JP4923624B2 - ボールねじ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、回転運動を直線運動に変換するボールねじ装置に関し、特に、ナット内への粉塵の侵入を防止する防塵部材を備えたボールねじ装置に関する。
回転運動を直線運動に変換するボールねじ装置は、一般に、ねじ軸と、このねじ軸の外径より大きい内径で筒状に形成されたナットとを備えており、ねじ軸の外周面に形成されたボールねじ溝とナットの内周面に形成されたボールねじ溝との間には、ねじ軸及びナットの両ボールねじ溝間をねじ軸またはナットの回転運動に伴って転動する多数のボールが設けられている。
このようなボールねじ装置を例えば工作機械で使用する場合は、ナット内に切削屑などの粉塵が侵入するとボールの転がり運動が阻害されるため、ナット内に粉塵が侵入しないようにする必要がある。そこで、図６に示すような防塵部材１、すなわちナットの内周面に嵌合する円筒状の嵌合部１ａと、この嵌合部１ａと一体に樹脂成形された円筒状のワイパーシール部１ｂとからなる防塵部材１をナットの端部に装着してナット内への粉塵の侵入を防止するようにしたものがある（例えば、特許文献１）。
特開２００２−３６４７２６号公報（図８、図９）
このようなボールねじ装置は防塵部材の内径がねじ軸の外径よりも０．１〜０．４ｍｍ程度大きいため、通常は、防塵部材の内周面がねじ軸の外周面に接触することはないが、防錆油などの油がねじ軸やナットに付着していると、これを吸収することによって防塵部材が膨潤する。この場合、防塵部材のワイパーシール部がガータースプリングによりねじ軸の外周面に締め付けられていると、ナット内に嵌め込まれている防塵部材の嵌合部が逃げ場を失うことによってねじ軸外周面に接触し、その結果、ボールねじ装置の作動トルク（ねじ軸やナットを回転させるためのトルク）を増大させるおそれがあった。また、防塵部材の嵌合部はシールとして機能していないが、ねじ軸との隙間に油やグリースが介在することにより動トルクを発生させる原因となっていた。
本発明は上述した問題点に着目してなされたものであり、その目的は、作動トルクを増大させることなくナット内への粉塵の侵入を防止することのでき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に、請求項１の発明は、ねじ軸と、該ねじ軸の外径より大きい内径で筒状に形成されたナットと、前記ねじ軸の外周面に形成されたボールねじ溝と前記ナットの内周面に形成されたボールねじ溝との間に設けられた多数のボールと、前記ナットの端部に装着された防塵部材とを備えてなり、前記防塵部材が前記ナットの内周面に嵌合する円筒状の嵌合部と、該嵌合部と一体に樹脂成形された円筒状のワイパーシール部とからなるボールねじ装置において、前記嵌合部の内径を前記ワイパーシール部の内径より大きくし、前記ねじ軸の外径をＡ、前記ナットの内径をＧ、前記嵌合部の内径をＣ、前記ワイパーシール部の内径をＢとしたとき、前記ワイパーシール部の内径と前記嵌合部の内径との差が
（Ｇ−Ｂ）×０．０８≦Ｃ−Ｂ≦（Ｇ−Ｂ）×０．１５
但し、Ａ＋０．１ｍｍ≦Ｂ≦Ａ＋０．４ｍｍであることを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１記載のボールねじ装置において、前記ねじ軸の軸方向に沿う前記嵌合部の外周面の長さをＥ、前記ねじ軸の軸方向に沿う前記嵌合部の内周面の長さをＤとしたとき、前記嵌合部の外周面の長さと前記嵌合部の内周面の長さとの関係がＥ≦Ｄであることを特徴とする。
本発明に係るボールねじ装置によれば、嵌合部の内径をワイパーシール部の内径より大きくしたことで、ねじ軸の外周面と嵌合部の内周面との間に形成される隙間がねじ軸の外周面と嵌合部のワイパーシール部の内周面との間に形成される隙間よりも大きな隙間となる。これにより、ねじ軸に付着した防錆油等の油によって防塵部材が膨潤しても嵌合部の内周面がねじ軸の外周面に接触することがないので、作動トルクを増大させることなくナット内への粉塵の侵入を防止することができる。
以下、図１〜図５を参照して本発明の第１の実施形態について説明する。
本発明の第１の実施形態に係るボールねじ装置を図1に示す。同図に示されるボールねじ装置１０は、ねじ軸１１と、このねじ軸１１の外径より大きい内径で筒状に形成されたナット１２とを備えており、ねじ軸１１の外周面に形成されたボールねじ溝１１ａとナット１２の内周面に形成されたボールねじ溝１２ａとの間には多数のボール１３が設けられている。これらのボール１３はねじ軸１１またはナット１２の回転運動に伴ってボールねじ溝１１ａ，１２ａ間を転動するようになっており、ナット１２の両端部には、ボール１３のスムーズな転がり運動を確保するために、図２〜図4に示すような構造のワイパーシール１４がナット１２内への粉塵の侵入を防止する防塵部材として装着されている。
