JPWO2004020872A1 - ボールねじ - Google Patents
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Abstract
Description
ねじ軸11を回転すると、ボール13はねじ軸11のボール転走溝11aとナット部12のボール転走溝の間及び該ナット部12のボール循環路が通って転走・循環する。なお、ねじ軸11を固定側としナット部12を回転させた場合も、ボール13が同様に、転走・循環する。
潤滑油供給装置20、20は、ナット部12と同様ねじ軸11に対して相対的に回転し、ねじ軸11のボール転走溝11aに潤滑油を塗布する。該潤滑油供給装置20はナット部12側に後述する潤滑油供給機構が配置され、その外側にワイパーリング(シール部)21、21が配置された構成である。
潤滑油供給装置20の潤滑油供給機構内に溜めておくべき潤滑油をワイパーリング21は図1bに示すように、外部の粉塵等の異物を浸入させないためにスリット22が傾いて配置されており、そのリップの作用に図1cに示すように、ねじ軸11のボール転走溝11a内の異物Mは外部に排出されるようになっている。なお、矢印Bはねじ軸11の回転方向を示す。
また、この潤滑油の外部排出を防止するため、別個にスリット22が逆向きのワイパーリングを装着する方法、つまり、ナット部12の外側に油供給機構、逆向きのワイパーリング、ワイパーリングを順に装置した構成の潤滑油供給装置も考えられるが、ワイパーリング21はバイアスカット部がありそこから油が漏れてしまう。また、ワイパーリング21はボール転走溝11a内の異物Mを外周方向に掻き出してしまう機能があるので、ボール転走溝11a内に油を戻した場合は何等その作用を果たさない。
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、ボール転走溝内の潤滑油を外部に漏らさないようにした構成の潤滑油供給装置を具備するボールねじを提供することを目的とする。
このように、塗布体の近傍に該塗布体との間に所定の間隔を設けて先端部がボール転走溝面に摺接するオイルリップ部を設けることにより、塗布体からボール転走溝に供給された潤滑油は該オイルリップ部で掻き取られ、塗布体とオイルリップ部の間の空間に溜められるから、この潤滑油は塗布体を通じて潤滑油供給機構の内部に戻ろうとするから、塗布体の先端は常に潤滑油に浸され、ボール転走溝には常に必要十分量の潤滑油が確保され、且つ無駄に潤滑油が外部に排出されることはなく、潤滑油の消費量も少なくなる。
また、本発明は、オイルリップ部は板バネを介して潤滑油供給機構の塗布体の取り付け部にその弾性力により先端部が常にボール転走溝面に摺接するように取り付けられていることを特徴とする。
このようにオイルリップ部は板バネを介して潤滑油供給機構の塗布体の取付け部にその弾性力により先端部が常にボール転走溝面に摺接するように取り付けられているので、オイルリップ部の先端部が常にボール転走溝面に摺接し、ボール転走溝内の余分な潤滑油を掻き取り、塗布体とオイルリップ部の間の空間に溜められるから、上記作用は更に向上する。
また、本発明は、オイルリップ部は、ボール転走溝面に摺接する摺接部が耐摩耗性樹脂材からなり、該摺接部を弾性材料からなるオイルリップ本体の先端部に一体に設けた構成であり、オイルリップ部を摺接部先端が常にボール転走溝面に摺接するように支持部材を介して潤滑油供給機構の塗布体の取付け部に取り付けたことを特徴とする。
このようにオイルリップ部を、弾性材料からなるオイルリップ本体の先端部に耐摩耗性樹脂材からなる摺接部を一体に設けた構成とすることにより、摺接部の摺接面全面がオイルリップ本体の弾性力により常にボール転走溝面に密接して摺接するようになり、ボール転走溝内の潤滑油を掻き取り、塗布体とオイルリップ部の間の空間に溜められるから、上記作用は更に向上する。
