(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に螺旋状のボール転動溝が形成されたねじ軸と、
前記螺旋状のボール転動溝に対向する螺旋状のボール転動溝を内周面に有し、該螺旋状のボール転動溝と前記ねじ軸のボール転動溝とで形成されるボール転動路に転動可能に配置された複数のボールを介して前記ねじ軸に嵌装されたナットとを備え、
前記ボールを前記ボール転動路の所定位置まで戻すためのボール戻し溝が前記ナットの内周面に形成されたボールねじにおいて、
前記ナットは、前記ボールのピッチ円径よりも小さい内径を有する軸方向一方側の小内径部と、前記ボールのピッチ円径よりも大きい内径を有する軸方向他方側の大内径部とからなり、
前記ナットのボール転動溝と前記ボール戻し溝とは前記小内径部の内周面に設けられ、
前記大内径部の内周面は、前記ねじ軸の径方向への撓み範囲よりも径方向外方に位置し、
前記大内径部の内周面と、前記大内径部の内周面と対向する前記ねじ軸の外周面の部分とは、潤滑剤を保持するための空間を形成し、
前記ねじ軸の端部の中央には、前記ねじ軸加工用のセンタ穴が形成されており、
前記ナットを回動させて前記ねじ軸を軸方向に移動させることにより、前記ねじ軸の端部で相手部材を軸方向に移動させるために、
前記ねじ軸の端部は球面形状に形成され、前記相手部材の前記ねじ軸の端部との接触部は、入り口の径が前記センタ穴の径よりも大きいテーパ穴の内側円錐面であることを特徴とするボールねじ。
【請求項２】
外周面に螺旋状のボール転動溝が形成されたねじ軸と、
前記螺旋状のボール転動溝に対向する螺旋状のボール転動溝を内周面に有し、該螺旋状のボール転動溝と前記ねじ軸のボール転動溝とで形成されるボール転動路に転動可能に配置された複数のボールを介して前記ねじ軸に嵌装されたナットとを備え、
前記ボールを前記ボール転動路の所定位置まで戻すためのボール戻し溝が前記ナットの内周面に形成されたボールねじにおいて、
前記ナットは、前記ボールのピッチ円径よりも小さい内径を有する軸方向一方側の小内径部と、前記ボールのピッチ円径よりも大きい内径を有する軸方向他方側の大内径部とからなり、
前記ナットのボール転動溝と前記ボール戻し溝とは前記小内径部の内周面に設けられ、
前記大内径部の内周面は、前記ねじ軸の径方向への撓み範囲よりも径方向外方に位置し、
前記大内径部の内周面と、前記大内径部の内周面と対向する前記ねじ軸の外周面の部分とは、潤滑剤を保持するための空間を形成し、
前記ねじ軸の端部の中央には、前記ねじ軸加工用のセンタ穴が形成されており、
前記ナットを回動させて前記ねじ軸を軸方向に移動させることにより、前記ねじ軸の端部で相手部材を軸方向に移動させるために、
前記ねじ軸の端部には内側が円錐面のテーパ穴が設けられ、前記相手部材には、前記ねじ軸のテーパ穴と対向し、内側が円錐面のテーパ穴が設けられ、前記ねじ軸の円錐面と前記相手部材の円錐面との間には、前記ねじ軸の円錐面と前記相手部材の円錐面とに摺動可能にボールが介装されていることを特徴とするボールねじ。
【請求項３】
前記ナットのボール転動溝の肩部には面取りが設けられ、前記面取りと、前記面取りと対向する前記ねじ軸の外周面の部分とは、潤滑剤を保持するための螺旋状の空間を形成していることを特徴とする請求項１または２に記載のボールねじ。
【請求項４】
前記大内径部は、前記ナットの軸方向全長のうち、軸方向他方側の１／３よりも長く１／２よりも短い範囲の部分であることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のボールねじ。
【請求項５】
前記大内径部の内周面は、前記ボールねじが稼働している際、前記ねじ軸が撓んだ状態において前記ねじ軸と非接触であることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載のボールねじ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体製造装置や圧縮成形機、射出成形機、一般搬送装置等の機械要素として用いられるボールねじに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転運動を直線運動に変換する機構として、ボールねじが知られている。ボールねじは、外周面に螺旋状のボール転動溝が形成された直線状のねじ軸と、ねじ軸のボール転動溝と対向する螺旋状のボール転動溝が内周面に形成されたナットとを備え、ナットは両ボール転動溝によって形成されるボール転動路に介装された多数のボールを介してねじ軸の外周側に嵌装されている。このような構成により、ボールねじは、ねじ軸を回動させることによりナットをねじ軸の軸方向に移動させ、あるいはナットを回動させることによりねじ軸を軸方向に移動させることができるようになっている。
