JP3626357B2 - ボールねじ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ナットの両端部にシール部材が設けられたボールねじに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のボールねじのシール部材として、ナットの両端に装着されるボールねじのシール部材が知られている（実開平６−６７９５号公報参照）。このシール部材はリング形状をなし、シール部材の内周面には、ねじ軸のボール転走溝に嵌合する突部が形成される。シール部材のナットの軸線方向外側を向く端面からシール部材の途中までには、スリットが形成される。ナットの両端にシール部材を装着することで、シール部材がねじ軸の外周面に密着してナット内部の潤滑剤を密封することができる。また、シール部材にスリットを形成することで、スリットのねじ軸の外周面と接触するエッジがねじ軸に付着した異物を掻き取り、異物をナット外部に排出して異物のナット内部への侵入を防止することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のシール部材にあっては、ナット内部の潤滑剤がねじ軸とシール部材との隙間に浸み易く、潤滑剤がナット外部に漏れ出てしまう。また、スリットのエッジによって異物と同時に潤滑剤も掻き取られる。このため、掻き取られた潤滑剤が、ナット内部に戻ることなくナット外部に排出されてしまう。このように、潤滑剤がナット内部から外部に漏れ出ると、別途ナットに給脂するためのメンテナンス装置が必要になる他、真空雰囲気中での潤滑剤の蒸発が問題になったりした。
【０００４】
そこで、本発明は、ナット内部の潤滑剤を保持できると共に、ナット内部への異物の侵入を防止できるシール部材を備えるボールねじを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照番号を括弧書きにて付記するが、それにより、本発明が図示の形態に限定されるものでない。
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、外周にボール転走溝を有するねじ軸と、前記ボール転走溝に沿って転走可能な複数のボールと、前記複数のボールを介して前記ねじ軸に螺合されるナット（１）と、前記ナットの両端に設けられるシール部材（２）とを備え、前記シール部材（２）の内周には前記ボール転走溝に嵌合する螺旋状の突部（２ａ）が設けられたボールねじにおいて、前記シール部材（２）の前記ナット（１）の軸線方向内側を向く端面（２ｂ）から前記シール部材（２）の途中までに、潤滑剤保持部（５…）を設け、前記シール部材（２）の前記ナット（１）の軸線方向外側を向く端面（２ｃ）から前記シール部材（２）の途中までに、異物除去部（６…）を設けることを特徴とするボールねじにより、上述した課題を解決する。
【０００７】
この発明によれば、前記シール部材（２）のナット（１）の軸線方向内側を向く端面（２ｂ）から前記シール部材（２）の途中までに潤滑剤保持部（５…）を設けたので、前記端面（２ｂ）からシール部材（２）とねじ軸との間の隙間に浸入する潤滑剤を積極的にトラップし、ナット（１）の内部に戻すことができる。このため、ナット（１）の内部の潤滑剤が外部へ流出するのを防止することができる。
【０００８】
【０００９】
また、この発明によれば、前記シール部材（２）の前記ナット（１）の軸線方向外側を向く端面（２ｃ）から前記シール部材（２）の途中までに異物除去部（６…）を設けたので、ねじ軸の外周面（ねじ軸のボール転走溝の表面を含む）に溜まった異物を除去し、ナット（１）の外部に排出することができる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載のボールねじにおいて、前記潤滑剤保持部（５…）は、スリットであることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、スリットの脇に形成される面（８ｂ）のねじ軸と接するエッジで潤滑剤を掻き揚げ、ナット（１）の内部に戻すことができる。