KR20170139611A

KR20170139611A - 볼 나사

Info

Publication number: KR20170139611A
Application number: KR1020177033638A
Authority: KR
Inventors: 유시 오오타니
Original assignee: 닛본 세이고 가부시끼가이샤
Priority date: 2015-05-15
Filing date: 2016-04-26
Publication date: 2017-12-19
Also published as: US20180259073A1; KR102100548B1; JPWO2016185885A1; JP6512287B2; EP3296594A4; EP3296594B1; EP3296594A1; CN107532698B; CN107532698A; TWI627362B; TW201708740A; WO2016185885A1

Abstract

이물질의 입자지름이 매우 작은 경우라도, 너트 내부로의 이물질의 침입을 방지하는 것이 가능한 볼 나사를 공급한다. 볼 나사는, 나사축(1)의 외주면과 너트(2)의 내주면과의 사이에 형성되는 내부공간(S)에 가스를 공급하는 가스공급부와, 너트(2)의 내주면의 축방향 양단부에 각각 부착되고, 내부공간(S)의 축방향 단부의 개구를 밀봉하는 시일(5)을 구비하고 있다. 시일(5)은, 가스공급부로부터 공급된 가스에 의해 내부공간(S)의 압력이 외부의 압력보다도 고압이 되는 밀봉성을 가지고 있다.

Description

볼 나사

본 발명은 볼 나사에 관한 것이다.

먼지, 마모분(摩耗粉) 등의 이물질이 너트의 내부에 침입하는 것을 방지하기 위해, 볼 나사에는 시일(seal)이 구비되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1, 2를 참조). 그러나 이물질의 입자지름이 매우 작은 경우에는, 시일에 의해 침입을 방지할 수 없는 우려가 있었다.

일본국 특허공개공보 2008년 제133944호 일본국 특허공개공보 2004년 제68988호

그래서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술이 갖는 문제점을 해결하고, 이물질의 입자지름이 매우 작은 경우라도, 너트 내부로의 이물질의 침입을 방지하는 것이 가능한 볼 나사를 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 양태에 따른 볼 나사는, 나사축과, 너트와, 복수 개의 볼을 가지고, 나사축은 너트를 관통하고, 나사축의 외주면에 형성된 나선홈과 너트의 내주면에 형성된 나선홈이 대향하여, 볼이 전동하는 볼 전동로(轉動路)가 형성되고, 볼은 볼 전동로 내에 배치되고, 나사축과 너트를 상대회전운동시킴으로써, 볼 전동로 내에서의 볼의 전동을 개재시켜, 나사축과 너트가 축 방향으로 상대이동하도록 되어 있고, 나사축의 외주면과 너트의 내주면과의 사이에 형성되는 내부공간에 가스를 공급하는 가스공급부와, 너트 내주면의 축방향 양단부에 각각 부착되고, 내부공간의 축방향 단부의 개구를 밀봉하는 시일을 더 구비하고, 시일은, 가스공급부로부터 공급된 가스에 의해 내부공간의 압력이 외부의 압력보다도 고압이 되는 밀봉성을 가지고 있는 것을 요지로 한다.

상기 일 양태에 따른 볼 나사에 있어서는, 가스공급부는, 내부공간에 가스를 토출하는 토출구를 가지고, 토출구는 너트 내주면의 축방향 중앙부 및 축방향 단부의 적어도 한쪽에 배치되어 있어도 좋다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 다른 양태에 따른 볼 나사는, 나사축과, 너트와, 복수 개의 볼을 가지고, 나사축은 너트를 관통하고, 나사축의 외주면에 형성된 나선홈과 너트의 내주면에 형성된 나선홈이 대향하여, 볼이 전동하는 볼 전동로가 형성되고, 볼은 볼 전동로 내에 배치되고, 너트는, 볼을 볼 전동로의 종점에서 시발점으로 되돌리는 볼 귀환로를 구비하고, 나사축과 너트를 상대 회전운동시킴으로써, 볼 전동로와 볼 귀환로로 이루어지는 순환경로를 순환하고 볼 전동로 내에서 전동하는 볼을 개재시켜, 나사축과 너트가 축방향으로 상대이동하도록 되어 있고, 나사축의 외주면과 너트의 내주면과의 사이에 형성되는 내부공간에 가스를 공급하는 가스공급부와, 너트 내주면의 축방향 양단부에 각각 부착되고, 내부공간의 축방향 단부의 개구를 밀봉하는 시일과, 너트에 부착되어 볼 귀환로를 형성하는 순환부품을 더 구비하고, 너트와 순환부품과의 사이의 극간이 시일링재로 시일링되어 있으며, 시일은, 가스공급부로부터 공급된 가스에 의해 내부공간의 압력이 외부의 압력보다도 고압이 되는 밀봉성을 가지고 있는 것을 요지로 한다.

