JP6631013B2

JP6631013B2 - ボールねじ

Info

Publication number: JP6631013B2
Application number: JP2015036749A
Authority: JP
Inventors: 豊永井
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2015-02-26
Filing date: 2015-02-26
Publication date: 2020-01-15
Anticipated expiration: 2035-02-26
Also published as: JP2016156487A

Description

本発明は、ボールねじに関する。

従来より、ねじ軸に設けられた螺旋溝とナットに設けられた螺旋溝との間に介在された複数のボールを循環部材によって循環する構成のボールねじが知られている。
このようなボールねじにおいては、潤滑のためにボールねじ内にグリースを保持する技術が開示されている（特許文献１，２参照）
特許文献１には、ねじ軸のランド部（外径部）にグリースを保持するための螺旋溝が形成されたボールねじが開示されている。また、特許文献２には、回路間に空間部分を形成し、この空間部分にグリースを塗布する技術が開示されている。

特開２０００−３２６８５７号公報特開２００８−１９９３２号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたボールねじにおいては、ねじ軸にグリースを保持するための溝が設けられているため、その溝の全域に亘ってグリースを供給しなければならず、効率の面で改善の余地があった。加えて、特許文献１に開示されたボールねじは、ステアリング機構に適用し、ナット回転−軸移動で使用しているが、ねじ軸を回転させて使用する機構の場合には、遠心力によりグリースが周囲に飛び散るため、グリースが螺旋溝には到達せず、潤滑性能向上の効果は得られない。

また、特許文献２に開示されたボールねじにおいては、「２ピッチ以上」循環路間を空けて、回路間にグリース保持用の空間を設けた構成であるため、ナットの長さを従来よりも長くする必要がある。これより、ボールねじのナットストロークを短くするか、或いはボールねじを組み込む装置を長尺にしなければならないというデメリットがある。

そこで、本発明は上記課題に着目してなされたものであり、その目的は、大型化させることなく、効率よくボールねじの作動に伴う負荷軌道におけるボールの潤滑性を向上させるボールねじを提供することにある。

上記目的を達成するためのボールねじのある態様は、外周面に螺旋溝が設けられたねじ軸と、内周面に螺旋溝が設けられたナットと、該ナットに装着され、上記ねじ軸の螺旋溝及び上記ナットの螺旋溝で形成される負荷軌道に連通する循環部材と、上記負荷軌道内及び上記循環部材内を転動可能に配置されたボールとを備え、
上記ナットの内周面には、上記ナットの軸方向における上記螺旋溝間に、グリースが保持されるグリース保持溝が形成される。

ここで、上記ボールねじにおいては、上記グリース保持溝が、上記ナットの螺旋溝と同じリードの螺旋状の溝をなし、かつ上記ナットの断面形状と同寸法の断面形状としてもよい。
また、上記グリース保持溝が、上記ナットの螺旋溝と同じリードの螺旋状の溝をなす上記ボールねじにおいては、上記グリース保持溝が上記ナットの軸方向の全内周面に形成されてもよい。

また、上記ボールねじにおいては、上記ナットを径方向に貫通するグリース給脂孔が上記グリース保持溝に連通してもよい。

本発明によれば、大型化させることなく、効率よくボールねじの作動に伴う負荷軌道におけるボールの潤滑性を向上させるボールねじを提供することができる。

ボールねじのある実施形態における構成を示す軸方向に沿う断面図である。ボールねじのある実施形態におけるナットの構成を示す軸方向に沿う断面図である。

以下の詳細な説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するように多くの特定の細部について記載される。しかしながら、かかる特定の細部がなくても１つ以上の実施態様が実施できることは明らかであろう。他にも、図面を簡潔にするために、周知の構造及び装置が略図で示されている。

以下、本発明に係るボールねじの実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態のボールねじの構成を示す軸方向に沿う断面図である。また、図２は、本実施形態のボールねじのナットの構成を示す軸方向に沿う断面図である。

（構成）
図１に示すように、本実施形態のボールねじは、ねじ軸１０と、ナット２０と、ボール３０、循環部材２２とを備える。ナット２０は、ねじ軸１０に所定の隙間をもって嵌められ、ナット２０の内径はねじ軸１０の外径よりも大きい。ナット２０は略円筒状をなし、その端部にボールねじを固定するためのフランジが設けられている。
また、このフランジには、ナット２０の外周面２０ａと内周面２０ｂとを径方向に貫通するグリース給脂孔２６が設けられており、外周面２０ａ側の開口部にはニップル２７が設置されている。

ねじ軸１０の外周面１０ａには、断面が略半円形状をなす螺旋状の螺旋溝１１が設けられている。また、ナット２０の内周面１０ｂには、螺旋溝１１と同じリードで断面が略半円形状をなす螺旋状の螺旋溝２１が設けられている。これらの半円形状はいずれもボール３０の半径よりも大きい曲率半径をなす。そして、これらの螺旋溝１１，２１で形成される断面略円状の負荷軌道内にボール３０が転動可能に配置されている。

このような構成をなすことによって、ねじ軸１０のナット２０に対する相対的な回転に伴なって、ボール３０が軌道Ｓ内で転がり、ナット２０がねじ軸１０に対してねじ軸１０の軸線方向に直線運動することが可能となっている。

