TWI475163B - Screw rolling member and the rolling seal screw - Google Patents

Description

滾動螺桿用密封件及滾動螺桿

本發明是有關滾珠螺桿與滾子螺桿等的滾動螺桿中使螺桿軸周圍面密封的滾動螺桿用密封件，並具備其密封件的滾動螺桿。

以往，滾珠螺桿與滾子螺桿等的滾動螺桿是使用密封螺帽與螺桿軸之間的滾動螺桿用密封件。其目的在於保護塵埃等侵入螺桿軸與螺帽的螺桿槽部，並保持、密封供應於螺帽內部的潤滑油脂類等。

以上的滾動螺桿用密封件是設置在螺帽的軸向兩端，使其唇部前端滑接於螺桿軸的螺桿槽內。在此，使密封件的唇部相對於軸向垂直朝著徑向內方延伸時，唇部90具有如第13圖顯示的舉動。亦即，隨著螺帽與螺桿軸的相對運動，藉著唇部90前端與螺桿軸91表面的摩擦，對唇部90的前端施以螺桿軸朝移動方向的力，使唇部90彎曲。如此一來唇部90彎曲的方向為異物等的密封對象推壓唇部90使得密封件容易通過的方向。因此，以上的密封件相對於軸向的任一方向皆不能獲得高的密封性能。

為此，以往的滾動螺桿用密封件使得唇部相對於軸向垂直的面具有傾斜(例如，參閱專利文獻1)。

[先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本特開2008-133944號公報

但是，將密封件的唇部如專利文獻1所記載相對於軸向垂直的面傾斜時，如第14圖表示，會有唇部20的側面與螺桿軸之槽部40的接面端部30接觸的問題。如此一來，會以接觸部為支點而使唇部20進一步地傾斜，導致有使得唇部前端20a從槽部40的面上浮的現象產生。此時，唇部20的前端20a從槽部40上浮會損及密封性，使得密封對象(例如異物)的通過變得容易，作動性能的惡化與壽命的短縮等，造成對滾動螺桿的性能有不良影響。

有鑑於以上的問題，本發明提供滾動螺桿用密封件及利用此密封件的滾動螺桿，一邊維持著相對於螺桿軸之軸向垂直的面呈傾斜的唇部的優點，並可防止與螺桿軸無法預期的接觸為目的。

為解決上述課題本發明的第1樣態是在具有固定於滾動螺桿的螺帽的圓環部及與該圓環部的內側連接而滑接於滾動螺桿的螺桿軸之唇部的滾動螺桿用密封件中，上述唇部具有相對於上述螺桿軸的軸向成垂直的面具有傾斜角而從上述圓環部朝著徑向內方延伸，在其中途使上述傾斜角 成小方向彎曲的部份的滾動螺桿用密封件。

本發明的第2樣態是在上述第1樣態中，可將上述唇部的彎曲點至上述唇部前端為止的彎曲部長度設於安裝對象之滾動螺桿的滾動體直徑的0.5%以上30%以下的範圍內。

本發明的第3樣態是在具有固定於滾動螺桿的螺帽的圓環部及與該圓環部的內側連接而滑接於滾動螺桿的螺桿軸之唇部的滾動螺桿用密封件中，上述唇部具備與上述圓環部的內側連接所形成相對於上述螺桿軸的軸向的垂直面成傾斜的傾斜部，及在其傾斜部遠離上述圓環部的一側透過彎曲點連接朝著上述傾斜角變小的方向彎曲的彎曲部的滾動螺桿用密封件。

本發明的第4樣態是在上述第3樣態中，上述彎曲部也可相對於螺桿軸的軸向成垂直。

本發明的第5樣態是在上述第3或第4樣態中，也可以設上述彎曲部的徑向長度為安裝對象之滾動螺桿的滾動體直徑的0.5%以上30%以下的範圍內。

本發明的第6樣態是在上述第1至第5樣態的其中之一樣態中，滾動螺桿用密封件可以軟彈性構件構成。

本發明的第7樣態是在上述第3至第5樣態的其中之一樣態中，設上述唇部之彎曲部的軸向撓曲剛性大於上述唇部之傾斜部的撓曲剛性。

本發明的第8樣態為具備上述第1至第7樣態之滾動螺桿用密封件的滾動螺桿。

根據本發明，由於可一邊維持著相對於螺桿軸之軸向垂直的面成傾斜的唇部的優點，並可防止唇部的側面與螺桿軸的接面部的接觸，使唇部的前端不會從螺桿軸的槽離開而可獲得密封性能的提升。

