(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及びランド部１１ａが形成された螺旋溝形成部１０ｂ、及び軸受２０によって支持される軸受設置部１０ａを有するねじ軸１０と、軸受設置部１０ａを支持する軸受２０と、拡径部材５０と、スペーサ６０とを有する。拡径部材５０は、螺旋溝１１が連通する端面に当接し、周方向に複数の分割体５０Ａ，５０Ｂに分割可能な円環形状をなす。分割体５０Ａ，５０Ｂは、他の分割体と対向する対向面５０Ａａ，５０Ｂａが拡径部材５０の軸方向よりも傾斜して形成される。拡径部材５０は、分割体５０Ａ，５０Ｂの対向する端面が螺旋溝形成部１０ｂから軸受設置部１０ａに向かって離間するように設けられる。【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を有し、
前記螺旋溝が連通する端面に当接し、周方向に複数の分割体に分割可能な円環形状の拡径部材が設けられ、
前記分割体の少なくとも１つは、他の分割体と対向する対向面が前記拡径部材の軸方向よりも傾斜して形成され、
前記拡径部材は、分割体のそれぞれの前記対向面が前記螺旋溝形成部から前記軸受設置部に向かって離間するように設けられ、
前記拡径部材の少なくとも一部を覆い、前記拡径部材の軸方向の端面と前記軸受の内輪との間に嵌合するスペーサを有することを特徴とするボールねじ装置。
【請求項２】
前記端面におけるランド部の断面積が周方向に亘って拡大された前記軸方向の領域に前記拡径部材が設けられる請求項１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２００７−１７８００２号公報，図５
【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６（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６（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６（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７（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７（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７（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。
【０００７】
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。
【０００８】
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目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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を有し、
前記螺旋溝が連通する端面に当接し、周方向に複数の分割体に分割可能な円環形状の拡径部材が設けられ、
前記分割体の少なくとも１つは、他の分割体と対向する対向面が前記拡径部材の軸方向よりも傾斜して形成され、
前記拡径部材は、分割体のそれぞれの前記対向面が前記螺旋溝形成部から前記軸受設置部に向かって離間するように設けられ、
前記拡径部材の少なくとも一部を覆い、前記拡径部材の軸方向の端面と前記軸受の内輪との間に嵌合するスペーサを有する。
【００１０】
また、上記ボールねじ装置においては、上記端面におけるランド部の断面積が周方向に亘って拡大された上記軸方向の領域に上記拡径部材が設けられることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
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】
【００１２】
【図１】ボールねじ装置の第１実施形態における構成を示す図である。
【図２】ボールねじ装置の第１実施形態における拡径部材の設置プロセスを示す図である。
【図３】ボールねじ装置の第１実施形態における拡径部材の構成を示す図である。
【図４】ボールねじ装置の第２実施形態における構成を示す図である。
【図５】ボールねじ装置の第２実施形態における拡径部材の設置プロセスを示す図である。
【図６】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７】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】
【００１３】
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。
（第１実施形態）
図１は、ボールねじ装置の第１実施形態における構成を示す図であり、（ａ）はねじ軸の右側面図、（ｂ）はねじ軸の部分断面図、（ｃ）はボールねじ装置の軸方向に沿う断面図である。また、図２は、ボールねじ装置の第１実施形態における拡径部材の設置プロセスを示す図である。また、図３（ａ）〜（ｄ）は、ボールねじ装置の第１実施形態における拡径部材の構成を示す図であり、図３（ｅ）〜（ｇ）は比較のための仮想の拡径部材の構成を示す図である。
【００１４】
