JP2007211820A

JP2007211820A - ボールねじ支持装置

Info

Publication number: JP2007211820A
Application number: JP2006029799A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Okubo; 努大久保
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2006-02-07
Filing date: 2006-02-07
Publication date: 2007-08-23

Abstract

【課題】ボールねじ駆動モータの発熱等に起因するねじ軸の伸びを吸収でき、かつ摩耗による軸方向のガタツキがねじ軸と転がり軸受及び転がり軸受とロックナットとの間に発生することを抑制できるとともに、摩耗による径方向のガタツキが転がり軸受と軸受ハウジングとの間に発生することを抑制することのできるボールねじ支持装置を提供する。
【解決手段】軸受ハウジング４のハウジング固定用フランジ４１とベアリングサポート５のフランジ接合面５１との間に第１の弾性スリーブ９を軸受ハウジング４と同軸に設けるとともに、ロックナット６と内輪３１との間のねじ軸２の外周に第２の弾性スリーブ１０を設け、かつねじ軸２に形成された段部２１と内輪３１との間のねじ軸２の外周に第３の弾性スリーブ１１を設けるとともに、外輪３３と外輪押え７との間に第４の弾性スリーブ１２をねじ軸２と同軸に設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、ボールねじのねじ軸を回転自在に支持するボールねじ支持装置に関する。

回転運動を直線運動に変換する装置として工作機械等で用いられるボールねじは、図６に示すように、ねじ軸２の両端部を転がり軸受３で支持して使用されるのが一般的である。この場合、ねじ軸２のモータ側端部（図中右側端部）は、通常、転がり軸受３及びロックナット６により径方向と軸方向の動きが拘束された状態で支持されるが、ねじ軸２の反モータ側端部（図中左側端部）は、モータの発熱等に起因するねじ軸２の伸びを逃がすために、径方向の動きのみが拘束された状態で支持される場合が多い。

このような方法でボールねじのねじ軸を支持すると、径方向と軸方向の動きを拘束した状態でねじ軸の反モータ側端部を支持した場合と比較して、ねじ軸の回転危険速度が低くなるため、ねじ軸を高速で回転させることができなくなる。このため、ボールねじを高速回転で使用する工作機械等の一部の用途では、ねじ軸の回転危険速度を上げるために、径方向と軸方向の動きを拘束した状態でねじ軸の反モータ側端部を支持することもある。

しかし、この場合には、ねじ軸の内部に冷却水を流したりするなどして、ねじ軸の伸びを抑える必要があるため、コストの上昇を招くという問題がある。そこで、工作機械等では、図７に示すような構成を用いてねじ軸２の反モータ側端部を支持する方法も採用されている。
このような方法によると、モータの発熱等によりねじ軸２が軸方向に伸びると、転がり軸受３の外輪外周面と軸受ハウジング４の内周面との間に軸方向の滑りが発生するので、モータの発熱等に起因するねじ軸２の伸びを吸収することができる。

しかしながら、図５に示したものでは、転がり軸受３の内輪３１をねじ軸２に形成された位置決め用の段部２１に押し当てるために、転がり軸受３の内輪３１をロックナット６で締め付けている。このため、ねじ軸２を高速で回転させた場合には、転がり軸受３の内輪３１と摺接する部分がねじ軸２の振動等により摩耗し、摩耗による軸方向のガタツキがねじ軸２と転がり軸受３及び転がり軸受３とロックナット６との間に発生して、ボールねじの騒音や振動等を増大させるおそれがあった。

また、図５に示したものでは、転がり軸受３の外周面と軸受ハウジング４の内周面との間に軸方向の滑りを発生させてねじ軸２の伸びを吸収している。このため、転がり軸受３の外周面と軸受ハウジング４の内周面との間に発生した軸方向の滑りにより転がり軸受３の外輪３３や軸受ハウジング４が摩耗し、摩耗による径方向のガタツキが転がり軸受３と軸受ハウジング４との間に発生して、ボールねじの騒音や振動等を増大させるおそれがあった。

