(57)【要約】【課題】ボールねじ装置のナットの大きさや組立性を維持しながら高速運転における連通部材の破損を防止する手段を提供する。【解決手段】ねじ軸２とナット４とを複数のボール７を介して螺合させ、軸軌道溝３とナット軌道溝５とで形成される負荷路の両端を連通する曲折した連通路９を形成した連通部材を樹脂材料で形成すると共に、その負荷路との連通部にボール７を負荷路から連通路に掬上げる掬上部１５を設け、その掬上部１５の先端を嵌合穴１６とナット軌道溝７との接続部１７まで伸張させ、この掬上部１５のナット軌道溝５側の先端部の接続部１７側の面に掬上部１７の先端に向かって縮小する傾斜面である錐面２１を形成する。【選択図】        図４
2007154973.tif 000002
【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ナットと、前記軸軌道溝とナット軌道溝とを螺合させる複数のボールと、前記軸軌道溝とナット軌道溝とで形成される負荷路と、該負荷路の両端を連通する曲折した連通路を形成した連通部材と、前記連通路と前記負荷路との両方の連通部に形成され、前記ボールを前記負荷路から前記連通路に掬上げる掬上部と、前記ナットの外周面から前記ナット軌道溝に貫通し、前記連通部材の掬上部をそれぞれ嵌合する嵌合穴とを備えたボールねじ装置において、
前記連通部材を、樹脂材料で形成すると共に、前記掬上部の先端を前記嵌合穴と前記ナット軌道溝との接続部まで伸張させ、該掬上部の前記ナット軌道溝側の先端部の前記接続部側の面に、該掬上部の先端に向かって縮小する傾斜面を形成したことを特徴とするボールねじ装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記傾斜面と前記連通路の内面との角部の前記内面側に、面取を形成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、工作機械や産業機械等の機械装置の移動台の送り機構等に用いられるボールねじ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のボールねじ装置は、ねじ軸の外周面に螺旋状に形成した軸軌道溝と、ナットの内周面に形成した軸軌道溝に対向するナット軌道溝とを複数のボールを介して螺合させ、対向配置された軸軌道溝とナット軌道溝とで形成される負荷路の両端を、連通部材に形成した連通路で連通させて循環路を形成し、その連通路と負荷路との連通部に形成した掬上部の一方で負荷路からボールを掬上げ、他方で負荷路に戻しながら循環路内のボールを循環させて構成し、連通路の内面を摩耗しやすい樹脂で形成すると共に、ナットに形成された嵌合穴に嵌合する掬上部のナット軌道溝側の先端を嵌合穴とナット軌道溝との接続部でナット軌道溝に突出させて段差、または角部に面取を設けた段差を形成し、連通路に掬上げられるボールの衝突によって段差を摩耗により消滅させ、循環路を循環するボールを円滑に循環させている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、同様のボールねじ装置において、掬上部と嵌合穴との間にゴムやスポンジ等の緩衝材からなる角筒状の緩衝体を挟みこんで、連通路の内面に作用するボール押圧力を逃がしてボール同士の押し合い力を低減し、ボールねじ装置の作動性を向上させているものもある（例えば、特許文献２参照。）。
更に、同様のボールねじ装置において、ナットに掬上部を挿入する挿入穴を設け、掬上部の軸軌道溝からボールを掬上げるタング側に、負荷路の形成に寄与しないナット軌道溝に係合する位置決め突起を設け、この位置決め突起の突出高さをΔＡ、掬上部の外径をＤｓとした場合に、挿入穴の内径ＤｎをＤｎ＞Ｄｓ＋ΔＡとして掬上部の外周面と挿入穴の内周面との間のナット軌道溝側に挿入穴の全長に渡る三日月型の隙間を形成しているものもある（例えば、特許文献３参照。）。
【特許文献１】特開２００３−３４３６８１号公報（第３頁段落００１３−第４頁段落００２３、第１３図、第１４図）
【特許文献２】特開２００４−１５６７６７号公報（主に第６頁段落００１５、第９頁段落００３５−段落００３６、第１５図）