図１（ｃ）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の表面には螺旋溝１１が形成されている（螺旋溝形成部１０ｂ）。この転がり軸受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。
【００１５】
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。
【００１６】
転がり軸受２０の内輪２１は、ねじ軸１０に形成された段部１３ａと段部１３ａに接する拡径部材５０及びスペーサ６０を介し、ロックナット４０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。
【００１７】
ここで、ねじ軸１０の軸受設置部１０ａには、図１（ａ）に示すように、円環形状の拡径部材５０が嵌合して設けられる。この拡径部材５０の一方の端面５０ａは端面１３ａに当接している。この拡径部材５０は、周方向に複数の分割体５０Ａ，５０Ｂに分割可能とされる（図２（ｂ）参照）。
【００１８】
図３（ａ），（ｂ）は、分割体５０Ａ，５０Ｂからなる拡径部材５０の構成を示す正面図と平面図である。
拡径部材５０は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、拡径部材５０の軸方向に沿って分割された、例えば２つの分割体５０Ａ，５０Ｂからなる。
そして、分割体５０Ａ，５０Ｂは、それぞれの端面５０Ａａ，５０Ｂａを基準として拡径部材５０の軸方向よりも、例えばα（°）傾斜した対向面５０Ａｃ，５０Ｂｃが形成されている。これら端面５０Ａａ，５０Ｂａは、拡径部材５０の一方の端面５０ａを構成する面である。
すなわち、分割体５０Ａ，５０Ｂを、それぞれの端面５０Ａａ，５０Ｂａが面一になるようにして拡径部材５０の一方の端面５０ａを形成するように配置すると、それぞれの対向面５０Ａｃ，５０Ｂｃ同士が対向したまま、円環形状の拡径部材５０が形成される。
このように分割体５０Ａ，５０Ｂを配置してなる拡径部材５０は、図２（ｂ），（ｃ）に示すように、分割体５０Ａ，５０Ｂのそれぞれの対向面５０Ａｃ，５０Ｂｃが螺旋溝形成部１０ｂから軸受設置部１０ａに向かって離間する向きでねじ軸１０に設けられる。
【００１９】
図３（ｃ），（ｄ）は、分割体５０Ａ，５０Ｂを得る工程として、母材５１を周方向から見た正面図と平面図である。
ここで、分割体５０Ａ，５０Ｂは、図３（ｃ），（ｄ）に示すように、円環形状をなす母材５１の軸方向に対して所定の角度（例えばα（°））傾斜させて切断することによって得られる。このようにして得られた分割体５１Ａ，５１Ｂの切断面５１Ａｃ，５１Ｂｃが、軸方向に所定の角度（例えばα（°））をなして開となるように端面５１Ａａと端面５１Ｂａとを面一にすることで１つの円環形状の母材５１から分割体５０Ａ，５０Ｂを簡易に得ることができる。
一方、図３（ｅ），（ｆ）に示すように、母材を軸方向に平行に切断して分割体１５０Ａ，１５０Ｂを得た場合、切断によって周方向の分割体１５０Ａ，１５０Ｂの寸法が切断代ｄ２の分減ることがある。その結果、分割体１５０Ａ，１５０Ｂで拡径部材５０を構成しても、切断代を含む間隙ｄ３が生じてしまい、
スペーサ６０を介して軸受２０に対して十分に荷重されないことがある。
本実施形態のボールねじ装置では、円筒形状をなす母材５１の軸に対して角度α（°）をなして切断面の一方が上端面の中心線になるように切断すると共に、もう一方の切断面が下端面の中心線に抜けるように切断し、軸方向から見た円弧断面が半円周になるように切断する。このように、円弧断面が大きい方同士（５１Ａａ、５１Ｂａ）を接触させて組み付けることで、組合せたときに荷重をより確実に受けることができ、芯ズレが起こり難い。なお、切断は、６分割（分割体６個）等でも同様の効果を得ることができる。
【００２０】
さらに、拡径部材５０の外周面には、その拡径部材５０の少なくとも一部を覆い、拡径部材５０の軸方向の端面（端面１３ａに当接する端面５０ａと反対側の端面）５０ｂに係合する段部６１が形成されたスペーサ６０が設けられている。この端面５０ｂが段部１２を形成している。
【００２１】
このスペーサ６０は、端面５０ｂと内輪２１との間のねじ軸１０の外周に嵌合して設けられる。すなわち、転がり軸受２０の内輪２１はロックナット４０の締付け力により端面５０ｂに押圧されることとなる。このスペーサ６０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。
【００２２】
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。まず、図２（ａ）〜（ｃ）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に、２つ以上に分割した分割体５０Ａ，５０Ｂよりなる拡径部材５０を嵌める。なお、図２（ｂ）では拡径部材５０を２分割としている。ここで、拡径部材５０（分割体５０Ａ，５０Ｂ）の外径寸法は、軸受２０の内輪２１の内径寸法より大きいことが好ましい。
【００２３】
次に、図２（ｂ），（ｃ）に示すように、拡径部材５０（分割体５０Ａ，５０Ｂ）の端面５０ｂに係合する内周面の形状を有するスペーサ６０を軸受２０の内輪２１との間に嵌合するように設ける（図１（ｃ）参照）。すなわち、図１（ｃ）に示すように、スペーサ６０の軸受設置部１０ａ側の端面６０ａが軸受２０の内輪２１と拡径部材５０（分割体５０Ａ，５０Ｂ）の端面５０ｂとの間に嵌合され、軸受２０の軸方向の移動を制限している。
【００２４】
（第２実施形態）
