JP2018009628A - ボールねじ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シールがねじ軸表面にひっかからないように、シールを複数分割構成とするとともに、ピンを介して組み付けることにより、シールがねじ軸に組み付けやすくするボールねじ装置が提供できる。【解決手段】ねじ軸１とボールナット２と、多数のボールと、ボールナット２の軸方向の一端にフランジを介して取り付けられ、前記ねじ溝と係合するシール山３１を内面に備えてなる筒状のシール３とを備えてなるボールねじ装置において、シール３は、複数個に分割された分割構成体３ａ，３ｂにより構成され、分割構成体３ａ、３ｂのそれぞれの突き合わせ面に設けられたピン挿入孔３５ａ、３５ｂと、それぞれのピン挿入孔３５ａ、３５ｂに挿入して各分割構成体３ａ、３ｂを連結一体化する連結ピン５０とを含む。【選択図】 図２

Description

この発明は、すり割り付きのシールを備えたボールねじ装置に関する。

従来のこの種のシールを備えたボールねじ装置としては特許文献１に記載されたものがある。このものは、ねじ軸のねじ溝と係合するシール山を内周に備えたシールがボールナットの端面に装着されていて、前記ボールナットから軸方向外側に露出する筒状部は、その筒状部の軸方向に延びる複数本のすり割りで周方向に分割されている。
このすり割りの長さは、ねじ軸のリードの０．７倍以上にしている。このすり割りは、ねじ軸の直径方向の線に対して、ねじ軸が右ねじのときに筒状部の外側端面から見て時計方向に傾斜しており、またこのすり割りは、同文献１の図７、８の例ではねじ軸の軸線に対して、同ねじ軸のリード角を規定するねじ山の接線とは反対の方向に傾斜している。かかるシールの筒状部は、外周からガータスプリングで締め付けられて、ねじ軸の外周に密着されている。
そこで、このボールねじでは、ねじ軸の回転により相対的にボールナットが軸方向に移動すると、露出されたねじ軸の外周に付着していた異物がすり割りにより形成されたシールのエッジ部で削り取られる。その異物は、続いてすり割りにより形成された傾斜面に沿って遠心方向に掻き出されるようになっている。

第３６９２６７７号特許掲載公報

上記の従来技術は、他の従来技術も同様であるが、外部からの異物がねじ軸からボールナット内に入り込むのを防止する技術である。そして、すり割りの形状や傾きが前記のように設定されているから、それなりに、異物がボールナット内に入り込むことは抑制されていた。
しかしながら、これらの従来技術では、シール内面とねじ軸表面の隙間が均一且つ微小であるため、シールをねじに組み付けるときに、シールがねじ軸に対して傾いたりした場合には、シールがねじ軸表面にひっかかり、シールがねじ軸に組みつけられない虞がある。

そこで、この発明は、シールがねじ軸表面にひっかからないように、シールを複数分割構成とするとともに、ピンを介して組み付けることにより、シールがねじ軸に組み付けやすくすることを目的としている。

この発明の第１の態様のボールねじ装置は、外周面に螺旋状のねじ溝を有するねじ軸と、このねじ軸の外側にあり前記ねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝を内周面に有して両ねじ溝間に負荷領域を形成するボールナットと、前記負荷領域内に転動可能に装填される多数のボールと、前記ボールナットの軸方向の一端にフランジを介して取り付けられ、前記ねじ溝と係合するシール山を内面に備えてなる筒状のシールと、を備えてなるボールねじ装置において、前記シールは、複数個に分割された分割構成体により構成され、前記分割構成体のそれぞれの突き合わせ面に設けられたピン挿入孔と、前記それぞれのピン挿入孔に挿入して各分割構成体を連結一体化する連結ピンと、を含むことを特徴とする。

