(57)【要約】【課題】  ボールナットのボールねじ溝とガイド溝との境界部分と、ボールとの衝突による剥離損傷を防止し、高速・高加減速の耐久性と、作動性の向上を図ることができるボールねじ装置を提供する。【解決手段】  ガイド溝１８とボールナットのボールねじ溝６との境界部分３０は、従来、鋭角に形成していた境界部分（破線で示す部分）の面取り加工を施し、丸みを付けた形状としている。このようにすると、ボール負荷圏であるボール転動路から転動してきたボールは、丸みを付けた境界部分３０を通過することで衝突せず、境界部分３０上を滑らかに転動しながら方向転換路に転動していく。そして、方向転換路を転動したボールＢは、ボール戻し通路に転動していき、再度ボール転動路に向けて供給されていく。【選択図】        図８
2005076844.tif 000002
【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、このねじ軸のボールねじ溝に対応するボールねじ溝を内周面に有するボールナットと、互いに対向する前記ねじ軸のボールねじ溝及び前記ボールナットのボールねじ溝で形成したボール転動路を転動する多数のボールとを備え、前記ボールナットはボール戻し通路を有するとともに、当該ボールナットの端面に、前記ボール転動路及び前記ボール戻し通路とを連通させる方向転換路を形成するためのガイド溝を設けているボールねじ装置において、
前記ボールナットの前記ボールねじ溝と前記ガイド溝との境界部分を、面取り加工を施して丸みを付けた形状としたことを特徴とするボールねじ装置。
【請求項２】
外周面にボールねじ溝を有するねじ軸と、このねじ軸のボールねじ溝に対応するボールねじ溝を内周面に有するボールナットと、互いに対向する前記ねじ軸のボールねじ溝及び前記ボールナットのボールねじ溝で形成したボール転動路を転動する多数のボールとを備え、前記ボールナットはボール戻し通路を有するとともに、当該ボールナットの端面に、前記ボール転動路及び前記ボール戻し通路とを連通させる方向転換路を形成するためのガイド溝を設けているボールねじ装置において、
前記ボールナットの前記ボールねじ溝と前記ガイド溝との境界部分を、前記ボールの硬度よりも低い硬度となるように処理したことを特徴とするボールねじ装置。
【請求項３】
外周面にボールねじ溝を有するねじ軸と、このねじ軸のボールねじ溝に対応するボールねじ溝を内周面に有するボールナットと、互いに対向する前記ねじ軸のボールねじ溝及び前記ボールナットのボールねじ溝で形成したボール転動路を転動する多数のボールとを備え、前記ボールナットはボール戻し通路を有するとともに、当該ボールナットの端面に、前記ボール転動路及び前記ボール戻し通路とを連通させる方向転換路を形成するためのガイド溝を設けているボールねじ装置において、
前記ボールナットの前記ボールねじ溝と前記ガイド溝との境界部分を、面取り加工を施して丸みを付けた形状とするとともに、当該境界部分を、前記ボールの硬度よりも低い硬度となるように処理したことを特徴とするボールねじ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールナットの端面に、ボール転動路及びボール戻し通路とを連通させる方向転換路を形成するためのガイド溝を設けたボール循環方式のボールねじ装置に係り、特に高速・高加減速で使用する際に好適なボールねじ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボールねじ装置は、一般に、外周面にボールねじ溝を有するねじ軸と、このねじ軸のボールねじ溝に対応するボールねじ溝を内周面に有するボールナットと、互いに対向する前記ねじ軸のボールねじ溝及び前記ボールナットのボールねじ溝で形成したボール転動路を転動する多数のボールとを備えた装置である。
このボールねじ装置の中で、例えば特許文献１に記載のボールねじ装置のように、ボールナットにボール戻し通路を形成するとともに、そのボールナットの端面に、ボール転動路及びボール戻し通路とを連通させる方向転換路を形成するためのガイド溝（特許文献１では、ボール循環Ｒ部と称している）を設けたボール循環方式の装置が知られている。
【０００３】
このボール循環方式の装置は、通常、負荷圏と方向転換路の入口との境界部分、即ち、ボール転動路を形成するボールナットのボールねじ溝と、ガイド溝との境界部分が鋭角に形成されている。
