JP2007225033A - ボールねじ - Google Patents

Abstract

【課題】射出成形機等の大型機械で使用されるボールねじの潤滑を、グリースを用いて長期に渡って良好に行うことができるようにする。
【解決手段】ナット１の軸方向中央部に、外周面から径方向に沿って螺旋溝１３に至る貫通穴１４を形成する。シール３を、ナット１の凹部１１ａ，１２ａに嵌まる外周側の縁部３１と、ねじ軸２の螺旋溝２１に嵌まる内周側の突起３２とで構成する。シール３の縁部３１に、軸方向に貫通する穴を設け、この穴とナット１の凹部１１ａ，１２ａとの間を、グリースの排出口とする。貫通穴１４からナット１とねじ軸２との間にグリースを供給することにより、矢印で示すグリースの流れが生じる。
【選択図】図１

Description

この発明は、グリースの供給口および排出口を有するボールねじに関する。

近年、射出成形機等の大型機械において、駆動部の回転運動を直線運動に変換する機構として、油圧に代えてボールねじが使用されるようになってきた。この用途では、ボールねじに大きな荷重がかかるため、ボールねじの良好な潤滑を長期に渡って確保する必要がある。
下記の特許文献１には、射出成形機で使用するボールねじの潤滑剤としてグリースではなく潤滑油を使用し、給油源からボールねじに自動的に給油してボールねじ内部を移動させた後に回収し、循環させることが記載されている。この例では、ねじ軸とナットの間をリング状のシールで密封して両者の間に潤滑室を形成し、この潤滑室に至る油供給口と油排出口を、ナットのフランジ部以外の部分を貫通する穴として設けている。

リング状のシールは、ねじ軸の螺旋溝に嵌まる突起と、ナットの内面に嵌まる縁部とからなる。そして、このシールは、ボールねじに対して、前記縁部をナットの軸方向両端（一方はフランジ部）に設けた凹部に内嵌させ、前記突起をねじ軸の螺旋溝に外嵌させた状態で取り付けられている。
特許文献１の方法では、射出成形機で使用されるボールねじの潤滑を、グリースでなく潤滑油で行っているが、現実的にはグリースで行うことが求められている。従来のボールねじのグリース潤滑法では、ナットのフランジ部に設けた給脂口からグリースを入れ、グリースが漏れないようにねじ軸とナットの間をシールで密封し、ナット内に保持されたグリースで潤滑を行っている。
特開２００３−２２０６３８号公報

射出成形機等の大型機械で使用されるボールねじをグリースで潤滑するために、自動給脂装置により一定時間毎に新しいグリースを供給する方法で、ねじ軸とナットの間がシールで密封されていると、古いグリースが排出され難い状態となる。そのため、古いグリースがナット内に残り、供給された新しいグリースに混じって、新しいグリースの性能を十分に発揮することができない。グリースを排出し易くするために最初からシールを付けないと、ねじ軸上の異物がナットに侵入し易くなる。
本発明は、シールを付けながらグリースを排出し易くすることで、射出成形機等の大型機械で使用されるボールねじの潤滑を、グリースを用いて長期に渡って良好に行うことができるようにすることを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、ナットの軸方向両端に、ねじ軸の螺旋溝に嵌まる突起とナットの内面に嵌まる縁部とからなるリング状のシールを備えたボールねじにおいて、グリースの供給口を、ナットの外周面から螺旋溝に至る貫通穴として設け、グリースの排出口を、シールの前記縁部に設けたことを特徴とするボールねじを提供する。
このボールねじによれば、前記供給口からナット内に供給されたグリースが、ナットの軸方向端部に配置されたシールに設けたグリースの排出口から排出される。

本発明はまた、ナットの軸方向両端に、ねじ軸の螺旋溝に嵌まる突起とナットの内面に嵌まる縁部とからなるリング状のシールを備えたボールねじにおいて、グリースの供給口を、ナットの外周面から螺旋溝に至る貫通穴として設け、シールの前記突起を、ねじ軸の螺旋溝の幅方向でナットの内側となる部分が切り取られた形状にしたことを特徴とするボールねじを提供する。