以下，一邊參閱添附圖示針對本發明的實施形態說明。

該實施形態的滾動螺桿用密封件是使用於滾動螺桿。滾動螺桿是將旋轉運動轉換成直線運動的機構，稱滾珠螺桿或滾子螺桿等。滾動螺桿機構是在外圍具備螺紋槽的螺桿軸，透過滾珠或滾子鎖緊在內周圍具備螺紋槽的螺帽(內螺紋構件)。在此，旋轉螺桿軸，使螺帽朝著軸線方向移動。並且，相反地旋轉螺帽，使螺桿軸進退。

作為上述滾動螺桿的一例，一邊參閱第10圖一邊說明循環管方式的滾珠螺桿機構的整體構成。第10圖中，僅顯示一部份的螺桿軸1是在外圍具有槽剖面為圓弧形的螺紋槽1a的軸構件。螺帽2是在內周圍具有對應於螺桿軸1的螺紋槽1a之螺紋槽2a的圓筒形構件。雖然未圖示，但形成從螺帽2的上面延伸至螺紋槽2a為止的兩個貫穿孔，在該等貫穿孔是如假設線表示分別插嵌有U字型的滾珠循環管4的兩端部。

插穿於螺帽2內部的螺桿軸1是分別配置使其螺紋槽1a與螺帽的螺紋槽2a相對，在該槽內自由轉動地收納著多數的滾珠3。

螺帽2與螺桿軸1的一方進行相對旋轉運動時，一邊隨著滾珠3的連續運動一邊使另一方朝軸向進行進退運動。亦即，滾珠3是沿著形成在螺紋槽1a、2a間的滾送道滾動，到達滾珠循環管4的端部。在此滾珠3被舌部(未圖示)所引導而從滾送道為上述管所擷取引導至同一管4內，通過其管內重複從相反端回到滾送道的循環。

在螺帽2的兩端部具備滾動螺桿用密封件5，防止塵埃等的異物從外部侵入至螺帽2內。滾動螺桿用密封件5是藉固定螺絲安裝在螺帽2。

該滾動螺桿用密封件5是形成第9圖表示的形狀。第9(a)圖是表示滾動螺桿用密封件整體的正面圖。第9(b)圖為第9(a)圖表示的A-A剖視圖。第9圖中，唇部17雖是採用後述的第3實施形態的形狀作為一例，但是滾動螺桿用密封件5可運用使用第1圖至第8圖說明的第1至第7實施形態的唇部形狀。

滾動螺桿用密封件5是如第9圖表示，整體是將上述螺桿軸1通過用的孔部設置在中央的甜甜圈狀。該滾動螺桿用密封件5是由：被嵌裝於螺帽2的端部藉固定螺絲固定在螺帽端面的圓環部16，及從圓環部16的內周圍面朝徑向內方延伸，滑接於螺桿軸的唇部17所構成。

圓環部16是由橡膠或彈性體等的軟彈性構件所成的 彈性部8與配置在彈性部8的螺帽側，以鋼等的金屬所成的心棒9構成，彈性部8與心棒9是被黏接著。由於具備心棒9而可以使滾動螺桿用密封件5容易保持著一定形狀。

在心棒9設有三處固定於螺帽用之固定螺絲通過的螺孔部10，對應於此，在彈性部8設有三處的缺口部11。如此一來，在螺絲固定時螺絲頭部與螺帽端部之間不透過彈性部8，將心棒9直接螺絲固定在螺帽上即可更為牢固地固定。

唇部17是由橡膠或彈性體等的軟彈性構件所成，與上述圓環部16的彈性部8形成一體。只要是軟彈性構件，則不論因外力施加於螺帽等而使得唇部7朝著螺桿軸的推壓力變化的場合，仍可彈性變形而發揮穩定的密封性能。

唇部17的內周圍部，即前端部是形成接近螺桿軸的剖面形狀，而可藉著一定的推壓力無間隙地滑接於螺桿軸的螺紋槽與接面部。因此，滑接於螺紋槽的部份是形成接近中心點，滑接於接面部的部份則是形成遠離中心點。唇部17的平面形狀可根據形成在螺桿軸的螺紋槽的間距與形狀等進行種種變更。

圓環部16的內周圍面也是形成配合唇部17形狀的形狀。因此，唇部17的徑向長度跨其全周圍為一定。藉此，可跨全周圍以一定的推壓力進行密封。

以下，針對運用在滾動螺桿用密封件5的唇部17的 螺桿軸方向的剖面方向說明。並且，剖面形狀可跨全周圍形成以下各實施形態的其中之一剖面形狀。但是，為達成防止與螺桿軸無法預期的接觸的目的，僅與螺桿軸的螺紋槽的接觸部份形成以下的形狀即可。此時，對於其以外的部份，可跨徑向的全長具有一定傾斜角的唇部形狀，或者其他的形狀。