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載のボールねじにおいて、前記異物除去部（６…）は、スリットであることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、スリットの脇に形成される面（１０ｂ）のねじ軸と接するエッジで異物を掻き揚げ、ナット（１）の外部に排出することができる。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のボールねじにおいて、前記シール部材（２）を前記ねじ軸へ押圧する押圧手段（１２ａ，１２ｂ）を設けたことを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、前記シール部材（２）を前記ねじ軸へ押圧する押圧手段（１２ａ，１２ｂ）を設けたので、前記潤滑剤保持部（５…）あるいは前記異物除去部（６…）をねじ軸に密着させることができる。このため、確実に潤滑剤をトラップし、または異物を除去することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１ないし図３は、本発明の一実施形態におけるボールねじのナット１及びシール部材２を示したものである。周知のように、ボールねじは、外周面に螺旋状のボール転走溝を有するねじ軸（図示せず）と、内周面に前記ボール転走溝と対向する螺旋状のボール転走溝１ａを有するナット１と、ナット１のボール転走溝１ａとねじ軸のボール転走溝の間に配列収納された複数のボール（図示せず）とを備える。ねじ軸を回転させると、ボールは、ねじ軸のボール転走溝とナット１のボール転走溝１ａとの間を転走する。ボール転走溝１ａの一端に達したボールはナット１に固定されたリターンチューブ３を介してボール転走溝１ａの反対側に戻される。ナット１は、ねじ軸の回転によってねじ軸に沿って直線運動する。
【００１７】
ナット１の軸線方向の両端部には、一対のシール部材取付け孔１ｂが形成される。各シール部材取付け孔１ｂにはリング状のシール部材２が装着され、止め輪４で抜け止めされる。シール部材２は合成樹脂を射出成形若しくは切削加工等して製造され、その内周にはねじ軸のボール転走溝に嵌合する螺旋状の突部２ａが形成される。
【００１８】
図３に示すように、シール部材２には、前記ナット１の軸線方向内側を向く端面２ｂから前記シール部材２の途中に向って複数の潤滑剤保持用スリット５…が設けられる。また、ナット１の軸線方向外側を向く端面２ｃから前記シール部材の途中に向って複数の異物除去用スリット６…が設けられる。この潤滑剤保持用スリット５…は、ナット１内に充填された潤滑剤（例えばグリース）の外部への漏れを防止し、異物除去用スリット６…は、ねじ軸に付着した異物のナット１内への侵入を防止する。
【００１９】
図４に示すように、潤滑剤保持用スリット５…は、ねじ軸の略半径方向に延び、シール部材２の内周から外周まで貫通するように開けられる。なお、図中斜線部は後述のスプリング１２ａ，１２ｂを示す。この潤滑剤保持用スリット５…は、周方向に８等分するように８個所形成される。８個の潤滑剤保持用スリット５…は、共にねじ軸の半径方向に対して、ねじ軸の回転方向Ｆに角度θ ₁ 傾けて形成され、その内周から外周へ向うほど、矢印Ｆ方向に漸次変位する。このように、潤滑剤保持用スリット５…を傾けることで、対向面８ａ，８ｂのうちの一方が、潤滑剤を掻き揚げるエッジを有する潤滑剤保持用スクレーパ面８ｂとして機能する。なお、潤滑剤保持用スリット５…の個数は、適時変更可能である。
【００２０】
