(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に螺旋状のねじ溝を形成したねじ軸と、このねじ軸に外嵌し、内周面に螺旋状のねじ溝を形成したナットと、対向する両ねじ溝によって形成した転動路内に収容した複数のボールと、前記ナットの端部内周に形成した大径段部に装着し、前記ねじ軸のねじ溝に所定のすきまを介して係合する突部を内周に有する取付部材とを備えたボールねじにおいて、
前記大径段部の底部に径方向に延びる環状凹部を形成し、この大径段部に前記取付部材を所定の径方向すきまを介して遊嵌すると共に、この径方向すきまにピンを圧入し、そのピンの先端を塑性変形させて前記環状凹部に係合したことを特徴とするボールねじ。
【請求項２】
前記ピンの先端に丸みを設けた請求項１に記載のボールねじ。
【請求項３】
前記ピンの先端を尖塔形状に形成した請求項１または２に記載のボールねじ。
【請求項４】
前記ピンの先端部外周にスリットを形成した請求項１乃至３いずれかに記載のボールねじ。
【請求項５】
前記ピンの基端部に凸部を形成した請求項１乃至４いずれかに記載のボールねじ。
【請求項６】
前記ピンを円周方向等配に少なくとも３ヶ所に圧入した請求項１乃至５いずれかに記載のボールねじ。
【請求項７】
前記取付部材の外周に軸方向に延びる凹部を形成し、この凹部と前記大径段部内径間に前記ピンを圧入した請求項１乃至６いずれかに記載のボールねじ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボールねじのナットに装着する例えば防塵用シールのような取付部材の固定構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ボールねじは、ねじ軸の外周面に設けた螺旋状のボール溝と、ねじ軸に外嵌したナットの内周面に設けた螺旋状のボール溝との間に複数のボールを配し、ねじ軸（またはナット）の回転動力を、ボールを介してナット（またはねじ軸）の推力に変換するものである。こうしたボールねじを、例えば工作機械に適用した場合、作動時に切削屑、切削油等の異物がねじ軸に付着してナット内に侵入すると、ボールやボール溝の摩耗が増大し、作動不良になってボールねじの寿命低下を招来することがある。これを防止すると共に、ナットの内部に充填した潤滑剤の漏洩を防止するために、一般的にボールねじのナットに防塵用シールを固定して取り付けることが行われている。
【０００３】
従来のボールねじナットへのシールの固定構造としては、例えば図５のようなものが知られている。これは、ボールねじ軸５０にボール５１を介して螺合したボールねじナット５２の両端部に、シール取付用の大径段部５３を形成すると共に、この大径段部５３の内周面に開口する径方向のねじ孔５４を穿設している。すなわち、ボールねじナット５２の外周面５２ａ、およびフランジ周面（図示せず）からそれぞれの大径段部５３に貫通する半径方向のねじ孔５４を１個または２個穿設している。大径段部５３の奥行き寸法はシール５５の幅寸法と同一とし、これにシール５５を嵌合した後、ねじ孔５４に止めねじ５６を締結することによりシール５５を円周方向、および軸方向に固定する構造である。
【０００４】
しかし、図５に示した従来のナットのシール固定構造においては、ねじ孔５４に螺合した止めねじ５６でシール５５を固定する構造であるから、ボールねじナット５２にねじ孔５４を加工することが必要となり、タップ下孔加工やタップ加工等の作業工程を要し、さらにはシール５５の固定を確実に行うには、ねじ孔５４を円周方向の二ヶ所に設けなければならず、一層加工に手間がかかり、生産性を低下させていた。
【０００５】
このような手間のかかるねじ孔加工を必要としない簡単な固定構造として、図６（ａ）（ｂ）に示すようなものもある。（ｂ）は（ａ）のＡ部を拡大したものである。これは、ねじ軸６０にボール６１を介して螺合するナット６２の少なくとも一方の端部に、シール６５を装着する大径段部６３を形成し、この大径段部６３の内周面に径方向の貫通孔６４を穿設すると共に、シール６５の周面には、この貫通孔６４に対応して径方向のピン挿入穴６６を設けている。また、貫通孔６４とピン挿入穴６６とが接続する箇所に係合凹部６７を設けている。
