JP2000161462A - ボールねじのシール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボールねじのねじ軸のねじ溝とその外周面を
個別にシールして防塵性を高めるとともに、接触回転に
よる摩擦熱を抑制することができるボールねじのシール
装置の提供。 【解決手段】 ボールナット２の開口端部に設けた凹段
部４に、微小孔構造ポリマ潤滑材からなる環状体５が嵌
着されている。環状体内周面５ａにねじ軸１が遊挿され
る。環状体５の肉厚内に、環状凹部５ｂと環状凹部５ｂ
に連通し且つねじ軸外周面１ａに開口する半径方向切欠
部５ｃ，５ｄが形成されている。半径方向切欠部５ｃ，
５ｄに、プラスチックからなるねじ溝シール部材６，７
が嵌装される。ねじ溝シール部材６，７には、ねじ溝１
ｂ，１ｃ内に嵌合する突部６ａ，７ａが形成されてい
る。ねじ溝シール部材６，７と環状凹部５ｂの内側面５
ｅにガータスプリング８が巻着され、ねじ溝シール部材
６，７と内周面５ａがねじ軸外周面１ａに押圧接触させ
られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械、産業用
ロボット等に使用されるボールねじのシール装置の技術
分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】ボールねじは、図１９に示すように、ね
じ軸100の外周面101に刻設したゴシックアーク形状（図
示せず。）の螺旋ねじ溝102とボールナット103の内周面
104に刻設したゴシックアーク形状（図示せず。）の螺
旋ねじ溝105との間に複数のボール106を配し、このボー
ル106を介してねじ軸100（又はボールナット103）の回
転動力をボールナット103（又はねじ軸100）の推力に変
換するもので、ねじ軸100とボールナット103との空間部
107に潤滑剤（グリース又は潤滑油）を充填して潤滑さ
れている。また、外部からの粉塵等がボールナット103
内に侵入することを防止するため、ボールナット103の
両開口端部に環状の凹段部108を設け、この凹段部108に
プラスチック等の高分子（ポリマ）材料からなる環状の
シール部材又はシール装置が嵌着されている。そして、
このシール部材又はシール装置として、下記の３従来例
が知られている。

【０００３】（１）第１従来例 図１９及び図２０に示すように、シール部材109の内面
に、ねじ溝102の形状及び寸法に相似して同一リードを
有する突条110を形成する。具体的には、突条110とねじ
溝102との間、およびシール部材109の内面とねじ軸100
の外周面101との間に、0.1〜0.15ｍｍの隙間を設定す
る。そして、このシール部材109を凹段部108に嵌着後、
止めねじ112でボールナット103に固定したものである。
すなわち、非接触型のラビリンスシールである。なお、
符号111は、ねじ溝102がねじ軸100の両端に延びていな
い、いわゆる「両端切り上がり」の場合に、シール部材
109を拡開させて突条110をねじ溝102内に嵌合させるた
めの切割を示す。

【０００４】（２）第２従来例 図２１及び図２２に示すように、シール部材113の内面
に、ねじ溝102の形状及び寸法に合わせて同一リードを
有する突条114を形成する。また、シール部材113の任意
の一箇所に斜めに切割115を形成するとともに、外周面
に１条（又は複数条）の環状凹溝116を設ける。そし
て、この環状凹溝116にガータスプリング（又は環状コ
イルスプリング）117を巻着後、シール部材113を凹段部
108に嵌着して止めねじ（図示せず。）でボールナット1
03に固定したものである。すなわち、ガータスプリング
117の締付力によって、シール部材113は切割115の合わ
せ目に沿って食違状になって内面が縮径し、突条114が
ねじ溝102内に嵌合接触する接触型シールである。な
お、ねじ溝102が「両端切り上がり」の場合には、前記
第１従来例と同様に、切割115を拡開して突条114をねじ
溝102内に嵌合する。

【０００５】（３）第３従来例 実公昭５９−１９１５６号公報に記載されているシール
装置である。次に、図２３乃至図２６を参照して、この
シール装置を簡単に説明する。シールリング118の内周
面120はねじ軸100を遊挿できる平滑面とするとともに、
シールリング118の任意の一箇所に半径方向の切欠部119
を貫設する。この切欠部119に、ねじ溝102内に嵌合する
突部123を内面126に形成したシール部材122が嵌装され
る。また、シールリング118の外周面及びシール部材122
の外面に、ガータスプリング（又は環状コイルスプリン
グ）128が巻着される環状凹溝121及び円弧状凹溝127を
設ける。なお、環状凹溝121と円弧状凹溝127とが連通す
ることは言うまでもない。そして、シールリング118に
ねじ軸100を遊挿して所望の位置に止め、その位置にお
いてシール部材122を切欠部119に嵌装するとともに突部
123をねじ溝102内に嵌合させ、環状凹溝121，127にガー
タスプリング128を巻着後、このシールリング118を凹段
部108に嵌着して止めねじ129でボールナット103に固定
したものである。すなわち、ガータスプリング128の締
付力によって、突部123とねじ溝102との嵌合接触性を高
めた接触型シール装置である。なお、このシール装置の
場合、ねじ溝102が「両端切り上がり」であっても、前
記第１及び第２従来例のような切割をシールリング118
に設ける必要がない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来、ボールねじの防
塵方法は、ボールナットに前記３従来例の何れか一つの
シール部材（又はシール装置）を装着したり、ねじ軸を
ジャバラ又はテレスコピックパイプ等の防塵装置で被覆
する方法（図示せず。）、又はそれらを併用したもので
あった。特に、粉塵が舞う環境下では、シール部材（又
はシール部材）と防塵装置とを併用することにより、ボ
ールねじの防塵性に問題はなかった。しかし、近年、コ
スト高となることから防塵装置を使用しなかったり、防
塵装置を装着できない箇所にボールねじが使用されるこ
とが多くなっている。このような使用環境下では、ボー
ルナットに前記３従来例の何れか一つのシール部材（又
はシール装置）を装着しても、ねじ軸の外周面及びねじ
溝に付着した粒径約0.15ｍｍ以下の粉塵がシール部材
（又はシール部材）を通過してボールナット内に侵入
し、早期摩耗等のトラブルが発生する場合がある。次
に、前記３従来例の問題点を説明する。

