JP2009103201A - 外循環型ボールスクリュー - Google Patents

Abstract

【課題】ボールの回転過程において、より順調に回転できる上、ボールの循環時の回転角をより小さくすることにある。
【解決手段】ナット２０の外方にら旋チャネル２２を設置し、該ら旋チャネル２２がナット２０の外方に少なくとも一回りを囲繞して該ナット２０の雌ネジ２１のら旋方向と反対で、さらに、このナット２０は二つの通孔２３を開設すると共に、二つの通孔２３に雌ネジ２１とら旋チャネル２２の両端を連通して循環チャネル２４を形成しており、ボール３０が循環チャネル２４により還流を行い、このら旋チャネル２２はナット２０上に囲繞するら旋に形成されているので、ボール３０はより順調に還流することができる。
【選択図】図７

Description

本発明は、ボールスクリューに関し、特に一種ナットの外方に設置するら旋チャネルの外循環型ボールスクリューに関する。

そもそも、ボールスクリューは、ボールでスクリューとナットと間の摩擦力を減少させるもので、高い精密度または低い動エネルギー損耗の利点を有している。また、今までボールスクリューが積極に開発されるポイントとしてボールの還流方式にある。その還流方式の種類及び様式は、例えば、ナットのネジの両端をチューブで直接に連通する設計、ナットにエンドプラグ及び還流チャネルを設置する設計、ナットのネジを還流カバーで閉鎖経路に接続してなる経路の設計、ナットの外側にボール還流するためのチャネルを設置する設計など多く存在されている。

しかし、前記の各設計、例えばナットのネジ両端をチューブで直接に接続し、ナットにエンドプラグ及び還流チャネルを設置する設計など、ボールは、チューブ内、または還流チャネルを出入する時、その回転経路の回転角は往々して９０度に近くなるため、ボールの回転不調になる。また、ナットのネジを閉鎖経路に接続する設計は、還流カバーの加工及び取付けの際による誤差によって、還流カバーとナットのネジと間で落差が生じ、ボールの回転がこの落差により順調に回転できず、また、還流カバーにより、ボールが短い距離で隣接するネジまで回転して還流する時、ボールがスクリューの１つのネジ歯を超えなければならないため、ボールスクリュー動作の順調度がさらに影響される。

他にも、ナットの外側に設置するチャネルの設計である従来技術から言えば、例えば、特許文献１（図１に示す）及び特許文献２(図２に示す)の両出願に開示したように、それぞれナットＡの外方に雌ネジＡ１（図１に示せず）と連通するチャネルＡ２を設置すると共に、該チャネルＡ２の両端にボールＢをガイドするためのガイド素子Ｃを設置する。当該ボールＢがガイドされ、前記雌ネジＡ１からチャネルＡ２に入り、または該チャネルＡ２から前記雌ネジＡ１に入ることによって、当該ボールＢが循環する目的を達成できる。また、図３は、さらに特許文献２において、ガイド素子ＣによりボールＢをナットＡとスクリューＤとの間に還流させる状況を示す。

しかし、以上のような二種類のボールスクリューは、主にボールＢをガイドするために用いられるガイド素子Ｃに設計されるが、かなりの重大な欠陥が存在している。それは、ボールＢがナットＡの雌ネジＡ１及びチャネルＡ２の間に出入する時、該ガイド素子Ｃで外力により強制にガイドされることで、当該ボールＢの回転方向を変更して循環させることができるが、当該ボールＢは、回転時外力により回転方向が変化され順調に回転できない状況になる上、ボールＢとガイド素子Ｃとの衝突にもならしめるため、このガイド素子Ｃの使用寿命が短縮され維持費用の無駄に増加されることになる。

従来、「ナットのネジの両端をチューブで直接に連通する」、「ナットにエンドプラグ及び還流チャネルを設置する」、「ナットのネジを還流カバーで閉鎖経路に接続される」または「ナットの外側にチャネルを設置する」などのいずれかによっても、ボールの還流不調の問題を解決できないことは明らかで、また前記の両従来のボールスクリューは、さらにガイド素子を使用してボールの還流をガイドしなければならず、ボールの回転不調になるばかりでなく、ガイド素子がボールとの衝突による損害の問題もなりやすくなる。従って、本発明者は、その自身のボールスクリューに関するを業としての実務経験を生かしてボールが順調に回転できる目的について研究し改良した上で、本発明の外循環型ボールスクリューを開発することができた。
アメリカ特許第５１４２９２９号公報 アメリカ特許第６０４１６７２号公報

