WO2024075799A1 - ボールねじ - Google Patents

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WO2024075799A1
WO2024075799A1 PCT/JP2023/036295 JP2023036295W WO2024075799A1 WO 2024075799 A1 WO2024075799 A1 WO 2024075799A1 JP 2023036295 W JP2023036295 W JP 2023036295W WO 2024075799 A1 WO2024075799 A1 WO 2024075799A1
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WO
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nut
sealing member
hole
ball screw
raceway groove
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Application number
PCT/JP2023/036295
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English (en)
French (fr)
Inventor
滉太 野中
Original Assignee
日本精工株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/22—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/24—Elements essential to such mechanisms, e.g. screws, nuts

Definitions

  • the present invention relates to a ball screw, and in particular to a ball screw that can prevent grease leakage from inside the nut and the intrusion of foreign matter from the outside.
  • plastic circulation parts with three-dimensional ball return passages that can scoop up balls from the tangential direction of the load orbit.
  • plastic circulation parts have limitations in terms of strength and heat resistance, so in order to solve these issues, circulation parts have begun to be made from metal materials.
  • Patent documents 1 and 2 describe a method for manufacturing a U-shaped circulation part by press processing. Both ends of the U-shaped circulation part are inserted and fitted into circular holes in the nut for stable attachment.
  • an O-ring groove is formed in the circular hole, and the gap between the circulation part and the hole is sealed with an O-ring to prevent grease leakage from the gap.
  • Patent Document 2 the gap between the circulation part and the hole is sealed with an O-ring to prevent grease from leaking from the gap, but this requires additional processing on the nut, such as machining an O-ring groove to attach the O-ring to the nut, which can increase costs.
  • the hole in the nut will no longer be circular. Also, due to the constraints of the shape, a suitable gap is required between the hole in the nut (through hole) and the circulation part, and there is a risk that grease will leak from this gap and contaminate the surrounding area, or that foreign matter will get in through the gap, shortening the lifespan.
  • the present invention was made in consideration of the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a ball screw that can prevent grease from leaking through the gap between the circulation part and the through hole formed in the nut, and prevent external foreign matter from entering through said gap.
  • a screw shaft having a helical screw shaft side raceway groove formed on an outer circumferential surface thereof, a nut having an inner peripheral surface formed with a nut side raceway groove facing the screw shaft side raceway groove and a through hole provided to communicate an outer peripheral surface with the nut side raceway groove; a plurality of balls rolling on a load-bearing raceway defined by the screw shaft side raceway groove and the nut side raceway groove; a circulation part attached to the through hole and forming a ball return passage for circulating the balls rolling on the load track;
  • a ball screw comprising: A ball screw comprising a sealing member made of resin or rubber that seals at least a portion of the gap between the inner surface of the through hole of the nut and the outer surface of the circulation component.
  • the ball screw of the present invention can prevent grease from leaking through the gap between the circulation part and the through hole formed in the nut, and can prevent external foreign matter from entering through the gap.
  • FIG. 1 is a plan view of a ball screw according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the ball screw shown in FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view of the sealing member shown in FIG. 4(a) is a top view of the sealing member shown in FIG. 3
  • FIG. 4(b) is a front view of the sealing member shown in FIG. 3
  • FIG. 4(c) is a bottom view of the sealing member shown in FIG. 3
  • FIG. 4(d) is a left side view of the sealing member shown in FIG.
  • FIG. 4(e) is a right side view of the sealing member shown in FIG. 3
  • FIG. 4(f) is a back view of the sealing member shown in FIG. 3.
  • FIG. 4(a) is a top view of the sealing member shown in FIG. 3
  • FIG. 4(b) is a front view of the sealing member shown in FIG. 3
  • FIG. 4(c) is a bottom view of the sealing member shown in FIG
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the positional relationship between the load track on which the balls roll, the scooping portion of the circulating component, and the through hole of the nut.
  • FIG. 6 is a plan view of a ball screw according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of the ball screw shown in FIG.
  • FIG. 8 is a perspective view of the sealing member shown in FIG. 9(a) is a top view of the sealing member shown in FIG. 8,
  • FIG. 9(b) is a front view of the sealing member shown in FIG. 8
  • FIG. 9(c) is a bottom view of the sealing member shown in FIG. 8,
  • FIG. 9(d) is a left side view of the sealing member shown in FIG. 8, FIG.
  • FIG. 10 is a perspective view of a sealing member according to a first modified example of the second embodiment, in which a pair of sealing members are integrally formed.
  • FIG. 11 is a perspective view of a pair of sealing members according to a second modification of the second embodiment, in which the pair of sealing members is formed of two parts, each of which has a connecting portion.
  • FIG. 12(a) is a perspective view of a sealing member according to a third modified example of the second embodiment
  • FIG. 12(b) is a perspective view showing a state in which the sealing member is assembled into a through hole of a nut.
  • FIG. 13A is a perspective view of a sealing member according to a fourth modified example of the second embodiment
  • FIG. 13B is a perspective view showing a state in which the sealing member is assembled into a through hole of a nut
  • FIG. 14( a ) is a perspective view of a nut through-hole sealing member according to a fifth modified example of the second embodiment
  • FIG. 13( b ) is a perspective view showing a state in which the sealing member is assembled into the through-hole of the nut.
  • 15A to 15C are perspective views of a sealing member according to a sixth modified example of the second embodiment.
  • FIG. 16 is a view equivalent to FIG.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view showing the positional relationship between the scooping portion of the circulating part, the load track, and the through hole of the nut, which is different from the embodiment in FIG.
  • FIG. 18 is a perspective view showing a modification in which the shape of the through hole of the nut is changed in the embodiment shown in FIG.
  • a ball screw 10 of this embodiment includes a threaded shaft 20 having a helical threaded shaft-side raceway groove 21 formed on its outer circumferential surface, a nut 30 having a helical nut-side raceway groove 31 (see FIG.
