JP2005048845A

JP2005048845A - 転がりねじ装置

Info

Publication number: JP2005048845A
Application number: JP2003205045A
Authority: JP
Inventors: Junji Mizuguchi; 淳二水口; Takayuki Yabe; 孝之矢部
Original assignee: NSK Ltd; NSK Precision Co Ltd
Current assignee: NSK Ltd; NSK Precision Co Ltd
Priority date: 2003-07-31
Filing date: 2003-07-31
Publication date: 2005-02-24

Abstract

【課題】エンドデフレクタを装着している座ぐり穴に転動体が衝突するのを防止することで、装置の耐久性を向上させる転がりねじ装置を提供する。
【解決手段】座ぐり穴２０の内周面のねじ溝端部１２ａからエンドデフレクタ６に設けた転動体誘導路までの領域１０ａが、転動体転動路２２を転動してきたボール１６が、エンドデフレクタ６の転動体誘導路に向かって転動する軌道面である。この軌道面２０ａは、ボール１６の直径に対する比率が０．５以上となる曲率半径の曲面形状に形成されている。これにより、高速、高加減速で転がりねじ装置を使用しても、軌道面２０ａにボール１６が衝突せずに転動しながら通過していくので、軌道面２０ａに過大な応力が集中せず、転がりねじ装置の寿命に影響を与えるおそれがない。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ等の回転運動を直線運動に変換する機械部品として、例えば工作機械の送り装置などで使用されるボールねじ、ローラねじ等の転がりねじ装置に関するものであり、特に、内部循環式の転がりねじ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械の送り装置などで使用されている転がりねじ装置は、外周面に螺旋状の転動体ねじ溝を有するねじ軸と、このねじ軸の転動体ねじ溝と対向する螺旋状の転動体ねじ溝を内周面に有するナットとを備えており、ねじ軸またはナットの一方が軸回りに回転すると、ナットに組み込まれた多数の転動体が、ねじ軸及びナットの両者の転動体ねじ溝間で形成した転動体転動路を転動し、これに伴ってナット又はねじ軸が直線運動するようになっている。
【０００３】
このような転がりねじ装置は、転動体転動路を転動する転動体を無限循環させる転動体循環部品を備えており、特許文献１に開示された内部循環式の転がりねじ装置では、図４及び図５に示すエンドデフレクタ６を使用している。このエンドデフレクタ６は、転動体誘導路２とタング４を設けた部材であり、図６に示すように、ナット８の端面に設けた座ぐり穴１０に装着されている。
【０００４】
座ぐり穴１０に装着されるエンドデフレクタ６について図６及び図７を参照しながら説明する。
ナット８の内周面で螺旋状に形成されている転動体ねじ溝１２は、座ぐり穴１０の周面で途切れている（符号１２ａで示す部分であり、ねじ溝端部１２ａと称する）。また、座ぐり穴１０の底面には、ナット８の軸方向に設けた転動体戻し通路１４の一端開口部１４ａが開口している。
【０００５】
そして、エンドデフレクタ６は、タング４側で開口している転動体誘導路２の一方の開口部２ａが、転動体ねじ溝１２のねじ溝端部１２ａに対向し、転動体誘導路２の他方の開口部２ｂが転動体戻し通路１４の一端開口部１４ａに連通するように座ぐり穴１０に装着されており、転動体転動路（転動体ねじ溝１２と、図示しないねじ軸の転動体ねじ溝とで構成される）を転動してきた転動体１６は、タング４の先端部に接触して転動体誘導路２に導入され、転動体戻し通路１４に戻されるようになっている。
ここで、座ぐり穴１０の内周面のねじ溝端部１２ａから転動体誘導路２の一方の開口部２ａまでの領域１０ａが曲面形状に形成されており、転動体誘導路を転動してきた転動体１６が、エンドデフレクタ６の転動体誘導路２の一方の開口部２ａに向かって転動する軌道面とされている（以下、軌道面１０ａと称する）。
【０００６】
【特許文献１】
実用新案登録第３０３４０５２号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、高速、高加減速で使用される上記特許文献１の転がりねじ装置は、転動体転動路を転動してきた転動体１６が、転動体ねじ溝１２のねじ溝端部１２ａの近く、即ち、前述した軌道面１０ａに衝突して通過しやすい。これは、図７に示すように、軌道面１０ａの曲率半径Ｒ_１が転動体１６の半径（Ｄｗ／２）より小さな値に設定されているからである。
