(57)【要約】【課題】ナットのフランジ部をプラテンなどの質量が大きな部材に接触させて固定し、高速に稼動させた場合でも、ナット内のボールの負荷分布が悪化しにくいボールねじを提供する。【解決手段】ナット１のフランジ部１２の被固定面との接触面１２２に凹部１３を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に螺旋溝が形成された円筒体を有し、前記円筒体の軸方向一端部にフランジを有し、前記フランジに取付穴が形成され、軸方向で、前記円筒体の前記フランジを有する部分であるフランジ部と、前記円筒体の前記フランジ部以外の部分である円筒部と、からなるナットと、
前記ナットの螺旋溝との間に軌道を形成する螺旋溝が外周面に形成されたねじ軸と、
前記軌道の終点と始点を接続する戻し路を形成する循環部品と、
前記軌道および前記戻し路からなる循環経路に配置された複数のボールと、
を備え、
前記フランジ部の被固定面との接触面に凹部が形成され、
前記循環経路内を前記ボールが転動することで前記ナットがねじ軸に対して相対移動し、直線運動を回転運動に又は回転運動を直線運動に変換するボールねじ。
【請求項２】
前記凹部の存在により、前記フランジ部の被固定面との接触面積が、前記円筒部の軸方向に垂直な面の面積以下になっている請求項１記載のボールねじ。
【請求項３】
内周面に螺旋溝が形成された円筒体を有し、前記円筒体の軸方向一端部にフランジを有し、前記フランジに取付穴が形成され、軸方向で、前記円筒体の前記フランジを有する部分であるフランジ部と、前記円筒体の前記フランジ部以外の部分である円筒部と、からなるナットと、
前記ナットの螺旋溝との間に軌道を形成する螺旋溝が外周面に形成されたねじ軸と、
前記軌道の終点と始点を接続する戻し路を形成する循環部品と、
前記軌道および前記戻し路からなる循環経路に配置された複数のボールと、
前記フランジ部の被固定面との接触面に配置する板状部品であって、前記フランジ部の材料よりも熱伝導率が低い材料からなり、前記ねじ軸を通す貫通穴を有する板状部品と、を備え、
前記循環経路内を前記ボールが転動することで前記ナットがねじ軸に対して相対移動し、直線運動を回転運動に又は回転運動を直線運動に変換するボールねじ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ボールねじに関する。
【背景技術】
【０００２】
ボールねじは、ナットとねじ軸と複数のボールと循環部品を有する。ナットは、内周面に螺旋溝が形成された円筒体からなり、通常、この円筒体の軸方向一端部にフランジを有し、フランジに取付穴が形成されている。この場合、ナットは、軸方向で、円筒体のフランジを有する部分であるフランジ部と、円筒体のフランジ部を有さない部分である円筒部と、からなる。
【０００３】
ねじ軸の外周面に、ナットの螺旋溝との間に軌道を形成する螺旋溝が形成されている。循環部品は、軌道の終点と始点を接続する戻し路を形成する部品である。ボールは、軌道および戻し路からなる循環経路に配置されている。循環経路内をボールが転動することで、ナットがねじ軸に対して相対移動し、直線運動が回転運動に又は回転運動が直線運動に変換される。
【０００４】
最近のボールねじでは、合成樹脂製の循環部品を、金属製の取付部品でナットの円筒部に固定することが行われている（特許文献１などを参照）。
ボールねじは、位置決め用途だけでなく力を伝える用途でも使用されている。力を伝える用途としては、例えば、電動射出成形機の射出軸や金型を移動する型締め軸を駆動する用途が挙げられる。近年、電動射出成形機の射出速度（射出成形機のスクリューの駆動速度）は高速化している。合成樹脂製の循環部品は、鋼製の循環部品よりも設計の自由度が高いことから、高速仕様のボールねじでもよく使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５９９８７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような高速仕様の電動射出成形機用ボールねじでは、ナットのフランジ部の円筒部をプラテン（可動盤、固定盤）に接触させて固定する場合がある。このような固定方法で使用する際には、稼動中にナット内のボールの負荷分布が悪化し、ボールの公転が阻害される可能性があることが分かった。
