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JP2015175422A - 案内レール、転がり軸受案内装置 - Google Patents

案内レール、転がり軸受案内装置 Download PDF

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JP2015175422A
JP2015175422A JP2014051772A JP2014051772A JP2015175422A JP 2015175422 A JP2015175422 A JP 2015175422A JP 2014051772 A JP2014051772 A JP 2014051772A JP 2014051772 A JP2014051772 A JP 2014051772A JP 2015175422 A JP2015175422 A JP 2015175422A
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一弘 西尾
Kazuhiro Nishio
一弘 西尾
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Abstract

【課題】案内レールの温度上昇又は低下を十分に防止し、案内レールの精度の低下を防ぐことができる転がり軸受案内装置用の案内レール、及び当該案内レールを備えた転がり軸受案内装置を提供する。
【解決手段】転がり軸受案内装置用の案内レール(2)が、温度調整用の熱媒体の流路を有するものとする。該流路は、転がり軸受の進行方向に案内レール本体(2a)を貫通して形成された熱媒管(8a、8b、8c、8d)により構成され、該熱媒管は、有底溝(7a、7b)に収容され、該有底溝は熱媒管に接触した蓋部材(9a、9b)によって覆われる。
【選択図】図1

Description

本発明は、案内レールとスライダと転動体とを備え、各種ロボット、搬送装置、半導体製造装置などに用いられる転がり軸受案内装置に用いる案内レール及び転がり軸受案内装置に関する。
従来、転がり軸受案内装置として、直線状に延びる案内レールを有する直動案内装置と、曲線状の案内レールを有する曲線運動案内装置が知られている。
直動案内装置は、例えば、直線状の案内レールと、その案内レールを跨いで案内レールの長手方向に相対移動可能に跨嵌したスライダとからなり、そのスライダは、スライダ本体と、スライダの滑走時に前方又は後方となるスライダ本体の両端部に配置されたエンドキャップとを備えており、多数の転動体がスライダ内に形成された戻り路を循環しながら案内レールとスライダ本体との間の転動路を転動することにより、案内レールとスライダとの滑らかな相対移動を実現する。
曲線運動案内装置は、リング状その他の曲線状の案内レールと、曲線状の案内レール上を滑走可能に構成されたスライダと、転動体とからなる。
このような転がり軸受案内装置においては、温度の上昇により案内レールの精度が低下し、スライダも含め、軸受案内装置全体の機能低下が引き起こされることがある。
そこで、発生した熱を付帯する金属ベルトを介して熱伝導によって搬送して放熱することにより、発熱源近傍の温度上昇を防止し、機能低下を防ぐ直動案内装置がある(例えば、特許文献1)。
特開2006−288188号公報
しかしながら、上記先行技術においては、温度条件によっては、案内レールの温度上昇又は温度低下を十分に防止することはできず、案内レールの精度の低下を防ぐことはできなかった。
このような課題に鑑みて、本発明は、案内レールの温度上昇又は低下を十分に防止し、案内レールの精度の低下を防ぐことができる転がり軸受案内装置用の案内レール、及び当該案内レールを備えた転がり軸受案内装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために本発明では、
温度調整用の熱媒体の流路を有することを特徴とする転がり軸受案内装置用の案内レールを提供する。
好ましくは、前記流路は、転がり軸受の進行方向に案内レール全長にわたって設けてある。
