(57)【要約】【課題】循環コマの損傷を防止し、寿命低下を防止することができるボールねじ用循環コマおよびボールねじを提供する。【解決手段】ボール転動溝を有するねじ軸と、ねじ軸のボール転動溝に対応するボール転動溝を有するとともにボール戻し通路を有するナットと、ねじ軸およびナットのボール転動溝が対向して形成される軌道とボール戻し通路とを連通させるボール循環路を有してナットの両端面に配置される一対の循環コマと、軌道、ボール戻し通路およびボール循環路内に配設された複数のボールと、を備えたボールねじに用いられ、ボール循環路から軌道へ向かって張り出し、軌道を転動するボールを掬い上げるためのボール転動面を有する掬い上げ部を備えた循環コマにおいて、ボール転動面を、少なくともボールの複数箇所に接触してボールをボール循環路に向けて案内する複数の案内面を持たせて形成した。【選択図】      図２
2005016591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に螺旋状のボール転動溝を有するねじ軸と、該ねじ軸のボール転動溝に対応する螺旋状のボール転動溝を内周面に有するとともに軸方向に貫通するボール戻し通路を有して前記ねじ軸に遊嵌されるナットと、前記ねじ軸のボール転動溝および前記ナットのボール転動溝が対向して形成される軌道と前記ボール戻し通路とを連通させるボール循環路を有して前記ナットの両端面に配置される一対の循環コマと、前記軌道、前記ボール戻し通路および前記ボール循環路を転動しつつ循環可能に配設された複数のボールと、を備えたボールねじに用いられ、
前記ボール循環路から前記軌道へ向かって張り出し、前記軌道を転動する前記ボールを掬い上げるためのボール転動面を有する掬い上げ部を備えた前記循環コマにおいて、
前記ボール転動面は、少なくとも前記ボールの複数箇所に接触して前記ボールを前記ボール循環路に向けて案内する複数の案内面を持っていることを特徴とするボールねじ用循環コマ。
【請求項２】
前記ボールが循環する方向での前記ボール転動面の横断面形状は、曲率中心の異なる２つの円弧からなるゴシックアーク形状、または２つの直線を組合せた略Ｖ字状または３つ以上の直線を組み合わせた多面形状からなるゴシック形状であることを特徴とする請求項１に記載の循環コマ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の循環コマを備えている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、ボールねじ用循環コマおよびボールねじに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ボールねじは、ナットがねじ軸に対して相対移動する際には、ナットのボール転動溝とねじ軸のボール転動溝とによって形成される軌道内をボールが転動するが、ナットを継続して相対移動させていくためには、ボールを無限循環させる必要がある。
ボールを無限循環させる方式としては、一般的な循環チューブ式やエンドキャップ式等の他、コンパクトタイプと呼ばれる新しい循環方式がある。
【０００３】
従来、このコンパクトタイプのボールねじでは、例えば図４に示すボールねじ１００のように、ナット１６の肉厚部分に軸方向に貫通するボール戻し通路２０を形成するとともに、ナット１６の両端面に一対の循環コマ取付け溝２２を形成し、この循環コマ取付け溝２２に、ナット１６のボール転動溝１８とねじ軸１０のボール転動溝１２とによって形成される軌道２６と、ボール戻し通路２０とを連通させるボール循環路１３２を有する循環コマ１３０をそれぞれ嵌合して固定する。そして、軌道２６、ボール戻し通路２０及びボール循環路１３２によってボール２４の無限循環回路１２８を形成している。
【０００４】
通常、循環コマは、合成樹脂の射出成型品又は切削加工品であり、図５に示すように、循環コマ１３０のボール循環路１３２の端から舌片状の掬い上げ部３４が軌道を形成するねじ軸側のボール転動溝へ向かって張り出している（例えば、特許文献１参照）。
