JP2007046689A - ボールねじ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ボールねじ装置に設けられた分割されたリターンチューブの曲折部の強度を確保する手段を提供する。
【解決手段】外周面に螺旋状の軸軌道溝3を形成したねじ軸2と、内周面に軸軌道溝3に対向するナット軌道溝5を形成したナット4と、軸軌道溝3とナット軌道溝5とで形成される負荷路と、負荷路の両端を連通する曲折した連通路7aを形成したリターンチューブ7と、リターンチューブ7をナット4に固定する押え具10と、負荷路と連通路7aとで形成される循環路を循環する複数のボール6とを備えたボールねじ装置1のリターンチューブ7をボール6の循環方向に沿って2つに分割し、このリターンチューブ7の連通路7aの両側の曲折部8までを覆い、リターンチューブ7を嵌合する嵌合溝11と、曲折部8に配置された補強部16とを押え具10に形成する。
【選択図】 図1
【解決手段】外周面に螺旋状の軸軌道溝3を形成したねじ軸2と、内周面に軸軌道溝3に対向するナット軌道溝5を形成したナット4と、軸軌道溝3とナット軌道溝5とで形成される負荷路と、負荷路の両端を連通する曲折した連通路7aを形成したリターンチューブ7と、リターンチューブ7をナット4に固定する押え具10と、負荷路と連通路7aとで形成される循環路を循環する複数のボール6とを備えたボールねじ装置1のリターンチューブ7をボール6の循環方向に沿って2つに分割し、このリターンチューブ7の連通路7aの両側の曲折部8までを覆い、リターンチューブ7を嵌合する嵌合溝11と、曲折部8に配置された補強部16とを押え具10に形成する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、工作機械や産業機械、半導体製造装置、射出成形機、プレス成形機、精密機械等の機械装置の移動台の位置決め用や搬送用、動力伝達用の送り機構等に用いられるボールねじ装置に関する。
一般に、射出成形機やプレス成形機等の比較的大型で、かつ高荷重で用いられる機械装置に組込まれたボールねじ装置は、瞬間的に高負荷となる短いストロークで使用され、最大負荷が作用した状態で一旦停止し、その後に逆作動する往復運動の厳しい条件下で使用される。
このような用途に用いられるボールねじ装置には、ボールねじ装置を組み込んだ機械装置の剛性不足等によりねじ軸とナットとの間にこじりモーメント荷重が作用し、こじりモーメント荷重が作用した状態でボールねじ装置を作動させると、ボールの公転速度が負荷路内で異なり、ボールが連通路内で詰まって玉詰りが生じ、連通路を左右に押し拡げようとする力および連通路を押し上げようとする力(これらの力を「開拡力」という。)が作用する。
このような用途に用いられるボールねじ装置には、ボールねじ装置を組み込んだ機械装置の剛性不足等によりねじ軸とナットとの間にこじりモーメント荷重が作用し、こじりモーメント荷重が作用した状態でボールねじ装置を作動させると、ボールの公転速度が負荷路内で異なり、ボールが連通路内で詰まって玉詰りが生じ、連通路を左右に押し拡げようとする力および連通路を押し上げようとする力(これらの力を「開拡力」という。)が作用する。
また、ボールねじ装置の連通路は、通常負荷路からボールを掬い上げた後に、曲折部、直線部、曲折部を経由して負荷路にボールを戻す2箇所に曲折部を有するU字状の形状に形成されているので、玉詰りが生ずると連通路の曲折部に大きな開拡力が作用し、その力は連通路の中で最も大きなものとなる。
このような開拡力の影響を避けるためには、連通路を形成するリターンチューブを金属チューブを折り曲げて一体に成形することが有効であるが、金属チューブを一つ一つ曲げ加工して製作しなければならず、製作コストが増大することになるので、リターンチューブをボールの循環方向に2分割して形成することが行われている。
このような開拡力の影響を避けるためには、連通路を形成するリターンチューブを金属チューブを折り曲げて一体に成形することが有効であるが、金属チューブを一つ一つ曲げ加工して製作しなければならず、製作コストが増大することになるので、リターンチューブをボールの循環方向に2分割して形成することが行われている。
