WO2020183926A1 - 転がり案内装置のセンサ取付け構造及びそれに使用するセンサユニット - Google Patents

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WO2020183926A1
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diameter portion
mounting hole
track rail
large diameter
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秀生 斉藤
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Thk株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/08—Arrangements for covering or protecting the ways
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C41/00—Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00—Testing of machine parts
    • G01M13/02—Gearings; Transmission mechanisms

Definitions

  • the present invention is applied to a rolling guide device in which a moving member is assembled to a track rail via a large number of rolling elements, and is mounted on the track rail to measure various physical quantities such as vibration and sound. Regarding the sensor unit used for this.
  • this type of rolling guide device is assembled to the track rail via a track rail on which a rolling surface of a rolling element is formed along the longitudinal direction and a large number of rolling elements that roll on the rolling surface.
  • it is equipped with a moving member that can reciprocate along the track rail.
  • the moving member has a load rolling surface on which the rolling element rolls while applying a load, and the load rolling surface faces the rolling surface of the track rail to form a load passage of the rolling element. It is configured.
  • the moving member has a non-load passage for circulating the rolling element from one end to the other end of the load passage, and the infinite circulation path of the rolling body is formed by the continuous load passage and the no-load passage. It is configured. As a result, the moving member can move along the track rail without limiting the stroke.
  • the product life of the rolling guide device mainly depends on the fatigue of the rolling surface of the track rail and the load rolling surface of the moving member. However, if the rolling surface, the load rolling surface, and the rolling elements such as balls and rollers that roll on the rolling surface are not properly lubricated by the lubricant, or if an excessive load is applied, the rolling surface is described. Flaking of surfaces and load-rolling surfaces may occur at an early stage, shortening the product life of the rolling guide device.
  • the use of the rolling guide device is various, and the use environment and load load, etc. in the application such as the environment where a special foreign substance falls on the track rail or the environment of extremely high temperature or low temperature (hereinafter, "use condition"). The progress of fatigue on the rolling surface, etc. must be affected by the above.
  • the operating status of the rolling guidance device is sequentially detected by various sensors and changes from moment to moment based on the detected contents. It is desirable to be able to grasp the state of the rolling guidance device.
  • Patent Document 1 an acceleration sensor is attached to the track rail or a moving member, the detection signal of the acceleration sensor is analyzed, and then the analysis result is compared with predetermined reference data to determine the presence or absence of abnormality in the rotary bearing.
  • a diagnostic system for judgment has been proposed.
  • Patent Document 2 discloses a diagnostic system that outputs a detection signal of a sensor fixed to the track rail as a radio wave to an external diagnostic device.
  • the present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is a state in which the stroke range of the moving member with respect to the track rail is not limited, and various sensors are still mounted on the track rail. It is an object of the present invention to provide a sensor mounting structure of a rolling guide device capable of easily performing maintenance of the moving member, and a sensor unit used therein.
  • Another object of the present invention is to provide a rolling guide device capable of protecting a sensor mounted on a track rail from the environment even in an environment where various liquids, oils, dusts, etc. fall on the rolling guide device. It is an object of the present invention to provide a sensor mounting structure and a sensor unit used therein.
  • the present invention has a sensor mounting structure for fixing various sensors to the track rail by using the mounting holes of the fixing bolts provided on the track rail of the rolling guide device, and the mounting holes are the fixing bolts. It includes a large-diameter portion for accommodating the head and a small-diameter portion that opens to the bottom of the large-diameter portion and through which the shaft portion of the fixing bolt is inserted. Then, the case of the sensor is housed in the large diameter portion of the mounting hole to bring the case into contact with the bottom portion of the large diameter portion, while the mounting hole is housed in the large diameter portion containing the case of the sensor. The closing cap of the above is fitted to seal the mounting hole.
  • the present invention is a sensor unit that is mounted in a mounting hole of a fixing bolt provided on a track rail of a rolling guide device and measures an operating state of the rolling guide device.
  • the mounting hole is a fixing bolt of the fixing bolt. It includes a large-diameter portion for accommodating the head and a small-diameter portion that opens to the bottom of the large-diameter portion and through which the shaft portion of the fixing bolt is inserted.
  • the sensor unit is provided integrally with the sensor case and the sensor case which is housed in the large diameter portion of the mounting hole and abuts on the bottom of the large diameter portion, and is fitted to the large diameter portion. It is equipped with a closing cap that seals the mounting holes.
  • the stroke range of the moving member with respect to the track rail is not limited by mounting the sensor. Moreover, maintenance of the moving member can be easily performed while the sensor is still mounted on the track rail. Further, since the bolt mounting hole in which the sensor is housed is sealed by the closing cap, the sensor mounted on the track rail can be mounted even in an environment where various liquids, oils, dusts, etc. fall on the track rail. It is possible to reliably protect from the environment.
  • the sensor since the case of the sensor is brought into contact with the bottom of the large diameter portion of the mounting hole, the change in physical quantity caused by the sensor on the track rail, for example, the sensor is a vibration sensor. In the case of, the vibration generated in the track rail can be reliably transmitted to the sensor.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of a rolling guide device that is a target of the sensor mounting structure of the present invention.
  • This rolling guide device is composed of a track rail 1 extending in a straight line and a moving member 2 assembled to the track rail 1 via a large number of balls as rolling elements, and is a fixing portion of various mechanical devices.
  • the track rail 1 is formed in a long body having a substantially quadrangular cross section. A plurality of rolling surfaces 11 of the ball are formed on the track rail 1 along the longitudinal direction. Further, the track rail 1 is formed with a plurality of mounting holes 12 penetrating from the upper surface to the bottom surface at predetermined intervals in the longitudinal direction, and the track rail 1 is formed by using the fixing bolts inserted into the mounting holes 12. Can be firmly fixed to the fixed portion.
  • the moving member 2 is roughly divided into a metal main body member 21 and a pair of synthetic resin lids 22 attached to both ends of the main body member 21 in the moving direction.
