(57)【要約】【課題】ねじ軸に生じる振動を減衰させることにより、ボールねじの振動および騒音を低減させることができるボールねじ用ねじ軸を提供する。【解決手段】ねじ軸１に中空穴３を設けるとともに、該中空穴３内部に顆粒状もしくは柔軟性を有した物体を制振材６として密に充填し、ボールねじの作動の際にねじ軸１に生じる弾性変形に対して、中空穴３内部に充填されている顆粒状の制振材６同士、および中空穴３の内壁面と顆粒状の制振材６との間に、相対的なすべりが生じ、このすべりに対して、顆粒状の制振材６同士、および中空穴３の内壁面と顆粒状の制振材６との間に摩擦力が生じ、該摩擦力によってねじ軸１の振動エネルギーが相殺されることにより、ねじ軸１に生じた振動が減衰されるため、ボールねじの振動および騒音を低減させる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面にボールねじ溝を有しかつ内部に中空穴を有するボールねじ用ねじ軸において、
前記中空穴内部に、顆粒状の物体を密に充填したことを特徴とするボールねじ用ねじ軸。
【請求項２】
外周面にボールねじ溝を有しかつ内部に中空穴を有するボールねじ用ねじ軸において、
前記中空穴内部に、柔軟性を有する物体を密に充填したことを特徴とするボールねじ用ねじ軸。
【請求項３】
前記中空穴は、当該ボールねじ用ねじ軸の全長に亘る長尺の穴である請求項１又は２記載のボールねじ用ねじ軸。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械や産業機械などに使用されるボールねじ用ねじ軸に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に工作機械や産業機械などに使用されている、ボールねじを形成する部材の中でも、ねじ軸は最も細長く、振動しやすい部材であるため、その固有振動がボールねじ全体の振動および騒音の原因となっていた。
そして、ねじ軸に発生する振動および騒音は、ボールねじの作動が高速化されるに従って大きくなる。また、ボールねじには多種多様な振動が常に作用しているため、ねじ軸が共振を起こすことが多く、それがボールねじを含む機械系の振動、騒音の発生の原因となっている。
【０００３】
そこで、ねじ軸が外力などによって共振した際に生じる共振振幅を押える手段として、ダンパー付きボールねじ軸（例えば、特許文献１および特許文献２参照）や、ねじ軸外径部に制振材を塗布する等の手段（例えば、特許文献３参照）が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−１１００９号公報（第２−４頁、第１図）
【特許文献２】
特開平７−２９３６５９号公報（第３−５頁、第１図）
【特許文献３】
実開平６−６７９３号公報（第４−７頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の共振振幅に対する手段のうち、ダンパー付きボールねじ軸の場合には、ねじ軸の振動が、ねじ軸内壁面がねじ軸内部に設けられた心金部品に衝突するほど大きい場合でないと制振機構が効果的に機能せず、また、制振機構が機能する際には、ねじ軸内壁面と心金部品が衝突することによって騒音を生じてしまうという問題があった。
【０００６】
また、ねじ軸の外周面に制振材を塗布することによって、ねじ軸外周面とボールナットの内周面が接触する際に生じる振動および騒音を低減し、ねじ軸の共振振幅を抑える効果を持つ構造のボールねじにおいても、ねじ軸の外径値とボールナットの内径値があまり変わらないために、ねじ軸とボールナットの間に十分な空間を確保することが困難であり、制振材を極少量しか塗布することができず、大きな制振効果は期待できない。
【０００７】
本発明は、このような従来の技術が有する課題に着目してなされたものであって、ボールねじを含む機械系が作動する際に生じる、ねじ軸の振動および騒音を低減する効果を持つボールねじ用ねじ軸を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、外周面にボールねじ溝を有しかつ内部に中空穴を有するボールねじ用ねじ軸において、前記中空穴内部に、例えば砂や砂利、金属紛やセラミックス紛などからなる顆粒状の物体を密に充填したことを特徴としている。
【０００９】
また、上記目的を達成するために、請求項２記載の発明は、外周面にボールねじ溝を有しかつ内部に中空穴を有するボールねじ用ねじ軸において、前記中空穴内部に、例えば鉛や粘土、ゴムなどからなる柔軟性を有する物体を密に充填したことを特徴としている。
また、請求項３記載の発明は、上記請求項１又は２記載の発明であるボールねじ用ねじ軸において、中空穴は当該ボールねじ用ねじ軸の全長に亘る長尺の穴であることを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のボールねじ用ねじ軸に関わる実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態におけるボールねじの縦断面図であり、このボールねじは、ねじ軸１と、ボールナット２とを備えている。ねじ軸１は、内部に全長に亘る長尺の中空穴３を有し、その外周面には螺旋状のボールねじ溝１Ａが形成されている。
