WO2006100831A1

WO2006100831A1 - ボールねじ装置のシール部材

Info

Publication number: WO2006100831A1
Application number: PCT/JP2006/301509
Authority: WO
Inventors: Hidekazu Michioka; Hiroshi Niwa; Katsuya Iida
Original assignee: Thk Co., Ltd.
Priority date: 2005-03-24
Filing date: 2006-01-31
Publication date: 2006-09-28
Also published as: JP4889628B2; JPWO2006100831A1

Abstract

　ねじ軸に面接触しながらナット部材と該ねじ軸との間を密封するシール部材において、シール部材とナット部材との隙間から潤滑剤がナット部材外部へ漏出するのを防止することが可能なボールねじ装置のシール部材を提供する。本発明は、ボールを介してねじ軸とナット部材とが互いに螺合したボールねじ装置に使用され、かかるナット部材の軸方向端面において前記ねじ軸を囲むように形成された取付溝に収容されると共に、前記ねじ軸の外周面に面接触し、これらナット部材とねじ軸との隙間を密封するシール部材であって、前記ナット部材の取付溝に収容されるリング状に形成されると共に、その外周面には周方向に沿って延びる複数の突条が形成され、各突条が前記ナット部材の取付溝の内周面と対向して微小オリフィスを形成している。

Description

明細書

ボールねじ装置のシール部材

技術分野

[0001] 本発明は、ボールを介してねじ軸とナット部材とが螺合したボールねじ装置に使用され、力かるねじ軸とナット部材との隙間に外部力塵芥等の異物が侵入するのを防止するシール部材に係り、特に、ねじ軸の外径及びボール転動溝に弹性的に接触して、かかるねじ軸に付着した異物を除去するタイプのシール部材に関する。

背景技術

[0002] ボールねじ装置は、所定のリードで螺旋状のボール転動溝が形成されたねじ軸と、ボールを介して前記ねじ軸に螺合するナット部材とから構成されており、モータの回転運動を効率よく直線運動に変換し得ることから、工作機械等におけるテーブル送り機構として広く使用されている。

[0003] このボールねじ装置においてはナット部材が長尺のねじ軸に沿って移動していることから、ねじ軸にワークの切削粉や塵芥等の異物が付着した状態でナット部材が移動すると、ボール転動溝を転動するボールがこれら異物を嚙み込んでしまい、ねじ軸の回転に対するナット部材の移動精度が早期に低下してしまう。このため、ボールねじ装置を実際に使用するに当たっては、ナット部材の軸方向の両端に該ナット部材とねじ軸との隙間を密封するシール部材を装着し、ナット部材の移動に併せてねじ軸に付着した異物を前記シール部材で除去するように構成するのが一般的である。

[0004] 従来、この種のシール部材としては、実開平 6— 6795号公報に開示されたものが知られて!/、る。同公報に開示されるシール部材は榭脂材料またはフッ素ゴムなどのゴム材をリング状に成形したものであり、その内周面にはねじ軸のボール転走溝に嵌合する突部が形成されている。力かるシール部材の円周等配位置の複数箇所には内周面力外周面へ連通するスリットが形成される一方、このシール部材は外径側から内径側に向けてガータスプリングで弾圧されている。また、前記スリットはねじ軸の軸方向に対して傾斜して形成されると共に、ねじ軸の半径方向に対しても傾斜して形成されている。 [0005] これにより、力かるシール部材では前記突部とねじ軸のボール転動溝との嵌合隙間がゼロ以下となり、ナット部材から外部に対する潤滑剤の漏出や、外部からナット部材の内部に対する塵芥等の異物の侵入を防止できるようになつている。また、前記スリツトを前述の如く傾斜させて形成したことにより、ねじ軸が回転すると、ねじ軸の表面に付着した異物力 Sスリットを形成する一方の内側面によって搔き取られることになり、搔き取られた異物力スリットを介して外部に排出されるといった機能を発揮するようになつている。

