JP2006125578A - ボールねじ - Google Patents

Abstract

【課題】ボール循環路と接続面との交差部分に発生した段差によって振動や騒音等が発生することを抑制することのできるボールねじを提供する。
【解決手段】ねじ軸またはナットの回転運動に伴って螺旋状のボール転動路を転動するボールをねじ軸の中心を通る平面に対して０°を越え９０°以下の掬い上げ角度で且つボールの中心の軌道螺旋に対して接線方向に掬い上げて循環させるボール循環部材を、ボール循環部材内に形成されたボール循環路９を分割する二つの循環路分割面１０１と、これらの循環路分割面１０１を相互に接続する接続面１０２とからなる合せ面１０３を有する二つの樹脂成形部材１０から構成したボールねじにおいて、ボール循環路９と接続面１０２との交差角度を４５°以下とした。
【選択図】図３

Description

本発明は、工作機械などの各種産業機械において回転運動を直線運動に変換する機械部品として用いられるボールねじに関する。

工作機械などの各種産業機械では、回転運動を直線運動に変換する機械部品として、従来、チューブ循環式のボールねじを使用している場合が多い。この種のボールねじは、ボールを循環させる部品として、金属からなるＵ字状のボール循環チューブ（特許文献１参照）を使用し、このボール循環チューブの両端部に形成されたタング部にボールを衝突させて、ボール循環チューブ内にボールを導入するように構成されている。このため、このようなボールねじでは、ねじ軸及びナットの両ボールねじ溝間を転動するボールがボール循環チューブのタング部によりねじ軸のボールねじ溝から掬い上げられた際に振動や騒音が発生しやすいなどの難点がある。

そこで、このような問題を解決するために、図１９〜図２１に示すようなボールねじ１が提案されている（特許文献２参照）。このボールねじ１はねじ軸２を備えており、その外周面には螺旋状のボールねじ溝４ｓが形成されている。また、ボールねじ１はナット３を備えており、このナット３の内周面には螺旋状のボールねじ溝４ｎが形成されている。これらのボールねじ溝４ｓ，４ｎは互いに対向しており、ボールねじ溝４ｓとボールねじ溝４ｎとの間には、螺旋状のボール転動路５が形成されている。

また、ボールねじ１はねじ軸２またはナット３の回転運動に伴って上記ボール転動路５を転動する多数のボール６を備えており、ナット３には、ボール６を循環させるためのボール循環部材７が装着されている。このボール循環部材７はナット３の外周面に形成された平面部３１に二本の止めねじ８により固定されており、ボール循環部材７の内部には、ボール転動路５に連通するボール循環路９が形成されている。

図２２はボール循環部材７の側面図で、図２３はその底面図である。これらの図に示すように、ボール循環部材７は二つのボール掬い上げ部７１を有している。これらのボール掬い上げ部７１は円柱状に形成されており、ナット３の平面部には、各ボール掬い上げ部７１と嵌合するボール循環孔（図示せず）が開設されている。また、ボール循環部材７はボール６を掬い上げる二つのタング部７２を有しており、これらのタング部７２のうち一方のタング部７２によりボールねじ溝４ｓから掬い上げられたボール６は、前述したボール循環路９に導入されるようになっている。

さらに、ボール循環部材７は、図２２及び図２３に示すように、二つの樹脂成形部材１０から構成されている。これらの樹脂成形部材１０は二つの循環路分割面１０１（図２４参照）をそれぞれ有しており、ボール循環部材７の内部に形成されたボール循環路９は、樹脂成形部材１０の循環路分割面１０１により半円形の断面形状に分割されている。また、樹脂成形部材１０は二つの循環路分割面１０１を相互に接続する接続面１０２を有しており、この接続面１０２はボール循環路９と直角に交差する角度で樹脂成形部材１０に形成されている。

