特開 2023-132654 直動案内装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023132654

(43)【公開日】2023-09-22

(54)【発明の名称】直動案内装置

(51)【国際特許分類】

   F16C 33/76 20060101AFI20230914BHJP

   F16C 29/06 20060101ALI20230914BHJP

   F16J 15/40 20060101ALI20230914BHJP

【ＦＩ】

F16C33/76 Z

F16C29/06

F16J15/40 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022038110

(22)【出願日】2022-03-11

(71)【出願人】

【識別番号】000004204

【氏名又は名称】日本精工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100183357

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 義美

(72)【発明者】

【氏名】中野 健太

【テーマコード（参考）】

3J042

3J104

3J216

【Ｆターム（参考）】

3J042AA02

3J042AA08

3J042AA12

3J042BA03

3J042CA15

3J042DA06

3J042DA10

3J104AA02

3J104AA65

3J104AA69

3J104AA74

3J104AA76

3J104AA77

3J104BA62

3J104CA06

3J104CA13

3J104DA04

3J104DA05

3J104EA01

3J104EA04

3J216AA02

3J216AA16

3J216AB22

3J216BA30

3J216CA01

3J216CA04

3J216CC03

3J216CC33

3J216CC51

3J216CC70

3J216DA01

3J216DA02

3J216DA11

3J216EA06

3J216EA07

3J216FA02

(57)【要約】

【課題】エアーシールを設けることにより端面給脂が可能とし、また、圧縮空気を用いて効率よく異物侵入を防ぐことができる直動案内装置を提供できる。
【解決手段】本発明の直動案内装置は、案内レール１０とスライダー２０とを備え、スライダー２０の長手方向の少なくとも一方の端部にエアーシール３１を備え、エアーシール３１は案内レール１０内に異物の侵入を阻止するプロテクター３０と隣接するエアーシール蓋部３１ａとスライダー２０内に異物の侵入を阻止するサイドシール３２と隣接するエアーシール底部３１ｂとで構成され、エアーシール蓋部３１の端面とエアーシール３１ｂ底部の端面との隙間に外部より圧縮空気を供給する圧縮空気供給継ぎ手４０と連通する圧縮空気を供給する空気供給路４２が形成され、空気供給路４２の空気吐出部Ｆには案内レール上面１０ｂに対し圧縮空気を傾斜角に吐出する傾斜面からなる空気傾斜部３１ｅを設けている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一方向に延びる案内レールと、
前記案内レールに複数の転動体を介してスライド移動可能に跨設されるスライダーと、を備える直動案内装置であって、
前記スライダーの長手方向の少なくとも一方の端部にエアーシールを備え、
前記エアーシールは、
前記案内レール内に異物の侵入を阻止するプロテクターと隣接するエアーシール蓋部と
前記スライダー内に異物の侵入を阻止するサイドシールと隣接するエアーシール底部と、で構成され、
前記エアーシール蓋部の端面とエアーシール底部の端面との隙間に、外部より圧縮空気を供給する圧縮空気供給継ぎ手と連通する前記圧縮空気を供給する空気供給路が形成され、
前記空気供給路の空気吐出部には、案内レール上面に対し圧縮空気を傾斜角に吐出する傾斜面からなる空気傾斜部を設けていることを特徴とする直動案内装置。

【請求項2】

前記空気吐出部には、前記空気供給路への異物侵入を防ぐフィルターを備えていることを特徴とする請求項１に記載の直動案内装置。

【請求項3】

前記エアーシールの中央部に潤滑剤供給用の貫通孔を有することを特徴とする請求項１または２に記載の直動案内装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、産業用機械等に用いられる直動案内装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一般的な、直動案内装置は、外面に転動溝を有する案内レールと、その案内レールを跨いで組み付けられたスライダーが備えられるとともに、プロテクター、サイドシール、積層シールといったスライダー端部を密封するシールが多くに使用されている。しかしながら、これらのシールを用いても、非常に微細な異物やクーラントのような液体までシールすることは困難である。そこで、圧縮空気を吐出して異物やクーラントのスライダーへの侵入を防ぐ試みがなされている。例えば、特許文献１では、圧縮空気を複数の小さな孔より吐出させて異物を除去する提案がされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開第２０１３－１３０２２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、この特許文献１では圧縮空気を供給する配管がシール端面に設けられているため、当該端面より潤滑剤を供給することができない。この場合、側面より給脂することは出来るが、側面給脂は構造上４溝均等に潤滑剤を分配することが難しい問題がある。また、異物が侵入する環境下では、より多くの潤滑剤を与える必要があり、潤滑剤のアンバランスな分配供給は避けるべきである。

