(57)【要約】【課題】プーリが取り付けられるねじナットの小型化、軽量化を図れるねじナットを提供する。【解決手段】ねじナット２は、外輪２１と、外輪２１に第１転動体を介して回転可能に組み付けられるナット２３と、を備える。ナット２３は、内面にねじ溝を有するナット本体２４と、ナット本体２４の軸方向の端部に設けられ、ねじ溝を転がる第２転動体を循環させるための方向転換路を有する循環部品２５ａと、を含む。ナット２３に取り付けられるプーリ４１をナット本体２４の外面２４ｄに嵌めると共に、プーリ４１をナット２３の軸方向の端面２６ａ１に突き当てる。締結部材４２によってプーリ４１をナット２３の端面２６ａ１に取り付ける。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪と、
前記外輪に第１転動体を介して回転可能に組み付けられるナットと、を備え、
前記ナットは、内面にねじ溝又はスプライン溝を有するナット本体と、前記ナット本体の軸方向の端部に設けられ、前記ねじ溝又は前記スプライン溝を転がる第２転動体を循環させるための方向転換路を有する循環部品と、を含み、
前記ナットに取り付けられるプーリを前記ナット本体の外面に嵌めると共に、前記プーリを前記ナットの軸方向の端面に突き当て、
締結部材によって前記プーリを前記ナットの前記端面に取り付けるねじナット又はスプラインナット。 
【請求項２】
前記ナットの前記端面は、前記ナット本体に取り付けられる金属製の部品の端面であることを特徴とする請求項１に記載のねじナット又はスプラインナット。
【請求項３】
前記ねじナット又は前記スプラインナットは、前記ナット本体が前記ねじ溝を有するねじナットであり、
前記ナットは、前記ナット本体の軸方向の前記端面の凹部に収容される前記循環部品を覆う金属製の蓋部材を含むことを特徴とする請求項２に記載のねじナット。
【請求項４】
前記ねじナット又は前記スプラインナットは、前記ナット本体が前記スプライン溝を有するスプラインナットであり、
前記循環部品が金属製であることを特徴とする請求項２に記載のスプラインナット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば産業用ロボットのアクチュエータに用いられるねじナット又はスプラインナットに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばスカラー型ロボットの先端軸に用いられるＺθアクチュエータには、高機能化、高精度化の要求に応えるためにボールねじスプラインが用いられている。このボールねじスプラインは、軸と、軸に組み付けられるねじナットと、軸に組み付けられるスプラインナットと、を備える。軸の外面には、ねじ溝とスプライン溝とがオーバーラップするように形成される。ねじナットとスプラインナットのそれぞれに回転入力を与えて、回転量を制御することにより、軸が任意の直線運動（Ｚ）、回転運動（θ）、及び螺旋運動（Ｚ＋θ）を行う。
【０００３】
ねじナットは、ベアリングとボールねじナットとを一体にしたものである。すなわち、ねじナットは、外輪と、外輪にベアリングボールを介して回転可能に組み付けられるねじナットと、を備える。ベアリングの内輪とねじナットとは一体である。ナットは、内面にねじ溝を有するナット本体と、ナット本体のねじ溝を転がるねじボールを循環させるための方向転換路を有する循環部品と、を備える。
【０００４】
スプラインナットは、ベアリングとボールスプラインナットとを一体にしたものである。すなわち、スプラインナットは、外輪と、外輪にベアリングボールを介して回転可能に組み付けられるナットと、を備える。ナットは、内面にスプライン溝を有するナット本体と、このスプライン溝を転がるスプラインボールを循環させるための方向転換路を有する循環部品と、を備える。
【０００５】
