JP2005030489A

JP2005030489A - ボールねじ装置

Info

Publication number: JP2005030489A
Application number: JP2003195964A
Authority: JP
Inventors: Toshiharu Kajita; 敏治梶田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2003-07-11
Filing date: 2003-07-11
Publication date: 2005-02-03

Abstract

【課題】ボールの無限循環をスムースにできるのは勿論のこと、ボールやナット内部の段差や角部の損傷を防止できると共に、音や振動を低減できる耐久性に優れたボールねじ装置を提供する。
【解決手段】ｄｍをボール５の中心円径、Ｄｗをボール５の直径とした場合に、循環チューブ８のボール５のすくい上げ方向及び戻し方向をナット６のねじ溝４の接線方向に対してθ＝ｓｉｎ^−１（Ｄｗ／ｄｍ）だけ径方向外側へ傾ける。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種機器の送り機構等に用いられるボールねじ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のボールねじ装置としては、例えば図４に示すものが知られている。このボールねじ装置１は、外周面に螺旋状のねじ溝２を有するねじ軸３に、内周面にねじ溝２に対応する螺旋状のねじ溝４を有するナット６が螺合されている。
ナット６のねじ溝４とねじ軸３のねじ溝２とは互いに対向して両者の間に螺旋状の負荷軌道を形成しており、該負荷軌道には転動体としての多数のボール５が転動可能に装填されている。そして、ねじ軸３（又はナット６）の回転により、ナット６（又はねじ軸３）がボール５の転動を介して軸方向に移動するようになっている。
【０００３】
ところで、ナット６（又はねじ軸３）が軸方向に移動する際には、ボール５が両ねじ溝２，４で形成される螺旋状の負荷軌道を転動しつつ移動するが、ナット６（又はねじ軸３）を継続して移動させていくためには、ボール５を無限循環させる必要がある。
このため、ナット６の外周面の一部を平坦面にしてこの平坦面に両ねじ溝２，４に連通する２個一組の孔７をねじ軸３を跨ぐように形成し、この一組の孔７にボール循環部材の一例である略コ字状の循環チューブ８の両端を嵌め込むことにより、両ねじ溝２，４間の負荷軌道に沿って公転するボール５を該負荷軌道の途中から循環チューブ８ですくい上げて元の負荷軌道に戻し、これにより、ボール５を無限循環させるようにしている。
【０００４】
ところで、このようなボール５の無限循環をスムースにするために、図５（ａ）に示すように、循環チューブ８のボール５のすくい上げ方向及び戻し方向をナット６のねじ溝４の接線方向に向けて配置したボールねじ装置が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のボールねじ装置においては、ナット６の孔７に嵌合された循環チューブ８の端部とナット６のねじ溝４との接合部Ｓには部品構成上、段差や角部が避けられないことに加えて、無負荷の循環チューブ８内のボール５を負荷部の両ねじ溝２，４間に押し込むための力（Ｐ１）によって、図５（ｂ）に示すように、前記接合部Ｓにボール５が押付けられる分力Ｆが必ず作用し、このため、前記段差や角部がボール５の衝突によって損傷するか、若しくはボール５がこの段差や角部によって損傷したり、更には接合部Ｓでのボール５の繰り返し衝突により音や振動が発生する問題がある。
本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、ボールの無限循環をスムースなものとすることができるのは勿論のこと、ボールやナット内部のボール循環経路にある段差や角部の損傷を防止することができると共に、音や振動を低減することができる耐久性に優れたボールねじ装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、外周面に螺旋状のねじ溝を有するねじ軸と、該ねじ軸のねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝を内周面に有して前記ねじ軸に螺合されるナットと、前記両ねじ溝間に転動可能に装填された多数のボールと、前記両ねじ溝間を転動する前記ボールを途中ですくい上げた後に元の両ねじ溝間に戻して該ボールを無限循環させるべく前記ナットの外周部に形成された孔に端部が嵌合される略コ字状のボール循環部材とを備えたボールねじ装置において、
ｄｍを前記ボールの中心円径、Ｄｗを前記ボールの直径とした場合に、前記ボール循環部材の前記ボールのすくい上げ方向及び戻し方向を前記ナットのねじ溝の接線方向に対してθ＝ｓｉｎ^−１（Ｄｗ／ｄｍ）だけ径方向外側へ傾けたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１において、前記ボール循環部材の前記ボールのすくい上げ方向及び戻し方向を前記両ねじ溝のリード角方向に傾けたことを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１又は２において、前記ボール循環部材は、両端部に前記ナットの孔に嵌合される脚部を有し、各脚部内に前記ボールをすくい上げる通路および戻す通路がそれぞれ前記脚部の外周面に対して傾斜して形成されたサイドキャップであることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の一例を図を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態の一例であるボールねじ装置を模式的に示した図である。なお、図４及び図５で既に説明した従来例と重複する部分については、図に同一符号を付して説明を省略する。
