JP2007285351A - ボールねじ - Google Patents

Abstract

【課題】予張力の増大に起因する作動性の低下や短寿命化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１に予張力を与えたときにねじ軸側ボール転動溝３とナット側ボール転動溝４との間にリード差が生じないリードでナット側ボール転動溝４をナット２の内周面に形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転運動を直線運動に変換する機械部品として工作機械などで使用されるボールねじに関する。

一般に、ボールねじのねじ軸やボールは鋼などの金属材料から形成されており、従って、ボールねじのねじ軸が高速で駆動されると、ねじ軸とボールとの接触部に摩擦熱が発生する。そして、ねじ軸とボールとの接触部に発生した摩擦熱によりねじ軸が軸方向に伸長することによって、ねじ軸の外周面に形成されたボール転動溝のリードがナットの内周面に形成されたボール転動溝のリードよりも大きくなってしまい、ボールねじの送り精度を低下させる原因となる。そこで、精密な加工精度が要求される工作機械などでは、ねじ軸側ボール転動溝のリードをナット側ボール転動溝のリードよりも僅かに小さくしておき、ねじ軸の端部を支持する転がり軸受ユニットの内輪締付用ナットにより予張力をねじ軸に付与することによって、ねじ軸の熱膨張による送り精度の低下を防止するようにしている。この場合、ねじ軸に付与される予張力としては、従来、ねじ軸の伸び量を温度に換算して約３℃程度の予張力が一般的であるが、昨今では、ナット送り速度の高速化に伴い、予張力をさらに大きく設定している場合が多い。

しかしながら、ねじ軸に付与される予張力を大きくすると、図４に示すように、ねじ軸側ボール転動溝３とナット側ボール転動溝４との間にリード差が生じ、その結果、ボールねじの作動性が低下したり、ボールねじの寿命が短くなったりするという問題があった。また、ねじ軸側ボール転動溝とナット側ボール転動溝との間にリード差が生じると、ナット内部で循環するボールをボール転動溝との接触点における負荷バランスが崩れ、その結果、各ボールの公転速度にバラツキが生じてボールの詰りが発生し易くなるという問題もあった。
本発明は上述した問題点に着目してなされたものであり、その目的は、予張力の増大に起因する作動性の低下や短寿命化を抑制することのできるボールねじを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１の発明に係るボールねじは、ねじ軸と、該ねじ軸の外径より大きい内径で筒状に形成されたナットと、前記ねじ軸の外周面に形成された螺旋状のねじ軸側ボール転動溝と前記ナットの内周面に形成された螺旋状のナット側ボール転動溝との間に組み込まれた多数のボールとを備えたボールねじにおいて、前記ねじ軸に予張力を付与したときに前記ねじ軸側ボール転動溝と前記ナット側ボール転動溝との間にリード差が生じないリードで前記ナット側ボール転動溝を前記ナットの内周面に形成したことを特徴とする。

請求項２の発明に係るボールねじは、ねじ軸と、該ねじ軸の外径より大きい内径で筒状に形成されたナットと、前記ねじ軸の外周面に形成された螺旋状のねじ軸側ボール転動溝と前記ナットの内周面に形成された螺旋状のナット側ボール転動溝との間に組み込まれた多数のボールとを備えたボールねじにおいて、前記ナット側ボール転動溝のリードが前記ねじ軸側ボール転動溝のリードより大きいことを特徴とする。

本発明に係るボールねじでは、ねじ軸に付与される予張力を大きく設定してもねじ軸側ボール転動溝とナット側ボール転動溝との間にリード差が生じなくなる又はリード差が小さくなるので、予張力の増大に起因する作動性の低下や短寿命化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。
本発明に係るボールねじの一実施形態を図１に示す。同図に示されるボールねじはねじ軸１及びナット２を備えており、ナット２はねじ軸１の外径より若干大きい内径で筒状に形成されている。
ねじ軸１の外周面には、ボール転動溝３が形成されている。このボール転動溝３はナット２の内周面に形成されたボール転動溝４と対向しており、ボール転動溝３とボール転動溝４との間には、多数のボール５が転動自在に組み込まれている。

