JP2006064005A

JP2006064005A - 直動装置

Info

Publication number: JP2006064005A
Application number: JP2004244104A
Authority: JP
Inventors: Koji Takino; 幸治滝野
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2004-08-24
Filing date: 2004-08-24
Publication date: 2006-03-09

Abstract

【課題】組立コストの増大等を抑制することのできる直動装置を提供する。
【解決手段】ボール１５の半径より大きい曲率半径で球面状に形成された凹状のボール保持面１９を両端に有する保持ピース１８を隣り合う二つのボール間にそれぞれ設けた直動装置において、案内軸としてのねじ軸１１と可動体としてのナット１２との間に形成された間隙部２１に摺動自在に係合して保持ピース１８の倒れを防止する倒れ防止部２２を保持ピース１８の外周面に設ける。
【選択図】図４

Description

本発明は、工作機械や産業ロボット等の産業機械などで使用される直動装置に関する。

工作機械や産業ロボット等の産業機械では、回転運動を直線運動に変換したり、あるいは直線運動する機械部品（例えばワークテーブル等）をその移動方向に円滑に案内したりするために、ボールねじやリニアガイド等の直動装置が使用されている。
ボールねじは、ねじ軸の外周面とナットの内周面に相対向して形成された螺旋状のボール転動溝間に多数のボールを有しており、ねじ軸またはナットの回転運動に伴ってボールがボール転動溝を転動することによって、ナットまたはねじ軸が軸方向に直線運動するようになっている。また、リニアガイドは案内レールの左右側面とスライダの左右内側面に相対向して形成された直線状のボール転動溝間に多数のボールを有しており、スライダが案内レールの長手方向に相対移動することによって、ボールがボール転動溝を転動するようになっている。

このようなボールねじやリニアガイド等の直動装置では、ボール転動溝を転動する多数のボールのうち隣り合う二つのボールが接触し合うと、その接触点ではボールの転動方向が互いに逆方向となる。このため、ボール同士の接触点で滑りが生じる結果、ボールの転がり運動が妨げられ、トルクの変動や騒音の増大などが生じることがある。
ボール同士の接触に起因するトルクの変動や騒音の増大などを抑制するために、ボールの直径より小さい直径で円柱状に形成され、かつボールの半径より大きい曲率半径で球面状に形成された凹状のボール保持面を両端に有する保持ピースを隣り合う二つのボール間にそれぞれ設け、隣り合う二つのボールが接触し合うことを保持ピースによって防止するようにしたものが提案されている（特許文献１及び２参照）。
特開２００３−４９８３４号公報特開平１１−３１５８３５号公報

しかしながら、上記文献１及び２に記載の直動装置では、ボールの充填すきまが保持ピースの外径より大きい場合には組立時に保持ピースの倒れが生じ、その結果、保持ピースの損傷を招くおそれがある。このため、直動装置を組立てるときにはボールの充填すきまを厳密に管理する必要があり、組立コストの増大等を招くという問題を有していた。
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、組立コストの増大等を抑制することのできる直動装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、螺旋状もしくは直線状のボール転動溝を有する案内軸と、この案内軸のボール転動溝と対向する螺旋状もしくは直線状のボール転動溝を有する可動体と、前記案内軸のボール転動溝と前記可動体のボール転動溝との間に転動自在に設けられた多数のボールと、これらのボールにより形成されたボール列の隣り合う二つのボール間に設けられた保持ピースとを備え、前記保持ピースは凹状のボール保持面を有する直動装置であって、前記案内軸と前記可動体との間に形成された間隙部に摺動自在に係合して前記保持ピースの倒れを防止する倒れ防止部が前記保持ピースに設けられていることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載の直動装置において、前記倒れ防止部の表面粗さを６．３μｍＲａ以下としたことを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１又は２記載の直動装置において、前記倒れ防止部が前記保持ピースの左右両側に設けられていることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載の直動装置において、前記倒れ防止部を前記ボールの転動方向に対してほぼＬ字形に形成し、前記倒れ防止部の先端部と係合して前記保持ピースを前記ボール転動溝の長手方向に案内する案内溝を前記案内軸または前記可動体に設けたことを特徴とする。

本発明に係る直動装置では、案内軸と可動体との間に形成された間隙部に摺動自在に係合して保持ピースの倒れを防止する倒れ防止部を保持ピースに設けたことで、ボールの充填すきまが保持ピースの外径より大きい場合でも組立時に保持ピースの倒れを防止できる。これにより、組立時にボールの充填すきまを厳密に管理する必要がないので、組立コストの増大等を抑制することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本発明をボールねじに適用した場合の第１の実施形態を図１〜図３に示す。図１において、符号１１は案内軸としてのねじ軸、１２は可動体としてのナットを示しており、ねじ軸１１の外周面には、螺旋状のボール転動溝１３がねじ軸１１の一端部から他端部に亘って形成されている。このボール転動溝１３はナット１２の内周面に形成された螺旋状のボール転動溝１４と対向しており、ボール転動溝１３とボール転動溝１４との間には、転動体としてのボール１５が多数設けられている。

ボール１５はねじ１１またはナット１２の回転運動に伴ってボール転動溝１３，１４を転動するようになっており、これらのボール１５により形成されるボール列の隣り合う二つのボール間には、ボール同士の競合いを防ぐために、合成樹脂からなる保持ピース１８がそれぞれ設けられている。なお、ナット１２はボール１５の転がり運動に伴ってねじ軸１１の軸方向に相対移動するようになっており、ナット１２の外周面に形成された平面部１６には、ボール１５を循環させるためのボール循環チューブ１７が取り付けられている。

