(57)【要約】  【課題】  本発明は、潤滑装置を備えたボールスクリューに関し、グリースを充填した潤滑装置について設計されるものである。  【解決方法】  潤滑装置内に設けられたガイドウェイによりボールスクリュー運転の時、ガイドウェイ中のグリースがガイドウェイに従って前進してグリースがガイドウェイの終端まで流れた時、圧力を発生させ、該圧力によりグリースをガイドウェイの両端に設けられた出油孔よりボールスクリューに伝送し、該グリースの流量が出油孔の直径の大きさにより決められ潤滑の目的を達成することができる。【選択図】  図２
2010144847.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外縁に螺旋状の回転溝および案内溝を設置されたスクリュー軸と、
穿孔を開設され、該穿孔の内縁に前記回転溝に対応する回転槽が設けられ、回転溝と回転槽とからなる負荷経路を構成するナットと、
前記負荷経路に収容される複数の転がり体と、
前記ナット上に取り付けられ、前記複数の転がり体を循環還流させるための還流素子と、
スリーブとガイド部材を含み、スリーブが前記ナットの端部に固定され、ナットの回動に伴なって軸方向運動を行い、該スリーブに前記ガイド部材を設置するための収容孔が開設され、また、ガイド部材に第２の通孔および螺旋部を設け、該第２の通孔は、前記スクリュー軸を挿設するためのもので、さらに、第２の通孔の内縁に案内溝と互いに嵌合するための固定部が設置され、該螺旋部の間に螺旋溝を形成し、また螺旋溝の端部に出油孔を開設し、螺旋溝と前記スリーブの収容孔とにより螺旋状のガイドウェイを構成することを特徴とする潤滑装置を備えたボールスクリュー。
【請求項２】
前記収容孔および前記ナットの端面は、前記ガイド部材の軸方向の運動を拘束する空間が形成されることを特徴とする請求項１記載の潤滑装置を備えたボールスクリュー。
【請求項３】
外縁に螺旋状の回転溝および案内溝を設置されたスクリュー軸と、
穿孔を開設し、穿孔の内縁に前記回転溝に対応する回転槽が設けられ、回転溝と回転槽とからなる負荷経路を構成するナットと、
前記負荷経路に収容される複数の転がり体と、
前記ナット上に取り付けられ、前記複数の転がり体を循環還流させるための還流素子と、
スリーブと、ガイド部材と、外カバーとを含み、スリーブが前記ナットの端部に固定され、ナットの回動に伴なって軸方向運動を行い、該スリーブに前記ガイド部材を設置するための収容孔が開設され、また、ガイド部材に第２の通孔および螺旋部を設け、該第２の通孔が前記スクリュー軸を挿設するためのもので、さらに、第２の通孔の内縁に案内溝と互いに嵌合するための固定部を設置し、該螺旋部の間に螺旋溝を形成し、また螺旋溝の端部に出油孔を開設して螺旋溝と前記スリーブの収容孔とにより螺旋状のガイドウェイを構成し、また前記外カバーが前記スリーブの端部を被って前記スクリュー軸を挿設する第３の通孔が開設されることを特徴とする潤滑装置を備えたボールスクリュー。
【請求項４】
前記外カバーおよび前記収容孔は、前記ガイド部材の軸方向の運動を拘束する空間を形成する請求項３記載の潤滑装置を備えたボールスクリュー。
【請求項５】
スリーブとガイド部材を含み、スリーブが前記ナットの端部に固定され、ナットの回動に伴なって軸方向運動を行い、該スリーブに前記ガイド部材を設置するための収容孔が開設され、また、ガイド部材には第２の通孔および螺旋部を設け、該第２の通孔が前記スクリュー軸を挿設するためのもので、さらに、第２の通孔の内縁に案内溝と互いに嵌合するための固定部を設置し、該螺旋部の間に螺旋溝を形成し、また螺旋溝の端部に出油孔を開設し、螺旋溝と前記スリーブの収容孔とにより螺旋状のガイドウェイを構成することを特徴とする潤滑装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潤滑装置を備えたボールスクリューに関し、特にグリースを充填している潤滑装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
