JP2007255661A - ボールねじ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】メンテナンスフリー化を図るボールねじ装置のナットの実質的な全長を短縮する手段を提供する。
【解決手段】螺旋状の軸軌道溝４を形成したねじ軸３と、軸軌道溝４に対向するナット軌道溝６を形成したナット５と、ナット５の端面に形成された嵌合穴８と、軸軌道溝４とナット軌道溝６とを螺合させる複数のボール２とを備えたボールねじ装置１に、ナット５の嵌合穴８の内周面に嵌合する大径部２１と、ねじ軸３の外周面に嵌合する小径部２２とを段差部２３で接続した薄肉の段付円筒状のシールキャップ体２０と、大径部２１の内周面に嵌合する外周面とねじ軸３の外周面に摺接する内周面を有する潤滑リング１１と、小径部２２の内周面に形成された軸軌道溝４に嵌合する突条２５と、小径部２２の円筒壁に形成された複数のすり割２６と、小径部２２の外周面に円周方向の全周に渡って形成された円周溝２８と、円周溝２８に装着されたガータスプリング２７とを設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、工作機械や産業機械、半導体製造装置、精密機械等の機械装置の移動台の位置決め用や搬送用等の直線移動機構の駆動等に用いられるボールねじ装置に関する。

近年のボールねじ装置に対する要求は、小型化や高精度化等に加えて、メンテナンスフリー化に対する期待が高まってきている。
このようなメンテナンスフリー化のために、従来のボールねじ装置は、ねじ軸の外周面に螺旋状に形成した軸軌道溝と、ナットの内周面に形成した軸軌道溝に対向するナット軌道溝とを複数のボールを介して螺合させ、ナットの端面に形成された嵌合穴に一端が嵌合する円筒状のホルダに、潤滑剤含有材からなる潤滑リングを収容し、ホルダで潤滑リングからの潤滑剤の外部への飛散を防止すると共に、ホルダの他端に潤滑リングと直列にワイパーシールをねじ止めしてナット内への異物の侵入を防止している（例えば、特許文献１参照。）。

また、ボールねじ装置に設けるワイパーシールを、ナットの端面に形成された嵌合穴に嵌合する厚肉のフランジ部と、このフランジ部から外側に延在する薄肉円筒部とで形成し、この薄肉円筒部の内周面にねじ軸の軸軌道溝に嵌合する突条を設けると共に、薄肉円筒部の円筒壁に複数のすり割を設け、すり割により分割された薄肉円筒部の弾性を利用してその外周面をガータスプリングで押圧し、ワイパーシールのシール性を向上させているものがある（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００２−１４７５６１号公報（主に第５頁段落００２５−００２９、第４図） 特開平１０−２９９８５４号公報（第２頁段落００１０−第３頁段落００１６、第１図）

しかしながら、上述した従来の特許文献１の技術のワイパーシールのシール性が不足する場合に、そのシール性を向上させるために特許文献２のワイパーシールを用いて更に小型化を図ると、その構成はおおむね図６に示すようになる。
すなわち、ねじ軸１０１に形成された軸軌道溝１０２のボール１０３を介して螺合するナット軌道溝１０４が形成されたナット１０５の両端面に形成された嵌合穴１０６の内周面に外周面が嵌合する円筒状のホルダ１０７を設け、この内周面に嵌合させた潤滑リング１０８をナット１０５側に配置し、その軸方向の外側にフランジ部１０９から外側に延在する薄肉円筒部１１０を設けたワイパーシール１１１を、そのフランジ部１０９をホルダ１０７の端部にねじ止めして潤滑リング１０８と直列に配置し、すり割１１３が形成された薄肉円筒部１１０の外周面をガータスプリング１１４で押圧する構成となる。

