(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボールねじ溝を外面に有するねじ軸と、当該ねじ軸のボールねじ溝に対応するボールねじ溝を内面に有するボールナットと、これらねじ軸及びボールナットのボールねじ溝で形成した螺旋状転動路を転動する多数のボールと、前記多数のボールが前記螺旋状転動路を循環するように案内する循環部と、を備えた循環方式のボールねじにおいて、
前記循環部は、前記ねじ軸の軸心に沿う方向に穿設され、該ねじ軸の両端面で開口しているボール循環孔と、前記ねじ軸の両端面にそれぞれ固定され、各端面で開口している前記ボール循環孔の開口部及び各端面の前記螺旋状転動路の端部の間の前記ボールの移動を案内するボール案内部材とで構成されているとともに、
前記ねじ軸の両端面のうち少なくとも一方の端面に固定されている前記ボール案内部材は、前記端面に当接して前記ねじ軸に固定した外観円柱形状のリターンガイド部材と、このリターンガイド部材の外周を包み込んで前記ねじ軸に固定したエンドキャップ部材とで構成されており、前記リターンガイド部材は、前記ボール循環孔の開口部に対応する位置にボール通過孔が形成され、このボール通過孔と連通して前記螺旋状転動路の端部に対応する位置まで外面に案内溝が形成されており、前記エンドキャップ部材は、前記リターンガイド部材の案内溝に対応する膨出部を外周面に形成して前記ボールのリターン案内路を形成していることを特徴とする循環方式のボールねじ。
【請求項２】
ボールねじ溝を外面に有するねじ軸と、当該ねじ軸のボールねじ溝に対応するボールねじ溝を内面に有するボールナットと、これらねじ軸及びボールナットのボールねじ溝で形成した螺旋状転動路を転動する多数のボールと、前記多数のボールが前記螺旋状転動路を循環するように案内する循環部と、を備えた循環方式のボールねじにおいて、
前記循環部は、前記ねじ軸の軸心に沿う方向に穿設され、該ねじ軸の両端面で開口しているボール循環孔と、前記ねじ軸の両端面にそれぞれ固定され、各端面で開口している前記ボール循環孔の開口部及び各端面の前記螺旋状転動路の端部の間の前記ボールの移動を案内するボール案内部材とで構成されているとともに、
前記ねじ軸の両端面に固定されている前記ボール案内部材は、前記ボール循環孔の開口部と前記螺旋状転動路の端部との間に配置した循環コマであり、前記螺旋状転動路の端部まで移動してきた前記ボールをすくい上げるタング部、前記ボール循環孔の開口部に嵌まって前記循環コマの軸方向の位置決めを行うインロー部及び前記循環コマの回転方向の位置決めを行うライナー部とを備えていることを特徴とする循環方式のボールねじ。
【請求項３】
前記ボール循環孔は、前記ねじ軸の軸心位置に穿設されていることを特徴とする請求項１又は２記載の循環方式のボールねじ。
【請求項４】
前記ボール循環孔は、前記ねじ軸の軸心を中心とした所定の半径の周方向に、所定の間隔をあけて複数穿設されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の循環方式のボールねじ。
【請求項５】
前記ボール循環孔の内部に、少なくとも２つの孔空間となるように仕切り、且つ、それぞれの孔空間を異なる循環路として前記ボールを循環させるモールド、又は別部品からなる壁を配置したことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の循環方式のボールねじ。
【請求項６】
前記ねじ軸への回転入力又は直動出力に際して、別部品の入出力軸を軸ねじ端部に別途取り付ける、若しくは、前記ねじ軸に直接段付き軸として加工することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の循環方式のボール。
【請求項７】
前記螺旋状転動路及び前記循環路を転動する多数のボールの隣接するボール間に保持ピースを配置したことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項記載の循環方式のボールねじ。
【請求項８】
前記保持ピースは、隣接するボールに夫々対面するように２個の凹面を有していることを特徴とする請求項７記載の循環方式のボールねじ。
【請求項９】
前記凹面の断面を、中心位置が互いにずらされたゴシックアーチ形状の２個の円弧で形成したことを特徴とする請求項８記載の循環方式のボールねじ。
【請求項１０】
前記保持ピースは、前記凹面の肉厚が最も薄くなる箇所に、貫通孔を有していることを特徴とする請求項８又は９記載の循環方式のボールねじ。
【請求項１１】
前記保持ピースは、隣接するボールに、少なくとも３箇以上の部位で接触する形状を有していることを特徴とする請求項７記載の循環方式のボールねじ。
【請求項１２】
前記保持ピースを、隣接するボール間で弾性変形自在となるように構成したことを特徴とする請求項７乃至１１の何れか１項記載の循環方式のボールねじ。
【請求項１３】