상기 다른 양태에 따른 볼 나사에 있어서는, 순환부품은 고정부품을 개재시켜 너트에 고정되어 있고, 고정부품과 너트와의 사이의 극간이 시일링재로 시일링되어 있어도 좋다.

더욱이, 상기 일 양태에 따른 볼 나사 및 상기 다른 양태에 따른 볼 나사에 있어서는, 가스공급부는, 내부공간에 윤활유의 기름방울과 가스를 공급하여 오일 에어 윤활 또는 오일 미스트 윤활을 행하는 것이어도 좋다.

본 발명의 볼 나사는, 이물질의 입자지름이 매우 작은 경우라도, 너트 내부로의 이물질의 침입을 방지하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 제1실시형태에 따른 볼 나사의 단면도이다.
도 2는 제1실시형태에 따른 볼 나사의 제1변형예를 설명하는 단면도이다.
도 3은 제1실시형태에 따른 볼 나사의 제2변형예를 설명하는 단면도이다.
도 4는 제1실시형태에 따른 볼 나사의 제3변형예를 설명하는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시형태에 따른 볼 나사의 평면도이다.
도 6은 제2실시형태에 따른 볼 나사의 제1변형예를 설명하는 평면도이다.
도 7은 제2실시형태에 따른 볼 나사의 제2변형예를 설명하는 평면도이다.

본 발명의 일 실시형태를, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

[제1실시형태]

도 1은, 본 발명의 제1실시형태에 따른 볼 나사를, 축방향을 따른 평면으로 절단하여 나타낸 단면도이다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 볼 나사는, 대략 원주모양의 나사축(1)과, 대략 원통모양의 너트(2)와, 복수 개의 볼(3)을 가지고 있고, 나사축(1)은 너트(2)를 관통하고 있다.

나사축(1)의 외주면에는 나선모양으로 연속하는 나선홈(1a)이 형성되고, 또한, 너트(2)의 내주면에는 나선모양으로 연속하는 나선홈(2a)이 형성되어 있으며, 이들 양 나선홈(1a, 2a)이 대향하여, 볼(3)이 전동하는 나선모양의 볼 전동로(11)가 형성되어 있다. 그리고 볼 전동로(11) 내에는 복수 개의 볼(3)이 전동이 자유롭게 배치되어 있다.

그리고 도 1에는 도시되어 있지 않으나, 제1실시형태의 볼 나사는, 볼(3)을 볼 전동로(11)의 종점으로부터 시발점으로 되돌려 순환시키는 볼 귀환로를 구비하고 있다. 그리고 볼 전동로(11)와 볼 귀환로에 의해 무단(無端)모양의 순환경로가 형성된다.

제1실시형태의 볼 나사에 있어서 볼(3)은, 볼 전동로(11) 내를 이동하면서 나사축(1)의 주위를 돌아서 볼 전동로(11)의 종점에 이르고, 그곳에서 볼 전동로(11)로부터 떠올려져 볼 귀환로의 한쪽 단부로 들어간다. 볼 귀환로로 들어간 볼(3)은 볼 귀환로 내를 통과하여 볼 귀환로의 다른 쪽의 단부에 도달하고, 그곳으로부터 볼 전동로(11)의 시발점으로 되돌려지도록 되어 있다.

따라서, 제1실시형태의 볼 나사는, 나사축(1)과 너트(2)를 상대회전운동시키면, 볼 전동로(11) 내에서의 볼(3)의 전동을 개재시켜, 나사축(1)과 너트(2)가 축방향으로 상대직선이동하도록 되어 있다. 그리고 볼(3)은, 무단모양의 순환경로 내를 무한하게 순환하도록 되어 있기 때문에, 나사축(1)과 너트(2)는 계속적으로 상대직선이동할 수가 있다.

또한, 제1실시형태의 볼 나사는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 너트(2)의 축방향 양단부에 대략 환상(環狀)의 접촉시일(5, 5)을 구비하고 있다. 상세하게 설명하면, 접촉시일(5, 5)의 외경부가 너트(2) 내주면의 축방향 양단부에 각각 부착되고, 접촉시일(5, 5)의 내경부가 나사축(1)의 외주면에 미끄럼 접촉(摺接)하여, 나사축(1)의 외주면과 너트(2)의 내주면과의 사이에 형성되는 내부공간(S)의 축방향 양단부의 개구를 밀봉하고 있다.

접촉시일(5, 5)에 의해, 너트(2) 내부(내부공간(S))로의 이물질의 침입을 방지할 수 있기 때문에, 볼(3)의 표면이나 나선홈(1a, 2a)의 표면이 이물질에 의해 손상되는 것이 억제되어 제1실시형태의 볼 나사는 장수명이다.

그리고 접촉시일(5)과 너트(2)와의 부착형식은 특히 한정되는 것은 아니나, 접촉시일(5)의 외경부와 너트(2)의 내주면을 스피것 조인트(spigot joint)식으로 부착하여도 좋다.