【０００６】
一方、図６（ｃ）に示すように、ピン部材６８には胴部に凸部６９を設け、１ヶ所スリット７０を形成することによりピン部材６８を容易に弾性変形させて貫通孔６４内に挿入し、その先端をピン挿入穴６６に係合させ、シール６５を固定すると共に、凸部６９を係合凹部６７に係合させてピン部材６８を抜け止めするようにしている（特開平６−２１３２９９号公報参照）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６に示した従来のナットのシール固定構造では、手間のかかるねじ孔の加工が不要となるも、依然ナット６２に径方向の貫通孔６４を二ヶ所に設ける必要があり、生産性向上が難しいという問題点が残っていた。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、従来のような手間のかかる貫通孔加工を必要とせず、ナットの加工が簡単で、かつシールの取り付け、取り外しも簡便にでき、低コストなボールねじを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１記載の発明は、外周面に螺旋状のねじ溝を形成したねじ軸と、このねじ軸に外嵌し、内周面に螺旋状のねじ溝を形成したナットと、対向する両ねじ溝によって形成した転動路内に収容した複数のボールと、前記ナットの端部内周に形成した大径段部に装着し、前記ねじ軸のねじ溝に所定のすきまを介して係合する突部を内周に有する取付部材とを備えたボールねじにおいて、前記大径段部の底部に径方向に延びる環状凹部を形成し、この大径段部に前記取付部材を所定の径方向すきまを介して遊嵌すると共に、この径方向すきまにピンを圧入し、そのピンの先端を塑性変形させて前記環状凹部に係合した構成を採用した。
【００１０】
このように、底部に環状凹部を形成した大径段部と、この大径段部に遊嵌した取付部材との径方向すきまにピンを圧入するだけでピンの抜け止めをし、かつ取付部材を固定することができるため、従来のような手間のかかる貫通孔加工等を必要とせず、ナットの加工が簡単で、かつシールの取り付け、取り外しも簡便にでき、低コストなボールねじを提供することができる。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明のように、前記ピンの先端に丸みを設けることにより、ピンを圧入した時に先端が大径段部の環状凹部側に変形し易くなり、確実にこの環状凹部に先端が係合してピンの抜け止めを行うことができ、信頼性を向上させることができる。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明のように、前記ピンの先端を尖塔形状に形成すれば、さらにピンの先端が大径段部の環状凹部側に変形し易くなって信頼性が向上する。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明のように、前記ピンの先端部外周にスリットを形成すれば、先端は容易に塑性変形するため、ピンの材質は制約を受けず、強度のある金属製とすることもできる。
【００１４】
好ましくは、請求項５に記載の発明のように、前記ピンの基端部に凸部を形成することによって、ピンの取り外し作業が一層簡便になる。
【００１５】
また、請求項６に記載の発明のように、前記ピンを円周方向等配に少なくとも３ヶ所に圧入すれば、取付部材を安定して固定することができ、シール等においては、確実な密封性を維持することができる。
【００１６】
さらに、請求項７に記載の発明のように、前記取付部材の外周に軸方向に延びる凹部を形成し、この凹部と前記大径段部の内径間に前記ピンを圧入する構造とすれば、大径段部と取付部材との径方向すきまを可及的に小さくすることができ、ナット内の密封性を向上させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るボールねじの実施形態を図１乃至図４の図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係るボールねじの実施形態を示す縦断面図である。
