JP2013019519A - ボールねじ - Google Patents

Abstract

【課題】ナットの軸方向両端面に内向きシールと外向きシールの両方が取り付けてあるボールねじにおいて、外向きシールのリップ部とねじ軸との間から極微小な異物が入った場合でも、ナット内部に異物を侵入させず、ナット内部の潤滑剤が内向きシールの外に出た場合でも、潤滑剤をボールねじの外部に飛散させないようにする。
【解決手段】内向きシール４と外向きシール６との間に間座５を配置して、両シール４，６と間座５とねじ軸２とで、内向きシール４から漏れた潤滑剤および外向きシール６から侵入した異物を溜める空間９を形成する。間座５に径方向に延びる溝５１を設ける。空間９に存在する潤滑剤および異物を溝５１から外部に排出する。
【選択図】図１

Description

この発明は、ボールねじに関する。

ボールねじは、内周面に螺旋溝が形成されたナットと、外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、ナットの螺旋溝とねじ軸の螺旋溝で形成される軌道の間に配置されたボールと、ボールを軌道の終点から始点に戻すボール戻し経路とを備え、前記軌道内をボールが転動することで前記ナットがねじ軸に対して相対移動する装置である。ボールねじは、工作機械、射出成形機、半導体素子製造装置などで使用される。

このようなボールねじは、ナットの内部に潤滑剤を供給して使用される。また、ねじ軸に付着した塵埃や摩耗粉などの異物がナット内に入り込むと、ボールや螺旋溝に焼付きなどの損傷が生じる原因となるため、ナット内部への異物の侵入を防ぐ必要がある。そこで、ナット内部に供給された潤滑剤の外部への排出防止とナット内部への異物の侵入防止を目的として、ナットの軸方向端部にリング状のシールが取り付けられている。

リップ部の先端が軸方向でナットの外側に向いている外向きシールは、ナット内部への異物の侵入を防止する作用を有する。リップ部の先端が軸方向でナットの内側に向いている内向きシールは、ナット内部の潤滑剤を保持する（外部へ排出させない）作用を有する。よって、ナット内部の潤滑剤保持とナット内部への異物侵入防止の両方の作用を効果的に得るために、内向きシールと外向きシールをナット側からこの順に取り付けることが考えられる。

しかし、内向きシールと外向きシールをナット側からこの順に取り付けた場合、外向きシールのリップ部とねじ軸との間から極微小な異物が入ってしまうと、この異物が外向きシールのリップ部と内向きシールのリップ部との間に溜まり易くなる。また、内向きシールのリップ部とねじ軸との間から潤滑剤が漏れてしまうと、その潤滑剤が外向きシールからナットの外部に飛散し易くなる。

特許文献１には、ナット内部の潤滑剤を保持できるとともに、ナット内部への異物の侵入を防止できるシールとして、潤滑剤保持用のリング状部材（潤滑剤を吸収可能な材料からなる密封部材）と異物除去用のリング状部材（硬質材料からなる異物除去部材）からなり、両部材の内周部がねじ軸の螺旋溝と外周面に接触し、異物除去用のリング状部材を軸方向外側に配置するものが記載されている。

特開２００２−３６４７２６号公報

上述のように、内向きシールと外向きシールをナット側からこの順に取り付けただけのボールねじには、極微小な異物が両シールのリップ間に溜まり易く、潤滑剤がナット外部へ飛散し易くなるという問題点がある。
この発明の課題は、ナットの軸方向両端面に内向きシールと外向きシールの両方が取り付けてあるボールねじとして、外向きシールのリップ部とねじ軸との間から極微小な異物が入った場合でも、ナット内部に異物を侵入させず、ナット内部の潤滑剤が内向きシールの外に出た場合でも、潤滑剤をボールねじの外部に飛散させないようにできるものを提供することである。

上記課題を解決するために、この発明のボールねじは、内周面に螺旋溝が形成されたナットと、外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、ナットの螺旋溝とねじ軸の螺旋溝で形成される軌道溝の間に配置されたボールと、ナットの軸方向両端部にナット側から順に取り付けられたリング状の内向きシール、間座、および外向きシールと、を有し、前記内向きシールと外向きシールと間座とねじ軸とで、内向きシールから漏れた潤滑剤および外向きシールから侵入した異物を溜める空間が形成され、前記空間に存在する潤滑剤および異物を外部に排出する排出口が、前記間座または外向きシールに形成されていることを特徴とする。

