(57)【要約】【課題】各ボールの間に配置されたスペーサがバリ等の突起物に引っ掛かって大きく傾いたり、倒れたりすることを防止して信頼性の向上を図ることのできるボールねじを提供する。【解決手段】ねじ軸１１のボールねじ溝とナット１２のボールねじ溝との間に形成されたボール転動路内およびリターンチューブ１６内に形成されたボール戻し路内に弾性変形自在な帯状連結体２２を設け、各スペーサ１７を帯状連結体２２により直列に連結する。【選択図】　図５
2004019860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に螺旋状のボールねじ溝を有するねじ軸と、前記ボールねじ溝に対向する螺旋状のボールねじ溝を内周面に有するナットと、前記ねじ軸及び前記ナットの前記ボールねじ溝間に形成されたボール転動路を転動する多数のボールと、これらのボールを前記ボール転動路に戻すためのボール戻し路を有するボール戻し部材とを備えてなり、前記各ボールの間に円盤状のスペーサをそれぞれ配置したボールねじにおいて、
前記ボール転動路内および前記ボール戻し路内に弾性変形自在な帯状連結体を設け、前記各スペーサを前記帯状連結体により直列に連結したことを特徴とするボールねじ。
【請求項２】
前記ねじ軸の外周面に形成された前記ボールねじ溝に案内溝を前記ボールねじ溝の長手方向に沿って設け、前記帯状連結体を前記案内溝内に収容したことを特徴とする請求項１記載のボールねじ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械等においてモータ等の回転運動を直線運動に変換する手段として用いられるボールねじに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のボールねじは、ねじ軸と、このねじ軸の外周に隙間を持たせて嵌合するナットとを備えており、ねじ軸またはナットのいずれか一方が回転するとナットに組み込まれた多数のボールがねじ軸の外周面とナットの内周面に相対向して形成された螺旋状のボールねじ溝間を転動するようになっている。また、この種のボールねじはリターンチューブ等のボール戻し部材を備えており、ねじ軸とナットのボールねじ溝間に形成されたボール転動路を転動したボールはボール戻し部材内に入り、このボール戻し部材内に形成されたボール戻し路を転動してボール転動路に戻されるようになっている。
【０００３】
このようなボールねじは、ねじ軸やナットに加工精度のバラツキがあると隣り合うボール間にボールの公転速度差が生じる。これにより、隣り合うボール同士が衝突して競り合う結果、ボールの局部的な摩擦損失や作動性の低下などを引き起こすことがある。そこで、特開２０００−１２０８２５号公報に記載のボールねじでは、上記の不具合を解消するために、各ボールの間に円盤状のスペーサを配置し、これらのスペーサで隣り合うボール間に発生する競り合い力を低減するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報に開示されたボールねじでは、ボールの公転速度差によりスペーサとボールとの間に大きな隙間が生じると、各ボールの間に配置されたスペーサがバリ等の突起物に引っ掛かって大きく傾いたり、倒れたりすることがあり、スペーサの倒れ現象によってボールねじの作動がロックされる可能性があった。
【０００５】
そこで本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、各ボールの間に配置されたスペーサがバリ等の突起物に引っ掛かって大きく傾いたり、倒れたりすることを防止して信頼性の向上を図ることのできるボールねじを提供することを目的とする。
【０００６】
【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、本発明は、外周面に螺旋状のボールねじ溝を有するねじ軸と、前記ボールねじ溝に対向する螺旋状のボールねじ溝を内周面に有するナットと、前記ねじ軸及び前記ナットの前記ボールねじ溝間に形成されたボール転動路を転動する多数のボールと、これらのボールを前記ボール転動路に戻すためのボール戻し路を有するボール戻し部材とを備えてなり、前記各ボールの間に円盤状のスペーサをそれぞれ配置したボールねじにおいて、前記ボール転動路内および前記ボール戻し路内に弾性変形自在な帯状連結体を設け、前記各スペーサを前記帯状連結体により直列に連結したことを特徴とする。
