JP2012255496A

JP2012255496A - ボールねじ装置

Info

Publication number: JP2012255496A
Application number: JP2011129216A
Authority: JP
Inventors: Masafumi Shindo; 雅史進藤; Junji Mizuguchi; 淳二水口
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2011-06-09
Filing date: 2011-06-09
Publication date: 2012-12-27
Anticipated expiration: 2031-06-09
Also published as: JP5961924B2; CN202381636U

Abstract

【課題】内部に設置される樹脂製部材を効果的に冷却するボールねじ装置を提供する。
【解決手段】ねじ軸１０と、複数の転動体３０を介してねじ軸１０に螺合するナット２０と、該ナット２０の内部に設置された樹脂製部材５０を冷却する冷却手段６０とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ボールねじ装置に関し、特に、ナットを冷却可能なボールねじ装置に関する。

従来より、ねじ軸と、該ねじ軸に螺合して相対的に回転可能とされたナットとを有するボールねじ装置においては、回転時に点接触又は面接触が生じるため、熱源（例えば、前記ナット）に冷却手段が設けられるものがあった（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１に開示されたボールねじ装置によれば、冷却手段として、前記ナットの内部に冷却液用貫通穴を配設し、この冷却液用貫通穴に冷却液を循環させている。かかる構成とすることにより、前記ナットはもちろん、他の熱源であるボールの近傍に対しても常に冷却することができ、結果として、冷却によってナットが収縮したときにも、動摩擦トルクが上昇しにくいボールねじ装置を提供することができる。また、冷却効果をできるだけ高くし、過度な加工効率の低下や圧力損失の増加を招くことのないボールねじ装置を提供することができる。

特開２０１０−１３３５５６号公報特開２００３−２６９５６２号公報

しかしながら、従来のボールねじ装置においては、駆動時の荷重や回転速度などの運転条件が厳しい場合、ボールねじ装置の温度上昇によって、ポールねじ装置の内部に設置された樹脂製部材が熱変質する可能性があり、検討の余地があった。特に、高負荷用のボールねじ装置においては、前記樹脂製部材として、転動体間に樹脂製のリテーナが設けられることがある（例えば、特許文献２参照）。ボールねじ装置内に設置される樹脂製部材としては、他に、樹脂製シール、樹脂循環部品などがあり、これらについても同様の検討の余地があった。

ここで、ボールねじ装置の内部を冷却する方法として、ファンを用いて風を送る構成や、ねじ軸に貫通穴をあけて中空軸とし、前記貫通穴に冷却液を通す構成がよく用いられる。しかし、ファンを用いる構成は、外部から間接的に内部にある樹脂製部材を冷やすため、冷却効果が低い。また、中空軸に冷却液を通す構成は、前記貫通穴を大きくすることで、樹脂製部材を効果的に冷却することが可能であるが、前記貫通穴を大きくすると軸の剛性が下がり、ボールねじ装置全体の剛性に影響を与えかねない。また、発熱している箇所から遠い部分も常に冷やすため、効率が悪く、適用が難しい。

そこで、本発明は上記の問題点に着目してなされたものであり、その目的は、内部に設置される樹脂製部材を効果的に冷却するボールねじ装置を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明の請求項１に係るボールねじ装置は、外周面に転動溝が形成されたねじ軸と、前記転動溝に対応する転動溝が内周面に形成され、該転動溝と前記ねじ軸の転動溝とによって形成される転動体転動路に配設された複数の転動体を介して前記ねじ軸に螺合するナットと、
前記ナットの内部に設置された樹脂製部材の冷却に効果的となるように配設されて前記樹脂製部材を冷却する冷却手段とを有することを特徴としている。

本発明の請求項１に係るボールねじ装置によれば、冷却手段が前記樹脂製部材の近くに配設されているので、前記樹脂製部材を効果的に冷却することとなり、前記樹脂製部材の熱変質を効果的に防止することができる。
また、本発明の請求項２に係るボールねじ装置は、請求項１に記載のボールねじ装置において、前記樹脂製部材が、前記複数の転動体間に設けられたリテーナであることを特徴としている。

