(57)【要約】  【課題】  製造しやすく、ボールスクリューを取り付けやすくでき、回転子循環の順調度が維持できるとともに、循環装置の両案内部（出入口）の相対角度を小さくできる外循環型ボールスクリューを提供する。  【解決手段】  本発明は、外循環型ボールスクリューであって、スクリュー、ナット、回転子及び循環装置を含む。ナットは、中空状構造でスクリューに套設され、回転子はスクリューの回転溝及びナットの回転槽に収容され、循環装置はカバーと基部とからなり、カバーに延伸部及び第１の半流路を設置する。循環装置を取り付ける際に足部をナットに設置される取付穴内に取り付けカバーを基部に覆設すれば、該循環装置の組み付けを完成することができ、また、該循環装置は金型射出により生産できることによって、従来循環装置を製造、または組み付け難い問題を改善することができる。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
その外周面上に回転溝を備えたスクリューと、
中空状構造で、内縁に前記回転溝に対応する回転槽を備えるとともに、前記スクリューの上を往復動するように套設され、かつ、その外縁に設けられた平面上に複数の取付穴が開設され、該取付穴が前記平面を貫通するナットと、
前記回転槽及び前記回転溝から形成された回転経路に収容される複数の回転子と、
前記ナットに取り付けられ、カバー及び基部からなり、カバーが基部上に覆設する循環装置とを含み、
前記カバーの両端は、それぞれ延伸部を備え、かつ前記基部に対する一側に第１の半流路及び第１の組合面が設置され、
前記基部には、延伸部に対して足部、第１の半流路に対して第２の半流路及び第１の組合面に対して第２の組合面をそれぞれ設置しており、足部は、回転子を案内する爪部が設置され、爪部がスクリューの回転溝に突出して嵌入定位され、循環装置を組合せた後、延伸部と足部とは、案内部を形成して案内部がナットの取付穴に取り付けられ、かつ、両案内部の還流路が平行に設置されず、第１の半流路と第２の半流路とにより還流路を形成することを特徴とする外循環型ボールスクリュー。
【請求項２】
前記両案内部の底面は、回転子の出入口で、同一平面に位置され、かつ、両案内部の回転子の出入口のスクリュー軸方向に対する角度は、１８０度より小さいことを特徴とする請求項１記載の外循環型ボールスクリュー。
【請求項３】
前記案内部の還流路は、回転経路の螺旋角の角度と平行して回転経路のら線の接線方向に沿って設置されることを特徴とする請求項１記載の外循環型ボールスクリュー。
【請求項４】
前記還流路の断面は、円形状断面で、かつ、該円形状断面の外回りの輪郭の円形状断面の法線方向に対して、その肉厚が均一でないことを特徴とする請求項１記載の外循環型ボールスクリュー。
【請求項５】
前記カバーは、潤滑体を設置し、かつ潤滑体の一部が前記還流路に突設し、回転子が運転し経過した時、潤滑体と接触して回転子の潤滑効果を達成できることを特徴とする請求項１記載の外循環型ボールスクリュー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールスクリューに関し、特に外循環型ボールスクリューに関する。
【背景技術】
【０００２】
今までの伝動素子は、工業方面において多く応用されつつあるが、リニアフィード伝動としての高精密度効果を有する他、さらに、摩擦の損耗率が小さくエネルギーの転換率が高い、また小騒音で、かつ高剛度の損害し難い利点を有しているので、現にボールスクリューが各工業に応用される工作機械などとして、その重要性は、言うまでもない。
【０００３】
前記のように、ナットをスクリュー上に無制限に往復動させるため、回転子を回転溝に無限循環させるように、循環装置を設置する必要がある。そのため、従来主張する循環装置の設計として、例えばアメリカ特許第３６６１０３０号などがある。しかし、当該循環装置の還流経路の何れも曲がり部があったため、回転子が高速回転の時、爪部または還流経路の曲がり部（衝撃部）に衝突し続けているので、爪部または当該衝撃部の強度が弱くなり、ひいては、回転子の間に衝突により剥がれた還流素子の屑が挟まれることになるため、回転子の循環順調性まで影響して該循環装置を破壊してしまうことまど、ボールスクリューに良く見られる失効状況の要因の一つである。