【０００７】
このような構成によると、隣り合うスペーサ同士の間隔が帯状連結体によって一定に保持される。従って、加工精度のバラツキ等により隣り合うボール間にボールの公転速度差が生じてもボールとスペーサとの間に大きな隙間が生じることがないので、各ボールの間に配置されたスペーサがバリ等の突起物に引っ掛かって大きく傾いたり、倒れたりすることを防止することができる。また、ボール戻し部材がリターンチューブの場合には、リターンチューブにタング部を設けなくてもボールをすくい上げることができる。これにより、タング部が不要となるので、ボールとタング部との衝突に起因する騒音や振動等の発生を防止することができる。
【０００８】
この場合、請求項２記載の発明のように、ねじ軸の外周面に形成されたボールねじ溝に案内溝を設け、この案内溝内に帯状連結体を収容してもよく、このような構成とすることにより、ボール転動路を転動するボールが帯状連結体と干渉し合うことがないので、ボールと帯状連結体との干渉によるボールねじの作動性の低下を防止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１乃至図９は本発明の第１の実施形態を示す図で、図１は本発明の第１の実施形態に係るボールねじの平面図、図２は図１に示す線ＩＩ−ＩＩの矢視断面図である。これらの図に示すように、本発明の第１の実施形態に係るボールねじ１０は、ねじ軸１１と、このねじ軸１１の外周に隙間を持たせて嵌合するナット１２とを備えており、ねじ軸１１の外周面には螺旋状のボールねじ溝１３が形成されている。このボールねじ溝１３はナット１２の内周面に形成された螺旋状のボールねじ溝１４（図２参照）と対向しており、ねじ軸１１またはナット１２のいずれか一方が回転するとナット１２に組み込まれた多数のボール１５がボールねじ溝１３，１４間に形成された螺旋状のボール転動路を転動するようになっている。
【００１０】
また、ボールねじ１０はボール戻し部材としてのリターンチューブ１６を備えており、上記ボール転動路を転動したボール１５はリターンチューブ１６内に入り、このリターンチューブ１６内に形成されたボール戻し路を転動してボール転動路に戻されるようになっている。さらに、ボールねじ１０は円盤状のスペーサ１７（図２参照）を多数備えており、これらのスペーサ１７は各ボール１５の間に配置されている。
【００１１】
図３はスペーサ１７の軸方向に沿う断面図であり、同図に示すように、スペーサ１７の両端には、ボール接触面１８，１９がボール１５の半径ｒに対して１８％の曲率半径Ｒで凹状に形成されている。これらのボール接触面１８，１９にはボール１５が円形に線接触するようになっており、ボール接触面１８，１９の中央部には、ボール１５との間に潤滑剤溜り部を形成するための貫通孔２１がボール１５の直径に対して６０％以下の孔径で形成されている。なお、ボール接触面１８，１９はボール１５の中心から外れた位置に二つの曲率中心を有しており、スペーサ１７の軸方向に沿う断面がゴシックアーク状に形成されている。また、ボール接触面１８，１９はボール１５と円形に線接触する部分の直径がボール１５の直径に対して８０％以下となるような曲率半径で凹状に形成されている。さらに、ボール接触面１８，１９の表面粗さは０．５ｍｍＲａ以下となっている。
【００１２】
図４はスペーサ１７の正面図であり、同図に示すように、スペーサ１７の両端面には、潤滑剤溜り部としての環状溝２０が同心円状に複数設けられている。なお、スペーサ１７は樹脂等のモールド材を射出成形して形成され、ボール１５の直径ｄＢに対して０．５ｄＢ以下の厚さＴＳと０．４ｄＢ〜０．９５ｄＢの外径ＤＳと１．０ｄＢ以下の対角線長さＬＳとを有している。
【００１３】
図５及び図６はボールねじ１０の要部を示す図であり、これらの図に示すように、ボールねじ溝１３，１４間に形成されたボール転動路内およびリターンチューブ１６内に形成されたボール戻し路内には、弾性変形自在な帯状連結体２２が設けられている。この帯状連結体２２は樹脂等によりスペーサ１７と一体に形成されており、各スペーサ１７は帯状連結体２２により所定の間隔で直列に連結されている。
【００１４】
図７は帯状連結体２２の両端部分を示す図であり、同図に示すように、帯状連結体２２の両端には、互いに嵌合するオス型連結部２４とメス型連結部２５が設けられている。
