(57)【要約】【課題】ボール戻し通路から出たボールがボール転動路に入る際にボール戻し通路とボール転動路との境界部分に発生した段差に衝突してフレーキング等を引き起こすことを防止することのできるボールねじを提供する。【解決手段】ボール戻し通路７に向かって広がるテーパ状のボール誘導路１１をボール転動路６とボール戻し通路７との間に形成し、ボール戻し通路７から出たボール５がボール転動路６に入る際に段差１０などに当たらないようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ軸の外周面とナットの内周面に形成されたボールねじ溝間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を前記ねじ軸の中心線と直交する直線に対して前記ボールねじ溝のリード分だけ傾斜した方向にすくい上げて循環させるためのボール循環コマを前記ナットの両端部内に有し、前記ボール循環コマに設けられたボール案内片部と協働して前記ボールを前記ナットに形成されたボール戻し通路に案内するボール案内面を前記ナットに形成したボールねじにおいて、
前記ボールねじ溝間に形成されたボール転動路と前記ボール戻し通路との境界部分に、前記ボール戻し通路に向かって広がるテーパ状のボール誘導路を形成したことを特徴とするボールねじ。
【請求項２】
前記ボール誘導路は、前記ナットに形成された前記ボールねじ溝の溝面と前記ボール案内面との境界部分をクラウニング加工して形成されていることを特徴とする請求項１記載のボールねじ。
【請求項３】
前記ボール誘導路は、前記ナットに形成された前記ボールねじ溝の溝面と前記ボール案内面との境界部分をクラウニング加工した後、ゴム砥石等で仕上げ加工して形成されていることを特徴とする請求項１記載のボールねじ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項記載のボールねじにおいて、前記多数のボールのうち隣り合う二つのボール間に該ボールよりも弾性係数の小さいスペーサを配置したことを特徴とするボールねじ。
【請求項５】
前記スペーサは、前記ボールよりも小さい直径で円板状に形成された樹脂製リテーニングピースであることを特徴とする請求項４記載のボールねじ。
【請求項６】
前記スペーサは、前記ボールよりも小さい直径で球状に形成された樹脂製スペーサボールであることを特徴とする請求項５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、回転運動を直線運動に機械的に変換する手段として、例えば工作機械などの各種産業機械で用いられるボールねじに関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械などの各種産業機械では、回転運動を直線運動に機械的に変換する手段として、下記文献１に示されるようなボールねじが使用されている。しかし、このようなボールねじは、ボールねじ溝とボールねじ溝とにより形成された螺旋状のボール転動路を転動するボールを循環させる部品として、金属からなるＵ字状のボール循環チューブを使用し、このボール循環チューブのタング部によりボールをねじ軸の中心線に対して直角な方向にすくい上げてボールを循環させる構成となっている。このため、ボール循環チューブのタング部によってボールがすくい上げられるときに振動や騒音が発生し、ボールねじの信頼性を低下させるおそれがある。
【０００３】
そこで、ボール転動路を転動するボールをボール中心軌道円と接触する接線に沿って且つねじ軸の中心線と直交する直線に対してボールねじ溝のリード分だけ傾斜した方向にすくい上げるようにしたボールねじが提案されている。このボールねじは、図６に示すように、ねじ軸１及びナット２を備えており、ねじ軸１の外周面にはボールねじ溝３ｓが形成されている。
【０００４】
ボールねじ溝３ｓはナット２の内周面に形成されたボールねじ溝３ｎと対向しており、ボールねじ溝３ｓとボールねじ溝３ｎとの間には多数のボール５が設けられている。これらのボール５はボールねじ溝３ｓ，３ｎ間に形成された螺旋状のボール転動路をねじ軸１又はナット２の回転運動に伴って転動するようになっており、ナット２には、上記ボール転動路を転動したボール５を戻すためのボール戻し通路７が設けられている。
【０００５】
ボール戻し通路７はナット２の軸方向に貫通しており、ナット２の両端部には、ボール５を循環させるためにボール循環コマ８が組み込まれている。ボール循環コマ８は樹脂材を射出成形して形成されており、このボール循環コマ８には、ボールねじ溝３ｓ，３ｎ間を転動するボール５をボール中心軌道円と接触する接線に沿って且つねじ軸１の中心線と直交する直線に対してボールねじ溝３ｓ，３ｎのリード分だけ傾斜した方向にすくい上げるタング部８１（図７及び図８参照）が一体に形成されている。
【０００６】
また、ボール循環コマ８はボール案内片部８２（図７及び図８参照）を有しており、このボール循環コマ８が組み込まれるナット２の内周面端部には、ボール循環コマ８のボール案内片部８２と協働してボール５をボール戻し通路７に案内するボール案内面９（図６及び図９参照）が形成されている。
このようなボールねじでは、ボールねじ溝３ｓ，３ｎ間を転動するボール５がボール循環コマ８のタング部８１によりねじ軸１の中心線と直交する直線に対してボールねじ溝３ｓ，３ｎのリード分だけ傾斜した方向にすくい上げられるため、ボールをねじ軸の中心線に対して直角な方向にすくい上げてボールを循環させる方式のものと比較して、振動や騒音の発生を抑制することができる。
【０００７】