  • the moving member 2 is provided with a plurality of infinite ball circulation paths corresponding to each rolling surface 11 of the track rail 1.
  • the main body member 21 constituting the moving member 2 is formed with a load rolling surface facing the rolling surface 11 of the track rail 1, and the ball is formed on the rolling surface 11 of the track rail 1 and the main body member 21. It rolls while applying a load to and from the load rolling surface.
  • the main body member 21 is formed with a ball return passage in parallel with the load transfer surface, and the ball rolls in the return passage without applying a load.
  • the pair of lids 22 are provided with a direction change path connecting the load rolling surface and the return passage, and the ball rolling on the rolling surface 11 of the track rail is provided with the direction change path.
  • a seal member 23 for sealing the gap between the moving member 2 and the track rail 1 is mounted on the outside of each lid 22.
  • the seal member 23 slides into contact with the track rail 1 as the moving member 2 reciprocates, and removes dust and oil adhering to the surface of the track rail 1.
  • the rolling guide device of the embodiment described with reference to the drawings is merely an example to which the sensor mounting structure of the present invention can be applied, and the shape of the track rail 1 is not limited to this. Further, although the rolling guide device described with reference to the drawings shows that a ball is used as a rolling element, the present invention can also be applied to a rolling guide device using a roller.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the track rail 1 cut along the longitudinal direction, and shows a state in which the track rail 1 is fixed to the base portion 3 by using the fixing bolt 13.
  • the mounting holes 12 of the track rail 1 are formed in two stages of a large diameter portion 12a and a small diameter portion 12b.
  • the large diameter portion 12a is set to have an inner diameter slightly larger than the diameter of the head of the fixing bolt 13, while the small diameter portion 12b has an inner diameter smaller than the diameter of the head of the fixing bolt 13 and has the large diameter portion. It is open to the bottom of 12a.
  • the head portion of the fixing bolt 13 is housed in the large diameter portion 12a, and the shaft portion of the fixing bolt 13 passes through the small diameter portion 12b to the base portion. It is designed to be screwed into the tap hole 30 of 3.
  • a hexagon socket head cap screw is used as the fixing bolt 13 so that the fixing bolt 13 can be fastened while the head is housed in the large diameter portion 12a.
  • a disk-shaped closing cap is provided for the large diameter portion 12a of the mounting hole 12. 4 is installed.
  • the maximum outer diameter of the closing cap 4 is set to be slightly larger than the inner diameter of the large diameter portion 12a of the mounting hole 12, and when the closing cap 4 is press-fitted into the mounting hole 12, it becomes a top plate surface of the closing cap 4.
  • the upper surface of the track rail 1 forms a continuous flat surface. As a result, the adhesion of the seal member 23 to the track rail 1 is improved.
  • the sensor unit 5 incorporating various sensors is fixed to the track rail 1 by using the mounting holes 12.
  • the sensor unit 5 detects a change in physical quantity that occurs when the moving member 2 and the track rail 1 move relative to each other, and analyzes the detection signal output from the sensor unit to detect the change in physical quantity. It is possible to diagnose changes in the state with the use of the rolling guide device over time.
  • vibration generated in the track rail 1 is selected as the physical quantity to be detected by the sensor unit 5, for example, an acceleration sensor can be used as the sensor built in the sensor unit 5. Further, if the change in sound generated when the moving member 2 moves along the track rail 1 is to be detected by the sensor unit 5, a microphone may be used as the built-in sensor of the sensor unit 5. it can.
  • the sensor unit 5 is fixed to the track rail 1 by using any one of a plurality of mounting holes 12 provided in the track rail 1.
  • the mounting hole 12 for mounting the sensor unit 5 can be arbitrarily selected, but in consideration of the secure fixing of the track rail 1 to the base portion 3, the vicinity of the end portion of the track rail 1 in the longitudinal direction. It is preferable to select the mounting hole 12 located at.
  • FIG. 3 shows the first embodiment of the sensor unit 5, and is a cross-sectional view showing a state in which the sensor unit 5 is fixed to the mounting hole 12 of the track rail 1.
  • the sensor unit 5 is composed of a sensor case 50 formed in a columnar shape and a magnet 51 provided at the bottom of the sensor case 50. Inside the sensor case 50, a sensor module as an electronic board on which various sensors such as an acceleration sensor and a temperature sensor are mounted is built. Further, the outer diameter of the sensor case 50 is set smaller than the inner diameter of the large diameter portion 12a of the mounting hole 12, while being set larger than the inner diameter of the small diameter portion 12b of the mounting hole 12.
  • the sensor case 50 of the sensor unit 5 is in contact with the bottom surface of the large diameter portion 12a.
  • the sensor case 50 is attracted to the bottom surface of the large diameter portion 12a by the magnetic force of the magnet 51.
  • the vibration generated in the track rail 1 is reliably transmitted to the sensor case 50 of the sensor 5.
  • a wiring 52 that supplies power to the sensor module housed in the sensor case 50 and sends a detection signal of the sensor mounted on the sensor module to a control unit (not shown) is drawn from the sensor case 50. ..
  • the wiring 2 is pulled out from the track rail through the small diameter portion of the mounting hole, and is input to a control unit that diagnoses the state of the rolling guide device, for example, a computer in which a diagnostic program is installed.
  • the mounting hole 12 into which the sensor unit 5 is mounted is sealed by the closing cap 4 in the same manner as the other mounting holes 12 into which the fixing bolt 13 is inserted, so that dust, oil, etc. adhere to the sensor unit 5. Be prevented.
  • the moving member 2 moves along the track rail 1.
  • the moving member 2 and the sensor unit 5 do not interfere with each other, and the stroke range of the moving member 2 can be set by effectively utilizing the length of the track rail 1.
  • the moving member 2 can be pulled out from the track rail 1 while the sensor unit 5 is still mounted on the track rail 1, and maintenance of the moving member 2 can be easily performed.
  • the sensor unit 5 can be mounted even in an environment where dust, oil, or the like falls on the track rail 1. It is possible to reliably protect from the environment.
