(57)【要約】【課題】コマの取付時にナットの貫通穴に対する位置調整が行える構造のコマ式ボールねじを提供する。【解決手段】ナット２に設けた円柱状の貫通穴２２にコマ４を固定部品５で取り付ける。コマ４は、貫通穴２２をなす円柱よりも直径の小さい円柱体からなり、円柱体の二つの軸方向端面のうちの第一端面４１に、円柱体の外周部の少なくとも一部を欠く切欠き部４２が形成されている。第二端面にＳ字状溝が形成されている。コマ４は、第一端面４１をナット２の外周側に向けて貫通穴２２に挿入される。固定部品５は、貫通穴２２に挿入されたコマ４の切欠き部４２に圧入されて、貫通穴２２を押圧することで、コマ４を貫通穴２２に固定する部品である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、
前記ねじ軸が内挿され、内周面に螺旋溝が形成された円筒体からなるナットであって、前記螺旋溝と前記ねじ軸の螺旋溝とで軌道が形成され、前記円筒体の径方向に貫通する円柱状の貫通穴を有するナットと、
前記軌道の終点と始点を接続して循環路を形成する戻し路をＳ字状溝として有するコマであって、前記貫通穴をなす円柱よりも直径の小さい円柱体からなり、前記円柱体の二つの軸方向端面のうちの第一端面に、前記円柱体の外周部の少なくとも一部を欠く切欠き部が形成され、第二端面に前記Ｓ字状溝が形成されたコマと、
前記コマを前記貫通穴に固定する固定部品であって、前記第一端面を前記ナットの外周側に向けて前記貫通穴に挿入された前記コマの前記切欠き部に圧入されて、前記貫通穴を押圧する固定部品と、
前記軌道および前記戻し路に配置される複数のボールと、
を有し、
前記軌道内で転動する前記ボールを介して、前記ねじ軸と前記ナットとが相対移動するボールねじ。
【請求項２】
前記切欠き部は、前記円柱体の径方向で互いに反対側となる一対の円弧の位置に形成されている請求項１記載のボールねじ。
【請求項３】
前記切欠き部は、前記円柱体の周方向全体に形成されている請求項１記載のボールねじ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、戻し路を形成する部品としてコマを有するボールねじに関する。
【背景技術】
【０００２】
ボールねじは、ねじ軸とナットと複数のボールを有する。ねじ軸はナット内に配置されている。ねじ軸の螺旋溝とナットの螺旋溝とでボールの軌道が形成される。ナットは、ボールを軌道の終点から始点に戻す戻し路を備えている。ボールは、軌道と戻し路内とからなる循環路内に配置されている。ボールねじは、循環路を循環し軌道内で転動（負荷状態で回転しながら移動）するボールを介して、ねじ軸とナットとが相対移動する装置である。戻し路は、ナットにリターンチューブやコマを取り付けることで形成される。
戻し路を形成する部品としてコマを有するコマ式ボールねじでは、コマはナットを径方向に貫通する貫通穴内に取り付けられている。従来より、コマ式ボールねじにおいては、貫通内でのコマの位置を保持するために、例えば別部材を使ったり、カシメなどの作業を行って、貫通穴内にコマを固定している。また、作業時間やコストの低減を目的として、ナットの貫通穴に対するコマの取り付け構造に関する提案がなされている。
【０００３】
特許文献１には、コマを配置するナットの貫通穴のナット外周側に、貫通穴より大きな角形状の溝を設け、この溝にくさび部材を入れてコマを貫通穴に固定することが記載されている。コマの平面形状は、戻し路をなすＳ字状溝に対応した細長い長方形の長手方向両端が円弧状にされた形状である。
特許文献２には、円板状の本体と、その外周から突出する一対の突起とからなり、本体の円板面にＳ字状溝を有するコマが記載されている。一対の突起を嵌める一対の凹部が、ナットの貫通穴の周面の互いに対向する位置に形成されている。これらの突起と凹部による位置合わせでコマがナットの貫通穴に配置された後、ナットへの取り付け方向がコマとは異なる固定部品を用いて、コマが貫通穴に固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭５８−７６８５１号公報
