(57)【要約】【課題】安価に製造し、かつ、厚みを薄く、軽量化、省スペース化したエンドキャップおよびそれを用いたボールねじを提供する。【解決手段】外周面に形成された螺旋状のボール転動溝４を有するねじ軸１と、内周面に形成された螺旋状のボール転動溝５および軸方向に貫通する貫通孔からなるボール戻し通路８を有するナット２と、前記ねじ軸１のボール転動溝４および前記ナット２のボール転動溝５が対向して形成される軌道６と前記ボール戻し通路８との間を連通させる戻し案内溝１２を有するエンドキャップ１０と、前記軌道６、前記戻し案内溝１２および前記ボール戻し通路８を転動しつつ循環する複数のボール３と、を有したボールねじにおける前記エンドキャップ１０において、前記エンドキャップ１０は板からなり、該板をプレス加工することによって前記戻し案内溝１２が形成されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に形成された螺旋状のボール転動溝を有するねじ軸と、内周面に形成された螺旋状のボール転動溝および軸方向に貫通する貫通孔からなるボール戻し通路を有するナットと、前記ねじ軸のボール転動溝および前記ナットのボール転動溝が対向して形成される軌道と前記ボール戻し通路との間を連通させる戻し案内溝を有するエンドキャップと、前記軌道、前記戻し案内溝および前記ボール戻し通路を転動しつつ循環する複数のボールと、を有したボールねじにおける前記エンドキャップにおいて、
前記エンドキャップは板からなり、該板をプレス加工することによって前記戻し案内溝が形成されていることを特徴とするボールねじ用エンドキャップ。
【請求項２】
請求項１に記載のエンドキャップを備えていることを特徴とするボールねじ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボールねじ用エンドキャップおよびボールねじに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ねじ軸とナットとの間に介在された複数のボールを循環させる構造として、ナットの両端にボールの方向転換路となる戻し案内溝を形成したエンドキャップを備えたボールねじがある。
このようなエンドキャップ式のボールねじとしては、例えば図５に示すものが知られている。なお、図５は、従来のボールねじを示す断面図であり、同図では、ナットおよびエンドキャップをナットの軸線を含む断面で切断した状態で示している。
【０００３】
同図に示すように、従来のボールねじは、外周面に形成された螺旋状のボール転動溝４を有するねじ軸１と、内周面に形成された螺旋状のボール転動溝５およびねじ軸１の軸方向の貫通孔からなるボール戻し通路８を肉厚部に有する円筒状のナット２とが、ねじ軸１のボール転動溝４およびナット２のボール転動溝５が対向して形成される軌道６内を転動する複数のボール３を介して螺合している。
【０００４】
そして、ナット２の両端面に、円板状のエンドキャップ１００が取付けねじ２０によって着脱可能に固定されている。エンドキャップ１００は、ナット２と接合する側の面に形成された湾曲した戻し案内溝１２によって軌道６とボール戻し通路８とを連通させている。
この構成において、ねじ軸１とナット２とが相対回転すると、ボール３が軌道６内を転動しつつ進み、ナット２端部のエンドキャップ１００に設けられた戻し案内溝１２およびナット２のボール戻し通路８を通り、もとの位置に再び戻るという循環を繰り返すようになっている。
従来、このエンドキャップ１００は、削り加工や、焼結、射出成形等によって製造されていた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−５０３６４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のエンドキャップ式のボールねじでは、エンドキャップが、削り加工や、焼結、射出成形等によって製造されていたため、加工工程が多く、コストが掛かっていた。また、エンドキャップの軸方向での厚みは、戻し案内溝を形成するために必要な厚みに加えてエンドキャップ自身を構成するための厚みが必要となる。そのため、従来のエンドキャップでは、軸方向での厚みが厚くなってしまっていた。そして、厚みが増えることによる質量の増加によって、エンドキャップとナットとを含めた質量も大きくなってしまう。そのため、ボールねじの作動性を良くするためにエンドキャップの軽量化が望まれていた。