ねじナット及びスプラインナットそれぞれには、これらを回転させるためのプーリが取り付けられる。従来のプーリの取付け方法として、特許文献１には、ナット本体の外面に径方向に突出する鍔状の突出部を一体に設け、プーリをナット本体の外面に嵌めると共に、プーリを鍔状の突出部に突き当てる取付け方法が開示されている。ここで、プーリをナット本体の外面に嵌めることで、プーリを径方向に位置決めすることができる。また、プーリを鍔状の突出部に突き当てることで、プーリを軸方向に位置決めすることができる。
【０００６】
また、他のプーリの取付け方法として、ナット本体の軸方向の端部に循環部品を設け、循環部品を囲むようにリング状に軸方向に突出する外径部をナット本体に一体に設け、プーリをナット本体の外面に嵌めると共に、プーリをリング状の外径部に突き当てる取付け方法が知られている。プーリをナット本体の外面に嵌めることで、プーリを径方向に位置決めすることができる。また、プーリをリング状の外径部に突き当てることで、プーリを軸方向に位置決めすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平４−２２４３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年、ボールねじスプラインのさらなる小型化、軽量化が要請されている。例えばスカラー型ロボットの先端軸に用いられるボールねじスプラインの小型化、軽量化が図れれば、スカラー型ロボットを高速で動かすことができたり、モータを小型にすることができるからである。
【０００９】
しかし、特許文献１に記載のプーリの取付け方法にあっては、ナット本体の外面に径方向に突出する鍔状の突出部を一体に設けるので、鍔状の突出部を設けた分だけ、ナットの外径が大きくなるという課題がある。また、ねじナットのナット本体の外面に循環部品としてのリターンパイプを設けるので、リターンパイプを設けた分だけ、ナットの外径が大きくなるという課題もある。
【００１０】
上記の他のプーリの取付け方法にあっては、循環部品を囲むようにリング状に軸方向に突出する外径部をナット本体に一体に設けるので、リング状の外径部が存在する分だけ、ナットの外径が大きくなるという課題がある。また、プーリと循環部品との間に隙間が生じるので、この隙間がプーリの緩みの原因になるおそれもある。
【００１１】
そこで本発明は、プーリが取り付けられるねじナット又はスプラインナットの小型化、軽量化を図れるねじナット又はスプラインナットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、外輪と、前記外輪に第１転動体を介して回転可能に組み付けられるナットと、を備え、前記ナットは、内面にねじ溝又はスプライン溝を有するナット本体と、前記ナット本体の軸方向の端部に設けられ、前記ねじ溝又は前記スプライン溝を転がる第２転動体を循環させるための方向転換路を有する循環部品と、を含み、前記ナットに取り付けられるプーリを前記ナット本体の外面に嵌めると共に、前記プーリを前記ナットの軸方向の端面に突き当て、締結部材によって前記プーリを前記ナットの前記端面に取り付けるねじナット又はスプラインナットである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ナット本体の軸方向の端部に循環部品を設けるので、ナットの外径を小さくすることができる。また、プーリをナットの軸方向の端面に突き当て、締結部材によってプーリをナットの軸方向の端面に取り付けるので、プーリとナットの端面との間の隙間を無くすことができ、プーリの緩みの原因を無くすことができる。さらに、ナット本体にプーリを突き当てるためのリング状の外径部を設けなくて済むので、ナットの外径をより小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態のねじナット及びスプラインナットを組み込んだボールねじスプラインの斜視図である（ねじナットを手前側に配置した例）。
【図２】本発明の一実施形態のねじナット及びスプラインナットを組み込んだボールねじスプラインの斜視図である（スプラインナットを手前側に配置した例）。
