(57)【要約】【課題】耐久性及び高速性の向上を図ることのできる直動装置を提供することを目的とする。【解決手段】ボール転動溝３のボール転動部３１とねじ軸１の外径部とを繋ぐ面取り部３２をボール転動部３１の接線方向に沿って平面状若しくは平面に近い曲面状に形成し、ボール転動部３１と面取り部３２との間に段差が出来にくくした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸体の軸方向に対して直角の断面が円弧状のボール転動部と、該ボール転動部と前記軸体の外径部とを繋ぐ面取り部とを有する螺旋状のボール転動溝を前記軸体の外面に有する直動装置であって、前記面取り部が前記ボール転動部の接線方向に沿って平面状若しくは平面に近い曲面状に形成されていることを特徴とする直動装置。
【請求項２】
前記ボール転動溝は、前記軸体の外面部と前記面取り部との間に円弧状の面取り部を有することを特徴とする請求項１記載の直動装置。
【請求項３】
請求項２記載の直動装置において、前記円弧状の面取り部の曲率半径をボールの直径に対して１／２０〜１／２にしたことを特徴とする直動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールねじ等の直動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転運動を直線運動に変換するボールねじは、図４に示されるように、軸体としてのねじ軸１及びナット２を有しており、ねじ軸１の外径面には螺旋状のボール転動溝３が形成されている。このボール転動溝３はナット２の内径面に形成された螺旋状のボール転動溝４と対向しており、ボール転動溝３とボール転動溝４との間には、ねじ軸１又はナット２の回転運動に伴ってボール転動溝３，４の溝面を転動する多数のボール５が転動自在に組み込まれている。
【０００３】
ところで、このようなボールねじのねじ軸外径面に形成されるボール転動溝は、断面形状が図５に示すような形状の研削砥石６によりねじ軸を研削加工して形成されている。このため、ボール転動溝の肩部に平面状の面取り部を形成すると、図６に示すように、ボール転動溝３と面取り部７との境界部分が角を持った形状となり、ボールが循環路からねじ軸に進入する際に、この部分（角部）にボールが衝突したりすることによってフレーキング（はく離）がねじ軸（角部）やボールに発生することがある。特に、ねじ軸を高速で回転させるとフレーキングが発生しやすくなり、ボールねじの耐久性が損なわれるため、従来においては、フレーキングの発生を抑制しながらねじ軸を高速で回転させることが困難であった。そこで、図７に示すように、面取り部を曲面状の面取り部７とし、この面取り部７とボール転動溝３とを滑らかに繋いだボールねじが考案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３３２５６７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなボールねじは、図６に示したものと比較してフレーキングの発生をある程度抑制することができるが、面取り部７とボール転動溝３とを滑らかに繋ぐためには、断面形状が図８に示すような形状の研削砥石８を用いる必要がある。しかしながら、このような研削砥石８をドレッサーにより成形しようとすると、ドレッサー（ダイヤモンド）９の動きが図９（ａ）または図９（ｂ）に示すような動きとなり、その結果、図７に示すように、ボール転動溝３と面取り部７との接続部付近で曲面の方向が突然変わるため、ドレッサーの動きを制御するのが困難になったり、ドレッサーのダイヤモンドが摩耗することにより形状精度の高い研削砥石を得ることが困難となる。このため、実際には、面取り部７とボール転動溝３との繋ぎ部に多少の段差ができてしまい、ボールねじの耐久性と高速性を向上させることが困難であった。
【０００５】
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、耐久性及び高速性の向上を図ることのできる直動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】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明に係る直動装置は、軸体の軸方向に対して直角の断面が円弧状のボール転動部と、該ボール転動部と前記軸体の外径部とを繋ぐ面取り部とを有する螺旋状のボール転動溝を前記軸体の外面に有する直動装置であって、前記面取り部が前記ボール転動部の接線方向に沿って平面状若しくは平面に近い曲面状に形成されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るボールねじにおいて、前記ボール転動溝は、前記軸体の外面部と前記面取り部との間に円弧状の面取り部を有するものであってもよい。この場合、前記円弧状の面取り部の曲率半径はボールの直径に対して１／２０〜１／２程度であることが望ましい。また、長さはボールの直径に対して５％以下であることが望ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るボールねじによれば、ボール転動溝のボール転動部と軸体の外面部とを繋ぐ面取り部をボール転動部の接線方向に沿って平面状若しくは平面に近い曲面状に形成したことで、ボール転動部と面取り部との間に段差が発生し難くなり、高速で回転させてもフレーキング等が発生し難くなるので、耐久性及び高速性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図３を参照して説明する。
図１はボールねじ軸の外径面にボール転動溝を形成するときに用いられる研削砥石の断面図であり、同図に示すように、研削砥石１０はボールねじ軸の溝直角方向又は研削砥石の研削方向に対して直角の断面が円弧形状（好ましくはゴシックアーチ形状）の中央研削面部１１と、この中央研削面部１１の両端側に形成された二つの端部研削面部１２を有しており、端部研削面部１２は中央研削面部１１の接線方向に沿って平面状に形成されている。
