JP2007170425A - 給脂構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ボールネジ軸への穴加工等の難易度の高い加工を要することなくボールナット内部で循環しているボールへ無駄なく確実にグリースを給脂可能な給脂構造を提供する。
【解決手段】 本発明の給脂構造は、ボールナット１０ｂの内周面に支持され、ボールナット１０ｂの回転運動を直線運動に変換する円筒形状のボールネジ軸１０ａと、ボールナット１０ｂ内において循環しているボールとを有する駆動手段に給脂する給脂構造において、ボールナット１０ｂを内周面１６ｂ側に備え、ボールナット１０ｂと一体的に回転する円筒形状のスリーブ１６を有し、スリーブ１６には、スリーブ１６の内周面１６ｂ側まで貫通した給脂穴１９ｂが形成されており、ボールナット１０ｂには、給脂穴１９ｂと連通し、ボールナット１０ｂの内周面１０ｂ２側まで貫通した給脂穴１９ｃが形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、ボールナットにグリースを供給するための給脂構造に関する。

ボールネジ機構は、ボールナットの内部に配設されたボールの回転によりボールネジ軸との摩擦を低減し、回転動作を直線動作へ効率良く変換する機構である。したがって、ボールネジの機能を最大限に発揮するためにはボールとボール転動面の間に潤滑油による油膜が形成される必要があり、そのためにはボールナット内部へ直接グリースを給脂することが重要となる。

図３に従来のボールネジ機構の給脂装置の一例を示す（特許文献１）。

ボールナット５１の後端には回転部としての環状のフランジ部８１が形成されている。フランジ部８１の円周方向における複数箇所には、径方向に延びる潤滑剤安定路としての給脂穴８２が形成されている。

フランジ部８１の径方向外側には、環状体からなる給脂部材としての給脂用のプレート８３が、フランジ部８１に対して摺動自在に配設されている。プレート８３は、プレート８３の円周方向における複数箇所に配設されたボルトｂ２によって第１フランジ５４に固定されている。したがって、ボールナット５１が回転することで、フランジ部８１の外周面とプレート８３の内周面とが摺動することとなる。

また、プレート８３の摺動部としての内周面には、フランジ部８１の外周面に沿って溝部としての環状の油溝８４が形成され、油溝８４の円周方向における上端の位置に、潤滑剤供給路としての給脂穴８５が径方向に形成されている。給脂穴８２の径方向内方の端部は、ボールナット５１とボールネジ軸６３との間に形成された環状のすきま９７に向けて開口させられ、給脂穴８２の径方向外方の端部は油溝８４に向けて開口させられる。給脂穴８５は、径方向内方の端部が油溝８４に連通しており、径方向外方の端部が外部からの給脂路に接続されている。

ナットカバー８７は、ボールナット５１、及びフランジ部８１とプレート８３との間に形成されたすきまを包囲するようにして配設されている。ボールナット５１とナットカバー８７との間にはグリース溜め９１が形成されている。このグリース溜め９１にはフランジ部８１の外周面とプレート８３の内周面とのすきまから漏れたグリースが溜まる。また、油溝８４からフランジ部８１の外周面とプレート８３の内周面との間に形成されたすきまを介して後方（図に対して左方）に向けて漏れ出したグリースは、スラストベアリング５８を潤滑する。

上記給脂装置の他、ボールネジの軸内部に、一端がボールネジ軸とボールナットとの間の螺合部に開口し、他端が外部に向けて開口する、グリース等の潤滑剤の流路となる給脂路が配設された装置が開示されている（特許文献２、３）。これらの給脂方法によれば、駆動源からの回転動作を直線動作へ変換するボールネジ機構においてボールナットが回転する構造であっても、潤滑剤であるグリースの流路は定まっているのでボールネジ軸へ容易に給脂できるというものである。
特許第３５２２６２９号公報 特許第３４３９１２７号公報 特開２００３−８３４１６号公報

特許文献１に開示された給脂装置の場合、ボールナット５１に形成された回転部としてのフランジ部８１及びフランジ部８１の外周へ摺動自在に配設されたプレート８３内にそれぞれ形成された給脂穴８２、８５をグリース等の潤滑剤が通ってボールネジ軸６３へ給脂される。この方式の場合、ボールネジ軸６３を潤滑したグリースが、ボールネジ軸６３を伝ってボールナット５１の内部へ進入することにより初めてボールナット５１は給脂される。したがって、常にボールナット５１の内部への確実な給脂が保障されるわけではない。

