(57)【要約】【課題】ボールねじ装置の作動性の向上、長寿命化及び低騒音化を図る。【解決手段】ボールねじ装置のナット１６の端面に形成されてボール循環部材としての循環こまが嵌合固定される切欠き１９のボール走行面１９ａとナット１６側のねじ溝１４面とを、該ねじ溝１４の底部の接線Ｌ１　に平行なボール１５の接線Ｌ２　の位置、即ち、ボール１５の外形走行軌跡が変化しない位置で接続し、また、ボール走行面１９ａとボール戻し通路１７の開口縁との段差をなくす。【選択図】　　　図２
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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、且つ両端面に切欠きを有して前記ねじ軸に嵌合されるナットと、前記両ねじ溝と前記ボール戻し通路とを連通させるボール循環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ボール循環部材と、前記両ねじ溝間、前記ボール循環路および前記ボール戻し通路を転動しつつ循環可能に介装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、
前記切欠きのボール走行面と前記ナット側のねじ溝面とを、該ねじ溝の底部の接線位置からボール外形走行軌跡が変化しない位置までの範囲で接続したことを特徴とするボールねじ装置。
【請求項２】
前記切欠きのボール走行面の面粗度を最大２５Ｓまでに抑えた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】
前記切欠きのボール走行面と前記ナット側のねじ溝との接続部において、ボールの接触点が該ナット側のねじ溝の稜線を通る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】
前記切欠きのボール走行面と前記ボール戻し通路の開口縁との段差をなくした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】
前記切欠きのボール走行面の硬度を前記ナット側のねじ溝面と同等に設定したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のボールねじ装置。
【請求項６】
前記多数のボールの各ボール間に保持ピース又はその連結体を介装したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に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９および図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１２を有して軸方向に延びるねじ軸１３に、内周面に該ねじ溝１２に対応する螺旋状のねじ溝１４を有するナット１６が嵌合されている。
【０００３】
ナット１６のねじ溝１４とねじ軸１３のねじ溝１２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。
そして、ねじ軸１３（又はナット１６）の回転により、ナット１６（又はねじ軸１３）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。
【０００４】
ところで、ナット１６（又はねじ軸１３）が移動する際には、ボール１５が両ねじ溝１２，１４で形成される負荷軌道を転動しつつ移動するが、ナット１６（又はねじ軸１３）を継続して移動させていくためには、ボール１５を無限循環させる必要がある。
ボールを無限循環させる方式としては、循環チューブ式やエンドキャップ式等が一般的であるが、コンパクトタイプのボールねじ装置では、ナット１６に軸方向に貫通するボール戻し通路１７を形成すると共に、ナット１６の端面に切欠き１９を形成して該切欠き１９に前記ボール戻し通路１７と前記両ねじ溝１２，１４間の負荷軌道とを連通する循環こま１８を嵌合固定している。
【０００５】
循環こま１８は、図１１に示すように、両ねじ溝１２，１４間を転動するボール１５をすくい上げるタング部２０と、前記ボール戻し通路１７と前記両ねじ溝１２，１４間との間を連通する湾曲状のボール循環溝２１とを備えている。該ボール循環溝２１は切欠き１９のボール走行面１９ａとによってボール循環路を構成しており、該ボール循環路と、前記両ねじ溝１２，１４間および前記ボール戻し通路１７とによってボール１５の無限循環通路を形成している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のボールねじ装置においては、ボール１５を両ねじ溝１２，１４間から前記循環こま１８側のボール循環路に通すために、ナット１６の切欠き１９のボール走行面１９ａとナット１６側のねじ溝１４面との接続部に段差（図１０および図１２参照）が形成されるような設計になっており、このため、特に、高速回転時の遠心力でボール１５がナット１６のねじ溝１４側を外径基準で転動しつつ循環こま１８側のボール循環路に進入する場合においては、前記段差部分でボール１５が振動してボールねじ装置の作動性が悪化したり、ボール走行面が摩耗したり、騒音の問題が発生するという不都合がある。
【０００７】