このようにすれば、ワイパーシールのシール性を向上させることはできるものの、ワイパーシールのフランジ部をホルダの端部にねじ止めしているので、ナットの全長Ｌからの突出量Ｔが増大して実質的なナットの全長が増加し、ボールねじ装置の有効ストロークが短くなるという問題がある。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、メンテナンスフリー化を図るボールねじ装置のナットの実質的な全長を短縮する手段を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、外周面に螺旋状の軸軌道溝を形成したねじ軸と、内周面に前記軸軌道溝に対向するナット軌道溝を形成したナットと、該ナットの少なくとも一方の端面に形成された嵌合穴と、前記軸軌道溝とナット軌道溝とを螺合させる複数のボールとを備えたボールねじ装置において、前記ナットの嵌合穴の内周面に嵌合する大径部と、前記ねじ軸の外周面に嵌合する小径部とを段差部で接続した薄肉の段付円筒状のシールキャップ体と、該シールキャップ体の大径部の内周面に嵌合する外周面と、前記ねじ軸の外周面に摺接する内周面を有する潤滑リングと、前記シールキャップ体の小径部の内周面に形成された前記軸軌道溝に嵌合する突条と、前記シールキャップ体の小径部の円筒壁に形成された複数のすり割と、前記シールキャップ体の小径部の外周面に、円周方向の全周に渡って形成された円周溝と、該円周溝に装着されたガータスプリングとを備えたことを特徴とする。

これにより、本発明は、ワイパーシールを取付けるためのフランジ部を省略してナットの全長Ｌからの突出量Ｔを短縮することができ、ナットの実質的な全長を短縮してメンテナンスフリー化を図るボールねじ装置の有効ストロークを伸ばすことができるという効果が得られる。

以下に、図面を参照して本発明によるボールねじ装置の実施例について説明する。

図１は実施例のボールねじ装置の断面を示す説明図、図２は実施例の潤滑リングの正面を示す説明図、図３は図２のＡ−Ａ断面図、図４は実施例のシールキャップ体の正面を示す説明図、図５は図４のＢ−Ｂ断面図である。
図１において、１はボールねじ装置である。
２はボールねじ装置１の転動体としてのボールであり、合金鋼等の鋼材で製作された球体である。

３はボールねじ装置１のねじ軸であり、合金鋼等の鋼材で製作された棒状部材であって、その外周面には略半円弧状断面形状の軸軌道溝４が所定のリードで螺旋状に形成されている。
５はボールねじ装置１のナットであり、合金鋼等の鋼材で製作された円筒状部材であって、その内周面には軸軌道溝４と対向する略半円弧状断面形状のナット軌道溝６が軸軌道溝４と同じリードで形成されている。

７は取付フランジ部であり、ナット５の外周部の一方の端部に設けられ、図示しない機械装置の移動台等に取付ボルト等で固定される。
ナット５の軸方向の両側の端面には、シールキャップ体２０（後述）の大径部２１の外周面が嵌合する嵌合穴８が設けられ、その外周面には、ナット５を半径方向に貫通して嵌合穴８の内周面に達する段付穴状のねじ取付穴９が円周方向に２箇所等配に設けられている。

１１は潤滑リングであり、図２、図３に示すように、潤滑剤含有材を射出成形等の成形手段により成形して製作され、半径方向に設けられたスリット１２で切断されたＣ字状の円環部材であって、その外周面には止めねじ１３が螺合する有底のねじ穴１４がねじ取付穴９に対応する位置に形成されると共に、ガータスプリング１６を装着する円周溝１７が円周方向の全周に渡って形成されている。

潤滑リング１１に用いる潤滑剤含有材は、例えば潤滑剤含有ポリマであり、ポリプロピレン等のポリオレフィン系の合成樹脂に、ポリα−オレフィン油等のパラフィン系炭化水素油やエーテル油等の潤滑剤を単独または複数混合して混ぜ合わせた原料を樹脂の融点以上に加熱して溶融した後に冷却して固化させたものであり、潤滑リング１１の内周面の摺接による摩擦熱等で潤滑油が滲み出すように形成されている。

ガータスプリング１６は、バネ鋼等の鋼線をコイル状に成形し、その端部を溶接等による接合またはその端部をフック状に成形して係止したリング状のバネ部材であって、円周溝１７に嵌め込まれて装着されたときに、Ｃ字状の潤滑リング１１を半径方向内側に付勢する付勢力を発揮し、潤滑リング１１の内周面を所定の押圧力でねじ軸３の外周面に摺接させる。

