(57)【要約】【課題】ボールねじ装置に設ける円環状の潤滑リングにおいても軸転動溝への潤滑剤の円滑な供給を行う手段を提供する。【解決手段】外周面に螺旋状の軸転動溝を形成したねじ軸と、内周面に軸転動溝に対向するナット転動溝を形成したナットとを有し、軸転動溝とナット転動溝とを複数の転動球を介して螺合させたボールねじ装置において、ナットの端部にねじ軸に摺接する潤滑剤含有材からなる潤滑リングを設け、この潤滑リングに穴を形成し、穴に軸転動溝に嵌合する潤滑ボールを組込む。【選択図】        図１
2005042746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に螺旋状の軸転動溝を形成したねじ軸と、内周面に前記軸転動溝に対向するナット転動溝を形成したナットとを有し、前記軸転動溝とナット転動溝とを複数の転動球を介して螺合させたボールねじ装置において、
前記ナットの端部に、前記ねじ軸に摺接する潤滑剤含有材からなる潤滑リングを設け、該潤滑リングに穴を形成し、該穴に前記軸転動溝に嵌合する潤滑ボールを組込んだことを特徴とするボールねじ装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記潤滑ボールが、潤滑剤含有材からなることを特徴とするボールねじ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械や精密機械等の移動体の送り機構等に用いられるボールねじ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ボールねじ装置にはグリース等の潤滑剤が塗布され、ねじ軸の軸転動溝やナットのナット転動溝と転動球との間に油膜を形成させて円滑な作動を行わせているが、グリース等は温度や水分、異物等の影響により比較的短期間で潤滑剤としての機能が低下するため、定期的にその補充作業を行う必要がある。
【０００３】
このような補充作業の煩雑さを解消するために従来のボールねじ装置は、ねじ軸に設けた螺旋状の軸転動溝とナットに設けたナット転動溝とを転動球を介して螺合させ、ナットの端部に潤滑剤含有ポリマからなる円環状の潤滑リングを設け、この潤滑リングの内周面をねじ軸の外周面に摺接させてねじ軸の潤滑を行っている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−８１１０３号公報（第４−５頁
【００３２】−
【００３８】、第１図、第２図、第３図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の技術においては、潤滑剤を含んだ潤滑リングの内周面がねじ軸の外周面にのみ摺接する構成となっているため、軸転動溝と潤滑リングの内周面との間に空間が生じ、非常に過酷な環境下で長寿命が要求される場合には潤滑剤の供給が不十分になる可能性があるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、円環状の潤滑リングにおいても軸転動溝への潤滑剤の円滑な供給を行う手段を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、外周面に螺旋状の軸転動溝を形成したねじ軸と、内周面に前記軸転動溝に対向するナット転動溝を形成したナットとを有し、前記軸転動溝とナット転動溝とを複数の転動球を介して螺合させたボールねじ装置において、前記ナットの端部に、前記ねじ軸に摺接する潤滑剤含有材からなる潤滑リングを設け、該潤滑リングに穴を形成し、該穴に前記軸転動溝に嵌合する潤滑ボールを組込んだことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明によるボールねじ装置の実施の形態について説明する。
図１は実施の形態のボールねじ装置を示す部分断面図、図２は実施の形態の潤滑リングを示す断面図、図３はその正面図、図４はその斜視図である。
【０００９】
図１において、１はボールねじ装置である。
２はボールねじ装置１のねじ軸であり、合金鋼等の鋼材で製作され、その外周面には略半円弧形状の軸転動溝３が所定のリードで螺旋状に形成されている。
