(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が可能な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、ナット１とねじ軸３の少なくとも一方に冷却液を流通するための冷却通路２５〜２８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、
前記ナットと前記ねじ軸の少なくとも一方に冷却液を流通するための冷却通路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】
前記ナットの軸線方向の端部に前記潤滑剤含有体を収容するハウジングを有し、
前記潤滑剤含有体は、前記ねじ軸を取り巻く円筒形状であって、外周面が前記ハウジングに嵌合しており、
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】
前記ハウジングが金属製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】
前記ナットの軸線方向の端面に座ぐり部が形成されており、
前記ハウジングは、前記潤滑剤含有体を保持する保持部と、前記保持部に一体的に設けられており、前記ナットの前記座ぐり部に嵌合する嵌合部とからな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】
前記冷却通路は、前記ナットの軸線方向に沿って前記ナットに形成されたナット側通路を含み、
前記ハウジングの前記嵌合部は、前記ナットの前記ナット側通路近傍まで延在していることを特徴とする請求項４に記載のボールねじ装置。
【請求項６】
前記冷却通路は、前記ナットの前記ナット側通路と、前記ねじ軸の軸線方向に沿って前記ねじ軸に形成されたねじ軸側通路とを含むことを特徴とする請求項５に記載のボールねじ装置。
【請求項７】
前記冷却通路は、前記ねじ軸の軸線方向に沿って前記ねじ軸に形成されたねじ軸側通路を含むことを特徴とする請求項４に記載のボールねじ装置。
【請求項８】
前記ねじ軸の外周をシールする環状のシール部材が前記潤滑剤含有体に隣接して前記ハウジング内に収容されてい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。
【０００６】
また、従来、ねじ軸と、該ねじ軸にボールを介して相対回転可能に軸支されたナットとを有するボールねじ装置においては、回転時に点接触または面接触が生じるため、その熱源部位（例えば、ナット）に冷却手段が設けられたものが存在する（特許文献４、５）。特許文献４、５に開示されたボールねじ装置では、冷却手段としてナットの内部に貫通穴を穿設し、この貫通穴に冷却液を循環させることにより、ナットやボールおよびその近傍部位の冷却をもたらすことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【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
【特許文献４】特開２０１０−１３３５５６号公報
【特許文献５】特開２０１２−２５５４９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
特許文献５のボールねじ装置では、ナットの肉厚内に軸方向にのびる貫通穴を形成し、冷却液が貫通穴を循環するようにして稼働中のナットの冷却を行い、ボール間に配置された樹脂製のリテーニングピースあるいはナット両端の樹脂製シールが高温により劣化することを防止しているが、このボールねじ装置はねじ軸やボールに対する潤滑機能は有していない。また、特許文献５のボールねじ装置では、ナットの端部に樹脂製のシール部材を設けてナットとねじ軸との間の防塵を図っているが、ねじ軸の潤滑については何ら対策がとられていない。
【００１１】
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】
【００１２】
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、
前記ナットと前記ねじ軸の少なくとも一方に冷却液を流通するための冷却通路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】
【００１３】
本発明によれば、ナットまたはねじ軸の少なくとも一方に冷却液を流す流通路を形成し、冷却液を循環させてボールねじ装置を冷却することで、潤滑剤含有体とねじ軸との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が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は本発明の第１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は潤滑剤含有体を示した斜視図である。
【図４】図４は本発明の第２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５】図５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】
【００１５】
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。
【００１６】
（第１実施形態）
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。
【００１７】
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。斯かるハウジング９および環体部１０は、熱伝導率の大きな材料で構成することが好ましく、本実施形態では金属で構成されている。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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
潤滑剤含有体８は、図３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）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。
【００２２】
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。
【００２３】
