(57)【要約】【課題】製造コストを抑え、ボールねじの作動に伴う負荷軌道における潤滑の低下を防ぐことができるボールねじ及びその製造方法を提供する。【解決手段】ねじ軸１０の軌道溝１１とナット２０の軌道溝２１から構成される軌道が、ボール３０を転動可能に配置された負荷軌道と、ボール３０が配置されずにグリースが保持される非負荷軌道とからなるボールねじである。【選択図】図１
2015031322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に螺旋状の軌道溝が設けられたねじ軸と、内周面に螺旋状の軌道溝が設けられたナットと、該ナットに装着され、前記ねじ軸の軌道溝及び前記ナットの軌道溝で形成される軌道をボールが転動可能に配置されて、該ボールを手前の軌道に戻す負荷軌道と前記ボールが配置されない非負荷軌道とに分ける循環部材とを備え、
前記非負荷軌道にグリースが保持されることを特徴とするボールねじ。
【請求項２】
外周面に螺旋状の軌道溝が設けられたねじ軸と、内周面に螺旋状の軌道溝が設けられたナットと、該ナットに装着され、前記ねじ軸の軌道溝及び前記ナットの軌道溝で形成される軌道を、ボールが転動可能に配置されて該ボールを手前の軌道に戻す負荷軌道と前記ボールが配置されない非負荷軌道とに分ける循環部材とを備えるボールねじの製造方法であって、
前記非負荷軌道を構成する非負荷軌道溝にグリースを塗布するグリース塗布工程と、
前記ねじ軸と、前記ナットと、前記ボールと、前記循環部材とを組み立てる組立工程とを含むことを特徴とするボールねじの製造方法。
【請求項３】
前記グリースが常温より冷却されて前記非負荷軌道溝に塗布されることを特徴とする請求項２に記載のボールねじの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールねじ及びその製造方法に関し、特に、循環部材を有するボールねじ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ねじ軸とナットとの間に介在された複数のボールを循環するようにした、内部循環方式のボールねじが知られている。図７に、従来の内部循環方式のボールねじを示す。
この方式のボールねじは、図７に示すように、ねじ軸１０の外周面に軌道溝１１が所定のリードを有して形成されている。また、ナット２０の内周面には、軌道溝１１に対応して、軌道溝２１が形成されている。これら軌道溝１１，２１によってボール（転動体）３０が転がる際の軌道Ｓが形成され、軌道Ｓには複数のボール３０が配置されている。
【０００３】
そして、ナット２０には、ボール３０が循環できるように、軌道Ｓの一端と他端とを連結し、軌道Ｓを転がるボール３０を一端から他端に戻す戻し通路が設けられている。この戻し通路として、循環こま（デフレクタともいう）２２が用いられる。
このようなボールねじにおいては、潤滑のためにボールねじ内にグリースを保持する技術が開示されている（特許文献１，２参照）
特許文献１には、研削逃げ溝を澗滑だまりとし、定期的にグリースを供給する技術が開示されている。また、特許文献２には、回路間に空間部分を形成し、この空間部分にグリースを塗布する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５０５６９７３号公報
【特許文献２】特開２００８−１９９３２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、特許文献１に開示されたボールねじにおいては、ボールねじの作動（ボールの転動）により、ナットの端部に掻き出されてしまい、作動時間が長時間に亘るとボールの転動範囲において澗滑が不足することがあった。
また、特許文献２に開示されたボールねじにおいては、「２ピッチ以上」循環路間を空けて、回路間に空間を設けた構成であるため、この空間を形成する製造コストが余計にかかるだけでなく、汎用性に乏しいという問題がある。
