(57)【要約】      （修正有）【課題】作動トルク変動を低減することによって作動トルク変動に伴う不具合を解消する。【解決手段】循環コマ３０の両側面に設けられた凹溝部に、インジェクション樹脂成形されたコの字形状のカバー４０を挿入し、両先端に設けられた取り付け穴４１a、４１aと循環コマ３０のタップ穴４１ｂ、４１ｂを図示しない固定ねじにて螺合することで、カバー４０は循環コマ３０に固定され、バイパス路内側へ脱落することはない。カバー外面４２は、ねじ軸外周と接触せず、剛性を確保するため、その厚みは最大でボール外径の８％程度である。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に螺旋状のねじ溝を有するねじ軸と、該ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有して前記ねじ溝に螺合されるナットと、前記両ねじ溝間に転動可能に装填された多数のボールと、前記両ねじ溝間を転動するボールを無限循環させるボール循環回路を形成すべく前記ナットに固定される循環コマを備えたボールねじ装置において、ボールの上下面を拘束するための壁部を前記循環コマのバイパス路内側に有する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、循環コマ式ボールねじの作動性の向上に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
これには従来より作動トルク変動の低減という課題があった。
【０００３】
この部分の改善の先行技術としては、特開２００３‐３１４６５８号公報に示されたボールねじ装置があり、これは、図１０に示す様に循環軌動に配置されるボール７０の個数Ｎを、軸方向に投影したピッチ円Ｃ上に配置可能な最大の数よりも１乃至３個少ない数とし、セパレータ７８の幅はピッチ円Ｃ上にＮ個のボール７０を等間隔に配置した場合のボール７０間の隙間の大きさに設定する。このことによってトルク変動を低減して滑らかに作動するボールねじ装置を得る、というものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３１４６５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この先行技術には、高精度の加工を要求される工作機械に使用されるボールねじとしては下記のような不具合が生じるおそれがある。
【０００６】
近年、高精度のマシニングセンターでの金型加工では金型の加工面に縞模様が発生してしまうという問題が発生し、本発明者はその原因を究明すべく種々の実験を行った。
【０００７】
その実験の中で特開２００３−３１４６５８号公報（特許文献１）に示された様なセパレータ入りのボールねじを使用して実験を行ったが作動トルク変動の低減にはそれ程効果がないことが分った。加工表面の縞模様の発生は作動トルク変動が原因ということが分ってきており、したがって特許文献１に記載のボールねじを採用しても縞模様の発生の低減にはそれ程効果が期待できないという問題が有った。本発明は、この様な問題を解消するためになされたものであり、作動トルク変動を低減して作動トルク変動に伴う不具合を低減できるボールねじ装置を提供することを課題とする。
【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、外周面に螺旋状のねじ溝を有するねじ軸と、該ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有して前記ねじ溝に螺合されるナットと、前記両ねじ溝間に転動可能に装填された多数のボールと、前記両ねじ溝間を転動するボールを無限循環させるボール循環回路を形成すべく前記ナットに固定される循環コマを備えたボールねじ装置において、ボールの上下面を拘束するための壁部を前記循環コマのバイパス路内側に有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、作動トルク変動に伴う不具合、例えば高精度マシニングセンターによる加工物の表面に縞模様が発生することを防止できるという効果が有る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】循環コマ式ボールねじの構造を示す斜視図を示す図である。
【図２】循環コマ式ボールねじのナットの部分断面図を示すものである。
【図３】循環コマの斜視図を示すものである。
