JP2008291901A - ボールスクリューの還流素子 - Google Patents

Abstract

【課題】ねじ送り口の設計が制限されないボールスクリュー還流素子を提供する。
【解決手段】ボールスクリューの還流素子４０は、ナットに組合せてボールを装填する場合、エンドプラグ４１の装填孔４１２を利用して簡単に装填でき、さらに、セパレータ４２を貫設してエンドプラグの装填孔内に定位させると共に、セパレータの前端の補助還流経路４２２１とエンドプラグの主還流経路４１４とを接することによりボールを順調に導引する。
【効果】取付作業は極めて便利で、かつ時間を節約できると共に、ボールスクリューにねじ送り口を設計しなければならない問題が避けられる。
【選択図】図７

Description

本発明は、ボールスクリューに関するアタッチメントであり、特にボールスクリューが従来のボールスクリューにおいてねじ送り口を設置すべき制限が解除されると共に、取付作業の便利性または時間の節約を達成できることを目的とする。

今まで、ボールスクリューは、工業面での応用が一層多くなりつつ、線形フィード伝動するための高精密度効果とする他、さらに、小さい摩擦損耗率、高いエネルギー転換率、小さい騒音及び高い剛性で損害しにくいなどの利点を有しているので、ボールスクリューが今まで各工業に応用される機具などにとってその重要性は言うまでもない。

今までのボールスクリューの設計は、スクリューとナットとの間のボールが回転しつつ、応力を解除するため、いずれもナットの両端にスクリューねじ山及びボールに対して還流素子を取り付けている。また、前記還流素子は、ボールスクリューの内部のボールがスクリュー、ナットとの間での作動を終了して再び還流するポイントにあるため、還流素子の研究開発について如何にしてより競争力のある製品を改良することは当業界にとって研究開発の重点として重要視されている。

今まで、よく使用され認識されている還流素子の取付方法は、軸方向の取付方式（図１に示す従来のもの）であって、以下の説明を参照する。

図１ないし図５は、米国特許のＵＳＰ４,３５７,８３８である。この従来に使用される軸方向取付還流素子のボールスクリューは、ナット（１０）、スクリュー（１１）、複数のボール（１２）及び軸方向に取り付けられた還流素子（１３）を備え、還流素子（１３）はナット（１０）の端面から取付ける方式の設計が作用され、ボール（１２）の経路の末端に取り付けられた還流素子（１３）を介してナット（１０）の還流孔（図示せず）に導引される。還流素子（１３）上にかなり重要な部位、業界には爪部（１４）と称している。爪部（１４）は、主にねじ山を嵌入してボール（１２）がナット（１０）に装入させるために設計される。還流素子（１３）に一体に製作された爪部（１４）によりボールねじ溝に順調に接することができる。

従来の前記ボール（１２）の取付方式は、以下のようである。
還流素子（１３）をナット（１０）の軸方向の端面から取り付け、ナット（１０）に固定させる。
ナット（１０）にスリーブ（１５）を挿入してボール（１２）を取り付けるために用いられる。
ボール（１２）をナット（１０）のねじ溝に装填し、スリーブ（１５）によりボール（１２）が落ちないようにねじ溝内に拘束させる。
開放式のねじ山を備えたスクリュー（１１）を利用して肩部（１１１）でスリーブ（１５）の中空部を貫通してスクリュー（１１）をナット（１０）内に締め付ける。この際、スクリュー（１１）の開放式ねじ山を利用して始めてボール（１２）をそれに合わせて順序に装入することができる。
スリーブ（１５）を軸方向に引き出し、ボール（１２）の取付作業を完成させる。

