(57)【要約】【課題】ナットの端部に設けられる接触シール部において、シール本体の枚数を一枚で構成した場合であっても、シール性を高める防塵対策とグリス保持対策とを可能にするとともに、安価に製造可能で組み付け性を向上させることができるボールねじ装置を提供する。【解決手段】このボールねじ装置は、ナット２の端部に設けられる接触シール部９が、その内周側の輪郭形状がこれに対向するねじ軸１のボール転動溝４に全周に亘ってねじ軸１の軸直断面にて摺接するように形成された円環板状のシール本体１０と、このシール本体１０の裏面側をナット２の軸方向内側から支えるように装着され且つねじ軸１の軸直断面に対して広がる方向に前記シール本体内周側の輪郭形状をオフセットした相似形状を内周側の輪郭形状にもつとともにシール本体１０よりも硬い素材からなる円環板状の面板１２とを有する。【選択図】図２
2012007685.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に螺旋状のボール転動溝を有するねじ軸と、内周面に螺旋状のボール転動溝を有するナットと、これらのボール転動溝で形成される循環軌道内に配置される複数のボールと、前記ナットの端部に設けられる接触シール部とを備えるボールねじ装置において、
前記接触シール部は、円環板状をなす一枚のシール本体と、該一枚のシール本体の側面をナットの軸方向内側または外側から支えるように装着される円環板状の面板とを有して構成され、
前記シール本体は、その内周側の輪郭形状がこれに対向するねじ軸のボール転動溝に全周に亘ってねじ軸の軸直断面にて摺接するように形成されており、
前記面板は、前記ねじ軸の軸直断面に対して径方向に広がる方向に前記シール本体内周側の輪郭形状をオフセットした相似形状を内周側の輪郭形状にもつとともに、前記シール本体よりも硬い素材からなることを特徴とするボールねじ装置。
【請求項２】
前記面板の内周側の輪郭形状は、前記ねじ軸の軸直断面に対して径方向に広がる方向へのオフセット量が、最小で１００μmから最大で１．５mmまでの範囲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】
前記シール本体および面板は、前記ナットの端部に、汎用の固定部材によって固定されていることを特徴とする請求項１または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、ナットの端部に接触シール部が設けられるボールねじ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボールねじ装置は、ねじ軸、ナットおよび複数のボールを有して構成された直動装置である。ねじ軸の外周面とナットの内周面には、対向する螺旋状のボール転動溝がそれぞれ形成されている。そして、これらのボール転動溝でボールの循環軌道が構成され、この循環軌道をボールが転動することによって、ナットが、ねじ軸に対して相対的に直線移動するようになっている。
【０００３】
ところで、この種のボールねじ装置の用途には、鉄粉や木屑など多種多様な塵埃が舞うような使用環境もある。そのため、ボールねじ装置の寿命や作動性を考えると、そのような使用環境下での防塵対策が必要不可欠である。そこで、防塵対策として、ナットの端部に接触シール部を設け、この接触シール部のシール内周面をねじ軸に接触させ、上記循環軌道内への外部からの異物の侵入を遮断したり、接触シール部にラビリンス構造をもつシールなどを用いたりして対応している。また、接触シール部には、防塵対策の他、ボールねじ装置の潤滑性を向上させるために、ナット内のグリスの保持性やグリスの飛散防止などの潤滑剤保持対策もシール機能として要求されている。
【０００４】
例えば、この種のシール構造に係る先行技術としては特許文献１がある。同文献に記載の技術では、接触シール部として、３枚のシール本体からなる積層シール構造を採用し、それぞれのシール本体をねじ軸に対して接触させている。そして、３枚のシール本体のうち、両側のシール本体は、異物除去部材として硬い素材から形成し、これらに挟まれた内側のシール本体としては、潤滑剤を保持するために柔らかい板状の密封部材（不織布）を用い、これにより、シール性を高める防塵対策と、グリス保持対策とを可能にしている。
また、例えば特許文献２に記載の技術では、防塵対策として、複数枚の薄型のシール本体として、そのシール素材に弾性ゴムや樹脂繊維などを用い、これら複数枚のシール本体を接着剤によって枠形リングによって固定してシール全体をナット端面に設ける構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３６４７２６号公報
