(57)【要約】【課題】ボールねじモジュールの高効率および高精度を達成可能で、無限循環路を形成するボールねじモジュールを提供すること。【解決手段】ねじおよびナットは、第１回転軌道を形成する。循環装置は第１回転軌道につながり、第１および第２カーブ部を有し、第１ガイド溝および第２ガイド溝を含む。第１カーブ部にあるとき、第１ガイド溝の曲率半径は第２ガイド溝の曲率半径よりも大きく、第２カーブ部にあるとき、第１ガイド溝の曲率半径は第２ガイド溝の曲率半径よりも小さい。【選択図】図３
2010054044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外表面に第１回転溝を有するねじと、
該ねじの外に被設され、かつ内表面に第２回転溝を有し、該第２回転溝と該第１回転溝とは対応関係を有し、つき合わせて第１回転軌道を形成可能であるナットと、
該第１回転軌道内を移動し、複数のボールと、該複数のボールを載せ、該複数のボールを固定し仕切るための複数の仕切り部並びに該複数の仕切り部に直列につなぎ相互に間隔があけられた第１連結素子および第２連結素子を主に含むリテーナとを含むボール連結体と、
該ナットに設けられ、該第１回転軌道につながり、該ボール連結体を通過させるために用いられる循環路を有し、該循環路は第１カーブ部および第２カーブ部を有する循環装置と、
を含むボールねじモジュールにおいて、
該循環路は該第１カーブ部および該第２カーブ部において三次元空間の回転を行ない、かつ該循環装置は、該ボール連結体の第１連結素子および第２連結素子をそれぞれ導くための第１ガイド溝および第２ガイド溝を形成し、該第１カーブ部にあるときに、該第１ガイド溝の曲率半径は第２ガイド溝の曲率半径よりも大きく、該第２カーブ部にあるときに、該第１ガイド溝の曲率半径は第２ガイド溝の曲率半径よりも小さいことを特徴とする、
ボールねじモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールねじモジュールに関し、特にボール連結体を有するボールねじモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
ボールねじの原理は、ねじとナットとの間に鋼球を入れ、従来のアクメねじ（ＡＣＭＥ）の滑動摩擦伝動の代わりに、鋼球の回転運動によって、摩擦消耗を大幅に減らし、高効率および高精度の維持に役立てるものである。
【０００３】
ボールの使用によって、ねじの移動をさらに順調にするが、隣接するボールが回転中に相互に衝突し、大きな騒音を発しやすい。
このような衝突によって、ボールの寿命が短縮し、ねじ装置全体の寿命にも影響を及ぼす。
【０００４】
この問題を改善するため、従来技術において連結体でボールを固定する装置が提出されている。
米国公告特許５，９９３，０６４は、改良式のボール連結体をさらに提供している。
このボール連結体は、可撓性を有する材料製で、ボールの周囲を固定する４本のベルトを含む。この連結体を任意の方向に自由に折り曲げても、ボールは同じ位置に固定される。
このボール連結体は、直線案内装置およびボールねじなどの装置に応用することができる。
【０００５】
しかし、ボールねじモジュールにおいて、ボールが螺旋状溝の中に還流するように循環路を設け、絶えず循環するボール軌道を形成する必要がある。
ボール連結体を使用する際に、前記循環路を通るときに、連結体は運動方向を変えなければ、還流を形成することはできない。
しかし、この循環路に良好な設計がなされていない場合、連結体が順調に通過し、進行方向を変えることは難しい。
そのため、公知の設計では、連結体が不適切に捩れ、引っ張られ、切れてしまう。
図１のように、前記米国公告特許５,９９３,０６４では、ボール連結体をねじ装置に応用することができ、ナット内に循環装置が設けられ、ボール連結体を還流させるとしているが、いかにしてボール連結体を循環装置に順調に通過させるかの設計については述べられていない。