また、好ましくは、前記流路は、熱媒管により形成されている。
また、好ましくは、前記熱媒管は、転がり軸受の進行方向に案内レール本体を貫通して形成された有底溝に収容されている。
また、好ましくは、前記有底溝は、前記熱媒管に接触した蓋部材によって覆われている。
また、好ましくは、全体形状が四角柱状をしており、
転がり軸受の進行方向に延びる角部にそれぞれ形成された一対の角部転動溝と、
転がり軸受の進行方向に延びる側部にそれぞれ形成された一対の側部転動溝と、を有し、
前記有底溝は、前記角部転動溝と前記側部転動溝との間に形成されている。
また、好ましくは、前記熱媒管は、案内レール本体に形成された貫通孔に収容されている。
また、上記課題を解決するために本発明では、
上記案内レールを備えたことを特徴とする転がり軸受案内装置を提供する。
好ましくは、前記熱媒体を循環させる循環装置を有する。
また、好ましくは、前記流路を2以上有し、前記熱媒体は、近接する前記流路の間で、互いに反対向きに循環する。
また、好ましくは、前記熱媒体は、熱伝導グリースである。
本発明によれば、案内レールの温度上昇又は低下を防止し、案内レールの精度の低下を防ぐことができる転がり軸受案内装置用の案内レール、及び当該案内レールを備えた転がり軸受案内装置を提供することができる。
本願の第1実施形態に係る転がり軸受案内装置を示す斜視図である。 本願の第1実施形態に係る転がり軸受案内装置の案内レール本体を示す斜視図である。 本願の第1実施形態に係る転がり軸受案内装置の温度調整機構を構成する部材を示す斜視図である。 本願の第1実施形態に係る転がり軸受案内装置の案内レールの組立てを示す斜視図である。 本願の第1実施形態に係る転がり軸受案内装置の温度調整機構を示す拡大断面図である。 本願の第1実施形態に係る転がり軸受案内装置の熱媒体の流し方を示す模式図である。(a)は案内レールの側面と断面、(b)は案内レールの上面、(c)は案内レールの側面と断面、(d)は案内レールの端面を示している。 本願の第1実施形態に係る転がり軸受案内装置の熱媒体の別の流し方を示す模式図である。(a)は案内レールの側面と断面、(b)は案内レールの上面、(c)は案内レールの側面と断面、(d)は案内レールの端面を示している。 本願の第1実施形態に係る転がり軸受案内装置の熱媒体の更に別の流し方を示す模式図である。(a)は案内レールの側面と断面、(b)は案内レールの上面、(c)は案内レールの側面と断面、(d)は案内レールの端面を示している。 本願の第2実施形態に係る転がり軸受案内装置の案内レールを示す図である。(a)は案内レールの端面、(b)は案内レールの端部の断面を示している。 本願の第3実施形態に係る転がり軸受案内装置の案内レールを示す図である。(a)は案内レールの端面、(b)は案内レールの端部の断面を示している。 本願の第4実施形態に係る転がり軸受案内装置の案内レールの温度調整機構を示す拡大断面図である。
(第1実施形態)
本願の第1実施形態に係る転がり軸受案内装置1を図1ないし図8を参照しつつ説明する。図1は、本願の第1実施形態に係る転がり軸受案内装置1を示す斜視図である。
図1に示すように、転がり軸受案内装置1は、細長い四角柱状の案内レール2と、案内レール2を跨いで、案内レール2の長手方向に相対移動可能に跨嵌したスライダ3とから構成されている。転がり軸受案内装置1はあらゆる向きに取り付けることが可能であるため、本願においては、図1に示すように、転がり軸受案内装置1の案内レール2の長手方向をX軸方向、X軸方向に対して垂直で、図1において上下となる方向をY軸方向、X軸方向とY軸方向の双方に対して垂直な方向をZ軸方向として説明する。また、本願においては、図1の上側を転がり軸受案内装置1の上側、図1の下側を転がり軸受案内装置1の下側として説明する。
案内レール2は、主要部を構成する金属製の案内レール本体2aと、案内レール2の下部に配置された温度調整機構6a、6bとからなる。案内レール本体2aには、X軸方向に延びる断面略円弧状の角部転動溝4a、4b及び側部転動溝5a、5bが形成されている。側部転動溝5a、5bの底部には逃げ溝が形成されている。案内レール2は、用途に応じて長さを適宜選択することができる。案内レール2には、Y軸方向に貫通した取付穴が複数形成されていても良い。
