JP6777415B2

JP6777415B2 - ボールねじ

Info

Publication number: JP6777415B2
Application number: JP2016068765A
Authority: JP
Inventors: 哲也坂井; 正和武石
Original assignee: DAI-ICHI SOKUHAN WORKS CO.; Nippon Thompson Co Ltd
Current assignee: DAI-ICHI SOKUHAN WORKS CO.; Nippon Thompson Co Ltd
Priority date: 2016-03-30
Filing date: 2016-03-30
Publication date: 2020-10-28
Anticipated expiration: 2036-03-30
Also published as: TW201734332A; CN107269788A; KR102324533B1; CN107269788B; JP2017180664A; KR20170113363A; TWI708017B

Description

この発明は，例えば，精密位置決めテーブル等のメカトロ製品，検査装置等の各種機器に組み込んで使用され，ねじ軸と該ねじ軸上を相対移動するナットから成る給脂手段を備えたボールねじに関する。

従来，潤滑剤を自己潤滑によって安定的に供給する直動装置が知られている。該直動装置は，エンドデフレクタ式のボールねじ駆動装置であって，内周面に螺旋溝が形成されたナットと，該ナットの螺旋溝に対向する螺旋溝が外周面に形成されたねじ軸と，ナットの螺旋溝及びねじ軸の螺旋溝によって形成される螺旋状の軌道面の間に組み入れられた多数のボールとを備えており，ナットの内部には，軸方向に表面を含油性樹脂材料で一体的に射出成形した戻り通路が形成されるものである（例えば，特許文献１参照）。

また，本出願人は，設計の自由度を上げ，潤滑油の管理が簡単で且つ転動体に対する摺動抵抗が少ない転がり案内ユニットを開発し，先に特許出願した。該転がり案内ユニットは，レールを摺動自在に貫通させた筒部材と，該筒部材とレールとが相まって構成される軌道路と，筒部材に形成した軌道路の両端を方向転換路凹部を介して連通させた循環路と，該循環路及び上記軌道路を転走する複数の転動体とを備え，レールと筒部材との相対移動に応じて転動体が循環路及び軌道路内を循環するものである。上記転がり案内ユニットは，筒部材に形成した組み込み孔と，該組み込み孔に組み込んだ含油部材と，軌道路又は循環路における転動体の接触面に沿って設けた油供給部材とを備え，該油供給部材を含油部材に接触させたものである（例えば，特許文献２参照）。

特開２０１３−１７４２５５号公報特開２００６−３８１９５号公報

しかしながら，上記直動装置は，ナットの戻り通路に含油性樹脂材料を射出成形によってナットと一体成形したものである。上記含油性樹脂材料は樹脂材料と潤滑油とを予め混合し，該混合材を射出成形したものであるので，潤滑油容量が少なくなった時には潤滑油を補給ができず，潤滑不良になり易く，また，ナットと一体的に含油性樹脂材料を射出成形する必要があり，手間がかかる分，製造コストをアップするという問題があった。また，上記転がり案内ユニットは，ボールスプラインのエンドキャップの方向転換路に油供給部材，外筒に含油部材を備えることにより潤滑メンテナンスフリーを実現したものであるが，含油部材が組み込み孔に組み込まれており，含油部材から油供給部材への潤滑油の供給が十分でなく問題を有していた。

この発明の目的は，上記の課題を解決することであり，精密位置決めテーブル等のメカトロ製品，検査装置等の各種の機器に組み込んで適用でき，インサイドリターンプレートで成るエンドキャップの外側端面に凹部を形成し，該凹部に潤滑剤を含浸し補給できる含油部材を配設し，装置自体を小型で簡素に構成すると共に，エンドキャップの方向転換路に開口する連通孔に油供給部材を嵌入し，含油部材と油供給部材とを潤滑剤を含浸した多孔質焼結樹脂で構成し，含油部材から油供給部材に潤滑剤を常時補給し，方向転換路を転走する転動体のボールに油供給部材の露出面を接触させて潤滑剤を確実に適正に供給して潤滑のメンテナンスフリーを達成したことを特徴とするボールねじを提供することである。

