(57)【要約】【課題】市場における使用状態に近いデータが得られる、ボールねじ用耐久試験装置を提供する。【解決手段】ボールねじ用耐久試験装置において、ナットを回転させないように支持する回転規制部材と、該回転規制部材を移動可能に支持する軌道部材と、を備え、回転規制部材をナットに連結し、且つ、ねじ軸のラジアル方向に荷重を加えるようにした。　このため、従来のアキシアル荷重に加えて、ラジアル荷重も同時に負荷させることが可能となった。　したがって、市場での実際の使用状態に近いデータを得ることができる。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に螺旋状のねじ溝を有するねじ軸と、当該ねじ軸のねじ溝に対応するねじ溝を内周面に有し、前記ねじ軸の外側に配設されるナットと、前記両ねじ溝間の螺旋状空間内を転動する多数の転動体とを備えたボールねじの耐久試験を行うためのボールねじ用耐久試験装置において、
アキシアル荷重を前記ナットに負荷するためのアキシアル荷重負荷手段と、ラジアル荷重を前記ナットに負荷するためのラジアル荷重負荷手段と、を備えたことを特徴とするボールねじ用耐久試験装置。
【請求項２】
前記ナットの回転を止める回転規制部材と、前記ナットと連動して前記回転規制部材を移動可能に支持する軌道部材と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載のボールねじ用耐久試験装置。
【請求項３】
前記ラジアル荷重負荷手段が前記回転規制部材を兼ねていることを特徴とする請求項２に記載のボールねじ用耐久試験装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボールねじの耐久試験等を行うために使用される、ボールねじ用耐久試験装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種の機器の送り機構等に用いられるボールねじは、基本的には、アキシアル荷重を受けて使用される。したがって、一般的にボールねじの耐久試験をする場合、市場における使用状態を再現すれば当然に十分であるという考えに基づき、アキシアル荷重のみを負荷して行っている。
【０００３】
図３に、ボールねじの耐久試験をするために使用される従来のボールねじ用耐久試験装置の概略平面図を示す。
ボールねじ１００は、ねじ軸１０１と、ナット１０２Ａ、１０２Ｂと、図示しない複数のボールとから構成されている。ボールねじ１００は、ねじ軸１０１の両端がサポート軸受け１０３Ａ、１０３Ｂにて支持されている。このねじ軸１０１の端部１０４は、カップリング１０５を介して、モータ１０６の出力軸に連結されている。
【０００４】
ナット１０２Ａ、１０２Ｂは、互いのフランジ部を対向させた状態で、アキシアル荷重を負荷させるためのアキシアル荷重負荷部１２０を介して連結されている。
ナット１０２ＢのフランジのＧ面には廻り止めバー１１３が取り付けられている。廻り止めバー１１３は、他端がリニアシャフト１１４に連結されている。リニアシャフト１１４は、サポート軸受け１１２Ａ、１１２Ｂによって、その両端が軸方向に進退可能に支持されている。サポート軸受け１１２Ａ、１１２Ｂは、ボールねじ１００のナット１０２Ａ、１０２Ｂが移動する範囲の間隔を隔てた位置に設置されている。なお、以上の構成において、モータ１０６、サポート軸受け１０３Ａ、１０３Ｂ、サポート軸受け１１２Ａ、１１２Ｂは、取り付け架台１１０にボルトによって固定されている。
【０００５】
以上の構成において、ナット１０２Ａ、１０２Ｂを往復移動させるようにモータ１０６を制御することによって耐久試験を行うことができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者等が調査したところ、上記従来のボールねじ用耐久試験装置による試験により得られたボールねじの寿命に比べて、市場における実際の寿命が短くなる場合が確認された。