【０００４】
そのため、今までの前記の問題を解決するため、当業界は、解決方法として曲管を接線方向からねじのレールに挿入する設計が提出される。例えば、アメリカ特許第３９７１２６４号における循環装置の設計方式は、多段式曲管から組合わせてなるもので、その曲管が組合せ方式であるため、その構造は不安定である。また該ナットの管穴方向は、共にリードアングルの方向であるため、該管穴を加工する場合、多軸加工機を利用してナットの位置を回転させなければ必要の穴部位まで加工することができないので、このような加工困難度が一層高くなる。
【０００５】
また、アメリカ特許第４９５３４１９号の循環装置において、その曲管は、両曲がった還流路が設けられているため、この曲がり部における製造上の大きさがコントロールし難く、また、このナットの管穴加工方式に係る問題点は、前記の出願と同一問題を有している。さらに、この循環装置の固定方式に関しても、ナット外径上の固定片により固定するもので、その固定方式は、不安定である上、ナットの外径寸法も大きくなる一方である。
【０００６】
また、ＵＳＰ２００３／０２１３３２３の循環装置は、複数の部材で組合方式から構成され、部材の必要に応じて多くの金型を必要としているので、金型の設計コストが高くなると同時に、当該循環装置を組合わせるための取付時間も増えなければならない。また、循環装置に必要な部材が多くなる場合、該循環装置の内部にある回転子は、高速回転時、部材間の振動になりやすく、不明な騒音の発生にもなりやすくなる。
【０００７】
さらに、以上の三つの接線型外循環装置は、共通の問題点が存在している。その循環装置をナット上に取付ける時、位置合せ難く、また曲管を取付ける際に、該曲管が曲管より大きい取付穴内に挿入されることになるので、曲管と取付穴との間に隙間が必ず存在しているため、異物または埃など、この隙間からナットの内部まで侵入しやすく、ボールスクリュー循環の順調度まで影響してしまい、酷い場合、ボールスクリューまで損害しまうことになる。
【０００８】
そして、業界は、前記の問題を解決し、循環装置の構造をより簡単にするため、さらにアメリカ特許第７０４０１８９号の循環装置を開発して従来の金属導管をプラスチック成形方式に変え、左右二枚の同じ付属品をその構造とするが、当該出願を評価して以下の問題が存在している。
【０００９】
該循環装置のその構造は、左右二枚で組合わされたもので、ボールの曲がり部に衝突などの原因で、プラスチックの付属品が左右の両側に広く開かれるので、強度不足の恐れがある。また、異物が両部材の合わせた隙間からボールスクリューの内部に侵入しやすくなる。接線型外循環装置の関係で、該循環装置の出入口は、相対的に１８０度（該出願の図２（Ａ）に示す）となっているため、ナットの外径は、大きく必要である。さらに、ナットの取付穴（該循環装置の両足部を取り付けるためのもの）の深さは、相対的に深くなり、加工深さがより深くなるため、カッタまたは機台は、その剛性が不足になりやすく、取付穴に対する加工誤差が現れてしまい、荷重がかかる部位に位置する回転子の数が相対的に減少される。
【特許文献１】アメリカ特許第３６６１０３０号公報
【特許文献２】アメリカ特許第３９７１２６４号公報
【特許文献３】アメリカ特許第４９５３４１９号公報
【特許文献４】アメリカ特許第７０４０１８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前記の従来の循環装置の問題点に鑑み、本発明人は、研究に研究を重ねて改良した後、漸く下記目的を達成できる発明を生み出すことができた。
【００１１】
本発明は、主に循環装置の製造しやすく、また取り付けやすいボールスクリューの取付時間を短縮させる目的とする。
【００１２】
