JPH10153216A - 直動装置のシール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】例えば直動装置であるリニアガイドの従来の
合成ゴム製シール装置は、摩擦力が大きくリニアガイド
の作動性を損なう。リニアガイドの往復作動により、
スライダ内に充填されたグリースが徐々に失われる。特
に、木材の切り屑などの吸油性粉塵があるとグリースが
吸収されてしまうため、早急にグリースの供給量が減少
してゴムシールのリップ部と案内レールとの潤滑状態が
悪くなり、リップ部が摩耗してシール性が低下する。 【解決手段】リニアガイドの外方部材であるスライダ２
と、これに対向する内方部材である案内レール１との間
のすき間の開口をシールするべく配設されているシール
装置１０を、潤滑油中で含油処理してなる合成ゴムで構
成した。自ら潤滑剤を供給する機能を有するシール装置
１０により上記課題を解決するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直動装置のシール
装置に係り、特にシール装置の作動性の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】直動装置の代表的なものとしては、直動
案内装置（リニアガイド）やボールねじがあり、各種の
機械装置類に多用されている。これらの直動装置は、基
本的には、外方部材と、これにすき間を介して対向する
内方部材と、その内外両部材の間に配設されている転動
体とを備えて構成されている。

【０００３】例えば、リニアガイドであれば、角柱状の
案内レールを跨いで断面コ字形のスライダが搭載され、
その案内レールの外側面とこれに対向するスライダの内
側面とにそれぞれ軌道溝が形成され、その軌道溝に多数
の転動体が装填されていて、それらの転動体の転動循環
によりスライダと案内レールとが相対的に直線運動をす
る。このタイプのリニアガイドの場合、スライダが外方
部材で案内レールが内方部材といえる。一方、他のタイ
プのリニアガイドとして、断面コ字形の案内レールの凹
所に角形のスライダが収まり、その案内レールの内側面
とこれに対向するスライダの外側面とにそれぞれ形成さ
れた軌道溝に転動体が装填されているものがあるが、そ
の場合は案内レールが外方部材でスライダが内方部材に
なる。

【０００４】また、ボールねじであれば、内面に螺旋状
のねじ溝を有するボールねじナットに外面に螺旋状のね
じ溝を有するねじ軸が挿入され、対向する両ねじ溝内に
多数の転動体が装填されていて、それらの転動体の転動
循環によりボールねじナットとねじ軸とが相対的に回転
及び直線運動をする。したがって、ボールねじの場合
は、ボールねじナットが外方部材でスライダが内方部材
である。

【０００５】すなわち、直動装置の外方部材とは、リニ
アガイドにあってはスライダ又は案内レール、ボールね
じにあってはボールねじナットを指す。また、内方部材
とは、リニアガイドにあっては案内レール又はスライ
ダ、ボールねじにあってはねじ軸を指すものとする。

【０００６】こうした直動装置は精密装置であり、装置
内へ外部の異物が侵入すると転動体の円滑な転動の妨げ
となり、性能が損なわれることになりやすい。そこで、
直動装置には、その内外両部材のすき間の開口をシール
するシール装置が装着される。

【０００７】従来のその種のシール装置としては、リニ
アガイドの場合は、一般にアクリルニトリルブタジエン
ゴム（ＮＢＲ）などの合成ゴム製のシールが用いられて
いる。また、ボールねじの場合は、一般的にポリアセタ
ール樹脂などの合成樹脂製のシールが用いられ、通常は
ねじ軸との間にクリアランスを設けたいわゆるラビリン
スシールが採用されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
直動装置のシール装置には、以下のような問題点があっ
た。

【０００９】リニアガイドの場合： 合成ゴム（以下、単にゴムともいう）自体の摩擦係数
が大きいために、リニアガイドにシール装置を取り付け
ることによってリニアガイドとしての摩擦力が大きくな
り、装置の作動性が損なわれやすい。

