JPH067202Y2 - 無給油多条ボ−ルねじ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、各種機械の送り機構の要素として使用する
無給油多条ボールねじに関するものである。

〔従来の技術〕

外周面に螺旋溝を設けたねじ軸にナット部材を挿入し、
ねじ軸の螺旋溝とナット部材の溝間に複数のボールを自
由回転自在に介在させ、上記ボールを保持器により保持
して構成されたボールねじは、各種ＯＡ機器や計測器、
ロボットの位置決部等の広汎な分野に利用されている。

ところで、従来から広く一般に使用されているボール循
環移動によるボールねじは、径方向に大型化すると共
に、構造が複雑で加工コストが高くつくという欠点があ
り、この欠点を改善するため、ナット部材の内周面に独
立した環状溝を複数個形成し、ねじ軸の螺旋溝とナット
部材の環状溝の交点部分にボールを介在させた構造の多
条ボールねじが特開昭60-155052号によって提案されて
いる。

〔考案が解決しようとする問題点〕

上記多条ボールねじは、ボール循環移動式のボールねじ
に比べ、加工コストを若干低くできると共に、径方向の
コンパクト化が可能になるという利点がある反面、いま
だ次に列挙するような問題がある。

（Ｉ）送り精度および回転精度が環状溝とボールとねじ
軸の夫々の寸法の組合せによって構成されるため、各部
品の加工精度に対する要求度を低くできなく、また、転
走面粗さへの要求度も低くできないため、寸法精度を向
上させねばならず、加工コストが高くつく。

（II）ねじ軸、ボール、保持器、ナット部材のすべてが
金属製であり、ボールとその転走面およびボールと保持
器間の滑りのために潤滑油を必要とする。

従って、環境中のホコリ等の異物がねじ軸の表面に付着
しやすく、転走面への異物の浸入や潤滑油の固化及び粘
度変化により、作動不良を起しやすい。

（III）潤滑油の漏洩と外部環境からの異物浸入を防止
するためにシールを用いると、部品点数が多くなりコス
ト高となると共に、シールとねじ軸との摩擦により回転
トルクが増大し、またシール部での異物の喰込み等が原
因で更に作動不良を起しやすくなる。

（IV）金属相互の転がりと滑り運動及び転走面への異物
の付着により、作動時常に異常音が起り、例えばＯＡ機
器では極めて不快感をオフィスにまき散らす元凶とな
る。

（Ｖ）構成材料が金属と潤滑油からなるため、使用環境
が限定され、例えば多湿、水中、薬液中、ダスト雰囲
気、高温、低温、減圧下、放射線等の条件下においては
使用することができない。

〔考案の目的〕

この考案は、上記のような多条ボールねじにある問題点
を解決するためになされたものであり、送り精度が高
く、回転トルクを小さくして安定に保ち、音が静かで使
用場所が比較的限定されず、しかも製造コストの低減を
図ることができる無給油多条ボールねじを提供すること
を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記のような問題点を解決するため、この考案は、多条
ボールねじにおけるナット部材及びボール保持器の各々
を結晶性の熱可塑性樹脂で形成した構造としたものであ
る。

〔作用〕

ナット部材及び保持器を結晶性の熱可塑性樹脂で形成し
たので、合成樹脂の弾性変形により、環状溝の加工精度
が金属製に比べて悪く表面粗さが大きくても、ねじ軸と
ナット部材の相対回転が極めて円滑に行なわれ、合成樹
脂自体の吸音効果で音も極めて静かになり、しかも合成
樹脂の自己潤滑性により無給油化が可能になる。

〔実施例〕

以下、この考案の実施例を添付図面に基づいて説明す
る。

第１図と第２図のように、多条ボールねじは、外周面に
略半球状断面の螺旋溝１をもつねじ軸２と、このねじ軸
２に外嵌挿したナット部材３と、ねじ軸２とナット部材
３間に介在させた多数のボール４と、ねじ軸２とナット
部材３の間に位置するボール保持器５との組合せによっ
て構成されている。

前記ナット部材３は、合成樹脂を用いて円筒状に形成さ
れ、第４図の如く、外側に金属製の外筒６が固定され、
内周面には、略半円状の断面形状を有し、軸心方向にお
いて互いに独立した多条の環状溝７が設けられている。

保持器５は、合成樹脂を用いて円筒状に形成され、ねじ
軸２と同心状態でナット部材３とねじ軸２の間に組込ま
れ、前記各環状溝７と前記螺旋溝１との交差相当部分の
個所で綱製のボール４をポケット孔８によって位置保持
し、これらボール４を環状溝７と螺旋溝１の間に回転自
在にしている。

上記の多条ボールねじは、ねじ軸２を軸受で支承し、ね
じ軸２を強制回転すると、ナット部材３に回転防止を兼
ね備えたガイドがあれば、ガイドに沿ってナット部材３
がねじ軸方向に移動する。

前記ナット部材３と保持器５の形成材料に合成樹脂を用
いた理由は、金属に比較して弾性変形しやすく、軟いた
めに加工精度のバラツキと表面粗さを材料自体の変形で
吸収することができ、また、合成樹脂が金属に比べて吸
音能率が大きいためである。