この発明の課題は、ナットのフランジ部をプラテンなどの質量が大きな部材に接触させて固定し、高速に稼動させた場合でも、ナット内のボールの負荷分布が悪化しにくい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、この発明の第一態様は、下記の構成要件(1) 〜(4) を有するボールねじである。
(1) 内周面に螺旋溝が形成された円筒体を有するナットを備える。このナットは、円筒体の軸方向一端部にフランジを有し、フランジに取付穴が形成され、軸方向で、フランジ部（円筒体のフランジを有する部分）と円筒部（円筒体のフランジ部以外の部分、円筒体のフランジを有さない部分）とからなる。
【０００８】
(2) ナットの螺旋溝との間に軌道を形成する螺旋溝が外周面に形成されたねじ軸と、軌道の終点と始点を接続する戻し路を形成する循環部品と、軌道および戻し路からなる循環経路に配置された複数のボールと、を備える。
(3) 循環経路内を前記ボールが転動することでナットがねじ軸に対して相対移動し、直線運動を回転運動に又は回転運動を直線運動に変換する。
【０００９】
(4) フランジ部の被固定面との接触面に凹部が形成されている。
この発明の第二態様は、上記構成要件(1) 〜(3) と下記の構成要件(4')を有するボールねじである。
(4')フランジ部の被固定面との接触面に配置する板状部品であって、フランジ部の材料よりも熱伝導率が低い材料からなり、ねじ軸を通す貫通穴を有する板状部品を備える。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の各態様のボールねじによれば、ナットのフランジ部をプラテンなどの質量が大きな部材に接触させて固定し、高速に稼動させた場合でも、ナット内のボールの負荷分布が悪化しにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第一実施形態のボールねじを示す正面図である。
【図２】第一実施形態のボールねじを示す側面図（図１を左側から見た図）である。
【図３】第一実施形態のボールねじの軸方向に垂直な断面図であって、ナットの円筒部における断面図である。
【図４】第一実施形態のボールねじがプラテンに取り付けられた状態を示す正面図である。
【図５】第一実施形態のボールねじの第一変形例を示す側面図である。
【図６】第一実施形態のボールねじの第二変形例を示す側面図である。
【図７】第一実施形態の第三変形例のボールねじがプラテンに取り付けられた状態を示す正面図である。
【図８】第二実施形態のボールねじがプラテンに取り付けられた状態を示す正面図である。
【図９】第二実施形態のボールねじで、プラテンへの取付向きが異なる例を示す正面図である。
【図１０】射出成形機を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
〔第一実施形態〕
＜構成＞
図１〜図３を用いて第一実施形態のボールねじの構成を説明する。
【００１３】
図１および図３に示すように、この実施形態のボールねじ１０は、内周面に螺旋溝１０１が形成された円筒体からなるナット１と、外周面に螺旋溝２１が形成されたねじ軸２と、ボール２３と、四個の循環チューブ（循環部品）３と、循環チューブ３をナット１に固定する取付部品４と、で構成されている。ボール２３は、ナット１の螺旋溝１０１とねじ軸２の螺旋溝２１で形成される軌道５と、循環チューブ３により形成された戻し路３５内に配置されている。ボールねじ１０は、軌道５と戻し路３５からなる循環経路を四個（複数）有するため、四個（複数）の循環チューブ３を備えている。
【００１４】
ナット１は、円筒体の軸方向一端部にフランジ１２ａを有し、軸方向で、円筒部（フランジを有さない部分）１１とフランジ部（フランジ１２ａを有する部分）１２とからなる。円筒部１１の外周部の一部に、循環チューブ３を取り付ける外側平坦面１１２が形成されている。外側平坦面１１２には、円筒部１１の軸方向に沿った四箇所に、二個を一組とした貫通穴１１３が形成されている。
【００１５】
図２に示すように、フランジ部１２のフランジ１２ａには、貫通穴１２１ａと座ぐり部１２１ｂとからなる取付穴１２１が、複数個、周方向に等間隔で形成されている。また、フランジ部１２の第一面（軸方向で円筒部１１とは反対側の面、被固定部との接触面）１２２には、周方向で二つの取付穴１２１の間となる各位置に、フランジ部１２の外周面から内周面まで至る溝（凹部）１３が形成されている。溝１３の深さは第一面１２２から六分の一程度であり、溝１３の側面は、フランジ部１２をなす円の径方向に沿っている。座ぐり部１２１ｂは、第一面１２２とは反対側の第二面１２３に形成されている。
