(57)【要約】【課題】ボールねじに不可欠な部品以外の部品や配線を設置することなく、内部に異常が発生しているかどうかを速やかに判断できるボールねじを提供する。【解決手段】ボールねじ１０は、ねじ軸１とナット２と複数のボール３と循環部品４を有する。ねじ軸１の螺旋溝１１とナット２の螺旋溝２１とにより、ボール３が負荷状態で転動する転動路が形成されている。循環部品４は、ボール３を転動路の終点から始点に戻すボール戻し路４５を、ナット２に形成する部品である。ボール３は、転動路内とボール戻し路４５内とに配置されている。循環部品４は、ナット２の外周側に配置された本体部４１と、ナット２を径方向に貫通する二個一組の循環孔２３に挿入された一対の脚部４２とを有する。脚部４２の先端にタング４２ａが形成されている。循環部品４は、温度により可逆的に変色する無機顔料と、合成樹脂と、を含有する樹脂組成物で形成されている。【選択図】図３
2015224660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ軸と、ナットと、複数のボールと、循環部品と、を有し、
前記ねじ軸の軸方向寸法は前記ナットの軸方向寸法より長く、
前記ねじ軸は前記ナットを貫通し、
前記ねじ軸の螺旋溝と前記ナットの螺旋溝とにより、前記ボールが負荷状態で転動する転動路が形成され、
前記循環部品は、前記ボールを前記転動路の終点から始点に戻すボール戻し路を、前記ナットに形成する部品であり、
前記ボールは、前記転動路内と前記ボール戻し路内とに配置され、
前記転動路内を負荷状態で転動する前記ボールを介して、前記ナットと前記ねじ軸とが相対移動し、
前記循環部品は、前記ナットの外周側に配置された本体部と、前記ナットを径方向に貫通する二個一組の循環孔に挿入された一対の脚部とを有し、前記脚部の先端にタングが形成され、前記タングは前記転動路内に配置され、
前記循環部品は、温度により可逆的に変色する無機顔料と、合成樹脂と、を含有する樹脂組成物で形成されているボールねじ。
【請求項２】
前記循環部品は、前記ボールの移動方向を示すラインに沿って分割された二個の分割体で構成され、
前記分割体は、温度により可逆的に変色する無機顔料と、合成樹脂と、を含有する樹脂組成物を、射出成形することにより得られたものである請求項１記載のボールねじ。
【請求項３】
前記循環部品の前記ナットの外側に配置される部分を覆う断熱カバーを有する請求項１または２記載のボールねじ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールねじに関する。
【背景技術】
【０００２】
ボールねじは、ねじ軸と、ナットと、複数のボールとを有する。ボールねじにおいて、ねじ軸の軸方向寸法はナットの軸方向寸法より長く、ねじ軸はナットを貫通している。ねじ軸の螺旋溝とナットの螺旋溝とにより、ボールが負荷状態で転動する転動路が形成されている。ナットは、ボールを転動路の終点から始点に戻すボール戻し路を有する。ボールは、転動路とボール戻し路内に配置されている。転動路内を負荷状態で転動するボールを介して、ナットとねじ軸とが相対移動する。
ナットにボール戻し路を形成する部品（循環部品）としては、本体と脚部とを有し、ナットの径方向に貫通する穴に脚部を入れて使用される部品が例示できる。具体的には、金属製リターンチューブと、ボールの移動方向を示すラインに沿って分割された二個の分割体からなる合成樹脂製循環部品が挙げられる。また、ナットの軸方向に貫通する穴とともにボール戻し路を構成する部品も例示できる。具体的には、エンドデフレクタとエンドキャップが挙げられる。
【０００３】
上記各循環部品は、転動路の終点ではボールを転動路からボール戻し路内へ掬い上げ、始点ではボールをボール戻し路から転動路に導くためのタングを有する。タングは転動路内に配置され、タングの先端部はねじ軸の螺旋溝内に配置されている。転動路内のボールは、タングに衝突した後にボール戻し路に掬い上げられる。
ボールねじのナットの軸方向両端には、ねじ軸とナットの隙間を塞ぐシールが取り付けられている。シールの基部がナットに固定され、シールのリップ部がねじ軸の螺旋溝と接触している。
【０００４】
このようなボールねじについては、従来より、焼付き、摩耗、破損等の異常を検知する方法が提案されている。例えば特許文献１には、循環部品にひずみゲージを設け、循環部品に転動体が衝突するときに発生する振動や衝突力を計測し、ボールねじの異常を検知することが記載されている。
