JP2001165274A - ボールねじ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ボールとデフレクタとの衝突を防止して、ボー
ルを可及的に滑らかにボール転動溝から離脱させること
ができると共に、ボールとねじ軸の外径との接触による
騒音の発生を防止することが可能なボールねじ装置を提
供する。 【解決手段】デフレクタ３０にはボール１をねじ軸１０
と非接触に保持した状態でボール転動溝１１の一巻分だ
け変位させる略Ｓ字状のボール戻し通路３１を形成する
と共に、このボール戻し通路３１の両端にはねじ軸１０
のボール転動溝１１内におけるボール１の転動方向に沿
って該ボール転動溝１１からボール１を徐々に離脱させ
るボール掬い上げ部３２を形成した

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ナット部材がボー
ルを介してねじ軸に螺合し、例えば工作機械のワークテ
ーブル等においてモータの回転運動を直線運動に変換す
るボールねじ装置に係り、詳細には、ナット部材の内周
面に嵌合する所謂デフレクタという部材を用いてボール
の無限循環路を形成するタイプのボールねじ装置の改良
に関する。

【０００２】

【従来の技術】所謂デフレクタを用いてボールの無限循
環路を形成したボールねじ装置としては、例えば、特開
平 − 号公報、特開平 − 号
公報等に開示されたものが知られている。このボールね
じ装置は、螺旋状のボール転動溝が形成されたねじ軸
と、上記ボール転動溝に対向する螺旋状の負荷転動溝を
有すると共にボールを介して上記ねじ軸に螺合するナッ
ト部材と、このナット部材の内周面に嵌合してボールの
無限循環路を形成するデフレクタとを備えている。

【０００３】かかるデフレクタは上記ねじ軸に向けて開
放されたボール戻し溝を備えている。ねじ軸のボール転
動溝とナット部材の負荷転動溝との間で荷重を負荷しな
がら転動してきたボールは、かかるボール戻し溝に進入
すると荷重から開放されると共にボール転動溝から離脱
し、ボール転動溝の間に突出するねじ軸の山部を乗り越
えるようにして一巻分だけ前のボール転動溝に戻され
る。これにより、ボールはねじ軸のボール転動溝を一巻
分転動する度毎に、上記デフレクタによってボール転動
溝の一巻分だけ元に戻され、ねじ軸の周囲を無限循環す
ることになる。

【０００４】ここで、ボールをねじ軸のボール転動溝か
ら離脱させる方法としては、図８に示すように、デフレ
クタ１００のボール戻し溝１０１に進入したボール１０
２を強制的にねじ軸１０３ボール転動溝１０４の一側に
偏らせ、断面略円弧状に形成されたボール転動溝１０４
の形状を利用することにより、ボール１０２をねじ軸１
０３の外径まで浮き上がらせる方法が採られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようにボ
ールをボール転動溝の一側に偏寄させることによって該
ボール転動溝から離脱させるように構成すると、かかる
ボール転動溝内におけるボールの転動をデフレクタに形
成されたボール戻し溝の側壁で遮ることになり、ボール
転動溝内で行き場のなくなったボールがボール転動溝か
ら強制的にはね上げられることになる。このため、ボー
ルはデフレクタに対して連続的に衝突する結果となり、
ねじ軸の高速回転によってボールがボール転動溝を高速
で転動すると、デフレクタに対して大きな負荷が作用
し、最悪の場合には該デフレクタが破損する懸念があっ
た。

【０００６】また、デフレクタのボール戻し溝はねじ軸
に向けて開放されているため、ボール転動溝からボール
戻し溝に離脱したボールがねじ軸の外径と接触してしま
い、騒音を発生するといった問題点もあった。

【０００７】本発明はこのような問題点に鑑みなされた
ものであり、その目的とするところは、ボールとデフレ
クタとの衝突を防止して、ボールを可及的に滑らかにボ
ール転動溝から離脱させることができると共に、ボール
とねじ軸の外径との接触による騒音の発生を防止するこ
とが可能なボールねじ装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のボールねじ装置は、外周面に螺旋状のボー
ル転動溝が形成されたねじ軸と、このねじ軸のボール転
動溝と対向する負荷転動溝を内周面に有し、これらボー
ル転動溝と負荷転動溝の間で荷重を負荷しながら転動す
る多数のボールを介して上記ねじ軸に螺合するナット部
材と、このナット部材の内周面に嵌合すると共に、上記
ボール転動溝を転動してきたボールを該ボール転動溝の
一巻分だけ元に戻すボール戻し通路を有し、かかるボー
ルが無限循環する略円環状のボール無限軌道を形成する
デフレクタとを備えたボールねじ装置を前提とし、上記
デフレクタのボール戻し通路がねじ軸の外周面からボー
ルを離隔するトンネル状に形成されると共に、その両端
部には該通路をねじ軸の外周面に沿って円弧状に切り欠
いた略Ｕ字状のボール掬い上げ部が形成されていること
を特徴とするものである。

