(57)【要約】【課題】エンドキャップ式のボールねじ装置に関し、構造が簡単となり、大量生産により安価となる。【解決手段】外周面に螺旋溝１１が形成されたねじ軸１と、軸方向中央部に外径側に膨出した大径部２２を有すると共に、内周面にねじ軸１の螺旋溝１１に相対する螺旋溝２１を有し、かつ、大径部２２に軸方向に貫通した戻し通路２４を有したナット２と、ナット２の両端小径部に外嵌装着され、相対する両螺旋溝１１，２１と戻し通路２４の間を連通する転換路３３を有した一対のエンドキャップ３，３と、相対する両螺旋溝１１，２１、転換路３３および戻し通路２４を転動しつつ循環可能に介装された多数のボール４とを含み、ナット２の小径部外面が、転換路３３を転動するボールの内側軌道を兼用している。【選択図】　図１５
2004052834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、
軸方向中央部に外径側に膨出した大径部を有すると共に、内周面に前記ねじ軸の螺旋溝に相対する螺旋溝を有し、かつ、前記大径部に軸方向に貫通した戻し通路を有したナットと、
前記ナットの両端小径部に外嵌装着され、前記相対する両螺旋溝と前記戻し通路の間を連通する転換路を有した一対のエンドキャップと、
前記相対する両螺旋溝、前記転換路および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含み、
前記ナットの小径部外面が、前記転換路を転動するボールの内側軌道を兼用する、ことを特徴とするボールねじ装置。
【請求項２】
請求項１記載のボールねじ装置において、
前記転換路が、前記相対する両螺旋溝に連通し略周方向に延びる断面円弧状の周方向軌道部と、前記周方向軌道部と前記戻し通路の間を連通し軸方向に延びる断面円弧状の軸方向軌道部とからなり、
前記ナットの小径部の軸方向端面が前記転換路の周方向軌道部を転動するボールの内側軌道を兼用し、前記ナットの小径部の外周面が前記転換路の軸方向軌道部を転動するボールの内側軌道を兼用する、ことを特徴とするボールねじ装置。
【請求項３】
請求項２記載のボールねじ装置において、
前記ナットの小径部の軸方向端面と外周面とで構成される角部に、軸方向端面に対してθ１の角度で直線状に延びる平面部と、外周面に対してθ２の角度で直線状に延びる平面部と、両平面部間をつなぐアール部とからなる面取部が形成されており、
１５°≦θ１≦２０°
１５°≦θ２≦２０°
ボールの直径をＢｄとすると、前記アール部の半径ｒは、
ｒ≧Ｂｄ／３
であることを特徴とするボールねじ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンドキャップ式のボールねじ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンドキャップ式のボールねじ装置は、外周面に螺旋溝を有するねじ軸と、内周面にねじ軸の螺旋溝に相対する螺旋溝を有したナットと、ナットの両端に装着した一対のエンドキャップとから構成されている。
【０００３】
ねじ軸とナットは、各々の相対する螺旋溝内を転動するボールによって螺合している。ボールは、相対する螺旋溝、一方のエンドキャップの転換路、ナットの戻し通路、他方のエンドキャップの転換路を転動して循環する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ナットの両端には、共通構造のエンドキャップが対称に装着されている。このため、エンドキャップの転換路は、螺旋溝を転動するボールをすくい上げてナットの戻し通路に送る機能と、戻し通路を通って戻されたボールを螺旋溝に送る機能とを含むことから、構造が複雑となり、エンドミル加工等による複雑な加工が必要であった。
【０００５】
