(57)【要約】【課題】ねじ軸とナットの間に生じる予圧力を調整して剛性や精度を高める必要がある部分のみに予圧を生じさせ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の外周面に形成された転動体転動溝１３のリード若しくはねじ軸１１側の転動体ピッチ円径を連続的または部分的に変化させてねじ軸１１とナットとの間に予圧を付与する。【選択図】　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ軸の外周に遊嵌されたナットを有し、このナットの内周面及び前記ねじ軸の外周面に相対向して形成された螺旋状の転動体転動溝間に多数の転動体を配設してなる転がりねじ装置において、
前記ねじ軸の外周面に形成された前記転動体転動溝のリード若しくは前記ねじ軸側の転動体ピッチ円径を連続的または部分的に変化させて前記ねじ軸と前記ナットとの間に予圧を付与するようにしたことを特徴とする転がりねじ装置。
【請求項２】
前記ナットの内周面に形成された前記転動体転動溝のリードまたはナット側の転動体ピッチ円径を前記ねじ軸の外周面に形成された前記転動体転動溝のリード若しくは前記ねじ軸側の転動体ピッチ円径と同じ割合で変化させたことを特徴とする請求項１記載の転がりねじ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボールねじ等の転がりねじ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造装置や電動式射出成形機あるいは産業用ロボットなどでは、モータの回転運動を直線運動に変換する機構部としてボールねじ等の転がりねじ装置が使用されている。この種の転がりねじ装置は、ねじ軸と、このねじ軸の外周に遊嵌されたナットとを備えており、ねじ軸またはナットの一方が回転するとナットに組込まれた多数の転動体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転動体転動溝間を転動するようになっている。
【０００３】
このような転がりねじ装置は、剛性や精度を高めるために、ねじ軸とナットの間に予圧をかけている場合が多く、予圧をかける方法としては、例えば２つのナットを対向させて予圧をかける方法や、ねじ軸とナット間の隙間よりも大きいサイズの転動体を使用して予圧をかける方法などがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した方法でねじ軸とナットの間に予圧をかけると、ねじ軸とナットの間に生じる予圧力がねじ軸の全長にわたって一定の予圧力となる。このため、剛性や精度を高める必要がない部分にも一定の予圧力が生じ、負荷トルクの上昇や摩擦損失の増大等を招くという問題があった。
【０００５】
本発明は上記のような問題点に着目してなされたもので、ねじ軸とナットの間に生じる予圧力を調整して剛性や精度を高める必要がある部分のみに予圧を生じさせ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、請求項１の発明は、ねじ軸の外周に遊嵌されたナットを有し、このナットの内周面及び前記ねじ軸の外周面に相対向して形成された螺旋状の転動体転動溝間に多数の転動体を配設してなる転がりねじ装置において、前記ねじ軸の外周面に形成された前記転動体転動溝のリード若しくは前記ねじ軸側の転動体ピッチ円径を連続的または部分的に変化させて前記ねじ軸と前記ナットとの間に予圧を付与するようにしたことを特徴とする。
【０００７】
このような構成によると、ねじ軸の外周面に形成された転動体転動溝のリード若しくはねじ軸側の転動体ピッチ円径が比較的小さい部分ではねじ軸とナットの間に生じる予圧が小さくなり、ねじ軸の外周面に形成された転動体転動溝のリード若しくはねじ軸側の転動体ピッチ円径が比較的大きい部分ではねじ軸とナットの間に生じる予圧が大きくなるので、ねじ軸とナットの間に生じる予圧力を調整して剛性や精度を高める必要がある部分のみに予圧を生じさせることができる。
【０００８】
この場合、請求項２記載の発明のように、ナットの内周面に形成された転動体転動溝のリードまたはナット側の転動体ピッチ円径をねじ軸の外周面に形成された転動体転動溝のリード若しくはねじ軸側の転動体ピッチ円径と同じ割合で変化させてもよく、このような構成とすることによって、ねじ軸とナットの間に生じる予圧力が均一となるので、剛性や精度を高める必要がある部分のみに一定の予圧を生じさせることができる。
【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３は本発明の第１の実施形態を示す図で、図１は第１の実施形態に係る転がりねじ装置１０の概略構成を示す図である。同図に示すように、転がりねじ装置１０はねじ軸１１と、このねじ軸１１の外周に遊嵌されたナット１２とを備えており、ねじ軸１０の外周面には螺旋状の転動体転動溝１３が形成されている。この転動体転動溝１３はナット１２の内周面に形成された螺旋状の転動体転動溝１４と対向しており、これらの転動体転動溝１３，１４間には、金属等からなる多数の転動体１５が配設されている。
【００１０】
転動体１５は球状（ボール）に形成されており、これらの隣り合う転動体１５，１５間にはスペーサ１６が介装されている。また、転動体１５はねじ軸１１またはナット１２の一方が回転すると転動体転動溝１３，１４間に形成された螺旋状の転動体転動路を転動した後、ナット１２に組み付けられたリターンチューブ１７内を転動して元の位置に戻されるようになっている。
【００１１】