４はボールねじ装置１のナットであり、合金鋼等の鋼材で製作され、その内周面には軸転動溝３と対向する略半円弧形状のナット転動溝５が形成されている。
【００１０】
６は転動球であり、合金鋼等の鋼材またはセラミック材等で製作された球体である。
７は潤滑リングであり、図２、図３、図４に示すように略半円筒状のリング片７ａ、７ｂの両側の端面を一定の隙間δを介して互いに対向させて略円環状に構成し、ナット４の片側または両側の端部に配置される。
【００１１】
８はガータスプリングであり、バネ鋼等の鋼線をコイル状に成形し、その端部を溶接、ロー付等による接合またはその端部をフック状に成形して係止したリング状のバネ部材であって、両方のリング片７ａ、７ｂの外周面に設けられたスプリング嵌合溝９に嵌め込まれてリング片７ａ、７ｂを軸芯方向に付勢する付勢力を発揮する。
【００１２】
これにより、ねじ軸２が回転したときにリング片７ａ、７ｂの内周面が所定の押圧力でねじ軸２の外周面に摺接する。
１０は回止め穴であり、両方のリング片７ａ、７ｂの外周面の頂部付近を軸芯方向に掘り込んで形成された穴であって、ナット４の端部の潤滑リング嵌合部４ａに設けられた図示しないピンに嵌合してリング片７ａ、７ｂの回転および軸方向の移動を停止させる。
【００１３】
１１は潤滑ボールであり、金属材料または樹脂材料で製作された球体である。
１２は長穴であり、一方のリング片７ｂの内周面を半径方向外側に向かって掘り込み、軸方向に伸張させて形成した長円形の穴であって、リング片７ｂの内周面に複数設けられ、長穴１２にねじ軸２の軸転動溝３に嵌合させた潤滑ボール１１が組込まれる。
【００１４】
上記の軸転動溝３とナット転動溝５とは図示しないリターンチューブ等の連結路により連結されて循環転動路を形成し、この循環転動路に複数の転動球６と所定の量の潤滑剤、例えばグリースとが封入される。これにより軸転動溝３とナット転動溝５とが転動球６を介して螺合し、ねじ軸２の回転に伴って転動球６が循環転動路を循環しながら転動する。
【００１５】
また、潤滑リング７は、潤滑剤を供給するためにねじ軸２との摺接による摩擦熱等で潤滑剤が滲み出すように潤滑剤含有材により製作される。
この潤滑リング７の製作は、多孔質の焼結材やセラミック材、合成樹脂材に潤滑油等を含浸させた潤滑剤含有材を用いて製作してもよく、合成樹脂に潤滑油を混ぜ合わせた潤滑剤含有ポリマを潤滑剤含有材として射出成形等の成形手段により成形して製作するようにしてもよい。
【００１６】
潤滑剤含有材の一例としての潤滑剤含有ポリマは、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−オレフィン油等の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等のエーテル油、フタル酸エステル油等のエステル油等を単独または複数混合して混ぜ合わせた原料を樹脂の融点以上に加熱して溶融した後に冷却して固化させたものである。
【００１７】
この場合に、上記の潤滑剤に酸化防止剤、錆止め剤、磨耗防止剤、あわ消し剤、極圧剤等の添加剤を予め添加して用いるようにしてもよい。
上記の潤滑剤含有ポリマは、ポリオレフィン系樹脂を１０〜５０重量％とし、潤滑剤を９０〜５０重量％とした組成比とすることが望ましい。ポリオレフィン系樹脂が１０重量％未満の場合は、必要とする硬さや強度を得ることが難しく、負荷がかかったときに初期の形状を維持することが困難であり、ポリオレフィン系樹脂が５０重量％を超える場合、つまり潤滑剤が５０重量％未満の場合は、潤滑油の供給量が少なくなってボールねじ装置１の寿命が低下するからである。
【００１８】
また、上記の合成樹脂の群は、その平均分子量が７００〜５ｘ１０６の範囲に及んでおり、平均分子量７００〜５ｘ１０４というワックス（例えばポリエチレンワックス）に分類されるものと、平均分子量１ｘ１０４〜１ｘ１０６という比較的低分子量のものと、平均分子量１ｘ１０６〜５ｘ１０６という超高分子量のものとを単独または必要に応じて混合して用いる。
【００１９】
比較的低分子量のものと潤滑剤とを組合せた場合は、一定の機械的強度、潤滑剤供給能力、保油性を有する潤滑剤含有ポリマが得られる。