【０００７】（１）第１従来例（図１９及び図２０参
照。） 前記のように、シール部材109の内面とねじ軸100の外周
面101との間、および突条110とねじ溝102との間に、0.1
〜0.15ｍｍの隙間を有したラビリンスシールであるか
ら、 ねじ軸の外周面101及びねじ溝102に付着した粒径0.1
5ｍｍ以下の粉塵が、シール部材109を通過してボールナ
ット103内に侵入する。 空間部107に充填された潤滑剤は、ボール106の転動
によってボールナット103の端部に押しやられ、シール
部材109を通過して外部に漏出する。この漏出した潤滑
剤に外周面101及びねじ溝102に付着した粉塵が混入し、
粉塵を含んだ潤滑剤がシール部材109を通過してボール
ナット103内に侵入することにより、潤滑トラブルが発
生する。 ねじ溝102が「両端切り上がり」の場合には切割111
を拡開して突条110をねじ溝102内に嵌合するが、拡開す
るとシール部材109が塑性変形して、隙間が所定の値よ
り大きくなる。従って、粒径0.15ｍｍより大きい粉塵が
シール部材109を通過してボールナット103内に侵入す
る。

【０００８】（２）第２従来例（図２１及び図２２参
照。） プラスチック等の高分子材料からなるシール部材113
の突条114は、適用されるゴシックアークねじ溝形状102
を成形したバイトで旋削加工される（第１従来例のシー
ル部材109も同様。）。しかし、バイトにねじ溝形状102
に合致したゴシックアーク形状を成形することは、現実
的に不可能である。従って、ガータスプリング117の締
付力で突条114をねじ溝102に接触させたとしても、突条
114がねじ溝102に全面接触せず、ねじ溝102に付着した
粉塵が非接触部分を通過してボールナット103内に侵入
する。図２７は、この問題点を実験で確認したものであ
る。粒径50〜100μｍの鋳物粉を混入させた潤滑油をね
じ軸100の外周面101及びねじ溝102に塗布した後、ねじ
軸100を緩やかに手動回転した。すると、鋳物粉を含ん
だ潤滑油130は、シール部材113の端面に位置する突条11
4の薄肉部から厚肉部に沿ってボールナット103内に侵入
した。このことは、突条114の形状がねじ溝102の形状に
合致していないことを意味する。 ねじ軸外周面101の直径（ねじ軸100の外径）及びねじ
溝102の深さには、加工上のばらつきがある。このた
め、突条114をねじ溝102に接触させようとすると、シー
ル部材113の内面と外周面101との間に隙間を設け、且
つ、この隙間を寸法のばらつきを見込んである程度大き
く設定する必要がある。このシール部材113の内面と外
周面101との間の隙間を通過して、外周面101に付着した
粉塵がボールナット103内に侵入する。 粉塵がシール部材113を通過してボールナット103内に
侵入することは、反対に、空間部107に充填された潤滑
剤がシール部材113を通過して外部に漏出することを意
味する。従って、第1従来例と同様の問題がある（前記
第１従来例の問題点参照。）。

【０００９】そこで、所定のねじ溝形状102を研削加工
で刻設したねじ軸100を切断してバイトを製作し、この
バイトでシール部材113の突条114を旋削加工したとこ
ろ、図２８に示すように、シール部材113の内面と外周
面101とが接触するとともに、突条114の形状とねじ溝10
2の形状とが合致して接触するシール部材113を実現でき
た（言わば、現物合わせのシール部材。）。しかし、前
記のように、ねじ軸外周面101の直径及びねじ溝102の深
さには加工上のばらつきがあるから、実際には、図２９
及び図３０に示すように、シール部材113の内面と外周
面101との間に隙間131ができたり、突条114とねじ溝102
との間に隙間132ができて、問題点の解決にはならなか
った。

【００１０】（３）第３従来例（図３１及び図３２参
照。） ねじ軸外周面101の直径及びねじ溝102の深さには加工
上のばらつきがあるから、シール部材122の突部123をね
じ溝102に接触させるには、設計上、シール部材122の内
面126と外周面101との間に若干の隙間を設けるようにす
る。しかし、突部123はねじ溝102の一周部分をシールす
るものではないから、弾性変形が容易なプラスチックを
シール部材122の材質に選定すれば、ガータスプリング1
28の締付力でねじ溝102に接触する突部123を弾性変形さ
せて、内面126と外周面101とを接触させることができ
る。他方、シールリング118にねじ軸100を遊挿するに
は、シールリング118の内周面120と外周面101との間に
隙間133を設ける必要がある。しかし、ガータスプリン
グ128はシールリング118の外周面に巻着されているた
め、ガータスプリング128で締め付けてもシール部材122
だけが内方のねじ軸100に押し付けられるだけで、内周
面120は縮径しない。すなわち、内周面120と外周面101
との間の隙間133は維持され、この隙間133を通過して外
周面101に付着した粉塵がボールナット103内に侵入す
る。 突部123の端面124は、ねじ溝102に付着した粉塵を掻
き取るスクレーパの役割を果たす。しかし、端面124は
ねじ溝直角断面と相補う形状ではなく、ねじ軸軸線直角
断面形状になっている（図２４及び図３１参照。）。こ
のため、端面124の右側部が掻き取った粉塵は外部に排
出されるが、左側部が掻き取った粉塵は外部に排出され
ず堆積する傾向にある（図３１の符号134参照。）。こ
の堆積した粉塵134が、上方に位置する隙間133を通過し
てボールナット103内に侵入する。 突部123の他方の端面125は、ボールの転動によってボ
ールナット103の端部に押しやられた潤滑剤のシール部
材122からの漏出を防止するとともに、ねじ軸100（又は
ボールナット103）が反転した際に押しやられた潤滑剤
を空間部107に押し戻す役割を果たす。しかし、上方に
隙間133が位置しているから、ボールナット103の端部に
押しやられた潤滑剤は、隙間133を通過して外部に漏出
する。

