(57)【要約】【課題】ナット内に潤滑剤を供給する際にナット内の内圧が大きくなることを防ぐことができると共に、ナット外部からの異物の混入も防ぐことができるボールねじ装置を提供する。【解決手段】ラビリンスシール２５の外径はナット１１２の凹部２６の内径よりも若干小さくされており、シール２５の外周部と凹部２６の内周部には半径方向隙間３４が形成されている。この半径方向隙間３４の大きさは０．１２５ｍｍ〜０．５ｍｍである。潤滑剤がナット１１２内に充填されてナット１１２内にいっぱいに満たされると潤滑剤は半径方向隙間３４及び軸方向隙間３５を通って、余分な潤滑剤はナット１１２外に排出される。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に螺旋状の転動体転動溝が形成されたナットと、外周面に螺旋状の転動体転動溝が形成されたねじ軸と、前記ナットの転動体転動溝と前記ねじ軸の転動体転動溝で形成される転動体軌道溝の間に配置されたボールと、該ボールを循環させる循環部品と、前記ナットの軸方向両端に配置されたシールとを備えたボールねじ装置であって、
前記ナットは該ナット内に潤滑剤を供給するための潤滑剤供給口を有しており、前記シールは、前記ナットの両端部に設けられた凹部に配置され、前記シールの外周部と前記凹部の内周部との間には半径方向隙間が形成されており、該隙間は前記ナットに設けられた潤滑剤供給口から潤滑剤を供給したときに、潤滑剤がその隙間から漏れ出る程度の大きさとされていることを特徴とするボールねじ装置。
【請求項２】
前記隙間は０．１２５ｍｍ乃至０．５ｍｍである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】
前記ボールねじ装置は循環コマ式のボールねじ装置であって、循環コマが樹脂で形成されてことを特徴とする請求項１及び請求項２に記載のボールねじ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールねじ装置のシール構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来ボールねじ装置には、外部から異物がナット内に入り込まないように、シールが取り付けられているものがほとんどである。そのシールの中で、ねじ軸に非接触（僅かな隙間）のシール（以下ラビリンスシールと言う）がある。
【０００３】
しかしながらラビリンスシールでは、ねじ軸と非接触でありながらもナット内に潤滑剤を補給する際にシールの移動によりシールとねじ軸のねじ溝とが接触し、ナットの内圧が高くなってしまう。
【０００４】
内圧が上昇するとナットとねじ軸の間の空間（潤滑剤が供給される空間）に通じた（圧力の影響を受ける）循環部品やシールなどの付属部品が外れたり、変形したり、破損したりする場合が考えられる。特に小型のボールねじで循環部品として樹脂の循環コマをナットに嵌合するタイプのボールねじについて循環コマが浮き上がるという問題が生じている。
【０００５】
ナットの内圧の上昇を防止する先行技術としては、図１０に示すボールねじ装置（特許文献１：特開２００３−３４３６８６号公報）がある。
【０００６】
図１０に示すように、ボールねじ装置１０は、ねじ軸１１と、このねじ軸１１の外周に螺合するナット１２と、このナット１２の両端部に組み付けられた一対のシールユニット１３とを備えており、ねじ軸１１の外周面には螺旋状の転動体転動溝（以下、「ボールねじ溝」という。）１４が形成されている。
【０００７】
このボールねじ溝１４はナット１２の内周面に形成されたボールねじ溝１５と対向しており、ねじ軸１１又はナット１２のいずれか一方が回転するとナット１２に組み込まれた多数のボール１６が上記ボールねじ溝１４，１５間を転動するようになっている。なお、ボールねじ溝１４，１５間を転動したボール１６は、ナット１２に組み付けられたリターンチューブ１７内を転動して元の位置に戻されるようになっている。また、ボールねじ溝１５の溝面には、ナット１２に設けた潤滑剤供給孔１８からグリース等の潤滑剤が供給されるようになっている。
