(57)【要約】【課題】応力集中に起因する疲労亀裂がボール循環部材のボールすくい上げ部に発生することを抑制する。【解決手段】ボールリターンチューブ１４がタング部１５の左右両側に円弧状加工部としての円弧状接続面１６を有するボールねじ装置であって、ボールリターンチューブ１４の両端部を回転式の加工具１８により加工してタング部１５及び円弧状接続面１６を形成したときに発生する加工具１８の加工傷１８ａがタング部１５に加わるボール衝撃力の作用方向に対してほぼ直角な方向に沿った形状となるようにタング部１５及び円弧状接続面１６が形成されている。【選択図】図３
2007285379.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ軸と、該ねじ軸の外径より大きい内径で筒状に形成されたナットと、前記ねじ軸の外周面及び前記ナットの内周面に形成されたボールねじ溝の間に設けられた多数のボールと、前記ナットに装着されたボール循環部材とを備えてなり、かつ前記ボール循環部材がボールすくい上げ部を両端部に有すると共に該ボールすくい上げ部の左右両側に円弧状に加工された円弧状加工部を有するボールねじ装置であって、
前記ボール循環部材の両端部を回転式の加工具により加工して前記ボールすくい上げ部及び前記円弧状加工部を形成したときに発生する前記加工具の加工傷が前記ボールすくい上げ部に加わるボール衝撃力の作用方向に対してほぼ直角な方向に沿った形状となるように前記ボールすくい上げ部及び前記円弧状加工部が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】
前記ボール循環部材がボールリターンチューブであると共に、前記ボールすくい上げ部がタング部であり、かつ前記円弧状加工部が円弧状切欠き部であることを特徴とする請求項１記載のボールねじ装置。
【請求項３】
前記ボールリターンチューブの内径をＤ、前記ボールリターンチューブの円周方向に沿う前記タング部の幅をｗ、前記円弧状切欠き部の曲率半径をＲ、前記ボールリターンチューブの端面部から前記円弧状切欠き部の底面部までの高さをＨとしたとき、前記円弧状切欠き部の曲率半径が
ｗ＋４Ｒ≦πＤ×３／４  ‥‥（１）
を満たす値に設定され、かつ前記ボールリターンチューブの端面部から前記円弧状切欠き部の底面部までの高さと前記円弧状切欠き部の曲率半径との比が
Ｈ／Ｒ≧１  ‥‥（２）
を満たす値に設定されていることを特徴とする請求項２記載のボールねじ装置。
【請求項４】
請求項３記載のボールねじ装置において、前記ボールリターンチューブの端面部から前記円弧状切欠き部の底面部までの高さを前記タング部の左右両側で同じ高さとしたことを特徴とするボールねじ装置。
【請求項５】
ボールすくい上げ部の左右両側に円弧状に加工された円弧状加工部を有するボールねじ用ボール循環部材の製造方法であって、前記ボール循環部材の両端部を回転式の加工具により加工して前記ボールすくい上げ部及び前記円弧状加工部を形成する際に、前記加工具の回転軸線が前記ボール循環部材の中心軸線に対してほぼ直角になるように前記加工具の姿勢を保った状態で前記ボール循環部材の両端部を前記加工具により加工することを特徴とするボールねじ用ボール循環部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転運動を直線運動に変換する機械部品として例えば工作機械などで用いられるボールねじ装置に関する。また、本発明はボールねじに使用されるボール循環部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械などで用いられるボールねじ装置は、一般に、ねじ軸と、このねじ軸の外径より大きい内径で筒状に形成されたナットとを備えており、ねじ軸の外周面に形成されたボールねじ溝とナットの内周面に形成されたボールねじ溝との間には、多数のボールが転動自在に設けられている。これらのボールはねじ軸またはナットの回転運動に伴ってねじ軸及びナットのボールねじ溝間を転動するようになっており、ナットには、ねじ軸及びナットのボールねじ溝間を転動したボールをボールねじ溝間に戻すためのボールリターンチューブがボール循環部材として装着されている。
【０００３】
