JP2010169183A - 直動案内装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストでかつ確実に異物の侵入を防止できる新規な直動案内装置の提供。
【解決手段】ガイドレール１０に沿って往復移動するベアリングブロック２１の端面に、当該ベアリングブロック２１と前記ガイドレール１０間をその長手方向に沿って転動する複数の転動体３０を、そのベアリングブロック２１の端面でそのベアリングブロック２１側に循環するための循環部品２２を備え、当該循環部品２２に、前記ベアリングブロック２１とガイドレール１０との隙間をシールすべくこれより前記ガイドレール１０側に突出する凸状のシール部を備える。これによって、前記ベアリングブロック２１とガイドレール１０との隙間からの異物の侵入を低コストでかつ確実に防止できる。
【選択図】図４

Description

本発明は、直動テーブル等の直動体をその移動方向に案内する機械部品として工作機械などで使用される直動案内装置（リニアガイド）に関する。

従来、工作機械などで使用される直動案内装置は、ガイドレールと、このガイドレールに沿って移動するベアリングとから主に構成されている。
そして、このベアリングとガイドレールとの間には、複数の転動体（ボール）が配置されており、これら各転動体がガイドレールの長手方向に沿って形成された転動溝と、同じくベアリングの内側に形成された転動溝間をその長手方向に沿って転動することによってベアリングがガイドレール上をスムーズに動くことができるようにしている。
また、このベアリングは、ベアリングブロックの端面に、内部に循環路が形成された循環部品を備えて構成されており、ベアリングの移動に伴ってその端面側に転動してきた転動体をこの循環部品によってベアリングブロック内に形成された循環路内に戻すことで転動体を無限循環させるようにしている。

そして、このような構成をした従来の直動案内装置にあっては、ガイドレール上に落下または付着した機械くずやゴミなどの異物がそのベアリングブロックとガイドレールとの間に入り込むとスムーズな動きを阻害するだけでなく、異音の発生や異常摩耗などの故障を招くことになる。
そのため、従来の直動案内装置は、例えば以下の特許文献１や２などに示すようにその循環部品に外付けのシール部品を新たに設けたり、あるいは研削加工によってベアリングブロックにラビリンスシールを形成することで異物の侵入を防止している。

特開平５−１７２１３９号公報 特開２００１−１６５１６２号公報

しかしながら、前記特許文献１などに示すような外付けのシール部品を新たに設けるような構造では、そのシール部品を別個に製作する必要があるため、コストアップに繋がるといった不都合がある。
また、前記特許文献２などに示すようにベアリングブロックにラビリンスシールを形成する方法でも、ベアリングブロックを製作した後にラビリンスシールを形成するための研削加工作業が必要となってくるため、同じく製作コストが高くなるといった不都合がある。
そこで、本発明はこのような課題を解決するためになされており、その主な目的は、低コストでかつ確実に異物の侵入を防止できる新規な直動案内装置を提供することにある。

前記の目的を達成するために第１の発明は、
ガイドレールに沿って往復移動するベアリングブロックの端面に、当該ベアリングブロックと前記ガイドレール間をその長手方向に沿って転動する複数の転動体を、そのベアリングブロックの端面で前記ベアリングブロック側に循環するための循環部品を備えた直動案内装置であって、前記循環部品に、前記ベアリングブロックと前記ガイドレールとの隙間をシールすべくこれより前記ガイドレール側に突出する凸状のシール部を備えたことを特徴とする直動案内装置である。

第２の発明は、
第１の発明において、前記凸状のシール部は、前記ガイドレールに対して線接触すべく、その先端が鋭角またはＲ形状になっていることを特徴とする直動案内装置である。
第３の発明は、
ガイドレールに沿って往復移動するベアリングブロックの端面に、当該ベアリングブロックと前記ガイドレール間をその長手方向に沿って転動する複数の転動体を、そのベアリングブロックの端面で前記ベアリングブロック側に循環するための循環部品を備えた直動案内装置であって、前記ガイドレールに、前記転動体が転動する転動溝をその長手方向に沿って形成すると共に、その転動溝の底部にその長手方向に沿って延びる凹溝を形成し、前記循環部品に、前記転動溝内に嵌め込まれるように位置すると共に前記転動溝内を転動してきた転動体を掬い上げる円弧状の掬い上げ部を形成し、当該掬い上げ部の先端に、前記凹溝に嵌め込まれるように位置するラビリンスシール部を備えたことを特徴とする直動案内装置である。

