(57)【要約】【課題】作動性が良好で、予圧調整作業が容易であるダブルナット式ボールねじ装置を提供する。【解決手段】共通のねじ軸１に２個のナット３ａ、３ｂを螺合させるとともに、各ナット３ａ、３ｂに反対向きの軸方向の力を作用させて予圧を与えるボールねじ装置において、一方のナット端面にボール外径よりも小さな深さの保持穴６を三箇所以上等配に、好ましくは略三等配に設け、各保持穴にボール７を収容することで予圧を与える。ボール７が径方向に転がることによりナット３ａ、３ｂの径方向位置が容易に調整出来る。【選択図】図１
2014031846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通のボールねじ軸に２個のナットを螺合させるとともに、各ナットに反対向きの軸方向の力を作用させて予圧を与えるボールねじ装置において、一方のナット端面にボール外径よりも小さな深さの保持穴を三箇所以上等配配置し、各保持穴にボールを収容することで予圧を与えることを特徴とするボールねじ装置。
【請求項２】
前記一方のナット端面にボール外径よりも小さな深さの保持穴を略三等配に設けたことを特徴とする請求項１に記載のボールねじ装置。
【請求項３】
前記ボールが、前記保持穴に各１個収納されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のボールねじ装置。
【請求項４】
前記ボールが、前記保持穴に各複数個収納されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のボールねじ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はダブルナット式ボールねじの予圧方式に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
これには、従来より、対となる２個のナットを使用し、その間に平板状の間座を挿入することによりボールねじに予圧を与えるというものであるが、平板状の間座ではナット端面に面で接触するため、対となる２個のナットを軸方向に拘束するだけでなく径方向にも拘束してしまう。このため、組み立て具合によっては両ナット間で相対的な芯ズレ誤差や傾き誤差が発生し、これにより両ナット内に組み込まれている転動ボールの負荷バランスが崩れるため、ボールねじの作動性を悪化させる、という課題があった。
【０００３】
この部分の改善の先行技術としては、下記特許文献１に示されたものがあり、このものは、ダブルナットを有するボールねじの一方のナットの端面に円環状の凹溝を設けると共に、他方のナットの対向端面には密封部材を取付けた円環状の凸部を設け、この凸部を前記凹溝に摺動可能に嵌合せしめることにより、容積可変の円環状の流体導入室を形成している。そして、この流体導入室内に流体導入口を介して加圧手段として加圧流体を導入し、ダブルナットにそれぞれ反対方向の力を作用させて軸方向に変位させることで、ボールねじの隙間と予圧調整を行うようにしている。このときボールナットが相対回転をすると、ボールナットの間隔が変わってしまうので所期の予圧効果が得られないから、ボールナットの相対回転を阻止し軸方向変位のみを許す回転阻止手段が必須となる。この場合は、その回転阻止手段をダブルナットの双方に跨がる軸方向のキーとキー溝で構成しているというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭４７−３１０５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この先行技術には、回転阻止手段をキーとキー溝とで構成しているため、捻り力に対して弱い、キーとキー溝間にすべり摩擦が作用して円滑な作動が妨げられる、という問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するために、予圧を与える間座の代わりにナット端面に三箇所以上等配に配置された保持穴に収納される３個のボールの大きさを変えることで、予圧量を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ナット端面に三箇所以上等配に配置された保持穴に収納されるボールは、点当たりでナット端面に当接して予圧を与えるため、対となる２個のナットを軸方向に拘束するだけで径方向には拘束しない。そこでこのボールが径方向に転がることにより両ナットの位置が調整されるため、両ナット間で相対的な芯ズレ誤差や傾き誤差が生じない。これにより両ナット内に組み込まれている転動ボールには安定した予圧荷重が負荷されるため、ボールねじの作動性に影響を与えない。
【０００８】
また、従来の平板状の間座では一度ボールねじに間座を組み付け予圧の度合いをみた後、間座を取り外して研削加工により厚さを調節する作業工程を要するという問題があった。本発明では間座の代わりに複数のボールを用い、予圧の度合いにより径寸法の違うボールに交換するため、間座を研削加工する必要はないため作業工程が簡単となる。
さらに、一般にボールねじの組立工程現場においては、サイズが細かく異なるボールがあらかじめ用意されているため、新たにボールを用意する必要はないため便利である、という効果が有る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ）は本発明の第一の実施例におけるボールねじ装置の横断面図、（ｂ）はその正面断面図である。
