を介して、ガイドレール１とスライダ２が軸方
向に相対的に直線移動できるようになっている。この移
動につれて、ガイドレール１とスライダ２との間に介在
するボールＢは転動して、スライダ本体２Ａの端部に移
動する。スライダ２を軸方向に継続して移動させていく
ためには、これらのボールＢを循環させる必要がある。
そこで、スライダ本体２Ａの袖部２ｂの肉厚部向に、軸
方向に貫通するボール戻り通路１１が形成されるととも
に、スライダ本体２Ａの前後両端のエンドキャップ８
に、両ボール転動溝３，９（すなわちボール転動路Ａ）
とボール戻り通路１１とを連通させる略半ドーナツ形の
湾曲路１２を形成することにより、ボール循環経路が構
成されている。

この湾曲路１２は、エンドキャップ８の両袖部に半円状
の凹部を形成すると共に、エンドキャップ８の端面に、
半円柱凸状のリターンガイド１３を嵌合することにより
形成される。

なお、ガイドレール１において、スライダ２が摺動する
部分のボール転動溝３や凹条４にはゴミ，塵，埃等が
（以下、異物という）堆積してボールＢの円滑な転動を
妨げることから、エンドキャップ８には防塵シール１４
が取付けられている。

なお、図示されないが、ガイドレールの上面１ａの凹条
４にテープ部材を貼りつけて防塵効果を高めるようにし
てもよい。

更に、スライダ本体２Ａの内面において、ガイドレール
１の上面１ａに対向する面に、軸方向の全長にわたっ
て、ガイドレール１の幅に略等しい幅の凹溝２０が形成
されている。又、スライダ本体２Ａの天板部２ａの中心
には、軸方向に間隔をおき、天板部２ａを上下に貫くピ
ン孔２１が、図では２個穿設され、そのピン孔２１の上
端は面取りされて斜面２１ａになっている。

上記の凹溝２０内には、厚板状の固体潤滑部材２２が、
略一杯に収納されている。固体潤滑部材２２は円板状で
も角ブロック状でもよい。この固体潤滑部材２２には、
グラファイトの固形物を利用できる。又ＷＳ_２、ＭｏＳ
_２等の固体潤滑剤を母材に含浸させたり、粘着性のない
バインダで固化させたり、あるいはＷＳ_２、ＭｏＳ_２等
の固体潤滑剤とＣｕ，Ｓｎ，Ｔａ等の金属とを焼結した
自己潤滑性複合材等で形成されたものでよい。

この固定潤滑部材２２には、スライダ本体２Ａに設けた
ピン孔２１に対応する位置に、ピン孔２３が形成されて
いる。このピン孔２３の下端は面取りされて斜面２３ａ
が形成されており、上端側には座ぐり２４が形成されて
いる。

そして、両ピン孔２１，２３にピン２５が挿通されると
共に、座ぐり２４内には、固体潤滑部材２２をガイドレ
ール上面の平面部５に対して弾圧する弾性部材としての
皿ばね２６が挿入され、ピン２５の上下両端はかしめて
ある。このピン２５は、ガイドレール１からスライダ２
を取り外したとき、固体潤滑部材２２が落下してしまわ
ないように、落下防止ピンとして機能する。

次に作用を説明する。

いま、ガイドレール１上のスライダ２を軸方向に移動さ
せると、ボール転動路Ａに挿入されたボールＢがスライ
ダ２の移動に伴って転動し、スライダ２に対してスライ
ダ２の移動方向とは逆方向に移動する。そして、スライ
ダ２の端部において、エンドキャップ８に設けられた湾
曲路１２に導かれてＵターンする。

続いて、ボール戻り通路１１を通って反対側のエンドキ
ャップ８に到り、湾曲路１２により再度Ｕターンされて
ボール転動路Ａに戻り、転動を続行しつつ移動する循環
を繰り返す。

上記スライダ２の移動の際、スライダ２に取りけられた
固体潤滑部材２２は、皿ばね２６に押圧されてガイドレ
ール上面１ａの平面部５にこすりつけられ、少しづつ摩
耗していく。この場合、固体潤滑部材２２は、ガイドレ
ール１のボール転動溝３の溝面には直接接触しておら
ず、したがってボール転動溝３の溝面には固体潤滑被膜
は形成されない。一方、ガイドレール上面１ａの平面部
５にこすりつけられて形成される固体潤滑部材２２の被
膜は、漸次剥離して微細な摩耗粉を生じる。その摩耗粉
がガイドレールのボール転動溝３や、スライダのボール
転動溝９の溝面、及びボールＢの表面に落ちて付着す
る。かくして、スライダ２の往復移動によって、固体潤
滑部材２２の微粉末がボール転動溝３，９の全域に及び
まんべんなく供給されることにより潤滑される。

この潤滑は、潤滑被膜ではなくて、固定潤滑部材２２の
微細な粉末で行われるから、潤滑が安定している。因
に、固体潤滑材を直接にボール転動溝に押し当てて溝面
に潤滑被膜を形成する方式では、初めにボール転動の溝
面に形成された固体潤滑被膜が、ボールＢの転動により
剥離されてボール転動面の外側で盛り上がる。そのた
め、この盛り上がり部に邪魔されて、ボール転動溝面の
溝面に新たな固体潤滑被膜ができにくくなり、潤滑が不
安定になる。

本実施例による固体潤滑部材２２の微粉末は、固体潤滑
部材２２が残っている限り、長期にわたり、連続的に、
且つむらなく供給される。

又、固体潤滑部材２２は、ボール転動路Ａから離れた個
所に配置されており、ボールＢに与えられる負荷を潤滑
材料で直接に受けることがないから、リニアガイド装置
を重負荷で使用しても差支えない。又、スライダ２をガ
イドレール１から取り外したとき、ピン２５に支持され
る固体潤滑部材２２は、脱落しないから、取り扱いが極
めて容易である。

