JP2015152026A - 直動案内装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異常を早期に検知することができる直動案内装置を提供することを課題とする。【解決手段】本発明の直動案内装置は、エンドキャップ２Ｂにセンサ１６が取り付けられており、実際に使用されて転動している転動体３のモニタリングを行うことができる。そのため、剥離や摩耗等の損傷に伴う直動案内装置の異常を検知することができる。また、エンドキャップ２Ｂへのセンサ取付け用の孔の加工が容易であり、スライダ本体２Ａに孔を加工する手間を省くことができる。【選択図】図３

Description

本発明は、直動案内装置に関する。

工作機械等で使用されている従来の直動案内装置は、一般に、転動体の軌道面を外面に有する案内レールと、この案内レールの長手方向に相対移動可能に案内レールに取り付けられたスライダとを備えている。また、スライダは、案内レールの軌道面に対向して形成された転動体の軌道面を有するスライダ本体と、スライダ本体の前記移動方向両端部に配されたエンドキャップとを備えている。

これらの転動体は案内レールの軌道面とスライダ本体の軌道面とで形成される転動体転動通路をスライダの相対移動に伴って転動するようになっており、転動体転動通路を転動した転動体はスライダのエンドキャップとリターンガイドとの間に形成された方向転換路で方向転換し、さらにスライダ本体内に形成された転動体戻し通路を経て元の位置に戻るようになっている。

このような直動案内装置では、転動体及び軌道面に剥離や摩耗が発生する恐れがある。この剥離や摩耗は、振動や予圧抜け等の異常を引き起こすため、スライダが正常に走行しなくなり、直動案内装置のスライダに搭載している工作物等の搭載物にびびり等の不具合が生じる恐れがある。
そのため、例えば特許文献１には、直動案内装置のスライダ側面にあけた孔からセンサにより転動体戻し通路を転動する転動体をモニタリングし、転動体の状態を確認する技術が記載されている。

特開２００８−３０４２４４号公報

しかしながら、特許文献１の技術は、転動体を所定の間隔に保つためのセパレータの各転動体収容孔に転動体が組み入れられているか否かを検査するための技術である。また、直動案内装置の出荷時にセンサは取り外されるため、直動案内装置が実際に使用されて転動体が転動している状況での転動体のモニタリングを行うことはできない。そのため、剥離や摩耗等の損傷に伴う直動案内装置の異常を検知することができず、直動案内装置の搭載物に不具合が生じる恐れがある。

また、センサで検出するための孔がスライダ本体の側面に形成されているが、スライダ本体は金属製であるためこの孔の加工に大きな手間がかかる。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、異常を早期に検知することができる直動案内装置を提供することを課題とする。

以上の課題を解決するため、本発明の一態様に係る直動案内装置は、案内レールと、スライダと、複数の転動体とを有し、前記案内レール及び前記スライダは、互いに対向する位置に、前記転動体の転動通路を形成する軌道面をそれぞれ有し、前記軌道面は前記案内レールの長手方向に延び、前記転動体は前記転動通路に配置され、前記転動通路内での前記転動体の転動を介して、前記スライダが前記案内レールに案内されて前記長手方向に移動する直動案内装置において、前記スライダは、前記軌道面および前記スライダの移動方向に延びる前記転動体の戻し通路が形成されたスライダ本体と、前記転動通路と前記戻し通路を連通させる方向転換路が形成され前記スライダ本体の前記移動方向の両端に固定されたエンドキャップと、を有し、前記エンドキャップに、転動する前記転動体の状態を検出するセンサを設けたことを特徴とする。

また、上記直動案内装置においては、前記方向転換路の連続方向略中央部の幅は前記転動体の径とほぼ同じに形成されており、前記センサは、前記方向転換路の連続方向略中央部に位置する前記転動体の状態を検出するようになっていてもよい。
さらに、上記直動案内装置においては、前記センサが前記スライダの前記移動方向の両端に設けられていてもよい。

本発明によれば、直動案内装置の異常を早期に検知することができる。

本発明の一実施形態に係る直動案内装置を示す斜視図である。 図１の直動案内装置を案内レールの長手方向から見た正面図である。 図１の直動案内装置を案内レールの長手方向に沿う水平面で切断した要部拡大断面図である。