そこで、本発明は上記の問題点に着目してなされたものであり、その目的は、製造コストを抑え、ボールねじの作動に伴う負荷軌道における潤滑の低下を防ぐことができるボールねじ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するためのボールねじのある態様は、外周面に螺旋状の軌道溝が設けられたねじ軸と、内周面に螺旋状の軌道溝が設けられたナットと、該ナットに装着され、上記ねじ軸の軌道溝及び上記ナットの軌道溝で形成される軌道をボールが転動可能に配置されて、該ボールを手前の軌道に戻す負荷軌道と上記ボールが配置されない非負荷軌道とに分ける循環部材とを備え、
上記非負荷軌道にグリースが保持される。
【０００７】
このようなボールねじによれば、循環部材（こま）間の球が転動しないナットの溝に塗布されたグリースは作動により掻き出されることがない。また、ボールねじ作動時の温度上昇や環境温度により、グリースの基油が少しずつ長時間にわたりねじ軸やナット、ボールに供給されるため作動範囲の潤滑が枯渇する恐れがない。また、既設の非負荷軌道にグリースを保持するので、グリースを保持するための領域を製造するコストを要しない。
よって、製造コストを抑え、ボールねじの作動に伴う負荷軌道における潤滑の低下を防ぐことができるボールねじを提供することができる。
【０００８】
また、上記目的を達成するためのボールねじの製造方法のある態様は、外周面に螺旋状の軌道溝が設けられたねじ軸と、内周面に螺旋状の軌道溝が設けられたナットと、該ナットに装着され、上記ねじ軸の軌道溝及び上記ナットの軌道溝で形成される軌道を、ボールが転動可能に配置されて該ボールを手前の軌道に戻す負荷軌道と上記ボールが配置されない非負荷軌道とに分ける循環部材とを備えるボールねじの製造方法であって、
上記軌道のうち、上記ボールが配置されない非負荷軌道を構成する非負荷軌道溝にグリースを塗布するグリース塗布工程と、
上記ねじ軸と、上記ナットと、上記ボールと、上記循環部材とを組み立てる組立工程とを含む。
【０００９】
このようなボールねじの製造方法によれば、非負荷軌道溝に塗布されたグリースが非負荷軌道に保持され、ねじ軸を介して負荷軌道にもグリースが供給されるので、ボールねじの作動に伴う負荷軌道における潤滑の低下を防ぐことができる、また、組立時に、負荷軌道と負荷軌道との間に誤ってボールを挿入しにくくなり、万が一誤って挿入しても作動トルクが大きくなることで、誤挿入を作業者が認識しやすい。
ここで、上記ボールねじの製造方法においては、上記グリースが常温より冷却されて上記非負荷軌道に塗布されてもよい。
このようなボールねじの製造方法によれば、常温より冷却された上記グリースの粘度が高くなり、作動トルクがより大きくなるので、作業者が上記誤挿入をより認識しやすくなる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ボールねじの作動に伴う負荷軌道における潤滑の低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ボールねじのある実施形態における構成を示す側面図である。
【図２】ボールねじのある実施形態における構成を示す軸方向に沿う部分断面図である。
【図３】ボールねじのある実施形態における構成を示す軸方向に沿う断面図である。
【図４】ボールねじの製造方法のある実施形態において用いられるボールねじ組立装置の構成を示す正面断面図である。
【図５】ボールねじの製造方法のある実施形態において用いられるボールねじ組立装置の構成を示す側面断面図である。
【図６】ボールねじ装置のボールの充填状態を説明する図であり、（ａ）はナットの軸方向から見た正面図、（ｂ）は（ａ）の６ｂ−６ｂ断面図である。
【図７】従来のボールねじの構成を示す部分断面図である。