【図３】本実施形態のねじナット及び軸の拡大斜視図である（ねじナットの一部が切り欠かれている）。
【図４】本実施形態のねじナットの拡大斜視図である（蓋部材の一部が切り欠かれている）。
【図５】図５（ａ）は本実施形態のプーリの取付け方法を示す側面図であり、図５（ｂ）は従来のプーリの取付け方法を示す側面図である。
【図６】本実施形態のスプラインナットの拡大斜視図である。
【図７】図７（ａ）は本実施形態のプーリの取付け方法を示す断面図であり、図７（ｂ）は従来のプーリの取付け方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態のねじナット及びスプラインナットを詳細に説明する。ただし、本発明のねじナット及びスプラインナットは、種々の形態で具体化することができ、本明細書に記載される実施形態に限定されるものではない。本実施形態は、明細書の開示を十分にすることによって、当業者が発明の範囲を十分に理解できるようにする意図をもって提供されるものである。
【００１６】
図１及び図２は、本発明の一実施形態のねじナット及びスプラインナットを組み込んだボールねじスプラインの斜視図（一部断面図）を示す。図１は、ねじナットを手前側に配置した例であり、図２は、スプラインナットを手前側に配置した例である。図１及び図２において、１は軸、２はねじナットであり、３はスプラインナットである。以下にこれらを順番に説明する。
（軸）
【００１７】
図１に示すように、軸１の外面には、所定のリードを持つ螺旋状のねじ溝１ａが形成されると共に、軸方向に延びる直線状のスプライン溝１ｂが形成される。ねじ溝１ａとスプライン溝１ｂとは部分的にオーバーラップする。本実施形態のねじ溝１ａの条数は１で、スプライン溝１ｂの条数は４であるが、これらの条数は適宜設定される。
（ねじナット）
【００１８】
図１に示すように、ねじナット２は、ベアリングとボールねじナットとを一体にしたものである。すなわち、ねじナットは、外輪２１と、外輪２１に第１転動体としての複数のベアリングボール２２ａ，２２ｂを介して回転可能に組み付けられるナット２３と、を備える。ベアリングの内輪とナット２３とは一体である。
【００１９】
図３の拡大図に示すように、外輪２１は、略円筒状であると共に、その軸方向の一端部にフランジ２１ｂを有する。外輪２１は、フランジ２１ｂを介して、例えばＺθアクチュエータのハウジングに取り付けられる。外輪２１の内面には、例えば２条の外輪溝２１ａが形成される。ナット２３のナット本体２４の外面には、外輪溝２１ａに対向する例えば２条の内輪溝２４ａが形成される。外輪溝２１ａと内輪溝２４ａとの間には、２列のベアリングボール２２ａ，２２ｂが転がり運動可能に介在する。ベアリングボール２２ａ，２２ｂは、リング状の保持器に保持される。外輪２１には、外輪２１とナット本体２４との間の隙間を塞ぐシール２１ｃが取り付けられる。
【００２０】
ナット２３は、筒状のナット本体２４と、ナット本体２４の軸方向の端部に設けられる循環部品２５ａ，２５ｂと、ナット本体２４の軸方向の端面に取り付けられる蓋部材２６ａ，２６ｂと、を備える。ナット本体２４の内面には、軸１のねじ溝１ａに対向する螺旋状のねじ溝２４ｂが形成される。ナット本体２４のねじ溝２４ｂと軸１のねじ溝１ａとの間には、第２転動体としての複数のねじボール２７が転がり運動可能に配置される。循環部品２５ａ，２５ｂには、ねじボール２７を循環させるための方向転換路２８が形成される。ナット本体２４には、軸方向に貫通する貫通孔２９が形成される。方向転換路２８は、ナット本体２４のねじ溝２４ｂと貫通孔２９とに接続される。
【００２１】
ナット本体２４のねじ溝２４ｂと軸１のねじ溝１ａとの間の負荷転走路２０、方向転換路２８、及び貫通孔２９は、循環路を構成する。負荷転走路２０の一端まで移動したねじボール２７は、一方の循環部品２５ａの方向転換路２８、貫通孔２９、他方の循環部品２５ｂの方向転換路２８を経由した後、再び負荷転走路２０の他端に戻る。