더욱이, 제1실시형태의 볼 나사는, 내부공간(S)에 가스를 공급하는 가스공급부를 구비하고 있다. 가스공급부는, 내부공간(S)에 윤활유의 기름방울과 가스를 공급하여 볼 나사의 오일 에어 윤활 또는 오일 미스트 윤활을 행하는 윤활기구이다. 단, 내부공간(S)에 그리스를 배치하여 볼 나사의 윤활을 그리스 윤활로 하는 경우에는, 가스공급부는 내부공간(S)에 가스만을 공급하는 가스공급기구이면 좋다.

가스공급부의 구성은, 내부공간(S)에 가스를 공급하는 것이 가능하면 특히 한정되는 것은 아니나, 도 1의 예에서는, 내부공간(S)에 윤활유의 기름방울과 가스와의 혼합기체를 토출하는 토출구(21)가, 너트(2) 내주면의 축방향 단부에 개구하고 있다. 그리고 윤활유의 기름방울과 가스와의 혼합기체를 제조하여 그 혼합기체를 송기(送氣)하는 송기부(도시생략)로부터, 너트(2)의 축방향 단면(너트(2)의 외주면으로부터 지름방향 바깥쪽으로 돌출하는 플랜지의 단면)에 개구하는 도입구(23)에 윤활유의 기름방울과 가스와의 혼합기체가 도입되고, 너트(2)를 관통하여 도입구(23)와 토출구(21)를 연통하는 굴곡모양의 도입로(25)를 통과하여, 토출구(21)로부터 내부공간(S)으로 토출되도록 되어 있다. 토출구(21)로부터 토출된 혼합기체 중의 윤활제는, 볼(3)과 나선홈(1a, 2a)과의 윤활에 사용된다.

접촉시일(5)은 고밀봉성이므로, 가스공급부로부터 내부공간(S)으로 혼합기체가 공급되면, 내부공간(S)의 압력이 볼 나사(너트(2))의 외부의 압력보다도 고압이 된다. 그 결과, 내부공간(S)의 압력과 볼 나사의 외부의 압력이 같은 경우보다도, 너트(2) 내부(내부공간(S))로의 이물질의 침입이 보다 생기기 어려워진다. 따라서, 이물질의 입자지름이 매우 작은 경우라도 너트(2) 내부로의 이물질의 침입을 방지하는 것이 가능하여, 제1실시형태의 볼 나사는 극히 장수명이 된다.

내부공간(S)에 공급하는 가스의 종류는 특히 한정되는 것은 아니나, 예를 들어 공기, 질소, 아르곤을 들 수 있다. 또한, 접촉시일(5)의 설치 수는, 너트(2) 내주면의 축방향 단부의 1 개소마다 1개이어도 좋으나, 2 개 이상이어도 좋다. 도 1에는, 너트(2) 내주면의 축방향 단부의 1 개소마다 접촉시일(5)을 2 개(볼 나사 전체에서는 합계 4 개) 부착한 볼 나사의 예가 나타나 있다.

도 1과 같이 1 개소에 2 개의 접촉시일(5)을 부착하는 경우에는, 한쪽의 접촉시일(5)(예를 들어, 축방향 외측의 접촉시일(5))을 이물질의 침입을 방지하는 성능이 우수한 시일로 하고, 다른 쪽의 접촉시일(5)(예를 들어, 축방향 내측의 접촉시일(5))을 기밀성이 우수한 시일로 하여도 좋다.

이와 같은 제1실시형태의 볼 나사는, 이물질의 입자지름이 매우 작은 경우라 하여도 너트(2) 내부(내부공간(S))로의 이물질의 침입이 생기기 어려워 극히 장수명이기 때문에, 이물질이 많은 환경하에서의 사용에 호적하다. 예를 들어, 공작기계를 사용하여 가공을 행하였을 때에는 다량의 절삭분이 발생하므로, 공작기계에 장착된 볼 나사는, 절삭분이 너트(2)의 내부에 침입하기 쉬워 단수명이 되기 쉽다. 그러나 제1실시형태의 볼 나사라면, 내부공간(S)의 압력이 볼 나사(너트(2))의 외부의 압력보다도 고압으로 되어 있기 때문에, 이물질의 입자지름이 매우 작은 경우라 하여도 너트(2) 내부(내부공간(S))로의 이물질의 침입이 생기기 어렵다. 따라서, 제1실시형태의 볼 나사는, 예를 들어 이송기구를 구성하는 부재로서 공작기계에 장착되어 사용되어도 장수명이다.

그리고 제1실시형태는 본 발명의 일예를 나타낸 것으로서, 본 발명은 제1실시형태에 한정되는 것은 아니다. 또한, 제1실시형태에는 여러 가지의 변경 또는 개량을 가하는 것이 가능하고, 그와 같은 변경 또는 개량을 가한 형태도 본 발명에 포함될 수 있다. 예를 들어, 나선홈(1a, 2a)의 단면형상(나선홈(1a, 2a)의 연속방향으로 직교하는 평면으로 절단한 경우의 단면의 형상)은, 곡률중심이 다른 2 개의 원호를 조합한 대략 V자 모양을 이루는 고딕 아크모양이어도 좋으며, 단일의 원호로 이루어지는 곡선모양이어도 좋다.