この発明のボールねじによれば、外向きシールのリップ部とねじ軸との間から極微小な異物が侵入した場合、その異物は前記空間に入る。また、内向きシールのリップ部とねじ軸との間から潤滑剤が漏れた場合、その潤滑剤は前記空間に入る。そして、前記空間に入った異物や潤滑剤を、前記排出口から飛散させずに外部に排出することができる。そのため、ナット内部に異物を侵入させず、潤滑剤をボールねじの外部に飛散させないようにできる。

この発明のボールねじによれば、外向きシールのリップ部とねじ軸との間から極微小な異物が入った場合でも、ナット内部に異物を侵入させず、ナット内部の潤滑剤が内向きシールの外に出た場合でも、潤滑剤をボールねじの外部に飛散させないようにできる。

この発明の第１実施形態のボールねじを説明する図であって、図２のＡ−Ａ断面図に相当する。 この発明の第１実施形態のボールねじを説明する正面図であって、ねじ軸は図１のＡ−Ａ断面を示している。 第１実施形態および第２実施形態のボールねじで、ナットにシールを取り付ける前の状態を示す正面図である。 第１実施形態および第２実施形態のボールねじを構成する内向きシールを示す正面図である。 第１実施形態のボールねじを構成する間座を示す正面図（ａ）と、（ａ）のＡ−Ａ断面図（ｂ）である。 第１実施形態のボールねじを構成する外向きシールを示す正面図である。 第１実施形態および第２実施形態で、ナットに内向きシールを固定した状態を示す正面図（ａ）と、（ａ）のＡ−Ａ断面図（ｂ）である。 この発明の第２実施形態のボールねじを説明する図であって、図８のＡ−Ａ断面図に相当する。 この発明の第２実施形態のボールねじを説明する正面図であって、ねじ軸は図８のＡ−Ａ断面を示している。 第２実施形態のボールねじを構成する間座を示す正面図（ａ）と、（ａ）のＡ−Ａ断面図（ｂ）である。 第２実施形態のボールねじを構成する外向きシールを示す正面図である。

以下、この発明の実施形態について説明する。
［第１実施形態］
この実施形態のボールねじは、図１に示すように、ナット１と、ねじ軸２と、ボール３と、内向きシール４と、間座５と、外向きシール６と、内向きシール４をナット１に固定する固定ねじ７と、間座５と外向きシール６をナット１に固定する固定ねじ８と、で構成されている。そして、ねじ軸２と内向きシール４と間座５と外向きシール６とにより、内向きシール４から漏れた潤滑剤および外向きシール６から侵入した異物を溜める空間９が形成されている。

ナット１の内周面に螺旋溝１１が形成され、ねじ軸２の外周面に螺旋溝２１が形成されている。ボール３は、ナット１の螺旋溝１１とねじ軸２の螺旋溝２１で形成される軌道溝の間に配置されている。
ナット１の軸方向両端面の外縁部には、図３に示すように、６個の雌ねじ１２，１３が周方向に等間隔で形成されている。

内向きシール４は、ねじ軸２の軸直角断面形状と相似の内周縁形状のリップ部４１を有し、ねじ軸２に摺接するリング状の接触シールである。リップ部４１の先端が軸方向でナット１側に傾いている。リップ部４１の外周側に円環状の基部４２が形成されている。内向きシール４の基部４２の外縁部には、図４に示すように、６個の長穴４２ａ，４２ｂが周方向で等間隔に形成されている。

間座５は円環状であり、外径がナット１と同じで、内径が両シール４，６のリップ部４１，６１と基部４２，６２との境界円より大きく、軸方向寸法が内向きシール４の厚さの４倍程度である。図５に示すように、間座５の軸方向一端面には、径方向に延びる３個の溝５１が周方向で等間隔に形成されている。間座５の軸方向他端面には、３個の円形凹部５２が周方向で等間隔に、各溝５１と同じ位置に形成されている。間座５には、また、軸方向に延びる３個の貫通穴５３が周方向で等間隔に、各溝５１および円形凹部５２の間の位置に形成されている。