【図４】実施例１のカバーの斜視図を示すものである。
【図５】実施例１の循環コマとカバーの構造図を示すものである。
【図６】実施例２のカバーの斜視図を示すものである。
【図７】実施例２の循環コマとカバーの構造図を示すものである。
【図８】本発明に係る循環コマの配置を示すものである。
【図９】本発明のボールねじの使用方法を示すものである。
【図１０】特許文献１に記載されているボールねじ機構の循環軌道を軸方向に投影して見た図を示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に係るボールねじの使用方法の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
図１は本発明の対象となる循環コマ式ボールねじの構造を示す斜視図である。図２は循環コマ式ボールねじのナットの部分断面図である。また、図３は循環コマの斜視図である。
【００１３】
図１及び図２に示すように、循環コマ式ボールねじ１１０は、ナット１１２の内周面に循環部品である循環コマ３０を有する。循環コマ３０に設けられたバイパス路３２は、ねじ軸１１４のねじ溝１１６とナット１１２のねじ溝２０が対向してなす螺旋状の転動体軌道溝２２の両端を連結し、無限循環回路２４を構成する。そして、多数のボールＢが無限循環回路２４内に充填されており、ボールＢは無限循環回路２４内を無限循環する。
【００１４】
次に、循環コマ３０の構成を図２及び図３を参照して説明する。循環コマ３０の上面３１は、細長い小判形の面をなし、ナット１１２の内周面をなす曲面に応じた曲率で湾曲しており、ナット１１２の内周面上のねじ山２１と同じ高さ位置にある。そして、循環コマ３０の高さは転動体Ｂの直径の寸法よりも大きな寸法を有している。この上面３１にバイパス路３２をなす溝が形成されており、循環コマ３０の一端にある出入り口３４aから他端にある出入り口３４ｂまで連なっている。バイパス路３２の断面はＵの字形をなし、バイパス路３２の底は転動体Ｂの球面に対応した曲面からなっている。
【００１５】
また、バイパス路３２は、出入り口３４ａ側にある出入り通路３６ａ、出入り口３４ｂ側にある出入り通路３６ｂ、出入り通路３６ａ及び３６ｂをつなぐ中間通路３８とからなる。
【００１６】
上面３１上で出入り通路３６ａ及び出入り通路３６ｂは大きく湾曲しており、およそＳの字を裏返した形となっている。また、出入り口３４ａが転動体軌動溝２２の一端と連なっており、出入り口３４ｂが転動体軌動溝２２の他端と連なっている。転動体軌動溝２２の一端から他端までは、ねじ軸１１４の外周沿いにほぼ１旋回しており、出入り口３４ａと出入り口３４ｂとの間には、ねじ軸１１４のねじ山１１８及びナットのねじ山２１が各１条存在している。中間通路３８は、出入り口３４ａと出入り口３４ｂとの間にあるねじ山１１８を乗り越えるように、ナット１１２の外周側へ緩やかに湾曲している。
【００１７】
そして、ボールＢは、転動体軌動溝２２の一端へ移動し、出入り口３４ａを通って出入り通路３６ａに入り、出入り通路３６ａにそって進行方向を曲げて中間通路３８へ入る。中間通路３８へ入ったボールＢは、中間通路３８沿いにねじ山１１８を乗り越えて出入り通路３６ｂへ入り、出入り通路３６ｂに沿って進行方向を曲げて進み、出入り口３４ｂを通って転動体軌動溝２２の他端へ戻る。循環コマ式ボールねじ１１０は、かかる転動体軌動溝２２と循環コマ３０内のバイパス路３２とからなる無限循環回路２４を複数有する。
【００１８】
無限循環回路２４内をボールＢが連なって循環する際には、ボールＢはその前後に配置されたボールと接触しながら循環しているため、その運動を互いに規制し合って不規則な動きを起こし、ボール詰まりが発生し易い。ボール詰まり現象は作動トルク変動発生の主要因となっている。
【００１９】
循環コマ３０の両側面に設けられた凹溝部３９に、インジェクション樹脂成形されたコの字形状のカバー４０を挿入し、両先端に設けられた取り付け穴４１a、４１aと循環コマ３０のタップ穴４１ｂ、４１ｂを図示しない固定ねじにて螺合することで、カバー４０は循環コマ３０に固定され、バイパス路３２内側へ脱落することはない。カバー外面４２は、ねじ軸外周と接触せず、剛性を確保するため、その厚みは最大でボール外径の８％程度である。
【００２０】
