(57)【要約】【課題】ボールねじの軸方向を上下方向に向けて使用した場合に、ナットが下降する際のボール同士の競り合いを防止し、ボールの滑らかな転動を確保する。【解決手段】下方に配置される湾曲路４１と直線路１１との間に、筒状のボール送り出し部材５を設ける。ボール送り出し部材５は、筒体の先端部５２に切り込みを入れて周方向で四分割された爪部５６を有する。爪部５６の内面に、先端部の内径をボール３の直径より小さくする突出部５６ａが形成されている。直線路１１から下降してきたボール３は、ボール送り出し部材５の爪部５６の突出部５６ａの上で一旦停止する。次に、爪部５６がボール３の重さで弾性変形して外側に開いた後、元に戻ろうとする力で、ボール３が湾曲路４１へ送り出される。その際に、ボール３は、円錐状の斜面５４ｂを一気に通り抜ける。これにより、複数のボール３が、湾曲路４１に一つ一つ隙間を開けて送り出される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に螺旋溝が形成されたナットと、外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、ナットの螺旋溝とねじ軸の螺旋溝で形成される軌道の間に配置されたボールと、ボールを軌道の終点から始点に戻すボール戻し経路とを備え、前記軌道内をボールが転動することで前記ナットがねじ軸に対して相対移動するボールねじであって、
前記ボール戻し経路は、ナットの内部に形成され、ナットの軸方向に延びる直線路と、その両端に接続された湾曲路とからなり、
前記直線路と湾曲路との間に、
内側の直径が前記ボールの直径より大きく形成された基端部と、その軸方向に連続する先端部と、を有する筒体からなり、
前記先端部は、筒体を周方向で分割する切り込みにより形成された複数の舌状部からなり、前記複数の舌状部の少なくとも一つは、内面に、前記先端部の内側の直径を前記ボールの直径より小さくする突出部を有する爪部であり、
前記爪部の内面は、前記突出部の頂点から先端に向けて広がる円錐状の斜面を有し、
前記爪部の弾性変形により、直線路から湾曲路へボールを送り出すボール送り出し部材を、前記基端部を前記直線路側に向けて設けたことを特徴とするボールねじ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ボール戻し経路に特徴を有するボールねじに関する。
【背景技術】
【０００２】
ボールねじは、内周面に螺旋溝が形成されたナットと、外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、ナットの螺旋溝とねじ軸の螺旋溝で形成される軌道の間に配置されたボールと、ボールを軌道の終点から始点に戻すボール戻し経路とを備え、前記軌道内をボールが転動することで前記ナットがねじ軸に対して相対移動する装置である。
ボールねじのボール戻し経路は、ナットの内部に形成される場合と外部に形成される場合がある。ナットの内部に形成される場合は、図６および７に示すように、ナット１に、軸方向に延びる貫通穴からなる直線路１１を設け、その両端部に凹部１２を形成し、この凹部１２にエンドデフラクタ４を配置する。エンドデフラクタ４には、直線路１１と軌道を接続する湾曲路４１が形成されている。直線路１１と湾曲路４１で構成されるボール戻し経路と、ナット１の螺旋溝１ａとねじ軸２の螺旋溝２ａとで形成される軌道とにより、ボール３の循環経路が形成されている。ボール３は、軌道内では負荷状態で転動し、ボール戻し経路内では無負荷状態で転動する。
【０００３】
ボール３は、軌道内を転動した後に、軌道の終点からボール戻し経路に入って軌道の始点に戻されることで、循環経路内を循環する。循環経路内に配置するボール３の数は、ボール３の直径の合計長さが循環経路の長さより短くなるように設定されている。つまり、循環経路内でボール３間に隙間が生じている。
ボールねじは、多くの場合、図７に示すように、軸方向を水平方向に向けて使用される。しかし、図８に示すように、軸方向を鉛直方向に向けて使用されることもある。その場合、ナット１が下降する際には、重力の作用により、下側に配置された部分の循環経路内（図８のＡで囲った部分）にボール３が密集しやすくなる。これに伴って、特に、低速回転時や潤滑が不十分である場合などに、軌道（螺旋溝１ａ，２ａ間）内でボール３同士の競り合いが生じてボール３の滑らかな転動が阻害される可能性がある。
【０００４】
下記の特許文献１には、ボール戻し経路（連通路）の軌道（負荷路）との接続部に、ボール（転動体）の移動を制限する拘束機構を設けることで、上述のボール同士の競り合いを防止する提案がなされている。拘束機構の形成方法としては、連通路の内面に弾性突起や狭窄部を設ける方法、連通路の外側に磁石を設ける方法などが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１７５２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された拘束機構の形成方法には、ボールねじの軸方向を上下方向に向けて使用した場合に、ナットが下降する際のボール同士の競り合いを防止するという点で改善の余地がある。