【００１０】リニアガイドの往復作動により、スライ
ダ内に充填されたグリースが徐々に失われたり、また木
材の切り屑などの吸油性粉塵があるとグリースが吸収さ
れてしまったりして、グリースの供給量が減少する。す
ると、ゴムシールのリップ部と案内レールとの潤滑状態
が悪くなり、リップ部が摩耗したり場合によっては破断
に至る。その結果、シール性が徐々に低下する。

【００１１】ボールねじの場合： ラビリンスシールであるから、シールとねじ軸との間
の僅かなクリアランスから異物が侵入しやすく、シール
性はあまり良くない。

【００１２】シール性を良くするべくシールの材質を
合成ゴムにし、ねじ軸に接触するタイプにすると、リニ
アガイドの場合よりも更に抵抗が大きいためにシールト
ルクが大きく、ボールねじ自体のトルクが非常に重くな
り、装置の作動性が損なわれる。

【００１３】そこで、本発明は、上記従来の直動装置に
おけるシール装置の問題点に着目してなされたものであ
り、自ら潤滑剤を供給する機能を有する自己潤滑性を備
えた直動装置のシール装置を提供することを目的とす
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明は、外方部材とこれにすき間を介して対向する内方
部材との間に転動体が配設されている直動装置の前記内
外両部材のすき間の開口をシールするシール装置に係
り、前記シール装置は潤滑油中で含油処理してなる合成
ゴムからなることを特徴とする。

【００１５】ここで、前記合成ゴムはニトリルゴムであ
り、前記潤滑油はエステル油とすることができる。ま
た、前記合成ゴムはアクリルゴムであり、前記潤滑油は
エステル油とすることができる。

【００１６】また、前記合成ゴムはエチレンプロピレン
ゴムであり、前記潤滑油が鉱油，ポリα−オレフィン
油，アルキルポリフェニルエーテル油，アルキルナフタ
レン油の少なくとも１種類からなるものとすることがで
きる。

【００１７】本発明の直動装置のシール装置にあって
は、含油処理した合成ゴムからなるシールの表面から潤
滑油が滲み出てゴム自体の摩擦係数を小さくする。これ
により、直動装置のシールトルクを実際問題として殆ど
無視できるレベルまで低下させ、ひいては直動装置の作
動性を大きく向上させる。

【００１８】特に、ボールねじの場合には、従来はシー
ルトルクが大きくなることからシール性能を犠牲にして
非接触型のラビリンスシールを採用していたのが、含油
処理した合成ゴムからなる本発明のシール装置による低
トルク化で接触型のシールとすることが可能になり、そ
のためシール性能が各段に向上する。

【００１９】なお、潤滑油を多量に合成ゴムに含有させ
るとシールの表面から滲み出す潤滑油のためにシールが
油っぽくなり芯金との接着が困難であるが、シールのゴ
ムと芯金との接着処理をゴムの含油処理の前に行うこと
で芯金とゴムシールとを予め一体化すれば、シール自体
を補強することが可能になる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。第１の実施形態として、直動装置で
あるリニアガイドに本発明のシール装置を適用した場合
を説明する。

【００２１】図１は、リニアガイドの斜視図である。横
断面略角型の内方部材である案内レール１の上に、外方
部材である断面コ字形のスライダ２が跨架されている。
案内レール１の両側面には軸方向に長い上下二本の軌道
溝５ａ，５ｂがそれぞれ形成されている。一方、スライ
ダの構成部品であるスライダ本体２Ａには、図２に示す
ように、前記軌道溝５ａ，５ｂに対向する軌道溝６ａ，
６ｂが内側面に形成されると共に、その軌道溝に平行す
る貫通孔からなる転動体戻り路７ａ，７ｂが袖部内に形
成されている。そのスライダ本体２Ａの両端にはスライ
ダ２の構成部品のエンドキャップ２Ｂがねじ８でそれぞ
れ取り付けてあり、これらのエンドキャップ２Ｂに前記
軌道溝６ａ，６ｂと転動体戻り路７ａ，７ｂとを連通さ
せる図示されない半ドーナツ状の湾曲路が形成され、軌
道溝６ａ（６ｂ）転動体戻り路７ａ（７ｂ）及び湾曲路
からなる転動体の循環経路が構成される。その循環経路
内に多数の転動体３が装填されている。なお、案内レー
ル１の側面の軌道溝５ｂの溝底部には、保持器逃げ溝９
が設けられている。また、エンドキャップ２Ｂの端部に
はグリースニップルｇが取り付けてある。