また、第２の態様のボールねじ装置は、前記第１の態様において、相対向する分割構成体の突き合わせ面に位置するピン挿入孔同士の連結全体長さは、挿入される連結ピンの長さと略等しくするとともに、ピン挿入孔の孔径をφＤとし、連結ピンの径をφｄとしたときに、φＤ＜φｄの関係を具備することを特徴とする。
また、第３の態様のボールねじ装置は、前記第１又は第２の態様において、前記連結ピンは、両端にフランジ部を設けたことを特徴とする。
さらに、第４の態様のボールねじ装置は、前記第１又は第２の態様において、前記連結ピンは、中央部にフランジ部を設けたことを特徴とする。

この発明によれば、シールがねじ軸表面にひっかからないように、シールを複数分割構成とするとともに、ピンを介して組み付けることにより、シールがねじ軸に組み付けやすくするボールねじ装置が提供できる。

実施形態を示すもので、一部を断面した側面図である。 （ａ）は、シールを構成する分割構成体の各ピン挿入孔に連結ピンを挿入する状態を示す図で、（ｂ）はシールを構成する分割構成体の各ピン挿入孔に連結ピンを挿入して１つに組み付けられた状態を示す図である。

図１以下には、本発明のボールねじ装置の一実施形態が示されている。このボールねじ装置は、外周面に螺旋状のねじ溝１１を有するねじ軸１と、このねじ軸１の外側にあり前記ねじ溝１１に対応する螺旋状のねじ溝（図示せず）を内周面に有して両ねじ溝間に負荷領域を形成するボールナット２と、前記負荷領域内に転動可能に装填される多数のボール（図示せず）と、前記ボールナット２の端部に取り付けられて前記ねじ軸１の外周を囲み且つ内側に前記ねじ軸１のねじ溝１１に入り込むシール山３１を有してなるシール３と、を備えている。

ねじ軸１は、ボールねじ装置が設置される機台（図示せず）に回転自在に軸支され、且つモータ等の回転駆動源（図示せず）に連結されている。また、ボールナット２には、そのフランジ２１を介して、このボールねじ装置により進退駆動される移動テーブル等の移動体（図示せず）が装着され、よって、ねじ軸１の回転によりボールナット２を介して前記移動体を進退駆動するようになっている。

シール３は、図１に示すように、前記ボールナット２の端部に取り付けられる環状のフランジ３３と、前記フランジ３３よりも小径で、フランジ３３の端部に一体に備えられ、前記ボールナット２の軸方向外側に露出する筒状部３２と、を有して構成されている。また、前記筒状部３２と前記フランジ部３３の内面には連続したシール山３１が設けられている。
シール山３１は、ポリエチレン（ＰＥ）またはポリアセタール（ＰＯＭ）で形成されている。

本実施形態のシール３は、複数個に分割された分割構成体によって構成されており、本実施形態では、等分した２つの半筒状の分割構成体３ａ、３ｂによって筒状のシール（２つ割れのシール）３が組立て構成されている。本実施形態の２つ割れのシールは、連結ピン５０を介して、ねじ軸１の外周にて組立て連結されて一体化される。
分割構成体３ａ、３ｂには、図２（ａ）に示すように、円筒形状の連結ピン５０を挿入して組立て連結（嵌合）ができるように、その突き合せ両端面に、円筒状のピン挿入孔３５ａ、３５ｂが形成されている。

シール３の組み立て方法について説明する。
例えば、まず、一方の分割構成体３ａ、３ｂを、ネジ軸１の外周に位置させるとともに、そのシール山３１をネジ軸１のネジ溝１１に嵌合させる。そして、その分割構成体３ａの突き合せ両端面に設けたピン挿入孔３５ａ、３５ｂに、連結ピン５０、５０を嵌入させる。
そして次に、上述のとおり一方の分割構成体３ａの突き合せ両端面にセットした連結ピン５０、５０に、他方の分割構成体３ｂの突き合せ両端面に設けたピン挿入孔３５ａ、３５ｂを位置決めし、シール山３１がネジ溝１１に嵌合するようにして押し込んでいく。これにより、連結ピン５０、５０がピン挿入孔３５ａ、３５ｂに嵌入されて双方の分割構成体３ａ、３ｂが一体に連結されてシール３が形成配置される。