図５に示すように、潤滑剤保持用スリット５…はナット１の軸線Ｘの方向に対して角度θ ₂ 傾けて開けられる。すなわち、ボール転走溝９の中心線Ｅがナット１の軸線Ｘ方向と直交する方向（補助線Ｃの方向）に対して所定のねじれ方向Ｄにリード角αで傾くとき、潤滑剤保持用スリット５…の中心線は、ナット１の軸線Ｘに対してＤと反対方向に所定角度θ ₂ 傾けられる。潤滑剤保持用スクレーパ面８ｂは、ボール転走溝９の中心線Ｅに対して直交する面から角度β傾けられることになり、潤滑剤保持用スクレーパ面８ｂによって掻き揚げられた潤滑剤をナット１の軸線Ｘ方向に移動させることが可能になる。８個の潤滑剤保持用スリット５…は、全て同様にナット１の軸線Ｘに対してθ ₂ 傾けられる。
【００２１】
異物除去用スリット６…も潤滑剤保持用スリットと同様に、ねじ軸の略半径方向に延び、シール部材２の内周から外周まで貫通するように開けられる（図２参照）。異物除去用スリット６…も周方向に８等分するように形成され、ねじ軸の半径方向に対して、ねじ軸の回転方向Ｆに角度θ ₁ 傾けて形成される。異物除去用スリット６を形成する対向面１０ａ，１０ｂのうちの一方が、異物を掻き揚げるエッジを有する異物除去用スクレーパ面１０ｂとして機能する。
【００２２】
図５に示すように、異物除去用スリット６…も、ナット１の軸線Ｘの方向に対して角度θ ₂ 傾けて開けられる。すなわち、ボール転走溝９の中心線Ｅがナット１の軸線Ｘ方向と直交する方向（補助線Ｃの方向）に対して所定のねじれ方向Ｄにリード角αで傾くとき、異物除去用スリット６の中心線は、ナット１の軸線Ｘに対してＤと反対方向に所定角度θ ₂ 傾けられる。このように、異物除去用スリット６…を傾けることで、異物除去用スクレーパ面１０ｂは、ボール転走溝９の中心線Ｅに対して直交する面から角度β傾けられることになり、異物除去用スクレーパ面１０ｂによって掻き揚げられた潤滑剤をナット１の軸線Ｘ方向に移動させることが可能になる。
【００２３】
図６及び図７に示すように、シール部材２の外周には、周方向に延びる２本の溝１１ａ，１１ｂが形成される。この溝１１ａ，１１ｂには、スプリング１２ａ，１２ｂが巻かれる。このように、シール部材２の外周にスプリング１２ａ，１２ｂを巻くことで、柔らかい弾性を持つシール部材２をねじ軸に密着させてシール性が向上できるほか、潤滑剤保持用及び異物掻き揚げ用スクレーパ面８ｂ，１０ｂのエッジを確実にねじ軸に密着させることができ、潤滑剤または異物を確実に掻き揚げることができる。なお、周方向に延びる溝１１ａ，１１ｂは、２本に限られることはなく、例えば１本でもかまわない。
【００２４】
次に、ねじ軸を図２及び図４中Ｆ方向に回転させた場合のシール部材２の潤滑剤保持と、異物の掻き揚げ状態を説明する。ボールねじを図中Ｆ方向に回転させると、シール部材２の潤滑剤保持用スクレーパ面８ｂのエッジがねじ軸の外周面に接しながら摺動する。このため、潤滑剤保持用スクレーパ面８ｂのエッジで、ねじ軸の外周面に付着した潤滑剤が掻き揚げられ、掻き揚げられた潤滑剤は潤滑剤保持用スクレーパ面８ｂ上にすくい上げられる。この潤滑剤保持用スクレーパ面８ｂは、ボール転走溝９の中心線Ｅに対して直交する方向に対して角度β傾けられるので、ナット１内部に戻される。したがって、シール部材２の端面２ｂからシール部材２とねじ軸との間に生じる隙間に侵入する潤滑剤を積極的にトラップし、再びナット１内部に戻すことができる。なお、ボールねじを図２及び図４中Ｆ方向と反対方向に回転させた場合は、潤滑剤除去用スリットを設けないのと同様に潤滑剤はシール部材の端面２ｂでシールされる（図３参照）。
【００２５】
一方、ねじ軸を図２及び図４中Ｆ方向に回転させると、異物除去用スクレーパ面１０ｂのエッジもねじ軸の外周面に接しながら摺動する。このため、異物除去用スクレーパ面１０ｂのエッジで、ねじ軸の外周面に付着した異物が掻き揚げられる。掻き揚げられた異物は、異物除去用スクレーパ面１０ｂ上にすくい上げられる。この異物除去用スクレーパ面１０ｂもボール転走溝９の中心線Ｅに対して直交する方向に対して角度β傾けられるので、すくい上げられた異物はシール部材２の外方に吐き出される。
【００２６】
