JP5384188B2 - 転動体ねじ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ボールねじ、ローラねじ等の転動体ねじ装置に係り、特に、ねじ軸の転動体転走溝に対して潤滑剤を塗布する機能を備えた転動体ねじ装置に関する。

ボールねじ、ローラねじ等の転動体ねじ装置は、外周面にボール、ローラ等の転動体の転走溝が螺旋状の形成されたねじ軸と、略円筒状に形成されると共に多数の転動体を介して前記ねじ軸に螺合するナット部材とから構成されている。また、前記ナット部材の内周面にはねじ軸の転走溝と対向する負荷転走溝が形成されており、前記ねじ軸の転走溝と前記ナット部材の負荷転走溝とが対向することにより、転動体の負荷転走路が前記ねじ軸の周囲に螺旋状に形成されるようになっている。そして、前記ねじ軸をナット部材に対して相対的に回転させると、前記転動体が前記負荷転走路内を転動しながら前記ねじ軸の周囲を公転し、ナット部材がねじ軸の軸方向へ並進運動するようになっている。

また、ナット部材には、リターンパイプ又はデフレクタと称される転動体戻し部材が取り付けられている。この転動体戻し部材は負荷転走路の一端と他端を繋ぐ循環通路を有しており、転動体が負荷転走路の一端から他端へ前記潤滑通路を介しても戻されるようになっている。すなわち、前記負荷転走路及び循環通路が連結されることにより、前記ナット部材に転動体の無限循環路が完成している。

このような転動体ねじ装置では、装置寿命の短命化を防止するために、転動体と前記ねじ軸の転走溝との間、転動体とのナット部材の負荷転走溝との間に適度な量の潤滑剤を供給することが必要である。

従来、転動体ねじ装置に対する潤滑剤の供給構造としては、例えば特開平１０−１８４６８３号公報に開示されるように、前記ナット部材の軸方向の両端に潤滑剤の塗布装置を装着するものが知られている。この塗布装置は、前記ねじ軸が貫通するリング状に形成されると共に前記ナット部材の軸方向端部に取り付けられる潤滑剤タンクと、この潤滑剤タンクの内周面から僅かに突出してねじ軸の転走溝に接触する塗布体とから構成されており、ねじ軸とナット部材とが相対的に回転すると、前記塗布体が潤滑剤タンク内に貯蔵された潤滑剤を微量ずつねじ軸に塗布するようになっている。

一方、他の潤滑剤の供給構造としては、特開２００３−２３２４２７号公報に開示されるものが知られている。この供給構造ではねじ軸の転走溝に接触する塗布体を転動体戻し部材に内蔵させ、転動体戻し部材をナット部材に装着した際に、前記塗布体がねじ軸の転走溝に接触するように構成されている。また、潤滑剤を貯蔵した潤滑剤タンクは略Ｃ字状に形成されて前記ナット部材の外側に当該ナット部材を抱え込むようにして嵌め込まれており、この潤滑剤タンクから転動体戻し部材に内蔵された塗布体までは潤滑剤の供給路となる連結パイプが配管されており、潤滑剤タンク内の潤滑剤が前記連結バイプを通じて塗布体に吸い取られるようになっている。

特開平１０−１８４６８３号公報 特開２００３−２３２４２７号公報

しかし、特開平１０−１８４６８３号公報に開示されるようにリング状の潤滑剤タンクをナット部材の軸方向の両端に装着した構造の場合、ねじ軸がリング状に形成された潤滑剤タンクに挿通されているので、潤滑剤タンク内の潤滑剤が消費されてしまったとしても、かかる潤滑剤タンクをナット部材から取り外して交換することは不可能である。一方、潤滑剤タンクを含めたナット部材の全長が長くなるので、ねじ軸の全長に対するナット部材のストローク距離がその分だけ短くなってしまう。すなわち、潤滑剤タンクの容量を大きくして、初期搭載の潤滑剤の容量を増加させる程、ねじ軸に対するナット部材のストローク距離が減少してしまう。