シールキャップ体２０は、図４、図５に示すように、嵌合穴８の内周面に外周面が嵌合する大径部２１と、ねじ軸３の外周面に内周面が嵌合する小径部２２とを段差部２３で接続した薄肉の段付円筒状部材であって、ポリエチレン等の弾性を有する樹脂材料等で製作されている。
シールキャップ体２０の大径部２１には、その外周面と内周面との間の肉厚を半径方向に貫通する止めねじ１３の挿通穴２４がねじ取付穴９に対応する位置に形成され、その内周面の直径はこれに嵌合する潤滑リング１１の外周面の直径に所定の隙間代を加えた内径に、その段差部２３までの深さは潤滑リング１１の厚さと同等に形成されており、潤滑リング１１の収容部として機能する。

また、シールキャップ体２０の小径部２２には、その内周面に軸軌道溝４に嵌合する突条２５が形成され、薄肉の円筒壁にはその肉厚を半径方向に対して斜めに切欠いた複数のすり割２６が形成され、外周面には円周方向の全周に渡ってガータスプリング２７が装着される円周溝２８が形成されている。
ガータスプリング２７は、ガータスプリング１６と同様に形成されたガータスプリング１６より小径のリング状のバネ部材であって、円周溝２８に嵌め込まれて装着されたときに、すり割２６により複数に分割された小径部２２の円筒壁を半径方向内側に付勢する付勢力を発揮し、小径部２２の内周面に形成された突条２５を所定の押圧力でねじ軸３の軸軌道溝４に摺接可能に密着させ、小径部２２をワイパーシールとして機能させる。

上記のねじ軸３の軸軌道溝４とこれに対向するナット５のナット軌道溝６とによりボール２が転動する負荷路が形成され、その両端部は図示しないリターンチューブにより連通されて循環路が形成され、この循環路に装填された複数のボール２により軸軌道溝４とナット軌道溝６とがボール２を介して螺合した状態で組立てられる。
そして、図１に示すように、ナット５の両側のねじ軸３の外周面に、潤滑リング１１の内周面を嵌合させ、その外周面の円周溝１７にガータスプリング１６をその弾性を利用して装着し、突条２５を軸軌道溝４に螺合させたシールキャップ体２０を回転させながらその大径部２１の内周面に、ねじ穴１４と挿通穴２４との位置を合わせて潤滑リング１１を嵌合させ、その状態で大径部２１の外周面をナット５の嵌合穴８に嵌合させ、ねじ穴１４および挿通穴２４とねじ取付穴９との位置を合わせて、止めねじ１３をねじ穴１４に締付けて固定し、小径部２２の外周面の円周溝２８にガータスプリング２７をその弾性を利用して装着し、ナット５の両端部に潤滑リング１１を収容したシールキャップ体２０を組付ける。

このようにして組立てられたボールねじ装置１は、そのねじ軸３の回転に伴ってボール２が循環路を循環し、負荷路を転動するボール２が潤滑リング１１から供給される潤滑剤で潤滑されながらナット５に加えられた荷重を往復動自在に支持してナット５をねじ軸３の軸方向に沿った直線往復移動可能に支持し、ねじ軸３の回転運動がナット５の直線運動に変換され、軸軌道溝４に摺接する突条２５により外部からナット５内への異物の侵入が防止される。

上記のように、本実施例のシールキャップ体２０は、その大径部２１に潤滑リング１１を収容し、これに段差部２３を介して接続する小径部２２にワイパーシールを形成し、大径部２１の外周面をナット５の嵌合部８に嵌合させ、シールキャップ体２０とワイパーシールとを止めねじ１３で共締めして取付けるので、ワイパーシールを取付けるためのフランジ部を省略することができ、ナット５の全長Ｌからの突出量Ｔをフランジ部の厚さから段差部２３の肉厚を減じた分短縮することができると共に、ホルダを省略してメンテナンスフリー化を図るボールねじ装置１の部品点数を削減することができる。