【０００３】
ボールねじには、ボール転動路でボールを無限循環させるために、ボールをボール転動路の所定の位置に戻すためのボール戻し径路が必要である。ボールねじの構造を簡素化するために、ボール戻し径路として、ボール戻し溝をナットの内周面に直接形成したボールねじが知られている。ボール戻し溝は、ボールを、ねじ軸のランド部すなわちねじ軸のねじ山を乗り越えさせて隣接するボール転動路に戻す径路である。しかし、このような構成においては、ナットの内径がＢＣＤ（Ball Pitch Circle Diameter）、すなわちボールのピッチ円径よりも大きく構成されているため、ボールがボール戻し溝に掬い上げられにくく、ボールの循環性が悪化する傾向がある。
【０００４】
特許文献１には、ナットの内周面にボール戻し溝を形成したボールねじであって、ナットの内径がボールのピッチ円径よりも小さく構成されたボールねじが記載されている。特許文献１に記載されたボールねじは、このような構成により、ボールがボール戻し溝に掬い上げられる位置をボールの中心よりも径方向内側の位置としている。そのため、特許文献１に記載されたボールねじは、ボールがボール戻し溝に掬い上げられ易くなり、ねじ軸のねじ山を乗り越え易くなっている。その結果、特許文献１のボールねじはボールの良好な循環性を確保することができる構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４０３２９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の構成にあっては、ねじ軸の外周面とナットの内周面との間隔が狭くなる。このため、ボールねじの稼働中にねじ軸とナットとが互いに干渉する虞がある。また、ねじ軸とナットとの間にグリースが保持されにくく、グリース不足によってねじ軸とナットとが固着してロックが発生する虞があり、その結果ボールねじの寿命が短くなってしまう虞がある。
【０００７】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、ボールを循環させるためのボール戻し径路をナットに直接形成したボールねじにおいて、ボールの循環性を良好に保ち、寿命を向上させることができるボールねじ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】
【０００８】
上記課題を達成するために、本発明に係るボールねじは、外周面に螺旋状のボール転動溝が形成されたねじ軸と、前記螺旋状のボール転動溝に対向する螺旋状のボール転動溝を内周面に有し、該螺旋状のボール転動溝と前記ねじ軸のボール転動溝とで形成されるボール転動路に転動可能に配置された複数のボールを介して前記ねじ軸に嵌装されたナットとを備え、前記ボールを前記ボール転動路の所定位置まで戻すためのボール戻し溝が前記ナットの内周面に形成されたボールねじにおいて、前記ナットは、前記ボールのピッチ円径よりも小さい内径を有する軸方向一方側の小内径部と、前記ボールのピッチ円径よりも大きい内径を有する軸方向他方側の大内径部とからなり、前記ナットのボール転動溝と前記ボール戻し溝とは前記小内径部の内周面に設けられ、前記大内径部の内周面は、前記ねじ軸の径方向への撓み範囲よりも径方向外方に位置し、前記大内径部の内周面と、前記大内径部の内周面と対向する前記ねじ軸の外周面の部分とは、潤滑剤を保持するための空間を形成し、前記ねじ軸の端部の中央には、前記ねじ軸加工用のセンタ穴が形成されており、前記ナットを回動させて前記ねじ軸を軸方向に移動させることにより、前記ねじ軸の端部で相手部材を軸方向に移動させるために、前記ねじ軸の端部は球面形状に形成され、前記相手部材の前記ねじ軸の端部との接触部は、入り口の径が前記センタ穴の径よりも大きいテーパ穴の内側円錐面であることを特徴とする。
