(57)【要約】【課題】ボールの循環経路に対するボール保持ピースの充填率が小さい場合でもボール保持ピースの引っ掛かりを防止することのできるボールねじ装置を提供する。【解決手段】ナット２の外面に設けられたボール循環部材１２に、ねじ軸１とナット２のボールねじ溝間を転動するボール６をその中心軌道円ＢＣと接する接線Ｓに沿って掬い上げるボール掬い上げ部１５，１６を設け、ボール掬い上げ部１５，１６に形成されたボール掬い上げ部１９の通路長Ｌをボール６の直径の１／２以上とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面にボールねじ溝を有するねじ軸と、このねじ軸のボールねじ溝と対向するボールねじ溝を内周面に有するナットと、前記ねじ軸のボールねじ溝と前記ナットのボールねじ溝との間に形成されたボール負荷転動路を前記ねじ軸または前記ナットの回転運動に伴って転動する多数のボールと、これらのボールを循環させるためのボール戻し通路を有するボール循環部材とを備え、前記ボール同士の競合いを抑制する樹脂製ボール保持ピースを各ボール間に設けたボールねじ装置において、
前記ボールねじ溝間を転動するボールをその中心軌道円と接する接線に沿って掬い上げるボール掬い上げ部を前記ボール循環部材に設けたことを特徴とするボールねじ装置。
【請求項２】
前記ボール掬い上げ部は前記ボール負荷転動路と前記ボール戻し通路との境界部に直線状のボール掬い上げ通路部を有し、前記ボール掬い上げ通路部は前記ボールの直径をＤとしたとき、１／２Ｄ以上の通路長を有することを特徴とする請求項１記載のボールねじ装置。
【請求項３】
外周面にボールねじ溝を有するねじ軸と、このねじ軸のボールねじ溝と対向するボールねじ溝を内周面に有するナットと、前記ねじ軸のボールねじ溝と前記ナットのボールねじ溝との間に形成されたボール負荷転動路を前記ねじ軸または前記ナットの回転運動に伴って転動する多数のボールと、これらのボールを循環させるためのボール戻し通路を有するボール循環チューブとを備え、前記ボール同士の競合いを抑制する樹脂製ボール保持ピースを各ボール間に設けたボールねじ装置において、
前記ボール負荷転動路と前記ボール戻し通路との境界部に形成されたボール掬い上げ通路の長さを前記ボールの直径に対して１／２以上としたことを特徴とするボールねじ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転運動を直線運動に変換するボールねじ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械や射出成形機等の産業機械では、回転運動を直線運動に変換する装置として、図８に示すようなチューブ循環式のボールねじ装置が用いられている。このボールねじ装置は、ねじ軸１と、ねじ軸１の外周面に形成されたボールねじ溝３と対向するボールねじ溝４を内周面に有するナット２とを備えており、ボールねじ溝３とボールねじ溝４との間に形成されたボール負荷転動路５には、転動体としてのボール６が多数設けられている。これらのボール６はねじ軸１またはナット２の回転運動に伴ってボールねじ溝３，４間を転動するようになっており、ナット２の外周面に形成された平面部２ａには、ボール６を循環させるためのボール循環チューブ７が設けられている。このボール循環チューブ７は金属からなる管状体をＵ字状に折曲加工して形成されており、ナット２の平面部２ａには、ボール循環チューブ７の両端部が挿入される二つの循環チューブ挿入孔８が設けられている。また、ボール循環チューブ７は両端にタング部を有しており、ボールねじ溝３，４間を転動するボール６はボール循環チューブ７のタング部によってボールねじ溝３，４から掬い上げられるようになっている。
【０００３】