【００１１】上記の課題に加えて、最近は下記のような
問題が提起され、その解決策が求められている。 （１）工作機械や産業用ロボット等、各種機械の送りは
著しく高速化してきており、これらの機械に用いられる
ボールねじにも更に高速化が要求されている（具体的に
は、2000rpm以上の回転数で使用されるようになってい
る。）。そうすると、シール部材又はシール装置をねじ
軸の外周面及びねじ溝に接触させた場合、接触回転によ
る摩擦熱によってねじ軸が伸び、位置決め精度不良が発
生し易くなるという問題がある。また、シール部材又は
シール装置をねじ軸の外周面及びねじ溝に接触させる
と、ボールねじの作動時に大きな摩擦力が発生して、ボ
ールねじの作動トルクが大きくなり大容量の駆動モータ
が必要となる。 （２）ボールねじのリードを大きくすると同じ回転数で
もより高速の送りを実現できるため、リードの大きいも
の（ハイリードボールねじ）が使用されるようになって
いる。しかも、ボールとねじ溝との接触角の関係から
（図示せず。）、１条ねじでは負荷容量が小さくなるた
め、２条ねじ以上の多条ねじが使用されるようになって
いる。２条ねじの場合は、前記第１又は第２従来例のシ
ール部材に２条の突条を形成できる。しかし、３条ねじ
以上の場合は、シール部材を長くしないとねじ条数に応
じた突条を形成できない。そうすると、シール部材はボ
ールナットの両端部に装着されるから、ボールナットを
長くしなければならない。

【００１２】本発明は、上記の課題に着目してなされた
ものであり、ねじ軸のねじ溝と外周面とを個別にシール
して従来のものより防塵性を高めるとともに、接触回転
による摩擦熱を抑制することができるボールねじのシー
ル装置を提供することを目的とする。また、現状のボー
ルナットで、多条ねじに対応できるボールねじのシール
装置を提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の請求項１のボールねじのシール装置は、
ねじ軸が遊挿される内周面を有してボールナットの開口
端部に嵌着される環状体の肉厚内に、環状凹部と該環状
凹部に連通し且つ前記ねじ軸の外周面に開口する半径方
向切欠部とを形成し、該半径方向切欠部に前記ねじ軸の
外周面に刻設されたねじ溝内に嵌合する突部を有するね
じ溝シール部材を嵌装し、該ねじ溝シール部材と前記環
状凹部の内側面とに環状弾性体を巻着して、前記ねじ溝
シール部材と前記環状体の内周面とを前記ねじ軸の外周
面に押圧接触させたことを特徴とする。

【００１４】次に、本発明の請求項２のボールねじのシ
ール装置は、ねじ軸が遊挿される内周面を有してボール
ナットの開口端部に嵌着される環状体の前記内周面に環
状凹段部を形成し、前記ねじ軸の外周面に刻設されたね
じ溝内に嵌合する突部を有するねじ溝シール部材と該ね
じ溝シール部材と相俟って環状組立体を形成する分割部
材とを前記環状凹段部に内挿し、前記ねじ溝シール部材
と前記分割部材とに環状弾性体を巻着して、前記ねじ溝
シール部材と前記分割部材の内面とを前記ねじ軸の外周
面に押圧接触させたことを特徴とする。

【００１５】さらに、本発明の請求項３のボールねじの
シール装置は、請求項１又は２のねじ溝シール部材の突
部がねじ溝面と摺接する接触部と非摺接の非接触部とか
らなるものである。

【００１６】また、本発明の請求項４のボールねじのシ
ール装置は、請求項３の接触部を突部の両端に設けたも
のである。

【００１７】本発明の請求項５のボールねじのシール装
置は、請求項３又は４の突部の両端にねじ溝直角断面と
相補う形状の端面を設けたものである。

【００１８】本発明の請求項６のボールねじのシール装
置は、請求項１，３，４又は５の環状体内周面のねじ軸
外周面との接触部に複数の切欠凹所を設けたものであ
る。

【００１９】本発明の請求項７のボールねじのシール装
置は、請求項２，３，４又は５の分割部材の内面に切欠
凹所を設けたものである。

【００２０】本発明の請求項８のボールねじのシール装
置は、請求項６又は７の切欠凹所のねじ軸軸線に対する
傾き角θ１とねじ溝のリード角θとの関係を０≦θ１≦
θとしたものである。

【００２１】本発明の請求項９のボールねじのシール装
置は、請求項１の環状体及び／又はねじ溝シール部材が
微小孔構造ポリマ潤滑材からなるものである。

【００２２】本発明の請求項１０のボールねじのシール
装置は、請求項２のねじ溝シール部材及び／又は分割部
材が微小孔構造ポリマ潤滑材からなるものである。

【００２３】本発明の請求項１１のボールねじのシール
装置は、請求項９又は１０の微小孔構造ポリマ潤滑材が
高分子量ポリオレフィンと潤滑油とからなり、該潤滑油
の含有量を５０〜８０重量％としたものである。

【００２４】本発明の請求項１２のボールねじのシール
装置は、請求項９又は１１の環状凹部に潤滑油含浸フェ
ルトを充填したものである。

【００２５】本発明の請求項１３のボールねじのシール
装置は、請求項１０又は１１の環状凹段部とねじ溝シー
ル部材及び分割部材とからなる空間部に潤滑油含浸フェ
ルトを充填したものである。

【００２６】本発明の請求項１４のボールねじのシール
装置は、請求項１２の潤滑油含浸フェルトからねじ軸外
周面への潤滑油供給孔を環状凹部の内側面に設けたもの
である。

