(57)【要約】【課題】超高速回転で用いる場合においても安定した作動を確保できるボールねじ装置を提供する。【解決手段】外周面にねじ溝１１を有するねじ軸１２と、該ねじ溝１１に対応するねじ溝１３を内周面に有すると共に軸方向に貫通するボール戻し通路１６を有し、且つ両端部に切欠き１７を有してねじ軸１２に螺合されるナット１４と、両ねじ溝１１，１３間とボール戻し通路１６とを連通させるボール循環通路２１を切欠き１７と共に構成するためボール循環溝２０を有して該切欠き１７に嵌合固定される循環こま３０と、両ねじ溝１１，１３間、ボール循環通路２１及びボール戻し通路１６を転動しつつ循環可能に配設された多数のボール１５とを備えたボールねじ装置において、循環こま３０のボール循環溝２０の表面を該循環こま３０の材質の強度より高強度の高強度材３１で形成する。【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、該ねじ軸のねじ溝に対応するねじ溝を内周面に有すると共に軸方向に貫通するボール戻し通路を有し、且つ両端部に前記ボール戻し通路の端部が開口する切欠きを有して前記ねじ軸に螺合されるナットと、前記両ねじ溝間と前記ボール戻し通路とを連通させるボール循環通路を前記ナットの切欠きと共に構成するボール循環溝を有して該切欠きに嵌合固定される循環こまと、前記両ねじ溝間、前記ボール循環通路および前記ボール戻し通路を転動しつつ循環可能に配設された多数のボールとを備えたボールねじ装置において、
前記循環こまの少なくとも前記ボール循環溝の表面を該循環こまの材質の強度より高強度の高強度材で形成したことを特徴とするボールねじ装置。
【請求項２】
前記高強度材が金属材であることを特徴とする請求項１記載のボールねじ装置。
【請求項３】
前記高強度材の表面硬度をＨＲＣ３５以上としたことを特徴とする請求項１又は２記載のボールねじ装置。
【請求項４】
前記循環こまと前記高強度材が一体に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のボールねじ装置。
【請求項５】
前記循環こまの全体を前記高強度材で形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のボールねじ装置。
【請求項６】
外周面に螺旋状のねじ溝を有するねじ軸と、該ねじ軸のねじ溝に対応するねじ溝を内周面に有すると共に軸方向に貫通するボール戻し通路を有し、且つ両端部に前記ボール戻し通路の端部が開口する切欠きを有して前記ねじ軸に螺合されるナットと、前記両ねじ溝間と前記ボール戻し通路とを連通させるボール循環通路を前記ナットの切欠きと共に構成すべく該切欠きに嵌合固定される循環こまと、前記両ねじ溝間、前記ボール循環通路および前記ボール戻し通路を転動しつつ循環可能に配設された多数のボールとを備えたボールねじ装置において、
前記切欠きの径方向内面に剥離防止用プレートを装着して該プレート面を該切欠きのボール走行面としたことを特徴とするボールねじ装置。
【請求項７】
外周面に螺旋状のねじ溝を有するねじ軸と、該ねじ軸のねじ溝に対応するねじ溝を内周面に有すると共に軸方向に貫通するボール戻し通路を有し、且つ両端部に前記ボール戻し通路の端部が開口する切欠きを有して前記ねじ軸に螺合されるナットと、前記両ねじ溝間と前記ボール戻し通路とを連通させるボール循環通路を前記ナットの切欠きと共に構成すべく該切欠きに嵌合固定される循環こまと、前記両ねじ溝間、前記ボール循環通路および前記ボール戻し通路を転動しつつ循環可能に配設された多数のボールとを備えたボールねじ装置において、
前記ナットに軸方向に貫通する孔を形成し、該孔の内周面より低摩擦の内周面を有する循環チューブを前記孔に挿入して該循環チューブ内を前記ボール戻し通路としたことを特徴とするボールねじ装置。
【請求項８】
前記循環チューブと前記循環こまとを一体に形成したことを特徴とする請求項７記載のボールねじ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば産業機械等に用いられるボールねじ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のボールねじ装置としては、例えば図１０に示すものが知られている。
このボールねじ装置１０は、外周面に螺旋状のねじ溝１１を有して軸方向に延びるねじ軸１２に、内周面に該ねじ溝１１に対応する螺旋状のねじ溝１３を有するナット１４が螺合されている。ナット１４のねじ溝１３とねじ軸１２のねじ溝１１とは互いに対向して両者の間に負荷軌道を形成しており、該負荷軌道には転動体としての多数のボール１５が転動可能に装填されている。
【０００３】
ナット１４の壁部には軸方向に貫通するボール戻し通路１６が形成されており、また、ナット１４の両端部にはボール戻し通路１６の端部が開口する切欠き１７がそれぞれ形成されている（図１１参照）。該切欠き１７には、前記ボール戻し通路１６と前記両ねじ溝１１，１３間の負荷軌道とを連通するための循環こま１８が嵌合固定されている。
