(57)【要約】【課題】高速運転しても損傷が生じにくく長寿命な転がりねじ装置を提供する。【解決手段】ボールねじは、ねじ軸１と、ナット２と、転動体転動路４に転動自在に装填された複数の転動体３と、転動体循環路５を有する転動体循環部材６と、を備えている。転動体循環路５の両端部のうち転動体転動路４の終点に配された方の端部近傍には、転動体転動路４を転動して転動体転動路４の終点に至った転動体３を掬い上げて転動体循環路５内に導入するタング部材７が配されており、このタング部材７によって、ナット２を軸方向から見た場合の転動体転動路４の終点における転動体転動路４の接線方向及びリード角方向に沿って、転動体３が掬い上げられるようになっている。また、タング部材７は、ナット２及び転動体循環部材６には取り付けられておらず、ねじ軸１と転動体循環部材６との間に挟まれ遊嵌されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
螺旋状に連続するねじ溝が外周面に形成されたねじ軸と、前記ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝が内周面に形成された筒状のナットと、前記両ねじ溝間の空間により形成される螺旋状の転動体転動路に転動自在に装填された複数の転動体と、前記ナットに取り付けられ、前記転動体を前記転動体転動路の終点から始点へ送って前記転動体を循環させる転動体循環路を有する転動体循環部材と、を備え、前記ねじ軸と前記ナットとの相対回転運動により、前記転動体の転動を介して前記ねじ軸と前記ナットとが軸方向へ相対直線移動するようになっている転がりねじ装置において、
前記転動体循環路の両端部のうち前記転動体転動路の終点に配された方の端部近傍には、前記転動体転動路を転動して前記転動体転動路の終点に至った転動体を掬い上げて前記転動体循環路内に導入するタング部材が配されており、
このタング部材によって、前記ナットを軸方向から見た場合の前記転動体転動路の終点における前記転動体転動路の接線方向及びリード角方向に沿って、前記転動体が掬い上げられるようになっているとともに、
前記タング部材は、前記ナット及び前記転動体循環部材には取り付けられておらず、前記ねじ軸と前記転動体循環部材との間に挟まれ遊嵌されていることを特徴とする転がりねじ装置。
【請求項２】
前記タング部材は、樹脂と金属とにより一体に形成されていて、前記ねじ溝と接触する部分は樹脂で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の転がりねじ装置。
【請求項３】
前記樹脂が含油樹脂であることを特徴とする請求項２に記載の転がりねじ装置。
【請求項４】
前記タング部材のうち前記転動体と接触する先端部は角部を有しておらず曲面状とされているとともに、前記ねじ溝と前記タング部材の先端部との間の段差が前記転動体の直径の５％以下となるように、前記タング部材が配されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の転がりねじ装置。
【請求項５】
前記ナットに形成された貫通孔の内壁面で前記転動体循環路の少なくとも一部分が構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の転がりねじ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールねじ，ローラねじ等の転がりねじ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
転がりねじ装置としては、転動体が球状のボールであるボールねじと、転動体が円筒状，円すい台状等のローラであるローラねじとが知られている。転がりねじ装置においては、ねじ軸のねじ溝とナットのねじ溝との間の空間により形成される転動体転動路内を転動する転動体を、転動体循環路により転動体転動路の終点から始点へ送って循環させることにより、ねじ軸とナットとの相対直線移動を円滑に行っている。そして、転動体循環路の端部に配されたタング部によって、転動体転動路の終点に至った転動体が掬い上げられ、転動体循環路内に導入されるようになっている。
【０００３】
このような転がりねじ装置は、例えば工作機械の送り装置などに使用されるが、近年、工作機械等は高速化の要求が高まっているため、それに伴って転がりねじ装置の高速化（すなわち転動体の公転速度の高速化）も進んでいる。そして、転がりねじ装置の高速化を達成するためには、転動体を掬い上げる際に転動体がタング部に衝突しても転がりねじ装置に損傷が生じないようにすることが重要な技術課題となっていた。そのため、タング部を構成する部材の強度向上（例えば、部材の肉厚化）や、タング部に作用する力が小さくなるような転動体の掬い上げ方法（例えば、転動体を転動体転動路の接線方向に掬い上げる方法）などが検討されていた。
【０００４】
転動体を転動体転動路の接線方向に掬い上げるようにするためには、転動体循環路を複雑な形状とする必要があるが、複雑な形状の転動体循環路を有する転動体循環部材を金属材料で構成することは容易ではないので、転動体循環部材は樹脂材料の射出成形品等で構成されていた。そして、図１０に示すように、転動体循環部材とタング部とが樹脂材料で一体的に形成されている場合には、強度が必要なタング部に合わせて転動体循環部材全体の材料を決定する必要があった（例えば特許文献１を参照）。