この場合、一方の分割構成体３ａの突き合せ面に設けられたピン挿入孔３５ａと、他方の分割構成体３ｂとの相対向する分割構成体の突き合わせ面に位置するピン挿入孔同士の連結全体長さは、挿入される連結ピンの長さと略等しくするとともに、ピン挿入孔の孔径３５ａ、３５ｂをφＤとし、連結ピン５０の径をφｄとしたときに、φＤ＜φｄの関係にあり、すなわち、ピン挿入孔３５ａ、３５ｂの孔径φＤは、連結ピン５０の径より小さく形成されているため、ピン挿入孔３５ａ、３５ｂと連結ピン５０とは締まり嵌めとなる。
このように構成したことにより、シール３は遠心力により分解することはない。
なお、ピン挿入孔３５ａ、３５ｂを傷つけないために、連結ピン５０の材料は、分割構成体３ａ、３ｂよりも柔らかいものが好ましい。例えば、分割構成体３ａ、３ｂの材料が、ポリアセタール（ロックウェル硬さ：１２０）の場合、連結ピン５０の材料は、ポリエチレン（ロックウェル硬さ：７３）とし、また、連結ピン５０の材料がポリピロピレン（ロックウェル硬さ：９８）や、ポリカーボネート（ロックウェル硬さ：１１８）などが使用される。
なお、ピン挿入孔３５ａ、３５ｂとピン５０の数は、分割構成体３ａ、３ｂの端面に複数個所設けてもよい。

［本実施形態の変形例］
以上、連結ピン５０の形状が円筒状である実施形態をもって説明してきたが、連結ピン５０は上述した形態に限定解釈されるものではなく、本発明の範囲内で設計変更可能である。
例えば、図示はしないが、両端に円板状のフランジ部を設けた連結ピンを採用することも可能で本発明の範囲内である。
すなわち、連結ピンは、円筒部の両端にそれぞれ同一径の円板状のフランジ部を一体に突設して側面視で略カナ文字「エ」の形態を有するように形成する。円筒部は上述した本実施形態の連結ピンと同一径に形成する。従って、フランジ部はピン挿入孔３５よりも大径となる。
本変形例で示す連結ピンを、上述した本実施形態のピン挿入孔３５に挿入すると、フランジ部は挿入に伴ってつぼむことになる。そのためフランジ部とピン挿入孔３５とでしまり嵌めとなるので、２つ割れの分割構成体３ａ、３ｂが強固に組みつけられる。

このとき、連結ピンのフランジ部はピン挿入孔３５にてしめしろを持たせるためフランジ部は広がり易いほうがよい。よって、連結ピンの材料は、分割構成体３ａ、３ｂの材料よりも硬いものが好ましい。例えば、分割構成体３ａ、３ｂの材料が、ポリエチレン（ロックウェル硬さ：７３）の場合、連結ピンの材料は、ポリエチレン、ポリピロピレン（ロックウェル硬さ：９８）や、ポリカーボネート（ロックウェル硬さ：１１８）、ＰＯＭ（ロックウェル硬さ：１２０）などが使用される。
なお、本実施形態においても、ピン挿入孔３５ａ、３５ｂと連結ピンの数は、分割構成体３ａ、３ｂの端面に複数個所設けてもよい。

さらに、図示はしないが、上記両端にフランジ部を有する連結ピンの中央部にフランジ部を付けることもできる。この中央部のフランジ部は、潤滑剤（グリース）の漏れ防止に寄与する。なお、両端にフランジ部を備えない連結ピン（例えば図２に示す本実施形態の連結ピン５０）の中央部にフランジ部を設けるものとすることも可能である。

