JP2012255524A - Ball screw device and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転運動を直線運動に変換する機械要素として、例えばステアリング装置や重量物移動用装置、加工用装置、精密位置決め装置などに用いるボールねじ装置及びボールねじ装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a ball screw device used as a mechanical element for converting rotational motion into linear motion, for example, a steering device, a device for moving heavy objects, a processing device, a precision positioning device, and the like, and a method for manufacturing the ball screw device.
従来、ボールが転動するねじ溝部を塵芥等の侵入から保護すると共に、ボールねじナット内部に供給されている潤滑油脂類を保持・密封するためのシール部材を備えたボールねじ装置がある。そのようなボールねじ装置において、良好な防塵性・密封性を得るためには、ねじ軸とシール部材の芯を合わせ、シール部材とねじ軸の位相を調整する必要があるが、この2つを同時に行うことは難しく、そのためには大きな手間と時間がかかる。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is a ball screw device provided with a seal member for protecting and sealing a lubricating oil supplied to the inside of a ball screw nut while protecting a screw groove portion where the ball rolls from entry of dust and the like. In such a ball screw device, in order to obtain good dust resistance and sealing performance, it is necessary to align the cores of the screw shaft and the seal member and adjust the phase of the seal member and the screw shaft. It is difficult to do at the same time, which takes a lot of work and time.
そこで、従来のボールねじにおいては、シールリングに半径方向の嵌装孔を設け、そのシールリングをねじ軸の所望の位置にセットし、ねじ軸上のねじ溝内に嵌合する突部を有するシール部材を嵌装孔に装着した後、シールリングをナットに固定するものがある(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, in the conventional ball screw, a radial fitting hole is provided in the seal ring, the seal ring is set at a desired position on the screw shaft, and has a protrusion that fits into a screw groove on the screw shaft. There is one in which a seal ring is fixed to a nut after the seal member is mounted in the fitting hole (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上記のシール装置は、突部を有するシール部材を装着するための嵌装孔を設ける必要があるため、シールリングは軸方向の厚さが相当に厚いものでなければならず、ボールねじのナットの小型化・軽量化等のために軸方向の厚さの薄いシールリングを用いる場合には、上記の技術的手段を適用することは出来ない。また、上記のシール装置においては、シールリングをねじ軸の位相に合わせて所定位置にセットした後にナットを回転させてシールリングとナットとを嵌合させることから、その際にシールリングの位置にずれが生じることが考えられ、これを解消するためには手間と時間がかかる。このような問題に鑑みて、本発明は、シール部材の軸方向の厚さに関わらず、ねじ軸とシール部材の芯を合わせ、シール部材とねじ軸の位相を調整することを容易に行うことができるボールねじ装置を提供することを目的とする。 However, since the sealing device described above needs to be provided with a fitting hole for mounting a sealing member having a protrusion, the seal ring must be considerably thick in the axial direction. The above-mentioned technical means cannot be applied when using a thin seal ring in the axial direction in order to reduce the size and weight of the nut. In the above sealing device, the seal ring is set at a predetermined position in accordance with the phase of the screw shaft, and then the nut is rotated to fit the seal ring and the nut. Deviation is considered to occur, and it takes time and effort to resolve this. In view of such a problem, the present invention easily adjusts the phase of the seal member and the screw shaft by aligning the cores of the screw shaft and the seal member regardless of the axial thickness of the seal member. It is an object of the present invention to provide a ball screw device that can perform the above-mentioned.
上記課題を解決するために本発明では、外周面に螺旋状のボール転動溝を形成したねじ軸と、
該ねじ軸の外周に設けられ内周面に螺旋状のボール転動溝を形成したナットと、
前記ねじ軸と前記ナットとの間の隙間をシールする略ドーナツ状のシール部材と、
前記ねじ軸と前記ナットの前記ボール転動溝間に設けられた複数のボールとを具備してなるボールねじ装置において、
前記ナットは、前記ねじ軸を囲繞するように軸方向端部から軸方向で外方に延在した凸部を有し、
前記シール部材と前記凸部とは、前記ねじ軸の回転軸を中心軸線とする円柱面状の接触面から成るインロー部を構成しており、
前記シール部材には、長孔部が形成されており、
前記シール部材は、該長孔部を通した固定部材によって前記ナットに固定されていることを特徴とするボールねじ装置を提供する。
In order to solve the above problems, in the present invention, a screw shaft having a spiral ball rolling groove formed on the outer peripheral surface;
A nut provided on the outer periphery of the screw shaft and having a spiral ball rolling groove formed on the inner peripheral surface;
A substantially donut-shaped sealing member that seals a gap between the screw shaft and the nut;
In the ball screw device comprising the screw shaft and a plurality of balls provided between the ball rolling grooves of the nut,
The nut has a convex portion extending outward in the axial direction from an axial end so as to surround the screw shaft,
The seal member and the convex portion constitute an inlay portion composed of a cylindrical contact surface having a rotation axis of the screw shaft as a central axis.