【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及びその製造方法の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態のボールねじの構成を示す側面図である。また、図２は、本実施形態のボールねじの構成を示す軸方向に沿う部分断面図である。また、図３は、本実施形態のボールねじの構成を示す軸方向に沿う断面図である。なお、図２及び図３においては、説明のしやすさのため、断面部分にハッチング表示を施さず、非負荷軌道のみハッチング表示している。また、従来のボールねじと同様の構造については、必要に応じて図７を参照して説明する。
【００１３】
（ボールねじの構成）
図１に示すように、本実施形態のボールねじは、ねじ軸１０と、ナット２０と、ボール３０、循環部材２２とを備える。ナット２０は、ねじ軸１０に所定の隙間をもって嵌められ、ナット２０の内径はねじ軸１０の外径よりも大きい。ナット２０は略円筒状をなし、その端部に案内対象と結合するためのフランジが設けられている。
ねじ軸１０の外周面には、断面が略半円形状をなす螺旋状の軌道溝１１が設けられている。また、ナット２０の内周面には、軌道溝１１と同じリードで断面が略半円形状をなす螺旋状の軌道溝２１が設けられている。これらの半円形状はいずれもボールの半径よりも大きい曲率半径をなす。そして、これらの軌道溝１１，２１で形成される断面略円状の軌道Ｓ（図７参照）内にボール３０が転動可能に配置されている。
【００１４】
ここで、循環部材２２は、ボール３０を手前の軌道Ｓに戻すための機構としてナット２０に複数設けられる。この循環部材（以下、こまということがある）２２には、軌道Ｓの一端と一巻き手前の軌道Ｓの他端を連結する軌道溝２２ａが形成されている。そのため、循環部材２２に向かって軌道Ｓを転がってくるボール３０をねじ軸１０の半径方向に掬い上げ、ねじ軸１０のねじ山を乗り越えさせ、一巻き手前（一リード手前）の軌道Ｓに戻し、ボール３０を循環させることができる。このように、軌道Ｓ及びこの軌道溝２２ａによって形成される循環路によってねじ軸１０の外側に略円環状の無限循環路が形成される。
【００１５】
すなわち、循環部材２２に設けられた軌道溝２２ａに連通する負荷軌道溝１１Ａと、軌道溝２１とが、２つの循環部材２２と共にボール３０が転動可能に配置され、閉回路をなす負荷軌道とをなす。そして、軌道Ｓは、この負荷軌道と、２つの負荷軌道間、つまり、非負荷軌道溝１１Ｂと軌道溝２１とで構成され、ボールが配置されない非負荷軌道とを有する。本実施形態では、この非負荷軌道にグリースが保持されている。なお、このグリースは、少なくとも、非負荷軌道を構成する非負荷軌道溝２１Ｂに塗布されていればよい。
このような構成をなすことによって、ねじ軸１０のナット２０に対する相対的な回転に伴なって、ボール３０が軌道Ｓ内で転がり、ナット２０がねじ軸１０に対してねじ軸１０の軸線方向に直線運動することが可能となっている。
【００１６】
そして特に、本実施形態では、非負荷軌道にグリースが保持されているので、ボールねじの作動により、グリースが掻き出されることがなく、ボールねじ作動時の温度上昇や環境温度により、グリースの基油が少しずつ長時間にわたりねじ軸やナット、ボールに供給されるため、作動範囲の潤滑が枯渇する恐れがない、という効果を奏する。
【００１７】
（ボールねじの製造方法）
次に、本実施形態におけるボールねじの製造方法について図面を参照して説明する。本実施形態のボールねじの製造方法は、グリース塗布工程と組立工程とを含む。