このようなボールねじ装置では、ボールねじ溝３，４間に形成されたボール負荷転動路５とボール循環チューブ７内に形成されたボール戻し通路においてボール同士の競合いが生じ、ボール同士の競合いによってボール６が早期に摩耗したり、ボール６の表面に損傷が生じたりすることがある。そこで、ボール同士の競合いを防ぐために、図９に示すような樹脂製のボール保持ピース９を各ボールの間に配置したものが提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−２６９５６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記文献１に記載されたボールねじ装置では、ボールの循環経路に対するボール保持ピースの充填率が小さくなると、図１０に示すように、ボール循環チューブ７の出口近傍に発生した段差１０や隙間１１あるいはボール循環チューブ７のタング部７ａなどにボール保持ピース９が引っ掛かり、トラブルの発生原因となる。このようなボール保持ピースの引っ掛かりを防ぐためには、ボール保持ピース９の充填率を製造時に厳しく管理したり、あるいは循環チューブ挿入孔８の加工精度を高くしたりする必要がある。しかし、ボール保持ピース９の充填率を製造時に厳しく管理したり、あるいは循環チューブ挿入孔８の加工精度を高くしたりすると、コスト高等を招くという問題がある。
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、ボールの循環経路に対するボール保持ピースの充填率が小さい場合でもボール保持ピースの引っ掛かりを防止することのできるボールねじ装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、外周面にボールねじ溝を有するねじ軸と、このねじ軸のボールねじ溝と対向するボールねじ溝を内周面に有するナットと、前記ねじ軸のボールねじ溝と前記ナットのボールねじ溝との間に形成されたボール負荷転動路を前記ねじ軸または前記ナットの回転運動に伴って転動する多数のボールと、これらのボールを循環させるためのボール戻し通路を有するボール循環部材とを備え、前記ボール同士の競合いを抑制する樹脂製ボール保持ピースを各ボール間に設けたボールねじ装置において、前記ボールねじ溝間を転動するボールをその中心軌道円と接する接線に沿って掬い上げるボール掬い上げ部を前記ボール循環部材に設けたことを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１記載のボールねじ装置において、前記ボール掬い上げ部は前記ボール負荷転動路と前記ボール戻し通路との境界部に直線状のボール掬い上げ通路部を有し、前記ボール掬い上げ通路部は前記ボールの直径をＤとしたとき、１／２Ｄ以上の通路長を有することを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明は、外周面にボールねじ溝を有するねじ軸と、このねじ軸のボールねじ溝と対向するボールねじ溝を内周面に有するナットと、前記ねじ軸のボールねじ溝と前記ナットのボールねじ溝との間に形成されたボール負荷転動路を前記ねじ軸または前記ナットの回転運動に伴って転動する多数のボールと、これらのボールを循環させるためのボール戻し通路を有するボール循環チューブとを備え、前記ボール同士の競合いを抑制する樹脂製ボール保持ピースを各ボール間に設けたボールねじ装置において、前記ボール負荷転動路と前記ボール戻し通路との境界部に形成されたボール掬い上げ通路の長さを前記ボールの直径に対して１／２以上としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明に係るボールねじ装置では、ボールねじ溝間を転動するボールをその中心軌道円と接する接線に沿って掬い上げるボール掬い上げ部をボール循環部材に設けたことで、ボール負荷転動路とボール戻し通路との境界部分においてボールおよびボール保持ピースがボール中心軌道円の接線に沿ってほぼ直線状に配列された状態となる。これにより、チューブ循環式ボールねじ装置のように、ボール負荷転動路とボール戻し通路との境界部分でボール保持ピースの姿勢が大きく変化することがないので、ボールの循環経路に対するボール保持ピースの充填率が小さい場合でもボール保持ピースの引っ掛かりを防止することができる。
【０００９】
請求項２の発明に係るボールねじ装置では、ボール掬い上げ通路部の通路長をボールの直径Ｄに対して１／２Ｄ以上としたことで、ボールの循環経路に対するボール保持ピースの充填率が小さい場合でもボール保持ピースの引っ掛かりをより確実に防止することができる。