本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、ボールねじ駆動モータの発熱等に起因するねじ軸の伸びを吸収でき、かつ摩耗による軸方向のガタツキがねじ軸と転がり軸受及び転がり軸受とロックナットとの間に発生することを抑制できるとともに、摩耗による径方向のガタツキが転がり軸受と軸受ハウジングとの間に発生することを抑制することのできるボールねじ支持装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、ボールねじのねじ軸を回転自在に支持するものであって、前記ねじ軸の端部に嵌合して前記ねじ軸と一体に回転する内輪と、この内輪の外周に配設された複数の転動体を介して前記内輪を回転自在に支持する外輪と、前記外輪の外周面と摺接する内周面を有する軸受ハウジングと、この軸受ハウジングの外周面と摺接する内周面を有し且つ前記軸受ハウジングの外周面に形成されたハウジング固定用フランジとボルト接合されるフランジ接合面を有するベアリングサポートと、前記ねじ軸に形成された段部に前記内輪を押圧して前記内輪を位置決めするロックナットと、前記軸受ハウジングの内周面に形成された段部に前記外輪を押圧して前記外輪を位置決めする外輪押えと、を備えたボールねじ支持装置において、前記ハウジング固定用フランジと前記フランジ接合面との間に第１の弾性スリーブを設けるとともに、前記ロックナットと前記内輪との間の前記ねじ軸の外周に第２の弾性スリーブを設け、かつ前記ねじ軸に形成された前記段部と前記内輪との間の前記ねじ軸の外周に第３の弾性スリーブを設けるとともに、前記外輪と前記外輪押えとの間に第４の弾性スリーブを設けたことを特徴とする。

請求項２の発明は、ボールねじのねじ軸を回転自在に支持するものであって、前記ねじ軸の端部に嵌合して前記ねじ軸と一体に回転する内輪と、この内輪の外周に配設された複数の転動体を介して前記内輪を回転自在に支持する外輪と、前記内輪、前記転動体及び前記外輪からなる転がり軸受を収容する軸受ハウジングと、前記ねじ軸に形成された段部に前記内輪を押圧して前記内輪を位置決めするロックナットと、を備えたボールねじ支持装置において、前記ロックナットと前記内輪との間の前記ねじ軸の外周に第１の弾性スリーブを設けるとともに、前記ねじ軸に形成された前記段部と前記内輪との間の前記ねじ軸の外周に第２の弾性スリーブを設けたことを特徴とする。

請求項３の発明は、ボールねじのねじ軸を回転自在に支持するものであって、前記ねじ軸の端部に嵌合して前記ねじ軸と一体に回転する内輪と、この内輪の外周に配設された複数の転動体を介して前記内輪を回転自在に支持する外輪と、この外輪の外周面と摺接する内周面を有する軸受ハウジングと、この軸受ハウジングの内周面に形成された段部に前記外輪を押圧して前記外輪を位置決めする外輪押えと、を備えたボールねじ支持装置において、前記外輪押えと前記外輪との間に弾性スリーブを設けたことを特徴とする。

請求項４の発明は、ボールねじのねじ軸を回転自在に支持するものであって、前記ねじ軸の端部に嵌合して前記ねじ軸と一体に回転する内輪と、この内輪の外周に配設された複数の転動体を介して前記内輪を回転自在に支持する外輪と、前記内輪、前記転動体及び前記外輪からなる転がり軸受を収容する軸受ハウジングと、この軸受ハウジングの外周面と摺接する内周面を有し且つ前記軸受ハウジングの外周面に形成されたハウジング固定用フランジとボルト接合されるフランジ接合面を有するベアリングサポートと、を備えたボールねじ支持装置において、前記ハウジング固定用フランジと前記ベアリングサポートの前記フランジ接合面との間に弾性スリーブを設けたことを特徴とする。

本発明に係るボールねじ支持装置によれば、モータの発熱等によりねじ軸が軸方向に伸長すると、軸受ハウジングのハウジング固定用フランジとベアリングサポートのフランジ接合面との間に設けられた第１の弾性スリーブがねじ軸の伸び量に応じて収縮し、これに伴って軸受ハウジングの外周面がベアリングサポートの内周面を摺動するので、モータの発熱等に起因するねじ軸の伸びを吸収することができる。