【００２７】最後に、本発明の請求項１５のボールねじ
のシール装置は、請求項１３の潤滑油含浸フェルトから
ねじ軸外周面への潤滑油供給孔を分割部材に設けたもの
である。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、図１乃至図１２を参照し
て、本発明の第１実施形態を説明する。ねじ軸１の外周
面１ａには、２条のゴシックアーク形状（図示せず。）
螺旋ねじ溝１ｂ，１ｃが刻設されている。ボールナット
２の内周面２ａには、ねじ溝１ｂ，１ｃにそれぞれ対向
するゴシックアーク形状（図示せず。）螺旋ねじ溝２
ｂ，２ｃが刻設されている。このねじ溝１ｂ，２ｂ；１
ｃ，２ｃ間に複数のボール（図示せず。）が介挿されて
いる。また、ねじ軸１とボールナット２との空間部３に
は、潤滑剤（グリース又は潤滑油）が充填されている。
さらに、ボールナット２の両開口端部には環状の凹段部
４が設けられ、この凹段部４に弾性変形が容易なプラス
チックからなる環状体５が嵌着される。なお、符号４ａ
は、市販の止め輪１１（例えば、富士バルブ株式会社製
商品名：スピロロックス）が挿嵌される環状溝を示す。

【００２９】環状体５の肉厚内には、ガータスプリング
（又は環状コイルスプリング）８が嵌入される環状凹部
５ｂと、この環状凹部５ｂに連通し且つねじ軸１の外周
面１ａに開口する半径方向切欠部５ｃ，５ｄとが形成さ
れている。この半径方向切欠部５ｃ，５ｄに、ねじ溝１
ｂ，１ｃをそれぞれシールするねじ溝シール部材６，７
が嵌装される。なお、２条ねじであるから、半径方向切
欠部５ｃ，５ｄは対向する位置関係にある。環状体５の
内周面５ａは、突条を形成しない平滑面になっている。
その直径（環状体５の内径）は、ねじ軸１を遊挿できる
ように、外周面１ａの直径（ねじ軸１の外径）より大き
く設定されている。具体的には、加工上のばらつきを考
慮して、内周面５ａと外周面１ａの最大直径部との間に
25〜50μｍの隙間ｍが形成されている。内周面５ａに
は、切欠凹所５ｇが対向して設けられている（図２及び
図３参照。）。また、環状体５の外周面には、環状凹溝
５ｈが形成されている。この環状凹溝５ｈに市販のＯリ
ング９を巻着して、環状体５の外周面と凹段部４との間
をシールする。

【００３０】次に、切欠凹所５ｇについて説明する。こ
の切欠凹所５ｇは、ガータスプリング８の締付力による
内側肉厚部５ｆの内方への弾性変形を容易にして内周面
５ａと外周面１ａとを接触させるとともに、外周面１ａ
に付着した粉塵を掻き取るために設けられている。な
お、符号ｎは、弾性変形する内側肉厚部５ｆの端面と後
記の環状プレート１０との接触を避けるための隙間を示
す。そして、図４に示すように、切欠凹所５ｇのねじ軸
軸線に対する傾き角θ1とねじ溝１ｂ，１ｃのリード角
θとの関係を０≦θ１≦θとすれば（図３はθ１＝０゜
の場合を示す。）、掻き取った粉塵をボールナット２の
外部に連続的に排出して、粉塵が外周面１ａに留まるこ
とを防止できる。なお、ボールナット２の他方の端部に
嵌着される環状体５の場合、傾き角θ１の向きは図４と
反対の向きになる。さらに、図５に示すように、内周面
５ａに多数の切欠凹所５ｇを設ければ（等配とすること
が好ましい。）、内側肉厚部５ｆの内方への弾性変形が
より容易になって、内周面５ａと外周面１ａとの接触を
より強固にすることができる。その上、内周面５ａと外
周面１ａとの接触面積を減じることができるから、接触
回転による摩擦熱を少なくすることができる。

【００３１】ねじ溝１ｂをシールするねじ溝シール部材
６について説明する。なお、ねじ溝１ｃをシールするね
じ溝シール部材７の構成はねじ溝シール部材６と同様で
あるから、その説明は省略する（但し、説明の関係で対
応する符号を付する場合がある。）。図６乃至図８に示
すように、ねじ溝シール部材６の内面６ｇには、ねじ溝
１ｂ内に嵌合するゴシックアーク形状（図示せず。）の
突部６ａが形成されている。この突部６ａの両端にねじ
溝面１ｂと摺接する接触部６ｂ，６ｃが形成され、その
中間にねじ溝面１ｂと非摺接の非接触部６ｄが形成され
ている。このように、接触部６ｂ，６ｃと非接触部６ｄ
とを形成すれば、突部６ａとねじ溝１ｂとの接触面積が
減じて接触回転による摩擦熱を少なくすることができ
る。なお、この実施形態では接触部を突部の両端に設け
たが、接触部と非接触部とを交互に設けた櫛形状として
もよい（図示せず。）。また、突部６ａの両端には、ね
じ溝１ｂの直角断面と相補う形状の端面６ｅ，６ｆが形
成されている。この一方の端面６ｅが、ねじ溝１ｂに付
着した粉塵を掻き取るスクレーパの役割を果たす。そし
て、他方の端面６ｆが、ボールの転動によってボールナ
ット２の端部に押しやられた潤滑剤の外部への漏出を防
止するとともに、ねじ軸１（又はボールナット２）が反
転した際に押しやられた潤滑剤を空間部３に押し戻す役
割を果たす。なお、ねじ溝シール部材６の外面には、ガ
ータスプリング８を位置決め且つ巻着するための円弧状
凹溝６ｈが形成されている。