外向きシール６は、ねじ軸２の軸直角断面形状と相似の内周縁形状のリップ部６１を有し、ねじ軸２に摺接するリング状の接触シールである。リップ部６１の先端が軸方向でナット１の反対側に傾いている。リップ部６１の外周側に円環状の基部６２が形成されている。外向きシール６の基部６２の外縁部には、図６に示すように、３個の長穴６２ａが周方向で等間隔に形成されている。
このボールねじを組み立てる際には、螺旋溝２１にボール３を入れたねじ軸２をナット１内に配置した後、先ず、ナット１の軸方向端面に内向きシール４を固定ねじ７で取り付ける。

具体的には、図７に示すように、ナット１の雌ねじ１２と内向きシール４の長穴４２ａを合わせて、３個の長穴４２ａから各固定ねじ７を入れ、内向きシール４の位相（周方向の取付位置）を、良好な潤滑剤保持性能を得るために最適な位相に調整した後に、固定ねじ７の先端をナット１の雌ねじ１２に螺合する。この状態で、図７（ａ）に示すように、内向きシール４の長穴４２ｂ内にナット１の雌ねじ１３が見える。

次に、間座５を内向きシール４の外側に配置する。その際に、間座５の円形凹部５２側を内向きシール４に向けて、固定ねじ７の頭部を円形凹部５２に入れる。次に、間座５の外側に外向きシール６を配置する。その際に、ナット１の雌ねじ１３と内向きシール４のの長穴４２ｂと外向きシール６の長穴６２ａを合わせて、３個の長穴６２ａから各固定ねじ８を入れ、外向きシール６の位相（周方向の取付位置）を、良好な異物侵入防止性能を得るために最適な位相に調整した後に、固定ねじ８の先端をナット１の雌ねじ１３に螺合する。図１および２は、この状態を示す。

この状態で、内向きシール４と、間座５の内周面と、ねじ軸２の外周面と、外向きシール６とにより空間９が形成される。また、間座５の溝５１と外向きシール６の間座５側の面とにより、空間９と外部をつなぐ穴が形成される。この穴が空間９に存在する潤滑剤および異物を排出する排出口となっている。
したがって、この実施形態のボールねじでは、外向きシール６のリップ部６１とねじ軸２との間から極微小な異物が侵入した場合、その異物は空間９に入る。また、内向きシール４のリップ部４１とねじ軸２との間から潤滑剤が漏れた場合、その潤滑剤は空間９に入る。ボールねじの駆動により、空間９に入った異物や潤滑剤が攪拌されるため、空間９内の圧力が高くなる。これに伴って、空間９に入った異物や潤滑剤が間座５の溝（排出口）５１から外部に排出され、外部への飛散が防止できる。

よって、この実施形態のボールねじによれば、外向きシール６のリップ部６１とねじ軸２との間から極微小な異物が入った場合でも、ナット１の内部に異物を侵入させず、ナット１内の潤滑剤が内向きシール４の外に出た場合でも、潤滑剤をボールねじの外部に飛散させないようにすることができる。

［第２実施形態］
この実施形態のボールねじは、図８に示すように、ナット１と、ねじ軸２と、ボール３と、内向きシール４と、間座５Ａと、外向きシール６Ａと、内向きシール４をナット１に固定する固定ねじ７と、間座５Ａと外向きシール６Ａをナット１に固定する固定ねじ８と、で構成されている。そして、ねじ軸２と内向きシール４と間座５Ａと外向きシール６Ａにより、内向きシール４から漏れた潤滑剤および外向きシール６Ａから侵入した異物を溜める空間９が形成されている。
ナット１、ねじ軸２、ボール３、および内向きシール４は、第１実施形態と同じものである。

間座５Ａは、円環状であり、外径がナット１と同じで、内径が両シール４，６Ａのリップ部４１，６１と基部４２，６２との境界円より大きく、軸方向寸法が内向きシール４の厚さの４倍程度である。図１０に示すように、間座５の軸方向一端面に、３個の円形凹部５２が周方向で等間隔に形成されている。間座５には、軸方向に延びる３個の貫通穴５３が周方向で等間隔に、各円形凹部５２の間の位置に形成されている。

