JP2005337351A

JP2005337351A - ボールねじ装置

Info

Publication number: JP2005337351A
Application number: JP2004155842A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Sekiya; 礼明関矢
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2004-05-26
Filing date: 2004-05-26
Publication date: 2005-12-08

Abstract

【課題】発熱や摩耗を伴わずに異物の通過を阻止することができるボールねじ装置のシールを提供する。
【解決手段】外周面に螺旋状の軸転動溝を形成したねじ軸と、内周面に軸転動溝に対向するナット転動溝を形成したナットとを有し、軸転動溝とナット転動溝とを複数の転動球を介して螺合させたボールねじ装置において、ナットの端部にねじ軸に向かって流体を噴出するシールリングを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、工作機械や精密機械等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、ねじ軸に設けた螺旋状の軸転動溝とナットに設けたナット転動溝とを転動球を介して螺合させ、ナットの端部に設けたシールを塑性変形により取付け位置を管理して僅かな隙間を介してねじ軸のねじ転動溝と対向させ、非接触シールを構成して外部からの異物の侵入等を防止している（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−９７６６８号公報（第３−第４頁、段落００２１−段落００２４、第１図）

しかしながら、上述した従来の技術においては、僅かな隙間を有する非接触シールにより異物の侵入を防止しているため、その隙間よりも小さい異物の侵入を防止することができないという問題がある。
このため、接触シールを用いるようにすれば接触部が存在するため、ねじ軸との摩擦による発熱や摩耗によりシール寿命が低下す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、発熱や摩耗を伴わずに異物の通過を阻止することができるボールねじ装置のシール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転動溝を形成したねじ軸と、内周面に前記軸転動溝に対向するナット転動溝を形成したナットとを有し、前記軸転動溝とナット転動溝とを複数の転動球を介して螺合させたボールねじ装置において、前記ナットの端部に、前記ねじ軸に向かって流体を噴出するシールリングを設けたことを特徴とする。

これにより、本発明は、外部から侵入しようとする異物を吹き飛ばしてボールねじ装置の内部への異物の侵入を阻止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は実施例のボールねじ装置を示す断面図、図２は図１のＡ部拡大図である。
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のねじ軸であり、合金鋼等の鋼材で製作され、その外周面２ａには略半円弧形状の軸転動溝３が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、合金鋼等の鋼材で製作され、その内周面には軸転動溝３と対向する略半円弧形状のナット転動溝５が形成されている。

６は転動球であり、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る。
７はフランジ部であり、ナット４の外周部に一体に設けられ、フランジ部７に設けた段付のボルト穴７ａにより工作機械等の移動体８にボルト９で固定される。
１０はシールリングであり、金属材料または樹脂材料で円環状に製作され、図２に示すようにその外周面にＯリング１１を装着するために円周方向に形成された２本のＯリング溝１２および円周方向に形成された溝であるグルーブ１３が設けられており、ナット４の端部に形成されたシール嵌合部１４にＯリング１１を介して嵌合し、その内周面１０ａをねじ軸２の外周面２ａに対向させてナット４の端部に配置される。

なお、本実施例ではナット４の両側の端部に配置した例を示しているが、一方の端部が外部と隔絶されている場合等には片側のみに配置すればよい。
１５は噴出ノズルであり、流体としての空気を噴出する円形断面を有するノズルであって、シールリング１０の外側の端面に開口部１５ａを有して円周方向に複数設けられ、ねじ軸２の外周面２ａに向かって空気を噴出するように形成されている。

１６は流体導入穴であり、グルーブ１３と噴出ノズル１５の開口部１５ａの反対側とを連通する穴であって、流体通路１７からグルーブ１３に供給された空気を噴出ノズル１５へ導く。
流体通路１７は、図１に示すようにナット４に設けられた長尺の穴等よって構成された通路であって、加工のために設けられた不要な開口は密封栓１８で密封され、移動体８に設けられた流体供給通路１９から供給された工場エア等を乾燥機等により乾燥させた空気をナット４の両側の端部に配置したシールリング１０のグルーブ１３へ導く。

ナット４と共に移動する移動台８と工場エアとの間は、弾性を有するパイプ等で連結されており、移動台８は往復動可能に構成されている。
２０はＯリングであり、流体供給通路１９と流体通路１７との連結部の洩れを防止するためのシールである。
上記の軸転動溝３とナット転動溝５とは図示しないリターンチューブ等の連結路により連結されて循環転動路を形成し、この循環転動路に複数の転動球６と所定の量の潤滑剤、例えばグリースとが封入される。これにより軸転動溝３とナット転動溝５とが転動球６を介して螺合し、ねじ軸２の回転に伴って転動球６が循環転動路を循環しながら転動し、ナット４をねじ軸２の軸方向に移動させる。

上記の構成の作用について説明する。
ボールねじ装置１は、ねじ軸２の軸転動溝３とナット４のナット転動溝５とを対向させて転動球６を介して螺合させ、シールリング１０の２本のＯリング溝１２にＯリング１１を装着してシールリング１０をナット４の端部に設けたシール嵌合部１４に押し込んで組立てる。このようにして組立てられたボールねじ装置１は、Ｏリング２０によって流体供給通路１９と流体通路１７とを連結し、フランジ部７をボルト９により移動台８に締結して組付けられる。

そして、流体供給通路１９に乾燥した工場エアを供給しながら、ねじ軸２を回転させて移動台８を軸方向に移送させる。この時、流体供給通路１９に供給された空気がその圧力によって流体通路１７を経由して両側のシールリング１０のグルーブ１３へ流入し、流体導入穴１６により噴出ノズル１５へ導かれた空気が開口部１５ａからねじ軸２の外周面２ａの方向に勢いよく噴出する。