このような、2分割されたリターンチューブを備えた従来のボールねじ装置は、ねじ軸の外周面に螺旋状に形成した軸軌道溝と、ナットの内周面に形成した軸軌道溝に対向するナット軌道溝とで負荷路を形成し、この負荷路の両端を曲折した連通路を形成したリターンチューブで連結して循環路を形成し、この循環路を循環する複数のボールによりねじ軸とナットとを螺合させて構成し、ボールの循環方向に沿って2分割にした一対の半割チューブでリターンチューブを形成し、このリターンチューブの中央部を押え具で挟み付け、半割チューブ同士を押圧してボールによる開拡力に対するリターンチューブの強度を確保している。(例えば、特許文献1参照。)。
登録実用新案第3097525号公報(第4頁段落0012−第5頁段落0022、第4図)
しかしながら、上述した従来の技術においては、リターンチューブの中央部を押え具で挟み付けているため、玉詰りが生じたときに最も大きな開拡力が生ずる曲折部のリターンチューブの合せ部が押し拡げられてしまった場合には、ボールの循環が妨げられ、循環不良が生じてボールねじ装置に損傷が生ずる場合があるという問題がある。
このことは、結果としてボールねじ装置の寿命を低下させることになる。
このことは、結果としてボールねじ装置の寿命を低下させることになる。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、分割されたリターンチューブの曲折部の強度を確保する手段を提供することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決するために、外周面に螺旋状の軸軌道溝を形成したねじ軸と、内周面に前記軸軌道溝に対向するナット軌道溝を形成したナットと、前記軸軌道溝とナット軌道溝とで形成される負荷路と、該負荷路の両端を連通する曲折した連通路を形成した連通部材と、該連通部材を前記ナットに固定する押え具と、前記負荷路と連通路とで形成される循環路を循環する複数のボールとを備えたボールねじ装置において、前記連通部材を、前記ボールの循環方向に沿って少なくとも2つに分割した連通部材とし、該連通部材の前記連通路の両側の曲折部までを覆い、該連通部材を嵌合する嵌合溝と、前記曲折部に配置された補強部とを、前記押え具に形成したことを特徴とする。
これにより、本発明は、押え具の補強部により曲折部の強度を確保することができ、連通路に玉詰りが生じて曲折部に大きな開拡力が作用したとしても、連通部材の合せ部が押し拡げられることを防止してボールねじ装置の長寿命化を図ることができるという効果が得られる。
以下に、図面を参照して本発明によるボールねじ装置の実施例について説明する。
図1は実施例1のボールねじ装置を示す上面図、図2は実施例1のボールねじ装置を示す断面図、図3は実施例1の押え具を示す上面図、図4は図3のA方向矢視図、図5は実施例1の押え具の取付状態を示す側面図、図6は実施例1のリターンチューブの取付状態を示す断面図である。
図1、図2において、1はボールねじ装置である。
図1、図2において、1はボールねじ装置である。
2はボールねじ装置1のねじ軸であり、合金鋼等の鋼材で製作された棒状部材であって、その外周面には略半円弧状断面形状の軸軌道溝3が所定のリードで螺旋状に形成されている。
4はボールねじ装置1のナットであり、合金鋼等の鋼材で製作された円筒状部材であって、その内周面には軸軌道溝3と対向する略半円弧状断面形状のナット軌道溝5が軸軌道溝3と同じリードで形成されている。
4はボールねじ装置1のナットであり、合金鋼等の鋼材で製作された円筒状部材であって、その内周面には軸軌道溝3と対向する略半円弧状断面形状のナット軌道溝5が軸軌道溝3と同じリードで形成されている。
6はボールであり、合金鋼等の鋼材で製作された球体であって、軸軌道溝3とナット軌道溝5とで形成される負荷路を転動してねじ軸2とナット4を螺合させる。