(第1實施形態)

本發明的第1實施形態有關的滾動螺桿用密封件5包含於第1圖。即，密封件5包含圓環部16與其內側的唇部17，其唇部17是由連接於圓環部16的徑向內側的傾斜部112及由此彎曲進一步朝徑向內側延伸的彎曲部113所構成。彎曲部113的前端113a的剖面形狀為圓弧形。設此圓弧形，可減小滑接的螺桿軸表面的接觸角對於密封性能的影響。彎曲點15是以傾斜部112與彎曲部113為界。

傾斜部112相對於螺桿軸1之軸向垂直的面具有傾斜角，彎曲部113是以彎曲點15彎曲朝著傾斜角減小的方向延伸。以使得上述的傾斜角為零相對於螺桿軸1的軸向成垂直為佳。藉以上的構成，唇部17可避開螺桿軸1的接面端部30，使其前端113接觸於螺紋槽1a內。可防止因第14圖表示之無法預期接觸致密封性能的降低。

又，設置傾斜部112時，和使得唇部17整體朝著與軸向垂直的方向延伸的場合比較，可降低相對於朝著徑向 外方(第1圖中上方)的力的剛性。因此，即使對滾動螺桿施加外力，對唇部17的螺桿軸1的推壓量變得不均一時唇部17仍可追隨。藉此，可防止密封扭矩的上升，發揮穩定的密封性能。

此外，設置傾斜部112時，從傾斜部112的前端側(第1圖中左側)至螺桿軸栓入場合的剛性是較傾斜部112的根側(第1圖中右側)至螺桿軸栓入場合的剛性高。因此，與後者比較前者側將唇部17的彎曲部113推壓至螺桿軸1的力增強，可提高密封性。如上述使密封件具有方向性，可進行有效的密封。例如在防止來自外部的塵埃侵入的場合，配置使唇部17的彎曲部位於螺帽的外側。並在防止從螺帽內部之潤滑油漏出的場合，配置使唇部17的彎曲部113位於螺帽的內側。如此一來，即可一邊抑制密封扭矩一邊達成密封的目的。

並且，避免傾斜的唇部17與螺桿軸1的接面端部30之無法預期的接觸的方法也可考慮如第11圖所示。即，在唇部17的接面端部側設置突起部110等，採唇部17形狀特殊的形狀。但是，採用以上手段場合，唇部17的設計上的限制增加，會降低設計的自由度。唇部17的形狀是對防塵性、密封性、持久性等密封的特性有著大影響的部份，所以如第11圖設置突起部110從設計自由度的觀點來看並非所期待的形狀。如本案發明使唇部17在中途彎曲而具有傾斜部112與彎曲部113的構成，則可消除唇部17之形狀的限制。其結果，如後述的實施形態，可配 合用途採用各種彎曲部的形狀。

另外，如第14圖表示使唇部20整體傾斜的場合，由於傾斜角越大則越容易引起接面端部30的干涉，所以在傾斜角的設計上也會有限制產生的缺點。相對於此，如第1圖的第1實施形態設唇部17具有傾斜部112與彎曲部113的構成，也可增加傾斜角設計的自由度。

(第2實施形態)

本發明地2實施形態有關的滾動螺桿用密封件5是如第2圖表示。在此唇部17是由：從圓環部16朝其徑向內側延伸的傾斜部112，及在其內側的彎曲點15彎曲後進一步朝徑向內側延伸的彎曲面113所構成。彎曲部113的前端113a的剖面形狀為圓弧形。

該第2實施形態與上述第1實施形態不同的是彎曲部113的長度和傾斜部112的長度比較短，且彎曲部113的長度和使用於滾動螺桿的滾動體的直徑比較短。本案中說明「彎曲部長」或「彎曲部的長度」的定義用的圖為第3圖，在此以符號14表示的是上述長度。該長度14(彎曲部長或彎曲部的長度)是定義從唇部17的彎曲點15到前端113a為止的與螺桿軸的軸向成垂直方向的長度。在此所謂「彎曲點15」是定義唇部17的彎曲的兩個側面之中，成為谷部的側面彎曲的點。因此，從該彎曲點15到前端13a為止的部份在本案中為彎曲部113。