また、本発明に係るボールねじは、外周面に螺旋状のボール転動溝が形成されたねじ軸と、前記螺旋状のボール転動溝に対向する螺旋状のボール転動溝を内周面に有し、該螺旋状のボール転動溝と前記ねじ軸のボール転動溝とで形成されるボール転動路に転動可能に配置された複数のボールを介して前記ねじ軸に嵌装されたナットとを備え、前記ボールを前記ボール転動路の所定位置まで戻すためのボール戻し溝が前記ナットの内周面に形成されたボールねじにおいて、前記ナットは、前記ボールのピッチ円径よりも小さい内径を有する軸方向一方側の小内径部と、前記ボールのピッチ円径よりも大きい内径を有する軸方向他方側の大内径部とからなり、前記ナットのボール転動溝と前記ボール戻し溝とは前記小内径部の内周面に設けられ、前記大内径部の内周面は、前記ねじ軸の径方向への撓み範囲よりも径方向外方に位置し、前記大内径部の内周面と、前記大内径部の内周面と対向する前記ねじ軸の外周面の部分とは、潤滑剤を保持するための空間を形成し、前記ねじ軸の端部の中央には、前記ねじ軸加工用のセンタ穴が形成されており、前記ナットを回動させて前記ねじ軸を軸方向に移動させることにより、前記ねじ軸の端部で相手部材を軸方向に移動させるために、前記ねじ軸の端部には内側が円錐面のテーパ穴が設けられ、前記相手部材には、前記ねじ軸のテーパ穴と対向し、内側が円錐面のテーパ穴が設けられ、前記ねじ軸の円錐面と前記相手部材の円錐面との間には、前記ねじ軸の円錐面と前記相手部材の円錐面とに摺動可能にボールが介装されていることを特徴とする。
【０００９】
また、好適には、本発明に係るボールねじは、前記ナットのボール転動溝の肩部には面取りが設けられ、前記面取りと、前記面取りと対向する前記ねじ軸の外周面の部分とは、潤滑剤を保持するための螺旋状の空間を形成していることを特徴とする。
【００１０】
また、好適には、本発明に係るボールねじは、前記大内径部は、前記ナットの軸方向全長のうち、軸方向他方側の１／３よりも長く１／２よりも短い範囲の部分であることを特徴とする。
【００１１】
また、好適には、本発明に係るボールねじは、前記大内径部の内周面は、前記ボールねじが稼働している際、前記ねじ軸が撓んだ状態において前記ねじ軸と非接触であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ボールを循環させるためのボール戻し径路をナットに直接形成したボールねじにおいて、ボールの循環性を良好に保ち、寿命を向上させることができるボールねじを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、第１実施形態に係るボールねじの断面図であり、軸方向に沿った断面を示している。
【図２】図２は、図１の部分拡大図である。
【図３】図３（ａ）は、第１実施形態に係るボールねじのボール転動溝の拡大断面図であり、図３（ｂ）は、変形例に係るボール転動溝の拡大断面図である。
【図４】図４（ａ）は第１実施形態に係るボールねじの断面図であり、ねじ軸が撓んだ状態を仮想線で示し、図４（ｂ）および図４（ｃ）はグリース溜まりの部分拡大図であり、それぞれナットおよびグリースの相対移動方向を示している。
【図５】図５は、第２実施形態に係るボールねじの斜視図である。
【図６】図６は、第２実施形態に係るボールねじの軸方向一方側端部および相手部材の断面図であり、軸方向に沿った断面を示している。
【図７】図７は、相手部材のテーパ穴の拡大断面図である。
【図８】図８は、第２実施形態の変形例に係るボールねじの軸方向一方側端部および相手部材の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１実施形態）
以下、本発明に係るボールねじの第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。
まず、本明細書中におけるボールねじに係る方向について定義する。本明細書においては、特に明記しない限り、ねじ軸が延在する長手方向を軸方向とし、ねじ軸の中心軸線と直交する方向を径方向とする。これらの方向は、ナットおよび他の部材については、ねじ軸に組み付けられた状態において同様とする。また、軸方向については、図１に示すボールねじ１において、紙面左方を軸方向一方側とし、紙面右方を軸方向他方側とする。
【００１７】
図１は第１実施形態に係るボールねじの断面図であり、軸方向に沿った断面を示し、図２は図１の部分拡大図である。
