(57)【要約】【課題】大きなコストアップが生じることなく、熱処理変形が生じにくく、高い精度を保つボールねじ装置を提供する。【解決手段】ボールねじ装置１は、ボール転動溝１１を有するねじ軸１０と、ボール転動溝１１と共に負荷転動路を構成するボール転動溝を有するナット２０と、ボール転動溝１１と、ナット２０のボール転動溝とにより形成される負荷転動路に装填された複数のボールと、循環チューブ４０とを備えている。ナット２０の第１の平坦面２２の反対側には、該第１の平坦面２２に直交し、かつナット２０の軸方向の中心Ｏを含む面Ｓで切断した断面Ｓ１，Ｓ２が略線対称となるように第２の平坦面２３が設けられ、該第２の平坦面２３には循環チューブ４０が設けられていない。【選択図】図３
2013224722.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
螺旋状のボール転動溝を外周面に有するねじ軸と、略円筒形状をなして、該ねじ軸に外嵌して螺旋状のボール転動溝を内周面に有すると共にボール戻り路が内部に形成されたナットと、前記ねじ軸のボール転動溝と前記ナットのボール転動溝とで形成される負荷転動路内に転動自在に配置される複数のボールと、前記ナットに装着されて、前記負荷転動路内を転動する前記ボールを、前記ナットの外周面に形成された第１の平坦面に穿孔された一対の循環孔の内の一方の循環孔側から前記ナットの外部に導き、他方の循環孔側から前記負荷転動路に戻すボール循環経路が内部に形成された循環チューブとを備え、
前記ナットの第１の平坦面の反対側には、該第１の平坦面に直交し、かつ前記ナットの軸方向の中心を含む面で切断した断面形状が略線対称となるように第２の平坦面が設けられ、該第２の平坦面には上記循環チューブが設けられていないことを特徴とするポールねじ装置。
【請求項２】
前記循環チューブが樹脂からなり、該循環チューブの少なくとも一部を覆うようにして前記ナットに固定可能にプレス成型される金属製の循環チューブ押さえ部材を有することを特徴とする請求項１に記載のボールねじ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールねじ装置に関し、特に、高荷重、あるいは高剛性で使用されるボールねじ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、工作機械の高精度化に伴い、使用されるボールねじ装置も、より一層の高剛性化が求められている。また、射出成型機に代表される、比較的大型で、大荷重で使用されるボールねじ装置においても、高荷重化、長寿命化に伴い、より一層の高負荷容量化が求められている。
このような用途の循環チューブ式ボールねじ装置の構成について、図４を参照して以下に説明する。
【０００３】
図４は、従来のボールねじ装置の構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の４ｂ−４ｂ矢視図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は（ｃ）の４ｄ−４ｄ矢視図である。図４（ａ）〜（ｄ）に示すように、従来のボールねじ装置１は、ねじ軸１０と、ナット２０と、ボール（図示せず）と、循環部品である循環チューブ４０とを有する。ねじ軸１０は、その外周面に、所定のリードを有する螺旋状のボール転動溝１１が形成されている。ナット２０は、略円筒状をなし、その内径はねじ軸１０の外径よりも大きく形成されており、ねじ軸１０に所定の隙間をもって外嵌している。ナット２０の内周面には、ねじ軸１０のリードと等しいリードを有する螺旋状のボール転動溝（図示せず）が形成されている。そして、ねじ軸１０のボール転動溝１１と、このボール転動溝１１に対向するナット２のナット２０のボール転動溝とによって螺旋軌道をなす負荷転動路が形成されている。そして、この負荷転動路内には、転動体としての多数のボールが転動可能に装填されており、ねじ軸１０（又はナット２０）の回転により、ナット２０（又はねじ軸１０）がボールの転動を介して軸方向に移動するようになっている。
【０００４】
ここで、従来のボールねじ装置１は、循環チューブ４０を取り付けるための１つの取付面２２がナット２０の外周面に形成されている。
このような構成をなす循環チューブ式ボールねじ装置においては、巻数の増大だけでなく、特に多列化により高負荷容量化、高剛性化を図る例が増えている。さらに、このような多列化にあたり、従来の金属製の循環チューブに代えて、樹脂製の循環チューブを用いた製品（ボールねじ装置）が増えている。
【０００５】
ここで、樹脂製の循環チューブは、金属製の循環チューブと異なり、射出成型で大量に安価に製造できる反面、金属と比較して強度が低い傾向がある。