また、特許文献１に開示された給脂装置には、グリース溜め９１が形成されている。つまり、特許文献１に開示された給脂装置では、ボールネジ軸６３及びボールナット５１へ給脂される必要なグリースの漏出が不可避な構造であるため、グリース溜め９１が必要となる。グリースが確実に給脂されない場合、騒音の増大や、ボールの破損によりボールネジが正常に動作しないという問題が発生する場合があるだけでなく不要なグリースを給脂し続けなければならず、グリースの消費量の増加、コストアップとなる。

また、特許文献１に開示された給脂装置は、油溝８４からフランジ部８１の外周面とプレート８３の内周面との間に形成されたすきまを介して後方（図に対して左方）に向けて漏れ出したグリースがスラストベアリング５８を潤滑する構造となっている。このため、ボールネジ軸６３及びボールナット５１の潤滑剤と、スラストベアリング５８の潤滑剤とは同質のものでなければならず、潤滑剤の選択の範囲が限定されてしまう。

一方、特許文献２、３に開示された給脂方法を採用するには、ボールネジ軸への穴加工が必要となる。この加工における穴径は小さいものであり、機械のサイズが大きくなるにつれてネジ長さは長くなるため、難易度が高い加工となる。したがって、加工時間がかかり、その結果コストが高くなるという問題がある。また、ボールナットは機械作動中ボールネジ軸を往復動作する為、ボールナット内部へ確実にグリースを給脂する為にはボールナットがボールネジ軸上のある決まった位置にあるときに常に給脂しなければならず、グリース供給タンクからの伝達流路長さを考えると、機械の動作を制御するコントローラにより給脂のタイミングを設定することは極めて困難である。

そこで、本発明は、ボールネジ軸への穴加工等の難易度の高い加工を要することなくボールナット内部で循環しているボールへ無駄なく確実にグリースを給脂可能な給脂構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明の給脂構造は、ボールナットの内周面に支持され、ボールナットの回転運動を直線運動に変換する円筒形状のボールネジ軸と、ボールナット内において循環しているボールとを有する駆動手段に給脂する給脂構造において、ボールナットを内周面側に備え、ボールナットと一体的に回転する円筒形状のスリーブを有し、スリーブには、スリーブの内周面側まで貫通した給脂穴が形成されており、ボールナットには、スリーブの給脂穴と連通し、ボールナットの内周面側まで貫通した給脂穴が形成されていることを特徴とする。

上記の通り本発明の給脂構造は、給脂穴が形成されたスリーブ、およびスリーブの給脂穴と連通し、内周面側まで貫通した給脂穴が形成されたボールナットを供えている。すなわち、本発明の給脂構造はボールナットの外周側に配置されたスリーブからボールナット内に直接グリースを供給することができる。よって、ボールナットに給脂するための穴加工されたボールネジ軸を用意することもなく、また、ボールネジ軸を介してボールナットに給脂する必要もない。

また、本発明の給脂構造は、ボールナットに形成された給脂穴が、一端側がボールナットの外周面側であり、スリーブの内周面に環状に形成された油溝に対応する位置に開口しているものであってもよい。

また、本発明の給脂構造は、円筒形状のベアリングケースと、ベアリングケースの一端に設けられたカバーとを有し、カバーには、一端側が油溝に対応する位置に開口した貫通穴である給脂穴が形成されているものであってもよい。特に、スリーブには、カバーに対向する前端面に形成された環状の油溝と、内周面に環状に形成された油溝とが形成されており、給脂穴が油溝と油溝とを連通させる貫通穴であってもよい。スリーブの前端面に環状に油溝が形成されているので、スリーブが回転していても、カバーの給脂穴は常にスリーブの前端面に形成された油溝に対向していることとなる。よって、カバー側は固定されており、スリーブと同期して回転しないが、カバーに形成された給脂穴から供給されたグリースは油溝に確実に供給される。

また、本発明の給脂構造は、環状に形成された油溝の内周側および外周側に、給脂穴から供給されるグリースがカバーとスリーブとの間に形成される隙間から外部へと漏洩するのを防止するためのシール部材を有するものであってもよい。これにより、グリース量の節約によるコストの低減、及び給脂量のコントロールの容易化を図ることができる。

また、シール部材は、油溝と、スリーブを回転可能に支持するベアリングケース内に収納されたベアリングとの間に配置されているものであってもよい。この場合、ボールナット内を潤滑するグリースとベアリングに使用しているグリースとの混同を防止することができる。