또한, 제1실시형태에 있어서는, 토출구(21)는 너트(2) 내주면의 축방향 단부에 개구하고 있었으나, 도 2의 제1변형예에 나타내는 바와 같이, 토출구(21)는 너트(2) 내주면의 축방향 중앙부에 개구하고 있어도 좋다. 도입구(23)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 너트(2) 외주면의 축방향 중앙부에 개구하고 있고, 너트(2)의 지름방향을 따라 직선모양으로 연장되는 도입로(25)에 의해, 너트(2) 내주면의 축방향 중앙부에 개구하는 토출구(21)와 연통되어 있다. 단, 도입구(23)를 너트(2)의 축방향 단면(플랜지의 단면)에 개구시키고, 너트(2) 내주면의 축방향 중앙부에 개구하는 토출구(21)와 굴곡모양의 도입로(25)에서 연통시켜도 좋다.

더욱이, 제1실시형태의 볼 나사 및 제1변형예의 볼 나사에 있어서는, 너트(2)의 내주면에 개구하는 토출구(21)의 개수는 1 개이었으나, 2 개 이상이어도 좋다. 예를 들어, 도시는 하지 않으나, 너트(2) 내주면의 축방향 중앙부와 축방향 단부와의 양방에 토출구(21)가 개구하고 있어도 좋다. 또한, 도 3의 제2변형예에 나타내는 바와 같이, 2 개의 토출구(21)가 너트(2) 내주면의 축방향 양단부에 각각 개구하고 있어도 좋다.

볼 전동로(11) 중 볼(3)이 떠올려지는 위치를 중점적으로 윤활하는 것이 바람직하므로, 그 위치에 윤활유가 공급되기 쉽도록 너트(2) 내주면의 축방향 양단부에 토출구(21)를 개구시키는 것이 바람직하다.

그리고 도 3의 제2변형예에 있어서는, 도입구(23)의 개수는 1 개이고, 너트(2)의 축방향 단면(플랜지의 단면)에 개구하는 도입구(23)와, 너트(2) 내주면의 축방향 양단부에 개구하는 2 개의 토출구(21)를, 분기(分岐)모양의 도입로(25)에서 연통하고 있다.

단, 도입구(23)의 개수는 복수 개로 하여도 좋다. 즉, 도 4의 제3변형예에 나타내는 바와 같이, 2 개의 토출구(21) 각각에 대응하는 도입구(23)를 마련하여도 좋다. 상세하게 설명하면, 너트(2)의 축방향 단면(플랜지의 단면)에 개구하는 도입구(23)와 한쪽의 토출구(21)가, 굴곡모양의 도입로(25)에서 연통되어 있는 동시에, 너트(2)의 외주면의 축방향 단부에 개구하는 도입구(23)와 다른 쪽의 토출구(21)가, 너트(2)의 지름방향을 따라 직선모양으로 연장되는 도입로(25)에서 연통되어 있다.

더욱이, 볼 귀환로의 종류는 특히 한정되는 것은 아니고, 리턴 튜브, 순환 디플렉터, 엔드 캡, 엔드 디플렉터 등의 순환부품에 의해 구성되는 볼 귀환로를 적용 가능하다. 단, 내부공간(S)의 기밀성을 유지하기 위해서는, 내부순환방식의 볼 귀환로를 채용하는 것이 바람직하다. 즉, 너트(2) 내주면의 일부를 오목화시켜서 형성한 오목홈(도시생략)으로 볼 귀환로가 구성되어 있는 것이 바람직하다.

순환부품에 의해 구성되는 볼 귀환로를 채용한 경우에는, 별도 부재인 순환부품을 너트에 부착하여 볼 귀환로를 볼 나사에 마련하게 되기 때문에, 너트와 순환부품과의 사이의 기밀성이 문제가 된다. 그러나 내부순환방식의 볼 귀환로라면, 순환부품을 사용하지 않기 때문에, 내부공간(S)의 기밀성을 높게 유지하기 쉽다.

[제2실시형태]

제2실시형태의 볼 나사의 구조는, 제1실시형태의 볼 나사와 거의 같기 때문에, 도 1을 참조하면서 설명한다. 도 1은, 본 발명의 제2실시형태에 따른 볼 나사를, 축방향을 따르는 평면으로 절단하여 나타낸 단면도이다.