図１および図２に示すように、本実施形態に係るボールねじ１は、直線状に延在するねじ軸４と、ねじ軸４の外径ｄよりも大きな内径を有するナット７とを備えている。なお、後述するように、ナット７の内径は、中央近傍部から軸方向一方側のナット７の部分の内径Ｄｎｉと、中央近傍部から軸方向他方側のナット７の部分の内径Ｄｎｉ´とで大きさが異なっているが、内径Ｄｎｉも内径Ｄｎｉ´もねじ軸４の外径ｄより大きく形成されている。ねじ軸４の外周面には、螺旋状のボール転動溝１０が設けられている。ボール転動溝１０はねじ軸４の軸方向一方端から他方端に亘って設けられている。ねじ軸４の外周面のうち、隣り合うボール転動溝１０とボール転動溝１０との間の部分はランド部すなわちねじ山１３となっている。
【００１８】
ナット７の内周面には、螺旋状のボール転動溝１６が２つ形成されている。ナット７のボール転動溝１６は、１つはナット７の軸方向一方側端部近傍に設けられ、もう１つは軸方向中央部に設けられている。これらナット７のボール転動溝１６は、それぞれねじ軸４のボール転動溝１０に対向し、ねじ軸４のボール転動溝１０の周囲約一周の長さに亘って設けられている。ナット７の各ボール転動溝１６とねじ軸４のボール転動溝１０とによって、ボール転動路１９が形成されている。したがって本実施形態に係るボールねじ１は、２つのボール転動路１９を備えている。２つのボール転動路１９には、鋼製の多数のボール２２（図２参照）が転動自在に介装されている。ナット７は、２つのボール転動路１９に介装された多数のボール２２を介してねじ軸４の外周側に嵌装されている。なお、２つのボール転動路１９は同様の構成なので、以下では一方のボール転動路１９について説明し、もう一方のボール転動路１９についての説明は省略する。
【００１９】
多数のボール２２は、ねじ軸４とナット７とが相対回動することにより、ボール転動路１９を転動する。本実施形態に係るボールねじ１には、ボール転動路１９でボール２２を無限循環させるためにボール２２をボール転動路１９の所定の位置に戻すためのボール戻し経路として、Ｓ字状のボール戻し溝２５がナット７の内周面に直接形成されている。ボール戻し溝２５は、ねじ軸４のねじ山１３と交差するように形成され、ナット７の螺旋状のボール転動溝１６の一端と他端とを接続している。ボール戻し溝２５の一端および他端は、それぞれナット７側のボール転動溝１６の一端および他端と滑らかに連続している。ボール転動溝２５の深さは、ボール転動溝２５の一端および他端から中央部に向かうにしたがって徐々に深くなり、ねじ軸４のねじ山１３と対向する中央部において最も深くなるように形成されている。ボール戻し溝２５の中央部は、ボール２２がねじ軸４のねじ山１３を乗り越えることができる深さを有している。
【００２０】
ボール転動路１９およびボール戻し溝２５はこのような構成なので、ボール転動路１９を転動し、ボール転動路１９の一端（または他方端）に達したボール２２は、ボール戻し溝２５に掬い上げられ、ボール戻し溝２５を転動する。ボール戻し溝２５を転動したボール２２はねじ軸４のねじ山１３を乗り越え、ねじ軸４の１周分前のボール転動路１９の他方端（または一方端）に戻される。ボール２２は、ボール戻し溝２５を介してボール転動路１９をこのように循環している。ナット７は、ボール循環路１９をこのように循環する多数のボール２２を介してねじ軸４の外周側に嵌装されている。したがってボールねじ１は、ねじ軸４を回動させることによりナット７を軸方向に移動させ、あるいはナット７を回動させることによりねじ軸４を軸方向に移動させることができるようになっている。
【００２１】
図１に示すように、ナット７の内径は、ナット７の軸方向中央近傍部から軸方向一方側の部分と軸方向他方側の部分とで大きさが異なっている。ナット７の中央近傍部から軸方向一方側のナット７の部分の内径Ｄｎｉは、中央近傍部から軸方向他方側のナット７の部分の内径Ｄｎｉ´よりも小さく形成されている（以後、中央近傍部から軸方向一方側のナット７の部分のことを「ナット７の小内径部２８」という。）。ナット７のボール転動溝１６およびボール戻し溝２５は、ナット７の小内径部２８の内周面に形成されている。
【００２２】