  • FIG. 4 shows a second embodiment of the sensor unit that can be mounted in the mounting hole 12 of the track rail 1.
  • the sensor case 60 is formed in a columnar shape having substantially the same size as the large diameter portion 12a of the mounting hole 12, and the sensor case 60 can also be used as a closing cap for the mounting hole 12. It is functioning. That is, the outer diameter of the sensor case 60 is set to be slightly smaller than the inner diameter of the large diameter portion, and the height of the sensor case 60 substantially matches the depth of the large diameter portion 12a.
  • a magnet 61 is provided on the bottom of the sensor case 60 as in the first embodiment, and the sensor case is attracted to the bottom surface of the large diameter portion 12a by the magnetic force of the magnet 61.
  • An O-ring 62 is provided around the sensor case 60. Therefore, when the sensor case 60 is fitted into the mounting hole, the O-ring 62 is compressed between the inner peripheral wall of the large diameter portion 12a and the outer peripheral wall of the sensor case 60, and the sensor case 60 is said. It is fixed in the mounting hole 12.
  • the top plate surface 60a of the sensor case 60 and the upper surface of the track rail 1 form a continuous flat surface. That is, in the sensor unit 6 of the second embodiment, the sensor case of the first embodiment and the closing cap are integrated so that the sensor unit can be attached and the closing cap can be press-fitted in one operation. It has become. Further, in order to facilitate the replacement of the sensor unit 6, a notch portion 63 is provided in a part of the peripheral edge of the sensor case 60, and the sensor can be hooked by hooking a tool on the notch portion 63. The case 60 can be pulled out from the mounting hole 12.
  • the sensor case 60 has a built-in sensor module in which various sensors such as an acceleration sensor and a temperature sensor are mounted as in the first embodiment described above, and also transmits a detection signal of the sensor to the outside as a radio wave. It also has a built-in wireless module.
  • this wireless module for example, existing communication standards such as Bluetooth (registered trademark) and ZigBee (registered trademark) can be used.
  • the radio wave transmitted from this wireless module is received by a receiving device provided in a control unit (not shown), and the control unit diagnoses the state of the rolling guidance device based on the detection signal of the sensor.
  • the sensor unit 6 includes a battery 64 for supplying power to the sensor module and the wireless module.
  • the sensor unit 6 of the second embodiment uses the small diameter portion 12b of the mounting hole 12 as a storage space for the battery 64. That is, the battery 64 is formed in a tubular shape having a diameter smaller than the inner diameter of the small diameter portion 12b, and projects downward from the bottom portion of the sensor case 60.
  • the battery 64 is housed in the small diameter portion 12b, and the sensor unit 6 is accommodated in the small diameter portion 12b while sufficiently securing the capacity of the battery. It can be mounted inside the mounting hole 12.
  • the wiring for the track rail 1 is compared with that of the sensor unit 5 of the first embodiment described above. Very easy to install. Therefore, it can be easily applied to the track rail of the existing rolling guide device that has already been used as equipment, and the work efficiency of maintenance and inspection of the existing equipment can be improved.
  • the sensor case 60 is securely fixed to the large diameter portion 12a of the mounting hole 12 by the action of the O-ring, and the bottom portion of the sensor case 60 is securely fixed to the bottom surface of the large diameter portion 12a.
  • the magnet 61 provided at the bottom of the sensor case 60 can be omitted if it can be brought into contact with the sensor case 60.
  • FIG 5 and 6 show a third embodiment of the sensor unit that can be mounted in the mounting hole 12 of the track rail 1.
  • FIG. 5 is a perspective view showing the sensor unit 7 according to the third embodiment
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state in which the sensor unit 7 is mounted in the mounting hole of the track rail 1.
  • the sensor unit 7 is composed of a sensor case 70 housed in the large diameter portion 12a of the mounting hole 12 and a closing cap 71 press-fitted into the mounting hole 12.
  • the sensor case 70 is formed in a columnar shape having a diameter slightly smaller than the inner diameter of the large diameter portion 12a, and a sensor module and a wireless module are built in the sensor case 70 as in the second embodiment described above. There is. Further, a magnet 72 is provided on the bottom of the sensor case 70 as in the first embodiment and the second embodiment described above.
  • the closing cap 71 is made of synthetic resin, and is composed of a cap main body 71a, a connecting leg portion 71b that fits into the sensor case 70, and an elastic pressing portion 71c that connects the cap main body 71a and the connecting leg portion 71b.
  • the cap body 71a is formed in a columnar shape having an outer diameter slightly larger than the inner diameter of the large diameter portion 12a of the mounting hole 12, and is press-fitted into the large diameter portion 12a to close the mounting hole and the cap.
  • the top plate surface 73 of the main body 71a forms a plane continuous with the upper surface of the track rail 1.
  • the connecting leg 71b has a truncated cone shape and is fitted into a recess 70a formed in the sensor case 70. Therefore, in the state where the connecting leg portion 71b is fitted in the recess 70a, the closing cap 71 and the sensor case 70 are integrated, but the closing cap 71 is strongly pulled with respect to the sensor case 70. Then, the connecting leg portion 71b can be pulled out from the recess 70a of the sensor case 70, and the closing cap 71 and the sensor case 70 can be separated. That is, the closing cap 71 can be replaced with respect to the sensor case 70. Note that FIG. 5 shows a state in which the connecting leg portion 71b of the closing cap 71 is slightly lifted from the recess 70a of the sensor case 70.
  • the elastic pressing portion 71c provided between the cap main body 71a and the connecting leg portion 71b is elastically deformed freely, and exhibits a function of absorbing a change in the distance between the connecting leg portion 71b and the cap main body 71a. Further, the elastic pressing portion 71c is elastically deformed when the cap body 71a is press-fitted into the mounting hole 12, and the sensor case 70 is brought into the large diameter portion 12a of the mounting hole 12 by the elastic force generated by the elastic deformation. Press on the bottom of the.