【特許文献３】特開２００５−１８８６１０号公報（第３頁段落０００８−第４頁段落００１０、第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した特許文献１の技術においては、嵌合穴に嵌合する連通部材の掬上部のナット軌道溝側の先端にナット軌道溝に突出する段差を形成し、この段差に連通路に掬上げられるボールを衝突させて段差を摩耗させているため、ボールが負荷路から連通路に入り込み難く、ボールが急激に減速することによってボール詰りが生じ、千鳥状態で押し合うボールによって掬上部の先端やその近傍の連通路の内面を損傷させ、特に高速運転の場合に連通部材を破損させる虞があるという問題がある。
【０００５】
また、特許文献２の技術においては、掬上部と嵌合穴との間に緩衝体を挟みこんで連通路の内面に作用するボール押圧力を吸収してボール同士の押し合い力を低減しているため、ボール同士の押し合い力を低減するためには新たに緩衝体を設ける必要があり、部品点数の増加に伴ってボールねじ装置の組立に要する作業時間が増加すると共に、緩衝体を設けるスペースを確保しなけらばならず、ナットが大型化するという問題がある。
【０００６】
更に、特許文献３の技術においては、掬上部の外周面と挿入穴の内周面との間のナット軌道溝側に挿入穴の全長に渡る三日月型の隙間を形成しているため、負荷路から連通路に掬上げられるボールの衝突による衝撃力で掬上部が振動し易く、特に高速運転の場合に挿入穴の内部で掬上部が激しく振動して掬上部が挿入穴の内周面に衝突することがあり、連通部材を破損させる虞があるという問題がある。
【０００７】
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、ナットの大きさや組立性を維持しながら高速運転における連通部材の破損を防止する手段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】
【０００８】
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ナットと、前記軸軌道溝とナット軌道溝とを螺合させる複数のボールと、前記軸軌道溝とナット軌道溝とで形成される負荷路と、該負荷路の両端を連通する曲折した連通路を形成した連通部材と、前記連通路と前記負荷路との両方の連通部に形成され、前記ボールを前記負荷路から前記連通路に掬上げる掬上部と、前記ナットの外周面から前記ナット軌道溝に貫通し、前記連通部材の掬上部をそれぞれ嵌合する嵌合穴とを備えたボールねじ装置において、前記連通部材を、樹脂材料で形成すると共に、前記掬上部の先端を前記嵌合穴と前記ナット軌道溝との接続部まで伸張させ、該掬上部の前記ナット軌道溝側の先端部の前記接続部側の面に、該掬上部の先端に向かって縮小する傾斜面を形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
これにより、本発明は、高速運転の場合においても、掬上部の連通路の内面である案内面に導かれたボールが千鳥状態で押し合って案内面の先端やその近傍の案内面におよぼす押圧力を、掬上部のナット軌道溝側の先端部に設けた傾斜面と嵌合穴との隙間の間で弾性変形により吸収することができ、案内面の損傷を防止することができると共に、傾斜面を形成した掬上部を有する樹脂製の連通部材をナットに取付けるだけでボールねじ装置を組立てることができ、新たな部品の追加を不要にしてナットの大型化や組立作業時間の増加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】
【００１０】
以下に、図面を参照して本発明によるボールねじ装置の実施例について説明する。
【実施例】
【００１１】
図１は実施例のボールねじ装置の上面を示す説明図、図２は図１のＡ−Ａ断面線に沿った断面を示す説明図、図３は実施例の掬上部の図２のＢ方向矢視図、図４は図２のＣ部拡大図である。
図１において、１はボールねじ装置である。
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状断面形状の軸軌道溝３が所定のリードで螺旋状に形成されている。