図４は、ボールねじ装置の第２実施形態における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）はねじ軸の部分断面図、（ｄ）はボールねじ装置の軸方向に沿う断面図である。また、図５は、ボールねじ装置の第２実施形態における拡径部材の設置プロセスを示す図である。
【００２５】
図４（ｄ）に示すように、ボールねじ装置１は、ボールねじのねじ軸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の表面には螺旋溝１１が形成されている。この転がり軸受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を有しており、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。
【００２６】
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。
【００２７】
転がり軸受２０の内輪２１は、ねじ軸１０に形成された段部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。
【００２８】
ここで、ねじ軸１０の軸受設置部１０ａには、図４（ａ）に示すように、螺旋溝１１に連通して軸方向に所定の寸法で縮径された縮径部１３が形成されている。この縮径部１３は、ねじ軸１０の強度を損なわない程度に端面１３ａにおけるランド部１１ａの断面積を周方向に亘って拡大（増加）させるように設けられる。
【００２９】
そして、この縮径部１０には、図４（ｂ），（ｃ）に示すように、円環形状の拡径部材５０が嵌合して設けられる。この拡径部材５０の一方の端面５０ａは縮径部１３の端面１３ａに当接している。この拡径部材５０は、周方向に複数の分割体５０Ａ，５０Ｂに分割可能とされる（図５（ｂ）参照）。
【００３０】
さらに、拡径部材５０の外周面には、その拡径部材５０の少なくとも一部を覆い、拡径部材５０の軸方向の端面（端面１３ａに当接する端面５０ａと反対側の端面）５０ｂに係合する段部６１が形成されたスペーサ６０が設けられている。この端面５０ｂが段部１２を形成している。
【００３１】
このスペーサ６０は、端面５０ｂと内輪２１との間のねじ軸１０の外周に嵌合して設けられる。すなわち、転がり軸受２０の内輪２１はロックナット４０の締付け力により端面５０ｂに押圧されることとなる。このスペーサ６０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。
【００３２】
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。まず、図５（ａ）〜（ｃ）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に、螺旋溝１１に連通し、軸方向に所定の寸法を有する縮径部１３が切削法などによって形成される。このとき、螺旋溝１１に連通する端面１３ａは、縮径部１３が形成されることにより、軸受設置部１０ａの径から縮径部１３の径に縮径された分、軸方向の荷重を受ける端面１３ａの面積が大きくなっている。なお、この縮径部１３を形成する際の切削量は、ねじ軸１０の強度を損なわない程度に螺旋溝１１の底部より小さな径となるように切削される。
【００３３】
次に、縮径部１３に、２つ以上に分割した分割体５０Ａ，５０Ｂよりなる拡径部材５０を嵌める。なお、図５（ｂ）では拡径部材５０を２分割としている。ここで、拡径部材５０（分割体５０Ａ，５０Ｂ）の軸方向の寸法は、縮径部１３の軸方向の寸法にほぼ等しいことが好ましい。また、拡径部材５０（分割体５０Ａ，５０Ｂ）の内径寸法は、縮径部の外径寸法にほぼ等しいことが好ましい。さらに、拡径部材５０（分割体５０Ａ，５０Ｂ）の外径寸法は、軸受２０の内輪２１の内径寸法より大きいことが好ましい。
【００３４】
次に、図５（ｂ），（ｃ）に示すように、拡径部材５０（分割体５０Ａ，５０Ｂ）の端面５０ｂに係合する内周面の形状を有するスペーサ６０を軸受２０の内輪２１との間に嵌合するように設ける（図４（ｄ）参照）。すなわち、図４（ｄ）に示すように、スペーサ６０の軸受設置部１０ａ側の端面６０ａが軸受２０の内輪２１と拡径部材５０（分割体５０Ａ，５０Ｂ）の端面５０ｂとの間に嵌合され、軸受２０の軸方向の移動を制限している。
【００３５】
このように、ねじ軸１０に縮径部１３を形成して荷重を受ける端面１３ａの面積を増やすと共に、縮径部１３に拡径部材５０を組み付けることでねじ軸１０の端部の振れを軽減することができる。
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。
【００３６】
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】
【００３７】
１  ボールねじ装置
１０  ねじ軸
１０ａ  軸受設置部
１１  螺旋溝
１３  縮径部
１３ａ  端面
２０  軸受
２１  内輪
５０  拡径部材
６０  スペーサ
【図１】
2015215040.tif 000003
【図２】
2015215040.tif 000004
【図３】
2015215040.tif 000005
【図４】
2015215040.tif 000006
【図５】
2015215040.tif 000007
【図６】
2015215040.tif 000008
【図７】
2015215040.tif 000009