  • the sensor case 70 is made of the large diameter portion 12a by the action of the elastic pressing portion 71c of the closing cap 71. It is pressed against the bottom surface, and the vibration of the track rail 1 can be reliably transmitted to the sensor case 70.
  • the rigidity of the elastic pressing portion 71c is such that the cap body 71a is placed on the track of the cap body 71a so that the cap body 71a does not float from the mounting hole 12 of the track rail 1 due to the elastic force of the elastic pressing portion 71c. It is preferable to appropriately select the rail 1 according to the magnitude of the load when press-fitting into the mounting hole 12.
  • a hollow portion 74 is provided in the center of the cap main body 71a, and the wall thickness of the cap main body 71a is reduced corresponding to the hollow portion 74. Therefore, when removing the closing cap 71 press-fitted into the mounting hole 12 of the track rail 1, a tool 75 having a hook at the tip is pierced into the center of the cap body 71a and penetrates the hollow portion 74. By doing so, the cap body 71a can be lifted by hooking on the tip of the tool 75.
  • the closing cap 71 can be easily removed from the mounting hole 12, and the sensor unit 7 can be removed. It is possible to easily carry out inspections and replacements. Further, even if the closing cap 71 is damaged by the use of the tool 75, the closing cap 71 is detachable from the sensor case 70, so that the sensor unit 7 can be regenerated by replacing only the closing cap 71. Then, the sensor unit 7 can be remounted in the mounting hole 12 of the track rail 1.
  • the bottom of the sensor case 70 can be reliably brought into contact with the bottom surface of the large diameter portion 12a by the action of the elastic pressing portion 71c of the closing cap 71, the bottom portion of the sensor case 70 can be reliably contacted.
  • the provided magnet 72 can be omitted.

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Abstract

軌道レール(1)に設けられた固定ボルトの取付け孔(12)を利用して当該軌道レール(1)に各種センサを固定する転がり案内装置のセンサ取付け構造であって、前記取付け孔(12)は、前記固定ボルトの頭部を収容する大径部(12a)と、前記大径部(12a)の底部に開口すると共に前記固定ボルトの軸部が挿通される小径部(12b)と、を備えている。そして、前記取付け孔(12)の大径部(12a)には前記センサのケース(50,60,70)を収容して当該ケースを前記大径部(12a)の底部に当接させる一方、前記センサ(5,6,7)のケースが収容された前記大径部(12a)に前記取付け孔(12)の閉塞キャップ(4)を嵌合させ、前記取付け孔(12)を密閉している。

Description

転がり案内装置のセンサ取付け構造及びそれに使用するセンサユニット
　本発明は、多数の転動体を介して移動部材が軌道レールに組み付けられた転がり案内装置に適用され、前記軌道レールに装着されて振動や音等の各種物理量を計測するためのセンサ取付け構造及びこれに使用するセンサユニットに関する。
　従来、この種の転がり案内装置は、長手方向に沿って転動体の転走面が形成された軌道レールと、前記転走面を転走する多数の転動体を介して前記軌道レールに組み付けられると共に当該軌道レールに沿って往復動自在な移動部材とを備えている。前記移動部材は転動体が荷重を負荷しながら転走する負荷転走面を有しており、当該負荷転走面は前記軌道レールの転走面と対向することにより前記転動体の負荷通路を構成している。また、前記移動部材は前記負荷通路の一端から他端へ転動体を循環させる無負荷通路を有しており、前記負荷通路及び前記無負荷通路が連続することによって前記転動体の無限循環路が構成されている。これにより、前記移動部材は前記軌道レールに沿ってストロークを制限されることなく移動することが可能となっている。