また、本発明は、外周にボール転走溝を有するねじ軸と、該ボール転走溝に沿って転走可能な複数のボールと、該複数のボールを介してねじ軸に螺合されたナット部と、該ナット部内に位置するボール転走溝に潤滑油を供給する潤滑油供給機構と、該ナット部の両端部に設けたシール部を具備するボールねじにおいて、シール部は、先端部が常にボール転走溝面に摺接するオイルリップ部を具備することを特徴とする。
このようにシール部は先端部が常にボール転走溝面に摺接するオイルリップ部を具備するので、ボール転走溝面に供給された潤滑油がオイルリップ部で掻き取られ、ナット部の外側への漏れ出るのが阻止されるから、ナット部内に位置するボール転走溝には常に必要十分量の潤滑油が確保され、且つ無駄に潤滑油が外部に排出することはなく、潤滑油の消費量も少なくなる。
また、本発明は、オイルリップ部は、ボール転走溝面に摺接する摺接部が耐摩耗性の樹脂材からなり、該摺接部を弾性材料からなるオイルリップ本体の先端部に一体に設けた構成であることを特徴とするボールねじ。
このようにオイルリップ部を、弾性材料からなるオイルリップ本体の先端部に耐摩耗性樹脂からなる摺接部を一体に設けた構成とすることにより、摺接部の摺接面全面がオイルリップ本体の弾性力により常にボール転走溝面に密接して摺接するようになり、ボール転走溝内の潤滑油の掻き取り作用が向上し、請求項3に記載の発明の上記作用は更に向上する。
図2は本発明に係るボールねじにおける潤滑油供給機構の塗布体とオイルリップ部の配置を示す図である。
図3はオイルリップ部の構成を示す斜視図である。
図4は塗布体とオイルリップ部の動作を説明するための図である。
図5は本発明に係るボールねじの潤滑油供給装置の構成例を示す分解斜視図である。
図6は本発明に係るボールねじの潤滑油供給装置の軸線と直交する方向の断面図である。
図7は本発明に係るボールねじの他の構成例のナット部端部を示す図である。
図8は本発明に係るボールねじのシール部の構成を示す図で、図8aは側面図、図8bは平面図、図8cはオイルリップ部の側面図である。
図9は本発明に係るボールねじのシール部の構成を示す側面図である。
塗布体31は後述するように、潤滑油供給機構30内の潤滑油を所定の給油量で供給するのに適したフェルト等の繊維交絡体等からなり、オイルリップ部32はボール転走溝11aの面と摺動特性のよい材料である例えばエラストマー等の樹脂材からなる。オイルリップ部32は図3に示すように、板バネ33の基部33aから延び屈曲した支持部33bに取り付けられ、該支持部33bの弾性力によりその先端部32aが常にボール転走溝11aに摺接するように取り付けられている。
図4は上記塗布体31とオイルリップ部32の動作を説明するための図である。ねじ軸11が矢印Cに示す方向に回転することにより、塗布体31からボール転走溝11aの表面に潤滑油Q1が塗布されると同時にボール転走溝11aの表面に残る潤滑油Q2はオイルリップ部32で掻き取られ塗布体31とオイルリップ部32の間の空間部Dに溜まる。この溜まった潤滑油は塗布体31を通じて潤滑油供給機構の内部に戻ろうとするから、塗布体31の先端は常に潤滑油Q2に浸され、ボール転走溝11aには常に必要十分量の潤滑油が確保され、且つ無駄に潤滑油が外部に排出されることはない。
図5及び図6は本発明に係るボールねじの潤滑油供給装置の構成例を示す図で、図5は分解斜視図、図6は軸線と直交する方向の断面図である。潤滑油供給装置20は、ねじ軸11のボール転走溝11a(図2参照)に当接する舌片部31aを有する4個の塗布体31と、該塗布体31に対して潤滑油を供給する4個の潤滑油収容室35を形成したケーシング36と、潤滑油収容室35内に充填される4個の潤滑油吸蔵体37と、潤滑油吸蔵体37から塗布体31へ供給される潤滑油の量を制御する制御手段としての中継体38を備えている。