そもそも、従来のボールスクリューは、主にナットが回転自在にボールを介してスクリュー軸とを締め付けてなるもので、また、回転自在なボールを利用してナットとスクリュー軸と相対的に摺移することができる。優れた順調度および精確度を有しているため、精密に移動する必要な各機具上に、例えば各微細加工または半導体プロセスの設備に広く運用され、そのため、螺旋状レールの潤滑が極めて重要である。しかし、ボールスクリューは、長い時間に潤滑がなければ、ナットとスクリューの間の摩擦が大きくなりボールスクリューの磨耗が速められる。
【０００３】
従って、前記ボールスクリューとの摩擦による磨耗を効果的に低下させるためには、従来のボールスクリューの潤滑系は、主に、二種類に分けられる。その一つは、潤滑システムをナットの両端に掛け潤滑油を潤滑系に蓄積し、さらに、吸油物により潤滑油を吸収してからスクリューの表面上に直接に塗布し、スクリュー上のスクリューを潤滑させる。他の一つは、ナットの両端のスクレーパに油入り材を使用して製造し、該油入り材を使用してボールスクリューの表面と直接に接触するように、ボーススクリューの螺旋溝を潤滑する。
【０００４】
しかし、従来の自己潤滑式ボールスクリューは外掛式で、ナット上に付属され、その付属品の内部は、グリースに一杯に吸収したフェルトに充満されているため、ボールスクリューがナットに相対に回転される時、 フェルトはグリースをボールスクリューの螺旋溝に塗りつけて潤滑効果を生じる。しかし、多くの電子半導体産業のクリーンルームで要求される使用条件は、以上のような潤滑方式ではグリースのみを潤滑剤として使用できる。しかし、グリースは液体で粒子が生じやすいので、電子半導体産業に係るクリーンルームなど清潔に重要視される環境に使用することができない。そのため、従来設計のものが多くの電子半導体産業の製造プロセスに運用されることは不可能である。
【０００５】
そして、前記の問題を解決するため、アメリカ特許第５,７８２,１３５号に開示されたように、図１に開示される潤滑方式は、転がり体３１の間に固定潤滑材質（例えば、二硫化モリブデン、金、銀、鉛またはＰＴＦＥなど）である間隔ボール３２を設置することになる。しかし、ボールスクリューの運行時、該間隔ボール３２と転がり体３１との磨耗が生じ、該磨耗による屑でボールスクリュー、ナット及び転がり体３１の間の潤滑を補足する。しかし、当該技術は、転がり体３１と間隔ボール３２との摩擦により潤滑効果を達する技術では、以下の問題点を有している。
【０００６】
１．間隔ボールが磨耗してなくなった場合は、潤滑効果を完全に失い、また、ある大きさまで小さくなれば、ボールが引っかかり、転がり体の正常運転を妨げることになる。
２．間隔ボールを潤滑材として補充する場合、その補充効率は一定になることが難しく、潤滑不足によるボールスクリューの使用寿命を短縮することになる。
【０００７】
他には、潤滑油の代わりにグリースを使用すれば、電子半導体産業に係るクリーンルームなど清潔に重要視する使用環境に応用される。しかし、今までの潤滑装置は、何れも外部より動力を提供してボールスクリューの内部までグリースを推し進める（グリースの流動性は、あまり高くないため、外部より動力の提供が必要である）ため、基本的な付属品は、前記全ての潤滑装置より多く、また必要な空間も大きくなり、それに対してもコストが高くなるため、更に改善する必要な所がある。
【特許文献１】アメリカ特許第５,７８２,１３５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記の従来技術の問題点の基に、本発明人は、研究を重ねて改良した後、漸く下記の発明の目的を確実に達成できる発明を考案することができた。
【０００９】