【特許文献１】特開平２００３−１１３９２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ガイド溝を形成するときには、刃物剛性が加工時にかかる負荷に負けて刃物が逃げてしまい、加工誤差が発生しやすい。そのため、加工誤差によってガイド溝が浅く形成されていると、鋭角に形成した境界部分（ボールナットのボールねじ溝と、ガイド溝との境界部分）にボールが衝突して通過することで、境界部分及びボールが剥離損傷するおそれがある。
特に、高速・高加減速でボールねじ装置を使用すると、早期に、境界部分及びボール内部の残留圧縮応力が高まるので、加速的に剥離が進行してしまう。このような剥離が発生すると、剥離粉を、ボール転動路におけるねじ軸及びボールナットとボールとの間で噛み込んでしまい、装置の寿命の低下、作動の悪化を招くおそれがある。
【０００５】
ここで、加工誤差が発生してもボールが境界部分に衝突しないように、ガイド溝を深く形成することが考えられるが、このようにすると、方向転換路内のボールとの隙間が大きくなり、揺動運動や低速駆動時の作動性の悪化や騒音、振動が増大してしまうおそれがある。
そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ボールナットのボールねじ溝とガイド溝との境界部分と、ボールとの衝突による剥離損傷を防止し、高速・高加減速の耐久性、作動性の向上と、騒音、振動の低減を図ることができるボールねじ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】
【０００６】
したがって、本願発明のボールねじ装置は、外周面にボールねじ溝を有するねじ軸と、このねじ軸のボールねじ溝に対応するボールねじ溝を内周面に有するボールナットと、互いに対向する前記ねじ軸のボールねじ溝及び前記ボールナットのボールねじ溝で形成したボール転動路を転動する多数のボールとを備え、前記ボールナットはボール戻し通路を有するとともに、当該ボールナットの端面に、前記ボール転動路及び前記ボール戻し通路とを連通させる方向転換路を形成するためのガイド溝を設けているボールねじ装置において、前記ボールナットの前記ボールねじ溝と前記ガイド溝との境界部分を、面取り加工を施して丸みを付けた形状としている。
また、前記境界部分を、前記ボールの硬度よりも低い硬度となるように処理することが好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のボールねじ装置によると、ボール転動路から転動してくるボールが境界部分に衝突しないので、境界部分及びボールの剥離損傷を防止することができる。また、このように境界部分にボールが衝突しない状態は、高速・高加減速でボールねじ装置を使用しても持続されるので、剥離粉等の異物が一切発生せず、高速・高加減速の耐久性、作動性の向上と、騒音、振動の低減を図ることができる。
さらに、ガイド溝の加工誤差に関係なく境界部分及びボールの剥離損傷を防止することができるので、製造コストの低減化も図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明に係るボールねじ装置の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、ボールねじ装置の端面を部分的に示した図であり、図２は、図１のII−II線矢視図である。
本実施形態のボールねじ装置は、外周面にボールねじ溝２を有するねじ軸４と、このねじ軸４のボールねじ溝２に対応するボールねじ溝６を内周面に有するボールナット８と、互いに対向するボールねじ溝２，６で形成され、所定のボールピッチ円直径ＢＣＤとしたボール転動路１０と、このボール転動路１０内を転動する多数のボールＢとを備えている。
【０００９】
ボールナット８は、軸方向に延在するボール戻し通路１１を備えており、ナット端面８ａに、前記ボール戻し通路の一方の開口部１２が開口している。
ナット端面８ａには、後述する方向転換部材２４が嵌まり込む第１座ぐり穴１４と、この第１座ぐり穴１４に隣接し、後述する掬い上げ部材２６が嵌まり込む第２座ぐり穴１６が形成されている。
【００１０】
