(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】直線路１１の下側に配置する部分に円柱状の凹部１３を設け、ボール通過穴６を有するボール送り出し部材５を配置する。ボール通過穴６の内径をボール３の直径より小さくする突出部６１を、ボール通過穴６の直径方向外側に弾性変形可能に設ける。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の突出部６１の上で一旦停止する。次に、突出部６１がボール３の重さで弾性変形して、可動片５３が外側に開いた後、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。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。ボール送り出し部材５の上面５１に、取り外しの際に使用する回転治具の突起を入れる円穴８を設けた。【選択図】図５
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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、
前記直線路の前記湾曲路側の部分に、前記ナットの外周面を円形の開口とする円柱状の凹部が形成され、
前記凹部に、
前記凹部に嵌まる円柱体からなり、
前記円柱体の径方向に貫通し、前記直線路を構成するボール通過穴を有し、
前記ボール通過穴の内面に、前記ボール通過穴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が、前記ボール通過穴の直径方向外側に弾性変形可能に形成され、
前記円柱体の外周面より外側に突出する爪部が、円柱体の径方向に弾性変形可能に形成され、
前記円柱体のナットの開口側に配置される軸方向端面に、回転治具の係合部が形成され、
前記突出部の弾性変形によりボールを湾曲路側へ送り出すボール送り出し部材が、配置され、
前記爪部が前記凹部の内周面に設けた窪みに入っている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、例えば、図１０および１１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にエンドデフレクタ４を配置する。エンドデフレクタ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１１、１２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１３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１３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】
また、軸方向を水平方向に向けて使用される場合でも、図１１に示すように、ボール戻し経路（直線路１１と湾曲路４１）がねじ軸２の上側に配置される場合には、重力の作用により、軌道（螺旋溝１ａ，２ａ間）内にボール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。
【０００５】
図１２に示すように、ボール戻し経路（直線路１１と湾曲路４１）がねじ軸２の下側に配置される場合は、重力の作用により、ボール３がボール戻し経路内に密集し、軌道（螺旋溝１ａ，２ａ間）内ではボール３同士の間に隙間が生じるため、上述のような問題は生じない。
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】
【０００６】
【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】
【０００７】
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。また、ボールねじの軸方向を左右方向に向け、ボール戻し経路をねじ軸の上側に配置して使用した場合に、軌道内でのボール同士の競り合いを防止するという点でも改善の余地がある。
【０００８】
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は、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、軸方向を左右方向に向け、ボール戻し経路をねじ軸の上側に配置して使用した場合には、軌道内でのボール同士の競り合いが抑制されることで、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】
【０００９】
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、前記直線路の前記湾曲路側の部分に、前記ナットの外周面を円形の開口とする円柱状の凹部が形成され、前記凹部に、下記の構成(1) 〜(6) を満たすボール送り出し部材が配置され、構成(4) の爪部が前記凹部の内周面に設けた窪みに入っていることを特徴とする。
【００１０】
(1) 前記凹部に嵌まる円柱体からなる。
(2) 前記円柱体の径方向に貫通し、前記直線路を構成するボール通過穴を有する。
(3) 前記ボール通過穴の内面に、前記ボール通過穴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が、前記ボール通過穴の直径方向外側に弾性変形可能に形成されている。
(4) 前記円柱体の外周面より外側に突出する爪部が、円柱体の径方向に弾性変形可能に形成されている。
(5) 円柱体のナットの開口側に配置される軸方向端面に、回転治具の係合部が形成されている。
(6) 前記突出部の弾性変形により、ボールを湾曲路側へ送り出すものである。
【００１１】
この発明のボールねじによれば、ナットの前記凹部に前記ボール送り出し部材が配置されていることにより、軸方向を上下方向に向けて使用する際には、前記直線路の下側に配置されている部分において、前記直線路を下降してきたボールは、前記ボール送り出し部材のボール通過穴に入り、前記突出部の上で一旦停止した後、前記突出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、前記湾曲路側へ送り出される。これにより、前記直線路を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。
