JPH07110030A

JPH07110030A - 潤滑剤供給部材を有する直動装置

Info

Publication number: JPH07110030A
Application number: JP5254401A
Authority: JP
Inventors: Toru Tsukada; 徹塚田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1993-10-12
Filing date: 1993-10-12
Publication date: 1995-04-25

Abstract

(57)【要約】【目的】移動体の内部の転動体に対して、常に適正な量
の潤滑剤を長期にわたり安定して自動的に供給できるメ
インテナンスフリーで長寿命の直動装置を提供する。【構成】直線状に延びる案内軸１と、案内軸１に案内さ
れて直線移動する移動体２との間に多数の転動体８が介
挿され、転動体８は移動体２に形成された転動体転動溝
５内を転動しつつ移動体２内部を循環するようにした直
動装置において、転動体転動溝５の荷重を支持する面の
近傍に潤滑剤含有ポリマからなる潤滑剤供給部材１４を
設けた。その潤滑剤供給部材１４から潤滑剤が経時的に
徐々にしみ出して転動体転動溝５や転動体８に自動的に
供給される。そのため、長期間にわたり良好な潤滑が可
能になった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リニアガイド装置やボ
ールねじ装置やボールスプライン装置等の直動装置に係
り、特に、その構成部品である移動体内を転動する多数
の転動体に対して長期にわたり潤滑剤を自動的に供給す
ることを可能とした潤滑剤供給部材を有する直動装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般的に使用される直動装置とし
ては、機械テーブル等を直線駆動するボールねじ装置で
代表される駆動系装置や、機械テーブル等を案内支持す
るリニアガイド装置で代表される案内系装置やそれらを
複合したＸＹテーブル装置等が知られている。いずれ
も、直線状に延びる案内軸と、その案内軸に案内されて
直線移動する移動体との間に多数の転動体が介挿され、
その転動体は移動体に形成された転動体転動溝内を転動
しつつ移動体内部を循環するようになっており、そのた
め、移動体は極めて滑らかに安定した走行が可能であ
る。

【０００３】リニアガイド装置としては、例えば図１
０，図１１に示すように、外面に転動体転動溝３を有し
て軸方向に延びる案内レール１と、その案内レール１を
跨いで組み付けられた移動体であるスライダ２を備えた
ものが知られている。スライダ２はスライダ本体２Ａと
その両端部に取り付けられたエンドキャップ２Ｂとから
なり、スライダ本体２Ａは両袖部４の内側面に案内レー
ル１の転動体転動溝３に対向する転動体転動溝５が形成
されるとともに、袖部肉厚部を軸方向に貫通する転動体
戻し路６を有している。一方、エンドキャップ２Ｂは、
スライダ本体２Ａの転動体転動溝５とこれに平行な転動
体戻し路６とを連通させる湾曲路７を有しており、それ
らの転動体転動溝５と転動体戻し路６と両端の湾曲路と
で転動体の循環路が形成されている。その転動体の循環
路内には転動体である多数のボール８が装填されてい
る。なお、スライダ２の転動体転動溝５内の転動体８は
ワイヤ保持器Ｈで脱落しないように保持されている。

【０００４】案内レール１に転動体８を装填済のスライ
ダ２を組み付けると、図１０に示すように、案内レール
１の外面とスライダ２の内面とが僅かのすき間空間部１
５を介して対向する。このように案内レール１に組み付
けたスライダ２は、対向する両転動体転動溝３，５内の
転動体８の転動を介して案内レール１に沿い滑らかに移
動し、その移動中、転動体８はスライダ２内の転動体循
環路を無限循環する。