図４は、本実施形態におけるボールねじの製造方法に用いられるボールねじ組立装置の構成を示す正面断面図である。また、図５は、本実施形態におけるボールねじの製造方法に用いられるボールねじ組立装置の構成を示す側面断面図である。また、図６は、本実施形態におけるボールねじ装置のボールの充填状態を説明する図であり、（ａ）はナットの軸方向から見た正面図、（ｂ）は（ａ）の６ｂ−６ｂ断面図である。図４〜図６に示すように、ボールねじ組立装置４０に設置される組立対象としてのナット２０は、循環部材（こま）２２が円周方向に１８０度ずつずらして４個所に取付けられた右ねじ用のナットである。
【００１８】
仮軸４１は、合金鋼等の鋼材で製作されたナット２０へのボール３０の装填時にねじ軸１０の代わりにナット２０の内径側に挿入する棒状部材である。仮軸４１は、組立対象となるナット２０のＢＣＤ（Ｂａｌｌ  Ｃｅｎｔｅｒ  Ｄｉａｍｅｔｅｒ）よりボール３０の直径分小さい内周円、つまり循環路を循環するボール３０の内周円より小さい外径を有している。
【００１９】
仮軸４１の先端部には、傾斜面としての円錐面を有する円錐状の円錐状突起４２が設けられ、その反対側の固定端４３が基台４４にねじにより固定されたシャフト４５に嵌合し、固定端４３に設けられた切欠き部をセットビス４６により押圧して固定される。これにより仮軸４１がシャフト４５を介して基台４４に固定される。
なお、仮軸４１の先端部に設ける傾斜面は上記に限らず、複数の傾斜面を多角的に形成した傾斜面であってもよく、円錐面と多角的な傾斜面の組合せであってもよい。
【００２０】
ナット受台４７は、合金鋼等の鋼材で製作され、組立対象となるナット２０を縦方向に設置して、その外周面を嵌合する設置穴４７ａが設けられた円環状部材であって、中央部に仮軸４１が遊嵌する貫通孔４７ｂが形成されている。
位置決めブロック４８は、組立対象となるナット２０に合わせて形成され、合金鋼等の鋼材で製作される。位置決めブロック４８は、基台４４に設けられた２箇所のパイロットピン４９により基台４４に装着される円弧状部材であって、その外周部にはローラフォロア５０が摺動する傾斜部４８ａと段部４８ｂが交互に設けられている。
【００２１】
位置決めブロック４８に設けられる段部４８ｂは、その段数を組立対象となるナット２０の循環部材２２の数、つまりボールねじに形成される循環路の数と同数とし、その段差を組立対象となるナット２０の循環部材２２のナット２０の軸方向の循環部材２２間ピッチと一致させて形成される。また傾斜部４８ａは、段部４８ｂの間を滑らかに接続するように形成される。
【００２２】
本実施形態のボールねじ組立装置４０を用いて組立てるナット２０は、４箇所に循環部材２２が設けられているので、段部４８ａの段数は４段である。
ローラフォロア５０は、ボールベアリング等の転がり軸受を利用して形成され、その内径部が段付円筒状に形成されたスライダ５１の大径部にねじ止めされたハンドル５２に圧入されて回転自在に支持され、その外径部が位置決めブロック４８の傾斜部４８ａや段部４８ｂを回転しながら摺動する。
滑り軸受５４は、シャフト４５の外周面に遊嵌し、スライダ５１の円筒部の内側に圧入、又はねじ止めで固定されて配置されており、スライダ５１をシャフト４５に対して昇降及び回転自在に支持している。
【００２３】
高さ調整ナット５５は、合金鋼等の鋼材で製作された円筒状部材であって、その下端部の内周面にスライダ５１の小径部に設けられたねじ部に螺合するねじ部が設けられている。
クランプノブ５６は、高さ調整ナット５５の円筒壁に設けられたねじ部に螺合し、その先端でスライダ５１の小径部を締付けて高さ調整ナット５５の回転を固定する機能を有している。
高さ調整ナット５５の上端面とナット受台４７の下端面の間には、スラストリング５７で挟み込んだスラストニードルベアリング等のスラストベアリング５８が設置されており、ナット受台４７を基台４４に対して回転自在に支持している。
【００２４】
上記の各部品を組込んでボールねじ組立装置４０とするときは、基台４４にシャフト４５とパイロットピン４９を取付けて位置決めブロック４８をパイロットピン４９に嵌合させて基台４４に装着する。その後、ローラフォロア５０を取付けたハンドル５２をスライダ５１に捩じ込んで固定し、スライダ５１に設けた滑り軸受５４の内周面をシャフト４５に遊嵌させてシャフト４５にスライダ５１を組付ける。