  • the ball screw 10 further includes a circulation part (return tube) 40 having a ball return passage 48 attached to the through hole 32 of the nut 30 and circulating the balls 26 rolling on the load raceway 25, and a sealing member 50 for sealing a gap between the through hole 32 of the nut 30 and the circulation part 40.
  • the ball screw 10 of this embodiment is configured with three circulation parts 40, but the number of circulation parts 40 can be set to any number depending on the number of ball circulation passages.
  • the nut insertion portions 46 which are both ends of the circulation part 40, are inserted into a pair of through holes 32 formed by connecting the outer circumferential surface 33 of the nut 30 to the nut side raceway groove 31.
  • the circulation part 40 is screwed and fixed to the outer circumferential surface 33 of the nut 30 by a set screw 44 inserted into a screw hole 43 of a U-shaped fastener 42 with a flange.
  • the circulation part 40 is formed by bending a pipe member, and has a straight section that is parallel to the flat surface 33a formed on the outer peripheral surface 33 of the nut 30 when attached to the nut 30, and both ends of the straight section 45 are bent to form a U-shape when viewed from the side, and nut insertion sections 46 that are twisted in opposite directions to form a Z-shape when viewed from above.
  • a scooping section 47 (see Figure 5) is provided at the tip of each nut insertion section 46.
  • each scooping portion 47 is formed in a direction along the tangential direction of the load track 25.
  • the circulation part 40 forms a ball return passage 48 that scoops up the balls 26 rolling on the load track 25 from the tangential direction of the load track 25 with the scooping portions 47 and returns them to the other position on the load track 25.
  • the circulation part 40 may be formed by bending a pipe member, but is not limited to this. It may also be formed into a pipe shape by combining two parts that are divided along the central axis of the circulation part 40.
  • the sealing member 50 is a member that seals the gap between the through hole 32 of the nut 30 and the circulation part 40, and is made of an elastic material such as resin or rubber. As shown in Figures 3 and 4, the sealing member 50 has a roughly U-shaped outer peripheral surface 51 that conforms to the shape of the inner peripheral surface of the through hole 32, and a roughly C-shaped inner peripheral surface 52 that conforms to the shape of the outer peripheral surface of the circulation part 40.
  • the upper surface 53 and the lower surface 54 of the sealing member 50 are formed in an arc shape so as to follow the outer peripheral surface 33 and the inner peripheral surface of the nut 30 when the sealing member 50 is attached to the through hole 32 of the nut 30. As a result, when the sealing member 50 is attached to the nut 30, it does not protrude from the outer peripheral surface 33 of the nut 30.
  • the sealing member 50 of this embodiment seals the side where the gap between the through hole 32 and the circulation part 40 is larger (the right side of the nut insertion portion 46 in FIG. 5). It is desirable that the gap between the through hole 32 and the sealing member 50, and the gap between the sealing member 50 and the circulation part 40 be 0.1 mm or less to prevent grease leakage and intrusion of foreign matter from the outside. In addition, at least a portion of the sealing member 50 may be formed slightly larger than the circulation part 40 and pressed into the circulation part 40.
  • the gap between the inner surface of the nut insertion portion 46 of the circulation part 40 (the left side surface of the nut insertion portion 46 in FIG. 5) and the side surface of the through hole 32 does not need to be covered with the sealing member 50 if it is a predetermined gap, for example, 0.1 mm or less, but the shape of the sealing member 50 may be modified so as to also cover the inside of the circulation part 40 (the left side portion of the nut insertion portion 46 in FIG. 5), or another sealing member may be arranged.
  • the sealing member 50 is made of an elastic material such as resin or rubber, it can easily absorb the processing error of the through hole 32 and the dimensional error of the press-molded circulation part 40, and can be attached to the through hole 32 without any gaps. In addition, when used at high temperatures, the gap between the through hole 32 and the circulation part 40 becomes even smaller due to the thermal expansion of the resin or rubber.
  • the scooping part 47 is attached facing the tangential direction of the load track 25, so the balls 26 rolling on the load track 25 can be smoothly introduced into the ball return passage 48, and high-speed operation without hindrance enables high-speed feeding.
  • both the nut 30 and the circulation part 40 out of metal heat resistance is improved, which allows the driving speed of the ball screw 10 to be increased.
  • the ball screw of this embodiment differs from the first embodiment in that the shape of the sealing member is different from that of the first embodiment, and further, the sealing member and the circulating part are fixed to the nut at the same time by a cap member.
  • the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same or corresponding reference numerals, and the description will be simplified or omitted.
  • the sealing member 50 of this embodiment has a body portion 70 that fits into the through hole 32 of the nut 30 below the portion along the upper surface 53 of the sealing member 50, and a substantially semicircular protrusion 55 is formed on the upper surface 53 of the sealing member 50 and protrudes outward from the body portion 70.
  • abutment portions 56a, 56b that abut against the cap member 60 are formed on the side and upper surface of the substantially semicircular protrusion 55, and a recess 57 is provided on the back surface of the protrusion 55 to cover the bent portion 49 between the straight portion 45 and the nut insertion portion 46 of the circulation part 40.
  • the cap member 60 has a groove (not shown) with a generally U-shaped cross section that covers the straight portion 45 of the circulation part 40 and the bent portions 49 on both sides of the straight portion 45 in the longitudinal direction, and a flange portion 61 in which two screw holes 43 are formed.
  • the circulation part 40 thus formed has both nut insertion portions 46 inserted into their respective through holes 32 in the tangential direction of the load track 25, and then a sealing member 50 is attached from above into the gap between the through hole 32 of the nut 30 and the circulation part 40. At this time, the bent portion 49 of the circulation part 40 is attached so as to be covered by the recess 57 of the sealing member 50.
  • the cap member 60 is placed over the circulation part 40 and the sealing member 50 to cover them, and is fixed to the outer circumferential surface 33 of the nut 30 by a set screw 44 inserted through the screw hole 43. At this time, the cap member 60 abuts against the abutment portions 56 formed on the side and top surface of the sealing member 50, fixing the sealing member 50 together with the circulation part 40.