温度調整機構6a、6bは、X軸に垂直な断面が逆U字型をして案内レール本体2aをX軸方向に貫通した有底溝7a、7bと、有底溝7a、7b内に収容された熱媒管8a、8b、8c、8dと、有底溝7a、7bの開放部を覆う蓋部材9a、9bと、によって構成されている。案内レール2の温度調整は、熱媒管8aないし8dの両端部に、熱媒体を循環させる循環装置を接続することで行うことができる。案内レール2を冷却する場合には熱媒管8aないし8dに冷却剤を循環させ、案内レール2を加熱する場合には熱媒管8aないし8dに加温剤を循環させる。
スライダ3は、金属製のスライダ本体3aと、滑走時に先頭又は後尾となるスライダ本体3aの面に取り付けられたエンドキャップ10a、10bと、エンドキャップ10a、10bを介してスライダ本体3aに取り付けられたサイドシール11a、11bと、から構成されている。
図2は、本願の第1実施形態に係る転がり軸受案内装置1の案内レール2の主要部を構成する案内レール本体2aを示す斜視図である。
案内レール本体2aの下部に形成された有底溝7aの互いに対向する内側面の下端近傍には、それぞれ、X軸方向に延びる係止溝12a、12bが形成されている。また、有底溝7bの互いに対向する内側面の下端近傍には、それぞれ、X軸方向に延びる係止溝12c、12dが形成されている。
図3は本願の第1実施形態に係る転がり軸受案内装置1の温度調整機構6a、6bを構成する部材を示す斜視図である。熱媒管8、蓋部材9、熱伝導グリース13を示している。
熱媒管8は、温度調整機構6a、6bをそれぞれ構成する熱媒管8a、8b、8c、8dとなる部材である。熱媒管8は、案内レール2と略同じ長さを有し、有底溝7a、7bに収容可能に細長く形成された円筒状の部材である。また、熱媒管8の内周面には、両端部から所定の範囲にわたって、熱媒体を循環させる機器を接続するための雌ネジ加工が施された雌ネジ部14が形成されている。熱媒管8は、熱伝導性の高い材料で形成することが好ましい。例えば、熱媒管8は、銅から形成される。
蓋部材9は、温度調整機構6a、6bをそれぞれ構成する蓋部材9a、9bとなる部材である。蓋部材9は長細い板状をしており、長手方向に延びる両側面には、長手方向に延びる凸部15a、15bが全長にわたって形成されている。また、熱媒管8に接触する面には、熱媒管8の外周面に密着するように円弧状に凹んだ凹部16が全長にわたって形成されている。蓋部材9は、転がり軸受案内装置1が使用される温度条件に応じて、金属や樹脂などの材料を用いることができる。
本実施形態においては、熱媒体として、熱伝導グリース13を用いている。熱伝導グリース13は、シリコンを主成分とするものが好ましい。ただし、熱媒体は、これに限らず、熱伝導の優れたものであればその他のものを用いることもできる。熱媒管8の材料を銅として、案内レール2の材料を一般的に用いられる構造用炭素鋼、ステンレス鋼などとした場合、熱媒管8は案内レール2より熱膨張率が高くなる。そのため、スライダ3が移動することによって発生する熱により、熱媒管8が膨張と収縮を繰り返し、熱媒管8が破損するおそれがある。しかし、シリコーンを主成分とする熱伝導グリース13を用いた場合、熱電動グリース13がクッションとなり、熱媒管8が破損するのを防ぐ作用があるため好ましい。
図4は、本願の第1実施形態に係る転がり軸受案内装置1の案内レール2の組立てを示す図である。
案内レール2は次のように組み立てられる。案内レール本体2aを形成した後、有底溝7a内に熱媒管8a及び8bを入れ、蓋部材9aの凹部16を熱媒管8b側に向け、凸部15a、15b(図3参照)を有底溝7aに形成された係止溝12a、12bに嵌め込む。これと同様に、有底溝7b内に熱媒管8c及び8dを入れ、蓋部材9bの凹部16を熱媒管8d側に向け、凸部15a、15bを有底溝7bに形成された形成溝12c、12dに嵌め込む。これにより、案内レール2が組み立てられる。
図5は、本願の第1実施形態に係る転がり軸受案内装置1の温度調整機構6aを示す拡大断面図である。温度調整機構6aを、X軸と垂直な面で切断した断面を示している。なお、以下、温度調整機構6aについて説明するが、温度調整機構6bも同様の構成をしている。
