(57)【要約】【課題】ねじ軸に過大な荷重がかかった際でもねじ軸の端部の振れを低減するボールねじ装置を提供する。【解決手段】ボールねじ装置１は、表面に螺旋溝１１が形成されたねじ軸１０と、そのねじ軸１０の端部に形成された軸受設置部１０ａを支持する軸受２０と第１スペーサ５０Ａと第２スペーサ５０Ｂとを有する。第１スペーサ５０Ａは、軸受設置部１０ａに係合する係合部５１Ａｃ、及び螺旋溝１１に嵌合する嵌合部５１Ａｂを有する第１ボルト部５１Ａと、この第１ボルト部５１Ａの外周面５１Ａｄと軸受２０の内輪２１とに挟持される第１ナット部５２Ａとから構成され、第２スペーサ５０Ｂは第１スペーサ５０Ａと同様の構成をなして第１スペーサ５０Ａに対して背面設置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に螺旋溝及びランド部が形成された螺旋溝形成部及び軸受によって支持される軸受設置部を有するねじ軸と、前記軸受設置部を支持する軸受と、その軸受の内輪に当接する第１スペーサと、この第１スペーサに付勢する第２スペーサとを有し、
第１スペーサは第１ボルト部と第１ナット部とを有し、
第１ボルト部は、円筒形状をなして、前記軸受設置部に係合する係合部が一方の端部に設けられ、及び前記螺旋溝に嵌合する第１嵌合部が内周面に形成され、前記螺旋溝形成部から前記軸受設置部に向かって縮径する外周面を有し、
第１ナット部は、一方の端部が前記軸受の内輪に当接し、他方の端部の内周面が前記螺旋溝形成部から前記軸受設置部に向かって縮径すると共に第１ボルト部の外周面に嵌合し、
第２スペーサは少なくとも第２ボルト部を有し、
第２ボルト部は、円筒形状をなして、前記螺旋溝に嵌合する第２嵌合部が内周面に形成され、前記軸受設置部から前記螺旋溝形成部に向かって縮径する外周面を有して、一方の端部が第１ボルト部の他方の端部に当接することを特徴とするボールねじ装置。
【請求項２】
第１ボルト部の軸方向の寸法よりも、第２ボルト部の軸方向の寸法のほうが大きい請求項１に記載のボールねじ装置。
【請求項３】
第２スペーサが、内周面が前記軸受設置部から前記螺旋溝形成部に向かって縮径すると共に第２ボルト部の外周面に嵌合する第２ナット部を有する請求項１又は２に記載のボールねじ装置。
【請求項４】
第１ボルト部の外周面に螺旋溝及びランド部が形成され、第１ナット部の内周面には、第１ボルト部の外周面に形成された螺旋溝及びランド部に螺合する螺旋溝及びランド部が形成される請求項１に記載のボールねじ装置。
【請求項５】
第２ボルト部の外周面に螺旋溝及びランド部が形成され、第２ナット部の内周面には、第２ボルト部の外周面に形成された螺旋溝及びランド部に螺合する螺旋溝及びランド部が形成される請求項１に記載のボールねじ装置。
【請求項６】
第１ボルト部及び第２ボルト部の少なくとも何れか一方の小径側の端部に軸方向に沿ってスリットが１つ以上設けられる請求項１〜５の何れか一項に記載のボールねじ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールねじ装置に関し、特に、一軸アクチュエータなどの各種工作機械に用いられ、ボールねじとそのねじ軸を支持する軸受とを備えたボールねじ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、一軸アクチュエータなどの各種工作機械に用いられ、ボールねじとそのねじ軸の両端部又は一方の端部を支持する軸受とを備えたボールねじ装置が知られている（特許文献１）。このようなボールねじ装置においては、上記軸受の内輪の内周面に嵌合するようにねじ軸の外周面を縮径して軸受設置部を形成し、この軸受設置部の端面と上記軸受との間にスペーサを挿入すると共に、ロックナットで締め付けるのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１６２３１４号公報，図１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、ボールねじ装置のねじ軸の形態としては、その表面に形成された螺旋溝が軸受設置部の端面にまで形成されているものと形成されていないものがある。