【０００５】
また、転動体循環部材とタング部とを別体の部材とした場合には、タング部はナットに固定されていた（例えば特許文献２を参照）。その場合には、転動体がタング部に衝突した際の衝撃力を、ナットとタング部との固定部で受けることとなる。また、高速運転時には、転動体循環路内での転動体の競り合い等に起因する力も加わる。そのため、タング部は転動体循環部材よりも高強度の材料で構成する必要があるので、タング部は削り加工された鋼材や焼結材料で構成されていた。そして、タング部の固定部は、前述の衝撃力を受けることが可能な程度に高強度であることが必要とされていた。
【特許文献１】特開２００５−８３５１９号公報
【特許文献２】特開２００５−３５１３４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、タング部には、転動体の衝突により径方向内方に押圧する力が作用するため、タング部を支持する部分に大きな力が作用することとなる。そのため、特許文献１に記載のような転動体循環部材とタング部とが一体的に形成されている部材を備える転がりねじ装置や、特許文献２に記載のようなタング部がナットに固定されている転がりねじ装置は、高速運転時にタング部の先端部以外の部分が破損しやすい傾向がある。すなわち、特許文献１に記載の転がりねじ装置の場合は、転動体循環部材とタング部とが一体的に形成されている部材のうちタング部の上方部分（タング部を支持する部分に相当する）、特許文献２に記載の転がりねじ装置の場合は、タング部のうちナットとの固定部が破損しやすい傾向がある。
【０００７】
このように、タング部を支持又は固定する部分が破損しやすいので、転がりねじ装置の高速化の大きな障害となっていた。タング部を支持又は固定する部分の寸法や肉厚を大きくすれば、その部分の強度を向上させることができるが、そのような手段には設計の自由度が低下するという問題点があった。
そこで、本発明は、上記のような従来の転がりねじ装置が有する問題点を解決し、高速運転しても損傷が生じにくく長寿命な転がりねじ装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る請求項１の転がりねじ装置は、螺旋状に連続するねじ溝が外周面に形成されたねじ軸と、前記ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝が内周面に形成された筒状のナットと、前記両ねじ溝間の空間により形成される螺旋状の転動体転動路に転動自在に装填された複数の転動体と、前記ナットに取り付けられ、前記転動体を前記転動体転動路の終点から始点へ送って前記転動体を循環させる転動体循環路を有する転動体循環部材と、を備え、前記ねじ軸と前記ナットとの相対回転運動により、前記転動体の転動を介して前記ねじ軸と前記ナットとが軸方向へ相対直線移動するようになっている転がりねじ装置において、前記転動体循環路の両端部のうち前記転動体転動路の終点に配された方の端部近傍には、前記転動体転動路を転動して前記転動体転動路の終点に至った転動体を掬い上げて前記転動体循環路内に導入するタング部材が配されており、このタング部材によって、前記ナットを軸方向から見た場合の前記転動体転動路の終点における前記転動体転動路の接線方向及びリード角方向に沿って、前記転動体が掬い上げられるようになっているとともに、前記タング部材は、前記ナット及び前記転動体循環部材には取り付けられておらず、前記ねじ軸と前記転動体循環部材との間に挟まれ遊嵌されていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る請求項２の転がりねじ装置は、請求項１に記載の転がりねじ装置において、前記タング部材は、樹脂と金属とにより一体に形成されていて、前記ねじ溝と接触する部分は樹脂で構成されていることを特徴とする。
さらに、本発明に係る請求項３の転がりねじ装置は、請求項２に記載の転がりねじ装置において、前記樹脂が含油樹脂であることを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明に係る請求項４の転がりねじ装置は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の転がりねじ装置において、前記タング部材のうち前記転動体と接触する先端部は角部を有しておらず曲面状とされているとともに、前記ねじ溝と前記タング部材の先端部との間の段差が前記転動体の直径の５％以下となるように、前記タング部材が配されていることを特徴とする。
さらに、本発明に係る請求項５の転がりねじ装置は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の転がりねじ装置において、前記ナットに形成された貫通孔の内壁面で前記転動体循環路の少なくとも一部分が構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の転がりねじ装置は、高速運転しても損傷が生じにくく長寿命である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係る転がりねじ装置の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に係る転がりねじ装置の一実施形態であるボールねじの平面図である。また、図２は、図１のボールねじのＡ−Ａ断面図である。なお、以降の説明に用いる各図においては、同一又は相当する部分には同一の符号を付してある。