第４の発明は、
第３の発明において、前記ラビリンスシール部の先端を、中心が前記凹溝内に位置するようなＲ形状としたことを特徴とする直動案内装置である。
第５の発明は、
第３または第４の発明において、前記ラビリンスシール部の開始点を、前記掬い上げ部の円弧の延長線とその円弧の中心から前記凹溝側に延びる垂線との交点と、前記掬い上げ部の転動体掬い上げ点の間に配置したことを特徴とする直動案内装置である。
第６の発明は、
第３〜第５の発明において、前記ラビリンスシール部の先端を、前記ベアリングの端面よりも当該ベアリングブロック内に臨むように位置したことを特徴とする直動案内装置である。

第１の発明によれば、循環部品に凸状のシール部を備えたことから、ベアリングブロックとガイドレールとの隙間を確実にシールすることができる。そして、このシール部は、循環部品が樹脂製であって射出成型などにより形成できる場合には、循環部品と同時に成型加工できるため、別個にシール部材を設けたり、ベアリングブロックにラビリンスシール部を形成する場合に比べて低コストで実現できる。

第２の発明によれば、凸状のシール部の先端を鋭角またはＲ形状にしたことから、その先端がガイドレールと接触した場合でも接触面積の小さい線接触状態となるため、摺動時における動摩擦力の影響を小さくすることができる。
第３の発明によれば、循環部品に、転動体を掬い上げる円弧状の掬い上げ部を形成すると共にその掬い上げ部の先端に、転動溝の底部に形成された凹溝に嵌め込まれるように位置するラビリンスシール部を備えたことから、その凹溝を効果的にシールすることができる。

第４の発明によれば、さらにそのラビリンスシール部の先端を、中心が前記凹溝内に位置するようなＲ形状としたことから、前記掬い上げ部から不連続部のない状態でこのラビリンスシール部を接合でき、成形性が向上する。また、仮にこのラビリンスシール部が前記凹溝と接触しても、接触面積が小さくなるため、動摩擦力の上昇を小さく抑えることができる。

第５の発明によれば、さらにそのラビリンスシール部の開始点を、前記掬い上げ部の円弧の延長線とその円弧の中心から前記凹溝側に延びる垂線との交点と、前記掬い上げ部の転動体掬い上げ点の間に配置したことから、そのラビリンスシール部がより転動体掬い上げ点に近くなり、潤滑剤の保持性が向上する。
第６の発明によれば、そのラビリンスシール部の先端を、前記ベアリングの端面よりも当該ベアリングブロック内に臨むように位置したため、さらに潤滑剤の保持性が向上する。

本発明に係る直動案内装置１００の実施の一形態を示す一部破断斜視図である。 本発明に係る直動案内装置１００の実施の一形態を示す一部破断平面図である。 図１中Ａ−Ａ線拡大断面図である。 図２中Ａ部を示す部分拡大図である。 図４中Ａ−Ａ線断面図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら説明する。
図１〜図５は、本発明に係る直動案内装置１００の実施の一形態を示したものである。
図１および図２に示すようにこの直動案内装置１００は、直線状に延びる断面矩形状のガイドレール（案内レール）１０と、このガイドレール１０に沿って移動するベアリング２０と、このベアリング２０に組み込まれた多数の球状転動体３０とを備えて構成されている。

先ず、ガイドレール１０は、その高さ方向に貫通するボルト挿通孔１１がその長さ方向に所定の間隔を隔てて複数形成されている。そして、このガイドレール１０は、これら各ボルト挿通孔１１，１１…を挿通する図示しない固定ボルトによって図示しない機械の基台等に固定されるようになっている。
また、このガイドレール１０の左右両側面の中央部と上端部には、それぞれレール側転動体転動溝１２、１２，１３，１３が形成されている。これらのレール側転動体転動溝１２、１２，１３，１３は、断面円弧状に形成されており、そのガイドレール１０の長手方向一端部から長手方向他端部に亘って直線状に形成されている。そして、これらレール側転動体転動溝１２、１２，１３，１３のうち、ガイドレール１０の左右両側面の中央部に形成されたレール側転動体転動溝１３，１３の底部には、断面凹状の凹溝１４がその長手方向に沿ってさらに形成されている。