特許文献２には、鉄道車両車軸用密封型転がり軸受装置の円錐ころ等の損傷を防止するために、内輪、外輪、円錐ころ等（軸受部品）の温度を検知する際に、従来はサーモラベルを前蓋や鞍または軸受箱などに貼付けて、サーモラベルの変色により転がり軸受の内部の異常な温度上昇を検知していたと記載されている。
【０００５】
また、サーモラベルが軸受部品から離れた位置に貼り付けられていることと、サーモラベルが外部に露出しているために車両の走行中に冷却されること等から、サーモラベルでは内部の異常な温度上昇を必ずしも十分に検知できるとは言えないと記載されている。
そのため、特許文献２に記載された発明では、「潤滑剤が充填された転がり軸受の内部の温度を検知し、転がり軸受の外部に向かって伝熱する温度検知手段」と、「前記温度検知手段と接続しかつ温度検知手段から伝えられた熱の温度を表示する表示手段」を、密封型転がり軸受装置に設けている。
これにより、特許文献２に記載された発明では、充填されている潤滑剤が内輪の温度と略等しくなり、この潤滑剤の温度を温度検知手段で検知して、検知された温度が外部に設置された表示手段に表示されるため、転がり軸受の内部の異常な温度上昇を確実に検知して焼き付きを防止できると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−２０００３２号公報
【特許文献２】特開平１１−２８７２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の背景技術のうち、サーモラベルを使用する方法と潤滑剤の温度を検知する方法では、内部の異常な温度上昇を速やかに検知するという点で改善の余地がある。ひずみゲージを用いる方法では、ひずみゲージや配線の設置に手間がかかるという問題点がある。
本発明の課題は、ボールねじに不可欠な部品以外の部品や配線等を設置することなく、内部に異常が発生しているかどうかを速やかに判断できるボールねじを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の一態様のボールねじは、下記の構成(1) 〜(3) を有することを特徴とする。
(1) ねじ軸と、ナットと、複数のボールと、循環部品と、を有する。ねじ軸の軸方向寸法はナットの軸方向寸法より長く、ねじ軸はナットを貫通している。ねじ軸の螺旋溝とナットの螺旋溝とにより、ボールが負荷状態で転動する転動路が形成されている。循環部品は、ボールを転動路の終点から始点に戻すボール戻し路を、ナットに形成する部品である。ボールは、転動路内とボール戻し路内とに配置されている。転動路内を負荷状態で転動するボールを介して、ナットとねじ軸とが相対移動する。
(2) 循環部品は、ナットの外周側に配置された本体部と、ナットを径方向に貫通する二個一組の循環孔に挿入された一対の脚部とを有する。脚部の先端にタングが形成され、タングは転動路内に配置されている。
【０００９】
(3) 循環部品は、温度により可逆的に変色する無機顔料と、合成樹脂と、を含有する樹脂組成物で形成されている。
この態様のボールねじは、下記の構成(4) および(5) の少なくともいずれかを有することができる。
(4) 循環部品は、ボールの移動方向を示すラインに沿って分割された二個の分割体で構成されている。分割体は、温度により可逆的に変色する無機顔料と、合成樹脂と、を含有する樹脂組成物を、射出成形することにより得られたものである。
(5) 循環部品のナットの外側に配置される部分を覆う断熱カバーを有する。断熱カバーは、熱伝導率が低い（例えば０．２０Ｗ／ｍＫ以下である）材料からなるカバーであって、循環部品の色が識別できる透明度を有する。
【００１０】
上述のように、ボールねじでは、ボールが転動路の終点からボール戻し路内に掬い上げられる際に、循環部品のタングに衝突する。そのため、ボールは、ボールねじを構成する部品の中で最も運動量が多く、最も発熱量が大きい部品である。
ねじ軸の螺旋溝、ナットの螺旋溝、またはボールの表面に剥離等の異常が発生している場合、ボールの運動量は異常が発生していない場合よりも多くなるため、ボールの温度も異常が発生していない場合よりもが高くなる。このように温度が高くなっているボールが循環部品を通過するとき、ボールが循環部品の温度を上昇させる。この態様のボールねじでは、循環部品が、温度により可逆的に変色する無機顔料と合成樹脂とを含有する樹脂組成物で形成されているため、循環部品の温度の変化に伴って循環部品の色が変化する。
したがって、この態様のボールねじでは、作動中に循環部品の色を見ることで、内部に異常が発生しているかどうかを速やかに判断することができる。