このように、転動体１６が軌道面１０ａに衝突し続けると、軌道面１０ａに過大な応力が集中してへたりが生じる。その結果、転がりねじ装置の寿命に著しい影響を与えるおそれがある。
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、エンドデフレクタを装着している座ぐり穴に転動体が衝突するのを防止することで、装置の耐久性を向上させる転がりねじ装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の転がりねじ装置は、外周面に転動体ねじ溝を有するねじ軸と、前記転動体ねじ溝と対向する転動体ねじ溝を内周面に有するナットと、前記ねじ軸の転動体ねじ溝及び前記ナットの転動体ねじ溝で形成した転動体転動路を前記ねじ軸または前記ナットの回転運動に伴って転動する多数の転動体と、前記ナットの内部に形成されて前記転動体を前記転動体転動路に戻す転動体戻し通路と、前記ナットの端面に形成した座ぐり穴と、この座ぐり穴に装着され、前記転動体転動路を転動してきた前記転動体を転動体戻し通路に誘導するための転動体誘導路を設けたエンドデフレクタと、前記ナットの転動体ねじ溝が途切れている部分から前記転動体誘導路までの前記座ぐり穴の内面であり、前記転動体誘導路を転動してきた前記転動体を前記転動体誘導路に向けて転動させる軌道面と、を備えた転がりねじ装置において、前記軌道面を、前記転動体の直径に対する比率が０．５以上となる曲率半径の曲面形状に形成したことを特徴とする装置である。
【０００９】
このような構成によると、軌道面を、転動体の直径に対する比率が０．５以上となる曲率半径の曲面形状に形成したことから、転動体転動路を転動してきた転動体は、緩やかに傾斜した軌道面を転動して通過していくので、軌道面への衝突が回避される。したがって、高速、高加減速で転がりねじ装置を使用しても、軌道面に過大な応力が集中せず、転がりねじ装置の寿命に影響を与えるおそれがない。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る転がりねじ装置の実施形態について詳細に説明する。
先ず、本発明に係る転がりねじ装置の全体構成について、図１及び図２を参照して説明する。なお、図４から図７で示した構成と同一構成部分には、同一符号を使用している。
図１に示すように、本発明の転がりねじ装置は、ねじ軸１８と、このねじ軸１８の軸方向に相対移動する円筒状のナット８と、このナット８に組み込まれた多数の転動体としてのボール１６とを備えている。
ねじ軸１８は、軸方向と直交する横断面が円形に形成されており、このねじ軸１８の外周面には、螺旋状の転動体ねじ溝２０がねじ軸１８の一端部から他端部に亘って形成されている。
【００１１】
ナット８は、ねじ軸１８の外周面と対向する内周面を有しており、このナット８の内周面に転動体ねじ溝１２が形成されている。また、ナット８は比較的肉厚に形成されており、このナット８に転動体戻し通路１４がナット８の軸方向に沿って形成されている。
ナット８の転動体ねじ溝１２及びねじ軸１８の転動体ねじ溝２０は互いに対向しており、ねじ軸１８またはナット８の一方が軸回りに回転運動すると、これに伴ってボール１６が前記転動体ねじ溝１２，２０の間に形成された転動体転動路２２を転動するようになっている。
【００１２】
ナット８の両端部には、ボール１６を無限循環させるためのエンドデフレクタ６が装着されている。
エンドデフレクタ６は、例えば樹脂材を所定の形状に射出成形して形成され、図４及び図５で示すように、転動体誘導路２とタング４を設けた部材である。
このエンドデフレクタ６は、図２に示すように、ナット８の端面に形成した座ぐり穴２４に装着されている。
ナット８の転動体ねじ溝１２は、座ぐり穴２４の周面で途切れており、この途切れている部分をねじ溝端部１２ａと称する。また、座ぐり穴２４の底面には、ナット８の軸方向に設けた転動体戻し通路１４の一端開口部１４ａが開口している。
【００１３】
そして、エンドデフレクタ６は、タング４側で開口している転動体誘導路２の一方の開口部２ａが、転動体ねじ溝１２のねじ溝端部１２ａに対向し、転動体誘導路２の他方の開口部２ｂが転動体戻し通路１４の一端開口部１４ａに連通するように座ぐり穴２４に装着されており、転動体転動路２２を転動してきたボール１６は、タング４の先端部に接触して転動体誘導路２に導入され、転動体戻し通路１４に戻されるようになっている。
【００１４】