前記螺旋状転動路及び前記循環部を転動する全てのボールと全ての保持ピースとを一方に寄せ集めたと仮定したとき、先頭に当たるボールと最後尾に当たる保持ピースとの間にできた隙間を総隙間と規定し、この総隙間の間隔（Ｓ１）が零より大きく（Ｓ１＞０）、且つ前記最後尾に当たる１個の保持ピースを除去したと仮定したとき、先頭のボールと最後尾のボールとの隙間の間隔（Ｓ２）が前記保持ピースの径（ｄｓ）の０．８倍より小さく（Ｓ２＜０．８×ｄｓ）なるように、前記ボールと保持ピースの個数が設定されていることを特徴とする請求項７乃至１２の何れか１項記載の循環方式のボールねじ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多数のボールが螺旋状転動路を循環するように案内する循環部を備えた循環方式のボールねじに関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転運動を直線運動に変換するボールネジは、ボールねじ溝を外面に設けたねじ軸と、このねじ軸のボールねじ溝に対応するボールねじ溝を内面に設けたボールナットと、これらねじ軸及びボールナットのボールねじ溝で形成した螺旋状転動路を転動する多数のボールとを備えている。
また、螺旋状転動路の始端側から終端側に移動したボールを、再度、螺旋状転動路の始端側に戻して循環させる循環方式のボールねじとして、エンドキャップ方式、循環コマ方式、リターンチューブ方式、ガイドプレート方式等のボールねじが知られている。これらの方式のボールねじは、ボールの循環路をボールナット側に設けている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したようなボールナット側にボールの循環路を設けた循環方式のボールねじは、アクチュエータがねじ軸からオフセットした位置に配置される場合が多いので、コンパクトな設計が難しい。
また、ボールナットへの回転入力方式で使用する場合には、ボールナット側にボールの循環路を設けたことで外径寸法が大きい装置となり、取付け上の制約が生じるおそれがある。
【０００４】
さらに、螺旋状転動路及び循環路の内部に多数のボールが密に配置されて転動するが、その際、隣接するボール同士の接触点では、互いに逆方向に転動するボールが接触して相互に転動を妨げる結果、この接触点ですべりを生じる。その結果、ボールの自由な転動が妨げられ、ボールの作動性が悪化され、ボールの摩擦・損傷が生起され、トルク変動が生起されるといったことで騒音が大きくなるといった問題も発生する。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、コンパクトな設計が可能であり、外径寸法が小さくなることで、様々な装置に取り付けても制約を受けない構造とするとともに、ボール同士のせりあいによる作動性の悪化、騒音の発生やボールの摩耗・損傷を防止した循環方式のボールねじを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
したがって、本願の請求項１記載の循環方式のボールねじは、ボールねじ溝を外面に有するねじ軸と、当該ねじ軸のボールねじ溝に対応するボールねじ溝を内面に有するボールナットと、これらねじ軸及びボールナットのボールねじ溝で形成した螺旋状転動路を転動する多数のボールと、前記多数のボールが前記螺旋状転動路を循環するように案内する循環部と、を備えた循環方式のボールねじにおいて、前記循環部は、前記ねじ軸の軸心に沿う方向に穿設され、該ねじ軸の両端面で開口しているボール循環孔と、前記ねじ軸の両端面にそれぞれ固定され、各端面で開口している前記ボール循環孔の開口部及び各端面の前記螺旋状転動路の端部の間の前記ボールの移動を案内するボール案内部材とで構成されているとともに、前記ねじ軸の両端面のうち少なくとも一方の端面に固定されている前記ボール案内部材は、前記端面に当接して前記ねじ軸に固定した外観円柱形状のリターンガイド部材と、このリターンガイド部材の外周を包み込んで前記ねじ軸に固定したエンドキャップ部材とで構成されており、前記リターンガイド部材は、前記ボール循環孔の開口部に対応する位置にボール通過孔が形成され、このボール通過孔と連通して前記螺旋状転動路の端部に対応する位置まで外面に案内溝が形成されており、前記エンドキャップ部材は、前記リターンガイド部材の案内溝に対応する膨出部を外周面に形成して前記ボールのリターン案内路を形成している。
また、請求項２記載の発明は、ボールねじ溝を外面に有するねじ軸と、当該ねじ軸のボールねじ溝に対応するボールねじ溝を内面に有するボールナットと、これらねじ軸及びボールナットのボールねじ溝で形成した螺旋状転動路を転動する多数のボールと、前記多数のボールが前記螺旋状転動路を循環するように案内する循環部と、を備えた循環方式のボールねじにおいて、前記循環部は、前記ねじ軸の軸心に沿う方向に穿設され、該ねじ軸の両端面で開口しているボール循環孔と、前記ねじ軸の両端面にそれぞれ固定され、各端面で開口している前記ボール循環孔の開口部及び各端面の前記螺旋状転動路の端部の間の前記ボールの移動を案内するボール案内部材とで構成されているとともに、前記ねじ軸の両端面に固定されている前記ボール案内部材は、前記ボール循環孔の開口部と前記螺旋状転動路の端部との間に配置した循環コマであり、前記螺旋状転動路の端部まで移動してきた前記ボールをすくい上げるタング部、前記ボール循環孔の開口部に嵌まって前記循環コマの軸方向の位置決めを行うインロー部及び前記循環コマの回転方向の位置決めを行うライナー部とを備えている。
【０００７】