このボールねじによれば、前記供給口からナット内に供給されたグリースが、ねじ軸のナットに対する相対的な回転に伴って、シールの前記突起の切り取り面とねじ軸の螺旋溝との間の空間に入り、この空間から外部に排出される。
本発明はまた、ナットの軸方向両端に、ねじ軸の螺旋溝に嵌まる突起とナットの内面に嵌まる縁部とからなるリング状のシールを備えたボールねじにおいて、グリースの供給口を、ナットの外周面から螺旋溝に至る貫通穴として設け、グリースの排出口を、ナットの軸方向端部を貫通する穴として設けたことを特徴とするボールねじを提供する。
このボールねじによれば、前記供給口からナット内に供給されたグリースが、ナットの軸方向端部に設けたグリースの排出口から排出される。

本発明のボールねじによれば、グリースが、ナットの外周面から螺旋溝に至る貫通穴として設けた供給口から供給され、ナットの軸方向端部からまたは前記端部に配置されたシールから排出されるため、射出成形機等の大型機械で使用されるボールねじであっても、その潤滑を、グリースを用いて長期に渡って良好に行うことができるようになる。その結果、射出成形機等の大型機械で使用されるボールねじの寿命を向上することができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。
［第１実施形態］
図１は第１実施形態のボールねじを示す図である。図１において、ボールねじを構成するボールおよびボール循環チューブは省略され、ナット１が軸線を含む面での断面にされているが、ねじ軸２は断面にされていない。
ナット１は、軸方向一端にフランジ部１１を備え、その内面に設けた凹部１１ａと、軸方向他端の内面に設けた凹部１２ａに、リング状のシール３が取り付けられている。ナット１の内周面には、これらの凹部１１ａ，１２ａと逃げ部１１ｂを除いた範囲に螺旋溝１３が形成されている。この螺旋溝１３は、対向しているねじ軸２の螺旋溝２１との間にボール転動路を形成する。例えば、図１に２点鎖線で示すように、３本の循環チューブ１０を設けることで、３列の軌道Ｋが形成される。

ナット１の軸方向中央部には、外周面から径方向に沿って螺旋溝１３に至る貫通穴１４が形成されている。この貫通穴１４のナット外周側は、グリース供給管４の先端部を螺合する螺合部１４ａとなっている。
シール３は、ナット１の凹部１１ａ，１２ａに嵌まる外周側の縁部３１と、ねじ軸２の螺旋溝２１に嵌まる内周側の突起３２とからなる。このシール３は、例えば、合成樹脂（ポリエチレン、ナイロン等）やエラストマーの射出成形または切削加工で作製される。図２は、シール３の突起３２とねじ軸２の螺旋溝２１との嵌め合い部分を示す断面図である。この図に示すように、シール３の突起３２はねじ軸２の螺旋溝２１に接触してはいないが、両者の隙間は狭く、このシール３は、ねじ軸２上の異物がボールねじの内部に侵入することを防止でき、シール３の突起３２とねじ軸２の間からグリースが排出され難い構造となっている。

この実施形態では、図３（ａ）のシール３をナット１の凹部１１ａ，１２ａに取り付けてある。図３（ａ）のシール３では、縁部３１の外周面の７カ所に、軸方向断面が半円となる凹部３３が形成されている。凹部３３は、シール３をなすリングの径方向を示す基準線Ａの位置に１対２個、この基準線Ａより上に２個、下に３個設けてある。図１のボールねじでは、図３（ａ）のシール３が、基準線Ａを上下方向に合わせて配置されている。このシール３の縁部３１の凹部３３とナット１の凹部１１ａ，１２ａとで、グリースの排出口が形成されている。

この実施形態のボールねじによれば、ナット１の貫通穴１４の螺合部１４ａにグリース供給管４の先端部を螺合し、この貫通穴１４からナット１とねじ軸２との間にグリースを供給することにより、図１に矢印で示すグリースの流れが生じる。そして、シール３の凹部３３とナット１の凹部１１ａ，１２ａとで形成されたグリースの排出口から、外部にグリースが排出される。

図３（ａ）のシール３に代えて、図３（ｂ）〜（ｄ）に示すシール３Ａ〜３Ｃも使用できる。図３（ｂ）のシール３Ａでは、縁部３１が歯車のような形状になっていて、歯溝に相当する凹部３４が、外周面の８カ所に等間隔で形成されている。このシール３Ａをナット１の凹部１１ａ，１２ａに嵌めることで、シール３Ａの凹部３４とナット１の凹部１１ａ，１２ａにより、グリースの排出口が形成される。