【0005】

また、上面より給脂を行うことも可能であるが、一般的に上面給脂では上部のテーブルに配管の追加工が必要となり、コスト面で上昇する問題がある。このように、特許文献１の提案では端面給脂が行えないのは実用上問題が多い。

【0006】

さらに、特許文献１ではシール内周が矩形なうえ、圧縮空気が案内レールへ垂直に当たるため、効率よく異物を除去することが難しい。このためスライダーの運動状態（高速等）によっては、圧縮空気が接触シールを通過しスライダー内へ入ってしまう可能性も否定できない。

【0007】

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ものであり、エアーシールを設けることにより端面給脂が可能とし、また、圧縮空気を用いて効率よく異物侵入を防ぐことができることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

第１の発明の直動案内装置は、上記の目的を達成するために、一方向に延びる案内レールと、
前記案内レールに複数の転動体を介してスライド移動可能に跨設されるスライダーと、を備える直動案内装置であって、
前記スライダーの長手方向の少なくとも一方の端部にエアーシールを備え、
前記エアーシールは、
前記案内レール内に異物の侵入を阻止するプロテクターと隣接するエアーシール蓋部と
前記スライダー内に異物の侵入を阻止するサイドシールと隣接するエアーシール底部と、で構成され、
前記エアーシール蓋部の端面とエアーシール底部の端面との隙間に、外部より圧縮空気を供給する圧縮空気供給継ぎ手と連通する前記圧縮空気を供給する空気供給路が形成され、
前記空気供給路の空気吐出部には、案内レール上面に対し圧縮空気を傾斜角に吐出する傾斜面からなる空気傾斜部を設けていることを特徴とする。
第２の発明は、第１の発明において、前記空気吐出部には、前記空気供給路への異物侵入を防ぐフィルターを備えていることを特徴とする。
第３の発明は、第１の発明又は第２の発明において、前記エアーシールの中央部に潤滑剤供給用の貫通孔を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、エアーシールを設けることにより端面給脂が可能とし、また、圧縮空気を用いて効率よく異物侵入を防ぐことができる直動案内装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】（ａ）は、実施形態１の直動案内装置の正面図で、（ｂ）はその直動案内装置の側面図である。

【図2】実施形態１の直動案内装置のシール構成を示す断面図で、図１（ａ）におけるＡ－Ａ断面に相当する図である。

【図3】実施形態１の直動案内装置のエアーシールの構成を示す正面図である。

【図4】実施形態２の直動案内装置のエアーシールの構成を示す断面図で、図１（ａ）におけるＡ－Ａ断面に相当する図である。

【図5】他の実施形態の直動案内装置の実施形態のエアーシールの構成を示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

［実施形態１］
以下、本発明の実施形態１について、図１から図３を用いて説明する。図１（ａ）は、直動案内装置１の長手方向端部からみた正面図で、図１（ｂ）は直動案内装置１の長手方向からみた側面図である。本発明の直動案内装置１は、一方向に延びる案内レール１０と、当該案内レール１０に図示しない複数の転動体を介してスライド移動可能に跨設されるスライダー２０と、を備え、当該スライダー２０の長手方向の少なくとも一方の端部にエアーシール３１を備え、エアーシール３１は、案内レール１０内に異物の侵入を阻止するプロテクター３０と隣接するエアーシール蓋部とスライダー内に異物の侵入を阻止するサイドシール３２と隣接するエアーシール底部と、で構成され、エアーシール蓋部の端面とエアーシール底部の端面との隙間に、外部より圧縮空気を供給する圧縮空気供給継ぎ手と連通する圧縮空気を供給する空気供給路が形成され、空気供給路の空気吐出部には、案内レール上面に対し圧縮空気を傾斜角に吐出する傾斜面からなる空気傾斜部を設けている。以下、詳細に説明する。