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の循環方式のボールねじにおいて、前記ボール循環孔は、前記ねじ軸の軸心位置に穿設されている。また、請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の何れか１項記載の循環方式のボールねじにおいて、前記ボール循環孔は、前記ねじ軸の軸心を中心とした所定の半径の周方向に、所定の間隔をあけて複数穿設されている。また、請求項５記載の発明は、請求項１乃至４の何れか１項記載の循環方式のボールねじにおいて、前記ボール循環孔の内部に、少なくとも２つの孔空間となるように仕切り、且つ、それぞれの孔空間を異なる循環路として前記ボールを循環させるモールド、又は別部品からなる壁を配置した。
【００１０】
また、請求項６記載の発明は、請求項１乃至５の何れか１項記載の循環方式のボールねじにおいて、前記ねじ軸への回転入力又は直動出力に際して、別部品の入出力軸を軸ねじ端部に別途取り付ける、若しくは、前記ねじ軸に直接段付き軸として加工する。また、請求項７記載の発明は、請求項１乃至６の何れか１項記載の循環方式のボールねじにおいて、前記螺旋状転動路及び前記循環部を転動する多数のボールの隣接するボール間に保持ピースを配置した。
【００１１】
また、請求項８記載の発明は、請求項７記載の循環方式のボールねじにおいて、前記保持ピースは、隣接するボールに夫々対面するように２個の凹面を有しているものとした。また、請求項９記載の発明は、請求項８記載の循環方式のボールねじにおいて、前記凹面の断面を、中心位置が互いにずらされたゴシックアーチ形状の２個の円弧で形成した。
【００１２】
また、請求項１０記載の発明は、請求項８又は９記載の循環方式のボールねじにおいて、前記保持ピースは、前記凹面の肉厚が最も薄くなる箇所に、貫通孔を有しているものとした。また、請求項１１記載の発明は、請求項７記載の循環方式のボールねじにおいて、前記保持ピースは、隣接するボールに、少なくとも３箇以上の部位で接触する形状を有しているものとした。
【００１３】
また、請求項１２記載の発明は、請求項７乃至１１の何れか１項記載の循環方式のボールねじにおいて、前記保持ピースを、隣接するボール間で弾性変形自在となるように構成した。さらに、請求項１３記載の発明は、請求項７乃至１２の何れか１項記載の循環方式のボールねじにおいて、前記螺旋状転動路及び前記循環部を転動する全てのボールと全ての保持ピースとを一方に寄せ集めたと仮定したとき、先頭に当たるボールと最後尾に当たる保持ピースとの間にできた隙間を総隙間と規定し、この総隙間の間隔（Ｓ１）が零より大きく（Ｓ１＞０）、且つ前記最後尾に当たる１個の保持ピースを除去したと仮定したとき、先頭のボールと最後尾のボールとの隙間の間隔（Ｓ２）が前記保持ピースの径（ｄｓ）の０．８倍より小さく（Ｓ２＜０．８×ｄｓ）なるように、前記ボールと保持ピースの個数を設定した。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１から図４は、第１実施形態の循環方式のボールねじ２及びその構成部品を示すものである。
本実施形態のボールねじ２は、ボールねじ溝４を外面に設けたねじ軸６と、このねじ軸６のボールねじ溝４に対応するボールねじ溝８を内面に設けたボールナット１０と、これらねじ軸６及びボールナット１０のボールねじ溝４，８で形成された螺旋状転動路１２と、この螺旋状転動路１２内を転動する多数のボール１４と、多数のボール１４が螺旋状転動路１２の終端まで転動した後に再度始端まで循環するように案内する循環部１６と、ねじ軸６と同軸に配置される別部品、若しくは、ねじ軸６に直接段付き加工される入出力軸１８とを備えている。なお、本実施形態では、ねじ軸６の一方の端部に別部品からなる入出力軸１８を固着しているが、用途に応じて、ねじ軸６の両方の端部に入出力軸１８を固着、又は段付き加工した構成であってもよい。
【００１５】
前記循環部１６は、ボール循環孔２０と、ボール案内部材２２とで構成されている。ボール循環孔２０は、ねじ軸６の軸心位置に穿設され、ねじ軸６の両端面で開口している。
ボール案内部材２２は、各端面で開口しているボール循環孔２０の開口部と各端面の螺旋状転動路１２の端部の間のボール１４との移動を案内する部材であり、図２及び図３に示すように、リターンガイド部材２４と、エンドキャップ部材２６とで構成されている。
【００１６】
リターンガイド部材２４は、図３に示すように、ねじ軸６と略同一の外径を有する外観円筒形状の部材であり、軸心位置にボール通過孔２４ａが穿設され、このボール通過孔２４ａと連続して外面を螺旋状に延在している案内溝２４ｂが形成されている。また、エンドキャップ部材２６は、リターンガイド部材２４の外周を包み込むキャップ部材であり、リターンガイド部材２４の案内溝２４ｂに対応する螺旋状の膨出部２６ａを外周面に形成した部材であり、この膨出部２６ａとリターンガイド部材２４の案内溝２４ｂとでリターン案内路２８が形成されている。
【００１７】
また、図３及び図４で示すリターンガイド部材２４の端面に形成した複数のインロー部２４ｃは、図２で示すねじ軸６の端面に形成した凹部６ａに内嵌する部材であり、これらインロー部２４ｃが凹部６ａに内嵌すると、ボール通過孔２４ａがねじ軸６のボール循環孔２０の開口部に対応し、リターン案内路２８の開口部が螺旋状転動路１２の端部に対応するようになっている。
また、エンドキャップ部材２６には止めネジ貫通孔２６ｂが形成されており、この止めネジ貫通孔２６ｂと、リターンガイド部材２４に穿設した貫通孔（図示せず）を通過した止めネジが、ねじ軸６の端面に形成したネジ孔（図示せず）に螺合することで、リターンガイド部材２４及びエンドキャップ部材２６からなるボール案内部材２２が、ねじ軸６の両端部に固定される。