次に、循環装置をナット上に確実に堅く固定することにより、回転子循環の順調度が維持できることを目的とする。
【００１３】
さらに、循環装置の両案内部（出入口）の相対角度を小さくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記の目的を達成するために、本発明に係る外循環型ボールスクリューは、スクリュー、ナット、回転子及び循環装置を含む。スクリューの外縁に回転溝が設置され、ナットは、中空状構造で、かつ、スクリュー上に套設され、中空状構造の内縁に回転槽を設置し、ナットの内縁は、平面を設け、該平面上に複数の取付穴及び複数の固定孔が設置され、回転子は、スクリューの回転溝及び前記ナット回転槽の間に収容される。
【００１５】
前記循環装置は、カバー及び基部からなるもので、カバーが基部をカバーして設置される。
【００１６】
前記カバーの両端に、それぞれ延伸部を設置し、かつ前記基部の一側に対して第１の半流路及び二つの第１の承接面が設置される。第１の半流路の両側に隣接するように第１の合せ面を設置し、第１の承接面の内側に隣接するように第１の組合面を設置する。第１の組合面と第１の合せ面とは互いに垂直し、かつ第１の承接面の反対方向の位置に凹部を設置すると共に、凹部上に第１の承接面を貫通する通孔を設置する。
【００１７】
前記基部は、延伸部に対して足部と、第１の半流路に対して第２の半流路とをそれぞれ設置する。足部は、回転子を案内する爪部を設置し、爪部がスクリューの回転溝に突出して嵌入定位され、また、基部の両側に第１の組合面に対して第２の組合面を設置し、かつ基部のナットに対する平面は、第２の承接面を設置する。
【００１８】
さらに、カバーが基部上まで被覆する場合、第１の組合面と第２の組合面との干渉に合わせて、循環装置は、固定部材の必要なく単独に組み合わせることができ、組合後、足部と延伸部とにより案内部を形成し、第１の半流路と第２の半流路とにより還流経路を形成すると同時に、第１の承接面と第２の承接面とに承接面を形成する。また、第１の合せ面と第２の合せ面とを張り合わせて還流経路内に異物の侵入を防止することができる。
【発明の効果】
【００１９】
前記のように、組合わせた後の循環装置は、案内部をナットの取付穴に取り付けて幾何的外形により互いに位置合せをすると同時に、承接面とナットとの平面接触により、案内部の爪部が恰もナットの回転溝に嵌入することになる。さらに、固定子でカバーの通孔を貫通してナットの固定孔と合わせて固定する。固定子の頭部が凹部に収容され、該循環装置はナット上に堅く締め付けることことができる。
【００２０】
ここで説明すべき点は、本発明における循環装置の両案内部（回転子の出入口）の相対角度が１８０度より小さく形成されているので、ナットの取付穴の深さが従来の取付穴の深さより浅く、取付穴が加工時の誤差を低減でき、また、ナットの外径が従来のものより小さく、さらに、最も重要なのは、荷重が施した部位に位置する回転子の数の増加である。該循環装置は、射出成形方式で製造されるもので快速に生産できる。
【００２１】
最後に、本発明の実施特点を明確に説明するため、下記のように、本発明は、従来より進歩性を有している所または実用方式を説明する。
１．ナットの加工しやすく、従来の加工機械を使用すれば加工できる。
２．循環装置は、金型射出成形によるもので、大量生産可能である。
３．両案内部の相対角度は１８０度より小さい。
４．荷重部位に位置する回転子の数が増え、ボールスクリューの剛性を向上させることができる。
５．ナットの取付穴の深さが浅く、加工時、工具または機台の剛性不足による取付穴の加工時誤差の発生はない。
６．ナットの外径が小さくなり、クライアントの要求に対応できる。
７．本発明の循環装置は、上下組合せてなる方式で、さらに固定子によりナット上に固く締付けることで、回転子の衝撃による強度不足の恐れがない。
