(57)【要約】【課題】エンドキャップ式のボールねじ装置に関し、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。【解決手段】外周面に螺旋溝１１が形成されたねじ軸１と、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、軸方向に延設された戻し通路２４を有したナット２と、ナット２の両端に外嵌装着され、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、転換路３３のうち戻し通路２４に連絡される部分が、戻し通路２４とねじ軸１の中心とを結ぶ径方向の仮想線に対し、３０°以下の傾きに形成されている。【選択図】　図１２
2004084743.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、
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、軸方向に延設された戻し通路を有したナットと、
前記ナットの両端に外嵌装着され、前記相対する両螺旋溝と前記戻し通路と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、前記転換路および前記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、
前記転換路のうち前記戻し通路に連絡される部分が、前記戻し通路と前記ねじ軸の中心とを結ぶ径方向の仮想線に対し、３０°以下の傾きに形成されている、ことを特徴とするボールねじ装置。
【請求項２】
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と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、前記転換路および前記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周方向軌道部と、前記周方向軌道部と前記戻し通路との間を連通し軸方向に延びる軸方向軌道部とからなり、
前記転換路の周方向軌道部のうち前記軸方向軌道部に連絡される部分が、前記戻し通路と前記ねじ軸の中心とを結ぶ径方向の仮想線に対し、３０°以下の傾きに形成されている、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】
エンドキャップの転換路は、螺旋溝に連通する経路と、ナットの戻し通路に連通する経路とからなる。
【０００５】
すなわち、エンドキャップは、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。
【０００６】
ボールが螺旋溝に連通する経路とナットの戻し通路に連通する経路との間で方向転換する際、ボールはナットの外面に沿って移動する。すなわち、ナットの外面がボールの転動面となる。
【０００７】
よって、ボールの移動が円滑に行えるように、ナットの外面に、エンドミル加工等による複雑な加工が必要であった。
【０００８】
このように、ナットの加工が困難であることから、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。
【０００９】
【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、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、軸方向に延設された戻し通路を有したナットと、前記ナットの両端に外嵌装着され、前記相対する両螺旋溝と前記戻し通路と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、前記転換路および前記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、前記転換路のうち前記戻し通路に連絡される部分が、前記戻し通路と前記ねじ軸の中心とを結ぶ径方向の仮想線に対し、３０°以下の傾きに形成されている。
【００１０】
具体的には、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と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、前記転換路および前記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周方向軌道部と、前記周方向軌道部と前記戻し通路との間を連通し軸方向に延びる軸方向軌道部とからなり、前記転換路の周方向軌道部のうち前記軸方向軌道部に連絡される部分が、前記戻し通路と前記ねじ軸の中心とを結ぶ径方向の仮想線に対し、３０°以下の傾きに形成されている。
【００１１】
なお、転換路のうち戻し通路に連絡される部分が、戻し通路とねじ軸の中心とを結ぶ径方向の仮想線に対し、３０°以下の傾きに形成されていればよく、その傾き角は小さい方が好ましい。すなわち、３０°以下の傾き角には０°も含むものとし、傾き角が０°の場合が最も好ましい。
【００１２】
本発明のボールねじ装置によると、エンドキャップの転換路のうち、戻し通路に連絡される部分が、戻し通路とねじ軸の中心とを結ぶ径方向の仮想線に対し、３０°以下の傾きに形成されている。すなわち、転換路のうち戻し通路に連絡される部分が略径方向に延び、戻し通路との間でボールを方向転換させる際、ボールは略径方向から軸方向、あるいはその逆方向に、略直角の軌跡を描いて方向転換する。これにより、ボールがナットの外面に沿って容易に方向転換でき、ナットに複雑なエンドミル加工が不要となり、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。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１ないし図１８を用いて説明する。
【００１４】