実際の応用において、連結体の両側が螺旋軌道から循環装置に入るときに三次元の回転を行なうため、回転経路に特殊な角度の設計がされていない場合、連結体の内側が押され、外側が引っ張られ、両側の変形量の違いにより切れてしまう。
そのため、現在、ボール連結体を設けた直線案内装置が発売されているが、ボール連結体を設けたボールねじは設計および製造することができていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記の問題を解決するため、本発明の主な目的は、ボール連結体をナット内で順調に移動させ、ボールねじモジュールの高効率および高精度を達成可能なボールねじモジュールを提供することである。
【０００７】
本発明のもう１つの目的は、循環装置をナット内に設けてボール連結体を還流させ、無限循環路（endless track）を形成するボールねじモジュールを提供することである。
【０００８】
本発明のもう１つの目的は、ボール連結体の方向を導く２つのガイド溝を有し、かつこれらのガイド溝は、循環路のカーブ部に特殊な設計を有し、ボール連結体を順調に通過させることができ、かつ不適切に押され、または引っ張られることがないボールねじモジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のボールねじモジュールは、ねじと、ナットと、ボール連結体と、循環装置とを主に含む。
ねじの外表面には、螺旋状の第１回転溝を有する。
ナットはねじの外に被設され、その内表面には、螺旋状の第２回転溝を有し、前記第１回転溝と対応関係を有する。
つき合わせて螺旋状の第１回転軌道を形成することができる。
ボール連結体は、第１回転軌道内を移動し、複数のボールとボールを載せるリテーナとを主に含む。
リテーナは、複数の仕切り部と、第１連結素子と、第２連結素子とをさらに含む。
仕切り部は、ボールを固定し、仕切るためのものである。
第１連結素子および第２連結素子は、複数の仕切り部を直列につなぐためのものであり、第１連結素子は第２連結素子と間隔を有し、ボールを仕切り部と、第１連結素子と、第２連結素子との間に置く。
前記第１回転溝の断面の半径は、ボールの半径に略等しい。
また、ボール連結体が移動するときに、第１連結素子および第２連結素子が損傷を受けることを防止するため、ねじに含まれる第１ねじ山部およびナットに含まれる第２ねじ山部の表面粗さは、いずれもＲｍａｘ＝２５ミクロン未満である。
循環装置は、ナットに設けられ、前記第１回転軌道につながり、ボール連結体を通過させる循環路を主に含む。
循環路の断面の半径は、前記第１回転軌道の断面に半径に略等しい。
ボール連結体の移動を導くため、循環路には、第１カーブ部と、第２カーブ部と、第１ガイド溝と、第２ガイド溝とが形成されている。
第１ガイド溝は、循環路の片側にあり、前記ボール連結体の第１連結素子を通過させるためのものであり、第１ガイド溝は第１曲率半径を有する。
第２ガイド溝は、循環路の逆側にあり、第１ガイド溝と一定の距離を有する。
前記ボール連結体の第２連結素子を通過させるためのものであり、第２ガイド溝は第２曲率半径を有する。
ボール連結体が前記第１カーブ部および第２カーブ部を通過するときに、三次元空間の回転を形成する。
その原理は次のとおりである。
前記第１ガイド溝および第２ガイド溝が第１カーブ部を通過するとき、第１ガイド溝の第１曲率半径は第２ガイド溝の第２曲率半径よりも大きく、前記第１ガイド溝および第２ガイド溝が第２カーブ部を通過するとき、第１ガイド溝の第１曲率半径は第２ガイド溝の第２曲率半径よりも小さく、かつ第１ガイド溝の総長は第２ガイド溝の総長に略等しい。
そのため、ガイド溝を通過する第１連結素子および第２連結素子も、回転曲率の変化に伴い、三次元空間の回転を形成する。
【００１０】
本発明は、公知のボールねじモジュールに比べ、次の長所を有する。
