(57)【要約】【課題】ボールをすくい上げるときに発生する騒音や振動を低減して耐久性および作動性の向上を図ることのできるボールねじ装置を提供する。【解決手段】ボール循環チューブ１７の両端部をボールねじ溝１３，１４のリード角方向に沿って折り曲げるとともに、ボール循環チューブ１７の両端部の一部２１をナット１２の軸方向に対して直角な角度で加工する。【選択図】  図４
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【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有するナットと、前記ねじ軸とナットの前記ボールねじ溝間を転動する多数のボールと、前記ボールねじ溝間に形成された螺旋状ボール転動路との間で前記ボールを循環させるためのＵ字状ボール循環チューブとを備え、前記ボール循環チューブの両端部を前記ナットに形成されたボール循環穴に挿入して前記ボールを循環させるようにしたボールねじ装置において、
前記ボール循環チューブの両端部を前記ボールねじ溝のリード角方向に沿って折り曲げ、かつ前記ボール循環チューブの両端部の一部を前記ナットの軸方向に対して直角な角度で加工して前記ボール循環チューブの両端部を前記ボール循環穴に容易に挿入可能としたことを特徴とするボールねじ装置。
【請求項２】
前記ボール循環チューブのボールすくい上げ角度をほぼ０°とし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】
前記各ボールの間に樹脂製スペーサを介在させた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。
【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などの回転運動を直線運動に変換する機構部として用いられるボールねじに関し、特に、ボールを循環させるボール循環部材としてボール循環チューブを用いたボールねじに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、チューブ式と称されるボールねじ装置は、ねじ軸と、このねじ軸に外嵌された円筒状のナットとを備えており、ねじ軸またはナットの一方を軸芯回りに回転させると、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装置はねじ軸とナットの両ボールねじ溝間に形成された螺旋状ボール転動路との間でボールを循環させるＵ字状のボール循環チューブを備えており、螺旋状ボール転動路を転動するボールはボール循環チューブの端部に設けられたタング部によってねじ軸と垂直な方向にすくい上げられるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このようなボールねじ装置は、１つのナットに複数のボール循環回路を形成できるため、定格負荷容量を高めることができるが、次のような問題点を有していた。すなわち、上述した従来のボールねじ装置では、ボール転動路を転動するボールの進行方向とすくい上げ方向とがボールねじ溝のリード角分だけずれているため、ボール転動路を転動するボールがすくい上げられるときにボール循環チューブのタング部と衝突する。このため、騒音や振動などが発生し、ボールねじ装置の作動性や耐久性を低下させることがあった。また、ボールの公転速度によってはボール循環チューブのタング部が疲労破壊を起こすことから、ボールの最高公転速度が制限されるという問題もあった。さらに、ボール転動路を転動するボールがボール循環チューブのタング部に衝突することによって、ボールに付着しているグリース等の潤滑剤が微粒子状の発塵物質となって飛散するため、ボールねじ装置の周辺環境が発塵物質によって汚染される可能性があった。
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、ボールをすくい上げるときに発生する騒音や振動を低減して耐久性および作動性の向上を図ることのできるボールねじ装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【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有するナットと、前記ねじ軸とナットの前記ボールねじ溝間を転動する多数のボールと、前記ボールねじ溝間に形成された螺旋状ボール転動路との間で前記ボールを循環させるためのＵ字状ボール循環チューブとを備え、前記ボール循環チューブの両端部を前記ナットに形成されたボール循環穴に挿入して前記ボールを循環させるようにしたボールねじ装置において、前記ボール循環チューブの両端部を前記ボールねじ溝のリード角方向に沿って折り曲げ、かつ前記ボール循環チューブの両端部の一部を前記ナットの軸方向に対して直角な角度で加工して前記ボール循環チューブの両端部を前記ボール循環穴に容易に挿入可能としたことを特徴とする。