【０００５】スライダ２の外部には、防塵のために両端
にサイドシール９、下面にアンダーシール１０が装着
されている。スライダ２の内部には、エンドキャップ２
Ｂに設けた潤滑剤供給口１１に取り付けたグリースニッ
プルＧからグリースや潤滑油などの潤滑剤が充填され
る。潤滑剤Ｌはエンドキャップ２Ｂの裏面に形成されて
いる給油路１２を通り、リターンガイド１３の穴を経て
湾曲路７内に注入され、そこを通過する転動体８に供給
される。そして、転動体８に付着して転動体転動溝５に
運ばれて滑らかな転動を助ける。その後、サイドシール
９やアンダーシール１０の間隙からスライダ外に流出し
ていく。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
直動装置にあっては、転動体の潤滑剤として潤滑油また
はグリースを外部から移動体の内部に定期的に供給して
やることが必要であり、そのため次のような種々の問題
点が生じていた。潤滑剤を供給する配管等の通路が詰まると、転動体転
動溝に潤滑剤が送りこまれなくなって、異常な摩耗が発
生し早期に疲れ寿命に達してしまう。

【０００７】潤滑剤は重力作用方向に流れ、反重力方
向に流すために圧力が必要であるから潤滑剤供給経路の
設計が難しく、しかも、僅かなすき間から油洩れしても
圧力は上がらなくなって反重力方向には流れなくなって
しまい転動体に順調に潤滑剤を送り込むことができなく
なってしまう。転動体に必要な量の潤滑剤が適正に供給されているか
どうかが確認できないため、例えばクリーンルームで使
用される場合、給油過剰であればダストの発塵が問題に
なり、反対に給油不足であれば異常摩耗を生じて装置寿
命を短くしてしまう。

【０００８】初めに封入した潤滑剤が消耗しきらない
ように定期的な補給が必要であり、そのための自動給油
装置を別途に設ければ費用が増大するし、設けなければ
定期補給の度にリニアガイド装置を使用している機械装
置の運転までいちいち停止しなければならず生産性を低
下させる。そこで、本発明は、このような従来の問題点
に着目してなされたものであり、直動装置の移動体の内
部の転動体に対して、常に適正な量の潤滑剤を長期にわ
たり安定して自動的に供給できるメインテナンスフリー
で長寿命の直動装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明は、直線状に延びる案内軸と、該案内軸に案内され
て直線移動する移動体との間に多数の転動体が介挿さ
れ、該転動体は前記移動体に形成された転動体転動溝内
を転動しつつ移動体内部を循環するようにした直動装置
において、前記転動体転動溝の荷重を支持する面の近傍
に潤滑剤含有ポリマからなる潤滑剤供給部材を設けるこ
ととしたのである。

【００１０】

【作用】本発明によると、案内軸と移動体との間に介挿
された転動体が転動しつつ移動する転動体転動溝の非負
荷部に設けた潤滑剤含有ポリマからなる潤滑剤供給部材
から、予め含有されている潤滑剤が経時的に徐々にしみ
出して、転動する転動体に長期間にわたり安定して均一
に供給される。この場合、潤滑剤含有ポリマに内に保持
されている潤滑剤は、転動体の転動に伴う温度上昇や転
動体の転動に伴う圧力等により流動化して潤滑剤供給部
材から少しづつ流れ出る。そして接触した転動体の面に
付着し、転動体転動溝面に供給されて油膜を形成する。
したがって、特に潤滑剤流通路を設ける必要はなく、ま
た、反重力方向に流すための圧力も不要で、常時適量の
潤滑剤が自然に供給される。

【００１１】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面を参照して説
明する。図１ないし図４に本発明の第１の実施例を示
す。なお、従来と同一または相当部分には同一の符号を
付す。この実施例は、本発明を代表的な案内系の直動装
置であるリニアガイド装置に適用した例である。図１は
リニアガイド装置の外形斜視図、図２は一部を断面で示
した正面図で、外面に転動体転動溝３を有して軸方向に
延びる案内軸としての案内レール１を跨いで、移動体と
して断面コ字形のスライダ２が組み付けられている。