また、ロックナットと内輪との間に第２の弾性スリーブを設けるとともに、ねじ軸の段部と内輪との間に第３の弾性スリーブを設け、かつ外輪押えと外輪との間に第４の弾性スリーブを設けたことにより、摩耗による軸方向のガタツキがねじ軸と転がり軸受及び転がり軸受とロックナットとの間に発生することを抑制できると共に摩耗による径方向のガタツキが転がり軸受と軸受ハウジングとの間に発生することを抑制できるので、ねじ軸を高速で回転させることができる。
したがって、モータの発熱等に起因するねじ軸の伸びを吸収できるとともに、摩耗による軸方向のガタツキや径方向のガタツキを発生させることなくねじ軸を高速で回転させることができる。

以下、図１及び図２を参照して本発明の第１の実施形態について説明する。
図１において、本発明の第１の実施形態に係るボールねじ支持装置１は、ボールねじのねじ軸２を回転自在に支持する複列の転がり軸受３を備えている。この転がり軸受３はねじ軸２の端部に嵌合してねじ軸２と一体に回転する二つの内輪３１を有しており、これら内輪３１の外周には、複数の転動体３２を介して内輪３１を回転自在に支持する外輪３３がそれぞれ設けられている。

また、ボールねじ支持装置１は転がり軸受３を収容する円筒状の軸受ハウジング４を備えており、転がり軸受３の外周面（外輪３３の外周面）は軸受ハウジング４の内周面と摺動自在に嵌合している。さらに、ボールねじ支持装置１は軸受ハウジング４を介して転がり軸受３を支持するベアリングサポート５を備えており、軸受ハウジング４の外周面はベアリングサポート５の内周面と摺動自在に嵌合している。

ベアリングサポート５は軸受ハウジング４の外周面に形成されたハウジング固定用フランジ４１とボルト接合されるフランジ接合面５１を図中左側端部に有しており、このフランジ接合面５１とハウジング固定用フランジ４１との間には、例えば皿バネ又はコイルバネあるいは縦弾性係数の金属等からなる第１の弾性スリーブ９が軸受ハウジング４と同軸に設けられている。

転がり軸受３の内輪３１は、ねじ軸２に形成された段部２１とロックナット６とにより所定位置に位置決めされている。このロックナット６はねじ軸２の端部に螺嵌されており、ロックナット６と内輪３１との間のねじ軸２の外周には、例えば皿バネ又はコイルバネあるいは縦弾性係数の金属等からなる第２の弾性スリーブ１０が設けられている。
また、転がり軸受３の内輪３１はロックナット６の締付け力により前述した段部２１に押圧されており、この段部２１と内輪３１との間のねじ軸２の外周には、例えば皿バネ又はコイルバネあるいは縦弾性係数の金属等からなる第３の弾性スリーブ１１が設けられている。

一方、転がり軸受３の外輪３３は、軸受ハウジング４の内周面に形成された段部４２と外輪押え７とにより所定位置に位置決めされている。この外輪押え７は複数のボルト８により軸受ハウジング４の図中左側端面に取り付けられており、外輪押え７と外輪３３との間には、例えば皿バネ又はコイルバネあるいは縦弾性係数の金属等からなる第４の弾性スリーブ１２がねじ軸２と同軸に設けられている。

このような構成において、図示しないモータの発熱等によりねじ軸２が軸方向に伸長すると、図２に示すように、軸受ハウジング４のハウジング固定用フランジ４１とベアリングサポート５のフランジ接合面５１との間に設けられた第１の弾性スリーブ９がねじ軸２の軸方向に収縮する。これにより、軸受ハウジング４がねじ軸２の伸び量に応じて図中右方へ移動するので、モータの発熱等に起因するねじ軸２の伸びを吸収することができる。