【００２５】
そして、仮軸４１の固定端４３をシャフト４５に挿入してセットビス４６により締付けて固定し、スラストリング５７で挟み込んだスラストベアリング５８とクランプノブ５６を組付けた高さ調整ナット５５のねじ部をスライダ５１のねじ部に螺合させる。そして、クランプノブ５６によりスライダ５１を締付けて組付け、上側のスラストリング５７に仮軸４１に遊嵌させたナット受台４７を組付けて組立装置４０を組立てる。
【００２６】
このようにして組立てたボールねじ組立装置４０の調整は、組立装置４０の上部に配置されているナット受台４７の設置穴４７ａに組立対象となるナット２０を縦方向にして設置し、ハンドル５２によりスライダ５１を回転させ、ローラフォロア５０を位置決めブロック４８の最下部の傾斜面４８ａに案内させて最下段の段部４８ｂに位置させる。
このとき、仮軸４１の円錐状突起４２の円錐面と仮軸４１の外周面との角部（以下、肩部６０という）は、ナット２０の最上位の循環部材２２の軌道溝２２ａへの上方開口部２２ｂの近傍に位置している（図６参照）。
【００２７】
＜グリース塗布工程＞
ここで、本実施形態では、「グリース塗布工程」として、ナット２０の非負荷軌道溝２１Ｂにグリースを塗布する。これにより、組立時、非負荷軌道に誤ってボールを挿入しにくくなり、万が一誤って挿入しても作動トルクが大きくなるため、作業者が認識しやすい。
なお、非負荷軌道溝２１Ｂに塗布するグリースは冷却されていることが好ましい。これにより、非負荷軌道へのボールの誤挿入がより生じにくくなり、また、万が一誤って挿入しても、常温のグリースを塗ったときと比べて作動トルクがさらに大きくなるので作業者も認識しやすい。また、冷却されたグリースを用いる以外にも、非負荷軌道溝２１Ｂにグリースを塗布したナットごと冷却してもよい。
【００２８】
＜組立工程＞
そして、「組立工程」として、ナット２０の上方からその内径側に一つの循環路に装填する所定数のボール３０を、計数皿等を用いて投入すると、投入されたボール３０は円錐状突起４２の円錐面を転がり落ちて仮軸４１の肩部６０の回りに集まる。
その後、ナット２０を、ナット受台４７ごとスラストベアリング５８を介して図６において反時計方向に回転させると、ボール３０がその自重によりナット２０の軌道溝２１のリードによる傾斜に沿って下方に転がり落ちる。転がり落ちたボール３０は、循環部材２２の溝深さが深くボール３０が外側に逃げて仮軸４１の肩部６０と回転するナット２０の軌道溝２１との間の摩擦力が作用し難くなるので、循環部材２２のナット２０の軌道溝２１の下方開口部２２ｃ付近に留まり、これを起点として順次に下方から隙間なくナット２０の軌道溝２１と仮軸４１の外周面との間に整列していく。
【００２９】
この状態でナット２０を回転させ続けると、軌道溝２２ａの上方開口部２２ｂ近傍のナット２０の軌道溝２１の最も高い位置でボール３０の間隔が開く。そして、そこにナット２０の軌道溝２１に入りきれずに肩部６０付近に残留しているボール３０をナット２０の回転に伴う肩部６０の摩擦力により既にナット２０の軌道溝２１に整列したボール３０の間に割り込ませて投入した全てのボール３０を一つの循環路に装填することができる。
【００３０】
このとき、図６（ｂ）において、循環部材２２の左側の肩部６０にボール３０が残るようであれば、クランプノブ５６を緩めて高さ調整ナット５５を回転させてナット２０を仮軸４１に対して少し上げる。一方、循環部材２２の右側の肩部６０にボール３０が残るようであれば、調整ナット５５を回転させてナット２０を仮軸４１に対して少し下げて肩部６０と上方開口部２２ｂとの相対位置を調整し、ナット２０の軌道溝２１にボール３０が円滑に乗り移ることができる位置、つまり上方開口部２２ｂの下部付近に仮軸４１の肩部６０が位置する位置に調整してクランプノブ５６により高さ調整ナット５５を固定する。