나사축(1)의 외주면에는 나선모양으로 연속되는 나선홈(1a)이 형성되고, 또한, 너트(2)의 내주면에는 나선모양으로 연속되는 나선홈(2a)이 형성되어 있으며, 이들 양 나선홈(1a, 2a)이 대향하여, 볼(3)이 전동하는 나선모양의 볼 전동로(11)가 형성되어 있다. 그리고 볼 전동로(11) 내에는 복수 개의 볼(3)이 전동이 자유롭게 배치되어 있다.

더욱이, 제2실시형태의 볼 나사는, 볼(3)을 볼 전동로(11)의 종점으로부터 시발점으로 되돌려 순환시키는 볼 귀환로를 구비하고 있다. 즉, 제2실시형태의 볼 나사는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 순환부품인 리턴 튜브(13)를 구비하고 있고, 리턴 튜브(13)가 너트(2)에 부착됨으로써 볼 귀환로가 형성되어 있다(도 1에는 리턴 튜브(13) 및 볼 귀환로는 도시되어 있지 않다). 그리고 볼 전동로(11)와 볼 귀환로에 의해 무단모양의 순환경로가 형성된다.

여기서, 리턴 튜브(13)에 대해 상세하게 설명한다. 너트(2) 외주면의 일부는 평탄하게 깍여 절결되어 있어, 축방향으로 평행한 평면부(2b)가 형성되어 있다. 또한, 너트(2)에는, 평면부(2b)에 개구하여 볼 전동로(11)의 시발점 및 종점에 있어서 너트(2)의 나선홈(2a)에 연통하는 한 쌍의 관통구멍이 마련되어 있어, 대략 C자모양으로 굴곡된 관 모양 부재인 리턴 튜브(13)의 양단부가 양 관통구멍에 평면부(2b)측으로부터 삽입되어 있다. 그리고 양 관통구멍의 바깥에 위치하는 리턴 튜브(13)의 중앙부분이 평면부(2b)상에 배치되어 있고, 고정부품(14)으로 눌려짐으로써 평면부(2b)에 고정되어 있다. 그리고 도 5에 나타내는 바와 같이, 1 개의 너트(2)에 복수 개의 리턴 튜브(13)를 부착하여도 좋으며, 그때에는 2 쌍 이상의 관통구멍을 마련한다.

너트(2)와 리턴 튜브(13)와의 사이의 극간은, 시일링재(31)로 시일링되어 있다. 즉, 리턴 튜브(13)의 중앙부분과 너트(2)의 평면부(2b)와의 사이의 극간, 및, 리턴 튜브(13)의 양단부와 너트(2)의 양 관통구멍의 내면과의 사이의 극간이, 시일링재(31)로 시일링되어 있다. 또한, 고정부품(14)과 너트(2)와의 사이의 극간, 즉, 고정부품(14)과 너트(2)의 평면부(2b)와의 사이의 극간에 대해서도, 시일링재(31)로 시일링되어 있어도 좋다.

시일링재의 종류는 특히 한정되는 것은 아니고, 너트(2)와 리턴 튜브(13)와의 사이의 극간을 개재시킨 통기를 차단하고, 너트(2) 내부의 기밀성을 높이는 것이 가능하다면, 일반적인 시일링재를 사용할 수가 있다. 예를 들어, 수지, 고무 등을 함유하는 페이스트모양의 부정형 시일링재(코킹재)를 너트(2)와 리턴 튜브(13)와의 사이의 극간에 충전한 후에 경화시켜서 시일링을 행하여도 좋으며, 수지, 고무 등을 성형한 정형 시일링재를 너트(2)와 리턴 튜브(13)와의 사이의 극간에 끼워넣어 시일링을 행하여도 좋다.

제2실시형태의 볼 나사에 있어서 볼(3)은, 볼 전동로(11) 내를 이동하면서 나사축(1)의 주위를 돌아서 볼 전동로(11)의 종점에 도달하고, 그곳에서 볼 전동로(11)로부터 떠올려져 볼 귀환로의 한쪽 단부로 들어간다. 볼 귀환로로 들어간 볼(3)은 볼 귀환로 내를 통과하여 볼 귀환로의 다른 쪽의 단부에 도달하고, 그곳으로부터 전동로(11)의 시발점으로 되돌려지도록 되어 있다.

따라서, 제2실시형태의 볼 나사는, 나사축(1)과 너트(2)를 상대회전운동시키면, 볼 전동로(11)와 볼 귀환로로 이루어지는 순환경로를 순환하고 볼 전동로(11) 내에서 전동하는 볼(3)을 개재시켜, 나사축(1)과 너트(2)가 축방향으로 상대직선이동하도록 되어 있다. 그리고 볼(3)은, 무단모양의 순환경로 내를 무한하게 순환하도록 되어 있기 때문에, 나사축(1)과 너트(2)는 계속적으로 상대직선이동할 수가 있다.