さらに、ボール循環コマ８のボール案内片部８２と協働してボール５をボール戻し通路７に案内するボール案内面９をナット２に形成したことで、ボールねじ溝３ｓ，３ｎのリードがボール５の直径よりも小さい場合やボールねじ溝３ｓ，３ｎが多条ねじ溝である場合でもボール循環コマ８をナット２のボールねじ溝３ｎと干渉させることなくボール５を循環させることができる。
【特許文献１】特開２００３−２６９５６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述したボールねじでは、ボールねじ溝３ｎの一部を含むナット２の内周面をボールエンドミルにより旋削加工してボール案内面９が形成されている。このため、図１０に示すような段差１０がボール転動路６とボール戻し通路７との境界部分に生じることがあり、ボール戻し通路７から出たボール５がボール転動路６に入る際に段差１０に衝突することによってボール５の表面やボールねじ溝３ｎの溝面にフレーキングが発生したり、フレーキングにより発生した金属粉がボールねじ溝３ｓ，３ｎとボール５との間に噛み込まれることによって圧痕等の疵がボールねじ溝３ｓ，３ｎの溝面やボール５の表面に発生したりするおそれがあった。
【０００９】
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、ボール戻し通路から出たボールがボール転動路に入る際にボール戻し通路とボール転動路との境界部分に発生した段差に衝突してフレーキング等を引き起こすことを防止することのできるボールねじ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】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明は、ねじ軸の外周面とナットの内周面に形成されたボールねじ溝間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を前記ねじ軸の中心線と直交する直線に対して前記ボールねじ溝のリード分だけ傾斜した方向にすくい上げて循環させるためのボール循環コマを前記ナットの両端部内に有し、前記ボール循環コマに設けられたボール案内片部と協働して前記ボールを前記ナットに形成されたボール戻し通路に案内するボール案内面を前記ナットに形成したボールねじにおいて、前記ボールねじ溝間に形成されたボール転動路と前記ボール戻し通路との境界部分に、前記ボール戻し通路に向かって広がるテーパ状のボール誘導路を形成したことを特徴とする。
【００１１】
この場合、ボール誘導路は、ナットに形成されたボールねじ溝の溝面とボール案内面との境界部分をクラウニング加工して形成されたものでもよいし、あるいはナットに形成されたボールねじ溝の溝面とボール案内面との境界部分をクラウニング加工した後、ゴム砥石等で仕上げ加工して形成されたものでもよい。
また、本発明に係るボールねじにおいて、多数のボールのうち隣り合う二つのボール間に該ボールよりも弾性係数の小さいスペーサを配置してもよい。この場合、スペーサはボールよりも小さい直径で円板状に形成された樹脂製リテーニングピースであってもよいし、ボールよりも小さい直径で球状に形成された樹脂製スペーサボールであってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るボールねじによれば、ボール戻し通路に向かって広がるテーパ状のボール誘導路をボール転動路とボール戻し通路との間に形成したことにより、ボール転動路とボール戻し通路との境界部分に段差が生じ難くなるので、ボール戻し通路から出たボールがボール転動路に入る際にボール戻し通路とボール転動路との境界部分に発生した段差に衝突してフレーキング等を引き起こすこと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】
【００１３】
以下、図１を参照して本発明の第１の実施形態について説明するが、図１０に示したものと同一部分には同一の符号を付し、その部分の詳細な説明は省略する。
図１は本発明の第１の実施形態に係るボールねじの要部を模式的に示す図であり、同図に示すように、ボール転動路６とボール戻し通路７との境界部分には、ボール戻し通路７に向かって広がるテーパ状のボール誘導路１１がボールねじ溝３ｎの溝面とボール案内面９との境界部分を平滑にクラウニング加工することによって形成されている。
【００１４】
このように構成されるボールねじでは、ボール戻し通路７に向かって広がるテーパ状のボール誘導路１１をボール転動路６とボール戻し通路７との境界部分に形成したことにより、図１０に示すような段差１０がボール転動路６とボール戻し通路７との境界部分に発生し難くなり、ボール戻し通路７から出たボール５をボール転動路６にスムーズに導入させることができる。したがって、ボール戻し通路７から出たボール５がボール転動路６に入る際にボール戻し通路７とボール転動路６との境界部分に発生した段差に衝突してフレーキング等を引き起こすことを防止することができる。
【００１５】
なお、上述した第１の実施形態ではボールねじ溝３ｎの溝面とボール案内面９との境界部分をクラウニング加工してボール誘導路１１を形成したが、図２に示す第２の実施形態のように、ボールねじ溝３ｎの溝面とボール案内面９との境界部分を平滑にクラウニング加工した後、ゴム砥石等で仕上げ加工してボール誘導路１１を形成してもよい。
このように、ボールねじ溝３ｎの溝面とボール案内面９との境界部分を平滑にクラウニング加工した後、ゴム砥石等で仕上げ加工することにより、ボール戻し通路７から出たボール５がボール戻し通路７とボール転動路６との境界部分をよりスムーズに転動するので、ボール戻し通路７から出たボール５がボール転動路６に入る際にボール戻し通路７とボール転動路６との境界部分に発生した段差に衝突してフレーキング等を引き起こすことを確実に防止することができる。