【００１８】
入出力軸１８をねじ軸６の端面に固着させる場合には、入出力軸１８の端面にインロー部２４ｃの外径よりもさらに細かいインロー部を用意することで、ボール案内部材２２と共に一緒に取り付けることが可能となる（細かいインロー部は図示せず。）他方、ねじ軸６の端面に直接入出力軸１８が段付き加工される場合には、ボール循環孔２０及びボール通過孔２４ａをねじ軸心位置からずれた位置に配置することとし、それにあわせて、リターンガイド部材２４及びエンドキャップ部材２６の軸心部に入出力軸１８が貫通することが可能となるように軸心開孔部（図示せず）を設けることとする。
【００１９】
上記構成のボールねじ２において、ねじ軸回転入力でナット直線運動出力とした場合、回転駆動部からの回転力の伝達により入出力軸１８を回転させると、ねじ軸６が回転してボールナット１０を軸方向の移動を開始する。その際、螺旋状転動路１２内の多数のボール１４は、その螺旋状転動路１２の一方の端部側から他方の端部側に移動していく。そして、螺旋状転動路１２の他方の端部まで転動してきたボール１４は、ねじ軸６の他方の端部に配置した循環部１６のボール案内部材２２に入っていく。つまり、ボール１４は、ボール案内部材２２のリターンガイド部材２４の案内溝２４ｂとエンドキャップ部材２６の膨出部２６ａとで形成したリターン案内路２８内に移動していく。そして、このリターン案内路２８は、ねじ軸６の他方の端面で開口しているボール循環孔２０の開口部に連通しているので、リターン案内路２８を転動してきたボール１４は、ねじ軸６の他方の端面側のボール循環孔２０の開口部内に流れ込み、このボール循環孔２０内を転動して一方の端面側のボール循環孔２０の開口部まで移動していく。そして、一方の端面側のボール循環孔２０の開口部まで移動したボール１４は、ねじ軸６の他方の端部側に配置したボール案内部材２２を通過して螺旋状転動路１２に循環していく。
【００２０】
本実施形態のボールねじ２によると、多数のボール１４を螺旋状転動路１２の終端まで転動した後に再度始端まで循環するように案内する循環部１６を、ねじ軸６の軸心位置に穿設されてねじ軸６の両端面で開口しているボール循環孔２０と、各端面で開口しているボール循環孔２０の開口部と各端面の螺旋状転動路１２の端部の間のボール１４との移動を案内するボール案内部材２２とで構成しており、ボールナット１０側にボールの循環路を設けず、ボールナット１０の外径を小さくすることができるので、取付け上の制約が生じることなく、極めてコンパクトなボールねじ２を提供することができる。
【００２１】
なお、本実施形態のボールねじ２は、ボールナット１０の回転入力で、ねじ軸回転出力とすることも可能であるが、この場合、通常のボールナット側でボールを循環させるボールねじでは、ボールナットからオフセットした位置に回転入力用モータが配置されているのに対して、ボールナットの端面にねじ軸６と同軸で回転入力用モータを設けることが可能となり、極めてコンパクトな構成が可能となる。
【００２２】
また、ボール案内部材２２を、リターンガイド部材２４と、このリターンガイド部材２４の外周を覆うエンドキャップ部材２６とからなる簡単な構成の部材で形成することができる。
そして、本実施形態のボールねじ２を、エアシリンダ等の直動軸ユニットの代替品として使用すると、高加減速性能の優れた入出力軸として使用することができる。
【００２３】
また、本実施形態のボールねじ２を使用して小型の同軸送り機構を構成すると、小型のスチュワートプラットフォーム（パラレルメカニズム）のほか、高密度実装機への応用が可能である。
次に、図５から図７に示すものは、本発明に係る第２実施形態の循環方式のボールねじ３０及びその構成部品を示すものである。なお、第１実施形態で示した構成と同一構成部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
【００２４】
本実施形態のボールねじ３０は、多数のボール１４が多条式の螺旋状転動路３１の終端まで転動した後に再度始端まで循環するように案内する循環部を、ねじ軸６の軸心に沿って穿設した複数のボール循環孔３４と、ねじ軸６の一方の端部に配置した第１実施形態のボール案内部材２２に類似した形状のボール案内部材３６と、ねじ軸６の他方の端部に配置した第２実施形態のボール案内部材としての複数の循環コマ３８とで構成されている。ここで、ボール案内部材３６及び循環コマ３８は、機能上、同一のものと考えることができるため、その都度、使用に合わせて選択可能であり、一義的には決められるものとはしない。なお、多条式の螺旋状転動路３１は、ねじ軸６及びボールナット１０のボールねじ溝４，８で形成され、ねじ軸６の両端面で各転動路が複数位置で途切れている。
【００２５】
前記ボール案内部材３６の具体的な形状は図示しないが、ねじ軸６の一方の端面で開口している複数のボール循環孔３４の開口部と、多条式の螺旋状転動路１２の一方の端面で途切れている複数の端部の間のボール１４との移動を案内する部材であり、第１実施形態のボール案内部材２２と同様に、リターンガイド部材及びエンドキャップ部材とで構成されている。
循環コマ３８は、図７に示すように、多条式の螺旋状転動路１２の端部まで移動してきたボール１４をすくい上げてリターン案内路３８ａ内に導くタング部３８ｂと、ボール循環孔３４の他方の端面で開口している開口部に嵌まって循環コマ３８の軸方向の位置決めを行うインロー部３８ｃと、循環コマ３８の回転方向の位置決めを行うライナー部３８ｄとを備えており、各循環コマ３８は、入出力軸１８の外周に配置したＣ型止め輪３９でねじ軸６側に面圧が付与されて固定されている。