循環コマ３０のバイパス路３２はボール外径よりもわずかに大きな寸法であるため、バイパス路３２内でボールＢが拘束されることはない。循環コマ３０とカバー４０で形成する循環路４３の通路幅寸法はバイパス路３２と同じ幅寸法であるが、循環路４３の高さ寸法はカバー４０に規制されているためボール外径の９６〜９８％の高さである。そのためボールＢが循環路４３を通過する際には循環コマ３０とカバー４０により上下面が拘束されてしまい、循環路４３内において減速もしくは停止してしまう。
【００２１】
しかし、循環路４３内で減速もしくは停止してしまったボールＢはその後方のボールから推力を受け続けており、後方推力がボール拘束力よりも大きなため、しだいに循環路４３から抜け出して、ついには循環路４３を離脱する。先ほど循環路４３を離脱したボールＢと、その一つ前に循環路４３を離脱したボールとの間にはボールＢが循環路４３内にて停留していた時間に応じた隙間が発生しており、互いにその運動を規制し合うことはない。この動作が各ボールＢにて連続して行われることにより、無限循環回路２４内を循環するボールＢはその前後に配置されたボールとの間に隙間を有するためボール詰まりが発生せず、作動トルク変動が低減できる。
【００２２】
循環コマ３０はナット１１２の内周面上に存在するので、ナット１１２の外径が小さくなり、コンパクトな構造の循環コマ式ボールねじ装置１１０を得ることができる。
【００２３】
そして循環コマ３０はナット１１２の軸方向に位置をずらして周方向に等配に配置されている。図８はナット１１２に循環コマを６個配置した実施形態である。
【００２４】
ボールねじ１１０は図９に示す様に前記ねじ軸１１４を水平方向に配置した状態で両端をサポートユニット５０によって回転自在に且つ軸方向移動不能に支持されている。一方ナット１１２は複数の循環コマ３０をナット１１２の上面にナット１１２の軸方向に沿って一列に配置した状態で相手部材である移動テーブル５１に固定されている。
【００２５】
ねじ軸１１４はその一方の端部をモーター５２の出力軸に連結され、モーター５２によって回転させられる。
【００２６】
このねじ軸１１４の回転によって、ナット１１２に固定されかつ直動案内装置５３によって案内される移動テーブル５１がねじ軸１１４の長手方向に沿って移動する。
【００２７】
本発明のボールねじ装置によれば無限循環回路２４内をボールＢが連なって循環することがないためボール詰まりが生じない。したがって作動トルク変動が低減され、作動トルク変動に伴う、例えば工作機械の加工物表面に生じる縞模様の発生等の不具合を解消することができる。
【００２８】
実施例２についてであるが、ここでは実施例１のカバー４０に相当する構成が実施例１とは異なる。以下の説明では実施例１と異なる部分においてのみ説明し、重複する説明は省略する。
【００２９】
循環コマ３０の両側面に設けられた凹溝部３９に、インジェクション樹脂成形されたＣ字形状のカバー４５を挿入し、両端に設けられた取り付け穴４６a、４６aと循環コマ３０においてバイパス路３２とは反対側の裏面に設けられたタップ穴４６ｂ、４６ｂを図示しない固定ねじにて螺合することで、カバー４５は循環コマ３０に固定され、バイパス路３２内側へ脱落することはない。カバー外面４７はねじ軸外周と接触せず、剛性を確保するため、その厚みは最大でボール外径の８％程度である。
【００３０】
循環コマ３０の幅が小さな場合では実施例１のタップ穴４１ｂ、４１ｂのタップ穴深さの確保が困難であり、その際には実施例２のように裏面にタップ穴４６ｂ、４６ｂを設けることで、必要なタップ穴深さの確保が可能となる。その際に、実施例２は作動トルク変動の低減について、実施例１と同等の効果を示すことが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、循環コマを備えたボールねじ装置として、各種機械装置に広く適用できる。
【符号の説明】
【００３２】
２０      ねじ溝(ナット側)
２４      無限循環回路
３０      循環コマ
３２      バイパス路
４０      カバー
４３      循環路
５１      移動テーブル
１１２    ナット
１１４    ねじ軸
１１６    ねじ溝(ねじ軸側)
Ｂ        ボール
【図１】
2012036956.tif 000003
【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】
2012036956.tif 000009
【図８】
2012036956.tif 000010
【図９】
2012036956.tif 000011
【図１０】
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