以上、本発明によれば、ボールナットの外周側に配置されたスリーブからボールナット内に直接グリースを供給することができる。このため、ボールネジ軸内部に小径で長い穴加工は必要なく、コストを低減させることができる。また、ボールネジ軸を介してボールナットに給脂するのではないため、無駄なく確実にボールナット内にグリースを供給することができる。

以下、この発明の一実施形態を図に基づいて説明する。

図１は本発明のグリース給脂方法を適用した型締装置の正面図であり、図２は図１のＡ部拡大図である。

固定盤２はマシンベース１に固定されている。可動プレート３はタイバー６によりエンドプレート４と一体構造として固定されており、エンドプレート４とともに往復動作を行う。タイバー６はタイバーナット７により可動プレート３に締結されている。固定盤２および可動プレート３の間には金型５が設置される。

固定盤２、エンドプレート４およびクロスヘッド８はリンク機構（ダブルトグル機構）９によって連結されている。リンク機構９はトグルリンク９ａ、リンクピン９ｂからなる。

ボールネジ１０はボールナット１０ｂの回転動作をボールネジ軸１０ａの往復動作へと変換するネジ機構である。ボールネジ軸１０ａはナット１１によりクロスヘッド８に締結されており、ボールナット１０ｂの回転動作から変換された直線動作がボールネジ軸１０ａよりクロスヘッド８へと伝達される。

エンドプレート４には、ネジ機構１０を回転支持する軸受機構１２が設けられている。軸受機構１２の内部の詳細（Ａ部）は図２に示す。

軸受機構１２は、ベアリングケース１４、カバー１５、円筒形状のスリーブ１６によりネジ機構１０を回転可能に保持している。以下、軸受機構１２の詳細について説明する。

まず、軸受機構１２の構成の概略について説明する。

ベアリングケース１４はボルト２１ｂによりエンドプレート４に固定されており、このベアリングケース１４のクロスヘッド８側にはカバー１５がボルト２１ａにより固定されている。ベアリングケース１４内には２つのベアリング１７が組み込まれており、これらベアリング１７によりスリーブ１６が回転可能に支持されている。スリーブ１６内にはボールナット１０ｂが収納されている。ボールナット１０ｂの後端面（図２中、ボールナット１０ｂの下側端面）にはボールナットフランジ１０ｃが設けられている。ボールナットフランジ１０ｃと、スリーブ１６と、ボールナットフランジ１０ｃの後端面側に設けられたプーリ１３とはボルト２１ｃにより連結されることで一体化されている。つまり、プーリ１３、スリーブ１６、ボールナット１０ｂが一体化されている。プーリ１３にはタイミングベルトが掛け回されており、不図示のサーボモータの駆動力によりプーリ１３が回転駆動されることでスリーブ１６およびボールナット１０ｂが回転する。

次に、軸受機構１２の給脂構造について説明する。

スリーブ１６の内周面１６ｂには環状の油溝２０ｂが形成されている。また、スリーブ１６の前端面１６ａ（図２中、カバー１５側の端面）にも環状の油溝２０ａが形成されている。さらにスリーブ１６には油溝２０ａと油溝２０ｂとを連通するように、グリースの流路である給脂穴１９ｂが形成されている。

また、ボールナット１０ｂには、その外周面１０ｂ１から内部のボール循環経路まで貫通するように、同じくグリースの流路となる給脂穴１９ｃが複数設けられている。給脂穴１９ｃはボールナット１０ｂの概ね中央に設けられており、この給脂穴１９ｃの位置と、スリーブ１６の内周面１６ｂに設けられた油溝２０ｂ、及びこの油溝２０ｂに繋がる給脂穴１９ｂの位置は一致する。

ボールナット１０ｂ及びスリーブ１６の回転動作は上述したようにベアリング１７にて支持されているが、ベアリング１７内に封入されている潤滑油が外部へ（図では下側方向へ）漏れ出さないようにシール部材１８ｃがスリーブ１６の外周に配設されている。

ベアリング１７を固定保持するカバー１５と、油溝２０ａが形成されているスリーブ１６の前端面１６ａとの間に微小な隙間が形成されている。このカバー１５にはグリースの流路となる給脂穴１９ａが貫通して設けられている。なお、給脂穴１９ａは、スリーブ１６の前端面１６ａに設けられている油溝２０ａ、及びこの油溝２０ａに繋がる給脂穴１９ｂの位置と一致するように設けられている。また、給脂穴１９ａのスリーブ１６と反対側の端部には、給脂穴１９ａにグリースを供給するためのグリースチューブ、グリースニップルといった接続部品（図示せず）が設けられている。