上記説明したように、連結ピン５０をピン挿入孔３５ａ、３５ｂに挿入して繋ぎ合わせる（嵌合）ことにより、２つ割れの分割構成体３ａ、３ｂを１つにするシール３の構成を採用したため、ねじ軸１の外周に組付ける際にシール３がねじ軸１に噛み込む虞もなく、容易にシール３をねじ軸１に組み付けることが可能となる。

ねじ軸１の外面とシール３の内面との間には隙間４が設けられており、この隙間４は０．３ｍｍ以下であることが望ましい。またシール３の筒状部３２には、その軸方向の外端部から軸方向に延びるすり割り３４を設けている。
このすり割り３４の数は、筒状部３２の円周方向に等間隔に６箇所設けられているが、その数は後述の各機能を考慮して他の数とすることも可能である。
すり割り３４は、ねじ軸１の直径方向の線Ｌ１に対して、前記ねじ軸１が右ねじのときに前記筒状部３２の外側端面から前記ねじ軸１の軸方向に見て半時計方向に角度βを以て傾斜させてある。

また、シール３のすり割り３４は、ねじ軸１の軸線Ｘに対して角度αをもって傾斜させてある。この各度αの方向は、前記軸線Ｘよりも前記ねじ軸１のねじ山１２のつる巻き線の接線Ｌ２に沿う方向に傾斜している（図１）。なお前記接線Ｌ２と前記軸線Ｘに直角な面Ｐとのなす角度がねじのリード角γである。
したがって、前記接線Ｌ２は、リード角γとの関係で定義すれば、ねじ軸１のねじのリード角γを規定するねじ山１２の接線であるということができる。
そこで、すり割り３４は、前記ねじ軸１の軸線Ｘに対して、ねじ軸１のねじのリード角γを規定するねじ山１２の接線Ｌ２に沿う方向に傾斜させたと表現することができる。

ボールネジ装置の運転時には、前記ボールナット２とねじ軸１との間の空間にグリースを充填した状態で運転する。このグリースのちょう度は２９５以下としているが、２９５を超えるちょう度のものを使用することができるのは勿論である。ここで、例えば、ねじ軸１を図１において左から右方向に見て回転方向Ｂに左回転させると、ボールナット２は図１において右方向に移動する。このボールナット２の移動は、ボールナット２内のグリースを、シール３の筒状部３２内面とねじ軸１との間の隙間４から、ねじ軸１表面に一定の膜厚となって残留させながら行なわれる。

１ ねじ軸
１１ ねじ溝
２ ボールナット
３ シール
３ａ、３ｂ 分割構成体
３１ シール山
３２ 筒状部
３４ すり割り
３５ａ、３５ｂ ピン挿入孔
５０ 連結ピン
４ 隙間

Claims (4)

1. 外周面に螺旋状のねじ溝を有するねじ軸と、
   このねじ軸の外側にあり前記ねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝を内周面に有して両ねじ溝間に負荷領域を形成するボールナットと、
   前記負荷領域内に転動可能に装填される多数のボールと、
   前記ボールナットの軸方向の一端にフランジを介して取り付けられ、前記ねじ溝と係合するシール山を内面に備えてなる筒状のシールと、を備えてなるボールねじ装置において、
   前記シールは、
   複数個に分割された分割構成体により構成され、
   前記分割構成体のそれぞれの突き合わせ面に設けられたピン挿入孔と、
   前記それぞれのピン挿入孔に挿入して各分割構成体を連結一体化する連結ピンと、を含むことを特徴とするボールねじ装置。
2. 相対向する分割構成体の突き合わせ面に位置するピン挿入孔同士の連結全体長さは、挿入される連結ピンの長さと略等しくするとともに、ピン挿入孔の孔径をφＤとし、連結ピンの径をφｄとしたときに、φＤ＜φｄの関係を具備することを特徴とする請求項１に記載のボールねじ装置。
3. 前記連結ピンは、両端にフランジ部を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のボールねじ装置。
4. 前記連結ピンは、中央部にフランジ部を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のボールねじ装置。
   
   
   

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