ナット７の小内径部２８の内径Ｄｎｉは、ＢＣＤ（Ball Pitch Circle Diameter）すなわちボール２２のピッチ円径よりも小さく形成されている。ここでボール２２のピッチ円径とは、ねじ軸４とナット７と多数のボール２２とが組み立てられたボールねじ１を軸方向から見た状態で、ボール転動路１９を循環しているボール２２の中心が描く円（ボール２２のピッチ円）の直径のことを言う。言い換えると、ボール２２のピッチ円径とは、組み立てられたボールねじ１を軸方向から見た状態で、ねじ軸４の中心軸線に関して対向するボール２２の中心間距離のことである。ナット７の小内径部２８は、このように内径Ｄｎｉがボール２２のピッチ円径よりも小さく、且つねじ軸４の外径ｄよりも僅かに大きく形成されている。したがって、小内径部２８の内周面とねじ軸４の外周面との間には、微小な隙間が介在している。
【００２３】
ナット７の中央近傍部から軸方向他方側のナット７の部分は、ナット７の小内径部２８よりも大きな内径を有している（以後、中央近傍部から軸方向他方側のナット７の部分のことを「ナット７の大内径部３１」という。）。ナット７の大内径部３１の内径Ｄｎｉ´は、ボール２２のピッチ円径よりも大きく形成されている。したがってナット７の大内径部３１の内周面は、軸方向から見て、ボール２２のピッチ円よりも径方向外方に位置している。具体的には、ナット７の大内径部３１の内周面は、軸方向から見て、ナット７のボール転動溝１６の溝底とボール戻し溝２５の溝底との間の径方向位置に位置している。したがって、ナット７の大内径部３１の内周面とねじ軸４の外周面とは、ボール２２の直径よりも大きな幅の空間３４を介して対向している。
【００２４】
このような構成なので、ナット７の大内径部３１の内周面は、ナット７の軸方向他方端から軸方向一方に向かって所定の深さを有した凹部を形成している。凹部の軸方向の深さ寸法は、ナット７の軸方向全長の１／３よりも大きく、１／２よりも小さい大きさとなっている。つまり、ナット７の軸方向全長のうち、軸方向他方側の１／３よりも長く１／２よりも短い範囲の部分がナット７の大内径部３１となっている。
【００２５】
本実施形態に係るボールねじ１は、ナット７の大内径部３１の内周面と、大内径部３１の内周面と対向するねじ軸４の外周面の部分との間の空間３４がグリース溜まりを構成している（以後、当該空間３４のことを「グリース溜まり３４」ともいう。）。ナット７の軸方向他方端すなわちナット７の大内径部３１の軸方向他方端には、円環状のシール部材３７が取り付けられている。シール部材３７は、ナット７の大内径部３１の軸方向他方端において、ナット７の大内径部３１の内周面とねじ軸４の外周面との間を密閉している。このシール部材３７により、グリース溜まり３４に充填されたグリースのグリース溜まり３４からの漏れを防止するとともに、外部からグリース溜まり３４への異物の浸入を防いでいる。
【００２６】
ナット７の大内径部３１の内周面とねじ軸４の外周面との間の空間３４はさらに、ボールねじ１の稼働中にねじ軸４が撓んだ際の、ねじ軸４の当該撓みを許容するための空間を構成している。後述するように、この空間３４により、ねじ軸４とナット７とが干渉することが防止される。
【００２７】
図２に示すように、ナット７のボール転動溝１６の肩部には、アンダーカット４０が設けられている。ここでアンダーカットとは、ボール転動溝１６の肩部、すなわちボール転動溝１６の溝面とナット７の小内径部２８の内周面とが交差する稜線に沿って設けられた面取りのことである（以後、アンダーカット４０のことを「面取り４０」という。）。
【００２８】
図３（ａ）は、図１および図２に示すナット７のボール転動溝１６の拡大断面図である。ボール転動溝１６に設けられた面取り４０は、断面が直線状である。このように、ナット７のボール転動溝１６の肩部に面取り４０を設けることにより、面取り４０と、面取り４０と対向するねじ軸４の外周面の部分とによって、ボール転動路１９に沿った螺旋状の空間４３が形成される。ボール転動路１９に沿ったこの螺旋状の空間４３はグリース溜まりとして機能する。なお、面取り４０の断面を直線状の形状とする場合は、ナット７のボール転動溝１６の溝底側の面取り４０の縁部からボールねじ１の中央軸線に下ろした垂線と、面取り４０の断面である直線とがなす角度θが、４５°以下となるように面取り４０を形成することが望ましい。
【００２９】