【００１８】
このボールねじは、ねじ軸１と、このねじ軸１に外嵌したナット２を備え、ねじ軸１の外周面に設けた螺旋状のねじ溝３と、ナット２の内周面に設けた螺旋状のねじ溝４によって形成した転動路内に複数のボールＢを配している。ナット２の両端部にはシール５を装着し、ナット２の内部に充填した潤滑剤の漏洩、および外部からの異物の侵入を防止するようにしている。このシール５は、内周にねじ軸１のねじ溝３に係合する螺旋状の突部６を有している。この突部６をねじ溝３の形状に沿った断面円弧状に形成し、僅かなすきまを介してねじ溝３と対向し、非接触シールを構成している。
【００１９】
ナット２は、一端に取付フランジ７を有し、両端部内周にはシール５を装着するための環状の大径段部８をそれぞれ形成している。この大径段部８の内径はシール５の外径よりも僅かに大きく形成しており、シール５は径方向すきまを介して遊嵌することになる。また、大径段部８はシール５の幅寸法と略同寸法か、僅かに大きな奥行きを有しており、その底部と開口部には径方向に延びる環状凹部８ａと８ｂを形成している。
【００２０】
ナット２はＳＣＭ４３０等の肌焼鋼で形成し、浸炭焼入れによりねじ溝４をはじめとした全表面に所定の硬さを有する硬化層を形成している。なお、このナット２をＳ５５Ｃ等の中炭素鋼で形成し、硬さが必要なねじ溝４等の部位にのみ高周波誘導加熱による表面硬化層を形成するようにしても良い。
【００２１】
前述したねじ軸１、およびナット２に形成したねじ溝３、４は、断面半円弧状、またはゴシックアーク状をなし、ボールＢとアンギュラコンタクトする。また、ねじ軸１の外周面に設けた螺旋状のねじ溝３と、ナット２の内周面に設けた螺旋状のねじ溝４によって形成した転動路を２回半巻きした後、これらの転動路を跨いでボールＢを循環させるボール循環チューブ（図示せず）をナット２の外周部に取り付けており、ねじ軸１とナット２との相対螺旋運動時に、ボールＢは転動路に沿って転動しつつ、ねじ軸１の周りを２回半回ると、ボール循環チューブの先端ですくい上げられてそのチューブ内を移動し、元の箇所に戻る循環運動を繰り返す。ボールの循環方式に関しては、こうしたチューブ方式に限らず、ナット内周に装着し、ねじ溝の一部を有する駒部材による方式、あるいは、ボール反転部を有するエンドキャップをナットの端部に装着する方式であっても良い。
【００２２】
シール５は、ＰＡ６６（ポリアミド６６）等の合成樹脂からなり、所望の形状・寸法に射出成形によって形成する。なお、超高分子量ポリオレフィンを基材に潤滑油やグリース等の潤滑成分を分散保持させた、所謂固形潤滑組成物で形成しても良い。具体的には、超高分子量ポリオレフィン粉末９５〜１ｗｔ％に潤滑成分を５〜９９ｗｔ％混合し、この混合物を所定形状の金型に入れ、超高分子量ポリオレフィンのゲル化温度以上の温度で加熱し、その後、冷却固化して形成する。超高分子量ポリオレフィン粉末としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブデン、若しくはこれらの共重合体からなる粉末、またはそれぞれ単独の粉末を配合した混合粉末で、各粉末の平均分子量約１×１０６〜５×１０６のものを使用することができる。
【００２３】
次に、図２に基いてシール５を固定するピン９について説明する。このピン９は、矩形断面をなす胴部１０と、尖塔状をなす先端部１１、および胴部１０より突出した円形の基端部１２からなる。先端部１１は、胴部１０の中央部から先端に向け一方が傾斜し、その角部を丸めた尖塔状に形成している。このピン９をナット２の大径段部８とシール５の径方向すきまに圧入すると、ピン９の先端は大径段部８の底部に当接し、さらに圧入することによって環状凹部８ａ側に塑性変形し、環状凹部８ａに係合する。一方、基端部１２をナット２の端面から突出しないように大径段部８の開口部に形成した環状凹部８ｂに収め、また、シール５の取り外し時には、この基端部１２にドライバー等、簡易な治具で引抜くことができる。ピン９は適宜な形状に、かつ量産性に優れた射出成形可能な合成樹脂で成形している。
【００２４】
