説明

ボールねじ装置

【課題】シール越しにナットの内部に侵入した異物や、ナットの内部で発生した摩耗粉を効率的に捕獲することができるボールねじ装置を提供する。
【解決手段】少なくとも一対のシール40,40間に設けられた潤滑剤排出孔23に異物吸着部材50が取り付けられる。異物吸着部材50は、貫通孔51aを有する管状をなして外周面が潤滑剤排出孔23の内周面に螺合する形状とされた本体部51と、該本体部51の先端部に設けられた網目構造の吸着部52とを有する。潤滑剤排出孔23に取り付けられた異物吸着部材50は、吸着部52がねじ軸10のボール転動溝11に摺接する。そして、貫通孔51aは潤滑剤排出孔23に連通している。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ボールねじ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
回転運動を直線運動に変換する機械要素として用いられるボールねじ装置は、一般に、ねじ軸と、このねじ軸の外周に設けられた円筒状のナットとを有しており、ねじ軸の外周面に形成された螺旋状のボール転動溝とナットの内周面に形成された螺旋状のボール転動溝との間に複数のボールが組み込まれている。
このようなボールねじ装置は、ねじ軸の表面に付着した粉塵などの異物がナットの内部に入り込むとボールのスムーズな転がり運動が阻害されることから、芯金の内側周縁部に弾性シール片(「シールリップ」とも言う)を有する接触シールをナットの端面部に装着し、この接触シールの弾性シール片をねじ軸表面に接触させてナットの内部に異物が入り込むのを防止するようにしている場合が多い。
【0003】
しかし、このような接触シールはねじ軸に対して完全に密封して設けられているわけではないので、ナットの内部には、外部から接触シール越しに微細な異物が侵入することがある。また、ボールねじ装置(ナット)の内部から摩耗粉が発生することもある。
そこで、外部から接触シール越しに侵入する微細な異物や摩耗粉を低減するための技術が特許文献1及び特許文献2に開示されている。すなわち、特許文献1には、シールとねじ軸との密着性を高めるために、シールリップ部材に磁石を設け、この磁石によって、ボールねじ(ナット)の内部で発生した摩耗粉を吸着する技術が開示されている。また、特許文献2には、ナット内のボールとボールとの間に、異物吸着部を有するセパレータを配置する技術が開示されている。これによって、ナットの外部からシール越しに浸入した微細な異物を吸着し、異物がボールねじの溝とボールとの間に侵入して噛み込みや早期摩耗を起こすことを防止できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2008−133944号公報
【特許文献2】特開2009−287683号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献1に記載の技術は、吸着した摩耗粉を逃がさない工夫がないため、グリースアップ時など、シールリップに負荷がかかった際に、吸着した摩耗粉が磁石部から離散する可能性がある。すなわち、ボールねじ装置の早期の摩耗を引き起こす可能性があるという点で改善の余地があった。
また、特許文献2に記載の技術は、ボールねじの溝とボールとの間に異物が浸入した後でなければ異物を吸着できないため、若干の摩耗が生じる可能性があるという点で改善の余地があった。
そこで、本発明は上記の問題点に着目してなされたものであり、その目的は、シール越しにナットの内部に侵入した異物や、ナットの内部で発生した摩耗粉を効率的に捕獲することができるボールねじ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するための請求項1に係る発明は、ねじ軸と、該ねじ軸の外周に設けられたナットと、前記ねじ軸の外周面に形成された螺旋状のボール転動溝と前記ナットの内周面に形成された螺旋状のボール転動溝との間に設けられた複数のボールとを具備し、
前記ナットの軸方向の両端面部に、前記ねじ軸と前記ナットとの間の隙間をシールするシールが少なくとも一対設けられ、
前記ナットの外周面と内周面とを貫通して前記ナットの内部に供給された潤滑油を排出するための潤滑剤排出孔が設けられ、
最内側の前記一対のシール間に設けられた前記潤滑剤排出孔には、前記潤滑剤排出孔に連通する貫通孔を有する本体部と、該本体部の先端部に設けられ、前記ねじ溝に摺接する吸着部とを有する異物吸着部材が取り付けられたことを特徴としている。
【0007】
また、請求項2に係る発明は、請求項1に記載のボールねじ装置において、前記異物吸着部材の本体部の先端部と、前記吸着部との間に、磁石が設けられたことを特徴としている。
また、請求項3に係る発明は、請求項1又は2に記載のボールねじ装置において、前記吸着部が、前記ねじ軸のランド部に摺接するフランジ部を有することを特徴としている。