特許文献 1：実開平 6— 6795号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] その一方、このように構成された従来のシール部材では、ねじ軸とシール部材とが接触することでシール機能を発揮してヽることから、ねじ軸の発熱を防止すると共にその回転抵抗の増加を抑えるといった観点からは、シール部材とねじ軸との接触圧を低く抑えることが必要であり、シール部材をねじ軸に対して偏りなく面接触させることが要求される。

[0007] このため、前記シール部材はねじ軸を寸法基準として設計し、力かるねじ軸に組み付ける必要がある。従って、シール部材とこれが装着されるナット部材との嵌め合いに関しては、所定の公差を設ける必要があり、シール部材の外周面とナット部材との間には公差に応じた微小な隙間が発生せざるを得な力た。

[0008] しかし、このような隙間が存在すると、かかる隙間を通じてナット部材の内部から外部へ潤滑剤が漏出してしま、、例えばナット部材の内部に充填してぉ、たグリースが早期に消費されてしまういった問題点があった。

課題を解決するための手段

[0009] 本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、ねじ軸に面接触しながらナット部材と該ねじ軸との間を密封するシール部材において、シール部材とナット部材との隙間から潤滑剤がナット部材外部へ漏出するのを防止することが可能なボールねじ装置のシール部材を提供することにある。

[0010] 前記目的を達成するために、本発明のシール部材は、リング状に形成されると共に、その外周面には周方向に沿って延びる複数の突条が形成されている。このシール部材はナット部材の軸方向端面に形成された取付溝に収容され、その内周面がねじ軸の外周面に面接触してナット部材とねじ軸の隙間を密封する。

[0011] ナット部材の取付溝内にシール部材を収容すると、力かるシール部材の外径はは前記取付溝の内径に対して公差を有していることから、シール部材の外周面に形成された各突条が前記取付溝の内周面と僅かな隙間を介して対向し、複数の微小オリフィスを形成する。これにより、ナット部材の内部力シール部材の外周面を伝わって外部へ漏出する潤滑剤の圧力が減じられ、潤滑剤の漏出を可及的に防止することが可能となる。換言すれば、シール部材の外周面とナット部材の取付溝の内周面とがラビリンスシールを構成して、ることになる。

[0012] 一方、潤滑剤の流出を防止する他の手段としては、リング状に形成されたシール部材の軸方向の一側面に円筒壁を立設し、力かる円筒壁の先端をナット部材の取付溝の側壁に突き当てることも有効である。前記円筒壁が薄ければ、その先端と取付溝の側壁との接触面圧は高くなり、潤滑剤がシール部材の外周面に回り込むのを効果的に防止することが可能となる。

[0013] このとき、シール部材はナット部材の軸方向へ付勢した状態で前記取付溝に収容し、前記円筒壁の先端を取付溝の側壁に突き当てるのが好ましい。

図面の簡単な説明

[0014] [図 1]本発明を適用可能なボールねじ装置の一例を示す斜視図である。

[図 2]本発明のシール部材の第 1実施例を示す正面図である。

[図 3]図 2の m_m線断面図である。

[図 4]ナット部材に第 1実施例のシール部材を取り付けた状態を示す拡大図である。

[図 5]本発明のシール部材の第 2実施例を示す正面図である。

[図 6]ナット部材に第 2実施例のシール部材を取り付けた状態を示す拡大図である。符号の説明

[0015] 1···ねじ軸、 2···ナット部材、 3···ボール、 4, 6···シール部材、 5···止め輪、 24···取付溝、 44…突条、 45…スロット、 63···円筒壁