【００１２】
また、軸方向を左右方向に向け、ボール戻し経路をねじ軸の上側に配置して使用する際には、ナットの進行方向と反対側に配置されているボール送り出し部材で、前記直線路から移動してきたボールは、前記ボール送り出し部材のボール通過穴に入り、前記突出部に接触して一旦停止した後、前記突出部がボールに押されて弾性変形して外側に開いた後に元に戻ろうとする力で、前記湾曲路側へ送り出される。これにより、前記直線路から移動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、軌道内にボールが密集することが抑制される。
【００１３】
さらに、この発明のボールねじにおいて、ボール送り出し部材は、前記爪部を円柱体の直径方向内側に弾性変形させてナットの前記窪みに入れることで、ナットの前記凹部に取り付けられる。そして、ボール送り出し部材が前記係合部を有するため、前記係合部に回転治具を係合して回転治具を回転することにより、ボール送り出し部材を容易に取り外すことができる。
【発明の効果】
【００１４】
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は、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、軸方向を左右方向に向け、ボール戻し経路をねじ軸の上側に配置して使用した場合には、軌道内でのボール同士の競り合いが抑制されることで、ボールの滑らかな転動が確保される。また、ボール送り出し部材が容易に取り外せるため、分解作業を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施形態に相当するボールねじ（軸方向を上下方向に向けて使用した例）を示す断面図である。
【図２】図１のボールねじのナットにおけるボール送り出し部材の取付凹部を示す断面図であって、（ａ）はボール戻し経路の下方に配置される部分の軸方向に沿った断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、（ｃ）は（ｂ）のＢ矢視図である。
【図３】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斜視図である。
【図４】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）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は背面図、（ｄ）は（ａ）のＡ矢視図、（ｅ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｆ）は（ｂ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】ナットにボール送り出し部材が取り付けられた状態を示す図であって、（ａ）はボール戻し経路におけるボールの動きを説明する軸方向に沿った断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図である。
【図６】ボール送り出し部材の動きを説明する図である。
【図７】ボール送り出し部材の回転治具を示す正面図（ａ）と背面図（ｂ）である。
【図８】ボール送り出し部材の取付状態を示す正面図（ａ）と、この状態からボール送り出し部材を回転した状態を示す正面図（ｂ）である。
【図９】この発明の別の実施形態に相当するボールねじ（軸方向を左右方向に向け、ボール戻し経路をねじ軸の上側に配置して使用した例）を示す断面図である。
【図１０】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１１】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、ボール戻し経路をねじ軸の上側に配置した状態を示す断面図である。
【図１２】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、ボール戻し経路をねじ軸の下側に配置した状態を示す断面図である。
【図１３】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】
【００１６】
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。エンドデフレクタ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。
【００１７】
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、その両端部に、エンドデフレクタ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の使用時に下側に配置される側では、図２（ａ）に示すように、直線路１１の凹部１２に近い側に、ボール送り出し部材５を配置する凹部１３が形成されている。
図２（ｂ）および（ｃ）に示すように、凹部１３はナット１の外周面を円形の開口とする円柱状に形成されている。また、凹部１３には、ボール送り出し部材５の抜け止め用窪み１３ａが形成されている。
【００１８】
ボール送り出し部材５は、図３および４に示すように、円柱状の凹部１３に嵌まる円柱体からなる。ボール送り出し部材５をなす円柱体の軸方向一端面（上面）５１は、ナット１の外周円と同心で径が少し小さい円弧面に形成されている。軸方向他端面（下面）５２は平面状である。ボール送り出し部材５には、円柱体の径方向に貫通するボール通過穴６が形成されている。
【００１９】
ボール通過穴６の内面に突出部６１が形成されている。ボール通過穴６の直径ｄ6 は、突出部６１が形成されている部分を除いて、直線路１１の直径ｄ11と同じである。突出部６１が形成されている部分の直径ｄ61はボール３の直径ｄ3 より小さい。
ボール送り出し部材５をなす円柱体の下端部に、所定幅（直径ｄ6 より小さい）の可動片５３が形成されている。突出部６１は、この可動片５３の上面に形成されている。この可動片５３により、突出部６１がボール通過穴６の直径方向外側に弾性変形可能になっている。
