JP2005214407A - ボールねじ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ボールねじ装置のシール体による摺動抵抗を適度に維持しながら防塵性を高める手段を提供する。
【解決手段】外周面に螺旋状の軸軌道溝を形成したねじ軸と、内周面に軸軌道溝に対向するナット軌道溝を形成したナットと、ナットの前後端部に配置された接触式のシール体とを備え、軸軌道溝とナット軌道溝とを複数のボールを介して螺合させたボールねじ装置において、シール体に軸軌道溝に摺接する溝摺接部を設け、この溝摺接部の軸軌道溝の円弧面に摺接する側に、略円弧状のシール片を形成する。
【選択図】 図2
【解決手段】外周面に螺旋状の軸軌道溝を形成したねじ軸と、内周面に軸軌道溝に対向するナット軌道溝を形成したナットと、ナットの前後端部に配置された接触式のシール体とを備え、軸軌道溝とナット軌道溝とを複数のボールを介して螺合させたボールねじ装置において、シール体に軸軌道溝に摺接する溝摺接部を設け、この溝摺接部の軸軌道溝の円弧面に摺接する側に、略円弧状のシール片を形成する。
【選択図】 図2
Description
本発明は、工作機械や精密機械等の機械装置の移動体の送り機構等に用いられるボールねじ装置に関する。
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、ナットの内周面に軸軌道溝に対向して形成したナット軌道溝とを複数のボールを介して螺合させたボールねじ装置のナットの移動方向の前後端部にシール装着溝を設け、このシール体装着溝にねじ軸に摺接するシール体を装着して接触式のシールを構成し、これによりボールねじ装置の内部と外部を密封している(例えば、特許文献1参照。)。
特開2003−343685号公報(第3頁段落0011−0015、第1図)
しかしながら、上述した従来の技術においては、シール体のねじ軸との摺接部がねじ軸と一様に接触するように形成されているため、摺接部の接触代を大きくすると摺接部による摺動抵抗が増大し、摺動抵抗を適度にするために摺接代を少なくすると軸軌道溝の防塵性が確保できないために摺動抵抗の低減と防塵性を両立させることが困難であ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、ボールねじ装置のシール体による摺動抵抗を適度に維持しながら防塵性を高め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、該ナットの前後端部に配置された接触式のシール体とを備え、前記軸軌道溝とナット軌道溝とを複数のボールを介して螺合させたボールねじ装置において、前記シール体に前記軸軌道溝に摺接する溝摺接部を設け、該溝摺接部の前記軸軌道溝の円弧面に摺接する側に、略円弧状のシール片を形成したことを特徴とする。
これにより、本発明は、シール片を片状部材とすることができて円弧面側の溝摺接部に広い接触領域を形成することができ、外部からの塵芥の侵入を防止することができると共に、摺動抵抗を溝摺接部による摺動抵抗と略同等に抑制し、シール体による摺動抵抗を適度に維持する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1のボールねじ装置を示す側方断面図、図2は実施例1のシール体の図1のA方向矢視図、図3は実施例1の移動方向前方のシール体の溝摺接部の摺接状態を示す説明図である。
図1において、1はボールねじ装置であり、本実施例ではリターンチューブ式の循環方式を用いたボールねじ装置である。
図1において、1はボールねじ装置であり、本実施例ではリターンチューブ式の循環方式を用いたボールねじ装置である。
2はボールねじ装置1のねじ軸であり、合金鋼や炭素鋼等の鋼材で製作され、その外周面には略半円弧形状の円弧面に成形された軸軌道溝3が一定のリードで螺旋状に形成されている。
4はボールねじ装置1のナットであり、合金鋼や炭素鋼等の鋼材で製作され、その内周面には軸軌道溝3と対向する略半円弧形状のナット軌道溝5が軸軌道溝3と同じリードで形成されている。
4はボールねじ装置1のナットであり、合金鋼や炭素鋼等の鋼材で製作され、その内周面には軸軌道溝3と対向する略半円弧形状のナット軌道溝5が軸軌道溝3と同じリードで形成されている。