ボール転動溝３，４は螺旋状に形成されており、これらのボール転動溝３，４のうちナット側ボール転動溝４は、ねじ軸１に予張力を与えたときにねじ軸側ボール転動溝３とナット側ボール転動溝４との間にリード差が生じないリードでナット２の内周面に形成されている。なお、図中６はボール５を循環運動させるためのボール循環チューブである。
このような構成において、ねじ軸１に予張力を付与すると、図２に示すように、ねじ軸側ボール転動溝３のリードがナット側ボール転動溝４のリードと一致する。これにより、ねじ軸１に付与される予張力を大きく設定してもねじ軸側ボール転動溝３とナット側ボール転動溝４との間にリード差が生じなくなるので、予張力の増大に起因する作動性の低下や短寿命化を抑制することができる。

ボールねじのボール循環回路長とボール公転速度率との関係を図３に示す。同図において、実線はねじ軸側ボール転動溝とナット側ボール転動溝との間にリード差がある場合のボール循環回路長とボール公転速度率との関係を示し、破線はねじ軸側ボール転動溝とナット側ボール転動溝との間にリード差がない場合のボール循環回路長とボール公転速度率との関係を示している。
図３に示すように、ねじ軸側ボール転動溝とナット側ボール転動溝との間にリード差がある場合はボールの公転速度にバラツキが生じるのに対し、ねじ軸側ボール転動溝とナット側ボール転動溝との間にリード差がない場合はボール公転速度率がほぼ一定になることがわかる。

したがって、ねじ軸１に予張力を付与したときにねじ軸側ボール転動溝３とナット側ボール転動溝４との間にリード差が生じないリードでナット側ボール転動溝４をナット２の内周面に形成ことにより、ねじ軸側ボール転動溝３とナット側ボール転動溝４との間にリード差が生じなくなるので、ボール５の公転速度にバラツキが生じることを抑制することができる。または、ナット側ボール転動溝４のリードをねじ軸側ボール転動溝３のリードより大きくしておくことにより、ねじ軸側ボール転動溝３とナット側ボール転動溝４との間にリード差が小さくなるので、ボール５の公転速度にバラツキが生じることを減少させることができる。

なお、上述した実施形態では本発明をボール循環チューブ式のボールねじに適用した場合を例示したが、これに限定されるものではなく、たとえばサイドキャップ式や循環こま式のボールねじについても本発明を適用することができる。

本発明の一実施形態に係るボールねじの断面図である。 本発明の一実施形態に係るボールねじの作用効果を説明するための図である。 ボールねじのボール循環回路長とボール公転速度率との関係を示す図である。 ねじ軸側ボール転動溝とナット側ボール転動溝との間に生じたリード差を説明するための図である。

符号の説明

１ ねじ軸
２ ナット
３ ねじ軸側ボール転動溝
４ ナット側ボール転動溝
５ ボール

Claims (2)

1. ねじ軸と、該ねじ軸の外径より大きい内径で筒状に形成されたナットと、前記ねじ軸の外周面に形成された螺旋状のねじ軸側ボール転動溝と前記ナットの内周面に形成された螺旋状のナット側ボール転動溝との間に組み込まれた多数のボールとを備えたボールねじにおいて、
   前記ねじ軸に予張力を付与したときに前記ねじ軸側ボール転動溝と前記ナット側ボール転動溝との間にリード差が生じないリードで前記ナット側ボール転動溝を前記ナットの内周面に形成したことを特徴とするボールねじ。
2. ねじ軸と、該ねじ軸の外径より大きい内径で筒状に形成されたナットと、前記ねじ軸の外周面に形成された螺旋状のねじ軸側ボール転動溝と前記ナットの内周面に形成された螺旋状のナット側ボール転動溝との間に組み込まれた多数のボールとを備えたボールねじにおいて、
   前記ナット側ボール転動溝のリードを前記ねじ軸側ボール転動溝のリードより大きいリードとしたことを特徴とするボールねじ。

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