【００２２】上記リニアガイド２のエンドキャップ２Ｂ
の端面に、含油処理されたシール装置１０がねじ８で取
り付けられている。このシール装置１０は、リニアガイ
ド装置のスライダ２と案内レール１との間のすき間の前
後両サイドの開口をシールするサイドシールであり、そ
の単体の斜視図が図３に示される。

【００２３】図示のシール装置（サイドシール）１０
は、エンドキャップ２Ｂの外形に合わせた略コ字形状で
所定の厚みを有する合成ゴム製であり、例えばニトリル
ゴムのような原料を金型を用いて圧縮成形したものであ
る。その凹部の内面形状は案内レール１の横断面の外形
形状に一致している。すなわち、凹部の内面は、案内レ
ール１の上面１ａ及び及び側面１ｂに沿う形状に形成さ
れており、案内レール１の上の軌道溝５ａに対応する突
部１１ａ、下の転動体転動溝５ｂに対応する突部１１ｂ
及び保持器逃げ溝９に対応する突部１１ｃがそれぞれ形
成されて、案内レール１の横断面外形形状に整合させて
ある。そして、シール裏面には芯金１３を加硫接着等の
手段で一体的に重ねて補強している。芯金１３は、エン
ドキャップ２Ｂの外形に合わせたほぼコ字形状の鋼板で
あり、その両袖部に取付ネジ８の貫通用の貫通孔１４が
形成されるとともに、それら両袖部を連結する連結部に
は、グリースニップルｇ用の貫通孔１５が形成されてい
る。なお、この芯金１３は案内レール１とは非接触であ
る。

【００２４】以下に、上記シール装置１０の材質及び含
油処理について詳しく説明する。本発明のシール装置１
０に使用できる合成ゴムとしては、アクリルニトリルブ
タジエンゴム（ニトリルゴム），水素化ニトリルゴム，
アクリルゴム，エチレンプロピレンゴム，スチレンブタ
ジエンゴム，ブタジエンゴム，クロロプレンゴム，イソ
プレンゴム，ブチルゴム，ハロゲン化ブチルゴム，エピ
クロルヒドリン系ゴム，クロロスルホン化ポリエチレ
ン，ウレタンゴム，シリコーンゴム，フッ素ゴム等が挙
げられる。

【００２５】また、含油処理に使用する潤滑油として
は、ジ−２−エチルヘキシルフタレート，ジ−２−エチ
ルヘキシルセバケート，トリ−２−エチルヘキシルトリ
メリテート，テトラ−２−エチルヘキシルピロメリテー
ト等のエステル油、ヘキサデシルジフェニルエーテル，
オクタデシルジフェニルエーテル等のアルキルポリフェ
ニルエーテル油、エイコシルナフタレンその他のアルキ
ルナフタレン油、鉱油、ポリα−オレフィン油、ジメチ
ルポリシロキサン，メチルフェニルポリシロキサン等の
シリコーン油、パーフルオロポリエーテル油などのフッ
素油等を挙げることができる。