一方、特開２００３−２３２４２７号公報に開示される潤滑構造では、潤滑剤タンクをナット部材に対して着脱することができるものの、潤滑剤タンクを交換する際には、前記連結パイプを潤滑剤タンク又は塗布体から一旦取り外し、潤滑剤タンクの完了後には再度連結パイプを装着し直さなければならず、交換に手間がかかってしまう。また、略Ｃ字状に形成された潤滑剤タンクがナット部材の外周面の殆どを覆っているので、ナット部材の放熱が妨げられるおそれがあった。

本発明はこのような課題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、十分な量の潤滑剤を搭載しつつもナット部材のストローク距離を犠牲にすることがなく、また、ナット部材の放熱を損なうこともなく、しかも潤滑剤タンクの交換作業を容易に行うことが可能な転動体ねじ装置を提供することにある。

前記目的を達成する本発明の転動体ねじ装置は、多数の転動体と、外周に前記転動体のための転走溝が螺旋状に形成されたねじ軸と、このねじ軸が挿通される貫通孔を有すると共に前記転動体を介して前記ねじ軸に螺合するナット部材と、前記ナット部材の外周面から内周面へ貫通形成された潤滑剤供給孔と、前記ナット部材の外周面に装着されると共に潤滑剤の収容室を有する潤滑剤タンクと、この潤滑剤タンクから起立すると共に当該潤滑剤タンクのナット部材に対する装着動作に伴って前記潤滑剤供給孔に挿入され、先端部が前記ねじ軸の転走溝に接触して潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布体と、を備えている。

このような本発明の転動体ねじ装置では、前記潤滑剤タンクは前記ナット部材の外周面に装着されることから、潤滑剤の収容室の容量を大きく設定して潤滑剤タンクそれ自体が大型化しても、ねじ軸に対するナット部材のストローク距離が減少することはなく、ねじ軸を含めた転動体ねじ装置の全長を抑えるのに有利である。また、潤滑剤タンクがナット部材の外周面に装着されていることから、その交換を容易に行うことが可能である。

また、ねじ軸の転走溝に対して潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布体は、前記潤滑剤タンクから起立すると共に、かかる潤滑剤タンクのナット部材に対する装着動作に伴って当該ナット部材に形成された潤滑剤供給孔に挿入されるので、前記潤滑剤タンクの交換に伴って前記潤滑剤塗布体もナット部材から抜き差しされることになり、潤滑剤タンクの交換の度に当該潤滑剤タンクと潤滑剤塗布体を接続し直す必要がなく、この点においても潤滑剤タンクの交換を容易に行うことが可能である。加えて、潤滑剤塗布体の先端がねじ軸の転走溝に付着していた汚れによって目詰まりを起こしそうな場合であっても、かかる潤滑剤タンクを交換すれば潤滑剤塗布体も交換されることになり、しかも前述の如く潤滑剤タンクの交換作業を容易に行うことが可能なので、潤滑剤塗布体も容易に交換することが可能であり、転動体ねじ軸の潤滑状態を良好な状態に保ち易いといった利点がある。

本発明が適用されたボールねじ装置の一例を示す斜視図である。 図１に示すボールねじ装置のナット部材を示す斜視図である。 図１に示すボールねじ装置のねじ軸と転動体戻し部材との位置関係を示す斜視図である。 図２に示すナット部材から転動体戻し部材を取り外した状態を示す斜視図である。 ナット部材を軸方向に沿って切断した断面図である。 カバープレートの表面側を示す斜視図である。 カバープレートの裏面側を示す斜視図である。 潤滑剤タンクを示す斜視図である。

以下、添付図面を用いて本発明の転動体ねじ装置を詳細に説明する。

図１は本発明をボールねじ装置に適用した例を示すものである。このボールねじ装置は、外周面に転動体としてのボールが転動する転走溝が螺旋状に形成されたねじ軸１と、多数のボールを介して前記ねじ軸１に螺合するナット部材２と、このナット部材２の外周面にカバープレート３を介して装着された潤滑剤タンク４とを備えている。尚、図１では前記ねじ軸１を一点鎖線で示している。