【００３２】そして、ねじ軸外周面１ａの直径及びねじ
溝１ｂの深さには加工上のばらつきがあるから、突部６
ａをねじ溝１ｂに接触させるには、設計上、内面６ｇと
外周面１ａとの間に若干の隙間を設けるようにする。し
かし、突部６ａはねじ溝１ｂの一周部分をシールするも
のではないから、弾性変形が容易なプラスチックをねじ
溝シール部材６の材質に選定すれば、ガータスプリング
８の締付力でねじ溝１ｂに接触する突部６ａを弾性変形
させて、内面６ｇと外周面１ａとを接触させることがで
きる。特に、この実施の形態では、突部６ａに非接触部
６ｄを設けているから、接触部６ｂ，６ｃはより容易に
弾性変形する。なお、ねじ溝形状と合致する突部を有す
るねじ溝シール部材は、下記の何れか一つの製作方法に
よって得ることができる。 （１）研削加工で規範となるねじ溝形状が刻設されたね
じ軸を切断して、バイトを製作する。このバイトで、選
択したプラスチックからなる環状体の内周面に突条を旋
削加工後、必要とする箇所を切り取る。その後に、突部
の中間部分を削って非接触部を形成する。なお、前以
て、環状体の外周面にガータスプリングを巻着するため
の環状凹溝を刻設しておけばよい。 （２）選択したプラスチックの成形収縮率を見込んで所
望のねじ溝シール部材より大きい金型を製作し、この金
型に加熱溶融したプラスチックを注入して加圧しながら
冷却固化して成形する。その後に、突部の中間部分を削
って非接触部を形成する。なお、金型のねじ溝形状部
は、ゴシックアーク形状となるように研削加工してお
く。

【００３３】ここで、環状体５及びねじ溝シール部材
６，７の材質について説明する。前記のように、環状体
５及びねじ溝シール部材６，７はねじ軸外周面１ａ及び
ねじ溝１ｂ，１ｃに摺接するから、摺動特性、すなわ
ち、摩擦・摩耗特性に優れた下記のプラスチックから選
択する。 テフロン（三井デュポンフロロケミカル株式会社の
登録商標）に代表される四弗化エチレン樹脂（以下、PT
FEと略称する。） ハイゼックスミリオン（三井石油化学株式会社の登
録商標）に代表される分子量が数百万の超高分子量ポリ
エチレン（以下、UHMWPEと略称する。） 高分子量ポリオレフィンと潤滑油とからなり、潤滑
油の含有量を５０〜８０重量％とした微小孔構造ポリマ
潤滑材（特公昭４７−３４５５号公報及び米国潤滑学会
誌 Lubrication Engineering, 38, 12 (1982) 758. 参
照。） なお、ガンプラ（住友電気工業株式会社の登録商標）等
の含油プラスチックが市販されている。しかし、市販の
含油プラスチックの潤滑油含有量は10重量％前後で含有
量が少なく、且つ、動摩擦係数が0.1〜0.2と大きいた
め、適切な材質ではない。一方、上記の微小孔構造ポリ
マ潤滑材は、潤滑油含有量が多く、且つ、動摩擦係数が
0.03〜0.08と小さい（JIS K 7218 プラスチックの滑り
摩耗試験方法による。）。

【００３４】具体的には、環状体５の材質を微小孔構造
ポリマ潤滑材とし、ねじ溝シール部材６，７の材質をPT
FE又はUHMWPEとすることが好適である。この理由は、 （１）環状体５の方の体積が大きいから、潤滑油の供給
が豊富で且つ供給能力を長時間保持できる。 （２）環状体５の内周面５ａから滲み出した潤滑油はね
じ軸外周面１ａからねじ溝１ｂ，１ｃへ伝うから、内周
面５ａと外周面１ａとの間、およびねじ溝シール部材
６，７の突部６ａ，７ａとねじ溝面１ｂ，１ｃとの間を
油膜接触させることができる。無論、ねじ溝シール部材
６，７の内面６ｇ，７ｇと外周面１ａとの間も油膜接触
させることができる。からである。なお、バイトによる
旋削加工より金型成形の方が精確な形状を得ることがで
き且つ材料の無駄がないから、ねじ溝シール部材６，７
の材質も微小孔構造ポリマ潤滑材とすることがより好ま
しい。

【００３５】次に、組立方法を時系列的に説明する。環
状体５にねじ軸１を遊挿しておく。適当な位置を選択
後、ねじ溝シール部材６，７が対向する位置関係となる
ようにして、その突部６ａ，７ａをねじ溝１ｂ，１ｃ内
に嵌合する。ねじ溝シール部材６，７外面の円弧状凹溝
６ｈ，７ｈにガータスプリング８を嵌入する。この位置
に環状体５を移動後、ねじ溝シール部材６，７を半径方
向切欠部５ｃ，５ｄに嵌装するとともに環状凹部５ｂに
ガータスプリング８を嵌入して、環状凹部５ｂの内側面
５ｅ及びねじ溝シール部材６，７にガータスプリング８
を巻着する。なお、ガータスプリング８は凹溝６ｈ，７
ｈで位置決めされているから、ずれて外れることはな
い。そして、環状体５の外周面に形成した環状凹溝５ｈ
にＯリング９を巻着した後、この環状体５をボールナッ
ト２の開口端部に設けた凹段部４に嵌着する。シール部
材６，７の抜け落ちを防止するため、プラスチックから
なる環状プレート１０を凹段部４に嵌入後、環状溝４ａ
に止め輪１１を挿嵌する。最後に、止めねじ１２で環状
体５をボールナット２に固定する。同様にして、ボール
ナット２の他方の開口端部にも環状体５を嵌着する。な
お、この実施形態では止め輪１１を用いたが、環状体５
と環状プレート１０とを凹凸スナップフィット係合また
はねじ締着すれば（図示せず。）、環状溝４ａ及び止め
輪１１は不要となる。

