(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に螺旋状の軸軌道溝を形成したねじ軸と、内周面に前記軸軌道溝に対向するナット軌道溝を形成した円筒状のナットと、前記ナット軌道溝を連結する連結路と、前記軸軌道溝とナット軌道溝と連結路とで構成される循環路を循環する複数のボールとを備えたボールねじ装置の組立装置において、
サポートブロックと、前記ナットを縦方向に設置し、該ナットを前記サポートブロックに対して昇降自在に支持するナット受台と、該ナット受台に設置されたナットの内径側に挿入され、前記サポートブロックに回転自在に支持された仮軸と、該仮軸の先端部に形成された傾斜面と、該仮軸の傾斜面と外周面との肩部と前記ナットの内周面との間の隙間に負圧を供給する負圧室とを備えたことを特徴とするボールねじ装置の組立装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記仮軸の傾斜面を、円錐状突起としたことを特徴とするボールねじ装置の組立装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のボールねじ装置の組立装置を用い、
前記仮軸の傾斜面に投入された前記循環路に装填する所定の数のボールを、前記負圧室から供給される負圧により、前記肩部と前記ナットの内周面との間の隙間に保持し、前記仮軸を回転させて前記循環路に前記ボールを送り込むことを特徴とするボールねじ装置の組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械や精密機械等の機械装置の移動体の送り機構等に用いられるボールねじ装置の組立装置およびその組立方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のボールねじ装置の組立装置は、ねじ軸の外周面に形成された螺旋状の軸軌道溝と、円筒状のナットの内周面に形成された軸軌道溝に対向するナット軌道溝と、コマ部に形成されたナット軌道溝を連結するＳ字状の連結路とで構成された複数の循環路に複数のボールを装填して循環させるボールねじ装置のナットに予めコマ部を固着しておき、縦方向に設置したナットの内側に、循環路と同数のボール供給穴を設けたボール挿入治具をナットと位相を整合させ、ボール供給穴の出口を該当する循環路を形成するナット軌道溝の一番高い位置に設置し、各ボール供給穴に所定数のボールを整列させて連続的に供給し、自重で循環路に装填した後に入りきらなかったボールを挿入ロッドにより押込んで循環路にナットを装填している（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特許第２５３０４０１号公報（第２頁段落０００６−段落０００１４、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した従来の技術においては、ボール供給穴に所定数のボールを整列させて一度に供給し、入りきらなかったボールを挿入ロッドにより押込んで循環路にボールを装填しているため、ナット軌道溝のリードが小さくなればなる程、玉詰まりが生じやすくなるというという問題がある。
また、複数の循環路に同時にボールを装填しているため、円滑な装填が難しくなり、装填できなかったボールを挿入ロッドで押込まなければならず、ボールに損傷を与えてしまう虞がある。
【０００４】
このことは、循環路に装填するボールの直径が小さい等によりボールの自重が軽い場合に特に顕著になる。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、軽量のボールにおいてもその損傷を防止し、玉詰まりが生ずることのないボールねじ装置の組立装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するために、外周面に螺旋状の軸軌道溝を形成したねじ軸と、内周面に前記軸軌道溝に対向するナット軌道溝を形成した円筒状のナットと、前記ナット軌道溝を連結する連結路と、前記軸軌道溝とナット軌道溝と連結路とで構成される循環路を循環する複数のボールとを備えたボールねじ装置の組立装置において、サポートブロックと、前記ナットを縦方向に設置し、該ナットを前記サポートブロックに対して昇降自在に支持するナット受台と、該ナット受台に設置されたナットの内径側に挿入され、前記サポートブロックに回転自在に支持された仮軸と、該仮軸の先端部に形成された傾斜面と、該仮軸の傾斜面と外周面との肩部と前記ナットの内周面との間の隙間に負圧を供給する負圧室とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