取付穴１２１の貫通穴１２１ａと溝１３の存在により、フランジ部１２の第一面１２２が被固定面と接触する面積は、円筒部１１の軸方向に垂直な面積以下になっている。
【００１６】
＜使用方法＞
図４に示すように、ボールねじ１０は、例えばプラテン（被固定部）６に設けた貫通穴６１にねじ軸２を貫通させ、ナット１のフランジ部１２の第一面１２２を被固定面６２に接触させて、第二面１２３側から取付穴１２１にボルトを挿入し、ボルトの先端雄ねじ部を被固定面６２に設けた雌ねじに螺合することで、プラテン６に固定される。
この固定状態で、ねじ軸２を回転させることによりボールねじ１０を稼動させると、循環経路内をボール２３が転動しナット１が直線移動する。これに伴い、ナット１と一体にプラテン６が直線移動する。ねじ軸２の回転の向きを変えることで、直線移動の向きが変化する。
【００１７】
＜作用、効果＞
フランジ部１２の第一面１２２に溝（凹部）１３を有さない場合、図４に示す固定状態で、フランジ部１２の第一面１２２の取付穴１２１以外の部分は全て、プラテン６に接触している。この場合、被固定面６２と接触するフランジ部１２の面積は、円筒部１１の軸方向に垂直な面の面積より大きい。
【００１８】
この状態でボールねじを高速に稼動させた場合、ナット１（循環部品３および取付部品４を含む）は発熱により高温となるが、ナット１よりも質量が非常に大きなプラテン６は冷えているため、ナット１の熱がフランジ部１２からプラテン６に伝達されて、フランジ部１２の温度が急激に低下する。これに伴い、円筒部１１のフランジ部１２に近い部分には軸方向で大きな温度勾配が生じ、その部分に熱変形が生じることから、その部分の循環経路内ではボールの負荷分布が不均一になる。その結果、ボールの公転が阻害される恐れがある。
【００１９】
これに対して、この実施形態のボールねじ１０では、フランジ部１２の第一面１２２に溝（凹部）１３を有することで、フランジ部１２の被固定面６２と接触する面積が上述の場合よりも小さくなっているため、フランジ部１２からプラテン６に伝達される熱量が少なくなる。その結果、上述の温度勾配が小さくなる（軸方向での温度分布が均一に近づく）ため、ボールの負荷分布の不均一性が改善される。
このように、この実施形態のボールねじ１０によれば、ナット１のフランジ部１２をプラテン６などの質量が大きな部材に固定し、高速に稼動させた場合でも、ナット１内でのボール２の負荷分布を悪化しにくくすることができる。
【００２０】
〔第一実施形態の一部変形例１〕
図２に示す例では、第一面１２２の凹部として、径方向に沿ってフランジ部１２の外周面から内周面まで至る溝１３を設けているが、図５に示すように、フランジ部１２の内周側の部分（円筒部１１と重なる部分）が周方向全体で凹む、円環状の凹部１３Ａを設けてもよい。
【００２１】
〔第一実施形態の一部変形例２〕
図２に示す例では、第一面１２２の凹部として、径方向に沿ってフランジ部１２の外周面から内周面まで至る溝１３を設けているが、図６に示すように、凹部の極端な例として凹部の底が抜けた状態、つまり、フランジ１２ａが周方向で部分的にしか存在しない状態としてもよい。
この場合、ナット１の円筒部１１の軸方向一端に、周方向に複数個のフランジ片１２Ａが形成されている。つまり、フランジ部１２の円筒部１１に重なる部分１２ｂの外周から、各フランジ片１２Ａが突出している。各フランジ片１２Ａに取付穴１２１が形成されている。
【００２２】
〔第一実施形態の一部変形例３〕
図２に示す例では、フランジ部１２の第一面１２２が被固定面６２との接触面であるため、第一面１２２に溝１３を設けているが、図７に示すように、円筒部１１のフランジ部１２側の部分がプラテン６の貫通穴６１に配置され、フランジ１２ａの第二面１２３が被固定面６２との接触面になる場合もある。
この場合には、フランジ１２ａの第二面１２３に溝１３などの凹部を設け、取付穴の座ぐり部を第一面１２２に形成する。取付穴１２１の貫通穴１２１ａと溝１３の存在により、フランジ部１２の第二面１２３が被固定面６２と接触する面積は、円筒部１１の軸方向に垂直な面積以下になっている。
【００２３】
〔第二実施形態〕
図８に示すように、第二実施形態のボールねじ１０Ａは、図１に示すようなナット１のフランジ部１２に溝１３等の凹部を有さず、フランジ部１２の第一面（被固定面との接触面）１２２に配置する板状部品７を有する。これ以外の点は第一実施形態のボールねじ１０と同じである。