このように、転換路の加工が困難であることから、エンドキャップは大量生産に適しておらず、エンドキャップ式のボールねじ装置は高価になるという問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のボールねじ装置は、外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、軸方向中央部に外径側に膨出した大径部を有すると共に、内周面に前記ねじ軸の螺旋溝に相対する螺旋溝を有し、かつ、前記大径部に軸方向に貫通した戻し通路を有したナットと、前記ナットの両端小径部に外嵌装着され、前記相対する両螺旋溝と前記戻し通路の間を連通する転換路を有した一対のエンドキャップと、前記相対する両螺旋溝、前記転換路および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含み、前記ナットの小径部外面が、前記転換路を転動するボールの内側軌道を兼用するものである。
【０００７】
転換路を転動するボールの内側軌道を兼用するナットの外面とは、ナットの軸方向端面や外周面等に相当する。
【０００８】
本発明のボールねじ装置によると、ナットの小径部外面が、エンドキャップの転換路を転動するボールの内側軌道を兼用している。すなわち、エンドキャップの転換路は、ボールの外側軌道を構成するものであればよく、構造が簡単となり、大量生産により安価なエンドキャップ式のボールねじ装置を提供できる。
【０００９】
具体的には、前記転換路が、前記相対する両螺旋溝に連通し略周方向に延びる断面円弧状の周方向軌道部と、前記周方向軌道部と前記戻し通路の間を連通し軸方向に延びる断面円弧状の軸方向軌道部とからなり、前記ナットの小径部の軸方向端面が前記転換路の周方向軌道部を転動するボールの内側軌道を兼用し、前記ナットの小径部の外周面が前記転換路の軸方向軌道部を転動するボールの内側軌道を兼用している。
【００１０】
より好ましくは、前記ナットの小径部の軸方向端面と外周面とで構成される角部に、軸方向端面に対してθ１の角度で直線状に延びる平面部と、外周面に対してθ２の角度で直線状に延びる平面部と、両平面部間をつなぐアール部とからなる面取部が形成されており、１５°≦θ１≦２０°、かつ、１５°≦θ２≦２０°とし、ボールの直径をＢｄとすると、前記アール部の半径ｒを、ｒ≧Ｂｄ／３とする。
【００１１】
このように、ナットの小径部の角部に、一対の平面部とアール部とからなる面取部を形成したことで、小径部の軸方向端面、面取部、小径部の外周面に沿って転動するボールの動きが円滑となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１ないし図１７を用いて説明する。
【００１３】
図１はボールねじ装置の組立状態の斜視図、図２はボールねじ装置の分解斜視図、図３はナットの断面図、図４はナットの正面図、図５は図３のＶ部分の拡大図、図６，７はエンドキャップの斜視図、図８はエンドキャップの内側面図、図９はエンドキャップの外側面図、図１０は図８のＸ−Ｘ断面図、図１１は図８のＸＩ−ＸＩ断面図、図１２は図９のＸＩＩ−ＸＩＩ断面図、図１３はエンドキャップの側面図、図１４，１５はボールねじ装置の断面図、図１６はボールの軌跡を示す図、図１７は図１５のＸＶＩＩ部分の拡大図である。
【００１４】
本実施の形態のボールねじ装置は、ねじ軸１、ナット２、一対のエンドキャップ３，３、ボール４、連結具５にて構成されている。
【００１５】
ナット２は、例えば、合成樹脂や金属にて形成されている。エンドキャップ３は、例えば、合成樹脂にて形成されている。
【００１６】
ねじ軸１の外周面には、４条の螺旋溝１１が形成されている。
【００１７】
ナット２は、図３および図４に示すように、筒状に形成されている。ナット２の内周面には、ねじ軸１の螺旋溝１１に対向する４条の螺旋溝２１が形成されている。ナット２は、軸方向中央の大径部２２と、軸方向両端の小径部２３，２３とから構成されている。大径部２２には、各々軸方向に穿孔し周方向等間隔に配置した４本の戻し通路２４と、各々軸方向に貫通し周方向等間隔に配置した４本の連結具取付孔２５とが、周方向交互に設けられている。
【００１８】