８．循環装置の案内部とナットの取付穴との幾何的外形を合わせることにより、その間に隙間が生ずることなくナット内部に異物の侵入はない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の特徴及び技術内容をより一層理解するために、以下、本発明に係る実施方式及び図面を参照されたい。但し、当該実施方式または図面など単に本発明を説明または参考するために用いられるもので、本発明に対して如何なる制限はない。
【実施例１】
【００２３】
本発明の第１の実施例は、図１乃至図６に参照するように、本発明は外循環型ボールスクリューである。
【００２４】
上に回転溝１１を設置したスクリュー１と、中空状構造で、内縁に回転溝１１に対し回転槽２２を設置するとともに、その上に往復動するようにスクリュー１上に套設され、かつ、その外縁に平面２１を設置して平面２１上に複数の取付穴２１１及び複数の固定孔２１２が開設され、取付穴が平面２２に貫通するナット２と、回転槽２２及び回転溝１１から形成された回転経路に収容された複数の回転子Ｘと、カバー３Ａ及び基部３Ｂからなり、カバー３Ａが基部３Ｂ上に覆設する循環装置３と、を含む。
【００２５】
前記カバー３Ａの両端は、それぞれ延伸部３１Ａを設置し、かつ基部３Ｂに対して一側に第１の半流路３２Ａ及び二つの第１の承接面３６Ａを設置する。第１の半流路３２Ａの両側に隣接するように第１の合せ面３３Ａを設置し、第１の承接面３６Ａの内側に隣接するように第１の組合面３５Ａを設置する。第１の組合面３５Ａと第１の合せ面３３Ａとは互いに垂直し、かつ、第１の承接面３６Ａの反対方向の位置に凹部３４Ａを設置すると共に、凹部３４Ａ上に第１の承接面３６Ａを貫通する通孔３４１Ａを開設する。
【００２６】
基部３Ｂは、延伸部３１Ａに対して足部３１Ｂと、第１の半流路３２Ａに対して第２の半流路３２Ｂと、をそれぞれ設置する。足部３１Ｂは、回転子Ｘを案内する爪部３１１Ｂを設置し、爪部３１１Ｂがスクリュー１の回転溝１１に突出して嵌入定位されれ、また、基部３Ｂの両側に第１の組合面３５Ａに対する第２の組合面３５Ｂを設置し、かつ基部３Ｂのナット２に対する平面２１は、第２の承接面３４Ｂを設置する。
【００２７】
さらに、カバー３Ａが基部３Ｂ上まで被覆する場合、第１の組合面３５と第２の組合面３５Ｂとの干渉に合わせて、循環装置３は、固定部材を使用することなく単独に組み合わせることができ、組合後、足部３１Ｂと延伸部３１Ａとにより案内部を形成し、かつ両案内部の相対角度Ｒは、１８０度（図６に示すように）より小さく、また両案内部の底面３０が同一平面に位置され、かつ案内部の外輪郭がナット２の取付穴２１１の内輪郭と同じである。第１の半流路３２Ａと第２の半流路３２Ｂとにより還流路を形成し、還流路の断面が円形状断面であると同時に、円形状断面の外回りの輪郭の円形状断面の法線方向に対して、その肉厚さは不均一である。また、第１の承接面３６Ａと第２の承接面３４Ｂとにより承接面を形成する。第１の合せ面３３Ａと第２の合せ面３３Ｂとを張り合わせて還流路内に異物の侵入を防止することができる。案内部の還流路は、回転経路の螺旋角の角度と平行すると共に、該回転経路のら旋の接線方向に設置され、この両案内部の還流路は平行に設置していない。
【００２８】
以上の説明は、各部材の詳しい説明並びに互いの合わせ関係である。以下、本実施例の実施方式を説明する。
【００２９】
前記のように、組合わせた後の循環装置３は、案内部をナット２の取付穴２１１内に取り付け、案内部と取付穴との幾何的外形により互いに位置合せをすると同時に、承接面とナット２の平面２１との接触により、案内部の爪部３１１Ｂが恰もスクリュー１の回転溝１１に嵌入することになる。さらに、固定子Ｇでカバー３Ａの通孔３４１Ａを貫通してナット２の固定孔２１２と合わせて固定させる。固定子Ｇの頭部が凹部３４Ａに収容され、該循環装置３はナット上に堅く締め付けることができる。そして、循環装置３の還流路は、回転経路と連結して回転子Ｘが案内部の爪部３１１Ｂの案内により還流路に入り、さらに該還流路の他方から回転経路に入り、回転子Ｘがナット２とスクリュー１の間に無限循環できる。
【実施例２】
【００３０】
