JP4507368B2

JP4507368B2 - ボールねじ用シール、ボールねじ

Info

Publication number: JP4507368B2
Application number: JP2000254761A
Authority: JP
Inventors: 弘路中川
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2000-08-25
Filing date: 2000-08-25
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2020-08-25
Also published as: US6578852B2; DE10141517A1; JP2002070979A; US20020036384A1; DE10141517B4

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボールねじ用シール、特にレーザー加工機などの加工粉塵やスパッタに対する粉塵対策に有用なシールと、このシールを備えたボールねじに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ボールねじ運転中に外部から塵埃や切削粉などの異物が侵入するのを防止するボールねじ用シールとしては、従来、フェルト，プラスチック，ゴム等からなるいわゆるワイパシールが使用されてきた。しかし最近は、防塵性能に優れ且つシール部の摩擦トルクの発生も少ないリップシールがボールねじにも採用されるようになってきた。
【０００３】
リップシールは、例えばポリエステルエラストマやポリビニルクロライド等の材料からなる厚さ１ｍｍ程度のドーナツ盤形の円板で、その穴形状はボールねじ軸の断面形状に適合させてあり、若干の締め代をもつように形成されている。こうしたリップシールの防塵性能は、例えばブラシワイパシールより格段に優れ、発生摩擦トルクもブラシワイパシールと同程度かそれ以下であることが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のボールねじ用リップシールにあっては、図７に示すように、シール内周先端のリップＬ部分が特に薄肉に形成されているため、リップＬ部分の横方向（すなわち厚さ方向）剛性が弱い。そのため、ボールねじ運転中、特にねじ軸におけるナット送り方向に対面するフランクと接触する側の先端リップ部分Ｌが、フランク上部に至るに従い図７のようにめくれて隙間Ｓが生じる場合があり、その結果シールの防塵性能が低下するという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明は、このような従来のボールねじのシールの問題点に着目してなされたものであり、シール先端面を改良してリップのめくれや隙間が発生しにくい構造とすることにより、ボールねじのナット内への異物の侵入をより効果的に防止できるボールねじ用シールを提供することを目的とし、また、そのボールねじ用シールを備えたボールねじを提供することも併せて目的にしている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明のボールねじ用シールは、ボールねじ軸の断面形状に適合するシールリップをシール本体の内周に有して、ボールねじのナット端部に装着されるボールねじ用シールにおいて、前記シールリップの先端部の最先端部からシール外周側に離れた位置に、前記ナットから遠い側に向けて突出する突起を環状に設けたことを特徴とする。
前記突起は表面を断面円弧状にするとよい。またシールリップの先端部も表面を断面円弧状にすると、さらによい。
【０００７】
また、本発明のボールねじは、本発明のボールねじ用シールをナット端部に装着してボールねじを構成している。
本発明によれば、このようにボールねじ用シールの先端リップ部の肉薄外面に環状に突起を設けた形状としたため、厚さ方向剛性が強くなり、そのため、ボールねじ運転中のナット送り方向に対面するねじ軸のフランクと接触する側の先端リップ部分がめくれにくくなり、その結果シールの防塵性能が向上する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１ないし図５は、本発明の一実施形態を示したもので、図１はボールねじ用シールの正面図、図２はその縦断面図、図３はそのリップ部の拡大断面図、図４は本発明のボールねじ用シールをボールねじのナットに装着した状態を示す要部断面図、図５は作用説明図、図６は他の実施形態を示した縦断面図である。
【０００９】
先ず構成を説明すると、このボールねじ用シール１は、シール本体をなす平板部１ａが、例えばポリエステルエラストマからなる厚さ１ｍｍ程度のドーナツ盤形をなし、これはボールねじのナットへの装着部分であり、その内側には外方に円すい台状に傾斜突出してシールリップ（単にリップともいう）Ｌが同一材料により一体に形成されている。
【００１０】
前記リップＬの先端部の穴形状は、ボールねじ軸の断面形状に適合させると共に、若干の締め代（α・図５参照）をもつように形成されている。図１の穴形状は、一部に直線部分Ｓがあり、他が円弧部分Ｒをなしている。かかる穴は、ボールねじのねじ軸の断面形状に相似した形状をしている。前記直線部分Ｓはねじ軸軌道面に接触する部分であり、説明を簡単にするために直線状に表している。この部分は、ボールねじの軸径や溝半径によっては曲線を組み合わせた複雑な形状になる場合もあり、また図示のように直線状になる場合もある。しかし、いずれの場合もねじ軸の軌道面（すなわち、ねじ軸の外周における外径部以外の面）に接触する部分が図１では直線状に表されている。そして、ねじ軸の外径部に接触する円弧部分Ｒと軌道面に接触する直線部分Ｓとはいずれも同一断面で且つ平板部１ａに沿った環状のリップＬである。