ケーシング36は、潤滑油収容室35が形成されるケース本体39と、ワイパーリング21が収納されるリングケース40とからなる。ケース本体39は例えば樹脂材で構成され、円板状の基部プレート39aと、該基部プレート39aの外周に垂設された円筒形の外筒39bと、該外筒39bの内側に設けられた円筒形の内筒39cとを備える。外筒39bと内筒39cとの間に上記潤滑油収容室35が形成されている。該潤滑油収容室35は、ねじ軸11に遊嵌するが如く筒状に形成されると共に周方向にねじ軸11の条数と同数の4つの分室35a、35b、35c、35dに分割されている。
ケース本体39には、ねじ軸11の中心線方向に伸張するスリット41が、分室35a、35b、35c、35dに対応して周方向に均等間隔を開けて4箇所形成される。このスリット41内に図6に示すように塗布体31とオイルリップ部32を取り付けた板バネ33が嵌挿される。スリット41の先端は開放され、該開放端近傍には中継体38が嵌め込まれる切り欠き42が形成される。外筒39bの先端側の内周には、リングケース40の雄ねじ40aと螺合する雌ねじ39gが形成される。内筒39cの軸線方向の長さは、リングケース40を装着可能なように、外筒39bの軸線方向の長さよりも短くなっている。
基部プレート39aの裏面には、ナット部12に潤滑油供給装置20を結合するための円筒状の口頭部39dが突出形成される。該口頭部39dの外周には周方向に延びる溝39eが形成されている。口頭部39dはフランジ50(図1参照)に形成されたリング状の溝に嵌合する。止めねじ52を、口頭部39dの溝39eに係合させ、締め付けることで、潤滑油供給装置20をナット部12に装着する。次に蓋板23をリングケース40の側面にねじ24で装着する。
周方向に4等分された分室35a、35b、35c、35dのそれぞれには、潤滑油吸蔵体37が充填される。この潤滑油吸蔵体37は、潤滑油を吸収して保持するため空隙率の高いフェルト等の繊維交絡体を用いる。ここでは空隙率81%レーヨン混合羊毛フェルトを使用している。なお、基部プレート39aには各分室35a、35b、35c、35dに連通する空気孔39hが設けられる。
中継体38は、塗布体31に当接するようにスリット41内に配置され、且つ分室35a、35b、35c、35dとは非接触とされた本体38aと、この本体38aから伸びて分室35a、35b、35c、35dと接触する細長部38bとからなる。本体38aの形状は、スリット41の先端に装着可能なようにスリット41の断面形状に合っている。細長部38bは本体38aの中央付近から本体38aに直交する方向に延びて潤滑油吸蔵体37と接触する。本体38aと細長部38bとで中継体38は、略T字の形状となる。この細長部38bがケース本体39の隔壁に形成された切り欠き42に嵌まり込む。
潤滑油吸蔵体37に吸収保持された潤滑油は、中継体38の細長部38b及び本体38aを順次経由して、塗布体31に供給される。中継体38には、潤滑油を吸収して保持可能な潤滑油吸蔵体37と塗布体31の中間の空隙率を有するフェルト等の繊維交絡体が適しており、ここでは羊毛フェルトを使用している。
ねじ軸11のボール転走溝11aに潤滑油を塗布する塗布体31は、略矩形状に形成されてスリット41内に分室35a、35b、35c、35dとは非接触にて配置されている。塗布体31は、4つのスリット41にそれぞれ1個ずつ嵌挿されている。4つの塗布体31それぞれには、ねじ軸11のボール転走溝11aに当接する略長方形状の舌片部31aが一つずつ設けられる。舌片部31aは断面円弧状のボール転走溝11aに当接できるように面取りされている。