また、請求項4に係る発明は、請求項1〜3のいずれかに記載のボールねじ装置において、前記シールが前記ナットの軸方向の端面部の少なくともいずれかに複数設置されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、異物を吸着する異物吸着部材をシールの内側に設置したので、シール越しにナットの内部に侵入した異物や、ナットの内部で発生した摩耗粉を効率的に捕獲することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明に係るボールねじ装置の第1の実施形態における構成を示す軸方向に沿う断面図である。
【図2】本発明に係るボールねじ装置の第1の実施形態における構成を示す正面図である。
【図3】本発明に係るボールねじ装置の第1の実施形態における異物吸着部材の構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)は正面図である。
【図4】本発明に係るボールねじ装置の第1の実施形態における異物吸着部材の他の態様を示す図であり、(a)は平面図、(b)は正面図である。
【図5】本発明に係るボールねじ装置の第2の実施形態における構成を示す軸方向に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明に係るボールねじ装置の実施形態について図面を参照して説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本実施形態のボールねじの構成を示す軸方向に沿う断面図である。また、図2は、本実施形態のボールねじ装置の構成を示す正面図である。また、図3は、本実施形態のボールねじ装置の異物吸着部材の構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)は正面図である。
図1に示すように、本実施形態のボールねじ装置1は、ねじ軸10と、ナット20と、複数のボール30とを有する。
ねじ軸10は螺旋状のボール転動溝11を外周面に有しており、ねじ軸10の外周に設けられたナット20の内周面には、螺旋状のボール転動溝21がボール転動溝11と同じリードで形成されている。
【0011】
ボール転動溝11,21は互いに対向しており、これらボール転動溝11,21の間に設けられた複数のボール30はねじ軸10がナット20に対して相対回転することによってボール転動溝11,21の間を転動するようになっている。そして、ボール転動溝11,21の間を転動したボール30は例えばナット20に組み付けられたボールリターンチューブ(図示せず)内を通過して元の位置に戻されるようになっている。これらボール転動溝11,21の間及びボールリターンチューブが転動路を形成している。
【0012】
<シール>
ナット20は潤滑剤供給孔22を軸方向の中央部に有しており、この潤滑剤供給孔22からナット20の内部に潤滑剤が供給されるようになっている。なお、潤滑剤供給孔22は、潤滑剤が潤滑剤供給孔22からねじ軸10のボール転動溝11の底部に向かって供給されるように設けられる。
また、ナット20は端面部20a,20aを有しており、これらの端面部20a,20aに形成された円形状の凹部24内には、ねじ軸10に接触してねじ軸10とナット20との間の隙間をシールする(接触)シール40が設けられている。このシール40は、例えば、防塵用シール41と、潤滑剤密封用シール42とからなる。
【0013】
防塵用シール41は、潤滑剤密封用シール42よりもナット20の端面部20a側に配置されている。また、防塵用シール41は円環状の金属板を円筒状にプレス成形してなる芯金41a(図1及び図2参照)を有しており、この芯金41aの内側周縁部には、例えばエラストマーやゴムなどの軟質材からなる弾性シール片41bがねじ軸10の表面に接触するように芯金41aの全周に亘って固着されている。また、防塵用シール41は、塵埃が外部から侵入しないように、弾性シール片41bが外方に屈曲して設けられている。すなわち、ナット20の両端面部20a,20aにそれぞれ設けられた1対の防塵用シール41は、互いにリップの屈曲が背くように設置されている。
【0014】
一方、潤滑剤密封用シール42は、防塵用シール41よりもナット20の内方に配置されている。また、潤滑剤密封用シール42は金属板を円環状にプレス成形してなる芯金42a(図1参照)を有しており、この芯金42aには、環状の弾性シール片42bが芯金42aと同軸に固着されている。この弾性シール片42bは厚さ1mm程度の樹脂製プレートから形成されており、防塵用シール41の弾性シール片41bよりも軸方向剛性が大きくなっている。また、潤滑剤密封用シール42は、潤滑剤が外部に漏れないように、弾性シール片42bが内方に屈曲して設けられている。すなわち、ナット20の両端面部20a,20aにそれぞれ設けられた1対の潤滑剤密封用シール42は、互いにリップの屈曲が向き合うように設置されている。
【0015】
<潤滑剤排出孔>
また、本実施形態のボールねじ装置1には、ナット20の外周面と内周面とを貫通して、ナット20の内部に供給された潤滑油を排出するための潤滑剤排出孔23が1つ以上設けられている。この潤滑剤排出孔23の内周面にはねじ溝が形成されている。
本実施形態のボールねじ装置1に設けられる潤滑剤排出孔23の位置としては、図2に示すように、ナット20の径方向における潤滑剤供給孔22の正対位置が好ましい(図2に潤滑剤排出孔23Aとして示す。)。