このような樹脂製の循環チューブの固定方法としては、従来の金属製の循環チューブと異なり、特許文献１に示されるように、循環チューブとしてある程度の強度を確保するために、金属プレス加工された薄板で、樹脂製の循環チューブをなるべく広い面積で覆うように固定されることが開示されている。また、ボールねじのねじ軸とナットは、熱処理されるのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１５５８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の技術においては、上記樹脂製の循環チューブを、強度を確保した上で取り付けるために、上記ナットの外周面に形成された取付面（平坦面）の形成範囲を広く確保せざるを得ない。
このように、循環チューブの取付面（平坦面）が大きく切り欠かれるような形状のナットを用いていることにより、熱処理中に大きな熱処理変形が生じ、その結果、ボールねじ装置そのものの精度低下を招くことがあった。具体的には、１つの循環チューブの取付面（平坦面）が片側に形成されたナットを、その中心軸を含み、該中心軸に沿う面で仮想的に分割した２つの分割体として考えた場合、循環チューブの取付面（平坦面）が形成された側の分割体は、循環チューブ取付面（平坦面）が形成されない側の分割体よりも体積が少ないために、冷却速度が速くなる。一般的に、熱処理対象における冷却速度に偏りがあると、冷却速度が速い側が凸となる熱処理変形が生じやすい。したがって、このような熱処理変形によるボールねじ装置そのものの精度低下を防ぐために、検討の余地があった。
そこで、本発明は上記の問題点に着目してなされたものであり、その目的は、大きなコストアップが生じることなく、熱処理変形が生じにくく、高い精度を保つボールねじ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための請求項１に係る発明は、螺旋状のボール転動溝を外周面に有するねじ軸と、略円筒形状をなして、該ねじ軸に外嵌して螺旋状のボール転動溝を内周面に有すると共にボール戻り路が内部に形成されたナットと、前記ねじ軸のボール転動溝と前記ナットのボール転動溝とで形成される負荷転動路内に転動自在に配置される複数のボールと、前記ナットに装着されて、前記負荷転動路内を転動する前記ボールを、前記ナットの外周面に形成された第１の平坦面に穿孔された一対の循環孔の内の一方の循環孔側から前記ナットの外部に導き、他方の循環孔側から前記負荷転動路に戻すボール循環経路が内部に形成された循環チューブとを備え、
前記ナットの第１の平坦面の反対側には、該第１の平坦面に直交し、かつ前記ナットの軸方向の中心を含む面で切断した断面形状が略線対称となるように第２の平坦面が設けられ、該第２の平坦面には上記循環チューブが設けられていないことを特徴としている。
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載のボールねじ装置において、前記循環チューブが樹脂からなり、該循環チューブの少なくとも一部を覆うようにして前記ナットに固定可能にプレス成型される金属製の循環チューブ押さえ部材を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、大きなコストアップが生じることなく、熱処理変形が生じにくく、高い精度を保つボールねじ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係るボールねじ装置の第１の実施形態における構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の１ｂ−１ｂ矢視図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は（ｃ）の１ｄ−１ｄ矢視図である。
【図２】切断面Ｓによるナットの断面形状を示す図であり、（ａ）は本発明に係るボールねじ装置の第１の実施形態における切断面Ｓによるナットの断面形状を示す右側面図、（ｂ）は従来のボールねじ装置における切断面Ｓによるナットの断面形状を示す右側面図である。
【図３】本発明に係るボールねじ装置の第２の実施形態における構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の３ｂ−３ｂ矢視図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は（ｃ）の３ｄ−３ｄ矢視図である。