有底溝7aと熱媒管8a、8bとはなるべく密着させた方が効率的に熱を交換することができる。したがって、本実施形態においては、有底溝7aの底部を曲面とし、有底溝7aと熱媒管8aとが接触する面積を広くして、温度調整効果を高めている。また、熱媒管8bについては、有底溝7aと直接接してはいないが、蓋部材9aに形成した凹部16により蓋部材9aとの接触面積を広くすることで、熱媒管8bが蓋部材9aを介して案内レール本体2aとの間で熱を交換する構成とすることで、温度調整効果を高めている。なお、本実施形態の構成においては、製造を容易なものとしつつ温度調整効果の高い構成としてるが、更に温度調整効果を高めるためには、有底溝7aと熱媒管8a、8bとがより密着する構成とすることもできる。例えば、有底溝7aの底部と蓋部材9aの熱媒管8b側の面を平面にして熱媒管8aを角筒としても良いし、有底溝7aの側面を熱媒管8a、8bの外周面に接触する曲面状に形成しても良い。
図6は、本願の第1実施形態に係る転がり軸受案内装置1の熱伝導グリース13の流し方を示す模式図である。(a)は案内レール2の側面と断面、(b)は案内レール2の上面、(c)は案内レール2の(a)とは反対側の側面と断面、(d)は案内レール2の端面を示し、図6全体として案内レール2の展開図を構成している。図6において、矢印は、参照符号の矢印を除き、熱伝導グリース13の流れを示している。
本第1実施形態に係る転がり軸受案内装置1の温度調整機構6a、6bは、様々な熱伝導グリース13の流し方を採用することが可能である。図6に示す熱伝導グリース13の流し方の例では、熱媒管8aないし8dの内部を同じ向きに熱伝導グリース13を流している。熱伝導グリース13は、熱媒管8aないし8dに流入すると、熱媒管8aないし8dを介して案内レール本体2aと熱を交換するため、熱伝導グリース13の温度は流出側に近づくにつれて案内レール本体2aの温度に近くなる。したがって、この流し方の場合、案内レール2の一方の端部側が他方の端部側に比べて温度調整効果が高くなるため、案内レール2の一方の端部側と他方の端部側とで温度変化に違いが生じている場合に有効である。
図7は、本願の第1実施形態に係る転がり軸受装置1の熱伝導グリース13の別の流し方を示す模式図である。(a)は案内レール2の側面と断面、(b)は案内レール2の上面、(c)は案内レール2の(a)とは反対側の側面と断面、(d)は案内レール2の端面を示し、図7全体として案内レール2の展開図を構成している。図7において、矢印は、参照符号の矢印を除き、熱伝導グリース13の流れを示している。
図7に示す熱伝導グリース13の流し方の例では、熱媒管8aと8bにおいて同じ向きに熱伝導グリース13を流し、熱媒管8cと8dにおいては熱媒管8aと8bとは反対向きに熱伝導グリース13を流している。この流し方においては、図6に示す流し方に比して、案内レール2の全体をより均一に温度調整することができる。しかし、案内レール2の両端部付近では、案内レール2の両側において温度調整効果に差が生じることとなる。つまり、図7(a)の上側に示す案内レール2の端部付近は熱伝導グリース13が流出する側に配置されているため、温度調整効果が比較的高くないのに対し、図7(c)の上側に示す案内レール2の端部付近は熱伝導グリース13が流入する側に配置されているため、温度調整効果が高い。このことは、図7(a)、図7(c)の下側に示す案内レール2の端部付近においても同様である。
図8は、本願の第1実施形態に係る転がり軸受装置1の熱伝導グリース13の更に別の流し方を示す模式図である。(a)は案内レール2の側面と断面、(b)は案内レール2の上面、(c)は案内レール2の(a)とは反対側の側面と断面、(d)は案内レール2の端面を示し、図8全体として案内レール2の展開図の一部を構成している。図8において、矢印は、参照符号の矢印を除き、熱伝導グリース13の流れを示している。