発明を実施するための最良の形態 [0016] 以下、添付図面に沿って本発明のボールねじ装置のシール部材を詳細に説明する。

[0017] 図 1は本発明のシール部材が装着されるボールねじ装置の一例を示すものである。同図において、符号 1は所定のリードで螺旋状のボール転動溝 11が形成されたねじ軸、符号 2はボール 3が組み込まれる無限軌道を備えると共にボール 3を介して前記ねじ軸 1に螺合したナット部材、符号 4は前記ナット部材の軸方向の両端に装着される本発明のシール部材、符号 5は前記シール部材をナット部材に固定するための止め輪であり、これらねじ軸 1とナット部材 2との相対的な回転により該ナット部材 2がねじ軸 1の軸方向へ運動するように構成されて、る。

[0018] 前記ナット部材 2は前記ねじ軸 1が貫通する円筒状に形成されており、その外周面には該ナット部材 2をテーブル等の可動体に固定するためのフランジ部 21が突設されている。また、このナット部材 2の内周面には前記ねじ軸 1のボール転動溝 11と相対向する螺旋状の負荷転動溝が形成されており、ボール 3はねじ軸 1のボール転動溝 11とナット部材 2の負荷転動溝との間で荷重を負荷しながら転動する。

[0019] 一方、このナット部材 2にはボール 3をねじ軸 1とナット部材 2との間で無限循環させるためのリターンパイプ 23が装着されている。このリターンパイプ 23はねじ軸 1のボール転走溝 11を数卷分だけ跨ぐようにナット部材 2に固定されており、ねじ軸 1のボール転走溝 11を転走してきたボール 3は該リターンパイプ 23の一方の開口部に到達すると、このリターンパイプ 23内に進入し、リターンパイプ 23内を転走した後に、他方の開口部力数卷分前のボール転走溝 11に戻される。これにより、ボール 3がナット部材 2内を無限循環するように構成されてヽる。

[0020] 図 2及び図 3は前記シール部材の第 1実施例を示す正面図及び断面図である。

力るシール部材 4は摩擦係数の小さな合成樹脂（例えば、ナイロン 6)をリング状に形成したものであり、その中心には前記ねじ軸 1が揷通される貫通孔 40が形成されている。かかる貫通孔 40を囲むシール部材 4の内周面にはねじ軸 1のボール転動溝 1 1に嵌合する突部 42が螺旋状に形成されており、前記貫通孔 40にねじ軸 1を適合させると、シール部材 4の内周面とねじ軸 1の表面が隙間なく面接触するようになっている。また、シール部材 4の円周上の一力所には半径方向に傾斜してスリット 43が形成されており、力かるスリット 43においてシール部材 4は分断されている。これにより、シ一ル部材 4を前記スリット 43にお、て拡開させるようにしてねじ軸 1に適合させることができ、シール部材 4が適度な圧接力でねじ軸 1を締めつけ、シール部材 4とねじ軸 1との面接触を確保することができるようなつている。

[0021] このシール部材 4の外周面には周方向に沿つて延びる突条 44が複数形成されており、互いに隣接する突条 44と突条 44との間はスロット 45として形成されている。各スロット 45の深さは、例えばシール部材の外径が 47mm程度の場合に lmm程度であるが、この深さはシール部材 4の外径、シール部材 4とナット部材 2の嵌め合い状態等により適宜選択可能である。

[0022] このように構成されたシール部材 4は、ナット部材 2の軸方向端面に形成された取付溝 24に収容される（図 1参照)。力かる取付溝 24はねじ軸 1を囲むように設けられており、シール部材 4の厚さよりも若干深く形成されている。図 4は前記シール部材 4を取付溝 24に収容した状態を示す拡大図である。シール部材 4は前記取付溝 24に嵌合し、前記止め輪 5によって該取付溝 24内に係止される。前記止め輪 5はパネ性を具備しており、円周方向に等配された複数の係止爪 50を取付溝 24の入り口近傍に形成された係止溝 25に引っ掛けることにより、シール部材 4を取付溝 24内の奥に向けて付勢し、該取付溝 24内に固定する。