【０００４】
循環こま１８は、図１２に示すように、前記ボール戻し通路１６と前記両ねじ溝１１，１３間の負荷軌道との間を連通する湾曲状のボール循環溝２０が形成されており、該ボール循環溝２０の先端には両ねじ溝１１，１３間の負荷軌道を転動するボール１５をすくい上げるタング部１９が設けられている。ボール循環溝２０と、前記切欠き１７の径方向内面に設けられたボール径より幅広のボール走行面１７ａとによってボール１５の循環通路２１を形成しており、該ボール循環通路２１と、前記両ねじ溝１１，１３間の負荷軌道および前記ボール戻し通路１６とによってボール１５の無限循環通路を形成している。
そして、ねじ軸１２（又はナット１４）の回転により、ナット１４（又はねじ軸１２）がボール１５の転動を介して軸方向に移動するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ナット１４の切欠き１７に嵌合される循環こま１８は、その精度を確保する面から合成樹脂の成形体で形成されことが多い。しかしながら、合成樹脂成形体の多くは強度的に脆く、ボールねじ装置を超高速回転で使用した場合にボール１５の衝突力等により破損して作動性に悪影響を及ぼす虞れがある。また、合成樹脂成形体は真空中や高い温度環境下で使用する場合は制限があり、使用できないことがある。
また、ボール循環通路２１をボール１５が循環する際に切欠き１７のボール走行面１７ａでボール１５に作用する遠心力を受けることになるため、ボールねじ装置を超高速回転で使用した場合に、ボール走行面１７ａに剥離が生じてボール１５の循環不良により作動性に悪影響を及ぼす虞れがある。
【０００６】
更に、通常、ナット１４は金属製とされているので、ナット１４に形成されたボール戻し通路１６の内周面は金属面となり、従って、ボールねじ装置を超高速回転で使用した場合に、ボール戻し通路１６を循環するボール１５と該ボール戻し通路１６の内周面との間のすべり抵抗が増加すると共に、該すべり抵抗によりボール１５が劣化して作動性に悪影響を及ぼす虞れがある。
本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、超高速回転で用いる場合においても安定した作動を確保することができるボールねじ装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【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に係る発明は、外周面に螺旋状のねじ溝を有するねじ軸と、該ねじ軸のねじ溝に対応するねじ溝を内周面に有すると共に軸方向に貫通するボール戻し通路を有し、且つ両端部に前記ボール戻し通路の端部が開口する切欠きを有して前記ねじ軸に螺合されるナットと、前記両ねじ溝間と前記ボール戻し通路とを連通させるボール循環通路を前記ナットの切欠きと共に構成するボール循環溝を有して該切欠きに嵌合固定される循環こまと、前記両ねじ溝間、前記ボール循環通路および前記ボール戻し通路を転動しつつ循環可能に配設された多数のボールとを備えたボールねじ装置において、
前記循環こまの少なくとも前記ボール循環溝の表面を該循環こまの材質の強度より高強度の高強度材で形成したことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１において、前記高強度材が金属材であることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１又は２において、前記高強度材の表面硬度をＨＲＣ３５以上としたことを特徴とする。
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか一項において、前記循環こまと前記高強度材が一体に形成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項５に係る発明は、請求項１〜３のいずれか一項において、前記循環こまの全体を前記高強度材で形成したことを特徴とする。
請求項６に係る発明は、外周面に螺旋状のねじ溝を有するねじ軸と、該ねじ軸のねじ溝に対応するねじ溝を内周面に有すると共に軸方向に貫通するボール戻し通路を有し、且つ両端部に前記ボール戻し通路の端部が開口する切欠きを有して前記ねじ軸に螺合されるナットと、前記両ねじ溝間と前記ボール戻し通路とを連通させるボール循環通路を前記ナットの切欠きと共に構成すべく該切欠きに嵌合固定される循環こまと、前記両ねじ溝間、前記ボール循環通路および前記ボール戻し通路を転動しつつ循環可能に配設された多数のボールとを備えたボールねじ装置において、
前記切欠きの径方向内面に剥離防止用プレートを装着して該プレート面を該切欠きのボール走行面としたことを特徴とする。
