(57)【要約】      （修正有）【課題】ボール循環路を有するボール循環部材を備えたボールねじにおいて、ボール転動路とボール循環路との境界部に生じる段差にボールが衝突することによって発生する騒音や振動を低減することのできるボールねじを提供する。【解決手段】ボール循環部材１９をナット１３に組付けた状態で、ボール循環部材１９又はナット１３の所定部位に砥石により機械的削り加工を施して、ボール転動路１６とボール循環路２０との境界部に発生する段差２１を除去する。【選択図】  図３
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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、このナットの前記ボールねじ溝と前記ねじ軸のボールねじ溝との間に形成された螺旋状のボール転動路を転動する多数のボールと、前記ボールを循環させるボール循環路を有するボール循環部材とを備えたボールねじにおいて、
前記ボール循環部材を前記ナットに組み付けた状態で前記ボール循環部材又は前記ナットの所定部位に機械的削り加工を施して前記ボール転動路と前記ボール循環路との境界部に発生する段差を除去したことを特徴とするボールねじ。
【請求項２】
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、このナットの前記ボールねじ溝と前記ねじ軸のボールねじ溝との間に形成された螺旋状のボール転動路を転動する多数のボールと、前記ボールを循環させるボール循環部材とを備えたボールねじにおいて、
前記ボール循環部材を前記ナットに組み付けた状態で前記ボール循環部材又は前記ナットの所定部位に砥粒流動加工を施して前記ボール転動路と前記ボール循環路との境界部に発生する段差を除去したことを特徴とするボールねじ。
【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用いられる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には、従来、ボールを循環させる部品として、エンドキャップを使用したものとボール循環チューブを使用したものとがある。このうち、エンドキャップを使用したボールねじは、振動や騒音等の発生を抑制しながらボールを循環させることが可能であるが、ボールの循環回路数がボールねじ溝の条数分に限定されるため、負荷容量を上げるために１回路当りのボール数を多くする（巻き数を多くする）と作動性が低下するなどの問題がある。
【０００３】
一方、ボール循環チューブを使用したボールねじは、１条のボールねじ溝に複数のボール循環回路を形成することができるという利点を有しているが、ねじ軸のボールねじ溝とナットのボールねじ溝との間に形成されたボール転動路を転動するボールをボール循環チューブのタング部に衝突させてボール循環チューブ内に導入する構造であるため、ボールがボール循環チューブのタング部に衝突した際に騒音や振動が発生するなどの問題がある。
【０００４】
そこで、本願出願人は、ボール循環部材としてエンドキャップやボール循環チューブを使用することなくボールを比較的低音響および低振動で循環させることのできる外部循環式ボールねじとして、図９乃至図１１に示すような構造のものを先に出願した（特願２００２−４８０７７号）。図９乃至図１１において、ねじ軸１１の外周面に形成されたボールねじ溝１２とナット１３の内周面に形成されたボールねじ溝１４との間には、多数のボール１５が組み込まれている。これらのボール１５は、ねじ軸１１またはナット１３のいずれか一方が軸芯回りに回転すると、ねじ軸側ボールねじ溝１２とナット側ボールねじ溝１４との間に形成された螺旋状のボール転動路１６（図１１参照）を転動するようになっており、ナット１３の外周面に形成された循環部材取付け面１７にはボール循環孔１８ａ，１８ｂが設けられている。
【０００５】
ボール循環孔１８ａ，１８ｂはナット側ボールねじ溝１４の溝面にそれぞれ開口しており、これらのボール循環孔１８ａ，１８ｂのうち一方のボール循環孔（例えばボール循環孔１８ａ）にはボール循環部材１９のボールすくい上げ部１９１が組み込まれている。そして、他方のボール循環孔（例えばボール循環孔１８ｂ）にはボール循環部材１９のボール戻し部１９２が組み込まれており、これらボールすくい上げ部１９１及びボール戻し部１９２の内部には、ボール転動路１６を転動するボール１５をねじ軸１１の軸方向に対してボールねじ溝１２，１４のリード角だけ傾斜した方向にすくい上げて循環させる断面円形のボール循環路２０が形成されている。
