JP6400176B2 - ボールねじ装置のシール部材 - Google Patents

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Description

本発明は、ボールねじ装置のナット部材に固定されて、当該ナット部材とこれが螺合するねじ軸との隙間を密封するシール部材に関する。
ボールねじ装置は回転運動と直線運動を相互に変換することが可能な機械要素であり、各種工作機械、搬送装置、産業用ロボット等において、サーボモータが発生する回転運動を直線運動に変換する目的で多用されている。前記ボールねじ装置は、多数のボールと、これらボールが転走する螺旋状の転動溝が外周面に形成されたねじ軸と、前記ボールを介して前記ねじ軸の周囲に螺合し、前記ねじ軸に対して相対的に螺旋状に移動可能なナット部材と、を備えている。
前述のようにボールねじ装置には様々な用途があり、例えば工作機械の直線案内部における使用では、前記ねじ軸にワークの切削粉やクーラント液等が降りかかる場合がある。前記ねじ軸にこのような異物が付着した状態でナット部材が移動すると、前記転動溝を転動するボールがこれら異物を噛み込んでしまい、ねじ軸の回転に対するナット部材の移動精度が早期に低下してしまう。また、前記ナット部材の内部には前記ボールや前記転動溝を潤滑する目的でグリース等の潤滑剤が封入されており、これら潤滑剤がナット部材の外部へ漏出するのを防止する必要もある。このため、ボールねじ装置を実際に使用するに当たっては、前記ナット部材の軸方向の両端にシール部材を装着し、当該シール部材で前記ナット部材と前記ねじ軸との隙間を密封するのが一般的である。
従来、ボールねじ装置のシール部材としては、特許文献1に開示されたものが知られている。具体的には、合成ゴムや合成樹脂等から形成された複数枚のシール板と、前記複数枚のシール板を重ねた状態で収容すると共に前記ナット部材に固定されるリング状のケースから構成されている。各シール板の中心には前記ねじ軸が貫通する貫通孔が形成されており、当該貫通孔は前記ねじ軸の軸方向と垂直な断面形状に合致して形成されている。前記貫通穴に前記ねじ軸を通すと、当該貫通孔の内周縁はシールリップ部として前記ねじ軸の外周面に緊密に接触し、塵芥やクーラント液等を当該ねじ軸の表面から拭い取る。
前記シール板の貫通穴は前記ねじ軸の断面形状に合致した異形円であることから、当該貫通穴の内周縁がねじ軸の周囲に均等に接するよう、前記シール板は前記ケースの内部に固定されることなく収容されている。すなわち、前記ケースは前記シール板の軸方向への移動のみを規制している。
実公平5−43310号公報
前述したようにボールねじ装置には各種用途があり、使用環境も様々であることから、前記シール部材には使用環境毎に要求される性能が異なる。例えば、木工機械に使用されるボールねじ装置では細かい木屑がナット部材の内部へ侵入するのを防止するために、前記シール板を前記ねじ軸の軸方向へ幅広く面接触させ、且つ、前記シール板を前記ねじ軸に向けて押圧して両者の接触面圧を高めることが必要である。一方、前記ねじ軸に粉塵が殆ど付着することがない環境では、前記シール板は前記ナット部材の内部に封入された潤滑剤の漏出を防ぎさえすれば良く、摩擦熱の発生を抑えるために、前記シール板はその先端が前記ねじ軸に対して極僅かな力で線接触すれば足りる。
このように前記シール部材に要求される機能を考慮した場合、前記シール板の材質や板厚は当該ボールねじ装置の使用環境に応じて変更する必要が生じる。しかし、前述した従来のシール部材で様々な材質や板厚のシール板に対応しようとすると、当該シール板を収容するケースをシール板の材質や板厚に合わせて用意する必要が生じ、生産コストや部品の管理コストが嵩むといった課題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、シール板の材質や板厚に変更に対して柔軟に対応することができ、簡易な構成で生産コストや部品の管理コストを低減化することが可能なボールねじ装置のシール部材を提供することにある。