また、面取り４０は、ナット７のボール転動溝１６の溝底から、面取り４０の当該溝底に近い側の縁部までの高さｈが、背景技術の項で述べたような、ナットの内径がボールのピッチ円径よりも大きく構成された従来のボールねじにおけるナット側のボール転動溝の深さと同等の大きさとなるように形成されている。本実施形態においては、ナット７の小内径部２８の内径Ｄｎｉがボール２２のピッチ円径よりも小さく形成されているので、ナット７のボール転動溝１６の深さは、上記のような従来のボールねじのボール転動溝の深さよりも深く形成されている。そのため、本実施形態のボールねじ１のボール転動溝１６は、従来のボールねじのボール転動溝と同等の深さを確保しつつ、ボール転動溝１６の肩部に面取り４０を形成するができる。この構成により、ボール戻し溝２５へのボール２２の掬い上げを容易にすることができるとともに、ボール転動路１９に沿って螺旋状の空間４３すなわちグリース溜まりを設けることができ、ボール転動路１９におけるグリース不足を防止することができる。
【００３０】
なお、ボール転動溝１６の面取り４０は、断面形状が直線状でなくても良い。例えば、面取り４０の断面を、図３（ｂ）の拡大断面図に示すように、軸方向の直線部４６と、軸方向と直交する方向の直線部４９と、これら両直線部４６、４９を滑らかに連続させる曲線部５２とからなる凹形状としても良い。この断面形状によれば、断面形状が直線状の面取りとするよりも、螺旋状の空間４３により多くのグリースを保持することができる。
【００３１】
図４（ａ）は第１実施形態に係るボールねじ１の断面図であり、ねじ軸４が撓んだ状態を仮想線で示し、図４（ｂ）および図４（ｃ）は、図４（ａ）中の円Ａで囲んだ部分の拡大図、すなわちグリース溜まり３４の部分拡大図であり、それぞれナット７が軸方向一方側および他方側に移動した際のグリースの相対移動方向を示している。
【００３２】
ねじ軸４が回動してナット７が軸方向に移動すると、図４（ａ）中に仮想線で示すように、ねじ軸４は径方向へ反るように撓む。本実施形態においては、このようにねじ軸４が撓んでも、ねじ軸４はグリース溜まり３４、すなわちナット７の大内径部３１の内周面とねじ軸４の外周面との間の空間内で撓むので、ねじ軸４がナット７の内周面に接触することがない。すなわち大内径部３１の内周面は、ねじ軸４の径方向への撓み範囲よりも径方向外方に位置している。このような構成により、ねじ軸４が撓んでもねじ軸４がナット７に干渉することがない。
【００３３】
また、ねじ軸４が回動してナット７が軸方向一方側（図４（ｂ）中の矢印Ｂ方向）に移動すると、ねじ軸４が撓むことにより、図４（ｂ）に示すように、ナット７の小内径部２８の内周面とねじ軸４の外周面との間に存在するグリースが、グリース溜まり３４の方向（図４（ｂ）中の矢印Ｃ方向）へ相対的に移動し、グリース溜まり３４へ排出される。グリース溜まり３４の軸方向他方端はシール部材３７（図４（ａ）参照）で密閉されているため、ナット７の小内径部２８側から排出されたグリースは、グリース溜まり３４に蓄積されることとなる。
【００３４】
一方、ねじ軸４が回動してナット７が軸方向他方側（図４（ｃ）中の矢印Ｄ方向）に移動すると、ねじ軸４が撓むことにより、図４（ｃ）に示すように、グリース溜まり３４に蓄積されたグリースがナット７の小内径部２８の内周面とねじ軸４の外周面との間の方向（図４（ｃ）中の矢印Ｅ方向）へ相対的に移動し、ナット７の小内径部２８の内周面とねじ軸４の外周面との間に吸入される。したがって、ナット７の小内径部２８の内周面とねじ軸４の外周面との間には常にグリースが存在し、ナット７の小内径部２８の内周面とねじ軸４の外周面との良好な潤滑を維持することができる。
【００３５】
このように、本実施形態によれば、ねじ軸４が撓んでもねじ軸４がナット７に干渉することがないので、ねじ軸４がナット７に干渉することによって発生する摩擦粉がグリースに混入することがない。したがって、本実施形態に係るボールねじ１はグリースの劣化が抑制され、グリースを良好な状態で維持することができる。さらに、本実施形態に係るボールねじ１は、ねじ軸４が撓んでもグリースがナット７の外部へ排出されることがないため、ナット７の内周面とねじ軸４の外周面との間でグリース不足になることを防止し、良好な潤滑を維持することができる。したがって、ねじ軸４とナット７とが固着してロックすることを防止でき、ボールねじ１の寿命を向上させることができる。本実施形態に係るボールねじ１は、これらの効果に加え、上述したようにボール転動路１９に沿って、グリース溜りである螺旋状の空間４３が形成されているので、ボール２２の循環性を良好に保つことができる。
【００３６】