【図４】従来のボールねじ装置の構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の４ｂ−４ｂ矢視図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は（ｃ）の４ｄ−４ｄ矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係るボールねじ装置の実施形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明に係るボールねじ装置の第１の実施形態における構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の１ｂ−１ｂ矢視図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は（ｃ）の１ｄ−１ｄ矢視図である。また、図２は、切断面Ｓによるナットの断面形状を示す図であり、（ａ）は本発明に係るボールねじ装置の第１の実施形態における切断面Ｓによるナットの断面形状を示す右側面図、（ｂ）は従来のボールねじ装置における切断面Ｓによるナットの断面形状を示す右側面図である。なお、図２（ａ），（ｂ）では、切断面Ｓによって分割されたと仮定したときのナットの断面形状Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を区別するために、便宜上、ハッチング表示している。
【００１２】
＜ボールねじ装置＞
図１（ａ）〜（ｄ）に示すように、本実施形態のボールねじ装置１は、ねじ軸１０と、ナット２０と、ボール（図示せず）と、循環チューブ４０とを有する。
ねじ軸１０は、その外周面に、所定のリードを有する螺旋状のボール転動溝１１が形成されている。
ナット２０は、略円筒状をなし、その内径はねじ軸１０の外径よりも大きく形成されており、ねじ軸１０に所定の隙間をもって外嵌している。ナット２０の内周面には、ねじ軸１０のリードと等しいリードを有する螺旋状のボール転動溝（図示せず）が形成されている。そして、ねじ軸１０のボール転動溝１１と、このボール転動溝１１に対向するナット２のナット２０のボール転動溝とによって螺旋軌道をなす負荷転動路が形成されている。そして、この負荷転動路内には、転動体としての多数のボールが転動可能に装填されており、ねじ軸１０（又はナット２０）の回転により、ナット２０（又はねじ軸１０）がボールの転動を介して軸方向に移動するようになっている。
【００１３】
［平坦面］
本実施形態のボールねじ装置１は、図１（ａ）〜（ｄ）に示すように、後述する循環チューブ４０を取り付けるための第１の平坦面（以下、取付面ということがある。）２２がナット２０の外周面に形成されている。
また、ナット２０の外周面において、ナット２０の軸方向を基準とした第１の平坦面２２の反対側には第２の平坦面２３が設けられている。この第２の平坦面２３は、第１の平坦面２２に直交し、かつナット２０の軸方向の中心Ｏを含む面（切断面Ｓ）で切断したナット２０の断面形状が線対称となるように設けられている。
【００１４】
すなわち、本実施形態のボールねじ装置１のナット２０は、図２（ａ）に示すように、ナット２０の軸方向の中心Ｏを含む面（切断面Ｓ）で切断したナット２０の断面形状（断面Ｓ１，断面Ｓ２）が、ナット２０の中心軸において略線対称となるように第１の平坦面２２及び第２の平坦面２３が設けられている。
ここで、第１の平坦面２２の面積と第２の平坦面２３の面積とは略同じであることが好ましい。
【００１５】
また、図２（ａ）中の本実施形態のボールねじ装置１のＳ１，Ｓ２の断面積比は５０：５０が好ましいが、循環チューブ４０が嵌入される上記循環孔や、給脂穴などを考慮した場合、４５：５５から５５：４５の間であることが好ましい。
なお、第２の平坦面２３には、循環チューブ４０が設けられない。
このように、本実施形態では、第１の平坦面２２にのみ循環チューブ４０が設けられている。従来のように、第２の平坦面２３にも循環チューブ４０を設けた場合、循環チューブ４０が嵌入される上記循環孔の位置を高精度に形成することが難しく、時間と手間が掛かり、コスト上昇の原因となる。本実施形態では、第１の平坦面２２にのみ循環チューブ４０が設けられているため、循環チューブ４０が嵌入される上記循環孔の位置を高精度に形成することが容易である。また、循環チューブ４０が設けられない第２の平坦面２３の加工も精度を必要としないので、大きなコストアップを要しない。
【００１６】
一方、図２（ｂ）に示すように、従来のボールねじ装置では、第１の平坦面２２の反対側に「平坦面」が設けられていないため、ナット２０の軸方向の中心Ｏを含む面（切断面Ｓ）で切断したナット２０の断面形状は「断面Ｓ１」と「断面Ｓ３（断面Ｓ３＞断面Ｓ２）」とからなることとなる。すなわち、従来のボールねじ装置１のナット２０を熱処理した際、図２（ｂ）中の「ΔＳ」で示した破線部分によって、「断面Ｓ１」と「断面Ｓ３（＝断面Ｓ２＋ΔＳ）」との間で、大きなアンバランス（熱処理変形）が生じてしまうことがわかる。
【００１７】
［循環チューブ］
ナット２０の第１の平坦２２及び第２の平坦面２３の少なくともいずれか一方には、循環部品としての循環チューブ４０が設けられている。この循環チューブ４０は、例えば金属製の平板材からなる循環チューブ押さえ部材５０を介してナット２０に形成されたねじ孔（図示せず）に止めねじ等によって固定されている。本実施形態では、循環チューブ押さえ部材５０が循環チューブ４０の一部を押さえるようにしてナット２０に固定されている。ここで、循環チューブ押さえ部材５０の材料としては、金属が好ましく、例えば、ＪＩＳ  Ｇ３１４１の冷間圧延鋼板や鋼帯等が挙げられる。