このようなボールねじ装置は、ねじ軸及びナットのボールねじ溝間を転動したボールがボールリターンチューブの端部に形成されたボールすくい上げ部としてのタング部に衝突することによってボールリターンチューブ内に導入される。このため、ねじ軸またはナットを高速で回転させると、タング部に加わるボールの衝撃力が増大することによって過大な応力集中がタング部に発生し、ボールリターンチューブの破損を招く原因となる。そこで、ボールリターンチューブの端面部の一部を円弧状に削り加工した円弧状切欠き部をタング部の左右両側に形成することによって過大な応力集中の発生を抑制するようにしたボールねじ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ところで、このようなボールねじ装置のボールリターンチューブを製造する場合、従来においては、図９に示すように、金属からなる管状体１７の両端部をボールエンドミル２１により旋削加工して、図２または図６に示すようなボールリターンチューブ１４を製造している。なお、図９中１５はボールリターンチューブ１４のタング部、２０はタング部１５の左右両側に形成された円弧状切欠き部である。
【特許文献１】特開２００３−２６９５６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した方法では、管状体１７の両端部をボールエンドミル２１により旋削加工する際に、ボールエンドミル２１の回転軸線を管状体１７の中心軸線と平行にした状態で管状体１７の両端部を旋削加工している。このため、管状体１７の両端部を旋削加工したときに発生するボールエンドミル２１の加工傷（加工痕）２１ｂ（図１０参照）が管状体１７の軸方向に沿った形状となるため、図１０に示すような疲労亀裂２２がタング部１５に発生するおそれがあった。
【０００６】
また、タング部１５の左右両側に形成される円弧状切欠き部２０の曲率半径が大き過ぎると、その部分にボールが引っ掛かり易くなり、ボールのスムーズな転がり運動が阻害されるおそれがあった。
本発明は上述した問題点に着目してなされたものであり、その目的は、応力集中に起因する疲労亀裂がボール循環部材のボールすくい上げ部に発生することを抑制することのできるボールねじ装置及びボール循環部材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のうち請求項１の発明に係るボールねじ装置は、ねじ軸と、該ねじ軸の外径より大きい内径で筒状に形成されたナットと、前記ねじ軸の外周面及び前記ナットの内周面に形成されたボールねじ溝の間に設けられた多数のボールと、前記ナットに装着されたボール循環部材とを備えてなり、かつ前記ボール循環部材がボールすくい上げ部を両端部に有すると共に該ボールすくい上げ部の左右両側に円弧状に削り加工された円弧状加工部を有するボールねじ装置であって、前記ボール循環部材の両端部を回転式の加工具により加工して前記ボールすくい上げ部及び前記円弧状加工部を形成したときに発生する前記加工具の加工傷が前記ボールすくい上げ部に加わるボール衝撃力の作用方向に対してほぼ直角な方向に沿った形状となるように前記ボールすくい上げ部及び前記円弧状加工部が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明のうち請求項２の発明に係るボールねじ装置は、請求項１記載のボールねじ装置において、前記ボール循環部材がボールリターンチューブであると共に、前記ボールすくい上げ部がタング部であり、かつ前記円弧状加工部が円弧状切欠き部であることを特徴とする。
本発明のうち請求項３の発明に係るボールねじ装置は、請求項２記載のボールねじ装置において、前記ボールリターンチューブの内径をＤ、前記ボールリターンチューブの円周方向に沿う前記タング部の幅をｗ、前記円弧状切欠き部の曲率半径をＲ、前記ボールリターンチューブの端面部から前記円弧状切欠き部の底面部までの高さをＨとしたとき、前記円弧状切欠き部の曲率半径が
ｗ＋４Ｒ≦πＤ×３／４  ‥‥（１）
を満たす値に設定され、かつ前記ボールリターンチューブの端面部から前記円弧状切欠き部の底面部までの高さと前記円弧状切欠き部の曲率半径との比が
Ｈ／Ｒ≧１  ‥‥（２）
を満たす値に設定されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明のうち請求項４の発明に係るボールねじ装置は、請求項３記載のボールねじ装置において、前記ボールリターンチューブの端面部から前記円弧状切欠き部の底面部までの高さを前記タング部の左右両側で同じ高さとしたことを特徴とする。
本発明のうち請求項５の発明は、ボールすくい上げ部の左右両側に円弧状に加工された円弧状加工部を有するボールねじ用ボール循環部材の製造方法であって、前記ボール循環部材の両端部を回転式の加工具により加工して前記ボールすくい上げ部及び前記円弧状加工部を形成する際に、前記加工具の回転軸線が前記ボール循環部材の中心軸線に対してほぼ直角になるように前記加工具の姿勢を保った状態で前記ボール循環部材の両端部を前記加工具により加工することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１及び請求項２の発明に係るボールねじ装置によれば、ボールすくい上げ部及び円弧状加工部を加工したときに発生する加工具の加工傷がボール循環部材の軸方向に沿った形状となるので、応力集中による疲労亀裂がボール循環部材のボールすくい上げ部に発生することを抑制することができる。