【００２６】ただし、効率良く含油処理して含油量を多
くし、かつ含油させた潤滑油を長時間にわたって滲み出
させるためには、上記の合成ゴムと潤滑油との組み合わ
せが重要である。例えば、炭化水素系のゴムには炭化水
素系の潤滑油を組み合わせ、フッ素ゴムにはフッ素油
を、シリコーンゴムにはシリコーン油を組み合わせると
いったように、基本的な化学構造が類似した組み合わせ
が好適である。炭化水素系のゴムと炭化水素系の潤滑油
との組み合わせは、さらに大きく二つに分けられる。す
なわち、アクリルニトリルブタジエンゴム，アクリルゴ
ムなどの比較的極性の高いゴムに対してはエステル油な
どのような比較的極性の高い潤滑油を、一方、エチレン
プロピレンゴムなどのように比較的極性の低いゴムに対
しては鉱油，ポリα−オレフィン油，アルキルポリフェ
ニルエーテル油，アルキルナフタレン油などの比較的極
性の低い潤滑油を、という組み合わせがより好適であ
る。

【００２７】続いて本発明の含油処理について説明す
る。含油処理は、先に説明した材質の合成ゴムシールを
所定の潤滑油中に浸漬して行う。その場合、シールのゴ
ムと芯金１３との接着処理をゴムの含油処理の前に行っ
ておく。含油処理の際の温度，時間等の浸漬条件は、目
的とする含油量により決められるが、浸漬温度について
は、ゴムの劣化を考慮に入れて８０〜１２０℃位の範囲
とするのが好ましい。８０℃未満では温度不足で十分な
含油量が得られず、一方、１２０℃を越えるとゴムの劣
化が生じるので良くない。

【００２８】含油量については、５〜５０重量％が好適
であり、より好ましくは１０〜３０重量％である。５重
量％未満では、浸漬によりゴム組織内に入り込んだ潤滑
油の量が少ないため、その後滲み出してくる潤滑油量が
少なすぎて、直動装置の作動性の向上に大きな効果が認
められない。一方、５０重量％を越える場合は、含油処
理をするのに時間がかかるために、元のゴムシールが劣
化したり、あるいは含油量が多すぎるためにゴムシール
自体の強度低下を引き起したりして、シール装置として
の実用上の使用が難しくなる。

【００２９】なお、本発明のシール装置用のゴムには、
先に説明した原料ゴムの単体に、カーボンブラック，シ
リカ等の補強用充填剤や、その他老化防止剤，可塑剤，
加硫剤，加硫促進剤，加硫促進助剤，離型剤等の各種の
添加剤を添加し、これらを混練したものを熱などによっ
て加硫したものを用いるのが適している。加硫にあたっ
ては、芯金などの補強部材とゴムとの接合を同時に行う
ことができる加硫接着を行ってもよい。

【００３０】また、リニアガイド装置のサイドシールな
どは、通常、シール面に対して０．１ｍｍ程度の締め代
となるマイナスすき間に設定されているのであるが、芯
金１３とゴムとが加硫接着で一体化されている場合は、
含油処理によりシールリップが膨張して締め代が大きく
なる傾向があるから、この膨張を見込んで初期の締め代
の設定を通常より小さくしても良い。

【００３１】また、ゴムが芯金に一体的に拘束されては
いないタイプのサイドシールの場合には、ゴムが含油処
理によって膨張する結果、シール全体のサイズが大きく
なる傾向があるから、それを見込んで全体を小さめに形
成しても良い。

【００３２】本発明の第２の実施形態として、直動装置
であるボールねじにシール装置を適用した場合を説明す
る。図４は、ボールねじの要部の断面図である。

【００３３】螺旋状のねじ溝２１ａを外周面に有する内
方部材としてのねじ軸２１に、外方部材であるボールね
じナット２２が転動体としての多数のボール２３を介し
て螺合されている。ボールねじナット２２はねじ軸２１
のねじ溝２１ａに対応するねじ溝２２ａを内周面に有す
る。ボール２３は前記ねじ溝２１ａ，２２ａによって形
成された螺旋状空間をねじ軸２１の回転方向に転動しつ
つボールねじナット２２の胴部に設けられたボール循環
路（図示せず）に導かれて循環移動する。そして、ねじ
軸２１が回転すると、ボール２３の転動を介してボール
ねじナット２２がねじ軸２１に沿って直線方向に送られ
るようになっている。