ワイパーシール１４は円筒状の嵌合部１４ａと、この嵌合部１４ａと一体に樹脂成形された円筒状のワイパーシール部１４ｂとからなり、ワイパーシール部１４ｂの内周面には、ねじ軸１１の外周面に形成されたボールねじ溝１１ａに摺動自在に嵌合する螺旋状突起部１４ｃが形成されている。
嵌合部１４ａの外周面はナット１２の内周面に嵌合しており、ねじ軸１１の外径をＡ、ナット１２の内径をＧ、ワイパーシール部１４ｂの内径をＢとすると、嵌合部１４ａの内径Ｃは、次式（１）の関係を満たす値となっている。
（Ｇ−Ｂ）×０．０８≦（Ｃ−Ｂ）≦（Ｇ−Ｂ）×０．１５‥‥（１）
但し、Ａ＋０．１ｍｍ≦Ｂ≦Ａ＋０．４ｍｍ
また、ねじ軸１１の軸方向に沿う嵌合部１４ａの外周面の長さをＥ、ねじ軸１１の軸方向に沿う嵌合部１４ａの内周面の長さをＤとすると、嵌合部１４ａの外周面の長さＥと嵌合部１４ａの内周面の長さＤとの関係は、下式（２）の関係を満たす値となっている。
Ｅ≦Ｄ‥‥‥（２）
なお、嵌合部１４ａの外周面にはワイパーシール１４をナット１２に固定するワイパーシール固定用ねじ１５（図１参照）と係合する複数の抜け止め穴１６が嵌合部１４ａの周方向にほぼ等ピッチで設けられ、ワイパーシール部１４ｂの外周面にはワイパーシール部１４ｂの内周面をねじ軸１１の外周面に締め付けるガータースプリング１７（図１参照）をワイパーシール部１４ｂの外周上に位置決めする位置決め溝１８が設けられている。さらに、ワイパーシール部１４ｂには、ねじ軸１１に付着した防錆油等の油をワイパーシール部１４ｂの外部（外径側）に排出する複数の溝部１９が設けられている。また、螺旋状突起部１４ｃは、図５に示すように、その断面がゴッシクアーク状をなしており、ボールねじ溝１１ａ，１２ａの断面と一致する形状となっている。
このような構成において、ワイパーシール１４をナット１２の端部に装着すると、ねじ軸１１の外周面と嵌合部１４ａの内周面との間に形成される隙間がねじ軸１１の外周面とワイパーシール部１４ｂの内周面との間に形成される隙間よりも大きな隙間となる。これにより、ねじ軸１１に付着した防錆油等の油によってワイパーシール１４が膨潤しても嵌合部１４ａの内周面がねじ軸１１の外周面に接触することがないので、作動トルクを増大させることなくナット１２内への粉塵の侵入を防止することができる。
本発明の第１の実施形態に係るボールねじ装置の概略構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るボールねじ装置のワイパーシール（防塵部材）を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るボールねじ装置のワイパーシールを示す側面図である。 本発明の第１の実施形態に係るボールねじ装置のワイパーシールを示す正面である。 図２に示す螺旋状突起部の正面図である。 従来のボールねじ装置の防塵部材の一例を示す断面図である。
符号の説明
１１ ねじ軸
１２ ナット
１１ａ，１２ａ ボールねじ溝
１３ ボール
１４ ワイパーシール（防塵部材）
１４ａ 嵌合部
１４ｂ ワイパーシール部
１５ ワイパーシール固定用ねじ
１６ 抜け止め穴
１７ ガータースプリング
１８ 位置決め溝

Claims (2)

  1. ねじ軸と、該ねじ軸の外径より大きい内径で筒状に形成されたナットと、前記ねじ軸の外周面に形成されたボールねじ溝と前記ナットの内周面に形成されたボールねじ溝との間に設けられた多数のボールと、前記ナットの端部に装着された防塵部材とを備えてなり、前記防塵部材が前記ナットの内周面に嵌合する円筒状の嵌合部と、該嵌合部と一体に樹脂成形された円筒状のワイパーシール部とからなるボールねじ装置において、
    前記嵌合部の内径を前記ワイパーシール部の内径より大きくし、前記ねじ軸の外径をＡ、前記ナットの内径をＧ、前記嵌合部の内径をＣ、前記ワイパーシール部の内径をＢとしたとき、前記ワイパーシール部の内径と前記嵌合部の内径との差が
    （Ｇ−Ｂ）×０．０８≦Ｃ−Ｂ≦（Ｇ−Ｂ）×０．１５
    但し、Ａ＋０．１ｍｍ≦Ｂ≦Ａ＋０．４ｍｍ
    であることを特徴とするボールねじ装置。
  2. 前記ねじ軸の軸方向に沿う前記嵌合部の外周面の長さをＥ、前記ねじ軸の軸方向に沿う前記嵌合部の内周面の長さをＤとしたとき、前記嵌合部の外周面の長さと前記嵌合部の内周面の長さとの関係がＥ≦Ｄであることを特徴とする請求項１記載のボールねじ装置。
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