또한, 제2실시형태의 볼 나사는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 너트(2)의 축방향 양단부에 대략 환상의 접촉시일(5, 5)을 구비하고 있다. 상세하게 설명하면, 접촉시일(5, 5)의 외경부가 너트(2) 내주면의 축방향 양단부에 각각 부착되고, 접촉시일(5, 5)의 내경부가 나사축(1)의 외주면에 미끄럼 접촉하여, 나사축(1)의 외주면과 너트(2)의 내주면과의 사이에 형성되는 내부공간(S)의 축방향 양단부의 개구를 밀봉하고 있다.

접촉시일(5, 5)에 의해, 너트(2)의 내부(내부공간(S))로의 이물질의 침입을 방지할 수 있기 때문에, 볼(3)의 표면이나 나선홈(1a, 2a)의 표면이 이물질에 의해 손상되는 것이 억제되어 제2실시형태의 볼 나사는 장수명이다.

그리고 접촉시일(5)과 너트(2)와의 부착형식은 특히 한정되는 것은 아니나, 접촉시일(5)의 외경부와 너트(2)의 내주면을 스피것 조인트식으로 부착하여도 좋다.

더욱이, 제2실시형태의 볼 나사는, 내부공간(S)에 가스를 공급하는 가스공급부를 구비하고 있다. 가스공급부는, 내부공간(S)에 윤활유의 기름방울과 가스를 공급하여 볼 나사의 오일 에어 윤활 또는 오일 미스트 윤활을 행하는 윤활기구이다. 단, 내부공간(S)에 그리스를 배치하여 볼 나사의 윤활을 그리스 윤활로 하는 경우에는, 가스공급부는 내부공간(S)에 가스만을 공급하는 가스공급기구이면 좋다.

가스공급부의 구성은, 내부공간(S)에 가스를 공급하는 것이 가능하면 특히 한정되는 것은 아니나, 도 1의 예에서는, 내부공간(S)에 윤활유의 기름방울과 가스와의 혼합기체를 토출하는 토출구(21)가, 너트(2) 내주면의 축방향 단부에 개구하고 있다. 그리고 윤활유의 기름방울과 가스와의 혼합기체를 제조하고 그 혼합기체를 송기하는 송기부(도시생략)로부터, 너트(2)의 축방향 단면(너트(2)의 외주면으로부터 지름방향 바깥쪽으로 돌출하는 플랜지의 단면)에 개구하는 도입구(23)에 윤활유의 기름방울과 가스와의 혼합기체가 도입되고, 너트(2)를 관통하여 도입구(23)와 토출구(21)를 연통하는 굴곡모양의 도입로(25)를 통과하여, 토출구(21)로부터 내부공간(S)으로 토출되도록 되어 있다. 토출구(21)로부터 토출된 혼합기체 중의 윤활제는, 볼(3)과 나선홈(1a, 2a)과의 윤활에 사용된다.

접촉시일(5)은 고밀봉성이며, 또한, 너트(2)와 리턴 튜브(13)와의 사이의 극간이 시일링재(31)로 시일링되어 있기 때문에, 너트(2)의 내부(내부공간(S))의 기밀성이 높다. 그 때문에, 가스공급부로부터 내부공간(S)으로 혼합기체가 공급되면, 내부공간(S)의 압력이 볼 나사(너트(2))의 외부의 압력보다도 고압이 된다. 그 결과, 내부공간(S)의 압력과 볼 나사의 외부의 압력이 같은 경우보다도, 너트(2) 내부(내부공간(S))로의 이물질의 침입이 보다 생기기 어려워진다. 따라서, 이물질의 입자지름이 매우 작은 경우라도 너트(2) 내부로의 이물질의 침입을 방지하는 것이 가능하여, 제2실시형태의 볼 나사는 극히 장수명이 된다.

내부공간(S)에 공급하는 가스의 종류는 특히 한정되는 것은 아니나, 예를 들어 공기, 질소, 아르곤을 들 수 있다. 또한, 접촉시일(5)의 설치 수는, 너트(2) 내주면의 축방향 단부의 1 개소마다 1 개이어도 좋으나, 2 개 이상이어도 좋다. 도 1에는, 너트(2)의 내주면의 축방향 단부의 1 개소마다 접촉시일(5)을 2 개(볼 나사 전체에서는 합계 4 개) 부착한 볼 나사의 예가 나타나 있다.

도 1과 같이 1 개소에 2 개의 접촉시일(5)을 부착하는 경우에는, 한쪽의 접촉시일(5)(예를 들어 축방향 외측의 접촉시일(5))을 이물질의 침입을 방지하는 성능이 뛰어난 시일로 하고, 다른 쪽의 접촉시일(5)(예를 들어 축방향 내측의 접촉시일(5))을 기밀성이 우수한 시일로 하여도 좋다.