即ち、本発明は、主にグリースによりボールスクリューを潤滑させ、かつ、グリースに充填された潤滑装置は、外部より動力を提供しなくてもグリースを十分にボールスクリューに伝送して潤滑効果を達成できることを目的とする。
【００１０】
本発明は、次に、使用者がグリースの減少状況を観察しやすいため、潤滑不足の予防にグリースの添加時間を精確に把握できることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の目的を達成するために、本発明の潤滑装置を備えたボールスクリューは、スクリュー軸、ナット、複数の転がり体、還流素子および潤滑装置を含む。
【００１２】
前記スクリュー軸は、その外縁に螺旋状の回転溝を設けると共に、該スクリューの中心線と平行する案内溝を設ける。
【００１３】
前記ナットは、穿孔を開設して該穿孔の内縁に前記回転溝に相対する回転槽が設けられ、回転溝および回転槽は、負荷経路を構成する。ナットの一端に第１の固定端を設置し、さらに、該第１の固定端の端面に第１の密封材を設置する。
【００１４】
前記複数の転がり体は、前記負荷経路に収容される。
【００１５】
前記還流素子は、前記ナット上に取り付けられ、前記転がり体の循環還流を提供することができる。
【００１６】
前記潤滑装置は、スリーブとガイド部材とを含み、スリーブには第２の固定端、収容孔および第１の通孔が含まれる。第２の固定端は、前記第１の固定端と合せて固定される（合せ方式は、緊密合せ、両端にねじを設置して互いに締め付け、ピン又はリベットを使用して固定する、または貼り合わせ方式で固定する。）ことによって、スリーブを前記ナットの端部に固定する。前記収容孔は、ガイド部材の設置に提供して該収容孔がガイド部材に対して第２の密封材を設置する。前記第１の密封材および第２の密封材は、該ガイド部材の両端面と密接して潤滑装置からのグリースの溢出を回避できる。第１の通孔は、収容孔と連通してスクリュー軸を貫設するためのものである。また、ガイド部材は、第２の通孔および螺旋部を設置し、第２の通孔がスクリュー軸を貫設するために提供され、かつ第２の内縁に案内溝と互いに嵌合するための固定部が設けられ、該螺旋部の間に螺旋溝を形成する。螺旋溝の両端部に出油孔（一端部のみ出油孔を設置することも可能である）を開設し、該螺旋溝は、前記スリーブの収容孔とにより閉鎖螺旋状のガイドウェイを構成する。収容孔と前記ナットの端面とは、前記ガイド部材の軸方向での運動を拘束する空間が形成される（ガイド部材がナットと同期に軸方向運動をする。）。
【００１７】
なお、グリースがガイドウェイ内に充填され、ボールスクリューの運転時（本発明の潤滑装置は、スクリュー軸によりナットを駆動するボールスクリューに適用される）、前記スリーブは、該ナットとを締め付けているので、スリーブは、回転しないがナットに従って軸方向へ移動することになる。該ガイド部材は、固定部とスクリュー軸の案内溝との固定により、該ガイド部材がスクリュー軸と同期して回転すると共に、スリーブに相対に回転してナットと軸方向運動をする。
【００１８】
最後に、ボールスクリュー運転の時、ガイド部材は、スクリュー軸と一緒に回転することが慣性の法則、または流体力学により理解することができる。ガイドウエイ中のグリースは、ガイドウエイに沿って前進し、グリースがガイドウエイの終端まで流れる時、圧力が発生する。該圧力によりグリースをガイドウェイの両端に設けられた出油孔からボールスクリューに伝送させ、グリースの流量は、出油孔の直径の大きさに決められる。これにより、潤滑の目的を達成することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の実施例の特点を明確に説明するために、以下、本発明は、従来の技術より進歩性または実用性を有することを説明する。
【００２０】
１．本発明は、外部に動力源を設けなくても、スクリュー軸によりガイド部材を連動して、グリースをボールスクリュー上に伝送することができる。
２．本発明の潤滑装置は、構造簡単で、鋳型により製造可能であるので．大量に生産することができる。