また、本発明の第２の実施例は、図７及び図８を参照するように、第１の実施例と異なる所は、主にカバー３Ａは、その両端にそれぞれ収容溝３８Ａが設置される。収容溝３８Ａ上にカバープレート３７Ａを覆設してその内部と第１の半流路３２Ａとの相対位置に貫通孔３８１Ａが開設される。収容槽３８Ａは潤滑体４を収容し、潤滑体４の一部が貫通孔３８１Ａを貫設して第１の半流路の外側に突出する。回転子Ｘが運行して経過する時、潤滑体４とを接触して回転子Ｘの潤滑効果を達成できるため、ボールスクリューに余計な潤滑装置を増設することなく、ボールスクリューの元の大きさが保たれる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
以上述べたように、本発明の外循環型ボールスクリューは、その循環装置が精密な設計により従来技術の問題点を突破してボールスクリューの製造はより速やかで、かつ、使用には所期的効果が達成すると共に、ボールスクリューの剛性を向上させることができる。したがって、本発明は、既に「産業上の利用可能性」を備えていることは明らかで、かつ本実施例に開示された技術特徴においても出願前の諸刊行物に開示されておらず、また公開に使用することもなく、前記効果の増進する事実を有するだけでなく、その付加的な効果の増進も見損なうことができないので、本発明は、「新規性」及び「進歩性」の何れも特許としての要件に合致してので、法により出願して審査を通じて逸早く許可されることを期する。
【００３２】
また、以上の述べた実施例の開示は、本発明を説明するためのもので、本発明を制限するものではないので、凡そ数値的な変化や等効素子の置換など何れも本発明の範疇に属する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の外循環型ボールスクリューの立体図。
【図２】本発明の外循環型ボールスクリューの分解図。
【図３】本発明の外循環型ボールスクリューの断面図。
【図４】本発明の循環装置の分解図。
【図５】本発明の循環装置の分解図。
【図６】本発明のスクリューと循環装置の側面図。
【図７】本発明の第２の実施例の循環装置のカバーの立体図。
【図８】本発明の第２の実施例の循環装置のカバーと回転子との合せ見取図。
【符号の説明】
【００３４】
１    スクリュー                      １１      回転溝
２    ナット                          ２１      平面
２１１    取付穴                        ２１２    固定孔
２２    回転槽
３    循環装置                        ３０      底面
３Ａ    カバー                        ３１Ａ    延伸部
３２Ａ    第１の半流路                  ３３Ａ    第１の合せ面
３４Ａ    凹部                        ３４１Ａ  通孔
３５Ａ    第１の組合面                  ３６Ａ    第１の承接面
３７Ａ    カバープレート                ３８Ａ    収容溝
３８１Ａ    貫通孔
３Ｂ    基部                          ３１Ｂ    足部
３１１Ｂ    爪部                          ３２Ｂ    第２の半流路
３３Ｂ    第２の合せ面                  ３４Ｂ    第２の承接面
３５Ｂ    第２の組合面
４    潤滑体                            Ｘ    回転子
Ｇ    固定子                            Ｒ    両案内部の相対角度
【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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