[0023] シール部材 4をナット部材 2の取付溝 24に対して隙間なく嵌合させると、取付溝 24 やシール部材 4の加工誤差に起因して、ねじ軸 1とシール部材 4との接触面圧が意図せずして大きくなり、ボールねじ装置の使用中にねじ軸 1が熱膨張するといつた不都合が想定される。このため、シール部材 4はねじ軸 1を基準として製作されており、ナット部材 2の取付溝 24の内径に対しては公差を有している。従って、シール部材 4を取付溝 24に嵌合させると、かかるシール部材 4の外周面、すなわち前記突条 44の先端面と取付溝 24の内周面との間に公差に対応した隙間が生じることになる。この隙間の大きさは取付溝 24の内径の大きさによって異なったものとなる。

[0024] 前述の如くシール部材 4はナット部材 2の両端において隙間なくねじ軸 1の表面と面接触しているので、力かるねじ軸 1が回転すると、ナット部材 2の内部でねじ軸 1の表面に付着して、た潤滑剤はシール部材 4によって搔き取られ、搔き取られた潤滑剤はシール部材 4を伝わってナット部材 1と該シール部材 4の隙間に流動する。

[0025] しかし、外周面に複数のスロット 45が形成されたシール部材 4をナット部材 2の取付溝 24に収容すると、シール部材 4の外周面に設けられた各突条 44が取付溝 24の内周面と対向することで、ナット部材 2とシール部材 4との間に複数の微小オリフィスが構成され、力かるオリフィスによってナット部材 2とシール部材 4との隙間に入り込んできた潤滑剤の圧力は減じられることになる。このため、複数の微小オリフィスが繰り返し設けられていることで、ナット部材 2の内部から外部へ流出する潤滑剤の圧力は次第に減じられ、結果的にシール部材 4とナット部材 2との隙間から潤滑剤が外部へ漏出するのを可及的に防止することができるものである。

[0026] これは所謂ラビリンスシールと同じ効果であり、それ故、図 3に示すシール部材 4は、ねじ軸 1に対しては接触式シール、ナット部材 2に対しては非接触のラビリンスシールとして機能し、それによつてナット部材 2の内部力外部へ潤滑剤が漏出するのを効果的に防止している。

[0027] 尚、この第 1実施例のシール部材 4において、その外周面に形成される突条 44の形状は図 4に示すような断面矩形状のものに限られず、ナット部材の取付溝と相まつて微小オリフィスを形成し得るものであれば、その形状は適宜変更して差し支えなヽ

[0028] 次に、図 5は本発明のシール部材の第 2実施例を示すものである。このシール部材 6は前記シール部材 4と同様にリング状に形成され、その中心には前記ねじ軸 1が挿通される貫通孔 60が形成されて、る。力かる貫通孔 60を囲むシール部材 6の内周面にはねじ軸 1のボール転動溝 11に嵌合する突部 62が螺旋状に形成されており、前記貫通孔 60にねじ軸 1を適合させると、シール部材 6の内周面とねじ軸 1の表面が隙間なく面接触するようになっている。また、シール部材 6の円周上の一力所には半径方向に傾斜してスリットが形成されており、シール部材 6を前記スリットにおいて拡開させるようにしてねじ軸 1に適合させることができ、シール部材 6が適度な圧接力でねじ軸 1を締めつけるように構成されて！、る。

[0029] この第 2実施例のシール部材 6の外周面には突条は形成されておらず、かかる外周面は滑らかな週面となっている。もっとも、シール部材 6をナット部材 2の取付溝 24 に嵌合させると、力かるシール部材 6の外周面と取付溝 24の内周面との間に公差に対応した隙間が生じる点は第 1実施例と同じである。

[0030] また、シール部材 6の軸方向の一側面には円筒壁 63が軸方向へ延びるようにして立設されており、力かる円筒壁 63はシール部材 6の貫通孔 60を外径側から取り囲んでいる。

