(57)【要約】【課題】生産効率及び市場ニーズに対する対応能力が高く、且つ、２つのナットの移動可能量をそれぞれ独立して設定することが可能なボールねじを提供する。【解決手段】ボールねじの内側ボールねじ機構は、螺旋状のねじ溝１ａを外周面に有するねじ軸１と、ねじ軸１のねじ溝１ａに対向するねじ溝２ａを内周面に有する内側ナット２と、ねじ軸１のねじ溝１ａと内側ナット２のねじ溝２ａとにより形成される螺旋状の内側ボール転走路に転動自在に配された複数の内側ボール３と、を有している。外側ボールねじ機構は、螺旋状のねじ溝４ａを外周面に有し且つ内側ナット２に同軸に固定された円筒状部材４と、円筒状部材４のねじ溝４ａに対向するねじ溝５ａを内周面に有する外側ナット５と、円筒状部材４のねじ溝４ａと外側ナット５のねじ溝５ａとにより形成される螺旋状の外側ボール転走路に転動自在に配された複数の外側ボール６と、を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つのボールねじ機構を備えるボールねじであって、
螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、前記ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有する内側ナットと、前記ねじ軸のねじ溝と前記内側ナットのねじ溝とにより形成される螺旋状の内側ボール転走路に転動自在に配された複数の内側ボールと、を有し、前記内側ボールを介して前記ねじ軸に螺合されている前記内側ナットを前記ねじ軸に対して相対回転運動させることにより、前記内側ナットが前記ねじ軸に対して軸方向に相対移動するようになっている内側ボールねじ機構と、
螺旋状のねじ溝を外周面に有し且つ前記内側ナットに同軸に固定された円筒状部材と、前記円筒状部材のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有する外側ナットと、前記円筒状部材のねじ溝と前記外側ナットのねじ溝とにより形成される螺旋状の外側ボール転走路に転動自在に配された複数の外側ボールと、を有し、前記外側ボールを介して前記円筒状部材に螺合されている前記外側ナットを前記円筒状部材に対して相対回転運動させることにより、前記外側ナットが前記円筒状部材に対して軸方向に相対移動するようになっている外側ボールねじ機構と、
を備えることを特徴とするボールねじ。
【請求項２】
前記内側ボールねじ機構のリードと前記外側ボールねじ機構のリードとが同一又は異なり、前記内側ボール転走路のねじれ方向と前記外側ボール転走路のねじれ方向とが同一又は異なることを特徴とする請求項１に記載のボールねじ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はボールねじに関する。
【背景技術】
【０００２】
２つのボールねじ機構による差動構造を備えたボールねじが、従来から知られている。例えば、特許文献１には、第一ねじ溝１１１を外周面に設けたねじ軸１０１と、第一ねじ溝１１１に対向する第二ねじ溝（図示せず）を内周面に設けた差動ナット１０２と、第一ねじ溝１１１と第二ねじ溝との間に転動自在に配された内側ボール（図示せず）と、差動ナット１０２の外周面に設けた第三ねじ溝１１３に対向する第四ねじ溝（図示せず）を内周面に設けたナット１０４と、第三ねじ溝１１３と第四ねじ溝との間に転動自在に配された外側ボール（図示せず）と、を備えるボールねじが開示されている（図５を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１４１２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示のボールねじにおいては、差動ナット１０２に設けた第二ねじ溝及び第三ねじ溝１１３のねじれ方向及びリードの組み合わせによって、差動ナット１０２及びナット１０４の移動方向及び移動量が決定されるため、移動方向及び移動量が異なる種々のボールねじを得るためには、所望の移動方向及び移動量に対応するねじれ方向及びリードを有する差動ナット１０２及びナット１０４を製造してボールねじを組み立てる必要があった。そのため、ボールねじの生産効率が十分に高いとは言えないことに加えて、様々な移動方向及び移動量のボールねじを求める市場ニーズに対する対応能力が十分に高いとは言えなかった。
【０００５】
また、内側ボールを循環させる循環部がコマ式やチューブ式である場合は、循環部が差動ナット１０２の外周面に存在するが、循環部と干渉しないように第三ねじ溝１１３を差動ナット１０２の外周面に形成するためには、第三ねじ溝１１３のリードを大きくする必要があった（図６を参照）。よって、リードが制限されるので、種々のボールねじを求める市場ニーズに対する対応能力が十分に高いとは言えなかった。
【０００６】