7は連通部材としてのリターンチューブであり、鋼材等の金属材料を用いた金属プレス加工や樹脂材料を用いた射出成形等で製作され、ボール6が移動可能な直径を有する連通路7a(図6参照)を形成した2箇所に曲折部8を有する略U字状の管であって、ナット4の外周面の一部を軸方向に切欠いた平面4aに設けられたナット軌道溝5に連通する嵌合穴にその両端部が嵌合して押え具10により固定される。
7は連通部材としてのリターンチューブであり、鋼材等の金属材料を用いた金属プレス加工や樹脂材料を用いた射出成形等で製作され、ボール6が移動可能な直径を有する連通路7a(図6参照)を形成した2箇所に曲折部8を有する略U字状の管であって、ナット4の外周面の一部を軸方向に切欠いた平面4aに設けられたナット軌道溝5に連通する嵌合穴にその両端部が嵌合して押え具10により固定される。
これにより、負荷路の両端部は連通路7aにより連結され、ボール6が循環する循環路が形成される。
本実施例のリターンチューブ7は、ボール6の循環方向に沿って縦方向(図1における紙面の直交方向をいう。)に2つに分割されて形成され、その半割チューブを合せ部9で合せて一つのリターンチューブ7としたときに、その内面が連通路7aとして機能するように構成されている。
本実施例のリターンチューブ7は、ボール6の循環方向に沿って縦方向(図1における紙面の直交方向をいう。)に2つに分割されて形成され、その半割チューブを合せ部9で合せて一つのリターンチューブ7としたときに、その内面が連通路7aとして機能するように構成されている。
押え具10は、図3、図4に示すように鋼板等の金属材料を金属板金プレス加工等により折り曲げて、図1、図5に示すようにリターンチューブ7の連通路7aの両側の曲折部8を含む全長を覆い、半割チューブを合せ部9で合せて一つにした図4に2点鎖線で示すリターンチューブ7の外径が内接する略矩形断面の嵌合溝11と、締結部材としての小ねじ12を挿通させるための取付穴13が設けられた座部14とを形成して製作され、図6に示すように嵌合溝11に半割チューブを合せ部9で合せて一つにしたリターンチューブ7の外径を嵌合した状態でナット4の平面4aに取付けられる。
なお、図5に示すリターンチューブ7は、その外側形状のみを描いたものである。
16は補強部であり、鋼板等の金属材料を金属板金プレス加工等により略コの字状に折り曲げて製作され、押え具10の嵌合溝11に嵌合するリターンチューブ7の連通路7aの曲折部8に相当する位置の外側に配置され、接着等の接合手段により接合されて押え具10と一体に形成される。
16は補強部であり、鋼板等の金属材料を金属板金プレス加工等により略コの字状に折り曲げて製作され、押え具10の嵌合溝11に嵌合するリターンチューブ7の連通路7aの曲折部8に相当する位置の外側に配置され、接着等の接合手段により接合されて押え具10と一体に形成される。
本実施例の補強部16は、図3に示すように上面から見たときにナット4の軸方向の直交方向とボール6の循環方向に沿う方向で形成される平行四辺形となるように形成され、その端部は図4に示すように座部14に達しない形状に形成されている。
なお、補強部16の形成は、押え具10を金属絞り加工により形成するようにし、押え具10の形成と同時に補強部16を一体に形成するようにしてもよい。
なお、補強部16の形成は、押え具10を金属絞り加工により形成するようにし、押え具10の形成と同時に補強部16を一体に形成するようにしてもよい。
また、補強部16を接合する方法は接着に限らず、摩擦力を利用した嵌合、溶接、ねじ固定等であってもよく、接合方法によって限定されるものではない。
18はフランジ部であり、ナット4の外周部に設けられ、フランジ部18に設けたボルト穴により図示しない機械装置の移動台にボルト等で固定される。
上記の循環路には、複数のボール6と所定の量の潤滑剤、例えばグリースが封入され、ねじ軸2を回転させることによってボール6が負荷路を転動しながら循環路を循環してナット4を軸方向に移動させ、ねじ軸2の回転運動がナット4の直線運動に変換される。
18はフランジ部であり、ナット4の外周部に設けられ、フランジ部18に設けたボルト穴により図示しない機械装置の移動台にボルト等で固定される。
