JP2008128288A - ボールねじ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作動性等を低下させる曲がりがねじ軸の両端部に発生することを抑制することのできるボールねじ装置を提供する。
【解決手段】ねじ軸２の外周面に形成されたボール転動溝４をねじ軸２の両端部に切り上がり部４ａを有するボール転動溝とし、かつエンドキャップ７をナットに固定される第１の樹脂製循環部品と、この第１の樹脂製循環部品に着脱可能に嵌合する第２の樹脂製循環部品とで構成して、ボール５をすくい上げるタングを第２の樹脂製循環部品に設けた。
【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要素として各種の産業機械などで用いられるボールねじ装置に関する。

従来のボールねじ装置の一例を図１２に示す。同図に示されるボールねじ装置は円筒状のナット１と、このナット１内を挿通するねじ軸２とを備えており、ナット１の内周面には螺旋状のボール転動溝３が形成されている。このボール転動溝３はねじ軸２の大径軸部外周面に形成された螺旋状のボール転動溝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が組み込まれている。これらのボール５はボール転動溝３とボール転動溝４との間に形成された螺旋状のボール負荷転動路をねじ軸２またはナット１の回転運動に伴って転動するようになっており、ナット１の両端部には、ボール負荷転動路を転動したボール５をナット１の内部に形成されたボール戻し通路６に導入して循環せしめるボール循環部材としてのエンドキャップ７が設けられている。なお、ねじ軸２はボール転動溝４が形成された大径軸部２ａの両端に小径軸部２ｂを有しており、これらの小径軸部２ｂには、ねじ軸２を支持する軸受の内輪が嵌合するようになっている。

このようなボールねじ装置では、ボールを循環させる部品としてボールリターンチューブを用いたものと比べて、騒音の発生を抑制できると共に加工コスト等を低減することができるが、次のような問題点を有していた。すなわち、図１２に示したエンドキャップ式ボールねじ装置では、ねじ軸２の外周面に形成されているボール転動溝４が切り通しのボール転動溝となっている。このため、図１３に示すように、ねじ軸２が支持される軸受ＢをロックナットＲＮにより締め付けると、軸受Ｂがねじ軸２に対して傾いた状態となり、その結果、ボールねじの作動性等を低下させる曲がりがねじ軸２の両端部に発生することがあった。

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、作動性等を低下させる曲がりがねじ軸の両端部に発生することを抑制することのできるボールねじ装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１記載の発明に係るボールねじ装置は、ナットの内周面に形成されたボール転動溝と前記ナット内を挿通するねじ軸の外周面に形成されたボール転動溝との間に螺旋状のボール負荷転動路を有し、かつ前記ボール負荷転動路を転動したボールを前記ナット内に形成されたボール戻し通路に導入して循環せしめるエンドキャップを前記ナットの両端部に有するボールねじ装置において、前記ねじ軸の外周面に形成されたボール転動溝を、前記ねじ軸の両端部に切り上がり部を有するボール転動溝としたことを特徴とする。

請求項２記載の発明に係るボールねじ装置は、請求項１記載のボールねじ装置において、前記エンドキャップを、前記ナットに固定される第１の循環部品と、この第１の循環部品に着脱可能に嵌合する第２の循環部品とから構成し、前記第２の循環部品に形成されたタングにより前記ボールをすくい上げてボール戻し通路に導入するようにしたことを特徴とする。

請求項３記載の発明に係るボールねじ装置は、請求項２記載のボールねじ装置において、前記第１の循環部品は前記ねじ軸の外径より大きい内径で円筒状に形成され、前記第２の循環部品は前記ねじ軸の外径より大きい内径を有し、かつ前記第１の循環部品より小さい外径で環状に形成されていることを特徴とする。
請求項４記載の発明に係るボールねじ装置は、請求項３記載のボールねじ装置において、前記第１の循環部品は前記第２の循環部品を収容する環状の凹部を前記ナットと反対側の端面部に有し、前記第２の循環部品は環状に形成された部分にスリ割り部を有することを特徴とする。

請求項５記載の発明に係るボールねじ装置は、請求項４記載のボールねじ装置において、前記環状凹部の周面部に抜け止め溝を前記第１の循環部品の円周方向に沿って設けるとともに、前記抜け止め溝に嵌合する抜け止め凸部を前記第２の循環部品の外周面に設けたことを特徴とする。
請求項６記載の発明に係るボールねじ装置は、請求項２〜５のいずれか一項記載のボールねじ装置において、前記第１の循環部品と前記第２の循環部品が樹脂製であることを特徴とする。

請求項７記載の発明に係るボールねじ装置は、請求項２〜５のいずれか一項記載のボールねじ装置において、前記第１の循環部品が金属製であることを特徴とする。

請求項１記載の発明に係るボールねじ装置によれば、ねじ軸を支持する軸受がロックナットの締付力によってねじ軸に対して傾くことがないので、ボールねじ装置の作動性等を低下させる曲がりがねじ軸の両端部に発生することを抑制することができる。
請求項２及び３記載の発明に係るボールねじ装置によれば、請求項１記載の発明の効果に加え、ボールねじ装置の組立の際にタングがねじ軸の外周面に形成されたボール転動溝と干渉することがないので、ボール転動溝がねじ軸２の両端部に切り上がり部を有するボール転動溝であってもボールねじ装置の組立を容易に行うことができる。