このようなボールねじによると、ボール転動路５を転動するボール６は、図２０に示すように、ボール循環部材７を上部に位置させたとき、ねじ軸２の中心Ｏを通る平面ＦＰに対して９０°より小さい位相角度θで掬い上げられるとともに、図２１に示すように、ボール６の中心の軌道螺旋ＢＣと接線の関係を有する直線Ｌの方向に掬い上げられる。したがって、チューブ循環式のボールねじのように、ねじ軸の中心線に対して直角な方向にボールを掬い上げなくてもボールを循環させることができるので、振動や騒音の発生を抑制することができる。また、ボール循環部材７が二つの樹脂成形部材１０から構成されているため、ボール循環部材７の内部にボール循環路９を容易に形成することができるという利点を有している。なお、図２１においてθはねじ軸２の中心Ｏを通る平面ＦＰに対するボールの掬い上げ角度である。
特開平１０−２０５６０３号公報 特開２００４−１５６７６７号公報

しかしながら、上述したボールねじでは、樹脂成形部材１０の接続面１０２がボール循環路９と直角に交差しているため、ボール循環路９と接続面１０２との交差部分に段差が樹脂成形部材１０の形状誤差などによって発生することがあり、この段差にボール６が衝突することによって振動や騒音等が発生するおそれがあった。
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、ボール循環路と接続面との交差部分に発生した段差によって振動や騒音等が発生することを抑制することのできるボールねじを提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、ねじ軸またはナットの回転運動に伴って螺旋状のボール転動路を転動するボールを前記ねじ軸の中心を通る平面に対して０°を越え９０°以下の掬い上げ角度で且つ前記ボールの中心の軌道螺旋に対して概ね接線方向に掬い上げて循環させるボール循環部材を、前記ボール循環部材内に形成されたボール循環路を分割する二つの循環路分割面と、これらの循環路分割面を相互に接続する接続面とからなる合せ面を有する二つの樹脂成形部材から構成したボールねじにおいて、前記ボール循環路と前記接続面との交差角度を９０°未満としたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載のボールねじにおいて、前記合せ面が平面、曲面、ねじれ面のうち少なくとも二つの面を連続した面で構成されていることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１又は２記載のボールねじにおいて、前記ボール循環路と前記接続面との交差角度を４５°以下としたことを特徴とする。
請求項４の発明は、前記ボール循環部材が二つのタング部を有し、前記タング部は前記樹脂成形部材の循環路分割面により分割されていないことを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項４記載のボールねじにおいて、前記ボール循環路が前記タング部の先端からの長さが前記ボールの直径に対して１／３以上の直線部と、この直線部に連続する湾曲部とを有することを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか一項記載のボールねじにおいて、前記ボール循環部材が前記ナットに止めねじにより固定されていることを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項６記載のボールねじにおいて、前記止めねじの座面に金属製のカラーを設けたことを特徴とする。

請求項８の発明は、ねじ軸またはナットの回転運動に伴って螺旋状のボール転動路を転動するボールを前記ねじ軸の中心を通る平面に対して０°を越え９０°以下の掬い上げ角度で且つ前記ボールの中心の軌道螺旋に対して概ね接線方向に掬い上げて循環させるボール循環部材を複数の樹脂成形部材から構成したボールねじにおいて、前記ボール循環部材は該ボール循環部材内に形成されたボール循環路に概ね沿った分割面によって複数に分割されていると共に二つのタング部を有し、前記タング部は前記分割面により分割されていないことを特徴とする。
請求項９の発明は、請求項８記載のボールねじにおいて、前記ボール循環部材が前記ナットに止めねじにより固定されていることを特徴とする。
請求項１０の発明は、請求項９記載のボールねじにおいて、前記止めねじの座面に金属製のカラーを設けたことを特徴とする。

本発明に係るボールねじによれば、ボール循環路と接続面との交差角度を９０°未満、好ましくは４５°以下としたことにより、樹脂成形部材の接続面がボール循環路と直角に交差するものと比較して、ボールと衝突するような段差がボール循環路と接続面との交差部分に発生することを抑えることができる。したがって、ボール循環路と接続面との交差部分に発生した段差によって振動や騒音が発生することを抑制することができる。

以下、本発明の第１の実施形態について図１〜図５を参照して説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係るボールねじのボール循環部材を示す平面図、図２はその底面図であり、図１及び図２に示すように、ボール循環部材７は二つの樹脂成形部材１０から構成されている。これらの樹脂成形部材１０は夫々二つの循環路分割面１０１（図３〜図５参照）を有しており、ボール循環部材７の内部に形成されたボール循環路９は、図４に示すように、樹脂成形部材１０の循環路分割面１０１により半円形の断面形状に分割されている。