この場合に、潤滑リング１１は大径部２１の内部に収容されているので、潤滑リング１１から外部へ潤滑剤が飛散することはなく、弾性を有する材料で形成された薄肉の小径部をすり割２６で複数に分割し、その弾性を利用して突条２５をガータスプリング２７で押圧して軸軌道溝４に摺接させるので、ナット５の内部への異物の侵入を有効に防止することができる。

以上説明したように、本実施例では、ナットの端面に形成された嵌合穴に嵌合する大径部と、ねじ軸の外周面に嵌合する小径部とを段差部で接続した薄肉のシールキャップ体の大径部に、ねじ軸の外周面に摺接する内周面を有する潤滑リングを嵌合させ、複数のすり割により複数に分割された小径部の内周面に軸軌道溝に嵌合する突条を形成し、これを外周面に形成された円周溝に装着されたガータスプリングにより押圧するようにしたことによって、ワイパーシールを取付けるためのフランジ部を省略してナットの全長Ｌからの突出量Ｔを短縮することができ、ナットの実質的な全長を短縮してメンテナンスフリー化を図るボールねじ装置の有効ストロークを伸ばすことができるとともに、その部品点数を削減することができる。

なお、本実施例においては、シールキャップ体はナットの両端部に設けるとして説明したが、ダブルナット式等の場合にはナットの外側となる一方の端部のみに設ければ、上記と同様の効果を得ることができる。
また、本実施例においては、リターンチューブによりボールを循環させるチューブ式の循環方式を用いたボールねじ装置を例に説明したが、循環方式をこま式やエンドキャップ式、デフレクタ式等としたボールねじ装置に本発明を適用しても同様の効果を得ることができる。

更に、本実施例においては、ボールねじ装置のねじ軸を回転させてナットを軸方向に移動させるとして説明したが、ナットを回転させてねじ軸を軸方向に移動させる形式のボールねじ装置に本発明を適用しても同様の効果を得ることができる。

実施例のボールねじ装置の断面を示す説明図 実施例の潤滑リングの正面を示す説明図 図２のＡ−Ａ断面図 実施例のシールキャップ体の正面を示す説明図 図４のＢ−Ｂ断面図 従来のボールねじ装置の断面を示す説明図

符号の説明

１ ボールねじ装置
２、１０３ ボール
３、１０１ ねじ軸
４、１０２ 軸軌道溝
５、１０５ ナット
６、１０４ ナット軌道溝
７ 取付フランジ部
８、１０６ 嵌合穴
９ ねじ取付穴
１１、１０８ 潤滑リング
１２ スリット
１３ 止めねじ
１４ ねじ穴
１６、２７、１１４ ガータスプリング
１７、２８ 円周溝
２０ シールキャップ体
２１ 大径部
２２ 小径部
２３ 段差部
２４ 挿通穴
２５ 突条
２６、１１３ すり割
１０７ ホルダ
１０９ フランジ部
１１０ 薄肉円筒部
１１１ ワイパーシール

Claims (2)

1. 外周面に螺旋状の軸軌道溝を形成したねじ軸と、内周面に前記軸軌道溝に対向するナット軌道溝を形成したナットと、該ナットの少なくとも一方の端面に形成された嵌合穴と、前記軸軌道溝とナット軌道溝とを螺合させる複数のボールとを備えたボールねじ装置において、
   前記ナットの嵌合穴の内周面に嵌合する大径部と、前記ねじ軸の外周面に嵌合する小径部とを段差部で接続した薄肉の段付円筒状のシールキャップ体と、
   該シールキャップ体の大径部の内周面に嵌合する外周面と、前記ねじ軸の外周面に摺接する内周面を有する潤滑リングと、
   前記シールキャップ体の小径部の内周面に形成された前記軸軌道溝に嵌合する突条と、
   前記シールキャップ体の小径部の円筒壁に形成された複数のすり割と、
   前記シールキャップ体の小径部の外周面に、円周方向の全周に渡って形成された円周溝と、
   該円周溝に装着されたガータスプリングとを備えたことを特徴とするボールねじ装置。
2. 請求項１において、前記シールキャップ体は、弾性を有する樹脂材料で形成されていることを特徴とするボールねじ装置。