本発明の実施の形態の一例であるボールねじ装置は、図１（ａ）に示すように、ｄｍをボール５の中心円径、Ｄｗをボール５の直径とした場合に、循環チューブ８のボール５のすくい上げ方向及び戻し方向をナット６のねじ溝４の接線方向に対してθ＝ｓｉｎ^−１（Ｄｗ／ｄｍ）だけ径方向外側へ傾けている。
【０００９】
これにより、図１（ｂ）に示すように、無負荷の循環チューブ８内のボール５を負荷部の両ねじ溝２，４間に押し込むための力（Ｐ１）によって、ナット６の孔７に嵌合された循環チューブ８の端部とナット６のねじ溝４との接合部Ｓの段差や角部にボール５が押し付けられる分力Ｆが作用するのを回避することができる。
このため、従来のように、前記接合部Ｓの段差や角部がボール５の衝突によって損傷したり、ボール５がこの段差や角部によって損傷するのを防止することができると共に、接合部Ｓでのボール５の繰り返し衝突による音や振動が発生を低減することができる。
【００１０】
ここで、ボール５のすくい上げ方向（若しくは戻し方向）の前記θに対するずれは、±５°以内（好ましくは±３゜以内）が望ましい。また、ボール５の無限循環をよりスムースに行うべく、循環チューブ８のボール５のすくい上げ方向及び戻し方向を前記両ねじ溝２，４のリード角方向に傾けるのが好ましい。
なお、本発明のボールねじ装置は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、上記実施の形態では、ボール循環部材として循環チューブ８を例に採ったが、これに代えて、図２及び図３に示すようなサイドキャップ式のボールねじ装置に本発明を適用してもよい。
【００１１】
このボールねじ装置１０は、図２及び図３に示すように、外周面に螺旋状のねじ溝１１を有するねじ軸１２に、内周面にねじ溝１１に対応する螺旋状のねじ溝１３を有するナット１４が嵌合されており、ナット１４のねじ溝１３とねじ軸１２のねじ溝１１とは互いに対向して両者の間に螺旋状の負荷軌道を形成している。該負荷軌道には転動体としての多数のボール１５が転動可能に装填されており、ねじ軸１２（又はナット１４）の回転により、ナット１４（又はねじ軸１２）がボール１５の転動を介して軸方向に移動するようになっている。
【００１２】
ナット１４の外周面の平坦な取付面には、例えば一対のキャップ分割部材２３を互いに接合して構成されたサイドキャップ１７が例えばねじ１８等の固定手段によって固定されている。サイドキャップ１７は、キャップ本体１７ａと、該キャップ本体１７ａの下面側に設けられてねじ軸１２の軸方向に対して直角方向に延びる柱状又はブロック状等の一対の脚部１９とを備えており、一対の脚部１６９は、ねじ軸１２の軸方向に互いに離間し、且つねじ軸１２の径方向に互いに離間して配置されている。これらの脚部１９は前記ねじ溝１１，１３間の負荷軌道に連通してナット１４の外周部の取付面に穿孔された二個一組の孔２０に嵌合されており、かかる嵌合状態で前記キャップ本体１７ａがナット１４にねじ１８等の固定手段によって固定されている。
【００１３】
ここで、各脚部１９の内部には、ｄｍをボール１５の中心円径、Ｄｗをボール１５の直径とした場合に、ナット１４のねじ溝１３の接線方向に対してθ＝ｓｉｎ^−１（Ｄｗ／ｄｍ）だけ径方向外側へ傾き、且つ好ましくはねじ溝１１，１３のリード角と一致する方向に延びるボールすくい上げ（又はボール戻し）通路２１が形成され、キャップ本体１７ａの内部には各ボールすくい上げ通路２１間を接続するボール通路２２が形成されている。
【００１４】
そして、これらの各ボールすくい上げ通路２１及びボール通路２２によって、前記両ねじ溝１１，１３間の軸方向の一方（又は他方）の負荷軌道を転動するボール１５をすくい上げて軸方向の他方（又は一方）の負荷軌道に戻すボール循環路をサイドキャップ１７内に形成している。
このサイドキャップ式ボールねじ装置１０が従来のボールねじ（チューブ式等）と異なる点としては、一対の脚部１９をナット１４の取付面に形成した孔２０にほとんど隙間なく、単純にはめ込みながら、脚部１９の内部に形成するボールすくい上げ通路２１の方向を脚部１９の外周面に対して傾けることが可能な点である。
【００１５】
このため、ナット１４の取付面には、従来の循環チューブ式ボールねじ装置のように、ねじ軸１２に対して垂直方向に孔２０を加工しておき、この孔２０に単純にサイドキャップ１７の脚部１９をはめ込む構造としながら、脚部１９内に形成したボールすくい上げ通路２１でのボール１５の進行方向を傾けることが可能となり、ナット１４の加工が簡単で、且つボール１５のすくい上げ通路および戻し通路の設計的自由度の向上を図ることができる。
【００１６】
【発明の効果】
上記の説明から明らかなように、本発明によれば、ボールの無限循環をスムースなものとすることができるのは勿論のこと、ボールやナット内部のボール循環経路にある段差や角部の損傷を防止することができると共に、音や振動を低減することができる耐久性に優れた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】
【図１】（ａ）は本発明の実施の形態の一例であるボールねじ装置を説明するための模式図、（ｂ）は接合部にボールが押し付けられる分力が発生しないことをベクトルで表示した図である。
【図２】本発明の他の実施の形態であるボールねじ装置を説明するための平面図である。
【図３】図２の軸方向断面図である。
【図４】従来のボールねじ装置の一例を示す断面図である。
【図５】（ａ）は循環チューブのボールのすくい上げ方向及び戻し方向をナットのねじ溝の接線方向に向けて配置したボールねじ装置を説明するための模式図、（ｂ）は接合部にボールが押し付けられる分力が発生することをベクトルで表示した図である。
【符号の説明】
１…ボールねじ装置
２…ねじ溝（ねじ軸側）
３…ねじ軸
４…ねじ溝（ナット側）
５…ボール
６…ナット
７…孔
８…循環チューブ（ボール循環部材）
１０…ボールねじ装置
１１…ねじ溝（ねじ軸側）
１２…ねじ軸
１３…ねじ溝（ナット側）
１４…ナット
１５…ボール
１７…サイドキャップ（ボール循環部材）
１９…脚部
２０…孔

