(57)【要約】【課題】ねじ軸と接触する潤滑剤含有体の摩擦による発熱を低減でき、特に高速、高荷重の用途のものにおいても摩擦熱を抑えて安定した潤滑剤の長期供給、潤滑剤含有体の寿命向上を図ったボールねじ装置を提供する。【解決手段】ねじ軸３と、複数のボール６を介してねじ軸３と螺合したナット１とを有するボールねじ装置２０において、ねじ軸３の外周面に接触して潤滑剤を供給する潤滑剤含有体８を有し、ねじ軸３の外周面に接触する潤滑剤含有体８の接触部分８ｃに、接触部分８ｃの面積を低減する凹凸部１８が形成されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ軸と、複数のボールを介して前記ねじ軸と螺合したナットとを有するボールねじ装置において、
前記ねじ軸の外周面に接触して潤滑剤を供給する潤滑剤含有体を有し、
前記ねじ軸の前記外周面に接触する前記潤滑剤含有体の接触部分に、前記接触部分の面積を低減する凹凸部が形成されていることを特徴とするボールねじ装置。
【請求項２】
前記潤滑剤含有体は、円筒形状をしており、
前記ねじ軸は、前記潤滑剤含有体に摺動可能に挿貫されており、
前記潤滑剤含有体の内周面に前記凹凸部が形成されてい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】
前記潤滑剤含有体の前記凹凸部は、前記内周面にローレット加工を施して形成したものであることを特徴とする請求項２に記載のボールねじ装置。
【請求項４】
前記潤滑剤含有体の前記凹凸部は、前記内周面にディンプル加工を施して形成したものであることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のボールねじ装置。
【請求項５】
前記潤滑剤含有体の前記凹凸部は、前記内周面に円周方向へ延びる溝部を形成してなることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載のボールねじ装置。
【請求項６】
前記潤滑剤含有体の前記凹凸部は、前記内周面に円周方向へ延びる突部を形成してなることを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか一項に記載のボールねじ装置。
【請求項７】
前記潤滑剤含有体は２つの半円筒体からなり、前記潤滑剤含有体の外周に環状のガータスプリングを装着することで前記２つの半円筒体が円筒状に合体されることを特徴とする請求項２から請求項６のいずれか一項に記載のボールねじ装置。
【請求項８】
前記潤滑剤含有体に隣接して前記ねじ軸の外周をシールする環状のシール部材が設けられることを特徴とする請求項２から請求項７のいずれか一項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に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転運動を直線運動に変換する装置としてのボールねじ装置は周知である。ボールねじ装置は、ねじ軸とナットとの間に転動体として多数のボールが介在される構造のため、動きが軽く、また送り精度も優れているため、重量物移動用送り装置や加工物送り装置、あるいは精密位置決め装置等に多用されている。
【０００３】
ボールねじ装置はナットの内周面と該ナットに挿入されるねじ軸の外周面にそれぞれ形成された螺旋状のボール転動溝に多数のボールが収容され、ナットとねじ軸との相対回転に伴ってボールがナットの肉厚内あるいはナット外側部に設けられたボール戻し通路と螺旋状のボール転動溝との間を循環する。ボールの転動を軽くし、かつボール転動溝の磨耗を低減させるために、ねじ軸の外周面、特に螺旋状のボール転動溝に潤滑剤を供給する構造のものがある。
【０００４】
ボールねじ装置のねじ軸に潤滑剤を供給する手段としては特許文献１、２に記載の装置が知られている。これは、潤滑剤を含浸させた筒形の潤滑剤含有体をナットの端部に装着するとともに、その内周部をねじ軸に摺接するように保持し、ナットとねじ軸との相対回転中に潤滑剤含有体から潤滑剤をねじ軸外周面に絞出させることにより、メンテナンスフリーで長期にわたって潤滑剤を供給し得る構造としている。
【０００５】