【００３６】次に、図１１及び図１２を参照して、作用
を説明する。なお、ねじ溝シール部材７の作用はねじ溝
シール部材６と同様なので、その説明は省略する。 （１）ガータスプリング８の締付力で、突部６ａの両端
に設けた接触部６ｂ，６ｃがねじ溝面１ｂに接触してシ
ールするとともに、内面６ｇがねじ軸外周面１ａに接触
してシールする。また、非接触部６ｄを設けたから、突
部６ａとねじ溝１ｂとの接触面積が減じて接触回転によ
る摩擦熱が少なくなる。 （２）突部６ａの一方の端面６ｅは、ねじ溝１ｂに付着
した粉塵を掻き取るスクレーパの役割を果たす。他方の
端面６ｆは、ボールの転動によってボールナット２の端
部に押しやられた潤滑剤（グリース又は潤滑油）の外部
への漏出を防止するとともともに、ねじ軸１（又はボー
ルナット２）が反転した際に押しやられた潤滑剤を空間
部３に押し戻す役割を果たす。 （３）ガータスプリング８の締付力で内側肉厚部５ｆが
内方へ弾性変形するから、内周面５ａがねじ軸外周面１
ａに接触する。換言すれば、内周面５ａと外周面１ａと
の間の隙間ｍが閉塞され、外周面１ａがシールされる。 （４）内周面５ａの切欠凹所５ｇは外周面１ａに付着し
た粉塵を掻き取るとともに、掻き取った粉塵をボールナ
ット２の外部に連続的に排出して粉塵が外周面１ａに留
まることを防止する。また、多数の切欠凹所５ｇを設け
ることにより、内周面５ａと外周面１ａとの接触面積が
減じて接触回転による摩擦熱が少なくなる。さらに、ガ
ータスプリング８の締付力による内側肉厚部５ｆの内方
への弾性変形が容易になる。

【００３７】（５）環状体５及び／又はねじ溝シール部
材６，７の材質を微小孔構造ポリマ潤滑材としたから、
微小孔構造ポリマ潤滑材から潤滑油が滲み出して、ねじ
軸外周面１ａ及びねじ溝１ｂ，１ｃとの接触が油膜接触
になる。このため、接触抵抗（摩擦力）が小さくなり、
ボールねじの作動トルクが大きくなることを抑制でき
る。また、接触回転による摩擦熱が少なくなる。 （６）特に、環状体５の材質を微小孔構造ポリマ潤滑材
とすることにより、潤滑油の供給が豊富で且つ供給能力
を長時間保持できる。

【００３８】前記第１実施形態は２条ねじの場合を例示
したが、１条ねじの場合は、半径方向切欠部５ｃ，５ｄ
の何れか一方に図１３に示す外周面シール部材１３を嵌
装すればよい。なお、ねじ溝シール部材を半径方向切欠
部５ｄに嵌装すれば掻き取った粉塵が落下し易いので、
半径方向切欠部５ｃに外周面シール部材１３を嵌装する
ことが好ましい。次に、外周面シール部材１３の構成を
説明する。外周面シール部材１３の内面１３ａは、ねじ
軸外周面１ａに沿い且つ突部を設けない平滑面になって
いる。また、外面には、ガータスプリング８を位置決め
且つ巻着するための円弧状の凹溝１３ｂが形成されてい
る。

【００３９】３条ねじの場合は、図１４に示すように、
３等配とした半径方向切欠部５ｐ，５ｑ，５ｒを設け、
この半径方向切欠部５ｐ，５ｑ，５ｒに各ねじ溝をシー
ルするねじ溝シール部材を嵌装する。また、４条ねじ以
上の場合は、図１４と同様に、ねじ条数に対応した半径
方向切欠部を等配となるように設ける。そして、各半径
方向切欠部に、対応するねじ溝をシールするねじ溝シー
ル部材を嵌装する。その他の構成及び作用は前記第１実
施形態と同様であるので、その説明は省略する。

【００４０】図１５及び図１６に、本発明の第２実施形
態を示す。この第２実施形態は、前記第１実施形態の変
形態様である。なお、前記第１実施形態と同一又は相当
部分には同一符号を付して、その説明は省略する。前記
第１実施形態との相違点は、容積を大きくした環状凹部
５ｂに潤滑油含浸フェルト１４を充填するとともに、環
状凹部５ｂの内側面５ｅに潤滑油含浸フェルト１４から
ねじ軸外周面１ａへの潤滑油供給孔１５を設けたことで
ある。次に、上記の構成にする理由を説明する。本発明
では、環状体５及び／又はねじ溝シール部材６，７の材
質を微小孔構造ポリマ潤滑材としている。しかし、前記
米国潤滑学会誌に記載されているように（特に、第760
頁参照。）、微小孔構造ポリマ潤滑材は、 樹脂分の多孔質構造は非常に微細（μｍオーダー）
で、油分の表面張力により毛細管現象が生じる。毛細管
現象は、潤滑剤表面の油膜厚さを一定にしようと働く。
すなわち、表面の油膜が除去されると、内部から油分が
滲み出す。 表面が余剰な油分で満たされていると、内部の油分量
が飽和するまで吸収する作用を有する。すなわち、一度
流出した油分を再び微小孔構造ポリマ潤滑材に吸収し貯
蔵する。 という特性を有している。このため、微小孔構造ポリマ
潤滑材から潤滑油が滲み出して消費されると、潤滑油供
給手段が無ければ、潤滑油が枯渇して油膜を介して接触
しなくなる。すなわち、接触回転による摩擦熱が大きく
なってねじ軸が伸び、位置決め精度不良が発生するとい
う問題が発生する。

【００４１】そこで、潤滑油を含浸させたフェルト１４
（空隙率５０％前後の羊毛フェルトが好ましい。）を環
状凹部５ｂに充填すれば、微小孔構造ポリマ潤滑材から
潤滑油が滲み出して消費されるにつれ、フェルト１４に
含浸されている潤滑油が微小孔構造ポリマ潤滑材に補給
されていく。従って、さらに長時間に亘って微小孔構造
ポリマ潤滑材から潤滑油が滲み出す。また、環状体内周
面５ａとねじ軸外周面１ａとの間に油膜が形成されてい
るが、潤滑量が不足するときは、潤滑油供給孔１５を介
してフェルト１４に含浸されている潤滑油が毛細管現象
によってねじ軸外周面１ａに補助供給される。なお、環
状体５及びねじ溝シール部材６，７の材質をPTFE又はUH
MWPEとした場合も、潤滑油供給孔１５を介してフェルト
１４に含浸されている潤滑油が毛細管現象によってねじ
軸外周面１ａに供給されるから、油膜接触にすることが
できる。