【0016】
また、本実施形態のボールねじ装置1に潤滑剤排出孔23が複数設けられる場合には、図2に示すように、ナット20の径方向における潤滑剤供給孔22の正対位置に設けられた潤滑剤排出孔23(23A)を基準として、ナット20の周方向に角度(θ)をつけて設けることが好ましい。この角度(θ)としては、±45°以内が好ましい。図2に、θ=±45°としたときの潤滑剤排出孔23B,23Cを示す。前述のように、潤滑剤排出孔23の設置位置は、ナット20の径方向における潤滑剤供給孔22の正対位置が特に好ましいが、ナット20を収めるハウジングのレイアウト、他部品との干渉によって、ナット20の軸方向から見て角度(θ)をつけた配置となることがある。
さらに、本実施形態のボールねじ1において、潤滑剤排出孔23は、少なくとも一対のシール間、すなわち潤滑剤密封用シール42,42間に設けられる。そして、必要に応じてそれ以外の箇所に設けられてもよい。
【0017】
<異物吸着部材>
また、本実施形態のボールねじ装置1は、潤滑剤排出孔23に取り付けられる異物吸着部材50を有する。
異物吸着部材50は、図3(a),(b)に示すように、本体部51と、該本体部51の先端部に設けられた吸着部52とを有する。
[本体部]
本体部51は、貫通孔51aが形成された管状をなしている。本体部51の外周面には、潤滑剤排出孔23の内周面に螺合するねじ部51bが形成されている。
また、貫通孔51aは、本体部51の先端部(吸着部52が設けられる側の端部)において、端面51cに穿孔された複数の貫通孔51dによって構成されている。貫通孔51dは、例えば、端面51cを放射状に穿孔するように複数設けられる(図3(a),(b)参照)。
【0018】
さらに、貫通孔51aは、本体部51(異物吸着部材50)が潤滑剤排出孔23に取り付けられた際に、潤滑剤排出孔23に連通する。
ここで、図3(a),(b)に示すように、本体部51の先端部と、吸着部52との間には、必要に応じて、磁石53が設けられてもよい。磁石53には、貫通孔51dに連通して、貫通孔51dと共に本体部51の貫通孔51aを構成する貫通孔53aが設けられている(図3(b)参照)。貫通孔53aの径は、貫通孔51aの径よりも小さく設定される。なお、この磁石53は、潤滑剤の量が多く、排出される潤滑剤が十分である場合はなくてもよい。
【0019】
[吸着部]
吸着部52は、網目構造をなす材料や多孔性材料からなり、本体部51の先端部を覆うように設けられる。吸着部52の材料としては、例えば、フェルト、不織布、ファイバーネットなどが挙げられる。
吸着部52は、本体部51(異物吸着部材50)が潤滑剤排出孔23に取り付けられた際に、ねじ軸10のボール転動溝11の底部に摺接する。ここで、ボール転動溝11が、いわゆるゴシックアーク形状で形成された場合、ボール30とボール転動溝11との接触角は一般的に45°である。そして、異物吸着部材50は、吸着部52がボール転動溝11に対して±20°の幅の範囲で接触するように設置されている。なお、吸着部52は、本発明の効果を損なわない限りにおいて、ボール転動溝11に非接触としてもよいが、排出される潤滑剤が少ない場合や、潤滑剤がグリースの揚合は、吸着を接触させた方が異物を除去する性能は向上する。このように吸着部52がねじ軸10のボール転動溝11に接触するように異物吸着部材50を潤滑剤排出孔23に取り付けることによって、吸着部52のボール転動溝11に対する接触面積が少なく、発熱などを最小限にすることができる。
【0020】
このような構成において、ナット20の内部に供給された潤滑剤は、シール40で画成されたナット20の内部で、ボール30が転動路を転動する際の摩擦を低減するように潤滑した後、ナット20に形成された潤滑剤排出孔23に取り付けられた異物吸着部材50の貫通孔51aを通ってナット20の外部に排出される。
このように、本実施形態のボールねじ装置1は、シール40で画成されたナット20の内部、すなわち、対をなす潤滑剤密封用シール41,41の内側に異物吸着部材50を装着することによって、初期のならし運転で発生した摩耗粉を吸着部52に吸着させ、ナット20の内部を清浄にすることができる。
【0021】
また、本実施形態のボールねじ装置1は、シール40と異物吸着部材50とを別部品としているため、異物吸着部材50のみを簡単に交換することができ、吸着した摩耗粉が離散する前に廃棄することができる。その結果、摩耗粉の吸着しすぎによる吸着能力の低下を避けることができる。また、磁石53の周辺を不織布やスポンジなどの網目構造の吸着部52で覆うことによって、磁石53に接近する異物を絡めとって、離散し難くすることができる。
【0022】
<異物吸着部材の他の態様>
ここで、本実施形態のボールねじ装置における異物吸着部材の他の態様について、図4を参照して説明する。図4は、本発明のボールねじ装置における異物吸着部材の他の態様を示す図であり、(a)は平面図、(b)は正面図である。