戻し通路２４は、径方向内端が小径部２３の外周面２３ｂと面一となるように形成されており、ボール４が円滑に戻し通路２４に出入りするように構成されている。あるいは、ボール４の出入りに影響がない程度に、戻し通路２４の径方向内端を小径部２３の外周面２３ｂより若干外径側に位置させ、大径部２２に戻し通路２４を穿孔する際に、小径部２３の外周面２３ｂが削られないようにしてもよい。
【００１９】
ナット２の両小径部２３の肩部は、図５に示すように形成されている。小径部２３の軸方向端面２３ａにおいて肩部のコーナからＬ１の区間と、小径部２３の外周面２３ｂにおいて肩部のコーナからＬ２の区間において、全周に渡って面取部７が形成されている。
【００２０】
ボール４の直径をＢｄとすると、
Ｌ１≧Ｂｄ／３
Ｌ２≧Ｂｄ／３
となる。
【００２１】
面取部７は、小径部２３の軸方向端面２３ａに対してθ１の角度で直線状に延びる平面部７１と、小径部２３の外周面２３ｂに対してθ２の角度で直線状に延びる平面部７２と、両平面部７１，７２間をつなぐアール部７３とからなる。
【００２２】
角度θ１，θ２は、
１５°≦θ１≦２０°
１５°≦θ２≦２０°
であり、アール部７３の半径ｒは、
ｒ≧Ｂｄ／３
となる。
【００２３】
一対のエンドキャップ３，３は、各々同一形状に形成され、ナット２の両小径部２３，２３に軸方向対称に外嵌される。
【００２４】
各エンドキャップ３は、図６ないし図１３に示すように、軸方向内側面にナット２の両小径部２３が嵌合可能な凹部３１を有し、中心にはねじ軸１が貫通可能な貫通穴３２を有している。エンドキャップ３の内面には、４本の転換路３３が周方向等間隔に形成されている。また、各々軸方向に貫通し周方向等間隔に配置した４本の連結具挿通孔３４が形成されている。
【００２５】
エンドキャップ３の各転換路３３は、ねじ軸１の４条のねじ溝１１と、ナット２の４条のねじ溝２１とで構成される４条の転送路６に、それぞれ連通し略周方向に延びる周方向軌道部３３１と、周方向軌道部３３１と戻し通路２４の間を連通し軸方向に延びる軸方向軌道部３３２とからなる。
【００２６】
周方向軌道部３３１ならびに軸方向軌道部３３２は、各軌道部３３１，３３２を転動するボール４の外側軌道となるように断面円弧状に形成されている。
【００２７】
周方向軌道部３３１は、螺旋溝１１，２１のピッチ角と同じ角度にて直線状に延びる内側部３３１ａと、内側部３３１ａから径方向外向きに延びると共に軸方向に湾曲して軸方向軌道部３３２に連通した外側部３３１ｂとからなる。
【００２８】
内側部３３１ａの内端には、リップ３５が形成されている。リップ３５は、ねじ軸１の螺旋溝１１に入り込み、補強のために螺旋溝１１に沿う方向に所定の厚みを有している。
【００２９】
ナット２の両小径部２３，２３に各々エンドキャップ３，３を外嵌し、両エンドキャップ３，３の外側から連結具５を連結具挿通孔３４に挿通させ、ナット２の連結具取付孔２５内にて結合させる。これにより、各エンドキャップ３の転換路３３とナット２の戻し通路２４が連通された状態にて、ナット２と両エンドキャップ３が結合される。
【００３０】
図１４に示すように、ねじ軸１を、エンドキャップ３の貫通穴３２ならびにナット２に挿通させる。４条の転送路６にそれぞれ多数のボール４を介装させる。ねじ軸１とナット２は、転送路６内を転動するボール４によって螺合している。
【００３１】
図１５に示すように、各エンドキャップ３の４本の転換路３３は、各々対応する転送路６と戻し通路２４とに連通しており、各転送路６に介装されたボール４は、それぞれ対応する転換路３３ならびに戻し通路２４を転動しつつ循環する。
【００３２】
図１６は、４条のボール軌跡ａ，ｂ，ｃ，ｄを示している。
【００３３】
転送路６を転動するボール４は、転動方向のエンドキャップ３のリップ３５の先端３５ａにて、周方向軌道部３３１内にすくい上げられる。ボール４は、内側部３３１ａから外側部３３１ｂに沿って径方向に転動した後、軸方向軌道部３３２に沿って軸方向に転動する。そして、ナット２の戻し通路２４を通って反対側のエンドキャップ３の軸方向軌道部３３２に達する。その後、周方向軌道部３３１に沿って転動し、リップ３５の先端３５ａから転送路６に戻る。
【００３４】