すなわち、本発明は、ボールねじ装置のナット部材の軸方向端面に固定されて、当該ナット部材とねじ軸との隙間を密封するシール部材であって、前記ねじ軸の外形よりも大きな内径の貫通孔を有する複数のベース板と、互いに隣接する二枚の前記ベース板の間に挟まれると共に、前記ベース板の貫通孔の内径よりも大きな内径のシール収容孔を有するスペーサ板と、前記ねじ軸の軸方向に垂直な断面形状に対応した軸適合孔を有すると共に前記スペーサ板のシール収容孔に配置されるシール板と、を備えている。
本発明によれば、前記スペーサ板の板厚や枚数を変更することにより、前記シール板の多様な板厚に対応可能であると共に、前記シール板の材質に応じた最適な固定方法で当該シール板を前記ナット部材に対して装着することが可能である。このため、ボールねじ装置の使用環境に応じた前記シール板の材質や板厚の変更に対して柔軟に対応することができ、しかも前記ベース板及び前記スペーサ板は変更することなく共通化することが可能なので、生産コストや部品の管理コストの低減化を図ることが可能である。
本発明のシール部材を適用可能なボールねじ装置の一例を示す正面図である。 本発明のシール部材の第一実施形態を示す分解斜視図である。 シール板として薄膜シールを使用した際のシール部材を示す要部拡大断面図である。 シール板として面接触式シールを使用した際のシール部材を示す要部拡大断面図である。 面接触式シールとねじ軸との接触状態を示す説明図である。 面接触式シールの突条とねじ軸の転動溝との接触状態を示す断面図である。 面接触式シールの軸方向厚さの上限値を図示する説明図である。 面接触式シールの軸方向厚さの上限値を導く計算式の説明図である。 ねじ軸に形成された転動溝の溝幅を示す説明図である。 本発明のシール部材の第二実施形態を示す分解斜視図である。
以下、添付図面を用いて本発明のボールねじ装置のシール部材を詳細に説明する。
図1は本発明のシール部材を装着したボールねじ装置の一例を示すものである。
このボールねじ装置1は、外周面にボールの転動溝20が所定のリードで螺旋状に形成されたねじ軸2と、多数のボールを介して前記ねじ軸20の周囲に螺合する円筒状のナット部材3とから構成されている。例えば、前記ねじ軸2を前記ナット部材3に対して回転させることにより、当該ナット部材3が前記ねじ軸2の軸方向へ移動し、又は前記ナット部材3を前記ねじ軸2に対して回転させることにより、当該ねじ軸2が前記ナット部材3の軸方向へ移動する。尚、前記ねじ軸2は記転動溝20が複数条形成された所謂多条ねじであってもよい。
また、前記ナット部材3の軸方向の端面には当該ナット部材3と前記ねじ軸2との隙間を密封するシール部材5が装着されている。尚、図1では前記ナット部材3の一方の端面にのみ前記シール部材5が描かれているが、当該シール部材5は前記ナット部材3の他方の端面にも装着するのが通例である。
図2は本発明を適用したシール部材の第一実施形態を示すものであり、前記ナット部材3から前記シール部材5を取り外した様子を示す分解斜視図である。前記ナット部材3は前記ねじ軸2が挿通される貫通孔を有して円筒状に形成されており、前記貫通孔の内周面には前記ねじ軸2に形成された転動溝20と対向する螺旋状の負荷軌道30が設けられている。ボール4は前記負荷軌道30に配列されており、前記ナット部材3と前記ねじ軸2との間で荷重を負荷しながら当該負荷軌道30を転動する。
前記ナット部材3は前記ボール4の無限循環路を備えている。図2に示したナット部材3では、当該ナット部材3の軸方向に沿ってボール4の戻し通路が設けられる一方、当該ナット部材3の軸方向端面には循環補助部材31が装着されている。前記循環補助部材31は前記負荷軌道30と前記戻し通路との間でボール4を案内し、螺旋状の前記負荷軌道の複数巻分を一回路とするボールの無限循環路を構築する。尚、前記ナット部材にボールの無限循環路を構築する方式としては、前記負荷軌道の一巻分を一回路とする所謂デフレクタ式や、前記負荷軌道の複数巻分を跨ぐパイプ部材を前記ナット部材に装着する所謂リターンパイプ式等、任意の構造を採用することが可能である。
前記シール部材5は、前記ねじ軸2に摺接するシール板50と、前記シール板50の両側に位置する二枚のベース板51と、前記二枚のベース板51の間に挟まれるスペーサ板52と、を備えている。
前記ベース板51は前記ねじ軸2の外径よりも僅かに大きな内径の貫通穴を有するリング状に形成されており、結合部材としての固定ねじ53が貫通する取り付け穴51aが周方向に等間隔で複数設けられている。前記固定ねじ53は前記ベース板51を貫通してナット部材3に締結される。