図３（ａ）に示すように、螺旋溝１０１が軸受設置部１０２の端面１０２ａにまで形成されていないねじ軸１００では、図３（ｂ）に示すように、端面１０２ａの形状は均整な円環形状をなしている。したがって、図３（ｃ）に示すように、ロックナット１２０と軸受１１０の内輪１１１との間に設けたスペーサ１３０と端面１０２ａとによって軸受１１０の内輪１１１を挟み、軸受１１０の軸方向の動きを制限することができる。
【０００５】
一方、図４（ａ）に示すように、螺旋溝２０１が軸受設置部２０２の端面２０２ａにまで形成されたねじ軸２００では、図４（ｂ）に示すように、端面２０２ａの形状は不均整な円環形状をなしている。この形状は螺旋溝２０１のリードが小さい場合には顕著であり、螺旋溝２０１の底部２０１ａが露出した部分が生じることがある。このような形態のねじ軸２００では、図４（ｃ）に示すように、ロックナット２２０と軸受２１０の内輪２１１との間に設けたスペーサ２３０と、端面２０２ａと軸受２１０の内輪２１１との間に設けたスペーサ２４０とによって内輪２１１が挟まれた軸受２１０の軸方向の動きを制限することになる。
【０００６】
このように、軸受２１０の内輪２１１又はスペーサ２４０に当接するねじ軸２００の端面２０２ａの径方向の寸法が不均一なために不均整な円環形状をなしていると、ねじ軸２００に過大な荷重がかかった際にねじ軸２００の端部が振れやすくなる。
これは、ねじ軸２００の変形、偏心や、乗り上げを招き、結果として、ロックナット２２０の締め付けによってねじ軸２００の端部が曲がってしまったり、ねじ軸２００の端部に対してプーリやカップリングを設置することが困難になることがあるため、検討の余地があった。
本発明は上記課題に着目してなされたものであり、ねじ軸に過大な荷重がかかった際でもねじ軸の端部の振れを低減するボールねじ装置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】
【０００７】
上記課題を解決するためのボールねじ装置のある態様は、表面に螺旋溝及びランド部が形成された螺旋溝形成部及び軸受によって支持される軸受設置部を有するねじ軸と、前記軸受設置部を支持する軸受と、その軸受の内輪に当接する第１スペーサと、この第１スペーサに付勢する第２スペーサとを有し、
第１スペーサは第１ボルト部と第１ナット部とを有し、
第１ボルト部は、円筒形状をなして、前記軸受設置部に係合する係合部が一方の端部に設けられ、及び前記螺旋溝に嵌合する第１嵌合部が内周面に形成され、前記螺旋溝形成部から前記軸受設置部に向かって縮径する外周面を有し、
第１ナット部は、一方の端部が前記軸受の内輪に当接し、他方の端部の内周面が前記螺旋溝形成部から前記軸受設置部に向かって縮径すると共に第１ボルト部の外周面に嵌合し、
第２スペーサは少なくとも第２ボルト部を有し、
第２ボルト部は、円筒形状をなして、前記螺旋溝に嵌合する第２嵌合部が内周面に形成され、前記軸受設置部から前記螺旋溝形成部に向かって縮径する外周面を有して、一方の端部が第１ボルト部の他方の端部に当接する。
【０００８】