　転がり案内装置の製品寿命は主に前記軌道レールの転走面や前記移動部材の負荷転走面の疲労に左右される。しかし、当該転走面や負荷転走面、更にはそこを転動するボールやローラといった転動体が潤滑剤によって適切に潤滑されていない場合や過大な荷重を受けた場合には、前記転走面や負荷転走面のフレーキングが早期に発生してしまい、転がり案内装置の製品寿命が短命化してしまう可能性がある。また、転がり案内装置の用途は様々であり、特殊な異物が軌道レールに降りかかる環境や、極めて高温又は低温の環境下での使用等、当該用途における使用環境や負荷荷重等（以下、「使用条件」という）によって転走面等の疲労の進行は影響を受けざるを得ない。
　従って、転がり案内装置にその本来の性能を発揮させると共にその製品寿命を全うさせるためには、当該転がり案内装置の動作状況を各種センサによって逐次検出し、検出した内容に基づいて時々刻々と変化する転がり案内装置の状態を把握できることが望ましい。
　例えば特許文献１には、前記軌道レール又は移動部材に加速度センサを取り付け、当該加速度センサの検出信号を分析した後、その分析結果を所定の基準データと比較して前記回転軸受の異常の有無を判定する診断システムが提案されている。
　また、特許文献２には、前記軌道レールに固定したセンサの検出信号を無線電波として外部の診断装置に出力する診断システムが開示されている。
特開２００９－２１０３０１ 特開２０１７－９６８３６
　加速度センサ等の各種センサを前記軌道レールに固定する場合、当該センサを前記軌道レールの側面や上面に固定すると、前記センサと前記移動部材が干渉するので、前記軌道レールに対する前記移動部材のストローク範囲が制限されてしまうといった不都合がある。また、前述の診断システムの導入を目的として、既に使用されている転がり案内装置の軌道レールに対して後付けで各種センサを取り付けようとしても、前記移動部材との干渉を考慮すると、当該センサを軌道レールの側面又は上面に取付けるのが困難な場合もある。更に、前記軌道レールの側面又は上面に各種センサを固定すると、前記移動部材のメンテナンスのために当該移動部材を前記軌道レールから抜き取ることが必要になった場合に、前記センサをわざわざ前記軌道レールから取り外すことが必要となってしまう。
　また、転がり案内装置の使用用途によっては、前記軌道レールに対して各種液体、油、粉塵等が降りかかる場合もあり、そのような過酷環境から前記センサを保護する必要もあった。
　本発明はこのような課題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、軌道レールに対する移動部材のストローク範囲を制限することがなく、しかも各種センサを前記軌道レールに装着したままの状態で、前記移動部材のメンテナンスを容易に行うことが可能な転がり案内装置のセンサ取付け構造及びそれに使用するセンサユニットを提供することにある。
　また、本発明の他の目的は、各種液体、油、粉塵等が転がり案内装置に降りかかる環境下であっても、軌道レールに装着したセンサを当該環境から保護することが可能な転がり案内装置のセンサ取付け構造及びそれに使用するセンサユニットを提供することにある。
　すなわち、本発明は、転がり案内装置の軌道レールに設けられた固定ボルトの取付け孔を利用して当該軌道レールに各種センサを固定するセンサ取付け構造であって、前記取付け孔は、前記固定ボルトの頭部を収容する大径部と、前記大径部の底部に開口すると共に前記固定ボルトの軸部が挿通される小径部と、を備えている。そして、前記取付け孔の大径部には前記センサのケースを収容して当該ケースを前記大径部の底部に当接させる一方、前記センサのケースが収容された前記大径部に前記取付け孔の閉塞キャップを嵌合させ、前記取付け孔を密閉している。
　また、本発明は、転がり案内装置の軌道レールに設けられた固定ボルトの取付け孔に装着され、当該転がり案内装置の動作状況を計測するセンサユニットであって、前記取付け孔は、前記固定ボルトの頭部を収容する大径部と、前記大径部の底部に開口すると共に前記固定ボルトの軸部が挿通される小径部と、を備えている。そして、前記センサユニットは、前記取付け孔の大径部に収容されて前記大径部の底部に当接するセンサケースと、前記センサケースと一体に設けられると共に前記大径部に嵌合して前記取付け孔を密閉する閉塞キャップとを備えている。
　本発明によれば、各種センサのケースは前記軌道レールに設けられた固定ボルトの取付け孔内に収容されるので、当該センサの装着によって軌道レールに対する移動部材のストローク範囲が制限されることはなく、しかも当該センサを前記軌道レールに装着したままの状態で、前記移動部材のメンテナンスを容易に行うことが可能となる。また、前記センサが収容されたボルト取付け孔は閉塞キャップによって密閉されるので、前記軌道レールに対して各種液体、油、粉塵などが降りかかる環境下であっても、軌道レールに装着したセンサを当該環境から確実に保護することが可能となる。
　更に、本発明によれば、前記センサのケースを前記取付け孔の大径部の底部に対して当接させているので、前記センサが前記軌道レールに生じる物理量の変化、例えば当該センサが振動センサの場合には、前記軌道レールに生じた振動を確実に前記センサに伝達することが可能となる。
本発明のセンサ取付け構造を適用可能な転がり案内装置の一例を示す斜視図である。 本発明のセンサ取付け構造の概略を示す断面図である。 本発明のセンサ取付け構造の第一実施形態を示す断面図である。 本発明のセンサ取付け構造に使用可能なセンサユニットの第二実施形態を示す斜視図である。 本発明のセンサ取付け構造に使用可能なセンサユニットの第三実施形態を示す斜視図である。 第三実施形態に係るセンサユニットを軌道レールに装着した状態を示す断面図である。 第三実施形態に係るセンサユニットの閉塞キャップの取り外し方法を示す概略図である。
　以下、添付図面を用いながら本発明の転がり案内装置のセンサ取付け構造及びそれに使用するセンサユニットを詳細に説明する。
　図１は本発明のセンサ取付け構造の対象となる転がり案内装置の一例を示す斜視図である。この転がり案内装置は、直線状に延びる軌道レール１と、転動体としての多数のボールを介して前記軌道レール１に組付けられた移動部材２とから構成されており、各種機械装置の固定部に前記軌道レール１を敷設し、前記移動部材２に対して各種の可動体を搭載することで、かかる可動体を軌道レール１に沿って往復移動自在に案内することができるようになっている。