また、この態様のボールねじが構成(5) を有すると、循環部品の色がボールねじの外部の温度の影響を受けて変化することが防止される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ボールねじに不可欠な部品以外の部品や配線を設置することなく、内部に異常が発生しているかどうかを速やかに判断できるボールねじが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態のボールねじを示す平面図である。
【図２】図１のＡ矢視図である。
【図３】第１実施形態のボールねじを説明する図であって、ナットの断面を示し、ねじ軸は断面にせず、循環部品を分割ラインに沿った断面で示す図である。
【図４】第１実施形態および第２実施形態のボールねじを構成する循環部品を示す斜視図である。
【図５】図４の循環部品を構成する分割体を示す図である。
【図６】第２実施形態のボールねじを示す平面図である。
【図７】図６のＡ矢視図である。
【図８】第２実施形態のボールねじを説明する図であって、ナットの断面を示し、ねじ軸は断面にせず、循環部品を分割ラインに沿った断面で示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明は以下に示す実施形態に限定されない。
［第１実施形態］
第１実施形態のボールねじ１０は、図１〜３に示すように、ねじ軸１と、ナット２と、ボール３と、循環部品４と、取付部品５と、ボルト６を有する。ねじ軸１の軸方向寸法はナット２の軸方向寸法より長く、ねじ軸１はナット２を貫通している。ねじ軸１の螺旋溝１１とナット２の螺旋溝２１とにより、ボール３が負荷状態で転動する転動路が形成されている。循環部品４はボール戻し路４５を形成する部品であり、ボール３は転動路内とボール戻し路４５内に配置されている。
【００１４】
ナット２の外周面の一部に凹部２２が形成されている。凹部２２の底面であるナット２の外側平坦面２２ａに、ナット２を径方向に貫通する二個一組の循環孔２３と、ボルト６の雄ねじを噛み合わせる雌ねじ２４が形成されている。
循環部品４は、図４に示すように、ナット２の外周側に配置される本体部４１と、循環孔２３に挿入される一対の脚部４２とからなる。循環部品４は、ボール３の移動方向を示すラインＬに沿って分割された二個の分割体で構成されている。
【００１５】
循環部品４の分割体４０は、図５に示すように、本体部４１０と一対の脚部４２０とからなり、内部にボール戻し路４５に対応する溝４５０が形成されている。一方の脚部４２０の先端に、タング４２ａが形成されている。本体部４１の下面（脚部４２が延びる側の面）４１ｂが、ナット２の外側平坦面２２ａに接触させる面である。循環部品４の本体部４１と脚部４２との内側境界部４４は丸く形成され、この部分を逃げる逃げ部が、ナット２の循環孔２３の開口端に形成されている。
循環部品４の分割体４０は、バナジウムジルコニウム黄粉末（温度により可逆的に変色する無機顔料）と合成樹脂とを含有する樹脂組成物で形成されている。そのため、循環部品４の色は、その時の温度に応じて変化する。
分割体４０は、例えば、以下の方法（製法１）で製造されたものである。
【００１６】
＜製法１＞
ポリアセタール樹脂のペレットと炭酸カルシウム粉末とバナジウムジルコニウム黄粉末を、ニ軸混練押出機に、質量比でポリアセタール：炭酸カルシウム：バナジウムジルコニウム黄＝１００：１５：１０となるように入れ、ニ軸混練押出機を混練溶融温度２００〜２３０℃で作動させ、コンパウンドのペレットを得る。次に、得られたペレットを、分割体に対応させた金型が取り付けられた射出成形機のホッパーに入れて、ポリアセタール樹脂の通常の射出成形条件で射出成形を行う。
製法１で製造された分割体４０は、６０℃未満で黄色、６０℃以上で橙色となる。
取付部品５は、循環部品４の本体部４１を嵌める凹部５１と、ボルト６の頭部を配置する凹部５２と、凹部５２の底部を貫通する貫通穴５３を有する。
【００１７】
図５に示す同じ分割体４０を二個結合することで循環部品４が組み立てられ、循環部品４の内部に二つの溝４５０からなるボール戻し路４５が形成される。
循環部品４をナット２に取り付ける際には、先ず、ナット２の各循環孔２３に各脚部４２を挿入して、タング４２ａの先端部をねじ軸１の螺旋溝１１内に配置し、ナット２の外側平坦面２２ａに本体部４１を配置する。次に、凹部５１を外側平坦面２２ａ側に向けて取付部品５を本体部４１に嵌め、ボルト６を凹部５２の貫通穴５３に通し、ボルト６の雄ねじをナット２の雌ねじ２４に噛み合わせる。
【００１８】