前記スペーサ板52は前記ベース板51の貫通孔の内径よりも大きな内径のシール収容孔52bを有してリング状に形成されており、前記固定ねじ53が貫通する切欠き部52aが周方向に等間隔で形成されている。前記スペーサ板52は、前記二枚のベース板51をナット部材3に締結する際に、これらベース板51の間に挟み込まれて当該ベース板と一体化される。また、前記固定ねじ53を締結する際に、前記切欠き部52aを当該固定ねじ53に適合させることで、前記二枚のベース板51の間における前記スペーサ板52の位置決めが正しく行われる。図2では前記二枚のベース板51の間に二枚のスペーサ板52が配置されているが、前記二枚のベース板51の間に挟み込む前記スペーサ板52の枚数や各スペーサ板52の板厚は、前記シール板50の材質や板厚に応じて適宜決定することができる。
前記シール板50は前記ねじ軸2の軸方向に垂直な縦断面形状に対応した軸適合孔50aを有するリング状に形成されている。このため、前記軸適合孔50aに対して前記ねじ軸2を通すと、前記シール板50の内周縁、すなわち前記軸適合孔50aの内周面が前記ねじ軸2の周囲に適合する。前記シール板50の外径は前記ベース板51の貫通穴の内径よりも大きく、且つ、前記スペーサ板52のシール収容孔52bの内径よりも小さく設定されている。前記シール板50の外径は前記スペーサ板52のシール収容孔52bの内径よりも小さいので、前記ベース板51及び前記スペーサ板52を貫通する固定ねじ53は当該シール板50よりも半径方向外側に位置しており、前記固定ねじ53は前記シール板50を貫通していない。
従って、前記二枚のベース板51の間に前記スペーサ板52及び前記シール板50を挟み込み、前記固定ねじ53を前記ナット部材3に対して締結すると、前記スペーサ板52のシール収容孔52bの内部に前記シール板50が位置すると共に、前記シール板50の前記ねじ軸2の軸方向への移動が前記ベース板51によって規制され、当該シール板50が前記シール収容孔52bの内部に離脱不能に保持される。その際に、二枚のベース板51の間には前記スペーサ板52の厚みに応じた空間が形成される。前記シール板50はこの空間に収容されて、前記二枚のベース板51の間に保持される。
前記シール板50の材質としては、当該シール部材5を装着する前記ボールねじ装置1の使用環境に応じて任意に選択することができ、例えば、合成樹脂製フィルムから形成したものや、ゴム又は合成樹脂を含浸させた繊維シートから形成したもの等を使用することができる。
図3は前記シール部材5に対する前記シール板50の装着状態の一例を示す断面図である。
この図3に示す例では前記シール板50として合成樹脂製フィルムからなる薄膜シール50Aを使用しており、前記二枚のベース板51の間には一枚のスペーサ板52が挟み込まれている。前記薄膜シール50Aは主に前記ナット部材3の内部から潤滑剤が外部に漏出するのを防止する目的で使用されるが、前記ねじ軸2に付着した異物の除去能力も有している。前記薄膜シール50Aの軸適合孔50aの内周面は油膜厚さよりも僅かに大きい程度の微小隙間を介してねじ軸2の外周面と対向している。前記薄膜シール50Aが過度にねじ軸2に摺接すると、当該薄膜シール50Aに撓みが生じて、前記軸適合孔50aの内周面と前記ねじ軸2との隙間が拡大してしまう他、摩擦熱の発生による前記ねじ軸2の膨張が懸念される。このため、前記薄膜シール50Aを前記ナット部材に装着する際には、当該薄膜シール50Aがねじ軸2に対して過度に押し付けられることがないように、且つ、当該薄膜シールに撓みが生じないようにすることが重要である。
従って、このような薄膜シール50Aを使用する場合、前記スペーサ板52によって二枚のベース板51の間に形成される隙間t1は前記薄膜シール50Aの軸方向厚さよりも大きく設定される。これにより、前記薄膜シール50Aは前記二枚のベース板51の間に挟み込まれることなく僅かな隙間を介して保持され、前記ねじ軸2の半径方向へ自由に変位可能となる。その結果、前記薄膜シール50Aはねじ軸2に対して常に最適位置に保持されるので、当該薄膜シール50Aの内周縁、すなわち軸適合孔50aの内周面が前記ねじ軸2に対して過度に押し付けられるのを防止することができる。また、前記薄膜シール50Aの両側に僅かな隙間を介して二枚のベース板51が存在するので、前記薄膜シール50Aの内周縁がねじ軸に接触している場合でも、当該薄膜シール50Aの撓みを防止することができる。これにより、前述した薄膜シール50Aの機能を最大限に発揮させることが可能となる。