本発明に係る直動案内装置の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に係る直動案内装置の一実施形態を示す斜視図である。また、図２は、図１の直動案内装置を案内レールの長手方向から見た正面図（ただし、エンドキャップの図示は省略してある）である。
一直線状に延びる断面形状略四角形の案内レール１の上に、断面形状略Ｕ字状のスライダ２が、案内レール１の長手方向に移動可能に組み付けられている。この案内レール１の幅方向左右両側面１ａ，１ａと上面１ｂとが交差する稜部には、前記長手方向に延びる断面ほぼ１／４円弧形状の凹溝からなる転動体軌道面１０，１０が形成されている。また、案内レール１の幅方向左右両側面１ａ，１ａの上下方向略中央部には、前記長手方向に延びる断面ほぼ半円形の凹溝からなる転動体軌道面１０，１０が形成されている。

また、スライダ２は、案内レール１の幅方向両側面１ａ，１ａに対向して配置される２つの脚部２１，２１と、両脚部２１，２１を連結し案内レール１の上面１ｂに対向する胴部２２と、を有している。胴部２２と脚部２１，２１とのなす角度は略直角であるため、スライダ２の断面形状は略Ｕ字状をなしている。そして、スライダ２は、両脚部２１，２１の間に案内レール１を挟むようにして、案内レール１に移動可能に取り付けられている。

このようなスライダ２は、金属製のスライダ本体２Ａと、その両端部（スライダ２の移動方向両端部）に着脱可能に取り付けられた樹脂製のエンドキャップ２Ｂ，２Ｂと、で構成されている。さらに、スライダ２の両端部（各エンドキャップ２Ｂの前記移動方向外端面）には、案内レール１の外面（上面１ｂ及び側面１ａ，１ａ）に摺接して案内レール１とスライダ２との間の隙間の開口のうち前記移動方向端面側に面する部分を密封するサイドシール５，５が装着されており、スライダ２の下部には、案内レール１の幅方向側面１ａとスライダ２の脚部２１との間の隙間の開口のうち前記長手方向に延びる部分（スライダ２の下面側に面する部分）を密封するアンダーシール（図示せず）が装着されている。これらサイドシール５，５及びアンダーシールにより、外部から案内レール１とスライダ２との間の隙間への異物の侵入や、案内レール１とスライダ２との間の隙間から外部への潤滑剤の漏出が防止されている。なお、サイドシール５，５及びアンダーシールは装着されていなくてもよい。

さらに、スライダ本体２Ａの左右両脚部２１，２１の内側面２１ａの角部及び上下方向略中央部には、案内レール１の転動体軌道面１０，１０，１０，１０に対向する断面ほぼ半円形の凹溝からなる転動体軌道面１１，１１，１１，１１が形成されている。そして、案内レール１の転動体軌道面１０，１０，１０，１０とスライダ２の転動体軌道面１１，１１，１１，１１との間に、断面ほぼ円形の転動体転動通路１３，１３，１３，１３がそれぞれ形成されていて、これらの転動体転動通路１３，１３，１３，１３は前記長手方向に延びている。

これらの転動体転動通路１３内には複数の転動体３（例えば鋼、セラミックからなるボール）が転動自在に装填されていて、転動体転動通路１３内でのこれらの転動体３の転動を介して、スライダ２が案内レール１に案内されて前記長手方向に移動するようになっている。
なお、転動体３の種類はボールに限定されるものではなく、ころであってもよい。また、案内レール１及びスライダ２が備える転動体軌道面１０，１１の数は片側二列に限らず、例えば片側一列又は三列以上であってもよい。さらに、転動体軌道面１０，１１の断面形状は、前述したように単一の円弧からなる円弧状でもよいが、曲率中心の異なる２つの円弧を組合せてなる略Ｖ字状（ゴシックアーク形状溝）でもよい。

さらにまた、スライダ２は、スライダ本体２Ａの左右両脚部２１，２１の肉厚部分の上部及び下部に、転動体転動通路１３，１３，１３，１３と平行をなして前記長手方向に貫通する断面形状円形の直線孔からなる戻し通路１４，１４，１４，１４を備えている。
一方、エンドキャップ２Ｂは、例えば樹脂材料の成形品からなり、断面形状が略Ｕ字状に形成されている。また、エンドキャップ２Ｂの裏面（スライダ本体２Ａとの当接面）の左右両側には、断面形状円形で半ドーナツ形状に湾曲する方向転換路１５が上下二段に形成されている。