【０００６】
このような構造のボールねじでは、チューブ式ボールのように、ボール１５のすくい上げ角度がねじ軸１１の軸方向に対して直角とならないので、ボールをタングに衝突させずにボール転動路１６からすくい上げることができ、これにより、ボールとタングとの衝突に起因する騒音や振動等の発生を抑制することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したボールねじでは、ねじ軸側ボールねじ溝１２とナット側ボールねじ溝１４との間に形成されるボール転動路１６の断面形状が非円形であるのに対し、ボール循環路２０の断面形状が円形であるため、ボール転動路１６とボール循環路２０との境界部に段差が生じ、この段差にボールが衝突することによって騒音や振動を発生させる原因となっていた。
【０００８】
このようなボール転動路とボール循環路の断面形状の相違によってボール転動路とボール循環路との境界部に発生する段差を解消する方法として、ボール循環路の断面形状をナット側ボールねじ溝の断面形状と同じ形状とすることが考えられる。しかし、この方法を採用した場合でもナットとボール循環部材を別々に加工して組み立てるが故に、加工公差の範囲内で段差の発生は免れない。そこで、ボール循環路の内面をナット側ボールねじ溝よりもねじ軸側に寄せて循環路内面をナット側ボールねじ溝の溝面よりも突出するように配置し、ねじ軸側に突出したボール循環路の内面をボールとの摩擦によって摩耗や塑性変形させることで段差を消失させる方法が考えられるが、このような方法では段差が完全に消失するまでの間はボールがねじ軸側に突出したボール循環路の端に引っ掛かる構造になりかねず、ボールやボール循環部材あるいはナットやねじ軸に余計な負荷が加わり、耐久性を低下させてしまう虞があるばかりでなく、循環路内面の摩耗によって発生した摩耗粉が潤滑剤に混入し、ボールの表面やボールねじ溝の溝面を損傷させる虞があった。
【０００９】
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、ボール転動路とボール循環路との境界部に生じた段差にボールが衝突することによって発生する騒音や振動を低減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。
【００１０】
【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、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、このナットの前記ボールねじ溝と前記ねじ軸のボールねじ溝との間に形成された螺旋状のボール転動路を転動する多数のボールと、前記ボールを循環させるボール循環路を有するボール循環部材とを備えたボールねじにおいて、前記ボール循環部材を前記ナットに組み付けた状態で前記ボール循環部材又は前記ナットの所定部位に機械的削り加工を施して前記ボール転動路と前記ボール循環路との境界部に発生する段差を除去したことを特徴とするものであり、このような構成を採用することによって、ボール転動路とボール循環路の断面形状の相違によってボール転動路とボール循環路との境界部に生じる段差を除去できるので、段差にボールが衝突することによって発生する騒音や振動を低減することができる。
【００１１】
請求項２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、このナットの前記ボールねじ溝と前記ねじ軸のボールねじ溝との間に形成された螺旋状のボール転動路を転動する多数のボールと、前記ボールを循環させるボール循環部材とを備えたボールねじにおいて、前記ボール循環部材を前記ナットに組み付けた状態で前記ボール循環部材又は前記ナットの所定部位に砥粒流動加工を施して前記ボール転動路と前記ボール循環路との境界部に発生する段差を除去したことを特徴とするものであり、このような構成を採用することによって、ボール転動路とボール循環路の断面形状の相違によってボール転動路とボール循環路との境界部に生じる段差を除去できるので、段差にボールが衝突することによって発生する騒音や振動を低減することができる。
【００１２】