図２は前記ナット部材２から前記潤滑剤タンク４及びカバープレート３を取り外した状態を示す斜視図である。前記ナット部材２はねじ軸１が挿通される貫通孔２０を有して略円筒状に形成されており、軸方向の一端には当該ナット部材２を他の機械装置に固定するためのフランジ部２１が設けられている。このフランジ部２１には固定ボルトの取付孔が貫通形成されている。また、このナット部材２には前記ボールの無限循環路が３回路設けられており、かかるナット部材２の外周面には無限循環路の一回路毎に転動体戻し部材２２が固定されている。

図３は、前記ねじ軸１と転動体戻し部材２２との関係を示す斜視図であり、前記ナット部材２を省略して描いてある。前記ねじ軸１の外周面にはボール５が転動する転走溝１０が所定のリードで螺旋状に形成されている。前記リードとは、ねじ軸１の周囲１回転に関して前記転走溝１０が当該ねじ軸１の軸方向へ進行する距離である。このねじ軸１は図１において一点鎖線で示されており、ナット部材２の貫通孔２０に挿入されている。前記ねじ軸１の周囲には転走溝１０に沿ってボール５の負荷転走路５０が螺旋状に設けられており、多数のボール５がこの負荷転走路５０に配置されている。前記負荷転走路５０に配列されたボール５は前記ねじ軸１と前記ナット部材２との間で荷重を負荷しながら転動する。

一方、前記転動体戻し部材２２は、前記ナット部材２の外周面に固定される通路部２３と、この通路部２３の両端に設けられた一対の脚部２４とから構成され、全体として略Ｕ字状をなしている。前記通路部２３及び脚部２４にはボール５の循環通路が形成されており、ボール５が一方の脚部２４から他方の脚部２４まで無負荷状態で前記循環通路内を転動するようになっている。すなわち、前記転動体戻し部材２２はボール５の直径よりも大きな内径の循環通路を有してパイプ状に形成されている。

この転動体戻し部材２２は前記ねじ軸１を跨ぐようにして、また、螺旋状に形成されたねじ軸１の転走溝１０を数巻分だけ飛び越えるようにして配置されており、前記負荷転走路５０を転動してその一端に到達したボール５を一方の脚部２４から前記循環通路に導入し、他方の脚部２４から前記負荷転走路５０の他端へ送り出すようになっている。すなわち、図３に示す転動体戻し部材２２の内部にもボール５が配列されており、螺旋状の負荷転走路５０と転動体戻し部材２２の循環通路とが連続することにより、ボール５の無限循環路が構成されている。前述したように、前記ナット部材２には３個の転動体戻し部材２２が装着されることから、かかるナット部材２には図３に示すボール５の無限循環路がねじ軸１の軸方向に沿って直列的に３回路形成されている。

尚、図３に示す例では、ボール５同士の接触を防止するため、互いに隣接するボール５とボール５との間にスペーサ６が配列されているが、必要に応じて前記スペーサ６は省略することができる。

図４は前記転動体戻し部材２２を取り除いた前記ナット部材２の外観を示す斜視図である。かかるナット部材２には、前記転動体戻し部材２２の脚部２４が挿入される転動体通し孔２５が形成されている。前記転動体通し孔２５は２個が１組となっており、図に示す例では転動体戻し部材２２の数に対応した３組６個の転動体通し孔２５が設けられている。また、一対となった２個の転動体通し孔２５の間には、前記カバープレート３を固定するための取付面が形成され、かかる取付面２６の中央には複数のタップ孔２７が配列されている。

図５は前記ナット部材２を軸方向に沿って二分し、かかるナット部材２の貫通孔２０内周面を示した断面図であり、前述の転動体戻し孔２５をナット部材２の内側から観察したものである。前記ナット部材２の貫通孔２０の内周面には前記ねじ軸１の転走溝１０に対向する螺旋状の負荷転走溝２８が形成されており、ねじ軸１の転走溝１０とナット部材２の負荷転走溝２８とが対向することで前記ボール５の負荷転走路５０が構成されている。前記転動体通し孔２５はナット部材２の貫通孔２０の内周面に対して接線方向に設けられており、かかる転動体通し孔２５に対して前記転動体戻し部材２２の脚部２４を挿入すると、前記負荷転走溝２８と転動体戻し部材２２の循環通路とが連続するようになっている。尚、図５中においては、破線で連結された一対の転動体通し孔２５が前記転動体戻し部材２２によって相互に連結される。