【特許文献２】特開２０１５−１３２３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
コマ式ボールねじでは、コマのＳ字状溝とナットの螺旋溝との接続部に大きな段差が生じると、ボールがこの段差を通過する際に瞬間的にボールねじのトルクが上昇し、ボールねじがロックする可能性があるため、この段差を小さくする必要がある。現状では、コマおよびナットの加工精度を上げることで、この段差を小さくしている。つまり、現状のコマ式ボールねじは、コマの取付時にナットの貫通穴に対する位置調整を行って段差を小さくできる構造にはなっていない。
また、ボールねじの作動性に対する要求も高いため、この段差をより厳しく管理する必要がある。
【０００６】
この発明の課題は、コマの取付時にナットの貫通穴に対する位置調整が行える構造のコマ式ボールねじを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、この発明の一態様のボールねじは、以下の構成(1) 〜(4) を有する。
(1) 外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、ねじ軸が内挿され、内周面に螺旋溝が形成された円筒体からなるナットと、を有する。ナットの螺旋溝とねじ軸の螺旋溝とで軌道が形成されている。ナットは、円筒体の径方向に貫通する円柱状の貫通穴を有する。
(2) 軌道の終点と始点を接続して循環路を形成する戻し路をＳ字状溝として有するコマを有する。コマは、ナットの貫通穴をなす円柱よりも直径の小さい円柱体からなり、この円柱体の二つの軸方向端面のうちの第一端面に、円柱体の外周部の少なくとも一部を欠く切欠き部が形成され、第二端面にＳ字状溝が形成されている。
(3) コマをナットの貫通穴に固定する固定部品を有する。この固定部品は、第一端面をナットの外周側に向けて貫通穴に挿入されたコマの切欠き部に圧入されて、貫通穴を押圧する。
(4) 軌道および戻し路に配置される複数のボールを有する。軌道内で転動するボールを介して、ねじ軸とナットとが相対移動する。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の一態様のボールねじによれば、円柱体からなるコマをナットの貫通穴内でナットの径方向に移動したり回転したりすることで、コマの取付時にナットの貫通穴に対する位置調整が行える。また、この位置調整で、コマのＳ字状溝とナットの螺旋溝との接続部の段差を小さくした状態で、コマがナットの貫通穴に固定部品で固定されることで、コマ式ボールねじの作動性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第一実施形態のボールねじを説明する図であって、ナットの一部を破断してねじ軸およびボールを見せるとともに、ナットのコマが取り付けられた部分を断面にした図である。
【図２】第一実施形態のボールねじを構成するコマの一例を各方向から見た図であって、（ａ）はナットの外周面側に配置される面を示す図、（ｂ）は（ａ）のｂ方向から見た図、（ｃ）は（ｂ）のｃ方向から見た図、（ｄ）は（ｂ）のｄ方向から見た図である。
【図３】第一実施形態のボールねじを構成する固定部品を示す図であって、（ａ）はナットの外周面側に配置される面を示す図、（ｂ）は（ａ）のｂ方向から見た図である。
【図４】第一実施形態のボールねじを構成するコマの一例を各方向から見た図であって、（ａ）はナットの外周面側に配置される面を示す図、（ｂ）は（ａ）のｂ方向から見た図、（ｃ）は（ｂ）のｃ方向から見た図、（ｄ）は（ｂ）のｄ方向から見た図である。