上記の循環路には、複数のボール6と所定の量の潤滑剤、例えばグリースが封入され、ねじ軸2を回転させることによってボール6が負荷路を転動しながら循環路を循環してナット4を軸方向に移動させ、ねじ軸2の回転運動がナット4の直線運動に変換される。
上記の構成の作用について説明する。
本実施例のリターンチューブ7は、半割チューブを合せ部9で合せて一つにした状態で
ナット4の平面4aに設けられたナット軌道溝5に連通する嵌合穴にその両端部を嵌合させて取付け、押え具10の嵌合溝11をリターンチューブ7の外径に嵌合させた後に、座部14の取付穴13に小ねじ12を挿通し、平面4aに締結してナット4に固定される。
本実施例のリターンチューブ7は、半割チューブを合せ部9で合せて一つにした状態で
ナット4の平面4aに設けられたナット軌道溝5に連通する嵌合穴にその両端部を嵌合させて取付け、押え具10の嵌合溝11をリターンチューブ7の外径に嵌合させた後に、座部14の取付穴13に小ねじ12を挿通し、平面4aに締結してナット4に固定される。
このとき、押え具10のリターンチューブ7の連通路7aの両側の曲折部8に相当する位置には補強部16が形成され、曲折部8の強度が確保されているので、連通路7aに玉詰りが生じて曲折部8に大きな開拡力が作用したとしても、リターンチューブ7の合せ部9が押し拡げられることはなく、ボールねじ装置1に損傷が生ずることはない。
また、リターンチューブ7を分割して金属プレス加工や射出成形により形成するので、リターンチューブ7の加工を容易にしてその製造におけるコストを低減させることができる。
また、リターンチューブ7を分割して金属プレス加工や射出成形により形成するので、リターンチューブ7の加工を容易にしてその製造におけるコストを低減させることができる。
なお、本実施例の補強部16を配置する位置はリターンチューブ7の連通路7aの曲折部8の全てを覆うように配置する必要はなく、曲折部8の一部を含むように配置すれば足りる。
また、リターンチューブ7を嵌合する嵌合溝11は、リターンチューブ7の全長を覆うとして説明したが、曲折部8の全てを覆う必要はなく、曲折部8の一部までを覆うようにすれば足りる。要は補強部16を形成することができる長さとすればよい。
また、リターンチューブ7を嵌合する嵌合溝11は、リターンチューブ7の全長を覆うとして説明したが、曲折部8の全てを覆う必要はなく、曲折部8の一部までを覆うようにすれば足りる。要は補強部16を形成することができる長さとすればよい。
以上説明したように、本実施例では、リターンチューブをボールの循環方向に沿って2つに分割し、押え具に形成したリターンチューブの連通路の両側の曲折部までを覆う嵌合溝に嵌合させ、押え具に形成した補強部をリターンチューブの曲折部に配置するようにしたことによって、押え具の補強部により曲折部の強度を確保することができ、連通路に玉詰りが生じて曲折部に大きな開拡力が作用したとしても、リターンチューブの合せ部が押し拡げられることを防止してボールねじ装置の長寿命化を図ることができる。
なお、本実施例においては、連通部材はリターンチューブ7であるとして説明したが、連通部材は前記に限らず、図7に示す形態であってもよい。
図7において、19は連通部材としての連通ブロックであり、上記リターンチューブ7と同様の両側に曲折部8を有する連通路7aが形成されており、その曲折部8間の断面形状はリターンチューブ7の外径と略同等の直径を有する半円弧とその両端部を半円弧の接線方向に伸張させたアーチ型に形成され、その側面は矩形または図5に破線で示すリターンチューブ7の外側形状と同様に両側の上方の角部が略1/4円弧状に形成された矩形に形成されている。
図7において、19は連通部材としての連通ブロックであり、上記リターンチューブ7と同様の両側に曲折部8を有する連通路7aが形成されており、その曲折部8間の断面形状はリターンチューブ7の外径と略同等の直径を有する半円弧とその両端部を半円弧の接線方向に伸張させたアーチ型に形成され、その側面は矩形または図5に破線で示すリターンチューブ7の外側形状と同様に両側の上方の角部が略1/4円弧状に形成された矩形に形成されている。