図８に、ボールねじ溝１３の幅方向に沿う断面図を示す。同図に示すように、ねじ軸１１の外周面に形成されたボールねじ溝１３の溝底部には案内溝２６がボールねじ溝１３の長手方向に沿って設けられており、この案内溝２６内には帯状連結体２２が収容されている。
【００１５】
図９は帯状連結体２２の一部を示す図であり、同図に示すように、帯状連結体２２には、案内溝２６との接触摩擦を低減するために、複数の貫通孔２７がボール１５の直径に対して２０％以下、好ましくは１０％以下の孔径で設けられている。
上述のように、ボールねじ溝１３，１４間に形成されたボール転動路内およびリターンチューブ１６内に形成されたボール戻し路内に弾性変形自在な帯状の帯状連結体２２を設け、各スペーサ１７を帯状連結体２２により直列に連結すると、隣り合うスペーサ１７同士の間隔が帯状連結体２２によって一定に保持される。従って、加工精度のバラツキ等により隣り合うボール１５，１５間にボール１５の公転速度差が生じてもボール１５とスペーサ２２との間に大きな隙間が生じることがないので、各ボール１５の間に配置されたスペーサ２２がバリ等の突起物に引っ掛かって大きく傾いたり、倒れたりすることを防止することができる。
【００１６】
また、各スペーサ１７を帯状連結体２２により直列に連結すると、リターンチューブ１６にタング部を設けなくてもボール１５をすくい上げることができる。
これにより、タング部が不要となるので、ボールとタング部との衝突に起因する騒音や振動等の発生を防止することができるとともに、ボール１５に付着した潤滑剤が飛散したり、タング部に疲労破壊が生じたりすることを防止することができる。
【００１７】
また、上述した実施形態のように、ねじ軸１１の外周面に形成されたボールねじ溝１３の溝底部に案内溝２６をボールねじ溝１３の長手方向に沿って設け、この案内溝２６に帯状連結体２２を収容すると、ボールねじ溝１３を転動するボール１５が帯状連結体２２と干渉し合うことがないので、ボール１５と帯状連結体２２との干渉に起因するボールねじの作動性の低下を防止することができる。
【００１８】
さらに、上述した実施形態のように、ボール接触面１８，１９の断面を二つの円弧を組み合わせたゴシックアーク状にすると、ボール１５がボール接触面１８，１９と円形に線接触するので、ボール接触面１８，１９をボール１５の直径と同じ曲率で球面状に形成した場合に比べてボール接触面１８，１９の摩擦摩耗を低減することができる。
【００１９】
また、上述した実施形態のように、スペーサ１７の両端面に環状溝２０を設けると、環状溝２０に溜まった潤滑剤の潤滑作用によりスペーサ１７とボール１５との接触摩擦を低減してスペーサ１７の摩擦摩耗を抑えることができる。また、ボール接触面１８，１９の中央部に潤滑剤溜り部としての貫通孔２１を設けると、貫通孔２１に溜まった潤滑剤がスペーサ１７とボール１５との接触部に供給されるため、スペーサ１７の摩擦摩耗を低減することができる。
【００２０】
また、上述した実施形態のように、帯状連結体２２の両端に互いに嵌合するオス型連結部２４とメス型連結部２５を設けることにより、帯状連結体２２を閉ループ状に連結することができる。さらに、帯状連結体２２に多数の貫通孔２７を設けると、帯状連結体２２と案内溝２６との接触面積が低減するので、帯状連結体２２の摩擦摩耗を低減することができる。また、貫通孔２７は油溜り効果やねじ軸１１との接触を減らして摩擦を減少させるだけでなく、帯状連結体２２に長手方向の引張力や圧縮力が作用した場合の逃げともなる。この場合、貫通孔２７の孔径がボール１５の直径に対して２０％より大きくなると、帯状連結体２２が破断し易くなるため、貫通孔２７の孔径はボール１５の直径に対して２０％以下、好ましくは１０％以下であることが望ましい。
【００２１】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。たとえば、上述した第１の実施形態ではボール接触面１８，１９の中央部に設けられる潤滑剤溜り部として貫通孔２１を例示したが、図１０に示す第２の実施形態のように、貫通孔の代わりに凹陥部２８をボール接触面１８，１９の中央部に設けても同様の効果を得ることができる。
【００２２】
また、第１の実施形態ではスペーサ１７の両端面に潤滑剤溜り部としての環状溝２０を設けたが、図１１に示す第３の実施形態のように、スペーサ１７の両端面に複数の環状突起２９を設け、これらの環状突起２９とボール１５との間に形成される環状空隙部に潤滑剤を溜めるようにしてもよい。