図１，２に示すように、本実施形態のボールねじは、螺旋状に連続するねじ溝１ａが外周面に形成されたねじ軸１と、螺旋状に連続するねじ溝２ａが内周面に形成された筒状のナット２と、を備えている。ねじ軸１はナット２に挿通されており、ねじ軸１のねじ溝１ａとナット２のねじ溝２ａとが対向して、両ねじ溝１ａ，２ａ間の空間により螺旋状の転動体転動路４が形成されている。この転動体転動路４内には、複数の転動体３（ボール）が転動自在に装填されており、この転動体３を介してナット２がねじ軸１に螺合されている。
【００１３】
このナット２には、外周面と内周面とを連通する穴２ｂが形成されていて、この穴２ｂ内に、転動体循環路５を有する転動体循環部材６（図３を参照）が取り付けられている。そして、転動体転動路４内を移動しつつねじ軸１の回りを複数回回って転動体転動路４の終点に至った転動体３が、転動体循環路５の一端部近傍に配されたタング部材７により掬い上げられて転動体循環路５内を通り、転動体循環路５の他端部近傍に配されたタング部材７により転動体転動路４の始点へ送られるようになっている。
【００１４】
このように、転動体転動路４内を転動する転動体３が転動体循環路５により無限に循環されるようになっているので、ねじ軸１とナット２とを相対回転させると、ねじ軸１とナット２とは継続的に軸方向へ相対直線移動する。なお、本実施形態においては、図１にも示す通り、このような転動体転動路４及び転動体循環路５からなる循環回路を２回路有する構成となっている。
【００１５】
ここで、図３の転動体循環部材６は、図４に示すような部品を２個重ね合わせることによって構成されている。
また、タング部材７は、若干湾曲した略棒状部材であり、図１のＸ及びＹの位置に配されるものの場合は、図５のように一端部を端面から側面に向かって斜めに切り欠くことにより、転動体３を衝突させて掬い上げるタング部７ａが前記一端部に形成されている。このタング部材７は、タング部７ａを有する一端部を転動体転動路４に向けるとともに切り欠き面の他端部側を転動体循環路５に向けて両ねじ溝１ａ，２ａ間に配されていて、転動体転動路４と転動体循環路５とを連結している。一方、図１のＺの位置に配されるタング部材７の場合は、図２に示すように、タング部７ａが両端部に形成されており、両タング部７ａが２回路の循環回路のそれぞれの一端側の掬い上げを受け持っている。
【００１６】
また、タング部材７は、転動体転動路４の終点に至った転動体３をリード角方向に沿って掬い上げることができるように配されている。さらに、タング部材７は、転動体転動路４の終点に至った転動体３を、ナット２を軸方向から見た場合に、転動体転動路４の終点における転動体転動路４の接線方向に沿って掬い上げることができるように配されている。このため、転動体３を掬い上げる際に転動体３がタング部材７のタング部７ａに衝突しても、タング部材７に作用する力が小さい。
【００１７】
また、タング部材７は、ナット２及び転動体循環部材６には固定されておらず、ねじ軸１と転動体循環部材６との間に挟まれ、ねじ軸１とナット２のねじ溝２ａ及び転動体循環部材７との間に形成される隙間に遊嵌されている。そのため、転動体３の衝突によりタング部材７に作用する力が、ナット２や転動体循環部材６に衝撃として伝達されることは、十分に緩和される。
【００１８】
これらのことから、転動体３が衝突することにより径方向内方に押圧する力がタング部材７に作用しても、タング部材７を支持する部分が破損するということがない。よって、このボールねじは、高速運転しても長寿命である。
また、転動体３の衝突によるタング部材７の振動が転動体循環部材６やナット２に伝わることはほとんどないことと、タング部材７は固定されておらず径方向に動くことができるため前記径方向内方に押圧する力が緩和されることから、このボールねじは低振動且つ低騒音である。
【００１９】
さらに、タング部材７の振動が転動体循環部材６やナット２に伝わることはほとんどないので、転動体循環部材６は高強度である必要がなく転動体３を循環させる機能さえ有していればいいので、薄肉化が可能である。よって、転動体循環部材６をナット２に効率良く配置することができる。
さらに、大径の転動体を用いることができるため、定格荷重を大きくすることができる。さらにまた、加工コストの低減が可能である。
【００２０】
このようなボールねじは、工作機械の送り装置（例えば、電動射出成形機やプレス機械に組み込まれた型締装置の型締機構）に好適に使用することができる。ただし、本発明の転がりねじ装置の用途は、上記のものに限定されるものではない。
ここで、タング部材７について、さらに詳細に説明する。タング部材７の姿勢が両ねじ溝１ａ，２ａ間で安定するように、タング部材７の長さ（転動体３の移動方向の長さ）は転動体３の直径の１．５倍以上５倍以下であることが好ましい。また、長手方向に沿って延びる翼部７ｂを両側部又は片側部に設け、ねじ軸１の外周面とナット２の内周面との間の隙間に収容すれば（図５，６を参照）、タング部材７の姿勢の安定性をより高めることができる。