彎曲部長14是以滾動螺桿的滾動體直徑的0.5%以上 30%以下的範圍為佳。低於此下限值時，長度14短所以避免與螺桿軸之接面端部無法期待的接觸困難。相反大於上限值時，藉著與螺桿軸表面的摩擦對唇部17施加螺桿軸方向的力時，會產生類似於不具第13圖表示之傾斜角的唇部90的撓曲，所以不易發揮具有傾斜部112的優點。因此，彎曲部長14是以儘可能縮短避免與接面端部之無法預期的接觸的範圍為佳。再者，前端部113a的剖面形狀是如後述的第5圖、第6圖的例等當然也可以不是上述圓弧形。

(第3實施形態)

本發明第3實施形態有關的滾動螺桿用密封件5是如第4圖表示。在此唇部17是由：從圓環部16朝徑向內側延伸的傾斜部112，及由此進一步朝著同方向延伸的彎曲部113所構成。彎曲部113的前端113a的剖面形狀為圓弧形。

該實施形態與上述第1、第2實施形態不同的是彎曲部113隨著朝向前端113a而變細，使前端113a成小的圓弧形狀的直徑。設前端113a為圓弧形的場合，具有可減少滑接的螺桿軸表面的接觸角影響密封性能的優點。但是，此時一旦注目於其滑接部時，如第12圖表示，藉其前端113a的圓弧形表面120與螺桿軸表面121，區劃成錐形空間122，此一錐形空間122存在時容易造成異物的堵塞。並且堵塞的異物終究會推開密封件也容易通過密封件 。為此，本第3實施形態，是藉著使前端圓弧形的小直徑，以減小第12圖中的錐形的空間122而使得異物不容易堵塞。

(第4實施形態)

本發明第4實施形態有關的滾動螺桿用密封件是如第5圖表示。即此密封件5的唇部17是由：從圓環部16延伸的傾斜部112及由此彎曲而進一步延伸的彎曲部113所構成。

該第4實施形態與上述第1至第3實施形態不同的是彎曲部113的剖面形狀是呈尖端形狀，前端113a是與螺紋槽的面成線接觸。藉此，和圓弧形的場合比較可防止異物進入唇端部與螺桿軸表面之間的間隙通過密封件，可發揮更高的密封性能。

(第5實施形態)

本發明第5實施形態有關的滾動螺桿用密封件是如第6圖表示。即其密封件5的唇部17是由：從圓環部16延伸的傾斜部112及由此彎曲而進一步延伸的彎曲部113所構成。

該第5實施形態與上述第1至第4實施形態不同的是彎曲部113的剖面形狀為多角形狀。藉此，和圓弧形的場合比較可防止異物進入唇端部與螺桿軸表面之間的錐形間隙通過密封件。並和前端113a為尖端的場合比較，具有 可減小滑接的螺桿軸表面的接觸角對密封性能的影響。

(第6實施形態)

在此，在密封件5的唇部17的傾斜部112的徑向內側設置彎曲部113時會有以下狀況發生的可能。即使用第13圖如上述，與平板所成的密封件同樣，會有不能管理彎曲部113的撓曲方向而失去賦予傾斜的意義的可能性。因此，如第2圖、第3圖表示彎曲部113的長度與傾斜部11的長度或在此所使用滾動體的直徑比較小，且彎曲部113的厚度與傾斜部112的厚度相同時，彎曲部113的撓曲剛性與傾斜部112比較大，因此彎曲部113的撓曲小至可忽略的程度。

顯示此為表示第6實施形態的第7圖，在此可期待設唇部17僅是傾斜部112時的相同效果，維持形成傾斜部112的優點。因此，可期待彎曲部113的剛性至少大於傾斜部112的剛性。

(第7實施形態)

第8圖為本發明的第7實施形態。在此，設彎曲部113的撓曲剛性大於傾斜部112的手段有取代第7圖之物，而以彎曲部113的厚度尺寸較相同材料所成的傾斜部112更大的手段。此外，作為彎曲部113的撓曲剛性大於傾斜部112的手段，當然也可採用剛性大的彎曲部113的材質，或在彎曲部113附加其他的構件等，使構件剛性增 大的其他習知手段。

如以上說明，根據本發明，可提供一邊維持著相對於螺桿軸方向垂直的方向成傾斜之唇部的優點，並可防止與螺桿軸無法預期接觸的滾動螺桿用密封件及利用此之滾動螺桿。

1‧‧‧螺桿軸

1a‧‧‧螺紋槽(螺桿軸)

2‧‧‧螺帽

2a‧‧‧螺紋槽(螺帽)