また、他の例として、シール部を設けた潤滑剤含有体を供えたボールねじ装置が特許文献３に開示されている。これは、図６に示すように、内周面にボール転動溝２を有するナット１の片端部の内径部位にインロー形状に座ぐり部２３を形成し、この座ぐり部２３に環状の潤滑剤含有体２１を圧入するとともに、該潤滑剤含有体２１の内周部をねじ軸３の外周面に接触させ、さらに座ぐり部２３の奥底に接する潤滑剤含有体２１の内端面の内径部に、ねじ軸３のボール転動溝５に沿って該ボール転動溝５に圧接するシール部２２を一体に形成した構造としている。ナット１とねじ軸３との相対回転により、ボール６はナット１とねじ軸３のボール転動溝２、５に挟まれて転動する。この構造により、ねじ軸３の外周面およびボール転動溝５に潤滑剤含有体２１の潤滑剤が塗布されるとともに、シール部２２でねじ軸３とナット１間の防塵が確保される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−８１１０３号公報
【特許文献２】特開平１０−２６５７９４号公報
【特許文献３】特開平０８−２７７９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
潤滑剤含有体の内周面をねじ軸に接触させて潤滑剤を供給する従来のボールねじ装置では、潤滑剤含有体の内周面全体がねじ軸に直接接触するため、稼働中のナットとねじ軸の相対回転により、潤滑剤含有体とねじ軸との摺接面に摩擦熱が発生し、特に高速、高荷重の使用条件下では摩擦熱が高温となり、潤滑剤の溶解、過剰排出による油切れが発生し、また２次的要因として潤滑剤含有体のへたり等の素材劣化や溶解の懸念が生じる。
【０００８】
また、特許文献３のボールねじ装置においても、潤滑剤含有体２１の内周面および該潤滑剤含有体２１と一体に形成されたシール２２部の全域がねじ軸３の外周面およびボール転動溝５と摺接するので、摩擦による大きな発熱が生じ、前述同様の問題が生じるおそれがある。
【０００９】
そこで本発明は、ねじ軸と接触する潤滑剤含有体の摩擦による発熱を低減でき、特に高速、高荷重の用途のものにおいても摩擦熱を抑えて安定した潤滑剤の長期供給が可能なボールねじ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、
ねじ軸と、複数のボールを介して前記ねじ軸と螺合したナットとを有するボールねじ装置において、
前記ねじ軸の外周面に接触して潤滑剤を供給する潤滑剤含有体を有し、
前記ねじ軸の前記外周面に接触する前記潤滑剤含有体の接触部分に、前記接触部分の面積を低減する凹凸部が形成されていることを特徴とするボールねじ装置を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、潤滑剤含有体のねじ軸に接触する内周面に凹凸部を形成することにより、接触面の面圧が低下し、接触面での摩擦による発熱が低減され、高速、高荷重の用途のボールねじ装置であっても、安定した潤滑剤の長期継続供給が可能なボールねじ装置を得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は本発明の実施形態に係るボールねじ装置の部分的な縦断面図である。
【図２】図２は潤滑剤供給部を分解して示した縦断面図である。
【図３】図３（ａ）は潤滑剤含有体を示した斜視図であり、図３（ｂ）は潤滑剤含有体の外端面を示した図であり、図３（ｃ）はガータスプリングを示した図である。
【図４】図４は潤滑剤含有体の第１変形例の分解斜視図である。
【図５】図５は潤滑剤含有体の第３変形例の分解斜視図である。
【図６】図６は従来の潤滑剤含有体を有するボールねじ装置を示した部分的な縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明を図面に示す実施形態について具体的に説明する。
【００１４】
図１、図２を参照すれば、本実施形態に係るボールねじ装置２０は、円筒状のナット１の内周面には螺旋状にボール転動溝２が形成され、ナット１に挿入されるねじ軸３の外周面にはナット１の転動溝２に対応した形態で螺旋状のボール転動溝５が形成され、これらのボール転動溝２、５の間に多数のボール６が介装されている。ナット１の外側部にはボール戻しチューブ７が設けられ、このボール戻しチューブ７の両端がナット側のボール転動溝２の両端部に連通している。ナット１とねじ軸３との相対回転運動に伴って、各ボール６はナット１内で螺旋運動をしながらナット１がねじ軸３に対して相対移動する向きと逆向きにナット１内を移動し、ナット１のボール転動溝２の溝端からボール戻しチューブ７にすくい上げられて該ボール戻しチューブ７内をナット１の相対移動方向へ移動し、ナット側ボール転動溝２の他端から再びナット１、ねじ軸３間のボール転動溝２、５に入り、ナット１内をナット１の相対移動方向と逆方向へ転動し、この循環を繰り返す。