【００１２】スライダ２はスライダ本体２Ａとその両端
部に取り付けられたエンドキャップ２Ｂとからなり、ス
ライダ本体２Ａは両袖部４の内側面に案内レール１の転
動体転動溝３に対向する転動体転動溝５が形成されると
ともに、袖部肉厚部を軸方向に貫通する転動体戻し路６
を有している。一方、エンドキャップ２Ｂは、スライダ
本体２Ａの転動体転動溝５とこれに平行な転動体戻し路
６とを連通させる図外の湾曲路を有しており、それらの
転動体転動溝５と転動体戻し路６と両端の湾曲路とで転
動体８の循環路が形成されている。その転動体８の循環
路内には転動体が多数装填されている。なお、スライダ
２の転動体転動溝５内の転動体８はワイヤ保持器Ｈで脱
落しないように保持されている。

【００１３】案内レール１に転動体８を装填済のスライ
ダ２を組み付けると、図２に示すように、案内レール１
の外面とスライダ２の内面とが僅かのすき間空間部１５
を隔てて対向する。このように案内レール１に組み付け
たスライダ２は、対向する両転動体転動溝３，５内の転
動体８の転動を介して案内レール１に沿い滑らかに移動
し、その移動中、転動体８はスライダ２内の転動体循環
路を無限循環する。

【００１４】スライダ２の外部には、防塵のために両端
にサイドシール９、下面にアンダーシール１０が装着
されている。エンドキャップ２Ｂに設けた潤滑剤供給口
１１にグリースニップルＧを取り付けて、そこからグリ
ースや潤滑油などの潤滑剤をスライダ２の内部に充填す
ることも可能である。しかし、この実施例の場合は、ス
ライダ本体２Ａの内部に次に述べるような潤滑剤の自動
供給構造が形成されていることから、外部からの潤滑剤
の供給は必ずしも必要ではない。

【００１５】すなわち、スライダ本体２Ａの内側面にあ
る転動体転動溝５の溝面には、図４に示すように、転動
体８が接触して負荷を受ける負荷部Ｐと転動体８が接触
して負荷を受けることがない非負荷部ＮＰとがあるが、
その非負荷部ＮＰである溝底部に、転動体転動溝５より
小さな溝１３を設けて、その溝１３内に潤滑剤含有ポリ
マからなる潤滑剤供給部材１４が固着されている。固着
手段は接着或いは嵌合等で良い。

【００１６】ここで、本発明の直動装置の潤滑剤供給部
材を形成する潤滑剤含有ポリマについて詳しく述べる
と、予め潤滑剤を含有させた潤滑剤含有の合成樹脂また
はゴムからなり、例えば次のようなものが好適に使用で
きる。ポリエチレン，ポリプロピレン，ポリブチレン，
ポリメチルペンテン等の基本的に同じ化学構造を有する
ポリα−オレフィン系ポリマーの群から選定したポリマ
に、潤滑剤としてポリα−オレフィン油のようなパラフ
ィン系炭化水素油、ナフテン系炭化水素油、鉱油、ジア
ルキルジフェニルエーテル油のようなエーテル油、フタ
ル酸エステル・トリメリット酸エステルのようなエステ
ル油等の何れかを混合して加熱溶融した後、所定の型に
注入して加圧しながら冷却固化させて成形したものであ
り、予め酸化防止剤，錆止め剤，摩耗防止剤，あわ消し
剤，極圧剤等の各種の添加剤を加えたものでもよい。

【００１７】上記ポリマの群は、基本構造は同じでその
平均分子量が異なっており、１×１０³〜５×１０⁶の
範囲におよんでいる。その中で、平均分子量１×１０³
〜１×１０⁶という比較的低分子量のものと、１×１０
⁶〜５×１０⁶という超高分子量のものとを、単独もし
くは必要に応じて混合して用いる。潤滑剤供給部材とし
て用いる潤滑剤含有ポリマの機械的強度を向上させるた
め、上述のポリα−オレフィン系ポリマーに、以下のよ
うな熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂を添加したもので
もよい。

【００１８】熱可塑性樹脂としては、ポリアミド，ポリ
カーボネート，ポリブチレンテレフタレート，ポリフェ
ニレンサルファイド，ポリエーテルスルホン，ポリエー
テルエーテルケトン，ポリアミドイミド，ポリスチレ
ン，ＡＢＳ樹脂等の各樹脂を使用することができる。熱
硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂，尿素樹
脂，メラミン樹脂，フェノール樹脂，ポリイミド樹脂，
エポキシ樹脂等の各樹脂を使用することができる。