各樹脂成形部材１０には、図３〜図５に示すように、二つの循環路分割面１０１を相互に接続する接続面（ねじれ面）１０２が設けられている。この接続面１０２はボール循環路９と交差するように樹脂成形部材１０に設けられており、ボール循環路９と接続面１０２との交差角度は、図３に示すように、９０°未満、好ましくは４５°以下となっている。循環路分割面１０１と接続面１０２は、樹脂成形部材１０の合せ面１０３（図５参照）を構成している。

ボール循環部材７は二つのタング部７２（図２参照）と、これらのタング部７２と各々対向する二つの非タング部７３とを有しており、ボール循環部材７の内部に形成されたボール循環路９は、樹脂成形部材１０の合せ面１０３によりタング部７２と非タング部７３との間で半円形の断面形状に分割されている。すなわち、タング部７２は合せ面１０３によって分割されていない。

このように構成される本発明の第１の実施形態では、ボール循環路９と接続面１０２との交差角度を９０°未満、好ましくは４５°以下としたことで、樹脂成形部材１０の接続面１０２がボール循環路９と直角に交差するものと比較して、ボールと衝突するような段差がボール循環路９と接続面１０２との交差部分に発生することを抑えることができる。したがって、ボール循環路９と接続面１０２との交差部分に発生した段差によって振動や騒音が発生することを抑制することができる。

次に、本発明の第２の実施形態について図６〜図１０を参照して説明する。
図６は本発明の第２の実施形態に係るボールねじのボール循環部材を示す平面図で、図７はその底面図である。図６及び図７に示すように、ボール循環部材７は二つの樹脂成形部材１１から構成されており、これら樹脂成形部材１１の合せ部分には、ボールを循環させるためのボール循環路９が形成されている。

ボール循環路９は二つの湾曲部９１，９２（図１０参照）と、これらの湾曲部９１，９２を繋ぐ直線状の接続部９３とからなり、各樹脂成形部材１１には、図８〜図１０に示すように、湾曲部９１，９２および接続部９３をボール循環路９の中心線に沿って二つに分割する三つの平面状の分割面１１１，１１２，１１３がそれぞれ設けられている。また、各各樹脂成形部材１１には、図９に示すように、分割面１１１と分割面１１３とを繋ぐ曲面Ｒ１と、分割面１１２と分割面１１３とを繋ぐ曲面Ｒ４とが設けられている。
なお、ボール循環部材７は二つのタング部７２（図７参照）と、これらのタング部７２と各々対向する二つの非タング部７３とを有しており、ボール循環部材７の内部に形成されたボール循環路９は、樹脂成形部材１０の分割面１１１，１１２，１１３及び曲面Ｒ１，Ｒ４によりタング部７２と非タング部７３との間で分割されている。

このように構成される本発明の第２の実施形態では、ボール循環路９の湾曲部９１，９２および接続部９３をボール循環路９の中心線に沿って二つに分割する分割面１１１，１１２，１１３及び曲面Ｒ１，Ｒ４を各樹脂成形部材１１に設けたことにより、ボール循環路９の湾曲部９１，９２および接続部９３をボール循環路９の中心線に沿って二つに分割することができる。したがって、ボール循環路９の湾曲部９１，９２および接続部９３がボール循環路９の中心線に沿って分割されていないものと比較して、二つの樹脂成形部材１０の合せ部分に隙間が発生することを抑制できるので、樹脂成形部材１０の合せ部分から潤滑剤が漏洩したり、異物が侵入したりすることを防止することができる。また、ボール循環路９の湾曲部９１，９２および接続部９３をボール循環路９の中心線に沿って二つに分割したことで、ボールと衝突するような段差がボール循環路９に発生することを抑制することができる。

次に、本発明の第３の実施形態について図１１〜図１５を参照して説明する。
図１１は本発明の第３の実施形態に係るボールねじのボール循環部材を示す平面図で、図１２はその底面図である。図１１及び図１２に示すように、ボール循環部材７は二つの樹脂成形部材１１から構成されており、これら樹脂成形部材１１の合せ部分には、ボールを循環させるためのボール循環路９が形成されている。