さらに、内側ボールを循環させる循環部がエンドキャップ式やエンドデフレクタ式である場合は、循環部は差動ナット１０２の外周面には存在せず、差動ナット１０２の軸方向両端間を内側ボールが循環するが、このとき差動ナット１０２及びナット１０４の移動可能量は以下の通りとなる。
すなわち、図５のボールねじのねじ軸１０１の軸方向長さをＬ、差動ナット１０２の外周面のうち第三ねじ溝１１３が形成されている領域の軸方向長さをＰ、差動ナット１０２のフランジの軸方向長さをＦ、ナット１０４の軸方向長さをＱとすると、差動ナット１０２の移動可能量はＬ−Ｐ−Ｆとなり、ナット１０４の移動可能量はＰ−Ｑとなる。
【０００７】
よって、両ナット１０２，１０４ともに、差動ナット１０２の外周面のうち第三ねじ溝１１３が形成されている領域の軸方向長さＰに、その移動可能量が従属するため、両ナット１０２，１０４の移動可能量をそれぞれ独立して設定することはできなかった。そのため、ナット１０４の移動可能量を変更せずに差動ナット１０２の移動可能量を大きくするためには、ねじ軸１０１の軸方向長さＬを大きくする必要があり、その結果、ボールねじの全長及び質量が大きくなるという問題があった。
そこで、本発明は上記のような従来技術が有する問題点を解決し、生産効率及び市場ニーズに対する対応能力が高く、且つ、２つのナットの移動可能量をそれぞれ独立して設定することが可能なボールねじ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、本発明の態様は次のような構成からなる。すなわち、本発明の一態様に係るボールねじは、２つのボールねじ機構を備えるボールねじであって、螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、前記ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有する内側ナットと、前記ねじ軸のねじ溝と前記内側ナットのねじ溝とにより形成される螺旋状の内側ボール転走路に転動自在に配された複数の内側ボールと、を有し、前記内側ボールを介して前記ねじ軸に螺合されている前記内側ナットを前記ねじ軸に対して相対回転運動させることにより、前記内側ナットが前記ねじ軸に対して軸方向に相対移動するようになっている内側ボールねじ機構と、螺旋状のねじ溝を外周面に有し且つ前記内側ナットに同軸に固定された円筒状部材と、前記円筒状部材のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有する外側ナットと、前記円筒状部材のねじ溝と前記外側ナットのねじ溝とにより形成される螺旋状の外側ボール転走路に転動自在に配された複数の外側ボールと、を有し、前記外側ボールを介して前記円筒状部材に螺合されている前記外側ナットを前記円筒状部材に対して相対回転運動させることにより、前記外側ナットが前記円筒状部材に対して軸方向に相対移動するようになっている外側ボールねじ機構と、を備えることを特徴とする。
このボールねじにおいては、前記内側ボールねじ機構のリードと前記外側ボールねじ機構のリードとが、同一であってもよいし異なっていてもよい。また、前記内側ボール転走路のねじれ方向と前記外側ボール転走路のねじれ方向とが、同一であってもよいし異なっていてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のボールねじは、螺旋状のねじ溝を外周面に有し且つ内側ナットに同軸に固定された円筒状部材を備えているので、生産効率及び市場ニーズに対する対応能力が高く、且つ、２つのナットの移動可能量をそれぞれ独立して設定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態であるボールねじの断面図である。
【図２】図１のボールねじの側面図である。
【図３】固着方法の一例を示す拡大断面図である。
【図４】固着方法の他の例を示す拡大断面図である。
【図５】従来のボールねじの側面図である。
【図６】従来のボールねじの差動ナットの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に係るボールねじの実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態であるボールねじの断面図であり、図２は側面図である。
図１，２のボールねじは、２つのボールねじ機構による差動構造を備えたボールねじである。このボールねじは、内側ボールねじ機構と外側ボールねじ機構とを備えており、内側ボールねじ機構は、螺旋状のねじ溝１ａを外周面に有するねじ軸１と、ねじ軸１のねじ溝１ａに対向するねじ溝２ａを内周面に有する内側ナット２と、ねじ軸１のねじ溝１ａと内側ナット２のねじ溝２ａとにより形成される螺旋状の内側ボール転走路に転動自在に配された複数の内側ボール３と、内側ボール３を内側ボール転走路の終点から始点へ戻し循環させる循環部（図示せず）と、を有しており、内側ボール３を介してねじ軸１に螺合されている内側ナット２をねじ軸１に対して相対回転運動させることにより、内側ナット２がねじ軸１に対して軸方向に相対移動するようになっている。