尚、前記薄膜シール50Aと前記ベース板51との間の隙間の存在を明示するために、図3では両者の間の隙間を誇張して描いているが、実際の隙間の大きさは前記薄膜シール50Aの板厚よりも小さい。
図4は前記シール部材5に対する前記シール板50の装着状態の他の例を示す断面図である。
この図4に示す例では前記シール板50として面接触式シール50Bを使用している。この面接触式シール50Bは前記薄膜シール50Aと同様に前記ねじ軸2と低い接触面圧で均一に接触するが、前記薄膜シール50Aよりも接触面積を大きく設定することによって異物の除去能力を確保している。このため、前記面接触式シール50Bの軸方向厚さは前記薄膜シール50Aよりも大きく、前記二枚のベース板51の間には二枚のスペーサ52が挟み込まれている。
前記面接触式シール50Bはゴムやエラストマー等の弾性体を用い、前記ねじ軸2を中子とした型成形によって製作することができる。例えば、特開2014−156888に示されるように、ゴムやエラストマー等を含浸させた織布を中子としての前記ねじ軸2の外周面に巻付けた後、前記織布に適度な圧力を掛けながらその周囲に合成樹脂製の躯体層を型成形して、前記ねじ軸2の外周面の形状に合致した貫通孔を有するシール基材を形成することができる。そして、中子としてのねじ軸2を前記シール基材から取り外した後に、当該シール基材を任意の厚さでドーナッツ状に切断することにより、前記面接触式シール50Bが得られる。このように製作された面接触式シール50Bは前記ねじ軸2の外周面の形状が前記軸適合孔50aの内周面に転写されていることから、前記軸適合孔の内周面には前記ねじ軸の転動溝20に合致した螺旋状の突条が形成され、当該面接触式シール50Bを前記ねじ軸2に適合させると、両者は低い面圧で隙間なく均一に接触することになる。
前記面接触式シール50Bと前記ねじ軸2との均一な接触を担保するため、当該面接触式シール50Bを前記二枚のベース板51の間に固定する際には、先ず当該面接触式シール50Bを前記ねじ軸2に適合させ、当該面接触式シール50Bが前記ねじ軸2によって位置決めされた後に、前記固定ねじ53を締結して二枚のベース板52の間に面接触式シール50Bを挟持する。
また、このようにゴムやエラストマー等の弾性体から形成された面接触式シール50Bは、その厚さ方向(軸方向)に僅かに押し潰すことにより、前記軸適合孔50aの内周面と前記ねじ軸との密着性を高めることが可能である。具体的には、前記スペーサ板52によって形成される二枚のベース板51の間の隙間t2を前記面接触式シール50Bの軸方向厚さよりも僅かに小さく設定し、当該面接触式シール50Bを互いに隣接する二枚のベース板51の間に押し潰した状態で固定する。押し潰された面接触式シール50Bの軸適合孔50aの内周面は前記ねじ軸2の外周面へ向けて僅かに膨らむので、前記軸適合孔50aの内周面を前記ねじ軸2の周囲に対して確実に密着させることが可能となる。図4はこの場合を示しており、前記面接触式シール50Bの内周縁が前記ねじ軸2に押し付けられて僅かに膨らんでいる状態を把握することができる。
次に、前記面接触式シール50Bの適正な軸方向厚さについて検討する。
前述したように、前記面接触式シール50Bは前記ねじ軸2に対して低い接触面圧で接触しつつも、接触面積を広く設定することで当該ねじ軸2に付着した異物の除去能力を担保している。このため、異物の除去能力を高めるという観点からは、前記面接触式シール50Bの軸方向厚さをより大きく設定する方が、前記ねじ軸2との接触面積が増加し、当該面接触式シール50Bの異物除去能力は高まることになる。
しかし、ゴムやエラストマー等の材料から型成形された面接触式シール50Bは成形完了後に収縮を生じる傾向にあり、当該面接触式シール50Bの軸方向厚さが大きい場合には、当該面接触式シール50Bの軸適合孔50aの内周面に形成された螺旋状の突条が前記ねじ軸2の転動溝20と過度に干渉を生じ、このことに起因して前記軸適合孔50aの内周面と前記ねじ軸2との間に隙間が形成されてしまう。軸適合孔50aの内周面とねじ軸2との接触圧が強くなると、摩擦熱の発生によって前記ねじ軸2の膨張や、当該ねじ軸を回転駆動する際に必要な回転トルクの上昇が懸念される。また、軸適合孔50aの内周面とねじ軸2との間に隙間が生じると、両者の間の密封性が損なわれ、前記ナット部材3の内部に対して外部から異物が進入し易くなる。