本発明のボールねじモジュールにおける循環装置は、ガイド溝の設計を有し、かつガイド溝は、カーブ部に特殊曲率半径の設計を有し、ボール連結体は循環装置の中のカーブ部において、特定の経路に沿って三次元空間の回転が可能である。
両側のガイド溝の総長は略等しいため、ボール連結体の第１連結素子および第２連結素子は、カーブ部のために不適切に引っ張られることも、押されることもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、ボールねじモジュールを開示し、利用される機構の伝動原理は、関連技術分野の通常の知識を有する者であれば理解可能であるため、以下の文中の説明において、完全な記述は行なわない。また、以下の文中で対照する図面は、本考案の特徴に関する構造の概要を表すものであり、実際の寸法に基づき完全に作図する必要がない。
【００１２】
図２、図３、図４および図５は、本発明における第１実施例であり、ボールねじモジュール２００は、ねじ２１０と、ナット２２０と、ボール連結体３００と、循環装置４００とを主に含む。
ねじ２１０の外表面には、螺旋状の第１回転溝２１２を有する。
ナット２２０はねじ２１０の外に被設され、その内表面には、螺旋状の第２回転溝２２２を有する。
前記第１回転溝２１２と対応関係を有し、つき合わせて螺旋状の第１回転軌道２３０を形成することができる。
循環装置４００は、１つとすることも複数とすることもできる。
【００１３】
図４、図５、図６および図７に示すように、ボール連結体３００の構造は、複数のボール３１０と、ボール３１０を載せるリテーナ３２０とを主に含む。
リテーナ３２０は、複数の仕切り部３２２と、第１連結素子３２４と、第２連結素子３２６とをさらに含む。
仕切り部３２２は、ボール３１０を仕切るためのものである。
第１連結素子３２４および第２連結素子３２６は、複数の仕切り部３２２を直列につなぎ、かつ第１連結素子３２４と第２連結素子３２６とは間距Ｗを有する。
この間距Ｗは、ボール３１０の直径にほぼ等しく、ボール３１０を仕切り部３２２と、第１連結素子３２４と、第２連結素子３２６との間に安定して置くことができる。
ボール連結体３００は、ボールねじモジュール２００内の第１回転軌道２３０内を移動する。
精密伝動の効果を達成するため、第１回転溝２１２の断面の半径は、ボール３１０の半径Ｗ／２に略等しいことが好ましい。また、ボール連結体３００が移動するときに、第１連結素子３２４および第２連結素子３２６が損傷を受けることを防止するため、ねじ２１０に含まれる第１ねじ山部２１４およびナットに含まれる第２ねじ山部２２４の表面粗さは、いずれもＲｍａｘ＝２５ミクロン未満が好ましい。
【００１４】
図３、図５、図８Ａ、図８Ｂおよび図８Ｃに示すように、ボール連結体３００を第１回転軌道２３０の中に還流させるように導くため、ボールねじモジュール２００は、ナット２２０に設けられた循環装置４００を含む。循環路４１０を有し、前記第１回転軌道２３０につながり、無限循環路（endless track）を形成する。
循環路４１０は、ボール連結体３００を通過させるための第１カーブ部Ｕ１および第２カーブ部Ｕ２を有する。
循環装置４００は、第１ガイド溝４１２と、第２ガイド溝４１４とをさらに形成する。循環路４１０の断面半径は、第１回転軌道２３０の断面半径に略等しいことが好ましい。
第１ガイド溝４１２は、循環路４１０の片側にあり、ボール連結体３００の第１連結素子３２４を通過させる。
第２ガイド溝４１４は、循環路４１０の逆側にあり、第１ガイド溝４１２に向かい合って設けられ、ボール連結体３００の第２連結素子３２６を通過させる。
【００１５】
ボール連結体３００を、順調に、引っ張られず、または押されずに前記第１カーブ部Ｕ１および第２カーブ部Ｕ２を通過させるようにするため、ボール連結体３００で三次元空間の回転を形成するように導く必要がある。その原理は次のとおりである。
【００１６】
循環路４１０の中心線の曲率半径がＲであるとすると、第１ガイド溝は第１曲率半径Ｒ１を有し、第２ガイド溝４１４は第２曲率半径Ｒ２を有する。