【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５は本発明の一実施形態を示す図であり、図１及び図２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の外周面に形成されたボールねじ溝１２と対向するボールねじ溝１４を内周面に有するナット１３とを備えている。
【００１３】
ねじ軸１１のボールねじ溝１２とナット１３のボールねじ溝１４との間には多数のボール１５が組み込まれており、これらのボール１５は、ねじ軸１１またはナット１３のいずれか一方が軸芯回りに回転すると、ねじ軸側ボールねじ溝１２とナット側ボールねじ溝１４との間に形成された螺旋状のボール転動路１６（図２参照）を転動するようになっている。そして、ボール転動路１６を転動したボール１５は、ボール循環部材１９の内部に形成されたボール循環路２０を通って元の位置に戻されるようになっている。
【００１４】
ボール循環部材１９はナット１３の外周面に形成された循環部材取付け面１７に固定されており、循環部材取付け面１７にはボール循環孔１８ａ，１８ｂが設けられている。これらのボール循環孔１８ａ，１８ｂはナット側ボールねじ溝１４の溝面にそれぞれ開口しており、一方のボール循環孔（例えばボール循環孔１８ａ）にはボール循環部材１９のボールすくい上げ部１９１が組み込まれている。そして、他方のボール循環孔（例えばボール循環孔１８ｂ）にはボール循環部材１９のボール戻し部１９２が組み込まれており、これらボールすくい上げ部１９１及びボール戻し部１９２の内部には、ボール１５をねじ軸１１の軸方向に対してボールねじ溝１２，１４のリード角だけ傾斜した方向にすくい上げて循環させるためのボール循環路２０が形成されている。
【００１５】
ボールねじ溝１２，１４の断面形状は曲率が同じ二つの円弧をゴシックアーチ状に組み合わせた形状となっており、従って、ボール転動路１６はその断面形状が非円形となっている。一方、ボール循環路２０はその断面形状が円形となっており、従って、ボール循環部材１９のボールすくい上げ部１９１及びボール戻し部１９２をナット１３のボール循環孔１８ａ，１８ｂに組み入れると、図３に示すように、ボール転動路１６とボール循環路２０との境界部に段差２１が生じ、この段差２１にボール１５が衝突することによって騒音や振動が発生する。
【００１６】
本実施形態では、段差２１にボール１５が衝突することによって発生する騒音や振動を低減するために、図４に示すような構造の砥石２２を用いてボール循環部材１９の所定部位に機械的削り加工を施すことによって段差２１を除去することを特徴とするものである。具体的には、先ず、ナット１３のボール循環孔１８ａ，１８ｂにボール循環部材１９のボールすくい上げ部１９１及びボール戻し部１９２を組み込む。そして、図５に示すように、ナット側ボールねじ溝１４の溝面１４ａとボール循環路２０の内面２０ａを両者が面一になるまで砥石２２で削り加工する。なお、削り加工後は、削り加工によって発生した鉄粉等の削り粉を除去するために、ナット１３およびボール循環部材１９を洗浄してからボールねじの組立を行う。
【００１７】
このような方法でボール転動路１６とボール循環路２０との境界部に生じる段差２１を除去することにより、前述した方法のように、ボール循環路の内面とボールとの摩擦によって発生した摩耗粉が潤滑剤に混入してボールの表面やボールねじ溝の溝面を損傷させる可能性が少ないので、ボールねじの作動性を低下させることなく段差２１を除去することができる。また、図９に示したボールねじのように、ボール転動路とボール循環路との境界部に騒音等の発生原因となる段差が生じることもないので、ボールを比較的低音響および低振動で循環させることができる。
【００１８】
なお、図５に示した第１実施例ではナット側ボールねじ溝１４の溝面１４ａとボール循環路２０の内面２０ａを砥石２２で同時に削り加工する場合を例示したが、たとえば図６に示す第２実施例のように、ナット側ボールねじ溝１４の溝面１４ａを砥石２２で研削加工した後に、ボール循環部材１９のボールすくい上げ部１９１及びボール戻し部１９２をナット１３のボール循環孔１８ａ，１８ｂに組み込んでボール循環路２０の内面２０ａを砥石２２で削り加工してもよい。
【００１９】