図5及び図6は前記面接触式シール50Bの突条と前記ねじ軸2の転動溝20との干渉を説明するものである。図5は前記ねじ軸2の外周面を展開し、そこに前記面接触式シール50Bを重ねて示している。前記ねじ軸2には所定のリードでボール4の転動溝20が形成されており、前記転動溝20は当該ねじ軸2の軸方向と直交する面に対してリード角θで傾斜している。リードとは、前記転動溝が前記ねじ軸の周囲を1周した際に当該ねじ軸の軸方向へ進行する長さであり、前記リードをL、前記ねじ軸2の周長をDnとすると、前記リード角θはθ=tan-1(L/Dn)と表現することができる。
前記ねじ軸2を中子として型成形された面接触式シール50Bの内周面には前記転動溝20に合致した螺旋状の突条54が形成されており、本来、前記突条54は前記転動溝20と同じリード及び同じリード角で形成されている。しかし、成形完了後に面接触式シール50Bが収縮すると、図5中に二点鎖線で示すように、前記突条54のリード角が転動溝20のリード角θよりも小さくなる傾向にある。このため、前記面接触式シール50Bを前記ナット部材3に装着してねじ軸2に適合させると、図5中に示したように、リード角の異なる前記突条54と前記転動溝20とが互いに干渉する領域Xが発生してしまう。
図6は、前記ねじ軸2の軸方向Oに対してリード角θだけ傾いたA方向(図5参照)に沿って前記ねじ軸2と面接触式シール50Bを切断した断面図であり、両者の接触状態を示している。同図に示すように、前記A方向に沿った平面の中で、前記ねじ軸2のねじ山21を挟むようにして前述した干渉領域Xが発生すると、前記面接触式シール50Bに対してこれを当該ねじ軸2の外周面から押し上げる方向の力Fが作用し、図6に示すように、前記面接触式シール50Bがねじ軸2の外周面から浮き上がり、面接触式シール50Bの突条54と前記ねじ軸2の転動溝20との間に隙間が生じ易くなる。
このような面接触式シール50Bの浮き上がりを防ぎ、当該面接触シール50Bとねじ軸2との密着性を高めるためには、当該面接触式シール50Bの軸方向厚さTを所定値以下に設定して、前記干渉領域Xが前記ねじ軸2のねじ山21の両側で発生するのを防止するのが効果的である。図7は前述の図5に対応する図面であり、前記面接触式シール50Bの軸方向厚さTを図5よりも薄くした場合を示している。同図に示されるように、前記面接触式シール50Bの軸方向厚さTが線分Yで示す前記ねじ軸2のねじ山21の幅に収まっていると、軸方向Oに対してリード角θだけ傾いたA方向に関しては、前記干渉領域Xは前記面接触式シール50Bの周方向のいずれの位置においても前記ねじ軸2のねじ山21の両側で発生することがなく、当該面接触式シール50Bを前記ねじ軸2の外周面から押し上げる力Fの発生を抑えることが可能となる。ここで、図7中の線分Yは前記A方向に沿った線分であり、前記ねじ山21を最短距離で横切る線分である。
すなわち、前記ねじ軸2と前記面接触シール50Bをそれらの軸方向を合致させて互いに適合させた場合に、前記面接触シール50Bの軸方向厚さTが前記ねじ山21を最短距離で横切る線分Yの範囲内に収まっていれば、前記面接触式シール50Bの突条54と前記ねじ軸2の転動溝20との間に隙間が生じ難くなり、当該面接触シール50Bとねじ軸2との密着性を高めることが可能となる。
図8は前記線分Yの長さと前記面接触式シール50Bの軸方向厚さTとの関係を説明する図である。同図中に一点鎖線で示された線分Pは前記ねじ軸の外周面における転動溝20の軸方向ピッチを表している。前記ねじ軸に1条の転動溝が形成されている場合、ピッチPは前記リードLと同じである。前記ねじ軸に2条の転動溝が形成されている場合、ピッチPはL/2となる。従って、前記A方向に関する転動溝のピッチPAはPcosθとなる。従って、転動溝20の溝幅をW1とすると、前記A方向に関するねじ山の幅W2はPcosθ−W1となる。このW2が図7に示した線分Yの長さに相当する。尚、転動溝20の溝幅W1とは、図9に示すように、ねじ軸2の外周面と転動溝20を転動するボール4の球面との交点であり、ねじ軸2に形成された転動溝20そのものの幅とは異なる。