  • the circulation part 40, as well as the sealing member 50, will not fall off from the through hole 32 of the nut 30. Furthermore, improper installation of the circulation part 40 and the sealing member 50 can be easily prevented. From the viewpoint of appearance, it is also desirable that the shape of the recess 57 does not protrude from the outer shape of the cap member 60 when viewed from above.
  • the other configurations and operations are similar to those of the ball screw of the first embodiment.
  • a pair of sealing members 50 may be formed as a pair of sealing parts by a connecting part 59 to form a sealing member 50A.
  • the outer surface of the connecting part 59 is curved so as to continue from the abutment part 56 formed on the upper surface of the pair of sealing parts 50, and the lower surface of the connecting part 59 abuts against the flat surface 33a of the nut 30.
  • the connecting portion 59 seals not only the pair of through holes 32, but also the area between the cap member 60 and the flat surface 33a of the nut 30.
  • the shape shown in FIG. 10 may be obtained by dividing a pair of connecting portions 59 and combining a pair of sealing members 50B of the same shape, each of which has a connecting portion 59.
  • the sealing member 50C has an end 71a of the upper edge 71 of the protrusion 55 extending outward beyond the opening edge of the through hole 32, so that the underside of the end 71a abuts against the outer peripheral surface 33 of the nut 30. This prevents the sealing member 50C from being worn down by vibrations caused by contact with the circulation part 40 due to the sealing member 50C being inserted too far into the nut 30, and prevents a decrease in the grease leakage resistance.
  • the shape of the upper edge 71 of the sealing member 50C may be such that the lower surface of the end 71a abuts against the surface of a notch (e.g., the surface 32c of the notch in FIG. 5) formed around the opening edge of the through hole 32 of the nut 30. Therefore, even in the sealing member 50 of the first embodiment, the lower surface of the upper edge of the sealing member 50 abuts against the surface 32c of the notch, thereby preventing the sealing member 50 from penetrating too far into the nut 30.
  • a notch e.g., the surface 32c of the notch in FIG. 5
  • the sealing member 50D may have a notch 62 formed on the periphery of the outer surface 51, which contacts the inner surface of the through hole 32 of the nut 30, and the upper surface 53.
  • a groove is formed by the inner surface of the through hole 32 and the notch 62 of the sealing member 50D.
  • a sealing material such as clay, silicone, or caulking material into this groove, the adhesion between the sealing member 50D and the through hole 32 can be further improved, and grease leakage can be further reduced.
  • a notch 32a is formed along the opening edge of the through hole 32 of the nut 30, and a groove is formed between the notch 32a and the outer circumferential surface 51 of the sealing member 50C.
  • a sealing material can be poured into this groove to seal and make it more difficult for grease to leak.
  • the contact portion 56a of the sealing member 50C with the cap member 60 may be a combination of a curved surface 56a1 that matches the curved chamfered shape of the inner surface of the cap member 60, as shown in FIG. 15(b), and a flat upper surface 56a2, thereby increasing the contact area with the inner surface of the cap member 60 and making it more difficult for grease to leak.
  • the abutting portion 56a may be configured with a flat upper surface 56a3 so as to come into partial contact with the bottom surface of the cap member 60. Also, to match the shape of the inner surface of the cap member 60, as in sealing member 50C2 shown in FIG. 15(c), the abutting portion 56a may be configured as a combination of a stepped surface 56a4 and a flat upper surface 56a5 to increase the contact area with the inner surface of the cap member 60.
  • the sealing member 50 has a generally U-shaped outer peripheral surface 51 with the upper portion being larger than the lower portion.
  • the side surface 51a of the generally U-shaped outer peripheral surface 51 is formed in a tapered shape that gradually expands in diameter from the lower portion to the upper portion.
  • the sealing member 50 when the sealing member 50 is attached to the through hole 32 of the nut 30, the further the sealing member 50 is inserted into the through hole 32, the smaller the gap between the through hole 32 and the sealing member 50 becomes, which further suppresses grease leakage. In addition, the sealing member 50 can be prevented from shifting.
  • the tangential scooping type circulation part 40 is inserted obliquely into the through hole 32 of the nut 30, a gap is created to fill the sealing member 50, but in the case of the tube-type circulation part shown in FIG. 17, the shape of the corresponding through hole 32 of the nut 30 may not provide enough space to attach the sealing member. For this reason, such a through hole 32 may be provided with a space S into which the sealing member 50 fits, as shown in FIG. 18. As a result, even if the metallic circulation part 40 has a large gap with the through hole 32 of the nut 30 and grease is prone to leaking, the space S to fit the sealing member 50 can be provided and the leaking grease can be blocked by the sealing member 50, thereby reducing grease leakage.
  • the bottom surface of the space S of the through hole 32 is formed in a stepped shape to form the abutment surface 32b of the sealing member 50, preventing the sealing member 50 from being inserted too far, and the contact between the abutment surface 32b and the sealing member 50 reduces grease leakage.
  • the circulation parts are made of metal, but this is not limited and they may be made of resin.
  • a screw shaft having a spiral screw shaft side raceway groove formed on an outer circumferential surface thereof, a nut having an inner peripheral surface formed with a nut side raceway groove facing the screw shaft side raceway groove and a through hole provided to communicate an outer peripheral surface with the nut side raceway groove; a plurality of balls rolling on a load-bearing raceway defined by the screw shaft side raceway groove and the nut side raceway groove; a circulation part attached to the through hole and forming a ball return passage for circulating the balls rolling on the load track;
  • a ball screw comprising: A ball screw comprising a sealing member made of resin or rubber that seals at least a portion of the gap between the inner surface of the through hole of the nut and the outer surface of the circulation component. This configuration makes it possible to prevent grease from leaking through a gap between the circulation part and the through hole formed in the nut, and to prevent external foreign matter from entering through said gap.