また、上記ボールねじ装置においては、第１ボルト部の軸方向の寸法よりも、第２ボルト部の軸方向の寸法のほうが大きいことが好ましい。
また、上記ボールねじ装置においては、第２スペーサが、内周面が前記軸受設置部から前記螺旋溝形成部に向かって縮径すると共に第２ボルト部の外周面に嵌合する第２ナット部を有することが好ましい。
【０００９】
また、上記ボールねじ装置においては、第１ボルト部の外周面に螺旋溝及びランド部が形成され、第１ナット部の内周面には、第１ボルト部の外周面に形成された螺旋溝及びランド部に螺合する螺旋溝及びランド部が形成されることが好ましい。
また、第２ボルト部の外周面に螺旋溝及びランド部が形成され、第２ナット部の内周面には、第２ボルト部の外周面に形成された螺旋溝及びランド部に螺合する螺旋溝及びランド部が形成されることが好ましい。
また、上記ボールねじ装置においては、第１ボルト部及び第２ボルト部の少なくとも何れか一方の小径側の端部に軸方向に沿ってスリットが１つ以上設けられることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ねじ軸に過大な荷重がかかった際でもねじ軸の端部の振れを低減するボールねじ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のボールねじ装置のある実施形態における構成を示す図である。
【図２】本発明のボールねじ装置のある実施形態におけるねじ軸の構成を示す図である。
【図３】従来のボールねじ装置の構成を示す図であり、（ａ）はねじ軸の右側面図、（ｂ）はねじ軸の正面図、（ｃ）はボールねじ装置の軸方向に沿う断面図である。
【図４】従来のボールねじ装置の構成を示す図であり、（ａ）はねじ軸の右側面図、（ｂ）はねじ軸の正面図、（ｃ）はボールねじ装置の軸方向に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係るボールねじ装置の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、ボールねじ装置のある実施形態における構成を示す図である。また、図２は、ボールねじ装置のある実施形態におけるねじ軸の構成を示す図であり、（ａ）はボールねじ装置の軸方向に沿う部分断面図、（ｂ）はねじ軸に第１スペーサ及び第２スペーサを組み込むプロセスを示す側面図である。
【００１３】
図１及び図２（ａ）に示すように、ボールねじ装置１は、ねじ軸１０と、このねじ軸１０の端部を支持する複列の転がり軸受２０，２０とを有する。ねじ軸１０は、軸方向に軸受設置部１０ａと螺旋溝形成部１０ｂとに構成される。ねじ軸１０の螺旋溝形成部１０ｂにおける表面には螺旋溝１１が形成されている。転がり軸受２０はねじ軸１０の端部に形成された軸受設置部１０ａに嵌合してねじ軸１０と一体に回転する２つの内輪２１，２１を有している。これら内輪２１，２１の外周には、複数の転動体２２を介して内輪２１を回転自在に支持する外輪２３がそれぞれ設けられている。
【００１４】
また、ボールねじ装置１は、転がり軸受２０を収容する円筒状のハウジング３０を備えており、転がり軸受２０の外周面（外輪２３の外周面）はハウジング３０の内周面と摺動自在に嵌合している。
転がり軸受２０の内輪２１は、ねじ軸１０に形成されたランド部１２とロックナット４０とにより所定位置に位置決めされている。このロックナット４０はねじ軸１０の端部に螺嵌されており、ロックナット４０と内輪２１との間のねじ軸１０の外周にはスペーサ４１が設けられている。このスペーサ４１は、例えば皿バネ又はコイルバネあるいは縦弾性係数の金属等からなる。
【００１５】
＜スペーサ＞