本発明の外循環型ボールスクリューは、ボールの回転過程において、より順調に回転できる上、ボールの循環時の回転角をより小さくすることを目的とする。

前記の目的を達成すために、当該外循環型ボールスクリューは、そのナットの外側にら旋チャネルを設置する。該ら旋チャネルは、前記ナットの外側面に少なくとも一回りを囲繞し、かつ、ら旋チャネルとナットの内側面の雌ネジとのら旋方向は、反対になり、ら旋チャネルは、さらに当該ナットの内側面の雌ネジと連通して循環チャネルを形成して複数のボールが当該循環チャネル内において回転（回転移動）し循環することができる。

ボールは、雌ネジから前記ら旋チャネルに入る時、または前記ら旋チャネルから雌ネジに入る時に、これらは、反対のら旋方向で配置され互いに接続することによって、ボールが雌ネジからら旋チャネル、またはら旋チャネルから雌ネジに入る時、ともに同一の回転方向で回転され、方向または角度は殆ど変化がなく、ボールの回転角は極めて小さく、ボールをより順調に回転させることができる。

他にも、前記ら旋チャネルは、雌ネジのら旋経路に対応するら旋状に成形することも可能であるため、ボールの回転順調度を増進することができる。

また、ら旋チャネル及び雌ネジの間の連通は、ナット上に２つの通孔を直接に開設し、当該２つの通孔が雌ネジとら旋チャネルの両端をそれぞれ連通して循環チャネルを形成する。

また、このら旋チャネルは溝状に形成することも可能である。さらに、ナットの外側にカバーを套設して、このカバーでボールをカバーとら旋チャネルの間に定位させる。また、ナットの外側面に複数のねじ穴を開設し、カバーを、各ねじ穴に螺合する螺子で外側から締め付けてナットに固定するように構成することが好ましい。

本発明の外循環型ボールスクリューは、その実施形態が図４乃至図９に示すように、外側面にネジ１１を設置するスクリュー１０と、スクリュー１０の外側面に套設（嵌合）して図５及び図６に示すように、その内側面及び外側面にそれぞれ雌ネジ２１及びら旋チャネル２２が設置され、かつ雌ネジ２１の断面形状は、ゴシック歯型で、ら旋チャネル２２の断面形状は、円弧状歯型であると共に、雌ネジ２１とスクリュー１０のネジ１１とを対応してら旋チャネル２２が外側に少なくとも一回りを囲繞し、ら旋チャネル２２と雌ネジ２１とのら旋方向は、反対に形成され、かつら旋チャネル２２が雌ネジ２１のら旋経路に対応しており、上方に、さらに２つの通孔２３が開設され、この２つの通孔２３が雌ネジ２１とら旋チャネル２２の両端とを連通して雌ネジ２１、ら旋チャネル２２及び通孔２３により循環チャネル２４を形成するナット２０と、ナット２０の循環チャネル２４内に設置して循環を行う複数のボール３０と、図７に示すように、ナット２０の外側に套設（嵌合）し、かつナット２０の外側面に複数のねじ穴２５を開設して、螺子５０でねじ穴２５に合せてナット２０の外側に締め付けられる外カバー４０と、を含む。

ボール３０の回転循環の見取図は、図４、図８及び図９に示すように、これらのボール３０は、ナット２０の循環チャネル２４の雌ネジ２１において回転（回転移動）する時、共にスクリュー１０のネジ１１において回転（回転移動）する。また、当該ボール３０は、循環チャネル２４のら旋チャネル２２において回転（回転移動）する時、落ちないように外カバー４０によって制限される。