そして、前記A方向に関するねじ山の幅W2を前記ねじ軸の軸方向Oに投射した長さをW0とすると、W0=Pcos2θ−W1cosθとなり、前記面接触式シール50Bの軸方向厚さTが前記W0以下となれば、前述したように、前記干渉領域Xが前記面接触式シール50Bの周方向のいずれの位置においても前記ねじ軸2のねじ山21の両側で発生することがなく、当該面接触式シール50Bと前記ねじ軸2の外周面との密着性を高めることが可能となる。すなわち、以下の条件が整うように前記面接触式シール50Bの軸方向厚さTを設定すれば、面接触式シール50Bを前記ねじ軸の外周面に対して均一に接触させて、シール性能を確実なものとすることが可能となる。
T≦Pcos2θ−W1cosθ
T:面接触式シール50Bの軸方向厚さ
P:ねじ軸2の外周面における転動溝20のピッチ
θ:転動溝20のリード角
1:転動溝20の溝幅
以上説明してきたように、本発明を適用したシール部材5は前記スペーサ板の板厚や枚数を変更することにより、多様な前記シール板50の板厚に対応すると共に、前記シール板50の材質に応じた最適な固定方法で当該シール板50を前記ナット部材3に対して装着することが可能である。従って、本発明のシール部材5によれば、ボールねじ装置1の使用環境に応じたシール板50の材質や板厚の変更に対して柔軟に対応することができ、しかも前記シール板50の材質や板厚を変更した場合であっても、前記ベース板51及び前記スペーサ板52は変更することなく共通化することが可能なので、生産コストや部品の管理コストの低減化を図ることが可能である。
図10は本発明を適用したシール部材の第二実施形態を示す分解斜視図である。図2を用いて説明した第一実施形態では二枚のベース板51の間に一枚のシール板50を配置したが、この第二実施形態では三枚のベース板51と二枚のシール板50を交互に重ね、所謂ダブルシールのシール部材としている。
互いに隣接する二枚のベース板51の間には、前述の第一実施形態と同様にスペーサ板52が挟み込まれており、当該スペーサ板52が前記シール板50の収容空間を形成している。図10では互いに隣接する二枚のベース板51の間に二枚のスペーサ板52が配置されているが、当該スペーサ板52の枚数は前記シール板50の板厚に応じて任意に増減することが可能である。
本発明のシール部材は、この第二実施形態に示すように、前記シール板50の材質や板厚だけでなく、当該シール板50の枚数も任意に変更することができ、ボールねじ装置1の使用環境に応じた性能を任意に与えることが可能である。
尚、前述した実施形態では前記ベース部材51及び前記スペーサ板52を貫通する結合部材としての固定ねじ53を用いて、当該ベース部材51及びスペーサ板52を前記ナット部材3に締結していたが、例えば前記結合部材としてリベットを用い、前記ベース部材51及び前記スペーサ板52を予め一体化してシール部材5を構成し、一体化したシール部材5を止め輪等の他の手段によって前記ナット部材に装着するようにしてもよい。
1…ボールねじ装置、2…ねじ軸、3…ナット部材、4…ボール、5…シール部材、50…シール板、50A…薄膜シール、50B…面接触式シール、51…ベース板、52…スペーサ板

Claims (2)

  1. ボールねじ装置のナット部材の軸方向端面に固定されて、当該ナット部材とねじ軸との隙間を密封するシール部材であって、
    前記ねじ軸の外形よりも大きな内径の貫通孔を有する複数のベース板と、
    互いに隣接する二枚の前記ベース板の間に挟まれると共に、前記ベース板の貫通孔の内径よりも大きな内径のシール収容孔を有するスペーサ板と、
    前記ねじ軸の軸方向に垂直な断面形状に対応した軸適合孔を有すると共に前記スペーサ板のシール収容孔に配置されるシール板と、
    を備え
    互いに隣接する二枚のベース板の間に形成される間隔を前記シール板の軸方向厚さよりも大きく設定したことを特徴とするボールねじ装置のシール部材。