、第１座ぐり穴１４の底面には、前記開口部１２とボール転動路１０との間で連続しており、前述した方向転換部材２４とで方向転換路を設ける曲面形状のガイド溝１８が形成されている。また、第２座ぐり穴１６は、第１座ぐり穴１４に対して浅い穴として形成されている。なお、図１の符号２０は、ボールナット８の外周に設けたフランジであり、このフランジ２０には、連結ボルトが挿通するボルト挿通穴２２が形成されている。
【００１１】
次に、図３は、ナット端面８ａの第１座ぐり穴１４及び第２座ぐり穴１６に、前述した方向転換部材２４及び掬い上げ部材２６を装着した図、図４は図３のIV−IV線矢視図、図５は方向転換部材２４を示す図、図６は掬い上げ部材を示す図である。
方向転換部材２４は、図５に示すように、湾曲形状とした側面に、曲面形状のガイド面２４ａが形成されている。この方向転換部材２４は、図４に示すように、第１座ぐり穴１４の底面に形成したガイド溝１８にガイド面２４ａが対面するように配置されている。
【００１２】
そして、ガイド溝１８とガイド面２４ａとの間の空間が、ボール転動路１０及びボール戻し通路１１とを連通する方向転換路２８とされている。
掬い上げ部材２６は、図６に示すように、ボールを掬い上げる掬い上げ部２６ａが形成されており、図４に示すように、方向転換路２８の途中に掬い上げ部２６ａが位置するように配置されている。
ここで、図７は、ナット端面８ａに形成した第１座ぐり穴１４及び第２座ぐり穴１６を拡大して示した図であり、この図の記号Ｐ１で示す位置と、記号Ｐ２で示す位置との間の実線部分は、第１座ぐり穴１４の底面に形成したガイド溝１８と、ボールナット８のボールねじ溝６との境界部分３０である。
本実施形態では、図８（図７のVIII−VIII線矢視図である）で示すように、従来装置では鋭角に形成していた境界部分（図８の破線で示す部分）の面取り加工を施し、丸みを付けた形状の境界部分３０としている。
【００１３】
上記構成のボールねじ装置によると、ボール負荷圏であるボール転動路１０から転動してきたボールＢは、掬い上げ部２６に掬い上げられた後、ガイド溝１８と方向転換部材２４のガイド面２４ａとで設けた方向転換路２８に向けて転動していく。このとき、転動するボールＢは境界部分３０を通過するが、この境界部分３０は丸みを付けた形状としているので、ボールＢは境界部分３０に衝突せず、境界部分３０上を滑らかに転動しながら方向転換路２８に転動していく。そして、方向転換路２８を転動したボールＢは、開口部１２からボール戻し通路１１に転動していき、再度ボール転動路１０に向けて供給されていく。
【００１４】
したがって、本実施形態の装置では、ガイド溝１８とボールナット８のボールねじ溝６との境界部分３０を丸みを付けた形状としているので、ボール転動路１０から転動してくるボールＢが境界部分３０に衝突せず、境界部分３０上を滑らかに転動していくので、境界部分３０及びボールＢの剥離損傷を防止することができる。
このように境界部分３０にボールＢが衝突しない状態は、高速・高加減速でボールねじ装置を使用しても持続されるので、剥離粉等の異物が一切発生せず、高速・高加減速の耐久性、作動性の向上と、騒音、振動の低減を図ることができる。
【００１５】
また、ガイド溝１８の加工誤差に関係なく境界部分３０及びボールＢの剥離損傷を防止することができるので、製造コストの低減化も図ることができる。
次に、図９に示すものは、本発明に係る第２実施形態を示すものである。
本実施形態では、ガイド溝１８とボールナット８のボールねじ溝６との境界部分３２を鋭角に形成しているとともに、この境界部分３２の表面から内部までの領域（図９の破線のハッチングで示した部分）を、予め防炭処理を施し、しかる後に浸炭熱処理を施す処理を行っている。これにより、境界部分３２の炭素濃度を高くすることなく、境界部分３２以外の高い硬度を必要とする部分の表面は浸炭処理により炭素濃度を高くするというものである。また、ボールＢは、境界部分３２以外の高い硬度を必要とする部分と、同程度の硬さを有している。
【００１６】
このような処理を施すことにより、境界部分３２の硬度を、ボールＢの硬度より低く設定することが可能となる。