図３（ｃ）のシール３Ｂでは、縁部３１の外周面が三カ所（図３の左右と下側）で円弧面でなく平面３５となっている。このシール３Ｂをナット１の凹部１１ａ，１２ａに嵌めることで、このシール３Ｂの平面３５とナット１の凹部１１ａ，１２ａにより、グリースの排出口が形成される。
図３（ｄ）のシール３Ｃでは、縁部３１の８カ所に、シール３をなすリングと同心の円に沿って等間隔で、軸方向に貫通する円穴３６を開けている。このシール３Ｃをナット１の凹部１１ａ，１２ａに嵌めることで、この円穴３６がグリースの排出口となる。

図３（ａ）のシール３と図３（ｃ）のシール３Ｂは、この図の上下方向を保持してナット１に取り付けることで、形成されるグリースの排出口の面積が上側よりも下側で大きくなる。そのため、軸方向を水平に合わせる姿勢でボールねじを配置した場合に、重力の作用でグリースが排出され易くなる。
なお、図４に示すように、シール３のナット１の外側に露出する面にカバー５を取り付けることで、グリース排出口から出たグリースが、ナット１の外側のねじ軸２に付着することを防止できる。
また、この実施形態のシール３，３Ａ〜３Ｃに対して、シールを径方向で切断する切欠き（すり割り）を設けることで、温度上昇による膨張でシールがねじ軸へ押しつけられることが防止できる。

［第２実施形態］
図５は第２実施形態のボールねじを示す図である。図５において、ボールねじを構成するボールおよびボール循環チューブは省略され、ナット１が軸線を含む面での断面にされているが、ねじ軸２は断面にされていない。
ナット１は、軸方向一端にフランジ部１１を備え、その内面に設けた凹部１１ａと、軸方向他端の内面に設けた凹部１２ａに、リング状のシール６が取り付けられている。ナット１の内周面には、これらの凹部１１ａ，１２ａと逃げ部１１ｂを除いた範囲に螺旋溝１３が形成されている。この螺旋溝１３は、対向しているねじ軸２の螺旋溝２１との間にボール転動路を形成する。

ナット１の軸方向中央部には、外周面から径方向に沿って螺旋溝１３に至る貫通穴１４が形成されている。この貫通穴１４のナット外周側は、グリース供給管４の先端部を螺合する螺合部１４ａとなっている。
シール６は、ナット１の凹部１１ａ，１２ａに嵌まる外周側の縁部６１と、ねじ軸２の螺旋溝２１に嵌まる内周側の突起６２とからなる。このシール６は、例えば、合成樹脂（ポリエチレン、ナイロン等）やエラストマーの射出成形または切削加工で作製される。図６は、シール６の突起６２とねじ軸２の螺旋溝２１との嵌め合い部分を示す断面図である。

この図に示すように、シール６の突起６２は、ねじ軸２の螺旋溝２１ａの幅方向でナットの内側となる部分が切り取られて、切り取り面６３となっている。この切り取り面６３と対向するねじ軸２の螺旋溝２１ａに空間Ｂが形成される。これにより、ねじ軸２のナット１に対する相対的な回転に伴って、ナット１内から空間Ｂに入ったグリースが外部に排出され易い構造となっている。

突起６２の切り取り面６３が形成されていない側は、図２と同じ形状であり、これにより、このシール６は、ねじ軸２上の異物がボールねじの内部に侵入することを防止できる構造となっている。
この実施形態のボールねじによれば、ナット１の貫通穴１４の螺合部１４ａにグリース供給管４の先端部を螺合し、この貫通穴１４からナット１とねじ軸２との間にグリースを供給することにより、図５に矢印で示すグリースの流れが生じる。そして、ねじ軸２のナット１に対する相対的な回転に伴って、軸方向両端の前記空間Ｂにグリースが入り、この空間から外部にグリースが排出される。

［第３実施形態］
図７は第３実施形態のボールねじを示す図である。図７において、ボールねじを構成するボールおよびボール循環チューブは省略され、ナット１が軸線を含む面での断面にされているが、ねじ軸２は断面にされていない。
ナット１は、軸方向一端にフランジ部１１を備え、その内面に設けた凹部１１ａと、軸方向他端の内面に設けた凹部１２ａに、リング状のシール７が取り付けられている。ナット１の内周面には、これらの凹部１１ａ，１２ａと逃げ部１１ｂを除いた範囲に螺旋溝１３が形成されている。この螺旋溝１３は、対向しているねじ軸２の螺旋溝２１との間にボール転動路を形成する。