【０００９】このような技術的手段によれば、ねじ軸の
ボール転動溝内を転動するボールがナット部材に対する
デフレクタの嵌合位置に達すると、かかるボールはデフ
レクタのボール戻し通路の端部に形成された略Ｕ字状の
ボール掬い上げ部によってボール転動溝から離脱させら
れる。このとき、ボールは略Ｕ字状に形成されたボール
掬い上げ部に対してその開放側から進入するので、かか
るボール掬い上げ部の先端はボールをその両側の下方か
ら徐々に持ち上げるように作用する。このため、ボール
は円滑にボール転動溝から離脱する結果となり、かかる
離脱に際してデフレクタに大きな負荷が作用することは
なく、ボールを円滑にデフレクタのボール戻し通路に受
け渡すことができる。

【００１０】また、デフレクタのボール戻し通路はねじ
軸の外周面からボールを離隔するトンネル状に形成され
ているので、かかるデフレクタを通過するボールをねじ
軸に対して非接触に保持することができ、ボールの循環
時における該ボールとねじ軸との接触音の発生を防止す
ることも可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
のボールねじ装置を詳細に説明する。図１は本発明を適
用したボールねじ装置の実施例を示すものである。同図
において、符号１０は所定のリードで螺旋状のボール転
動溝１１が形成されたねじ軸、符号２０は多数のボール
１が循環する無限軌道を備えると共にこれらボール１を
介して上記ねじ軸１０に螺合したナット部材であり、こ
れらねじ軸１０とナット部材２０との相対的な回転によ
り該ナット部材２０がねじ軸１０の軸方向へ運動するよ
うに構成されている。

【００１２】上記ナット部材２０は上記ねじ軸１０が貫
通する円筒状に形成されており、その外周面には該ナッ
ト部材２０をテーブル等の可動体に固定するためのフラ
ンジ部２１が突設されている。図２に示すように、この
ナット部材２０の内周面には上記ねじ軸１０のボール転
動溝１１と相対向する螺旋状の負荷転動溝２２が形成さ
れており、ボール１はこれらボール転動溝１１と負荷転
動溝２２との間で荷重を負荷しながら転動する。この負
荷転動溝２２は２つのボール転走面が交わった所謂ゴシ
ックアーチ状に形成されている。

【００１３】一方、このナット部材２０の内周面にはボ
ール１をねじ軸１０とナット部材２０との間で無限循環
させるためのデフレクタ３０が嵌合している。このデフ
レクタ３０はねじ軸１０のボール転動溝１１を１巻分だ
け飛び越えるようにナット部材２０に固定されており、
ねじ軸１０のボール転動溝１１及びナット部材２０の負
荷転動溝２２を転動してきたボール１は該デフレクタ３
０によって進路を変えられると共に、ねじ軸１０の外径
を乗り越えて１巻分前のボール転動溝１１及び負荷転動
溝２２に戻され、これによってボール１がナット部材２
０内を無限循環するように構成されている。また、この
実施例におけるナット部材２０には該ナット部材２０の
円周を４等分するようにして４個のデフレクタ３０が固
定されており、ボール１の無限軌道は全部で４条形成さ
れている。尚、図２はデフレクタ３０によって形成され
たボール１の無限軌道を明示するために、無限循環する
１条のボール列のみを示している。

【００１４】図３は上記デフレクタ３０を内径側、すな
わちねじ軸１０側から参照した平面図である。この図に
示されるように、かかるデフレクタ３０には略Ｓ字状の
ボール戻し通路３１が形成されており、ボール１はねじ
軸１０のボール転動溝１１からこのボール戻し通路３１
に掬い上げられると共に進路を変更され、ねじ軸１０の
山部を乗り越えて一巻分前のボール転動溝１１に戻され
るようになっている。図４はボール戻し通路３１に沿っ
てデフレクタ３０を切断した断面図である。この図に示
されるように、かかるボール戻し通路３１はねじ軸１０
の外周面の曲率半径よりも小さな曲率半径を有する略ア
ーチ状に形成されると共に、ねじ軸１０のボール転走溝
１１から掬い上げたボール１を該ねじ軸１０の外周面か
ら離隔するトンネル状に形成されている。