【００１２】
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状断面形状のナット軌道溝５（図２参照）が軸軌道溝３と同じリードで形成されている。
６はフランジ部であり、ナット４の外周部の一方の端部に設けられ、フランジ部６に設けられた図示しないボルト穴等により図示しない機械装置の移動台にボルト等で固定される。
【００１３】
図２において、７はボールであり、合金鋼等の鋼材で製作された球体であって、対向配置された軸軌道溝３とナット軌道溝５とで形成される負荷路を転動してねじ軸２とナット４を螺合させる。
図１において、８は連通部材であり、樹脂材料で製作され、ボール７が移動可能な内径を有し、２箇所に形成された曲折部によりＵ字状に曲折して負荷路の両端を連通させる連通路９が形成されており、ナット４の外周面の一部を軸方向に切欠いた平面である取付座１０にその取付面１１（図２参照）を合せて小ねじ１２により固定される。
【００１４】
図２において、１５は掬上部であり、連通部材の取付面１１から鉛直に突出する円形断面を有する突出部であって、連通路９の両端に形成された負荷路との連通部に形成されている。
１６は嵌合穴であり、ナット４の外周面の一部である取付座１０から負荷路の両端部のナット軌道溝５にそれぞれ貫通し、連通部材８の掬上部１５の外径に所定の圧入代および／もしくは隙間代を加えた直径を有する貫通穴であって、掬上部１５が嵌合する。
【００１５】
上記の掬上部１５のねじ軸２側の端面１５ａは、ねじ軸２の中心線を中心としてナット４の内周面の半径と同等の半径で形成された円弧面として形成され、そのナット軌道溝５側の先端は、図４に示すように嵌合穴１６とナット軌道溝５との接続部１７まで伸張し、その軸軌道溝３側には、端面１５ａから突出し、図３に示すように軸軌道溝３（またはナット軌道溝５）の溝筋Ｃｍに沿って軸軌道溝３に遊嵌するタング部１８が形成されており、その側の連通路９の内面が負荷路を形成する軸軌道溝３から連通路９へボール７を掬上げる円弧状断面の掬い面１９として機能する。
【００１６】
また、掬上部１５の先端部掬い面１９に対向する内面、つまり連通路９のナット軌道溝５側の内面は負荷路を転動してきたボール７を掬い面１９へ導く円弧状断面の案内面２０として機能する。
案内面２０の先端の近傍は、ナット軌道溝５の接続部１７の接線方向にナット軌道溝５の溝筋Ｃｍに沿って形成されており、その外側の掬上部１５の外周面、つまり掬上部１５のナット軌道溝５側の先端部の接続部１７側の面には、傾斜面としての掬上部１５の先端に向かって縮小する円錐面の一部である錐面２１が形成されている。
【００１７】
錐面２１の傾きは、図４に示す案内面２０の溝底の先端から連通部材８の取付面１１に向かって掬上部１５の軸方向に測った傾斜長さをＬとし、案内面２０の溝底の先端と挿入穴１６の内周面との隙間をＳとし、ボールの直径をＤａとした場合に、
０．５Ｄａ ≦ Ｌ ≦ Ｄａ、  ０．０２Ｌ ≦ Ｓ ≦ ０．１Ｌ
とした傾斜に設定することが望ましい。
【００１８】
すなわち、傾斜長さＬをボール直径Ｄａの５０％以上、１００％以下の範囲として、その傾斜を１／５０以上、１／１０以下とすることが望ましい。傾斜が１／１０を越えると、掬上部１５を形成する樹脂材料の弾性限度を越える変形が生じて連通部材８を損傷させ、傾斜が１／５０より小さくなると、掬上部１５を形成する樹脂材料が変形したときに嵌合穴１６の内周面に当ってしまい、傾斜面２１の先端部に弾性変形が生じることによる案内面２０の損傷防止効果が得られなかったからである。
【００１９】
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およびこれを連通する連通部材８の連通路９により循環路が形成され、この循環路に複数のボール７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とがボール７を介して螺合し、ねじ軸２を回転させることによってボール７が負荷路７を転動し、一方の掬上部１５から掬上げられたボール７が他方の掬上部１５から負荷路に戻されながら循環路を循環してナット４を軸方向に移動させ、ねじ軸２の回転運動がナット４の直線運動に変換される。