6はボールであり、合金鋼等の鋼材またはセラミック材等で製作された球体であって、軸軌道溝3とナット軌道溝5の間に複数装填される。
7はシール体であり、天然ゴムや合成ゴム等の弾性材料で製作され、ナット4の移動方向の前後端部に設けられたシール装着部8に補強板9を介して止めビス10により取付けられ、接触式のシールを構成している。
7はシール体であり、天然ゴムや合成ゴム等の弾性材料で製作され、ナット4の移動方向の前後端部に設けられたシール装着部8に補強板9を介して止めビス10により取付けられ、接触式のシールを構成している。
なお、図1において、シール体7は説明のために断面とはせずに実体で示してある。
上記のねじ軸2の軸軌道溝3とこれに対向するナット4のナット軌道溝5の間に複数のボール6と所定の量の潤滑剤、例えばグリースが封入される。
これにより、軸軌道溝3とナット軌道溝5とがボール6を介して螺合し、ねじ軸2を回転させることによってボール6が図示しないリターンチューブにより形成される循環路を循環しながらナット4が軸方向に移動し、移動方向の前後端部に配置されたシール体7がねじ軸2の外周面2aや軸軌道溝3に摺接してナット4とねじ軸2の間を密封し、内部からの潤滑剤の漏洩および外部からの塵芥の侵入を防止する。
上記のねじ軸2の軸軌道溝3とこれに対向するナット4のナット軌道溝5の間に複数のボール6と所定の量の潤滑剤、例えばグリースが封入される。
これにより、軸軌道溝3とナット軌道溝5とがボール6を介して螺合し、ねじ軸2を回転させることによってボール6が図示しないリターンチューブにより形成される循環路を循環しながらナット4が軸方向に移動し、移動方向の前後端部に配置されたシール体7がねじ軸2の外周面2aや軸軌道溝3に摺接してナット4とねじ軸2の間を密封し、内部からの潤滑剤の漏洩および外部からの塵芥の侵入を防止する。
図2において、11はシール体7の外周面摺接部であり、シール体7のねじ軸2の外周面2aに摺接し、摺動抵抗を適度なものとした接触シールを構成するために適切な外周接触代(ねじ軸2の外径と外周面摺接部の内径との差の半分をいう。)が設定されている。
12はシール体7の溝摺接部であり、軸軌道溝3の軸直角方向の断面形状に沿った図2に破線で示す略半円弧状の突出部であって、外周接触代と同程度の溝部接触代を有している。
12はシール体7の溝摺接部であり、軸軌道溝3の軸直角方向の断面形状に沿った図2に破線で示す略半円弧状の突出部であって、外周接触代と同程度の溝部接触代を有している。
13は溝摺接部12に形成されたシール片であり、図3に示す軸軌道溝3の溝底中心3aを中央として溝摺接部12のナット4の移動方向前方に位置する軸軌道溝3の前方円弧面3bに摺接する側に形成された略円弧状の片状部材である。
このように、本実施例の溝摺接部12は、図3に示す軸軌道溝3の溝底中心3aを中央として2つに分割され、その前方円弧面3bに摺接する側にシール片13が形成されている。
このように、本実施例の溝摺接部12は、図3に示す軸軌道溝3の溝底中心3aを中央として2つに分割され、その前方円弧面3bに摺接する側にシール片13が形成されている。
このため、図3に2点鎖線で示すナット4をねじ軸2に螺合させたときに、シール片13は前方円弧面3bの傾斜に沿ってナット4の方向、つまり移動方向とは反対方向に曲折し、その軸軌道溝3側の全ての側面が前方円弧面3bに摺接する。
また、軸軌道溝3の前方円弧面3bと溝底中心3aを挟んだ反対側、つまりナット4の移動方向後方に位置する後方円弧面3cには、2分割された溝摺接部12のシール片13が形成されていない側の溝摺接部12の半分(片側端部12aという。)が後方円弧面3cの傾斜に沿ってナット4の反対方向、つまり移動方向に曲折し、溝摺接部12の片側端部12aが溝部接触代により後方円弧面3cに摺接する。
また、軸軌道溝3の前方円弧面3bと溝底中心3aを挟んだ反対側、つまりナット4の移動方向後方に位置する後方円弧面3cには、2分割された溝摺接部12のシール片13が形成されていない側の溝摺接部12の半分(片側端部12aという。)が後方円弧面3cの傾斜に沿ってナット4の反対方向、つまり移動方向に曲折し、溝摺接部12の片側端部12aが溝部接触代により後方円弧面3cに摺接する。