外向きシール６Ａは、ねじ軸２の軸直角断面形状と相似の内周縁形状のリップ部６１を有し、ねじ軸２に摺接するリング状の接触シールである。リップ部６１の先端が軸方向でナット１の反対側に傾いている。リップ部６１の外周側に円環状の基部６２が形成されている。図１１に示すように、外向きシール６Ａの基部６２の外縁部に、３個の長穴６２ａが周方向で等間隔に形成されている。また、基部６２のリップ部６１の周辺に、軸方向に延びる４個の貫通穴６３が、周方向で等間隔に形成されている。
このボールねじを組み立てる際には、螺旋溝２１にボール３を入れたねじ軸２をナット１内に配置した後、先ず、ナット１の軸方向端面に内向きシール４を固定ねじ７で取り付ける。

具体的には、図７に示すように、ナット１の雌ねじ１２と内向きシール４の長穴４２ａを合わせて、３個の長穴４２ａから各固定ねじ７を入れ、内向きシール４の位相（周方向の取付位置）を、良好な潤滑剤保持性能を得るために最適な位相に調整した後に、固定ねじ７の先端をナット１の雌ねじ１２に螺合する。この状態で、図７（ａ）に示すように、内向きシール４の長穴４２ｂ内にナット１の雌ねじ１３が見える。

次に、間座５Ａを内向きシール４の外側に配置する。その際に、間座５Ａの円形凹部５２側を内向きシール４に向けて、固定ねじ７の頭部を円形凹部５２に入れる。次に、間座５の外側に外向きシール６Ａを配置する。その際に、ナット１の雌ねじ１３と内向きシール４のの長穴４２ｂと外向きシール６Ａの長穴６２ａを合わせて、３個の長穴６２ａから各固定ねじ８を入れ、外向きシール６Ａの位相（周方向の取付位置）を、良好な異物侵入防止性能を得るために最適な位相に調整した後に、固定ねじ８の先端をナット１の雌ねじ１３に螺合する。図８および９は、この状態を示す。

この状態で、内向きシール４と、間座５の内周面と、ねじ軸２の外周面と、外向きシール６Ａとにより空間９が形成される。また、外向きシール６Ａの貫通穴６３が、空間９に存在する潤滑剤および異物を排出する排出口となっている。
したがって、この実施形態のボールねじでは、外向きシール６Ａのリップ部６１とねじ軸２との間から極微小な異物が侵入した場合、その異物は空間９に入る。また、内向きシール４のリップ部４１とねじ軸２との間から潤滑剤が漏れた場合、その潤滑剤は空間９に入る。ボールねじの駆動により、空間９に入った異物や潤滑剤が攪拌されるため、空間９内の圧力が高くなる。これに伴って、空間９に入った異物や潤滑剤が外向きシール６Ａの貫通穴６３から外部に排出され、外部への飛散が防止できる。

よって、この実施形態のボールねじによれば、外向きシール６Ａのリップ部６１とねじ軸２との間から極微小な異物が入った場合でも、ナット１の内部に異物を侵入させず、ナット１内の潤滑剤が内向きシール４の外に出た場合でも、潤滑剤をボールねじの外部に飛散させないようにすることができる。

１ ナット
１１ ナットの螺旋溝
１２，１３ ナット端面の雌ねじ
２ ねじ軸
２１ ねじ軸の螺旋溝
３ ボール
４ 内向きシール
４１ リップ部
４２ 基部
４２ａ，４２ｂ 長穴
５ 間座
５Ａ 間座
５１ 溝
５２ 円形凹部
５３ 間座の貫通穴
６ 外向きシール
６Ａ 外向きシール
６１ リップ部
６２ 基部
６２ａ 長穴
７ 固定ねじ
８ 固定ねじ
９ 内向きシールと外向きシールと間座とねじ軸で形成された空間

Claims (1)

1. 内周面に螺旋溝が形成されたナットと、
   外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、
   ナットの螺旋溝とねじ軸の螺旋溝で形成される軌道溝の間に配置されたボールと、
   ナットの軸方向両端部にナット側から順に取り付けられたリング状の内向きシール、間座、および外向きシールと、
   を有し、
   前記内向きシールと外向きシールと間座とねじ軸とで、内向きシールから漏れた潤滑剤および外向きシールから侵入した異物を溜める空間が形成され、
   前記空間に存在する潤滑剤および異物を外部に排出する排出口が、前記間座または外向きシールに形成されていることを特徴とするボールねじ。

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