【００１５】
ナット１の端部には、ボール６の転動を軽くし、かつボール転動溝２、５の磨耗を低減させるために、ねじ軸３に潤滑剤を供給する潤滑剤供給部１５が備えられている。潤滑剤供給部１５は、後述する潤滑剤含有体８、シール部材１１およびこれらを収容する筒状のハウジング９からなる。ハウジング９のナット１側の端部にはハウジング９の外周部より若干小径の環体部１０が一体的に形成され、この環体部１０がナット１端部の座ぐり部にインロー形態で挿入され、ナット１の径方向外側から螺入される止めねじ（図示省略）によってハウジング９がナット１に固着される。なお、ナット１へのハウジング９の取り付けは上述の形態に限定されるものではなく、他の公知の手段であってもよい。
【００１６】
ハウジング９内には例えばエラストマーから形成された環状のシール部材１１がハウジング９の奥底に接するように嵌入され、ハウジング９の径方向外側から螺入される止めねじ１２によって固定される。この状態でシール部材１１の内径部はねじ軸３の外径部およびボール転動溝５に圧接して防塵、シール作用をもたらす。なお、シール部材１１はエラストマー以外の弾性体で形成されてもよいことは勿論である。
【００１７】
図１、図２とともに図３を参照して本発明に係る潤滑剤供給部１５をさらに具体的に説明すれば、シール部材１１の外端面、即ちナット１と反対側の端面に接してハウジング９内に潤滑剤含有体８が収容されている。潤滑剤含有体８の外端面、即ちナット１と反対側の端面８ａはハウジング９の外周部に径方向外側から挿入された係止ピン１６によって拘束されている。
【００１８】
潤滑剤含有体８は、前述した特許文献１あるいは特許文献２に記載されたような潤滑剤含有ポリマが有効に採用される。本発明に適用される潤滑剤含有ポリマの例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリメチルペンテン等の基本的に同じ化学構造を持つポリオレフィン系樹脂の群から選定された合成樹脂に、潤滑剤としてポリα−オレフィン油のようなパラフィン系炭化水素油、ナフテン系炭化水素油、鉱油、ジアルキルジフェニルエーテル油のようなエーテル油、フタル酸エステルのようなエステル油等の何れか単独あるいは混合油の形で混ぜて調製した原料を樹脂の融点以上で加熱して可塑化し、その後冷却することで固形状にしたものであり、また、場合によっては潤滑剤の中に予め酸化防止剤、錆止め剤、磨耗防止剤、あわ消し剤、極圧剤等の各種添加剤を加えることもできる。
【００１９】
潤滑剤含有体８は、図３（ａ）および図３（ｂ）に明示するように、向かい合う２つの半円筒体からなり、各半円筒体の外周面の略中央部位には周状の凹溝８ｂが形成されている。半円筒体どうしを突き合せて外周の凹溝８ｂにガータスプリング１７（図２、図３（ｃ））を嵌合させることにより、円筒状の潤滑剤含有体８が得られる。このガータスプリング１７は、潤滑剤含有体８の２つの半円筒体どうしを合体させることのほかに、潤滑剤含有体８を径方向内側に加圧して、より有効な潤滑剤の滲み出しをもたらす機能を有する。
【００２０】
このような潤滑剤含有体８をハウジング９内に収容したとき、潤滑剤含有体８の内周面がねじ軸３の外周面と接触し、ナット１とねじ軸３との相対回転に伴って、潤滑剤含有体８から潤滑剤が滲出し、ねじ軸３に潤滑剤が供給される。
【００２１】
ここで潤滑剤含有体８はその内周面８ｃに凹凸部が形成されている。本実施形態において凹凸部は、図３（ａ）に示すように、潤滑剤含有体８の内周面８ｃに綾目（格子状）のローレット加工を施して形成したローレット加工面１８からなる。ローレット加工面１８の凸部はねじ軸３の外周面に接触し、ローレット加工面１８の凹部はねじ軸３に接触しないため、ねじ軸３の外周面に接触する潤滑剤含有体８の接触面積を、潤滑剤含有体８の内周面８ｃに凹凸部が形成されていない場合に比して小さくすることができる。これにより、潤滑剤含有体８とねじ軸３との間の摩擦力が低下し、摩擦接触による発熱が低減される。このため、高速や高荷重といった通常は大きな摩擦発熱が生じるような用途のボールねじ装置においても、温度上昇による含有潤滑剤の過剰滲出による油切れや、潤滑剤含有体８の素材劣化、溶解等が防止され、長期にわたって安定した潤滑剤の供給が可能となる。なお、ローレット加工面１８は綾目に限られず、平目（縞状）等でもよい。