また、第１及び第２の実施例ではボール循環部材１９の所定部位に機械的削り加工を施して段差２１を除去するようにしたが、図７及び図８に示す第３実施例のようにボール循環部材１９の所定部位に砥粒流動加工を施して段差２１を除去するようにしてもよい。具体的には、図７に示すように、ナット１３にボール循環部材１９を組み付けた状態でナット１３の内周面中央部に栓体２５を嵌め入れるとともに、ナット１３の両端に筒状のメディアガイド２６を取り付ける。そして、この状態でナット１３内およびボール循環路２０内に砥粒（メディア）２７を充填した後、メディア圧送ピストン２８をナット１３の軸方向に往復運動させてボール循環路２０内の砥粒２７を一定方向に流動させる。
【００２０】
このようにナット１３に組み付けられたボール循環部材１９のボール循環路２０に砥粒２７を流動させることで、図８に示すように、ボール転動路１６とボール循環路２０との境界部におけるボール循環路内面２０ａが砥粒２７によって削られ、ボール転動路１６とボール循環路２０との境界部に段差２１が生じなくなるので、段差２１にボールが衝突することによって発生する騒音や振動を低減することができる。
【００２１】
なお、上述した第１及び第２の実施例ではボール循環部材１９の所定部位に砥石による削り加工を施して段差２１を除去するようにしたが、砥石の代わりにグラインダー、ヤスリ、切削工具等の加工手段を用いてボール循環部材１９の所定部位に機械的削り加工を施してよい。
また、上記実施の形態ではボール循環部材の角部を取り除く例を説明したが、逆にボール循環部材をナット側ボールねじ溝の溝面よりも引っ込ませておいて、ナット側ボールねじ溝の角部を加工して段差を取り除いてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明は、ボール循環部材をナットに組み付けた状態でボール循環部材又はナットの所定部位に機械的削り加工を施してボール転動路とボール循環路との境界部に発生する段差を除去したことを特徴とするものであり、このような構成を採用することによって、ボール転動路とボール循環路との境界部に生じる段差が除去されるので、段差にボールが衝突することによって発生する騒音や振動を低減することができる。
【００２３】
請求項２の発明は、ボール循環部材をナットに組み付けた状態でボール循環部材又はナットの所定部位に砥粒流動加工を施してボール転動路とボール循環路との境界部に発生する段差を除去したことを特徴とするものであり、このような構成を採用することによって、ボール転動路とボール循環路との境界部に生じる段差を除去できるので、段差にボールが衝突することによって発生する騒音や振動を低減することができる。
【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】図１に示すボールねじのボール循環路に沿った断面図である。
【図３】ボール転動路とボール循環路との境界部に発生する段差を示す図である。
【図４】ボール循環路の内面を削り加工するときに使用する砥石を示す図である。
【図５】ボール転動路とボール循環路との境界部に発生する段差を機械的削り加工により除去する場合の一実施例を示す図である。
【図６】ボール転動路とボール循環路との境界部に発生する段差を機械的削り加工により除去する場合の他の実施例を示す図である。
【図７】ボール転動路とボール循環路との境界部に発生する段差を砥粒流動加工により除去する場合の一実施例を示す図である。
【図８】ボール転動路とボール循環路との境界部に発生する段差を砥粒流動加工により除去する場合の作用を説明するための図である。
【図９】従来のボールねじの平面図である。
【図１０】図９に示すボールねじの軸方向断面図である。
【図１１】図９に示すボールねじのボール循環路に沿った断面図である。
【符号の説明】
１１    ねじ軸
１２    ボールねじ溝
１３    ナット
１４    ボールねじ溝
１５    ボール
１６    ボール転動路
１８ａ，１８ｂ    ボール循環孔
１９    ボール循環部材
１９１    ボールすくい上げ部
１９２    ボール戻し部
２０    ボール循環路
２１    段差
２２    砥石
２５    栓体
２６    メディアガイド
２７    砥粒
２８    メディア圧送ピストン
【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】
2004308744.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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