なお、ナット７の大内径部３１がナット７の軸方向全長のうち、軸方向他方側の１／３よりも短い範囲の部分とすると、グリース溜まり３４の容量が必要充分なグリースを蓄積できなくなる虞があるので好ましくない。また、ナット７の大内径部３１がナット７の軸方向全長のうち、軸方向他方側の１／２よりも長い範囲の部分とすると、ねじ軸４が撓んだ際に、ねじ軸４がナット７の内周面に接触してしまう虞があるので好ましくない。
【００３７】
また、ナット７の大内径部３１の内周面が、ボール２２のピッチ円よりも径方向内側に位置している場合には、ねじ軸４が撓んだ際に、ねじ軸４がナット７の内周面に接触してしまう虞があるとともに、グリース溜まり３４の容量が必要充分なグリースを蓄積できなくなる虞があるので好ましくない。また、ナット７の大内径部３１の内周面が、ボール戻し溝２５の溝底よりも径方向外側に位置している場合には、ナット７の大内径部３１の肉厚が薄くなり、剛性不足となってしまう虞があるので好ましくない。
【００３８】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
本実施形態に係るボールねじは、ボールを循環させるためのボール戻し径路をナットに直接形成したボールねじであって、ナットを回動させてねじ軸を軸方向に移動させて用いるタイプである。
本実施形態に係るボールねじ２０１については第１実施形態と異なる構成を中心に説明し、第１実施形態と同様の構成については、第１実施形態の説明で用いた図１〜図４を流用し、第１実施形態と同一の符号を用い、重複する説明を省略する。
【００３９】
ナットを回動させてねじ軸を軸方向に移動させるボールねじを用いてねじ軸から相手部材へ推力を伝達し、ねじ軸端で相手部材を軸方向に押す場合において、ねじ軸の相手部材との接触面と、相手部材のねじ軸との接触面とを両方とも平面とし、平面同士の接触とすると、各平面の幾何誤差からラジアル成分を含む反力がねじ軸に入力され、ボールとねじ軸との接触部およびボールとナットとの接触部にモーメントが入力されてしまう。一般的にボールねじはモーメントに対する剛性が低いため、このようなモーメントが入力されるとボールねじの寿命が短くなってしまうという問題がある。
【００４０】
そこで、ねじ軸の端部に溝を設け、この溝にピン等の接続部材を設け、この接続部材を介して相手部材に推力を伝達することにより、ラジアル成分の反力をキャンセルすることが考えられる。しかし、このような構成とすると、構造が複雑になり、コストが上昇してしまう。
【００４１】
また、ねじ軸の端部を球面形状とし、相手部材を緩やかに支持することが考えられる。このような構成とすれば、ねじ軸の軸心と相手部材の軸心とが同一直線上に揃うためラジアル成分の反力の入力を抑制することができる。しかし、一般的にねじ軸には、ねじ軸の製造工程上必要となるセンタ穴がねじ軸の先端に設けられている。このため、センタ穴の縁部が相手部材に接触するため、平面同士の接触と同様に、ねじ軸の軸心と相手部材の軸心とが同一直線上に揃わなくなってしまう。したがって、ラジアル成分の反力の入力を抑制することができなくなってしまう。ねじ軸の軸心と相手部材の軸心とを同一直線上に揃えるためにセンタ穴のないねじ軸を用いるとすると、センタ穴のないねじ軸は加工するのが難しいので、コストが掛かってしまう。さらに、センタ穴のないねじ軸を用いると、相手部材との接触が点接触となるため接触部は高面圧となり、摩耗のリスクが高まってしまう。
そこで、本実施形態において、このような問題を解決する。
【００４２】
図５は、第２実施形態に係るボールねじの斜視図である。図６は、第２実施形態に係るボールねじの軸方向一方側端部および相手部材の断面図であり、軸方向に沿った断面を示している。
図５、図６に示すように、本実施形態に係るボールねじ２０１は、ねじ軸２０４の軸方向一方端が球面形状に形成されている。また、ねじ軸２０４の軸方向一方端には、ねじ軸２０４の製造工程上必要となるセンタ穴５５が形成されている。他の構成は、第１実施形態のボールねじ１と同様である。
【００４３】
本実施形態においては、ねじ軸２０４と接触する相手部材５８側の接触部は、図６に示すように、内側が円錐面６１のテーパ穴６４となっている。テーパ穴６４の入口側の径は、ねじ軸２０４のセンタ穴５５の径よりも大きく形成されている。このような構成なので、ねじ軸２０４は、センタ穴５５の周辺部の球面形状部がテーパ穴６４の円錐面６１に接触する。このとき、ねじ軸２０４の球面形状部とテーパ穴６４の円錐面６１とは線接触である。したがって、上述したようにセンタ穴５５のないねじ軸を用いて点接触とする場合よりも接触部の面圧を低減することができる。
