(57)【要約】【課題】リターンチューブを強固に固定し振動の発生を抑制し、安定したボールの挙動を得ることができると共に、加工に時間がかからず生産性の高いリターンチューブ式ボールねじを提供する。【解決手段】ナット３の外周面に一部切欠いた平面部８を形成し、この平面部８に露出するリターンチューブ５を、軸線方向に配設したチューブ押え７により固定したリターンチューブ式ボールねじ１において、チューブ押え７に、リターンチューブ５の傾き角αに合わせて傾斜させてチューブ嵌合凹溝を形成すると共に、このチューブ嵌合凹溝にリターンチューブ５の外径に対して１．０〜１．２倍の径からなる円弧面を形成すると共に、リターンチューブ５の直線部の長さをＨとした時、このチューブ押え７の幅寸法Ｗが、Ｗ≧０．７Ｈｓｉｎ．αになるようにリターンチューブ５の曲げ部の曲率半径を設定した。【選択図】　　　図１
2004068960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のナットの外周面に一部を切欠いた平面部を形成し、この平面部に露出するリターンチューブを、軸線方向に配設した矩形状のチューブ押えにより固定したリターンチューブ式ボールねじにおいて、
前記チューブ押えに、前記リターンチューブの傾き角に合わせて傾斜させてチューブ嵌合凹溝を形成すると共に、このチューブ嵌合凹溝が前記リターンチューブの外径に対して１．０〜１．２倍の径からなる円弧面を有していることを特徴とするリターンチューブ式ボールねじ。
【請求項２】
前記リターンチューブが略コの字状をなし、このリターンチューブの直線部の長さをＨ、傾き角をαとした時、前記チューブ押えの幅寸法Ｗが、Ｗ≧０．７Ｈｓｉｎ．αになるようにリターンチューブの曲げ部の曲率半径を設定した請求項１に記載のリターンチューブ式ボールねじ。
【請求項３】
前記ボールねじのねじ溝のリードが、そのねじ軸の軸径以上のハイリードである請求項１または２に記載のリターンチューブ式ボールねじ。
【請求項４】
前記リターンチューブ一列におけるねじ溝の巻数が３．５巻以上である請求項１または２に記載のリターンチューブ式ボールねじ。
【請求項５】
前記チューブ押えを燒結金属を成形させて形成した請求項１乃至４いずれかに記載のリターンチューブ式ボールねじ。
【請求項６】
前記チューブ押えのチューブ嵌合凹溝と前記リターンチューブとの間に弾性部材を介在させた請求項１乃至５いずれかに記載のリターンチューブ式ボールねじ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リターンチューブ式ボールねじに関し、特に、リターンチューブ式ボールねじにおけるリターンチューブを固定するチューブ押え構造の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ボールねじの代表的なボール循環方式であるリターンチューブ式ボールねじを図５に示す。このリターンチューブ式ボールねじ５０は、螺旋状のねじ溝５１を有するねじ軸５２に多数のボール５３を介してナット５４を外嵌している。フランジ５４ａを一体に形成したこのナット５４の内周には、ねじ軸５２のねじ溝５１に対応する螺旋状のねじ溝５５を設けている。例えばねじ軸５２の回転により、ボール５３が両ねじ溝５１、５５内を転動しながら移動し、ナット５４を直線移動させる。すなわち、ねじ軸５２の回転をナット５４の直線運動に変換させる用途に適用する。このボール５３の移動はナット５４の内部を循環させて行なうため、ナット５４の外周にリターンチューブ５６を装着している。
【０００３】
こうしたリターンチューブ式ボールねじ５０にあっては、円筒状のナット５４の外周には一部を切欠いて平面部５７を形成し、内周のねじ溝５５に連通する一対の孔５８を、ねじ軸５２を跨いで開口させている。一方、リターンチューブ５６は略コの字状に形成し、両端部をこの一対の孔５８に挿入している。このリターンチューブ５６は、ねじ軸５２のねじ溝５１のランド部５９を乗り越えるボール循環路６０を構成している。図示の場合は、２本のリターンチューブ５６、５６を傾斜させて並設しているが、リターンチューブ５６の本数は１本の場合も、また３本、４本と多数の場合もある。
【０００４】