  • the sealing member includes an abutment portion that abuts against a cap member that covers the circulation part and fixes the circulation part to the nut.
  • the ball screw according to (1) the cap member can fix the sealing member together with the circulation component to the nut, thereby preventing the sealing member from falling off from the through hole.
  • the sealing member includes a main body portion that fits into the through hole of the nut, and a protrusion that protrudes outward from the main body portion and has the abutment portion.
  • the cap member can fix the sealing member together with the circulation component to the nut, thereby preventing the sealing member from falling off from the through hole.
  • the protruding portion of the sealing member has an upper edge portion whose lower surface abuts against an outer circumferential surface of the nut.
  • the sealing member has an upper edge portion whose lower surface abuts against a surface of a notch formed in an opening edge portion of the through hole of the nut.
  • the sealing member has a notch formed at an edge portion between an outer peripheral surface and an upper surface that are fitted into the through hole of the nut,
  • the cutout portion forms a groove together with an inner surface of the through hole.
  • a notch portion is formed on an outer peripheral surface of the nut along an opening edge portion of the through hole,
  • the cutout portion forms a groove together with an outer circumferential surface of the sealing member.
  • the through hole of the nut is formed in a stepped shape having a butt surface against which the lower surface of the sealing member abuts.
  • the ball screw according to any one of (1) to (7). This configuration can prevent the sealing member from entering too far into the nut.
  • the circulation component is provided at both ends with scooping portions for scooping up the balls from the load track, and each scooping portion is formed along a tangential direction of the load track.
  • the ball screw according to any one of (1) to (9). According to this configuration, the balls rolling on the loaded raceway can be more smoothly scooped up by the scooping portion, enabling high-speed operation.
  • Ball screw 20 Screw shaft 21 Screw shaft side raceway groove 25 Load raceway 26 Ball 30 Nut 31 Nut side raceway groove 32 Through hole 33 Outer circulating surface 40 Circulation part 47 Scooping part 48 Ball return passage 50, 50A Sealing member 51a Side surface (side surface of sealing member) 56 Contact portion 60 Cap member

Abstract

ボールねじ（１０）は、ねじ軸側軌道溝（２１）が形成されたねじ軸（２０）と、ナット側軌道溝（３１）が形成されると共に、外周面（３３）とナット側軌道溝（３１）とを連通する貫通孔（３２）が設けられたナット（３０）と、負荷軌道（２５）を転動する複数のボール（２６）と、貫通孔（３２）に取り付けられてボール（２６）を循環させるボール戻し通路（４８）を形成する循環部品（４０）と、を備える。ナット（３０）の貫通孔（３２）の内周面と、循環部品（４０）の外周面との間の隙間の少なくとも一部を封止する樹脂製又はゴム製の封止部材（５０）を備える。これにより、循環部品とナットに形成された貫通孔との隙間からグリースが漏れたり、該隙間から外部の異物が侵入することを防止できる。