この発明は，複数の転動体であるボールが転動する第１螺旋溝が外周面に軸方向螺旋状に形成された回転可能なねじ軸，及び前記ねじ軸の前記外周面に嵌合し且つ前記第１螺旋溝に対向して前記ボールが転動する第２螺旋溝が内周面に軸方向螺旋状に形成された筒状のナットを有し，前記ナットが前記ねじ軸の回転に対応して前記ねじ軸上を長手方向に移動することから成るボールねじにおいて，
前記ナットは，前記第２螺旋溝と前記ボールが転走する前記長手方向に延びるリターン路とが形成された筒状のナット本体，前記ナット本体の両端部にそれぞれ配設され且つ前記第１螺旋溝と前記第２螺旋溝とで形成される螺旋状軌道路と前記リターン路とを連通する方向転換路が形成されたエンドキャップ，前記エンドキャップの外側端面に配設されて潤滑剤が含浸された含油部材，及び前記エンドキャップに形成され且つ前記方向転換路と前記含油部材側の前記エンドキャップの前記外側端面とを連通する連通孔に配設された油供給部材から構成され，前記油供給部材の前記含油部材側の一方の端面には前記含油部材に圧接する弾性的な凸部が一体的に設けられ，
前記油供給部材の他方の端面は前記方向転換路を転走する前記ボールに接触して前記潤滑剤を前記ボールに供給し，前記油供給部材の前記凸部が前記含油部材に圧接して前記潤滑剤が前記油供給部材に補給され，
前記ナットには前記含油部材を凹部に収容して前記含油部材の端面及び外周面の外面を覆うキャップが設けられ，前記キャップは前記エンドキャップと前記含油部材を介在して前記ナット本体に固定され，
前記エンドキャップは，前記外側端面の反対側の端面に前記螺旋状軌道路と前記リターン路とを連通する前記方向転換路が形成された凸部と前記螺旋状軌道路側の前記ボールをすくうためのすくい爪とが形成され，前記凸部が前記ナット本体のそれぞれの端部に形成された前記第２螺旋溝のそれぞれの端部と連通する凹部に嵌合していることを特徴とするボールねじに関する。

また，前記ナット本体は，相手部材を取り付けるための取付け用孔が形成されたフランジ部を備えているものである。

また，前記含油部材は，前記キャップの内周側に設けた前記第１螺旋溝のシール用凸部に合わせて切欠き部を形成したＣ形リング状に形成されている。このボールねじは，前記ねじ軸の回転に応答して，前記ボールが前記螺旋状軌道路，前記リターン路及び前記方向転換路から成る循環路を転走し，前記ナットが前記ねじ軸上を前記ボールを介して前記長手方向に相対的に移動するものである。

また，前記ねじ軸は，両端部が回転可能に支持された丸軸タイプのボールねじ軸である。また，前記エンドキャップに形成された前記連通孔は，前記方向転換路のＲ状に曲がった外側壁面に開口しており，前記方向転換路に露出する前記油供給部材の前記他方の端面は，前記Ｒ状に曲がった前記外側壁面と同様な前記Ｒ状に曲がった形状に形成されている。

また，前記油供給部材の前記方向転換路に露出する前記他方の端面の幅は，前記ボールの径の実質的に１／４〜１／２の範囲に設定して形成されている。

更に，前記含油部材及び前記油供給部材は，ポリエチレン又はポリプロピレンの合成樹脂微粒子を押し固めて加熱成形し且つ前記合成樹脂微粒子間が連通状態に保形された多孔部を備えた多孔質成形体で形成し，前記多孔部に前記潤滑剤が含浸されているものである。

この発明によるボールねじは，上記のように構成されており，装置自体を簡素な小型に構成し，エンドキャップの外側端面に設けられたキャップの凹部に配設した含油部材には潤滑剤を多量に含浸させることができ，エンドキャップの連通孔に配設した油供給部材の凸部を含油部材に圧接させ，それにより潤滑剤が毛細管現象等で確実にスムーズに前記含油部材から前記油供給部へ移動できるように構成し，含油部材に含浸された潤滑剤を油供給部材にスムーズに補給させ，方向転換路を転走するボールが油供給部材の露出端面に接することによって，油供給部材から容易に潤滑剤が滲み出てボールに潤滑剤が供給され，ボールねじの潤滑メンテナンスフリーを実現することができる。また，このボールねじは，キャップの凹部に配設される含油部材がＣ形リングに形成されている。また，キャップの内周側には，ねじ軸の螺旋溝に合せてシール用凸部を設けており，該シール用凸部によって異物の侵入を防止することができる。また，含油部材は外側がキャップで覆われているので，潤滑剤が飛散して周囲環境を悪化させることが無いものである。