そして、ボール２４が救い上げられてボール循環路１３２に導かれる掬い上げ部３４上の面は、その長手方向に垂直な横断面形状が単一な円弧からなるボール転動面１３６となっている。そして、ボール転動面１３６の掬い上げ部３４の先端側となる縁部３８は、ねじ軸側のボール転動溝の内面にわずかに隙間を開けて連なっており、ボール転動面１３６の掬い上げ部３４の付け根４３側が、ボール循環路１３２に連通している。そして、ボールが無限循環回路を転動して軌道の一端に至ると、ボールは掬い上げ部３４の縁部３８側から掬い上げ部３４のボール転動面１３６上に掬い上げられてボール循環路１３２へ案内され、ボール循環路１３２からボール戻し通路へ入る。
【０００５】
【特許文献１】
特願２００２−２７７１１１号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、無限循環回路は、ボールが軌道の一端からボール転動面上に掬い上げられる部分では、非連続状態である。そのため、軌道と、ボール循環路に向けてボール転動面の延びる方向との相互のリード角の僅かな変化や、相互の溝中心の僅かなずれ等によって、ボールとボール転動面（およびボール循環路）との間に衝突が生じる。
【０００７】
そして、この衝突による応力によって、掬い上げ部が破損する場合がある。すなわち、掬い上げ部のボール転動面上に掬い上げられたボールは、掬い上げ部に衝撃力を及ぼす。この衝撃力はボールと、ボール転動面との接触点（接触楕円）に集中し、特に接触点（接触楕円）近傍（例えば図５に示す掬い上げ部３４の付け根４３の両側に形成された切欠部４４）から亀裂が生じる要因となっていた。
接触点（接触楕円）近傍で亀裂が一度生じると、この亀裂の先端に応力が集中して亀裂が進行しやすくなり、例えば掬い上げ部３４の付け根４３から掬い上げ部３４が欠け落ちるなどし、循環コマ１３０が損傷してしまう場合がある。
【０００８】
循環コマが損傷すると、ボールが無限循環回路内を円滑に転動しつつ移動することができなくなり、ボールねじの寿命が低下してしまう原因となる。そのため、ボール転動面（およびボール循環路）との接触点（接触楕円）に衝撃力が集中するという問題は、ボールねじをより高速化、低騒音化させる上での妨げになっていた。
本発明は、このような点に着目してなされたものであって、循環コマのボール掬い上げ部の損傷を防止し、寿命低下を防止することができるボールねじ用循環コマおよびボールねじを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、従来のボールねじでは、循環コマのボール転動面やボール循環路が、単一な円弧から形成されている点に着目した。つまり、単一な円弧によって形成されているボール転動面に軌道からボールが進入すると、掬い上げ部に作用する衝撃力は、ボールとボール転動面との一箇所の接触点（接触楕円）のみに集中することになる。そのため、衝撃力は接触点（接触楕円）一箇所に強く作用し、この集中した衝撃力による繰り返し応力が、掬い上げ部を破損させる起点となる亀裂を生じさせる大きな要因となる。
【００１０】
そこで、本発明者は、掬い上げ部の形状について、鋭意検討したところ、掬い上げ部に集中する衝撃力を分散させることができる効果的な形状を見出した。
すなわち、上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、外周面に螺旋状のボール転動溝を有するねじ軸と、該ねじ軸のボール転動溝に対応する螺旋状のボール転動溝を内周面に有するとともに軸方向に貫通するボール戻し通路を有して前記ねじ軸に遊嵌されるナットと、前記ねじ軸のボール転動溝および前記ナットのボール転動溝が対向して形成される軌道と前記ボール戻し通路とを連通させるボール循環路を有して前記ナットの両端面に配置される一対の循環コマと、前記軌道、前記ボール戻し通路および前記ボール循環路を転動しつつ循環可能に配設された複数のボールと、を備えたボールねじに用いられ、前記ボール循環路から前記軌道へ向かって張り出し、前記軌道を転動する前記ボールを掬い上げるためのボール転動面を有する掬い上げ部を備えた前記循環コマにおいて、前記ボール転動面は、少なくとも前記ボールの複数箇所に接触して前記ボールを前記ボール循環路に向けて案内する複数の案内面を持っていることを特徴としている。
【００１１】