一方、ベアリング２０は、ガイドレール１０を跨ぐようにその上面に係合する下向きコ字形のベアリングブロック２１と、このベアリングブロック２１の前後方向両端面に取り付けられた一対の循環部品（エンドキャップ）２２，２２とから構成されている。
このベアリングブロック２１の左右内側面の中央部と上端部には、ベアリング側転動体転動溝２３，２４がベアリングブロック２１の前端部から後端部に亘って直線状に形成されている。

そして、このベアリング側転動体転動溝２３，２４と、前記ガイドレール１０側に形成されたレール側転動体転動溝１２，１３はそれぞれ互いに対向しており、これらベアリング側転動体転動溝２３，２４とレール側転動体転動溝１２，１３との間に複数の転動体３０がその長手方向に沿って配列されていると共に、それぞれその転動溝１２，１３、２３，２４に沿って転動するようになっている。

また、循環部品（エンドキャップ）２２，２２の内部には、一端が前記転動溝１２，１３、２３，２４と連通するＵ字型の方向転換路２５が、ガイドレール１０を挟んでその左右に上下一対ずつ形成されている。そして、これら各方向転換路２５、２５，２５，２５の他端がベアリングブロック２１内に形成された４つの転動体戻し路２６，２６，２７，２７とそれぞれ連通することで転動体３０が無限転動するための４つの転動体循環路を形成するようなっている。

なお、ベアリングブロック２１の上面には、図示しない止めネジによりこのベアリング２０を図示しない直動テーブルなどの直動体に固定するためのネジ穴２８が複数箇所に設けられている。また、この循環部品（エンドキャップ）２２，２２は、取り付けネジ２９などによってベアリングブロック２１の端面に着脱自在となっている。
このような構造をした本発明の直動案内装置１００にあっては、さらに図１および図３に示すように循環部品２２に凸状のシール部４０が形成されており、この凸状のシール部４０によってガイドレール１０とベアリングブロック２１の内側との隙間がシールされるようになっている。

より詳しくは、図３に示すように、循環部品２２の接合面近傍に先端がＲ形状をした凸状のシール部４０がベアリングブロック２１の両側面から上面に亘って連続して形成されている。
これによって、その凸状のシール部４０がベアリングブロック２１の表面に常時接触することになるため、ベアリングブロック２１とガイドレール１０との隙間を確実にシールすることができる。また、ガイドレール１０の両側に位置する部分では、そのガイドレール１０の両側に形成されたレール側転動体転動溝１２，１３内に嵌め込まれるようにさらにその部分はガイドレール１０側に突出していることから、レール側転動体転動溝１２，１３の部分についてもこれを確実にシールすることができる。

そして、この凸状のシール部４０は、循環部品２２の本体が樹脂製であって射出成型などにより形成できる場合には、その循環部品２２の本体の成型と同時に加工することが可能となる。
従って、このような構成によれば、従来のように別個にシール部材を設けたり、ベアリングブロック２１にラビリンスシール部を切削加工して形成する場合に比べて低コストで実現できる。

また、さらにこの凸状のシール部４０の先端をＲ形状にしたことから、その先端がガイドレール１０と接触した場合でも接触面積の小さい線接触状態となるため、摺動時における動摩擦力の影響を小さくすることができる。
なお、本実施の形態では、凸状のシール部４０の先端をＲ形状にした例で示したが、Ｒ形状以外に△形状や楕円形状、あるいは先端が狭小な□形状などであっても良い。

また、本発明の直動案内装置１００にあっては、さらに図２および図４、図５に示すように、この循環部品２２に、転動体３０を掬い上げるための円弧状の掬い上げ部４１が形成されていると共に、その掬い上げ部４１の先端に、レール側転動溝１３の底部に形成された凹溝１４に嵌め込まれるように位置するラビリンスシール部４２が備えられている。
すなわち、この掬い上げ部４１は、循環部品２２内に形成された方向転換路２５の外周円弧と連続して形成されており、ベアリングブロック２１の端面から出た転動体３０を掬い上げて方向転換路２５側にスムーズに案内することができる。

また、その掬い上げ部４１の先端に設けられたラビリンスシール部４２は、レール側転動溝１３の底部に形成された凹溝１４に嵌め込まれるように位置しているため、この凹溝１４をこのラビリンスシール部４２によって効果的にシールすることができる。
また、図４および図５に示すように、このラビリンスシール部４２の先端は、その中心が凹溝１４内に位置するようなＲ形状となっている。