이와 같은 제2실시형태의 볼 나사는, 이물질의 입자지름이 매우 작은 경우라 하여도 너트(2) 내부(내부공간(S))로의 이물질의 침입이 생기기 어려워 극히 장수명이므로, 이물질이 많은 환경하에서의 사용에 호적하다. 예를 들어, 공작기계를 사용하여 가공을 행하였을 때에는 다량의 절삭분이 발생하므로, 공작기계에 장착된 볼 나사는, 절삭분이 너트(2)의 내부에 침입하기 쉬워 단수명이 되기 쉽다. 그러나 제2실시형태의 볼 나사라면, 내부공간(S)의 압력이 볼 나사(너트(2))의 외부의 압력보다도 고압으로 되어 있기 때문에, 이물질의 입자지름이 매우 작은 경우라 하여도 너트(2) 내부(내부공간(S))로의 이물질의 침입이 생기기 어렵다. 따라서, 제2실시형태의 볼 나사는, 예를 들어 이송기구를 구성하는 부재로서 공작기계에 장착되어 사용되어도 장수명이다.

그리고 제2실시형태는 발명의 일예를 나타낸 것으로서, 본 발명은 제2실시형태에 한정되는 것은 아니다. 또한, 제2실시형태에는 여러 가지의 변경 또는 개량을 가하는 것이 가능하며, 그와 같은 변경 또는 개량을 가한 형태도 본 발명에 포함될 수 있다. 예를 들어, 나선홈(1a, 2a)의 단면형상(나선홈(1a, 2a)의 연속방향으로 직교하는 평면으로 절단한 경우의 단면의 형상)은 곡률 중심이 다른 2 개의 원호를 조합한 대략 V자 모양을 이루는 고딕 아크모양이어도 좋으며, 단일의 원호로 이루어진 곡선모양이어도 좋다.

또한, 제2실시형태에 있어서는, 토출구(21)는 너트(2)의 내주면의 축방향 단부에 개구하고 있는데, 도시는 하지 않으나, 토출구(21)는 너트(2) 내주면의 축방향 중앙부에 개구하고 있어도 좋다. 그 경우에는, 도입구(23)는, 너트(2)의 외주면의 축방향 중앙부에 개구하고 있고, 너트(2)의 지름방향을 따라 직선모양으로 연장되는 도입로(25)에 의해, 너트(2) 내주면의 축방향 중앙부에 개구하는 토출구(21)와 연통되어 있다. 단, 도입구(23)를 너트(2)의 축방향 단면(플랜지의 단면)에 개구시키고, 너트(2) 내주면의 축방향 중앙부에 개구하는 토출구(21)와 굴곡모양의 도입로(25)에서 연통시켜도 좋다.

더욱이, 제2실시형태의 볼 나사에 있어서는, 너트(2)의 내주면에 개구하는 토출구(21)의 개수는 1 개 이었는데, 2 개 이상이어도 좋다. 예를 들어, 도시는 하지 않으나, 너트(2)의 내주면의 축방향 중앙부와 축방향 단부와의 양방에 토출구(21)가 개구하고 있어도 좋다. 또한, 도시는 하지 않으나, 2 개의 토출구(21)가 너트(2)의 내주면의 축방향 단부에 각각 개구하고 있어도 좋다.

볼 전동로(11) 중 볼(3)이 떠올려지는 위치를 중점적으로 윤활하는 것이 바람직하므로, 그 위치에 윤활유가 공급되기 쉽도록, 너트(2)의 내주면의 축방향 양단부에 토출구(21)를 개구시키는 것이 바람직하다.

그리고 토출구(21)의 개수가 2 개 이상인 경우라도, 도입구(23)의 개수를 1 개로 할 수가 있다. 예를 들어, 너트(2)의 축방향 단면(플랜지의 단면)에 개구하는 도입구(23)와, 너트(2)의 내주면의 축방향 양단부에 개구하는 2 개의 토출구(21)를, 분기모양의 도입로(25)에서 연통하면 좋다.

단, 토출구(21)의 개수가 2 개 이상인 경우에는, 복수 개의 토출구(21) 각각에 대응하는 도입구(23)를 마련하여도 좋다. 토출구(21)의 개수가 2 개인 경우에는, 예를 들어, 너트(2)의 축방향 단면(플랜지의 단면)에 개구하는 도입구(23)와 한쪽의 토출구(21)를, 굴곡모양의 도입로(23)에서 연통하는 동시에, 너트(2)의 외주면의 축방향 단부에 개구하는 도입구(23)와 다른 쪽의 토출구(21)를, 너트(2)의 지름방향을 따라 직선모양으로 연장되는 도입로(25)에서 연통시켜도 좋다.

더욱이, 제2실시형태의 볼 나사에 있어서는, 볼 귀환로를 형성하는 순환부품은 리턴 튜브(13)이었으나, 순환부품의 종류는 특히 한정되는 것은 아니고, 순환 디플렉터, 엔드 캡, 엔드 디플렉터 등이어도 좋다.