また、連通ブロック19の連通路7aの両端部は、ナット4の平面4aに設けられたナット軌道溝5に連通する嵌合穴に嵌合する円筒状に形成されており、上記リターンチューブ7と同様にボール6の循環方向に沿って縦方向に2つに分割されて形成され、その半割チューブを合せ部9で合せて一つの連通ブロック19としたときに、その内面が連通路7aとして機能するように構成され、図7に示すように押え具10の嵌合溝11に連通ブロック19の両側面と半円弧面の頂部とを嵌合させた後に、押え具10によりナット4の平面4aに固定される。
このような連結ブロック19は、樹脂材料を用いた射出成形等で製作する場合に有効である。
図8は実施例2の押え具を示す上面図、図9は図8のB方向矢視図、図10は実施例2の押え具の取付状態を示す側面図である。
なお、上記実施例1と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施例の押え具10は、図10に示すように座部14が押え具10の略全長に渡って形成されており、その補強部16はリターンチューブ7の連通路7aの曲折部8に相当する位置に配置され、図8に示すように上面から見たときにナット4の軸方向とその直交方向で形成される矩形となるように形成され、その端部は図9に示すように座部14に達し、かつ座部14に沿うように折り曲げられた折曲げ部20が形成されている。
なお、上記実施例1と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施例の押え具10は、図10に示すように座部14が押え具10の略全長に渡って形成されており、その補強部16はリターンチューブ7の連通路7aの曲折部8に相当する位置に配置され、図8に示すように上面から見たときにナット4の軸方向とその直交方向で形成される矩形となるように形成され、その端部は図9に示すように座部14に達し、かつ座部14に沿うように折り曲げられた折曲げ部20が形成されている。
このように押え具を構成すれば、上記実施例1と同様の効果に加えて、座部に沿う折曲げ部により補強部の剛性を高めて曲折部の強度を更に向上させることができる。
図11は実施例3の押え具を示す上面図、図12は図11のC方向矢視図、図13は実施例3の押え具の取付状態を示す側面図である。
なお、上記実施例1と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施例の押え具10は、座部14が押え具10の略全長に渡って形成されており、その補強部16は図13に示すようにリターンチューブ7の連通路7aの曲折部8に相当する位置に配置され、図11に示すように上面から見たときにボール6の循環方向に沿う方向とその直交方向で形成される矩形となるように形成され、その端部には図12に示すように実施例2と同様の折曲げ部20が形成されている。
なお、上記実施例1と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施例の押え具10は、座部14が押え具10の略全長に渡って形成されており、その補強部16は図13に示すようにリターンチューブ7の連通路7aの曲折部8に相当する位置に配置され、図11に示すように上面から見たときにボール6の循環方向に沿う方向とその直交方向で形成される矩形となるように形成され、その端部には図12に示すように実施例2と同様の折曲げ部20が形成されている。
このように押え具を構成しても、上記実施例2と同様の効果を得ることができる。
図14は実施例3の押え具の他の形態を示す斜視図である。
この形態においては、嵌合溝11の断面形状はリターンチューブ7の外径と略同等の直径を有する半円弧とその両端部を半円弧の接線方向に伸張させたアーチ型の形状に形成されている。
図14は実施例3の押え具の他の形態を示す斜視図である。
この形態においては、嵌合溝11の断面形状はリターンチューブ7の外径と略同等の直径を有する半円弧とその両端部を半円弧の接線方向に伸張させたアーチ型の形状に形成されている。
また、押え具10には、図14に示すように嵌合溝11のボール6の循環方向の中央部をプレス加工等により外側に突出させた補強リブ21と、両方の座部14に形成された補強リブ22が追加されている。