一方、図４及び図５に示すように、前記ナット部材２にはその外周面から内周面へと貫通する潤滑剤供給孔２９が複数設けられている。これら潤滑剤供給孔２９は前記取付面２６の縁部に沿って配列されると共に、各潤滑剤供給孔２９は前記取付面を挟んで位置する転動体通し孔２５に対応している。すなわち、潤滑剤供給孔２９はナット部材２に対して前記転動体通し孔２５と同数だけ配置されている。

図５に示すように、前記潤滑剤供給孔２９は負荷転走溝２８の内部に開口している。しかし、ボール５は図５において破線で連結された一対の転動体通し孔２５の間の負荷転走溝２８を螺旋状に転動すると共に、これら転動体通し孔２５の間に設けられた前記転動体戻し部材２２の循環通路を転走するので、ボール５は前記潤滑剤供給孔２９の開設位置を転動することはない。また、各潤滑剤供給孔２９は負荷転走溝２８と重なった位置に設けられているので、ナット部材２に対して前記ねじ軸１を組み付けた場合、かかる潤滑剤供給孔２９の直下にはねじ軸１の転走溝１０が位置することになる。

図６及び図７は前記カバープレート３を示す斜視図であり、図６は前記潤滑剤タンク４が装着される表面側を、図７はナット部材２に当接する裏面側を示している。このカバープレート３は固定ボルトによって前記ナット部材２の取付面２６に固定され、ナット部材２のタップ孔２７に対応した位置には固定ボルトを挿入するためのボルト取付孔３０が設けられている。また、このカバープレート３には前記潤滑剤タンク４をナット部材２に対して位置決めするためのタンク取付孔３１が形成されており、このタンク取付孔３１の一部は前記ナット部材２に開設された潤滑剤供給孔２９と重なっている。図６には前記タンク取付孔に対する潤滑剤供給孔の位置を破線で示した。

更に、前記カバープレートは前記ナット部材に対する転動体戻し部材の固定具を兼ねており、図７に示すように、前記カバープレート３の裏面側には転動体戻し部材２２の通路部２３が嵌合する収容溝３２が形成されている。従って、転動体戻し部材２２の脚部２４をナット部材２の転動体通し孔２５に挿入した後、かかる転動体戻し部材２２の上からカバープレート３をナット部材２に固定することで、転動体戻し部材２２がナット部材２に対して強固に固定されるようになっている。

前記カバープレート３は前記ナット部材２の半径方向に関し、かかるナット部材２の外径と略同一の幅、若しくはそれよりも小さな幅で形成されており、少なくともナット部材２の外周面の半分以上の面積は前記カバープレート３に覆われることなく露出するようになっている。

尚、図６において、符号３３は前記潤滑剤タンク４を前記カバープレート３に固定する際に利用されるタップ孔である。

図８は前記潤滑剤タンク４を示すものである。この潤滑剤タンク４は、潤滑剤の収容室を有するタンク本体４０と、このタンク本体４０の収容室を密閉する蓋部材４１とから構成されている。前記収容室にはフェルトなどの不織布からなる吸蔵体が収容されており、潤滑剤はこの吸蔵体に含浸された状態で前記収容室に貯蔵されている。また、前記タンク本体４０からは前記カバープレート３のタンク取付孔３１に嵌合する一対の位置決め脚部４２が突出しており、これら位置決め脚部４２のそれぞれを対応するタンク取付孔３１に嵌め込むことで、潤滑剤タンク４がナット部材２に対して適切な位置に固定されるようになっている。