このようにして、肩部６０の高さを調整した後は、位置決めブロック４８の段部４８ｂの段差が、組立対象となるナット２０のこまのピッチに合わせて形成されているので再度の調整は不要になる。
【００３１】
上記のようにして調整されたボールねじ組立装置４０を用いてナット２０にボール３０を装填する場合は、ボールねじ組立装置４０のナット受台４７の設置穴４７ａに組立対象となるナット２０を縦方向にして設置し、上記調整の場合と同様にしてハンドル５２によりローラフォロア５０を位置決めブロック４８の最上段の段部４８ｂに位置させる。このとき仮軸４１の肩部６０はナット２０の最下位の循環部材２２の軌道溝２２ａの上方開口部２２ｂの下部付近に位置している。
【００３２】
そして、上記調整の場合と同様にしてナット２０の上方から一つの循環路に装填する所定数のボール３０を投入して投入されたボール３０が仮軸４１の肩部６０の回りに集まると、ナット２０をナット受台４７ごと図６において反時計方向に数回回転させ、上記調整の場合と同様にして投入した全てのボール３０を最下位の循環路に装填する。
次いで、ハンドル５２によりローラフォロア５０を位置決めブロック４８の一段下がった段部４８ｂに位置させて仮軸４１の肩部６０をナット２０の一つ上の循環部材２２の連結路２２ａの上方開口部２２ｂの下部付近に位置させ、上記と同様にしてその循環路にボール３０を装填し、順次にこれを繰返して下の循環路から上の循環路に向ってボール３０を装填し、ナット２０の全ての循環路にボール３０を装填する。
その後、スリーブ６１を仮軸４１の円錐状突起４２に嵌合させ、スリーブ６１を押込みながらナット２０を引き上げてナット２０をスリーブ６１に移し、スリーブ６１に替えて所定のねじ軸１０を螺合させてボールねじを組立てる。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態では、ボールねじ組立装置４０に、基台に固定された円錐状突起を有する仮軸と、ナットを縦方向に設置してこれを基台に対して回転自在に支持するナット受台と、ナット受台を段部により昇降させて連結路のナット軌道溝への上方開口部の下部に仮軸の肩部を位置決めする位置決めブロックとを設けたことによって、仮軸に設けた円錐状突起によりボールを仮軸の肩部に集め、ボールの自重及びナットの軌道溝と仮軸との相対回転に伴う摩擦力を利用して無理なくボールをナット軌道溝に装填することができ、小さいリードであってもボール詰まりを防止することができると共に、ボールに傷を付けることを防止することができる。
【００３４】
このように、本実施形態によれば、製造コストを抑え、ボールねじの作動に伴う負荷軌道における潤滑の低下を防ぐことができるボールねじ及びその製造方法を提供することができる。
本実施形態のボールねじ及びその製造方法は、例えば、アクチュエータ等に用いられるボールねじに好適である。
以上、本発明に係るボールねじ及びその製造方法について説明したが、本発明に係るボールねじ及びその製造方法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】
【００３５】
１０  ねじ軸
１１  軌道溝
２０  ナット
２１  軌道溝
２１Ａ  負荷軌道溝
２１Ｂ  非負荷軌道溝
２２  循環部材（こま）
２２ａ  負荷軌道溝
３０  ボール（転動体）
Ｓ  軌道
【図１】
2015031322.tif 000003
【図２】
2015031322.tif 000004
【図３】
2015031322.tif 000005
【図４】
2015031322.tif 000006
【図５】
2015031322.tif 000007
【図６】
2015031322.tif 000008
【図７】
2015031322.tif 000009