【特許文献２】実用新案第２５０８５６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１記載の技術は、複数枚からなるシール本体を用いた積層シール構造を基本とするので、ナットへの複数枚のシール相互の位相調整が困難なことから、組み付け作業者に負担をかけることになる。
また、特許文献２に記載の技術では、専用部品となる枠形のリングを利用して、複数枚のシール本体をナット端面に固定する構造なので、枠形のリングの形状は絞り加工や曲げ加工あるいは削り出し加工などによらなければ形成できない。そのため、専用部品のコストが高くなり、安価に製造する上でも検討の余地が残される。
【０００７】
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、ナットの端部に設けられる接触シール部において、シール本体の枚数を一枚で構成した場合であっても、シール性を高める防塵対策とグリス保持対策とを可能にするとともに、安価に製造可能で組み付け性を向上させることができるボールねじ装置を提供することを目的としている。
【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、本発明は、外周面に螺旋状のボール転動溝を有するねじ軸と、内周面に螺旋状のボール転動溝を有するナットと、これらのボール転動溝で形成される循環軌道内に配置される複数のボールと、前記ナットの端部に設けられる接触シール部とを備えるボールねじ装置において、前記接触シール部は、円環板状をなす一枚のシール本体と、該一枚のシール本体の側面をナットの軸方向内側または外側から支えるように装着される円環板状の面板とを有して構成され、前記シール本体は、その内周側の輪郭形状がこれに対向するねじ軸のボール転動溝に全周に亘ってねじ軸の軸直断面にて摺接するように形成されており、前記面板は、前記ねじ軸の軸直断面に対して径方向に広がる方向に前記シール本体内周側の輪郭形状をオフセットした相似形状を内周側の輪郭形状にもつとともに、前記シール本体よりも硬い素材からなることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係るボールねじ装置によれば、面板が、一枚のシール本体の側面をナットの軸方向内側または外側から支えるように装着され且つねじ軸の軸直断面に対して径方向に広がる方向に前記シール本体内周側の輪郭形状をオフセットした相似形状を内周側の輪郭形状にもつとともに前記シール本体よりも硬い素材からなるので、この面板は、直接的には異物または潤滑剤をシールするものではないが、この面板を装着した側から一枚のシール本体の倒れ（座屈）を支えることができる。
【００１０】
そのため、この面板を、ナットの内側からシール本体の側面を支えるように装着すれば、シール本体がねじ軸と接触する近傍までシール本体の形状を保たせることができる。したがって、面板を用いない場合に比べて、シール本体がねじ軸と接触した場合のシール本体のナットの内側方向への弾性変形を抑制することにより、防塵対策としてのシール性を向上させることができる。
【００１１】
一方、この面板を、ナットの外側からシール本体の側面を支えるように装着すれば、シール本体のナットの外側方向への弾性変形を抑制することにより、潤滑剤保持対策としてのグリスの密封性を向上させることができる。
さらに、この面体を二枚使用し、一枚のシール本体をその両側から挟むように用いることによって、シール性を高める防塵対策のみならず、グリスの飛散防止などの潤滑剤保持対策をも同時に行なうことができる。
【００１２】
また、本発明に係るボールねじ装置によれば、接触シール部は、シール本体および面板のいずれもが円環板状の構成なので、枠形のリング等の専用部品を用いた例に比べて、安価に製造可能である。そして、本発明に係るボールねじ装置によれば、シール本体が一枚のみの構成なので、上記例示した特許文献記載の技術のように、複数枚のシール本体から構成する接触シール部の構造に比べて、複数枚のシール本体相互の位相調整が不要である。したがって、組み付け性を向上させることができる。
ここで、本発明に係るボールねじ装置において、シール本体と面板とのナットへの装着時の周方向の位置（位相）合わせを一層容易にするために、シール本体と面板の外周の一部にＵ字状の切り欠き溝を設ければ、これを合い印とすることができるため、組み付け性を更に向上させる上で好適である。
【００１３】
また、シール本体および面板が、前記ナットの端部に、汎用の固定部材によって固定されていれば、専用部品を用いずに安価に製造可能とし、組み付け性を更に向上させる上で一層好適である。なお、汎用の固定部材としては、例えば、Ｃ形止め輪やボルトなどを使用することができる。