【００１２】
また、外側ボールねじ機構は、螺旋状のねじ溝４ａを外周面に有し且つ内側ナット２に同軸に固定された円筒状部材４と、円筒状部材４のねじ溝４ａに対向するねじ溝５ａを内周面に有する外側ナット５と、円筒状部材４のねじ溝４ａと外側ナット５のねじ溝５ａとにより形成される螺旋状の外側ボール転走路に転動自在に配された複数の外側ボール６と、外側ボール６を外側ボール転走路の終点から始点へ戻し循環させる循環部（図示せず）と、を有しており、外側ボール６を介して円筒状部材４に螺合されている外側ナット５を円筒状部材４に対して相対回転運動させることにより、外側ナット５が円筒状部材４に対して軸方向に相対移動するようになっている。
【００１３】
図１に示すように、ねじ軸１は、床面１１に平行をなし、且つ、床面１１に垂直な壁体１３にその一端が回転不能且つ軸方向に移動不能に固定されている。ねじ軸１の他端は何物に対しても固定されていないので、ねじ軸１は壁体１３から垂直に突出した状態となっている。
このねじ軸１に取り付けられた内側ナット２のフランジ２ｂには、プーリ等を用いた回転伝達機構１５を介してモータ１７が接続されていて、モータ１７によって内側ナット２が両方向に回転されるようになっている。ねじ軸１と内側ナット２と内側ボール３とによって内側ボールねじ機構が構成されているので、内側ナット２の回転に伴って内側ナット２はねじ軸１に対して軸方向両方向に移動可能となっている。モータ１７は、軸方向に移動可能に床面１１上に載置されているので、内側ナット２が移動すれば、内側ナット２とともにモータ１７も同方向に移動するようになっている。なお、ねじ軸１のねじ溝１ａと内側ナット２のねじ溝２ａは、ねじれ方向とリードがいずれも同一であることは勿論である。
【００１４】
内側ナット２の外側には、内側ナット２の外周面を覆うように円筒状部材４が同軸に固定されている。すなわち、円筒状部材４の貫通孔内に内側ナット２のフランジ２ｂ以外の部分が挿入され、対向する円筒状部材４のフランジ４ｂと内側ナット２のフランジ２ｂとが、慣用の固着方法で固定されている。内側ナット２の外周面や円筒状部材４の内周面には、ねじ溝は形成されていない。
【００１５】
なお、円筒状部材４が内側ナット２に同軸に取り付けられるならば、円筒状部材４の軸方向端面を内側ナット２の軸方向端面に固定してもよい。また、円筒状部材４のフランジ４ｂと内側ナット２のフランジ２ｂとを固定する前記固着方法としては、例えば、図１に示すボルト８や、図３に示すリベット２１や、図４に示すキー２２及びピン２３があげられる。
ボルト８又はリベット２１を用いる場合には、円筒状部材４のフランジ４ｂと内側ナット２のフランジ２ｂとを貫通する孔を形成し、その孔にボルト８又はリベット２１を挿通して、円筒状部材４のフランジ４ｂと内側ナット２のフランジ２ｂとを固定する。
【００１６】
また、キー２２及びピン２３を用いる場合には、円筒状部材４のフランジ４ｂの外周面と内側ナット２のフランジ２ｂの外周面の周方向同位置にそれぞれ凹部を設け、これら凹部に、円筒状部材４のフランジ４ｂと内側ナット２のフランジ２ｂに跨るようにキー２２を嵌め込む。そして、キー２２と円筒状部材４のフランジ４ｂ、及び、キー２２と内側ナット２のフランジ２ｂを、それぞれピン２３を用いて連結することにより、円筒状部材４のフランジ４ｂと内側ナット２のフランジ２ｂの固定を行う。
円筒状部材４のフランジ４ｂと内側ナット２のフランジ２ｂは、フランジ２ｂ，４ｂの周方向の１箇所をボルト８等で固定すればよいが、固定強度をより高めたい場合には、フランジ２ｂ，４ｂの周方向の複数箇所をボルト８等で固定してもよい。そして、複数箇所を固定する場合には、ボルト８等による固定箇所をフランジ２ｂ，４ｂの周方向に等配するとよい。
【００１７】
円筒状部材４の外周面にはねじ溝４ａが形成されており、このねじ溝４ａに対向するねじ溝５ａを内周面に有する外側ナット５が円筒状部材４の外側に取り付けられている。すなわち、外側ナット５の貫通孔内に円筒状部材４が挿通されている。円筒状部材４と外側ナット５と外側ボール６とで外側ボールねじ機構が構成されているので、円筒状部材４の回転に伴って外側ナット５は円筒状部材４に対して軸方向両方向に移動可能となっている。外側ナット５は、軸方向に移動可能に床面１１上に載置されたガイド部１９に固定されているので、円筒状部材４が回転した際には、外側ナット５は回転せずに、ガイド部１９とともに軸方向に移動するようになっている。
【００１８】