Description

ボールねじ
　本発明は、ボールねじに関し、特に、ナット内部からのグリース漏れや外部からの異物の侵入を防止することができるボールねじに関する。
　近年、０．５～１インチの大きいサイズのボールを有する高負荷駆動用のボールねじが、油圧駆動機構の置き換えとして使われてきている。一方、近年、特に射出成型機の射出軸においては、ハイサイクル化や射出成形の高速化からボールねじに駆動速度の高速化や耐熱化を向上する強い要望がある。
　これまで、高速送りの要望に対しては、負荷軌道の接線方向からボールを掬い上げ可能とした３次元形状のボール戻し通路を有する樹脂製の循環部品により対応してきた。しかしなから、樹脂製の循環部品では強度上及び耐熱上で限界があるため、これらの課題を解決するため、循環部品を金属素材で製作することが行われてきている。
　特許文献１、２には、コの字状の循環部品をプレス加工により製作する方法が記載されている。コの字状の循環部品は、その両端がナットに設けた円形状の穴に挿入、嵌合されて安定して取り付けられている。特に、特許文献２では、円形状の穴にＯリング溝を形成し、循環部品と穴間の隙間をＯリングで封止して該隙間からのグリースの漏れを防止している。
日本国特開２００３－２６９５６４号公報 日本国特開２００７－３２１８８６号公報
　ところで、特許文献２では、循環部品と穴間の隙間をＯリングで封止して該隙間からのグリースの漏れを防止しているが、ナットにＯリングを装着するためのＯリング溝を加工するなど、ナットに追加工が必要となり、コストアップとなる可能性がある。
　また、金属製の循環部品の掬い上げ部を負荷軌道の接線方向に沿わせて形成したした場合には、ナットの穴も円形状でなくなる。また、形状の制約から、ナットの穴（貫通孔）と循環部品には適度な隙間が必要となり、該隙間からグリースが漏れて周囲を汚染したり、また、隙間からの異物侵入により寿命が低下する虞がある。
　本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、循環部品とナットに形成された貫通孔との隙間からグリースが漏れたり、該隙間から外部の異物が侵入することを防止できるボールねじを提供することにある。
　本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
［１］　外周面に螺旋状のねじ軸側軌道溝が形成されたねじ軸と、
　内周面に前記ねじ軸側軌道溝に対向するナット側軌道溝が形成されると共に、外周面と前記ナット側軌道溝とを連通する貫通孔が設けられたナットと、
　前記ねじ軸側軌道溝と前記ナット側軌道溝とで構成される負荷軌道を転動する複数のボールと、
　前記貫通孔に取り付けられて、前記負荷軌道を転動する前記ボールを循環させるボール戻し通路を形成する循環部品と、
を備えたボールねじであって、
　前記ナットの前記貫通孔の内周面と、前記循環部品の外周面との間の隙間の少なくとも一部を封止する樹脂製又はゴム製の封止部材を備える、ボールねじ。
　本発明のボールねじによれば、循環部品とナットに形成された貫通孔との隙間からグリースが漏れたり、該隙間から外部の異物が侵入することを防止できる。
図１は、本発明の第１実施形態に係るボールねじの平面図である。 図２は、図１に示すボールねじの分解斜視図である。 図３は、図２に示す封止部材の斜視図である。 図４（ａ）は、図３に示す封止部材の上面図、図４（ｂ）は、図３に示す封止部材の正面図、図４（ｃ）は、図３に示す封止部材の下面図、図４（ｄ）は、図３に示す封止部材の左側面図、図４（ｅ）は、図３に示す封止部材の右側面図、図４（ｆ）は、図３に示す封止部材の背面図である。 図５は、ボールが転動する負荷軌道、循環部品の掬い上げ部、及びナットの貫通孔の位置関係を示す断面図である。 図６は、本発明の第２実施形態に係るボールねじの平面図である。 図７は、図６に示すボールねじの分解斜視図である。 図８は、図７に示す封止部材の斜視図である。 図９（ａ）は、図８に示す封止部材の上面図、図９（ｂ）は、図８に示す封止部材の正面図、図９（ｃ）は、図８に示す封止部材の下面図、図９（ｄ）は、図８に示す封止部材の左側面図、図９（ｅ）は、図８に示す封止部材の右側面図、図９（ｆ）は、図８に示す封止部材の背面図である。 図１０は、一対の封止部材が一体に形成された、第２実施形態の第１変形例に係る、封止部材の斜視図である。 図１１は、一対の封止部材が連結部をそれぞれ有する２部品で形成された、第２実施形態の第２変形例に係る、封止部材の斜視図である。 図１２（ａ）は、第２実施形態の第３変形例に係る、封止部材の斜視図であり、図１２（ｂ）は、封止部材がナットの貫通孔に組み付けられる状態を示す斜視図である。 図１３（ａ）は、第２実施形態の第４変形例に係る、封止部材の斜視図であり、図１３（ｂ）は、封止部材がナットの貫通孔に組み付けられる状態を示す斜視図である。 図１４（ａ）は、第２実施形態の第５変形例に係る、ナットの貫通孔封止部材の斜視図であり、図１３（ｂ）は、封止部材がナットの貫通孔に組み付けられる状態を示す斜視図である。 図１５（ａ）～（ｃ）は、第２実施形態の第６変形例に係る、封止部材の斜視図である。 図１６は、側面が下部から上部に向かって次第に拡径するテーパ状に形成された本発明の変形例の封止部材の図４（ｂ）相当図である。 図１７は、図５の形態と異なる、循環部品の掬い上げ部、負荷軌道、及びナットの貫通孔の位置関係を示す断面図である。 図１８は、図１７に示す形態において、ナットの貫通孔の形状を変更した変形例を示す斜視図である。
　以下、本発明に係るボールねじの各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
（第１実施形態）
　まず、第１実施形態のボールねじについて、図１～図５を参照して説明する。
　図１及び図２に示すように、本実施形態のボールねじ１０は、外周面に螺旋状のねじ軸側軌道溝２１が形成されたねじ軸２０と、ねじ軸２０のねじ軸側軌道溝２１に対向して螺旋状のナット側軌道溝３１（図５参照）を内周面に有し、外周面３３にナット側軌道溝３１に連通する一対の貫通孔３２が設けられたナット３０と、ねじ軸２０のねじ軸側軌道溝２１とナット３０のナット側軌道溝３１とで形成される負荷軌道２５に転動可能に介装された多数のボール２６と、を備える。さらに、ボールねじ１０は、ナット３０の貫通孔３２に取り付けられて、負荷軌道２５を転動するボール２６を循環させるボール戻し通路４８を有する循環部品（リターンチューブ）４０と、ナット３０の貫通孔３２と循環部品４０間の隙間を封止する封止部材５０と、を備える。