これにより、本発明は、仮軸に設けた傾斜面によりボールを仮軸の肩部に集め、負圧により吸引保持したボールを、仮軸の回転に伴う肩部との摩擦力を利用して円滑にナット軌道溝に送り込むことができ、ナット軌道溝のリードが小さい場合においても、循環路に装填するボールの自重が軽い場合であっても玉詰まりを防止することができると共に、ボールへの損傷を防止することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に、図面を参照して本発明によるボールねじ装置の組立装置の実施例について説明する。
【実施例】
【０００８】
図１は実施例のボールねじ装置の組立装置を示す断面図、図２は実施例のボールねじ装置を示す断面図、図３は実施例の組立装置のボール装填状態を示す説明図である。
なお、図３はナットのコマ部取付け部をナットの軸直角方向に切取った断面図である。
図２において、１はボールねじ装置である。本実施例ではコマ式のボールねじ装置である。
【０００９】
２はボールねじ装置１のねじ軸であり、合金鋼等の鋼材で製作された棒状部材であって、その外周面には略半円弧形状の軸軌道溝３が所定のリードで螺旋状に形成されている。
４はボールねじ装置１のナットであり、合金鋼等の鋼材で製作された円筒状部材であって、その内周面には軸軌道溝３と対向する略半円弧形状のナット軌道溝５が軸軌道溝３と同じリードで形成されている。
【００１０】
６はボールとしての鋼球であり、合金鋼等の鋼材等で製作された球体であって、軸軌道溝３とナット軌道溝５の間に複数装填されてねじ軸２とナット４を螺合させる。
７はコマ部であり、鋼材等で製作され、隣合う２本のナット軌道溝５を連結する円弧状断面のＳ字状に湾曲した溝である連結路８が形成された栓状部材であって、ナット４の円筒壁に円周方向の角度位置をずらして複数設けられた穴部に取付けられる。
【００１１】
上記のねじ軸２の軸軌道溝３とこれに対向するナット４のナット軌道溝５およびこれを連結するコマ部７の連結路８により循環路が形成され、この循環路に複数の鋼球６と所定の量の潤滑剤、例えばグリースが封入される。
これにより、軸軌道溝３とナット軌道溝５とが鋼球６を介して螺合し、ねじ軸２を回転させることによって鋼球６が循環路を循環しながらナット４を軸方向に移動させる。
【００１２】
上記のボールねじ装置１のナット４に鋼球６を装填する組立装置について説明する。
図１において、１０はボールねじ装置１の組立装置である。
図に示す組立対象となるボールねじ装置１のナット４は、コマ部７が円周方向に複数配置されたナットであって、ナット４の外周部に設けられたフランジ部により機械装置の移動体等に固定される形式のナットである。
【００１３】
１１は仮軸であり、合金鋼等の鋼材で製作されたナット４への鋼球６の装填時にねじ軸２の替わりにナット４の内径側に挿入する棒状部材であって、組立対象となるナット４のＢＣＤ（Ｂａｌｌ  Ｃｅｎｔｅｒ  Ｄｉａｍｅｔｅｒ）より鋼球６の直径分小さい内周円、つまり循環路を循環する鋼球６の内接円の直径から所定の隙間代を減じた外径を有している。
【００１４】
仮軸１１の先端部には傾斜面としての円錐面を有する円錐状の円錐状突起１２が設けられ、その反対側の固定端１３がシャフト１４の端部の嵌合穴１５に嵌合し、固定端１３に設けられた切欠き部をセットビスにより押圧して固定される。
なお、仮軸１１の先端部に設ける傾斜面は前記に限らず、複数の傾斜面を多角的に形成した傾斜面であってもよく、円錐面と多角的な傾斜面の組合せであってもよい。
【００１５】