[0031] このように構成されたシール部材 6は、前記円筒壁 63を先頭にしてナット部材 2の取付溝 24に収容される。図 6は前記シール部材 6を取付溝 24に収容した状態を示す拡大図である。シール部材 6は前記取付溝 24に嵌合し、前記止め輪 5によって該取付溝 24内に係止される。前記止め輪 5はパネ性を具備しており、円周方向に等配された複数の係止爪 50を取付溝 24の入り口近傍に形成された係止溝 25に引っ掛けることにより、シール部材 6を取付溝 24内の奥に向けて付勢し、該取付溝 24内に固定する。すなわち、止め輪 5をナット部材 2の係止溝 25に嵌合させることにより、シ一ル部材 6の円筒壁 63の先端がナット部材 2の取付溝 24の最深部の側壁 26に突き当たるようになつている。

[0032] 前記円筒壁 63は薄く形成されているので、その先端の面積は小さぐかかる円筒壁 63の先端を取付溝 24の側壁 26に突き当てると、両者の接触面圧は高くなり、円筒壁 63の先端をナット部材 2に対して確実に密着させることができる。これにより、シ一ル部材 6によってねじ軸 1から搔き取られた潤滑剤がシール部材 6とナット部材 2との隙間から外部へ漏出するのを可及的に防止することができる。

[0033] 前記円筒壁 63の先端とナット部材 2との間のシール性を良好なものにするためには、前記円筒壁 63の先端部を厚さが徐々に薄くなるリップ状に形成し、かかるリップ部を取付溝 24の側壁 26に圧接させるのが好ましい。

Claims

請求の範囲

[1] ボールを介してねじ軸とナット部材とが互いに螺合したボールねじ装置に使用され、力かるナット部材の軸方向端面において前記ねじ軸を囲むように形成された取付溝に収容されると共に、前記ねじ軸の外周面に面接触し、これらナット部材とねじ軸との隙間を密封するシール部材であって、

前記ナット部材の取付溝に収容されるリング状に形成されると共に、その外周面には周方向に沿って延びる複数の突条が形成され、各突条が前記ナット部材の取付溝の内周面と対向して微小オリフィスを形成することを特徴とするシール部材。

[2] 前記突条はシール部材の外周面に複数のスロットを形成することで設けられて、ることを特徴とする請求項 1記載のシール部材。

[3] 外周面に螺旋状のボール転動溝が形成されたねじ軸と、多数のボールを介して前記ねじ軸に螺合するナット部材と、前記ねじ軸を囲むように前記ナット部材の軸方向端面に形成された取付溝に収容されると共に、前記ねじ軸の外周面に面接触し、前記ナット部材とねじ軸との隙間を密封するシール部材とを備えたボールねじ装置において、

前記シール部材は、請求項 1記載のシール部材であることを特徴とするボールねじ装置。

[4] ボールを介してねじ軸とナット部材とが互いに螺合したボールねじ装置に使用され、力かるナット部材の軸方向端面において前記ねじ軸を囲むように形成された取付溝に収容されると共に、前記ねじ軸の外周面に面接触し、これらナット部材とねじ軸との隙間を密封するシール部材であって、

前記ナット部材の取付溝に収容されるリング状に形成されると共に、その軸方向の一側面にはナット部材の取付溝の側壁に突き当てる円筒壁を立設したことを特徴とするシール部材。

[5] 前記ナット部材に突き当てられる円筒壁の先端部にシールリップ部が設けられていることを特徴とする請求項 4記載のシール部材。

[6] 外周面に螺旋状のボール転動溝が形成されたねじ軸と、多数のボールを介して前記ねじ軸に螺合するナット部材と、前記ねじ軸を囲むように前記ナット部材の軸方向端面に形成された取付溝に収容されると共に、前記ねじ軸の外周面に面接触し、前記ナット部材とねじ軸との隙間を密封するシール部材とを備えたボールねじ装置において、

前記シール部材は請求項 4記載のシール部材であり、軸方向へ付勢された状態で前記取付溝に収容されていることを特徴とするボールねじ装置。