請求項３の発明に係るボールねじ装置によれば、ボールリターンチューブの円弧状切欠き部にボールが引っ掛かり難くなるため、上述した効果に加え、ボールのスムーズな転がり運動を確保して作動性の向上を図ることができる。
【００１１】
請求項４の発明に係るボールねじ装置によれば、タング部の左側に発生する応力とタング部の右側に発生する応力とのバランスがよくなるので、応力集中をより低減することができる。
請求項５の発明に係るボール循環部材の製造方法によれば、ボール循環部材の両端部を加工したときに発生する加工具の加工傷（加工痕）がボール循環部材の円周方向に沿った形状となる。これにより、タング部に加わるボールの衝撃力が増大しても疲労亀裂が発生し難くなるので、耐衝撃性に優れたボールリターンチューブを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本発明の第１の実施形態に係るボールねじ装置の概略構成を図１に示す。同図に示されるボールねじ装置は、ねじ軸１１と、このねじ軸１１の外径より大きい内径で筒状に形成されたナット１２とを備えており、ねじ軸１１の外周面に形成されたボールねじ溝１１ａとナット１２の内周面に形成されたボールねじ溝１２ａとの間には、多数のボール１３が転動自在に設けられている。
【００１３】
これらのボール１３はねじ軸１１またはナット１２の回転運動に伴ってボールねじ溝１１ａ，１２ａ間を転動するようになっており、ナット１２には、ボールねじ溝１１ａ，１２ａ間を転動したボール１３をボールねじ溝１１ａ，１２ａ間に戻す金属製のボールリターンチューブ（ボール循環部材）１４が装着されている。
ボールリターンチューブ１４はボールすくい上げ部としてのタング部１５（図２参照）を両端部に有しており、ボールねじ溝１１ａ，１２ａ間を転動したボール１３はタング部１５に衝突してボールリターンチューブ１４内に導入されるようになっている。
【００１４】
また、ボールリターンチューブ１４は金属からなる管状体をほぼＵ字状に成形して形成されており、このボールリターンチューブ１４の両端部には、図６に示すように、タング部１５の側面部１５ａとボールリターンチューブ１４の端面部１４ａとを滑らかに接続する円弧状接続面１６がタング部１５の左右両側に形成されている。
円弧状加工部としての円弧状接続面１６とタング部１５は、ボールリターンチューブ１４の両端部をボールエンドミル等の回転式旋削加工具により旋削加工したときに発生する旋削加工具の加工傷がタング部１５に加わるボール衝撃力の作用方向とほぼ直角な方向に沿った形状となるように形成されている。
【００１５】
このようなボールリターンチューブ１４を製造する場合には、先ず、図４（ａ）に示すように、ボールリターンチューブ１４のチューブ素材である金属製の管状体１７を用意する。そして、管状体１７の両端部をボールエンドミル等の回転式の旋削加工具１８により旋削加工してタング部１５と円弧状接続面１６とを形成するが、図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示すように、管状体１７の両端部を旋削加工具１８により旋削加工するときには、旋削加工具１８の回転軸線１８ａが管状体１７の中心軸線１７ａに対してほぼ直角になるように旋削加工具１８の姿勢を保った状態で管状体１７の両端部を旋削加工する。
【００１６】
このように、旋削加工具１８の回転軸線１８ａが管状体１７の中心軸線１７ａに対してほぼ直角になるように旋削加工具１８の姿勢を保った状態で管状体１７の両端部を旋削加工すると、図５に示すように、管状体１７の両端部を旋削加工したときに発生する旋削加工具１８の加工傷（加工痕）１８ａが管状体１７の円周方向に沿った形状となる。これにより、タング部１５に加わるボールの衝撃力が増大しても疲労亀裂が発生し難くなるので、耐衝撃性に優れたボールリターンチューブを製造することができる。
【００１７】
なお、上述した第１の実施形態ではタング部の側面部とボールリターンチューブの端面部とを滑らかに接続する円弧状接続面がボールリターンチューブの端面部から凹んでないものを例示したが、円弧状接続面１７がボールリターンチューブ１４の端面部１４ａから凹んでいる場合つまり円弧状接続面１７が円弧状切欠き部である場合でも本発明を適用することができる。
また、上述した第１の実施形態ではボールリターンチューブ１４のタング部１５やタング部に連続する円弧状接続面１６を形成する際にボールエンドミル等の回転式の旋削加工具を用いた場合を例示したが、旋削加工具の代わりに研削加工具を用いてもよい。
【００１８】
次に、図６及び図７を参照して本発明の第２の実施形態について説明する。