【００２２】
図４に示すように、循環部品２５ａ，２５ｂは、ナット本体２４の軸方向の端面の凹部２４ｅに収容される。循環部品２５ａ，２５ｂは、リング状の蓋部材２６ａ，２６ｂで覆われて固定される。循環部品２５ａ，２５ｂは樹脂製で、ナット本体２４及び蓋部材２６ａ，２６ｂは金属製である。蓋部材２６ａ，２６ｂはナット本体２４の軸方向の端面２４ｃの略全面を覆う。蓋部材２６ａ，２６ｂは、ねじ等の締結部材３０によってナット本体２４に締結される。なお、蓋部材２６ａ，２６ｂの外径はナット本体２４の外径よりも僅かに小さい。これは、後述するプーリ４１をナット本体２４の外面２４ｄに嵌め易くするためである。
【００２３】
図５（ａ）は本実施形態のプーリの取付け方法を示し、図５（ｂ）は従来のプーリの取付け方法を示す。プーリ４１は、略有底円筒状であり、円筒部４１ａと、底部４１ｂと、を備える。円筒部４１ａの外面には、タイミングベルトに噛み合う複数の歯４１ｃが形成される。プーリ４１はアルミニウム等の金属製である。
【００２４】
図５（ａ）に示すように、プーリ４１はナット本体２４の外面２４ｄに嵌められると共に、蓋部材２６ａの軸方向の端面２６ａ１、すなわちナット２３の軸方向の端面２６ａ１に突き当てられる。より具体的には、プーリ４１の円筒部４１ａがナット本体２４の外面２４ｄに所定の嵌合で嵌められ、プーリ４１の底部４１ｂがナット２３の端面２６ａ１に突き当てられる。プーリ４１をナット本体２４の外面２４ｄに嵌めることで、プーリ４１を径方向に位置決めできる。プーリ４１をナット２３の端面２６ａ１に突き当てることで、プーリ４１を軸方向に位置決めできる。径方向及び軸方向に位置決めした後、プーリ４１はボルト等の締結部材４２によってナット本体２４に締結される。ナット本体２４には、締結部材４２が螺合するねじ穴２４ｆ（図４参照）が形成される。蓋部材２６ａには、締結部材４２が通される通し孔２６ａ２（図４参照）又は切欠きが形成される。
【００２５】
ナット本体２４及び蓋部材２６ａが金属製であるので、プーリ４１をしっかりとナット２３に固定することができる。また、ナット２３の端面２６ａ１の略全面がプーリ４１に接触するので、プーリ４１とナット２３の端面２６ａ１との間の隙間を無くすことができる。これにより、締結部材４２の締付けトルクを管理することが可能になり、緩みの原因を無くすことができる。
【００２６】
図５（ｂ）に示すように、従来のプーリの取付け方法では、樹脂製の循環部品２５ａがプーリ４１に当たらないように、循環部品２５ａを囲むようにリング状に軸方向に突出する外径部２４ｇをナット本体２４に一体に設け、プーリ４１をこの外径部２４ｇに突き当てていた。しかし、外径部２４ｇを設ける分だけ、ナット本体２４の外径が大きくなり、プーリ４１の径も大きくなる。また、プーリ４１と循環部品２５ａとの間に隙間４４が生じるので、この隙間４４がプーリ４１の緩みの原因になるおそれもある。
（スプラインナット）
【００２７】
図２に示すように、スプラインナット３は、ベアリングとボールスプラインナットとを一体にしたものである。すなわち、スプラインナット３は、外輪３１と、外輪３１に第１転動体としての複数のベアリングボール３２ａ，３２ｂを介して回転可能に組み付けられるナット３３と、を備える。ベアリングの内輪とナット３３とは一体である。
【００２８】
図６の拡大図に示すように、外輪３１は、略円筒状であると共に、その軸方向の一端部にフランジ３１ｂを有する。外輪３１は、フランジ３１ｂを介して、例えばＺθアクチュエータのハウジングに取り付けられる。外輪３１の内面には、例えば２条の外輪溝３１ａが形成される。ナット本体３４の外面には、外輪溝３１ａに対向する例えば２条の内輪溝３４ａが形成される。外輪溝３１ａと内輪溝３４ａとの間には、２列のベアリングボール３２ａ，３２ｂが転がり運動可能に介在する。ベアリングボール３２ａ，３２ｂはリング状の保持器に保持される。外輪３１には、外輪３１とナット本体３４との間の隙間を塞ぐシール３１ｃが取り付けられる。