保持ピース１８はボール１５の直径より小さい直径で円柱状に形成されており、各保持ピース１８の両端には、凹状のボール保持面１９（図２参照）が形成されている。このボール保持面１９はボール１５の半径より大きい曲率半径で球面状に形成されており、ボール保持面１９の中央部には、グリース等の潤滑剤を貯めておくための貫通孔２０が保持ピース１８の軸方向に沿って穿設されている。

保持ピース１８の外周面には、図３に示すように、ねじ１１の外周面とナット１２の内周面との間に形成された間隙部２１に摺動自在に係合して保持ピース１８の倒れを防止する倒れ防止部２２が設けられている。
倒れ防止部２２は、保持ピース１８と一体に合成樹脂材で形成されている。また、倒れ防止部２２は、図４に示すように、保持ピース１８の軸方向長さＬと同じ幅寸法Ｗで保持ピース１８の外周面に設けられており、ねじ１１およびナット１２と摺接する部分の表面粗さは６．３μｍＲａ以下となっている。ここで、ねじ１１およびナット１２と摺接する部分の倒れ防止部２２の表面粗さを６．３μｍＲａ以下とした理由は、倒れ防止部２２が引掛りや削れ等により破損するのを防ぐという理由からである。

このように構成されるボールねじでは、ねじ軸１１とナット１２との間に形成された間隙部２１に摺動自在に係合して保持ピース１８の倒れを防止する倒れ防止部２２を保持ピース１８の外周面に設けたことで、ボール１５の充填すきまが保持ピース１８の外径より大きい場合でも組立時に保持ピース１８の倒れを防止できる。これにより、組立時にボール１５の充填すきまを厳密に管理する必要がないので、組立コストの増大等を抑制することができる。
また、ねじ１１およびナット１２と摺接する部分の倒れ防止部２２の表面粗さを６．３μｍＲａ以下としたことで、倒れ防止部２２の摺動抵抗を小さくし、トルクを安定させることができる。

なお、上述した第１の実施形態では倒れ防止部２２を保持ピース１８の左右片側に設けた場合を例示したが、図５に示す第２の実施形態のように、倒れ防止部２２を保持ピース１８の左右両側に設けてもよい。また、第１の実施形態では倒れ防止部２２の幅寸法Ｗを保持ピース１８の軸方向長さＬと同じ幅寸法としたが、図６に示す第３の実施形態のように、倒れ防止部２２の幅寸法Ｗを保持ピース１８の軸方向長さＬより短くしてもよいし、あるいは図７に示す第４の実施形態のように、倒れ防止部２２の幅寸法Ｗを保持ピース１８の軸方向長さＬより長くしてもよい。

さらに、第１〜第４の実施形態では倒れ防止部２２の形状を保持ピース１８の外径方向に沿ってストレートに延びる形状としたが、図８に示す第５の実施形態や図９に示す第６の実施形態のように、倒れ防止部２２をボール１５の転動方向に対してほぼＬ字形に形成し、倒れ防止部２２の先端部２２ａと係合して保持ピース１８をボール転動溝１３，１４の長手方向に案内する案内溝２３をねじ軸１１またはナット１２に設けてもよい。

また、第１の実施形態では本発明をチューブ循環式ボールねじに適用した場合を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばエンドキャップ式や循環こま式のボールねじにも適用することができる。さらに、第１〜第６の実施形態では本発明をボールねじに適用した場合を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、転動体としてボールを用いたリニアガイドやモノキャリア等にも適用可能であることは勿論である。

本発明の第１の実施形態に係るボールねじの概略構成を示す断面図である。図１に示す保持ピースの断面図である。図１に示すボールねじの要部を示す断面図である。図１に示す保持ピースの平面図である。本発明の第２の実施形態に係るボールねじの要部を示す断面図である。本発明の第３の実施形態に係るボールねじの要部を示す断面図である。本発明の第４の実施形態に係るボールねじの要部を示す断面図である。本発明の第５の実施形態に係るボールねじの要部を示す断面図である。本発明の第６の実施形態に係るボールねじの要部を示す断面図である。

符号の説明

１１ねじ軸
１２ナット
１３，１４ボール転動溝
１５ボール
１７ボール循環チューブ
１８保持ピース
１９ボール保持面
２０貫通孔
２１間隙部
２２倒れ防止部
２３案内溝

Claims

螺旋状もしくは直線状のボール転動溝を有する案内軸と、この案内軸のボール転動溝と対向する螺旋状もしくは直線状のボール転動溝を有する可動体と、前記案内軸のボール転動溝と前記可動体のボール転動溝との間に転動自在に設けられた多数のボールと、これらのボールにより形成されたボール列の隣り合う二つのボール間に設けられた保持ピースとを備え、前記保持ピースは凹状のボール保持面を有する直動装置であって、前記案内軸と前記可動体との間に形成された間隙部に摺動自在に係合して前記保持ピースの倒れを防止する倒れ防止部が前記保持ピースに設けられていることを特徴とする直動装置。
前記倒れ防止部の表面粗さを６．３μｍＲａ以下としたことを特徴とする請求項１記載の直動装置。
前記倒れ防止部は前記保持ピースの左右両側に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の直動装置。
前記倒れ防止部を前記ボールの転動方向に対してほぼＬ字形に形成し、前記倒れ防止部の先端部と係合して前記保持ピースを前記ボール転動溝の長手方向に案内する案内溝を前記案内軸または前記可動体に設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の直動装置。