ここで、ナット２０には、その外周面２０ａに、ボール３０を手前の負荷軌道に戻すための機構として循環部材２２が１つ以上（本実施形態では２つ）設けられる。この循環部材２２は、負荷軌道の一端と二巻き手前の負荷軌道の他端を連結するようにナット２０を貫通して設けられている。そのため、循環部材２２に向かって負荷軌道を転がってくるボール３０を循環部材２２内に掬い上げ、そのボール３０を循環部材２２内で通過させ、二巻き手前（二リード手前）の負荷軌道に戻すことによって、ボール３０を循環させることができる。このように、負荷軌道及びこの循環部材２２によって閉回路である無限循環路がねじ軸１０の外側に形成される。
なお、循環部材による循環方式としては、上述のチューブ式の循環部材の他に、コマ式、エンドデフレクタ式，エンドキャップ式，ＳＲＣ式といった循環方式を採用することができる。

＜グリース保持溝＞
ナット２０の内周面２０ｂには、ナット２０の軸方向における螺旋溝２１，２１間に、グリースが保持されるグリース保持溝２５が形成されている。このグリース保持溝２５は、少なくともナット２０の軸方向における螺旋溝２１，２１間にかつ螺旋溝２１，２１に平行な線状に形成されればよく、図２に示すように、軸方向に挟む螺旋溝２１，２１のそれぞれと同じリードの螺旋状の溝の態様であることが好ましい。
また、グリース保持溝２５は、図２に示すように、螺旋溝２１，２１と同じリードの螺旋状の溝をなすと共に、ナット２０の軸方向の全内周面２０ｂに形成されていることがより好ましい。ここで、「軸方向の全内周面」とは、ナット２０の軸方向の両端部に設けられるシール４０を収容する溝部２３を除く内周面２０ｂの軸方向に亘る全域を指す。

［グリース保持溝の形状］
また、図示はしないが、グリース保持溝２５の断面形状は、螺旋溝２１と同様に半円状でもよいし、矩形、三角形状、テーパ形状でもよい。グリース保持溝２５の断面形状が半円形状であれば、グリース保持溝２５の形成が効率的であり、断面形状が螺旋溝２１と同寸法であれば加工刃物を共通化することができるため、加工コストの上昇を抑えることができる、その効果はより顕著である。グリース保持溝２５の断面形状が半円形状である場合、単一の円弧で形成されることがより好ましい。また、グリース保持溝２５の断面形状が矩形であっても、形成が容易である。さらに、グリース保持溝２５の断面形状がテーパ状、特に径方向に大のテーパ形状であれば、開口部分が狭くなっているため、グリース保持溝２５によるグリースの保持力が高くなり、長期に亘って潤滑油を供給することができる。

また、図示はしないが、グリース保持溝２５が螺旋溝２１に連通してもよい。このような構成とすることで、螺旋溝２１に十分にグリースを供給することができる。
また、グリース保持溝２５は、ナット２０に設けられたグリース給脂孔２６に連通されてしてもよい。このような構成とすることでグリース保持溝２５にグリースをニップル２７から随時供給することができ、効率がよい。

本実施形態のボールねじは、ナット２０の内周面２０ｂにグリース保持溝２５を設けることによって、ねじ軸１０とナット２０との相対的な回転に伴って、ねじ軸１０の螺旋溝１１とグリース保持溝２５とが連通した際に螺旋溝１１にグリースが供給される。本実施形態のボールねじでは、直線状、螺旋状にかかわらず、グリース保持溝２５が設けられることによって、ナット２０内に保持できるグリース量が増える。また、螺旋溝２１，２１間にグリース保持溝２５を形成することで、ナット２０の長さを長くする必要がない。
よって、ボール転走溝に効率よくグリースを供給でき、ねじ軸が回転する場合でも本発明ではナット内にグリースが存在するため潤滑性能は損なわれない。
その結果、内部にグリースを供給するための特別な構成を要しないので、大型化させることなく、効率よくボールねじの作動に伴う負荷軌道におけるボールの潤滑性を向上させるボールねじを提供することができる。

本実施形態のボールねじは、例えば、工作機械，射出成形機，半導体製造装置に用いられるボールねじに好適である。

以上で、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これら説明によって発明を限定することを意図するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態の種々の変形例とともに本発明の別の実施形態も明らかである。従って、特許請求の範囲は、本発明の範囲及び要旨に含まれるこれらの変形例又は実施形態も網羅すると解すべきである。

１０ねじ軸
１１螺旋溝
２０ナット
２１螺旋溝
２２循環部材
２５グリース保持溝
３０ボール（転動体）

Claims

外周面に螺旋溝が設けられたねじ軸と、内周面に螺旋溝が設けられたナットと、該ナットに装着され、前記ねじ軸の螺旋溝及び前記ナットの螺旋溝で形成される負荷軌道に連通する循環部材と、前記負荷軌道内及び前記循環部材内を転動可能に配置されたボールとを備え、
前記ナットの内周面には、前記ナットの軸方向における前記螺旋溝間に、グリースが保持されるグリース保持溝が形成され、
前記グリース保持溝は、前記ナットの螺旋溝と同じリードの螺旋状の溝をなし、かつ断面形状が前記ナットの螺旋溝の断面形状と同寸法であり、
前記グリース保持溝が前記ナットの軸方向の全内周面に形成されていることを特徴とするボールねじ。
前記ナットを径方向に貫通するグリース給脂孔が前記グリース保持溝に連通している請求項１に記載のボールねじ。