第１実施形態のボールねじにおいては、温度が高くなっているボール３が、循環部品４のタング４２ａに衝突してボール戻し路４５に入り、循環部品４内を通過することで、循環部品４の温度も高くなる。循環部品４の色は、その時の温度に応じて上述のように変化する。ボールねじの内部に異常が発生している場合、ボール３の温度は８０℃以上となり、循環部品４の温度は６０℃以上となる。これに伴って、循環部品４の温度は黄色から橙色に変化する。
したがって、第１実施形態のボールねじによれば、作動中に循環部品４の色を見ることで、内部に異常が発生しているかどうかを速やかに判断することができる。
なお、ボールねじが機械に組み込まれた状態で循環部品４が隠れる場合は、機械に循環部品４の一部が見える窓を設ける等の工夫を行うことによって、循環部品４の色の変化でボールねじの内部の異常を検知することができる。また、循環部品４が見える状態で行われる寿命試験等では、ボールねじの内部に異常が発生しているかどうかが簡単に確認できる。
【００１９】
［第２実施形態］
第２実施形態のボールねじ１０は、図６〜８に示すように、ねじ軸１と、ナット２と、ボール３と、循環部品４と、透明な被覆部品７と、ボルト６を有する。すなわち、第２実施形態のボールねじ１０は、第１実施形態のボールねじ１０の取付部品５に代えて、循環部品４の取付部品を兼ねた被覆部品７を有する。これ以外は第１実施形態のボールねじ１０と同じである。
被覆部品７は、循環部品４の本体部４１を嵌める凹部７１ａを有する取付部７１と、カバー部７２とからなる。取付部７１は、ボルト６の頭部を配置する凹部７１ｂと、凹部７１ｂの底部を貫通する貫通穴７１ｃを有する。カバー部７２は、本体部４１の取付部７１から外れる部分を覆う薄肉部であって、取付部７１の凹部７１ａに連続する凹部を有する。被覆部品７は、取付部７１の凹部７１ｂとカバー部７２により、循環部品４のナット２から出ている部分を全て覆う。
【００２０】
被覆部品７は断熱カバーに相当し、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂を射出成形することで得られたものである。
循環部品４をナット２に取り付ける際には、先ず、ナット２の各循環孔２３に各脚部４２を挿入して、ナット２の外側平坦面２２ａに本体部４１を配置する。次に、被覆部品７の凹部７１ａを外側平坦面２２ａ側に向けて、取付部７１の凹部７１ａとカバー部７２で本体部４１を覆い、ボルト６を凹部７１ｂの貫通穴７１ｃに通し、ボルト６の雄ねじをナット２の雌ねじ２４に噛み合わせる。
【００２１】
第２実施形態のボールねじにおいては、温度が高くなっているボール３が循環部品４を通過することで、循環部品４の温度も高くなる。循環部品４の色は、その時の温度に応じて上述のように変化する。ボールねじの内部に異常が発生している場合、ボール３の温度は８０℃以上となり、循環部品４の温度は６０℃以上となる。これに伴って、循環部品４の温度は黄色から橙色に変化する。
また、被覆部品（断熱カバー）７の凹部７１ｂとカバー部７２により、循環部品４のナット２から出ている部分の全体が覆われているため、循環部品４の温度がボールねじの外部の温度の影響で変化することが防止される。
【００２２】
したがって、第２実施形態のボールねじによれば、作動中に被覆部品７を介して循環部品４の色を見ることで、内部に異常が発生しているかどうかを速やかに判断することができる。また、第１実施形態のボールねじと比較して、高温の使用環境での異常検知精度が高くなる。
なお、第２実施形態のボールねじは、循環部品４のナットから出ている部分を全て覆う断熱カバーと、循環部品４をナット２に固定するための取付部品と、が一体化された被覆部品７を有するが、断熱カバーと取付部品は別部品であってもよい。
また、第１実施形態および第２実施形態のボールねじを構成する循環部品４の分割体４０は、上述の製法１に代えて下記の製法２で製造することもできる。
【００２３】
＜製法２＞
先ず、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体）樹脂のペレットと炭酸カルシウム粉末とバナジウムジルコニウム黄粉末を、ニ軸混練押出機に、質量比でＦＥＰ：炭酸カルシウム：バナジウムジルコニウム黄＝１００：１５：１０となるように入れ、ニ軸混練押出機を混練溶融温度２１０〜２３０℃で作動させ、コンパウンドのペレットを得る。
次に、得られたコンパウンドのペレットと、ポリアセタール樹脂のペレットと、架橋剤（モルホリンジスルフィド）を、加圧容器内に、質量比でコンパウンド：ポリアセタール：架橋剤＝９０：１００：１０となるように入れ、温度１２０〜１７０℃、圧力１０．１３ＭＰａ以上３０．４以下ＭＰａに、４０分間保持することにより、ＦＥＰとポリアセタールを架橋させる。次に、ＦＥＰとポリアセタールが架橋された樹脂を造粒押出機に入れて、架橋樹脂のペレットを得る。