その理由は、本発明者等が検討したところ、おそらく、次のようなことである。すなわち、ボールねじの寿命は、一般に、その使用状態によって大きく変化する。特に、ボールねじの取り付け精度は重要であり、取り付け精度が低い場合は、ねじ軸とナットがこじれた状態で使用されることになる。このような状態で使用されると、ねじ軸やナット内のボールが受ける負荷分布にバラツキが生じ、部分的に異常な荷重が負荷されたり、ボール同士の競り合いを起こし易くなる。このような現象は取り付け精度の他にも、取り付け架台の剛性や、使用される装置の構成によってもその条件が変化する。このような条件が相俟ってボールねじに作用することで、市場における実際の使用状態が生まれている。
【０００７】
その一方で、上記のような市場における実際の取り付け状態を正確に再現して試験を実施しようとしても、市場における取り付け状態が実際の取り付け精度等の偶発的な要因により決まることからして現実的ではない。
本発明は、このような点に着目してなされたものであって、結果として、市場における実際の使用状態に相当するデータが得られる耐久試験装置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】
本発明者等は、上述の問題点を解決するために種々の実験を試みたところ、アキシアル荷重以外に、ある一定以上のラジアル荷重を同時に加えることによって、ねじ軸やナット内のボールが受ける負荷分布のバラツキやボールの競り合いを意図的に発生させ、もって、市場における実際の使用状態に近似するデータを得ることに成功した。
【０００９】
すなわち、請求項１に記載の発明は、外周面に螺旋状のねじ溝を有するねじ軸と、当該ねじ軸のねじ溝に対応するねじ溝を内周面に有し、前記ねじ軸の外側に配設されるナットと、前記両ねじ溝間の螺旋状空間内を転動する多数の転動体とを備えたボールねじの耐久試験を行うためのボールねじ用耐久試験装置において、アキシアル荷重を前記ナットに負荷するためのアキシアル荷重負荷手段と、ラジアル荷重を前記ナットに負荷するためのラジアル荷重負荷手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、前記ナットの回転を止める回転規制部材と、前記ナットと連動して前記回転規制部材を移動可能に支持する軌道部材と、を備えたことを特徴としている。
本発明によれば、従来のアキシアル荷重に加えて、ラジアル荷重も同時に負荷させることが可能となった。　したがって、市場での実際の使用状態に近いデータを得ることができる。
【００１１】
さらに、請求項３に記載の発明は、前記ラジアル荷重負荷手段が前記回転規制部材を兼ねていることを特徴としている。
したがって、特段の回転規制部材を別途に設ける必要がないので耐久装置を安価に制作できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、ボールねじ用耐久試験装置１０の正面図、図２は、図１をＦ方向から見た矢視図である。
このボールねじ用耐久試験装置１０は、試験対象であるボールねじ１を、支持及び駆動させるための主要構成部（詳細は後述する）と、アキシアル荷重負荷手段２０と、ラジアル荷重負荷手段２８とから構成されている。
【００１３】
ボールねじ１は、ねじ軸２と、ナット３、４と、図示しない多数の転動体によって構成されている。ねじ軸２は、外周面に螺旋状のねじ溝を有している。ナット３、４は、ねじ軸２のねじ溝に対応するねじ溝を内周面に有し、ねじ軸２の外側に配設されている。ねじ軸２とナット３、４の両ねじ溝間の螺旋状空間内を、多数の転動体が転動することで、ナット３、４は、ねじ軸２に対して相対的に移動する。また、ナット３、４は、フランジ部３ａ、４ａを有しており、その外周面３ｅ、４ｅには、後述する廻り止めブロック３０を連結するタップ穴と、キー２５をはめ込むためのキー溝３ｂ、４ｂ（それぞれに二カ所）が加工されている。また、ナット３には、そのフランジ３ａのＤ面に、後述するスラスト軸受け２４をはめ込むための穴３ｃが加工されている。
【００１４】
試験装置の主要構成部は、サポート軸受け１１Ａ、１１Ｂと、カップリング１２と、モータ１３と、モータ台１４と、取り付け架台４０によって構成されている。