The seal member has a long hole portion,
The ball screw device is characterized in that the seal member is fixed to the nut by a fixing member through the elongated hole portion.
好ましくは、前記長孔部は、前記ねじ軸方向に貫通しており、前記ねじ軸の回転軸を中心とする円弧状をしている。 Preferably, the long hole portion penetrates in the screw shaft direction and has an arc shape centering on the rotation axis of the screw shaft.
さらに好ましくは、前記インロー部は、前記ねじ軸の回転軸を中心軸線とする円柱面状の内周面を有する前記凸部と、前記ねじ軸の回転軸を中心軸線とする円柱面状の外周面を有するシール部材とによって構成してある。 More preferably, the inlay portion includes a convex portion having a cylindrical inner peripheral surface having a rotation axis of the screw shaft as a central axis, and a cylindrical outer periphery having a rotation axis of the screw shaft as a central axis. And a sealing member having a surface.
また、上記課題を解決するために本発明では、請求項1乃至3のいずれかに記載のボールねじ装置の製造方法において、前記シール部材の固定角度を調整した後に、前記長孔部を通した前記固定部材によって前記シール部を前記ナットに固定することを特徴とするボールねじ装置の製造方法を提供する。
In order to solve the above problems, in the present invention, in the method of manufacturing a ball screw device according to any one of
本発明によれば、シール部材の軸方向の厚さに関わらず、ねじ軸とシール部材の芯を合わせ、シール部材とねじ軸の位相を調整することを容易に行うことができるボールねじ装置を提供することができる。 According to the present invention, a ball screw device that can easily adjust the phase of a seal member and a screw shaft by aligning the cores of the screw shaft and the seal member regardless of the axial thickness of the seal member. Can be provided.
以下、本発明の一つの実施形態について図1乃至図4を参照しつつ説明する。本実施形態に係るボールねじ装置100において、図1に示すように、ねじ軸1の外周面には、螺旋状のボール転動溝2が形成されており、ねじ軸1の外周に設けられたナット3の内周面にも、ボール転動溝2に対向する螺旋状のボール転動溝4が形成されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the
ねじ軸1のボール転動溝2の断面形状は、一般に用いられるゴシックアーク形状の底部に逃げ溝を形成したものとすることもできるが、シール性をより高めるため、図1のように逃げ溝を廃止した形状とすることが好ましい。
The cross-sectional shape of the
ボール転動溝2、4の間には複数のボール5が介装されており、ボール5は、ねじ軸1とナット3が相対回転することによってボール転動溝2、4の間を転動する。転動したボール5は、ボール転動溝4の終点まで到達すると、循環部材(不図示)の内部を通過してボール転動溝4の始点へ戻り、再度ボール転動溝2、4の間を転動するという循環が繰り返される。循環部材としては、エンドデフレクタ式、チューブ式、こま式、エンドキャップ式等を用いることができる。なお、ねじ軸1、ナット3及びボール5の間には予圧が与えられていてもよい。予圧を与えることにより、軸方向の隙間を小さくしてバックラッシを防ぐことが出来る。予圧の方式としては、オーバーボール予圧、インテグラル予圧、ダブルナット予圧等を用いることができる。
A plurality of
ナット3の内部には、防塵性・耐久性を高めるため、潤滑剤の供給機構(不図示)が設けられている。潤滑剤の供給機構としては、例えば、油やグリースを樹脂に含浸させた潤滑ユニット「NSK K1(登録商標)」を用いることができる。
A lubricant supply mechanism (not shown) is provided inside the
本実施形態において、ナット3の軸方向の端部には、ねじ軸1の回転軸を中心軸線とする円筒形をした凸部6が形成されている。