　本実施形態のボールねじ１０は、３つの循環部品４０を備える構成であるが、循環部品４０の数は、ボール循環通路の数に応じて任意の個数に設定可能である。
　ナット３０の外周面３３とナット側軌道溝３１とを連通して形成された一対の貫通孔３２には、それぞれ循環部品４０の両端部であるナット挿入部４６が挿入される。該循環部品４０は鍔付きＵ字形の留め具４２のねじ孔４３に挿通された止めねじ４４によりナット３０の外周面３３にねじ固定されている。
　循環部品４０は、パイプ部材が屈曲形成されてなり、ナット３０に取り付けられたときナット３０の外周面３３に形成された平坦面３３ａに平行な直線部と、側方から見てＵ字状をなすように該直線部４５の両端部が折り曲げられ、且つ、上方から見てＺ字状をなすように互いに逆方向に捩られたナット挿入部４６とを有する。それぞれのナット挿入部４６の先端には、掬い上げ部４７（図５参照）が設けられている。
　これにより、循環部品４０がナット３０に取り付けられると、各掬い上げ部４７は、負荷軌道２５の接線方向に沿う方向に形成されている。これにより、循環部品４０は、負荷軌道２５を転動するボール２６を、掬い上げ部４７で負荷軌道２５の接線方向から掬い上げ、負荷軌道２５の他方の位置に戻すボール戻し通路４８を形成する。
　なお、循環部品４０は、パイプ部材の屈曲加工で形成されてもよいが、これに限定されず、循環部品４０の中心軸に沿って分割された二部品を組み合わせてパイプ状に形成してもよい。
　封止部材５０は、ナット３０の貫通孔３２と循環部品４０との間の隙間を封止する部材であり、樹脂又はゴムなどの弾性を有する素材から形成されている。封止部材５０は、図３及び図４に示すように、貫通孔３２の内周面の形状に沿う略Ｕ字形の外周面５１と、循環部品４０の外周面の形状に沿う略Ｃ字形の内周面５２とを有している。
　また、封止部材５０の上面５３及び下面５４は、図４（ｂ）及び図５に示すように、ナット３０の貫通孔３２に取り付けられたとき、ナット３０の外周面３３及び内周面に沿うように円弧状に形成されている。これにより、封止部材５０をナット３０に取り付けたとき、ナット３０の外周面３３から突出することがない。
　そして、図５に示すように、循環部品４０は、両ナット挿入部４６が負荷軌道２５の接線方向に向けて貫通孔３２に挿通された後、ナット３０の貫通孔３２と循環部品４０との間の隙間に上方から封止部材５０が取り付けられる。これにより、貫通孔３２と循環部品４０との間の隙間が封止されてナット３０の内部からのグリース漏れや外部からの異物侵入が防止される。
　特に、本実施形態の封止部材５０は、貫通孔３２と循環部品４０との間の隙間が大きい側（図５のナット挿入部４６の右側部分）を封止している。貫通孔３２と封止部材５０との隙間、及び封止部材５０と循環部品４０との隙間は、グリースの漏れや外部からの異物侵入を防止するため、０．１ｍｍ以下とすることが望ましい。また、封止部材５０の少なくとも一部を循環部品４０に対してわずかに大きく形成し、循環部品４０に圧入するようにしても良い。
　循環部品４０のナット挿入部４６の内側面（図５のナット挿入部４６の左側面）と貫通孔３２の側面との隙間は、所定の隙間、例えば０．１ｍｍ以下であれば封止部材５０で覆う必要はないが、循環部品４０の内側（図５のナット挿入部４６の左側部分）も覆うように封止部材５０の形状を変形させてもよいし、他の封止部材を配置してもよい。
　また、封止部材５０は、樹脂又はゴムなどの弾性を有する素材から形成されているので、貫通孔３２の加工誤差やプレス成形された循環部品４０の寸法誤差分を容易に吸収することができ、貫通孔３２に隙間なく取り付けることができる。また、高温で使用される場合には、樹脂又はゴムなどの熱膨張により、さらに貫通孔３２と循環部品４０間の隙間が小さくなる。
　また、掬い上げ部４７は、負荷軌道２５の接線方向に向いて取り付けられるので、負荷軌道２５を転動するボール２６を滑らかにボール戻し通路４８に導入することができ、支障なく高速で作動させることで高速送りが可能となる。
　また、ナット３０及び循環部品４０を共に金属製とすることで耐熱性が向上し、これによりボールねじ１０の駆動速度を向上させることができる。
（第２実施形態）
　次に、本発明の第２実施形態に係るボールねじについて図６～図９を参照して説明する。
　本実施形態のボールねじは、封止部材の形状が第１実施形態と異なり、さらに該封止部材と循環部品とがキャップ部材により同時にナットに固定されている点において、第１実施形態と異なる。なお、以下では、第１実施形態と同一部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。
　本実施形態の封止部材５０は、図８及び図９に示すように、封止部材５０の上面５３に沿った部分よりも下方で、ナット３０の貫通孔３２に嵌まり込む本体部７０に対して、封止部材５０の上面５３の上に、さらに略半円形の凸部５５が本体部７０から外方に突出して形成されている。また、略半円形の凸部５５の側面及び上面には、キャップ部材６０と当接する当接部５６ａ，５６ｂが形成され、凸部５５の裏面には、循環部品４０の直線部４５とナット挿入部４６との間の屈曲部４９を覆う凹部５７が設けられている。
　キャップ部材６０は、循環部品４０の直線部４５及び該直線部４５の長手方向両側の屈曲部４９を覆う断面略Ｕ字形の不図示の溝と、２つのねじ孔４３が形成されたフランジ部６１とを備えている。
　このように形成された循環部品４０は、両ナット挿入部４６が負荷軌道２５の接線方向に向けてそれぞれの貫通孔３２に挿通された後、ナット３０の貫通孔３２と循環部品４０との間の隙間に上方から封止部材５０が取り付けられる。このとき、循環部品４０の屈曲部４９は、封止部材５０の凹部５７により覆われるように取り付けられる。
　次いで、図６及び図７に示すように、キャップ部材６０が、循環部品４０及び封止部材５０をカバーするように被せられ、ねじ孔４３に挿通した止めねじ４４によりナット３０の外周面３３に固定される。その際、キャップ部材６０は、封止部材５０の側面及び上面に形成された当接部５６に当接して循環部品４０と共に封止部材５０を固定する。
　従って、循環部品４０は当然のことながら、封止部材５０もナット３０の貫通孔３２から脱落することがない。さらに、循環部品４０及び封止部材５０の取付け不良を容易に防止することができる。なお、凹部５７の形状は、上方から見たときキャップ部材６０の外形から飛び出さないことが外観上からも望ましい。