請求項１に係る発明によれば、ボールとボール転動面とを複数箇所（例えば二箇所）に同時に接触させている。そして、その接触状態を維持したまま、ボールをボール循環路に向けて案内するように形成している。そのため、ボールとボール転動面との衝突によって生じる接触点（接触楕円）での応力を、複数箇所（例えば二箇所）に分散させることができるから、それぞれの接触箇所での応力を下げることができる。したがって、循環コマのボール掬い上げ部の損傷を低減させることができる。
【００１２】
なお、通常、ボール掬い上げ部の掬い上げ方向は、ボールねじのリード角の接線方向となるが、上述の「複数箇所での接触状態をボール循環路に向けて案内する部分」は、リード角の接線に沿ったボール循環路の直線部分までは形成されていることが望ましい。
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の循環コマであって、前記ボールが循環する方向での前記ボール転動面の横断面形状は、曲率中心の異なる２つの円弧からなるゴシックアーク形状、または２つの直線を組合せた略Ｖ字状または３つ以上の直線を組み合わせた多面形状からなるゴシック形状であることを特徴としている。
【００１３】
請求項２に係る発明によれば、請求項１に記載の効果を奏するボール転動面の循環する方向での横断面形状として、ゴシックアーク形状、ゴシック形状、または多面形状を採用している。そのため、ゴシックアーク形状、ゴシック形状、または多面形状は、転動体（ボール）を安定させる効果が高いため、請求項１に記載の効果を奏する循環コマを安定した性能で提供することができる。
また、請求項３に係る発明は、ボールねじであって、請求項１または２に記載の循環コマを備えていることを特徴としている。
請求項３に係る発明によれば、請求項１または２に記載の循環コマによる効果を奏するボールねじを提供することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るボールねじの一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、上述した従来のボールねじと同様の構成については、同じ符号を付して説明する。
図１に示すように、ボールねじ１は、外周面に螺旋状のボール転動溝１２を有するねじ軸１０と、ボール転動溝１２に対応した螺旋状のボール転動溝１８を内周面に有する円筒状のナット１６とを備えている。
【００１５】
そして、ナット１６のボール転動溝１８と、ねじ軸１０のボール転動溝１２とを互いに対向させて両者の間に軌道２６が形成され、この軌道２６内に複数のボール２４が転動可能に装填されている。そして、ねじ軸１０（あるいはナット１６）が軸回りに回転すると、ナット１６（あるいはねじ軸１０）がボール２４の転動を介して軸方向へ相対移動するようになっている。
【００１６】
ナット１６の肉厚部分には、軸方向に貫通するボール戻し通路２０が形成されている。また、ナット１６の両端部には、循環コマ３０を嵌合させるための一対の循環コマ取付け溝２２（同図では、一方のみを示す）が転動体戻し通路２０からボール転動溝１８に渡って形成されている。
循環コマ３０は、合成樹脂を射出成形、または切削加工することによって形成されている。そして、同図に示すように、循環コマ３０は、循環コマ取付け溝２２の内形形状に整合して嵌め込み可能な所定の外形形状を備えている。
【００１７】
図２および図３に示すように、循環コマ３０の表（おもて）面４８側には、ボール循環路３２が形成されている。ボール循環路３２はボール戻し通路２０と軌道２６とを連通させるための湾曲溝である。
ボール循環路３２の軌道２６側（図２では下側）に、軌道２６を転動してきたボール２４を掬い上げるための掬い上げ部３４が形成されている。掬い上げ部３４は、ボール循環路３２の端からねじ軸１０側のボール転動溝１２へ向かって張り出して舌片状をなしている。
【００１８】
掬い上げ部３４の先端側である縁部３８は、ねじ軸１０のボール転動溝１２内面に対してわずかに隙間を開けるような所定の形状に形成されている。
すなわち、循環コマ３０が循環コマ取付け溝２２に固定された状態は、循環コマ３０の裏面４９と凸部５２とがナット１６の内周面上に現れる（図１参照）。そして、ナット１６をねじ軸１０に遊嵌させた際には、循環コマ３０の凸部５２の外形は、ねじ軸１０のボール転動溝１２の内側に収まる所定の形状になっている。このとき、循環コマ３０の裏面４９とねじ軸１０の外径との間、および凸部５２とねじ軸１０のボール転動溝１２との間には、わずかな隙間を有しているため、ねじ軸１０と循環コマ３０と相互の干渉が防止されている。