ここで、ねじ軸１０には、図１及び図２（ａ）に示すように、スペーサ５０が設けられる。このスペーサ５０は、第１スペーサ５０Ａと第２スペーサ５０Ｂとからなり、第１スペーサ５０Ａは、第１ボルト部５１Ａと第１ナット部５２Ａとを有する。また、第２スペーサ５０Ｂは、第２ボルト部５１Ｂと第２ナット部５２Ｂとを有する。
【００１６】
［第１ボルト部］
第１ボルト部５１Ａは、円筒形状をなす。第１ボルト部５１Ａの内周面５１Ａａには、ねじ軸１０の螺旋溝１１に嵌合（螺合）する第１嵌合部５１Ａｂが形成されている。これによって、第１ボルト部５１Ａは、自身が回転することによりねじ軸１０を軸方向に移動可能にされる。この第１嵌合部５１Ａｂの形状は、螺旋溝１１に嵌合する形状であれば特に制限はなく目的に応じて適宜選択されるが、角ねじや台形ねじのような断面形状をなす態様でもよいし、螺旋溝１１に接触する部分だけその螺旋溝の（断面）形状に応じた断面形状でもよい。また、第１嵌合部５１Ａｂは面取りされていることが好ましい。
また、第１ボルト部５１Ａの内周面５１Ａａの軸方向における一方の端部（軸受設置部１０ａ側の端部）には、軸受設置部１０ａと螺旋溝形成部１０ｂとの境界部分である段部１３に係合する係合部５１Ａｃが設けられている。また、第１ボルト部５１Ａの外周面５１Ａｄは、螺旋溝形成部１０ｂから軸受設置部１０ａに向かって縮径している。
【００１７】
［第１ナット部］
第１ナット部５２Ａは、一方の端部５２Ａａが軸受２０の内輪２１に当接している。また、第１ナット部５２Ａの他方の端部５２Ａｂの内周面５２Ａｃは、螺旋溝形成部１０ｂから軸受設置部１０ａに向かって縮径している。そして、第１ナット５２Ａは、その内周面５２Ａｃが第１ボルト部５１Ａの外周面５１Ａｄに嵌合する。すなわち、第１ナット５２Ａは、一方の端部５２Ａａが当接している内輪２１と、ねじ軸１０と第１ナット５２Ａとの間に楔状に設けられ、かつねじ軸１０に嵌合（螺合）している第１ボルト部５１Ａの外周面５１Ａｄとによって軸方向の動きが制限され、固定されている。
このように構成された第１スペーサ５０Ａは、転がり軸受２０の内輪２１がロックナット４０の締付け力により一方の端部５２Ａａの端面に押圧されることとなる。第１スペーサ５０Ａ（第１ボルト部５１Ａ，第１ナット部５２Ａ）の材料は、例えば、縦弾性係数の金属（鉄・非鉄）等や樹脂からなる。
【００１８】
［第２ボルト部］
第２ボルト部５１Ｂは、円筒形状をなす。第２ボルト部５１Ｂの内周面５１Ｂａには、ねじ軸１０の螺旋溝１１に嵌合（螺合）する第２嵌合部５１Ｂｂが形成されている。これによって、第２ボルト部５１Ｂは、自身が回転することによりねじ軸１０を軸方向に移動可能にされる。この第２嵌合部５１Ｂｂの形状は、螺旋溝１１に嵌合する形状であれば特に制限はなく目的に応じて適宜選択されるが、角ねじや台形ねじのような断面形状をなす態様でもよいし、螺旋溝１１に接触する部分だけその螺旋溝の（断面）形状に応じた断面形状でもよい。また、第２嵌合部５１Ｂｂは面取りされていることが好ましい。
【００１９】
また、第２ボルト部５１Ｂの内周面５１Ｂａの軸方向における一方の端部（軸受設置部１０ａ側の端部）５１Ｂｆは、第１ボルト部５１Ａの軸方向における他方の端部５１Ａｆに当接している。また、第２ボルト部５１Ｂの外周面５１Ｂｄは、軸受設置部１０ａから螺旋溝形成部１０ｂに向かって縮径している。
ここで、第２ボルト部５１Ｂの軸方向の寸法は、第１ボルト部５１Ａの軸方向の寸法よりも大きいことが好ましい。第２ボルト部５１Ｂの軸方向の寸法が、第１ボルト部５１Ａの軸方向の寸法よりも大きいことにより、第１ボルト部５１Ａと第２ボルト部５１Ｂとが当接することによる締結力の向上（ダブルナット効果）がなされるからである。