図１７に示すように、ナット２の小径部２３の軸方向端面２３ａが、転換路３３の周方向軌道部３３１を転動するボール４の内側軌道を兼用している。また、ナット２の小径部２３の外周面２３ｂが、転換路３３の軸方向軌道部３３２を転動するボール４の内側軌道を兼用している。
【００３５】
すなわち、周方向軌道部３３１ならびに軸方向軌道部３３２は、ボール４の外側軌道を構成する断面円弧状に形成されている。このように、エンドキャップ３の転換路３３は、ボール４の外側軌道を構成するものであればよく、構造が簡単となり、大量生産により安価なエンドキャップ式のボールねじ装置を提供できる。
【００３６】
転換路３３は、図８に示すように、軸方向に開口している。よって、切削工具を軸方向に対して直交する面内にて移動させながら、軸方向から容易に転換路３３を切削加工できる。具体的には、刃形状が転換路３３の断面形状に相当するエンドミルを用い、フライス削りにて加工することができる。
【００３７】
ナット２の両小径部２３の肩部には、全周に渡って平面部７１，７２とアール部７３とからなる面取部７が形成されており、小径部２３の軸方向端面２３ａ、面取部７、小径部２３の外周面２３ｂに沿って転動するボール４の動きが円滑となり、面取部７の研磨加工も容易に行える。
【００３８】
なお、ボール４は４条に限らない。エンドキャップ３の転換路３３は、転送路６と戻し通路２４の間を連通し、ボール４の外側軌道を構成するものであればよく、特に形状は限定されない。
【００３９】
【発明の効果】
本発明のボールねじ装置によると、ナットの外面が、エンドキャップの転換路を転動するボールの内側軌道を兼用している。すなわち、エンドキャップの転換路は、ボールの外側軌道を構成するものであればよく、構造が簡単となり、大量生産により安価なエンドキャップ式のボールねじ装置を提供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におけるボールねじ装置の組立状態の斜視図
【図２】図１のボールねじ装置の分解斜視図
【図３】図１のボールねじ装置におけるナットの断面図
【図４】図１のボールねじ装置におけるナットの正面図
【図５】図３のＶ部分の拡大図
【図６】図１のボールねじ装置におけるエンドキャップの斜視図
【図７】図１のボールねじ装置におけるエンドキャップの斜視図
【図８】図１のボールねじ装置におけるエンドキャップの内側面図
【図９】図１のボールねじ装置におけるエンドキャップの外側面図
【図１０】図８のＸ−Ｘ断面図
【図１１】図８のＸＩ−ＸＩ断面図
【図１２】図９のＸＩＩ−ＸＩＩ断面図
【図１３】図１のボールねじ装置におけるエンドキャップの側面図
【図１４】図１のボールねじ装置の断面図
【図１５】図１のボールねじ装置の断面図
【図１６】図１のボールねじ装置におけるボールの軌跡を示す図
【図１７】図１５のＸＶＩＩ部分の拡大図
【符号の説明】
１　ねじ軸
２　ナット
３　エンドキャップ
４　ボール
７　面取部
１１，２１　螺旋溝
２２　大径部
２３　小径部
２３ａ　軸方向端面
２３ｂ　外周面
２４　戻し通路
３３　転換路
７１，７２　平面部
７３　アール部
３３１　周方向軌道部
３３１ａ　内側部
３３１ｂ　外側部
３３２　軸方向軌道部
【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】
2004052834.tif 000008
【図７】
2004052834.tif 000009
【図８】
2004052834.tif 000010
【図９】
2004052834.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2004052834.tif 000013
【図１２】
2004052834.tif 000014
【図１３】
2004052834.tif 000015
【図１４】
2004052834.tif 000016
【図１５】
2004052834.tif 000017
【図１６】
2004052834.tif 000018
【図１７】
2004052834.tif 000019