【００２４】
次に、得られた架橋樹脂のペレットを、分割体に対応させた金型が取り付けられた射出成形機のホッパーに入れて、材料温度２１０〜２３０℃、金型温度５０℃、射出圧力９８ＭＰａの条件で射出成形を行う。
製法２で製造された分割体４０は、６０℃未満で黄色、６０℃以上で橙色となる。
製法２で得られた分割体４０からなる循環部品４は、ポリアセタール樹脂とフッ素樹脂であるＦＥＰとが架橋された合成樹脂製であるため、製法１で得られたポリアセタール樹脂製の分割体４０からなる循環部品４と比較して耐摩耗性が高い。
【００２５】
［循環部品および断熱カバーを構成する材料について］
本発明のボールねじを構成する循環部品は、温度により可逆的に変色する無機顔料と、合成樹脂と、を含有する樹脂組成物で形成されている。
使用可能な合成樹脂としては、ポリアセタール、ポリアミド、ポリエーテルエーテルケトンなどのエンジニアリングプラスチックが挙げられる。このようなエンジニアリングプラスチックにフッ素樹脂が架橋された合成樹脂を用いることで、循環部品の耐摩耗性が向上する。架橋させるフッ素樹脂としては、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）などが挙げられる。
樹脂組成物は、充填剤または受酸剤を含有することが好ましい。
【００２６】
充填剤としては、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、ジルコン、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、チタン酸カリウム、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ベリリア、ジルコニア、フォステライト、ステアタイト、スピネル、ムライト、チタニア等の粉体、又は、これらを球形化したビーズ、ガラス繊維等が挙げられる。難燃効果のある無機充填剤としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、硼酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛等が挙げられる。
温度により可逆的に変色する無機顔料（示温材）としては、バナジウムすず黄、バナジウムジルコニウム黄、プラセオジム黄、クロムチタン黄、アンチモン黄、カドミ黄などが挙げられる。
【００２７】
循環部品を覆う断熱カバーの材質としては、ＡＳ（アクリロニトリルスチレン）樹脂、ＰＣ（ポリカーボネイト）樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）樹脂、ＰＳ（ポリスチレン）樹脂が挙げられる。各樹脂の熱伝導率は、ＡＳ樹脂が０．１５〜０．１６Ｗ／ｍＫ、ＰＣ樹脂が０．１９、ＰＥＴ樹脂が０．１４Ｗ／ｍＫ、ＰＭＭＡ樹脂が０．０２〜０．０３Ｗ／ｍＫ、ＰＳ樹脂が０．１０〜０．１４Ｗ／ｍＫである。
【符号の説明】
【００２８】
１  ねじ軸
１１  ねじ軸の螺旋溝
２  ナット
２１  ナットの螺旋溝
２２  ナットの外周部に設けた凹部
２２ａ  ナットの外側平坦面
２３  ナットを径方向に貫通する二個一組の循環孔
２４  雌ねじ
３  ボール
４  循環部品
４０  循環部品の分割体
４１  循環部品の本体部
４２  循環部品の脚部
４２ａ  循環部品のタング
４５  ボール戻し路
４１０  分割体の本体部
４２０  分割体の脚部
４５０  ボール戻し路に対応する溝
５  取付部品
６  ボルト
７  被覆部品（断熱カバー）
７１  被覆部品の取付部
７１ａ  循環部品の本体部を嵌める凹部
７１ｂ  ボルトの頭部を配置する凹部
７１ｃ  貫通穴
７２  被覆部品のカバー部
１０  ボールねじ
Ｌ  ボールの移動方向を示すライン
【図１】
2015224660.tif 000003
【図２】
2015224660.tif 000004
【図３】
2015224660.tif 000005
【図４】
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【図５】
2015224660.tif 000007
【図６】
2015224660.tif 000008
【図７】
2015224660.tif 000009
【図８】
2015224660.tif 000010