【図５】第ニ実施形態のボールねじを説明する図であって、ナットの一部を破断してねじ軸およびボールを見せるとともに、ナットのコマが取り付けられた部分を断面にした図である。
【図６】第ニ実施形態のボールねじを構成するコマの一例を各方向から見た図であって、（ａ）はナットの外周面側に配置される面を示す図、（ｂ）は（ａ）のｂ方向から見た図、（ｃ）は（ｂ）のｃ方向から見た図、（ｄ）は（ｂ）のｄ方向から見た図である。
【図７】第ニ実施形態のボールねじを構成する固定部品を示す図であって、（ａ）はナットの外周面側に配置される面を示す図、（ｂ）は（ａ）のｂ方向から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明の実施形態について説明するが、この発明は以下に示す実施形態に限定されない。以下に示す実施形態では、この発明を実施するために技術的に好ましい限定がなされているが、この限定はこの発明の必須要件ではない。
【００１１】
［第一実施形態］
図１に示すように、第一実施形態のボールねじは、ねじ軸１、ナット２、複数のボール３、および三個のコマ４を有する。また、一つのコマ４に対してそれぞれ二個の固定部品５を有する。ねじ軸１の外周面１０とナット２の内周面２０に、螺旋溝１１，２１が形成されている。ねじ軸１はナット２を貫通している。ナット２は、円筒部２Ａの軸方向一端にフランジ部２Ｂを有する。ねじ軸１の螺旋溝１１とナット２の螺旋溝２１とにより、ボール３が転動する軌道が形成される。
ナット２の円筒部２Ａは、径方向に貫通する円柱状の貫通穴２２を有する。貫通穴２２内にコマ４が挿入され、後述の方法により固定部品５を用いて固定されている。
【００１２】
図２に示すように、コマ４は円柱体からなる。コマ４の直径は、ナット２の貫通穴２２の直径よりも僅かに小さい。コマ４をなす円柱体の二つの軸方向端面のうちの第一端面（ナット２の外周側に配置される面）４１に、一対の切欠き部４２が形成されている。
切欠き部４２は円柱体の外周部の一部が欠かれた部分であり、第一端面４１と平行な底面４２ａと、対向する一対の壁面４２ｂと、径方向で中心側の面である奥面４２ｃを有する。壁面４２ｂと奥面４２ｃは第一端面４１に対して垂直な面である。一対の切欠き部４２は、円柱体の径方向で互いに反対側となる一対の円弧４０の位置に形成されている。
コマ４の第二端面４３は、ねじ軸１の外周面１２と対向する円弧面になっている。第二端面４３をなす円弧面の直径は、ねじ軸１の外径よりも大きく、ナット２の内径とほぼ同じである。第二端面４３に、ボール３の戻し路をなすＳ字状溝４４が形成されている。図２（ｃ）にはボール３の移動経路３０を一点鎖線で示す。
【００１３】
図３に示すように、固定部品５は、ナット２の貫通穴２２に接触させる円弧面５０と、コマ４の切欠き部４２の底面４２ａに接触させる下面５１ａと、切欠き部４２の壁面４２ｂに接触させる側面５１ｂと、下面５１ａと平行な上面５１ｄを有する。固定部品５の円弧面５０の直径は、ナット２の貫通穴２２の直径より少し大きい。固定部品５の側面５１ｂ間の距離ｄ５１は、コマ４の切欠き部４２の壁面４２ｂ間の距離ｄ４１より少し大きい。固定部品５の下面５１ａと上面５１ｄとの距離ｄ５２は、コマ４の切欠き部４２の軸方向寸法ｄ４２と同じである。
【００１４】
この実施形態において、コマ４は合成樹脂製であり、固定部品５はゴムまたは熱可塑性エラストマーからなる。コマ４をなす合成樹脂としては、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、６ナイロン、４，６ナイロン、６，６ナイロン等が挙げられる。また、コマ４は、これらの合成樹脂にガラス繊維、チタン酸カリウム繊維等からなる強化材が混合された樹脂組成物で形成されていてもよい。
