JP2007255609A - ボールスクリュー回流装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ナットの予圧を調整でき、ナットのボール溝を研磨しやすく、かつエンド転向式ナットの独立した循環ループにおいて、押されるボールが少なくなって循環抵抗力が倍増されるのを避けることができ、各ボール負荷域におけるボール数は大きく異ならないボールスクリュー回流装置を提供する。
【解決手段】 本発明のボールスクリュー回流装置は、少なくとも一つの回流装置を利用して、ナットの中央に組み付けた両回流チャネルを含み、ナットの両端面にそれぞれ単一の回流路を設けたエンド偏向子が備えられ、この組合せによりナットのボール溝を少なくとも両独立したボール循環ループに分け、ナットの長さは長くせずに複数のボール循環を行うことができ、さらにオフセット予圧方式によりナットの予圧力を調整することも可能である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ボールスクリュー回流装置に関し、特に両回流チャネルとナットの両端面にあるエンド偏向子とからなる少なくとも一つの回流装置を利用し、ナットがオフセット予圧調整方式で行えるものに関する。

従来のボールスクリューは、ボールスクリューの回流装置として回流チューブ（ｒｅｔｕｒｎ ｔｕｂｅ）または回流キャップ（ｒｅｔｕｒｎ ｃａｐ）を使用することは殆どである。これらの従来回流装置を使用することでボールスクリューは、ダブルナットまたはオフセット（ｏｆｆｓｅｔ）などの方式により予圧力を設計し、ボールスクリューの剛性を向上することができる。エンド偏向子（ｅｎｄ ｄｅｆｌｅｃｔｏｒ）式の回流装置は、相対的に新しい設計（例えば、特許文献１参照）で、ボールスクリューのナットの両端に設置されたエンド偏向子を使用してナット上の両エンド偏向子に接続する回流通孔（ｒｅｔｕｒｎ ｈｏｌｅ）に合わせて、ボールスクリュー中のボールがナットのボール溝、エンド偏向子及び回流通孔の間に循環運動することができる。しかし、このようなエンド偏向子式の回流装置では、すべてのボールは同一の循環ループに運動しているため、ボールスクリューの剛性を向上させるには、オフセット方式を使用して予圧力を設計することは相応しくない。

また、図７及び図７（Ａ）に示すように、改良的なエンド偏向子式の回流設計（例えば、特許文献２参照）は、その設計として単一のナット７内にオフセット予圧調整方式を利用してボールスクリュー中のボール溝を三つの領域に分け、その両側の領域はボールの負荷域７ｂで、中間の短い領域はボールの無負荷域７ａである。前記のボール無負荷域７ａのボール溝の溝郭が拡大され、ボールは、ボール溝のボール無負荷域７ａ間に間隙のある領域を形成すると共に、間隙をもったこの領域を利用してボール溝のガイドウェイを変更させ、ボール溝のガイドウェイが不連続でなくなり、そして、大きくなったり小さくなったりするオフセット値により、両側のボール負荷域７ｂにおけるボールは、オフセット予圧を受けることになる。

図７Ａに示すように、この方式のスクリューのガイドウェイは、一定に維持され、そのナットのボール溝上には、両ボール負荷域７ｂの間にＱ値のガイドウェイがオフセットされ、当該オフセット方式を用いて予圧力を設計することによって、ボールスクリューの剛性を向上され得る。しかし、前記のようなボールスクリューのオフセット予圧方式にも、以下、三つの問題を生じてくる。問題の一：ナットのボール溝を三つの領域に分ける必要があると同時に、ボール無負荷域７ａのボール溝の溝郭を拡大させるには、ボール溝の研磨過程において段階的な研磨方式を使用する必要があるため、研磨上不便である。問題の二：ボール無負荷域７ａのボール溝の溝郭が拡大され、ボールとボール溝間にある間隙により、この領域のボールが押圧される方式で押され、ボール間が押されて衝突する問題がある。問題の三：ナットの長さが長く、全てのボールが同一の循環ループに有しており、一本のボールループにおいて同時に押され、かつ連結しているボールが多い（例えば、回流通孔中のボール）ので、循環する抵抗力が倍増され、また両ボールの負荷域７ｂにおけるボール数も大きく異なっている。

以上の各問題を同時に解決することは不可能であるため、今までのボールスクリューの回流装置をさらに改良して精進させる必要があると考える。
米国特許第５４９２０３６号公報 特開２００２−２２７９５６号公報