前記従来技術におけるボール（１２）の取付方式、製品スクリュー（１１）の設計は実用されても、なお、以下の問題が生じている。

その一つ、この還流素子（１３）は経路順調で、高速に運転可能な優点を有しているが、爪部（１４）が前記スクリュー（１１）のねじ山溝（１０１）内に嵌入されているので、従来、還流素子（１３）を取り付けるために製作された爪部（１４）は、ねじ山溝（１０１）のいずれか一端の末端が開放式（一般の業界ではねじ送り口設計と称する）を採用しなければならず、また、従来のスクリュー（１１）も肩部（１１１）を製作しなければならないので、今までのスクリュー（１１）のねじ山溝は肩部（１１１）の接触面上に欠口を生じ、肩部（１１１）の接触面の直径は、非完全的に現れる。スクリュー（１１）の両端が機台の軸受台（図示せず）に取り付けられ、さらに、機台のモータをスタートさせスクリュー（１１）が運転状態になった場合、このスクリュー（１１）の両端に回転慣性により軸方向の受力荷重が生じられる。また、この軸方向の受力荷重が承接する直径は非完全的な因素を生じているのでスクリュー（１１）の受力荷重の割合不均一となり、機台の軸受台に取り付けられた軸受の端面（図示せず）が押圧され損傷される他、さらにスクリュー（１１）は運転状態において撓み変形の現象も生じているので、還流部品循環の順調度を直接に影響するだけでなく、さらに、ボールスクリューの使用寿命を低下することにもなる。

その二、従来の技術は、まずスリーブ（１５）を挿入しなければならず、また全てのボール（１２）を順調に装入した後、注意しながらスクリュー（１１）の挿入に併せてスリーブ（１５）を取り出さなければならない。以上の従来の技術は、必ずより複雑な組立過程またはより多くの取付時間が必要としている。
米国特許第４,３５７,８３８号公報

前記に係る議題を効果的に解決するためには、本願の発明人は、ボールスクリューの分野における長年の経験を積み重ねた研究開発の技術ならびに経験を生かして組立強度の増加、組立て、取り外し易さの角度から、さらに研究開発して漸く斬新なるボールスクリュー還流素子を案出することができた。

本発明は、主にねじ送り口の設計が制限されないボールスクリュー還流素子を提供する目的とする。

また、本発明は組立てやすく、組立時間の節約可能なボールスクリュー還流素子を提供する目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明のボールスクリュー還流素子は、エンドプラグ及びセパレータから組み立てられ、該ボールスクリュー還流素子がナットを組み合わせてボールを取り付ける際に、エンドプラグの装填孔を利用して簡単にボールを取り付けられ、またセパレータを貫設して前記エンドプラグの装填孔内に定位することができる。さらに、セパレータの前端の補助還流経路によりエンドプラグの主還流経路に合せてボールの還流回転を導引することができる。本発明の設計によりボールスクリューがねじ送り口の設計上の問題が避けられ、従来スクリュー自体がねじ送り口の製造上の制限が効果的に解決できる。

また、本発明のボールスクリュー還流素子は、ナットにボールを組み立てる際にエンドプラグの装填孔を利用してボールが容易に取り付けられ、さらに、セパレータで貫設して前記エンドプラグの装填孔内に定位させる。このセパレータによりボールの装入する作業が十分に便利で、かつ時間の節約でき、極めて実用可能な発明の設計である。

本発明は、前記の目的を達成するために採用する技術、手段及びその他の効果について、より好ましい実施例を挙げ、図面に合わせて下記のように詳しく説明する。これにより、本発明の目的、特徴及びその他の利点は、より深く具体的に理解できることを確信する。

本発明の実施例は、図６ないし図１４を参照されたい。本発明の実施例は、ナット２０、スクリュー３０、還流素子４０及び複数のボール５０を備える。

その内、前記ナット２０は、本体を貫通する還流孔２１と、内部を螺旋状に周設する螺旋状玉溝２２と、ナット２０の端面に対応する螺旋状玉溝２２と還流孔２１との部位に凹んだ収容溝２３が開設され、該凹んだ収容溝２３の一方に開設されたねじ穴２３１とを備える。

前記スクリュー３０は、外部に螺旋状に周設された螺旋状玉溝３１を備え、スクリュー３０が前記ナット２０内を貫設して螺旋状玉溝３１とナット２０の前記螺旋状玉溝２２とにより複数のボールを収容する空間が相対的に形成される。

