(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にらせん状の第一転動溝を有するねじと、
穿孔を有し、前記ねじに装着され、前記穿孔の壁面に前記第一転動溝に向かい合うらせん状の第二転動溝を有し、前記第一転動溝および前記第二転動溝が負荷径路を形成するナットと、
一端に位置し第一端面と当該第一端面に位置する第一内端部および第一外端部と前記第一転動溝に入り込む第一舌部とを有する第一脚部、他端に位置し第二端面と当該第二端面に位置する第二内端部および第二外端部と前記第一転動溝に入り込む第二舌部を有する第二脚部、前記第一脚部および前記第二脚部を連結する連結部、ならびに、内部に形成され前記第一脚部と前記連結部と前記第二脚部とを貫通する循環通路を有し、前記第一端面に前記第二転動溝に繋がる第一出入口が形成され、前記第二端面に前記第二転動溝に繋がる第二出入口が形成され、前記第一脚部および前記第二脚部が前記ナットに差し込まれる循環ユニットと、
前記負荷径路または前記循環通路内で移動するよう制限される複数の転動ユニットと、
を備え、
前記第一出入口と前記第一内端部との間の幅である第一幅は、前記第一出入口と前記第一外端部との間の幅である第二幅の三分の一以下であり、
前記第二出入口と前記第二内端部との間の幅である第三幅は、前記第二出入口と前記第二外端部との間の幅である第四幅の三分の一以下であることを特徴とする循環チューブ式ボールねじ。    
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールねじに関し、詳しくは循環チューブ式ボールねじに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ボールねじは、直線伝動に関わる技術において重要な役割を担い、内部のボールによってねじとナットとの間の摩擦力を低減し、ねじとナットの相対運動を迅速かつ正確に行う。
【０００３】
機械構造が精密化されるのに対し、ボールねじは限られた作動空間に応じ、体積が縮小される。様々なボールねじの中で、循環チューブ式ボールねじは比較的小さい作動空間での使用に適している。図１から図３に示すように、循環チューブ式ボールねじ（circulating tube type ball screw apparatus）は、ねじ１、ナット３、複数の転動ユニット６および循環チューブ７を備える。ねじ１は表面にらせん状の第一転動溝２を有する。ナット３は、穿孔４を有し、穿孔４によってねじ１に装着される。またナット３は穿孔４の孔壁に第一転動溝２に向かい合う第二転動溝５を有する。第一転動溝２および第二転動溝５は負荷径路を構成する。複数の転動ユニット６は負荷径路内で移動するように制限される。ねじ１（またはナット３）が回転する際、転動ユニット６は転動し、ナット３（またはねじ１）を軸方向に移動させる。循環チューブ７はナット３に差し込まれ、一端が第一転動溝２に繋がり、他端が第二転動溝５に繋がる。転動ユニット６は負荷径路を移動し、循環チューブ７に入り込み、そののち負荷径路に戻ることによって無限に循環する。一方、ボールねじが作動する際、転動ユニットはあらゆる第二転動溝を経過するとは限らない。
【０００４】
一般的に言えば、転動ユニットが経過する部分の第二転動溝は有効なスレッドゾーン（Effective Thread Zone, E.T.Z.）となり、転動ユニットが経過しない別の第二転動溝は無効なスレッドゾーン(Invalid Thread Zone, I.T.Z.）となる。有効なスレッドゾーンはボールねじが作動する際、転動ユニットからの外力に耐えなければならない。無効なスレッドゾーンは転動ユニットからの外力に耐える必要がない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−９０９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図２に示すように、上述した循環チューブ式ボールねじにおいて、循環チューブ７はナット３に差し込まれ、かつ負荷径路に繋がる。循環チューブ７は管壁がナット３内の有効なスレッドゾーンに位置する部分の第二転動溝５の溝壁を占め、溝壁を薄くするため、有効なスレッドゾーンに位置する第二転動溝５の溝壁が崩壊し、ナット３のスレッドを破損させることが発生しやすい。