【００４４】
また、このようにねじ軸２０４の球面形状部と相手部材５８のテーパ穴６４の円錐面６１とが接触した状態でねじ軸２０４が相手部材５８に推力を伝達して相手部材５８を押すこととなるため、ねじ軸２０４と相手部材５８とには、互いに調心作用が働く。これにより、ねじ軸２０４の軸心と相手部材５８の軸心とが同一直線上に揃う。そのため、ボールねじ２０１の稼働中にねじ軸２０４が撓むことがなく、ボール２２とねじ軸２０４のボール転動溝１０との接触部の面圧、およびボール２２とナット７のボール転動溝１６との接触部の面圧を低減することができる。また、ねじ軸２０４の軸心と相手部材５８の軸心とが同一直線上に揃うことにより、ねじ軸２０４が相手部材５８を押す推力に対するラジアル成分の反力の発生、および当該反力のボールねじ２０１への入力を抑制することができる。その結果、ボール２２とねじ軸２０４との接触部およびボール２２とナット７との接触部にモーメントが入力されることが抑制され、ボールねじ２０１の寿命を向上させることができる。
【００４５】
このように、本実施形態によれば、ナット７を回転させてねじ軸２０４を移動させることにより相手部材５８に推力を伝達し相手部材５８を押す用途に用いるボールねじ２０１において、上述した第１実施形態の効果に加えて、ボール２２とねじ軸２０４との接触部およびボール２２とナット７との接触部にモーメントが入力されることを抑制することができる。その結果、本実施形態によれば、ボールねじ２０１の寿命を向上させることができる。
【００４６】
なお、本実施形態においては、相手部材５８のテーパ穴６４の入口の縁部にクラウニングを施すことが望ましい。図７は、このようなクラウニング６７を施した相手部材５８のテーパ穴６４の拡大断面図である。テーパ穴６４の入口の縁部にクラウニング６７を施すことにより、ねじ軸２０４と相手部材５８との接触部のヘルツ面圧をさらに低減することができる。
【００４７】
図８は、第２実施形態の変形例に係るボールねじ３０１の軸方向一方側端部および相手部材５８の拡大断面図である。本変形例においては、相手部材５８のテーパ穴６４は上記第２実施形態と同様の構成である。一方、本変形例においては、ねじ軸３０４の先端部は、球面形状ではなく平面となっている。また、ねじ軸３０４の先端のセンタ穴３５５は、上記第２実施形態よりも入口側の直径が大きく形成され、内側が相手部材５８のテーパ穴６４と同様に、円錐面７０となっている。センタ穴３５５の入口側の直径は、相手部材５８のテーパ穴６４の入口の直径と同等である。
【００４８】
本変形例においては、ねじ軸３０４のセンタ穴３５５と相手部材５８のテーパ穴６４との間に、１つのボール７３が介装されている。つまり、本変形例においては、ボール７３を介してねじ軸３０４から相手部材５８へ推力が伝達される。ボール７３はセンタ穴３５５の円錐面７０および相手部材５８のテーパ穴６４の円錐面６１に摺動可能に介装されている。このような構成としても、ねじ軸３０４と相手部材５８とには互いに調心作用が働き、上記第２実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１、２０１、３０１  ボールねじ
４、２０４、３０４  ねじ軸
７  ナット
１０  （ねじ軸側）ボール転動溝
１３  ねじ山
１６  （ナット側）ボール転動溝
１９  ボール転動路
２２  ボール
２５  ボール戻し溝
２８  小内径部
３１  大内径部
３４  グリース溜まり
３７  シール部材
４０  面取り
４３  螺旋状の空間
４６、４９  直線部
５２  曲線部
５５、３５５  センタ穴
５８  相手部材
６１  円錐面
６４  テーパ穴
６７  クラウニング
７０  円錐面
７３  ボール
【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】
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【図８】
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