(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１１０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は複数の循環部品２７をナット２４の上面に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。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４
2011236963.tif 000002
【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部品を備え、該循環部品は前記ボール循環回路内のボールを螺旋軌道の接線方向に掬い上げる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部品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９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部品を備え、該循環部品は前記ボール循環回路内のボールを螺旋軌道の接線方向に掬い上げる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部品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】接線掬い上げ式ボールねじの構造を示す平面図を示すものである。
【図２】接線掬い上げ式ボールねじのナットの側面図を示すものである。
【図３】循環部品の断面斜視図を示すものである。
【図４】本発明のボールねじの使用方法を示すものである。
【図５】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６】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７】循環部品がナットの上面に配置されている場合の循環部品の内部のボールの状態を示すものである。
【図８】循環部品がナットの下面に配置されている場合の循環部品の内部のボールの状態を示すものである。
【図９】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接線掬い上げ式ボールねじの構造を示す平面図である。図２は接線掬い上げ式ボールねじのナットの側面図である。また、図３は循環部品の断面斜視図である。
【００１３】
図１は本発明のボールねじの使用方法の対象である接線掬い上げ式ボールねじの一例を示す平面図、図２は図１の側面図、図３は循環部品の分割体を示す断面斜視図である。
【００１４】
本発明のボールねじの使用方法の対象であるボールねじ２０は、図１及び図２に示すように、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が嵌合されており、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負荷を受ける螺旋軌道を形成している。  該螺旋軌道には転動体としての多数のボール２５が転動可能に装填されており、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。
【００１５】
ナット２４の周方向の側面の一部には平坦面２４ａが形成されており、該平坦面２４ａには循環部品２７が押え具２８を介して例えば止めねじ２９等によって固定されている。該循環部品２７は一対の脚部３０と一対の脚部３０を接続する本体３１とを備えて内部がボール循環経路３２とされており、該ボール循環経路３２の経路方向に沿って点対称で二つに分割された分割体２７ａ（図３参照）を分割面で互いに接合して構成され、分割体２７ａの分割面にはボール循環経路３２を構成する循環溝３３が形成されている。
【００１６】
これにより、同一形状の２つの分割体２７ａを接合することで容易に循環部品２７を組み立てることができると共に、分割体２７ａの成形型も一種類で済むためコスト低減を図ることができる。なお、この実施の形態では、循環部品２７を２つ配置して２つの循環回路を形成している。
一対の脚部３０は、ねじ軸２２の軸方向に互いに離間し、且つねじ軸２２の径方向に互いに離間して配置されており、各脚部３０の先端には両ねじ溝２１，２３間の螺旋軌道を転動するボール２５を螺旋軌道の接線方向に略一致する方向に掬い上げるタング部３０ａが設けられている。
【００１７】
これらの脚部３０は前記両ねじ溝２１，２３間の螺旋軌道に連通してナット２４の平坦面２４ａに該ナット２４の軸線に対して略直交する方向に穿孔された一対の循環孔３４に嵌合されている。一対の循環孔３４は、その軸心をねじ軸２２の軸線から互いに反対方向に同一寸法離間させて配置されている。なお、循環部品２７の分割体２７ａのタング部３０ａが設けられていない側の脚部３０の先端はねじ軸２２と接触しないように逃げ部３５（図３参照）が形成されている。
そして、この循環部品２７によって、前記両ねじ溝２１，２３間の螺旋軌道を転動するボール２５を一方の脚部３０から掬い上げてナット２４外部の本体３１内に導き、他方の脚部３０から前記螺旋軌道に戻すボールの無限循環軌道を形成している。
【００１８】
ボールねじ２０は図４に示す様に前記ねじ軸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は複数の循環部品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個の循環部品が設けられている)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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
本発明のボールねじの使用方法によれば循環部品２７のボール循環経路３２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。
【００２２】
図５に本発明のボールねじの使用方法に係る循環部品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６に比較例である循環部品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。
【００２３】
図５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。また、作動トルクが全体的に低減していることが分かる。
【００２４】
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４５００Ｎ
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
【００２５】
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．循環部品２７がナット２４の下面に配置されている場合
（１）図８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８の＜２＞において１つ目のボールが循環部品内に進入する。ボールは自重で循環部品底部へ移動する。
（３）図８の＜３＞において２つ目のボールが循環部品内に進入する。
（４）図８の＜４＞において３つ目のボールが循環部品内に進入する。
（５）図８の＜５＞において７つ目までのボールが循環部品内に進入する。
（６）図８の＜６＞において９つ目のボールが循環部品内に進入すると、循環部品内に入ってくるボールに押されて循環部品内のボール
が循環部品出口側へ移動する。
（７）図８の＜７＞において循環部品内に次のボールが入ろうと循環部品内のボールを押すが、循環部品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。
【００２６】
２．循環部品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部品内に進入するとボールは自重で循環部品入り口部に留まる。
（３）図７の＜３＞において２つ目、３つ目のボールが循環部品内に進入する。
（４）図７の＜４＞において４つ目、５つ目のボールが循環部品内に進入する。
（５）図７の＜５＞において次のボールが進入する際、先頭のボールが押されて自重で負荷圏入り口にまで移動するため、循環部品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。
【００２７】
上記実施の形態のボールねじの循環部品２７は１つのナット２４に２つの循環部品を設けた例を示したが、１つのナット２４に１つ又は３つ以上の循環部品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】
【００２８】
本発明は、循環部品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】
【００２９】
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    循環部品
３０    循環部品脚部
３１    循環部品本体
３２    ボール循環経路
３３    循環溝
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】
2011236963.tif 000009
【図８】
2011236963.tif 000010
【図９】
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