(57)【要約】【課題】摩耗粉による圧痕の発生や潤滑性能の低下を抑制することのできるボールねじを提供する。【解決手段】ドリル加工等によってナット１２に形成されるボール戻し用貫通路１９の算術平均粗さを１０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下にする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面にボールねじ溝を有するねじ軸と、このねじ軸の前記ボールねじ溝と対向する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両ボールねじ溝間に形成されたボール転動路を前記ねじ軸または前記ナットの回転運動に伴って転動する複数のボールと、前記ナットに形成されたボール戻し用貫通路と前記ボール転動路とを接続して前記ボールの循環経路を形成するボール循環部材とを備えたボールねじにおいて、
前記ボール戻し用貫通路の算術平均粗さを１０μｍ以下としたことを特徴とするボールねじ。
【請求項２】
前記算術平均粗さを５μｍ以下としたことを特徴とする請求項１記載のボールねじ。
【請求項３】
前記ボール戻し用貫通路に砥粒流動加工を施したことを特徴とする請求項１または２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、モータ等の回転運動を直線運動に変換する機械部品として、工作機械などで使用されるボールねじに関するものであり、特に、内部循環式のボールねじに関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械などで使用されるボールねじは、外周面にボールねじ溝を有するねじ軸と、このねじ軸のボールねじ溝と対向するボールねじ溝を内周面に有するナットを備えており、ねじ軸またはナットの一方が回転運動をすると、ナットに組み込まれた複数のボールがねじ軸側ボールねじ溝とナット側ボールねじ溝との間に形成されたボール転動路を転動し、これに伴ってナットまたはねじ軸が直線運動するようになっている。
【０００３】
また、このようなボールねじはボール転動路を転動するボールを無限循環させるボール循環部材を備えており、ボール循環部材としてエンドキャップやボール循環コマを使用した従来の内部循環式ボールねじでは、ナットにボール戻し用貫通路を形成してボールを無限循環させる構成となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のボールねじでは、ボール戻し用貫通路がドリルやエンドミルによって加工されているため、ボール戻し用貫通路の表面粗さが数十μｍ程度の表面粗さとなっている。このため、このようなボール戻し用貫通路をボールが通過すると、ボールとの接触によりボール戻し用貫通路内に鉄粉等の摩耗粉が発生し、ボール戻し用貫通路内で発生した摩耗粉がボールに付着してボール転動路に侵入する。そして、ボール転動路に侵入した摩耗粉がボールねじ溝とボールとの間で圧迫されることによってボールねじ溝やボールに圧痕を発生させ、発生した圧痕に応力が集中して割れ等が生じ、最終的には表面剥離に至ることがある。また、ボール戻し用貫通路内で発生した摩耗粉がグリース等の潤滑剤中に混入することで、ボールねじ溝表面に形成される潤滑油膜が部分的に破壊され、潤滑性能が低下して温度上昇や早期摩耗を引き起こすことが懸念される。
【０００５】
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、摩耗粉による圧痕の発生や潤滑性能の低下を抑制す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ものである。
【０００６】
【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の発明は、外周面にボールねじ溝を有するねじ軸と、このねじ軸の前記ボールねじ溝と対向する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両ボールねじ溝間に形成されたボール転動路を前記ねじ軸または前記ナットの回転運動に伴って転動する複数のボールと、前記ナットに形成されたボール戻し用貫通路と前記ボール転動路とを接続して前記ボールの循環経路を形成するボール循環部材とを備えたボールねじにおいて、前記ボール戻し用貫通路の算術平均粗さを１０μｍ以下としたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１記載のボールねじにおいて、前記算術平均粗さを５μｍ以下としたことを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１または２記載のボールねじにおいて、前記ボール戻し用貫通路に砥粒流動加工を施したことを特徴とする。