【００２０】
この場合に、上記の案内面２０の外側に傾斜面２１を設けた樹脂製の掬上部１５を用いれば、掬上部１５の案内面２０に導かれたボール７が千鳥状態で押し合い、案内面２０の先端やその近傍の案内面２０を押圧したとしても、図５に示すように掬上部１５のナット軌道溝５側の先端部において、傾斜面２１と嵌合穴２０との隙間Ｓの間で先端部に弾性変形による変形が生じるので、案内面２０に過大な応力が生ずることはなく、案内面２０を損傷させることはない。
【００２１】
このことは、ボール７が連通路９の曲折部により高速で循環方向を転向させられる結果として、案内面２０のボール７に千鳥状態での押し合いが生じやすくなるボールねじ装置１の高速運転の場合に特に有効である。
また、樹脂製の掬上部１５の案内面２０の外側に錐面２１を形成し、これを形成した連通部材をナット４に取付けるだけで、ボール７同士の押し合い力を低減することが可能になるので、新たな部品の追加が不要になり、ボールねじ装置１の組立作業の作業時間が増加することはなく、ナットが大型化することもない。
【００２２】
以上説明したように、本実施例では、樹脂材料で形成した連通部材の掬上部の先端を、嵌合穴とナット軌道溝との接続部まで伸張させ、この掬上部のナット軌道溝側の先端部の接続部側の面に掬上部の先端に向かって縮小する錐面を形成したことによって、高速運転の場合においても、掬上部の案内面に導かれたボールが千鳥状態で押し合って案内面の先端やその近傍の案内面におよぼす押圧力を、掬上部のナット軌道溝側の先端部に設けた錐面と嵌合穴との隙間Ｓの間で弾性変形により吸収することができ、案内面の損傷を防止して連通部材の長寿命化を図ることができると共に、錐面を形成した掬上部を有する樹脂製の連通部材をナットに取付けるだけでボールねじ装置を組立てることができ、新たな部品の追加を不要にしてナットの大型化や組立作業時間の増加を防止することができる。
【００２３】
なお、本実施例においては、図４において嵌合穴１６とナット軌道溝５との接続部１７は角部として示したが、図６に示すようにＲ面取を形成するようにしてもよい。このようにすればボール７が千鳥状態で押し合った場合の接続部１７やボール７への損傷を更に防止することができる。
また、図７に示すように、錐面２１と連通路９の内面である案内面２０との角部の案内面２０側に、面取２５を形成するようにしてもよい。このようにすれば樹脂製の連通部材８が熱や薬品等の影響によって変形し、案内面２０が連通路９を狭くする方向に変形したとしても、案内面２０の先端の角部に生ずる損傷を抑制することができる。
【００２４】
更に、本実施例においては、掬上部は円柱状であるとして説明したが、角柱状であってもよい。この場合に傾斜面は、その傾斜長さＬをボール直径Ｄａの５０％から１００％の範囲とした１／１０以下の傾斜により掬上部の先端に向かって縮小する平面である斜面として形成すればよい。
更に、本実施例においては、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】
【００２５】
【図１】実施例のボールねじ装置の上面を示す説明図
【図２】図１のＡ−Ａ断面線に沿った断面を示す説明図
【図３】実施例の掬上部の図２のＢ方向矢視図
【図４】図２のＢ部拡大図
【図５】実施例の傾斜面の作用を示す説明図
【図６】実施例の接続部の他の形態を示す説明図
【図７】実施例の案内面の他の形態を示す説明図
【符号の説明】
【００２６】
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    フランジ部
７    ボール
８    連通部材
９    連通路
１０  取付座
１１  取付面
１２  小ねじ
１５  掬上部
１５ａ  端面
１６  嵌合穴
１７  接続部
１８  タング部
１９  掬い面
２０  案内面
２１  錐面
２５  面取
【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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