循環チューブ４０は、一対の脚部と、該一対の脚部を接続する本体部とを備えたＵ字形状をなす。そして、循環チューブ４０の内部は、ボールの循環経路（図示せず）とされている。
【００１８】
上記一対の脚部は、ねじ軸１０の軸方向に互いに離間し、且つねじ軸１０の径方向に互いに離間して配置されており、これらの脚部はボール転動溝１１とナット２０のボール転動溝とによって構成される負荷転動路に連通してナット２０の外周面に形成された平坦部（第１の平坦部２２）にナット２０の軸線に対して略直交する方向に穿孔された一対の循環孔に嵌合されている。
かかる嵌合状態においては、循環チューブ４０の各脚部内のボール循環経路は上記負荷転動路を転動するボールを負荷転動路の接線方向に略一致する方向に掬い上げるように上記循環孔の軸線に対して傾斜して配置され、また、一対の循環孔は、その軸心をねじ軸１０の軸線から互いに反対方向に同一寸法離間させて配置されている。
そして、この循環チューブ４０によって、上記負荷転動路を転動するボールを一方の脚部から掬い上げて本体部内に導き、他方の脚部から上記負荷転動路に戻すボールの無限循環軌道を形成している。
【００１９】
［循環チューブの材料］
ここで、循環チューブ４０は金属製でも樹脂製でもよいが、樹脂製が好ましい。循環チューブ４０が樹脂製であった場合、図示はしないが、循環チューブ４０は、ボール循環経路のその経路方向に沿って点対称で２つに分割された分割体を分割面で互いに接合して構成され、分割体の分割面にはボール循環経路を構成する循環溝が形成される。循環チューブ４０が樹脂製であった場合の具体的な材料としては、例えば、ポリオキシメチレン、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、４６ナイロン、６６ナイロン、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）が挙げられる。
【００２０】
本実施形態によれば、循環チューブ４０の取付面（第１の平坦面２２）に直交し、かつナット２０の軸方向の中心Ｏを通る切断面Ｓにおける断面Ｓ１，Ｓ２が軸中心Ｏで略線対称であることにより、熱処理変形が生じにくく、大きなコストアップなく精度よいポールねじ装置１を提供することができる。
このように構成された本実施形態のボールねじ装置１は、工作機械用途として好適である。
【００２１】
（第２の実施形態）
次に、本発明に係るボールねじ装置の第２の実施形態について図面を参照して説明する。なお、本実施形態は、循環チューブ押さえ部材の設置態様が前述の第１の実施形態と異なるだけであるので、上述の実施形態と同じ符号を付した同様の構成については説明を省略する。図３は、本発明に係るボールねじ装置の第２の実施形態における構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の３ｂ−３ｂ矢視図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は（ｃ）の３ｄ−３ｄ矢視図である。
【００２２】
図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、本実施形態のボールねじ装置１は、ナット２０の外周面から露出している循環チューブ４０の半分以上を覆う循環チューブ押さえ部材５０がナット２０に固定されている。この循環チューブ押さえ部材５０は、ナット２０の外周面から露出している循環チューブ４０の全体を覆う態様がより好ましい。このようにすることで、特に、高負荷で使用される場合、循環チューブ４０の浮き上がりが起き難く、損傷が防止されるという効果を奏する。
【００２３】
このように、本実施形態のボールねじ装置１は、ナット２０の形状がダンベル状であるため、ナット２０の中心軸における対称性がより高い。したがって、本実施形態のボールねじ装置１は、射出成形機等の高負荷用途に好適である。
以上、本発明に係るボールねじ装置について説明したが、本発明に係るボールねじ装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００２４】
１      ボールねじ装置
１０    ねじ軸
１１    ボール転動溝
２０    ナット
２２    第１の平坦面
２３    第２の平坦面
３０    ボール（転動体）
４０    循環チューブ
５０    循環チューブ押さえ部材
【図１】
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【図２】
2013224722.tif 000004
【図３】
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【図４】
2013224722.tif 000006