請求項３の発明に係るボールねじ装置では、ボール負荷転動路とボール戻し通路との境界部に形成されたボール掬い上げ通路の長さをボールの直径に対して１／２以上としたことで、不連続な掬い上げ部から段差や隙間などが発生する部分を離すことができるので、ボールの循環経路に対するボール保持ピースの充填率が小さい場合でもボール保持ピースの引っ掛かりを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本発明の一実施形態に係るボールねじ装置を図１〜図５に示す。図１に示すように、本発明の一実施形態に係るボールねじ装置は、ねじ軸１およびナット２を備えており、ねじ軸１の外周面にはボールねじ溝３が形成されている。このボールねじ溝３はナット２の内周面に形成されたボールねじ溝４（図２参照）と対向しており、ボールねじ溝３とボールねじ溝４との間に形成されたボール負荷転動路５（図３参照）には、転動体としてのボール６が多数設けられている。
【００１１】
ボール６はボールねじ溝３，４に沿って一列に配列されており、各ボール６の間には、ボール同士の競合いを防止するために、樹脂製のボール保持ピース９が設けられている。また、ボール６はねじ軸１またはナット２の回転運動に伴ってボール負荷転動路５を転動するようになっており、ナット２の外周面に形成された平面部２ａには、合成樹脂材からなるボール循環部材１２が設けられている。
【００１２】
ボール循環部材１２はボール負荷転動路５を転動するボール６を循環させるためのボール戻し通路１３（図１参照）を有しており、ボール負荷転動路５を転動したボール６はボール循環部材１２のボール戻し通路１３を通って循環するようになっている。また、ボール循環部材１２は、図３及び図４に示すように、ナット２の平面部２ａに固定される固定面１４ａを有する本体部１４と、この本体部１４の固定面１４ａからナット２の平面部２ａに向かって延設された柱状のボール掬い上げ部１５，１６とからなり、ナット２の平面部２ａには、ボール循環部材１２のボール掬い上げ部１５，１６と各々嵌合する循環部材挿入孔１７，１８（図２参照）が設けられている。これらの循環部材挿入孔１７，１８は、ナット２の内周面に形成されたボールねじ溝４との干渉を防ぐために、ボールねじ溝４の長手方向に沿って長円形状に形成されている。
【００１３】
ボール掬い上げ部１５，１６は、図３に示すように、ボール負荷転動路５を転動するボール６をその中心軌道円ＢＣと接する接線Ｓに沿って掬い上げる直線状のボール掬い上げ通路部１９をボール負荷転動路５とボール戻し通路１３との境界部に有している。このボール掬い上げ通路部１９はボール６の直径をＤとすると、図３に示すように、１／２Ｄ以上の通路長Ｌを有している。
【００１４】
なお、ボール循環部材１２は二本のビス２０（図１参照）によってナット２の平面部２ａに固定されており、ナット２の平面部２ａには、ビス２０と螺合する二つのねじ穴（図示せず）が設けられている。また、ボール循環部材１２は一対の樹脂成形部材２１（図５参照）から構成されており、各樹脂成形部材２１には、ボール戻し通路１３を形成するためのボール戻し通路形成溝（図示せず）が設けられている。また、ボール循環部材１２は金属製のカバー状の固定部品でナット２に固定してもよい。
【００１５】
このように構成されるボールねじ装置では、ボールねじ溝３，４間を転動するボール６をその中心軌道円ＢＣと接する接線Ｓに沿って掬い上げるボール掬い上げ部１５，１６をボール循環部材１２に設けたことで、ボールねじ溝３，４間に形成されたボール負荷転動路５とボール戻し通路１３との境界部分においてボール６およびボール保持ピース９がボール６の中心軌道円ＢＳと接する接線Ｓに沿ってほぼ直線的に配列された状態となる。これにより、チューブ循環式ボールねじ装置のように、ボール負荷転動路とボール戻し通路との境界部分でボール保持ピースの姿勢が大きく変化することがないので、ボール６の循環経路に対するボール保持ピース９の充填率が小さい場合でもボール保持ピース９の引っ掛かりを防止することができる。また、ボール保持ピース９の引っ掛かりを防止するために、循環部材挿入孔１７，１８の加工精度を高めたりする必要がないので、加工コストの上昇を防止することができる。
【００１６】