図8に示す熱伝導グリース13の流し方の例では、熱媒管8aと8dにおいて同じ向きに熱伝導グリース13を流し、熱媒管8bと8cにおいては熱媒管8a、8dとは反対向きに熱伝導グリース13を流している。この流し方は、図6ないし図8に示す熱伝導グリース13の流し方の中では、案内レール2の全体に最も均一に温度調整をすることができる。したがって、案内レール2の各部において温度変化の大きさの違いが小さいときには、この図8の流し方が有効である。
図6ないし図8を用いて熱伝導グリース13の流し方を説明したが、熱伝導グリース13の流し方はこれらに限らず、使用状況に応じてあらゆる流し方を採用することができる。
(第2実施形態)
図9は、本願の第2実施形態に係る転がり軸受案内装置の案内レール22を示す図である。(a)は案内レール22の端面、(b)は案内レール22の端部の断面を示している。本第2実施形態は、上記第1実施形態に対して温度調整機構のみが異なるため、重複する説明は省略し、以下、本第2実施形態の温度調整機構26a、26bについて説明する。
本第2実施形態に係る案内レール22は、案内レール本体22aと、温度調整機構26a、26bとから構成されている。
案内レール本体22aは、長手方向に延びる断面略円弧状の角部転動溝24a、24b及び側部転動溝25a、25bを備えている。
温度調整機構26aは、側部転動溝25aの近傍で案内レール本体22aの長手方向に貫通した貫通孔27aと、貫通孔27a内に収容された熱媒管28aとから構成されている。これと同様に、温度調整機構26bも、案内レール本体22aの長さ方向に貫通した貫通孔27bと、貫通孔27b内に収容された熱媒管28bとから構成されている。
熱媒管28a、28bの端部付近の内周面には雌ネジ加工が施されており、熱媒体を循環させる機器を接続するための継手220を螺合することができる。図9(b)は案内レール22を長手方向に切断した断面であり、熱媒管28aの端部に継手220を螺合した状態を示している。
(第3実施形態)
図10は、本願の第3実施形態に係る転がり軸受案内装置の案内レール32を示す図である。(a)は案内レール32の端面、(b)は案内レール32の端部の断面を示している。本第3実施形態は、上記第1実施形態に対して温度調整機構のみが異なるため、重複する説明は省略し、以下、本第3実施形態の温度調整機構36a、36bについて説明する。
本第3実施形態に係る案内レール32は、案内レール本体32aと、温度調整機構36a、36bとから構成されている。
案内レール本体32aは、長手方向に延びる断面略円弧状の角部転動溝34a、34b及び側部転動溝35a、35bを備えている。
温度調整機構36aは、角部転動溝34aと側部転動溝35aとの間に形成された有底溝37aと、有底溝37aの内部に収容された熱媒管38aとから構成されている。また、温度調整機構36bは、角部転動溝34bと側部転動溝35bとの間に形成された有底溝37bと、有底溝37bの内部に収容された熱媒管38bとから構成されている。
熱媒管38a、38bの端部内周面には雌ネジ加工が施されており、熱媒体を循環させる機器を接続するための継手320を螺合することができる。図10(b)は案内レール32を長手方向に切断した断面であり、熱媒管38aの端部に継手320を螺合した状態を示している。
(第4実施形態)
図11は、本願の第4実施形態に係る転がり軸受案内装置の案内レールの温度調整機構を示す拡大断面図である。本第4実施形態は、上記第1実施形態に対して温度調整機構の蓋部材の構成のみが異なるため、重複する説明は省略し、以下、本第4実施形態の蓋部材49aについて説明する。
本第4実施形態に係る蓋部材49aは、上下2つの部材に分かれて形成されている。熱媒管48b側に配置された熱伝導部材421は、熱伝導性の高い材料、例えば、アルミ、銅などから形成されている。
一方、熱媒管48aとは反対側に配置された断熱部材422は、断熱性の高い材料から形成されている。断熱部材422の材料としては、発泡系断熱材として、防水性のあるウレタンフォーム、耐熱性を有するフェノールフォーム、軽量で耐水性のあるポリスチレンフォーム、難燃焼性を有するEPS(ビーズ法ポリスチレン)、防水性と難燃焼性を有し発塵しない発泡ゴム(FEF)、耐圧縮性を有するXPS(押し出し法ポリスチレン)などを用いることができる。