【００１９】これらの樹脂は、単独または混合して用い
ても良い。更に、ポリα−オレフィン系ポリマーとそれ
以外の樹脂とを、より均一な状態で分散させるために、
必要に応じて適当な相溶化剤を加えてあっても良い。こ
の実施例の潤滑剤供給部材１４を形成する潤滑剤含有ポ
リマは、たとえば、低分子量ポリエチレン（分子量１×
１０³〜５×１０⁵）１４重量％と超高分子量ポリエチ
レン（分子量１×１０⁶〜５×１０⁶）６重量％からな
るポリエチレンに潤滑剤としてパラフィン系炭化水素油
８０重量％を混合して加熱溶融した後、所定の型に注入
して加圧しながら冷却固化させて成形したもので、転動
体転動溝５内の転動体８に接触する大きさを有してい
る。

【００２０】次に本発明の直動軸受の作動及び作用につ
いて説明する。機台に固定した案内レール１上をスライ
ダ２が移動すると、転動体８は転動体転動溝３と負荷転
動体転動溝５でなる負荷転動体転動路内を転動しつつス
ライダ２の移動方向にスライダ２より遅い速度で移動
し、一端側の湾曲路でＵターンして転動体戻し路６を逆
方向に転動しつつ移動し、他端側の湾曲路で逆Ｕターン
して負荷転動体転動路内に戻る循環を繰り返す。

【００２１】こうしてリニアガイド装置が駆動される
と、スライダ２の転動体転動溝５内にある転動体８が底
部の溝１３内に固着されている潤滑剤供給部材１４に接
触しつつ転動する。そのため、潤滑剤供給部材１４が圧
力を受けると共に転動体８との接触熱で温度が上がる。
その熱が潤滑剤含有ポリマに予め含有されている潤滑剤
を流動化して、潤滑剤供給部材１４から潤滑剤が経時的
に徐々にしみ出し転動体８の表面に付着するから、適正
な量の潤滑剤が均一に供給される。また、スライダ２の
加速時や減速時の慣性力が加わる場合には、潤滑剤供給
部材１４から潤滑剤がしみ出しやすい。

【００２２】こうして、潤滑剤が転動体８と転動体転動
溝５が接触している負荷部Ｐに自動的に供給され、長期
間にわたり安定した潤滑が行われる。したがって、殊更
に潤滑剤を外部からスライダ２に定期的に供給しないで
も低トルクで良好な運転を長期間続けることができる。
また、潤滑剤供給部材１４と負荷転動体転動路内の転動
体８とは接触しているため、わざわざ潤滑剤供給路をス
ライダ内部に設けないでも、潤滑剤は自然に流れて負荷
転動体転動路内の転動体８に供給されるから、従来スラ
イダのエンドキャップ内に設けていた複雑な潤滑剤供給
路は必要がなくなり、装置構成が単純化できる。

【００２３】また、たとえリニアガイド装置を図１の場
合とは天地逆にして使用しても、潤滑剤供給部材１４か
ら流れ出た潤滑剤は転動体８に同様に供給でき、特に加
圧する必要もない。したがって本実施例によれば、潤滑
剤の流れ方を気にすることなく、どのような方向にもリ
ニアガイド装置を機械装置に組み付けることができる。
また、潤滑剤供給部材１４の含油量は、潤滑剤含有ポ
リマの潤滑剤含有率を適切に設定することに決めること
ができるから、負荷転動体転動路を転動している転動体
８に対する潤滑剤の供給を必要最少限にすることができ
て、潤滑剤過剰による発塵や潤滑剤不足による異常摩耗
の問題も防止され、例えばクリーンルームでも好適に使
用可能になる。