このように、嵌合溝11をアーチ型の断面形状とし、補強リブ21、22を追加すれば、前記の効果と同様の効果に加えて、押え具10の剛性を更に高めることができる。
このように、嵌合溝11をアーチ型の断面形状とし、補強リブ21、22を追加すれば、前記の効果と同様の効果に加えて、押え具10の剛性を更に高めることができる。
なお、上記各実施例においては、リターンチューブは2つに分割するとして説明したが、分割数は2つに限らず、3以上であってもよい。
また、上記各実施例においては、ボールねじ装置のねじ軸を回転させてナットを軸方向に移動させるとして説明したが、ナットを回転させてねじ軸を軸方向に移動させる形式のボールねじ装置に本発明を適用しても同様の効果を得ることができる。
また、上記各実施例においては、ボールねじ装置のねじ軸を回転させてナットを軸方向に移動させるとして説明したが、ナットを回転させてねじ軸を軸方向に移動させる形式のボールねじ装置に本発明を適用しても同様の効果を得ることができる。
1 ボールねじ装置
2 ねじ軸
3 軸軌道溝
4 ナット
4a 平面
5 ナット軌道溝
6 ボール
7 リターンチューブ
8 曲折部
9 合せ部
10 押え具
11 嵌合溝
12 小ねじ
13 取付穴
14 座部
16 補強部
18 フランジ部
19 連通ブロック
20 折曲げ部
21、22 補強リブ
2 ねじ軸
3 軸軌道溝
4 ナット
4a 平面
5 ナット軌道溝
6 ボール
7 リターンチューブ
8 曲折部
9 合せ部
10 押え具
11 嵌合溝
12 小ねじ
13 取付穴
14 座部
16 補強部
18 フランジ部
19 連通ブロック
20 折曲げ部
21、22 補強リブ
Claims (7)
- 外周面に螺旋状の軸軌道溝を形成したねじ軸と、内周面に前記軸軌道溝に対向するナット軌道溝を形成したナットと、前記軸軌道溝とナット軌道溝とで形成される負荷路と、該負荷路の両端を連通する曲折した連通路を形成した連通部材と、該連通部材を前記ナットに固定する押え具と、前記負荷路と連通路とで形成される循環路を循環する複数のボールとを備えたボールねじ装置において、
前記連通部材を、前記ボールの循環方向に沿って少なくとも2つに分割した連通部材とし、
該連通部材の前記連通路の両側の曲折部までを覆い、該連通部材を嵌合する嵌合溝と、前記曲折部に配置された補強部とを、前記押え具に形成したことを特徴とするボールねじ装置。 - 請求項1において、
前記連通部材を、樹脂材料で形成したことを特徴とするボールねじ装置。 - 請求項1において、
前記連通部材を、金属材料で形成したことを特徴とするボールねじ装置。 - 請求項1において、
前記連通部材を、金属材料を用いた金属プレス加工により製作したことを特徴とするボールねじ装置。 - 請求項1において、
前記連通部材を、樹脂材料を用いた射出成形により製作したことを特徴とするボールねじ装置。 - 請求項1から請求項4または請求項5において、
前記押え具を、金属材料を用いた金属板金プレス加工により製作したことを特徴とするボールねじ装置。 - 請求項1から請求項4または請求項5において、
前記押え具を、金属材料を用いた金属絞り加工により製作したことを特徴とするボールねじ装置。
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JP2009121563A (ja) * | 2007-11-13 | 2009-06-04 | Nsk Ltd | チューブ押え具およびそれを用いたボールねじ装置 |
JP2012112432A (ja) * | 2010-11-24 | 2012-06-14 | Nsk Ltd | リターンチューブ及びその製造方法、並びにボールねじ |
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2005
- 2005-08-09 JP JP2005231250A patent/JP2007046689A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
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