３．本発明の潤滑装置は、グリースを充填することにより如何なる環境にも対応でき、環境的通用性は極めて高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の特徴、並びに技術内容をさらに理解するため、以下、本発明に係る実施方式の説明および図面を参照することができる。但し、当該実施方式、また図面などは、単に説明または参考するために用いられるもので、本発明に対して如何なる制限をするものではない。
【実施例１】
【００２２】
まず、本発明の第１の実施例は、図１、図２、図３（Ａ）、図３（Ｂ）および図４を参照するように、本発明は、潤滑装置を備えたボールスクリューに関するものである。該潤滑装置を備えたボールスクリューは、スクリュー軸１、ナット２、複数の転がり体Ｘ、還流素子および潤滑装置３を含む。
【００２３】
スクリュー軸１は、その外縁に螺旋状の回転溝１１を設けると共に、スクリュー１の中心線と平行する案内溝１２を設置する。
【００２４】
ナット２は、穿孔２１を開設して穿孔２１の内縁に回転溝１１に相対する回転槽２１１が設けられ、回転溝１１および回転槽２１１は、負荷経路を構成する。ナット２の一端に第１の固定端２２を設け、さらに、第１の固定端２２の同側のナットの端面に第１の密封材２３を設け、かつ第１の密封材２３はガイド部材３２の端面に対して設置する。
【００２５】
前記複数の転がり体Ｘは、前記負荷経路に収容される。
【００２６】
前記還流素子（図示なし）は、ナット２上に取り付けられ、転がり体Ｘの循環還流を提供するものである。
【００２７】
潤滑装置３は、スリーブ３１とガイド部材３２を含み、スリーブ３１には第２の固定端３１２、収容孔３１１および第１の通孔３１４が含まれる。第２の固定端３１２を前記第１の固定端２２と合せて固定することによって、スリーブ３１がナット２の端部に固定される。収容孔３１１は、ガイド部材３２の設置に提供し、かつ収容孔３１１のガイド部材３２に対する端面は、第２の密封材３１３を設け、第１の密封材２３および第２の密封材３１３がガイド部材３２の両端面と密接して、潤滑装置３からグリースの溢出が避けられる。また前記第１の通孔３１４は、収容孔３１１とを連通してスクリュー軸１の挿設を提供する。ガイド部材３１４には第２の通孔３２３及び螺旋部３２１が設置され、該第２の通孔３２３は、スクリュー軸１の挿設に提供し、かつ該第２の通孔３２３の内縁に案内溝１２と互いに嵌合する固定部３２３が設けられ、螺旋部３２１の間に螺旋溝３２１１を形成する。螺旋溝３２１１の両端部に出油孔３２２（あるいは一端部のみ出油孔３２２を開設することも可能である）を開設して螺旋溝３２１１はスリーブ３１の収容孔３１１と閉鎖状螺旋であるガイドウェイ６０を構成する。収容孔３１１およびナット２の端面はガイド部材３２の軸方向の運動を拘束する空間を形成する（ガイド部材がナットと同期に軸方向運動をする）。
【実施例２】
【００２８】
本発明の第２の実施例は、図５、図６、図７Ａ、図７Ｂおよび図８を参照するように、本発明の潤滑装置を備えたナットスクリューは、スクリュー軸１、ナット２、複数の転がり体Ｘ、還流素子（図示せず）及び潤滑装置３Ａを含む。
【００２９】
スクリュー軸１は、外縁が螺旋状の回転溝１１および中心線に平行する案内溝１２を設置する。
【００３０】
前記ナット２は、穿孔２１を開設し、該穿孔２１の内縁は、回転溝１１に対応する回転槽２１１が設けられ、これら回転溝１１と回転槽２１１からなる負荷経路を構成すると共に、その一端に第１の固定端２２が設けられる。
【００３１】
複数の転がり体Ｘは、前記負荷経路に収容される。
【００３２】
還流素子は、前記ナット上に取り付けられ、前記複数の転がり体を循環還流させる。
【００３３】