また、上述した第１の実施形態では、ロックナット６と内輪３１との間のねじ軸２の外周に第２の弾性スリーブ１０を設けるとともに、ねじ軸２の段部２１と内輪３１との間のねじ軸２の外周に第３の弾性スリーブ１１を設けたことで、転がり軸受３の内輪３１がねじ軸２に形成された段部２１やロックナット６と摺接することを弾性スリーブ１０，１１によって回避することができる。したがって、ねじ軸２の振動等に起因する摩耗がねじ軸２と転がり軸受３及び転がり軸受３とロックナット６との間に発生することを防止できるので、摩耗による軸方向のガタツキがねじ軸２と転がり軸受３及び転がり軸受３とロックナット６との間に発生することを抑制することができる。

さらに、上述した第１の実施形態では、外輪押え７と外輪３３との間に第４の弾性スリーブ１２をねじ軸２と同軸に設けたことで、転がり軸受３の外輪３３と軸受ハウジング４との間に軸方向の滑りが発生することを弾性スリーブ１２によって抑制することができる。したがって、ねじ軸２の振動等に起因する摩耗が転がり軸受３の外輪３３と軸受ハウジング４との摺接部に発生することを防止できるので、摩耗による径方向のガタツキが転がり軸受３と軸受ハウジング４との間に発生することを抑制することができる。

次に、図３を参照して本発明の第２の実施形態について説明する。
図３において、本発明の第２の実施形態に係るボールねじ支持装置１３は、ボールねじのねじ軸２を回転自在に支持する複列の転がり軸受３を備えている。この転がり軸受３はねじ軸２の端部に嵌合してねじ軸２と一体に回転する二つの内輪３１を有しており、これら内輪３１の外周には、複数の転動体３２を介して内輪３１を回転自在に支持する外輪３３がそれぞれ設けられている。

また、ボールねじ支持装置１３は転がり軸受３を収容する円筒状の軸受ハウジング４を備えており、転がり軸受３の外周面（外輪３３の外周面）は軸受ハウジング４の内周面と摺動自在に嵌合している。
転がり軸受３の内輪３１は、ねじ軸２に形成された段部２１とロックナット６とにより所定位置に位置決めされている。このロックナット６はねじ軸２の端部に螺嵌されており、ロックナット６と内輪３１との間のねじ軸２の外周には、例えば皿バネ又はコイルバネあるいは縦弾性係数の金属等からなる第１の弾性スリーブ１０が設けられている。

また、転がり軸受３の内輪３１はロックナット６の締付け力により前述した段部２１に押圧されており、この段部２１と内輪３１との間のねじ軸２の外周には、例えば皿バネ又はコイルバネあるいは縦弾性係数の金属等からなる第２の弾性スリーブ１１が設けられている。なお、転がり軸受３の外輪３３は、軸受ハウジング４の内周面に形成された段部４２と外輪押え７とにより所定位置に位置決めされている。

このように構成される第２の実施形態では、ロックナット６と内輪３１との間のねじ軸２の外周に第１の弾性スリーブ１０を設けるとともに、ねじ軸２に形成された段部２１と内輪３１との間のねじ軸２の外周に第２の弾性スリーブ１１を設けたことで、転がり軸受３の内輪３１がねじ軸２に形成された段部２１やロックナット６と摺接することを弾性スリーブ１０，１１によって回避することができる。
したがって、ねじ軸２の振動等に起因する摩耗がねじ軸２と転がり軸受３及び転がり軸受３とロックナット６との間に発生することを防止できるので、摩耗による軸方向のガタツキがねじ軸２と転がり軸受３及び転がり軸受３とロックナット６との間に発生することを抑制することができる。

次に、図４を参照して本発明の第３の実施形態について説明する。
図４において、本発明の第４の実施形態に係るボールねじ支持装置１４は、ボールねじのねじ軸２を回転自在に支持する複列の転がり軸受３を備えている。この転がり軸受３はねじ軸２の端部に嵌合してねじ軸２と一体に回転する二つの内輪３１を有しており、これら内輪３１の外周には、複数の転動体３２を介して内輪３１を回転自在に支持する外輪３３がそれぞれ設けられている。
また、ボールねじ支持装置１４は転がり軸受３を収容する円筒状の軸受ハウジング４を備えており、転がり軸受３の外周面（外輪３３の外周面）は軸受ハウジング４の内周面と摺動自在に嵌合している。