なお、図2において説明のために破線で示した片側端部12aは、実体を示している。
また、図3はナット4の移動方向の前方、つまりナット4の前端部に取付けられたシール体7の溝摺接部12の摺接状態を示しているが、ナット4の移動方向の後方、つまりナット4の後端部に取付けられるシール体7は上記とは逆に前記のナット4の後端部が前端部として移動する時、つまり図3に示す後方円弧面3cを前後円弧面と、前方円弧面3bを後方円弧面として移動する時に上記と同様になるように取付けられる。
また、図3はナット4の移動方向の前方、つまりナット4の前端部に取付けられたシール体7の溝摺接部12の摺接状態を示しているが、ナット4の移動方向の後方、つまりナット4の後端部に取付けられるシール体7は上記とは逆に前記のナット4の後端部が前端部として移動する時、つまり図3に示す後方円弧面3cを前後円弧面と、前方円弧面3bを後方円弧面として移動する時に上記と同様になるように取付けられる。
従って、前端部のシール体7と後端部のシール体7は勝手違いに製作される。この場合にシール体7の厚さ方向の形状が前後対称である場合は、後端部にシール体7を止めビス10で取付けるときに裏返して取付ければよい。
上記の構成の作用について説明する。
本実施例のシール体7を取付けたナット4をねじ軸2にボール6を介して螺合させてナット4を移動させると、その移動方向前方、つまりナット4の移動方向の前端部に取付けられたシール体7の溝摺接部12においては、溝摺接部12の片側端部12aはナット4の移動方向に曲折して溝部接触代により後方円弧面3cを摺接しながら移動方向に移動する。
上記の構成の作用について説明する。
本実施例のシール体7を取付けたナット4をねじ軸2にボール6を介して螺合させてナット4を移動させると、その移動方向前方、つまりナット4の移動方向の前端部に取付けられたシール体7の溝摺接部12においては、溝摺接部12の片側端部12aはナット4の移動方向に曲折して溝部接触代により後方円弧面3cを摺接しながら移動方向に移動する。
また、シール片13はナット4の移動方向とは反対方向に曲折してその軸軌道溝3側の全ての側面を前方円弧面3bに摺接しながら移動方向に移動する。
この時、溝摺接部12の片側端部12aはナット4の移動方向に曲折しているので、外部から侵入しようとする塵芥を掬い上げるように作用して外部からの塵芥の侵入を防止すると共に溝部接触代が摺動抵抗を適度なものとするように設定されているので、摺動抵抗は適度なものに維持される。
この時、溝摺接部12の片側端部12aはナット4の移動方向に曲折しているので、外部から侵入しようとする塵芥を掬い上げるように作用して外部からの塵芥の侵入を防止すると共に溝部接触代が摺動抵抗を適度なものとするように設定されているので、摺動抵抗は適度なものに維持される。
また、シール片13はナット4の移動方向とは反対方向に曲折しているために外部からの塵芥を掻き込むように作用するが、軸軌道溝3側の全ての側面を前方円弧面3bに摺接するようにして広い接触領域が形成されているので、外部からの塵芥の侵入を防止することができる共に、シール片13が片状部材であるので、その剛性が低く、摺動抵抗はシール片13が設けられている溝摺接部12の溝部接触代による摺動抵抗と略同等に抑制される。
ナット4が図3に示す移動方向と逆方向に移動するときは、ナット4の後端部に取付けられた勝手違いのシール体7が前方となるので、上記と同様にして摺動抵抗を適度に維持しながら外部からの塵芥の侵入を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、シール体の溝摺接部の軸軌道溝の前方円弧面に摺接する側に片状部材としてのシール片を設けたことによって、本来外部からの塵芥を掻き込む作用を有する前方円弧面側の溝摺接部に広い接触領域を形成することができ、外部からの塵芥の侵入を防止することができると共に、摺動抵抗を溝摺接部による摺動抵抗と略同等に抑制し、シール体による摺動抵抗を適度に維持しながら外部からの塵芥に対する防塵性を向上させることができる。
