(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ軸と、該ねじ軸に複数の転動体を介して螺合する複数のナットと、隣接するナット間に配置された予圧付与機構とを備え、
前記予圧付与機構は、前記隣接するナット間の接合部に配置される円筒内面を有する筒部を形成した間座と、前記隣接するナットの少なくとも一方に形成した前記間座の円筒部を収納する小径円筒部を有する間座収納部とを含み、
前記間座及び前記間座収納部の接触面の一方に雄ねじ部を形成し、他方に当該雄ねじ部に螺合する雌ねじ部を形成し、前記隣接するナット間の予圧低下時に、前記間座及び前記間座収納部間の雌ねじ部及び雄ねじ部の螺合位置を調整して、前記隣接するナット間の予圧を回復させ、
前記間座は、筒部を構成する締付けナットと、該締付けナットの前記間座収納部を形成したナットとは反対側のナット側の端部内面に固定された前記小径円筒部の端面と前記反対側のナットの端部に接触して初期予圧を与える初期予圧用間座部とで構成されていることを特徴とするボールねじの予圧回復装置。
【請求項２】
ねじ軸と、該ねじ軸に複数の転動体を介して螺合する複数のナットと、隣接するナット間に配置された予圧付与機構とを備え、
前記予圧付与機構は、前記隣接するナット間の接合部に配置される円筒内面を有する筒部を形成した間座と、前記隣接するナットの少なくとも一方に形成した前記間座の円筒部を収納する小径円筒部を有する間座収納部とを含み、
前記間座及び前記間座収納部の接触面の一方に雄ねじ部を形成し、他方に当該雄ねじ部に螺合する雌ねじ部を形成し、前記隣接するナット間の予圧低下時に、前記間座及び前記間座収納部間の雌ねじ部及び雄ねじ部の螺合位置を調整して、前記隣接するナット間の予圧を回復させ、
前記間座は、外周面に雄ねじ部を形成した円筒部と、該円筒部の前記間座収納部を形成したナットとは反対側のナット側の端部内面に固定された前記小径円筒部の端面と前記反対側のナットの端部に接触して初期予圧を与える初期予圧用間座部とで構成されていることを特徴とするボールねじの予圧回復装置。
【請求項３】
前記間座は、前記ナットの熱膨張係数より大きな熱膨張係数を有する金属材料で形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のボールねじの予圧回復装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ねじ軸に螺合される隣接するナット間に予圧付与機構を設けたボールねじの予圧回復装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のボールねじは、ねじ軸と、複数の転動体（例えば、ボール）を介してねじ軸に螺合する複数のナットとを備え、隣接するナット間に平板状の間座等で構成される予圧付与機構を介在させて、隣接するナット間に予圧を与えるようにしている。
この予圧付与機構としては、特許文献１に記載されているように、隣接するナット間に介挿する間座の両面に、互い違いに圧電シートを貼り付け、両ナットで強く挟持したとき間座に弾性変形を生じさせるとともに、圧電シートに供給する電圧を外部から調整することにより、予圧を外部から自在に調整することが提案されている。
【０００３】
また、他の予圧付与機構としては、特許文献２に記載されているように、隣接するナット間に、回り止め手段と、軸方向において互いに逆方向の力を与える付勢子とを配置し、付勢子に対して、圧力源、流体圧供給路、圧力室等を含む付勢手段で付勢力を与えることにより、定位置予圧と予圧可変式の定圧予圧とを外部から調整することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２８７６６１４号公報
【特許文献２】特開平０６−２３５４４６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及び２に記載されたボールねじにあっては、外部から予圧を調整することが可能であり、常時予圧を一定に調整することができるが、予圧を調整するために、外部に検出装置及び直流電圧を供給する駆動装置を設けたり、流体圧源、流体圧供給路、圧力室等を含む付勢手段を設けたりする必要があり、ボールねじ単独で予圧調整を行うことができないという未解決の課題がある。
上記従来例のような外部の予圧調整機構を設けないボールねじでは、隣接するナット間に平板状の間座を組み付け、間座の厚みによって隣接するナット間に予圧を与えるのが一般的である。