【００２６】
上記構成のボールねじ２において、ねじ軸６の回転入力でナット直線運動出力とした場合、回転駆動部からの回転力の伝達により入出力軸１８を回転させると、ねじ軸６が回転してボールナット１０を軸方向の移動を開始する。その際、螺旋状転動路３１内の多数のボール１４が、ボール案内部材３６を配置した一方の端部から多条式の螺旋状転動路３１を転動して循環コマ３８を配置した他方の端部側に移動していくものとすると、螺旋状転動路３１の他方の端部まで転動してきたボール１４は、タング部３８ｂにすくい上げられてリターン案内路３８ａに入っていく。そして、リターン案内路３８ａ内を転動したボール１４は、インロー部３８ｃを通過してボール循環孔３４の開口部内に流れ込み、このボール循環孔３４内を転動して一方の端部のボール案内部材３６まで移動していく。そして、ボール案内部材３６を通過したボール１４は、再度、各状毎に設けられた螺旋状転動路３１に循環していく。
【００２７】
本実施形態のボールねじ３０によると、循環部を、ねじ軸６の軸心に沿って穿設した複数のボール循環孔３４と、ねじ軸６の一方の端部に配置した第１実施形態のボール案内部材２２に類似した形状のボール案内部材３６、又はねじ軸６の他方の端部に配置した第２実施形態のボール案内部材としての複数の循環コマ３８とで構成しているので、第１実施形態と同様に、ボールナット１０側にボールの循環路を設けず、ボールナット１０の外径を小さくすることができ、取付け上の制約が生じることなく、極めてコンパクトなボールねじ３０を提供することができる。また、ナット回転入力で軸直動出力が可能である場合には、コンパクトな配置が可能であることも、前述した第１実施形態のボールねじ２と同様である。
【００２８】
また、ねじ軸６の軸心に沿って複数のボール循環孔３４を設けたことで、螺旋状転動路１２を転動するボール１４の数を増加させることが可能となり、負荷能力を向上させることができる。
本実施形態のボールねじ３０を、エアシリンダ等の直動軸ユニットの代替品として使用すると、高加減速性能の優れた入出力軸として使用することができる。また、本実施形態のボールねじ３０を使用して小型の同軸送り機構を構成すると、小型のスチュワートプラットフォーム（パラレルメカニズム）のほか、高密度実装機への応用が可能である。
【００２９】
次に、図８に示すものは、本発明に係る第３実施形態の循環部４０を示すものである。本実施形態も、第１実施形態で示した構成と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態の循環部４０は、ねじ軸６の軸心方向に設けた複数のボール循環孔４２ａ〜４２ｄと、ねじ軸６の端部に配置したボール案内部材４４とを備えている。
【００３０】
ボール循環孔４２ａ〜４２ｄは、ねじ軸６の軸心方向に穿設した大径の軸孔４６に、樹脂材や軟質金属材等からなる横断面十字形状のモールド、又は別部品の壁４８を挿入することで、大径の軸孔４６を軸方向に延在する４つの空間として設けられている。
また、ボール案内部材４４は、リターンガイド部材５０と、エンドキャップ部材５２とで構成されており、リターンガイド部材５０は、それぞれボール循環孔４２ａ〜４２ｄの何れかと
多条式の螺旋状転動路３１の端部とに連通して外面が螺旋状に延在している案内溝５０ａ〜５０ｄが形成されている。また、エンドキャップ部材５２は、リターンガイド部材５０外周を包み込むキャップ部材であり、リターンガイド部材５０の案内溝５０ａ〜５０ｄに対応する螺旋状の膨出部５２ａを外周面に形成した部材である。
【００３１】
上記構成のように、ねじ軸６の軸心位置に穿設した大径の軸孔４６にモールド、又は別部品の壁４８を挿入して４つのボール循環孔４２ａ〜４２ｄを設けた構造とすると、ねじ軸６にボール循環孔を設けるための加工工程を大幅に削減することができ、ねじ軸６を加工する際のコスト削減を図ることができる。
さらに、図９及び図１０は、ねじ軸６の軸心位置に複数のボール循環孔を設けた他の実施形態を示すものである。
【００３２】
図９で示す第４実施形態は、ねじ軸６の軸心位置に穿設した大径の軸孔４６に、樹脂材や軟質金属材からなる横断面Ｙ字形状のモールド、又は別部品の壁５４を挿入することで、大径の軸孔４６を軸方向に延在する３つの空間のとしてボール循環孔５６ａ〜５６ｃが設けられている。
この実施形態によると、第３実施形態と同様に、ねじ軸６にボール循環孔を設けるための加工工程を大幅に削減することができ、ねじ軸６を加工する際のコスト削減を図ることができる。
【００３３】
また、図１０で示す第５実施形態は、ねじ軸６の軸心位置に穿設した大径の軸孔５８に、軸心方向に３つのボール循環孔６０ａ〜６０ｃを形成した樹脂材等からなる円柱形状のモールド、又は別部品の部材６０が内嵌されている。
この実施形態も、ねじ軸６にボール循環孔を設けるための加工工程を大幅に削減することができ、ねじ軸６を加工する際のコスト削減を図ることができる。
また、図１１及び図１２は、第６実施形態のボールねじ７０を示すものである。
【００３４】
本実施形態のボールねじ７０は、螺旋状転動路１２内及びリターン案内路２８内を転動する多数のボール１４間に、保持ピース７２が介在されている。