【００２２】
（第１変形例）
潤滑剤含有体８の内周面８ｃに形成される凹凸部は、上述のようなローレット加工面に限ることなく、ねじ軸３に対する潤滑剤含有体８の潤滑剤の浸出、滲出を損なわない範囲でねじ軸３との実質的な接触面積を減少させて摩擦発熱を抑制するものであればよい。例えば、潤滑剤含有体８の第１変形例として、内周面８ｃの凹凸部をディンプル加工面（図示省略）で構成してもよい。この例では、潤滑剤含有体８の内周面８ｃに複数個のディンプル状凹部、例えばゴルフボールの表面に形成されるような小さな半球状の凹部が複数個形成されている（図示省略）。潤滑剤含有体８は２つの半円筒体としたことにより、このようなディンプル加工面の形成が容易となる。
【００２３】
（第２変形例）
図４は潤滑剤含有体８の第２変形例の分解斜視図であり、この場合は潤滑剤含有体８の内周面８ｃに凹凸部として円周方向にのびる少なくとも１本の凹溝８ｄ、本変形例では２本の凹溝８ｄが形成されている。凹溝８ｄはねじ軸３と直接接触せず、これによってねじ軸３の外周面に接触する潤滑剤含有体８の接触面積が減少し、大きな摩擦熱の発生が抑制される。
【００２４】
（第３変形例）
図５は潤滑剤含有体８の第３変形例の分解斜視図である。この場合は、潤滑剤含有体８の内周面８ｃに凹凸部として円周方向にのびる少なくとも１本の突条８ｅ、本変形例では１本の突条８ｅが形成されている。この突条８ｅがねじ軸３の外周面と接触し、突条８ｅ以外の部分ではねじ軸３の外周面と摺接せず、これによって変形例２と同様に接触面積の減少による摩擦熱の低減、温度上昇の抑制が図られる。突条８ｅは複数本設けられてもよいことは勿論であり、また有効な潤滑剤の滲出をもたらすために突条８ｅの内周面は平滑な広幅を呈するように形成される。
【００２５】
上述の第１〜第３変形例の場合も円筒状の潤滑剤含有体８は２つの半円筒体からなり、その外周にはリング状のガータスプリング１７を装着するための環状溝８ｂが形成されている。このスプリング１７によって潤滑剤含有体８は径方向内側への締め付けがなされ、より有効な潤滑剤の滲出がなされる。このような２つの半円筒体は潤滑剤含有体８の内周面への凹凸加工を容易にするが、場合によっては特に第２、第３変形例のような場合には２つの半円筒体にしない形態も可能である。また、潤滑剤含有体８の凹凸部として内周面８ｃにローレット加工、ディンプル加工、凹溝形成、突条形成を施す例を示したが、これらを組み合せた形態であってもよい。また、潤滑剤含有体８の素材、形状、ねじ軸３への配置、凹凸部の配列、個数などは、その目的を達成するものであれば特に限定されない。潤滑剤含有体８の内周面８ｃの凹凸部は該潤滑剤含有体８のねじ軸３との接触圧を低くし、その摩擦熱の上昇を抑制するためであり、上述のものの他に、軸方向にのびる複数本の凹溝あるいは突条としてもよい。また、潤滑剤含有体８の内周面８ｃの凹凸部を、内周面８ｃに均一に多数の突起を設けたエンボス加工面で構成してもよい。
【００２６】
なお、図１のボールねじ装置２０でボール６の循環形態としてボール戻しチューブ７による場合を示したが、これ以外のボール循環方式、例えばエンドデフレクタ式、こま式、エンドキャップ式などのボールねじ装置にも本発明は同様に適用可能である。
【符号の説明】
【００２７】
１        ナット
２、５    ボール転動溝
３        ねじ軸
６        ボール
７        ボール戻しチューブ
８        潤滑剤含有体
９        ハウジング
１１      シール部材
１５      潤滑剤供給部
１７      ガータスプリング
１８      ローレット加工面
２０      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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【図６】
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