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、作動性の向上、長寿命化及び低騒音化を図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。
【０００８】
【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、且つ両端面に切欠きを有して前記ねじ軸に嵌合されるナットと、前記両ねじ溝と前記ボール戻し通路とを連通させるボール循環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ボール循環部材と、前記両ねじ溝、前記ボール循環路および前記ボール戻し通路を転動しつつ循環可能に介装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、
前記切欠きのボール走行面と前記ナット側のねじ溝面とを、該ねじ溝の底部の接線位置からボール外形走行軌跡が変化しない位置までの範囲で接続したことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１において、前記切欠きのボール走行面の面粗度を最大２５Ｓまでに抑えたことを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１又は２において、前記切欠きのボール走行面と前記ナット側のねじ溝との接続部において、ボールの接触点が該ナット側のねじ溝の稜線を通ることを特徴とする。
【００１０】
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、前記切欠きのボール走行面と前記ボール戻し通路の開口縁との段差をなくしたことを特徴とする。
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか一項において、前記切欠きのボール走行面の硬度を前記ナット側のねじ溝面と同等に設定したことを特徴とする。
【００１１】
請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれか一項において、前記多数のボールの各ボール間に保持ピース又はその連結体を介装したことを特徴とする。
【００１２】
【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説明的斜視図、図２はナットの切欠きのボール走行面とナット側のねじ溝面との接続位置を説明するための説明図、図３〜図７は本発明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説明図、図８は保持ピースの一例を示す図である。なお、本実施形態では、図９〜図１１で示した従来のボールねじ装置に対して相違する部分についてのみ説明し、又、重複部分については同一符号を付して説明する。
【００１３】
図１はナット１６の切欠き１９のボール走行面１９ａとナット１６側のねじ溝１４面との接続部Ｊを示したものであり、図１において符号Ｓはボール走行面１９ａでのボール１５の外形走行軌跡である。ねじ軸１３側のねじ溝１２およびナット１６側のねじ溝１４は共にゴシックアーク溝とされている。また、ボール走行面１９ａは、長期にわたり摩耗劣化や騒音劣化がおきないようにねじ溝１４と同等のＨＲＣ４０以上の硬度に設定されており、面粗度はボール走行面１９ａでのボール１５の振動を防止するためにＲｍａｘ　（最大高さ）＝２５Ｓ（ＪＩＳＢ０６０１）以下に管理されている。
【００１４】
ここで、この実施の形態では、図２に示すように、切欠き１９のボール走行面１９ａとナット１６側のねじ溝１４面とを、該ねじ溝１４の底部の接線Ｌ１　に平行なボール１５の接線Ｌ２　の位置、即ち、ボール１５の外形走行軌跡が変化しない位置で接続し、また、ボール走行面１９ａとボール戻し通路１７の開口縁との段差をなくしている。なお、図２において、符号３０はねじ軸１３のねじ溝１２の溝底線、３１はねじ溝１２でのボール１５の接点、３２はナット１６側のねじ溝１４の溝底線、３３はねじ溝１４でのボール１５の接点である。
【００１５】
このように、この実施の形態では、切欠き１９のボール走行面１９ａとナット１６側のねじ溝１４面とをボール１５の外形走行軌跡が変化しない位置で接続しているため、高速回転時の遠心力でボール１５がナット１６のねじ溝１４側を外径基準で転動しつつ循環こま１８側のボール循環路に進入する場合にボール１５が振動するのを防止することができ、この結果、ボールねじ装置の作動性の向上、長寿命化及び低騒音化を図ることができる。
【００１６】
また、ボール走行面１９ａとボール戻し通路１７の開口縁との段差をなくしているため、循環こま１８側のボール循環路からボール戻し通路１７にボール１５をスムースに進入させることができる。
なお、本発明のボールねじ装置の各構成は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００１７】
例えば、上記実施の形態では、ナット１６側のねじ溝１４をゴシックアーク溝とした場合を例に採ったが、これに代えて、図３に示すように、ナット１６側のねじ溝１４を円形溝として、切欠き１９のボール走行面１９ａとナット１６側のねじ溝１４面とを、該円形溝からなるねじ溝１４の底部の接線Ｌ１　（＝ボール１５の接線）の位置、即ち、ボール１５の外形走行軌跡が変化しない位置で接続するようにしてもよい。
【００１８】