なお、コマ４は金属製でもよく、例えば、金属粉末射出成形法（ＭＩＭ）により形成されたものであってもよい。使用するＭＩＭ用合金としては、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃ（１〜８％Ｎｉ、〜０．８％Ｃ）が挙げられる。
【００１５】
ボール３は、軌道とコマ４のＳ字状溝（戻し路）４４とからなる循環路内に配置されている。ボール３は、軌道内で負荷転動し循環路内を循環する。ボール３を介してねじ軸１とナット２が相対移動する。
ボールねじの組立の際には、先ず、例えば、ねじ軸１をナット２に内挿し、貫通穴２２から軌道（螺旋溝１１，２１間）内にボール３を充填する。または、仮軸をナット２に内挿して螺旋溝２１内にボール３を配置した後、仮軸を本軸であるねじ軸１に差し替えることで、軌道内にボール３を充填する。
【００１６】
この状態で、コマ４を、第一端面４１を上に向けてナット２の上側からナット２の貫通穴２２に挿入する。これにより、コマ４の第一端面４１がナット２の外周側に向き、第二端面４３がねじ軸１と対向する。次に、貫通穴２２内でコマ４をナット２の径方向に移動したりコマ４を回転したりすることで、ナット２の螺旋溝２１とコマ４のＳ字状溝４４との段差が小さくなるように調整する。
次に、二個の固定部品５を、貫通穴２２内のコマ４の二個の切欠き部４２に圧入する。その際に、固定部品５は、切欠き部４２の底面４２ａに接触するまで軸方向に挿入され、壁面４２ｂおよび奥面４２ｃを押圧するとともに、 円弧面５０で貫通穴２２を押圧する。これにより、固定部品５の摩擦力でコマ４がナット２の貫通穴２２に固定される。
【００１７】
第一実施形態のボールねじによれば、上述のように、円柱体からなるコマ４をナット２の貫通穴２２内で、ナット２の径方向に移動したり回転させたりすることで、コマ４の取付時に、コマ４のＳ字状溝４４とナット２の螺旋溝２１との接続部の段差が小さくなるような位置調整を行うことができる。その結果、コマ４のＳ字状溝４４とナット２の螺旋溝２１との接続部をボール３が通過する際に、瞬間的にボールねじのトルクが上昇することを防止できる。
また、第一実施形態のボールねじによる段差を小さくする対策は、コマおよびナットの加工精度を上げることで段差を小さくする現状の対策と比較して、製造コストが低い方法であると言える。
【００１８】
図２のコマ４は、切欠き部４２を二個有し、二個の固定部品５でナット２の貫通穴２２に固定されている。このコマ４に代えて、図４に示すような、切欠き部４２を一個だけ有するコマ４Ａを用いてもよい。その場合には、コマ４Ａを、コマ４と同様に、ナット２の貫通穴２２に挿入して上述の調整を行った後に、一つの固定部品５をコマ４Ａの切欠き部４２に圧入することで、コマ４Ａをナット２の貫通穴２２に固定する。
【００１９】
［第二実施形態］
図５に示すように、第二実施形態のボールねじは、図６に示すコマ４Ｂを図７に示す固定部品６を用いてナット２の貫通穴２２に固定している。これ以外の点は第一実施形態のボールねじと同じである。
図６に示すように、コマ４Ｂは円柱体からなる。コマ４Ｂの直径は、ナット２の貫通穴２２の直径よりも僅かに小さい。コマ４Ｂをなす円柱体の二つの軸方向端面のうちの第一端面（ナット２の外周側に配置される面）４１に、切欠き部４５が形成されている。
【００２０】
切欠き部４５は、円柱体の外周部の全体が欠かれた部分である。よって、切欠き部４５は、第一端面４１と平行な底面４５ａと、径方向で中心側の面である奥面４５ｃを有するが、図２のコマ４の切欠き部４２が有する壁面４２ｂに対応する面を有さない。つまり、コマ４Ｂでは、切欠き部４５が円柱体の周方向全体に形成されている。
コマ４Ｂの第二端面４３は、ねじ軸１の外周面１２と対向する円弧面になっている。第二端面４３をなす円弧面の直径は、ねじ軸１の外径よりも大きく、ナット２の内径とほぼ同じである。第二端面４３に、ボール３の戻し路をなすＳ字状溝４４が形成されている。図６（ｃ）にはボール３の移動経路３０を一点鎖線で示す。