転がり軸受３の外輪３３は、軸受ハウジング４の内周面に形成された段部４２と外輪押え７とにより所定位置に位置決めされている。この外輪押え７は複数のボルト８により軸受ハウジング４の図中右側端面に取り付けられており、外輪押え７と外輪３３との間には、例えば皿バネ又はコイルバネあるいは縦弾性係数の金属等からなる弾性スリーブ１２がねじ軸２と同軸に設けられている。なお、転がり軸受３の内輪３１はねじ軸２に形成された段部２１とロックナット６とにより所定位置に位置決めされている。

このように構成される第３の実施形態では、外輪押え７と外輪３３との間に弾性スリーブ１２をねじ軸２と同軸に設けたことで、転がり軸受３の外輪３３と軸受ハウジング４との間に軸方向の滑りが発生することを弾性スリーブ１２によって抑制することができる。
したがって、ねじ軸２の振動等に起因する摩耗が転がり軸受３の外輪３３と軸受ハウジング４との摺接部に発生することを防止できるので、摩耗による径方向のガタツキが転がり軸受３と軸受ハウジング４との間に発生することを抑制することができる。

次に、図５を参照して本発明の第４の実施形態について説明する。
図５において、本発明の第４の実施形態に係るボールねじ支持装置１５は、ボールねじのねじ軸２を回転自在に支持する複列の転がり軸受３を備えている。この転がり軸受３はねじ軸２の端部に嵌合してねじ軸２と一体に回転する二つの内輪３１を有しており、これら内輪３１の外周には、複数の転動体３２を介して内輪３１を回転自在に支持する外輪３３がそれぞれ設けられている。

また、ボールねじ支持装置１５は転がり軸受３を収容する円筒状の軸受ハウジング４を備えており、転がり軸受３の外周面（外輪３３の外周面）は軸受ハウジング４の内周面と摺動自在に嵌合している。さらに、ボールねじ支持装置１５は軸受ハウジング４を介して転がり軸受３を支持するベアリングサポート５を備えており、軸受ハウジング４の外周面はベアリングサポート５の内周面と摺動自在に嵌合している。

ベアリングサポート５は軸受ハウジング４の外周面に形成されたハウジング固定用フランジ４１とボルト接合されるフランジ接合面５１を図中左側端部に有しており、このフランジ接合面５１とハウジング固定用フランジ４１との間には、例えば皿バネ又はコイルバネあるいは縦弾性係数の金属等からなる弾性スリーブ９が軸受ハウジング４と同軸に設けられている。
なお、転がり軸受３の内輪３１はねじ軸２に形成された段部２１とロックナット６とにより所定位置に位置決めされ、転がり軸受３の外輪３３は軸受ハウジング４の内周面に形成された段部４２と外輪押え７とにより所定位置に位置決めされている。

このような構成において、図示しないモータの発熱等によりねじ軸２が軸方向に伸長すると、軸受ハウジング４のハウジング固定用フランジ４１とベアリングサポート５のフランジ接合面５１との間に設けられた弾性スリーブ９がねじ軸２の軸方向に収縮する。これにより、軸受ハウジング４がねじ軸２の伸び量に応じて図中右方へ移動するので、モータの発熱等に起因するねじ軸２の伸びを吸収することができる。
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。たとえば、第１〜第４の実施形態ではボールねじのねじ軸２を支持する軸受として複列転がり軸受を例示したが、これに限定されるものではなく、単列転がり軸受であってもよい。

本発明の第１の実施形態に係るボールねじ支持装置の軸方向断面図である。図１に示すボールねじ支持装置の作用説明図である。本発明の第２の実施形態に係るボールねじ支持装置の軸方向断面図である。本発明の第３の実施形態に係るボールねじ支持装置の軸方向断面図である。本発明の第４の実施形態に係るボールねじ支持装置の軸方向断面図である。ボールねじのねじ軸をベアリングで支持する従来方法を説明するための図である。ボールねじのねじ軸を支持する軸受として複列転がり軸受を用いた従来例を示す図である。