【００３４】前記ボールねじナット２２の両端面には環
状の凹部２４が形成されており、各凹部２４にシール装
置２５がそれぞれ嵌め込まれている。このシール装置２
５は、ボールねじのねじ軸２１とボールねじナット２２
との間のすき間の前後両サイドの開口をシールするもの
で、その単体の正面図が図５に示される。

【００３５】図示のシール装置２５は、周方向に連続し
たリング状の合成ゴム製であり、例えばニトリルゴムの
ような原料を金型を用いて射出成形したものである。そ
の内周面にねじ軸２１の螺旋状のねじ溝２１ａに嵌合す
る螺旋状の凸部２５ａを有すると共に、外周面には全周
にわたり環状の鋼板製芯金２６を加硫接着等の手段で一
体的に取り付けて補強している。環状の芯金２６の円周
には少なくとも１か所に穴２７が開けられていて、その
穴２７にボールねじナット２２の端部の外周面からねじ
込んだ回り止め用ねじ２９の先端が係合してシール装置
２５の回り止め及び抜け止めがなされている。

【００３６】前記シール装置２５の材質及び含油処理に
ついては、第１の実施形態において詳細に説明したもの
と同じでよい。また、この実施形態例のシール装置２５
の内周面の螺旋状の凸部２５ａと、その凸部２５ａが嵌
合するねじ軸のねじ溝２１ａとの嵌合すき間も、上記第
１の実施形態の場合と同じく−０．１ｍｍ程度の締め代
になっている。

【００３７】（実施例）以下に、本発明のシール装置の
効果を確認するべく実施した、作動性比較試験について
説明する。

【００３８】本発明の第１実施例として、第１の実施形
態（図１〜図３）に示したリニアガイド、第２実施例と
して第２の実施形態（図４）に示したボールねじを使用
した。

【００３９】第１の実施例：次の配合のアクリルニトリ
ルブタジエンゴム（ＮＢＲ）材料と、ＳＥＣＣ材からな
る芯金１３とを金型に装入し、加硫プレス機を用いて両
者を一体的に加硫接着することにより、図３に示すリニ
アガイドのシール装置１０を製作した。

【００４０】 〔ＮＢＲゴムの配合〕 ＮＢＲ生ゴム（ＪＳＲ Ｎ２３２Ｓ） １００ 重量部 ＺｎＯ ５ 〃 ステアリン酸 １ 〃 カーボンブラック（ＳＲＦ） ６５ 〃 ジ−２−エチルヘキシルフタレート ５ 〃 Ｎ−フェニル−Ｎ’−（１，３−ジメチルブチル） −Ｐ−フェニレンジアミン ０．５ 〃 ２，２，４−トリメチル−１，２−ヒドロキノリン 重合体 ０．５ 〃 ２−メルカプトベンツイミダゾール ０．５ 〃 Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスル フェンアミド ２ 〃 テトラメチルチウラムジスルフィド １．５ 〃 テトラエチルチウラムジスルフィド １．５ 〃 分散性イオウ ０．５ 〃 〔含油処理〕ゴム材料と補強材の芯金１３とを一体的に
加硫接着した後、１００℃に加温したジ−２−エチルヘ
キシルセバケート（ＤＯＳ）を入れた油浴中に浸漬して
含油処理を施し、ＮＢＲゴム全体の２０重量％が上記Ｄ
ＯＳで占められるようにした。

【００４１】こうして得られたリニアガイドの含油シー
ル装置１０をリニアガイドのスライダ２の両端に取り付
けてシールトルクを測定し、含油処理していない未処理
のシール装置との作動性を比較した。