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、安価に製造し、かつ、厚みを薄く、軽量化したエンドキャップおよびそれを用いたボールねじを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、外周面に形成された螺旋状のボール転動溝を有するねじ軸と、内周面に形成された螺旋状のボール転動溝および軸方向に貫通する貫通孔からなるボール戻し通路を有するナットと、前記ねじ軸のボール転動溝および前記ナットのボール転動溝が対向して形成される軌道と前記ボール戻し通路との間を連通させる戻し案内溝を有するエンドキャップと、前記軌道、前記戻し案内溝および前記ボール戻し通路を転動しつつ循環する複数のボールと、を有したボールねじにおける前記エンドキャップにおいて、前記エンドキャップは板からなり、該板をプレス加工することによって前記戻し案内溝が形成されていることを特徴としている。
【０００８】
請求項１に係る発明によれば、エンドキャップを板としてプレス加工によって戻し案内溝を形成しているので、エンドキャップを安価にできる。そして、エンドキャップの軸方向での厚みは、戻し案内溝を形成するために必要な厚みに加えて板の厚みでよい。そのため、エンドキャップの厚みを薄くすることができる。そして、エンドキャップの厚みを薄くしたことによる質量の低減によって、エンドキャップを軽量化できる。
【０００９】
また、請求項２に係る発明は、ボールねじにおいて請求項１に記載のエンドキャップを備えていることを特徴としている。
請求項２に係る発明によれば、請求項１に記載のエンドキャップを備えたボールねじとしているので、ボールねじを安価にできる。そして、エンドキャップとナットとを含めた軸方向での長さを短くすることができる。また、作動部（エンドキャップを装着したナット）を軽量化できる。そのため、ボールねじの作動性を良くすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るエンドキャップを装着したボールねじおよびエンドキャップならびにエンドキャップの製造方法の一実施形態を説明する。なお、以下の説明において、図５に示した従来のエンドキャップ式のボールねじと同一の部分については、同一の符号を用いて説明し、図示を省略する。
【００１１】
まず、本発明に係るエンドキャップを装着したボールねじについて説明する。図１は、本発明に係るエンドキャップ式のボールねじの概略説明図である。図１において、図１（ａ）は、本発明のエンドキャップ１０を装着したボールねじを説明するナットの一部を破断して示す平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）でのボールねじの右側面図であり、同図では、ねじ軸を省略して示している。
【００１２】
このボールねじは、ねじ軸１とナット２とボール３とエンドキャップ１０とから主に構成されている。
ねじ軸１は、その外周面に所定のリードを有する螺旋状のボール転動溝４が形成されている。このボール転動溝４は断面略半円状で、ボール３とボール転動溝４とが２点接触するように２つの円弧（ゴシックアーク溝）、又は、一点接触するように一つの円弧（単一の曲率半径を持つ単一Ｒ（アール）溝）からなっている。
【００１３】
ナット２は、略円筒状をなし、ナット２の内径は、ねじ軸１が所定の隙間をもって嵌めらるようにねじ軸１の外径よりも大きい。ナット２の端部には、案内対象と結合するためのフランジ２５を有する。ナット２の内周面には、ねじ軸１のリードと等しいリードを有する螺旋状のボール転動溝５が形成される。このボール転動溝５も断面略半円状で、その曲率半径はボール３の半径よりも若干大きく、ゴシックアーク溝、又は、単一Ｒ溝からなっている。また、ナット２の肉厚部には、軸方向に連通する貫通孔からなるボール戻し通路８が設けられている。