ボール循環路９は二つの湾曲部９１，９２（図１５参照）と、これらの湾曲部９１，９２を繋ぐ直線状の接続部９３とからなり、各樹脂成形部材１１には、湾曲部９１，９２および接続部９３をボール循環路９の中心線に沿って二つに分割する三つの平面状の分割面１１１，１１２，１１３がそれぞれ設けられている。また、各各樹脂成形部材１１には、図１５に示すように、分割面１１１と分割面１１３とを繋ぐ曲面Ｒ１と、分割面１１２と分割面１１３とを繋ぐ曲面Ｒ４とが設けられている。
なお、ボール循環部材７は二つのタング部７２（図１２参照）と、これらのタング部７２と各々対向する二つの非タング部７３とを有しており、ボール循環部材７の内部に形成されたボール循環路９は、樹脂成形部材１０の分割面１１１，１１２，１１３によりタング部７２と非タング部７３との間で分割されている。

このように構成される本発明の第３の実施形態では、ボール循環路９の湾曲部９１，９２および接続部９３をボール循環路９の中心線に沿って二つに分割する分割面１１１，１１２，１１３及び曲面Ｒ１，Ｒ４を各樹脂成形部材１１に設けたことにより、ボール循環路９の湾曲部９１，９２および接続部９３をボール循環路９の中心線に沿って二つに分割することができる。したがって、ボール循環路９の湾曲部９１，９２および接続部９３がボール循環路９の中心線に沿って分割されていないものと比較して、二つの樹脂成形部材１０の合せ部分に隙間が発生することを抑制できるので、樹脂成形部材１０の合せ部分から潤滑剤が漏洩したり、異物が侵入したりすることを防止することができる。また、ボール循環路９の湾曲部９１，９２および接続部９３をボール循環路９の中心線に沿って二つに分割したことで、ボールと衝突するような段差がボール循環路９に発生することを抑制することができる。

図１６は本発明の第４の実施形態を示す図であり、この第４の実施形態が前述した第１〜第３の実施形態と異なる点は、ボール循環部材７をナット３に固定する止めねじ８の固定座に金属製のカラー１２を設けた点である。このように、ボール循環部材７をナット３に固定する止めねじ８の固定座に金属製のカラー１２を設けることによって、止めねじ８の締付け力がボール循環部材７のクリープ変形によって緩むことを防止することができる。この場合、カラー１２はボール循環部材７に組み込んだり、嵌め込んだりする構造であってもよいし、あるいはインサート成形によってカラー１２とボール循環部材７とを一体化した構造であってもよい。また、カラー１２と止めねじ８との間にワッシャー等を介在させてもよい。

なお、上述した第１の実施形態ではボールすくい上げ部７１の形状を円柱形状としたものを例示したが、図１７に示す第５の実施形態のように、ボールすくい上げ部７１の形状を長円形状としてもよい。すなわち、図１７に示す循環部品である樹脂成形部材１０を二つ組み合わせると、すくい上げ部７１の形状は長円形状となる。
また、図１７に示す第５の実施形態のように、ボール循環路９はタング部７１，７２の先端からの長さがボールの直径に対して１／３以上の直線部９４，９５と、この直線部９４，９５に連続する湾曲部９１，９２とを有することが望ましい。これは、ボール循環路９の入口部分及び出口部分が湾曲していると、ボール循環路９の入口部分及び出口部分を転動するボールに遠心力が発生し、ボールに発生した遠心力がタング部に作用して、タング部が損傷するのを防ぐためであり、直線部９４，９５は、ボールの直径に対して１／３以上の長さを有することが好ましい。

また、第１〜第３の各実施形態ではボール循環部材７を止めねじ８にてナット３に固定するようにしたが、押え部材を用いてボール循環部材７をナットに固定するようにしてもよい。図１８は押え部材を用いてナットに固定されるボール循環部材の一例を示す図である。また、第４の実施形態で止めねじ８の緩み止め手段としてカラー１２を用いたが、カラー１２を用いる代わりに、止めねじ８に接着剤や緩み止め剤を塗布してもよい。