【００２４】また、メインテナンスフリーが実現され
て、定期給油のための自動給油システムも不要でそれに
関連する費用が節約できるし、定期給油に伴う生産性低
下の問題も生じない。図５に第２の実施例を示す。案内
レールの上下の転動体転動溝３，３のピッチとスライダ
本体の上下の転動体転動溝５，５のピッチをずらして予
圧を付与する構造のリニアガイド装置にあっては、転動
体８と接触するのは各転動体転動溝の片方のフランク面
であるので（例えば荷重作用線Ｓの方向にて接触）、こ
の場合には前記第１実施例において転動体転動溝５の溝
底に形成した溝１３に代えて、転動体転動溝５の非負荷
部ＮＰのほぼ全部の面に及ぶ溝１６Ａを設けて、その溝
１６Ａを埋める大きさの潤滑剤含有ポリマからなる潤滑
剤供給部材１６を固着して設けてもよい。

【００２５】この実施例によれば、潤滑剤供給部材を設
ける面を広くとれるので、より多量の潤滑剤を潤滑剤供
給部材１６に供給できる利点がある。作用は第１の実施
例とほぼ同様であるが、この場合はより長寿命化が可能
となる。図６に第２の実施例の変形例を示す。この実施
例は、転動体転動溝５の非負荷部ＮＰの面のほぼ半分の
大きさの溝１７を設けて、その溝１７を埋める大きさの
潤滑剤含有ポリマからなる潤滑剤供給部材１８を固着し
て設けたものであり、上記第１の実施例の潤滑剤供給部
材１４と第２の実施例の潤滑剤供給部材１６との中間の
量の潤滑剤を保持できる。作用・効果は第２の実施例と
ほぼ同様である。

【００２６】図７，図８に第３の実施例として、代表的
な駆動系の直動装置であるボールねじ装置に本発明を適
用したものを示す。外周面２１ａに螺旋状のねじ溝２１
ｂを有して直線状に延びる案内軸としてのねじ軸２１
に、内周面２２ａにねじ軸２１のねじ溝２１ｂに対応し
た転動体転動溝としてのねじ溝２２ｂを有する移動体と
してのボールねじナット２２が、転動体である多数のボ
ール２３を介して螺合されている。ボールねじナット２
２の胴部外面には、前記対向した両ねじ溝２１ｂ，２２
ｂで形成された螺旋状空間内を転動しつつ移動する転動
体２３を導いて循環させるためのボール循環路を形成す
る循環チューブ２５が組み付けられている。循環チュー
ブ２５は、ほぼコ字形状で両端にチューブタング部を有
している。一方、ボールねじナット２２には、図示され
ないが外周面から内径のねじ溝に抜ける貫通孔が複数状
のねじ溝を隔てて二個一対に形成されている。循環チュ
ーブ２５は両端をこの貫通孔に差し入れてボールねじナ
ット２２の外部に装着され、チューブ押さえ部材２８を
介してねじ２９で締め付け固定されている。

【００２７】上記ねじ軸２１のねじ溝２１ｂ及びボール
ねじナット２２の内面のねじ溝２２ｂは、共に図９に示
すようにゴシックアーチ溝とされ、それぞれ転動体２３
が接触する負荷部Ｐと接触しない非負荷部ＮＰとを有し
ている。そのボールねじナット２２のねじ溝２２ｂの非
負荷部ＮＰである溝底部に、小溝２６が螺旋状に形成さ
れ、その小溝２６内に潤滑剤含有ポリマからなる潤滑剤
供給部材２７が接着或いは嵌着等の手段で固着されてい
る。

【００２８】ねじ軸２１が回転すると、ボールねじナッ
ト２２内の転動体２３は相対するねじ溝２１ｂ，２２ｂ
で形成された螺旋状空間をねじ軸回転方向に転動し、循
環チューブ２５を経て循環移動する。その転動体２３の
転動を介してボールねじナット２２はねじ軸２１に沿い
直線方向に送られる。こうしてボールねじが駆動される
と、ボールねじナット２２に嵌着されている潤滑剤含有
ポリマからなる潤滑剤供給部材２７から潤滑剤が経時的
に徐々に滲み出して、潤滑剤含有ポリマに接触しつつ転
動する転動体２３に供給され、ねじ溝２１ｂ，ねじ溝２
２ｂへと均一にくまなく行き渡って長期間にわたり安定
した潤滑が行われる。したがって、殊更に潤滑剤を外部
から供給せずに、低トルクで良好な運転を長時間続ける
ことができる。