そのため、前記掬い上げ部４１から不連続部のない状態でこのラビリンスシール部４２を接合でき、成形性が向上する。
また、ベアリングブロック２１の移動に伴って仮にこのラビリンスシール部４２が凹溝１４の表面に接触しても、その接触面積が小さくなるため、ガイドレール１０に対する動摩擦力の上昇を小さく抑えることができる。

また、さらに図４および図５に示すように、このラビリンスシール部４２は、その開始点Ｓ１が、前記掬い上げ部４１の円弧の延長線と方向転換路２５の外周円弧の中心から前記凹溝１４側に延びる垂線（ベアリングブロック２１の端面）との交点Ｃ１と、前記掬い上げ部４１の転動体掬い上げ点Ｐ１（前記方向転換路２５の外周と負荷圏におけるレール側転動溝１３の仮想底線の延長線との交点）との間になるように配置されている。

これによって、そのラビリンスシール部４２がより転動体掬い上げ点Ｐ１に近くなるため、凹溝１４内における潤滑剤の保持性が向上する。
また、さらに、このラビリンスシール部４２の先端は、前記ベアリングブロック２１の端面よりもそのベアリングブロック２１内に臨むように位置させてあるため、さらに凹溝１４内における潤滑剤の保持性が向上する。

１００…直動案内装置
１０…ガイドレール
１２，１３…レール側転動溝
１４…凹溝
２０…ベアリング
２１…ベアリングブロック
２２…循環部品
２３，２４…ベアリング側転動溝
２５…方向転換路
３０…転動体
４０…凸状のシール部
４１…掬い上げ部
４２…ラビリンスシール部
Ｐ１…転動体掬い上げ点
Ｓ１…ラビリンスシール部４２の開始点
Ｃ１…方向転換路２５の外周円弧の延長線とその外周円弧中心からの仮想垂線の交点

Claims (6)

1. ガイドレールに沿って往復移動するベアリングブロックの端面に、当該ベアリングブロックと前記ガイドレール間をその長手方向に沿って転動する複数の転動体を、そのベアリングブロックの端面で前記ベアリング側に循環するための循環部品を備えた直動案内装置であって、
   前記循環部品に、前記ベアリングブロックと前記ガイドレールとの隙間をシールすべくこれより前記ガイドレール側に突出する凸状のシール部を備えたことを特徴とする直動案内装置。
2. 請求項１に記載の直動案内装置において、
   前記凸状のシール部は、前記ガイドレールに対して線接触すべく、その先端が鋭角またはＲ形状になっていることを特徴とする直動案内装置。
3. ガイドレールに沿って往復移動するベアリングブロックの端面に、当該ベアリングブロックと前記ガイドレール間をその長手方向に沿って転動する複数の転動体を、そのベアリングブロックの端面で前記ベアリングブロック側に循環するための循環部品を備えた直動案内装置であって、
   前記ガイドレールに、前記転動体が転動する転動溝をその長手方向に沿って形成すると共に、その転動溝の底部にその長手方向に沿って延びる凹溝を形成し、
   前記循環部品に、前記転動溝内に嵌め込まれるように位置すると共に前記転動溝内を転動してきた転動体を掬い上げる円弧状の掬い上げ部を形成し、当該掬い上げ部の先端に、前記凹溝に嵌め込まれるように位置するラビリンスシール部を備えたことを特徴とする直動案内装置。
4. 請求項３に記載の直動案内装置において、
   前記ラビリンスシール部の先端を、中心が前記凹溝内に位置するようなＲ形状としたことを特徴とする直動案内装置。
5. 請求項３または４に記載の直動案内装置において、
   前記ラビリンスシール部の開始点を、前記掬い上げ部の円弧の延長線とその円弧の中心から前記凹溝側に延びる垂線との交点と、前記掬い上げ部の転動体掬い上げ点の間に配置したことを特徴とする直動案内装置。
6. 請求項３〜５のいずれか１項に記載の直動案内装置において、
   前記ラビリンスシール部の先端を、前記ベアリングブロックの端面よりも当該ベアリングブロック内に臨むように位置したことを特徴とする直動案内装置。

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