なお、円筒状部材４のねじ溝４ａと外側ナット５のねじ溝５ａは、ねじれ方向とリードがいずれも同一であることは勿論である。ただし、内側ボール転走路のねじれ方向と外側ボール転走路のねじれ方向とは、同一であってもよいし異なっていてもよい。また、前記両ねじれ方向が同一である場合であっても異なる場合であっても、内側ボールねじ機構のリードと外側ボールねじ機構のリードとは、同一であってもよいし異なっていてもよく、両リードは任意に設定することができる。
【００１９】
モータ１７を所定の方向に回転させると内側ナット２が回転するが、ねじ軸１が回転不能且つ軸方向に移動不能に壁体１３に固定されているので、内側ナット２は回転しつつねじ軸１に沿って軸方向に移動する。このとき、内側ナット２の回転方向及び移動方向は、内側ボール転走路のねじれ方向が右螺旋か左螺旋かによって決定し、内側ナット２のねじ軸１に対するモータ１７一回転当たりの移動量は内側ボールねじ機構のリードによって決定する。
【００２０】
内側ナット２が回転しつつ軸方向に移動すると、内側ナット２に一体的に固定されている円筒状部材４も、内側ナット２とともに回転しつつ軸方向に移動する。外側ナット５は回転不能にガイド部１９に固定されているので、円筒状部材４の回転に伴って外側ナット５は円筒状部材４に沿って軸方向に移動する。
このとき、外側ナット５の移動方向は、外側ボール転走路のねじれ方向が右螺旋か左螺旋かによって決定し、外側ナット５の円筒状部材４に対するモータ１７一回転当たりの移動量は外側ボールねじ機構のリードによって決定する。よって、外側ナット５のねじ軸１に対するモータ１７一回転当たりの移動量は、内側ボール転走路のねじれ方向及び外側ボール転走路のねじれ方向、並びに、内側ボールねじ機構のリードと外側ボールねじ機構のリードとの差によって決定することとなる。
【００２１】
ここで、図２のボールねじのねじ軸１の軸方向長さをＬ、内側ナット２の軸方向長さをＲ、円筒状部材４の外周面のうちねじ溝４ａが形成されている領域の軸方向長さをＰ、外側ナット５の軸方向長さをＱとすると、内側ナット２の移動可能量はＬ−Ｒとなり、外側ナット５の移動可能量はＰ−Ｑとなる。よって、内側ナット２及び外側ナット５の移動可能量は、それぞれ独立して設定することが可能である。そのため、ねじ軸１の軸方向長さＬを大きくしなくても、あるいは、内側ナット２の軸方向長さＲを小さくしても、外側ナット５の移動可能量を大きく設定することが可能であるので、ボールねじの小型化が可能である。
【００２２】
また、ねじ軸１及び内側ナット２はそのままにして、円筒状部材４及び外側ナット５を外側ボール転走路のねじれ方向やリードが異なるものに交換すれば、外側ナット５の移動方向及びモータ１７一回転当たりの移動量が異なる別のボールねじに変更することができる。すなわち、外側ボール転走路のねじれ方向やリードが異なる種々の円筒状部材４及び外側ナット５を用意しておけば、外側ナット５の移動方向及びモータ１７一回転当たりの移動量が異なる種々のボールねじを容易に得ることができる。
よって、本実施形態のボールねじは、ねじ軸１及び内側ナット２は１種のみ製造しておけば種々のボールねじを得ることが可能であるため、生産効率が非常に高い。また、様々な移動方向及び移動量を有するボールねじを求める市場ニーズに対する対応能力が非常に高い。
【００２３】
さらに、内側ナット２の外周面にはねじ溝が形成されないので、内側ボール３を循環させる循環部（図示せず）が内側ナット２の外周面に存在する場合でも、ねじ溝５ａのリードが制限されることはない。内側ナット２の外周面に形成された循環部と干渉しないように、円筒状部材４を内側ナット２に固定すればよい。
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、循環部の循環方式は特に限定されるものではなく、コマ式、チューブ式、エンドキャップ式、エンドデフレクタ式等の慣用の方式を用いることができる。
また、本実施形態においては、２つのボールねじ機構を備えるボールねじを例示したが、３つ以上のボールねじ機構を備えていてもよい。すなわち、本実施形態のボールねじの外側ナット５の外側に、さらに円筒状部材及びナットを組み付けた構成とすることもできる。
【符号の説明】
【００２４】
１      ねじ軸
１ａ    ねじ溝
２      内側ナット
２ａ    ねじ溝
３      内側ボール
４      円筒状部材
４ａ    ねじ溝
５      外側ナット
５ａ    ねじ溝
６      外側ボール
【図１】
2014081074.tif 000003
【図２】
2014081074.tif 000004
【図３】
2014081074.tif 000005
【図４】
2014081074.tif 000006
【図５】
2014081074.tif 000007
【図６】
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