In the present embodiment, a
なお、本発明において、凸部6は必ずしも円筒形である必要はなく、凸部6の内周面がねじ軸1の回転軸を中心軸線とする円柱面状の内周面を有していれば良い。つまり、凸部6の外周面は円柱面状とする必要はなく、必要に応じて種々変形することが可能である。例えば、四角柱面状の外周面であっても良く、軸方向の各位置で大きさが異なっていても良い。
In the present invention, the
本実施形態において、凸部6の内径側のナット3端面は、軸方向と垂直な面であり、シール部材7の固定に用いるねじ穴9が形成されている。シール部材7を取り付けていないナット3端面を図2(b)に示している。ねじ穴9は、円周方向に等間隔で3箇所形成されている。
In the present embodiment, the end surface of the
なお、本発明において、シール部材7を固定する固定部材はねじに限られないため、ねじ以外を用いる場合、ナット3端面にはそれに対応したものを設けることができる。例えば、後述する固定ピンによる固定であれば、ねじ穴9に代えて固定ピン用の穴とすることができる。また、ねじ穴9等の数は3箇所に限られないが、複数あることが好ましい。ねじ穴9等の円周方向の間隔も等間隔であることが望ましいが、これに限られるものではない。
In the present invention, the fixing member that fixes the
凸部6の内周側において、ナット3端面には、シール部材7が取り付けられる。シール部材7は、ドーナツ状のエラストマーから成り、リップ部10と固定部11とを一体に有している。シール部材7を凸部6に嵌め込んだ状態を図3(a)に示している。
A
なお、本発明において、シール部材7は、エラストマー以外の弾性体であってもよい。また、シール部材7の形状を保持し、強度を上げるため、固定部11が芯金を備えていてもよい。
In the present invention, the
シール部材7のリップ部10は、溝内摺接部10aと、これと連続して形成された外周摺接部10bとを有している。溝内摺接部10aは、固定部11の内径部から所定角度範囲にわたり径方向内向きに突出しねじ軸1のボール転動溝2の溝内に摺接する部分であり、外周摺接部10bは、固定部11の内径部から残りの角度範囲にわたり径方向内向きに突出しボール転動溝2が形成されていないねじ軸1の外周面に摺接する部分である。本実施形態において、溝内摺接部10aのねじ軸1との摺接部は平面視において直線状をしており、外周摺接部10bのねじ軸1との摺接部は平面視において円弧状をしている。これにより、リップ部10の内周は、シール部材7をねじ軸1の芯と合わせてナット3に取り付けた際に、円周方向のある角度において、大きな変形を生ずること無しに、ねじ軸1の断面の周囲に隙間無く接触する。これによって、リップ部10をねじ軸1の断面全周に均一な力で摺接させることができ、余分なトルクを発生させずに十分なシール性能を得ることが可能となる。
The
なお、本発明に於いて、リップ部10の平面形状は、図3に示したものに限られず、ねじ軸1の断面に合わせて種々変更が可能である。例えば、ねじ軸1の軸方向と垂直な断面にボール転動溝2がいくつ現れるかによって溝内摺接部10aの数が変わることになる。つまり、本実施形態のリップ部10においては、溝内摺接部10aが1箇所となっているが、ねじ軸1のリードをより短くした場合や、多条ねじとした場合には2箇所以上となる場合もある。また、ボール転動溝2の断面形状によっては溝内摺接部10aのねじ溝との摺接部は平面視において直線状でなくても良く、例えば、楕円弧状をしていても良い。
In the present invention, the planar shape of the
本実施形態において、溝内摺接部10aは、図1に示すように、固定部11からナット3の軸方向外方に向かって傾斜して延在し、ボール転動溝2と接触している。このような構成とすることで、外部からの塵芥の侵入をより効果的に防ぐことができる。
In the present embodiment, the in-groove sliding
なお、本発明において、溝内摺接部10aが延在する角度はこれに限られるものではなく、逆に、溝内摺接部10aを固定部11からナット3の軸方向内方に向かって傾斜させてボール転動溝2と接触していてもよい。この場合、ナット3の内部に供給される潤滑油脂類の漏出をより効果的に防ぐことが出来る。また、溝内摺接部10aは軸方向に対して垂直であってもよい。
In the present invention, the angle at which the in-groove
固定部11の外周面は、凸部6の内周面よりも僅かに径の小さい円柱面状であり、固定部11の軸方向でナット3側の面は軸方向と垂直な面となっている。これにより、凸部6とシール部材7でインロー部13を構成している。このような構成とすることで、ボールねじ装置100の組立時において、ねじ軸1とシール部材7の芯合わせの作業を行う必要がなくなる。また、ナット3とシール部材7の接触面からの異物の侵入を効果的に防ぐことができる。
The outer peripheral surface of the fixing