そして、前記還流素子４０は、エンドプラグ４１とセパレータ４２を含んで組み付けてなる。

前記エンドプラグ４１は、爪部４１１、装填孔４１２、装填孔を囲む嵌入孔４１３及び主還流経路４１４を含んで一体に製作される。爪部４１１は、主還流経路４１４に合せてナット２０内の螺旋状玉溝２２へ突出して定位するように嵌設され、該主還流経路４１４がナット２０の還流孔２１と螺旋状玉溝２２との間に接する。また、該エンドプラグ４１の装填孔４１２は、主還流経路４１４から外方向へ貫通してなり、かつ、装填孔４１２の孔径がボールＡの直径より大きく形成され、ボールＡを通過することができる。

前記セパレータ４２は、さらに、開設された取付孔４２１、プラグロッド４２２及びプラグロッドを囲繞する嵌入子４２３を備え、該プラグロッド４２２が前記エンドプラグ４１の装填孔４２３内に対応して装填され、また、該プラグロッド４２２の前端に補助用還流経路４２２１を設置することで、セパレータ４２の前端の補助用還流経路４２２１により、エンドプラグ４１の前記主還流経路４１４に当接させることによって、ボールＡを前記還流孔２１内に順調に導引して進出することができる。さらに、セパレータ４２の取付孔４２１にねじＢを合せてナット２０のねじ穴２３１内に定位させ、また嵌入子４２３を調整してエンドプラグ４１が囲む装填孔の嵌入孔４１３内に定位させる。以上の説明は、本発明に係る各部材の互い関係位置及びその概述である。

その内、前記セパレータ４２の取付孔４２１は、ねじＢに合せて前記ナット２０のねじ穴２３１内に定位され、前記還流素子４０の定位を達成することができ、また、該取付孔４２１は、前記エンドプラグ４１に直接に製作することもできる。そして、セパレータ４２は、直接にプラグロッド４２２により該エンドプラグ４１の装填孔４１２内に嵌入、または締付けることができる。前記の各素子、構造の製作の相対位置は、設計により変換可能なことも併せて説明する。

本発明の実施特点を詳しく説明するために、以下を参照しながら従来より進歩性を有するところとその実用方式を説明する。

本発明のボールスクリューを組み付ける場合、図８、図９を参照する。操作者は、まず両還流素子４０のエンドプラグ４１をナット２０の両端の端面の凹んだ収容溝２３内に装入して該エンドプラグ４１の主還流経路４１４をナット２０の還流孔２１と螺旋状玉溝２２との間に当接させる。

次に、組立者は、さらにスクリュー３０をナット２０内に貫設させ、該スクリュー３０の螺旋状玉溝３１とナット２０の螺旋状玉溝２２とは複数のボールＡを収容する空間が相対的に形成する。この際に、前記エンドプラグ４１の爪部４１１の構造に干渉しないように、スクリュー３０を偏って装入しなければならない。

その次、組立者は、必要に応じて複数のボールＡを装填することができ、前記エンドプラグ４１の装填孔４１２は主還流経路４１４から外方向へ貫通してなるもので、かつ装填孔４１２の孔径がボールＡに対応してボールＡの直径より大きく形成されているので、本発明の組立者は、ボールＡを装填孔４１２を通して主還流経路４１４に装入し、さらに、主還流経路４１４からナット２０の還流孔２１と螺旋状玉溝２２、３１の順に装入することができる。

前記ボールＡを装填した後、組付者は、さらに前記セパレータ４２の前記プラグロッド４２２をエンドプラグ４１の装填孔４１２内に対して装填させ、該プラグロッド４２２の前端に補助還流経路４２２１を設けてあるため、セパレータ４２の前端の補助還流経路４２２１によりエンドプラグ４１の主還流経路４１４と接した後、ボールＡを順調に導引して還流運行することができる。また、嵌入子４２３を調整して前記エンドプラグ４１の装填孔を囲繞する嵌入孔４１１３に定位させ、補助還流経路４２２１を精確に定位してエンドプラグ４１の主還流経路４１４との干渉にならないようにする。