【００２４】
板状部品７は、フランジ部１２の材料（ＳＣＭ材など）よりも熱伝導率が低い材料（セラミックス、ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼など）からなり、ねじ軸２を通す貫通穴７１と、フランジ部１２の取付穴１２１に合わせた貫通穴を有する。板状部品７は、予めナット１のフランジ部１２に接着剤で貼り付けておいてもよいし、ナット１をプラテン６に取り付ける際にフランジ部１２とプラテン６の間に配置して、ナット１と共にプラテン６に固定してもよい。
【００２５】
なお、プラテン６は例えば鋳鉄製であり、鋳鉄の熱伝導率は約４８Ｗ／（ｍｋ）であり、ＳＣＭ材の熱伝導率は約４８Ｗ／（ｍｋ）であり、アルミナ（セラミックス）の熱伝導率は約３２Ｗ／（ｍｋ）であり、窒化ケイ素（セラミックス）の熱伝導率は約２０Ｗ／（ｍｋ）、ジルコニア（セラミックス）の熱伝導率は約３Ｗ／（ｍｋ）、ＳＵＳ３０４の熱伝導率は約１５Ｗ／（ｍｋ）である。
【００２６】
この実施形態のボールねじ１０Ａでは、フランジ部１２とプラテン６との間に熱伝導率が低い板状部品７を配置することで、フランジ部１２からプラテン６に伝達される熱量が少なくなる。その結果、上述の温度勾配が小さくなる（軸方向での温度分布が均一に近づく）ため、ボールの負荷分布の不均一性が改善される。
よって、この実施形態のボールねじ１０Ａによれば、ナット１のフランジ部１２をプラテン６などの質量が大きな部材に固定し、高速に稼動させた場合でも、ナット１内でのボール２の負荷分布を悪化しにくくすることができる。
なお、図９に示すように、フランジ１２ａの第二面１２３が被固定面６２との接触面になる場合は、板状部品７を第二面１２３に配置する。
【００２７】
〔備考〕
上記各実施形態では、循環部品として循環チューブを用いたボールねじについて説明しているが、循環部品としてエンドデフレクタ、コマ、およびエンドキャップのいずれを用いたボールねじでも、同じ効果（ナットのフランジ部をプラテンなどの質量が大きな部材に接触させて固定し、高速に稼動させた場合でも、ナット内のボールの負荷分布が悪化しにくい）を得ることができる。
【００２８】
〔用途〕
この発明の第一態様および第二態様のボールねじは、高負荷用途（軌道内のボールに加わる荷重が大きい用途）のボールねじ、例えば、電動射出成形機用やプレス機械用のボールねじとして使用することができる。
電動射出成形機は射出ユニットと型締めユニットで構成され、ボールねじで駆動される軸として、射出ユニットの射出軸および可塑化移動軸（ノズルタッチ用移動軸）と、型締めユニットの型締め軸および成形品突出し軸が挙げられる。
【００２９】
図１０は、トグル式型締めユニットを備えた電動射出成形機を示す概略構成図である。この電動射出成形機における型締めユニット８１では、クロスヘッド６７にナットを取り付けて使用されるボールねじ１０７と、プラテン６にナットを取り付けて使用されるボールねじ１０８に、射出ユニット８２では、プレッシャープレート９にナットを取り付けて使用されるボールねじ１０９に、一態様のボールねじが適用できる。
【符号の説明】
【００３０】
１０  ボールねじ
１０Ａ  ボールねじ
１  ナット
１１  円筒部
１０１  ナットの螺旋溝
１２  フランジ部
１２ａ  フランジ
１２ｂ  フランジ部の円筒部に重なる部分
１２Ａ  フランジ片
１２１  取付穴
１２１ａ  貫通穴
１２１ｂ  座ぐり部
１２２  第一面
１２３  第二面
１３  溝（凹部）
１３Ａ  円環状の凹部
１１２  ナットの外側平坦面
１１３  ナットの貫通穴
２  ねじ軸
２１  ねじ軸の螺旋溝
３  循環チューブ（循環部品）
３５  戻し路
４  取付部品
５  軌道
６  プラテン
６１  貫通穴
６２  被固定面
６７  クロスヘッド
７  板状部品
８１  型締めユニット
８２  射出ユニット
９  プレッシャープレート
１０７  ボールねじ
１０８  ボールねじ
１０９  ボールねじ
Ｌ  ボールの移動方向を示すラインに相当する分割ライン
【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】
2019015318.tif 000009
【図８】
2019015318.tif 000010
【図９】
2019015318.tif 000011
【図１０】
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