3‧‧‧滾珠

4‧‧‧循環管

5‧‧‧滾動螺桿用密封件

8‧‧‧彈性部

9‧‧‧心棒

10‧‧‧螺孔部

11‧‧‧缺口部

14‧‧‧彎曲部長

15‧‧‧彎曲點

16‧‧‧圓環部

17‧‧‧唇部

90‧‧‧唇部

91‧‧‧螺桿軸

110‧‧‧突起部

112‧‧‧傾斜部

113‧‧‧彎曲部

113a‧‧‧前端

120‧‧‧圓弧形表面

121‧‧‧螺桿軸表面

122‧‧‧錐形空間

第1圖是表示本發明的第1實施形態之螺桿軸的軸向剖視圖。

第2圖是表示本發明的第2實施形態之螺桿軸的軸向剖視圖。

第3圖是說明第2圖的前端部長的螺桿軸的軸向剖視圖。

第4圖是表示本發明的第3實施形態之螺桿軸的軸向剖視圖。

第5圖是表示本發明的第4實施形態之螺桿軸的軸向剖視圖。

第6圖是表示本發明的第5實施形態之螺桿軸的軸向剖視圖。

第7圖是表示本發明的第6實施形態之螺桿軸的軸向剖視圖。

第8圖是表示本發明的第7實施形態之螺桿軸的軸向剖視圖。

第9圖(a)是表示滾動螺桿用密封件整體的正面圖 ，(b)是表示滾動螺桿用密封件整體的剖視圖。

第10圖是表示將滾動螺桿用密封件安裝在循環管方式的滾珠螺桿機構的狀態的軸向的剖視圖。

第11圖是表示在唇部的接面端部側設置突起部的參考例的剖視圖。

第12圖是表示藉唇部彎曲部前端的圓弧形狀表面與螺桿軸表面所區劃的錐形空間的剖視圖。

第13圖是表示習知例的圖，相對於螺桿軸朝垂直方向延伸的唇部的說明圖。

第14圖是表示在專利文獻1記載的例的圖，軸向相對於垂直方向傾斜的唇部接觸於接面端部的樣子之螺桿軸方向的剖視圖。

1‧‧‧螺桿軸

1a‧‧‧螺紋槽(螺桿軸)

5‧‧‧滾動螺桿用密封件

15‧‧‧彎曲點

16‧‧‧圓環部

17‧‧‧唇部

30‧‧‧接面端部

112‧‧‧傾斜部

113‧‧‧彎曲部

113a‧‧‧前端

Claims (9)

1. 一種滾動螺桿用密封件，具有固定於滾動螺桿的螺帽的圓環部，及與該圓環部的內側連接而滑接於滾動螺桿的螺桿軸的唇部，其特徵為：上述唇部具有：相對於上述螺桿軸的軸向成垂直的面具有傾斜角而從上述圓環部朝著徑向內方延伸，從位於其中途的彎曲點朝上述傾斜角變小的方向彎曲的部份；上述彎曲點，是上述唇部的成為谷部的側面彎曲的點。
2. 如申請專利範圍第1項記載的滾動螺桿用密封件，其中，將上述唇部的彎曲點至上述唇部前端為止的彎曲部長度設於安裝對象之滾動螺桿的滾動體直徑的0.5%以上30%以下的範圍內。
3. 一種滾動螺桿用密封件，具有固定於滾動螺桿的螺帽的圓環部，及與該圓環部的內側連接而滑接於滾動螺桿的螺桿軸的唇部，其特徵為：上述唇部，具備：與上述圓環部的內側連接所形成相對於上述螺桿軸的軸向的垂直面成傾斜的傾斜部，及在其傾斜部遠離上述圓環部的一側透過彎曲點連接朝著上述傾斜角變小的方向彎曲的彎曲部；上述彎曲點，是上述唇部的成為谷部的側面彎曲的點，作為上述傾斜部與上述彎曲部的交界。
4. 如申請專利範圍第3項記載的滾動螺桿用密封件，其中，上述彎曲部是相對於螺桿軸的軸向成垂直。
5. 如申請專利範圍第3項記載的滾動螺桿用密封件，其中，上述彎曲部的徑向長度是設在安裝對象之滾動螺桿的滾動體直徑的0.5%以上30%以下的範圍內。
6. 如申請專利範圍第4項記載的滾動螺桿用密封件，其中，上述彎曲部的徑向長度是設在安裝對象之滾動螺桿的滾動體直徑的0.5%以上30%以下的範圍內。
7. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項記載的滾動螺桿用密封件，其中，以軟彈性構件所構成。
8. 如申請專利範圍第3項至第6項中任一項記載的滾動螺桿用密封件，其中，使上述唇部之彎曲部的軸向撓曲剛性大於上述唇部之傾斜部的撓曲剛性。
9. 一種滾動螺桿，其特徵為，具備申請專利範圍第1項至第8項中任一項記載的滾動螺桿用密封件。