【０００６】
この場合に、予圧付与機構を平板状の間座を設けるのみのシンプルな構成とすることができるが、ボールねじを工作機械等に組み込んで稼働させた場合には、ボールねじの転動溝に切り屑等の異物が付着すると、この異物によって転動体又は転動溝若しくは転動体及び転動溝の双方が摩耗して、予圧が徐々に低下し、剛性不足によって目的とする加工精度等がでず、工作機械を停止せざるを得ない状態となり、新たなボールねじの手配をし、ボールねじの交換作業が必要となっている。
そこで、本発明は、上記特許文献１及び２に記載された従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、外部に駆動部を設けることなく、予圧低下時に予圧を回復することができるボールねじの予圧回復装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るボールねじの予圧回復装置は、ねじ軸と、このねじ軸に複数の転動体を介して螺合する複数のナットと、隣接するナット間に配置された予圧付与機構とを備え、予圧付与機構は、隣接するナット間の接合部に配置される円筒内面を有する筒部を形成した間座と、隣接するナットの少なくとも一方に形成した間座の円筒部を収納する小径円筒部を有する間座収納部とを含み、間座及び間座収納部の接触面の一方に雄ねじ部を形成し、他方に当該雄ねじ部に螺合する雌ねじ部を形成し、隣接するナット間の予圧低下時に、間座及び間座収納部間の雌ねじ部及び雄ねじ部の螺合位置を調整して、隣接するナット間の予圧を回復させる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様によれば、予圧付与機構に予圧回復機能を持たせたので、ボールねじの転動溝に異物が侵入して転動体又は転動溝若しくは転動体及び転動溝の双方が摩耗して予圧が低下したときに、円筒状間座の螺合位置を調整することにより、予圧を回復させることができ、ボールねじの初期性能を維持しながら長期間使用することが可能となる。このため、ボールねじの交換に要する準備期間を長くすることができ、交換するボールねじを調達できた時点でボールねじの交換作業を行うことで、ボールねじを組み込んだ機械の停止期間を短くすることができ、生産性の低下を抑制することができる。
また、ボールねじを組み込んだ機械の使用者側でボールねじの予備ストックを持つ必要がなくなり、在庫コストの削減に繋げることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一態様に係るボールねじの予圧回復装置の第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の一態様に係るボールねじの予圧回復装置の第２の実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、図面を参照して、本発明の一実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００１１】
また、以下に示す実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
まず、本発明の一の態様を表すボールねじの予圧回復装置の一実施形態について説明する。
【００１２】
ボールねじ１０は、図１に示すように、ねじ軸１１と、このねじ軸１１に転動体としてのボール１２を介して螺合された複数例えば２つのナット１３Ａ及び１３Ｂとを備えている。
ねじ軸１１は、外周面にボール１２が転動するねじ軸側螺旋溝１４が形成されている。
ナット１３Ａは、一端にフランジ部１５を形成した円筒体１６で構成され、この円筒体１６の内周面にねじ軸側螺旋溝１４に対向してボール１２が転動するナット側螺旋溝１７が形成されている。
【００１３】
ナット１３Ｂは、フランジ部１５が省略されていることを除いてはナット１３Ａと同様の構成を有し、円筒体１６の内周面にねじ軸側螺旋溝１４に対向してボール１２が転動するナット側螺旋溝１７が形成されている。
これらナット１３Ａ及び１３Ｂには、図示はしないが外周面にボール１２を軸方向の一端側から他端側に戻すような循環路が形成されており、この循環路を介してボール１２を循環させている。
【００１４】
ここで、ねじ軸側螺旋溝１４は、その螺旋溝に直角な断面形状が曲率中心の異なる２つの同一円弧を組み合わせた略Ｖ状であるゴシックアーク形状とされている。これに対して、ナット側螺旋溝１７は、その螺旋溝に直角な断面形状がボール１２の半径より大きい曲率半径を有するゴシックアーク形状とされている。