還流装置３Ａは、スリーブ３１Ａ、ガイド部材３２Ａおよび外カバー３３Ａを含む。スリーブ３１Ａは、第２の固定端３１２Ａ、第３の固定端３１５Ａ、収容孔３１１Ａおよび第１の通孔３１４Ａを設け、該第２の固定端３１２Ａが第１の固定端２２と合せて固定されることで、スリーブ３１Ａを前記ナット２の端部に固定させる。収容孔３１１Ａは、ガイド部材３２Ａを設置するためのものである。また、収容孔３１１Ａのガイド部材３２Ａに対応する端面は、第１の密封材３１３Ａを設置し、第１の通孔３１４Ａは、収容孔３１１Ａとを連通してスクリュー軸１を挿設するために提供する。ガイド部材３２Ａは、第２の通孔３２３Ａ及び螺旋部３２１Ａを設け、第２の通孔３２３Ａがスクリュー軸１の挿設に提供される。また、第２の通孔３２３Ａの内縁に案内溝１２と嵌合する固定部３２３１Ａが設けられ、螺旋部３２１Ａの間に螺旋溝３２１１Ａを形成して、螺旋溝３２１１Ａの両端部には出油孔３２２Ａを開設し（あるいは一端部のみ出油孔３２２Ａを設置することも可能）、また螺旋溝３２１１Ａとスリーブ３１Ａの収容孔とから閉鎖された螺旋を有するガイドウェイ６０を構成する。外カバーに前記第３の固定端３１５Ａと合せる第４の固定端３３３Ａを設置し、該第４の固定端３３３Ａと第３の固定端３１５Ａとを結合して固定することによって、外カバー３３Ａは、スリーブ３１Ａの端部に被覆すると共に、スクリュー軸１を挿設させるための第３の通孔３３１Ａを開設する。また、外カバー３３Ａおよび収容孔３１１Ａは、ガイド部材３２Ａの軸方向での運動を拘束する空間が形成される（ガイド部材３２Ａとナット２と同期に軸方向の運動）と共に、ガイド部材３２Ａの端面に対応する位置に第２の密封材３３２Ａを設け、前記第１の密封材３１３Ａおよび第２の密封材３３２Ａがガイド部材３２Ａの両端面とを密接して潤滑装置からグリースの溢出を防止することができる。
【００３４】
以上、本発明の両実施例を説明したが、下記のように、本発明の潤滑装置は、如何にしてボールスクリューと合せて作動させることによって、潤滑装置内に充填されたグリースがボールスクリューに伝送するかを説明する。
【００３５】
まず、スリーブに設けられた注油孔３１６（３１６Ａ）によりグリースがガイドウェイ６０内に充填された後、さらに、オイルプラグ４により注油孔３１６（３１６Ａ）を密封する。ボールスクリューの運転時（本発明の潤滑装置３（３Ａ）はスクリュー軸１がナット２を駆動するボールスクリュー軸に適用する。）、スリーブ３１（３１Ａ）は、ナット２と固定されているのでスリーブ３１（３１Ａ）は回転しないが、ナット２に従って軸方向に移動することになる。またガイド部材３２（３２Ａ）は、固定部３２３１（３２３１Ａ）とスクリュー軸１の案内溝１２とにより固定され、ガイド部材３２（３２Ａ）がスクリュー軸１と同期に回転してスリーブ３１（３１Ａ）に対して回転すると共に、ナット２との軸方向運動を行う。
【００３６】
最後に、ボールスクリュー運転の時には、ガイド部材３２（３２Ａ）はスクリュー軸１と回転しているので、慣性の法則、または流体力学により理解するように、ガイドウエイ６０中のグリースは、ガイドウェイに従って前進してグリースがガイドウェイの終端まで流れた時、圧力が発生する。該圧力によりグリースをガイドウェイ６０の両端に設けられた出油孔３２２（３２２Ａ）よりボールスクリューに伝送して、該グリースの流量は出油孔３２２（３２２Ａ）の直径の大きさにより決められた潤滑の目的を達成することができる。
【００３７】
前記を論結して、本発明は、従来の潤滑装置における環境による使用上の制限を解決できると同時に、螺旋原理の特性によりグリースが外部より動力を借りずにボールスクリュー中に流れることができ、それに対しても、従来の技術がグリースにより潤滑装置を潤滑する複雑な構造など簡略化することができるので、本発明は、既に「産業上の利用可能性」を備えていることは疑うことなく、また本実施例に開示されている技術特徴においても出願前の諸刊行物に開示されておらず、また公開に使用されることもなく、前記効果の増進する事実を有するのみでなく、その付加的な効果の増進も見損なうことができないので、本発明は、「新規性」及び「進歩性」の何れも特許としての要件に合致するので、法により出願して審査を通じて逸早く許可されることを期待する。