この塗布体31には潤滑油を吸収して保持できるような空隙率の低いフェルト等の繊維交絡体が適しており、ここでは空隙率54%の羊毛フェルトを使用している。空隙率の低いフェルト等を使用することで、塗布するのに必要な潤滑油を塗布体31に保持させることができるとともに、ボール転走溝11aとの摺動に耐え得る強度を塗布体31に持たせることができる。
リングケース40には、ねじ軸11のボール転走溝11aの表面に付着した異物を掻き揚げるワイパーリング21が収納される。該ワイパーリング21はねじ軸11のボール転走溝11aの表面に密接するスクレーパ面21aを具備し、該スクレーパ面21aを具備することにより、ナット部12の内部がシールされ、外部からの異物の浸入を防止し外部に潤滑削が漏れ出るのを防止できる。
分室35a、35b、35c、35dのそれぞれに潤滑油吸蔵体37を収納し、スリット41に塗布体21と上記のようにオイルリップ部32を取り付けた板バネ33を収納すると、該塗布体31の舌片部31aとオイルリップ部32がケース本体39の内方に向けて突出する。中継体38は、スリット41の開放端近傍に組み込まれ、該中継体38の本体38aは塗布体31に当接し、潤滑油吸蔵体37とは非接触とされる。中継体38の細長部38bは潤滑油吸蔵体37に当接する。潤滑油吸蔵体37、中継体38、塗布体31及びオイルリップ部32を取り付けた板バネ33をケース本体39に組み込んだ後は、リングケース40がケース本体39に螺合され、潤滑油収容室35の内部がシールされる。
潤滑油供給装置20をナット部12に装着すると、ケース本体39の内方に突出した塗布体31の舌片部31aと板バネ33に支持されたオイルリップ部32がねじ軸11のボール転走溝11aに圧接する。潤滑油は毛細管現象により常に舌片部31aの先端に満たされているが、同時に表面張力により保持されているので溢れ出てしまうこともない。ねじ軸11がナット部12に対して相対的に回転すると、図4に示すように、塗布体31の舌片部31aからボール転走溝11aの表面に潤滑油Q1が塗布されると同時にボール転走溝11aの表面に残る潤滑油Q2はオイルリップ部32で掻き取られ塗布体31とオイルリップ部32の間の空間部Dに溜まる。このように空間部Dに潤滑油Q2が溜まると該潤滑油Q2は舌片部31aから塗布体31を経て潤滑油供給装置20内に保持される。
一方、潤滑油吸蔵体37には多量の潤滑油が保持されているので、塗布体31に含浸された潤滑油が徐々に減少してくると、毛細管現象により、潤滑油吸蔵体37に含浸されている潤滑油が中継体38を介して塗布体31へと供給される。これにより、塗布体31には常に略一定の潤滑油が含浸されることになり、ねじ軸11に対して塗布体31が塗布する潤滑油の量の安定化を図ることが可能となる。毛細管現象を利用すると、必要とされるごくわずかな量の潤滑油を確実にボール転走溝11aへ途切れることなく供給することができる。このとき各分室35a、35b、35c、35dは空気孔39hを通して大気と連通しているから、各分室は大気圧に維持されている。
潤滑油吸蔵体37から塗布体31に供給される潤滑油の量は中継体38で制御される。中継体38の細長部38bの形状、細長部38bと潤滑油吸蔵体37の接触面積等を最適に選択することによって、この潤滑油の量を適量に制御することができる。潤滑油吸蔵体37に含浸された潤滑油の殆どが消費されてしまった場合、ケース本体39に設けた供給孔(図示せず)から潤滑油吸蔵体37に外部から潤滑油を供給する。