前記ボール３０は、ナット２０の雌ネジ２１とスクリュー１０のネジ１１との間に回転（回転移動）して、ボール３０がナット２０の雌ネジ２１から通孔２３を通過してら旋チャネル２２に入る時、該ら旋チャネル２２は雌ネジ２１のら旋方向と反対に形成されているため、該雌ネジ２１とら旋チャネルとは雌ネジ２１のら旋経路と対応して当接されているので（即ち、雌ネジ２１とら旋チャネルとは雌ネジ２１のら旋経路に沿うようにして通孔２３を介して滑らかに連続してつながった状態になるので）、当該ボール３０は雌ネジ２１からら旋チャネル２２に順調に入ることができる。

同様にして、当該ボール３０は、ら旋チャネル２２から通孔２３を通過して雌ネジ２１を入る時も、該ら旋チャネル２２から雌ネジ２１に順調に入ることができる。

前記から理解できるように、当該ボール３０はナット２０の循環チャネル２４内において回転（回転移動）する時、雌ネジ２１からら旋チャネル２２に入り、あるいは当該ら旋チャネル２２から雌ネジ２１に入っても、これらは反対のら旋方向で配置される他、雌ネジ２１とら旋チャネル２２の両者は対応的なら旋経路で当接する（即ち、両者は互いに沿うような螺旋経路で連続的にかつ滑らかにつながった状態になる）。従って、方向及び角度の変化は殆どなく、ガイド素子Ｃを用いてボールＢの回転方向を強制に変更させる従来の技術に比べて、本発明は当該ボール３０より順調に回転でき、またガイドするための素子は余計に必要もなく、使用する素子数及び組付けの時間を減少させ、さらに生産コストの節約することができる。

従来のボールスクリューにおけるナットの外側にチャネルを設置した状態を示す分解斜視図。 従来の他の一例のボールスクリューにおけるナットの外側にチャネルを設置した状態を示す分解斜視図。 図２のガイド素子を有するボールスクリューにおけるボールをガイドして還流させる状態を示す要部断面図。 本発明の一実施形態として示した外循環型ボールスクリューにおけるスクリュー、ナット、ボール及びカバーによって組み立てられた状態を示す断面図。 本発明の一実施形態として示した外循環型ボールスクリューにおけるナットの斜視図。 本発明の一実施形態として示した外循環型ボールスクリューにおけるナットの側面図。 本発明の一実施形態として示した外循環型ボールスクリューにおけるナットとカバーとを示す分解斜視図。 本発明の一実施形態として示した外循環型ボールスクリューにおけるボール還流の状態を示す要部破断斜視図。 本発明の一実施形態として示した外循環型ボールスクリューにおいてボールがカバーにより位置決めされる状態を示す要部破断斜視図。

符号の説明

（従来技術）
Ａ ナット
Ａ１ 雌ネジ
Ａ２ チャネル
Ｂ ボール
Ｃ ガイド素子
Ｄ スクリュー
（本発明）
１０ スクリュー
１１ ネジ
２０ ナット
２１ 雌ネジ
２２ ら旋チャネル
２３ 通孔
２４ 循環チャネル
２５ ねじ穴
３０ ボール
４０ カバー
５０ 螺子

Claims (5)

1. 外側面にネジを設置するスクリューと、
   前記スクリューの外方に套設して内側面に前記スクリューのネジと対応する雌ネジを設置すると共に、外側面にら旋チャネルを設置し、該ら旋チャネルが少なくとも一回りを囲繞し、かつ雌ネジとら旋チャネルとのら旋方向が反対に形成され、さらに雌ネジとら旋チャネルとを連通して循環チャネルが形成されるナットと、
   前記ナットの循環チャネル内に設置される複数のボールと、
   を含むことを特徴とする外循環型ボールスクリュー。
2. 前記ナットは、二つの通孔を開設して前記雌ネジ及びら旋チャネルにそれぞれ連通することを特徴とする請求項１記載の外循環型ボールスクリュー。
3. 前記ナットの二つの通孔は、前記雌ネジ及び前記ら旋チャネルの両端にそれぞれ連通することを特徴とする請求項２記載の外循環型ボールスクリュー。
4. さらに、前記ナットの外方にカバーを套設して前記ナットのら旋チャネルと対応してボールを定位させることを特徴とする請求項１記載の外循環型ボールスクリュー。
5. 前記ナットの外側面は、複数のねじ穴を開設し、前記カバーは、さらに複数の螺子でナットの外方に締め付けることを特徴とする請求項４記載の外循環型ボールスクリュー。

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