エンドキャップ２Ｂには、半ドーナツ形状に湾曲する湾曲凹部、及び、後述するリターンガイド１８に対応する形状のリターンガイド用凹部（図示せず）が形成されている。リターンガイド１８は半円筒状に形成され、上述したエンドキャップ２Ｂのリターンガイド用凹部に嵌合される。方向転換路１５は、上述した湾曲凹部の内面とリターンガイド１８の円弧状の外周面１８ａとで形成される。このエンドキャップ２Ｂをスライダ本体２Ａに取り付けると、方向転換路１５によって転動体転動通路１３と戻し通路１４とが連通される。

これら戻し通路１４と両端の方向転換路１５とで、転動体３を転動体転動通路１３の終点から始点へ送る転動体搬送路が構成され（転動体搬送路は転動体転動通路１３と同数設けられている）、転動体転動通路１３と転動体搬送路とで、略環状の転動体循環経路が構成される。そして、この略環状の転動体循環経路は、案内レール１を挟んで左右両側に形成される。

案内レール１に組みつけられたスライダ２が案内レール１に沿って前記長手方向に移動すると、転動体転動通路１３内に装填されている転動体３は、転動体転動通路１３内を転動しつつ案内レール１に対してスライダ２と同方向に移動する。そして、転動体３が転動体転動通路１３の終点に達すると、転動体転動通路１３からすくい上げられ方向転換路１５へ送られる。方向転換路に入った転動体３はＵターンして戻し通路１４に導入され、戻し通路１４を通って反対側の方向転換路１５に至る。ここで再びＵターンして転動体転動通路１３の始点に戻り、このような転動体循環経路内の循環を無限に繰り返す。

ここで、エンドキャップ２Ｂについて、図３を参照しながら詳細に説明する。図３は、図１の直動案内装置を案内レールの長手方向に沿う水平面で切断した要部拡大断面図であり、スライダ２の一方の脚部２１と案内レール１が近接する部分の拡大図である。
エンドキャップ２Ｂには、転動する転動体３の状態を検出するセンサ１６が設けられている。センサ１６が設けられる位置は、方向転換路１５内を転動する転動体３の状態を検出することができれば特に限定されるものではないが、湾曲状に連続する方向転換路１５の連続方向略中央部（方向転換路１５の頂点付近）に設けられることが好ましい。方向転換路１５の入口１５ａ及び出口１５ｂ近傍の幅（径）Ｌ１は、転動体３が方向転換路１５にスムーズに出入りできるように、転動体３の径Ｄよりも大きく形成されている。また、方向転換路１５の連続方向略中央部の幅（径）Ｌ２は、転動体３の径Ｄとほぼ同じ大きさに形成されている。そのため、方向転換路１５の入口１５ａ、出口１５ｂ近傍では、方向転換路１５の内面と転動体３との間に隙間があるため転動体３が滑って方向転換路１５に接触（衝突）するなどして転動していない場合もある。その一方、方向転換路１５の連続方向略中央部では、方向転換路１５と転動体３との間には隙間がほとんどないため、転動体３が転動しやすく、センサ１６は方向転換路１５の連続方向略中央部を転動している転動体３の状態を検出することができる。よって、実際に駆動している直動案内装置の転動する転動体３に発生した剥離や摩耗を確実に検知することができる。

さらに、方向転換路１５の連続方向略中央部では、隣接する転動体との間にわずかな隙間ができるため、隣接する転動体の影響を受けることなく、確実に転動する転動体３の状態を検知することができる。なお、直動案内装置の移動する方向が変わることにより、上記入口と出口は入れ替わることになる。
転動体転動通路１３、戻し通路１４及び方向転換路１５に発生したわずかな剥離は、転動体３に付着し、剥離が付着した転動体３は剥離が付着していない転動体３とは異なる波形の転動を示すため、センサ１６は剥離により生じた異常を検出することができる。あるいは、センサ１６は、スライダ２を駆動させたときに転動して循環する転動体３の通過周期や通過時間を、剥離が付着していない転動体３と比較することにより異常を検出することができる。また、摩耗した転動体３も同様に、摩耗していない転動体３とは異なる波形の転動を示すため、センサ１６は摩耗により生じた異常を検知することができる。