【０００８】
シールユニット１３は、図１１に示すように、リング状のシールハウジング１３１と、このシールハウジング１３１をナット１２に固定するための複数の固定ピン１３２とを備えており、シールハウジング１３１内には環状シール体１３３が設けられている。
【０００９】
環状シール体１３３は、ねじ軸１１を構成する材料よりも軟質の材料（例えば樹脂等）で形成されている。また、この環状シール体１３３は０．５ｍｍ程度の厚さで薄型に形成され、ねじ軸１１の外周面に形成されたボールねじ溝１４の溝面と摺接する内周縁部を有している。なお、シールハウジング１３１内には上述した環状シール体１３３の他に、環状シール体１３３をシールハウジング１３１の内面に押圧するＣ字形の押え部材１３４が設けられている。
【００１０】
図１２は環状シール体１３３の正面図であり、同図に示すように、環状シール体１３３には、環状シール体１３３が取り付けられるナット１２内の空気を外部に逃がすために、通気孔１９が穿設されている。このように、環状シール体１３３に通気孔１９を設けると、環状シール体１３３によって密封されたナット１２の内部が通気孔１９を介して外部と連通することになる。
【００１１】
これにより、潤滑剤供給孔１８からナット１２の内部にグリース等の潤滑剤を供給してもナット１２の内部に封入された空気によって潤滑剤の流動が妨げられることがなく、潤滑剤供給孔１８からナット１２の内部に供給された潤滑剤がボールねじ溝１５の溝面を滑らかに流動するので、ナット１２の内部が環状シール体１３３により密封されていてもナット１２の内周面に形成されたボールねじ溝１５の溝面全体にグリース等の潤滑剤を均一に供給することができる。
【００１２】
また、潤滑剤供給孔１８からナット１２の内部に潤滑剤を供給したときにナット１２内に封入された空気によって環状シール体１３３が弾性変形し、ナット１２の内部と外部との間に圧力差が生じるようなこともないので、ボールねじ溝面での潤滑剤の漏出や異物の吸い込み等を防止することもできる。また、潤滑剤供給孔１８を塞ぐことによって作動中に起きる圧力変化を回避することができるというものである。
【００１３】
この先行技術に記載された発明はナット内の空気を抜くものであり、潤滑剤の供給時に潤滑剤が封入されるにしたがって生じるナット内の空気による内圧の上昇は防ぐことができる。
【００１４】
しかしながら、ナット内に潤滑剤がいっぱいに充填された時に通気孔１９では潤滑剤を排出するには十分な大きさではなく、封入される潤滑剤の圧力上昇によって環状シール体１３３の変形や破損が考えられる。
【００１５】
また、特許文献１に記載の発明ではナット内に直接通じた通気孔を環状シール体に設けていることによりナット外部から異物が入る可能性があるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００３−３４３６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
そこで本発明は上記のような従来技術が有する問題点を解決し、ナット内に潤滑剤を供給する際にナット内の内圧が大きくなることを防ぐことができると共に、ナット外部からの異物の混入も防ぐことができるボールねじ装置を提供することを課題とする。
【００１８】
本発明は、上記課題を解決するために、次のような構成からなる。すなわち、本発明に係るボールねじ装置は内周面に螺旋状の転動体転動溝が形成されたナットと、外周面に螺旋状の転動体転動溝が形成されたねじ軸と、前記ナットの転動体転動溝と前記ねじ軸の転動体転動溝で形成される転動体軌道溝の間に配置されたボールと、該ボールを循環させる循環部品と、前記ナットの軸方向両端に配置されたシールとを備えたボールねじ装置であって、前記ナットは該ナット内に潤滑剤を供給するための潤滑剤供給口を有しており、前記シールは、前記ナットの両端部に設けられた凹部に配置され、前記シールの外周部と前記凹部の内周部との間には半径方向隙間が形成されており、該隙間は前記ナットに設けられた潤滑剤供給口から潤滑剤を供給したときに、潤滑剤がその隙間から漏れ出る程度の大きさとされていることを特徴としている。