次に、アキシアル荷重負荷手段２０は、ばね案内板２１と、コイルばね２２と、ばね支持板２３と、スラスト軸受け２４と、キー２５から構成されている。ばね案内板２１は、ナット４のフランジ部４ａの外径４ｅに合わせた円盤状の板である。ばね案内板２１には、コイルばね２２を挿入し、その外周を案内するための挿入穴２１ａが多数、明けられている。また、その外周には、キー２５をはめ込むためのキー溝が二カ所加工されている。コイルばね２２は、ピアノ線等のばね材料で作られた、通常のコイルばねを多数使用している。ばね支持板２３は、ばね案内板２１と同様に、ナット３のフランジ部３ａの外径３ｅに合わせた円盤状の板である。ばね支持板２３には、スラスト軸受け２４をはめ込むための穴２３ａが加工されている。また、その外周には、キー２５をはめ込むためのキー溝が二カ所加工されている。
【００１５】
次に、ラジアル荷重負荷手段２８は、廻り止めブロック３０と、スペーサ３１と、軌道部材２９から構成されている。廻り止めブロック３０は、図２に示すように、側面から見ると凸字形状をしており、その中央の高い部分にはナット３、４への取り付け穴３０ａが加工されている。また、凸部の両側の低い部分には後述する可動体３２への取り付け穴３０ｂが加工されている。スペーサ３１は、廻り止めブロック３０の底面の形状に合わせた長方形状の板で、取り付け穴３０ｂに整合するように、取り付け穴３１ａが四カ所穿孔されている。このスペーサ３１としては、所望のラジアル荷重を負荷するために種々の厚さのものが用意される。軌道部材２９は、案内軸３３に支持された可動体３２を備えた直動装置を用いている。案内軸３３は、軸方向に延びる転動体転動溝を有している。可動体３２には、この案内軸３３の転動体転動溝に対向する転動体転動溝を有し、これらの転動体転動溝間に挿入された、図示しない多数の転動体の転動を介して、軸方向に沿って相対移動可能に構成されている。　なお、この軌道部材２９は、廻り止めブロック３０と協動してナット３、４の回り止めとしても機能する、回転規制部材でもある。
【００１６】
以上の構成部品は、次のように組み立てられる。
まず、試験装置の主要構成部である、モータ台１４及びサポート軸受け１１Ａを、取り付け架台４０の所定の位置に、ボルトによって固定する。モータ１３は、モータ台１４にボルトによって固定する。
次に、ボールねじ１は、そのねじ軸２に、ナット４、ばね案内板２１、ばね支持板２３、スラスト軸受け２４、ナット３をこの順番に貫通させて、仮組み付けしておく。このとき、ナット３、４のフランジ面Ｄ、Ｅが対向するように組み付ける。また、ばね支持板２３の、スラスト軸受け２４をはめ込むための穴２３ａがナット３のフランジ面Ｄに対向する向きになるように注意して組み付ける（図１参照）。次に、ねじ軸２の端部２ａをサポート軸受け１１Ａにて支持し、ねじ軸２の他方の端部２ｂをサポート軸受け１１Ｂで支持してサポート軸受け１１Ｂをボルトで固定する。サポート軸受け１１Ａの外側に、ねじ軸２の端部２ａが突出するので、この端部２ａに、カップリング１２の一方を連結する。カップリング１２の他方は、モータ１３の出力軸に連結する。
【００１７】
次に、アキシアル荷重負荷手段２０を、ナット３、４に、次の手順によって付加する。まず、ナット４のフランジ面Ｅにばね案内板２１を重ねて、ばね案内板２１の挿入穴２１ａにコイルばね２２（多数）を挿入する。そして、ばね支持板２３でコイルばね２２をはさんで重ねる。さらに、スラスト軸受け２４の一方をばね支持板２３の穴２３ａに挿入し他方をナット３の穴３ｃに挿入する。この状態から、コイルばね２２を押し縮める方向にナット３、４をはさみ付ける。このとき、ばね支持板２３は、スラスト軸受け２４によって、ねじ軸２まわりの回転が許容されているので、コイルばね２２がこじれることなく、スムーズに伸縮可能になっている。最後に、所望のアキシアル荷重を負荷させる位置が得られたら、キー２５を軸方向に並んでいるキー溝３ｂ、４ｂ等に、はめ込んで固定する。なお、キー２５は、ナット３、４が相対的に、ねじ軸２の周りを回転しないように固定しつつ、所望のアキシアル荷重を負荷させる位置からは、コイルばね２２が伸びることができないように係止可能に打ち込まれる。換言すれば、各キー溝３ｂ、４ｂ等は、所望のアキシアル荷重が負荷される位置において、軸方向に並ぶようにして形成されている。