符号の説明

２ねじ軸
２１段部
３転がり軸受
３１内輪
３２転動体
３３外輪
４軸受ハウジング
４１ハウジング固定用フランジ
４２段部
５ベアリングサポート
５１フランジ接合面
６ロックナット
７外輪押え
８ボルト
９，１０，１１，１２弾性スリーブ

Claims

ボールねじのねじ軸を回転自在に支持するものであって、前記ねじ軸の端部に嵌合して前記ねじ軸と一体に回転する内輪と、この内輪の外周に配設された複数の転動体を介して前記内輪を回転自在に支持する外輪と、前記外輪の外周面と摺接する内周面を有する軸受ハウジングと、この軸受ハウジングの外周面と摺接する内周面を有し且つ前記軸受ハウジングの外周面に形成されたハウジング固定用フランジとボルト接合されるフランジ接合面を有するベアリングサポートと、前記ねじ軸に形成された段部に前記内輪を押圧して前記内輪を位置決めするロックナットと、前記軸受ハウジングの内周面に形成された段部に前記外輪を押圧して前記外輪を位置決めする外輪押えと、を備えたボールねじ支持装置において、
前記ハウジング固定用フランジと前記フランジ接合面との間に第１の弾性スリーブを設けるとともに、前記ロックナットと前記内輪との間の前記ねじ軸の外周に第２の弾性スリーブを設け、かつ前記ねじ軸に形成された前記段部と前記内輪との間の前記ねじ軸の外周に第３の弾性スリーブを設けるとともに、前記外輪と前記外輪押えとの間に第４の弾性スリーブを設けたことを特徴とするボールねじ支持装置。
ボールねじのねじ軸を回転自在に支持するものであって、前記ねじ軸の端部に嵌合して前記ねじ軸と一体に回転する内輪と、この内輪の外周に配設された複数の転動体を介して前記内輪を回転自在に支持する外輪と、前記内輪、前記転動体及び前記外輪からなる転がり軸受を収容する軸受ハウジングと、前記ねじ軸に形成された段部に前記内輪を押圧して前記内輪を位置決めするロックナットと、を備えたボールねじ支持装置において、
前記ロックナットと前記内輪との間の前記ねじ軸の外周に第１の弾性スリーブを設けるとともに、前記ねじ軸に形成された前記段部と前記内輪との間の前記ねじ軸の外周に第２の弾性スリーブを設けたことを特徴とするボールねじ支持装置。
ボールねじのねじ軸を回転自在に支持するものであって、前記ねじ軸の端部に嵌合して前記ねじ軸と一体に回転する内輪と、この内輪の外周に配設された複数の転動体を介して前記内輪を回転自在に支持する外輪と、この外輪の外周面と摺接する内周面を有する軸受ハウジングと、この軸受ハウジングの内周面に形成された段部に前記外輪を押圧して前記外輪を位置決めする外輪押えと、を備えたボールねじ支持装置において、
前記外輪押えと前記外輪との間に弾性スリーブを設けたことを特徴とするボールねじ支持装置。
ボールねじのねじ軸を回転自在に支持するものであって、前記ねじ軸の端部に嵌合して前記ねじ軸と一体に回転する内輪と、この内輪の外周に配設された複数の転動体を介して前記内輪を回転自在に支持する外輪と、前記内輪、前記転動体及び前記外輪からなる転がり軸受を収容する軸受ハウジングと、この軸受ハウジングの外周面と摺接する内周面を有し且つ前記軸受ハウジングの外周面に形成されたハウジング固定用フランジとボルト接合されるフランジ接合面を有するベアリングサポートと、を備えたボールねじ支持装置において、
前記ハウジング固定用フランジと前記ベアリングサポートの前記フランジ接合面との間に弾性スリーブを設けたことを特徴とするボールねじ支持装置。