特に、合成樹脂を使用する最大の理由は、樹脂自体の自
己潤滑性を最大限に利用し、多条ボールねじを無給油化
することにある。

上記ナット部材３の形成に用いる合成樹脂としては、弾
性変形ないし塑性変形がしやすい点から熱可塑性樹脂を
使用し、更に、摩擦係数が小さく、合成樹脂の転移膜で
ボール４の表面を被覆して潤滑剤と吸音材の働きを得る
ために、自己潤滑性の大きい結晶性樹脂を用いる。

また、合成樹脂の自己潤滑性を向上させるために、固体
潤滑剤、例えばフッ素樹脂、二硫化モリブデン、グラフ
ァイト、雲母、鉛、鉛酸化物、窒化ホウ素、二硫化タン
グステン等を充填してもよく、更に、同様の理由によ
り、潤滑油、例えばフッ素オイル、シリコン油等の各種
合成油、ワックス、グリース等を含んでも良い。

また、合成樹脂の弾性変形の度合や吸音効果を調整する
ため、上記の合成樹脂に機械的物性の改質剤として、例
えばグラスファイバー、カーボン繊維、チタン酸カリウ
ム繊維、タルク、ホワイトカーボン、金属、金属酸化
物、セラミック粉末、有機繊維等を充填してもよい。

なお、使用環境条件により、合成樹脂の材質を適宜選択
することができ、例えば薬液中ではフッ素樹脂、放射線
が問題となる場所ではポリイミド樹脂が使用できる。

前記保持器５に用いる合成樹脂もナット部材３と同じく
結晶性の熱可塑性樹脂を使用し、ポケット孔８がボール
４と滑り接触するので、好ましくは自己潤滑性に優れた
四フッ化エチレン樹脂の使用が適している。

第１図ないし第３図に示す第１の例においては、各々の
環状溝７内で公転するボール４は単数であるが、ナット
部材３に加わる耐スラスト荷重及び耐ラジアル荷重性を
向上させるため、第５図に示す第２の例の如く、環状溝
７を広幅の断面形状に形成したり、第６図に示す例の如
く、螺旋溝１のピッチと環状溝７の間隔を選ぶことによ
り、同一環状溝７内に複数のボール４を配置するように
してもよい。

なお、上記のように、環状溝７の断面形状はボール４の
自転および公転が自由に行なえるものであれば良く、限
定されないと共に、環状溝７と螺旋溝１とのピッチ間に
は特別な関係はなく、環状溝７のピッチを小さくすれば
良く、設計の自由度は高いといえる また、保持器５に設けるポケット孔８の直径をボール４
の直径より若干小さくしておくと、組立時のボールの脱
落を防止することができる。即ち、保持器５をナット部
材３内に挿入した後、ボール４を保持器５の内側からポ
ケット孔８にプレスフィットすれば、保持器５の弾性及
び塑性変形を利用してボール４を仮止状態に保持でき、
脱落することがない。

この考案の多条ボールねじは上記のような構成であり、
ナット部材３及び保持器５を結晶性の熱可塑性樹脂で形
成してあるので、ナット部材３とねじ軸２の相対回転が
極めて円滑に行なわれ、音も極めて静かである。この理
由は、合成樹脂自体の吸音効果と合成樹脂の転移膜がボ
ール４及びねじ軸２の溝表面に形成され、潤滑剤として
作用すると共に吸音材としても働くことによる。

〔効果〕

以上のように、この考案によると、ボールねじにおける
ナット部材及びボール保持器の各々を結晶性の熱可塑性
樹脂で形成したので、ナット部材及びボール保持器が自
己潤滑性を有し、この合成樹脂の転移膜がボールの表面
及びねじ軸の溝表面に形成されてボール及びねじ軸の溝
表面を覆い、潤滑剤として作用すると共に吸音材として
も働き、これにより、ボールねじに対する無給油化が可
能になると共に、送り精度が良く、回転トルクも小さ
く、且つコンパクトで運転時の騒音もなく、また、組立
てコストや取付けコストが低減できるので、最近のＯＡ
機器、ロボット、情報関連機器等のニーズに真に合致す
るものとなる。

また、合成樹脂の特性をいかした材料を選択すれば、使
用範囲の極めて広いものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案に係る多条ボールねじの縦断正面図、
第２図は同上の縦断側面図、第３図はねじ軸を螺合する
前の状態を示す縦断面図、第４図はナット部材の縦断面
図、第５図はナット部材に設けた環状溝の第２の例を示
す拡大断面図、第６図は同第３の例を示す縦断正面図で
ある。 １……螺旋溝、２……ねじ軸、３……ナット部材、４…
…ボール、５……保持器、７……環状溝、８……ポケッ
ト孔。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】外周面に螺旋溝を設けたねじ軸と、前記ね
   じ軸に外嵌しその内周面に独立した環状溝を複数個形成
   したナット部材と、前記ねじ軸の螺旋溝とナット部材の
   環状溝が交わる個所に挿入した複数のボールと、前記ね
   じ軸とナット部材の間に位置するボール保持器とで構成
   された多条ボールねじにおいて、前記ナット部材及びボ
   ール保持器の各々を結晶性の熱可塑性樹脂で形成したこ
   とを特徴とする無給油多条ボールねじ。