図7は本発明に係るボールねじの他の構成例のナット部端部を示す図である。図示するように、本ボールねじは、ナット部12の両端部(図では一端部のみを示す)に、後に詳述する構成のシール部60がナット部12の端部に形成されたシール挿入段部12aに挿入され、且つ止め輪63が該シール挿入段部12aに圧入されて取り付けられている。なお、ここでナット部12内に位置するボール転走溝11aに潤滑油を供給する潤滑油供給機構としては、図5に示す構成の潤滑油供給機構でもよく、またナット部12の所定位置(例えば端部)に潤滑供給用の穴を設けた構成でもよい。
図8はシール部60の構成を示す図で、図8aは側面図、図8bは平面図、図8cはオイルリップ部61の側面図である。図示するように、シール部60は金属リング62の内周面にオイルリップ部61を半径方向に対して所定角度α傾けて取り付けた構成であり、ねじ軸11が矢印Eに示すように回転すると、そのボール転走溝11aの面に塗布されたグリース等の潤滑油Qはオイルリップ部61で掻き取られ、該オイルリップ61の前面に溜められる。従って、該オイルリップ部61の後方には潤滑油Qが漏れ出ない。即ち、ナット部12の外側には漏れ出ない。そしてねじ軸11が図9の矢印Fに示す方向(矢印Eと反対方向)に回転すると、オイルリップ部61の前面に溜められた潤滑油Qはボール転走溝11aの面に薄膜qとして塗布される。
オイルリップ部61は図8cに示すように、ゴム材等の弾性を有する材料からなるオイルリップ本体61aの先端及び前面にテフロン樹脂等の耐摩耗性の樹脂材からなる摺接部61bを圧着して一体にした構成である。また、オイルリップ部61の摺接部61bは図6に示すように、ねじ軸11のボール転走溝11aの面に密接する形状(円弧形状)である。このように、オイルリップ部61を弾性材料からなるオイルリップ本体61aに耐摩耗性樹脂からなる摺接部61bを一体に形成した構成とすることにより、摺接部61bの摺接面全面をオイルリップ本体61aの弾性力により、常に等しい圧力で圧接された状態でボール転走溝11aに滑らか接触させることができる。これによりボール転走溝11aに塗布されたグリース等の潤滑油Qは摺接部61bで効率良く掻き取られる。
なお、図8cにおいて、θは所定のリード角であり、リード角θはオイルリップ部61の摺接部61bの前面がボール転走溝11aの溝方向に対して直角になるように設定する。これにより掻き取られ潤滑油Qの保持性が高くなる。また、オイルリップ部61がボール転走溝11aから掻き取られ潤滑油Qを保持するから、油膜形成力が高まり良好な潤滑状態を維持することができる。また、摺接部61bはテフロン樹脂等の耐摩耗性の樹脂材で構成されるから、発熱、摩耗を最小に抑えることができる。
上記のようにオイルリップ部61を金属リング62に所定のリード角θで取付けた構成のシール部60をナット部12の両端部に取付けることにより、ねじ軸11のナット部12内に位置するボール転走溝11aの面に塗布された潤滑油はナット部12の外側に漏れ出ることがなく、ナット部12内に保持される。これによりナット部12内に位置するボール転走溝11aの面には常に適切な量の潤滑油が塗布された状態となる。
また、図8cに示す構成のオイルリップ部61、即ちゴム材等の弾性を有する材料からなるオイルリップ本体61aの先端及び前面にテフロン樹脂等の耐摩耗性の樹脂材からなる摺接部61bを圧着して一体にした構成のオイルリップ部61を、図2のオイルリップ32に換え、塗布体31の近傍に支持部材を介して所定のリード角θで取り付けてボールねじを構成することもできる。ボールねじをこのような構成とすることにより、図4で説明したように、塗布体31からボール転走溝11aの表面に潤滑油Q1が塗布されると同時にボール転走溝11aの表面に残る潤滑油Q2はオイルリップ部61で掻き取られ塗布体31とオイルリップ部61の間の空間部Dに溜まる。この溜まった潤滑油は塗布体31を通じて潤滑油供給機構の内部に戻ろうとするから、塗布体31の先端は常に潤滑油Q2に浸され、ボール転走溝11aには常に必要十分量の潤滑油が確保され、且つ無駄に潤滑油が外部に排出されることはない。