本発明は、ボールスクリュー回流装置を提供することを目的とし、そのエンド偏向子式ナットに少なくとも二つ以上の独立したボールの循環ループを形成可能で、ナットに複数本のボール循環を形成し、オフセット予圧方式を使用してナットの予圧を調整することができる。また、ナットのボール溝を研磨しやすく、かつエンド転向式ナットの独立した循環ループにおいて、押されるボールが少なくなって循環抵抗力が倍増される問題を避けることができる。さらに、各ボール負荷域におけるボール数は大きく異ならないようにする。

前記の目的を達成するために、本発明が使用する回流装置は、ナットの中央部に組付けた両回流チャネルを含む。この両回流チャネルは前記のエンド偏向子及びナットのボール溝に合せてボール溝が少なくとも両独立したボール循環ループに形成され、ナットはオフセット予圧方式を使用してナットの予圧力を調整することができる。

前記の両回流チャネルを備えた回流装置は、その両側にそれぞれ曲面を備え、ナットにおけるボール溝の形成したガイドウェイが小さければ、その回流装置は、孔溝の加工により隣接した溝が完全でない場合、回流装置の両側の曲面を利用してナット上の不完全なる溝を充填することは可能である。

本発明における下記の実施方式の説明または図面を参照することによって、本発明の特徴及び技術内容をより理解することができる。但し、この実施方式及び図面は、単なる説明または参考するために用いられるもので、本発明に対して如何なる制限をするものではない。

図１は、本発明のボールスクリュー回流装置の分解斜視図である。図に示すように、ボールスクリューのナット１は、スクリュー２上に嵌められ、ボール３がその間に回転するように相対動される。ナット１の内径にはスクリュー２に合わせるボール溝１ｅを備え、ボール３は、回流チャネル内に回転することができる。

本発明のボールスクリュー回流装置は、少なくとも一つの回流装置４を利用してナット１の中央部の径方向の孔溝１ｃ中に組み付けられた両回流チャネル４ａを含む。回流装置４は、径方向の孔溝１ｃに挿入された後、その回流チャネル４ａをナット１の回流通孔１ａに合わせ、そして、ねじ溝４ｂをナット１のねじ溝１ｂに合わせて、ボルト（図示せず）によりその間を貫通して回流装置４とナット１とを固定することにより、便利に組成できる。また、ナット１の両端面にそれぞれ単一回流路をもったエンド偏向子５が挿設され、両エンド偏向子５により回流装置４及びナット１のボール溝１ｅに合わせて両独立したボール循環ループを組成し、ボール３がそれぞれの間に運動することができる。

前記のように、ボール３は、それぞれ両独立したボール循環ループ間を運動することができるため、オフセット予圧方式を利用してナット１の予圧力を調整することは可能である。

図２Ａ乃至図２Ｃは、本発明の回流装置の異なった角度から見た図である。図は、それぞれ、図２Ａは回流装置要素の正面図で、図２Ｂは回流装置の背面図で、図２Ｃは回流装置の分解斜視図である。

これらの三つの図面により、本発明の回流装置４の外形は、略円弧状を成しており、回流装置４上に平滑な曲面４ｃが設けられ、この平滑な曲面４ｃは、回流装置４がナット１の外径表面に突出しないようにナット１の外径に合わせることになる。また、回流装置４は、両回流チャネル４ａを含み、回流チャネル４ａ上にねじ溝４ｂが設けられる。前記の回流チャネル４ａは、ボール溝１ｅとナット１の回流チャネル１ａとを連通するために用いられ、ねじ溝４ｂは、回流装置４を固定するために用いられる。固定方式としては、まず回流装置４とナット１の径方向の孔溝１ｃとを嵌合してナット６でねじ溝４ｂの方向に沿いながら回流装置４をナット１上に締付ける（図３を参照する）。そのようにして、回流装置４の両回流チャネル４ａのガイド経路４ｄにより、ボール３は、図１におけるナット１の回流通孔１ａに順調に入り循環を完成する。図２Ｂ上に両回流チャネル４ａとボール溝１ｅとの接続領域は溝の接続口４ｅである。本発明としての設計は、この両溝の接続口４ｅをできるだけ接近させ、ボール溝１ｅに多くの領域はボールが接触しない領域であることを避け、よって、オフセット予圧を設計してもより好まれる負荷能力が得られる。また、両溝の接続口４ｅは十分に接近しており、両もののねじ経路は明らかでないため、互いに直線に配列している。