なお、図4(a)に示す変形例のように、凸部6とシール部材7とで形成されるインロー部13は、凸部6がシール部材7に内嵌する構成とすることも可能である。つまり、凸部6の外周面を円柱面状とし、シール部材7がそれに外嵌するように、シール部材7の固定部11に軸方向でナット3側へ突出した円筒部11aを設けることができる。この場合、図4(a)に示す変形例のように、凸部6の外周面をナット3の他の部分の外径よりも径の小さい円柱面状とすることで、シール部材7の円筒部11aのナット3側端部をナット3端部に当接させることができ、ナット3とシール部材7の接触面のシール性能を高めることができる。
Note that, as in the modification shown in FIG. 4A, the
また、図1に示す本実施形態において、凸部6の内径側の縁は、傾斜面や曲面とすることで、シール部材7を嵌め込むの際の引っ掛かりを防ぐこともできる。同様に、図4の実施形態においては、ナット3側へ突出した円筒部11aの内径側の縁を傾斜面や曲面とすることができる。
Further, in the present embodiment shown in FIG. 1, the edge on the inner diameter side of the
図1に示す本実施形態において、シール部材7の固定部11には、長孔部12が円周方向に等間隔で3箇所形成されている。長孔部12は、ねじ軸1の回転軸を中心軸線とする円弧状をしており、軸方向に貫通している。図3(b)に示すように、シール部材7は、固定ねじ8を長孔部12を通してねじ穴9に螺入することによってナット3に固定する。
In the present embodiment shown in FIG. 1, three
なお、本発明において、長孔部12は3箇所に限られるものではなく、また、ねじ穴9と異なる数であっても良い。長孔部12は円周方向で等間隔に形成されていることが好ましいが、これに限られるものではない。長孔部12はねじ軸1の回転軸を中心軸線とする円弧状をしていることが好ましいが、シール部材7の固定角度を調整した後に固定ねじ8をねじ穴9に通することができる形状であればこれに限られず、例えば、直線状の遊び穴であっても良い。また、前述の如くシール部材7をナット3に固定する固定部材はねじに限られず、固定ピンその他の固定部材であっても良い。
In the present invention, the number of the
上述の図4に示す変形例の如く凸部6がシール部材7に内嵌する構成とした場合には、ねじ穴9や固定ピン用の穴は凸部6に形成される。例えば、図4(a)に示すように、固定ねじ8等がシール部材7の固定部11に形成された長孔部12を通って凸部6の軸方向端部から軸方向でナット3側へ向けて挿入されるように構成することができる。また、固定ねじ8等がシール部材7の円筒部11aに径方向に貫通するように形成した長孔部12を通って凸部6の外径側から内径側へ向けて挿入するように構成しても良い。したがって、上述の変形例においては、これらの固定方法に応じた位置にねじ穴9等を設ける。
When the
ボールねじ装置100の種類によってボール転動溝2、4の断面形状や位相は異なるため、それによってシール部材7の円周方向の固定角度は異なるが、ボール転動溝2、4の断面形状や位相などの設計条件から、シール部材7のリップ部10が全周にわたって隙間無くねじ軸1に摺接する理論上の固定角度(回転方向の角度)を算出することは可能である。しかし、ねじ軸1とナット3の製造等における誤差があるため、適切な固定角度でシール部材7を固定するためには、各ボールねじ装置100の組立ての際に角度を調整する必要がある。
Since the cross-sectional shape and phase of the
そこで、本発明においては、まず、シール部材7の製造に際し、あらかじめ算出した理論上の固定角度に対応した位置に長孔部12の中央部が配置されるように長孔部12を形成する。そして、シール部材7をナット3に取り付ける際に、ねじ軸1との隙間を見ながら適切な固定角度に調整した後に、固定ねじ8を長孔部12を通してねじ穴9に螺入する。これにより、極めて容易にシール部材7の固定角度の調整と固定を行うことが可能となる。また、本発明は、特許文献1のように嵌装孔を設ける必要はないため、軸方向の厚さに関わらず用いることが可能である。
Therefore, in the present invention, first, when the
角度の調整は、長孔部12の円周方向の長さ分行うことができる。したがって、シール部材7を特定のボールねじに対して用いる場合、長孔部12の円周方向の長さは、ねじ軸1とナット3の製造等における誤差に応じた長さを確保すればよい。つまり、製造等における誤差が小さければ短く、誤差が大きければ長くなる。
The angle can be adjusted by the length of the
なお、長孔部12の円周方向の長さを長くすることで、調整可能範囲が広がるため、特定形状のシール部材7を複数の形状のボールねじに用いることが可能となる。また、ナット3のねじ穴9を数多く配置しておくことで、固定部材の配置を変えることができるため、特定の形状のボールねじにおいて形状の異なるシール部材7を用いることが可能となる。