この比較的低分子量のものの一部をワックスに分類されるものに置き換えた場合は、機械的強度は低下するが、ワックスに分類されるものと潤滑油との分子量の差が小さいために潤滑油との親和性が高くなり、潤滑剤含有ポリマの保油性が向上して長期間にわたる潤滑剤の供給が可能になる。
【００２０】
なお、ワックスとしては上記のポリエチレンワックス等のポリオレフィン系のものの他、融点が１００〜１３０℃の範囲にある炭化水素系のもの、例えばパラフィン系合成ワックスを用いるようにしてもよい。
一方、比較的低分子量のものの一部を超高分子量のものに置き換えた場合は、機械的強度を向上させることができるが、超高分子量のものと潤滑油との分子量の差が大きくなるために潤滑油との親和性が低くなり、保油性が低下して潤滑剤含有ポリマからの潤滑剤の滲み出しが速くなって潤滑剤の供給量が不十分となるまでの時間が短くなり、ボールねじ装置１の寿命を低下させることになる。
【００２１】
このため、成形性、機械的強度、保油性、潤滑剤供給量のバランスを考慮すると、潤滑剤含有ポリマは、ワックスに分類されるものを０〜５重量％、比較的低分子量のものを８〜４８重量％、超高分子量のものを２〜１０重量％の範囲で組合せて３つの樹脂の合計を１０〜５０重量％とし、潤滑剤を９０〜５０重量％とした組成比とすることが望ましい。
【００２２】
また、本実施の形態の潤滑剤含有ポリマの機械的強度を向上させるために上記のポリオレフィン系樹脂に以下に示す熱可塑性樹脂および／もしくは熱硬化性樹脂を添加するようにしてもよい。
熱硬化性樹脂としては、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミドイミド、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂）等の樹脂材料を用いることができる。
【００２３】
また、熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂材料を用いることができる。
更に、ポリオレフィン樹脂とそれ以外の樹脂とをより均一な状態で分散させるために適切な相溶化剤を加えるようにしてもよく、機械的強度を更に向上させるために充填剤、例えば炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、チタン酸カリウムウィスカやホウ酸アルミニウムウィスカ等の無機ウィスカ、ガラス繊維や金属繊維等の無機繊維、これらの無機繊維を布状に編組したもの、およびカーボンブラックや黒鉛粉末、カーボン繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維等の有機化合物を単独または複数組合せて添加するようにしてもよい。
【００２４】
更に、ポリオレフィン系樹脂の熱による劣化を防止するために、Ｎ，Ｎ‘−ジフェニル−Ｐ−フェニルジアミン、２，２‘−メチレンビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）等の酸化防止剤を添加するようにしてもよく、光による劣化を防止するために、２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクトキシベンゾフェノン、２（２‘−ヒドロキシ−３‘−ｔ−ブチル−５‘−メチル−フェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール等の紫外線吸収剤を添加するようにしてもよい。
【００２５】
上記のポリオレフィン系樹脂および潤滑剤以外の全ての添加剤の添加量は、添加剤全体として成形原料全体の２０重量％以下であることが潤滑剤の供給能力を維持する上で望ましい。
上記の潤滑剤含有材を用いた潤滑リング７は、その内周面をねじ軸２の外周面に摺接させてナット４の端部の潤滑リング嵌合部４ａに配置すれば潤滑剤の供給機能に加えてシール部材としての機能を発揮することができ、ボールねじ装置１の寿命低下の原因となる水や塵埃の浸入をも抑制することができる。
【００２６】
上記の構成の作用について説明する。