図４Ａは、本発明の回流装置が備えたナット溝を充填した状態を示す斜視図であり、図４Ｂは、本発明の回流装置の両側の溝の曲面を示す斜視図である。

図に、前記両回流チャネル４ａを備えた回流装置４を示し、両側にそれぞれ溝曲面４ｅを備える。ナット１のボール溝１ｅのガイドウェイが小さく回流装置の加工により隣接した溝１ｅが完全でない場合、回流装置４の両側の溝の曲面４ｅを利用してナット１の不完全なる溝の曲面１ｅを充填することができる。

図５は、本発明の実施例の斜視図である。オフセット予圧調整方式とは、ナット１のボール溝１ｅを少なくとも２つの独立したボール循環ループに分け、そして両独立したボール循環ループが相対的な偏移を有することは可能である。図の右側に陰をつけたボール３及び左側に陰をつけないボールではそれぞれ独立したボール循環ループに属しているので、この２つのものはオフセット予圧方式を使用することにより、その間に予圧力を生じさせ、ナットの剛性を向上することができる。

図６は、本発明の他の実施例の斜視図である。ナット１の長さがより長く形成された場合、両回流装置４を利用してナット１に多く（三つ）のボール循環ループを形成できる目的とする。

前記を総して、本発明のボールスクリューの回流装置は、産業の利用に大量提供することは可能で、かつ産業価値も高く、確かな新規性を備え、また如何なる公開書類または展示会にも開示されていないため、新規性及び進歩性の法定的な発明要件として十分に符合しているので、法により特願を提出して審査により許可されるべきである。

本発明のボールスクリュー回流装置の分解斜視図。 本発明の回流装置の正面図。 本発明の回流装置の背面図。 本発明の回流装置の分解斜視図。 本発明のボールスクリュー回流装置の組合状態を示す図。 本発明のボールスクリュー回流装置のナット溝を充填した状態を示す斜視図。 本発明のボールスクリュー回流装置の両側の溝の曲面を示す斜視図。 本発明の実施例の斜視図。 本発明の他の実施例の斜視図。 従来のボールスクリュー回流装置の断面図。 従来のボールスクリューオフセット予圧の断面図。

符号の説明

１ ナット １ａ 回流通孔
１ｂ ねじ溝 １ｃ 径方向の孔溝
１ｅ スクリュー溝
２ スクリュー ３ ボール
４ 回流装置 ４ａ 回流チャネル
４ ねじ溝 ４ｃ 平滑曲面
４ｄ ガイド経路 ４ｅ 溝の曲面
４ｅ 溝の接続口
５ エンド偏向子 ６ ボルト
７ 単一ナット ７ａ ボール負荷域
７ｂ ボールの無負荷域

Claims (5)

1. ボールスクリューのナットがスクリュー上に嵌められ、ボールがその間に回転することによって相対動され、ナットの内径にスクリューに合せたボール溝を備え、ナットの両端面にそれぞれ単一回流チャネルを設けたエンド偏向子を備え、ボールがボール溝とエンド偏向子との間に回転するボールスクリュー回流装置において、
   前記回流装置は、ナットの中央部に組付けた両回流チャネルを含み、この両回流チャネルが前記のエンド偏向子及びナットのボール溝に合せてボール溝が少なくとも２つの独立したボール循環ループに形成され、ナットはオフセット予圧方式を使用してナットの予圧力を調整することができることを特徴とするボールスクリュー回流装置。
2. 前記回流装置の回流チャネルは、ナットのボール溝に接続することを特徴とする請求項１記載のボールスクリュー回流装置。
3. 前記回流装置は、両側が曲面を備え、組付けた後の隣接した不完全なる溝を充填できることを特徴とする請求項１記載のボールスクリュー回流装置。
4. 前記回流装置の固定方式は、ボルトでねじ溝方向に沿いながらナット上に締付けることを特徴とする請求項１記載のボールスクリュー回流装置。
5. 両回流チャネルとボール溝との接続域は、それぞれ溝の接続口で、かつ両溝の接続口が互いに直線的に配列されることを特徴とする請求項１記載のボールスクリュー回流装置。

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