【０００５】
このような構成によると、螺旋状ボール転動路を転動するボールがボールねじ溝のリード角に沿う方向にすくい上げられ、ねじ軸と垂直な方向にボールをすくい上げた場合と比較してボール循環チューブの端部に衝突するボールの衝突力が軽減されるので、ボールをすくい上げるときに発生する騒音や振動を低減してボールねじ装置の耐久性および作動性の向上を図ることができる。
【０００６】
この場合、請求項２記載の発明のように、前記ボール循環チューブのボールすくい上げ角度をほぼ０°としてもよい。また、請求項３記載の発明のように、各ボールの間に樹脂製スペーサを介在させると、ボール同士の衝突が樹脂製スペーサによって抑制されるので、ボール同士の衝突に起因する騒音の発生やボールの損傷等を防止することができる。
【０００７】
【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４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装置の軸方向断面図である。同図に示されるように、本発明の第１の実施形態に係るボールねじ装置１０は、断面が円形のねじ軸１１と、このねじ軸１１に外嵌された円筒状のナット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と対向しており、ねじ軸１１またはナット１２の一方が軸芯回りに回転すると、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間を転動するようになっている。
【０００８】
また、ボールねじ装置１０はボールねじ溝１３，１４間に形成された螺旋状ボール転動路１６との間でボール１５を循環させるＵ字状のボール循環チューブ１７を備えている。このボール循環チューブ１７の両端部はナット１２に形成された二つのボール循環穴１８にそれぞれ挿入されており、螺旋状ボール転動路１６を転動するボール１５はボール循環チューブ１７の端部により所定方向にすくい上げられるようになっている。さらに、ボールねじ装置１０は円盤状に樹脂成形された多数のスペーサ１９を備えており、これらのスペーサ１９は各ボール１５の間に配置されている。なお、ボール循環チューブ１７は例えば金属パイプをほぼＵ字状に曲げ加工して形成されている。
【０００９】
図２はスペーサ１９の断面図であり、同図に示されるように、スペーサ１９の両端面には凹状のボール接触面２０が形成されている。このボール接触面２０の断面は二つの円弧２０ａ，２０ｂをゴシックアーチ状に組み合わせた形状となっており、各ボール１５はボール接触面２０の円弧２０ａ，２０ｂと線接触するようになっている。なお、スペーサ２０の中心部には、グリース等の潤滑剤を溜めておくための貫通孔２１が形成されている。
【００１０】
図３は図１に示すボールねじ装置の要部を示す図であり、同図に示されるように、ボール循環チューブ１７の両端部はボールねじ溝１３，１４のリード角α方向に沿って折り曲げられている。
図４はボール循環チューブ１７の両端部とボール循環孔１８との嵌合関係を模式的に示す図であり、同図に示されるように、ボール循環チューブ１７の両端部には加工部２１が設けられている。この加工部２１はボール循環チューブ１７の両端部の一部をナット１２の軸方向に対して直角な方向で削り加工して形成されており、ボール循環孔１８と嵌合するようになっている。
【００１１】
図５はボール循環チューブ１７のボールすくい上げ角度を示す図であり、（ａ）はボール循環チューブ１７のボールすくい上げ角度βがβ＞０°の場合を示している。また、（ｂ）はボール循環チューブ１７のボールすくい上げ角度βがβ＝０°の場合を示しており、本実施形態では、ボール循環チューブ１７のボールすくい上げ角度βがほぼ０°となっている。
【００１２】
上述のように、ボール循環チューブ１７の両端部をボールねじ溝１３，１４のリード角α方向に沿って折り曲げると、螺旋状ボール転動路１６を転動するボール１５がボールねじ溝１３のリード角αに沿う方向にすくい上げられ、ねじ軸１１と垂直な方向にボール１５をすくい上げた場合と比較してボール循環チューブ１７の端部に衝突するボール１５の衝突力が軽減される。したがって、ボール１５をすくい上げるときに発生する騒音や振動を低減してボールねじ装置の耐久性および作動性の向上を図ることができる。
【００１３】
また、ボール１５との衝突によりボール循環チューブ１７の端部が疲労破壊を起こすこともないので、ボール１５の公転速度がボール循環チューブ１７の強度によって制限されることもない。さらに、螺旋状ボール転動路１６を転動するボール１５がボール循環チューブ１７の端部に衝突することによって、ボール１５に付着しているグリース等の潤滑剤が微粒子状の発塵物質となって飛散することもない。
【００１４】