また、カバー１５のスリーブ１６側の面、及びスリーブ１６の外周面上には、シール部材１８ａ、１８ｂがそれぞれが配設されている。シール部材１８ａは油溝２０ａの内周側に設けられている。シール部材１８ｂは油溝２０ａの外周側であって、油溝２０ａとベアリング１７との間となる位置に設けられている。これらシール部材１８ａ、１８ｂは、給脂穴１９ａから給脂されたグリースの漏出を防止するためのものである。つまり、シール部材１８ａはカバー１５と油溝２０ａが設けられているスリーブ１６の端面との間の微小な隙間からボールネジ軸１０ａ側への漏出を防止し、これにより、グリース量の節約によるコストの低減、及び給脂量のコントロールの容易化を図ることができる。一方、シール部材１８ｂは外周のベアリング１７の方への漏出を防止し、これにより、ベアリング１７に使用しているグリース等の潤滑油との混同がないといった効果がある。

以上の構成の軸受機構１２において、ボールナット１０ｂの内部で循環しているボール１０ｄへのグリースの給脂は以下のようにしてなされる。

グリースは、まず、グリースポンプ等の供給源（図示せず）からグリースチューブ、グリースニップルを介してカバー１５に貫通して形成された給脂穴１９ａに供給される。

給脂穴１９ａに供給されたグリースは給脂穴１９ａを通り、カバー１５とスリーブ１６の前端面１６ａとの間の微小な隙間を介してスリーブ１６の前端面１６ａの油溝２０ａに流入する。カバー１５はベアリングケース１４に固定されているため回転しないが、スリーブ１６は回転している。しかしながら油溝２０ａはスリーブ１６の前端面１６ａに環状に形成されているので、スリーブ１６が回転していても、カバー１５の給脂穴１９ａは常に油溝２０ａに対向していることとなる。よって、カバー１５側は固定されており、スリーブ１６と同期して回転しないが、給脂穴１９ａから供給されたグリースは油溝２０ａに確実に供給される。

油溝２０ａに流入したグリースは給脂穴１９ｂ内を通り、油溝２０ｂへと流れ込む。

スリーブ１６の内周面１６ｂに環状に形成された油溝２０ｂへと流れ込んだグリースは、ボールナット１０ｂの、油溝２０ｂに対応する位置に形成された給脂穴１９ｃ内へと流入する。給脂穴１９ｃは、ボールナット１０ｂの内部に収納されたボールネジ軸１０ａのボール循環経路まで貫通する、すなわち、外周面１０ｂ１側から内周面１０ｂ２側まで貫通するようにボールナット１０ｂに形成されている。よって、給脂穴１９ｃ内に供給されたグリースはボールナット１０ｂの内部で循環しているボール１０ｄへ直接給脂されることとなる。

以上のように、本実施形態の給脂構造は、ボールナット１０ｂを内周面１６ｂ側に備え、ボールナット１０ｂと一体的に回転する円筒形状のスリーブ１６を有し、スリーブ１６には、スリーブ１６の内周面１６ｂ側まで貫通した給脂穴１９ｂが形成されており、ボールナット１０ｂには、給脂穴１９ｂと連通し、ボールナット１０ｂの内周面１０ｂ２側まで貫通した給脂穴１９ｃが形成されている。このため、従来技術のようにグリースがボールネジ軸を伝ってボールナットの内部へ進入することにより初めてボールナットが給脂される構成ではなく、ボールナットに直接グリースを供給することができる。よって、本実施形態の給脂構造は、ボールナットに対して確実な給脂を行うことができ、グリースの不安定な供給に起因する騒音の増大や、ボールの破損によりボールネジが正常に動作しないという問題の発生を未然に防ぐことができる。