本発明の第２の実施形態係るボールねじ装置のボールリターンチューブ１４は、図６に示すように、ねじ軸及びナットの両ボールねじ溝間を転動したボールをボールリターンチューブ１４内に導入するタング部１５を両端部に有しており、タング部１５の左右両側には、タング部１５に発生する応力を低減するために、円弧状加工部としての円弧状切欠き部２０（図７参照）がタング部１５と隣接して形成されている。
【００１９】
これらの円弧状切欠き部２０はボールエンドミル等の回転式切削加工具によりボールリターンチューブ１４の端面部１４ａを円弧状に旋削加工して形成されており、ボールリターンチューブ１４の内径をＤ、ボールリターンチューブ１４の円周方向に沿ったタング部１５の幅をｗとすると、円弧状切欠き部２０の曲率半径Ｒは、
ｗ＋４Ｒ≦πＤ×３／４    ‥‥（１）
を満たす値に設定されている。
また、図７に示すように、ボールリターンチューブ１４の端面部１４ａから円弧状切欠き部２０の底面部までの高さをＨとすると、ボールリターンチューブ１４の端面部１４ａから円弧状切欠き部２０の底面部までの高さＨと円弧状切欠き部２０の曲率半径Ｒとの比は、
Ｈ／Ｒ≧１    ‥‥（２）
を満たす値に設定されている。
【００２０】
このような構成によると、ねじ軸及びナットの両ボールねじ溝間を転動したボールがタング部１５に衝突してボールリターンチューブ１４内に入るときに、ボールが円弧状切欠き部２０に引っ掛かり難くなる。これにより、ねじ軸またはナットを高速で回転させてもボールがボールリターンチューブ１４の円弧状切欠き部２０に引っ掛かることがないので、ボールのスムーズな転がり運動を確保して作動性の向上を図ることができる。
【００２１】
上述した第２の実施形態では、ボールリターンチューブ１４の端面部１４ａから円弧状切欠き部２０の底面部までの高さＨがタング部１５の左右両側で異なるものを例示したが、これに限られるものではない。たとえば、図８に示す第３の実施形態のように、ボールリターンチューブ１４の端面部１４ａから円弧状切欠き部２０の底面部までの高さＨをタング部１５の左右両側で同じ高さにしてもよい。
このように、ボールリターンチューブ１４の端面部１４ａから円弧状切欠き部２０の底面部までの高さＨをタング部１５の左右両側で同じ高さにすると、タング部１５の左側に発生する応力とタング部１５の右側に発生する応力とのバランスがよくなるので、応力集中をより低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るボールねじ装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るボールねじ装置のボールリターンチューブを示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るボールねじ装置のボールリターンチューブの一部を示す図である。
【図４】本発明に係るボールねじ用ボール循環部材の製造方法を説明するための説明図である。
【図５】本発明に係るボールねじ用ボール循環部材の製造方法による作用効果を説明するための説明図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るボールねじ装置のボールリターンチューブを示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るボールねじ装置のボールリターンチューブの一部を示す図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係るボールねじ装置のボールリターンチューブの一部を示す図である。
【図９】従来のボールリターンチューブの製造方法を説明するための説明図である。
【図１０】本発明が解決しようとする課題を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００２３】
１１  ねじ軸
１１ａ  ボールねじ溝
１２  ナット
１２ａ  ボールねじ溝
１３  ボール
１４  ボールリターンチューブ
１５  タング部
１６  円弧状接続面
１７  管状体
１８  旋削工具
２０  円弧状切欠き部
【図１】
2007285379.tif 000003
【図２】
2007285379.tif 000004
【図３】
2007285379.tif 000005
【図４】
2007285379.tif 000006
【図５】
2007285379.tif 000007
【図６】
2007285379.tif 000008
【図７】
2007285379.tif 000009
【図８】
2007285379.tif 000010
【図９】
2007285379.tif 000011
【図１０】
2007285379.tif 000012