【００１８】
次に、ラジアル荷重負荷手段２８は、以下の手順によって組み付ける。まず、案内軸３３は、取り付け架台４０に固定ねじによって取り付けておく。案内軸３３は、ねじ軸２の真下となる位置に、且つそれと並行となるように取り付けておく。なお、可動体３２は案内軸３３上に予め相対移動可能に支持されている。次に、ナット３、４のフランジの外周面３ｅ、４ｅに、廻り止めブロック３０を取り付ける。廻り止めブロック３０は、先ず、ナット３、４を横に向けて固定ねじ３５を二本用いて連結する。次に、ナット３、４を下方に９０度回転させて廻り止めブロック３０を下向きに移動させる。この位置で、廻り止めブロック３０の下面３０ｃにスペーサ３１を介して可動体３２の上面３２ｃに、取り付けねじ３６を四本用いて連結する（図２参照）。
【００１９】
以上の構成において、モータ１３は、たとえば、ステッピングモータ等を用いて、ボールねじ１のナット３、４を往復移動させるように制御することによって耐久試験を行うことができる。
ところで、このスペーサ３１は、試験条件に合わせて厚さを変更可能である。図２に示すように、スペーサ３１は、厚いものを使用すればナット３、４を上方に押し上げるので強くラジアル荷重を負荷することができる。また、薄いものを使用すれば、弱くラジアル荷重を負荷することができる。よって、市場での使用条件に合わせて適宜、スペーサ３１を選定することで、実際に市場で使用されている状態に近似した試験を行うことができる。したがって、より実状に即した、的確なデータを提供できる。
【００２０】
しかも、このラジアル荷重負荷手段２８は、軌道部材２９と、廻り止めブロック３０が協動してナット３、４の回り止めとして機能するので、ナット３、４の回転規制部材として特段の部品を備える必要がないから、その分コストの上昇を招かないという利点もある。
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、アキシアル荷重負荷手段は、ばねを用いる方法に限定されるものではなく、ナット間にスペーサを介してもよい。また、ナットも二個使用しているが、勿論シングルナットにおいても使用可能であり、この場合、リードをシフトさせることによって荷重を負荷してもよい。
【００２１】
また、回転規制部材は、ラジアル荷重負荷手段を利用して実現しているが、専用の軌道を別途に用いても良い。また、実施形態では、直動装置を用いているが、これに限定されるものではない。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のボールねじ耐久試験装置によれば、アキシアル方向とラジアル方向から同時に負荷を加える手段を備えたため、実際に市場で使用されている状態に即したデータを提供できる。
特に、請求項３記載の発明によれば、ラジアル荷重負荷手段は、ナットの回り止めとしてはたらくので、ナットの回転規制部材として特段の部品を備える必要がないから、その分コストの上昇を招かないという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるボールねじ耐久試験装置の正面図である。
【図２】図１のＦ方向から見た矢視図である。
【図３】従来のボールねじ用耐久試験装置を説明する平面図である。
【符号の説明】
１・・・ボールねじ
２・・・ボールねじ軸
３・・・ボールねじナット
４・・・ボールねじナット
１０・・・ボールねじ用耐久試験装置
１１Ａ・・・サポート軸受け
１１Ｂ・・・サポート軸受け
１２・・・カップリング
１３・・・モータ
２０・・・アキシアル荷重負荷手段
２１・・・ばね案内板
２２・・・コイルばね
２３・・・ばね支持板
２４・・・スラスト軸受け
２５・・・キー
２８・・・ラジアル荷重負荷手段
２９・・・軌道部材（回転規制部材）
３０・・・廻り止めブロック（回転規制部材）
３１・・・スペーサ
４０・・・取り付け架台
【図１】
2004020520.tif 000003
【図２】
2004020520.tif 000004
【図３】
2004020520.tif 000005