【００２０】
［第２ナット部］
第２ナット部５２Ｂは、円筒形状をなす。第２ナット部５２ｂの内周面５２Ｂｃは、一方の端部５２Ｂｂから他方の端部５２Ｂａに向かって縮径している。そして、第２ナット５２Ｂは、その内周面５２Ｂｃが第２ボルト部５１Ｂの外周面５１Ｂｄに嵌合する。すなわち、第２ボルト部５１Ｂは、ねじ軸１０と第２ナット部５２Ｂとの間に楔状に設けられ、かつねじ軸１０に嵌合（螺合）している第２ボルト部５１Ｂの外周面５１Ｂｄとによって軸方向の動きが制限され、固定されている。
ここで、第２スペーサ５０Ｂは、第１スペーサ５０Ａと共にダブルナット効果を奏すればいいので、第２ナット部５２Ｂはなく、第１ボルト部５１Ｂだけでもよい。第２スペーサ５０Ｂ（第２ボルト部５１Ｂ，第２ナット部５２Ｂ）の材料は、例えば、縦弾性係数の金属（鉄・非鉄）等や樹脂からなる。
【００２１】
次に、このように構成されたねじ軸１０の製造プロセスについて説明する。図２（ｂ）に示すように、ねじ軸１０の軸受設置部１０ａにおける螺旋溝１１が形成されている側とは反対側から、第２ナット部５２Ｂ，第２ボルト部５１Ｂ，第１ボルト部５１Ａ，第１ナット部５２Ａの順でねじ軸１０に挿嵌させる。ねじ軸１０に対して第２ボルト部５１Ｂ及び第２ナット部５２Ｂを挿嵌させる向きは、第２ボルト部５１Ｂ及び第２ナット部５２Ｂを移動させる向きと、第２ボルト部５１Ｂの外周面５１Ｂｄ及び第２ナット部５２Ｂの内周面５２Ｂｃのそれぞれの縮径の向きとが同じになるようにする。
【００２２】
また、ねじ軸１０に対して第１ボルト部５１Ａ及び第１ナット部５２Ａを挿嵌させる向きは、第１ボルト部５１Ａ及び第１ナット部５２Ａを移動させる向きと、第１ボルト部５１Ａの外周面５１Ａｄ及び第１ナット部５２Ａの内周面５２Ａｃのそれぞれの縮径の向きとが反対になるようにする。
第２ボルト部５１Ｂ及び第２ナット部５２Ｂをねじ軸１０に挿嵌した後、第１ボルト部５１Ａは、段部１３に係合部５１Ａｃが係止されるまで第１ボルト部５１Ａの内周面５１Ａａとねじ軸１０の外周面とを螺合させる。すなわち、第２ボルト部５１Ｂ及び第２ナット部５２Ｂは、上述のように第１ボルト部５１Ａ段部１３で係止されるよう、ねじ軸１０に対して十分に移動させる。
【００２３】
その後、段差部１３に係合部５１Ａｃが係止された第１ボルト部５１Ａの他方の端部５１Ａｆに、一方の端部５１Ｂｆが当接するように第２ボルト部５１Ｂを回転させてねじ軸１０上を移動させる。このとき、第２ナット部５２Ｂがある場合には、第２ボルト部５１Ｂの外周面５１ｄに第２ナット部５２Ｂの内周面５２Ｂｃが嵌合するように第２ナット部５２Ｂを設置する。
【００２４】
その後、段差部１３に係合部５１Ａｃが係止された第１ボルト部５１Ａの外周面５１Ａｄに内周面５２Ａｃが嵌合するように第１ナット部５２Ａを軸受設置部１０ａから螺旋溝形成部１０ｂの向きに付勢する。このようにして、第１ボルト部５１Ａ、第１ナット部５２Ａ、第２ナット部５１Ｂ、及び第２ナット部５２Ｂからなるスペーサ５０がねじ軸１０に設置される。
なお、このように構成されたねじ軸１０は、ボールねじ装置以外に台形ねじ等に用いることができる。
【００２５】
以上説明したように、本実施形態のボールねじ装置は、切り通しの端部を有するねじ軸１０に第１ボルト部５１Ａを螺合し、さらに、この第１ボルト部５１Ａが楔として機能するように第１ナット部５２Ａを嵌合させている。そしてさらに、ねじ軸１０上には、第１ボルト部５１Ａの他方の端部５１Ａｆに一方の端部５１Ｂｆが当接する第２ボルト部５１Ｂが設けられている。この第２ボルト部５１Ｂが第１ボルト部５１Ａ側に締結され、第１ボルト部５１Ａに付勢することで、ダブルナット効果を奏し、第１ナット部５２Ａの一方の端部５２ａで確実に内輪２１を押圧することができる。特に、第１ボルト部５１Ａ及び第２ボルト部５１Ｂがねじ軸１０に螺合しているため、段部１３の端面の面積に関わらず、第１スペーサ５０Ａ、第２スペーサ５０Ｂはねじ軸１０に強固に固定され、確実に内輪２１を押圧することができる。