  2. 前記ベース板と前記スペーサ板を貫通してこれらを前記ナット部材の軸方向端面に固定する結合部材を有し、前記シール板は、前記二枚のベース板の間及び前記スペーサ板のシール収容孔に配置されることを特徴とする請求項1記載のボールねじ装置のシール部材。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230175577A1 (en) * 2020-08-19 2023-06-08 Nsk Ltd. Ball screw device, machine component manufacturing method, machine manufacturing method, vehicle manufacturing method, machine component, machine, vehicle, hydraulic forming method, and hydraulic forming die
CN115956171A (zh) * 2020-08-24 2023-04-11 日本精工株式会社 滚珠丝杠装置的润滑脂封入方法及润滑脂封入装置、以及滚珠丝杠装置、滚珠丝杠装置的制造方法、直动致动器的制造方法、车辆用制动器的制造方法及车辆的制造方法
WO2022113780A1 (ja) * 2020-11-26 2022-06-02 日立Astemo株式会社 電動アクチュエータ
CN112460218A (zh) * 2020-11-27 2021-03-09 西安理工大学 一种接触式滚珠丝杠的密封装置

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5043310Y2 (ja) 1972-06-21 1975-12-11
JPH0543310Y2 (ja) * 1988-12-28 1993-11-01
JPH07108807B2 (ja) 1991-08-13 1995-11-22 ハリマセラミック株式会社 炭素含有耐火物
JPH11166608A (ja) * 1997-12-02 1999-06-22 Ntn Corp ボールねじ
JP4322988B2 (ja) * 1999-02-12 2009-09-02 株式会社阪上製作所 ボールねじ装置のシール部材
JP4507368B2 (ja) * 2000-08-25 2010-07-21 日本精工株式会社 ボールねじ用シール、ボールねじ
JP2002364726A (ja) * 2001-04-05 2002-12-18 Thk Co Ltd ボールねじ用シール及びこのボールねじ用シールを用いたボールねじ
JP4081710B2 (ja) 2002-04-02 2008-04-30 イーグル・エンジニアリング・エアロスペース株式会社 板ブラシシール装置
EP1760100A1 (de) * 2005-09-01 2007-03-07 Sika Technology AG Isocyanatgruppen enthaltende Addukte und Zusammensetzung mit guter Haftung auf Lacksubstraten
JP2007263281A (ja) * 2006-03-29 2007-10-11 Nsk Ltd 直線運動装置
JP5120271B2 (ja) * 2009-01-20 2013-01-16 日本精工株式会社 ボールねじ
JP2011133049A (ja) * 2009-12-25 2011-07-07 Nsk Ltd ボールねじ装置
JP5192074B2 (ja) * 2010-12-20 2013-05-08 Thk株式会社 シール部材及びこれを用いた直線運動案内装置
JP6165460B2 (ja) * 2013-02-15 2017-07-19 ニッタ株式会社 ボールねじ、シール材、及び、シール構造
JP2014043879A (ja) * 2012-08-24 2014-03-13 Nsk Ltd ボールねじ
KR101689090B1 (ko) * 2015-10-15 2016-12-22 삼익티에이치케이 주식회사 볼나사용 함유부재 조립체
JP6191715B2 (ja) * 2016-03-11 2017-09-06 日本精工株式会社 ボールねじ装置の組立方法
JP6065136B2 (ja) * 2016-03-15 2017-01-25 日本精工株式会社 ボールねじ装置

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