【００１０】
図２は、図１に示した研削砥石によりボールねじ軸を研削加工して形成されたボール転動溝の断面形状を示す図である。同図に示すように、ボール転動溝３はその長手方向に対して直角の断面が円弧状のボール転動部３１と、このボール転動部３１とねじ軸１の外径部とを繋ぐ面取り部３２とからなり、面取り部３２はボール転動部３１の接線方向に沿って平面状に形成されている。
【００１１】
図１に示した研削砥石１０によりボールねじ軸を研削加工してボール転動溝３を形成すると、図７に比べ面取り部７を形成していないことにより、ボール転動溝３の溝幅Ａ（図２参照）が狭くなり、ボール転動溝３の肩部３４にボールが衝突する可能性が増えるが、例えば特願平２００２−０４８０７７号や特願平２００３−３１８１２３号の明細書に示される接線すくい上げ方式のボールねじ（デフレクタとチューブを一体化した、サイドキャップ式と称されるボールねじ）あるいは特公平１−２７３０３号公報に示されるタイプのボールねじ（エンドキャップのすくい上げ部分だけを取り出した形状のエンドデフレクタタイプのボールねじ）を適用することで、循環路からボールがねじ軸に進入する際に、ボール転動溝３の肩部にボールが衝突する可能性を低減できる。
【００１２】
図２に示したボール転動溝において、面取り３２を開始する角度αは、ボールねじ使用時の最大荷重における接触楕円が切れないように設定することが望ましい。また、ボール転動溝３の溝深さＢ（図２参照）を深くすることによっても、ボール転動溝３の溝幅Ａを大きくすることができる。
上述のように、ボール転動溝３のボール転動部３１とねじ軸１の外径部とを繋ぐ面取り部３２をボール転動部３１の接線方向に沿って平面状に形成したことで、図７に示した従来例のように、ボールねじ溝３と面取り部７との間で曲率半径が反転する変曲点が存在しなくなる。これにより、ボール転動部３１と面取り部３２との間に段差が発生し難くなり、ねじ軸１を高速で回転させてもフレーキング等が発生し難くなるので、耐久性及び高速性の向上を図ることができる。
【００１３】
上述した実施形態ではボール転動溝３の面取り部３２をボール転動部３１の接線方向に沿って平面状に形成したが、面取り部３２をボール転動部３１の接線方向に沿って平面に近い曲面状に形成してもよい。
図３は本発明の第２の実施形態に係るボールねじの要部を示す図であり、この実施形態が図２に示した第１の実施形態と異なる点は、ボール転動溝３の面取り部３２とねじ軸の外径部との間に円弧状の面取り部３３を形成した点である。
【００１４】
このように、ボール転動溝３の平面状の面取り部３２とねじ軸の外径部との間に円弧状の面取り部３３を形成することで、接線すくい上げ方式が適用できない場合やボール循環チューブ等のボール循環部品のボール通過溝の溝幅をあまり小さく取れない場合および接線すくい上げの場合のさらなる高速化の場合、ボール転動溝３の溝幅Ａを大きく確保することができ、ボールの接触領域がボール転動溝３の肩部３４にまで及ぶことを回避できる。
【００１５】
また、円弧状のボール転動部３１と面取り部３３との間に平面状の面取り部３２が存在することにより、研削砥石をドレッサーにより成形するときに研削砥石の研削面に段差が生じることを抑制でき、さらにボール転動溝３の溝幅Ａも大きく確保することができる。
円弧状面取り部３３の曲率半径は溝幅Ａを確保するためには大きいほうが好ましいが、より高荷重に対応するためには、上述した面取り開始角度αを大きく取る必要があり、これにより制限を受ける。具体的には、面取り部３３の曲率半径はボールの直径に対して１／２０〜１／２程度することが望ましい。さらに、面取り部３３は単一円弧である必要はなく、ねじ軸の外径近くをボール転動溝側に対し小さい円弧とする場合も含まれる。
【００１６】
なお、図３に示した第２の実施形態において、平面状面取り部３２は変曲点での曲率方向の変化を緩和する目的であることにより、長さは短くてよく、例えばボールの直径に対して５％以下とすることが望ましい。
上述した実施形態では本発明をボールねじに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、例えばリニアガイド、ボールスプライン等にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ボールねじ軸の外径面にボール転動溝を形成するときに用いられる研削砥石の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るボールねじのねじ軸外径面に形成されたボールねじの断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るボールねじのねじ軸外径面に形成されたボールねじの断面図である。
【図４】ボールねじの概略構成を示す断面図である。
【図５】ボールねじ軸の外径面にボール転動溝を形成するときに用いられる従来の研削砥石の断面図である。
【図６】図５に示す研削砥石によりボールねじ軸の外径面に形成されるボール転動溝の断面図である。
【図７】円弧状の面取り部を有するボール転動溝の面取り部を円弧形状にした従来例を説明するための説明図である。
【図８】図７に示す断面形状のボール転動溝をボールねじ軸の外径面に形成するときに用いられる従来の研削砥石の断面図である。
【図９】図８に示す研削砥石をドレッサーにより成形するときのドレッサーの動きを説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  ねじ軸
２  ナット
３，４  ボール転動溝
５  ボール
６，８  研削砥石
７  面取り部
１０  研削砥石
１１  中央研削面部
１２  端部研削面部
３１  ボール転動部
３２  平面状面取り部
３３  円弧状面取り部
【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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