(57)【要約】      （修正有）【課題】作動トルク変動を低減することによって作動トルク変動に伴う不具合を解消する。【解決手段】ボールねじ１０はねじ軸２２を水平方向に配置した状態で両端をサポートユニット５０によって回転自在に且つ軸方向移動不能に支持されている。ナット２４は循環チューブ２７をナット２４の上面に配置した状態で相手部材である移動テーブル５１に固定されている。ねじ軸２２はその端部をモーター５２の出力軸に連結され、モーター５２によって回転させられる。このねじ軸２２の回転によってナット２４に固定され、かつ直動案内装置５３によって案内される移動テーブル５１がねじ軸２２の長手方向に沿って移動する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に螺旋状のねじ溝を有するねじ軸と、該ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有して前記ねじ溝に螺合されるナットと、前記両ねじ溝間に転動可能に充填された多数のボールと、前記両ねじ溝間を転動するボールを無限循環させるボール循環回路を形成すべく前記ナットの外周面に固定される循環チューブを備えたボールねじの使用方法において、前記ボールねじは前記ねじ軸を水平方向に配置した状態で前記ねじ軸を回転させ、前記ナットは前記循環チューブをナットの上面に配置した状態で相手部材に固定して使用されることを特徴とするボールねじの使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールねじの作動性の向上に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
これには従来より作動トルク変動の低減という課題があった。
【０００３】
この部分の改善の先行技術としては、特開２００３‐３１４６５８号公報に示されたボールねじ装置があり、これは、図８に示す様に循環軌動に配置されるボール７０の個数Ｎを、軸方向に投影したピッチ円Ｃ上に配置可能な最大の数よりも１乃至３個少ない数とし、セパレータ７８の幅はピッチ円Ｃ上にＮ個のボール７０を等間隔に配置した場合のボール７０間の隙間の大きさに設定する。このことによってトルク変動を低減して滑らかに作動するボールねじ装置を得る、というものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３１４６５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この先行技術には、高精度の加工を要求される工作機械に使用されるボールねじとしては下記のような不具合が生じるおそれがある。
【０００６】
近年、高精度のマシニングセンターでの金型加工では金型の加工面に縞模様が発生してしまうという問題が発生し、本発明者はその原因を究明すべく種々の実験を行った。
【０００７】
その実験の中で特開２００３−３１４６５８号公報（特許文献１）に示された様なセパレータ入りのボールねじを使用して実験を行ったが作動トルク変動の低減にはそれ程効果がないことが分かった。加工表面の縞模様の発生は作動トルク変動が原因ということが分かってきており、したがって特許文献１に記載のボールねじを採用しても縞模様の発生の低減にはそれ程効果が期待できないという問題が有った。本発明は、この様な問題を解消するためになされたものであり、作動トルク変動を低減して作動トルク変動に伴う不具合を低減できるボールねじの使用方法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】
本発明は、上記課題を解決するために、外周面に螺旋状のねじ溝を有するねじ軸と、該ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有して前記ねじ溝に螺合されるナットと、前記両ねじ溝間に転動可能に装填された多数のボールと、前記両ねじ溝間を転動するボールを無限循環させるボール循環回路を形成すべく前記ナットの外周面に固定される循環チューブを備えたボールねじの使用方法において、前記ボールねじは前記ねじ軸を水平方向に配置した状態で前記ねじ軸を回転させ、前記ナットは前記循環チューブをナットの上面に配置した状態で相手部材に固定して使用されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、作動トルク変動に伴う不具合、例えば高精度マシニングセンターによる加工物の表面に縞模様が発生することを防止できるという効果が有る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】チューブ循環式ボールねじの構造を示す部分断面図を示すものである。
【図２】チューブ循環式ボールねじのボールすくい上げ機構を示す図である。
【図３】本発明のボールねじの使用方法を示すものである。
【図４】本発明のボールねじの使用方法による作動トルク変動の測定結果を示すものである。
【図５】比較例のボールねじの使用方法による作動トルク変動の測定結果を示すものである。
【図６】循環チューブがナットの下面に配置されている場合の循環チューブの内部のボールの状態を示すものである。
【図７】循環チューブがナットの上面に配置されている場合の循環チューブの内部のボールの状態を示すものである。
【図８】特許文献１に記載されているボールねじ機構の循環軌道を軸方向に投影して見た図である。
【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使用方法の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
図１は本発明の対象となるチューブ循環式ボールねじの構造を示す部分断面図である。図２はチューブ循環式ボールねじのボールすくい上げ機構を示す図である。
【００１３】
本発明の対象となるボールねじ装置１０は、外周面に螺旋状のねじ溝２１を有するねじ軸２２に、内周面にねじ溝２１に対応する螺旋状のねじ溝２３を有するナット２４が螺合されている。