以上説明したように、本実施例では、シール体の溝摺接部の軸軌道溝の前方円弧面に摺接する側に片状部材としてのシール片を設けたことによって、本来外部からの塵芥を掻き込む作用を有する前方円弧面側の溝摺接部に広い接触領域を形成することができ、外部からの塵芥の侵入を防止することができると共に、摺動抵抗を溝摺接部による摺動抵抗と略同等に抑制し、シール体による摺動抵抗を適度に維持しながら外部からの塵芥に対する防塵性を向上させることができる。
図4は実施例2のシール体を示すA方向矢視図、図5は実施例2の移動方向前方のシール体の溝摺接部の摺接状態を示す説明図である。
なお、上記実施例1と同様の部分は同一の符号を付して、その説明を省略する。
図4において、21は溝摺接部12に形成されたシール片であり、シール片13の他の側に配置され、図5に示すように軸軌道溝3の前方円弧面3bと溝底中心3aを挟んだ反対側、つまりナット4の移動方向後方に位置する後方円弧面3cに摺接する側に形成された略円弧状の片状部材であって、図5に2点鎖線で示すナット4をねじ軸2に螺合させたときに、シール片21は後方円弧面3cの傾斜に沿ってナット4の反対方向、つまり移動方向に曲折し、その軸軌道溝3側の全ての側面が後方円弧面3cに摺接する。
なお、上記実施例1と同様の部分は同一の符号を付して、その説明を省略する。
図4において、21は溝摺接部12に形成されたシール片であり、シール片13の他の側に配置され、図5に示すように軸軌道溝3の前方円弧面3bと溝底中心3aを挟んだ反対側、つまりナット4の移動方向後方に位置する後方円弧面3cに摺接する側に形成された略円弧状の片状部材であって、図5に2点鎖線で示すナット4をねじ軸2に螺合させたときに、シール片21は後方円弧面3cの傾斜に沿ってナット4の反対方向、つまり移動方向に曲折し、その軸軌道溝3側の全ての側面が後方円弧面3cに摺接する。
上記の構成の作用について説明する、
本実施例のシール体7を取付けたナット4をねじ軸2にボール6を介して螺合させてナット4を移動させると、ナット4の移動方向の前端部に取付けられたシール体7の溝摺接部12においては、シール片21はナット4の移動方向に曲折してその軸軌道溝3側の全ての側面を後方円弧面3cを摺接しながら移動方向に移動する。
本実施例のシール体7を取付けたナット4をねじ軸2にボール6を介して螺合させてナット4を移動させると、ナット4の移動方向の前端部に取付けられたシール体7の溝摺接部12においては、シール片21はナット4の移動方向に曲折してその軸軌道溝3側の全ての側面を後方円弧面3cを摺接しながら移動方向に移動する。
また、シール片13は、上記実施例1と同様に軸軌道溝3側の全ての側面を前方円弧面3bに摺接しながら移動方向に移動する。
この時、溝摺接部12のシール片21はナット4の移動方向に曲折し、軸軌道溝3側の全ての側面を後方円弧面3cに摺接するようにして広い接触領域が形成されているので、外部から侵入しようとする塵芥を掬い上げるように作用して外部からの塵芥の侵入をさらに防止すると共に、シール片21が片状部材であるので、その剛性が低く、摺動抵抗はシール片21が設けられている溝摺接部12の溝部接触代による摺動抵抗と略同等に抑制される。シール片13の作用は上記実施例1と同様である。
この時、溝摺接部12のシール片21はナット4の移動方向に曲折し、軸軌道溝3側の全ての側面を後方円弧面3cに摺接するようにして広い接触領域が形成されているので、外部から侵入しようとする塵芥を掬い上げるように作用して外部からの塵芥の侵入をさらに防止すると共に、シール片21が片状部材であるので、その剛性が低く、摺動抵抗はシール片21が設けられている溝摺接部12の溝部接触代による摺動抵抗と略同等に抑制される。シール片13の作用は上記実施例1と同様である。
ナット4の移動方向の後端部に取付けられたシール体7の溝摺接部12においては、溝摺接部12のシール片13およびシール片21は、ナット4の後端部で、上記前端部と同様に曲折して移動方向に移動する。
この時、溝摺接部12のシール片21はナット4の移動方向に曲折し、軸軌道溝3側の全ての側面を後方円弧面3cに摺接するようにして広い接触領域が形成されているので、内部から漏れ出そうとする潤滑剤を掬い上げるように作用して内部からの潤滑剤の漏洩を防止する。
この時、溝摺接部12のシール片21はナット4の移動方向に曲折し、軸軌道溝3側の全ての側面を後方円弧面3cに摺接するようにして広い接触領域が形成されているので、内部から漏れ出そうとする潤滑剤を掬い上げるように作用して内部からの潤滑剤の漏洩を防止する。