最後に、前記セパレータ４２の取付孔４２１を利用してねじＢを合わせて前記ナット２０のねじ穴２３１に定位させ、本発明における還流素子４０とナット２０との定位を完成することができる。

前記の構造及び組付動作により、本発明は前記の構造設計及び組付方式に基づいて以下の目的を達成できることは明らかである。

１．ボールスクリュー還流素子は、エンドプラグとセパレータとから組み付けてなるもので、該ボールスクリュー還流素子は、ナットに組合わせてボールを装填する場合、エンドプラグの装填孔を利用してボールを装填することが容易である。さらに、セパレータを貫設してエンドプラグの装填孔内に定位させ、セパレータの前端の補助還流経路によりエンドプラグの主還流経路に合わせてボールの還流運行を順調に導引することができる。また、本発明の設計によりボールスクリューにねじ送り口を設計する問題が避けられ、従来のスクリュー自体にねじ送り口を設置すべき製造上の制限を効果的に解決することができる。

２．本発明のボールスクリュー還流素子は、ナットを組合わせてボールを装填する際エンドプラグの装填孔を利用して簡単に装填することができ、さらにセパレータを貫設してエンドプラグの装填孔内に定位させ、該セパレータによりボールの装填作業が極めて便利で、かつ時間の節約にもなるので、確実に充分実用可能な発明の設計である。

以下、本発明において説明すべきことは、前記のスクリュー３０を偏って挿入する過程において前記エンドプラグ４１の爪部４１１の構造に干渉しないように、特に以下の二つのポイント技術を設計する。

前記還流素子４０のエンドプラグ４１の爪部４１１の突出し大きさＴ１は、スクリュー３０の外径３０１からナット２０の内径２０１までの距離Ｔ３より小さくまたは等しくなり、即ち、Ｔ１≦２×Ｔ２である。

前記還流素子４０のエンドプラグ４１の爪部４１１の突出し大きさＴ１は、スクリュー３０の外径３０１からピッチ円径Ｘまでの２倍距離Ｔ３より小さくまたは等しくなり、または、還流素子４０のエンドプラグ４１の爪部４１１の突出し大きさＴ１がナット２０の内径２０１からピッチ円径Ｘまでの２倍の距離Ｔ４より小さくまたは等しくなり、即ち、Ｔ１≦２×Ｔ３またはＴ１≦２×Ｔ４である。

前記を総じて、本発明は、エンドプラグとセパレータから組み付けたもので、該ボールスクリュー還流素子がナットに組合わせてボールを装填する場合エンドプラグの装填孔を利用してボールを容易に装填することができ、さらに、セパレータを貫設して該エンドプラグの装填孔内に定位させ、該セパレータの前端の補助還流経路とエンドプラグの主還流経路とを接することによりボールを順調に導引することができる。よって、本発明の取付作業は極めて便利で、かつ時間を節約できると共に、ボールスクリューにねじ送り口を設計しなければならない問題を避けることができる。

したがって、本発明は、既に「産業上の利用可能性」を備えていることは明らかで、また本願の実施例に開示された技術特徴においても出願前の諸刊行物に開示されず、また公開に使用されることもなく、前記如くの効果を増進する事実を有している上、その付加的な効果の増進も見損なうことができないので、本発明は、「新規性」及び「進歩性」の何れも特許としての要件に合致してので、法により出願して審査を通じて逸早く許可されることを期する。