【0012】

図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、一方向に延びる案内レール１０と、この案内レール１０に複数の転動体（図示せず）を介してスライド移動可能に跨設されるスライダー２０を備え、スライダー２０は、スライダー本体２１と、その長手方向両端部の前後面に着脱可能に取り付けられたエンドキャップ２２とで構成されている。

【0013】

スライダー本体２１は、図１に示すように、案内レール１０の長手方向に沿って、案内レール１０の移動方向の両端の開口部が略コ字状に形成され、案内レール１０上に跨架されている。また、スライダー２０には、長手方向に沿った左右両側に袖部を有し、その内側面には、スライダー側軌道面（図示せず）が案内レール１の転動体転動面１０ａ，１０ａに相対向して長手方向に沿って形成されている。

【0014】

そして、案内レール１０の転動体転動面１０ａとスライダー２０の転動体転動溝２１ａとの間に転動体（図示せず）が転動自在に装填される。これらの転動体の転動を介してスライダー２０が案内レール１０上を長手方向に沿って相対移動される。

【0015】

エンドキャップ２２は、スライダー本体２１と同じく開口部が略コ字状に形成され、スライダー本体２１と同様に案内レール１０へ上面から跨架される。また、スライダー本体２１の長手方向の両端部に固定するためのねじ穴とねじからなる固定手段を通してスライダー本体２１に固定される。そして、スライダー本体２１の内形状に沿って案内レール１０が移動可能とする溝（図示しない）が相対向して形成されている。

【0016】

また、スライダー２０の移動方向の最先端から、プロテクター３０、エアーシール３１、サイドシール３２の順に配置され、ボルトの固定手段により固定されている。スライダー２０の移動方向の最後端から、プロテクター３０、サイドシール３２の順に配置され、ボルトの固定手段により固定されている。なお、本実施形態では、エアーシール３１は、スライダー２０の移動方向の最先端側のみとしているが、最後端にも設けて両端としてもよい。これにより、スライダー２０の移動方向の両端からの異物侵入を防ぐことができる直動案内装置が提供できる。

【0017】

サイドシール３２は、図１に示すように、スライダー２０内に異物の侵入を阻止する目的で、スライダー本体２１の長手方向端部に接して固定され、スライダー本体２１及びエンドキャップ２２と同様に案内レール１０に上面から跨架される。また、サイドシール３２は、エンドキャップ２２の正面形状とほぼ同じ略コの字状の正面形状を有し、サイドシール３２の側面からみた断面図である図２に示すように、ゴム製の板状部３２ａ、中間部３２ｅおよびシールリップ３２ｂと、金属板３２ｆとから構成される。

【0018】

中間部３２ｅは、板状部３２ａからシールリップ３２ｂが形成される繋ぎの部分で、板状部３２ａの厚さの略半分程度の厚さと薄くなっている。また、金属板３２ｆはサイドシール３２の芯金であり、金型を用い金属板３２ｆの一方の面にゴムを溶着することで、板状部３２ａとシールリップ３２ｂが形成される。

【0019】

また、このシールリップ３２ｂは、図２に示すように、逆Ｙ字状（二股）に形成され、案内レール上面１０ｂに向かって２つに分かれて延びている。この逆Ｙ字状（二股）のシールリップ３２ｂは、エアーシール３１側に向いたリップ３２ｃと、エンドキャップ３２側に向いたリップ３２ｄとの２つからなる。これらのリップ３２ｃ、３２ｄが案内レール上面１０ｂに押し付けら弾性変形されることで、異物の滞留が防止される。