図８及び図９は、シール部材１３の他の形態を示したものである。この図に示すように、シール部材１３には潤滑剤保持用スリット５…のみ形成されてもよい。このシール部材１３は、異物が発生しにくく、かつ潤滑剤の漏れが禁止される例えば真空雰囲気中で使用されるボールねじに適する。図８に示すように、潤滑剤保持用スリット５両脇の対向面８ａ，８ｂのうち、一方の面８ｂは、ナットの半径方向に対してねじ軸の回転方向Ｆに角度θ ₁ 傾けられ、シール部材の内周から外周に向かうほど漸次変位する。また、他方の面８ａは、半径方向に対して前記一方の面と反対方向に角度θ ₁ 傾けられる。このように、潤滑剤保持用スリット５…両脇の対向面８ａ，８ｂを傾けることで、ねじ軸をいずれの方向に回転させても、潤滑剤を掻き揚げることができる。
【００２７】
また、図９に示すように、潤滑剤保持用スリット５…の対向面８ａ，８ｂのうち、一方の面８ａをボール転走溝９の中心線Ｅに対して直交する方向から角度θ ₂ 傾け、他方の面８ｂをボール転走溝９の中心線Ｅに対して直交する方向から反対方向に角度θ ₂ 傾けてもよい。このように、対向面８ａ，８ｂを傾けることで、ねじ軸をいずれの方向に回転させても、対向面８ａ，８ｂのエッジにすくい上げられた潤滑剤を軸線方向に移動させ、ナット１の内部に戻すことができる。
【００２８】
なお、潤滑剤保持用スリット５…のみについて説明したが、異物除去用スリット６…も同様に形成することで、ねじ軸をいずれの方向に回転させても異物を掻き揚げ、外部に排出することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、シール部材のナットの軸線方向内側を向く端面からシール部材の途中までに潤滑剤保持部を設け、シール部材のナットの軸線方向外側を向く端面からシール部材の途中までに異物除去部を設けたので、シール部材の端面からシール部材とねじ軸との間の隙間に浸入する潤滑剤を積極的にトラップし、ナットの内部に戻すことができ、ねじ軸の外周面に溜まった異物を除去し、ナットの外部に排出することができる。このため、ナット内部の潤滑剤を保持できると共に、ナット内部への異物の侵入を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるボールねじのナット及びシール部材の平面図。
【図２】上記図１の側面図。
【図３】上記図１の断面図。
【図４】シール部材を示す正面図。
【図５】シール部材の断面図。
【図６】スプリングを装着したリングを示す側面図。
【図７】ねじ軸とシール部材を示す断面図。
【図８】シール部材の他の例を示す正面図。
【図９】上記図８の断面図。
【符号の説明】
１ ナット
２ シール部材
２ａ 突部
２ｂ 軸線方向内側を向く端面
２ｃ 軸線方向外側を向く端面
５ 潤滑剤保持用スリット（潤滑剤保持部）
６ 異物除去用スリット（異物除去部）
１２ａ，１２ｂ スプリング（押圧手段）

Claims (4)

1. 外周にボール転走溝を有するねじ軸と、前記ボール転走溝に沿って転走可能な複数のボールと、前記複数のボールを介して前記ねじ軸に螺合されるナットと、前記ナットの両端に設けられるシール部材とを備え、前記シール部材の内周には前記ボール転走溝に嵌合する螺旋状の突部が設けられたボールねじにおいて、
   前記シール部材の前記ナットの軸線方向内側を向く端面から前記シール部材の途中までに、潤滑剤保持部を設け、
   前記シール部材の前記ナットの軸線方向外側を向く端面から前記シール部材の途中までに、異物除去部を設けることを特徴とするボールねじ。
2. 前記潤滑剤保持部は、スリットであることを特徴とする請求項１に記載のボールねじ。
3. 前記異物除去部は、スリットであることを特徴とする請求項１又は２に記載のボールねじ。
4. 前記シール部材を前記ねじ軸へ押圧する押圧手段を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のボールねじ。

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