　前記軌道レール１は略断面四角形状の長尺体に形成されている。前記軌道レール１には前記ボールの転走面１１が長手方向に沿って複数形成されている。また、前記軌道レール１には長手方向に所定の間隔をおいて上面から底面に貫通する取付け孔１２が複数形成されており、これら取付け孔１２に挿入した固定ボルトを用いて、当該軌道レール１を固定部に対して強固に固定することができるようになっている。
　一方、前記移動部材２は、大きく分けて、金属製の本体部材２１と、この本体部材２１の移動方向の両端に装着される一対の合成樹脂製の蓋体２２とから構成されている。この移動部材２は前記軌道レール１の各転走面１１に対応してボールの無限循環路を複数備えている。前記移動部材２を構成する本体部材２１には、前記軌道レール１の転走面１１と対向する負荷転走面が形成されており、ボールは軌道レール１の転走面１１と本体部材２１の負荷転走面との間で荷重を負荷しながら転がる。また、前記本体部材２１には前記負荷転走面と平行にボールの戻し通路が形成されており、前記ボールは荷重を負荷することなく前記戻し通路内を転動する。
　一方、前記一対の蓋体２２には、前記負荷転走面と前記戻し通路とを接続する方向転換路が設けられると共に、前記軌道レールの転走面１１を転走するボールを前記方向転換路に誘導する掬い上げ部が設けられている。このため、前記蓋体２２を前記本体部材２１の端面に固定すると、荷重を負荷しながら前記軌道レール１の転走面１１上を転動していたボールが、前記掬い上げ部によって前記転走面１１から離れて前記方向転換路内に導かれ、当該方向転換路によって前記戻し通路に送り込まれる。また、前記戻し通路内を転動していたボールは、前記方向転換路を経て前記軌道レール１の転走面１１上に戻される。すなわち、前記本体部材２１に対して一対の蓋体２２を固定すると、前記ボールの無限循環路が完成する。
　また、各蓋体２２の外側には前記移動部材２と前記軌道レール１との隙間を密閉するシール部材２３が装着されている。前記シール部材２３は前記移動部材２の往復移動に伴って前記軌道レール１と摺接し、当該軌道レール１の表面に付着した塵芥や油を排除する。
　尚、図を用いて説明した実施形態の転がり案内装置はあくまでも本発明のセンサ取付け構造を適用可能な一例であり、前記軌道レール１の形状はこれに限られるものではない。また、図を用いて説明した転がり案内装置では転動体としてボールを使用するものを示したが、ローラを使用した転がり案内装置に本発明を適用することもできる。
　図２は前記軌道レール１を長手方向に沿って切断した断面図であり、前記固定ボルト１３を用いて当該軌道レール１をベース部３に固定した状態を示している。同図に示すように、前記軌道レール１の取付け孔１２は大径部１２ａ及び小径部１２ｂの２段に形成されている。前記大径部１２ａは前記固定ボルト１３の頭部の直径よりも僅かに大きな内径に設定される一方、前記小径部１２ｂは前記固定ボルト１３の頭部の直径よりも小さな内径で前記大径部１２ａの底部に開口している。従って、前記固定ボルト１３を前記取付け孔１２に挿入した状態では、かかる固定ボルト１３の頭部が前記大径部１２ａに収容され、前記固定ボルト１３の軸部が前記小径部１２ｂを通じて前記ベース部３のタップ穴３０に螺合するようになっている。前記頭部を前記大径部１２ａに収容した状態で前記固定ボルト１３の締結を可能とするため、当該固定ボルト１３としては六角孔付きボルトが用いられている。
　前記取付け孔１２に異物が入り込むのを防止するため、前記固定ボルト１３によって前記軌道レール１をベース部３に固定した後には、前記取付け孔１２の大径部１２ａに対して円盤状の閉塞キャップ４が装着される。前記閉塞キャップ４の最大外径は前記取付け孔１２の大径部１２ａの内径よりも僅かに大きく設定されており、当該閉塞キャップ４を前記取付け孔１２に圧入すると閉塞キャップ４の天板面と軌道レール１の上面とが連続した平面を形成する。これにより、前記シール部材２３の前記軌道レール１に対する密着性が向上する。
　図２に示すように、本発明のセンサ取付け構造では前記取付け孔１２を用いて各種センサを内蔵したセンサユニット５を前記軌道レール１に固定している。このセンサユニット５は前記移動部材２と前記軌道レール１とが相対的に移動する際に生じる物理量の変化を検出するものであり、当該センサユニットから出力される検出信号を分析することにより、前記転がり案内装置の経時的な使用に伴う状態の変化を診断することができる。
　前記センサユニット５の検出対象となる物理量として、前記軌道レール１に発生する振動を選択するのであれば、前記センサユニット５に内蔵されるセンサとして例えば加速度センサを用いることができる。また、前記移動部材２が前記軌道レール１に沿って移動する際に発生する音の変化を前記センサユニット５の検出対象とするのであれば、前記センサユニット５の内蔵センサとしてマイクロフォンを用いることができる。
　前記センサユニット５は前記軌道レール１に設けられた複数の取付け孔１２のいずれか一つを利用して当該軌道レール１に固定される。前記センサユニット５を装着する取付け孔１２は任意に選択することが可能であるが、前記ベース部３に対する前記軌道レール１の確実な固定を考慮すると、当該軌道レール１の長手方向の端部近傍に位置する取付け孔１２を選択することが好ましい。
　図３は前記センサユニット５の第一実施形態を示すものであり、前記軌道レール１の取付け孔１２に対して前記センサユニット５を固定した状態を示す断面図である。前記センサユニット５は、円柱状に形成されたセンサケース５０と、このセンサケース５０の底部に設けられたマグネット５１とから構成されている。前記センサケース５０の内部には加速度センサ、温度センサ等の各種センサを実装した電子基板としてのセンサモジュールが内蔵されている。また、前記センサケース５０の外径は前記取付け孔１２の大径部１２ａの内径よりも小さく設定される一方、前記取付け孔１２の小径部１２ｂの内径よりも大きく設定されている。
　前記センサユニット５を前記軌道レールの取付け孔に挿入した状態では、当該センサユニット５のセンサケース５０が前記大径部１２ａの底面に当接している。この際、前記センサケース５０の底部にはマグネット５１が設けられていることから、当該センサケース５０は前記マグネット５１の磁力によって前記大径部１２ａの底面に吸着する。これにより、前記軌道レール１に生じた振動が前記センサ５のセンサケース５０に確実に伝達される。
　また、前記センサケース５０からは当該センサケース５０内に収容されたセンサモジュールに給電すると共に当該センサモジュールに実装されたセンサの検出信号を図示外の制御部に送出する配線５２が引き出されている。この配線２は前記取付け孔の小径部を通して前記軌道レールから引き出され、転がり案内装置の状態診断を行う制御部、例えば診断プログラムがインストールされたコンピュータへ入力される。