예를 들어, 도 6에 나타내는 바와 같이, 너트(2)의 외주면에 개구하여 너트(2)의 나선홈(2a)에 연통하는 디플렉터 구멍을 너트(2)에 마련하고, 이 디플렉터 구멍에 순환 디플렉터(15)를 삽입함으로써, 볼 귀환로를 형성하여도 좋다. 도 6의 예에서는, 4 개의 순환 디플렉터(15)가 너트(2)에 부착되어 있다. 순환 디플렉터(15)를 사용한 경우에는, 너트(2)와 순환 디플렉터(15)와의 사이의 극간, 즉, 디플렉터 구멍의 내면과 순환 디플렉터(15)의 외면과의 사이의 극간을 시일링재로 시일링하면 좋다.

또한, 도 7에 나타내는 바와 같이, 너트(2)의 축방향 양단부에 엔드 캡(16, 16)을 장착함으로써, 볼 귀환로를 형성하여도 좋다. 엔드 캡(16)을 사용한 경우에는, 너트(2)와 엔드 캡(16)과의 사이의 극간, 즉, 너트(2)의 축방향 단면과, 이것에 대향하는 엔드 캡(16)의 단면과의 사이의 극간을 시일링재(31)로 시일링하면 좋다.

1: 나사축
1a: 나선홈
2: 너트
2a: 나선홈
3: 볼
5: 접촉시일
11: 볼 전동로
13: 리턴 튜브 (순환부품)
14: 고정부품
15: 순환 디플렉터 (순환부품)
16: 엔드 캡 (순환부품)
21: 토출구
23: 도입구
25: 도입로
31: 시일링재
S: 내부공간

Claims

나사축과, 너트와, 복수 개의 볼을 가지고,
상기 나사축은 상기 너트를 관통하고,
상기 나사축의 외주면에 형성된 나선홈과 상기 너트의 내주면에 형성된 나선홈이 대향하여, 상기 볼이 전동하는 볼 전동로가 형성되고,
상기 볼은 상기 볼 전동로 내에 배치되고,
상기 나사축과 상기 너트를 상대회전운동시킴으로써, 상기 볼 전동로 내에서의 상기 볼의 전동을 개재시켜, 상기 나사축과 상기 너트가 축방향으로 상대이동하도록 되어 있고,
상기 나사축의 외주면과 상기 너트의 내주면과의 사이에 형성되는 내부공간에 가스를 공급하는 가스공급부와,
상기 너트 내주면의 축방향 양단부에 각각 부착되고, 상기 내부공간의 축방향 단부의 개구를 밀봉하는 시일을 더 구비하며,
상기 시일은, 상기 가스공급부로부터 공급된 가스에 의해 상기 내부공간의 압력이 외부의 압력보다도 고압이 되는 밀봉성을 가지고 있는 볼 나사.
제1항에 있어서,
상기 가스공급부는, 상기 내부공간에 가스를 토출하는 토출구를 가지고, 상기 토출구는 상기 너트 내주면의 축방향 중앙부 및 축방향 단부의 적어도 한쪽에 배치되어 있는 볼 나사.
나사축과, 너트와, 복수 개의 볼을 가지고,
상기 나사축은 상기 너트를 관통하고,
상기 나사축의 외주면에 형성된 나선홈과 상기 너트의 내주면에 형성된 나선홈이 대향하여, 상기 볼이 전동하는 볼 전동로가 형성되고,
상기 볼은 상기 볼 전동로 내에 배치되고,
상기 너트는, 상기 볼을 상기 볼 전동로의 종점으로부터 시발점으로 되돌리는 볼 귀환로를 구비하고,
상기 나사축과 상기 너트를 상대회전운동시킴으로써, 상기 볼 전동로와 상기 볼 귀환로로 이루어지는 순환경로를 순환하고 상기 볼 전동로 내에서 전동하는 상기 볼을 개재시켜, 상기 나사축과 상기 너트가 축방향으로 상대 이동하도록 되어 있고,
상기 나사축의 외주면과 상기 너트의 내주면과의 사이에 형성되는 내부공간에 가스를 공급하는 가스공급부와,
상기 너트 내주면의 축방향 양단부에 각각 부착되고, 상기 내부공간의 축방향 단부의 개구를 밀봉하는 시일과,
상기 너트에 부착되어 상기 볼 귀환로를 형성하는 순환부품을 더 구비하고,
상기 너트와 상기 순환부품과의 사이의 극간이 시일링재로 시일링되어 있으며,
상기 시일은, 상기 가스공급부로부터 공급된 가스에 의해 상기 내부공간의 압력이 외부의 압력보다도 고압이 되는 밀봉성을 가지고 있는 볼 나사.
제3항에 있어서,
상기 순환부품은 고정부품을 개재시켜 상기 너트에 고정되어 있고, 상기 고정부품과 상기 너트와의 사이의 극간이 시일링재로 시일링되어 있는 볼 나사.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스공급부는, 상기 내부공간에 윤활유의 기름방울과 가스를 공급하여 오일 에어 윤활 또는 오일 미스트 윤활을 행하는 것인 볼 나사.