図２はスペーサ１６の断面図であり、同図に示すように、スペーサ１６は転動体１５の直径よりも小さな直径で円盤状に形成されている。また、スペーサ１６は転動体１５よりも軟質の金属材料や高分子材料で形成されており、その中心部には貫通孔１６ａがスペーサ１６の軸方向に沿って穿設されている。さらに、スペーサ１６は転動体１５と接触する転動体接触面１６ｂを両端に有しており、この転動体接触面１６ｂは転動体１５の半径ｒよりも大きな曲率半径Ｒで凹面状に形成されている。
【００１２】
図３はねじ軸１１の外周面に形成された転動体転動溝１３を示す図であり、同図に示すように、転動体転動溝１３はそのリードを漸次的に変化させてねじ軸１１の外周面に形成されている。具体的には、ねじ軸１１の図中左側に形成されている転動体転動溝１３のリードをｌＡとすると、ねじ軸１１の図中右側に形成されている転動体転動溝１３のリードｌＢはｌＢ＞ｌＡとなっている。
【００１３】
このような構成において、ナット１２を可動テーブル等に固定した状態でねじ軸１１をモータ等により所定方向に回転させると、ナット１２が図中右方に移動する。そして、ナット１２がねじ軸１１の図中左側端部から図中左側端部へ移動すると、ねじ軸１１とナット１２の間に予圧が加わり、ナット１２の移動量に応じて予圧量が増加する。従って、剛性や精度を高める必要がない部分ではねじ軸１１の外周面に形成される転動体転動溝１３のリードを小さくし、剛性や精度を高める必要がある部分では転動体転動溝１３のリードを大きくすることによって、剛性や精度を高める必要がある部分のみに予圧をかけることが可能となるので、前述した従来技術のように、ねじ軸とナットの間に一定の予圧をかけた場合に比べて負荷トルクや摩擦損失を低減することができる。
【００１４】
ここで、ナット１２の内周面に形成される転動体転動溝１４のリードが一定である場合には、ねじ軸１１とナット１２の間に発生する予圧の大きさがナット１２の軸方向に不均一となるので、ねじ軸１１とナット１２の間に発生する予圧の大きさを一定にする必要がある場合には、ナット１２の内周面に形成される転動体転動溝１４のリードをねじ軸１１の外周面に形成される転動体転動溝１３のリードと同じ割合で変化させればよい。
【００１５】
また、上述した第１の実施形態のように、隣り合う転動体１５，１５間にスペーサ１６を設けることにより、転動体同士の衝突や競り合いがスペーサ１６によって回避されるので、転動体同士の衝突や競り合いによる騒音や振動等を発生を防止することができる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。たとえば、上述した第１の実施形態ではねじ軸１１とナット１２の間に所望の予圧をかけるために、ねじ軸１１の外周面に形成される転動体転動溝１３のリードを漸次的に変化させたが、図４に示す第２の実施形態のように、ねじ軸１１側のボールピッチ円径を漸次的に変化させても同様の効果を得ることができる。この場合、ナット１２に形成された転動体転動溝１４のボールピッチ円径をねじ軸側のボールピッチ円径と同じ割合で変化させて予圧を均一にすることができる。また、図５に示す第３の実施形態のように、所望の予圧を必要とする部分でねじ軸１１側のボールピッチ円径を部分的に大きくしてもよいし、ねじ軸１１側のボールピッチ円径を部分的に大きくする代わりに、転動体転動溝１３のリードを部分的に大きくしてもよい。さらに、上述した第１の実施形態では球状の転動体を使用した転がりねじ装置を例示したが、例えば円筒ころ状や円錐ころ状の転動体を使用した転がりねじ装置についても本発明を適用できることは勿論である。
【００１６】
【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、ねじ軸の外周面に形成された転動体転動溝のリード若しくはねじ軸側の転動体ピッチ円径が比較的小さい部分ではねじ軸とナットの間に生じる予圧が小さくなり、ねじ軸の外周面に形成された転動体転動溝のリード若しくはねじ軸側の転動体ピッチ円径が比較的大きい部分ではねじ軸とナットの間に生じる予圧が大きくなるので、ねじ軸とナットの間に生じる予圧力を調整して剛性や精度を高める必要がある部分のみに予圧を生じさせることができる。
【００１７】
請求項２の発明によれば、ナットの内周面に形成された転動体転動溝のリードまたはナット側の転動体ピッチ円径をねじ軸の外周面に形成された転動体転動溝のリード若しくはねじ軸側の転動体ピッチ円径と同じ割合で変化させることによって、ねじ軸とナットの間に生じる予圧力が均一となるので、剛性や精度を高める必要がある部分のみに一定の予圧を生じさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る転がりねじ装置の断面図である。
【図２】図１に示すスペーサの断面図である。
【図３】図１に示すねじ軸の側面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る転がりねじ装置の要部を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る転がりねじ装置の要部を示す図である。
【符号の説明】
１０　　転がりねじ装置
１１　　ねじ軸
１２　　ナット
１３　　転動体転動溝
１４　　転動体転動溝
１５　　転動体
１６　　スペーサ
１７　　リターンチューブ
【図１】
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【図２】
2004036702.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004036702.tif 000006
【図５】
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