この実施例ではスライダ本体２Ａに凹溝２０を設けた
が、スライダ本体２Ａの曲げ強さを高くしたい場合は固
体潤滑部材を円板状とし、スライダ本体２Ａに円形状の
凹所を設けるようにすることができる。

第４図、第５図は、本考案を他の直線案内軸受であるボ
ールスプラインに適用した場合の第２の実施例を示すも
のである。

直線案内軸であるスプライン軸３１に、筒形のスライダ
３２が挿通されている。スプライン軸３１は、その横断
面形状が変形六角形状を有し、短辺３１ａと長辺３１ｂ
とが交互に隣接している。各短辺３１ａ部分の軸外面の
コーナ部には、軸方向のボール転動溝３３が２条づつ形
成されているが、長辺３１ｂ部分は平滑面である。

スライダ３２は、円筒状の外筒３２Ａと、その内周面側
に止め輪３４，３４で軸方向動不能に取付けられた保持
器３５を備えている。この保持器３５の全長は外筒３２
Ａより短く形成されており、これにより外筒３２Ａの一
端側の内面には、固体潤滑部材３６の取付け空間３７が
設けられる。

外筒３２Ａの内周面には、略全長に及び軸方向に、比較
的浅い凹所３８と、深い凹所３９が各３条と、両凹所を
仕切る６条の突部４０とが交互に形成されて、横断面形
状が花模様をなしている。浅い凹所３８には、スプライ
ン軸３１の短辺３１ａに形成された２条のボール転動溝
３３に対向するボール転動溝４１が、２条づつ形成され
ている。深い凹所３９は、前記ボール転動溝４１に平行
するボール戻り通路になっている。

保持器３５は、外周面が円筒状、内周面がスプライン軸
３１の変形六角断面形状に合わせて形成されており、そ
の外周面に、ボールＢの転動する軸方向に長い長円形状
のボール循環溝４２が６ヶ所形成され、その溝の一方の
直線部分には切欠き窓４３が設けられ、他方の直線部分
は外筒の深い凹所３９に面している。

ボールＢは、スライダ３２の移動に伴ってボール循環溝
４２内を循環転動し、保持器３５の切欠き窓４３の位置
では、スライダ軸のボール転動溝３３と外筒３２Ａの内
周面の浅い凹所３８に設けられたボール転動溝４１とに
同時接触をし、荷重を受けながら転動する。

外筒３２Ａの一端側に設けた固体潤滑部材収納空間３７
において、外筒内周面の深い凹所３９に、ばね座４４が
形成されており、ここに取りつけた圧縮コイルばね４５
の弾性力で、固体潤滑部材３６がスライダ軸の長辺３１
ｂ部分の平滑面に押しつけられている。なお固体潤滑部
材３６は外筒内周面の３ヶ所の凹所３９に取付けられて
いるが、図では１個所のみ示し、他は図示を省略してい
る。

以上のような構成を有するボールスプライン軸における
固体潤滑部材３６の作用、効果は上記リニアガイド装置
の場合と同様であり、固体潤滑部材３６から供給される
摩耗微粉により潤滑が行われる。

なお、上記第２の実施例では、固体潤滑部材３６を外筒
３２Ａの一端側にのみ設けた場合に付いて説明したが、
これに限らず、スライダ３２の両端に設けられるように
してもよい。

また、上記第１，第２の各実施例における固体潤滑部材
２２，３６を、案内軸１，３１の外周面に弾圧する弾圧
部材として、皿ばね２６又はコイルばね４５を用いたも
のを示したが、その他例えば、ゴムブッシュ，スポンジ
等でもよい。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案によれば、直線案内軸受に
おけるスライダの内面の案内軸のボール転動溝に接しな
い個所に、案内軸の外面に当接され漸次に生じる潤滑剤
摩耗粉を被潤滑部に供給する固体潤滑部材と、該固体潤
滑部材を軸の外周に押圧する弾性部材とを設けた。その
ため、ボールに与えられる負荷を固体潤滑部材で直接に
受けることなく、又直線案内軸受の作動で漸次に生じる
摩耗粉により潤滑されるので、固体潤滑部材が存在する
限り、長期に且つ重負荷荷重でも良好な潤滑が得られる
とい効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１の実施例を示すリニアガイド装置
の正面図で、右半分のエンドキャップを取り除き、要部
を断面で表す。第２図は第１図に示すものの全体斜視
図、第３図は第１図のIII-III線断面図である。第４図
は本考案の第２の実施例を示すボールスプラインの縦断
面図、第５図は横断面図である。図中、１，３１は案内軸、２，３２はスライダ、３，３
３は（案内軸の）ボール転動溝、９，４１は（スライダ
の）ボール転動溝、Ｂはボール、２２，３６は固体潤滑
部材、２６，４５は弾性部材。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】外面に軸方向のボール転動溝を有して延長
された案内軸と、該案内軸に遊嵌されると共に案内軸の
ボール転動溝に対向するボール転動溝を内面に有するス
ライダと、前記両方のボール転動溝に転動自在に嵌合し
前記案内軸とスライダの相対直線運動時に転動移動する
多数のボールとを備えた直線案内軸受において、前記スライダの内面であって前記案内軸のボール転動溝
に接しない個所に取付けられて、前記案内軸の外面に当
接され漸次に生じる潤滑剤摩耗粉をボール転動溝に供給
する固体潤滑部材と、該固体潤滑部材を案内軸の外面に
押圧する弾性部材とを備えたことを特徴とする固体潤滑
直線案内軸受。