【００２９】
ナット３３は、筒状のナット本体３４と、ナット本体３４の軸方向の端部に設けられる循環部品３５ａ，３５ｂと、を備える。ナット本体３４の内面には、軸１のスプライン溝１ｂに対向し、軸方向に延びる直線状のスプライン溝３４ｂが形成される（なお、図６には、スプライン溝３４ｂを転がるボール列を示すが、ナット本体３４の内面にはスプライン溝３４ｂが形成されている）。ナット本体３４のスプライン溝３４ｂと軸１のスプライン溝１ｂとの間には、第２転動体としての複数のスプラインボール３７が転がり運動可能に配置される。循環部品３５ａ，３５ｂには、スプラインボール３７を循環させるためのＵ字状の方向転換路３８が形成される。図６には、Ｕ字状の方向転換路３８を移動するボールを示すが、方向転換路３８は循環部品３５ａ，３５ｂに形成される。また、ナット本体３４には、スプライン溝３４ｂと平行な直線状の戻し路３９が設けられる。図６には、戻し路３９を移動するボールを示すが、戻し路３９はナット本体３４に設けられる。戻し路３９は、ナット本体３４又はナット本体３４に取り付けられるケージに形成される。方向転換路３８は、ナット本体３４のスプライン溝３４ｂと戻し路３９とに接続される。
【００３０】
ナット本体３４のスプライン溝３４ｂと軸１のスプライン溝１ｂとの間の負荷転走路３６、方向転換路３８、戻し路３９は、循環路を構成する。負荷転走路３６の一端まで移動したスプラインボール３７は、一方の循環部品３５ａの方向転換路３８、戻し路３９、他方の循環部品３５ｂの方向転換路３８を経由した後、再び負荷転走路３６の他端に戻る。
【００３１】
循環部品３５ａ，３５ｂは、ナット本体３４の軸方向の端面３４ｃに取り付けられる。循環部品３５ａ，３５ｂは金属製であり、例えばＭＩＭ（Metal Injection Molding）により製造される。循環部品３５ａ，３５ｂは、リング状であり、ナット本体３４の端面３４ｃの略全面を覆う。循環部品３５ａ，３５ｂの外径はナット本体３４の外径よりも僅かに小さい。これは、後述するプーリ４１をナット本体３４の外面に嵌め易くするためである。循環部品３５ａ，３５ｂは、ねじ等の締結部材４０によってナット本体３４に締結される。
【００３２】
図７（ａ）は本実施形態のプーリの取付け方法を示し、図７（ｂ）は従来のプーリの取付け方法を示す。プーリ４１は、ねじナット２に取り付けられるプーリ４１と同一なので、同一の符号を附してその説明を省略する。
【００３３】
図７（ａ）に示すように、プーリ４１はナット本体３４の外面３４ｄに嵌められると共に、循環部品３５ａの軸方向の端面３５ａ１、すなわちナット３３の軸方向の端面３５ａ１に突き当てられる。より具体的には、プーリ４１の円筒部４１ａがナット本体３４の外面３４ｄに所定の嵌合で嵌められ、プーリ４１の底部４１ｂがナット３３の端面３５ａ１に突き当てられる。プーリ４１をナット本体３４の外面３４ｄに嵌めることで、プーリ４１を径方向に位置決めできる。プーリ４１をナット３３の端面３５ａ１に突き当てることで、プーリ４１を軸方向に位置決めできる。径方向及び軸方向に位置決めした後、プーリ４１はボルト等の締結部材４２によってナット本体３４に締結される。ナット本体３４には、締結部材４２が螺合するねじ穴が形成される。循環部品３５ａには、締結部材４２が通される通し孔又は切欠き２５ａ２（図６参照）が形成される。
【００３４】
ナット本体３４及び循環部品３５ａが金属製であるので、プーリ４１をしっかりとナット３３に固定することができる。また、ナット３３の端面３５ａ１の略全面がプーリ４１に接触するので、プーリ４１とナット３３の端面３５ａ１との間の隙間を無くすことができる。これにより、締結部材４２の締付けトルクを管理することが可能になり、緩みの原因を無くすことができる。
【００３５】