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５，６はエンドキャップの斜視図、図７はエンドキャップの内側面図、図８はエンドキャップの外側面図、図９は図７のＩＸ−　ＩＸ断面図、図１０は図７のＸ−Ｘ断面図、図１１は図８のＸＩ−ＸＩ断面図、図１２はエンドキャップの部分内側面図、図１３はエンドキャップの側面図、図１４は図１３のＸＩＶ部分の拡大図、図１５はボールねじ装置の部分斜視図、図１６，１７はボールねじ装置の断面図、図１８はボールの軌跡を示す図である。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
各エンドキャップ３は、図５ないし図１５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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
周方向軌道部３３１は、螺旋溝１１，２１のピッチ角（リード角）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。
【００２５】
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。
【００２６】
図１２に示すように、各周方向軌道部３３１の外側部３３１ｂの中心線Ｌ１と、ねじ軸１の中心軸Ｐ１と軸方向軌道部３３２の中心Ｐ２とを結ぶ径方向の仮想線Ｌ２との成す角度θは、θ≦３０°となるように設定されている。なお、角度θは小さい方が好ましく、０°となる場合が最も好ましい。
【００２７】
これにより、周方向軌道部３３１の外側部３３１ｂが略径方向に延び、軸方向軌道部３３２との間でボール４を方向転換させる際、ボール４は略径方向から軸方向、あるいはその逆方向に、略直角の軌跡を描いて方向転換する。これにより、ボール４が、ナット２の端面２３ａと外周面２３ｂの肩部表面に沿って容易に方向転換でき、ナット２の肩部に複雑なエンドミル加工が不要となり、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。
【００２８】
図１３および図１４に示すように、各周方向軌道部３３１の内側部３３１ａにおけるボール４の中心軌道Ｃと、エンドキャップ３の凹部３１の底面３１ａとの交点Ｏ１から、中心軌道Ｃに対して直交する仮想線Ｌ３を引き、内側部３３１ａの底部との交点をＯ２とすると、点Ｏ２よりボール４の出入口側の領域Ｌにおいて、内側部３３１ａの曲率半径Ｒを、
ＤＳ≦Ｒ≦２×ＤＳ
とする。
【００２９】
ここで、ＤＳは、ねじ軸１の肩径である。
【００３０】
これにより、内側部３３１ａのボール４の出入口側断面が若干小さくなり、周方向軌道部３３１の内側部３３１ａと、螺旋溝１１，２１との境界における段差がなくなり軌道面が滑らかに連接し、エンドキャップ３に対するボール４の出入りが円滑に行える。
【００３１】
図１５に示すように、リップ３５のＰＣＤ１を、ねじ軸１のＰＣＤ２に対して、
ＰＣＤ１＝１．０５×ＰＣＤ２
とする。
【００３２】
ここで、リップ３５のＰＣＤ１とは、ねじ軸１の螺旋溝１１に入り込む各リップ３５の径方向中心を結んだ円の直径である。
【００３３】
また、ねじ軸１のＰＣＤ２とは、ねじ軸１の４条の螺旋溝１１と、ナット２の４条の螺旋溝２１とで構成される４条の転送路６の径方向中心を結んだ円の直径である。
【００３４】
すなわち、リップ３５のＰＣＤ１を、ねじ軸１のＰＣＤ２の１．０５倍とすることで、図１５のように、リップ３５と螺旋溝１１の間に隙間Ｓが生じる。
【００３５】
このように、リップ３５のＰＣＤ１をねじ軸１のＰＣＤ２より大きくしたことで、製造誤差が発生してもリップ３５と螺旋溝１１の干渉を確実に避けることができる。
【００３６】
図１６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。
【００３７】
図１７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。
【００３８】
図１８は、４条のボール軌跡ａ，ｂ，ｃ，ｄを示している。
【００３９】
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。
【００４０】
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の間を連通するものであればよく、特に形状は限定されない。
【００４１】
【発明の効果】
本発明のボールねじ装置によると、転換路のうち戻し通路に連絡される部分が略径方向に延び、戻し通路との間でボールを方向転換させる際、ボールは略径方向から軸方向、あるいはその逆方向に、略直角の軌跡を描いて方向転換し、ボールがナットの外面に沿って容易に方向転換でき、ナットに複雑なエンドミル加工が不要となり、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内側面図
【図８】図１のボールねじ装置におけるエンドキャップの外側面図
【図９】図７のＩＸ−ＩＸ断面図
【図１０】図７のＸ−Ｘ断面図
【図１１】図８のＸＩ−ＸＩ断面図
【図１２】図１のボールねじ装置におけるエンドキャップの部分内側面図
【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１３のＸＩＶ部分の拡大図
【図１５】図１のボールねじ装置の部分斜視図
【図１６】図１のボールねじ装置の断面図
【図１７】図１のボールねじ装置の断面図
【図１８】図１のボールねじ装置におけるボールの軌跡を示す図
【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
１１，２１　螺旋溝
２２　大径部
２３　小径部
２４　戻し通路
３３　転換路
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】
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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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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