請求項１の発明では、ボール戻し用貫通路内で発生する摩耗粉の発生量が従来のボールねじに比較して減少するので、摩耗粉による圧痕の発生や潤滑性能の低下を抑制することができる。
【０００８】
請求項２の発明では、ボール戻し用貫通路内で発生する摩耗粉の発生量がより減少するので、摩耗粉による圧痕の発生や潤滑性能の低下をより効果的に抑制することができる。
請求項３の発明では、ボール戻し用貫通路の表面に発生するバリ等の微小突起を砥粒流動加工によって除去できるので、ボール戻し用貫通路内で発生する摩耗粉の発生量が減少し、摩耗粉による圧痕の発生や潤滑性能の低下をより効果的に抑制することができる。
【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３は本発明の一実施形態を示す図であり、図１に示すように、本実施形態に係るボールねじは、ねじ軸１１と、このねじ軸１１の軸方向に相対移動するナット１２と、このナット１２に組み込まれた複数個のボール１３とを備えている。
【００１０】
ねじ軸１１は軸方向と直交する横断面が円形に形成されており、このねじ軸１１の外周面には、ボールねじ溝１４がねじ軸１１の一端部から他端部にわたって刻設されている。一方、ナット１２はねじ軸１１の外周面と対向する内周面を有しており、このナット１２の内周面には、ボールねじ溝１５がナット１２の一端部から他端部にわたって刻設されている。これらのボールねじ溝１４，１５は互いに対向しており、ねじ軸１１またはナット１２の一方が回転すると、ボール１３がねじ軸側ボールねじ溝１４とナット側ボールねじ溝１５との間に形成されたボール転動路１６を転動するようになっている。
【００１１】
ボール１３は金属あるいはセラミックス等の硬質材料で形成されており、ナット１２の内周面両端部には、ボール循環部材としてのボール循環コマ１７が組み付けられている。このボール循環コマ１７は例えば合成樹脂を所定の形状に射出成形して形成されており、ナット１２の内周面両端部に形成された循環コマ収容凹部１８（図２参照）に組み込まれている。また、ボール循環コマ１７は、図３に示すように、ナット１２に形成されたボール戻し用貫通路１９（図１及び図２参照）と前記ボール転動路１６とを連絡する連絡通路２０を有しており、ボール転動路１６を転動したボール１３は、連絡通路２０を通ってボール戻し用貫通路１９に入り、このボール戻し用貫通路１９を転動して初期位置に戻るようになっている。
【００１２】
ボール戻し用貫通路１９はドリルまたはエンドミル等によってナット１２に形成されており、このボール戻し用貫通路１９の表面粗さつまり算術平均粗さＲａは１０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下となっている。また、ボール戻し用貫通路１９はドリルまたはエンドミル等で加工された後、砥粒流動加工法によって研削仕上げ加工されている。
【００１３】
ここで、砥粒流動加工法とは、図４に示すように、粘弾性媒体２１に混練された砥粒（例えば炭化ケイ素、ダイヤモンド等）に圧力を加えながら加工物Ｗの表面を粘弾性媒体２１で研磨する加工方法である。
次に、表１及び図５を参照してボール戻し用貫通路１９の算術平均粗さＲａを１０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下とした理由を説明する。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
本発明者らは、ボール戻し用貫通路１９の算術平均粗さが表１に示す仕様のナットＴＰ１〜ＴＰ５を使用して、ボールねじの耐久寿命試験を下記の試験条件で行った。そして、表１のナットＴＰ１〜ＴＰ５をそれぞれ５００ｋｍずつ走行させたときの摩耗粉発生量を測定して、ナットＴＰ１〜ＴＰ５の摩耗粉発生量を相対評価した。その評価結果を図５に示す。なお、図５において、縦軸の微小剥離発生時間はナットＴＰ１（ボール戻し用貫通路の算術平均粗さ：５μｍ）を使用したときの摩耗粉発生量を１とした場合の摩耗粉発生量の相対評価値である。