そして、ナット１３Ａのフランジ部１５とは反対側にナット１３Ｂが隣接して配置されている。
【００１５】
ナット１３Ａ及び１３Ｂ間には、ボール１２に予圧を与える予圧付与機構２０が設けられている。この予圧付与機構２０は、ボール１２に予圧を与える間座２１と、ナット１３Ａ及び１３Ｂの一方例えばナット１３Ａのナット１３Ｂ側端部に形成された間座収納部２２とを備えている。
間座２１は、間座収納部２２に収納される円筒部２３と、この円筒部２３のナット１３Ｂ側端部に面一で固定されたナット１３Ａ及び１３Ｂの対向端面間に配置されてボール１２に初期予圧を与える初期予圧用間座部２４とを備えている。
【００１６】
円筒部２３は、内周面に雌ねじ２３ａが形成された締め付けナットの構成を有する。
初期予圧用間座部２４は、ナット１３Ａ及び１３Ｂのナット側螺旋溝１７の底面間の内径以上の内径を有する貫通孔が形成された円環状板で形成され、その軸方向の厚みによってボール１２に初期予圧を付与する。
ここで、円筒部２３と初期予圧用間座部２４とは別体に形成して、組み合わせるようにしてもよく、円筒部２３と初期予圧用間座部２４とを一体に形成するようにしてもよい。
【００１７】
間座収納部２２は、ナット１３Ａの円筒体１６のナット１３Ｂ側の端部に、間座２１の円筒部２３を収納するように形成されている。この間座収納部２２は、円筒体１６の端部に円筒体１６の外径より小径の小径円筒部２５を形成して、端面側及び外周面を開放した円環状切欠部とされている。この間座収納部２２の小径円筒部２５の外周面には、間座２１の円筒部２３に形成された雌ねじ部２３ａに螺合する雄ねじ部２６が形成されている。
【００１８】
ここで、円筒部２３の初期予圧用間座部２４の端面と接合する内周面に円環状凹部２３ｂを形成して、間座２１の間座収納部２２への収納時に初期予圧用間座部２４の内側端面を小径円筒部２５の端面に確実に接触させるようにすることが好ましい。
また、ナット１３Ａ及び１３Ｂは比較的熱膨張係数が小さい金属材料であるクロムモリブデン鋼（熱膨張係数：１１．２×１０−６／Ｋ）で構成され、間座２１は、ナット１３Ａ及び１３Ｂに対して熱膨張係数が大きい金属材料である黄銅（熱膨張係数：１９×１０−６／Ｋ）やステンレスＳＵＳ３０４（熱膨張係数：１７．３×１０−６／Ｋ）等で構成されている。
【００１９】
次に、上記実施形態の動作を説明する。
ねじ軸１１へナット１３Ａ及び１３Ｂを装着する際には、先ずナット１３Ａをねじ軸１１へボール１２を介して螺合させる。このとき、間座２１の円筒部２３に形成した雌ねじ部２３ａに小径円筒部２５の雄ねじ部２６を螺合させて円筒部２３を間座収納部２２の奥側へ挿入して初期予圧用間座部２４の内側端面をナット１３Ａの小径円筒部２５の端面に接触するように装着する。
【００２０】
次いで、ナット１３Ｂをねじ軸１１のナット１３Ａの小径円筒部２５側の端部からボール１２を介して螺合させ、そのナット１３Ａ側端面を初期予圧用間座部２４の端面に接触させる。これにより、初期予圧用間座部２４で、ナット１３Ａ及び１３Ｂとねじ軸１１との間のボール１２に２点接触状態となるように引張方向の所定の初期予圧を与える。
このように、ねじ軸１１にナット１３Ａ及び１３Ｂを隣接させて装着するダブルナット構成とすることにより、シングルナットの場合よりも剛性を高めることができ、ボールねじ１０を使用した送り系の位置決め精度を向上させることができる。
【００２１】
ところで、上記構成を有するボールねじ１０は、位置決め精度を必要する工作機械、射出成形機、半導体製造装置などに組込んで使用されるが、ボールねじ１０には、駆動時にねじ軸１１のねじ軸側螺旋溝１４やナット１３Ａ及び１３Ｂのナット側螺旋溝１７に切り屑や摩耗粉等の異物が入り込み易い。このように、ねじ軸側螺旋溝１４やナット側螺旋溝１７に異物が入り込むと、接触角によって、異物はねじ軸側螺旋溝１４やナット側螺旋溝１７とボール１２との間に噛み込まれ、ボール１２、ねじ軸側螺旋溝１４及びナット側螺旋溝１７の少なくとも１つ以上が摩耗して、予圧抜けが発生する。
【００２２】
また、ナット１３Ａ及び１３Ｂを回転駆動してナット１３Ａ及び１３Ｂを走行させると、ナット側螺旋溝１７とボール１２との間の発熱量が他の部位の発熱量に比較して多くなる。
そして、接触角によって、切り屑や摩耗粉等の異物がナット側螺旋溝１７とボールとの間に入り込むと、摩擦抵抗が増加する分発熱量も増加するため、円筒部２３のナット１３Ａ及び１３Ｂ及び予圧付与機構２０の温度が上昇する。
【００２３】