さらに、第１の実施形態では帯状連結体２２の両端を閉ループ状に連結するオス型連結部２４とメス型連結部２５の形状を角形としたが、図１２に示す第４の実施形態のように、オス型連結部２４とメス型連結部２５の形状を丸形としてもよい。
【００２３】
また、第１の実施形態ではねじ軸１１と帯状連結体２２との接触摩擦を低減するために円形の貫通孔２７を帯状連結体２２に複数設けたが、図１３に示す第５の実施形態のように、帯状連結体２２に角形の貫通孔３１を複数設け、これらの貫通孔３１でねじ軸１１と帯状連結体２２との接触摩擦を低減するようにしてもよい。さらに、図１４に示す第６の実施形態のように、帯状連結体２２の下面に複数の窪み部３２を設け、これらの窪み部３２でねじ軸１１と帯状連結体２２との接触摩擦を低減するようにしてもよい。
【００２４】
また、第１の実施形態では案内溝２６の断面を帯状連結体２２に合わせた形状としたが、帯状連結体２２を収容可能な形状であれば図１５に示すような形状であってもよい。さらに、第１の実施形態ではスペーサ１７を樹脂で形成した場合を例示したが、潤滑剤含有プラスチックや潤滑剤含浸プラスチック等でスペーサ１７を形成してもよい。また、第１の実施形態では本発明をチューブ式ボールねじに適用した場合を例示したが、エンドキャップ式ボールねじやコマ式ボールねじ等にも本発明を適用することができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、隣り合うスペーサ同士の間隔が帯状連結体によって一定に保持され、加工精度のバラツキ等により隣り合うボール間にボールの公転速度差が生じてもボールとスペーサとの間に大きな隙間が生じることがないので、各ボールの間に配置されたスペーサがバリ等の突起物に引っ掛かって大きく傾いたり、倒れたりすることを防止することができる。また、ボール戻し部材としてリターンチューブを使用した場合にはタング部が不要となり、ボールをタング部に衝突させなくてもすくい上げることができるため、騒音や振動の発生などを防止することができる。
請求項２の発明によれば、ボール転動路を転動するボールと帯状連結体とが干渉し合うことがないので、上述した効果に加え、ボールねじの機能低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るボールねじの平面図である。
【図２】図１に示す線ＩＩ−ＩＩの矢視断面図である。
【図３】図２に示すスペーサの正面図である。
【図４】図３に示すスペーサの断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るボールねじの要部を示す断面図である。
【図６】図５に示すスペーサと帯状連結体の斜視図である。
【図７】図６に示す帯状連結体の両端部分を示す図である。
【図８】ねじ軸の外周面に形成されたボールねじ溝の幅方向に沿う断面図である。
【図９】図６に示す帯状連結体の一部を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係るボールねじのスペーサを示す断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係るボールねじのスペーサを示す断面図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態に係るボールねじのオス型連結部とメス型連結部を示す図である。
【図１３】本発明の第５の実施形態に係るボールねじの帯状連結体を示す図である。
【図１４】本発明の第６の実施形態に係るボールねじの帯状連結体を示す図である。
【図１５】ボールねじ溝の溝底部に形成された案内溝の断面形状を示す図である。
【符号の説明】
１１　　ねじ軸
１２　　ナット
１３，１４　　ボールねじ溝
１５　　ボール
１６　　リターンチューブ
１７　　スペーサ
１８，１９　　ボール接触面
２０　　環状溝
２１　　貫通孔
２２　　帯状連結体
２４　　オス型連結部
２５　　メス型連結部
２６　　案内溝
２７　　貫通孔
２８　　凹陥部
２９　　環状突起
３２　　窪み部
【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】
2004019860.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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