図７（ｂ）に示すように、従来のプーリの取付け方法では、樹脂製の循環部品３５ａがプーリ４１に当たらないように、循環部品３５ａを囲むようにリング状に軸方向に突出する外径部３４ｇをナット本体３４に一体に設け、プーリ４１を外径部３４ｇに突き当てていた。しかし、外径部３４ｇを設ける分だけ、ナット本体３４の外径が大きくなり、プーリ４１の径も大きくなる。また、プーリ４１と循環部品３５ａとの間に隙間４４が生じるので、この隙間４４がプーリ４１の緩みの原因になるおそれもある。
（本実施形態のねじナット及びスプランナットの効果）
【００３６】
ナット本体２４，３４の軸方向の端部に循環部品２５ａ，３５ａを設けるので、ナット２３，３３の外径を小さくすることができる。また、プーリ４１をナット２３，３３の軸方向の端面２６ａ１，３５ａ１に突き当て、締結部材４２によってプーリ４１をナット２３，３３の軸方向の端面２６ａ１，３５ａ１に取り付けるので、プーリ４１とナット２３，３３の端面２６ａ１，３５ａ１との間の隙間を無くすことができ、プーリ４１の緩みの原因を無くすことができる。さらに、ナット本体２４，３４に循環部品２５ａ，３５ａを囲むリング状の外径部２４ｇ，３４ｇを設けなくて済むので、ナット２３，３３の外径をさらに小さくすることができる。
【００３７】
ナット本体２４，３４に取り付けられる金属製の部品（例えば蓋部材２６ａ、循環部品３５ａ）の端面２６ａ１，３５ａ１にプーリ４１を突き当てるので、プーリ４１をしっかりとナット２３，３３に固定することができる。
【００３８】
ねじナット２の樹脂製の循環部品２５ａをナット本体２４の端面２４ｃの凹部２４ｅに収容し、金属製の蓋部材２６ａで循環部品２５ａを覆うので、プーリ４１とナット本体２４との間に樹脂製の循環部品２５ａを介在させなくて済み、プーリ４１をしっかりとナット２３に固定することができる。
【００３９】
スプラインナット３のナット３３の循環部品３５ａが金属製であるので、プーリ４１をしっかりとナット３３に固定することができる。
【００４０】
なお、本発明は、上記実施形態に具現化されるのに限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲で他の実施形態に変更可能である。
【００４１】
上記実施形態のねじナットでは、プーリを蓋部材に突き当てているが、蓋部材を省略し、プーリをナット本体の端面に突き当てることもできる。
【００４２】
上記実施形態のねじナットでは、プーリを蓋部材に突き当てているが、これらの間に金属製の本体部を有するシール、潤滑油供給装置等のオプション部品を介在させ、プーリを金属製のオプション部品に突き当てることもできる。
【００４３】
上記実施形態のねじナットでは、蓋部材をナット本体の端面に取り付けているが、これらの間に金属製の本体部を有するシール等のオプション部品を介在させることもできる。また、蓋部材にシール等のオプション部品の機能を持たせることもできる。
【００４４】
上記実施形態のスプラインナットでは、プーリを循環部品に突き当てているが、これらの間に金属製の本体部を有するシール、潤滑油供給装置等のオプション部品を介在させ、プーリを金属製のオプション部品に突き当てることもできる。
【符号の説明】
【００４５】
１…軸、１ａ…ねじ溝、１ｂ…スプイライン溝、２…ねじナット、３…スプラインナット、２１，３１…外輪、２２ａ，２２ｂ，３２ａ，３２ｂ…ベアリングボール（第１転動体）、２３，３３…ナット、２４，３４…ナット本体、２４ｂ…ねじ溝、２４ｄ，３４ｄ…ナット本体の外面、２４ｅ…凹部、２４ｇ，３４ｇ…外径部、２５ａ，２５ｂ，３５ａ，３５ｂ…循環部品、２６ａ，２６ｂ…蓋部材、２６ａ１，３５ａ１…ナットの端面、２７…ねじボール（第２転動体）、２８，３８…方向転換路、３４ｂ…スプライン溝、３７…スプラインボール（第２転動体）、４１…プーリ、４２…締結部材
【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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