更に、各位置決め脚部４２からは潤滑剤塗布体４３が突出している。これら潤滑剤塗布体４３はフェルトなどの不織布を棒状に成形したものであり、各潤滑剤塗布体４３の一端は前記収容室内の吸蔵体と接続されており、かかる吸蔵体に含浸された潤滑剤が毛管現象によって潤滑剤塗布体４３に徐々に吸い取られるようになっている。各潤滑剤塗布体４３はカバープレート３に対する潤滑剤タンク４の嵌合方向、すなわち前記位置決め脚部４２のタンク取付孔３１に対する挿入方向に沿って前記タンク本体４０から起立すると共に、ナット部材２の潤滑剤供給孔２９に対応する位置に設けられている。このため、カバープレート３に対して潤滑剤タンク４を装着すると、各潤滑剤塗布体４３がナット部材２の潤滑剤供給孔２９に対して真っ直ぐに挿入され、かかる潤滑剤塗布体４３の先端が潤滑剤供給孔２９の直下に位置するねじ軸１の転走溝１０に接触するようになっている。これにより、潤滑剤タンク４内の潤滑剤がねじ軸１の転走溝１０に対して継続的に塗布されることになる。

図５に示されるように、前記潤滑剤塗布体４３が挿入される潤滑剤供給孔２９は個々の転動体通し孔２５に対応して前記ナット部材２に設けられており、かかる潤滑剤塗布体４３がねじ軸１の転走溝１０に接触する位置はボール５が転動体戻し部材２２から負荷転走路５０に進入する位置に近接している。従って、前記潤滑剤塗布体４３はボール５がねじ軸１の転走溝１０に対する転動を開始する直前の位置で当該転走溝１０に対して潤滑剤を塗布していることになり、ボール５を常に良好な潤滑状態に維持することが可能となっている。

尚、図１に示したこの実施の形態のボールねじ装置では、前記カバープレートに対して３基の潤滑剤タンクを装着すると共に、図８に示すように各潤滑剤タンクには２本の潤滑剤塗布体を設けたが、各潤滑剤タンクの大きさ、形状及び個数は適宜選定することが可能であり、また、各潤滑剤タンクから起立する潤滑剤塗布体の本数も適宜選定することが可能である。更に、カバープレートを用いずに潤滑剤タンクをナット部材の外周面に対して直接固定することも可能である。

そして、以上のように構成されたボールねじ装置では、例えばナット部材２に対してねじ軸１を回転させると、これらねじ軸１とナット部材２との間に配列された多数のボール５が図３に示される負荷転走路５０を螺旋状に転動すると共に転動体戻し部材２２を介して無限循環し、ナット部材２がねじ軸１に沿って並進運動を行うことになる。また、前記潤滑剤供給孔２９からナット部材２の内部に挿入された潤滑剤塗布体４３はねじ軸１の転走溝１０に接触していることから、ねじ軸１とナット部材２との間に相対的な回転運動が生じると、ねじ軸１の転走溝１０に対して潤滑剤タンク４内の潤滑剤を継続的に塗布する。これにより、転走溝１０を転動するボール５が潤滑剤によって確実に潤滑されることになる。また、潤滑剤タンク４内の潤滑剤が消費されてしまった場合には、かかる潤滑剤タンク４を新たなものと交換することになる。

このとき、潤滑剤タンク４から起立する潤滑剤塗布体４３は当該潤滑剤タンク４の前記ナット部材２に対する装着動作に伴って前記潤滑剤供給孔２９に挿入され、かかる潤滑剤塗布体４３の先端が前記ナット部材２の内部においてねじ軸１の転走溝１０に接触するので、潤滑剤タンク４の交換を手軽に行うことが可能である。

また、前記潤滑剤塗布体４３はねじ軸１の転走溝１０の汚れを拭い取っているので、かかる潤滑剤塗布体４３が経時的に目詰まりを生じる懸念もあるが、このボールねじ装置では潤滑剤タンク４の交換に伴って潤滑剤塗布体４３も手軽に交換することが可能である。

更に、前記潤滑剤タンク４はナット部材２の外周面に対してその半径方向から着脱されるので、ナット部材２をねじ軸１に組み付けた状態であっても容易に交換することができる。加えて、潤滑剤タンク４を大型化して潤滑剤の貯蔵量を増大させても、ナット部材２の軸方向の全長は何ら変化がないので、ねじ軸１に対するナット部材２のストローク距離に影響が及ぶことはなく、ボールねじ装置の稼働頻度に応じて潤滑剤タンク４の容量を任意に選定することも可能となる。