【００４２】図１７及び図１８に、本発明の第３実施形
態を示す（但し、ねじ溝シール部材の突部形状は左ねじ
の場合を示す。）。この第３実施形態も、前記第１実施
形態の変形態様である。なお、前記第２実施形態と同様
に、前記第１実施形態と同一又は相当部分には同一符号
を付して、その説明は省略する。環状体５の内周面５ａ
に、環状の凹段部１６が形成されている。この環状凹段
部１６に、ねじ溝シール部材６，７と、このねじ溝シー
ル部材６，７と相俟って環状組立体を形成する分割部材
１７，１８とが内挿される。この分割部材１７，１８の
内面１７ａ，１８ａには、前記第１実施形態の符号５ｇ
に相当する切欠凹所１７ｃ，１８ｃが形成されている。
そして、ねじ溝シール部材６，７と分割部材１７，１８
の外面１７ｂ，１８ｂとに、ガータスプリング８が巻着
される。その結果、ねじ溝シール部材６，７がねじ溝１
ｂ，１ｃをシールするとともに、分割部材１７，１８の
内面１７ａ，１８ａがねじ軸外周面１ａをシールする。
また、前記第２実施形態と同様に、環状凹段部１６とね
じ溝シール部材６，７及び分割部材１７，１８とからな
る空間部１９に潤滑油含浸フェルトを充填するととも
に、潤滑油含浸フェルトからねじ軸外周面１ａへの潤滑
油供給孔を分割部材１７，１８に設けてもよい。なお、
ねじ溝シール部材６，７と分割部材１７，１８とからな
る環状組立体の回転を防止するため、環状体５と分割部
材１７，１８はピン等の連結部材を介して連結される
（図示せず。）。

【００４３】

【発明の効果】請求項１又は２の発明によれば、ねじ軸
のねじ溝と外周面とを個別にシールできるから、従来の
シール部材又はシール装置より防塵性を高めることがで
きる。また、シール部材を長くする必要がないから、現
状のボールナットで多条ねじに対応することができる。

【００４４】請求項３又は４の発明によれば、ねじ溝シ
ール部材の突部とねじ溝との接触面積を減じることがで
きるから、接触回転による摩擦熱を少なくすることがで
きる効果がある。

【００４５】請求項５の発明によれば、突部の一方の端
面は、ねじ溝に付着した粉塵を掻き取るスクレーパの役
割を果たす。また、他方の端面は、ボールの転動によっ
てボールナットの端部に押しやられた潤滑剤の外部漏出
を防止するとともに、ねじ軸（又はボールナット）が反
転した際に潤滑剤をボールナット内に押し戻す役割を果
たす。

【００４６】請求項６又は７の発明によれば、環状凹部
の内側面又は分割部材の弾性変形が容易になるから，環
状体内周面又は分割部材内面とねじ軸外周面との接触が
より強固になる。また、環状体内周面又は分割部材内面
とねじ軸外周面との接触面積を減じることができるか
ら、接触回転による摩擦熱を少なくすることができる。

【００４７】請求項８の発明によれば、切欠凹所はねじ
軸外周面に付着した粉塵を掻き取ってボールナットの外
部に連続的に排出し、粉塵がねじ軸外周面に留まること
を防止することができる。

【００４８】請求項９又は１０の発明によれば、環状
体、ねじ溝シール部材及び分割部材のうち少なくとも一
つが潤滑剤を兼ね、その一つとねじ軸の外周面又はねじ
溝との接触を油膜接触とすることができる。このため、
接触抵抗（摩擦力）が小さくなるから、ボールねじの作
動トルクが大きくなることを抑制できる。また、接触回
転による摩擦熱を少なくすることができる。

【００４９】請求項１１の発明によれば、高分子ポリオ
レフィンと潤滑油とからなる組成物は長時間の摺動耐久
性を有するとともに、潤滑油の供給が豊富で且つ供給能
力を長時間保持することができる。

【００５０】請求項１２又は１３の発明によれば、微小
孔構造ポリマ潤滑材から潤滑油が滲み出して消費される
につれ、フェルトに含浸されている潤滑油が微小孔構造
ポリマ潤滑材に補給されていく。従って、さらに長時間
に亘って、微小孔構造ポリマ潤滑材から潤滑油を滲み出
させることができる。

【００５１】そして、請求項１４又は１５の発明によれ
ば、フェルトに含浸されている潤滑油が、毛細管現象に
よってねじ軸外周面に供給される。このため、環状体内
周囲面又は分割部材内面とねじ軸外周面とが油膜接触す
るから、接触回転による摩擦熱及びボールねじの作動ト
ルクの増加を抑制することができる。また、環状体又は
分割部材が微小孔構造ポリマ潤滑材からなる場合、潤滑
油が滲み出してねじ軸外周面との間に油膜を形成する
が、潤滑量が不足するときは潤滑油を補助供給すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態の縦断面図。