これにより、外部からシールリング１０の内周面１０ａとねじ軸２の外周面２ａとの間や軸転動溝３との間を通過してボールねじ装置１の内部へ侵入しようとする異物を吹き飛ばしてその侵入を阻止することができる。
以上説明したように、本実施例では、ナットの端部にねじ軸に向かって空気を噴出するシールリングを設けたことによって、外部から侵入しようとする異物を吹き飛ばしてボールねじ装置の内部への異物の侵入を阻止することができ、ボールねじ装置の内部を常に清浄に保つことができる。

また、本実施例のシールリングは内周面とねじ軸の外周面との間に隙間が形成された非接触シールであるので、摩擦による発熱や摩耗を発生させることがなく、比較的低温の空気をねじ軸２に吹き付けることによりねじ軸の冷却性能を高めることができる。
更に、シールリングの円周方向に空気を噴出する複数の噴出ノズルを設けたことによって、侵入する異物の方向に関わらず、その侵入を防止することができる。

なお、空気を噴出させる噴出ノズルは円形断面であるとして説明したが、噴出ノズルの断面は円形断面に限らず、正方形断面であってもよく、円周方向に伸張した略長円状または長方形状の断面を有するように形成してもよい。
また、空気を噴出させる噴出ノズルに替えて、円錐面を僅かな隙間を介して対向させ、シールリングの円周方向の全周に渡るスリットとした噴出スリットを設け、ねじ軸に向かって流体としての空気を円周方向の全周に渡って膜状に噴出させるようにしてもよい。これによりあらゆる方向からの異物の侵入を防止することが可能になる。

上記においては、噴出ノズル１５はシールリング１０の外側の端面に開口部１５ａを有する形態として示したが、以下に他の形態として示す形態によっても異物の侵入を阻止することができる。
他の形態１
図３は実施例のシールリングの他の形態１を示す部分断面図である。なお上記実施例と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。

本形態の噴出ノズル１５は、１箇所に付き２本の噴出ノズル１５が設けられており、そのそれぞれの開口部１５ａがシールリング１０の内周面に開口するように構成され、図３に示すように外側に位置する噴出ノズル１５は内側に位置する噴出ノズル１５に較べて軸方向に対する傾斜が緩やかになるように形成されている。
このようにした他の形態１は、上記実施例の効果に加えて、空気をシールリング１０の内周面１０ａとねじ軸２の外周面２ａとの間の狭い空間に噴出させることができ、内周面１０ａと外周面２ａの隙間から外側に膜状に空気を噴出させることが可能となり、ねじ軸２の全円周面から侵入しようとする異物の侵入を更に容易に阻止することができる。

また、本形態と上記実施例の噴出ノズル１５を合わせて用いるようにすれば、更にその効果を高めることができる。
他の形態２
図４は実施例のシールリングの他の形態２を示す部分断面図である。なお上記実施例と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。

本形態の噴出ノズル１５は、軸芯に向かって半径方向に複数設けられており、その開口部１５ａがシールリング１０の内周面１０ａに開口し、噴出する空気をねじ軸２の外周面２ａや軸転動溝３に吹き付けるように構成されている。
このようにした他の形態２は、上記実施例の効果に加えて、ねじ軸２の外周面２ａや軸転動溝３に吹き付けられた空気がねじ軸２の外周面２ａ等に沿って内側および外側に向きを変えて噴出し、外側に膜状に噴出した空気は他の形態１と同様の効果を発揮し、内側に膜状に噴出した空気は内部の潤滑剤の外部への漏洩を防止する効果を発揮することができる。

なお、上記実施例および各形態においては、噴出させる流体を空気として説明したが、本発明に用いる流体は空気に限らず、オイルやオイルミストであってもよい。この場合に流体として用いるオイルは、ボールねじ装置の潤滑剤として用いるオイルとすることが望ましい。
また、上記実施例および各形態においては、ボールねじ装置の転動球の循環方式をリターンチューブを連結路として循環させるチューブ式の循環方式として説明したが、循環方式はチューブ式に限らず連結路をこま式やエンドキャップ式等とした循環方式であっても上記と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を示す断面図図１のＡ部拡大図実施例のシールリングの他の形態１を示す部分断面図実施例のシールリングの他の形態２を示す部分断面図

符号の説明

１ボールねじ装置
２ねじ軸
２ａ外周面
３軸転動溝
４ナット
５ナット転動溝
６転動球
７フランジ部
７ａボルト穴
８移動体
９ボルト
１０シールリング
１０ａ内周面
１１、２０Ｏリング
１２Ｏリング溝
１３グルーブ
１４シール嵌合部
１５噴出ノズル
１５ａ開口部
１６流体導入穴
１７流体通路
１８密封栓
１９流体供給通路

Claims

外周面に螺旋状の軸転動溝を形成したねじ軸と、内周面に前記軸転動溝に対向するナット転動溝を形成したナットとを有し、前記軸転動溝とナット転動溝とを複数の転動球を介して螺合させたボールねじ装置において、
前記ナットの端部に、前記ねじ軸に向かって流体を噴出するシールリングを設けたことを特徴とするボールねじ装置。
請求項１において、
前記シールリングの内周面と前記ねじ軸の外周面との間の隙間に、前記流体を噴出することを特徴とするボールねじ装置。
請求項１または請求項２において、
前記シールリングの円周方向に、流体を噴出する複数の噴出ノズルを設けたことを特徴とするボールねじ装置。
請求項１または請求項２において、
前記シールリングに、その円周方向の全周に渡って流体を膜状に噴出する噴出スリットを設けたことを特徴とするボールねじ装置。