【００３８】
また、以上の述べた実施例の開示は、本発明を説明するためのもので、本発明を制限するものではなく、凡そ数値的な変化や等効素子の置換など何れも本発明の範疇に属するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明における第１の実施例の潤滑装置を備えたボールスクリューの立体図である。
【図２】本発明における第１の実施例の潤滑装置の分解図である。
【図３Ａ】本発明における第１の実施例のガイド部材の側面図である。
【図３Ｂ】図３ＡのＢ方向から見た図である。
【図４】図１のＡ−Ａ線の断面図である。
【図５】本発明における第２の実施例の潤滑装置を備えたボールスクリューの立体図である。
【図６】本発明における第２の実施例の潤滑装置の分解図である。
【図７Ａ】本発明における第２の実施例のガイド部材の側面図である。
【図７Ｂ】図７ＡのＢ方向から見た図である。
【図８】図５のＡ−Ａ線の断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
＜従来技術＞
１    ボールスクリュー                １１    回転溝
１２    案内溝
２    ナット                          ２１    穿孔
２１１    回転槽                          ２２    第１の固定端
２３    第１の密封材                    ６０    ガイドウェイ
Ｘ    転がり体                          ４    オイルプラグ
＜第１の実施例＞
３    潤滑装置
３１    スリーブ                      ３１１    収容孔
３１２    第２の固定端                  ３１３    第２の密封材
３１４    第１の通孔                    ３１６    注油孔
３２    ガイド部材                    ３２１    螺旋部
３２１１    螺旋溝                        ３２２    出油孔
３２３    第２の通孔                  ３２３１    固定部
＜第２の実施例＞
３Ａ    潤滑装置
３１Ａ    スリーブ                    ３１１Ａ    収容孔
３１２Ａ    第２の固定端                ３１３Ａ    第１の密封材
３１４Ａ    第１の通孔                  ３１５Ａ    第３の固定端
３１６Ａ    注油孔
３２Ａ    ガイド部材                  ３２１Ａ    螺旋部
３２１１Ａ    螺旋溝                      ３２２Ａ    出油孔
３２３Ａ    第２の通孔                ３２３１Ａ    固定部
３３Ａ    外カバー                    ３３１Ａ    第３の通孔
３３２Ａ    第２の密封材                ３３３Ａ    第４の固定端
【図１】
2010144847.tif 000003
【図２】
2010144847.tif 000004
【図３Ａ】
2010144847.tif 000005
【図３Ｂ】
2010144847.tif 000006
【図４】
2010144847.tif 000007
【図５】
2010144847.tif 000008
【図６】
2010144847.tif 000009
【図７Ａ】
2010144847.tif 000010
【図７Ｂ】
2010144847.tif 000011
【図８】
2010144847.tif 000012