保持ピース７２は、図１３に示すように、球体に２個の凹面７４，７４を設けることで形成されている。各凹面７４の断面は、中心位置が互いにずらされたゴシックアーチ形状の２個の円弧により形成されている。各凹面７４の断面をゴシックアーチ形状により形成すると、図１４に示すように、ボール１４は、保持ピース７２の凹面７４に、符号Ｚで破線で示す円状に線接触する。
【００３５】
これにより、ボール１４は、保持ピース７２の凹面７４に、極めて低摩擦で接触することになり、ボール１４と保持ピース７２のすべり抵抗を小さくして、これらの摩擦を著しく小さくすることができる。そのため、保持ピース７２の循環性も良好であると共に、ボール１４，１５同士のせりあいによる作動性の悪化やボール１４の摩擦・損傷を著しく向上することができ、トルク変動や騒音の問題が招来するといったこともない。
【００３６】
また、図１５及び図１６は、第６実施形態で使用した保持ピース７２と異なる構造の保持ピースの第１及び第２変形例を示すものである。
図１５に示す第１変形例の保持ピース７２は、２個の凹面７４の間に貫通孔７６が形成され、この貫通孔７６内に、潤滑グリース、含油樹脂等の潤滑剤が配置されている。この潤滑剤により、ボール１４と保持ピース７２とのすべり抵抗をより一層小さくして、これらの摩擦を著しく小さくでき、保持ピース７２の循環性もより良好にすることができる。
【００３７】
また、図１６に示す第２変形例の保持ピース７２は、貫通孔７６内に小径ボール７８が配置されている。この小径ボール７８は、ボール１４ところがり接触し、保持ピース７２は、ボール１４と点接触する。そのため、ボール１４と保持ピース７２とのすべり抵抗をより一層小さくして、これらの摩擦を著しく小さくでき、保持ピース７２の循環性もより良好にすることができる。
また、図１７は、保持ピースの第３変形例を示すものである。
【００３８】
この変形例の保持ピース８０は、樹脂等の弾性変形可能な球体に２個の凹面８２，８２を形成し、各凹面８２の断面は、中心位置が互いにずらされたゴシックアーチ形状の２個の円弧により形成されている。これら凹面８２の間に貫通孔８４が形成され、この貫通孔８４内に、潤滑グリース、含油樹脂等の潤滑剤が配置されている。そして、保持ピース８０は、符号８６で示す接点でボール１４に接触するようになっている。
【００３９】
この保持ピース８０の外周面には、スリット８８が形成されている。これにより、保持ピース８０は、ボール１４，１４の間で、スリット８８の撓みにより弾性変形し、接点８６でボール１４に接触すると共に、保持ピース８０の凹面８２とボール１４の外周面との間隔（ｄ）を伸縮することができる。したがって、保持ピース８０を弾性変形させることにより、ボール１４，１４間の距離（Ｌ）を調整することができ、サーキット長に対するボール１４と保持ピース８０の充填率を極めて容易に適正値に設定することができ、例えば、１種類の保持ピースにより充填率を調整することができ、保持ピースを数種類試作して種々に組み合わせるといった煩雑な設計作業を不要にすることができ、また、必要に応じて、充填率を１００％（即ち、ボールと保持ピース間の隙間を零）にすることもできる。
【００４０】
なお、保持ピース８０の弾性変形は、上記のスリット８８のように、構造的に弾性変形するものであってもよく、樹脂、ゴム等のように、材質そのもののみにより弾性変形するものであってもよい。
また、図１８は、保持ピースの第４変形例を示すものである。なお、図１７に示した構成と同一構成部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
この変形例では、保持ピース９０の凹面９２が円錐状に形成されており、保持ピース９０の凹面９２とボール１４の外周面との間隔（ｄ）が図１７の場合より大きくされている。
【００４１】
スリット９４も、Ｖ字型形状に形成されている。この場合にも、保持ピース９０は、ボール１４，１４の間で、スリット９４の撓みにより弾性変形し、接点８６でボール１４に接触すると共に、凹面９２とボール１４の外周面との間隔（ｄ）を伸縮することができるため、ボール１４，１４間の距離（Ｌ）を調整することにより、サーキット長に対するボール１４と保持ピース９０の充填率を極めて容易に適正値に設定することができる。
【００４２】
また、図１９及び図２０は、保持ピースの配列を示す第７実施形態を示すものである。
本実施形態では、図１７に示すように、螺旋状転動路１２内及びリターン案内路２８内を転動する全てのボール１４全ての保持ピース７２とを一方に寄せ集めたと仮定したとき、先頭に当たるボール（ＬＥＡＤ−Ｂ）と最後尾に当たる保持ピース（ＴＡＩＬ−Ｓ）との間にできた隙間を総隙間と規定し、この総隙間の間隔（Ｓ１）が零より大きく（即ち、Ｓ１＞０）、且つ最後尾に当たる１個の保持ピース（ＴＡＩＬ−Ｓ）を除去したと仮定したとき、先頭のボール（ＬＥＡＤ−Ｂ）と最後尾のボール（ＴＡＩＬ−Ｂ）との隙間の間隔（Ｓ２）が保持ピースの径（ｄｓ、図２０参照）の０．８倍より小さく（即ち、Ｓ２＜０．８×ｄｓ）なるように、ボール１４と保持ピース７２の個数が設定されている。
【００４３】
このように、循環路の総隙間の間隔（Ｓ１）が、Ｓ１＞０に設定され、且つ、１個の保持ピース（ＴＡＩＬ−Ｓ）を除去したときの、先頭のボール（ＬＥＡＤ−Ｂ）と最後尾のボール（ＴＡＩＬ−Ｂ）との隙間の間隔（Ｓ２）が、Ｓ２＜０．８×ｄｓに設定されているため、循環路（螺旋状転動路１２及びリターン案内路２８）内の隙間が大き過ぎて保持ピース７２が循環路内で倒れることがないと共に、この循環路内の隙間が小さ過ぎてボール１４と保持ピース７２の摩擦により作動不良を招来するといったことがなく、循環路内の隙間（Ｓ１，Ｓ２）が適切に設定されていることから、保持ピース７２が循環路内で倒れることがなく、良好な作動性を維持することができる。