【０００７】
本発明は、有効なスレッドゾーンでの第二転動溝の溝壁上の循環チューブに占められた部分を減少し、ナットのスレッドの破損を抑制する循環チューブ式ボールねじを提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明による循環チューブ式ボールねじは、ねじ、ナット、循環ユニットおよび複数の転動ユニットを備える。ねじは表面にらせん状の第一転動溝を有する。ナットは穿孔を有し、穿孔によってねじに装着される。ナットは穿孔の壁面に第一転動溝に向かい合うらせん状の第二転動溝を有する。第一転動溝および第二転動溝は負荷径路を構成する。循環ユニットは両端に位置する第一脚部および第二脚部と、第一脚部および第二脚部を連結する連結部と、内部に形成された循環通路とを有する。第一脚部は第一端面、第一端面に位置する第一内端部および第一外端部を有する。第二脚部は第二端面、第二端面に位置する第二内端部および第二外端部を有する。循環通路は第一脚部、連結部および第二脚部を貫通し、かつ第一端面に第二転動溝に繋がる第一出入口が形成され、第二端面に第二転動溝に繋がる第二出入口が形成される。第一出入口と第一内端部との間は第一幅を有し、第一出入口と第一外端部との間は第二幅を有する。第二幅は第一幅の三倍以上である。第二出入口と第二内端部との間は第三幅を有し、第二出入口と第二外端部との間は第四幅を有する。第四幅は第三幅の三倍以上である。第一脚部および第二脚部はナットに差し込まれる。第一脚部は第一転動溝に入り込む第一舌部を有する。第二脚部は第一転動溝に入り込む第二舌部を有する。複数の転動ユニットは負荷径路または循環通路内で移動するように制限される。
【０００９】
従来の循環チューブ式ボールねじに比べて、本発明は有効なスレッドゾーン中の第二転動溝の溝壁が循環チューブに占められ、薄くなることを抑制し、ナットのスレッドの破損を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来の循環チューブ式ボールねじを示す断面図である。
【図２】従来の循環チューブ式ボールねじを示す断面図である。
【図３】従来の循環チューブ式ボールねじを示す断面図である。
【図４】本発明の第1実施形態による循環チューブ式ボールねじを示す斜視図である。
【図５】本発明の第1実施形態による循環チューブ式ボールねじを示す分解斜視図である。
【図６】本発明の第1実施形態による循環チューブ式ボールねじを示す断面図である。
【図７】本発明の第1実施形態による循環チューブ式ボールねじにおいての循環ユニットを示す斜視図である。
【図８】本発明の第1実施形態による循環チューブ式ボールねじにおいてのナットおよび循環ユニットを示す斜視図である。
【図９】図７の９−９線断面図である。
【図１０】本発明の第1実施形態による循環チューブ式ボールねじを示す分解斜視図である。
【図１１】本発明の第２実施形態による循環チューブ式ボールねじにおいての循環ユニットを示す斜視図である。
【図１２】本発明の第２実施形態による循環チューブ式ボールねじを示す断面図である。
【図１３】本発明の第３実施形態による循環チューブ式ボールねじにおいての循環ユニットを示す斜視図である。
【図１４】本発明の第３実施形態による循環チューブ式ボールねじにおいて第一脚部を示す拡大図である。
【図１５】本発明の第３実施形態による循環チューブ式ボールねじにおいて第二脚部を示す拡大図である。
【図１６】本発明の第３実施形態による循環チューブ式ボールねじにおいて循環ユニットを示す斜視図である。
【図１７】本発明の第３実施形態による循環チューブ式ボールねじにおいて循環ユニットを示す斜視図である。
【図１８】本発明の第３実施形態による循環チューブ式ボールねじにおいて第一脚部を示す拡大図である。
