JP2007046689A - ボールねじ装置 - Google Patents

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

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。

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、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

実施例１のボールねじ装置を示す上面図 実施例１のボールねじ装置を示す断面図 実施例１の押え具を示す上面図 図３のＡ方向矢視図 実施例１の押え具の取付状態を示す側面図 実施例１のリターンチューブの取付状態を示す断面図 実施例１の連通部材の他の形態を示す断面図 実施例２の押え具を示す上面図 図８のＢ方向矢視図 実施例２の押え具の取付状態を示す側面図 実施例３の押え具を示す上面図 図１１のＣ方向矢視図 実施例３の押え具の取付状態を示す側面図 実施例３の押え具の他の形態を示す斜視図

符号の説明

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

Claims (7)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。