前記第１ガイド溝４１２および第２ガイド溝４１４が第１カーブ部Ｕ１を通過するときに、第１ガイド溝４１２の第１曲率半径Ｒ１は、循環路４１０の中心線の曲率半径Ｒおよび第２ガイド溝４１４の第２曲率半径Ｒ２よりも大きくなり、Ｒ１≧Ｒ＋Ｗ／２、Ｒ２≦Ｒ−Ｗ／２が好ましい。
前記第１ガイド溝４１２および第２ガイド溝４１４が第２カーブ部Ｕ２を通過するとき、第１ガイド溝４１２の第１曲率半径Ｒ１は、循環路４１０の中心線の曲率半径Ｒおよび第２ガイド溝４１４の第２曲率半径Ｒ２よりも小さくなり、Ｒ１≦Ｒ−Ｗ／２、Ｒ２≧Ｒ＋Ｗ／２が好ましい。
そのため、第１および第２ガイド溝を通過する第１連結素子３２４および第２連結素子３２６が、第１および第２曲率半径Ｒ１、Ｒ２の変化に伴い、三次元空間の回転を形成するよう導くことができる。
また、重要であることは、本発明における実施形態に基づき、循環路の中心線の総長と、第１ガイド溝４１２の総長度と、第２ガイド溝４１４の総長度との三者は等しいため、ボール連結体３００の第１連結素子３２４および第２連結素子３２６が循環路４１０を通過するときに、曲率半径の変化により不適切に引っ張られ、または押されることがない。
【００１７】
前記ボールねじモジュールは、リテーナにボールを載せ、一定間隔で仕切り、ボールが進行中に相互に衝突しないようにして、ボールの寿命を延長する。
また、循環装置内の第１および第２ガイド溝の設計は、ボール連結体を循環装置の中の第１および第２カーブ部で、特定の経路および曲率に沿って三次元空間の回転を行なわせるようにことができる。
また、ボール連結体の両側の第１および第２ガイド溝の総長は略等しいため、ボール連結体の第１連結素子および第２連結素子は、カーブ部によって不適切に引っ張られ、または押されないようにし、ボール連結体が順調にこのボールねじモジュールの中で移動し、良好な動作効果を達成するようにする。
【００１８】
図８Ａ、図８Ｂおよび図８Ｃは、本発明における第２実施例であり、ボールねじモジュールのナット２２０、特に外循環式ボールねじモジュールのナットに使用する循環装置４００である。
各ナット２２０には、１つ、２つまたは複数の循環装置４００を設けることができる。
この実施例において、ナット２２０は、循環装置４００を装着するための、このナット本体を貫通した複数の装着穴２２４をさらに含み、循環装置４００の一部をナット２２０の外縁に固定する。
各循環装置４００は、ボール連結体３００を通過させるための第１カーブ部Ｕ１および第２カーブ部Ｕ２を有する。
循環装置４００は、循環路４１０と、第１ガイド溝４１２と、第２ガイド溝４１４とを主に含む。
この循環装置４００の特徴は、前記第１実施例の循環装置４００で述べたとおりである。
【００１９】
図９Ａおよび図９Ｂは、本発明における第３実施例であり、ボールねじモジュールのナット２２０内部、特に内循環式ボールねじモジュールのナットに設ける循環装置４００である。
この実施例において、ナット２２０の内表面は、第１通し穴２２６をさらに含み、循環装置４００を第１通し穴２２６の中に設けることができる。
この循環装置４００の主な特徴は、前記第１実施例の循環装置４００で述べたとおりである。
【００２０】
図１０Ａおよび図１０Ｂは、本発明における第４実施例であり、ボールねじモジュールのナット、特に端塞ぎ式ボールねじモジュールのナットに設ける循環装置である。
この実施例において、ナット２２０は２つの装着溝２２７,２２８、および２つの装着溝２２７、２２８をつなぐための第２通し穴２２９を含む。
循環装置は、２つの装着溝中２２７、２２８に設けられた端塞ぎ４０１、４０２を含む。第１カーブ部Ｕ１および第２カーブ部Ｕ２は、端塞ぎ４０１、４０２の中にそれぞれ設けられ、かつ一部の循環路は第２通し穴２２９の中に設けられる。
この循環装置の主な特徴は、前記第１実施例の循環装置４００で述べたとおりである。
【００２１】