【図２】（ａ）は本発明の第一の実施例におけるナットとボールの正面断面図、（ｂ）はそのＸ−Ｘ矢視断面図である。
【図３】（ａ）は本発明の第二の実施例におけるナットとボールの正面断面図、（ｂ）はそのＹ−Ｙ矢視断面図である。
【図４】（ａ）は本発明の第三の実施例におけるナットとボールの正面断面図、（ｂ）は本発明の第四の実施例におけるナットとボールの正面断面図である。
【図５】（ａ）は本発明の第五の実施例におけるナットとボールの正面断面図、（ｂ）は本発明の第六の実施例におけるナットとボールの正面断面図である。
【図６】（ａ）は本発明の第七の実施例におけるナットとボールの正面断面図、（ｂ）はそのＺ−Ｚ矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の第一の実施例を図面を参照して説明する。図中の符号１はねじ軸であり、このねじ軸１に、鋼球２を介してフランジ付のナット３ａとナット３ｂとが螺合されて、いわゆるダブルナットボールねじを構成している。ナット３ａ、３ｂは回転方向位相がずれない様にキー溝５により回転方向の位置決めがされている。各ナットの両端面には図示しないエンドデフレクターが嵌め込まれていて、そのエンドデフレクターは、ナット３ａ、３ｂの両端面を結ぶ貫通穴４ａ、４ｂと挿通して、鋼球案内通路を形成している。そして、ねじ軸の溝９とナットの溝８との間を転動する鋼球２は、ナット３ａ、３ｂの片端部まで移動した次にはエンドデフレクターに掬い上げられ、貫通穴４ａ、４ｂを通って先程とは反対の片端部に移動し、デフレクターにより再びねじ軸の溝９とナットの溝８との間に入り元に戻る循環方式となっている。
【００１１】
従来におけるダブルナット予圧方式においては、予圧を与える際には平板からなる間座をナットの間に挟んで、その厚みにより予圧量を調整している場合が多いが、本発明はナット３ａ、３ｂに挟まれる３個のボール７の大きさを変えることで予圧量を調整するものである。３個のボール７を略三等配に配置することで、ナット３ａ、３ｂは平行でガタつきなく位置決めが可能であり、略三等配に配置することでバランス良く剛性を高めることが可能となる。ここで３個のボール７は、ナット３ａに略三等配に配置された保持穴６に収納されるため、ボール７がボールねじ装置から脱落することはない。ここで、３つの保持穴６であるが、穴径はボール７外径よりも少し大きく、深さはボール７外径よりも小さくかつ３つの深さが等しく形成されている。
【００１２】
一方、３個以上のボール７を挟んだ場合でも、ナット３ａ、３ｂ間の寸法はそこに挟まれる３個のボール７の外径寸法により決定されてしまう。そのため、その他のボールはナット３ａ端面に形成された３つの保持穴６の深さのバラツキによって、ナット３ａ、３ａ端面に拘束されることのない自由状態となり、ボールねじ装置が駆動する毎にボール７がガタついて振動及び異音の発生源となってしまう。そのため、本発明における最良の実施形態は３個のボール７を用いた本実施例である。
【００１３】
従来のダブルナット予圧方式では間座がナット端面と面接触するため、両ナットの間に間座を挟んで軸方向に締め上げる際には、ナット端面と接触する間座の両端面には大きな摩擦力が発生するため、接触面を径方向には容易に動かすことが出来ない。そのため、ナットが芯ズレ誤差や傾き誤差を生じた状態で組立が始まると途中で調整することが出来ないため、最終組立状態でも芯ズレ誤差や傾き誤差を有することとなり、これにより両ナット内に組み込まれている鋼球の負荷バランスが崩れてしまって負荷分布が一定とならない。そのためナット３ａ、３ｂ内の場所によって、鋼球が受ける予圧荷重が異なり、ボールねじの作動性が悪化するという問題があった。
【００１４】
本発明ではナット３ａ、３ｂに挟まれるのは、３等配に配置された３個のボール７であり、その接触部位は点接触であるためにボール７が径方向に転がることによってナット３ａ、３ｂの径方向位置が容易に調整可能であり、最終組立状態でも芯ズレ誤差や傾き誤差が無いため、ボールねじの作動性が良好である。
また、従来の間座を用いた調整では、間座を組み込んで予圧を確認後に間座を取り外して、両面研磨加工などの厚み調整工程が必要であったが、本発明ではナット３ａ、３ｂの間に複数のボール７を組み込んで、予圧の状態を確認した後で大きさが違うボール７に入れ替えることにより最適予圧に調整することが可能なため、作業工数が大幅に低減された。
【００１５】
本発明にて予圧調整に用いられるボール７は、軸受やボールねじの部品として使用されている精密級の鋼球とし、基本的には調質処理がされた鋼球とするが、場合によってはセラミックなどの材質でもよい。一般にこれら精密級のボールは、ボール径の呼び寸法を基準として細かいサイズのボールが用意されている（たとえば、1/4inch.の鋼球の場合、ボール径φ6.35ｍｍを基準として±30μｍ範囲で0.5〜数μｍ毎にボールが用意されている）。その際に、予圧調整に用いられるボール７の大きさはねじ溝を転動する鋼球２と同一であれば、ボールねじ組立の際にはあらかじめ大きさの違う鋼球２が多数用意されているため、予圧調整用のボール７の為に新たに大きさの違うボール７を用意する必要がなく、便利である。
【００１６】