In addition, since the adjustable range is expanded by increasing the circumferential length of the
以上のように、本発明によれば、シール部材の軸方向の寸法に関わらず、ねじ軸とシール部材の芯を合わせ、シール部材とねじ軸の位相を調整することを容易に行うことができるボールねじ装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to easily adjust the phases of the seal member and the screw shaft by aligning the cores of the screw shaft and the seal member regardless of the axial dimension of the seal member. A ball screw device can be provided.
1 ねじ軸
2 ボール転動溝(ねじ軸側)
3 ナット
4 ボール転動溝(ナット側)
5 ボール
6 凸部
7 シール部材
8 固定ねじ
9 ねじ穴
10 リップ部
10a 溝内摺接部
10b 外周摺接部
11 固定部
11a 円筒部
12 長孔部
13 インロー部
100 ボールねじ装置
1
3 Nut 4 Ball rolling groove (Nut side)
5
Claims (4)
該ねじ軸の外周に設けられ内周面に螺旋状のボール転動溝を形成したナットと、
前記ねじ軸と前記ナットとの間の隙間をシールする略ドーナツ状のシール部材と、
前記ねじ軸と前記ナットの前記ボール転動溝間に設けられた複数のボールとを具備してなるボールねじ装置において、
前記ナットは、前記ねじ軸を囲繞するように軸方向端部から軸方向で外方に延在した凸部を有し、
前記シール部材と前記凸部とは、前記ねじ軸の回転軸を中心軸線とする円柱面状の接触面から成るインロー部を構成しており、
前記シール部材には、長孔部が形成されており、
前記シール部材は、該長孔部を通した固定部材によって前記ナットに固定されていることを特徴とするボールねじ装置。 A screw shaft having a spiral ball rolling groove formed on the outer peripheral surface;
A nut provided on the outer periphery of the screw shaft and having a spiral ball rolling groove formed on the inner peripheral surface;
A substantially donut-shaped sealing member that seals a gap between the screw shaft and the nut;
In the ball screw device comprising the screw shaft and a plurality of balls provided between the ball rolling grooves of the nut,
The nut has a convex portion extending outward in the axial direction from an axial end so as to surround the screw shaft,
The seal member and the convex portion constitute an inlay portion composed of a cylindrical contact surface having a rotation axis of the screw shaft as a central axis.
The seal member has a long hole portion,
The ball screw device, wherein the seal member is fixed to the nut by a fixing member through the elongated hole portion.
前記シール部材の固定角度を調整した後に、前記長孔部を通した前記固定部材によって前記シール部を前記ナットに固定することを特徴とするボールねじ装置の製造方法。 In the manufacturing method of the ball screw device according to any one of claims 1 to 3,
A method of manufacturing a ball screw device, comprising: adjusting a fixing angle of the seal member; and fixing the seal portion to the nut by the fixing member through the elongated hole portion.
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