【００１４】
ねじ軸１の外径に形成された螺旋状のボール転動溝４と、ナット２の内径に形成された螺旋状のボール転動溝５とが対向して軌道６が形成される。そして、複数のボール３が、この軌道６内に充填配置されている。このようにして、ねじ軸１のボール転動溝４およびナット２のボール転動溝５が対向して形成される軌道６内を転動する複数のボール３を介してねじ軸１およびナット２が螺合している。
【００１５】
ナット２の両側面には、エンドキャップ１０がそれぞれ固定される。そして、エンドキャップ１０に形成された戻し案内溝１２は、ナット２に形成された貫通孔からなるボール戻し通路８と連通するように設けられており、複数のボール３は、ナット２の端部（図１の左端）において、エンドキャップ１０に形成された戻し案内溝１２でボール３が反転して循環するようになっている。すなわち、エンドキャップ１０の戻し案内溝１２で反転されたボール３は、ナット２に形成された軸方向に延びるボール循環用のボール戻し通路８を転動し、他方（図１の右端）のエンドキャップ１０に戻り、このエンドキャップ１０に形成された戻し案内溝１２を経由して軌道６内に再び戻されて循環する。このように、軌道６の両端を連通するボール循環用の無限循環経路をナット２と、このナット２の両端に装着した二つのエンドキャップ１０とで形成している。
【００１６】
なお、このボールねじは、上記の無限循環経路を対称位置に４経路備えており、それぞれにボール３を介装して循環させる四条ねじ構造とした場合の例である。なお、以下の説明では、ナット２に形成されたボール戻し通路８およびエンドキャップ１０に形成された戻し案内溝１２は対称位置に４経路同様に形成されているので、その一経路について説明する。
【００１７】
次に、図２、３を参照して本発明に係るエンドキャップ１０の構成を説明する。なお、図２（ａ）はエンドキャップの平面図、（ｂ）は同右側面図、（ｃ）は図２（ａ）での同Ａ方向矢視図、図３は図２（ａ）でのエンドキャップの要部拡大平面図である。
図２に示すように、エンドキャップ１０は、金属板をプレス加工して形成されており、エンドキャップ１０の一端側に、上述したナット２への装着部となる取付け鍔部１１がナット２の外径に合わせて円環状に形成されている。そして、ボール３を循環させる通路として所定の曲率をもった戻し案内溝１２と、その戻し案内溝１２と取り付け鍔部１１とを連結するための絞り面１３とから形成されている。このエンドキャップ１０では、戻し案内溝１２を所定の位置に４箇所備えており、対向する戻し案内溝１２同士によって上記無限循環路を４経路構成することができる。
【００１８】
戻し案内溝１２は、ナット２の端面側に向けて開口した長溝である。この長溝の長手方向に連続する形状は、ボール３の外径より僅かに大きい内径で断面略Ｕ字形状に絞り加工されている。また、この長溝を側面から見た形状は、ナット２のボール戻し通路８の端部と軌道６とを転動するボール３の進路を円滑に連通させるように、ねじ軸１の回りに、軌道６の螺旋方向に沿って円弧形状に形成される（図２（ｃ）参照）。この円弧形状の深さは、ボール戻し通路８との連通部では最も深く、軌道６との連通部では最も浅くなるように、溝深さを連続的に変化させて形成されている。すなわち、戻し案内溝１２長手方向でのエンドキャップ１０内径端側のボール掬い上げ部１４からエンドキャップ１０径方向の外周部に向かって長溝の深さが深くなるように絞り加工されている。そして、前述の断面略Ｕ字形状と一体となって戻し案内溝１２を形成している。
【００１９】
なお、エンドキャップ１０の内径は、ねじ軸１との間に隙間が生じる程度にねじ軸１の外径よりも若干大きく形成されている。また、符号１５はエンドキャップ１０をナット２に取り付けるための取り付け孔である。取り付け孔１５は、ナット２の取り付けタップ穴の位置に合わせて取り付け鍔部１１の同一円周上に均等に４箇所形成されている。
【００２０】
次に、このエンドキャップ１０をナット２へ組み付ける方法およびその装着状態について、図１を参照して説明する。