【００１０】
請求項７に係る発明は、外周面に螺旋状のねじ溝を有するねじ軸と、該ねじ軸のねじ溝に対応するねじ溝を内周面に有すると共に軸方向に貫通するボール戻し通路を有し、且つ両端部に前記ボール戻し通路の端部が開口する切欠きを有して前記ねじ軸に螺合されるナットと、前記両ねじ溝間と前記ボール戻し通路とを連通させるボール循環通路を前記ナットの切欠きと共に構成すべく該切欠きに嵌合固定される循環こまと、前記両ねじ溝間、前記ボール循環通路および前記ボール戻し通路を転動しつつ循環可能に配設された多数のボールとを備えたボールねじ装置において、
前記ナットに軸方向に貫通する孔を形成し、該孔の内周面より低摩擦の内周面を有する循環チューブを前記孔に挿入して該循環チューブ内を前記ボール戻し通路としたことを特徴とする。
請求項８に係る発明は、請求項７において、前記循環チューブと前記循環こまとを一体に形成したことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。図１は本発明の第１の態様の実施の形態の一例であるボールねじ装置を説明するための要部断面図、図２及び図３は循環こまの一例を示す図、図４は高強度材の一例としての金属製ボール循環溝形成部材を示す図、図５は本発明の第２の態様の実施の形態の一例であるボールねじ装置を説明するための要部斜視図、図６〜図９は本発明の第３の態様の実施の形態であるボールねじ装置を説明するための図である。なお、各実施の形態共に、図１０〜図１２で既に説明した従来のボールねじ装置と重複する部分については、各図に同一符号を付して説明を省略する。
【００１２】
まず、本発明の第１の態様の実施の形態の一例であるボールねじ装置から説明すると、このボールねじ装置は、図１〜図３に示すように、ナット１４の切欠き１７に嵌合固定される循環こま３０を合成樹脂成形体として、該循環こま３０のボール循環溝２０の部分を合成樹脂成形体の強度より高強度の金属製のボール循環溝形成部材（高強度材）３１で形成している。
【００１３】
このボール循環溝形成部材３１は、例えば板金等のプレス成形により形成されて循環こま３０と一体に成形されるもので、図４に示すように、前記ボール戻し通路１６と前記両ねじ溝１１，１３間の負荷軌道との間を連通する湾曲状のボール循環溝２０が形成され、該ボール循環溝２０の先端に両ねじ溝１１，１３間の負荷軌道を転動するボール１５をすくい上げるタング部１９が設けられている。また、この実施の形態では、ボール循環溝形成部材３１の表面硬度はＨＲＣ３５以上とされている。
【００１４】
このようにこの実施の形態では、合成樹脂成形体からなる循環こま３０のボール循環溝２０の部分を該合成樹脂成形体の強度より高強度の金属製のボール循環溝形成部材３１で形成しているので、ボールねじ装置を超高速回転で使用した場合にボール１５がボール循環溝２０に衝突しても、従来のように、循環こま３０が破損することなく、安定した作動を確保することができる。
【００１５】
なお、この実施の形態では、該循環こま３０のボール循環溝２０の部分のみを高強度材で形成した場合を例に採ったが、これに代えて、循環こま３０の全体を高強度材（例えば金属焼結体）で形成してもよい。このようにすると、真空中や高い温度環境下でボールねじ装置を使用する場合に、循環こま３０の劣化や破損を良好に防止することができる。
【００１６】
次に、図５を参照して、本発明の第２の態様の実施の形態の一例であるボールねじ装置を説明する。
このボールねじ装置は、ナット１４の端部に形成された切欠き１７の径方向内面を通常より深く形成し、それにより空いた空間に例えば超硬合金プレート等の剥離防止用プレート４０を装着して該プレート４０面を切欠き１７のボール走行面１７ａとしたものである。
【００１７】
このようにこの実施の形態では、ボール循環通路２１を循環するボール１５の遠心力を受ける切欠き１７のボール走行面１７ａが超硬合金プレート等の剥離防止用プレート４０面とされているため、ボールねじ装置を超高速回転で使用した場合においても、ボール走行面１７ａに剥離が生じることなく、ボール１５がボール循環通路２１内をスムースに循環して安定した作動を確保することができる。
【００１８】
次に、図６及び図７を参照して、本発明の第３の態様の実施の形態であるボールねじ装置を説明する。
このボールねじ装置は、ナット１４の軸方向に貫通して端部が切欠き１７に開口する孔５１を形成し、この孔５１に、孔５１の内周面より低摩擦の内周面を有する循環チューブ５０を挿入して該循環チューブ５０内をボール戻し通路１６としたものである。
【００１９】
このようにこの実施の形態では、ボール戻し通路１６の内周面がナット１４に直に開けた孔５１の内周面より低摩擦の面とされているので、ボールねじ装置を超高速回転で使用した場合においても、ボール戻し通路１６を循環するボール１５と該ボール戻し通路１６の内周面との間のすべり抵抗が軽減されてボール戻し通路１６内でボール１５をスムースに循環させることができると共に、すべり抵抗によるボール１５の劣化を防止することができ、安定した作動を確保することができる。