【００２９】なお、ボールねじ装置は図９に示すような
ねじ軸のねじ溝のピッチとボールねじナットのねじ溝の
ピッチをずらして予圧を付与する構造としたものが多い
が、このような形式のボールねじでは転動体と接触する
フランク面はねじ溝の片側となる。したがってリニアガ
イド装置の場合と同様にボールねじ装置においても図
５，図６に示すように溝の一方のフランク面に凹溝を設
けて、そこに潤滑剤供給部材を配しても良い。

【００３０】また、以上の各実施例において、潤滑剤含
有ポリマから供給される潤滑剤に加えて、リニアガイド
装置であればスライダ２の潤滑剤供給口１１に取り付け
たグリースニップルＧ等から、またボールねじ装置であ
れば組立時にグリースを充填して内部空間に封入するよ
うにしてもよい。このようにして本発明の潤滑剤供給部
材による潤滑方式と外部からの直接潤滑剤供給方式とを
併用すると、たとえ外部からの潤滑剤供給通路が詰まっ
たりしても、潤滑剤供給部材による潤滑方式で潤滑剤の
供給が続けられるから、従来のように潤滑経路詰まりに
よる潤滑異常による異常摩耗や早期寿命等が防止できて
潤滑による事故は発生しない。

【００３１】また、本発明が適用できるリニアガイド装
置は、実施例のタイプに限定されず、例えば負荷転動体
転動溝が片側二条以外のものでも良く、また転動体がボ
ールではなくころであっても良い。またボールねじ装置
も実施例のタイプに限定されない。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
直線状に延びる案内軸と、該案内軸に案内されて直線移
動する移動体との間に多数の転動体が介挿され、該転動
体は前記移動体に形成された転動体転動溝内を転動しつ
つ移動体内部を循環するようにした直動装置において、
前記転動体転動溝の荷重を支持する面の近傍に潤滑剤含
有ポリマからなる潤滑剤供給部材を設けたため、その潤
滑剤供給部材から潤滑剤が経時的に徐々にしみ出して転
動体や負荷転動体転動路に自動的に均一に供給され、そ
の結果、常に適正な量の潤滑剤を長期にわたり安定して
自動的に供給できるメインテナンスフリーで長寿命の直
動装置を提供することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるリニアガイド装置全体
斜視図である。

【図２】図１のリニアガイド装置の一部を断面した正面
図である。

【図３】図１のリニアガイド装置のスライダの天地を逆
にして示す斜視図である。

【図４】図１のリニアガイド装置のスライダの転動体転
動溝の拡大断面図である。

【図５】本発明のリニアガイド装置の第２実施例のスラ
イダの転動体転動溝の拡大断面図である。

【図６】本発明のリニアガイド装置の第２実施例の変形
例のスライダの転動体転動溝の拡大断面図である。

【図７】本発明の第３実施例であるボールねじ装置の全
体平面図である。

【図８】図７の縦断面図である。

【図９】図８のねじ溝部分の拡大断面図である。

【図１０】従来のリニアガイド装置の一部を断面した正
面図である。

【図１１】図１０のリニアガイド装置のスライダの天地
を逆にして示す分解斜視図である。但しサイドシールと
アンダーシールは片方のみを示す。

【符号の説明】

１案内軸２移動体５転動体転動溝８転動体１４潤滑剤供給部材１６潤滑剤供給部材１８潤滑剤供給部材２１案内軸２２移動体２２ｂ転動体転動溝２３転動体２６潤滑剤供給部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直線状に延びる案内軸と、該案内軸に案
内されて直線移動する移動体との間に多数の転動体が介
挿され、該転動体は前記移動体に形成された転動体転動
溝内を転動しつつ移動体内部を循環するようにした直動
装置において、前記転動体転動溝の荷重を支持する面の
近傍に潤滑剤含有ポリマからなる潤滑剤供給部材を設け
たことを特徴とする直動装置。