ボールねじ装置１は、ねじ軸２の軸転動溝３とナット４のナット転動溝５とを対向させて転動球６を介して螺合させ、潤滑リング７の一方のリング片７ｂに形成されている長穴１２に潤滑ボール１１を載置し、この潤滑ボール１１を軸転動溝３に嵌合させ、他方のリング片７ａをリング片７ｂに対向させてこれらをガータスプリング８によりねじ軸２に組付けて潤滑リング７とし、これをナット４の端部に設けた潤滑リング嵌合部４ａに挿入して、図示しないピンを回止め穴１０に嵌合させて組立てる。
【００２７】
そして、ねじ軸２が回転すると、ねじ軸２に摺接する潤滑リング７から潤滑剤が滲み出し、長穴１２に組込んだ潤滑ボール１１が軸転動溝３と長穴１２の間で転動して潤滑剤が軸転動溝３に円滑に供給される。
なお、長穴１２に組込む潤滑ボール１１の数は１個あれば足りるが、軸転動溝３の条数が複数の場合は１条につき１個の潤滑ボール１１を組込むようにする。
【００２８】
また、１条に対して複数の潤滑ボールを組込む場合は、ねじ軸２の軸転動溝３のリードを考慮して定めるようにする。これにより潤滑剤の供給を更に円滑に行うことができる。
更に、上記の長孔は円形の穴であっても同様に機能させることができる。
以上説明したように、本実施の形態では、潤滑剤含有材からなる潤滑リングに穴を形成し、この穴に軸転動溝に嵌合する潤滑ボールを組込むようにしたことによって、潤滑リングと軸転動溝とを潤滑ボールを介して接続することができ、軸転動溝への潤滑剤の供給を円滑に行うことが可能になり、ボールねじ装置の寿命を向上させることができる。
【００２９】
また、潤滑リングに形成する穴をねじ軸の軸方向に伸張する長穴としたことによって、潤滑リングをナットに組込む際の位置精度を精緻に管理する必要がなくなり、潤滑リングの組込み性を向上させることができる。
更に、潤滑リングに複数の長穴を設けるようにしたことによって、ねじ軸のリードの変更や条数の増減に容易に対応することができる。このことは成形型を用いて潤滑リングを成形する場合の成形型の削減に有効である。
【００３０】
なお、本実施の形態では、潤滑リングの一方のリング片のみに長穴を形成するとして説明したが、両方のリング片に長穴を形成するようにしてもよく、一方のリング片を２個用いて潤滑リングを構成するようにしてもよい。
また、潤滑ボールは金属材料や樹脂材料を用いた球体として説明したが、焼結材等の潤滑剤を含むことができる多孔質の材料を用いればその潤滑剤供給効果をより高めることができ、上記の潤滑剤含有材のように潤滑剤を含んだ材料を用いるようにすれば潤滑剤供給効果をより一層高めることができる。
【００３１】
更に、本実施の形態では、ボールねじ装置の転動球の循環方式をリターンチューブを連結路として循環させるチューブ式の循環方式として説明したが、循環方式はチューブ式に限らず連結路をこま式やエンドキャップ式等とした循環方式であっても上記と同様の効果を得ることができる。
更に、本実施の形態ではボールねじのねじ軸を回転させてナットを移動させるとして説明したが、ねじ軸を固定してナットを回転させる形式のボールねじに本発明を適用しても同様の効果を奏することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明は、潤滑剤含有材からなる潤滑リングに長穴を形成し、この長穴に軸転動溝に嵌合する潤滑ボールを組込むようにしたことによって、軸転動溝への潤滑剤の供給を円滑に行うことができ、ボールねじ装置の寿命を向上させることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態のボールねじ装置を示す部分断面図
【図２】実施の形態の潤滑リングを示す断面図
【図３】実施の形態の潤滑リングを示す正面図
【図４】実施の形態の潤滑リングを示す斜視図
【符号の説明】
１    ボールねじ装置
２    ねじ軸
３    軸転動溝
４    ナット
４ａ  潤滑リング嵌合部
５    ナット転動溝
６    転動球
７    潤滑リング
７ａ、７ｂ  リング片
８    ガータスプリング
９    スプリング嵌合溝
１０  回止め穴
１１  潤滑ボール
１２  長穴
【図１】
2005042746.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005042746.tif 000006