【００１９】
また、本発明に係るボールねじ装置においては、前記隙間は０．１２５ｍｍ乃至０．５ｍｍであることを特徴としている。
【００２０】
さらに本発明に係るボールねじ装置は循環コマ式のボールねじ装置であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ナット内に潤滑剤を供給する際にナット内の内圧が大きくなることを防ぐことができ、循環部品などの付属部品が外れたり、破損したりするおそれが無くなると共に、ナット外部からの異物の混入も防ぐことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】循環コマ式ボールねじの構造を示す斜視図である。
【図２】循環コマ式ボールねじのナットの部分断面図である。
【図３】循環コマの斜視図である。
【図４】循環コマ式ボールねじの部分断面図を示すものである。
【図５】図４のシール部の部分拡大断面図である。
【図６】図５においてシールが軸方向に移動した状態を示す図である。
【図７】図４のシールの正面図である。
【図８】シールの変形例を示す図である。
【図９】シールの他の変形例を示す図である。
【図１０】従来のボールねじ装置の部分断面図である。
【図１１】図１０に示すシールユニットの断面図である。
【図１２】図１１に示す環状シール体の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明に係るボールねじ装置の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明が好適に適用できる循環コマ式ボールねじの構造を示す斜視図である。図２は循環コマ式ボールねじのナットの部分断面図である。また、図３は循環コマの斜視図である。
【００２４】
図１及び図２に示すように、循環コマ式ボールねじ装置１１０は、ナット１１２の内周面に循環部品である循環コマ３０を有する。循環コマ３０に設けられたバイパス路３２は、ねじ軸１１４の転動体転動溝１１６とナット１１２の転動体転動溝２０が対向してなす螺旋状の転動体軌道溝２２の両端を連結し、無限循環回路２４を構成する。そして、多数の転動体Ｂが無限循環回路２４内に充填されており、転動体Ｂは無限循環回路２４内を無限循環する。
【００２５】
次に、循環コマ３０の構成を図２及び図３を参照して説明する。循環コマ３０の上面３１は、細長い小判形の面をなし、ナット１１２の内周面をなす曲面に応じた曲率で湾曲しており、ナット１１２の内周面上のねじ山２１と同じ高さ位置にある。そして、循環コマ３０の高さは転動体Ｂの直径の寸法よりも大きな寸法を有している。この上面３１にバイパス路３２をなす溝が形成されており、循環コマ３０の一端にある出入り口３４から他端にある出入り口３４ｂまで連なっている。バイパス路３２の断面はＵの字形をなし、バイパス路３２の底は転動体Ｂの球面に対応した曲面からなっている。
【００２６】
また、バイパス路３２は、出入り口３４ａ側にある出入り通路３６ａ、出入り口３４ｂ側にある出入り通路３６ｂ、出入り通路３６ａ及び３６ｂをつなぐ中間通路３８とからなる。
【００２７】
上面３１上で出入り通路３６ａ及び出入り通路３６ｂは大きく湾曲しており、およそＳの字を裏返した形となっている。また、出入り口３４ａが転動体転動溝２２の一端と連なっており、出入り口３４ｂが転動体転動溝２２の他端と連なっている。転動体転動溝２２の一端から他端までは、ねじ軸１１４の外周沿いにほぼ１旋回しており、出入り口３４ａと出入り口３４ｂとの間には、ねじ軸１１４のねじ山１１８及びナットのねじ山２１が各１条存在している。中間通路３８は、出入り口３４ａと出入り口３４ｂとの間にあるねじ山１１８を乗り越えるように、ナット１１２の外周側へ緩やかに湾曲している。