このとき、予圧付与機構２０の間座２１の熱膨張係数がナット１３Ａ及び１３Ｂの熱膨張係数より大きく設定されているので、間座２１の円筒部２３の軸方向の伸び量がナット１３Ａの小径円筒部２５の軸方向の伸び量より多くなり、雌ねじ部２３ａと雄ねじ部２２６との遊びがなくなって密着し、これによって円筒部２３の伸び量と小径円筒部２５の伸び量の差分がナット１３Ａ及び１３Ｂの予圧を増加させることになり、間座２１による予圧が回復する。
【００２４】
しかしながら、ボール１２、ねじ軸側螺旋溝１４及びナット側螺旋溝１７の少なくとも１つ以上の摩耗量が多くなると、間座２１と小径円筒部２５の熱膨張係数差による予圧増加分では予圧が不足することになる。この場合には、間座２１の円筒部２３の雌ねじ部２３ａ及び小径円筒部２５の雄ねじ部２６とが右ねじであるものとすると、間座２１をナット１３Ｂに向かって時計方向に回転させることにより、間座２１が軸方向にナット１３Ｂ側に移動することになり、ナット１３Ａ及び１３Ｂ間の予圧を確実に回復することができる。このため、ボールねじ１０の予圧に比例する剛性を確保することができ、送り系の位置決め精度の低下を補償することができる。
【００２５】
したがって、ボール１２、ねじ軸側螺旋溝１４及びナット側螺旋溝１７の少なくとも１つ以上の摩耗による予圧低下が発生したボールねじ１０であっても、予圧を回復させて継続使用が可能となる。この予圧回復動作を行った場合には、新たなボールねじ１０を手配し、この新たなボールねじ１０が納入されるまでの間は予圧回復により剛性を確保して送り系の位置決め精度を維持したまま送り系の稼働が可能となる。
【００２６】
そして、新たなボールねじ１０が納入されたときに、送り系の駆動を停止して、劣化を生じたボールねじ１０を新たなボールねじ１０に交換する作業を行う。これによって、送り系の機構を更新することができ、送り系の停止時間を短くできるので、生産量のダウンを極力小さくすることができる。
さらに、ボールねじ１０の予備ストックを、ボールねじ１０を組み込んだ工作機械、射出成形機、半導体製造装置等を使用する製造メーカー側や生産現場で持つ必要がなくなり、在庫コストの削減に寄与することができる。
【００２７】
なお、上記実施形態においては、ナット１３Ａ側に間座収納部２２を形成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ナット１３Ｂ側に小径円筒部２５を敬せして間座収納部２２を形成し、この間座収納部２２に間座２１を螺合させるようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、間座収納部２２の小径円筒部２５の外周側に間座２１の円筒部２３を螺合させた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図２に示すように構成してもよい。すなわち、間座２１の円筒部２３の内周面に雌ねじ部２３ａを省略し、これに代えて外周面に雄ねじ部３１を形成する。これに応じて、ナット１３Ａのナット１３Ｂ側の端面に形成した間座収納部２２を円環状切欠部に代えて円環状凹部３２として形成し、この円環状凹部３２の外周側内周面に雄ねじ部３１に螺合する雌ねじ部３２ａを形成する。
【００２８】
そして、間座２１の雄ねじ部３１をナット１３Ａの間座収納部２２の雌ねじ部３２ａに螺合させることにより、間座２１を間座収納部２２に軸方向に移動可能に保持する。
この構成によっても、ボールねじ１０にボール１２、ねじ軸側螺旋溝１４及びナット側螺旋溝１７の少なくとも１つ以上の摩耗による劣化が生じて、予圧低下が生じたときに、間座２１を回転させて軸方向にナット１３Ｂ側に移動させるように螺合位置を調整することにより、予圧を回復させることができる。
【００２９】
したがって、上記図１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。なお、図２の構成でも間座収納部２２をナット１３Ｂ側に形成することもできる。
【符号の説明】
【００３０】
１０…ボールねじ、１１…ねじ軸、１２…ボール、１３Ａ，１３Ｂ…ナット、１４…ねじ軸側螺旋溝、１６…円筒体、１７…ナット側螺旋溝、２０…予圧付与機構、２１…間座、２２…間座収納部、２３…円筒部、２３ａ…雌ねじ部、２４…初期予圧用間座部、２５…小径円筒部、２６…雄ねじ部、３１…雄ねじ部、３２…円環状凹部、３２ａ…雌ねじ部
【図１】
0006582603.tif 000002
【図２】
0006582603.tif 000003