【００１５】また、かかるボール戻し通路３１の両端に
は、ねじ軸１０のボール転動溝１１からボール１を離脱
させるための略Ｕ字状のボール掬い上げ部３２が夫々形
成されている。このボール掬い上げ部３２は開放された
ボール戻し通路３１の端部をその幅方向の両側から徐々
に覆うように形成され、ボール転動溝を転動するボール
がその転動方向に沿って徐々にボール掬い上げ部３２に
乗り上げるように構成されている。このようなボール掬
い上げ部３２の形状は、ねじ軸１０の外周面よりも小さ
な曲率半径でアーチ状に形成されたボール戻し通路３１
の端部を、ねじ軸１０の外周面に沿って円弧状に切断す
ることにより形成される。すなわち、ねじ軸１０との干
渉を避けるため、かかるねじ軸１０と対向するデフレク
タ３０の内径面３３は該ねじ軸１０の外周面に沿って形
成されており、トンネル状に形成されたボール戻し通路
３１の両端部をデフレクタ３０の内径面３３によって切
断すると、前述した略Ｕ字状のボール掬い上げ部３２が
形成されることになる。

【００１６】このような本実施例のデフレクタ３０はボ
ール戻し通路３１の中心線に沿って分割された一対のデ
フレクタ半体３０ａ, ３０ｂを組み合わせることによっ
て形成され、各デフレクタ半体３０ａ, ３０ｂは合成樹
脂の射出成形によって形成されている。

【００１７】図５は、上記ボール掬い上げ部３２によっ
てねじ軸１０のボール転動溝１１からボールを離脱させ
ると共に、デフレクタ３０のボール戻し通路３１へボー
ル１を収容する様子を段階的に示すものである。ボール
１がねじ軸１０のボール転動溝１１を進行するにつれ、
ねじ軸１０に向けて開放されたボール戻し通路３１の両
側から徐々にボール掬い上げ部３２が張り出し、ボール
１は該ボール掬い上げ部３２によって両側から支えられ
るようにしてボール転動溝１１から浮き上がる。浮き上
がったボール１は略Ｓ字状に形成されたボール戻し通路
３１によって進路を変更され、ボール戻し通路３１の長
手方向の略中央でねじ軸１０の山部１２の真上に達する
（図５（ｄ）参照）。また、ボール１がボール戻し通路
３１をその長手方向の略中央に向けて進行するにつれ、
ボール掬い上げ部３２はボール戻し通路３１を徐々に覆
っていき、デフレクタ３０の略中央ではボール１がトン
ネル状のボール戻し通路３１に完全に収容された状態と
なる。

【００１８】このように本実施例のボールねじ装置によ
れば、ねじ軸１０のボール転動溝１１内を転動するボー
ル１はその転動方向に沿って徐々にボール転動溝１１か
ら離脱するので、かかるボール１がボール転動溝１１か
ら離脱する際にデフレクタ３０に対して衝突することが
なく、また、ボール１はボール転動溝１１から浮き上が
った後に略Ｓ字状のボール戻し通路３１で大きく転動方
向を偏向させられるので、かかる転動方向の偏向がボー
ル転動溝１１によって妨げられることがなく、やはりボ
ール１がデフレクタ３０に対して大きな負荷を及ぼすの
を防止することができる。これにより、本実施例のデフ
レクタ３０を装着したボールねじ装置では、かかるデフ
レクタ３０に作用する負荷を著しく軽減することがて
き、ねじ軸１０の高速回転時、すなわちボール１の高速
循環時におけるデフレクタ３０の破損を防止することが
できるものである。

【００１９】また、本実施例のボールねじ装置では、ね
じ軸１０のボール転動溝１１から離脱したボール１がト
ンネル状に形成されたデフレクタ３０のボール戻し通路
３１を通じてねじ軸１０の山部を飛び越えるので、かか
るボール戻し通路３１内を転動するボール１はねじ軸１
０の外周面と非接触の状態に保たれており、ボール１と
ねじ軸１０の外周面との接触を完全に防止される。この
ため、ボール１の循環時に該ボール１とねじ軸１０の外
周面との接触音が発生するのを防止することができ、静
粛な運転音のボールねじ装置を得ることができる。