以上、本発明について、各実施例およびその関連図面により説明した。しかし、当事者が理解しているように、本発明の各実施例は例示的なものでしかなく、制限的なものではない。本発明の実質的な主旨および範囲を逸脱せずに、前記の各素子の変化例および修正例は、いずれも本発明に網羅される。そのため、本発明は、特許請求の範囲により定める。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】公知技術のボールねじモジュールおよびボール連結体の構造を示す断面図である。
【図２】本発明におけるボールねじモジュールのナットおよびねじの外観を示す立体図である。
【図３】本発明におけるボールねじモジュールのボール連結体および循環装置を示す断面図である。
【図４】本発明におけるボールねじモジュールのナット内表面の第２回転溝および第２ねじ山部を示す断面図である。
【図５】本発明におけるボールねじモジュールの第１回転軌道を示す断面図である。
【図６】本発明におけるボールねじモジュールのボール連結体を示す立体図である。
【図７】本発明におけるボールねじモジュールのボール連結体のリテーナ、および前記リテーナの循環路におけるガイド溝に沿った捩れの回転方向を示す立体図である。
【図８Ａ】本発明におけるボールねじモジュールのナットおよび循環装置を示す立体図である。
【図８Ｂ】本発明におけるボールねじモジュールの循環装置の下半分の断面図を示す立体図である。
【図８Ｃ】本発明におけるボールねじモジュールの循環装置の上半分の断面図、かつ下から上に見た図を示す立体図である。
【図９Ａ】本発明におけるボールねじモジュールの内循環式ボールねじモジュールを示す分解組立図である。
【図９Ｂ】本発明におけるボールねじモジュールの内循環式ボールねじモジュールのナット内部のボール連結体および循環装置の合わさった状態を示す断面図である。
【図１０Ａ】本発明におけるボールねじモジュールの端塞ぎ式ボールねじモジュールを示す分解組立図である。
【図１０Ｂ】本発明におけるボールねじモジュールの循環装置の端塞ぎ式ボールねじモジュールのナット内部を示す立体図である。
【符号の説明】
【００２３】
２００・・・・・・ボールねじモジュール
２１０・・・・・・ねじ
２２０・・・・・・ナット
３００・・・・・・ボール連結体
４００・・・・・・循環装置
２１２・・・・・・第１回転溝
２１４・・・・・・第１ねじ山部
２２２・・・・・・第２回転溝
２２４・・・・・・第２ねじ山部
２３０・・・・・・第１回転軌道
３１０・・・・・・ボール
３２０・・・・・・リテーナ
３２２・・・・・・仕切り部
３２４・・・・・・第１連結素子
３２６・・・・・・第２連結素子
Ｗ・・・・・・・・間隔
Ｕ１・・・・・・・第１カーブ部
Ｕ２・・・・・・・第２カーブ部
４１０・・・・・・循環路
４１２・・・・・・第１ガイド溝
４１４・・・・・・第２ガイド溝
Ｒ・・・・・・・・循環路中心線曲率半径
Ｒ１・・・・・・・第１曲率半径
Ｒ２・・・・・・・第２曲率半径
２２４・・・・・・装着穴
２２６・・・・・・第１通し穴
２２７，２２８・・装着溝
２２９・・・・・・第２通し穴
４０１，４０２・・端塞ぎ
【図１】
2010054044.tif 000003
【図２】
2010054044.tif 000004
【図３】
2010054044.tif 000005
【図４】
2010054044.tif 000006
【図５】
2010054044.tif 000007
【図６】
2010054044.tif 000008
【図７】
2010054044.tif 000009
【図８Ａ】
2010054044.tif 000010
【図８Ｂ】
2010054044.tif 000011
【図８Ｃ】
2010054044.tif 000012
【図９Ａ】
2010054044.tif 000013
【図９Ｂ】
2010054044.tif 000014
【図１０Ａ】
2010054044.tif 000015
【図１０Ｂ】
2010054044.tif 000016