ナット２４のねじ溝２３とねじ軸２２のねじ溝２１とは互いに対向して両者の間に螺旋状の負荷領域を形成しており、該負荷領域には転動体としての多数のボール２５が転動可能に充填されている。そして、ねじ軸２２（又はナット２４）の回転により、ナット２４（又はねじ軸２２）がボール２５の転動を介して軸方向に移動するようになっている。
【００１４】
また、ナット２４の側面の一部は平坦面とされ、この平坦面に両ねじ溝２１，２３間に連通する２個一組の循環孔２６をねじ軸２２を跨ぐように形成して、この一組の循環孔２６に略コ字状をなす循環チューブ２７の両端を嵌め込むことにより、両ねじ溝２１，２３間の負荷領域に沿って公転するボール２５を一方の循環孔２６からすくい上げてナット２４の外部に導き、他方の循環孔２６から前記負荷領域に戻すボール循環回路を形成している。
【００１５】
ボールねじ１０は図３に示す様にねじ軸２２を水平方向に配置した状態で両端をサポートユニット５０によって回転自在に且つ軸方向移動不能に支持されている。一方ナット２４は複数の循環チューブ２７(本実施の形態ではダブルナット方式で２つのナットの夫々に２個の循環チューブ２７が設けられている)をナット２４の上面にナット２４の軸方向に沿って一列に配置した状態で相手部材である移動テーブル５１に固定されている。
【００１６】
ねじ軸２２はその一方の端部をモーター５２の出力軸に連結され、モーター５２によって回転させられる。
【００１７】
このねじ軸２２の回転によってナット２４に固定され、かつ直動案内装置５３によって案内される移動テーブル５１がねじ軸２２の長手方向に沿って移動する。
【００１８】
本発明のボールねじの使用方法によれば循環チューブ２７の内部に常に隙間が生じる様になっているのでボールの詰まりが生じない。したがって作動トルク変動が低減され、作動トルク変動に伴う、例えば工作機械の加工物表面に生じる縞模様の発生等の不具合を解消することができる。
【００１９】
図４に本発明のボールねじの使用方法に係る循環チューブ２７をナット２４の上面に一列に配置した状態での作動トルク変動の測定結果を示し、図５に比較例である循環チューブ２７をナット２４の下面に一列に配置した状態での作動トルク変動の測定結果を示す。
【００２０】
図４に示す測定結果から明らかな様に本願発明に係るボールねじの使用方法によれば、比較例の使用方法に比べて作動トルク変動が著しく低減されていることが分かる。
【００２１】
測定に使用したボールねじの仕様及び測定条件は以下の通りである。
ボールねじの仕様：
軸径７０ｍｍ、リード１２ｍｍ、ダブルナット予圧方式、回路数２．５巻×２列(×２)、予圧荷重３９００Ｎ
測定条件：
回転速度１０ｍｉｎ−１、ストローク１２ｍｍ(１ｒｅｖ．)、ＩＳＯ  ＶＧ＃６８潤滑、５０往復後。
【００２２】
次に本発明のボールねじの使用方法が比較例の使用方法よりも作動トルク変動の低減において有効であることを以下に説明する。
１．循環チューブ２７がナット２４の下面に配置されている場合
（１）  図６の〈１〉においてねじ軸が回転し、負荷圏内のボールが転動する。
（２）  図６の〈２〉において１つ目のボールが循環チューブ内に進入する。ボールは自重で循環チューブ底部へ移動する。
（３）  図６の〈３〉において２つ目のボールが循環チューブ内に進入する。
（４）  図６の〈４〉において３つ目のボールが循環チューブ内に進入する。
（５）  図６の〈５〉において７つ目までのボールが循環チューブ内に進入する。
（６）  図６の〈６〉において９つ目のボールが循環チューブ内に進入すると、循環チューブ内に入ってくるボールに押されて循環チューブ内のボールが循環チューブ出口側へ移動する。
（７）  図６の〈７〉〈８〉において次のボールが循環チューブ内に入ろうと循環チューブ内のボールを押すが、循環チューブ出口側にボールがあるため入れない。その結果ボールの詰まりが発生し、ボールねじの作動トルクが瞬間的に増加する。しかし、出口側のボールが負荷圏に移動することで作動トルクの増加が解消される。この作動トルクの増加と減少を繰り返すことによってボール通過周期の作動トルク変動が発生する。
【００２３】
２．循環チューブ２７がナット２４の上面に配置されている場合
（１）  図７の〈１〉においてねじ軸が回転し、負荷圏内のボールが転動する。
（２）  図７の〈２〉において１つ目のボールが循環チューブ内に進入するとボールは自重で循環チューブ入り口部に留まる。
（３）  図７の〈３〉において３つ目のボールが循環チューブ内に進入する。
（４）  図７の〈４〉において５つ目のボールが循環チューブ内に進入する。
（５）  図７の〈５〉〈６〉において次のボールが循環チューブ内に進入すると、先頭のボールが押されて自重で負荷圏入口（循環チューブ出口）にまで移動するため、循環チューブ内に常にスキマが発生する。したがって、ボールの詰まり現象が生じないため、ボール通過周期の作動トルク変動が発生しない。
【００２４】
上記実施の形態のボールねじの循環チューブ２７は１つのナット２４に２つの循環チューブを設けた例を示したが、１つのナット２４に１つ又は３つ以上の循環チューブ２７を設けてもよい。また、作動トルク変動の測定にはナットを２つ連結したダブルナットを使用したが、単一のナットを用いた場合でも本発明の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明は、循環チューブを備えたボールねじの使用方法として、各種機械装置に広く適用できる。
【符号の説明】
【００２６】
１０      ボールねじ
２１      ねじ溝（ねじ軸側ねじ溝）
２２      ねじ軸
２３      ねじ溝（ナット側ねじ溝）
２４      ナット
２５      ボール
２７      循環チューブ
５０      サポートユニット
５１      移動テーブル
５２      モーター
５３      直動案内装置
【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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