【００１９】
なお、縁部３８とボール循環路３２の縁部４０とは切欠部４４を挟んで連続しており、切欠部４４を介してこれらの縁部３８と縁部４０とは連続した稜線４２を形成している（図２参照）。
掬い上げ部３４の上面（表面４８側の面）は、ボール転動面３６となっている。ボール転動面３６は、ボール２４を軌道２６から円滑に救い上げてボール循環路３２に導くために、ボール２４の複数箇所に同時に接触しつつ、ボール２４をボール循環路３２に向けて案内する複数の案内部を持っている。
【００２０】
詳しくは、図３（ｄ）に示すように、この複数の案内部として、ボール転動面３６にゴシック形状を採用している。すなわち、掬い上げ部３４の長手方向に垂直な横断面形状が、２つの直線を組合せた略Ｖ字状に形成されている。そのため、略Ｖ字状をしたゴシック形状の各面とボール２４とが同時に接触する部分を案内部とすることができる。なお、ボール２４とボール循環路３２との間の隙間（同図に示す寸法Ａ）は、従来と同様、０．１ｍｍ以上確保されている。また、溝に対する深さ方向の寸法Ｂも従来同様の所定のゆとりをもって形成されている。
【００２１】
そして、図２に示すように、ボール転動面３６は、軌道２６のリード角αの接線に沿った方向にボール２４を導きつつ、ボール循環路３２になだらかに連なるようにゴシック形状が連続して形成されている。このようにして、ボール２４は、二箇所の接触点で支持されながらボール循環路３２に向けて円滑に案内されるようになっている。
【００２２】
なお、本実施形態の循環コマ３０では、ボール循環路３２の溝全体に渡ってゴシック形状が連続して形成されている（図２および図３参照）。
以上のように構成された循環コマ３０は、それぞれの循環コマ取付け溝２２に嵌め込むことによって固定することができる。そして、軌道２６、ボール戻し通路２０および一対のボール循環路３２によってボール２４の無限循環回路２８を構成することができる。なお、循環コマ取付け溝２２内での循環コマ３０の径方向の抜け止めは、抜け止め突起５０によって規制されるので循環コマ３０を容易にナット１６に抜け止めして固定することができる。
【００２３】
次に、本実施形態の作用・効果について説明する。
以上の構成からなるボールねじ１は、ボール２４が無限循環回路２８内を転動して軌道２６の一端に至ると、ボール２４は一方の循環コマ３０の掬い上げ部３４の縁部３８側から掬い上げ部３４のボール転動面３６上に掬い上げられてボール循環路３２へ案内され、ボール戻し通路２０を通って他方の循環コマ３０のボール循環路３２へ入り、再び軌道２６の他端に入って無限循環回路２８内を循環することができる。
【００２４】
そして、本実施形態の循環コマ３０によれば、ボール２４とボール循環路３２との幅方向での隙間（寸法Ａ）や深さ方向のゆとり寸法Ｂは従来の寸法を維持しているから、部品相互の組み合わせ誤差が多少あっても、予定した設計品質を維持することができる。例えばナット１６のボール戻し通路２０からボール循環路３２に入るつなぎ部分でボール２４が詰まることがない。また、例えば軌道２６と掬い上げ部３４とのつなぎ部分で相互の位置が多少ずれたとしても、循環コマ３０全体に大きな負荷が加わることもさけられる。
【００２５】
ところで、ボール２４が循環コマ３０の掬い上げ部３４に掬い上げられるとき、ボール２４は掬い上げ部３４へ衝撃力を及ぼす。
しかし、本実施形態の循環コマ３０によれば、ボール２４と掬い上げ部３４のボール転動面３６とを二箇所で同時に接触させることができる。そして、その接触状態を維持したまま、ボール２４をボール循環路３２に向けて案内することができる。そのため、ボール２４とボール転動面３６との衝突によって生じる接触点（接触楕円）での応力を、二箇所に分散させることができるから、それぞれの接触箇所での応力を下げることができる。したがって、循環コマ３０の掬い上げ部３４の損傷を低減させることができる。
【００２６】
そして、循環コマ３０は、ボール転動面３６上をボール２４が循環する方向での横断面形状として、ゴシック形状を採用している。ゴシック形状は、ボール２４を二点接触させる溝形状としての信頼性が高い。また、加工も容易である。そのため、ボール２４とボール転動面３６との衝突によって生じる接触点（接触楕円）での応力を分散させつつ、ボール２４をボール循環路３２に向けて円滑に案内するという複数の案内部としての効果を奏する循環コマ３０を安定した性能で提供することができる。