【図２】 図１に示す環状体の斜視図。

【図３】 図２の３−３線断面図。

【図４】 図３の変形例を示す断面図。

【図５】 図２の変形例を示す正面図。

【図６】 図１のねじ溝シール部材の斜視図。

【図７】 図６の正面図。

【図８】 図６の下面図。

【図９】 図１のガータスプリングの正面図。

【図１０】 図１の環状プレートの斜視図。

【図１１】 図１の１１−１１線断面図。

【図１２】 図１の環状体の内周面とねじ軸外周面との
接触状態を示す要部断面図。

【図１３】 １条ねじに適用される外周面シール部材の
斜視図。

【図１４】 ３条ねじに適用される環状体の正面図。

【図１５】 本発明の第２実施形態の正面図。

【図１６】 図１５の１６−１６線断面図。

【図１７】 本発明の第３実施形態の分解斜視図。

【図１８】 図１７の分割部材の内面とねじ軸外周面と
の接触状態を示す要部断面図。

【図１９】 第１従来例の縦断面図。

【図２０】 図１９のシール部材の斜視図。

【図２１】 第２従来例の縦断面図。

【図２２】 図２１のシール部材の斜視図。

【図２３】 第３従来例のシールリングの斜視図。

【図２４】 第３従来例のシール部材の斜視図。

【図２５】 図２４のシール部材を装着したシールリン
グの斜視図。

【図２６】 第３従来例の縦断面図。

【図２７】 図２１のシール部材の問題点を示す斜視
図。

【図２８】 現物合わせシール部材とねじ軸外周面及び
ねじ溝との接触状態を示す要部断面図。

【図２９】 現物合わせシール部材の問題点を示す要部
断面図。

【図３０】 現物合わせシール部材の問題点を示す要部
断面図。

【図３１】 図２６のシール装置の問題点を示す要部断
面図。

【図３２】 図３１の３２−３２線断面図。

【符号の説明】

１ ねじ軸 １ａ 外周面 １ｂ，１ｃ ねじ溝 ２ ボールナット ４ 凹段部 ５ 環状体 ５ａ 内周面 ５ｂ 環状凹部 ５ｃ，５ｄ 半径方向切欠部 ５ｅ 内側面 ５ｇ 切欠凹所 ６，７ ねじ溝シール部材 ６ａ 突部 ６ｂ，６ｃ 接触部 ６ｄ 非接触部 ６ｅ，６ｆ 突部の端面 ８ ガータスプリング １４ 潤滑油含浸フェルト １５ 潤滑油供給孔 １６ 環状凹段部 １７，１８ 分割部材 １７ａ，１８ａ 内面 １７ｃ，１８ｃ 切欠凹所 １９ 空間部

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ねじ軸が遊挿される内周面を有してボー
   ルナットの開口端部に嵌着される環状体の肉厚内に、環
   状凹部と該環状凹部に連通し且つ前記ねじ軸の外周面に
   開口する半径方向切欠部とを形成し、 該半径方向切欠部に前記ねじ軸の外周面に刻設されたね
   じ溝内に嵌合する突部を有するねじ溝シール部材を嵌装
   し、 該ねじ溝シール部材と前記環状凹部の内側面とに環状弾
   性体を巻着して、前記ねじ溝シール部材と前記環状体の
   内周面とを前記ねじ軸の外周面に押圧接触させたことを
   特徴とする、 ボールねじのシール装置。
2. 【請求項２】 ねじ軸が遊挿される内周面を有してボー
   ルナットの開口端部に嵌着される環状体の前記内周面に
   環状凹段部を形成し、 前記ねじ軸の外周面に刻設されたねじ溝内に嵌合する突
   部を有するねじ溝シール部材と該ねじ溝シール部材と相
   俟って環状組立体を形成する分割部材とを前記環状凹段
   部に内挿し、 前記ねじ溝シール部材と前記分割部材とに環状弾性体を
   巻着して、前記ねじ溝シール部材と前記分割部材の内面
   とを前記ねじ軸の外周面に押圧接触させたことを特徴と
   する、 ボールねじのシール装置。
3. 【請求項３】 前記ねじ溝シール部材の突部が前記ねじ
   溝面と摺接する接触部と非摺接の非接触部とからなる、
   請求項１又は２のボールねじのシール装置。
4. 【請求項４】 前記接触部を前記突部の両端に設けた、
   請求項３のボールねじのシール装置。
5. 【請求項５】 前記突部の両端に前記ねじ溝直角断面と
   相補う形状の端面を設けた、請求項３又は４のボールね
   じのシール装置。
6. 【請求項６】 前記環状体内周面の前記ねじ軸外周面と
   の接触部に複数の切欠凹所を設けた、請求項１，３，４
   又は５のボールねじのシール装置。
7. 【請求項７】 前記分割部材の内面に切欠凹所を設け
   た、請求項２から５のボールねじのシール装置。
8. 【請求項８】 前記切欠凹所の前記ねじ軸軸線に対する
   傾き角θ１と前記ねじ溝のリード角θとの関係が０≦θ
   １≦θである、請求項６又は７のボールねじのシール装
   置。
9. 【請求項９】 前記環状体及び／又は前記ねじ溝シール
   部材が微小孔構造ポリマ潤滑材からなる、請求項１のボ
   ールねじのシール装置。
10. 【請求項１０】 前記ねじ溝シール部材及び／又は前記
    分割部材が微小孔構造ポリマ潤滑材からなる、請求項２
    のボールねじのシール装置。
11. 【請求項１１】 前記微小孔構造ポリマ潤滑材は高分子
    量ポリオレフィンと潤滑油とからなり、該潤滑油の含有
    量が５０〜８０重量％である、請求項９又は１０のボー
    ルねじのシール装置。
12. 【請求項１２】 前記環状凹部に潤滑油含浸フェルトが
    充填されている、請求項９又は１１のボールねじのシー
    ル装置。
13. 【請求項１３】 前記環状凹段部と前記ねじ溝シール部
    材及び分割部材とからなる空間部に潤滑油含浸フェルト
    が充填されている、請求項１０又は１１のボールねじの
    シール装置。
14. 【請求項１４】 前記潤滑油含浸フェルトから前記ねじ
    軸外周面への潤滑油供給孔を前記環状凹部の内側面に設
    けた、請求項１２のボールねじのシール装置。
15. 【請求項１５】 前記潤滑油含浸フェルトから前記ねじ
    軸外周面への潤滑油供給孔を前記分割部材に設けた、請
    求項１３のボールねじのシール装置。