　前記センサユニット５が装着された前記取付け孔１２は前記固定ボルト１３が挿入された他の取付け孔１２と同様に、前記閉塞キャップ４によって密閉され、当該センサユニット５に対する塵芥や油等の付着が防止される。
　そして、このような本発明のセンサ取付け構造によれば、前記センサユニット５は前記軌道レール１の取付け孔１２の内部に固定されるので、前記軌道レール１に沿って前記移動部材２が移動しても、当該移動部材２と前記センサユニット５が干渉することはなく、前記軌道レール１の長さを有効に活用して前記移動部材２のストローク範囲を設定することが可能となる。また、前記センサユニット５を前記軌道レール１に装着したままの状態で、前記移動部材２を前記軌道レール１から抜き取ることもでき、当該移動部材２のメンテナンスを容易に行うことが可能となる。
　更に、前記センサユニット５が収容された取付け孔１２は前記閉塞キャップ４によって密閉されるので、前記軌道レール１に対して塵芥や油等が降りかかる環境下であっても、前記センサユニット５を当該環境から確実に保護することが可能となる。
　図４は前記軌道レール１の取付け孔１２に装着可能なセンサユニットの第二実施形態を示すものである。
　同図に示すセンサユニット６は、センサケース６０が前記取付け孔１２の大径部１２ａと略同じ大きさの円柱状に形成されており、当該センサケース６０が前記取付け孔１２の閉塞キャップとしても機能している。すなわち、前記センサケース６０の外径は前記大径部の内径よりも僅かに小さく設定されると共に、前記センサケース６０の高さは前記大径部１２ａの深さに略合致している。
　前記センサケース６０の底部には、前述の第一実施形態と同様に、マグネット６１が設けられており、当該センサケースは前記マグネット６１の磁力によって前記大径部１２ａの底面に吸着する。また、前記センサケース６０の周囲にはＯリング６２が設けられている。このため、当該センサケース６０を前記取付け孔に嵌合すると、前記Ｏリング６２が前記大径部１２ａの内周壁と前記センサケース６０の外周壁との間で圧縮され、前記センサケース６０が前記取付け孔１２に固定される。
　前記取付け孔１２にセンサケース６０を嵌合させると、当該センサケース６０の天板面６０ａと前記軌道レール１の上面とが連続した平面を形成する。すなわち、この第二実施形態のセンサユニット６では第一実施形態のセンサケースと閉塞キャップが一体化したものとなっており、センサユニットの装着と閉塞キャップの圧入を一回の動作で行えるようになっている。また、センサユニット６の交換を容易なものとするため、前記センサケース６０の周縁の一部には切り欠き部６３が設けられており、当該切り欠き部６３に工具を引っ掛けることで、前記センサケース６０を前記取付け孔１２から抜き出すことが可能となっている。
　前記センサケース６０には、前述の第一実施形態と同様に加速度センサ、温度センサ等の各種センサを実装したセンサモジュールが内蔵されている他、前記センサの検出信号を無線電波として外部に送信する無線モジュールも内蔵されている。この無線モジュールの通信規格としては、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＺｉｇＢｅｅ（登録商標）等の既存の通信規格を用いることができる。この無線モジュールから発信された無線電波は図示外の制御部に備えられた受信装置によって受信され、前記制御部は前記センサの検出信号に基づいて転がり案内装置の状態診断を行う。
　また、前記センサユニット６は前記センサモジュール及び前記無線モジュールに給電するための電池６４を含んでいる。電池の容量を最大化するため、この第二実施形態のセンサユニット６では、前記取付け孔１２の小径部１２ｂを電池６４の収容空間として利用している。すなわち、前記電池６４は前記小径部１２ｂの内径よりも小さな直径の筒状に形成されて、前記センサケース６０の底部から下方へ突出している。これにより、前記取付け孔１２の大径部１２ａに前記センサケース６０を収容すると、前記電池６４が前記小径部１２ｂに収容され、当該電池の容量を十分に確保しつつ、前記センサユニット６を前記取付け孔１２の内部に装着することが可能となる。
　この第二実施形態のセンサユニット６では給電用及び信号用の配線を前記軌道レール１の取付け孔１２から引き出す必要がなく、前述の第一実施形態のセンサユニット５と比較して軌道レール１に対する装着が極めて容易である。従って、既に設備として使用されている既存の転がり案内装置の軌道レールに対しても容易に適用することができ、既存設備の保守点検の作業効率を高めることが可能となる。
　尚、前記Ｏリングの働きによって前記センサケース６０が前記取付け孔１２の大径部１２ａに対して確実に固定され、且つ、当該センサケース６０の底部を前記大径部１２ａの底面に対して確実に当接させることができるのであれば、当該センサケース６０の底部に設けられた前記マグネット６１は省略することが可能である。
　図５及び図６は前記軌道レール１の取付け孔１２に装着可能なセンサユニットの第三実施形態を示すものである。
　図５は第三実施形態に係るセンサユニット７を示す斜視図、図６は当該センサユニット７を前記軌道レール１の取付け孔に装着した状態を示す断面図である。前記センサユニット７は、前記取付け孔１２の大径部１２ａに収容されるセンサケース７０と、前記取付け孔１２に圧入される閉塞キャップ７１と、から構成されている。前記センサケース７０は前記大径部１２ａの内径よりも僅かに小さな直径を有する円柱状に形成されており、前述の第二実施形態と同様に、内部にはセンサモジュールと無線モジュールが内蔵されている。また、前記センサケース７０の底部には前述の第一実施形態及び第二実施形態と同様にマグネット７２が設けられている。
　前記閉塞キャップ７１は合成樹脂製であり、キャップ本体７１ａと、前記センサケース７０に嵌合する連結脚部７１ｂと、前記キャップ本体７１ａと連結脚部７１ｂを結合する弾性押圧部７１ｃと、から構成されている。前記キャップ本体７１ａは前記取付け孔１２の大径部１２ａの内径よりも僅かに大きな外径を有する円柱状に形成されており、前記大径部１２ａに圧入されて前記取付け孔を塞ぎ、当該キャップ本体７１ａの天板面７３が前記軌道レール１の上面と連続した平面を形成する。