エンドキャップ１０は、ナット２の両側面に装着する。装着は、エンドキャップ１０をナット２のタップ穴（図示せず）に合わせて取付け孔１５に取付けねじ２０を挿入し、ねじによって固定される。これにより、ナット２に対するエンドキャップ１０の位置が決まる。このとき、エンドキャップ１０は、円筒状をしたナット２の一方の端面およびその反対端面に、それぞれエンドキャップ１０の取り付け鍔部１１が取付けねじ２０によって取り付けられる。
【００２１】
次に、本発明に係るエンドキャップの製造方法を図４を参照して説明する。図４は、エンドキャップ１０のプレス工程の説明図である。
エンドキャップ１０のプレス加工に使用するプレス装置は、通常のものを用いているので詳細な説明は省略するが、プレス装置としては、例えば、複数工程ごとにそれぞれ独立した型を並列に配列し、その独立した工程間をプレス機械と同期した搬送機構によってワークを移動させ、自動加工をするロボット型プレス装置や、複数工程ごとにそれぞれ独立した型を一台のプレス機械内に配列し、プレス部と同期した搬送機構によってワークを移動させ、ワークを連続的に自動加工するトランスファー型プレス装置、又は、順送型プレス装置等が使用しうる。
【００２２】
図４（ａ）に、プレス加工前の状態を示す。図中の符号３０は、素材としての金属板である。この金属板３０には、弾性力を有する薄板材のステンレス帯板、銅帯板等を使用している。金属板３０は、プレス装置の所定の供給位置に配置される。
符号３０ａは、エンドキャップ１０の製造時の打ち抜き部である成形部（ワーク）を示している。この成形部３０ａの金属板３０上の位置等は、エンドキャップ１０製造用のプレス装置の送りピッチ等によって適宜決定される。
【００２３】
エンドキャップ１０は、主に以下の工程を経て製造される。
最初に、同図（ｂ）に示すように、金属板３０から、エンドキャップ１０となる円盤状をしたおよその形状の外形抜きＢをする（工程１＝外形抜き工程）。
次に、同図（ｃ）に示すように、円盤形状からさらに中央部の孔形状を抜いて円環形状にする中央孔抜きＣをする（工程２＝中央孔抜き工程）。
【００２４】
次に、同図（ｄ）に示すように、円環形状の略内周側に絞り押しを行い、段形状絞りＤをする（工程３＝段形状絞り工程）。
次に、同図（ｅ）に示すように、戻し案内溝１２として必要な上述した所定の形状に戻し案内溝絞りＥの深絞りを行う（工程４＝戻し案内溝絞り工程）。
次に、同図（ｆ）に示すように、ナット２の外径形状に合わせて、エンドキャップ１０外周の取り付け鍔部１１となる平坦部を残して、余材部分を取り去る外形仕上げＦをする（工程５＝外形仕上げ工程）。
【００２５】
次に、同図（ｇ）に示すように、ナット２の内径形状に合わせて、エンドキャップ１０内周のボール掬い上げ部１４となる形状を残して、余材部分を取り去る中央孔の仕上げＧをする（工程６＝中央孔仕上げ工程）。
最後に、同図（ｈ）に示すように、ナット２へ装着し固定するための取付けねじ２０を取り付ける取付け孔１５をエンドキャップ１０外周の取り付け鍔部１１に対して４箇所同時にねじ取付け孔抜きＨをする（工程７＝固定部成形工程）。
【００２６】
以上の７工程を経てエンドキャップ１０が完成する。なお、プレス加工後の工程、例えば、ショットピーニングや、仕上げバレル等については、通常の方法によるので説明を省略する。
以上説明したように、本発明に係るエンドキャップ１０の製造方法によれば、枚葉あるいはロール状の一枚の金属板３０から所定の抜き形となし、これを移動させながら、所定の金型による連続したプレス加工でエンドキャップ１０を一体形成することができる。そのため、エンドキャップ１０の部品点数は一点であり、二次的に行われる加工工程を省略して製造することができる。したがって、安定した品質で量産することが可能であり、かつ、材料費および加工コストの低減、省スペース化を図ることができる。
【００２７】
そして、本発明に係るエンドキャップ１０は、上述したプレス工程を経て金属板３０からプレス加工されている。そのため、戻し案内溝１２が複雑な形状でも容易に量産可能である。そして、エンドキャップ１０を形成している金属板の剛性は高いからエンドキャップ１０の破損、変形、摩耗を低減させ、長寿命なエンドキャップ１０を提供することができる。
【００２８】