【００２８】
そして、転動体Ｂは、転動体転動溝２２の一端へ移動し、出入り口３４ａを通って出入り通路３６ａに入り、出入り通路３６ａにそって進行方向を曲げて中間通路３８へ入る。中間通路３８へ入った転動体Ｂは、中間通路３８沿いにねじ山１１８を乗り越えて出入り通路３６ｂへ入り、出入り通路３６ｂに沿って進行方向を曲げて進み、出入り口３４ｂを通って転動体転動溝２２の他端へ戻る。循環コマ式ボールねじ１１０は、かかる転動体転動溝２２と循環コマ３０内のバイパス路３２とからなる無限循環回路２４を複数有する。
【００２９】
循環コマ３０はナット１１２の内周面上に存在するので、ナット１１２の外径が小さくなり、コンパクトな構造の循環コマ式ボールねじ装置１１０を得ることができる。
【００３０】
以上説明した循環コマ式ボールねじ装置においても通常、シールがナット１１２の両端部に装着されている。図４に示す例ではシールとしてシールの内径部がねじ軸の軸線と直角な断面形状と同じ形状を有し（図７参照）、内径部がねじ軸１１４の外径部及び転動体転動溝１１６と僅かな隙間（およそ０．１ｍｍ）を有するラビリンスシール２５が装着されている。
【００３１】
図７に示す様にラビリンスシール２５の外径部は円形形状である。
【００３２】
ナット１１２の両端部には凹部２６が形成され、ナット１１２の外周部からこの凹部２６に亘ってねじ孔２８が貫通している。そしてこのねじ孔２８には先端が細いピン状に形成された先端部を有する止めねじ２９が挿入されている。
【００３３】
ラビリンスシール２５の外周部には窪み２７が形成されており、ラビリンスシール２５を凹部２６内に配置し、窪み２７に止めねじ２９の先端部を挿入してラビリンスシール２５がナット１１２に固定される。窪み２７の内径は止めねじ２９の先端部の外径より大きく（直径でおよそ０．４ｍｍ）されており、ラビリンスシール２５はねじ軸１１４の軸方向に若干動き得る。
【００３４】
ラビリンスシール２５の外径は凹部２６の内径よりも若干小さくされており、ラビリンスシール２５の外周部と凹部２６の内周部には半径方向隙間３４が形成されている。この半径方向隙間３４の大きさは０．１２５ｍｍ〜０．５ｍｍである。図５及び図６ではこの半径方向隙間３４は誇張して示されている。
【００３５】
潤滑剤供給口１８からグリース等の潤滑剤をグリースガン等の潤滑剤供給機器を用いてナット１１２内に供給すると、ナット１１２内に徐々に潤滑剤が充填され、それに伴ってナット１１２内部の空気が徐々にラビリンスシール２５の内周面と転動体転動溝１１６との間の隙間、もしくは空気圧によってラビリンスシール２５がナット１１２の軸方向外側に少し移動した場合に生じる軸方向隙間３５を通って外部に出て行く。
【００３６】
さらに潤滑剤がナット１１２内に充填されてナット１１２内にいっぱいに満たされるとナット内に入り切らない潤滑剤は軸方向隙間３５及び半径方向隙間３４を通って、ナット１１２外に排出される。
【００３７】
従来のラビリンスシール２５を用いたボールねじ装置では半径方向隙間３４は０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍと０．１ｍｍ以下に設定していた。これはナット１１２内部に異物か侵入しないように、ラビリンスシール２５の内周部と転動体転動溝１１６との隙間を０．１ｍｍ位と小さく設定するため、半径方向隙間３４が大きいとラビリンスシール２５の内周部と転動体転動溝１１６が接触してしまうからである。
【００３８】
この従来のラビリンスシール２５を用いた循環コマ式ボールねじ装置において循環コマが浮き上がるという問題が生じ,本発明者等は実験の結果以下の知見を得た。
【００３９】
潤滑剤がナット１１２内にいっぱいに満たされた後、さらに潤滑剤が供給されると、その潤滑剤の圧力によってラビリンスシール２５は転動体転動溝１１６に軸方向に沿って押し付けられる。
【００４０】