本発明の第１の実施形態に係るボールねじのボール循環部材を示す平面図である。 本発明の第１の実施形態に係るボールねじのボール循環部材を示す底面図である。 図１に示す樹脂成形部材の平面図である。 図３に示す樹脂成形部材の側面図である。 図３に示す樹脂成形部材の正面図である。 本発明の第２の実施形態に係るボールねじのボール循環部材を示す平面図である。 本発明の第２の実施形態に係るボールねじのボール循環部材を示す底面図である。 図６に示す樹脂成形部材の平面図である。 図８に示す樹脂成形部材の側面図である。 図８に示す樹脂成形部材の正面図である。 本発明の第３の実施形態に係るボールねじのボール循環部材を示す平面図である。 本発明の第３の実施形態に係るボールねじのボール循環部材を示す底面図である。 図１１に示す樹脂成形部材の平面図である。 図１３のXIV−XIV線に沿う矢視断面図である。 図１３のXV−XV線に沿う矢視断面図である。 本発明の第４の実施形態を示す図である。 本発明の第５の実施形態を示す図である。 本発明の第６の実施形態を示す図である。 従来のボールねじの平面図である。 図１９に示すボールねじの軸方向断面図である。 図１９に示すボールねじの径方向断面図である。 図１９に示すボール循環部材の側面図である。 図２２に示すボール循環部材の底面図である。 図１９のボール循環部材を構成する樹脂成形部材を示す図である。

符号の説明

２ ねじ軸
３ ナット
４ｓ，４ｎ ボールねじ溝
５ ボール転動路
６ ボール
７ ボール循環部材
７１ ボールすくい上げ部
７２ タング部
８ 止めねじ
９ ボール循環路
９１，９２ 湾曲部
９３ 接続部
１０ 樹脂成形部材
１０１ 循環路分割面
１０２ 接続面
１１ 樹脂成形部材
１１１，１１２，１１３ 分割面

Claims (10)

1. ねじ軸またはナットの回転運動に伴って螺旋状のボール転動路を転動するボールを前記ねじ軸の中心を通る平面に対して０°を越え９０°以下の掬い上げ角度で且つ前記ボールの中心の軌道螺旋に対して概ね接線方向に掬い上げて循環させるボール循環部材を、前記ボール循環部材内に形成されたボール循環路を分割する二つの循環路分割面と、これらの循環路分割面を相互に接続する接続面とからなる合せ面を有する二つの樹脂成形部材から構成したボールねじにおいて、
   前記ボール循環路と前記接続面との交差角度を９０°未満としたことを特徴とするボールねじ。
2. 前記合せ面は平面、曲面、ねじれ面のうち少なくとも二つの面を連続した面で構成されていることを特徴とする請求項１記載のボールねじ。
3. 請求項１又は２記載のボールねじにおいて、前記ボール循環路と前記接続面との交差角度を４５°以下としたことを特徴とするボールねじ。
4. 前記ボール循環部材は二つのタング部を有し、前記タング部は前記樹脂成形部材の循環路分割面により分割されていないことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のボールねじ。
5. 前記ボール循環路は前記タング部の先端からの長さが前記ボールの直径に対して１／３以上の直線部と、この直線部に連続する湾曲部とを有することを特徴とする請求項４記載のボールねじ。
6. 前記ボール循環部材は前記ナットに止めねじにより固定されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載のボールねじ。
7. 請求項６記載のボールねじにおいて、前記止めねじの座面に金属製のカラーを設けたことを特徴とするボールねじ。
8. ねじ軸またはナットの回転運動に伴って螺旋状のボール転動路を転動するボールを前記ねじ軸の中心を通る平面に対して０°を越え９０°以下の掬い上げ角度で且つ前記ボールの中心の軌道螺旋に対して概ね接線方向に掬い上げて循環させるボール循環部材を複数の樹脂成形部材から構成したボールねじにおいて、
   前記ボール循環部材は該ボール循環部材内に形成されたボール循環路に概ね沿った分割面によって複数に分割されていると共に二つのタング部を有し、前記タング部は前記分割面により分割されていないことを特徴とするボールねじ。
9. 前記ボール循環部材は前記ナットに止めねじにより固定されていることを特徴とする請求項８記載のボールねじ。
10. 請求項９記載のボールねじにおいて、前記止めねじの座面に金属製のカラーを設けたことを特徴とするボールねじ。

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