また、シール片13はナット4の移動方向とは反対方向に曲折しているために内部からの潤滑剤を掻き込むように作用するが、軸軌道溝3側の全ての側面を前方円弧面3bに摺接するようにして広い接触領域が形成されているので、内部からの潤滑剤の漏洩を防止することができる。
なお、摺動抵抗については、前端部の場合と同様に溝摺接部12の溝部接触代による摺動抵抗と略同等に抑制される。
なお、摺動抵抗については、前端部の場合と同様に溝摺接部12の溝部接触代による摺動抵抗と略同等に抑制される。
また、図5に示す移動方向とは逆方向に移動するときは、シール片13とシール片21の作用は反対になるが、外部からの塵芥の侵入と内部からの潤滑剤の漏洩を防止する作用は同様である。
以上説明したように、本実施例では、実施例1と同様の効果に加えて、シール体の溝摺接部の軸軌道溝の後方円弧面にも片状部材としてのシール片を設けたことによって、本来内部からの潤滑剤を掻き込む作用を有する後方円弧面側の溝摺接部に広い接触領域を形成することができ、摺動抵抗を適度に維持しながら内部からの潤滑剤の漏洩を防止することができる他、前方円弧面側と後方円弧面側の両方の溝摺接部に広い接触領域を形成することができ、摺動抵抗を適度に維持しながら外部からの塵芥の侵入と内部からの潤滑剤の漏洩を共に防止することができるシール体とすることができる。
以上説明したように、本実施例では、実施例1と同様の効果に加えて、シール体の溝摺接部の軸軌道溝の後方円弧面にも片状部材としてのシール片を設けたことによって、本来内部からの潤滑剤を掻き込む作用を有する後方円弧面側の溝摺接部に広い接触領域を形成することができ、摺動抵抗を適度に維持しながら内部からの潤滑剤の漏洩を防止することができる他、前方円弧面側と後方円弧面側の両方の溝摺接部に広い接触領域を形成することができ、摺動抵抗を適度に維持しながら外部からの塵芥の侵入と内部からの潤滑剤の漏洩を共に防止することができるシール体とすることができる。
なお、本実施例においては、リターンチューブ式の循環方式を用いたボールねじ装置に本発明を適用した場合を例に説明したが、循環方式は上記に限らずこま式やエンドキャップ式等とした循環方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。
また、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、ねじ軸を固定してナットを回転させる形式のボールねじに本発明を適用しても同様の効果を奏することができる。
また、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、ねじ軸を固定してナットを回転させる形式のボールねじに本発明を適用しても同様の効果を奏することができる。
1 ボールねじ装置
2 ねじ軸
2a 外周面
3 軸軌道溝
3a 溝底中心
3a 前方円弧面
3b 後方円弧面
4 ナット
5 ナット軌道溝
6 ボール
7 シール体
8 シール装着部
9 補強板
10 止めビス
11 外周面摺接部
12 溝摺接部
12a 片側端部
13、21 シール片
2 ねじ軸
2a 外周面
3 軸軌道溝
3a 溝底中心
3a 前方円弧面
3b 後方円弧面
4 ナット
5 ナット軌道溝
6 ボール
7 シール体
8 シール装着部
9 補強板
10 止めビス
11 外周面摺接部
12 溝摺接部
12a 片側端部
13、21 シール片
Claims (2)
- 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、該ナットの前後端部に配置された接触式のシール体とを備え、前記軸軌道溝とナット軌道溝とを複数のボールを介して螺合させたボールねじ装置において、
前記シール体に前記軸軌道溝に摺接する溝摺接部を設け、該溝摺接部の前記軸軌道溝の円弧面に摺接する側に、略円弧状のシール片を形成したことを特徴とするボールねじ装置。 - 請求項1おいて、
前記溝摺接部の前記軸軌道溝の前方円弧面と、その反対側の後方円弧面に摺接する側に、それぞれ前記シール片を形成したことを特徴とするボールねじ装置。
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