その結果、ラビリンスシール２５の内面と転動体転動溝１１６との間の隙間は閉ざされ、潤滑剤は軸方向隙間３５に流れようとする。しかし、従来の場合には半径方向隙間３４が０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍと小さいため、潤滑剤はこの半径方向隙間３４からはほとんど流出せず、潤滑剤の圧力が循環部品である循環コマ３０に加わり、循環コマ３０が浮いてしまうということが分った。
【００４１】
そして実験の結果、この半径方向隙間３４の大きさが現状の最大の０．１ｍｍでは循環コマの浮き上がりが確認されたが、この隙間よりも０．０２５ｍｍ大きい０．１２５ｍｍ以上に設定すれば循環コマの浮き上がりを防止できることが確認された。
【００４２】
ただし、半径方向隙間３４が大き過ぎるとラビリンスシール２５の内周部と転動体転動溝１１６が接触しないように調整するのが難しくなること、及び異物がナット内に入り込みにくくする為に半径方向隙間３４は０．５ｍｍ以下とするのが望ましい。
【００４３】
従来のボールねじ装置に対して、本発明のボールねじ装置によれば、潤滑剤の圧力によってラビリンスシール２５はねじ軸１１４の転動体転動溝１１４に軸方向に押し付けられ、ラビリンスシール２５の内面と転動体転動溝１１４との間の隙間は閉ざされてしまっても潤滑剤が流れ出るのに必要な半径方向隙間３４が確保されている。したがって、循環コマ３０が浮いてしまい、その結果循環コマが外れてしまったり、破損したりするおそれはない。
【００４４】
また、潤滑剤の流出出口がラビリンスシール２５の外周部とナット１１２の凹部２６の内周部との間であり、直接ナット１１２の内部に通ずる隙間でなく、しかもその隙間も０．１２５ｍｍ〜０．５ｍｍと小さいため外部からナット１１２内に異物が入り込む可能性も少ない。
【００４５】
また、潤滑剤が漏れ出してナット１１２の内圧が下がると、シール２５が図６に示す様に、転動体転動溝１１６に押し付けられ、軸方向隙間３５が生じている状態から、図５に示す様に軸方向隙間３５が生じなくなる状態又は小さくなる状態に戻るため、外部からの異物混入経路は遮断される。
【００４６】
以上、本発明の実施の形態としてラビリンスシール２５の形状を外周部が円形とした例を示したが、円形に限らず図８に示すラビリンスシール２５ａの様に外周部に１箇所以上の凹部を設けたり、図９に示すラビリンスシール２５ｂの様に楕円形状とするなど凹部２６の内周形状と異なる形状としても良い。これらの凹部、楕円形状によっても凹部２６の内周部との間に半径方向隙間３４が形成され、潤滑剤の供給によって溢れ出る潤滑剤をナット１１２外に排出することができる。
【００４７】
また、凹部２６の内周部に１箇所以上の凹部を設けても同様な効果が得られる。
更にまた、上記実施の形態では本発明を適用するボールねじ装置としてボールの循環方式がコマ式の例を説明したが、コマ式に限らずチューブ式、エンドキャップ式、エンドデフレクタ式のボールねじ装置に適用してもナット内部の圧力上昇の影響を受ける部品に悪影響を及ぼすことを防止できるという効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明のシール構造は、各種ボールねじに適用できる。
【符号の説明】
【００４９】
１８      潤滑剤供給口
２０      転動体転動溝（ナット側）
２２      転動体軌動溝
２５      シール（ラビリンスシール）
２６      凹部
３０      循環部品（循環コマ）
３１      半径方向隙間
１１０    ボールねじ装置
１１２    ナット
１１４    ねじ軸
１１６    転動体転動溝（ねじ軸側）
Ｂ        ボール
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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