【００４２】なお、シール装置の案内レール１に対する
締め代はいずれも０．１ｍｍと同じにして、締め代の差
による作動性への影響を防止した。結果を表１に示す。

【００４３】

【表１】 実施例の含油シール装置は、含油処理していない未処理
のシール装置に比べてシールトルクが３／５に減少して
おり、作動性が向上したことが明白である。

【００４４】第２の実施例：金型にＳＥＣＣ材からなる
芯金２６を予め装入しておき、次の配合のエチレンプロ
ピレンゴム（ＥＰＲ）材料を、ゴム用射出成形機を用い
てその金型内に注入（インサート成形）することによ
り、両材料を一体的に加硫接着して図４に示すボールね
じのシール装置２５を製作した。

【００４５】 〔ＥＰＲゴムの配合〕 ＥＰＤＭ生ゴム（ＪＳＲ ＥＰ２１） １００ 重量部 ＺｎＯ ５ 〃 ステアリン酸 １ 〃 カーボンブラック（ＨＡＦ） ５０ 〃 ナフテン系オイル １０ 〃 テトラメチルチウラムモノスルフィド １．５ 〃 メルカプトベンゾチアゾール ０．５ 〃 硫黄 １．５ 〃 Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｐ−フェニレンジアミン ２ 〃 〔含油処理〕ゴム材料と補強材の芯金２６とを一体的に
加硫接着した後、１００℃に加温した鉱油（４０℃で１
００ｃＳｔ）を入れた油浴中に浸漬して含油処理を施
し、ＥＰＲゴム全体の３０重量％が鉱油で占められるよ
うにした。

【００４６】こうして得られたボールねじの含油シール
装置２５をボールねじナット２２の両端に取り付けてシ
ールトルクを測定し、含油処理していない未処理のシー
ル装置との作動性を比較した。

【００４７】なお、シール装置のねじ軸２１に対する締
め代はいずれも０．１ｍｍと、上記リニアガイドのシー
ル装置１０の場合と同じにした。結果を表２に示す。

【００４８】

【表２】 実施例の含油シール装置は、含油処理していない未処理
のシール装置に比べてシールトルクが２／５に減少して
おり、作動性が向上したことが明白である。その結果、
従来は困難であった接触形のボールねじのシール装置が
使用可能になりシール性を各段に向上させることができ
た。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
リニアガイドやボールねじなどの直動装置に装着するシ
ール装置を、潤滑油中で含油処理してなる合成ゴムから
なるものとしたため、自ら潤滑剤を供給する自己潤滑性
を備えることができて、その結果、シール装置のリップ
部と締め代をもって接触するシール面との潤滑状態が良
好でリップ部の摩耗が防止できると共に従来に比して作
動性が大幅に向上するという効果を奏する。

【００５０】特に、ボールねじに適用すると、従来の非
接触形のラビリンスシールの代わりに接触形のシールに
することが可能になるから、シール性も各段に向上する
という効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の直動装置の第１の実施形態であるリニ
アガイドの斜視図である。

【図２】図１のリニアガイドのエンドキャップを除去し
て示す正面図である。

【図３】図１のリニアガイドのシール装置の斜視図であ
る。

【図４】本発明の直動装置の第２の実施形態であるボー
ルねじの要部断面図である。

【図５】図２のボールねじのシール装置の正面図であ
る。

【符号の説明】

１ 案内レール（内方部材） ２ スライダ（外方部材） ３ 転動体 １０ シール装置 ２１ ねじ軸（内方部材） ２２ ボールねじナット（外方部材） ２３ 転動体 ２５ シール装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外方部材とこれにすき間を介して対向す
   る内方部材との間に転動体が配設されている直動装置の
   前記内外両部材のすき間の開口をシールするシール装置
   において、 前記シール装置は潤滑油中で含油処理してなる合成ゴム
   からなることを特徴とする直動装置のシール装置。