本実施形態においてセンサ１６は、渦電流式センサを用いているが、転動する転動体３の異常を検出できるものであれば特に限定されることはなく、変位センサや近接センサを用いることもできる。
図３においてセンサ１６は、エンドキャップ２Ｂのスライダ本体２Ａとの当接面とは反対側の面と、方向転換路１５の内面とを貫通する孔内に配置されている。該孔は、方向転換路１５の連続方向略中央部の内面に開口しており、センサ１６の検出部が、方向転換路１５内に突出しないように該開口部に配置されて、方向転換路１５の連続方向略中央部を転動する転動体３の状態を検出できるようになっている。ただし、方向転換路１５の連続方向略中央部を転動する転動体３の状態を検出することができればこれに限定されることはなく、センサ１６がエンドキャップ２Ｂの内部やリターンガイド１８の内部に配されていてもよく、その際にはエンドキャップ２Ｂに前記孔を形成しなくてもよい。

エンドキャップ２Ｂの材料は特に限定されるものではないが、転動体３が滑って衝突しても振動しない耐震動性に優れたものが好ましい。例として、ナイロン６６、ポリアセタール、塩化ビニル等があげられる。また、センサ１６が、周囲の温度に影響を受けないように、耐熱性に優れたものが好ましい。例として、ポリアセタールがあげられる。さらに、エンドキャップ２Ｂは、加工の容易性を考慮して樹脂成形品であることが好ましい。

リターンガイド１８の材料は、転動体３の衝突などにより変形してセンサ１６の検出に悪影響を及ぼさない材料であれば特に限定されるものではないが、転動体３を確実に支えることができるポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアセタールが好ましい。また、リターンガイド１８の材料としては、エンドキャップ２Ｂと同質の材料を用いることが好ましい。スライダ２が案内レール１の継ぎ目を通過する際に発生する振動の振動数と、材料が持っている固有振動数とが一致する確率が低くなるため、センサ１６に悪影響を及ぼす恐れが低くなるためである。

以上のように、センサ１６は、エンドキャップ２Ｂに取り付けられており、実際に使用されて転動している転動体３のモニタリングを行うことができる。そのため、本実施形態の直動案内装置は、剥離や摩耗等の損傷に伴う直動案内装置の振動や予圧抜け等の異常を、発生から遅れることなく早期に発見することができる。その結果、直動案内装置のスライダ２に搭載している搭載物の不具合の発生を防止することができる。

また、センサ１６はスライダ２本体ではなくエンドキャップ２Ｂに取り付けられているため、スライダ本体２Ａの側面にセンサ１６を取り付けるための孔を加工する必要がない。さらに、エンドキャップ２Ｂは、樹脂成形品であるため、成形用の型を用いてセンサ取付け用の下孔を加工しておくことができるし、成形したエンドキャップ２Ｂにタップ加工などによりセンサ取付け用の孔を容易に加工することができる。そのため、センサ１６の取付け用の孔の加工が容易であり、金属製のスライダ本体２Ａに孔を加工する手間を省くことができる。よって、直動案内装置の製造が容易である。
本実施形態の直動案内装置は、工作機械、射出成形機及び半導体製造装置等に好適に用いられる。

１ 案内レール
２ スライダ
２Ｂ エンドキャップ
３ 転動体
１０，１１ 転動体軌道面
１３ 転動体転動通路
１４ 戻し通路
１５ 方向転換路
１６ センサ
Ｌ２ 方向転換路の連続方向略中央部の幅
Ｄ 転動体の径

Claims (3)

1. 案内レールと、スライダと、複数の転動体とを有し、
   前記案内レール及び前記スライダは、互いに対向する位置に、前記転動体の転動通路を形成する軌道面をそれぞれ有し、
   前記軌道面は前記案内レールの長手方向に延び、
   前記転動体は前記転動通路に配置され、
   前記転動通路内での前記転動体の転動を介して、前記スライダが前記案内レールに案内されて前記長手方向に移動する直動案内装置において、
   前記スライダは、前記軌道面および前記スライダの移動方向に延びる前記転動体の戻し通路が形成されたスライダ本体と、前記転動通路と前記戻し通路を連通させる方向転換路が形成され前記スライダ本体の前記移動方向の両端に固定されたエンドキャップと、を有し、
   前記エンドキャップに、転動する前記転動体の状態を検出するセンサを設けたことを特徴とする直動案内装置。
2. 前記方向転換路の連続方向略中央部の幅は前記転動体の径とほぼ同じに形成されており、
   前記センサは、前記方向転換路の連続方向略中央部に位置する前記転動体の状態を検出するようになっている請求項１に記載の直動案内装置。
3. 前記センサが前記スライダの前記移動方向の両端に設けられた請求項１又は２に記載の直動案内装置。

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