【００１１】
また、ボールナット２の内周面には、ねじ軸１のボールねじ溝１Ａに対向する一連の螺旋状のボールねじ溝２Ａが形成されている。そしてねじ軸１のボールねじ溝１Ａ及びボールナット２のボールねじ溝２Ａとで形成されるボール転動路４に複数のボール５が転動自在に配置されている。
そして、ねじ軸１の頭部側に中空穴開放端部１Ｂが形成されており、該中空穴開放端部１Ｂより、例えば砂などからなる顆粒状の物体が、制振材６として中空穴３内部へ密に充填されている。さらに、該中空穴３内部の中空穴開放端部１Ｂ付近には、栓７が嵌合しており、これによって、制振材６が中空穴３内部からねじ軸１の外部に流出してしまうことを防止している。
【００１２】
また、前記栓７は、圧入によって中空穴３内部の中空穴開放端部１Ｂ付近に固定するか、またはあらかじめ中空穴３の内壁面にねじ溝を形成しておき、外周面に前記ねじ溝に対向するねじ溝が形成された止めねじなどを、中空穴３内部に固定することによって、栓７の代用としてもよい。
次に作用を述べる。ボールナット２がねじ軸１に案内されて軸方向に移動すると、前記ねじ軸１にはボールナット２の移動による振動が加わるために弾性変形が生じる。この弾性変形に対して、中空穴３内部に充填されている顆粒状の制振材６同士、および中空穴３の内壁面と顆粒状の制振材６との間に、相対的なすべりが生じる。
【００１３】
さらに、このすべりに対して、顆粒状の制振材６同士、および中空穴３の内壁面と顆粒状の制振材６との間に摩擦力が生じ、該摩擦力によってねじ軸１の振動エネルギーが相殺されることにより、ねじ軸１に生じた振動が減衰されるため、ボールねじの振動および騒音を低減することができる。
また、顆粒状の物体の中でも、砂利や金属紛などと比較して密度の低い顆粒状の物体（例えばセラミックス紛）を制振材６に使用した場合は、ねじ軸１全体の質量が、中実軸構造となっているねじ軸１や制振材６に比較的高密度の物体を使用した構造のねじ軸１と比較して軽量化されるため、ねじ軸１の自重によるたわみを軽減することが可能となり、ボールねじの危険速度を上げることができる。
【００１４】
なお、本実施形態では制振材６が例えば砂などからなる顆粒状の物体である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、例えば粘土やゴム、鉛などの柔軟性を有する物体であっても、顆粒状の物体を制振材６として中空穴３内部に充填した場合と同様に、制振材６同士および中空穴３の内壁面と制振材６との間に摩擦力が生じ、この摩擦力によってねじ軸１の振動エネルギーが相殺されることにより、ねじ軸１の振動が減衰されるため、ボールねじの振動および騒音を低減することができる。
【００１５】
また、本実施形態では中空穴３がねじ軸１の全長に亘る長尺の穴であるために、ねじ軸１全体に亘って振動を減衰する効果が発揮される。さらに、ねじ軸１に生じる振動及び騒音を低減させるだけではなく、図示していないモーター、ベアリング、タイミングベルト等、振動を発生する諸要素に対しても同様に振動を減衰させて、該諸要素に発生する振動および騒音を低減する効果を発揮することができる。
【００１６】
また、本実施形態では、ねじ軸１の軸方向の一方のみが開いている構造のねじ軸１について説明したが、例えば中空パイプ材のような軸方向の両端に穴が開いている円筒形状の部品によってねじ軸１を形成し、その両端に栓７をすることによって、制振材６が中空穴３内部からねじ軸１の外部に流出してしまうことを防ぐ構造のねじ軸１においても、同様の効果を得ることができる。
【００１７】
上記のような構造のねじ軸１では、本実施形態のねじ軸１と同様に、それぞれの栓７は圧入によって中空穴３の内部に固定するか、またはあらかじめ中空穴３の内壁面にねじ溝を形成しておき、外周面に前記ねじ溝に対向するねじ溝が形成された止めねじなどを、栓７の代用として中空穴３内部に固定することにより、本実施形態のねじ軸１と同様の効果を得ることができる。
【００１８】
また、本発明のボールねじ用ねじ軸を、固定されたねじ軸１に沿って軸方向にボールナット２が移動する構造のボールねじのねじ軸として使用すると、ナット回転のボールねじの場合は、ねじ軸が回転しないため、ねじ軸の回転速度が危険速度に達した際にも、制振手段によって生じる減衰力が効果的に作用するため、ねじ軸１が回転する構造のボールねじのねじ軸に使用した場合よりもさらに有効な振動および騒音の低減効果を発揮することができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のボールねじ用ねじ軸によれば、ねじ軸に生じた振動を減衰することができるため、ボールねじを含む機械系が作動する際に生じる、振動および騒音を低減することが可能になるという効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のボールねじ用ねじ軸の縦断面図である。
【符号の説明】
１　　ねじ軸
２　　ボールナット
３　　中空穴
４　　ボール転動路
５　　ボール
６　　制振材
７　　栓
【図１】
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