　その他の構成及び作用については、第１実施形態のボールねじと同様である。
　なお、本実施形態では、図１０に示すように、一対の封止部材５０を一対の封止部として連結部５９により連続して一体に形成した封止部材５０Ａとしてもよい。連結部５９の外側面は、一対の封止部５０の上面に形成された当接部５６から連続するように湾曲して形成されており、連結部５９の下面は、ナット３０の平坦面３３ａに当接する。
　即ち、本変形例の封止部材５０Ａは、キャップ部材６０でナット３０に固定されると、一対の貫通孔３２だけでなく、キャップ部材６０とナット３０の平坦面３３ａとの間も連結部５９によって封止する。これにより、ナット３０の外側で、金属同士が接触する箇所がなくなり、すべてがより隙間の小さい金属と樹脂又はゴムとの接触となる。
　したがって、封止部材５０Ａの組み付けが容易になるだけでなく、循環部品４０からキャップ部材６０の内部に漏れ出たグリースが外部に流出するのを効果的に抑制できる。
　また、図１１に示すように、図１０に示すような形状は、一対の連結部５９を分割し、連結部５９をそれぞれ備えた同じ形状の一対の封止部材５０Ｂを組み合わせることで得られるようにしてもよい。
　さらに、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、封止部材５０Ｃは、凸部５５の上縁部７１の端部７１ａを貫通孔３２の開口縁部より外側に延在させることで、その端部７１ａの下面をナット３０の外周面３３に当接させている。これにより、封止部材５０Ｃがナット３０に入り込みすぎることによる循環部品４０との接触で、振動による封止部材５０Ｃの摩耗を防ぎ、耐グリース漏れ性能の低下を防ぐことができる。
　なお、このような封止部材５０Ｃの上縁部７１の形状は、端部７１ａの下面をナット３０の貫通孔３２の開口縁部周辺に形成された切り欠きの表面（例えば、図５の切り欠きの表面３２ｃ）に当接させてもよい。したがって、第１実施形態のような封止部材５０においても、封止部材５０の上縁部の下面が切り欠きの表面３２ｃに当接することで、ナット３０に入り込み過ぎるのを防止できる。
　また、図１３（ａ）に示すように、封止部材５０Ｄは、ナット３０の貫通孔３２の内面と接する外周面５１と、上面５３との周縁部に切り欠き６２を形成してもよい。これにより、図１３（ｂ）に示すように、封止部材５０Ｄがナット３０の貫通孔３２に挿入されると、貫通孔３２の内面と封止部材５０Ｄの切り欠き６２とによって溝が構成される。そして、この溝に、粘土やシリコーン、コーキング材などをシーリング材（図示せず）として当て込む、または、流し込むことで、封止部材５０Ｄと貫通孔３２との密着性をより向上させることができ、グリース漏れをより低減できる。
　また、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示すように、ナット３０の貫通孔３２の開口縁部に沿った切り欠き部３２ａが形成され、切り欠き部３２ａと封止部材５０Ｃの外周面５１との間に溝が形成される。この場合も、この溝に、シーリング材を流し込むことで、シーリングさせ、よりグリースを漏れにくくさせることができる。
　なお、封止部材５０Ｃのキャップ部材６０との当接部５６ａは、図１５（ｂ）に示す、キャップ部材６０の内面の湾曲した面取り形状に合わせた湾曲面５６ａ１と、平坦な上面５６ａ２との組み合せで、キャップ部材６０の内面との接触面積を増やして、よりグリースを漏れにくくしても良い。
　一方、図１５（ａ）に示す封止部材５０Ｃ１のように、当接部５６ａを平坦な上面５６ａ３で構成して、キャップ部材６０の底面と一部接触するようにしてもよい。また、キャップ部材６０の内面の形状に合わせて、図１５（ｃ）に示す封止部材５０Ｃ２のように、当接部５６ａを段付き面５６ａ４と、平坦な上面５６ａ５との組み合せとして、キャップ部材６０の内面との接触面積を増やすようにしてもよい。
　尚、本発明は、前述した実施形態及び実施例に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
　例えば、図１６に示すように、封止部材５０は、略Ｕ字形の外周面５１の上部の大きさが、下部の大きさより大きくなっている。換言すれば、略Ｕ字形の外周面５１の側面５１ａが、下部から上部に向かって次第に拡径するテーパ状に形成されている。
　従って、封止部材５０をナット３０の貫通孔３２に取り付けたとき、封止部材５０を貫通孔３２に挿入すればするほど貫通孔３２と封止部材５０間の隙間が小さくなり、グリースの漏れをより抑制できる。また、封止部材５０のずれが防止できる。
　また、図１７に示すように、掬い上げ部が負荷軌道の接線方向に向いていない循環部品、負荷軌道であっても、ナット３０の貫通孔３２と循環部品４０間の隙間に封止部材５０を挿入して封止することで、グリースの漏れを防止できる。
　さらに、接線掬い方式の循環部品４０はナット３０の貫通孔３２に対して斜めに挿入されるため、封止部材５０を埋める隙間ができるが、図１７に示すチューブ式の循環部品の場合には、対応するナット３０の貫通孔３２の形状では、封止部材を装着する空間を十分に確保できない場合がある。このため、このような貫通孔３２には、図１８に示すように、封止部材５０が嵌まる空間Ｓが設けられてもよい。これにより、金属製の循環部品４０でナット３０の貫通孔３２との隙間が大きくグリースが漏れやすい場合においても、封止部材５０を嵌める空間Ｓを設け、封止部材５０で漏れ出すグリースをブロックすることで、グリース漏れを低減させることができる。
　また、貫通孔３２は、空間Ｓの底面が封止部材５０の突き当て面３２ｂを構成して段付き形状に形成されることで、封止部材５０が入り込みすぎるのを抑制するとともに、突き当て面３２ｂと封止部材５０とが接触することで、グリース漏れを低減できる。
　さらに、上記実施形態では、循環部品を金属製としているが、これに限定されず、樹脂製であってもよい。
　以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１）　外周面に螺旋状のねじ軸側軌道溝が形成されたねじ軸と、
　内周面に前記ねじ軸側軌道溝に対向するナット側軌道溝が形成されると共に、外周面と前記ナット側軌道溝とを連通する貫通孔が設けられたナットと、
　前記ねじ軸側軌道溝と前記ナット側軌道溝とで構成される負荷軌道を転動する複数のボールと、