そして、本発明に係るボールねじでは、上述のエンドキャップの製造方法によって製造したエンドキャップ１０を備えている。そのため、ボールねじのコストを低減することができる。また、エンドキャップ１０を形成している金属板は薄肉であるが、絞り加工によって全体的な強度が大きくなるように形成されている。そのため、エンドキャップの軸方向での厚みは、戻し案内溝１２を形成するために必要な厚みに加えて金属板３０の厚みでよいため、エンドキャップ１０とナット２とを含めた軸方向での長さを短くすることができる。そして、エンドキャップ１０の厚みを薄くしたことによる質量の低減、省スペース化によって、作動部（エンドキャップ１０を装着したナット２）を軽量化できる。そのため、ボールねじの作動性を良くすることができる。
【００２９】
なお、上記実施形態では、図１〜図４に示す形状を備えたエンドキャップ１０を使用したボールねじおよびエンドキャップ１０ならびにエンドキャップ１０の製造方法について説明したが、本発明に係るエンドキャップ１０を使用したボールねじおよびエンドキャップ１０ならびにエンドキャップ１０の製造方法はこれに限定されるものではない。
【００３０】
例えば、上記実施形態では、取付けねじ２０によってエンドキャップ１０をナット２に固定しているが、例えばエンドキャップ１０の外周側に弾性的な係止部を複数形成し、他方に被係止部を設け、両者を係合させて固定する等、任意の固定方法とすることができる。
また、ねじ軸１の外径に形成された螺旋状のボール転動溝４と、ナット２の内径に形成された螺旋状のボール転動溝５とが対向して形成される軌道６を四条ねじ構造とした場合を例示しているが、これに限定されるものではなく、例えば一条ねじ構造としてもよい。
【００３１】
また、ボールねじの軌道６は、ゴシックアーク溝、又は、単一Ｒ溝から構成されているが、サーキュラーアーク溝やこれらの組み合わせから構成してもよい。また、戻し案内溝１２は、ボール戻し通路８と連通させてボール３の循環が円滑に行われるように、ナット２の端面とエンドキャップ１０とにまたがって形成してもよい。
【００３２】
また、エンドキャップ１０に形成された戻し案内溝１２とボール戻し通路８との位置合せのために、ナット２とエンドキャップ１０との接触面にピンを装着したり、あるいは、位置決め突部とこれに嵌合する位置決め凹部とを形成してもよい。これらを嵌合させることにより位置決めさせればエンドキャップ１０の固定位置のばらつきをより抑えることができる。
【００３３】
また、エンドキャップ１０を形成する板は、ステンレス帯板を使用しているが、その他の金属板も適用できる。また、弾性があり塑性加工可能な板材であれば、樹脂等を使用してもよい。しかし、コスト、耐衝撃性、製造の容易さ等の点からは、金属板を使用するのが好適である。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、安価に製造し、かつ、厚みを薄く、軽量化、省スペース化したエンドキャップおよびそれを用いたボールねじを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるボールねじの一部破断平面図である。
【図２】本発明の一実施形態におけるエンドキャップの説明図（ａ）〜（ｃ）である。
【図３】図２の一部分を拡大した説明図である。
【図４】本発明の一実施形態におけるエンドキャップの成形工程の説明図である。
【図５】従来のエンドキャップ式のボールねじの説明図である。
【符号の説明】
１    ねじ軸
２    ナット
３    ボール
４    （ねじ軸の）ボール転動溝
５    （ナットの）ボール転動溝
６    軌道
８    ボール戻し通路
１０    エンドキャップ
１１    取り付け鍔部
１２    戻し案内溝
１３    絞り面
１４    ボール掬い上げ部
１５    取り付け孔
２０    取付けねじ
２５    フランジ
３０    金属板（素材）
１００    エンドキャップ
【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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