この発明によるボールねじの一実施例をを示す斜視図である。図１のボールねじを構成するナットを示す分解斜視図である。図１のボールねじの一部を破断してボールが転走する循環路の一部を示す側面図である。図３のボールねじを構成するエンドキャップの外側端面を示す正面図である。図４のボールねじを構成するエンドキャップのＡ−Ａ位置における断面図である。図４のエンドキャップの内側端面を示す背面図である。図１のボールねじを構成する油供給部材を示し，（Ａ）は側面図であり，（Ｂ）は上面図である。図１のボールねじを構成する含油部材を示し，（Ａ）は正面図であり，（Ｂ）は側面図である。図１のボールねじを構成するキャップを示しており，（Ａ）は外側端面を示す正面図，（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ位置を示す断面図，（Ｃ）は内側端面を示す背面図，及び（Ｄ）は側面図である。

以下，図面を参照して，この発明によるボールねじの一実施例を説明する。この発明によるボールねじは，図１〜図３に示すように，複数の転動体であるボール９が転動する螺旋溝１１（第１螺旋溝）が外周面１０に軸方向に形成された回転可能なボールねじ軸であるねじ軸１，及びねじ軸１の外周面１０に嵌合し且つ螺旋溝１１に対向してボール９が転動する螺旋溝１２（第２螺旋溝）が内周面１７に軸方向に形成された筒状のナット２から構成されており，ねじ軸１の回転に対応してナット２がねじ軸１上を長手方向に相対移動するものである。

このボールねじにおいて，特に，ナット２は，螺旋溝１２と，ボール９が転走する長手方向に延びるリターン路１３とが形成された筒状のナット本体３，ナット本体３の両端面４７にそれぞれ配設され且つ螺旋溝１１と螺旋溝１２とで形成される螺旋状軌道路１５とリターン路１３とを連通する方向転換路１４が形成されたエンドキャップ４，エンドキャップ４の外側端面１９に配設された潤滑剤が含浸された含油部材５，及びエンドキャップ４に形成され且つ方向転換路１４と含油部材５側のエンドキャップ４の外側端面１９とを連通する連通孔２０に配設された油供給部材６から構成されていることを特徴としている。このボールねじは，ナット２には含油部材５の外面２４を覆うためのキャップ７が設けられている。キャップ７は，エンドキャップ４と含油部材５を介在してナット本体３に固定ねじ３１によって固定されている。ナット本体３には，その端面４７に複数箇所の取付け用ねじ穴４６が形成されている。固定ねじ３１は，キャップ７のザグリ取付け用孔４１，含油部材５の凹部３６及びエンドキャップ４の取付け用孔４３を挿通してナット本体３の取付け用ねじ穴４６に螺入し，ナット本体３にエンドキャップ４，含油部材５及びキャップ７が固定される。

このボールねじは，ねじ軸１がナット２を嵌挿しており，ねじ軸１がナット２を嵌挿するため，ナット２を構成するナット本体３には嵌挿孔３３，エンドキャップ４には嵌挿孔３４，含油部材５には嵌挿孔３５，及びキャップ７には嵌挿孔３７がそれぞれ対向整合して形成されている。また，含油部材５は，エンドキャップ４の外側端面１９に配設されたキャップ７内に収容されており，キャップ７に設けたシール用凸部５０に方向を合わせるためＣ形リング状の一部が切欠き部３２に形成されている。シール用凸部５０は，ねじ軸１の螺旋溝１１に合せて設けられている，シール用凸部５０は，ねじ軸１とナット２との隙間を小さくし，一種のラビリンスシールとして機能し，異物が侵入するのを防止することができる。キャップ７と含油部材との組み付け時には，キャップ７のシール用凸部５０と含油部材５の切欠き部３２を合せて取り付けられる。含油部材５は，その外周面に固定ねじ３１が挿通する凹部３６が形成されている。キャップ７は，中央にねじ軸１が嵌挿する嵌挿孔３７に，外側が含油部材５を覆う端面３８に，周囲がリング状の外周面３９に形成されており，外周面３９の内側に含油部材５を収容する凹部４０が形成されている。また，キャップ７には，固定ねじ３１を挿通するためのザグリ取付け用孔４１が複数箇所（図９では４箇所）設けられている。含油部材５は，キャップ７の凹部４０に収容され，外側が覆われた状態で組み込まれる。

