JP2015197184A - Ball screw device - Google Patents
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Abstract
【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、潤滑剤含有体の寿命向上を図った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、ねじ軸3の外周面に接触する潤滑剤含有体8の接触部分8cに、接触部分8cの面積を低減する凹凸部18が形成されていることを特徴とする。
【選択図】図1[PROBLEMS] To reduce heat generation due to friction of a lubricant-containing body that comes into contact with a screw shaft, and to provide a stable and long-term supply of lubricant that suppresses frictional heat, especially for high-speed and high-load applications, and the life of a lubricant-containing body An improved ball screw device is provided.
In a ball screw device (20) having a screw shaft (3) and a nut (1) screwed into the screw shaft (3) via a plurality of balls (6), lubrication for supplying a lubricant in contact with the outer peripheral surface of the screw shaft (3). An uneven portion 18 that reduces the area of the contact portion 8 c is formed on the contact portion 8 c of the lubricant-containing body 8 that has the agent-containing body 8 and contacts the outer peripheral surface of the screw shaft 3.
[Selection] Figure 1
Description
本発明はボールねじ装置に関する。 The present invention relates to a ball screw device.
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。 Ball screw devices are well known as devices for converting rotational motion into linear motion. The ball screw device has a structure in which a large number of balls are interposed as rolling elements between the screw shaft and the nut, so the movement is light and the feed accuracy is excellent. It is often used in devices or precision positioning devices.
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。 In the ball screw device, a large number of balls are accommodated in spiral ball rolling grooves formed on the inner peripheral surface of the nut and the outer peripheral surface of the screw shaft inserted into the nut, so that the nut and the screw shaft can rotate relative to each other. Accordingly, the ball circulates between the ball return passage provided in the wall thickness of the nut or on the outer side of the nut and the spiral ball rolling groove. In order to reduce the rolling of the ball and reduce the wear of the ball rolling groove, there is a structure in which a lubricant is supplied to the outer peripheral surface of the screw shaft, in particular, the spiral ball rolling groove.
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。
As means for supplying a lubricant to a screw shaft of a ball screw device, devices described in
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。
As another example,
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。 In the conventional ball screw device that supplies the lubricant by bringing the inner peripheral surface of the lubricant-containing body into contact with the screw shaft, the entire inner peripheral surface of the lubricant-containing body is in direct contact with the screw shaft. Due to the relative rotation of the screw shaft, frictional heat is generated on the sliding contact surface between the lubricant-containing body and the screw shaft. The frictional heat becomes particularly high under high-speed and high-load use conditions, and the lubricant is dissolved and excessively discharged. Oil shortage occurs, and as a secondary factor, there is concern about material deterioration such as sag of the lubricant-containing body and dissolution.
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。
Also in the ball screw device of
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。 Therefore, the present invention can reduce the heat generation due to friction of the lubricant-containing body that comes into contact with the screw shaft, and can suppress the heat of friction even in high-speed, high-load applications and can stably supply a lubricant for a long time. An object is to provide an apparatus.
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、
前記ねじ軸の前記外周面に接触する前記潤滑剤含有体の接触部分に、前記接触部分の面積を低減する凹凸部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。
The present invention
In a ball screw device having a screw shaft and a nut screwed with the screw shaft via a plurality of balls,
A lubricant-containing body that supplies a lubricant in contact with the outer peripheral surface of the screw shaft;
Provided is a ball screw device, wherein a concavo-convex portion for reducing an area of the contact portion is formed in a contact portion of the lubricant-containing body that contacts the outer peripheral surface of the screw shaft.
本発明によれば、潤滑剤含有体のねじ軸に接触する内周面に凹凸部を形成することにより、接触面の面圧が低下し、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を得られる。 According to the present invention, by forming the uneven portion on the inner peripheral surface that contacts the screw shaft of the lubricant-containing body, the surface pressure of the contact surface is reduced, heat generation due to friction on the contact surface is reduced, high speed, A ball screw device capable of supplying a stable lubricant for a long period of time can be obtained even for a ball screw device for heavy loads.
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。 Next, embodiments of the present invention shown in the drawings will be described in detail.