【００２１】
また、転動体３の衝突によってタング部材７が転動体３の移動方向に沿って動くことを防止する位置決め構造（図７を参照）を、採用してもよい。すなわち、タング部材７の外面に突起７ｃを設け、ナット２に形成した凹部１０に挿入すれば、タング部材７が転動体３の移動方向に沿って動くことを防止することができる。ただし、凹部１０と突起７ｃとは嵌合して固定するのではなく、タング部材７の径方向の微小な動きを妨げないように遊嵌する。転動体３の衝突によってタング部材７が受ける転動体３の移動方向の力はそれほど大きくはないので、上記のような遊嵌によってタング部材７が転動体３の移動方向に沿って動くことを防止することができる。
【００２２】
ただし、タング部７ａが一端部のみに形成されているタング部材７（図１のＸ及びＹの位置に配されるタング部材７）の場合は、作用する力の釣り合いが取れず、螺旋方向に動いてしまうので、図１のボールねじのＢ−Ｂ断面図である図８のように、ナット２に設けた穴に圧入して取り付けたピン１１でタング部材７を押さえるとよい。このピン１１は、タング部材７に作用する転動体３の移動方向の力のみを受けるので、タング部材７がねじ軸１と当接すること等により、転動体３の衝突による衝撃力が緩和される。一方、タング部７ａが両端部に形成されているタング部材７（図１のＺの位置に配されるタング部材７）の場合は、両端部のタング部７ａがそれぞれ転動体３による力を受け持つので、ピン１１等を設ける必要はない。
【００２３】
さらに、タング部材７の材質は特に限定されるものではないが、樹脂と金属とで一体に形成することが好ましい。ねじ溝１ａや転動体３と接触する部分は、摺動性，潤滑性が優れていることが好ましいので、樹脂で構成することが好ましい。この樹脂を、潤滑油と樹脂とを混合した含油樹脂とすれば、極めて優れた潤滑性が得られる。前述した位置決め構造の突起７ｃは、金属で構成してもよい。
【００２４】
さらに、タング部材７のタング部７ａは、転動体３と接触するので、その先端部は角部を有しておらず曲面状（例えば、転動体３の移動方向に沿って破断した断面が円弧状）とされていることが好ましい。そして、転動体３の掬い上げを円滑に行うためには、ねじ軸１のねじ溝１ａと先端部との間に形成される段差Ｈが、転動体３の直径の５％以下となるように、タング部材７を配することが好ましい。
【００２５】
さらに、本実施形態においては、タング部材７から転動体循環部材６に力がほとんど伝達しないため、転動体循環部材６はタング部材７を支持する必要はなく、転動体３を循環させる経路としての機能さえ有していればよい。よって、本実施形態においては、転動体循環部材６に転動体循環路５の全体が形成されていたが、ナット２に設けた穴２ｂの内壁面の一部が転動体循環路５の少なくとも一部分をなすようにすることもできる（図９を参照）。その結果、転動体循環部材６に転動体循環路５の全体が形成されている場合（図９において点線で示した穴）と比べて、ナット２に設ける穴２ｂの大きさを小さくすることができるとともに、ナット２のねじ溝２ａと転動体循環路５との干渉等が避けられ、直径の大きな転動体を用いる仕様にも対応可能となる。
【００２６】
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては、循環回路が２回路であるボールねじを示して説明したが、循環回路は１回路であってもよいし、３回路以上であってもよい。また、本実施形態においては、転がりねじ装置の例としてボールねじを示して説明したが、本発明の転がりねじ装置は、転動体がローラであるローラねじにも同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る転がりねじ装置の一実施形態であるボールねじの平面図である。
【図２】図１のボールねじのＡ−Ａ断面図である。
【図３】転動体循環部材の斜視図である。
【図４】転動体循環部材を構成する部品の斜視図である。
【図５】タング部材の斜視図である。
【図６】タング部材の翼部によりタング部材の姿勢の安定性を高められることを説明する断面図である。
【図７】タング部材の位置決め構造を説明する断面図である。
【図８】図１のボールねじのＢ−Ｂ断面図である。
【図９】その一部分が、ナットに設けた穴の内壁面の一部で構成されている転動体循環路を説明する断面図である。
【図１０】従来のボールねじの転動体循環部材の斜視図である。
【符号の説明】
【００２８】
１      ねじ軸
１ａ    ねじ溝
２      ナット
２ａ    ねじ溝
２ｂ    穴
３      転動体
４      転動体転動路
５      転動体循環路
６      転動体循環部材
７      タング部材
７ａ    タング部
【図１】
2010025256.tif 000003
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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