【0020】

プロテクター３０は、スライダー本体２１と同じく開口部が略コ字状に形成され、スライダー本体２１と同様に案内レール１０へ上面から跨架される。そして、エアーシール３１の変形や損傷や案内レール１０内に異物の侵入を防ぐために、スライダー本体２１の長手方向の最先端部の外側に平板状で設けられている。

【0021】

エアーシール３１は、サイドシール３２の外側でプロテクター３０の内側との間に設けられている。エアーシール３１の厚さは、サイドシール３２およびプロテクター３０の厚さよりも厚く略４倍となっている。
この理由は、エアーシール３１が厚みのあるエアーシール蓋部３１ａとエアーシール底部３１ｂによって構成されるからである。

【0022】

すなわち、エアーシール３１の内部に圧縮空気を誘導する空気供給路４２が設けるにあたり、その内部形状が複雑にならないようにするため、エアーシール３１をエアーシール蓋部３１ａとエアーシール底部３１ｂの２部品による構成とし、プロテクター３０およびサイドシール３２と共に一緒にネジで固定することにした。

【0023】

エアーシール底部３１ｂの全体の厚みは、図２の断面視に示すように、エアーシール３１全長厚みの４／５程度の厚みであって、サイドシール３２の板状部３２ａと接しているエアーシール底部３１ｂの部分は1/５程度の厚みである。すなわち、外部から供給された圧縮空気をシール内部へ取り込む空気供給路４２である空間（連通路）を形成するため、エアーシール底部３１ｂの底面（壁）３１ｄの厚みを薄くしている。そして、エアーシール蓋部３１ａとエアーシール底部３１ｂの間は、隙間（空間）をもって対向して、この隙間（空間）が空気供給路４２を形成する。

【0024】

エアーシール底部３１ｂの底面（壁）３１ｄは、サイドシール３２の板状部３２ａの端面と平行してほぼ垂直面である。その垂直面から中間部３２ｅに変わる境目近傍の部分を起点とした、案内レール１０に向かってエアーシール底部３１ｂの底面（壁）３１ｄが低くなる傾斜面３１ｆが始まる空気供給傾斜部３１ｅを設けている。
空気供給傾斜部３１ｅの傾斜面３１ｆの所定の傾斜角度θは、図２において略１５度としているが、略１５度に限定されない。すなわち、エアーシール３１のエアーシール蓋部３１ａの蓋面（壁）３１ｃの大きさで、好ましい所定の傾斜面が形成されるからである。

【0025】

エアーシール蓋部３１ａの蓋面（壁）３１ｃは、エアーシール底部３１ｂの底面（壁）３１ｄと対向して空気供給路４２を形成しておりほぼ垂直面である。また、案内レール１０に向かって傾斜が始まり、空気供給傾斜部３１ｅに対向した傾斜面３１ｇを設けている。傾斜面３１ｆと傾斜面３１ｇとで形成され、空気吐出部Ｆを先端に有する空気供給路４２の延長である連通路４３が形成される。

【0026】

圧縮空気供給用継ぎ手４０より供給された圧縮空気は、この空気供給傾斜部３１ｅを介して連通路４３内を抜けて空気吐出部Ｆから案内レール上面１０ｂへと吹き付けられ、プロテクター３０と案内レール１０間の隙間より排出される（空気吐出部Ｆ部分近傍の矢印で示す。）。
また、空気吐出部Ｆは、案内レール１０外周に沿った形状とし、空気吐出部Ｆと案内レール上面１０ｂの隙間は、１ｍｍ以下とすることが望ましい。
このような構成によって、圧縮空気が垂直に吐射されるより斜めに吐射されることができ、効率よく異物やクーラントの侵入を防げることが可能となる．

【0027】

以上のとおり、空気供給路４２とその延長である連通路４３は、エアーシール底部３１ｂとエアーシール蓋部３１ａとが組み合わせされ、その間の隙間として形成される。したがって、エアーシール３１に複雑或いは微細な形状の加工をすることなく圧縮空気の供給通路が構成できるため製作が容易である。