また更に、前記潤滑剤塗布体４３が潤滑剤タンク４から起立する方向は、かかる潤滑剤タンク４の位置決め脚部４２を前記カバープレート３のタンク取付孔３１に挿入する方向と合致していることから、当該潤滑剤タンク４の脚部４２をカバープレート３のタンク取付孔３１に挿入すると、かかる脚部４２から起立する潤滑剤塗布体４３が自ずとナット部材２の潤滑剤供給孔２９に挿入されることになり、またこれとは逆に、潤滑剤タンク４をカバープレート３から取り外すために、かかる潤滑剤タンク４の位置決め脚部４２をカバープレート３のタンク取付孔３１から抜き出すと、前記潤滑剤塗布体４３がナット部材２の潤滑剤供給孔２９から抜き出されることになる。すなわち、前記カバープレート３は潤滑剤塗布体４３をナット部材２の潤滑剤供給孔２９に挿入する際の案内部材として機能していることになり、潤滑剤タンク４のナット部材２に対する装着動作に伴い、前記潤滑剤塗布体４３を潤滑剤供給孔２９に対して確実に挿入し、その先端をねじ軸１に接触させることが可能である。

また、ナット部材２の外周面の半分以上の面積は前記カバープレート３に覆われることなく露出していることから、カバープレート３に装着した潤滑剤タンク４が前記ナット部材２の放熱を妨げることなく、このボールねじ装置の使用中におけるナット部材２の温度上昇を抑え、当該ボールねじ装置の運動精度が損なわれるのを防止することが可能である。

更に、このボールねじ装置では前記カバープレート３がナット部材２に対する転動体戻し部材２２の固定具を兼用していることから、潤滑剤タンク４をナット部材２に装着する際の構造が簡素化されると共に、潤滑剤タンクと転動体戻し部材をナット部材に対して別々の固定具を用いて固定する場合と比較し、ナット部材の放熱を促進することが可能となる。

尚、前述の実施の形態では本発明をボールねじ装置に適用した例を説明したが、転動体としてローラを用いたローラねじ装置であっても、本発明を同様に適用することが可能である。

１…ねじ軸、２…ナット部材、３…カバープレート、４…潤滑剤タンク、５…ボール、１０…転走溝、２２…転動体戻し部材、２５…転動体通し孔、２８…負荷転走溝、２９…潤滑剤供給孔、４３…潤滑剤塗布体

Claims (3)

1. 多数の転動体と、外周に前記転動体のための転走溝が螺旋状に形成されたねじ軸と、このねじ軸が挿通される貫通孔を有すると共に前記転動体を介して前記ねじ軸に螺合するナット部材と、前記ナット部材の外周面から内周面へ貫通形成された潤滑剤供給孔と、前記ナット部材の外周面に装着されると共に潤滑剤の収容室を有する潤滑剤タンクと、この潤滑剤タンクから起立すると共に当該潤滑剤タンクのナット部材に対する装着動作に伴って前記潤滑剤供給孔に挿入され、先端部が前記ねじ軸の転走溝に接触して潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布体と、を備え、
   前記ナット部材の外周面にはカバープレートが固定され、このカバープレートは前記潤滑剤タンクを位置決めするためのタンク取付孔を備える一方、前記潤滑剤タンクには前記タンク取付孔に対して嵌合する位置決め脚部が設けられ、前記潤滑剤塗布体は前記タンク取付孔に対する位置決め脚部の挿入方向に沿って前記潤滑剤タンクから起立していることを特徴とする転動体ねじ装置。
2. 前記カバープレートは前記ナット部材の半径方向に関し、当該ナット部材の外径と同一若しくはそれよりも小さな幅で形成されていることを特徴とする請求項１記載の転動体ねじ装置。
3. 前記ナット部材の外周面には前記転動体の無限循環路を構成する転動体戻し部材が装着される一方、前記カバープレートはナット部材との接触面に前記転動体戻し部材の収容溝を有し、かかるカバープレートは前記転動体戻し部材を覆うようにしてナット部材に固定されることを特徴とする請求項１記載の転動体ねじ装置。

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