請求項４記載の発明に係るボールねじ装置によれば、請求項２及び３記載の発明の効果に加え、第２の循環部品が内径方向に容易に弾性変形するので、第１の循環部品の端面に形成された凹部に第２の循環部品を容易に嵌め込むことができる。
請求項５記載の発明に係るボールねじ装置によれば、請求項４記載の発明の効果に加え、第２の循環部品が第１の循環部品の端面に形成された凹部から抜け出ることを防止することができる。

以下、図１〜図９を参照して本発明の第１の実施形態について説明する。
本発明の第１の実施形態に係るボールねじ装置は、図１に示すように、円筒状のナット１と、このナット１内を挿通するねじ軸２とを備えており、ナット１の内周面には螺旋状のボール転動溝３が形成されている。このボール転動溝３はねじ軸２の外周面に形成された螺旋状のボール転動溝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が組み込まれている。これらのボール５はボール転動溝３とボール転動溝４との間に形成された螺旋状のボール負荷転動路をねじ軸２またはナット１の回転運動に伴って転動するようになっており、ナット１の両端部には、ボール負荷転動路を転動したボール５をナット１の内部に形成されたボール戻し通路６に導入して元の位置に戻すボール戻し部材としてのエンドキャップ７が設けられている。

ねじ軸２は大径軸部２ａを有しており、この大径軸部２ａの外周面に形成されたボール転動溝４は大径軸部２ａの両端部に切り上がり部４ａを有している。なお、大径軸部２ａの両端からねじ軸２の軸方向に延出する小径軸部２ｂには、ねじ軸２を支持する軸受の内輪が嵌合するようになっている。
エンドキャップ７は複数本のエンドキャップ取付用ねじ８によりナット１に固定されており、ナット１の端面には、エンドキャップ取付用ねじ８と螺合する複数のねじ穴が設けられている。また、エンドキャップ７は、図２及び図３に示すように、ナット１に固定される第１の樹脂製循環部品７１と、この第１の循環部品７１に着脱可能に嵌合する第２の樹脂製循環部品７２とからなり、第２の樹脂製循環部品７２には、ねじ軸２の外周面に形成されたボール転動溝４からボール５をすくい上げるタング１０が設けられている。

第１の樹脂製循環部品７１はねじ軸２の外径より大きい内径で円筒状に形成されており、この第１の樹脂製循環部品７１には、タング１０によりすくい上げられたボール５をボール戻し通路６に案内するボール案内溝１１が形成されているとともに、第２の樹脂製循環部品７２を収容する環状の凹部１２（図４参照）がナット１と反対側の端面部に形成されている。

第２の樹脂製循環部品７２は第１の樹脂製循環部品７１より小さい外径で環状に形成されており、環状の押え板９により第１の樹脂製循環部品７１の凹部１２内に押え付けられている。また、第２の樹脂製循環部品７２はねじ軸２の外径より大きい内径を有しており、この第２の樹脂製循環部品７２の環状に形成された部分には、第２の樹脂製循環部品７２を内径方向に弾性変形し易くするために、スリ割り１３（図６参照）が設けられている。

第１の樹脂製循環部品７１は環状凹部１２の周面部に抜け止め溝１４（図５参照）を有しており、第２の樹脂製循環部品７２の外周面には、抜け止め溝１４に嵌合する抜け止め凸部１５（図７参照）が第２の樹脂製循環部品７２の全周にわたって設けられている。
このような構成において、ねじ軸２またはナット１の回転運動に伴ってボール負荷転動路を転動したボール５は、第２の循環部品７２に設けられたタング１０によってねじ軸２のボール転動溝４からすくい上げられる。そして、タング１０によってすくい上げられたボール５は第１の循環部品７１の内周面に形成されたボール案内溝１１の溝面を転動してナット１のボール戻し通路６に導入される。

上述した第１の実施形態では、ねじ軸２の外周面に形成されたボール転動溝４をねじ軸２の両端部に切り上がり部４ａを有するボール転動溝としたことにより、図８に示すように、ねじ軸２を支持する軸受ＢがロックナットＲＮの締付力によってねじ軸２に対して傾くことがない。したがって、ボールねじ装置の作動性等を低下させる曲がりがねじ軸２の両端部に発生することを抑制することができる。