【0028】

次に、本実施形態による圧縮空気の供給過程について説明する。圧縮空気の供給は、外部の供給源より圧縮空気供給用継ぎ手４１を介してエアーシール３１の空気供給路４２の空気入口部Ｅへと供給する。圧縮空気供給用継ぎ手４１の位置は、本実施形態においてエアーシール３１側面に設けられた圧縮空気供給用継ぎ手４１より行われているが、直動案内装置１の構造にあわせて長手方向エアーシール３１端面としても良いしエアーシール３１上面としても良い。いずれにしても、外部から供給された圧縮空気をシール内部へ取り込む空気供給路４２を有すればよい。

【0029】

また、図３に示すように、正面左端に位置する圧縮空気供給用継ぎ手４１から供給される圧縮空気エアーシール３１の空気供給路４２までの間には、圧縮空気を一時的に溜める空気溜り４１がエアーシール３１の正面左側上方に設けられている。空気溜り４１は、エアーシール３１内部に設けられた空間領域である。この空間領域は、圧縮空気供給用継ぎ手４１の径と同程度の幅から空気供給路４２の空気入口部Ｅへ向かってすぼむように形成されて連通している。

【0030】

このように、外部の圧縮空気供給源より供給される圧縮空気は、空気溜り４１へ供給され、その後、徐々に径の細い空気供給路４２へ誘導され、流速が早い状態でエアーシール３１外周へ分配される。本実施形態では、図３に示すように、空気供給路４２が潤滑剤供給用貫通穴５０の外周を回り込むように配置され、エアーシール３１中央より左右のエアーシール３１外周へと圧縮空気が分配される（図３参照。）。

【0031】

また、エアーシール蓋部３１ａとエアーシール底部３１ｂの間は必要に応じてシーリングを行い、密封性を向上させる。シーリングは、プロテクター３０とサイドシール３２の間でも行う場合があり、この場合、部品間の隙間からの異物やクーラント侵入を防ぐ効果が期待される。シーリング材としては、市販のシリコン系シーリング材などが考えられる。

【0032】

プロテクター３０は、案内レール１０との間に隙間があり、これに対しサイドシール３２は案内レール１０と接触している。したがって、エアーシール３１より排出された空気は、プロテクター３０と案内レール１０の隙間より外部へ出る構造となっており、その圧力で異物ならびにクーラント侵入を防ぐ。

【0033】

なお、エアーシール３１自体は、サイドシール３２内部に設けスライダー２０の内圧を高めても良いが、その場合は別途、内圧を調整し外部へ余分な圧縮空気を排出する機構が必要となる。

【0034】

エアーシール３１の材料としては、ポリアセタール等のエンジニアリングプラスチック材が挙げられる。強度を上げたい場合は、ジュラルミン・アルミニウム等の軽金属でもよい。

【0035】

［実施形態２］
本発明の直動案内装置の他の実施形態２について説明する。図４は、他の実施形態のエアーシール構成を示す断面図である。本実施形態２は、実施形態１とエアーシール３１の構造は同じで、案内レール１０面への吐出では、図３に示すように空気供給傾斜部を設けている。図４に付されている符号は、図３と同一の符号を付しているが、ここでの同様な説明は重複となるので省いている。また、空気吐出部は、案内レール外周に沿った形状とし、空気吐出部Ｆと案内レール上面１０ｂのスキマは、１ｍｍ以下とすることが望ましい。作用面においても、同様に圧縮空気は傾斜面に沿って案内レール１０に当たるため、圧縮空気が垂直に案内レール１０に吐射されるより効率よく異物やクーラント侵入を防げる。

【0036】

本実施形態２は、実施形態１と対比してエアーシール３１の空気吐出部Ｆには、シール内部への異物侵入を防ぐフィルター６０が備わっていることが相違する。なお、空気吐出部Ｆには、フィルター６０等を設けてエアーシール３１の内部への異物侵入を防ぐ構造としている（図４参照）。