本発明の請求項２に係るボールねじ装置によれば、冷却手段がナット転動溝に近づけて配設されているので、樹脂製の前記リテーナを効果的に冷却することとなり、樹脂製の前記リテーナの熱変質を効果的に防止することができる。
また、本発明の請求項３に係るボールねじ装置は、請求項１に記載のボールねじ装置において、前記樹脂製部材が、前記ナットの軸方向の少なくとも一方の端部に、前記ねじ軸に摺接して設けられたシールであることを特徴としている。

本発明の請求項３に係るボールねじ装置によれば、冷却手段が前記シールに近づけて配設されているので、樹脂製の前記シールを効果的に冷却することとなり、樹脂製の前記シールの熱変質を効果的に防止することができる。
また、本発明の請求項４に係るボールねじ装置は、請求項１に記載のボールねじ装置において、前記樹脂製部材が、前記転動体転動路の一方の終点と他方の始点とを連通する循環部品であることを特徴としている。

本発明の請求項４に係るボールねじ装置によれば、冷却手段が前記循環部品に近づけて配設されているので、樹脂製の前記循環部品を効果的に冷却することとなり、樹脂製の前記循環部品の熱変質を効果的に防止することができる。

本発明によれば、内部に設置される樹脂製部材を効果的に冷却するボールねじ装置を提供することができる。

本発明に係るボールねじ装置の第１の実施形態における構成を示す軸方向に沿う断面図である。本発明に係るボールねじ装置の第２の実施形態における構成を示す軸方向に沿う断面図である。本発明に係るボールねじ装置の第３の実施形態における構成を示す軸方向に沿う断面図である。

（第１の実施形態）
以下、本発明に係るボールねじ装置の第１の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明に係るボールねじ装置の第１の実施形態における構成を示す軸方向に沿う断面図である。
図１に示すように、本実施形態のボールねじ装置１は、ねじ軸１０と、ナット２０とを有する。ねじ軸１０及びナット２０は、複数の転動体３０を介して螺合している。ナット２０は、ねじ軸１０の外径より大きい内径で筒状に形成されている。ナット２０の内周面には、ねじ軸１０の外周面に螺旋状に形成されたねじ溝１０ａに対向するようにねじ溝２０ａが形成されている。ねじ溝１０ａとねじ溝２０ａとによって形成された転動路４０において転動体３０は転動可能とされている。

また、転動体（ボール）３０，３０間には、転動体（ボール）３０，３０同士の競り合い（衝突）を阻止するためのリテーナ５１が樹脂製部材５０として設けられている。このリテーナ５１が転動体（ボール）３０，３０間に設けられることにより、ナット２０の外径寸法を大きくしたり、ナット２０を弾性係数の大きい材料で形成したりしなくても、転動体（ボール）３０の早期摩耗等を防止でき、射出成形機やプレス成形機などのように高負荷が作用する条件下でも長期の使用が可能なボールねじを得ることができる。

リテーナ５１は、転動体（ボール）３０の直径よりも小さい直径で円盤状に形成されており、各リテーナ５１の両端面には、凹面部（図示せず）が形成されている。これらの凹面部はリテーナ５１の軸方向に沿う断面がゴシックアーク状に形成されており、その曲率半径は、転動体（ボール）３０の半径よりも大きい値に設定されている。
リテーナ５１は、例えば、６６ナイロン等のポリアミド樹脂、熱塑性エラストマー、軟質塩化ビニル樹脂、軟質ポリエチレン、フッ素樹脂、合成ゴムのうち何れか１つ若しくは充填材や添加剤を配合した樹脂組成物を原材料とし、これらの原材料を射出成形等して所定の形状に形成してなる。