【００２１】
また、コマ４Ｂの形状は、図６（ｂ）（ｄ）に示すように、円柱状の本体４１０と円板状の取付部４２０とが同軸に一体化された形状と言うこともできる。本体４１０は、ナット２の貫通穴２２の直径よりも僅かに小さい円柱体からなる。取付部４２０の直径は本体４１０の直径よりも小さい。本体４１０と取付部４２０との境界に、切欠き部４５の底面４５ａが環状に存在する。
【００２２】
図７に示すように、固定部品６は断面が長方形の環状部品である。固定部品６の外径（外周面６１の直径）はナット２の貫通穴２２の直径より少し大きく、内径（内周面６２の直径）は切欠き部４５の奥面４５ｃの直径より少し小さい。固定部品６の軸方向寸法ｄ６は、コマ４Ｂの取付部４２０の軸方向寸法ｄ４２０と同じである。
コマ４Ｂは合成樹脂製または金属製であり、固定部品５はゴムまたは熱可塑性エラストマーからなる。コマ４Ｂの具体的な材料としては、第一実施形態で挙げたコマ４と同様のものが使用できる。
【００２３】
ボールねじの組立の際には、先ず、例えば、ねじ軸１をナット２に内挿し、貫通穴２２から軌道（螺旋溝１１，２１間）内にボール３を充填する。または、仮軸をナット２に内挿して螺旋溝２１内にボール３を配置した後、仮軸を本軸であるねじ軸１に差し替えることで、軌道内にボール３を充填する。
この状態で、コマ４Ｂを、第一端面４１を上に向けてナット２の上側からナット２の貫通穴２２に挿入する。これにより、コマ４Ｂの第一端面４１がナット２の外周側に向き、第二端面４３がねじ軸１と対向する。次に、貫通穴２２内でコマ４Ｂをナット２の径方向に移動したりコマ４Ｂを回転したりすることで、ナット２の螺旋溝２１とコマ４ＢのＳ字状溝４４との段差が小さくなるように調整する。
【００２４】
次に、固定部品６を、貫通穴２２内のコマ４Ｂの切欠き部４５に圧入する。その際に、固定部品６は、切欠き部４５の底面４５ａに接触するまで軸方向に挿入され、内周面６２で奥面４５ｃを押圧するとともに、 外周面６１で貫通穴２２を押圧する。これにより、固定部品６の摩擦力でコマ４Ｂがナット２の貫通穴２２に固定される。
第二実施形態のボールねじによれば、上述のように、円柱体からなるコマ４Ｂを、ナット２の貫通穴２２内でナット２の径方向に移動したり回転したりすることで、コマ４Ｂの取付時に、コマ４ＢのＳ字状溝４４とナット２の螺旋溝２１との接続部の段差が小さくなるような位置調整を行うことができる。その結果、コマ４ＢのＳ字状溝４４とナット２の螺旋溝２１との接続部をボール３が通過する際に、瞬間的にボールねじのトルクが上昇することを防止できる。
【００２５】
また、第二実施形態のボールねじによる段差を小さくする対策は、コマおよびナットの加工精度を上げることで段差を小さくする現状の対策と比較して、製造コストが低い方法であると言える。
さらに、第二実施形態のコマ４Ｂは、切欠き部４５が円柱体の周方向全体に形成され、環状の固定部品６でナット２の貫通穴２２内に固定されているため、貫通穴２２とコマ４Ｂとの間に隙間が生じない。
【符号の説明】
【００２６】
１  ねじ軸
１０  ねじ軸の外周面
１１  ねじ軸の螺旋溝
２  ナット
２Ａ  ナットの円筒部
２Ｂ  ナットのフランジ部
２０  ナットの内周面
２１  ナットの螺旋溝
２２  ナットの貫通穴
３  ボール
４  コマ
４Ａ  コマ
４Ｂ  コマ
４１  コマの第一端面
４２  コマの切欠き部
４３  コマの第二端面
４４  Ｓ字状溝
４５  コマの切欠き部
４１０  コマの本体
４２０  コマの取付部
５  固定部品
６  固定部品
６１  固定部品の外周面
６２  固定部品の内周面
【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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