次に、図２１は、他の形状の保持ピースを示す第８実施形態である。
【００４４】
本実施形態の保持ピース１００は、円筒形状の両端面に２つの凹面１０２を形成した形状を有しており、凹面１０２の曲率（１／Ｒ）は、ボール１４の曲率（１／ｒ）に対し大きく形成しており、保持ピース１００は、隣接するボール１４，１４に、外縁部または外縁近傍部で線接触するように構成されている。
これにより、保持ピース１００は、より広い領域でボール１４を保持することができ、また、ボール１４を保持する保持代も極めて大きくとることができる。そのため、ボール１４が安定し易く、ボール１４の間の寸法（すなわち、保持ピース１００）の測定が容易となることから、高精度を有する保持ピースを制作することができる。
【００４５】
また、図２２は、第８実施形態の保持ピースの第１変形例である。
この変形例の保持ピース１００は、断面形状において、その両方の中央部１０４，１０４を逃がし、この中央部１０４，１０４と外縁部を直線的につないだ形状を有している。これにより、保持ピース１００は、隣接するボール１４，１４に、外縁部または外縁近傍部で線接触するように構成され、ボール１４が安定し易くされている。
【００４６】
また、図２３は、第８実施形態の保持ピースの第２変形例である。
この第２変形例の保持ピース１００の凹面１０２の断面は、ゴシックアーチ形状の２個の円弧により形成されている。これにより、ボール１４は、凹面１０２に極めて低摩擦で接触することができ、保持ピース１００とのすべり抵抗を小さくすることができる。そのため、保持ピース１００の循環性も良好であると共に、ボール１４，１４同士のせりあいによる作動性の悪化やボール１４の摩擦・損傷を著しく向上することができ、トルク変動、動摩擦変動や騒音の問題を招来するといったこともない。
【００４７】
また、図２４，図２５及び図２６は、第８実施形態の保持ピースの第３、第４及び第５変形例である。
これら第３、第４及び第５変形例は、上述した図２１，図２２及び図２３で示した保持ピース１００の中央部に貫通孔１０６を形成している。この貫通孔１０６内に、潤滑グリース、含油樹脂等の潤滑剤を充填しておくと、これらの保持性がよくなる。この潤滑剤により、ボール１４と保持ピース１００とのすべり抵抗をより一層小さくして、これらの摩擦を著しく小さくでき、保持ピース１００の循環性もより良好にすることができる。
【００４８】
また、図２７及び図２８は、第８実施形態の保持ピースの第６及び第７変形例である。
これら第６および第７変形例では、保持ピース１００の外縁部が面取り処理され、保持ピース１００の外縁近傍部が、ボール１４に接触するように構成されている。この場合にも、ボール１４が安定し易くされている。また、保持ピース１００のボール１４と接触する凹面部の摩耗・へたりを抑えることにより、保持ピース１００の耐久性の向上を図ることができる。
【００４９】
また、図２９は、第８実施形態の保持ピースの第８変形例である。
この変形例の保持ピース１００は、両側面に十字状の溝が形成され、これにより、この十字状の溝１０８の交差部には、４個に等配された外縁部１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄが形成されている。したがって、ボール１４は、これら４個に等配された外縁部１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄに接触できるため、ボール１４は、保持ピース１００に、極めて低摩擦で接触することができ、これらボール１４と保持ピース１００とのすべり抵抗を小さくして、ボール１４と保持ピース１００の循環性を向上することができる。
【００５０】
また、この十字状の溝１０８を介して、保持ピース１００とボール１４との間に、潤滑剤を取り入れることができ、ボール１４と保持ピース１００とのすべり抵抗をより一層小さくすることができる。
また、図３０は、第８実施形態の保持ピースの第９変形例である。
この変形例の保持ピース１００は２個の凹面１０２の最も肉厚が薄くなる箇所に、貫通孔１０６を形成している。凹面３８の最も肉厚が薄くなる箇所に貫通孔１０６を形成したことから、保持ピース１００の強度面への影響も著しく小さいといった利点もある。
【００５１】
さらに、図３１は、第８実施形態の保持ピースの第１０変形例である。
この変形例では、上述した凹面に代えて、略台形状の窪み１１２，１１２が形成されており、肉厚が最も薄くなる箇所に、貫通孔１０６が形成されている。したがって、この場合にも、ボール１４と保持ピース１００との接触面積が格段に小さくなると共に、強度面への影響も著しく小さくすることができる。
【００５２】
【発明の効果】
本発明の請求項１から請求項６記載の循環方式のボールねじによると、ボールナット側にボールの循環路を設けていないので、ボールナットの外径を小さくすることができ、取付け上の制約が生じることなく、極めてコンパクトなボールねじを提供することができる。また、本発明の請求項７から請求項１３記載の循環方式のボールねじによると、螺旋状転動路及び循環部を転動する多数のボールの隣接するボール間に保持ピースを配置したので、ボール同士のせりあいによる作動性の悪化や、騒音の発生やボールの摩耗・損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施形態のボールねじを示す軸心の断面図である。