ナット１の軸方向中央部には、外周面から径方向に沿って螺旋溝１３に至る貫通穴１４が形成されている。この貫通穴１４のナット外周側は、グリース供給管４の先端部を螺合する螺合部１４ａとなっている。ナット１の軸方向両端部には、シール７が取り付けられる凹部１１ａ，１２ａよりも内側に、ナット１の内周面から径方向に沿って外周面に至る貫通穴１５，１６が形成されている。一方の貫通穴１５はフランジ部１１に形成されている。この貫通穴１５，１６がグリース排出口となっている。

シール７の縁部は、凹部１１ａ，１２ａにぴったり嵌まる形状となっていて、第１実施形態のシール３のような、貫通穴や凹部を設けていない。シール７の突起は、第１実施形態のシール３の突起３２と同様に、ねじ軸２の螺旋溝２１に接触してはいないが、両者の隙間は狭く、ねじ軸２上の異物がボールねじの内部に侵入することを防止でき、シール７の突起とねじ軸２の間からグリースが排出され難い構造となっている。このシール７は従来技術で使用しているものと同じである。

この実施形態のボールねじによれば、ナット１の貫通穴１４の螺合部１４ａにグリース供給管４の先端部を螺合し、この貫通穴１４からナット１とねじ軸２との間にグリースを供給することにより、図７に矢印で示すグリースの流れが生じ、貫通穴１５，１６から外部にグリースが排出される。
なお、この実施形態では、グリースを供給するための貫通穴を軸方向中央部に設け、ナット１の二カ所に、グリースを排出するための貫通穴１５，１６を設けている。しかし、グリース供給口および排出口は、ボールねじの取り付け姿勢等に応じて適宜決定すればよい。例えば、ボールねじの取り付け姿勢が、軸方向を鉛直方向に合わせる姿勢である場合には、グリースを供給するための貫通穴を上側に配置される軸方向端部に設け、グリースを排出するための貫通穴を、下側に配置される軸方向端部の一カ所に設けてもよい。

また、第１実施形態のシール３の突起３２に、第２実施形態のシール６の切り取り面６３を形成してもよい。また、第３実施形態のボールねじで、従来のシール７に代えて、第１または第２実施形態のシール３，６を用いてもよい。また、グリース供給口は、ナットの円周方向または軸方向で２カ所以上に設けてもよい。

第１実施形態のボールねじを示す図である。 第１実施形態のボールねじにおいて、シールの突起とねじ軸の螺旋溝との嵌め合い部分を示す断面図である。 第１実施形態で使用可能なシールの例を示す正面図である。 第１実施形態で、シールにカバーを取り付けた状態を示す図である。 第２実施形態のボールねじを示す図である。 第２実施形態のボールねじにおいて、シールの突起とねじ軸の螺旋溝との嵌め合い部分を示す断面図である。 第３実施形態のボールねじを示す図である。

符号の説明

１ ナット
１１ フランジ部
１１ａ 凹部
１２ａ 凹部
１３ ナットの螺旋溝
１４ 貫通穴（グリースの供給口）
１４ａ 螺合部
１５ 貫通穴（グリースの排出口）
１６ 貫通穴（グリースの排出口）
３ シール
３１ シールの縁部
３２ シールの突起
２ ねじ軸
２１ 螺旋溝
４ グリース供給管
５ カバー
６ シール
６１ シールの縁部
６２ シールの突起
６３ シールの切り取り面
７ シール

Claims (3)

1. ナットの軸方向両端に、ねじ軸の螺旋溝に嵌まる突起とナットの内面に嵌まる縁部とからなるリング状のシールを備えたボールねじにおいて、
   グリースの供給口を、ナットの外周面から螺旋溝に至る貫通穴として設け、
   グリースの排出口を、シールの前記縁部に設けたことを特徴とするボールねじ。
2. ナットの軸方向両端に、ねじ軸の螺旋溝に嵌まる突起とナットの内面に嵌まる縁部とからなるリング状のシールを備えたボールねじにおいて、
   グリースの供給口を、ナットの外周面から螺旋溝に至る貫通穴として設け、
   シールの前記突起を、ねじ軸の螺旋溝の幅方向でナットの内側となる部分が切り取られた形状にしたことを特徴とするボールねじ。
3. ナットの軸方向両端に、ねじ軸の螺旋溝に嵌まる突起とナットの内面に嵌まる縁部とからなるリング状のシールを備えたボールねじにおいて、
   グリースの供給口を、ナットの外周面から螺旋溝に至る貫通穴として設け、
   グリースの排出口を、ナットの軸方向端部を貫通する穴として設けたことを特徴とするボールねじ。

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