【００２０】
なお、この実施の形態では、循環チューブ５０をボール戻し通路１６と略同一長さとして該循環チューブ５０と循環こま１８とを別々にした場合を例に採ったが、これに代えて、図８及び図９に示すように、ボール戻し通路１６の略半分の長さの循環チューブ６０と循環こま１８とを一体に形成し、ナット１４の両端側からそれぞれ循環こま１８と一体の循環チューブ６０を孔５１に挿入すると共に循環こま１８を切欠き１７に嵌合して各循環チューブ６０の先端をボール戻し通路１６の中央部で突き合わせるようにしてもよい（図８の符号７０に突き合わせ位置を示す）。
このようにすると、部品点数を削減できるので、組み立て作業の容易化を図ることができる。
【００２１】
【発明の効果】
上記の説明から明らかなように、請求項１〜４の発明によれば、循環こまのボール循環溝を循環こまの強度より高強度の高強度材で形成しているので、ボールねじ装置を超高速回転で使用した場合にボールがボール循環溝に衝突しても、従来のように、循環こまが破損することなく、安定した作動を確保することができる。
【００２２】
請求項５の発明では、請求項１〜４のいずれか一項の発明に加えて、循環こまの全体を高強度材で形成することで、真空中でのアウトガスの発生や高い温度環境下でボールねじ装置を使用する場合に、循環こまの劣化や破損を良好に防止することができる。
請求項６の発明では、ボール循環通路を循環するボールの遠心力を受ける切欠きのボール走行面が剥離防止用プレート面とされているため、ボールねじ装置を超高速回転で使用した場合においても、ボール走行面に剥離が生じることなく、ボールがボール循環通路内をスムースに循環して安定した作動を確保することができる。
【００２３】
請求項７の発明では、ボール戻し通路の内周面がナットに直に開けた孔の内周面より低摩擦の面とされているので、ボールねじ装置を超高速回転で使用した場合においても、ボール戻し通路を循環するボールと該ボール戻し通路の内周面との間のすべり抵抗が軽減されてボール戻し通路内でボールをスムースに循環させることができると共に、すべり抵抗によるボールの劣化を防止することができ、安定した作動を確保することができる。
請求項８の発明では、請求項７の発明に加えて、循環チューブと循環こまとを一体に形成することで、部品点数を削減できるので、組み立て作業の容易化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の態様の実施の形態の一例であるボールねじ装置を説明するための要部断面図である。
【図２】図１のボールねじ装置に用いる循環こまの一例を示す全体斜視図である。
【図３】図２の循環こまを示す図であり、（ｂ）は正面図、（ａ）は（ｂ）の左側面図、（ｃ）は（ｂ）の右側面図である。
【図４】高強度材の一例としての金属製ボール循環溝形成部材を示す図であり、（ｂ）は正面図、（ａ）は（ｂ）の左側面図、（ｃ）は（ｂ）の右側面図である。
【図５】本発明の第２の態様の実施の形態の一例であるボールねじ装置を説明するための要部斜視図である。
【図６】本発明の第３の態様の実施の形態の一例であるボールねじ装置を説明するための要部断面図である。
【図７】ナット、循環チューブ及び循環こまの分解斜視図である。
【図８】本発明の第３の態様の他の実施の形態であるボールねじ装置を説明するための要部断面図である。
【図９】ナット及び循環チューブと一体とされた循環こまの分解斜視図である。
【図１０】従来のボールねじ装置を説明するための要部断面図である。
【図１１】図１０のボールねじ装置のナットと循環こまの分解斜視図である。
【図１２】図１１の循環こまを示す図であり、（ｂ）は正面図、（ａ）は（ｂ）の左側面図、（ｃ）は（ｂ）の右側面図である。
【符号の説明】
１１…ねじ溝（ねじ軸側）
１２…ねじ軸
１３…ねじ溝（ナット側）
１４…ナット
１５…ボール
１６…ボール戻し通路
１７…切欠き
１７ａ…ボール走行面
１８…循環こま
２０…ボール循環溝
２１…ボール循環通路
３０…循環こま
３１…ボール循環溝形成部材（高強度材）
４０…剥離防止用プレート
５０…循環チューブ
５１…孔
６０…循環チューブ
【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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【図９】
2004340220.tif 000011
【図１０】
2004340220.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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