図4(a),(b)に示すように、異物吸着部材50の吸着部52の形状は、ねじ軸10のボール転動溝11に摺接する形状にとどまらず、ランド部(ボール転動溝11間のねじ軸10の外周面10a)12に摺接するフランジ部54が設けられてもよい。このような構成を採用することによって、ランド部12に付着した異物も異物吸着部材50によって吸着することができ、異物の除去をより確実にすることができる。
【0023】
(第2の実施形態)
図5は、本発明に係るボールねじ装置の第2の実施形態における構成を示す軸方向に沿う断面図である。なお、本実施形態は、上述した第1の実施形態に対して、異物吸着部材が設置される潤滑剤排出孔の位置が相違するだけであるので、上述した第1の実施形態と同様の構成については説明を省略し、相違点についてのみ説明する。
図5に示すように、本実施形態のボールねじ装置1は、防塵用シール41とそのさらに外側に設置されたシール40(防塵用シール1)との間に設けられた潤滑剤排出孔23(23D)に異物吸収部材50が取り付けられている。
【0024】
このような構成を採用することにより、上述の第1の実施形態と同様に、潤滑剤密封用シール42よりもナット20の内側に異物吸着部材50が取り付けられたので、初期のならし運転で発生した摩耗粉を吸着部52に吸着させ、ナット20の内部を清浄にすることができる。また、異物吸着部材50が防塵用シール41の内側に設置されたことによって、ナット20の内部に侵入した微量の異物を吸着し、ボールねじ装置1の早期破損を防止することができる。
【0025】
特に、防塵用シール41と防塵用シール41との間に異物吸収部材50を装着することにより、異物吸着効果が著しく高くなる。これは、外側の防塵用シール41を通過したものの、内側の防塵用シール41によって掃きとられた異物が、ナット20の反転時に内側の防塵用シール41のストロ−クエンド部に集中して溜まるため、異物吸着部材50が、このストロ−クエンド部を通過する際に簡単に掃きとって吸着することができるためである。
なお、図4に示したように、潤滑剤密封用シール42も接触シールであるため、上記と同じような作用をなしている。よって、防塵用シール41を一つ削減し、防塵用シール41と潤滑剤密封用シール42との間に異物吸着部材50を装着しても同様な効果が得られる。
【0026】
以上説明したように、本実施形態のボールねじ装置1では、シール40で画成されたナット20の内部、すなわち、対をなす潤滑剤密封用シール41,41の内側に異物吸着部材50を装着することによって、シール越しにナットの内部に侵入した異物や、ナットの内部で発生した摩耗粉を効率的に捕獲することができる。
なお、本発明に係るボールねじ装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。例えば、上述の実施形態では、シールを、ねじ軸に接触(摺接)する接触シールとしたが、非接触のシールでもよい。
【符号の説明】
【0027】
1 ボールねじ装置
10 ねじ軸
11 ボール転動溝
12 ランド部
20 ナット
21 ボール転動溝
22 潤滑剤供給孔
23 潤滑剤排出孔
30 ボール
40 シール
41 防塵用シール
42 潤滑剤密封用シール
50 異物吸着部材
51 本体部
51a 貫通孔
52 吸着部
53 磁石
54 フランジ部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ねじ軸と、該ねじ軸の外周に設けられたナットと、前記ねじ軸の外周面に形成された螺旋状のボール転動溝と前記ナットの内周面に形成された螺旋状のボール転動溝との間に設けられた複数のボールとを具備し、
前記ナットの軸方向の両端面部に、前記ねじ軸と前記ナットとの間の隙間をシールするシールが少なくとも一対設けられ、
前記ナットの外周面と内周面とを貫通して前記ナットの内部に供給された潤滑油を排出するための潤滑剤排出孔が設けられ、
最内側の前記一対のシール間に設けられた前記潤滑剤排出孔には、前記潤滑剤排出孔に連通する貫通孔を有する本体部と、該本体部の先端部に設けられ、前記ねじ溝に摺接する吸着部とを有する異物吸着部材が取り付けられたことを特徴とするボールねじ装置。
【請求項2】
前記異物吸着部材の本体部の先端部と、前記吸着部との間に、磁石が設けられたことを特徴とする請求項1に記載のボールねじ装置。
【請求項3】
前記吸着部が、前記ねじ軸のランド部に摺接するフランジ部を有することを特徴とする請求項1又は2に記載のボールねじ装置。
【請求項4】
前記シールが前記ナットの軸方向の端面部の少なくともいずれかに複数設置されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のボールねじ装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2013−113424(P2013−113424A)
【公開日】平成25年6月10日(2013.6.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−262943(P2011−262943)
【出願日】平成23年11月30日(2011.11.30)
【出願人】(000004204)日本精工株式会社 (8,378)
【Fターム(参考)】