【図２】図１のII−II線矢視断面図である。
【図３】第１実施形態のうち、入出力軸を別部品とする場合についてボール案内部材を構成するリターンガイド部材とエンドキャップ部材を示す斜視図である。
【図４】入出力軸を別部品とする場合についてリターンガイド部材にエンドキャップ部材を装着した状態を示す図である。
【図５】本発明に係る第２実施形態のボールねじを示す軸心の断面図である。
【図６】図５のVI−VI線矢視断面図である。
【図７】本発明に係る第２実施形態のボール案内部材を構成する循環コマを示す斜視図である。
【図８】本発明に係る第３実施形態の循環部を示す図である。
【図９】本発明に係る第４実施形態の循環部を構成するボール循環孔を示す図である。
【図１０】本発明に係る第５実施形態の循環部を構成するボール循環孔を示す図である。
【図１１】本発明に係る第６実施形態のボールねじを示す軸心の断面図である。
【図１２】図１１のXI−XI線矢視断面図である。
【図１３】第６実施形態で使用している保持ピースを示す図である。
【図１４】第６実施形態の保持ピースの凹面にボールが接触する位置を示す図である。
【図１５】第６実施形態で示した保持ピースの第１変形例を示す図である。
【図１６】第６実施形態で示した保持ピースの第２変形例を示す図である。
【図１７】第６実施形態で示した保持ピースの第３変形例を示す図である。
【図１８】第６実施形態で示した保持ピースの第４変形例を示す図である。
【図１９】本発明に係る保持ピースの配列を示す第７実施形態を示す図である。
【図２０】図１９で示した第７実施形態の保持ピースの寸法を示す図である。
【図２１】本発明に係る第８実施形態の保持ピースを示す図である。
【図２２】第８実施形態で示した保持ピースの第１変形例を示す図である。
【図２３】第８実施形態で示した保持ピースの第２変形例を示す図である。
【図２４】第８実施形態で示した保持ピースの第３変形例を示す図である。
【図２５】第８実施形態で示した保持ピースの第４変形例を示す図である。
【図２６】第８実施形態で示した保持ピースの第５変形例を示す図である。
【図２７】第８実施形態で示した保持ピースの第６変形例を示す図である。
【図２８】第８実施形態で示した保持ピースの第７変形例を示す図である。
【図２９】第８実施形態で示した保持ピースの第８変形例を示す図である。
【図３０】第８実施形態で示した保持ピースの第９変形例を示す図である。
【図３１】第８実施形態で示した保持ピースの第１０変形例を示す図である。
【符号の説明】
２，３０，      ボールねじ
４  ボールねじ溝
６  ねじ軸
８  ボールねじ溝
１０  ボールナット
１２  螺旋状転動路
１４  ボール
１６，４０  循環部
１８  入出力軸
２０，３４  ボール循環孔
２２，３６，４４  ボール案内部材
２４，５０  リターンガイド部材
２４ａ  ボール通過孔
２４ｂ  案内溝
２４ｃ  インロー部
２６、５２  エンドキャップ部材
２６ａ  膨出部
２８  リターン案内路
３１  螺旋状転動路
３８  循環コマ
３８ｃ  インロー部
３８ｂ  タング部
３８ｄ  ライナー部
３８ａ  リターン案内路
３９  Ｃ型止め輪
４２ａ  ボール循環孔
４６  軸孔
４８，５４，６０  モールド、又は別部品の壁
５０ａ  案内溝
５２ａ  膨出部
５６ａ、６０ａ  ボール循環孔
５８  軸孔
７０  ボールねじ
７２，８０，９０，１００  保持ピース
７４，８２，９２，１０２  凹面
７６，８４，１０６  貫通孔
７８  小径ボール
【図１】
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【図２】
0004244557.tif 000003
【図３】
0004244557.tif 000004
【図４】
0004244557.tif 000005
【図５】
0004244557.tif 000006
【図６】
0004244557.tif 000007
【図７】
0004244557.tif 000008
【図８】
0004244557.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0004244557.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
0004244557.tif 000013
【図１３】
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【図１４】
0004244557.tif 000015
【図１５】
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【図１６】
0004244557.tif 000017
【図１７】
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【図１８】
0004244557.tif 000019
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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