【００１６】
図３は本発明の第３の実施形態を示す図であり、この第３の実施形態が第２の実施形態と異なる点は、多数のボール５のうち隣り合う二つのボール間に、ボール５よりも小さい直径で円板状に形成された樹脂製リテーニングピース１２をスペーサとして配置した点である。
このように、ボール５よりも小さい直径で円板状に形成された樹脂製リテーニングピース１２を隣り合う二つのボール５，５間に配置することによって、ボール転動路６とボール戻し通路７との境界部分でボール同士の競合いが発生することを抑制できるので、ボール同士の競合いによる騒音や振動の発生を低減することができる。
【００１７】
図４は本発明の第４の実施形態を示す図であり、この第４の実施形態が第２の実施形態と異なる点は、多数のボール５のうち隣り合う二つのボール間に、ボール５よりも小さい直径で球状に形成された樹脂製スペーサボール１３をスペーサとして配置した点である。
このように、ボール５よりも小さい直径で球状に形成された樹脂製スペーサボール１３を隣り合う二つのボール５，５間に配置することによって、ボール転動路６とボール戻し通路７との境界部分でボール同士の競合いが発生することを抑制できるので、第３の実施形態と同様に、ボール同士の競合いによる騒音や振動の発生を低減することができる。
【００１８】
本発明者は、日本精工株式会社製ボールねじ（呼び番：ＢＳ２５２５、ボール径：４．７６２５ｍｍ、Ｄｍ（ボール中心軌道円直径）：２５．５ｍｍ）を使用して、予圧荷重：１０００Ｎ、回転数：ｎ＝１０００〜８０００ｍｉｎ−１、ストローク：５００ｍｍ、潤滑グリース：マルテンプＳＲＬ（協同油脂）の試験条件でボールねじの耐久性試験を行った。そして、ボールねじ溝の溝面あるいはボールの表面にフレーキングが発生して破損に至るまでのナットの実走行距離を測定し、これを計算にて求めた走行距離と比較してボールねじの計算寿命比を求めた。その結果を表１に示す。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
表１において、試料番号１は図１に示した第１の実施形態に係るボールねじの計算寿命比を示し、試料番号２は図２に示した第２の実施形態に係るボールねじの計算寿命比を示している。また、試料番号３は図３に示した第３の実施形態に係るボールねじの計算寿命比を示し、試料番号４は図１０に示したボールねじ（従来例）の計算寿命比を示している。
【００２１】
図５は、表１に示した各ボールねじの計算寿命比とＤｍ・ｎ（Ｄｍ：ボール中心軌道円直径、ｎ：回転数）との関係を示す図である。同図から明らかなように、従来のボールねじでは、Ｄｍ・ｎの値が７万を超えたあたりから計算寿命比が大きく低下することがわかる。これに対し、第１の実施形態の場合は、低速及び高速のいずれの回転領域においても寿命比が従来例と比較して高い値を示していることがわかる。また、第２の実施形態の場合は第１の実施形態と比較して寿命比が高い値を示しているが、第３の実施形態と比較して、寿命比が低い値を示していることがわかる。
【００２２】
したがって、第１〜第３の実施形態のように、ボール戻し通路７に向かって広がるテーパ状のボール誘導路１１をボール転動路６とボール戻し通路７との間に形成したことにより、図１０に示すような段差１０がボール転動路６とボール戻し通路７との境界部分に発生し難くなり、ボール戻し通路７から出たボール５をボール転動路６にスムーズに導入させることができる。したがって、ボール戻し通路７から出たボール５がボール転動路６に入る際にボール戻し通路７とボール転動路６との境界部分に発生した段差に衝突してフレーキング等を引き起こすことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るボールねじの要部を模式的に示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係るボールねじの要部を模式的に示す図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係るボールねじの要部を模式的に示す図である。
【図４】本発明の第４の実施形態に係るボールねじの要部を模式的に示す図である。
【図５】ボールねじの寿命比とＤｍ・ｎ値との関係を示す線図である。
【図６】循環コマ式と称されるボールねじの概略構成を示す図である。
【図７】図６に示すボール循環コマの平面図である。
【図８】図７に示すボール循環コマの底面図である。
【図９】ナットに形成されたボール案内面を示す斜視図である
【図１０】ボール転動路とボール戻し通路との境界部分に形成される段差を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  ねじ軸
２  ナット
３ｓ，３ｎ  ボールねじ溝
５  ボール
６  ボール転動路
７  ボール戻し通路
８  ボール循環コマ
８１  タング部
８２  ボール案内片部
９  ボール案内面
１０  段差
１１  ボール誘導路
１２  樹脂製リテーニングピース
１３  樹脂製スペーサボール
【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】
2006105298.tif 000011
【図９】
2006105298.tif 000012
【図１０】
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