このボールねじにおいて，ねじ軸１は，両端部２６が回転可能に支持された丸軸タイプのボールねじ軸に構成されている。また，ナット本体３には，ワーク，工具，機器等の相手部材を取り付けるため一方の端部１８に取付け用孔２５が形成されたフランジ部８を備えている。エンドキャップ４は，一種のインサイドリターンプレートを構成する凸部３０には，ねじ軸１側の螺旋溝１１を転動してくるボール９をすくうためのすくい爪２９と，ボール９を方向転換させる方向転換路１４と，方向転換路１４からリターン路１３へボール９を案内するための出入口である口元部とが形成されている。エンドキャップ４は，その凸部３０がナット本体３の両端部１８に形成された嵌合穴である凹部２８に嵌入しており，エンドキャップ４に形成された方向転換路１４は，ナット本体３に形成された螺旋溝１２に連通している。

このボールねじでは，ボール９の循環路１６は，ボール９がねじ軸１の螺旋溝１１とナット本体３の螺旋溝１２とが対向して構成される螺旋状軌道路１５，ナット本体３に形成されたリターン路１３，及び一対のエンドキャップ４にそれぞれ形成された方向転換路１４から構成されている。このボールねじは，概して，ねじ軸１の回転に応答してボール９が循環路１６を転走し，ナット２がねじ軸１上をボール９を介して長手方向に相対的に移動するものである。

このボールねじは，エンドキャップ４の外側に配設された含油部材５から油供給部材６を通して方向転換路１４を転走するボール９に潤滑剤を供給するものである。エンドキャップ４に凸部３０が形成された端面４２とは反対側の外側端面１９（図２）に含油部材５が配設されている。エンドキャップ４に形成された連通孔２０は，一端が方向転換路１４のＲ状に曲がった外側壁面２７の長方形の開口部４４で開口し，他端がエンドキャップ４の外側端面１９に開口している。エンドキャップ４に形成された連通孔２０には，油供給部材６が嵌入しており，方向転換路１４に露出する油供給部材６の端面２１は，方向転換路１４の外側壁面２７に対応して同じＲ状に曲がった形状に形成されている。特に，油供給部材６の含油部材５側の端面２２には潤滑剤が確実に供給されるように含油部材５の内側端面４５に圧接する弾性的な凸部２３が一体的に設けられている。このボールねじは，油供給部材６の一端側の凸部２３が含油部材５のエンドキャップ４側の端面４５に当接して配設されているので，固定ねじ３１がナット本体３の取付け用ねじ穴４６に螺入することによって，凸部２３が圧接させた状態になって，ナット本体３にエンドキャップ４，油供給部材６，含油部材５及びキャップ７が固定される。油供給部材６の凸部２３が含油部材５の端面４５に圧接状態に取り付けられることによって，含油部材５に含浸された潤滑剤が油供給部材６にスムーズに移動することができ，含油部材５に含浸された潤滑剤を油供給部材６に確実にスムーズに補給されることになる。また，油供給部材６の一方の端面２１は，方向転換路１４を転走するボール９に接触して潤滑剤をボール９に供給し，油供給部材６の他方の端面２２は，含油部材５に圧接して潤滑剤が油供給部材６に補給されるように構成されている。また，油供給部材６は，平板状であって，方向転換路１４に露出する端面２１は，実質的に長方形で長手方向に伸びるＲ状の円弧面に形成されており，油供給部材６の端面２１の幅は，ボール９の径の実質的に１／４〜１／２の範囲に設定して形成されており，油供給部材６からボール９に適量の潤滑剤が供給されるように構成されている。

このボールねじにおいて，含油部材５及び油供給部材６は，ポリエチレン又はポリプロピレンの合成樹脂微粒子を押し固めて加熱成形し且つ前記合成樹脂微粒子間が連通状態に保形された多孔部を備えた多孔質成形体で形成し，前記多孔部に前記潤滑剤が含浸されている。従って，このボールねじは，油供給部材６が方向転換路１４に露出しているので，方向転換路１４を転走するボール９は，油供給部材６の端面２１に接触し，含油部材５及び油供給部６に含浸されている潤滑剤がボール９に供給され，潤滑のメンテナンスフリーを達成することができる。また，このボールねじについて，ボールねじ仕様は，例えば，ねじ軸１の軸径がφ１５に形成され，ねじ軸１の外周面１０に形成された螺旋溝１１は一条列に形成され，リードは３０ｍｍに形成することができる。