　前記貫通孔に取り付けられて、前記負荷軌道を転動する前記ボールを循環させるボール戻し通路を形成する循環部品と、
を備えたボールねじであって、
　前記ナットの前記貫通孔の内周面と、前記循環部品の外周面との間の隙間の少なくとも一部を封止する樹脂製又はゴム製の封止部材を備える、ボールねじ。
　この構成によれば、循環部品とナットに形成された貫通孔との隙間からグリースが漏れたり、該隙間から外部の異物が侵入することを防止できる。
（２）　前記封止部材は、前記循環部品を覆うようにして前記循環部品を前記ナットに固定するためのキャップ部材と当接する当接部を備える、
（１）に記載のボールねじ。
　この構成によれば、キャップ部材により、封止部材を循環部品と共にナットに固定することができ、封止部材の貫通孔からの脱落を防止できる。
（３）　前記封止部材は、前記ナットの前記貫通孔に嵌まり込む本体部と、前記本体部から外方に突出し、前記当接部を有する凸部と、を備える、
（２）に記載のボールねじ。
　この構成によれば、キャップ部材により、封止部材を循環部品と共にナットに固定することができ、封止部材の貫通孔からの脱落を防止できる。
（４）　前記封止部材の前記凸部は、下面が前記ナットの外周面と当接する上縁部を有する、
（３）に記載のボールねじ。
　この構成によれば、封止部材がナットに入り込みすぎるのを抑制することができる。
（５）　前記封止部材は、下面が前記ナットの貫通孔の開口縁部に形成された切り欠きの表面と当接する上縁部を有する、
（１）に記載のボールねじ。
（６）　前記封止部材は、前記ナットの貫通孔に嵌まり込む外周面と上面との縁部に切り欠き部が形成され、
　前記切り欠き部は、前記貫通孔の内面とで溝を形成する、
（１）～（５）のいずれかに記載のボールねじ。
　この構成によれば、溝にコーキング材を流し込むことで、シーリングさせ、よりグリースを漏れにくくさせることができる。
（７）　前記ナットの外周面には、前記貫通孔の開口縁部に沿った切り欠き部が形成され、
　前記切り欠き部は、前記封止部材の外周面とで溝を形成する、
（１）～（５）のいずれかに記載のボールねじ。
　この構成によれば、溝にコーキング材を流し込むことで、シーリングさせ、よりグリースを漏れにくくさせることができる。
（８）　前記ナットの貫通孔は、前記封止部材の下面が当接する突き当て面を有して段付き形状に形成される、
（１）～（７）のいずれかに記載のボールねじ。
　この構成によれば、封止部材がナットに入り込みすぎるのを抑制することができる。
（９）　前記封止部材は、前記ナットに取り付けられたとき、前記封止部材の側面が、下部から上部に向かって次第に拡径するテーパ状に形成される、
（１）～（８）のいずれかに記載のボールねじ。
　この構成によれば、封止部材を貫通孔に押し込むほど、貫通孔と封止部材間の隙間が小さくなり、グリースの漏れをより抑制できる。
（１０）　前記循環部品は、その両端部に、前記負荷軌道から前記ボールを掬い上げる掬い上げ部を備え、前記各掬い上げ部は、前記負荷軌道の接線方向に沿うように形成される、
（１）～（９）のいずれかに記載のボールねじ。
　この構成によれば、負荷軌道を転動するボールを、より滑らかに掬い上げ部で掬い上げることができ、高速作動が可能となる。
　なお、本出願は、２０２２年１０月７日出願の日本特許出願（特願２０２２－１６２５４９）に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。
１０　　ボールねじ
２０　　ねじ軸
２１　　ねじ軸側軌道溝
２５　　負荷軌道
２６　　ボール
３０　　ナット
３１　　ナット側軌道溝
３２　　貫通孔
３３　　外周面
４０　　循環部品
４７　　掬い上げ部
４８　　ボール戻し通路
５０，５０Ａ　　　　封止部材
５１ａ　　　　側面（封止部材の側面）
５６　　当接部
６０　　キャップ部材

Claims (10)

  1. 　外周面に螺旋状のねじ軸側軌道溝が形成されたねじ軸と、
    　内周面に前記ねじ軸側軌道溝に対向するナット側軌道溝が形成されると共に、外周面と前記ナット側軌道溝とを連通する貫通孔が設けられたナットと、
    　前記ねじ軸側軌道溝と前記ナット側軌道溝とで構成される負荷軌道を転動する複数のボールと、
    　前記貫通孔に取り付けられて、前記負荷軌道を転動する前記ボールを循環させるボール戻し通路を形成する循環部品と、
    を備えたボールねじであって、
    　前記ナットの前記貫通孔の内周面と、前記循環部品の外周面との間の隙間の少なくとも一部を封止する樹脂製又はゴム製の封止部材を備える、ボールねじ。
  2. 　前記封止部材は、前記循環部品を覆うようにして前記循環部品を前記ナットに固定するためのキャップ部材と当接する当接部を備える、
    請求項１に記載のボールねじ。
  3. 　前記封止部材は、前記ナットの前記貫通孔に嵌まり込む本体部と、前記本体部から外方に突出し、前記当接部を有する凸部と、を備える、
    請求項２に記載のボールねじ。
  4. 　前記封止部材の前記凸部は、下面が前記ナットの外周面、または前記ナットの貫通孔の開口縁部に形成された切り欠きの表面と当接する上縁部を有する、
    請求項３に記載のボールねじ。
  5. 　前記封止部材は、下面が前記ナットの貫通孔の開口縁部に形成された切り欠きの表面と当接する上縁部を有する、
    請求項１に記載のボールねじ。
  6. 　前記封止部材は、前記ナットの貫通孔に嵌まり込む外周面と上面との縁部に切り欠き部が形成され、
    　前記切り欠き部は、前記貫通孔の内面とで溝を形成する、
    請求項１に記載のボールねじ。
  7. 　前記ナットの外周面には、前記貫通孔の開口縁部に沿った切り欠き部が形成され、
    　前記切り欠き部は、前記封止部材の外周面とで溝を形成する、
    請求項１に記載のボールねじ。
  8. 　前記ナットの貫通孔は、前記封止部材の下面が当接する突き当て面を有して段付き形状に形成される、
    請求項１に記載のボールねじ。
  9. 　前記封止部材は、前記ナットに取り付けられたとき、前記封止部材の側面が、下部から上部に向かって次第に拡径するテーパ状に形成される、
    請求項１又は２に記載のボールねじ。
  10. 　前記循環部品は、その両端部に、前記負荷軌道から前記ボールを掬い上げる掬い上げ部を備え、前記各掬い上げ部は、前記負荷軌道の接線方向に沿うように形成される、
    請求項１に記載のボールねじ。
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