また、ナット１に固定される第１の循環部品７１と、この第１の循環部品７１に着脱可能に嵌合する第２の循環部品７２とからエンドキャップ７を構成し、第２の循環部品７２に形成されたタング１０によりボール５をすくい上げてボール戻し通路６に導入するように構成したことにより、図９に示すように、ナット１の端部に第１の循環部品７１を固定した後に、第２の循環部品７２を第１の循環部品７１に組み込むことが可能となる。したがって、ボールねじ装置の組立の際にタング１０がねじ軸２の外周面に形成されたボール転動溝４と干渉することがないので、ボール転動溝４がねじ軸２の両端部に切り上がり部４ａを有するボール転動溝であってもボールねじ装置の組立を容易に行うことができる。

さらに、第２の循環部品７２の環状部にスリ割り１３を設けたことにより、第２の循環部品７２が内径方向に容易に弾性変形するので、第１の循環部品７１の端面に形成された環状凹部１２に第２の循環部品７２を容易に嵌め込むことができる。
また、環状凹部１２の周面部に抜け止め溝１４を第１の循環部品７１の円周方向に沿って設けるとともに、抜け止め溝１４に嵌合する抜け止め凸部１５を第２の循環部品７２の外周面に設けたことにより、第２の循環部品７２が第１の循環部品７１の端面に形成された環状凹部１２から抜け出ることを防止することができる。

上述した第１の実施形態では第１の循環部品として樹脂製のものを例示したが、これに限定されるものではなく、第１の循環部品を金属製としてもよい。
また、第１の実施形態では第１の循環部品に着脱可能に嵌合する第２の循環部品として環状のものを例示したが、これに限定されるものでない。たとえば、図１０及び図１１に示す第２の実施形態のように、第１の循環部品７１に着脱可能に嵌合する第２の循環部品７２として、円弧状のものを用いてもよく、このような構成によると、バックラッシュや荷重によるねじ軸とナットの相対変位にタング１０が回転することにより追従するので、ねじ軸とタングとのクリアランスを小さくでき、すくい上げ時の振動衝撃を小さくすることができる。

本発明の第１の実施形態に係るボールねじ装置の概略構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るボールねじ装置のエンドキャップを示し、（ａ）はエンドキャップの正面図、（ｂ）はエンドキャップの背面図である。 図２のIII−III線に沿う断面図である。 図２に示す第１の樹脂製循環部品の正面図である。 図４のV−V線に沿う断面図である。 図２に示す第２の樹脂製循環部品の正面図である。 図６のVII−VII線に沿う断面図である。 第１の実施形態に係るボールねじ装置の作用効果を説明するための図である。 第１の実施形態に係るボールねじ装置の組立手順を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態に係るボールねじ装置の要部を示す図である。 図１０のXI−XI線に沿う断面図である。 従来のボールねじ装置の一例を示す図である。 本発明が解決しようとする課題を説明するための図である。

符号の説明

１ ナット
２ ねじ軸
２ａ 大径軸部
２ｂ 小径軸部
３，４ ボール転動溝
４ａ 切り上がり部
５ ボール
６ ボール戻し通路
７ エンドキャップ
７１ 第１の樹脂製循環部品
７２ 第２の樹脂製循環部品
１０ タング
１１ ボール案内溝
１２ 凹部
１３ スリ割り
１４ 抜け止め溝
１５ 抜け止め凸部

Claims (7)

1. ナットの内周面に形成されたボール転動溝と前記ナット内を挿通するねじ軸の外周面に形成されたボール転動溝との間に螺旋状のボール負荷転動路を有し、かつ前記ボール負荷転動路を転動したボールを前記ナット内に形成されたボール戻し通路に導入して循環せしめるエンドキャップを前記ナットの両端部に有するボールねじ装置において、
   前記ねじ軸の外周面に形成されたボール転動溝を、前記ねじ軸の両端部に切り上がり部を有するボール転動溝としたことを特徴とするボールねじ装置。
2. 請求項１記載のボールねじ装置において、前記エンドキャップを、前記ナットに固定される第１の循環部品と、この第１の循環部品に着脱可能に嵌合する第２の循環部品とから構成し、前記第２の循環部品に形成されたタングにより前記ボールをすくい上げてボール戻し通路に導入するようにしたことを特徴とするボールねじ装置。
3. 前記第１の循環部品は前記ねじ軸の外径より大きい内径で円筒状に形成され、前記第２の循環部品は前記ねじ軸の外径より大きい内径を有し、かつ前記第１の樹脂製循環部品より小さい外径で環状に形成されていることを特徴とする請求項２記載のボールねじ装置。
4. 前記第１の循環部品は前記第２の循環部品を収容する環状の凹部を前記ナットと反対側の端面部に有し、前記第２の循環部品は環状に形成された部分にスリ割り部を有することを特徴とする請求項３記載のボールねじ装置。
5. 請求項４記載のボールねじ装置において、前記環状凹部の周面部に抜け止め溝を前記第１の循環部品の円周方向に沿って設けるとともに、前記抜け止め溝に嵌合する抜け止め凸部を前記第２の循環部品の外周面に設けたことを特徴とするボールねじ装置。
6. 前記第１の循環部品と前記第２の循環部品が樹脂製であることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項記載のボールねじ装置。
7. 前記第１の循環部品が金属製であることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項記載のボールねじ装置。

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