ここで、座ぐり穴２４の内周面のねじ溝端部１２ａから転動体誘導路２の一方の開口部２ａまでの領域２４ａが、転動体転動路２２を転動してきたボール１６を、エンドデフレクタ６の転動体誘導路２の一方の開口部２ａに向かって転動させる軌道面２４ａである。
この軌道面２４ａは、例えば下の（１）式を満たす曲率半径Ｒで曲面形状に加工されている。
Ｒ／Ｄｗ≧０．５ ‥‥（１）
ただし、Ｒ：軌道面の曲率半径
Ｄｗ：ボールの直径
【００１５】
上記（１）式の範囲を満たすように軌道面２４ａを形成すると、図３に示すように、転動体転動路２２を転動してきたボール１６は、緩やかに傾斜した軌道面２４ａを転動して通過していくので、軌道面２４ａへの衝突が回避される。
したがって、軌道面２４ａを、ボール１６の直径に対する比率が０．５以上となる曲率半径の曲面形状に形成したことから、高速、高加減速で転がりねじ装置を使用しても、軌道面２４ａにボール１６が衝突せずに転動しながら通過していくので、軌道面２４ａに過大な応力が集中せず、転がりねじ装置の寿命に影響を与えるおそれがない。
【００１６】
ここで、転動体ねじ溝１２のねじ溝端部１２ａと軌道面２４ａとの境界部分はＶ溝のエッジ形状となっており、転動体転動路２２からボール１６が高速で転動してくると、エッジ形状の境界部分にボール１６が接触して通過することで、境界部分及びボール１６が剥離損傷するおそれがある。
そこで、境界部分及びボール１６の剥離損傷を防止するためには、軌道面２４ａを下式（２）式を満たす曲率半径Ｒで曲面形状に加工することが好ましい。
Ｒ／Ｄｗ≧１．０ ‥‥（２）
ただし、Ｒ：軌道面の曲率半径
Ｄｗ：ボールの直径
【００１７】
このように、軌道面２４ａを、ボール１６の直径に対する比率が１．０以上となる曲率半径の曲面形状に形成すると、ねじ溝端部１２ａまでの転動体ねじ溝１２の傾斜角度が緩やかになってボール１６の転動速度が小さくなり、ボール１６が境界部分に小さな力で接触するようになるので、境界部分及びボール１６の剥離損傷を抑制することができる。
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態では転動体としてボール１６を例示したが、ボールに限らずローラであってもよい。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の転がりねじ装置によれば、軌道面を、ボールの直径に対する比率が０．５以上となる曲率半径の曲面形状に形成したことから、転動体転動路を転動してきたボールは緩やかに傾斜した軌道面を転動して通過していくので、軌道面への衝突が回避される。したがって、高速、高加減速で転がりねじ装置を使用しても、軌道面に過大な応力が集中せず、転がりねじ装置の寿命に影響を与えるおそれがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る転がりねじ装置を示す図である。
【図２】本発明に係るナットの端面に形成した座ぐり穴にエンドデフレクタを装着する図である。
【図３】本発明に係る座ぐり穴の内面に形成した軌道面の形状を示す図である。
【図４】本発明に係るエンドデフレクタをタング側から示した図である。
【図５】本発明に係るエンドデフレクタを、タングを形成した表側に対して裏側から示した図である。
【図６】従来の構造の座ぐり穴にエンドデフレクタを装着する図である。
【図７】従来構造の座ぐり穴の内面に形成した軌道面の形状を示す図である。
【符号の説明】
２転動体誘導路
６エンドデフレクタ
８ナット
１２ナットの転動体ねじ溝
１２ａナットの転動体ねじ溝の端部（ナットの転動体ねじ溝の座ぐり穴で途切れている部分）
１４転動体戻し通路
１６ボール（転動体）
１８ねじ軸
２０ねじ軸の転動体ねじ溝
２２転動体転動路
２４座ぐり穴
２４ａ軌道面

Claims

外周面に転動体ねじ溝を有するねじ軸と、前記転動体ねじ溝と対向する転動体ねじ溝を内周面に有するナットと、前記ねじ軸の転動体ねじ溝及び前記ナットの転動体ねじ溝で形成した転動体転動路を前記ねじ軸または前記ナットの回転運動に伴って転動する多数の転動体と、前記ナットの内部に形成されて前記転動体を前記転動体転動路に戻す転動体戻し通路と、前記ナットの端面に形成した座ぐり穴と、この座ぐり穴に装着され、前記転動体転動路を転動してきた前記転動体を転動体戻し通路に誘導するための転動体誘導路を設けたエンドデフレクタと、前記ナットの転動体ねじ溝が途切れている部分から前記転動体誘導路までの前記座ぐり穴の内面であり、前記転動体誘導路を転動してきた前記転動体を前記転動体誘導路に向けて転動させる軌道面と、を備えた転がりねじ装置において、
前記軌道面を、前記転動体の直径に対する比率が０．５以上となる曲率半径の曲面形状に形成したことを特徴とする転がりねじ装置。