リターンチューブ５６の本数に係わらず、このリターンチューブ５６は、ナット５４の平面部５７に固定ねじ６１を介してチューブ押え６２によって固定している。このチューブ押え６２は、ブロック材から機械加工で削り出したブロック品や鋼鈑をプレス成形したプレス品からなっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、軸径≦リードのハイリードのボールねじや、軸径＞リードであっても巻数が３．５巻以上のボールねじについては、軸線に対するリターンチューブ５６の傾き角が鋭角となり、チューブ押え６２の幅が小さいとリターンチューブ５６の外径の直線部分に対し、チューブ押え６２の拘束範囲が少なくなってしまう。この結果、リターンチューブ５６は、チューブ押え６２と接している部分を支点として動き易くなる。この種のボールねじにおいては、リターンチューブ５６の長さが必然的に長くなるため、固定が安定しないとさらに固有振動数が低くなり、振幅も大きくなる。すると共振現象が発生し、異常振動や異音が発生する場合がある。また、この振幅が大きいと、繰返し荷重を受けた時にリターンチューブ５６が塑性変形し、ボール５３の通過に支障を来す恐れがある。
【０００６】
この対策として、図６に示すように、チューブ押え６３をリターンチューブ６４の傾き角αに対して可能な限り直交させ、チューブ押え６３の拘束範囲を多くすることも可能であるが、この場合ナット６５の平面部６６を大きくしなければならず、ナット６５の肉厚を必要以上に厚くしてフライス等で削り取らなければならない。さらに、固定ねじ６１を止める孔の位置合わせに手間がかかる。これでは、加工に大変時間がかかり、軽量化を阻害するだけでなく、コストの高騰を招来して好ましくない。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、リターンチューブを強固に固定して振動の発生を抑制し、高速回転でも安定した挙動を得ることができると共に、加工に時間がかからず生産性の高いリターンチューブ式ボールねじ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】
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１記載の発明は、円筒状のナットの外周面に一部を切欠いた平面部を形成し、この平面部に露出するリターンチューブを、軸線方向に配設した矩形状のチューブ押えにより固定したリターンチューブ式ボールねじにおいて、前記チューブ押えに、前記リターンチューブの傾き角に合わせて傾斜させてチューブ嵌合凹溝を形成すると共に、このチューブ嵌合凹溝が前記リターンチューブの外径に対して１．０〜１．２倍の径からなる円弧面を有している構成を採用した。
【０００９】
このように、チューブ嵌合凹溝が前記リターンチューブの外径に対して１．０〜１．２倍の径からなる円弧面を有しているため、両者間のガタを殺し、振動の発生を防止することができる。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、前記リターンチューブが略コの字状をなし、このリターンチューブの直線部の長さをＨ、傾き角をαとした時、前記チューブ押えの幅寸法Ｗが、Ｗ≧０．７Ｈｓｉｎ．αになるように前記リターンチューブの曲げ部の曲率半径を設定した。これにより、リターンチューブ内を通過するボールの挙動を妨げることなく、リターンチューブとチューブ押えとの接触点と、リターンチューブの曲げ部との距離を最小限にすることができるため、安定してリターンチューブを固定することができ、固有振動数が高く、振幅も小さくできる。したがって、共振発生を回避することができ、異常振動や異音発生を防止することができる。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明のように、前記ボールねじのねじ溝のリードが、そのねじ軸の軸径以上のハイリードボールねじ、あるいは、請求項４に記載の発明のように、前記リターンチューブ一列におけるねじ溝の巻数が３．５巻以上であるボールねじであれば、加工に手間がかからず低コストで安定したリターンチューブの固定ができる。
【００１２】