【００２７】
そして、本実施形態のボールねじ１によれば、上述した複数の案内部を掬い上げ部３４およびボール循環路３２に有する循環コマ３０を備えているから、ボール２４から掬い上げ部３４へ働く衝撃力によって掬い上げ部３４に損傷が生じることが防止され、無限循環回路２８内をボール２４は円滑に転動しつつ移動可能となり、ボールねじ１の寿命を長くすることができる。したがって、ボールねじ１をより高速化、低騒音化させることができる。
【００２８】
なお、本実施形態では、ボール転動面３６をゴシック形状によって形成しているが、本発明に係るボール転動面の複数の案内部となる形状は、これに限定されるものではない。
例えば、曲率中心の異なる２つの円弧からなるゴシックアーク形状から複数の案内部を形成したボール転動面３６としてもよい。
【００２９】
また、本実施形態では、ゴシック形状によって二箇所の接触点をつくることによって複数の案内部としているがこれに限定されず、例えば３箇所以上の接触点によって複数の案内部を形成したボール転動面３６としてもよい。さらにまた、それら接触点を構成する各面は、平面、曲面およびそれらの組み合わせによって形成してもよい。
【００３０】
また、複数の案内部は、必ずしも複数の面から構成されている必要はない。例えば楕円のように、異なる曲率からなる複数の円弧を連続した一つの曲線としてボール転動面を形成し、この一つの曲線とボールとを複数箇所で接触させて複数の案内部として構成することもできる。
また、上記実施形態の循環コマ３０では、ボール循環路３２の溝全体に渡ってゴシック形状が形成されているが、本発明に係る循環コマは、これに限定されず、複数の案内部を必ずしもボール循環路の溝全体に渡って形成しなくてもよい。
【００３１】
例えば掬い上げ部の付け根近傍までを上述したいずれかの複数の案内部とし、それに続くボール循環路は、従来同様の単一円弧から形成してもよい。しかし、軌道２６から円滑にボール２４を掬い上げるとともに、衝撃を効果的に分散させる循環コマを形成する上では、複数の案内部の形状を有するボール転動面を、リード角αの接線に沿ったボール循環路の直線部分（図３（ｂ）に示す寸法Ｄの範囲）までは形成されていることが望ましい。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、循環コマの損傷を防止し、寿命低下を防止することができるボールねじ用循環コマおよびボールねじを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の一実施形態に係るボールねじを説明する概略斜視図である。
【図２】本実施の一実施形態に係る循環コマを表面側から見た斜視図である。
【図３】本実施の一実施形態に係る循環コマの説明図であり、（ａ）は、左側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は右側面図、また（ｄ）は（ｂ）におけるＸ−Ｘ断面図である。
【図４】従来のボールねじの説明図である。
【図５】従来の循環コマを表面側から見た斜視図である。
【符号の説明】
１、１００    ボールねじ
１０    ねじ軸
１２    （ねじ軸の）ボール転動溝
１６    ナット
１８    （ナットの）ボール転動溝
２０    ボール戻し通路
２２    循環コマ取付け溝
２４    ボール
２６    軌道
２８、１２８    無限循環回路
３０、１３０    循環コマ
３２、１３２    ボール循環路
３４    掬い上げ部
３６、１３６    （掬い上げ部の）ボール転動面
３８    （掬い上げ部の）縁部
４０    （ボール循環路の）縁部
４２    稜線
４３    付け根
４４    切欠部
４８    （循環コマの）表面
４９    （循環コマの）裏面
５０    抜け止め突起
５２    凸部
【図１】
2005016591.tif 000003
【図２】
2005016591.tif 000004
【図３】
2005016591.tif 000005
【図４】
2005016591.tif 000006
【図５】
2005016591.tif 000007