【００２０】尚、前述した実施例ではデフレクタ３０に
よってナット部材２０に形成された無限軌道に対して多
数のボール１をそのまま配列したが、図６及び図７に示
すように、ボール１を合成樹脂製の連結体ベルト４０に
配列してボール連結体４を構成し、このボール連結体４
をデフレクタ３０によって形成された無限軌道に組み込
むようにしても良い。このボール連結体４では互いに隣
接するボール１の間に間座部４１が介装されており、ナ
ット部材２０の内部を無限循環するボール１同士の接触
も防止されることになる。このため、前述の如くボール
１とねじ軸１０の外周面とが接触する音ばかりではな
く、互いに隣接するボール１同士が接触する音も解消さ
れ、極めて静粛な運転音のボールねじ装置を得ることが
できる。このような構造を有するボール連結体４は特開
平１１−３７２４６号公報に開示されている。

【００２１】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明のボー
ルねじ装置によれば、デフレクタに形成された略Ｕ字状
のボール掬い上げ部がねじ軸のボール転動溝内を転動す
るボールをその両側の下方から徐々に持ち上げるように
機能し、このボールを円滑にボール転動溝から離脱させ
るので、かかる離脱に際してデフレクタに大きな負荷が
作用するのを防止することができ、ボールの高速循環時
におけるデフレクタの破損を可及的に防止することが可
能となる。

【００２２】また、デフレクタのボール戻し通路をトン
ネル状に形成することにより、かかるデフレクタを通過
するボールをねじ軸に対して非接触に保持することがで
きるので、ボールとねじ軸の外径との接触による騒音の
発生を防止することも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明が適用されるボールねじ装置の実施例
を示す斜視図である。

【図２】 実施例に係るナット部材を切り欠いてボール
の無限軌道を示した斜視図である。

【図３】 実施例に係るデフレクタをねじ軸側から見た
平面図である。

【図４】 実施例に係るデフレクタをボール戻し通路に
沿って分割すると共に、デフレクタを介したボールの循
環経路を示す断面図である。

【図５】 実施例に係るねじ軸のボール転動溝からデフ
レクタのボール戻し通路にボールを掬い上げる様子を示
す断面図であり、分図(a) 〜(c) は図３に示した各断面
指示位置に対応している。

【図６】 合成樹脂製の連結体ベルトにボールを配列し
たボール連結体を本発明のデフレクタで循環させる様子
を示す斜視図である。

【図７】 図６に示したボール連結体をナット部材の無
限軌道に組み込んだ状態を示す斜視図である。

【図８】 従来のデフレクタに形成されたボール戻し溝
によってねじ軸のボール転動溝からボールを離脱させる
様子を示す断面図である。

【符号の説明】

１…ボール、１０…ねじ軸、１１…ボール転動溝、２０
…ナット部材、２２…負荷転動溝、３０…デフレクタ、
３１…ボール戻し通路、３２…ボール掬い上げ部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周面に螺旋状のボール転動溝が形成さ
   れたねじ軸と、このねじ軸のボール転動溝と対向する負
   荷転動溝を内周面に有し、これらボール転動溝と負荷転
   動溝の間で荷重を負荷しながら転動する多数のボールを
   介して上記ねじ軸に螺合するナット部材と、このナット
   部材の内周面に嵌合すると共に、上記ボール転動溝を転
   動してきたボールを該ボール転動溝の一巻分だけ元に戻
   すボール戻し通路を有し、かかるボールが無限循環する
   略円環状のボール無限軌道を形成するデフレクタとを備
   えたボールねじ装置において、 上記デフレクタのボール戻し通路はねじ軸の外周面から
   ボールを離隔するトンネル状に形成されると共に、その
   両端部には該通路をねじ軸の外周面に沿って円弧状に切
   り欠いた略Ｕ字状のボール掬い上げ部が形成されている
   ことを特徴とするボールねじ装置。
2. 【請求項２】 上記デフレクタはボール戻し通路に沿っ
   て分割された一対の半体を組み合わせて構成されること
   を特徴とする請求項１記載のボールねじ装置。