また、上述した第１の実施形態のように、ボール循環チューブ１７の両端部の一部をナット１２の軸方向に対して直角な角度で加工した加工部２１を設けたことにより、両端部が加工されていないボール循環チューブ２２（図９参照）と比較して、ボール循環チューブ１７の両端部をボール循環穴１８内に挿入し易くなるので、ボールねじ装置の組立を容易に行うことができる。なお、図９に示すボール循環チューブ２２は、その両端部がボールねじ溝のリード方向に沿って折り曲げられているため、図１０に示す従来のボール循環チューブ２３と比較して、ボールをタング部に衝突させずにすくい上げることができるが、ボール循環チューブの両端部の一部がボール循環穴１８と嵌合するように加工されていないため、ナット１２のボール循環穴１８内にボール循環チューブ１７の両端部を容易に挿入できないという難点を有している。
【００１５】
また、上述した第１の実施形態のように、各ボール１５の間に樹脂製スペーサ１９を設けることにより、ボール同士の衝突がスペーサ１９によって抑制されるので、ボール同士の衝突に起因する騒音の発生やボール１５の損傷等を防止することができる。
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の実施形態では金属パイプをＵ字状に曲げ加工してボール循環チューブ１７を形成したが、図６及び図７に示す第２の実施形態のように、ボール循環チューブ１７を半円形にプレス加工された二つのプレス成形部材２４，２４から形成しても良い。また、第１の実施形態では加工部２１を削り加工で形成したが、図６及び図７に示す第２の実施形態のように、加工部２１をプレス加工で形成しても良い。また、第１及び第２の実施形態では両端にタング部を持たないボール循環チューブ１７を使用したが、図８に示す第３の実施形態のように、両端にタング部１７ａを有するボール循環チューブ１７を使用してもよい。
【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、螺旋状ボール転動路を転動するボールがボールねじ溝のリード角に沿う方向にすくい上げられ、ねじ軸と垂直な方向にボールをすくい上げた場合と比較してボール循環チューブの端部に衝突するボールの衝突力が軽減されるので、ボールをすくい上げるときに発生する騒音や振動を低減してボールねじ装置の耐久性および作動性の向上を図ることができる。また、ボールとの衝突によりボール循環チューブの端部が疲労破壊を起こすこともないので、ボールの公転速度がボール循環チューブの強度によって制限されることもない。さらに、螺旋状ボール転動路を転動するボールがボール循環チューブの端部に衝突することによって、ボールに付着しているグリース等の潤滑剤が微粒子状の発塵物質となって飛散することもない。更に、ボール循環チューブの両端部をボール循環穴に容易に挿入可能である。
【００１７】
請求項２の発明によれば、ボール循環チューブのボールすくい上げ角度をほぼ０°としたことで、ねじ軸側ボールねじ溝とナット側ボール溝とで形成された螺旋状ボール転動路とボール循環チューブとの繋ぎ目部でボールをよりスムーズに転動させることが可能となるので、ボールねじ装置の耐久性および作動性をより向上させることができる。
請求項３の発明によれば、ボール同士の衝突が樹脂製スペーサによって抑制されるので、上述した効果に加え、ボール同士の衝突に起因する騒音の発生やボールの損傷等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装置の軸方向断面図である。
【図２】図１に示されるスペーサの断面図である。
【図３】図１に示すボールねじ装置の要部を示す図である。
【図４】図１に示されるボール循環チューブの両端部とボール循環孔との嵌合関係を模式的に示す図である。
【図５】ボール循環チューブのボールすくい上げ角度βがβ＞０°の場合とβ＝０°の場合を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るボールねじ装置の要部を示す図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う矢視断面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係るボールねじ装置の要部を示す図である。
【図９】ボールねじ装置のボール循環チューブを示す図である。
【図１０】従来のボールねじ装置のボール循環チューブを示す図である。
【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    螺旋状ボール転動路
１７    ボール循環チューブ
１８    ボール循環穴
１９    スペーサ
２１    加工部
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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