従来のＵＳ４３５７８３８における還流素子の組付図。 従来のＵＳ４３５７８３８におけるスリーブの組付方向図。 従来のＵＳ４３５７８３８におけるスリーブ及びボールの組付図。 従来のＵＳ４３５７８３８におけるスクリューの組付図。 従来のＵＳ４３５７８３８におけるスリーブの退出図。 本発明の実施例の還流素子を組合せる外観見取図。 本発明の実施例の還流素子を分解する外観見取図。 本発明の実施例における還流素子の組付見取図。 本発明の実施例における他の還流素子の組付見取図。 本発明の実施例を組み付けた後の端面図。 本発明の実施例におけるスクリューの組付見取図。 本発明の実施例におけるボールの組付見取図。 本発明の実施例におけるセパレータの組付見取図。 本発明の実施例を組付け完成した後の組合せ見取図。 本発明の実施例におけるピッチ円径及びナットの内径の見取図。 本発明の実施例におけるピッチ円径及びナットの外径の見取図。 本発明の実施例における爪部の突出し大きさの見取図。 本発明の実施例におけるスクリューの外径及びナットの内径の見取図。

符号の説明

《従来技術》
１０ ナット １０１ ねじ山溝
１１ スクリュー １１１ 肩部
１２ ボール １３ 還流素子
１４ 爪部 １５ スリーブ
《本発明》
２０ ナット ２０１ ナットの内径
２１ 還流孔 ２２ 螺旋状玉溝
２３ 収容溝 ２３１ ねじ穴
３０ スクリュー ３０１ スクリューの外径
３１ 螺旋状玉溝
４０ 還流素子 ４１ エンドプラグ
４１１ 爪部 ４１２ 装填孔
４１３ 嵌入孔 ４１４ 主還流経路
４２ セパレータ ４２１ 取付孔
４２２ プラグロッド ４２３ 嵌入子
４２２１ 補助還流経路
Ａ ボール
Ｘ ピッチ円径
Ｔ１ 突出し大きさ
Ｔ２ 距離
Ｔ３ 距離
Ｔ４ 距離

Claims (5)

1. 還流孔を備えたナット上に取り付けられ、ナットとスクリューとの間に位置するボールの還流を導引して還流孔に進出させ、エンドプラグ及びセパレータを含んでなり、
   前記エンドプラグが対応して前記ナットと接する還流孔に主還流経路を設け、さらに、主還流経路から外方向に延伸して装填孔を開設しており、
   前記セパレータは、前記エンドプラグの装填孔内に貫設して定位され、その前端に補助還流経路を設け、該補助還流経路が主還流経路と接する同時に、該主還流経路が主還流経路に合わせてボールの還流を導引することを特徴とするボールスクリューの還流素子。
2. 前記ナットは、還流孔と、螺旋状で内部に周設された螺旋状玉溝とを備え、ナットの端面に対応する前記螺旋状玉溝及び前記還流孔の部位に凹んだ収容溝を開設しており、
   前記エンドプラグは、爪部、装填孔及び主還流経路を一体に含んでなり、該爪部が主還流経路に合わせてナット内の螺旋状玉溝に突出し、嵌設して定位され、該主還流経路がナットの還流孔と螺旋状玉溝との間に当接し、エンドプラグの装填孔が主還流経路から外方向に貫通して開放され、
   前記セパレータは、プラグロッドを備え、該プラグロッドが前記エンドプラグの装填孔内に対応して装填され、前記補助還流経路がプラグロッドの前端に製作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の還流素子。
3. 前記ナットは凹んだ収容溝にねじ穴を開設し、
   前記セパレータは、さらに取付孔を備え、該セパレータの取付孔がねじに合わせて前記ナットのねじ穴内に定位されることを特徴とする請求項２記載のボールスクリューの還流素子。
4. 前記エンドプラグは、さらに前記装填孔を囲繞する若干の嵌入孔を備え、前記セパレータは、さらにプラグロッドを囲繞する若干の嵌入子を備え、該セパレータとエンドプラグとを組合わせる場合、各嵌入子を調整して装填孔を囲繞する各嵌入孔内に定位させることを特徴とする請求項２または３記載のボールスクリューの還流素子。
5. 前記還流素子のエンドプラグの爪部の突出し大きさＴ１は、スクリューの外径からナットの内径までの２倍距離Ｔ２より小さくまたは等しくなり、即ち、Ｔ１≦２×Ｔ２であることを特徴とする請求項１または２記載のボールスクリューの還流素子。

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