この発明の課題は、軸方向を上下方向に向けて使用した場合に、ナットが下降する際のボール同士の競り合いが防止され、ボールの滑らかな転動が確保できるボールねじを提供することである。
【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、この発明のボールねじは、内周面に螺旋溝が形成されたナットと、外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、ナットの螺旋溝とねじ軸の螺旋溝で形成される軌道の間に配置されたボールと、ボールを軌道の終点から始点に戻すボール戻し経路とを備え、前記軌道内をボールが転動することで前記ナットがねじ軸に対して相対移動するボールねじであって、前記ボール戻し経路は、ナットの内部に形成され、ナットの軸方向に延びる直線路と、その両端に接続された湾曲路とからなり、軸方向を上下方向に向けて使用され、下方に配置される前記湾曲路と直線路との間に、下記の構成(1) 〜(4) を満たすボール送り出し部材を設けたことを特徴とする。
【０００８】
(1) 内側の直径が前記ボールの直径より大きく形成された基端部と、その軸方向に連続する先端部と、を有する筒体からなる。
(2) 前記先端部は、筒体を周方向で分割する切り込みにより形成された複数の舌状部からなり、前記複数の舌状部の少なくとも一つは、内面に、前記先端部の内側の直径を前記ボールの直径より小さくする突出部を有する爪部である。
(3) 前記爪部の内面は、前記突出部の頂点から先端に向けて広がる円錐状の斜面を有する。
(4) 前記基端部を前記直線路側に向けて配置し、前記爪部の弾性変形により、直線路から湾曲路へボールを送り出すものである。
【０００９】
この発明のボールねじによれば、下方に配置される前記直線路と湾曲路との間に前記ボール送り出し部材を設けたことにより、前記直線路から下降してきたボールは、ボール送り出し部材の前記爪部の突出部の上で一旦停止した後、前記爪部がボールの重さで弾性変形して外側に開いた後に元に戻ろうとする力で、前記湾曲路へ送り出される。その際に、ボールは前記円錐状の斜面を一気に通り抜ける。
これにより、前記直線路から下降してきた複数のボールが、前記湾曲路に一つ一つ隙間を開けて送り出されるため、ナットが下降している際に、循環経路の下側に配置されている部分（湾曲路と軌道の湾曲路に続く部分）にボールが密集することが抑制される。
【発明の効果】
【００１０】
この発明のボールねじによれば、軸方向を上下方向に向けて使用した場合に、ナットが下降する際のボール同士の競り合いが抑制され、ボールの滑らかな転動が確保される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施形態に相当するボールねじを示す断面図である。
【図２】図１のボールねじで使用するボール送り出し部材を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図、（ｃ）は（ａ）のＢ矢視図、（ｄ）は（ｃ）のＣ−Ｃ断面図、（ｅ）は（ｂ）のＤ矢視図である。
【図３】図１のボールねじのボール送り出し部材が取り付けられている部分を拡大して示す断面図である。
【図４】図１のボールねじのボール戻し経路におけるボールの動きを説明する図である。
【図５】図２のボール送り出し部材の動きを説明する図である。
【図６】ボール戻し経路がナットの内部に形成されている従来のボールねじのナットを示す斜視図である。
【図７】ボール戻し経路がナットの内部に形成されている従来のボールねじを、軸方向を水平方向に向けて配置した状態を示す断面図である。
【図８】ボール戻し経路がナットの内部に形成されている従来のボールねじを、軸方向を鉛直方向に向けて配置した状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明の実施形態について説明する。
図１はこの実施形態のボールねじを示す断面図である。
このボールねじは、ナット１と、ねじ軸２と、ボール３と、エンドデフレクタ４と、ボール送り出し部材５で構成されている。ナット１の内周面に螺旋溝１ａが形成され、ねじ軸２の外周面に螺旋溝２ａが形成されている。ナット１の螺旋溝１ａとねじ軸２の螺旋溝２ａにより、ボール３が負荷状態で転動する軌道が形成される。エンドデフラクタ４には、直線路１１と軌道を接続する湾曲路４１が形成されている。
【００１３】
ナット１には、また、軸方向に延びる貫通穴からなる直線路１１が形成され、その一端部（使用時に上側に配置される部分）に、エンドデフラクタ４を配置する凹部１２が形成されている。ナット１の直線路１１の他端部（使用時に下側に配置される部分）には、ボール送り出し部材５を配置する凹部１３が形成され、さらにその先に連続して、エンドデフラクタ４を配置する凹部１２が形成されている。凹部１３は半円柱状に形成され、その断面半円の直径ｄ13が直線路１１の断面円の直径ｄ11より少し大きく設定されている。
【００１４】