【００２０】
可動片５３は、円柱体の軸方向で下面５２からボール通過穴６に達する切り込み５２ａにより、ボール通過穴６の長さ方向一端から中心位置までの範囲で、円柱体から分離されている。また、円柱体の下面５２側の切り込み５２ｂにより、可動片５３の下面５３ａが円柱体の下面５２より高くなっている。
ボール送り出し部材５には、さらに、円柱体の外周面より外側に突出する一対の爪部７が、ボール通過穴６の長さ方向と直交する配置で、円柱体の上面５１より少し下の位置に形成されている。各爪部７とこれに連続する円柱体の外周部７１は、円柱体の上面５１側から軸方向に沿って入る切り込み５１ａにより、ボール通過穴６の中心より少し下の位置まで、円柱体の中央部分７２から分離されている。
【００２１】
切り込み５１ａによる中央部分７２と爪部７との隙間Ｗ１は、爪部７の円柱体からの突出寸法Ｗ２より少し大きい。よって、両爪部７を中央部分７２側に弾性変形させることで、両爪部７による外径を円柱体の外径より小さくできる。ナット１の凹部１３に設けた窪み１３ａは、この爪部７が嵌まる形状になっている。
このボール送り出し部材５には、さらに、円柱体の上面（ナットの開口側に配置される軸方向端面）５１のボール通過穴６の上方となる位置に、２個の円穴（回転治具の係合部）８が、ボール通過穴６に達しない深さで形成されている。各円穴８は、ボール通過穴６の長さ方向に沿って対向配置され、両円穴８の断面円の中心が、円柱体の同心円Ｄ上に配置されている。
【００２２】
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。
このボール送り出し部材５を、図２に示すように、ボール通過穴６の長さ方向の突出部６１が形成されている側をエンドデフレクタ４側に向け、両爪部７を中央部分７２側に弾性変形させながら、ナット１の外周側から凹部１３内に挿入する。その結果、図５に示すように、爪部７の外周部が凹部１３の窪み１３ａに入り、ボール通過穴６が直線路１１と連通する。すなわち、ボール通過穴６が、ナット１に形成されている直線路１１とともにボール戻し経路の直線路を構成する。
【００２３】
これにより、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、ナット１に形成されている直線路１１と、ナット１の凹部１３に配置されたボール送り出し部材５のボール通過穴６と、ナット１の凹部１２に配置されたエンドデフレクタ４の湾曲路４１とで形成される。図５のラインＬは、ねじ軸２の外周面の位置を示す。
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際には、直線路１１内から下降してきたボール３が、図６（ａ）に示すように、先ず、ボール送り出し部材５のボール通過穴６の突出部６１の上で一旦停止する。次に、図６（ｂ）に示すように、突出部６１がボール３の重さで弾性変形して、可動片５３が外側に開く。
【００２４】
これに伴って、ボール３がボール通過穴６の突出部６１の位置を通過する際に、可動片５３が元の位置に戻ろうとする。この可動片５３が元に戻ろうとする力で、図６（ｃ）に示すように、ボール３がボール通過穴６から湾曲路４１側へ送り出される。また、次のボール３が突出部６１の上で一旦停止する。
これにより、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５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。
【００２５】
ボール送り出し部材５を取り外す際には、例えば、図７に示す回転治具９を用いる。この回転治具９の先端に、ボール送り出し部材５の２個の円穴８に対応した配置で、２個の円柱状の突起９１が形成されている。図８に示すように、ナット１に取り付けられている（ａ）の状態から、この回転治具９の突起９１をボール送り出し部材５の円穴８に嵌めて回転することで、爪部７が弾性変形して窪み１３ａから外れて（ｂ）の状態になる。これにより、ボール送り出し部材５を容易に取り外すことができるため、ボールねじの分解作業を容易に行うことができる。
【００２６】
なお、この実施形態のボールねじでは、ナット１に形成された直線路１１の両端に対する湾曲路の接続を、湾曲路４１を有するエンドデフレクタ４をナット１の凹部１４に配置することで行っているが、これに代えて、湾曲路４１を有するエンドキャップをナット１の軸方向両端部に取り付けることで行ってもよい。
また、図１０に示すように、この発明のボールねじを、軸方向を左右方向に向け、ボール戻し経路をねじ軸の上側に配置して使用する場合は、直線路１１の両端の凹部１２に近い側に、ボール送り出し部材５を配置する凹部１３を形成し、この二カ所の凹部１３にボール送り出し部材５を配置する。これにより、ナットの進行方向と反対側に配置されているボール送り出し部材５の作用で、直線路１１から移動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、軌道内にボール３が密集することが抑制される。
【符号の説明】
【００２７】
１  ナット
１ａ  ナットの螺旋溝
１１  直線路
１２  エンドデフレ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  ボール送り出し部材の上面
５１ａ  切り込み
５２  ボール送り出し部材の下面
５２ａ  切り込み
５２ｂ  切り込み
５３  可動片
５３ａ  可動片の下面
６  ボール通過穴
６１  突出部
７  爪部
７１  円柱体の外周部
７２  円柱体の中央部分
８  円穴（係合部）
９  回転治具
９１  突起
ｄ11  直線路の断面円の直径
ｄ3   ボールの直径
ｄ6   ボール通過穴の直径
ｄ61  突出部の直径
【図１】
2012082902.tif 000003
【図２】
2012082902.tif 000004
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2012082902.tif 000013
【図１２】
2012082902.tif 000014
【図１３】
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