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。
Referring to FIGS. 1 and 2, in the
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。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。
An end portion of the nut 1 is provided with a
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。
An
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。
The
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。
As the lubricant-containing
潤滑剤含有体8は、図3(a)および図3(b)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、図3(c))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。
As clearly shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), the lubricant-containing
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。
When such a lubricant-containing
ここで潤滑剤含有体8はその内周面8cに凹凸部が形成されている。本実施形態において凹凸部は、図3(a)に示すように、潤滑剤含有体8の内周面8cに綾目(格子状)のローレット加工を施して形成したローレット加工面18からなる。ローレット加工面18の凸部はねじ軸3の外周面に接触し、ローレット加工面18の凹部はねじ軸3に接触しないため、ねじ軸3の外周面に接触する潤滑剤含有体8の接触面積を、潤滑剤含有体8の内周面8cに凹凸部が形成されていない場合に比して小さくすることができる。これにより、潤滑剤含有体8とねじ軸3との間の摩擦力が低下し、摩擦接触による発熱が低減される。このため、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。なお、ローレット加工面18は綾目に限られず、平目(縞状)等でもよい。
Here, the lubricant-containing
(第1変形例)
潤滑剤含有体8の内周面8cに形成される凹凸部は、上述のようなローレット加工面に限ることなく、ねじ軸3に対する潤滑剤含有体8の潤滑剤の浸出、滲出を損なわない範囲でねじ軸3との実質的な接触面積を減少させて摩擦発熱を抑制するものであればよい。例えば、潤滑剤含有体8の第1変形例として、内周面8cの凹凸部をディンプル加工面(図示省略)で構成してもよい。この例では、潤滑剤含有体8の内周面8cに複数個のディンプル状凹部、例えばゴルフボールの表面に形成されるような小さな半球状の凹部が複数個形成されている(図示省略)。潤滑剤含有体8は2つの半円筒体としたことにより、このようなディンプル加工面の形成が容易となる。
(First modification)
The uneven portion formed on the inner
(第2変形例)
図4は潤滑剤含有体8の第2変形例の分解斜視図であり、この場合は潤滑剤含有体8の内周面8cに凹凸部として円周方向にのびる少なくとも1本の凹溝8d、本変形例では2本の凹溝8dが形成されている。凹溝8dはねじ軸3と直接接触せず、これによってねじ軸3の外周面に接触する潤滑剤含有体8の接触面積が減少し、大きな摩擦熱の発生が抑制される。
(Second modification)
FIG. 4 is an exploded perspective view of a second modified example of the lubricant-containing
(第3変形例)
図5は潤滑剤含有体8の第3変形例の分解斜視図である。この場合は、潤滑剤含有体8の内周面8cに凹凸部として円周方向にのびる少なくとも1本の突条8e、本変形例では1本の突条8eが形成されている。この突条8eがねじ軸3の外周面と接触し、突条8e以外の部分ではねじ軸3の外周面と摺接せず、これによって変形例2と同様に接触面積の減少による摩擦熱の低減、温度上昇の抑制が図られる。突条8eは複数本設けられてもよいことは勿論であり、また有効な潤滑剤の滲出をもたらすために突条8eの内周面は平滑な広幅を呈するように形成される。
(Third Modification)
FIG. 5 is an exploded perspective view of a third modification of the
上述の第1〜第3変形例の場合も円筒状の潤滑剤含有体8は2つの半円筒体からなり、その外周にはリング状のガータスプリング17を装着するための環状溝8bが形成されている。このスプリング17によって潤滑剤含有体8は径方向内側への締め付けがなされ、より有効な潤滑剤の滲出がなされる。このような2つの半円筒体は潤滑剤含有体8の内周面への凹凸加工を容易にするが、場合によっては特に第2、第3変形例のような場合には2つの半円筒体にしない形態も可能である。また、潤滑剤含有体8の凹凸部として内周面8cにローレット加工、ディンプル加工、凹溝形成、突条形成を施す例を示したが、これらを組み合せた形態であってもよい。また、潤滑剤含有体8の素材、形状、ねじ軸3への配置、凹凸部の配列、個数などは、その目的を達成するものであれば特に限定されない。潤滑剤含有体8の内周面8cの凹凸部は該潤滑剤含有体8のねじ軸3との接触圧を低くし、その摩擦熱の上昇を抑制するためであり、上述のものの他に、軸方向にのびる複数本の凹溝あるいは突条としてもよい。また、潤滑剤含有体8の内周面8cの凹凸部を、内周面8cに均一に多数の突起を設けたエンボス加工面で構成してもよい。
Also in the case of the first to third modifications described above, the cylindrical lubricant-containing
なお、図1のボールねじ装置20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。
The
1 ナット
2、5 ボール転動溝
3 ねじ軸
6 ボール
7 ボール戻しチューブ
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
18 ローレット加工面
20 ボールねじ装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (8)
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、
前記ねじ軸の前記外周面に接触する前記潤滑剤含有体の接触部分に、前記接触部分の面積を低減する凹凸部が形成されていることを特徴とするボールねじ装置。 In a ball screw device having a screw shaft and a nut screwed with the screw shaft via a plurality of balls,
A lubricant-containing body that supplies a lubricant in contact with the outer peripheral surface of the screw shaft;
A ball screw device, wherein an uneven portion for reducing an area of the contact portion is formed in a contact portion of the lubricant-containing body that contacts the outer peripheral surface of the screw shaft.
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おり、
前記潤滑剤含有体の内周面に前記凹凸部が形成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。 The lubricant-containing body has a cylindrical shape,
The screw shaft is slidably inserted into the lubricant-containing body,
The ball screw device according to claim 1, wherein the uneven portion is formed on an inner peripheral surface of the lubricant-containing body.
Priority Applications (5)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116104921A (en) * | 2023-02-07 | 2023-05-12 | 江苏品德机电科技有限公司 | Ball screw structure with good sealing performance and anti-blocking performance and use method thereof |
-
2014
- 2014-04-02 JP JP2014076221A patent/JP2015197184A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116104921A (en) * | 2023-02-07 | 2023-05-12 | 江苏品德机电科技有限公司 | Ball screw structure with good sealing performance and anti-blocking performance and use method thereof |
| CN116104921B (en) * | 2023-02-07 | 2023-11-07 | 江苏品德机电科技有限公司 | Ball screw structure with good sealing performance and anti-blocking performance and use method thereof |
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