１６はナット受台であり、合金鋼等の鋼材で製作され、組立対象となるナット４を縦方向に設置してその外周面を嵌合する設置穴１６ａが設けられた円環状部材であって、中央部に仮軸１１の外径との間に隙間１７を形成した貫通穴１６ｂが形成されており、設置穴１６ａの反対側の端部に形成された嵌合部１６ｃをスライダ１８の端部の取付穴１８ａに遊嵌させて取付けられる。
【００１６】
また、貫通穴１６ｂと仮軸１１の外径とにより形成される隙間１７は、仮軸１１の外周面とナット４の内周面とにより形成される隙間１９に接続している。
更に、ナット受台１６の嵌合部１６ｃの外周面には、その軸方向に沿ってナット４に複数形成された連結路８の角度位置に合せたＶ字溝である複数の割出溝１６ｄが形成されており、スライダ１８の端部の取付穴１８ａの内周面に半径方向に突出する位置決め部材としてのボールプランジャ２０の先端が割出溝１６ｄに嵌合してナット４の複数の循環路にボール６を装填するときの角度割出機構として機能する。
【００１７】
更に、ナット受台１６の設置穴１６ａにもその内周面に半径方向に突出するボールプランジャ２０が設けられており、その先端がナット４の外周面を押圧し、ナット４とナット受台１６とを同期させて回転させる。
２１は吸引口であり、スライダ１８の円筒状の側壁を貫通して形成されており、図示しない真空ポンプ等の真空発生装置にチューブ等により接続している。
【００１８】
２２はサポートブロックであり、合金鋼等の鋼材で製作された円筒状部材であって、その外周面が、スライダ１８の内周面と遊嵌してスライダ１８をシャフト１４に対して軸方向に往復移動可能に支持している。
スライダ１８は、ナット受台１６の取付部の反対側の端部に図示しない軸方向の位置決め機構が設けられており、ナット受台１６をサポートブロック２２に対して昇降自在に支持している。
【００１９】
２４は玉軸受等の転がり軸受であり、内輪がシャフト１４に嵌合し、外輪がサポートブロック２２の内周面に嵌合して固定されており、シャフト１４をサポートブロック２２に対して回転自在に支持している。
２５はシール体であり、天然ゴムや合成ゴム等の弾性材料で製作された円環状部材であって、その外周面がサポートブロック２２に嵌合して固定され、その内周面に設けられたリップ部がシャフト１４の外周面に摺接して接触式シールとして機能する。
【００２０】
２６は負圧室であり、スライダ１８の内周面およびナット受台１６、仮軸１１、シャフト１４、サポートブロック２２、シール体２５で仕切られた空間であって、ボールねじ装置１の組立時に、吸引口２１から負圧室２６内の空気が吸引され、隙間１７を経由して仮軸１１の外周面とナット４の内周面とにより形成される隙間１９に負圧を供給する機能を有している。
【００２１】
２７はボール挿入冶具であり、ナット４の内周面の直径から所定の隙間代を減じた外径を有する挿入部２８が形成されており、挿入部２８の端面には仮軸１１の円錐状突起１２に対向し、円錐状突起１２と同様の円錐面を有する円錐状凹部２８ａが形成されると共に、ボール挿入冶具２７を軸方向に貫通してその上面２７ａから円錐状凹部２８ａに達するボール導入穴２９が形成されている。
【００２２】
上記の各部品を組込んでボールねじ装置１の組立装置１０とするときは、サポートブロック２２の内周面に転がり軸受２４とシール体２５とを嵌合させて組付け、シャフト１４をシール体２５に挿通させ、転がり軸受２４の内輪にシャフト１４を嵌合させ組付け、サポートブロック２２の外周面にスライダ１８の内周面を遊嵌させ、図示しない位置決め機構に支持させる。
【００２３】
そして、仮軸１１の固定端１３をシャフト１４に挿入してセットビスにより締付けて固定し、ナット受台１６の貫通穴１６ｂに仮軸１１を挿通させ、ナット受台１６の嵌合部１６ｃをスライダ１８の取付穴１８ａに挿入し、割出溝１６ｄに取付穴１８ａのボールプランジャの先端を嵌合させて組立装置１０を組立てる。
このようにして組立てたボールねじ装置１の組立装置１０のナット受台１６の設置穴１６ａに、組立対象となるナット４の内径側を仮軸１１に挿通しながらナット４を縦方向にして挿入し、設置穴１６ａのボールプランジャ２０の先端で押圧して設置し、スライダ１８を図示しない位置決め機構により昇降して、仮軸１１の円錐状突起１２の円錐面と仮軸１１の外周面との角部（肩部３０という。）を、ナット４の最下位のコマ部７の連結路８のナット軌道溝５への上方開口部の下部付近に位置させる。