次に第二の実施例を示す。大きな予圧を必要とするボールねじ装置、具体的には高剛性ボールねじ、大型ボールねじ等の場合には、第一の実施例のようにナット３ａ、３ｂ間に３個のボール７を挟んで予圧を与える際には、ボール７との当接箇所の面圧が大きなためにナット３ａ、３ｂの当接箇所がその面圧に負けてしまい陥没するという問題が起こる。
本実施例では、ボール７の個数を増やすという対策を採用するが、前述の様にナット３ａの端面に形成された３つの保持穴６の深さのバラツキによって拘束されない自由状態のボール７の悪影響を最小とするために、ナット３ａの端面に複数のボール７を収納する３つの大型保持穴１０を略三等配に配置する。図３では、大型保持穴１０に収納されるボール７は３個とされているが、陥没が防止出来る面圧とすることが出来れば、これに限ることはない。
【００１７】
この構造によって、一つの大型保持穴１０に収納される複数のボール７は、狭い範囲に配置されるために略一様な平面である両当接箇所により相互にガタつきがなく拘束される。また、大型保持穴１０の形状は図３に示すような長溝形状であり、この溝幅はボール７を軽圧入する寸法で形成されているため、ボール７がナット径方向にガタつくことはない。このように本実施例によれば、３つの大型保持穴１０に収納された複数のボール７がナット３ａの端面に略三等配にバランス良く配置されているため、大きな予圧を与えることが出来て、ボール７のガタつきによる振動及び異音の発生が無いボールねじ装置の提供が可能である。
【００１８】
以上説明したように、ナット３ａの端面に３つのボール７を収納した保持穴６又は複数のボール７を収納した大型保持穴１０を略三等配に配置して、ナット３ｂと共に図示しないハウジングに組み込んで組立ることにより、作動性が良好であり、振動及び異音の発生が無く、予圧調整が容易なボールねじ装置を提供する事が出来る。
以上は、ナット３ａの端面に保持穴６又は大型保持穴１０を略三等配に配置し、それらの保持穴６又は大型保持穴１０にボール７を収納した実施例であるが、本発明のボールねじ装置では、保持穴６又は大型保持穴１０はナット３ａの端面に三箇所以上等配に配置すればよい。図４ａは、ナット３ａの端面にボール７の外径よりも深さの小さい保持穴６を四箇所等配に配置し、それらの保持穴６にボール７を収納した第三の実施例である。また、図４ｂは、ナット３ａの端面にボール７の外径よりも深さの小さい大型保持穴１０を四箇所等配に配置し、それらの大型保持穴１０にボール７を収納した第四の実施例である。
【００１９】
また、前記第二の実施例では、大型保持穴１０の長穴中心線をナット３ａの中心と同心の円弧としたが、大型保持穴１０の長穴中心線は直線であってもよい。図５ａは、長穴中心線が直線の大型保持穴１０をナット３ａの端面に四箇所等配に配置し、それらの大型保持穴１０にボール７を収納した第五の実施例である。また、図５ｂは、長穴中心線が直線の大型保持穴１０をナット３ａの端面に三箇所等配に配置し、それらの大型保持穴１０にボール７を収納した第六の実施例である。
【００２０】
また、ボール７を収納する保持穴６又は大型保持穴１０が形成されたナット３ａの軸方向部分を利用して、給脂穴をナット３ａの外周面に形成してもよい。図６は、ボール７を収納する保持穴６が形成されたナット３ａの軸方向部分に給脂穴１１を形成した第七の実施例である。保持穴６（又は大型保持穴１０）が形成されるナット３ａの端面は、もう一つのナット３ｂとの対向面であるから、二つのナット３ａ、３ｂを接合した状態では給脂穴１１はダブルナットの中央部分に配置される。従って、このダブルナットの中央部分の給脂穴１１からオイル又はグリースを給脂すれば、ボールねじナット全体に万遍なく給脂することができ、ボール７の挿入幅部を有効利用することができる。
【００２１】
なお、前記実施形態では、端面近傍に循環部を配置したナット３ａ、３ｂの当該端面に保持穴６又は大型保持穴１０を形成し、それら保持穴６又は大型保持穴１０にボール７を収納した例であるが、循環部がチューブ式、コマ式などの循環部合であっても、ナットの端面が金属であれば、その端面に保持穴又は大型保持穴を形成し、それら保持穴又は大型保持穴にボールを収納して本発明を実施することができる。
【００２２】
また、前記第一の実施例、又は第二の実施例に示すように、ナットとナットの間に隙間が生じるため、ナット全体又は隙間部を含むナットの一部を覆うカバーを取付けることで、異物の混入を防ぐことが可能である。また、隙間部を密封する方法には、隙間部をアルミテープなどのテープで密封する方法や、表層部をシリコンなどの樹脂材料で密封する方法、表層部にメタルボンドを埋め込んで密封する方法などが挙げられる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
ボールねじ装置として利用できる。
【符号の説明】
【００２４】
１    ねじ軸
２    鋼球
３ａ  ナット
３ｂ  ナット
４ａ  貫通穴
４ｂ  貫通穴
５    キー溝
６    保持穴
７    ボール
８    ナット転動溝
９    ねじ軸転動溝
１０  大型保持穴
１１  給脂穴
【図１】
2014031846.tif 000003
【図２】
2014031846.tif 000004
【図３】
2014031846.tif 000005
【図４】
2014031846.tif 000006
【図５】
2014031846.tif 000007
【図６】
2014031846.tif 000008