【００１１】
そして、上記シール１の内周のリップＬは、図２，図３に示されるように先端に近づくほど肉薄になっており、ねじ軸に接触する最先端は断面が円弧面３とされている。また、シールリップＬの外部側（ナットから遠い側）のテーパ面４には、環状のリップＬに沿って環状に連続して突起２が形成され、その表面が円弧面５に形成されている。
このボールねじ用シール１は、図４に示すナット１０の端面に装着される。すなわち、ボールねじのナット１０の端面にはシールホルダ１２がボルトＢ₁により固定される。そのシールホルダ１２の端部には、前記シール１がボルトＢ₂により固定されている。
【００１２】
次に、作用を図５を参照して説明する。
図５中に点線で表したリップＬは、ボールねじに装着する前の状態を示している。これを、図４のようにナット１０の端部に装着すると、締め代αがあるため、リップＬの先端がねじ軸１５の右側フランク１６に弾性接触する。この接触は、右側フランク１６の傾斜が緩い部分、つまりねじ軸１５のねじの谷１７及びその近傍ではリップＬの最先端の円弧面３のみが接触し、傾斜が急な部分つまりねじ軸１５のねじ山１８の近傍では、最先端の円弧面３と外部側の突起２表面の円弧面５とが共に接触する。この場合円弧面３，５の接触となるから、円弧面３，５上の各一点が右側フランク１６に接触しやすくなる。
【００１３】
そして、ボールねじ軸１５とナット１０との相対回転により、ナット１０が往復直線移動すると、シール１のリップＬの先端部がボールねじ軸１５の外面に密着したまま摺動運動を行う。例えば、いま図４でナット１０が右方向に進行するとき、ボールねじ軸１５の回転につれてリップシール１のリップＬは右側フランク１６の面上を図５のように摺動しつつシールを行う。すなわち、先に述べたように、従来のボールねじ用シールの場合は、傾斜が急なフランク面ではリップがめくれて隙間Ｓが生じやすい箇所が、本発明のシール１の場合には、両円弧面３，５による二重シールとなる。しかも、リップＬの先端部の円弧面５が突出しているから、この分の肉厚が大になってリップ先端の厚み方向の剛性が大きくなっているため、傾斜が急なフランク面でのリップのめくれも発生しにくく、シール性能が極めて良好である。
【００１４】
図６は、別の実施形態を示す図であり、本発明では、シールリップＬをシール本体１ａの内周に有しているものとしているが、上記の実施形態のようにリップＬの基端がシール本体１ａの内周縁に連続するものは勿論、図６に示したシール１のように、リップＬの基端がシール本体１ａの内周縁１１ａと外周縁１１ｂの間の位置にあるものであっても、リップＬの先端が変形時においてもシール本体１ａの内周縁１１ａより内側にあるものであればよい。なお、図６におけるリップＬの先端形状も図３に示されたものと同一である。
【００１５】
なお、本発明のボールねじ用シールは、弾性の得られる素材であれば特に限定する必要はない。また、潤滑剤含有ポリマを原料にしてもよく、これらの原料を用いた射出成形品とすることができる。潤滑剤含有ポリマを原料とした場合の例を説明すると、たとえば、低分子量ポリエチレン（分子量１×１０³〜５×１０⁵）４５重量％と超高分子量ポリエチレン（分子量１×１０⁶〜５×１０⁶）５重量％からなるポリエチレンに、潤滑剤としてパラフィン系鉱油５０重量％を混合したものを原料として用い、その混合物を加熱溶融した後、所定の金型に注入して加圧しながら冷却固化させて成形することができる。
【００１６】
また、前記シール１の本体１ａは表裏両面が平行な平面をなす平板状に形成してあるが、シールホルダ１２におけるシール１の取付け面の形状などの条件によっては、表裏の面が平行でない形態や、少なくとも一方の面が曲面である形態とすることができる。
また、シールリップＬのナットから遠い側のテーパ面４に設けた環状の突起を連続して形成したが、この突起は必ずしも環状に連続しなくとも、部分的に切断されて断続的に環状をなせばよい。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のボールねじ用シールと、これをナット端部に装着したボールねじによれば、シールリップの先端部の、前記ナットから遠い側に、突起をリップの連続方向に環状に設けたたため、リップ厚み方向の剛性が大きくてリップのめくれが起こりにくい。かつフランク面の急傾斜面ではリップ最先端部のみならず当該外向き側の突起もシール機能を果たすから、シールの防塵性が向上するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のシール正面図である。
【図２】図１のシールの縦断面図である。
【図３】図２のIII部分の拡大断面図である。
【図４】本発明のボールねじ用シールをボールねじのナットに装着した状態を示す要部断面図である。
【図５】本発明のボールねじ用シールの作用説明図である。
【図６】本発明の他の実施形態のシールの縦断面図である。
【図７】従来のボールねじ用リップシールにおける先端リップ部分のめくれを説明する図である。
【符号の説明】
１ボールねじ用シール
２突起
３（リップ最先端の）円弧面
５（リップ外側の）突起の円弧面
Ｌシールリップ
１０ナット
１５ボールねじ軸
１６右側フランク

Claims

ボールねじ軸の断面形状に適合するシールリップをシール本体の内周に有して、ボールねじのナット端部に装着されるボールねじ用シールにおいて、
前記シールリップの先端部の最先端部からシール外周側に離れた位置に、前記ナットから遠い側に向けて突出する突起を環状に設けたことを特徴とするボールねじ用シール。
前記シールリップの先端部の前記ナットから遠い側にテーパ面が形成され、前記突起は前記テーパ面から突出している請求項１記載のボールねじ用シール。
請求項１または２記載のボールねじ用シールをナット端部に装着したことを特徴とするボールねじ。