図３はピンの他の実施形態を示す。このピン１３は、矩形断面をなす胴部１４と、尖塔状をなす先端部１５、および胴部１４より突出した円形の基端部１７からなり、前述したピン９と略同一形状をなしているが、金属製線材をプレス成形し、胴部１４から先端部１５にかけてスリット１６を形成している点が異なる。このスリット１６は、先端部１５が屈曲する起点となり、ピン１３の圧入時、先端部１５は容易に塑性変形する。
【００２５】
図４はシールの他の実施形態を示す。このシール２０は、内周にねじ軸１のねじ溝３に係合する螺旋状の突部２１を有し、前述したシール５と略同一形状をなしているが、外周に軸方向に延びる凹部２２を設けた点のみが異なる。この凹部２２と大径段部８の内径間にシール固定用のピン９、あるいは１３を圧入することにより、ナット２に形成した大径段部８とシール２０との径方向すきまを可及的に小さくすることができ、ナット２内の密封性を向上させることができる。
【００２６】
このようなシールは、ナットに形成した大径段部にシールを所定の径方向すきまを介して遊嵌させる構造であるため、シール自体が偏心し、内周の突部がねじ軸のねじ溝に接触して摩耗したり、さらにはボールねじの回転トルクが増大する恐れがある。したがって、固定用のピンを円周等配に少なくとも３ヵ所に圧入することが望ましい。
【００２７】
この種のシールは、内周に螺旋状の突部を有し、この突部がねじ軸のねじ溝に僅かな径方向すきまを介して係合する構造であるため、シールは、予めねじ軸のねじ溝に装着し、シール自体を回転させる等してナットの大径段部に装着することができる。したがって、シールには回転方向に荷重が負荷されることはなく、シールを軸方向に位置決め固定さえすれば、シールの脱落は防止できる。
【００２８】
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係るボールねじは、ピンを圧入するだけでピンの抜け止めをし、かつ取付部材を固定することができるため、従来のような手間のかかる貫通孔加工等を必要とせず、ナットの加工が簡単で、かつシールの取り付け、取り外しも簡便にでき、低コストなボールねじを提供することができる。さらに、ピンを円周等配に少なくとも３ヵ所に圧入すれば、安定したシールの位置決め固定ができる。したがって、シールとねじ溝とのすきまを一定に維持でき、長期間安定した回転トルクとシール性能を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るボールねじの実施形態を示す縦断面図。
【図２】（ａ）は本発明に係るボールねじにおけるピンの実施形態を示す正面図。
（ｂ）は（ａ）の側面図。
【図３】（ａ）は本発明に係るボールねじにおけるピンの他の実施形態を示す正面図。
（ｂ）は（ａ）の側面図。
【図４】本発明に係るボールねじにおけるシールの他の実施形態を示す縦断面図。
【図５】従来のボールねじを示す縦断面図。
【図６】（ａ）は従来のボールねじを示す縦断面図。
（ｂ）は（ａ）のＡ部を拡大した要部断面図。
（ｃ）はピン部材の正面図。
【符号の説明】
１・・・・・・・・ねじ軸
２・・・・・・・・ナット
３、４・・・・・・ねじ溝
５、２０・・・・・シール
６、２１・・・・・突部
７・・・・・・・・取付フランジ
８・・・・・・・・大径段部
８ａ、８ｂ・・・・環状凹部
９、１３・・・・・ピン
１０、１４・・・・胴部
１１、１５・・・・先端部
１２、１７・・・・基端部
１６・・・・・・・スリット
２２・・・・・・・凹部
５０、６０・・・・ねじ軸
５１、６１・・・・ボール
５２、６２・・・・ナット
５３、６３・・・・大径段部
５４・・・・・・・ねじ孔
５５、６５・・・・シール
５６・・・・・・・止めねじ
６４・・・・・・・貫通孔
６６・・・・・・・ピン挿入穴
６７・・・・・・・係合凹部
６８・・・・・・・ピン部材
６９・・・・・・・凸部
７０・・・・・・・スリット
Ｂ・・・・・・・・ボール
【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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