この発明によるボールねじは，精密位置決めテーブル等のメカトロ製品，検査装置等の各種機器に適用して好ましいものである。

１ねじ軸
２ナット
３ナット本体
４エンドキャップ
５含油部材
６油供給部材
７キャップ
８フランジ部
９ボール（転動体）
１０，３９外周面
１１螺旋溝（第１螺旋溝）
１２螺旋溝（第２螺旋溝）
１３リターン路
１４方向転換路
１５螺旋状軌道路
１６循環路
１７内周面
１８，２６端部
１９外側端面
２０連通孔
２１，２２，３８端面
２３，３０凸部
２４外面
２５取付け用孔
２７外側壁面
２８凹部
３２切欠き部
５０シール用凸部

Claims

複数の転動体であるボールが転動する第１螺旋溝が外周面に軸方向螺旋状に形成された回転可能なねじ軸，及び前記ねじ軸の前記外周面に嵌合し且つ前記第１螺旋溝に対向して前記ボールが転動する第２螺旋溝が内周面に軸方向螺旋状に形成された筒状のナットを有し，前記ナットが前記ねじ軸の回転に対応して前記ねじ軸上を長手方向に移動することから成るボールねじにおいて，
前記ナットは，前記第２螺旋溝と前記ボールが転走する前記長手方向に延びるリターン路とが形成された筒状のナット本体，前記ナット本体の両端部にそれぞれ配設され且つ前記第１螺旋溝と前記第２螺旋溝とで形成される螺旋状軌道路と前記リターン路とを連通する方向転換路が形成されたエンドキャップ，前記エンドキャップの外側端面に配設されて潤滑剤が含浸された含油部材，及び前記エンドキャップに形成され且つ前記方向転換路と前記含油部材側の前記エンドキャップの前記外側端面とを連通する連通孔に配設された油供給部材から構成され，前記油供給部材の前記含油部材側の一方の端面には前記含油部材に圧接する弾性的な凸部が一体的に設けられ，
前記油供給部材の他方の端面は前記方向転換路を転走する前記ボールに接触して前記潤滑剤を前記ボールに供給し，前記油供給部材の前記凸部が前記含油部材に圧接して前記潤滑剤が前記油供給部材に補給され，
前記ナットには前記含油部材を凹部に収容して前記含油部材の端面及び外周面の外面を覆ったキャップが設けられ，前記キャップは前記エンドキャップと前記含油部材を介在して前記ナット本体に固定され，
前記エンドキャップは，前記外側端面の反対側の端面に前記螺旋状軌道路と前記リターン路とを連通する前記方向転換路が形成された凸部と前記螺旋状軌道路側の前記ボールをすくうためのすくい爪とが形成され，前記凸部が前記ナット本体のそれぞれの端部に形成された前記第２螺旋溝のそれぞれの端部と連通する凹部に嵌合していることを特徴とするボールねじ。
前記ナット本体は，相手部材を取り付けるための取付け用孔が形成されたフランジ部を備えていることを特徴とする請求項１に記載のボールねじ。
前記含油部材は，前記キャップの内周側に設けた前記第１螺旋溝のシール用凸部に合わせて切欠き部を形成したＣ形リング状に形成されてい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。
前記ねじ軸の回転に応答して，前記ボールは，前記螺旋状軌道路，前記リターン路及び前記方向転換路から成る循環路を転走し，前記ナットが前記ねじ軸上を前記ボールを介して前記長手方向に相対的に移動する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。
前記ねじ軸は，両端部が回転可能に支持された丸軸タイプのボールねじ軸であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のボールねじ。
前記エンドキャップに形成された前記連通孔は，前記方向転換路のＲ状に曲がった外側壁面に開口しており，前記方向転換路に露出する前記油供給部材の前記他方の端面は，前記Ｒ状に曲がった前記外側壁面と同様な前記Ｒ状に曲がった形状に形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のボールねじ。
前記油供給部材の前記方向転換路に露出する前記他方の端面の幅は，前記ボールの径の実質的に１／４〜１／２の範囲に設定して形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のボールねじ。
前記含油部材及び前記油供給部材は，ポリエチレン又はポリプロピレンの合成樹脂微粒子を押し固めて加熱成形し且つ前記合成樹脂微粒子間が連通状態に保形された多孔部を備えた多孔質成形体で形成し，前記多孔部に前記潤滑剤が含浸されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のボールねじ。