【図１９】本発明の第３実施形態による循環チューブ式ボールねじにおいて第二脚部を示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明による循環チューブ式ボールねじを図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図４から図１０に示すように、本発明の第１実施形態による循環チューブ式ボールねじは、ねじ１１、ナット１２、循環ユニット１３および複数の転動ユニット１４を備える。
ねじ１１は、表面にらせん状の第一転動溝１１１を有する。
【００１２】
ナット１２は、穿孔１２１を有し、穿孔１２１によってねじ１１に装着される。ナット１２は穿孔１２１の壁面に第一転動溝１１１に向かい合うらせん状の第二転動溝１２２を有する。第一転動溝１１１および第二転動溝１２２は負荷径路Ｌを構成する。
【００１３】
循環ユニット１３は、両端に位置する第一脚部１３１および第二脚部１３２と、第一脚部１３１および第二脚部１３２を連結する連結部１３３と、内部に形成された循環通路Ｃとを有する。第一脚部１３１は第一端面１３１ａ、第一端面１３１ａに位置する第一内端部１３１ｂおよび第一外端部１３１ｃを有する。第二脚部１３２は第二端面１３２ａ、第二端面１３２ａに位置する第二内端部１３２ｂおよび第二外端部１３２ｃを有する。循環通路Ｃは第一脚部１３１、連結部１３３および第二脚部１３２を貫通し、第一端面１３１ａにおいて第二転動溝１２２に繋がる第一出入口１３４を有し、第二端面１３２ａにおいて第二転動溝１２２に繋がる第二出入口１３５を有する。第一出入口１３４および第二出入口１３５は輪郭がＵ字型を呈する。
【００１４】
本実施形態において、第一出入口１３４、第一内端部１３１ｂおよび第一外端部１３１ｃは相互の間に置いた第一幅Ｔ１および第二幅Ｔ２を有する。第二幅Ｔ２は第一幅Ｔ１の三倍以上である。第二出入口１３５、第二内端部１３２ｂおよび第二外端部１３２ｃは相互の間に置いた第三幅Ｔ３および第四幅Ｔ４を有する。第四幅Ｔ４は第三幅Ｔ３の三倍以上である。
【００１５】
第一脚部１３１および第二脚部１３２は、ナット１２に差し込まれる。第一脚部１３１は第一転動溝１１１に入り込む第一舌部１３６を有する。第二脚部１３２は第一転動溝１１１に入り込む第二舌部１３７を有する。
転動ユニット１４は、負荷径路Ｌまたは循環通路Ｃ内を移動するように制限される。
【００１６】
一方、第１実施形態において、ボールねじが作動する際、転動ユニット１４はあらゆる第二転動溝１２２を通ることではない。一般的に言えば、転動ユニット１４が経過する部分の第二転動溝１２２は有効なスレッドゾーン（Effective Thread Zone, E.T.Z.）となり、転動ユニット１４が経過しない別の第二転動溝１２２は無効なスレッドゾーン(Invalid Thread Zone, I.T.Z.）となる。有効なスレッドゾーンはボールねじが作動する際、転動ユニット１４からの外力に耐えなければならない。無効なスレッドゾーンは転動ユニット１４からの外力に耐える必要がない。
【００１７】
従来の循環チューブ式ボールねじに比べて、第１実施形態による循環チューブ式ボールねじは、第一出入口１３４が第一内端部１３１ｂに近いだけでなく、有効なスレッドゾーン内の第二転動溝１２２の溝壁上の占められた部分を減少させるため、ナット１２のスレッドが破損する割合を下げることができる。
【００１８】
本実施形態において、循環ユニット１３は循環通路Ｃに沿って本体１５と結合ユニット１６に分割される。本体１５は接合面１５１を有し、結合ユニット１６は結合面１６１を有する。本体１５と結合ユニット１６とは接合面１５１、１６１に沿って結合し、循環ユニット１３を構成する。循環ユニット１３の製作の便をはかるため、まず本体１５および結合ユニット１６を製作し、そののち接合面１５１、１６１によって循環ユニット１３を組み立てればよい。
【００１９】
（第２実施形態）
図１１および図１２に示したのは第２実施形態による循環チューブ式ボールねじである。第１実施形態との違いは第一出入口１３４と第一内端部１３１ｂとが交差し、第二出入口１３５と第二内端部１３２ｂとが交差することにある。
【００２０】