また、本発明に係るボールねじ装置において、前記面板の内周側の輪郭形状を、前記ねじ軸の軸直断面に対して径方向に広がる方向へのオフセット量が、１００μm以上１．５mm以下の範囲とすれば、ねじ軸との接触を避けつつもシール本体の倒れを抑える上で好適である。なお、このオフセット量が１００μm未満であると、面板の内周側がねじ軸と接触して、トルクの上昇や、最悪の場合にはねじ軸の剥離を引き起こすおそれがある。また、オフセット量が１．５mmを超えるとシール本体の倒れを抑える作用が不十分となるおそれがある。
【発明の効果】
【００１４】
上述のように、本発明に係るボールねじ装置によれば、ナットの端部に設けられる接触シール部において、シール本体の枚数を一枚で構成した場合であっても、シール性を高める防塵対策とグリス保持対策とを可能にするとともに、安価に製造可能であり組み付け性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態におけるボールねじ装置の構成を示す平面図であり、同図では、ナットのみをナットの軸線を含む面で切断した状態で示している。
【図２】図１のボールねじ装置の要部断面図である。
【図３】接触シール部を構成するシール本体の平面図である。
【図４】接触シール部を構成する面板の平面図である。
【図５】本発明の接触シール部の作用（異物に対する様子）を説明する図であり、同図(a)は比較例（面板を有しない）、同図(b)はオフセット量Ｔが大きい場合（１．５mm）の本発明例、同図(c)はオフセット量Ｔが小さい場合（１００μm）の本発明例である。
【図６】接触シール部の変形例を説明する要部断面図（図２に対応する図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。
このボールねじ装置は、図１に示すように、ねじ軸１、ナット２、および複数のボール３を備えて構成されている。
ねじ軸１には、その外周面に、螺旋状のボール転動溝４が形成されており、ナット２には、その内周面に、ねじ軸１のボール転動溝４に対向して設けられた螺旋状のボール転動溝５が形成されている。そして、ナット２内に位置するねじ軸１のボール転動溝４とナット２のボール転動溝５とによって、ボール３の循環軌道６がナット２内に構成され、この循環軌道６内に複数のボールが配置されている。本実施形態の例は循環軌道６を二条有する例である。なお、同図の例は、隣接するボール３同士の間に間座（セパレータ）７が介装されている例であり、これにより、円滑な循環が可能になっている。
【００１７】
さらに、ナット２の外周面２３には切欠部２１が形成されており、この切欠部２１に略Ｕ字形をなすチューブ状の循環通路８が各循環軌道６それぞれに配置されている。なお、各循環通路８は、循環通路押え８１で切欠部２１に固定してある。このような構成により、ボール３が循環通路８および循環軌道６を転動することによって、ナット２は、ねじ軸１に対して相対的に直線移動するようになっている。
【００１８】
また、ナット２の軸方向一端（同図では左端）には、ナット２をテーブル等に固定するためのフランジ２２が設けてある。そして、ナット２の両端であって、フランジ２２とねじ軸１との間、およびナット２の軸方向他端部とねじ軸１との間は、接触シール部９のシール本体１０によって塞がれている。ここで、この接触シール部９は、シール性の向上を可能にするとともに、安価に製造可能で組み付け性を向上させ得る構造を有している。以下、この接触シール部９について詳しく説明する。
【００１９】
図２に要部を拡大図示するように、この接触シール部９は、略円環板状のシール本体１０と、このシール本体１０の倒れ（座屈）を抑える略円環板状の面板１２と、これらをナット２の端面に固定する固定部材としてのボルト１４とを有して構成されている。
シール本体１０は、薄板状の弾性ゴムや樹脂繊維などで形成され、図３に平面図を示すような円環状をなしており、その外径１０ｇは、ナット２端部の接触シール部９装着用の凹部２ａ（図２参照）に嵌め込み可能な径の円形である。また、その内周側の輪郭形状１０ｎは、ねじ軸１の軸直断面において対向するねじ軸１のボール転動溝４に整合させて軸芯方向（狭まる方向）の相似形としており、ねじ軸１又はナット２の相対回転時に、ボール転動溝４を含むねじ軸１に対して全周に渡って完全に密着して摺接する形状になっている。
【００２０】
一方、面板１２は、シール本体１０よりも硬い素材から形成されている。シール本体１０よりも硬い素材としては、例えば、金属またはシール素材よりも十分に硬い高分子材料またはセラミクスを用いる。この例では、金属板を用いている。そして、この面板１２の形状は、図４に平面図を示すような円環状をなし、その外径１２ｇはシール本体１０の外径と同一径である。これに対し、その内側の輪郭形状は、シール本体１０に対して、外径方向に広がる方向の相似形としている。