図１、図２に示すように、ナット１の胴部肉厚内に軸線方向にのびる一対の軸方向通路２５、２６が穿孔され、またナット１の端部外周面から各軸方向通路２５、２６に連通する径方向通路２７、２８が穿孔されている。径方向通路２７、２８と反対側の各軸方向通路２５、２６の先端部はナット１を貫通してナット１の先端面の外側に配置された連結管２９に連通している。径方向通路２７、２８は適当な可撓管、例えばフレキシブルホースなどを介して図示しない外部の冷却液ポンプに接続されている。
【００２４】
冷却液ポンプから径方向通路２７に導入された冷却液（例えば、水、油）は、軸方向通路２５、連結管２９、軸方向通路２６を順に通って径方向通路２８から冷却液ポンプへ戻り、この経路を循環する。このようにしてナット１内を流れる冷却液によってナット１が冷却され、この冷却作用がナット１端部の潤滑剤供給部１５に伝わって潤滑剤含有体８を冷却することができる。これにより、作動中のねじ軸３との摩擦発熱による潤滑剤含有体８の温度上昇を効果的に抑えることができ、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。
【００２５】
詳細には、冷却液によってナット１が冷却されると、冷却作用がナット１の端部から潤滑剤供給部１５に伝わり、潤滑剤含有体８およびシール部材１１が冷却される。本実施形態では、潤滑剤含有体８およびシール部材１１は熱伝導率の大きな金属からなるハウジング９に収容されている。このため、冷却作用はハウジング９を介して潤滑剤含有体８およびシール部材１１に伝えられ、潤滑剤含有体８およびシール部材１１はそれぞれの外周面全体から冷却される。特に、本実施形態では、ハウジング９の環体部１０がナット１の径方向通路２７、２８の近傍まで延在しているため、冷却作用が潤滑剤含有体８およびシール部材１１により良好に伝えられる。
【００２６】
また、冷却液によってナット１が冷却されると、ボール６を介してねじ軸３も冷却され、ねじ軸３に接触している潤滑剤含有体８およびシール部材１１も冷却され、ボールねじ装置２０全体が冷却される。
【００２７】
以上のように潤滑剤含有体８は、径方向外側と径方向内側との両側から効果的に冷却されるため、作動中のねじ軸３との摩擦発熱による温度上昇を効果的に抑えることができ、上述の効果を最大限に発揮することができる。
なお、本実施形態では冷却液ポンプを用いて冷却液をナット１内に循環する
【００２８】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、ボールねじ装置２０のナット１側を直接冷却する例を示したが、本発明はこの他にもねじ軸３に冷却液の流通路を形成してねじ軸３側を冷却するようにしてもよい。
図４に示す本実施形態に係るボールねじ装置３０は、ねじ軸３の冷却構造を示した図である。なお、ボールねじ装置３０について、上記第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
【００２９】
ねじ軸３の軸芯を軸線方向に貫通する軸芯通路３１が形成され、ねじ軸３の両端で図示しない継手および可撓管を介して冷却液ポンプに連結され、軸芯通路３１と冷却液ポンプを冷却液が循環することによってねじ軸３が冷却され、この冷却作用が潤滑剤供給部１５の潤滑剤含有体８に伝わって該潤滑剤含有体８を冷却することができる。これにより、上記第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００３０】
詳細には、冷却液によってねじ軸３が冷却されると、ねじ軸３に接触している潤滑剤含有体８およびシール部材１１が冷却される。
また、冷却液によってねじ軸３が冷却されると、ボール６を介してナット１も冷却される。これにより、冷却作用がナット１の端部から潤滑剤供給部１５に伝わり、潤滑剤含有体８およびシール部材１１が冷却され、ボールねじ装置３０全体が冷却される。上記第１実施形態と同様、潤滑剤含有体８およびシール部材１１は熱伝導率の大きな金属からなるハウジング９に収容されている。このため、冷却作用はハウジング９を介して潤滑剤含有体８およびシール部材１１に伝えられ、潤滑剤含有体８およびシール部材１１はそれぞれの外周面全体から冷却される。特に、本実施形態では、ハウジング９の環体部１０がナット１端部にインロー形態で挿入されているため、ナット１に対するハウジング９の接触面積が大きく確保している。このため、冷却作用が潤滑剤含有体８およびシール部材１１により良好に伝えられる。
【００３１】
以上のように潤滑剤含有体８は、径方向内側と径方向外側との両側から効果的に冷却されるため、上記第１実施形態と同様、作動中のねじ軸３との摩擦発熱による温度上昇を効果的に抑えることができ、上述の効果を最大限に発揮することができる。
【００３２】
なお、本実施形態に係るボールねじ装置３０において、上述した冷却構造の代わりに、例えばねじ軸３の軸線方向の延長線上（図４左方）に冷却ファンを配置し、この冷却ファンによってボールねじ装置３０全体を冷却する構成としてもよい。この場合、冷却ファンからの送風により潤滑剤含有体８を直接冷却することができる。また、冷却ファンからの送風によりハウジング９が直接冷却されるため、潤滑剤含有体８およびシール部材１１をそれぞれの外周面全体から冷却することができる。
【００３３】
以上、本発明による冷却形態として、ナット１を冷却する形態、ねじ軸３を冷却する形態、冷却ファンでボールねじ装置全体を冷却する形態について述べたが、ナット１を冷却する形態とねじ軸３を冷却する形態を組み合わせた形態、ナット１を冷却する形態に冷却ファンを組み合わせた形態、ねじ軸３を冷却する形態に冷却ファンを組み合わせた形態としてもよいことは勿論である。
【００３４】
なお、図１、図４のボールねじ装置２０、３０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。
また、ハウジング９の形状や、潤滑剤含有体８の形状、ねじ軸３への配置、個数などは上述のものに限られず、ハウジング９から冷却作用を潤滑剤含有体８へ伝達できるように接触していればよい。ハウジング９および環体部１０は金属に限られず、熱伝導率の大きなその他の材料で構成してもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１            ナット
２、５        転動溝
３            ねじ軸
６            ボール
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
２０、３０    ボールねじ装置
２５、２６    軸方向通路
２７、２８    径方向通路
２９          連結管
３１          軸芯通路
【図１】
2015197183.tif 000003
【図２】
2015197183.tif 000004
【図３】
2015197183.tif 000005
【図４】
2015197183.tif 000006
【図５】
2015197183.tif 000007