JP2007255662A - ボールねじ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワイパーシールのシール性を確保すると共に、ボールねじ装置のねじ軸の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外周面を有する外筒部１２と、ねじ軸３の外周面に摺接する内周面を有する内筒部１３とを底部１４で接続した薄肉のコの字状の断面形状を有するリングシール体１１と、この内筒部１３の内周面に形成された軸軌道溝４に嵌合する突条２０と、内筒部１３の円筒壁に形成された複数のすり割２１と、内筒部１３の外周面に円周方向の全周に渡って形成された円周溝２３と、円周溝２３に装着されたガータスプリング２２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。

従来のボールねじ装置は、外周面に螺旋状の軸軌道溝を形成したねじ軸と、軸方向の端部に嵌合穴を形成すると共に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を複数のボールを介して螺合させ、ナットの嵌合穴にワイパーシールのフランジ部をねじ止めして固定し、フランジ部から軸方向の外側に延在する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（例えば、特許文献１参照。）。
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、上述した従来の技術においては、ナットの軸方向の端部に設けられた嵌合穴にフランジ部を固定し、フランジ部から軸方向の外側に延在する薄肉円筒部にすり割と突条とを設けたワイパーシールを、すり割により分割された薄肉円筒部の外周面をガータスプリングで押圧してナットに組付けているため、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、ワイパーシールの薄肉円筒部がナットから軸方向の外側に突出し、その突出量が実質的なナットの全長を増加させ、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。

このことは、所定のストロークを確保するためには、ねじ軸の全長を長くすることが必要になることを示している。
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、ワイパーシールのシール性を確保すると共に、ボールねじ装置のねじ軸の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外周面を有する外筒部と、前記ねじ軸の外周面に摺接する内周面を有する内筒部とを、底部で接続した薄肉のコの字状の断面形状を有するリングシール体と、該リングシール体の内筒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、前記リングシール体の内筒部の円筒壁に形成された複数のすり割と、前記リングシール体の内筒部の外周面に、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、ワイパーシール機能を有するリングシール体によりシール性を確保すると共に、リングシール体をナットの嵌合穴の内部に収容してナットの両端面からの突出量をなくすことが可能になり、ボールねじ装置の所定のストロークを確保するためのねじ軸の全長を短縮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の断面を示す説明図、図２は実施例のリングシール体の正面を示す説明図、図３は図２のＡ−Ｏ−Ａ断面図、図４は実施例のリングシール体の突条の断面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、その外周面には溝直角断面形状が円弧で形成された凹面からなる２つ円弧面をボール２の球面に外接させてＶ字状に配置したゴシックアーク形状の軸軌道溝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と対向するゴシックアーク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、リングシール体１１の外筒部１２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。

リングシール体１１は、図２、図３に示すように、嵌合穴８の内周面に外周面が嵌合する外筒部１２と、ねじ軸３の外周面に内周面が嵌合する内筒部１３とを底部１４で接続した薄肉のコの字状の断面形状を有する円環部材であって、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おり、その軸方向の長さはナット５の端部の嵌合穴８の深さと同等の長さに形成され、嵌合穴８の内部に組付けられる。

リングシール体１１の外筒部１２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１６を螺合させるねじ穴１７がねじ取付穴９に対応する位置に形成されており、リングシール体１１の取付部として機能する。
リングシール体１１の内筒部１３には、その内周面に軸軌道溝４に嵌合する突条２０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２１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２２が装着される円周溝２３が形成されている。

突条２０は、その条直角断面形状が、図４に示すように、軸軌道溝４のゴシックアーク形状に倣った形状に形成されている。
ガータスプリング２２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２３に嵌め込まれて装着されたときに、すり割２１により複数に分割された内筒部１３の円筒壁を半径方向内側に付勢する付勢力を発揮し、内筒部１３の内周面に形成された突条２０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、内筒部１３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、この循環路に所定の量の潤滑剤（例えばグリース）と共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、リングシール体１１の内筒部１３の突条２０を軸軌道溝４に螺合させ、リングシール体１１を回転させながらナット５の端部の嵌合穴８の内周面に、ねじ穴１７とねじ取付穴９との位置を合わせて外筒部１２の外周面を嵌合させ、止めねじ１６をねじ穴１７に締付けて固定し、内筒部１３の外周面の円周溝２３にガータスプリング２２をその弾性を利用して装着し、ナット５の両端部の嵌合穴８にリングシール体１１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２０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、本実施例のリングシール体１１は、外筒部１２に底部１４を介してコの字状に接続する内筒部１３にワイパーシールを形成し、外筒部１２の外周面をナット５の嵌合部８に嵌合させて止めねじ１６で取付けるので、リングシール体１１を嵌合穴８の内部に収容することができ、ナット５の両端面からの突出量をなくしてナットの全長Ｌを本来の全長とすることが可能になり、ボールねじ装置１の所定のストロークを確保するためのねじ軸２の全長を短縮することができる。

この場合に、リングシール体１１は、弾性を有する材料で形成された薄肉の内筒部１３をすり割２１で複数に分割し、その弾性を利用して突条２０をガータスプリング２２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ワイパーシール機能を発揮させることができる。
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外筒部と、ねじ軸の外周面に嵌合する内筒部とを底部で接続した薄肉のコの字状断面形状を有するリングシール体の外筒部を、ナットの嵌合穴に嵌合させ、すり割により複数に分割された内筒部の内周面に軸軌道溝に嵌合する突条を形成し、これを内筒部の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、ワイパーシール機能を有するリングシール体によりシール性を確保すると共に、リングシール体をナットの嵌合穴の内部に収容することができ、ナットの両端面からの突出量をなくすことが可能になり、ボールねじ装置の所定のストロークを確保するためのねじ軸の全長を短縮することができる。

なお、本実施例においては、ワイパーシールのガータスプリング２２は１本設けるとして説明したが、図５に示すように、内筒部１３の外周面に円周溝２３を２本またはそれ以上設けてそれぞれにガータスプリング２２を装着するようにしてもよい。このようにすれば突条２０と軸軌道溝４との密着性を更に向上させることができる。
上記実施例においては、リングシール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、上記実施例においては、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、上記実施例においては、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 実施例のリングシール体の正面を示す説明図 図２のＡ−Ａ断面図 実施例のリングシール体の突条の断面を示す説明図 実施例のリングシール体の他の形態の断面を示す説明図

符号の説明

１ ボールねじ装置
２ ボール
３ ねじ軸
４ 軸軌道溝
５ ナット
６ ナット軌道溝
７ 取付フランジ部
８ 嵌合穴
９ ねじ取付穴
１１ リングシール体
１２ 外筒部
１３ 内筒部
１４ 底部
１６ 止めねじ
１７ ねじ穴
２０ 突条
２１ すり割
２２ ガータスプリング
２３ 円周溝

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外周面を有する外筒部と、前記ねじ軸の外周面に摺接する内周面を有する内筒部とを底部で接続した薄肉のコの字状の断面形状を有するリングシール体と、
   該リングシール体の内筒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、
   前記リングシール体の内筒部の円筒壁に形成された複数のすり割と、
   前記リングシール体の内筒部の外周面に、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、前記リングシール体は、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。