【００２１】
詳しくは、この面板１２の内側の輪郭形状は、ねじ軸１の軸直断面に対して、広がる方向にシール本体１０内周側の輪郭形状をオフセットした相似形状を内周側の輪郭形状にもつ。ここで、この外側へのオフセット量Ｔは、最小でも１００μm以上最大でも１．５mm以下の範囲が好ましい。オフセット量Ｔをこの範囲にすれば、ねじ軸１との接触を避けつつもシール本体１０の倒れを抑える上で好適である。なお、オフセット量Ｔが１００μm未満であるとねじ軸１と接触して、ボールねじ装置のトルクの上昇や、最悪の場合にはねじ軸１の剥離を引き起こすおそれがある。また、１．５mmを超えるとシール本体１０の倒れを抑える作用が不十分となるおそれがある（後述の作用の説明参照）。
【００２２】
そして、本実施形態の例では、面板１２は、ナット２の軸方向内側からシール本体１０の裏面側を支えるように設けられている。これにより、接触シール部９装着用の凹部２ａに装着した状態において、シール本体１０の先端部１０ｓにナット２の外側からの異物が当たったときに、この異物による押圧の抵抗によってシール本体１０がナット２の内側方向に押し込まれないようになっている。
【００２３】
また、本実施形態の例では、図３および図４に平面図を示すように、シール本体１０と面板１２には、相互の装着時の周方向での位置を調整するために、Ｕ字状の切り欠き溝１０ｋ、１２ｋを、同一位相（周方向の対向位置が同じ）にそれぞれ設けている。また、本実施形態の例では、これら切り欠き溝１０ｋ、１２ｋの形成された位置は、二本のボルト１４を締結するための雌ねじ（不図示）の加工された位置に対向する位置に設けられており、切り欠き溝１０ｋ、１２ｋの幅はボルト１４のねじ径よりも広い。これにより、シール本体１０と面板１２をナット２に装着するときには、相互の各切り欠き溝１０ｋ、１２ｋを重ね合わせて接触シール部９装着用の凹部２ａに嵌め込み、ナット２周方向でのボルト１４の雌ねじと同じ位置に位置合わせし、その後、二本のボルト１４によってナット２によって共締めすることで容易に固定できるようになっている。
【００２４】
次に、このボールねじ装置の作用・効果について説明する。
上述したように、このボールねじ装置は、ナット２の両端部に設けられる接触シール部９に、直接的には異物または潤滑剤をシールするものではない面板１２が装着されている。そして、この面板１２は、一枚のシール本体１０の側面をナット２の軸方向内側から支えるように装着され、ねじ軸１の軸直断面に対して径方向に広がる方向にシール本体１０内周側の輪郭形状をオフセットした相似形状を内周側の輪郭形状にもつとともに、シール本体１０よりも硬い素材からなるので、この面板１２を装着した側から一枚のシール本体１０の倒れ（座屈）を支えることができる。
【００２５】
すなわち、図５(a)に要部を拡大して示す比較例のように、この面板１２を有しない構成とした場合には、同図に示す移動方向にねじ軸１が移動するとき、弾性ゴムや樹脂繊維を成形したシール本体１０のみでは、ナット２の外側からの異物Ｇがシール本体１０の先端部１０sに当たると、この抵抗によってシール本体１０がナット２の内側方向（同図での左方向）に押し込まれてしまう。そのため、シール本体１０の剛性が弱ければ容易に変形するため、シール性が低下して異物Ｇがナット内の循環軌道６に侵入するおそれがある。
【００２６】
これに対し、同図(b)ないし(c)に示す本発明例の構成であれば、シール本体１０の側面をナット２の軸方向内側から支えるように面板１２を装着しているので、シール本体１０がねじ軸１と接触する近傍までシール本体１０の形状を保たせることができる。そのため、ナット２の外側からの異物Ｇがシール本体１０の先端部１０sに当たっても、面板１２を用いない比較例に比べて、シール本体１０がねじ軸１と接触した場合のシール本体１０のナット２の内側方向への弾性変形を抑制することができる。したがって、防塵対策としてのシール性を向上させることができる。
【００２７】
ここで、このボールねじ装置によれば、面板１２の内周側の輪郭形状を決定するに際し、ねじ軸１の軸直断面に対して径方向に広がる方向へのオフセット量Ｔを、１００μm以上１．５mm以下の範囲としているので、ねじ軸との接触を避けつつもシール本体の倒れを抑える上で好適である。
すなわち、図５(b)に示すように、このオフセット量Ｔが大きい場合（１．５mm）には、ねじ軸１との接触のおそれはないものの、１．５mmを超えるとシール本体の倒れを抑える作用が不十分となるからである。また、同図(c)に示すように、オフセット量Ｔが小さい場合（１００μm）には、シール本体１０の倒れを確実に抑える上で好適であるものの、オフセット量Ｔが１００μm未満であると、ねじ軸１との接触のおそれがあるからである。