また、図４に示すように、ナット１６側のねじ溝１４がゴシックアーク溝とされ、且つ、加工上、ねじ溝１４がボール走行面１９ａまで形成された場合に、ボール走行面１９ａのねじ溝１４に、該ねじ溝１４の底部の接線Ｌ１　に平行なボール１５の接線Ｌ２　の位置まで別部材３５を埋めるようにしてもよい。
更に、上記実施の形態では、切欠き１９のボール走行面１９ａとナット１６側のねじ溝１４面とをボール１５の外形走行軌跡が変化しない位置で接続した場合を例に採ったが、これに限定されず、図５に示すように、ナット１６側のねじ溝１４がゴシックアーク溝とされた場合に、切欠き１９のボール走行面１９ａとナット１６側のねじ溝１４面とを、該ねじ溝１４の底部の接線Ｌ１　の位置で接続するようにしてもよく、また、接線Ｌ１　と、該接線Ｌ１　に平行なボール１５の接線Ｌ２　との間の位置で接続するようにしてもよい。この場合、図１を参照して、ボール１５とナット１６側のねじ溝１４との接触点は、接続部Ｊでねじ溝１４の左右の稜線５０ａ，５０ｂを通っていくため、作動性、寿命、騒音の面で悪い影響を与えることはない。
【００１９】
更に図１において、切欠き１９を加工する場合、エンドミルで加工するが、図中のＲの曲率はエンドミルの径と一致している。このＲをボール１５の径以上とすることにより、ねじ溝１４では溝の左右４５°方向で接触していたボール１５が切欠き１９のボール走行面１９ａに移るとき、ボール１５の接触点が接続部Ｊでねじ溝１４の左右の稜線５０ａ，５０ｂを通り、徐々に４５°〜０°に接触位置が変わっていくことになり、作動性、寿命、騒音の面で悪い影響を与えることはない。
【００２０】
更に、同様に、図６及び図７に示すように、ナット１６側のねじ溝１４が円形溝とされた場合においても、切欠き１９のボール走行面１９ａとナット１６側のねじ溝１４面とを、該ねじ溝１４の底部の接線Ｌ１　の位置で接続するようにしてもよく、また、接線Ｌ１　と、該接線Ｌ１　に平行なボール１５の接線Ｌ２　との間の位置で接続するようにしてもよい。
【００２１】
更に、前記両ねじ溝１２，１４間の負荷軌道を転動する多数のボール１５の各ボール１５間に、駆動時のボール同士の衝突音を無くして低騒音化を図るべく、図８に示すように、該ボール１５に対向する両側面にそれぞれ円弧状や円錐状等の凹面を有する保持ピース１００を介装してもよい。なお、保持ピースは各ボール１５間に個別に介装するタイプ、各保持ピースが互いに連結されたタイプのどちらでもよい。この場合、ナット１６の切欠き１９のボール走行面１９ａとナット１６側のねじ溝１４面との接続部での保持ピース１００やその連結体の引っ掛かりを防止することができる。
【００２２】
【発明の効果】
上記の説明から明らかなように、本発明によれば、ナット側の切欠きのボール走行面とナット側のねじ溝面とを、該ねじ溝の底部の接線位置からボール外形走行軌跡が変化しない位置までの範囲で接続しているので、ボールねじ装置の作動性の向上、長寿命化及び低騒音化を図ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明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説明的斜視図である。
【図２】ナットの切欠きのボール走行面とナット側のねじ溝面との接続位置を説明するための説明図である。
【図３】本発明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説明図である。
【図４】本発明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説明図である。
【図５】本発明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説明図である。
【図６】本発明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説明図である。
【図７】本発明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説明図である。
【図８】保持ピースの一例を示す図である。
【図９】従来のボールねじ装置を説明するための一部を破断した図である。
【図１０】図９の軸方向の左端側から見た図である。
【図１１】循環こまの一例を示す図であり、（ｂ）は正面図、（ａ）は（ｂ）の左側面図、（ｃ）は（ｂ）の右側面図、（ｄ）は（ｂ）の背面図である。
【図１２】従来のナットの切欠きのボール走行面とナット側のねじ溝面との接続位置を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１０…ボールねじ装置
１２…ねじ溝（ねじ軸側）
１３…ねじ軸
１４…ねじ溝（ナット側）
１５…ボール
１６…ナット
１７…ボール戻し通路
１８…循環こま（ボール循環部材）
１９…切欠き
１９ａ…ボール走行面
２０…タング部
２１…ボール循環溝
３０…ねじ軸側のねじ溝の溝底線
３１…ねじ軸側のねじ溝でのボールの接点
３２…ナットのねじ溝の溝底線
３３…ナットのねじ溝でのボールの接点
３５…別部材
５０ａ…稜線
５０ｂ…稜線
１００…保持ピース
Ｊ…接続部
Ｓ…ボールの外形走行軌跡
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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