以上本発明の実施形態を説明したが、木発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお、直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。
請求項2に記載の発明によれば、オイルリップ部の先端部が常にボール転走溝面に摺接し、ボール転走溝内の余分な潤滑油を掻き取り、塗布体とオイルリップ部の間の空間に溜められるから、請求項1に記載の発明の上記ボール転走溝には常に必要十分量の潤滑油が確保され、無駄に潤滑油が外部に排出されることなく、潤滑油の消費量も少なくなる。
請求項3に記載の発明によれば、オイルリップ部の摺接部の摺接面は常にボール転走溝面に密接して摺接するから、ボール転走溝内の潤滑油を掻き取り、塗布体とオイルリップ部の間の空間に溜められるから、請求項1に記載の発明の上記作用は更に向上する。
請求項4に記載の発明によれば、ボール転走溝面に供給された潤滑油がオイルリップ部で掻き取られ、ナット部内に溜められるから、ナット部内に位置するボール転走溝には常に必要十分量の潤滑油が確保され、且つ無駄に潤滑油が外部に排出されることはなく、潤滑油の消費量も少なくなる。
請求項5に記載の発明によれば、オイルリップ部の先端部はオイルリップ本体の弾性体により常にボール転走溝面に密着して摺接するから、ボール転走溝内の潤滑油の撮き取り作用が向上し、請求項4に記載の発明の上記作用は更に向上する。
Claims (5)
- 外周にボール転走溝を有するねじ軸と、該ボール転走溝に沿って転走可能な複数のボールと、該複数のボールを介して前記ねじ軸に螺合されたナット部と、該ナット部の軸端に設けた潤滑油供給機構と、該潤滑油供給機構の外側に設けたシール部を具備するボールねじにおいて、
前記潤滑油供給機構は、先端が前記ボール転走溝に摺接する塗布体を有し該塗布体を介して該ボール転走溝に潤滑油を供給するように構成されており、該塗布体の近傍に該塗布体との間に所定の間隔を設けて先端部が前記ボール転走溝面に摺接するオイルリップ部を設けたことを特徴とするボールねじ。 - 請求項1に記載のボールねじにおいて、
前記オイルリップ部は板バネを介して前記潤滑油供給機構の塗布体の取付け部にその弾性力により先端部が常に前記ボール転走溝面に摺接するように取り付けられていることを特徴とするボールねじ。 - 請求項1に記載のボールねじにおいて、
前記オイルリップ部は、前記ボール転走溝面に摺接する摺接部が耐摩耗性樹脂材からなり、該摺接部を弾性材料からなるオイルリップ本体の先端部に一体に設けた構成であり、
前記オイルリップ部を摺接部先端が常に前記ボール転走溝面に摺接するように支持部材を介して前記潤滑油供給機構の塗布体の取付け部に取り付けたことを特徴とするボールねじ。 - 外周にボール転走溝を有するねじ軸と、該ボール転走溝に沿って転走可能な複数のボールと、該複数のボールを介して前記ねじ軸に螺合されたナット部と、該ナット部内に位置するボール転走溝に潤滑油を供給する潤滑油供給機構と、該ナット部の両端部に設けたシール部を具備するボールねじにおいて、
前記シール部は、先端部が常に前記ボール転走溝面に摺接するオイルリップ部を具備することを特徴とするボールねじ。 - 請求項4に記載のボールねじにおいて、
前記オイルリップ部は、前記ボール転走溝面に摺接する摺接部が耐摩耗性樹脂材からなり、該摺接部を弾性材料からなるオイルリップ本体の先端部に一体に設けた構成であることを特徴とするボールねじ。
Applications Claiming Priority (3)
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