さらに、上述した実施形態ではボール掬い上げ通路部１９の通路長Ｌをボール６の直径Ｄに対して１／２Ｄ以上としたことで、ボールねじ溝３，４間に形成されたボール負荷転動路５とボール戻し通路１３との境界部分におけるボール保持ピース９の配列がボール６の中心軌道円ＢＳと接する接線Ｓに沿って直線的な配列となるので、ボール保持ピース９の引っ掛かりをより確実に防止することができる。
【００１７】
また、ボール循環部材５を合成樹脂材で形成したことで、ボール循環部材として金属製のものを使用したボールねじ装置と比較して、騒音や振動等の発生を抑制することができる。また、循環部材挿入孔１７，１８をボールねじ溝３，４に沿って長円形状に形成したことで、ボール６の直径を大きくしても循環部材挿入孔１７，１８がボールねじ溝４と干渉する可能性を低減できるので、ボールねじ溝の溝ピッチが小さい場合やボールねじ溝が多条ねじ溝である場合でも上述した接線掬い上げ方式を適用することができる。
【００１８】
軸径：２５ｍｍ、ボール径：４．７６２５ｍｍのボールねじ装置を使用し、ボールねじ装置のねじ軸を４０００ｍｉｎ-1の速度で回転させたときの騒音特性を周波数分析した結果を図６に示す。同図において、ａはボール間にボール保持ピースを介在させた場合の騒音特性を周波数分析した結果を示し、ｂはボール間にボール保持ピースを介在させない場合の騒音特性を周波数分析した結果を示している。
図６に示す周波数分析結果からも明らかなように、ボール間にボール保持ピースを介在させた場合は、ボール間にボール保持ピースを介在させない場合と比較して、ボールねじ装置の騒音レベルが低くなり、低騒音効果が得られることがわかる。
【００１９】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。たとえば、上述した実施の形態ではボールをその中心軌道円と接する接線に沿ってすくい上げる接線方式のボールねじ装置に本発明を適用した場合を例示したが、図７に示す第２の実施形態のように、ボール循環部材がボール循環チューブである場合には、ボール循環チューブ７のボール戻し通路７ｂとボール負荷転動路５との境界部に形成されたボール掬い上げ通路２２の長さＡをボール６の直径Ｄに対して１／２以上の長さとしても上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また、上述した実施形態ではボールをナットの外部で循環させる外部循環方式のボールねじ装置に本発明を適用した場合を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばボールをナットの内部で循環させる内部循環方式のボールねじ装置にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るボールねじ装置の平面図である。
【図２】図１に示すナットの平面図である。
【図３】図１のIII−III断面図である。
【図４】図１に示すボール循環部材の正面図である。
【図５】図１に示すボール循環部材の底面図である。
【図６】ボールねじ装置の騒音特性を周波数分析した結果を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るボールねじ装置の要部を示す断面図である。
【図８】チューブ循環式ボールねじ装置の断面図である。
【図９】ボール保持ピースの断面図である。
【図１０】従来技術の問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  ねじ軸
２  ナット
３，４  ボールねじ溝
５  ボール負荷転動路
６  ボール
７  ボール循環チューブ
８  循環チューブ挿入孔
９  ボール保持ピース
１０  段差
１１  隙間
１２  ボール循環部材
１３  ボール戻し通路
１４  本体部
１５，１６  ボール掬い上げ部
１７，１８  循環部材挿入孔
１９  ボール掬い上げ通路部
２０  ビス
２１  樹脂成形部材
２２  ボール掬い上げ通路
【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】
2006046530.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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