本第4実施形態によれば、熱媒管48bが熱伝導部材421を介して案内レール本体42aと効率的に熱交換しつつ、断熱部材422によって、熱媒体が外気や案内レール42を固定するテーブル等との間で熱交換をしてしまい案内レール本体42aとの熱交換が妨げられることを防ぐことができる。
以上、本願発明の説明のため具体的な実施形態を示したが、本発明はこれに限られず、種々の変更・改良が可能である。
例えば、熱媒管を設けず、案内レールに孔部を形成して、該孔部を熱媒体の流路としてもよい。
また、熱媒体の流路は、案内レールの延在方向に延在するものに限られず、例えば、延在方向に対して傾斜していても、延在方向に対して垂直方向に設けられても良い。
また、流路は、案内レールの端部から端部まで延びるものに限られず、例えば、案内レールの中間部から端部まで延びていても、案内レールの中間部から中間部まで延びていても良い。
以上のように、本発明によれば、案内レールの温度上昇又は低下を防止し、案内レールの精度の低下を防ぐことができる転がり軸受案内装置用の案内レール、及び当該案内レールを備えた転がり軸受案内装置を提供することができる。
1 転がり軸受案内装置
2、22、32 案内レール
2a、22a、32a、42a 案内レール本体
3 スライダ
3a スライダ本体
4a、4b、24a、24b、34a、34b 角部転動溝
5a、5b、25a、25b、35a、35b 側部転動溝
6a、6b、26a、26b、36a、36b 温度調整機構
7a、7b、37a、37b 有底溝
8a、8b、8c、8d、28a、28b、38a、38b、48a、48b 熱媒管
9a、9b、49a 蓋部材
10a、10b エンドキャップ
11a、11b サイドシール
12a、12b、12c、12d、412a、412b 係止溝
13 熱伝導グリース
14 雌ネジ部
15a、15b 凸部
16 凹部
27a、27b 貫通孔
220、320 継手
421 熱伝導部材
422 断熱部材

Claims (11)

  1. 温度調整用の熱媒体の流路を有することを特徴とする転がり軸受案内装置用の案内レール。
  2. 前記流路は、転がり軸受の進行方向に案内レール全長にわたって設けてあることを特徴とする請求項1に記載の転がり軸受案内装置用の案内レール。
  3. 前記流路は、熱媒管により形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の転がり軸受案内装置用の案内レール。
  4. 前記熱媒管は、転がり軸受の進行方向に案内レール本体を貫通して形成された有底溝に収容されていることを特徴とする請求項3に記載の転がり軸受案内装置用の案内レール。
  5. 前記有底溝は、前記熱媒管に接触した蓋部材によって覆われていることを特徴とする請求項4に記載の転がり軸受案内装置用の案内レール。
  6. 全体形状が四角柱状をしており、
    転がり軸受の進行方向に延びる角部にそれぞれ形成された一対の角部転動溝と、
    転がり軸受の進行方向に延びる側部にそれぞれ形成された一対の側部転動溝と、を有し、
    前記有底溝は、前記角部転動溝と前記側部転動溝との間に形成されていることを特徴とする請求項4に記載の転がり軸受案内装置用の案内レール。
  7. 前記熱媒管は、案内レール本体に形成された貫通孔に収容されていることを特徴とする請求項3に記載の転がり軸受案内装置用の案内レール。
  8. 請求項1ないし7のいずれか一項に記載の案内レールを備えることを特徴とする転がり軸受案内装置。
  9. さらに、前記熱媒体を循環させる循環装置を備えることを特徴とする請求項8に記載の転がり軸受案内装置。
  10. 前記流路を2以上有し、
    前記熱媒体は、近接する前記流路の間で、互いに反対向きに循環することを特徴とする請求項9に記載の転がり軸受案内装置。
  11. 前記熱媒体は、熱伝導グリースであることを特徴とする請求項9又は10に記載の転がり軸受案内装置。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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