Claims

外周面に螺旋状のねじ溝を有するねじ軸と、該ねじ軸のねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝を内周面に有して前記ねじ軸に螺合されるナットと、前記両ねじ溝間に転動可能に装填された多数のボールと、前記両ねじ溝間を転動する前記ボールを途中ですくい上げた後に元の両ねじ溝間に戻して該ボールを無限循環させるべく前記ナットの外周部に形成された孔に端部が嵌合される略コ字状のボール循環部材とを備えたボールねじ装置において、
ｄｍを前記ボールの中心円径、Ｄｗを前記ボールの直径とした場合に、前記ボール循環部材の前記ボールのすくい上げ方向及び戻し方向を前記ナットのねじ溝の接線方向に対してθ＝ｓｉｎ^−１（Ｄｗ／ｄｍ）だけ径方向外側へ傾けたことを特徴とするボールねじ装置。
前記ボール循環部材の前記ボールのすくい上げ方向及び戻し方向を前記両ねじ溝のリード角方向に傾けたことを特徴とする請求項１記載のボールねじ装置。
前記ボール循環部材は、両端部に前記ナットの孔に嵌合される脚部を有し、各脚部内に前記ボールをすくい上げる通路および戻す通路がそれぞれ前記脚部の外周面に対して傾斜して形成されたサイドキャップであることを特徴とする請求項１又は２記載のボールねじ装置。