第２実施形態による循環チューブ式ボールねじにおいて、第一出入口１３４と第一内端部１３１ｂとは交差し、第二出入口１３５と第二内端部１３２ｂとは交差する。第１実施形態は第一出入口１３４および第二出入口１３５の輪郭をＵ字型に形成することに対し、第２実施形態では、第一出入口１３４と第一内端部１３１ｂとを交差させ、第二出入口１３５と第二内端部１３２ｂとを交差させ、Ｕ字型の輪郭と第一内端部１３１ｂおよび第二内端部１３２ｂとを交差させる。よって、有効なスレッドゾーン内の第二転動溝１２２の溝壁が占められることが抑制され、ナット１２のスレッドの破損を抑制することができる。
【００２１】
（第３実施形態）
図１３から図１５に示したのは第３実施形態による循環チューブ式ボールねじである。第１実施形態との違いは次の通りである。第一脚部１３１は第一端面１３１ａ上の第一欠損部１３１ｄによって第一出入口１３４と第一脚部１３１の内側面に繋がる第一欠け口１３８を構成する。第二脚部１３２は第二端面１３２ａ上の第二欠損部１３２ｄによって第二出入口１３５と第二脚部１３２の内側面に繋がる第二欠け口１３９を構成する。
【００２２】
第１実施形態と第２実施形態に対し、第３実施形態による循環チューブ式ボールねじは、第一出入口１３４および第二出入口１３５が転動ユニット１４を妨害しない状況下で有効なスレッドゾーン内の第二転動溝１２２の溝壁を占めることを抑制することによってナット１２のスレッドの破損を抑制することができる。
【００２３】
一方、図１６から図１９に示すように、上述した実施形態は、循環ユニット１３を縮小することによって第一出入口１３４と第一外端部１３１ｃとを交差させ、第二出入口１３５と第二外端部１３２ｃとを交差させることができる。或いは第一脚部１３１の第一端面１３１ａに第三欠損部１３１ｅを形成することによって第一出入口１３４と第一脚部１３１の外側面に繋がる第三欠け口１７１を構成し、第二脚部１３２の第二端面１３２ａに第四欠損部１３２ｅを形成することによって第二出入口１３５と第二脚部１３２の外側面に繋がる第四欠け口１７２を構成することができる。
【符号の説明】
【００２４】
１１：ねじ、  
１１１：第一転動溝、  
１２：ナット、  
１２１：穿孔、  
１２２：第二転動溝、  
１３：循環ユニット、  
１３１：第一脚部、  
１３１ａ：第一端面、  
１３１ｂ：第一内端部、  
１３１ｃ：第一外端部、  
１３１ｄ：第一欠損部、  
１３１ｅ：第三欠損部、  
１３２：第二脚部、  
１３２ａ：第二端面、  
１３２ｂ：第二内端部、  
１３２ｃ：第二外端部、  
１３２ｄ：第二欠損部、  
１３２ｅ：第四欠損部、  
１３３：連結部、  
１３４：第一出入口、  
１３５：第二出入口、  
１３６：第一舌部、  
１３７：第二舌部、  
１３８：第一欠欠け口、  
１３９:第二欠け口、  
１４：転動ユニット、  
１５：本体、  
１５１：接合面、  
１６：結合ユニット、  
１６１：接合面、  
１７１：第三欠け口、  
１７２：第四欠け口、  
Ｃ：循環通路、  
Ｌ:負荷径路、  
Ｔ１：第一幅、  
Ｔ２：第二幅、  
Ｔ３：第三幅、  
Ｔ４：第四幅。
【要約】
【課題】有効なスレッドゾーンでの第二転動溝の溝壁上の循環チューブに占められた部分を減少し、ナットのスレッドの破損を抑制する循環チューブ式ボールねじを提供する。
【解決手段】本発明による循環チューブ式ボールねじは、ねじ１１、ナット１２、循環ユニット１３および複数の転動ユニットを備える。ねじ１１は表面にらせん状の第一転動溝を有する。ナット１２は穿孔を有し、穿孔によってねじに装着される。ナット１２は穿孔の壁面に第一転動溝に向かい合うらせん状の第二転動溝を有する。第一転動溝および第二転動溝は負荷径路を構成する。循環ユニット１３は両端に位置する第一脚部および第二脚部と、第一脚部および第二脚部を連結する連結部と、内部に形成された循環通路とを有する。複数の転動ユニットは負荷径路または循環通路内で移動するように制限される。
【選択図】  図４【図１】
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【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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