［耐久寿命試験条件］
使用ボールねじ：ＮＳＫボールねじ、呼び番：２５×２０×１０００−Ｃ５（ボール径３／１６インチ）
使用試験機名：ＮＳＫ製ボールねじ耐久試験機
予圧荷重：１０００Ｎ
試験荷重：アキシャル荷重＝３０００Ｎ
加速度荷重＝１０００〜２０００Ｎ
最高回転数：４０００ｍｉｎ−１
ストローク：５００ｍｍ
潤滑グリース：アルバニアＮｏ．２（昭和シェル石油）
図５に示すように、ボール戻し用貫通路１９の算術平均粗さＲａが１５μｍを超えると、摩耗粉の発生量が急激に増加する。したがって、ボール戻し用貫通路１９内で発生する摩耗粉の発生量を低減して摩耗粉による圧痕の発生や潤滑性能の低下を抑制するためには、ボール戻し用貫通路１９の算術平均粗さＲａを１０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下にすることが望ましいことがわかる。
【００１６】
以上のように、上述した本発明の一実施形態では、ボール戻し用貫通路１９の算術平均粗さＲａを１０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下としたことにより、ボール戻し用貫通路１９内に発生する鉄粉等の摩耗粉の発生量が従来のものと比較して減少するので、ボール戻し用貫通路１９内で発生する摩耗粉がボール１３に付着してボール転動路１６に侵入し、ボールねじ溝１４，１５やボール１３に圧痕を発生させたりすることを抑制することができる。したがって、ボールねじ溝１４，１５やボール１３に発生した圧痕に応力が集中して割れ等が生じることを防止することができる。また、ボール戻し用貫通路１９内で発生した摩耗粉がグリース等の潤滑剤中に混入する量を抑制できるので、潤滑剤中に混入した摩耗粉によって潤滑性能が低下して温度上昇や早期摩耗を引き起こすことを防止することもできる。
【００１７】
なお、上述した実施形態ではボール循環部材としてボール循環コマを使用したボールねじに本発明を適用した場合を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばボール循環部材としてエンドキャップを使用したボールねじについても本発明を適用できることは勿論である。また、上述した実施形態ではドリルまたはエンドミル等によって形成されたボール戻し用貫通路１９の表面を砥粒流動加工法で研削仕上げ加工したが、ボール戻し用貫通路１９の表面粗さは前処理でドリル加工を施すことや低速で加工することで表面のバリ等を除去することや、リーマ加工等でもでき、また砥粒流動加工の代わりに湿式ブラスト加工等を用いてもよい。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明に係るボールねじによれば、ボール戻し用貫通路内で発生する摩耗粉の発生量が減少するので、摩耗粉による圧痕の発生や潤滑性能の低下を抑制することができる。
請求項２の発明に係るボールねじによれば、ボール戻し用貫通路内で発生する摩耗粉の発生量がより減少するので、摩耗粉による圧痕の発生や潤滑性能の低下をより効果的に抑制することができる。
【００１９】
請求項３の発明に係るボールねじによれば、ボール戻し用貫通路の表面に発生するバリ等の微小突起を砥粒流動加工によって除去できるので、ボール戻し用貫通路内で発生する摩耗粉の発生量が減少し、摩耗粉による圧痕の発生や潤滑性能の低下をより効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るボールねじの軸方向断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るボールねじの一部を示す斜視図である。
【図３】図２に示すボール循環コマの斜視図である。
【図４】ナットのボール戻し用貫通路を砥粒流動加工する場合の方法を示す図である。
【図５】ボール戻し用貫通路の摩耗粉発生量を測定した結果を示す図である。
【符号の説明】
１１    ねじ軸
１２    ナット
１３    ボール
１４    ボールねじ溝
１５    ボールねじ溝
１６    ボール転動路
１７    ボール循環コマ
１９    ボール戻し用貫通路
２０    連絡通路
【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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