また、ナット２０には、軸方向に貫通する貫通穴２０ｂが形成されている。この貫通穴２０ｂは、冷却媒体の通路として用いられ、貫通穴２０ｂ内で冷却媒体を循環させるための循環装置（図示せず）が接続されている。この循環装置及び貫通穴２０ｂが冷却手段６０を構成する。このように、図示しない循環装置によって貫通穴２０ｂ内を冷却媒体が循環することによって、ナット２０が冷却される。
以上のような構成において、貫通穴２０ｂに冷却液を通すことで、ナット２０を冷却し、温度上昇による樹脂製部材としてのリテーナ５１の熱変質を抑えることができる。

（第２の実施形態）
図２は、本発明に係るボールねじ装置の第２の実施形態における構成を示す軸方向に沿う断面図である。なお、本実施形態は、樹脂製部材５０としてリテーナ５１の代わりにシール５２を用いた以外は、前述した第１の実施形態と同様であるので、第１の実施形態と同じ符号を付した同様の構成については説明を省略する。図２に示すように、本実施形態では、ナット２０の軸方向の少なくとも一方の端部２１に、ねじ軸１０に摺接して設けられた樹脂製のシール５２が設置されている。シール５２の材料としては、例えば、フッ素樹脂が挙げられる。シール５２は、フッ素樹脂などの原材料を射出成形等して所定の形状に形成してなる。
以上のような構成において、貫通穴２０ｂに冷却液を通すことで、ナット２０を冷却し、温度上昇による樹脂製部材５０としてのシール５２の熱変質を抑えることができる。

（第３の実施形態）
図３は、本発明に係るボールねじ装置の第３の実施形態における構成を示す軸方向に沿う断面図である。なお、本実施形態は、樹脂製部材５０としてリテーナ５１の代わりに循環部品５３を用いた以外は、前述した第１の実施形態と同様であるので、第１の実施形態と同じ符号を付した同様の構成については説明を省略する。図３に示すように、転動体３０はねじ軸１０又はナット２０の一方が軸芯回りに回転すると転動溝１０ａ，２０ａ間に形成された螺旋状の転動体転動路４０を転動するようになっている。

そして、本実施形態においては、転動体転動路４０を転動した転動体３０はナット２０内に貫設された転動体戻し路７０を通って元の位置に戻されるようになっている。
転動体戻し路７０の両端はナット２０の両端面に形成された凹陥部２０ｃに開口しており、この凹陥部２０ｃには、転動体転動路４０の一方の終点４１から転動体戻し路７０に転動体３０を案内すると共に、転動体戻し路７０から転動体転動路４０の他方の始点４２に案内する循環部品５３が装着されている。この循環部品５３には、転動体３０を転動体転動路４０から転動体戻し路７０に案内し、転動体戻し路７０から転動体転動路４０に案内する案内溝（図示せず）が形成されている。循環部品５３は、樹脂材料をモールド成形等して形成される。

以上のような構成において、貫通穴２０ｂに冷却液を通すことで、ナット２０を冷却し、温度上昇による樹脂製部材５０としての循環部品５３の熱変質を抑えることができる。
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに、種々の変更、改良を行うことができる。

１ボールねじ装置
１０ねじ軸
２０ナット
３０転動体
４０転動体転動路
５０樹脂製部材
６０冷却手段

Claims

外周面に転動溝が形成されたねじ軸と、前記転動溝に対応する転動溝が内周面に形成され、該転動溝と前記ねじ軸の転動溝とによって形成される転動体転動路に配設された複数の転動体を介して前記ねじ軸に螺合するナットと、
前記ナットの内部に設置された樹脂製部材の冷却に効果的となるように配設されて前記樹脂製部材を冷却する冷却手段とを有することを特徴とするボールねじ装置。
前記樹脂製部材が、前記複数の転動体間に設けられたリテーナであることを特徴とする請求項１に記載のボールねじ装置。
前記樹脂製部材が、前記ナットの軸方向の少なくとも一方の端部に、前記ねじ軸に摺接して設けられたシールであることを特徴とする請求項１に記載のボールねじ装置。
前記樹脂製部材が、前記転動体転動路の一方の終点と他方の始点とを連通する循環部品であることを特徴とする請求項１に記載のボールねじ装置。