ボール送り出し部材５は、図２および３に示すように、内径（内側の直径）がボール３の直径より大きく形成された基端部５１と、その軸方向に連続する先端部５２とを有する筒体からなり、内径および外径（外側の直径）が連続的に変化している。
ボール送り出し部材５の内径は、基端部５１側から先端部５２側に向けて、直線路１１の断面円の直径ｄ11と同じ最大内径Ｄ51から、ボール３の直径ｄ3 より小さい最小内径Ｄ50まで曲線的に変化した後、先端部５２で直線路１１の断面円の直径ｄ11より僅かに小さい内径Ｄ52まで直線的に変化している。すなわち、ボール送り出し部材５の内周面は、樽面状の斜面５４ａと円錐状の斜面５４ｂを有する。
【００１５】
ボール送り出し部材５の基端部５１の最大外径ｄ51は、凹部１３の断面半円の直径ｄ13とほぼ同じである。先端部５２の最大外径ｄ52は、基端部５１の最大外径ｄ51より小さく、直線路１１の断面円の直径ｄ11より大きい。
ボール送り出し部材５の先端部５２に、筒体を周方向に四分割する切り込み５５が形成されている。これにより、ボール送り出し部材５の先端部５２は四つの舌状部５６を有する。また、先端部５２の内面部の内径Ｄ52より径の小さい部分が、先端部５２の内径をボール３の直径より小さくする突出部５６ａである。この突出部５６ａが、全ての舌状部５６に形成されている。
【００１６】
つまり、このボール送り出し部材５においては、四つの舌状部５６の全てが、内面に突出部５６ａを有する爪部である。また、爪部５６の内面が、突出部５６ａの頂点から先端に向けて広がる円錐状の斜面５４ｂを有する。
ボール送り出し部材５は、例えば、ポリアセタール、ポリエチレン、ポリプロピレンを用いた射出成形により作製できる。
【００１７】
図３に示すように、このボール送り出し部材５は、ナット１の凹部１３に、基端部５１を直線路１１側に向け、爪部（舌状部）５６をエンドデフラクタ４側に向けて配置されている。
そして、このボールねじのボール戻し経路の使用時に下側に配置される部分は、図４に示すように、ナット１の直線路１１と、その下の凹部１３に配置されたボール送り出し部材５の内周面５４ａ，５４ｂと、その下の凹部１２に配置されたエンドデフラクタ４の湾曲路４１とで形成されている。図４のラインＬは、ねじ軸２の外周面の位置を示す。
【００１８】
このボールねじを、ねじ軸２を鉛直方向に向けて使用する。その際に、直線路１１内から下降してきたボール３は、図５（ａ）に示すように、ボール送り出し部材５の基端部５１内に入って斜面５４ａに保持され、爪部５６の突出部５６ａの上で一旦停止する。次に、図５（ｂ）に示すように、爪部５６は、ボール３の重さで弾性変形して外側に開いた後、元に戻ろうとする。この爪部５６が元に戻ろうとする力で、図５（ｃ）に示すように、ボール３が湾曲路４１へ送り出される。その際に、ボール３は円錐状の斜面５４ｂを一気に通り抜ける。
【００１９】
これにより、図４に示すように、直線路１１から下降してきた複数のボール３が、湾曲路４１に一つ一つ隙間を開けて送り出されるため、ナット１が下降している際に、下側に配置されている湾曲路４１と軌道（螺旋溝２ａ）の湾曲路４１に続く部分に、ボール３が密集することが抑制される。図４の二点鎖線は、ボール３とナット１の螺旋溝との接触予想線である。
【００２０】
この実施形態では、四つの舌状部５６の全てに突出部５６ａを設け、全ての舌状部５６を爪部としているが、四つの舌状部５６の対向する一対にのみ突出部５６ａを設けて爪部とし、残りの一対は突出部５６ａのない舌状部としてもよい。
また、先端部５２に、筒体を周方向に三分割する切り込み５５を形成し、この切り込み５５により三つの舌状部５６を有するものとして、その全てに突出部５６ａを設けて爪部としてもよい。さらに、先端部５２に、筒体を周方向に六分割する切り込み５５を形成し、この切り込み５５により六つの舌状部５６を有するものとして、その全てに突出部５６ａを設けて爪部としてもよい。
【符号の説明】
【００２１】
１  ナット
１ａ  ナットの螺旋溝
１１  直線路
１２  エンドデフラクタを配置する凹部
１３  ボール送り出し部材を配置する凹部
２  ねじ軸
２ａ  ねじ軸の螺旋溝
３  ボール
４  エンドデフレクタ
４１  湾曲路
５  ボール送り出し部材
５１  筒体の基端部
５２  筒体の先端部
５４ａ  ボール送り出し部材の内周面を構成する樽状の斜面
５４ｂ  ボール送り出し部材の内周面を構成する円錐状の斜面
５５  切り込み
５６  舌状部（爪部）
５６ａ  突出部
ｄ11  直線路の断面円の直径
ｄ13  凹部１３の断面半円の直径
ｄ51  基端部の最大外径
ｄ52  先端部の最小外径
Ｄ50  ボール送り出し部材の最小内径
Ｄ51  基端部の最大内径
Ｄ52  先端部の軸方向端部の内径
【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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【図８】
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