　前記連結脚部７１ｂは円錐台の形状をなしており、前記センサケース７０に形成された凹部７０ａに嵌合している。従って、前記連結脚部７１ｂが前記凹部７０ａに嵌合している状態では、前記閉塞キャップ７１と前記センサケース７０が一体化しているが、前記閉塞キャップ７１を前記センサケース７０に対して強く引っ張ると、前記連結脚部７１ｂがセンサケース７０の凹部７０ａから抜け出し、当該閉塞キャップ７１とセンサケース７０を分離することができる。すなわち、前記センサケース７０に対して前記閉塞キャップ７１を交換することが可能となっている。尚、図５は前記閉塞キャップ７１の連結脚部７１ｂが前記センサケース７０の凹部７０ａから僅かに浮き上がった状態を示している。
　前記キャップ本体７１ａと前記連結脚部７１ｂの間に設けられた弾性押圧部７１ｃは自在に弾性変形し、前記連結脚部７１ｂと前記キャップ本体７１ａとの距離変化を吸収する機能を発揮する。また、前記弾性押圧部７１ｃは前記キャップ本体７１ａを前記取付け孔１２に圧入した際に弾性変形し、当該弾性変形によって生じた弾発力によって前記センサケース７０を前記取付け孔１２の大径部１２ａの底面に押圧する。
　従って、図６に示すように、前記閉塞キャップ７１のキャップ本体７１ａを前記取付け孔１２に圧入すると、前記閉塞キャップ７１の弾性押圧部７１ｃの働きによって、前記センサケース７０が前記大径部１２ａの底面に押し付けられ、前記軌道レール１の振動を前記センサケース７０に確実に伝達することが可能となる。尚、前記弾性押圧部７１ｃの弾発力によって前記キャップ本体７１ａが前記軌道レール１の取付け孔１２から浮き上がってしまうことのないよう、当該弾性押圧部７１ｃの剛性は、前記キャップ本体７１ａを前記軌道レール１の取付け孔１２に圧入する際の荷重の大きさに応じて適宜選定するのが好ましい。
　一方、図７に示すように、前記キャップ本体７１ａの中央には中空部７４が設けられており、当該中空部７４に対応して前記キャップ本体７１ａの肉厚は薄くなっている。このため、前記軌道レール１の取付け孔１２に圧入された前記閉塞キャップ７１を取り外す際には、先端に鉤が設けられた工具７５を前記キャップ本体７１ａの中央に突き刺して前記中空部７４に貫通させることで、当該工具７５の先端に引っ掛けてキャップ本体７１ａを持ち上げることができる。
　従って、前記閉塞キャップ７１が前記軌道レール１の取付け孔１２に対して強固に圧入されている場合であっても、当該閉塞キャップ７１を容易に取付け孔１２から取り外すことができ、前記センサユニット７の点検や交換を簡便に実施することが可能である。また、前記工具７５の使用によって前記閉塞キャップ７１が破損しても、当該閉塞キャップ７１は前記センサケース７０に対して着脱自在であることから、閉塞キャップ７１のみの交換で前記センサユニット７を再生し、当該センサユニット７を前記軌道レール１の取付け孔１２に対して再度装着することが可能である。
　尚、前記閉塞キャップ７１の弾性押圧部７１ｃの働きによって前記センサケース７０の底部を前記大径部１２ａの底面に対して確実に当接させることができるのであれば、当該センサケース７０の底部に設けられた前記マグネット７２は省略することが可能である。
 

Claims (10)

  1. 転がり案内装置の軌道レール(1)に設けられた固定ボルトの取付け孔(12)を利用して当該軌道レール(1)に各種センサを固定するセンサ取付け構造であって、
    前記取付け孔(12)は、前記固定ボルトの頭部を収容する大径部(12a)と、前記大径部(12a)の底部に開口すると共に前記固定ボルトの軸部が挿通される小径部(12b)と、を備え、
    前記取付け孔(12)の大径部(12a)に前記センサのケース(50,60,70)を収容して当該ケースを前記大径部(12a)の底部に当接させる一方、
    前記センサ(5,6,7)のケース(50,60,70)が収容された前記大径部(12a)に前記取付け孔(12)の閉塞キャップ(4,71)を嵌合させ、前記取付け孔(12)を密閉することを特徴とする転がり案内装置のセンサ取付け構造。
  2. 前記センサ(5)は、当該センサのケース(50,60)の底部に設けられたマグネット(51,61)によって、前記取付け孔(12)の大径部(12a)の底面に吸着することを特徴とする請求項１記載の転がり案内装置のセンサ取付け構造。
  3. 前記センサ(7)のケース(70)と前記閉塞キャップ(71)との間には弾性押圧部(71c)が設けられていることを特徴とする請求項１記載の転がり案内装置のセンサ取付け構造。
  4. 前記取付け孔(12)の小径部(12b)は前記センサ(6)に給電する電池(64)の収容空間として利用されることを特徴とする請求項１記載の転がり案内装置のセンサ取付け構造。
  5. 前記取付け孔(12)の小径部(12b)は前記センサ(5)の信号配線(52)の収容空間として利用されることを特徴とする請求項１記載の転がり案内装置のセンサ取付け構造。
  6. 転がり案内装置の軌道レール(1)に設けられた固定ボルトの取付け孔(12)に装着され、当該転がり案内装置の動作状況を計測するセンサユニットであって、
    前記取付け孔(12)は、前記固定ボルトの頭部を収容する大径部(12a)と、前記大径部(12a)の底部に開口すると共に前記固定ボルトの軸部が挿通される小径部(12b)と、を備え、
    前記センサユニット(6,7)は、前記取付け孔(12)の大径部(12a)に収容されて前記大径部(12a)の底部に当接するセンサケース(60,70)と、前記センサケースと一体に設けられると共に前記大径部(12a)に嵌合して前記取付け孔(12)を密閉する閉塞キャップとを備えたことを特徴とする軌道レール装着用センサユニット。
  7. 前記センサケース(60)の底部には前記取付け孔(12)の大径部(12a)の底面に吸着するマグネット(61)が設けられていることを特徴とする請求項６記載の軌道レール装着用センサユニット。
  8. 前記センサケース(70)と前記閉塞キャップ(71)との間には弾性押圧部(71c)が設けられていることを特徴とする請求項６記載の軌道レール装着用センサユニット。
  9. 前記閉塞キャップ(71)は前記センサケース(70)に対して着脱自在であり、前記センサケースを前記取付け孔(12)の大径部(12a)に収容した状態で前記閉塞キャップ(71)のみを交換可能であることを特徴とする請求項６記載の軌道レール装着用センサユニット。
  10. 前記センサケース(60)の周囲には前記取付け孔(12)の内周面に密着するシールリング(62)が設けられていることを特徴とする請求項６記載の軌道レール装着用センサユニット。
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