また、第１スペーサ５０Ａを第１ボルト部５１Ａと第１ナット部５２Ａとで構成しているため、第１ボルト部５１Ａを、段部１３と係合部５１Ａｃとが離れるように回転させることで第１ナット部５２Ａによる内輪２１への付勢力（締結力）を強くすることができ、同時にそのトルク管理もできる。
【００２６】
（他の実施形態）
ボールねじ装置の他の実施形態としては、第１ボルト部５１Ａの外周面５１Ａｄに螺旋溝及びランド部が形成され、第１ナット部５２Ａの内周面５２Ａｃには、第１ボルト部５１Ａの外周面５１Ａｄに形成された螺旋溝及びランド部に螺合する螺旋溝及びランド部が形成されてもよい。このような構成を採用することにより、第１ボルト部５１Ａと第１ナット部５２Ａとを強固に固定することができる。特に、第１ボルト部５１Ａを回転させて第１ナット部５２Ａによる内輪２１への付勢力（締結力）を強くする際の作業を確実かつスムーズにおこなうことができる。また、第２ボルト部５１Ｂ及び第２ナット部５２Ｂにも同様に螺旋溝及びランド部が形成されることによって、第１ボルト部５１Ａと第２ボルト部５１Ｂのダブルナット効果を向上させることができる。
【００２７】
また、第１ボルト部５１Ａには、係合部５１Ａｃが設けられた側の端部に、軸方向に沿ってスリット５１Ａｅが設けられてもよい（図２（ｂ）参照）。このスリット５１Ａｅは、第１ボルト部５１Ａの周方向に複数設けられることが好ましく、周方向に等間隔で設けられることがより好ましい。このようなスリット５１Ａｅが設けられることによって、スリット５１Ａｅが設けられた端部の弾性力が増し、第１ボルト部５１Ａを第１ナット部５２Ａにより強固に嵌合させることができる。その結果として、内輪２１への付勢力（締結力）をより強くすることができる。これは、第２ボルト部５１Ｂ及び第２ナット部５２Ｂにも同様にスリットを設けることで同様の効果を奏する。
以上、本発明に係るボールねじ装置のねじ軸について説明したが、本発明に係るボールねじ装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１  ボールねじ装置
１０  ねじ軸
１０ａ  軸受設置部
１０ｂ  螺旋溝形成部
１１  螺旋溝
１２  ランド部
２０  軸受
２１  内輪
５０  スペーサ
５０Ａ  第１スペーサ
５０Ｂ  第２スペーサ
５１Ａ  第１ボルト部
５１Ｂ  第２ボルト部
５１Ａａ  （第１スペーサの）内周面
５１Ａｂ  （第１スペーサの）嵌合部
５１Ａｃ  （第１スペーサの）係合部
５１Ａｄ  （第１スペーサの）外周面
５１Ｂａ  （第２スペーサの）内周面
５１Ｂｂ  （第２スペーサの）嵌合部
５１Ｂｃ  （第２スペーサの）係合部
５１Ｂｄ  （第２スペーサの）外周面
５２Ａ  第１ナット部
５２Ｂ  第２ナット部
５２Ａａ  （第１ナット部の）一方の端部
５２Ａｂ  （第１ナット部の）他方の端部
５２Ａｃ  （第１ナット部の）内周面
５２Ｂａ  （第２ナット部の）一方の端部
５２Ｂｂ  （第２ナット部の）他方の端部
５２Ｂｃ  （第２ナット部の）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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