好ましくは、請求項５に記載の発明のように、前記チューブ押えを燒結金属を成形させて形成すれば、実質的に機械加工を廃止でき、生産性が高く量産に好適である。
【００１３】
好ましくは、請求項６に記載の発明のように、前記チューブ押えのチューブ嵌合凹溝と前記リターンチューブとの間に弾性部材を介在させれば、両者間のガタを殺し、振動の発生を防止すると共に、リターンチューブ内を通過するボールの通過音を吸収し、低騒音のリターンチューブ式ボールねじを提供することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係るリターンチューブ式ボールねじの実施形態を示す平面図、図２は側面図、図３は、図１におけるリターンチューブのＩＩＩ矢視図、図４は図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【００１５】
図１乃至図４において、このボールねじ１は、ねじ軸２と、このねじ軸２に外嵌したナット３と、ねじ軸２の外周に形成した螺旋状のねじ溝４と、このねじ溝４に対応しナット３の内周に形成した螺旋状のねじ溝（図示せず）間に収容した複数のボール（図示せず）と、ボール循環路を構成するリターンチューブ５と、このリターンチューブ５を固定ねじ６を介して固定するチューブ押え７とからなっている。
【００１６】
円筒状のナット３の外周には一部を切欠いた平面部８を形成し、内周のねじ溝に連通する一対の孔９がねじ軸２を跨いで開口している。一方、リターンチューブ５は略コの字状に形成され、両端部をこの一対の孔９に挿入している。このリターンチューブ５は、ねじ軸２のねじ溝４のランド部１０を乗り越えるボール循環路を構成している。通常、リターンチューブ５の長さＬは、ナット３のねじ溝に対し、軸方向に整数巻＋０．５巻分の長さｆと、径方向の略ボール中心径分の長さｇからなる直角三角形の斜辺分の長さと等しい。図示の場合は、１本のリターンチューブ５を傾き角αだけ傾斜させて配設し、このリターンチューブ５におけるねじ溝の巻数が３．５巻である。また、リターンチューブ５の本数に拘わらず、リターンチューブ５が２本以上の場合であっても、一列当たりのねじ溝の巻数が３．５巻以上のものに適用される。この他にも、ねじ溝４のリードＬｍが、ねじ軸２の軸径Ｄ以上（Ｄ≦Ｌｍ）のハイリードボールねじにも適用される。
【００１７】
チューブ押え７は、ブロック材を機械加工で削り出しにより形成し、リターンチューブ５の傾き角αに合わせて傾斜させて形成したチューブ嵌合凹溝１１を有している。このチューブ嵌合凹溝１１は、図４に示すように、リターンチューブ５の外径ｄに対して１．０〜１．２倍の径からなる円弧面、すなわち、ｒ＝０．５〜０．６ｄの円弧面７ａを有している。この円弧面７ａがこれ以上大きくなるとリターンチューブ５との接触面積が小さくなると共に、リターンチューブ５の傾き角αが大きい分、接触点Ｊ１、Ｊ２を支点として図中上方向に動き易くなり好ましくない。一方、円弧面７ａがリターンチューブ５の外径ｄよりも小さくなると、チューブ嵌合凹溝１１の底部でリターンチューブ５を押え付けることができず、固定が不安定になり好ましくない。
【００１８】
また、リターンチューブ５の曲げ部５ａ以外の直線部５ｂの長さＨに対し、チューブ押え７の拘束範囲ｈが少なくなり、水平方向にリターンチューブ５が動かないように、チューブ押え７の幅寸法Ｗが、Ｗ≧０．７Ｈｓｉｎ．αになるように設定している。チューブ押え７の幅寸法Ｗを、Ｗ≧０．７Ｈｓｉｎ．αになるように設定することにより、リターンチューブ５とチューブ押え７との接触点Ｊ１、Ｊ２と、リターンチューブ５の曲げ部５ａとの距離を最小限にすることができるため、安定してリターンチューブ５を固定でき、固有振動数が高く、振幅も小さくできる。したがって、共振発生を回避することができ、異常振動や異音発生を防止することができる。ここで、拘束範囲ｈは、リターンチューブ５とチューブ押え７との接触点Ｊ１、Ｊ２間距離をいう。
【００１９】
曲げ部５ａの曲率半径Ｒを小さくすれば、直線部５ｂの長さＨが長くなり、拘束範囲ｈを大きく設定できるが、曲げ部５ａでのボールの通過速度が急激に減速し、スムーズな挙動が妨げられる。逆に曲率半径Ｒを大きくすれば、直線部５ｂの長さＨが短くなって、チューブ押え７がリターンチューブ５の曲げ部５ａに干渉し、所望の幅寸法Ｗ≧０．７Ｈｓｉｎ．αを得ることができなくなる。