また、このように、直接グリースを供給することができるため、必要以上のグリースを供給する必要がなく、グリースの消費量を押えることができる。

さらに、本実施形態の場合、ボールネジ軸内にグリース供給用の穴径の小さい長穴を形成するといった難易度の高い加工を要せず、コストを抑制することができる。

なお、竪型射出成形機に関する実施形態を説明したが、同様の構造の型締装置を有する横型射出成形機においても本発明にて提案するボールネジへの給脂方法は適用できる。

また、本実施形態においては、給脂穴１９ｃは、ボールナット１０ｂの、ボールネジ軸１０ａの軸方向中央部にのみ形成された例を示したがこの構成に限定されるものではない。給脂穴１９ｃが中央部に設けられていることでボールナット１０ｂ内に満遍なく給脂可能であるが、給脂穴１９ｃはボールネジ軸１０ａの軸方向に複数設けるものであってもよく、この場合、よりさらに満遍なくボールナット１０ｂ内に給脂可能となる。また、油溝２０ｂは軸方向に複数設けられた給脂穴１９ｃのそれぞれに対応するように複数設けられているものであってもよいし、あるいは軸方向に幅広に設けておき、グリースがこの幅広の油溝２０ｂから複数の給脂穴１９ｃへと分配される構成としてもよい。

本発明のグリース給脂装置の一例を適用した型締装置の正面図である。 図１のＡ部拡大図である。 従来のボールネジ機構の給脂装置の一例の側断面図である。

符号の説明

１ マシンベース
２ 固定盤
３ 可動プレート
４ エンドプレート
５ 金型
５ａ 上型
５ｂ 下型
６ タイバー
７ タイバーナット
８ クロスヘッド
９ リンク機構
９ａ トグルリンク
９ｂ リンクピン
１０ ボールネジ
１０ａ ボールネジ軸
１０ｂ ボールナット
１０ｂ１ 外周面
１０ｂ２ 内周面
１０ｃ ボールナットフランジ
１１ ナット
１２ 軸受機構
１３ プーリ
１４ ベアリングケース
１５ カバー
１６ スリーブ
１６ａ 前端面
１６ｂ 内周面
１７ ベアリング
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ シール部材
１９ａ、１９ｂ、１９ｃ 給脂穴
２０ａ、２０ｂ 油溝
２１ａ、２１ｂ ボルト

Claims (6)

1. ボールナット（１０ｂ）の内周面に支持され、前記ボールナット（１０ｂ）の回転運動を直線運動に変換する円筒形状のボールネジ軸（１０ａ）と、前記ボールナット（１０ｂ）内において循環しているボールとを有する駆動手段に給脂する給脂構造において、
   前記ボールナット（１０ｂ）を内周面（１６ｂ）側に備え、前記ボールナット（１０ｂ）と一体的に回転する円筒形状のスリーブ（１６）を有し、前記スリーブ（１６）には、前記スリーブ（１６）の内周面（１６ｂ）側まで貫通した給脂穴（１９ｂ）が形成されており、前記ボールナット（１０ｂ）には、前記給脂穴（１９ｂ）と連通し、前記ボールナット（１０ｂ）の内周面（１０ｂ２）側まで貫通した給脂穴（１９ｃ）が形成されていることを特徴とする給脂構造。
2. 前記給脂穴（１９ｃ）は、一端側が前記ボールナット（１０ｂ）の外周面側であり、前記油溝（２０ｂ）に対応する位置に開口している、請求項１に記載の給脂構造。
3. 円筒形状のベアリングケース（１４）と、前記ベアリングケース（１４）の一端に設けられたカバー（１５）とを有し、前記カバー（１５）には、一端側が前記油溝（２０ａ）に対応する位置に開口した貫通穴である給脂穴（１９ａ）が形成されている、請求項１または２に記載の給脂構造。
4. 前記スリーブ（１６）には、前記カバー（１５）に対向する前端面（１６ａ）に形成された環状の油溝（２０ａ）と、内周面に環状に形成された油溝（２０ｂ）とが形成されており、前記給脂穴（１９ｂ）が前記油溝（２０ａ）と前記油溝（２０ｂ）とを連通させる貫通穴である、請求項３に記載の給脂構造。
5. 環状に形成された前記油溝（２０ａ）の内周側および外周側に、前記給脂穴（１９ａ）から供給されるグリースが前記カバー（１５）と前記スリーブ（１６）との間に形成される隙間から外部へと漏洩するのを防止するためのシール部材（１８ａ、１８ｂ）を有する、請求項３または４に記載の給脂構造。
6. 前記シール部材（１８ｂ）は、前記油溝（２０ａ）と、前記スリーブ（１６）を回転可能に支持する前記ベアリングケース（１４）内に収納されたベアリング（１７）との間に配置されている、請求項５に記載の給脂構造。

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