【００２８】
また、このボールねじ装置によれば、接触シール部９は、シール本体１０および面板１２のいずれも円環板状の構成であり、さらに、これらの固定にも、汎用の固定部材であるボルト１４を採用しているので、接触シール部９を安価に製造可能である。
そして、このボールねじ装置によれば、上記例示した特許文献記載の技術のように、複数枚のシール本体から構成する接触シール部の構造に比べて、シール本体１０が一枚のみの構成なので、複数枚のシール本体相互の位相調整が不要である。したがって、組み付け性を向上させることができる。
【００２９】
さらに、このボールねじ装置によれば、シール本体１０と面板１２の外周の一部にＵ字状の切り欠き溝１０ｋ、１２ｋを同一位相（周方向の対向位置が同じ）にそれぞれ設けているので、これを合い印とすることができる。そのため、シール本体１０と面板１２とのナット２への装着時の周方向の位置（位相）合わせが容易であり、組み付け性を更に向上させることができる。なお、本発明に係る面板１２の内周形状は、上述のオフセット量Ｔを有するので、複数枚のシール本体相互の位相調整を行なう場合に比べて、本発明でのシール本体１０と面板１２とのナット２への装着時の周方向の位置（位相）合わせは、位置合わせの許容差が大きい。したがって、この点においても組み付け容易といえる。
なお、本発明に係るボールねじ装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、隣接するボール３同士の間に間座（セパレータ）７が介装されている例で説明したが、間座（セパレータ）７を介装しない構成としてもよい。
【００３０】
また、例えば図２に示す実施形態では、面板１２を、ナット２の軸方向内側からシール本体１０の側面を支えるように装着した例で説明したが、これに限定されない。
つまり、給脂穴の位置が、例えばナット２のフランジ２２側にある場合にグリスの補給を行なうと、シール本体１０の剛性が弱い場合には、シール本体１０が変形して、その変形によって生じた隙間からグリスが漏れ出してしまうおそれがある。そこで、このような場合には、上記面板１２を、ナット２の軸方向外側からシール本体１０の側面を支えるように装着するようにしてもよい。
【００３１】
このような構成であれば、面板１２をシール本体１０の外側を向く面に沿って取り付けているので、内側から漏れ出るグリスの圧力に対してその反発板としての働きをさせることができる。そのため、シール本体１０のナット２の外側方向への弾性変形を抑制することにより、潤滑剤保持対策としてのグリスの密封性を向上させることができる。
さらに、この面体１２を二枚使用して、一枚のシール本体１０をその両側から挟むように用いることによって、シール性を高める防塵対策のみならず、グリスの飛散防止などの潤滑剤保持対策をも同時に行なうことができる。勿論、面板の使用数は一または二枚に限らず、両端面に取り付けた接触シール部９のシール性を向上させるために、３枚以上の複数枚を使用してもよい。この場合、面板を複数枚使用するときは、シール本体１０を中心としてナット２の軸方向の内外に交互に増やしていくことが望ましい。
【００３２】
また、上記実施形態では、汎用部品である固定部材としてボルト１４を用いた例で説明したが、これに限らず、図６に示す変形例のように、ボルト１４に替えて、汎用の固定部材としてＣ形止め輪１６によって端面から軸方向への移動を拘束するようにしてもよい。Ｃ形止め輪１６によっても、その装着時の締め代により回転方向にも同時に動かないように拘束することができる。なお、Ｃ形止め輪１６を用いる場合には、ボルト１４用の雌ねじ加工に替えて、接触シール部９装着用の凹部２ａに、Ｃ形止め輪１６装着用の円環溝２ｍを加工する。
【符号の説明】
【００３３】
１・・・ねじ軸
２・・・ナット
３・・・ボール
４・・・（ねじ軸の）ボール転動溝
５・・・（ナットの）ボール転動溝
６・・・循環軌道
７・・・間座（セパレータ）
８・・・循環通路
９・・・接触シール部
１０・・・シール本体
１２・・・面板
１４・・・ボルト（固定部材）
１６・・・Ｃ形止め輪（固定部材）
１８・・・切り欠き溝
２１・・・切欠部
２２・・・フランジ
８１・・・循環通路押さえ
Ｇ・・・異物
【図１】
2012007685.tif 000003
【図２】
2012007685.tif 000004
【図３】
2012007685.tif 000005
【図４】
2012007685.tif 000006
【図５】
2012007685.tif 000007
【図６】
2012007685.tif 000008