【００２０】
なお、このチューブ押え７は、フライス加工、エンドミル加工、およびドリル加工等の機械加工によって形成しているが、これに限らず、燒結金属を成形させて形成しても良い。また鋼鈑をプレス成形により形成しても良い。燒結による成形やプレス成形では、加工に手間がかからず量産に好適である。
【００２１】
また、チューブ押え７とリターンチューブ５との間にゴム等の弾性部材を介在させることにより両者間のガタを殺し、振動の発生を防止すると共に、リターンチューブ５内を通過するボールの通過音を吸収し、低騒音のリターンチューブ式ボールねじを提供することができる。
【００２２】
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【００２３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係るリターンチューブ式ボールねじは、円筒状のナットの外周面に一部を切欠いた平面部を形成し、この平面部に露出するリターンチューブを、軸線方向に配設した矩形状のチューブ押えにより固定したリターンチューブ式ボールねじにおいて、チューブ押えに、リターンチューブの傾き角に合わせて傾斜させてチューブ嵌合凹溝を形成すると共に、このチューブ嵌合凹溝がリターンチューブの外径に対して１．０〜１．２倍の径からなる円弧面を有しているため、両者間のガタを殺し、振動の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るリターンチューブ式ボールねじの実施形態を示す平面図である。
【図２】同上、側面図である。
【図３】図１におけるリターンチューブのＩＩＩ矢視図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【図５】従来のリターンチューブ式ボールねじを示す一部破断した斜視図である。
【図６】従来のリターンチューブ式ボールねじを示す平面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・・・・・・ボールねじ
２・・・・・・・・・・・ねじ軸
３・・・・・・・・・・・ナット
４・・・・・・・・・・・ねじ溝
５・・・・・・・・・・・リターンチューブ
５ａ・・・・・・・・・・曲げ部
５ｂ・・・・・・・・・・直線部
６・・・・・・・・・・・固定ねじ
７・・・・・・・・・・・チューブ押え
７ａ・・・・・・・・・・円弧面
８・・・・・・・・・・・平面部
９・・・・・・・・・・・孔
１０・・・・・・・・・・ランド部
１１・・・・・・・・・・嵌合凹溝
５０・・・・・・・・・・リターンチューブ式ボールねじ
５１、５５・・・・・・・ねじ溝
５２・・・・・・・・・・ねじ軸
５３・・・・・・・・・・ボール
５４、６５・・・・・・・ナット
５４ａ・・・・・・・・・フランジ
５６、６４・・・・・・・リターンチューブ
５７、６６・・・・・・・平面部
５８・・・・・・・・・・孔
５９・・・・・・・・・・ランド部
６０・・・・・・・・・・ボール循環路
６１・・・・・・・・・・固定ねじ
６２、６３・・・・・・・チューブ押さ
ｄ・・・・・・・・・・・リターンチューブの外径
Ｄ・・・・・・・・・・・ねじ軸の軸径
ｆ・・・・・・・・・・・リターンチューブの軸方向長さ
ｇ・・・・・・・・・・・ボール中心径間の径方向に長さ
ｈ・・・・・・・・・・・接点間距離
Ｈ・・・・・・・・・・・直線部の長さ
ｊ１、ｊ２・・・・・・・接点
Ｌ・・・・・・・・・・・リターンチューブの長さ
Ｌｍ・・・・・・・・・・ねじ溝のリード
ｒ・・・・・・・・・・・円弧面の曲率半径
Ｒ・・・・・・・・・・・曲げ部の曲率半径
Ｗ・・・・・・・・・・・チューブ押えの幅寸法
α・・・・・・・・・・・傾き角
【図１】
2004068960.tif 000003
【図２】
2004068960.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004068960.tif 000006
【図５】
2004068960.tif 000007
【図６】
2004068960.tif 000008