本実施形態のボールねじ装置によると、ボール負荷圏であるボール転動路１０から転動してきたボールＢは、掬い上げ部２６に掬い上げられた後、ガイド溝１８と方向転換部材２４のガイド面２４ａとで設けた方向転換路２８に向けて転動していく。このとき、転動するボールＢが境界部分３２に衝突しても、ボールＢより硬度を低く設定した境界部分３２が衝突エネルギを吸収する。そして、方向転換路２８を転動したボールＢは、開口部１２からボール戻し通路１１に転動していき、再度ボール転動路１０に向けて供給されていく。
【００１７】
したがって、本実施形態の装置では、ガイド溝１８とボールナット８のボールねじ溝６との境界部分３２の硬度をボールＢより低く設定しているので、ボール転動路１０から転動してきたボールＢが境界部分３２に衝突しても、境界部分３２が衝突エネルギを吸収するので、境界部分３２及びボールＢの剥離損傷を防止することができる。
このように境界部分３２にボールＢが衝突しない状態は、高速・高加減速でボールねじ装置を使用しても持続されるので、剥離粉等の異物が一切発生せず、高速・高加減速の耐久性、作動性の向上と、騒音、振動の低減を図ることができる。
【００１８】
また、ガイド溝１８の加工誤差に関係なく境界部分３２及びボールＢの剥離損傷を防止することができるので、製造コストの低減化も図ることができる。
さらに、図１０に示すものは、本発明に係る第３実施形態を示すものである。
本実施形態では、ガイド溝１８とボールナット８のボールねじ溝６との境界部分３４を丸みを付けて形成しているとともに、この境界部分３４の表面から内部までの領域（図１０の破線のハッチングで示した部分）を、予め防炭処理を施し、しかる後に浸炭熱処理を施す処理を行っている。
【００１９】
本実施形態のボールねじ装置によると、ボール負荷圏であるボール転動路１０から転動してきたボールＢは、掬い上げ部２６に掬い上げられた後、ガイド溝１８と方向転換部材２４のガイド面２４ａとで設けた方向転換路２８に向けて転動していく。このとき、転動するボールＢは、境界部分３４上を滑らかに転動しながら方向転換路２８に転動していく。ここで、若し、転動するボールＢから境界部分３４に外力が加わっても、ボールＢより硬度を低く設定した境界部分３４が外力のエネルギを吸収する。そして、方向転換路２８を転動したボールＢは、開口部１２からボール戻し通路１１に転動していき、再度ボール転動路１０に向けて供給されていく。
したがって、本実施形態の装置では、境界部分３４を丸みを付けて形成し、且つ境界部分３４の硬度をボールＢより低く設定しているので、境界部分３４及びボールＢの剥離損傷を確実に防止することができ、高速・高加減速の耐久性、作動性の向上と、騒音、振動の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係るボールねじ装置のナット端面を示す図である。
【図２】図１におけるII−II線矢視図である。
【図３】図１で示したナット端面に方向転換部材及び掬い上げ部材を配置した状態を示す図である。
【図４】図３におけるIV−IV線矢視図である。
【図５】本発明で使用する方向転換部材を示す図である。
【図６】本発明で使用する掬い上げ部材を示す図である。
【図７】本発明に係るナット端面の構造を拡大した図である。
【図８】本発明に係る第１実施形態の境界部分を示す図である。
【図９】本発明に係る第２実施形態の境界部分を示す図である。
【図１０】本発明に係る第３実施形態の境界部分を示す図である。
【符号の説明】
【００２１】
２  ねじ軸のボールねじ溝
４  ねじ軸
６  ボールナットのボールねじ溝
８ａ  ナット端面
８  ボールナット
１０  ボール転動路
１１  ボール戻し通路
１２  ボール戻し通路の開口部
１８  ガイド溝
２４  方向転換部材
２６  掬い上げ部材
２８  方向転換路
３０，３２，３４  ボールねじみそとガイド溝の境界部分
ボール  Ｂ
【図１】
2005076844.tif 000003
【図２】
2005076844.tif 000004
【図３】
2005076844.tif 000005
【図４】
2005076844.tif 000006
【図５】
2005076844.tif 000007
【図６】
2005076844.tif 000008
【図７】
2005076844.tif 000009
【図８】
2005076844.tif 000010
【図９】
2005076844.tif 000011
【図１０】
2005076844.tif 000012