【００２４】
そして、ナット４にボール挿入冶具２７の挿入部２８を挿入し、その円錐状凹部２８ａの円錐面と仮軸１１の円錐状突起１２の円錐面との間隔を、組立対象となるナット４に組込む鋼球６の直径より大きい間隔とし、そのボール導入穴２９の出口をナット４の最下位のコマ部７の連結路８のナット軌道溝５への上方開口部の角度方向に向けて組付け、ボール挿入冶具２７のボール導入穴２９に一つの循環路に装填する所定数の鋼球６を計数皿等を用いて投入すると共に、図示しない真空発生装置を作動させて負圧室２６を負圧状態に維持する。
【００２５】
ボール導入穴２９に投入された鋼球６は、円錐状凹部２８ａのボール導入穴２９の開口から円錐状突起１２上に投入され、円錐状突起１２の円錐面を転がって図３に示すように仮軸１１の肩部３０の回りに集まり、転がり軸受２４に支持されたシャフト１４により仮軸１１を回転させると、鋼球６が仮軸１１の外周面とナット４のナット軌道溝５との間に送り込まれる。
【００２６】
このとき、仮軸１１の外周面とナット受台１６の貫通穴１６ｂとの隙間１７を経由して仮軸１１の外周面とナット４の内周面の隙間１９に負圧室２６から負圧が供給され、隙間１９の負圧により仮軸１１の肩部３０の回りに集まった鋼球６が下方に吸引されて仮軸１１の肩部３０とナット４の内周面との間の隙間に鋼球６が安定した状態で保持されると共に、仮軸１１の肩部３０に鋼球６が押し付けられ、これらの間の摩擦力が増加して仮軸１１の回転により、所定の数の鋼球６がナット４の循環路に無理なく送り込まれ、連結路８のナット軌道溝５の下方開口部を起点として順次に下方から隙間なくナット軌道溝５と仮軸１１の外周面との間に整列する。
【００２７】
この負圧による鋼球６の保持は、鋼球６の自重が軽い場合に特に有効である。
つまり、自重が軽いときには、自重のみによる循環路への送り込みにおいてはコマ部７の連結路８に鋼球６が押込まれたような状態になることがあり、循環路への送り込みが不安定になるが、本実施例のように負圧により鋼球６を仮軸１１の肩部３０の回りに保持すれば、肩部３０に集まった鋼球６を円滑に循環路への送り込むことができるからである。
【００２８】
このようにして、ナット４の最下位の循環路に鋼球６が装填されると、図示しない位置決め装置によりスライダ１８を降下させ、仮軸１１の肩部３０をナット４の一つ上のコマ部７の連結路８の上方開口部の下部付近に位置させ、ナット受台１６を回転させてナット受台１６の次の割出溝１６ｄに取付穴１８ａのボールプランジャの先端を嵌合させ、ナット受台１６と同期して回転するナット４のコマ部７の連結路８の上方開口部の角度方向をボール挿入冶具２７のボール導入穴２９の出口の方向に向けて設置し、上記と同様にして鋼球６を吸引しながらその循環路に鋼球６を装填し、順次にこれを繰返して下の循環路から上の循環路に向って鋼球６を装填し、ナット４の全ての循環路に鋼球６を装填する。
【００２９】
その後、ボール挿入冶具２７を取外し、図示しないスリーブを仮軸１１の円錐状突起１２に嵌合させ、スリーブを押込みながらナット４を引き上げてナット４をスリーブに移し、スリーブに替えて所定のねじ軸２を螺合させてボールねじ装置１を組立てる。
このように、本実施例では、仮軸１１の肩部３０に集まった鋼球６を、肩部３０とナット４の内周面との間に負圧により保持し、仮軸１１を回転させて鋼球６をナット４の循環路に送りこむので、仮軸１１の肩部３０の回りに集まった鋼球６が下方に吸引されて仮軸１１の肩部３０に鋼球６が安定した状態で保持され、仮軸１１の肩部３０に押し付けられた鋼球６と肩部３０との間の摩擦力が増加して仮軸１１の回転により、ナット４の循環路に鋼球６を容易に送り込むことができる。
【００３０】
このことは、鋼球６の自重が軽い場合や、ナット軌道溝５のリードが小さい場合の玉詰まりの防止に特に有効である。
また、鋼球６を吸引してナット４の循環路に円滑に鋼球６を送り込むので、挿入ロッド等で鋼球６を押込むことが不要になり、鋼球６に損傷が生ずることもない。