【0037】

フィルター６０は、図４に示すように、断面視上略五角形の各フィルター辺面６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ、６０ｅからなり、フィルター辺面６０ａは空気吐出部Ｆの開口部を塞ぐように対面して圧縮空気をフィルター６０に導入し、フィルター辺面６０ｂはエアーシール蓋部側内側壁部３１ｃの空気吐出部Ｆ近傍の面と当接して保持し、フィルター辺面６０ｃはプロテクター３０のスライダー２０側の面と当接して圧縮空気排出によるフィルター６０の移動をストッパー保持し、フィルター辺面６０ｄはエアーシール底部側内側壁面３１ｄの空気供給路傾斜部３１ｅの突端の面と当接して保持するように配置されている。フィルター辺面６０ｅはフィルター６０に導入された圧縮空気を案内レール上面１０ｂに向けて吐出するように配置されておりエアーシール３１のいずれの面にも当接していない。

【0038】

このようにフィルター６０を配置するのは、圧縮空気を供給していないときにスライダー２０と移動させた場合における異物がエアーシール３１の内部へ侵入するリスクがあるためである。
また、フィルター６０の素材としては、フェルト材等が用いられる。

【0039】

［実施形態３］
また、実施形態１および実施形態２では、空気供給路４２と、空気供給路４２の延長である連通路４３の径を調節し、流速を上げることで案内レール１０全周に圧縮空気が供給されるようにしている。しかし、案内レール１０外周が長い場合などは、最も遠い位置にある転動体転動面１０ａへの供給が弱くなる可能性がある。
そのため実施形態３では、図５に示すように、案内レール１０転動体転動面１０ａへの圧縮空気供給を優先した圧縮空気供給路４３を備える。この圧縮空気供給路４３への圧縮空気供給を行うために、図３で示されている空気供給路４２の距離ｄ１と対比して、本実施形態３の図５で示されている空気供給路４２の距離ｄ２が短く形成され、そして、空気供給路４２は、案内レール上面１０ｂより距離ｄ３高い位置に設けられるようにエアーシール３１が形成されている。図３では、案内レール上面１０ｂへの圧縮空気吐出がなされるので距離ｄ３が設けられていない。
これにより、案内レール上面１０ｂへの圧縮空気吐出は行わないで、転動体転動面１０ａを優先的に保護可能とする。

【0040】

［潤滑剤供給継ぎ手］
次に、図１に示すように、潤滑剤はスライダー２０端面の潤滑剤供給継ぎ手５０よりスライダー２０内部へ供給されている。この潤滑剤供給継ぎ手５０は、装置の構造にあわせて側面としても良いし上面としても良い。いずれにしても、潤滑剤をスライダー２０内部へ取り込む油路を有する。

【0041】

潤滑剤供給継ぎ手５０がスライダー２０端面に設けられたエアーシール３１の内部には、エアーシール３１の上部中央位置に潤滑剤を端面より供給するための円形状の貫通穴５１が設けられている。過酷な異物環境下において、全ての溝へ均等に潤滑剤を分配するには、端面からの給脂が最も有利であることより、エアーシール３１の端面に潤滑剤供給用の貫通穴５１を設けることが重要となるからである。

【符号の説明】

【0042】

１ 直動案内装置
１０ 案内レール
１０ａ 転動体転動面
１０ｂ 案内レール上面
２０ スライダー
２１ スライダー本体
３０ プロテクター
３１ エアーシール
３１ａ エアーシール蓋部
３１ｂ エアーシール底部
３１ｃ エアーシール蓋部側内側壁部
３１ｄ エアーシール底部側内側壁面
３１ｅ 空気供給路傾斜部
３１ｆ 傾斜面（エアーシール底部側内側壁面）
３１ｇ 傾斜面（エアーシール蓋部側内側壁面）
３２ サイドシール
３２ａ 板状部
３２ｂ シールリップ
３２ｃ、３２ｄ リップ
３２ｅ 中間部
３２ｆ 金属板
４０ 圧縮空気供給継ぎ手
４１ 空気溜り
４２ 空気供給路
５０ 潤滑剤供給用貫通穴
５０ 潤滑剤供給継ぎ手
６０ フィルター
６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ、６０ｅ フィルター辺面
Ｅ 空気入口部（空気供給路）
Ｆ 空気吐出部（空気供給路）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】