更に、ナット受台１６に設けた割出溝１６ｄにスライダ１８の取付穴１８ａに設けたボールプランジャ２０を嵌合させた角度割出機構によりナット４のコマ部７の連結路８のナット軌道溝５への上方開口部の角度方向をボール挿入冶具２７のボール導入穴２９の出口の方向に合せるので、ボール挿入冶具２７とナット４との角度位置の割出しを容易に行うことができる。
【００３１】
更に、ナット受台１６に設置したナット４を角度割出機構によりボール挿入冶具２７とナット４との角度位置を割出しして設置し、仮軸１１の円錐状突起１２上に所定数の鋼球６を投入し、負圧を供給しながらて仮軸１１を回転させるだけで、鋼球６をナット４に容易に装填することができ、鋼球装填の作業時間の短縮を図ることができる。
以上説明したように、本実施例では、ボールねじ装置の組立装置のサポートブロックに昇降自在に支持されたナット受台に、ナットを縦方向に設置し、ナットの内径側にサポートブロックに回転自在に支持された仮軸を挿入し、仮軸の円錐状突起の肩部とナットの内周面との間の隙間に負圧室から負圧を供給するようにしたことによって、仮軸に設けた円錐状突起により鋼球を仮軸の肩部に集め、負圧により吸引保持した鋼球を、仮軸の回転に伴う肩部との摩擦力を利用して円滑にナット軌道溝に送り込むことができ、ナット軌道溝のリードが小さい場合においても、循環路に装填する鋼球が小径であってその自重が軽い場合であっても玉詰まりを防止することができると共に、鋼球への損傷を防止することができるという効果が得られる。
【００３２】
なお、上記実施例においては、ボールは鋼球であるとして説明したが、ボールは前記に限らず、セラミック材料や樹脂材料で形成した軽量のボールであってもよい。このような材料で形成されたボールに本発明を適用すれば上記と同様の効果を得ることができる。
また、負圧室は、スライダの側壁に吸引口を開口し、そのスライダの内周面およびナット受台、仮軸、シャフト、サポートブロック、シール体で仕切られた空間であるとして説明したが、負圧室は前記に限らず、円錐状突起の肩部とナットの内周面との間の隙間に負圧を供給する負圧室であれば、どのような構成であってもよい。
【００３３】
更に、割出溝の断面形状はＶ字状として説明したが、割出溝の断面形状は前記に限らず、矩形状、台形状、円弧状等であってもよい。
更に、上記各実施例においては、ナットに鋼球を介してねじ軸を螺合させるときに、一旦ナットをスリーブに移した後に、ナットをねじ軸に螺合させるとして説明したが、ねじ軸の軸端形状に合わせて仮軸の円錐状突起やＣ面取を形成してナット回転させながらねじ軸に直接螺合させるようにしてもよい。これによりボールねじ装置の組立効率を向上させることができる。
【００３４】
更に、上記各実施例においては、ボールねじ装置のねじ軸を回転させてナットを軸方向に移動させるとして説明したが、ナットを回転させてねじ軸を軸方向に移動させる形式のボールねじ装置に本発明を適用しても同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施例のボールねじ装置の組立装置を示す断面図
【図２】実施例のボールねじ装置を示す断面図
【図３】実施例の組立装置のボール装填状態を示す説明図
【符号の説明】
【００３６】
１    ボールねじ装置
２    ねじ軸
３    軸軌道溝
４    ナット
５    ナット軌道溝
６    ボール
７    コマ部
８    連結路
１０  組立装置
１１  仮軸
１２  円錐状突起
１３  固定端
１４  シャフト
１５  嵌合穴
１６  ナット受台
１６ａ  設置穴
１６ｂ  貫通穴
１６ｃ  嵌合部
１６ｄ  割出溝
１７、１９  隙間
１８  スライダ
１８ａ  取付穴
２０  ボールプランジャ
２１  吸引口
２２  サポートブロック
２４  転がり軸受
２５  シール体
２６  負圧室
２７  ボール挿入冶具
２１ａ  上面
２８  挿入部
２８ａ  円錐状凹部
２９  ボール導入穴
３０  肩部
【図１】
0004655885.tif 000002
【図２】
0004655885.tif 000003
【図３】
0004655885.tif 000004