JP2010054043A - ボールねじモジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ねじおよびナットは、第1回転軌道を形成する。第1回転軌道は第1螺旋方向に沿って配列する。循環装置は第1回転軌道につながり、循環路を有する。循環路は、中間経路と、中間経路の両端の接続経路と、少なくとも1つのガイド溝とを含む。ガイド溝は、ボール連結体が接続経路で第2螺旋方向に回転するように導く。第2螺旋方向は、前記第1螺旋方向と逆である。これらのガイド溝は、ボール連結体を中間経路で第3螺旋方向に回転させるように導く。この第3螺旋方向は、前記第1螺旋方向と同じである。
【選択図】図3
Description
米国公告特許5,993,064は、改良式のボール連結体をさらに提供している。
このボール連結体は、可撓性を有する材料製で、ボールの周囲を固定する4本のベルトを含む。
この連結体を任意の方向に自由に折り曲げても、ボールは同じ位置に固定される。このボール連結体は、直線案内装置およびボールねじなどの装置に応用することができる。
ボール連結体を使用する際に、前記循環路を通るときに、連結体は運動方向を変えなければ、還流を形成することはできない。
しかし、この循環路に良好な設計がなされていない場合、連結体が順調に通過し、進行方向を変えることは難しい。
そのため、公知の設計では、連結体が不適切に捩れ、引っ張られ、切れてしまう。
図1のように、前記米国公告特許5,993,064では、ボール連結体をねじ装置に応用することができ、ナット内に循環装置が設けられ、ボール連結体を還流させるとしているが、いかにしてボール連結体を循環装置に順調に通過させるかの設計については述べられていない。
実際の応用において、連結体の両側が螺旋軌道から循環装置に入るときに三次元の回転を行なうため、回転経路に特殊な角度の設計がされていない場合、連結体の内側が押され、外側が引っ張られ、両側の変形量の違いにより切れてしまう。
そのため、現在、ボール連結体を設けた直線案内装置が発売されているが、ボール連結体を設けたボールねじは設計および製造することができていない。
ねじの外表面には、螺旋状の第1回転溝を有する。ナットはねじの外に被設され、その内表面には、螺旋状の第2回転溝を有し、前記第1回転溝と対応関係を有する。つき合わせて螺旋状の第1回転軌道を形成することができ、第1回転軌道は第1螺旋方向に配列する。
螺旋方向とは、螺旋の形式で右回りまたは左回りすることをいう。右回りとは、螺旋の回転方向が右手の親指以外の4本の指の曲がる方向に回転するときに、螺旋が右手の親指の方向に進むことをいう。
逆に、左回りとは、螺旋の回転方向が左手の親指以外の4本の指の曲がる方向に回転するときに、螺旋が左手の親指の方向に進むことをいう。
ボール連結体は、第1回転軌道内を移動し、複数のボールとボールを載せるリテーナとを主に含む。
リテーナは、複数の仕切り部と、少なくとも1つの連結素子とをさらに含む。
リテーナの強度をさらによくするため、2つの連結素子、すなわち第1連結素子および第2連結素子を設計することができる。
仕切り部は、ボールを固定し、仕切るためのものである。第1連結素子および(または)第2連結素子は、複数の仕切り部を直列につなぎ、かつ第1連結素子は第2連結素子と間隔を有し、ボールを仕切り部と、第1連結素子と、第2連結素子との間に安定して置く。
循環装置は、ナットに設けられ、循環路を主に含む。
この循環路の両端は、前記第1回転軌道につながり、循環路の断面の半径は、ボールの半径よりも略大きく、ボール連結体を通過させる。
ガイドボール連結体を順調に移動させるため、循環路は中間経路と、この中間経路の両端につながり他端がこの第1回転軌道につながった接続経路と、循環路に沿って設けられたガイド溝とをさらに含む。
リテーナに2つの連結素子が設けてある場合、ガイド溝の数も2つ必要である。ガイド溝は、ボール連結体の第1連結素子および(または)第2連結素子を導くために用いられる。
本発明におけるガイド溝は、3D幾何の解析により、ボール連結体を接続経路において循環路の中心線に対し第2螺旋方向に回転させるように導き、第2螺旋方向は第1回転軌道に配列した第1螺旋方向とちょうど逆である。
つまり、第1螺旋方向が右回りである場合、第2螺旋方向は左回りとなる。
逆に、第1螺旋方向が左回りである場合、第2螺旋方向は右回りとなる。
同時に、ガイド溝がボール連結体を中間経路において循環路の中心線に対し第3螺旋方向に回転させるように導き、第3螺旋方向は前記第1螺旋方向と同じである。
ボール連結体が接続経路と、中間経路と、接続経路とを順番に通過した後、順調に方向転換および還流の動作を完了することができる。
本発明のボールねじモジュールにおける循環装置は、特殊なガイド溝を有し、かつガイド溝は、前記接続経路および中間経路において、循環路の中心線に沿って異なる回転方向の螺旋回転を行ない、ボール連結体に方向転換および還流の動作を完了させる。
循環路の両側(または片側)のガイド溝の長さと循環路の長さはできる限り同じにし、ボール連結体の連結素子が前記循環路を通過するときに、不適切に引っ張られ、または押されないようにする。
また、以下の文中で対照する図面は、本考案の特徴に関する構造の概要を表すものであり、実際の寸法に基づき完全に作図する必要がない。
ボールねじモジュール200は、ねじ210と、ナット220と、ボール連結体300と、循環装置400とを主に含む。
ねじ210の外表面には、螺旋状の第1回転溝212を有する。
ナット220は、ねじ210の外に被設され、その内表面には、螺旋状の第2回転溝222を有する。
前記第1回転溝212と対応関係を有し、つき合わせて螺旋状の第1回転軌道230を形成することができ、ボール連結体300を第1回転軌道230の中で運動させることができる。
かつ第1回転軌道230は第1螺旋方向S1/M1に沿って配列する。
すなわちナット220が図3における第1回転方向S1に沿って回転する場合、ナット220は第1運動方向M1に向けて進行する。
この実施例において、この第1螺旋方向S1/M1は右回りである。循環装置400は、1つとすることも複数とすることもできる。
リテーナ320は、複数の仕切り部322と、連結素子とをさらに含む。この実施例において、リテーナ320の強度をさらによくするため、2つの連結素子、すなわち第1連結素子324および第2連結素子326を設計している。
この2つの連結素子は、いずれもねじ210の外(径)表面およびナット220の内(孔)表面に沿って設置され、運動時に順調にねじ210とナット220との間の隙間に沿って運動させることができ、ねじ210またはナット220の上にこの2つの連結素子の運動のための空間を追加して加工する必要はない。
仕切り部322は、ボール310を仕切るためのものである。第1連結素子324および第2連結素子326は、複数の仕切り部322を直列につなぎ、かつ第1連結素子324と第2連結素子326とは間隔Wを有する。
この間隔Wは、ボール310の直径にほぼ等しく、ボール310を仕切り部322と、第1連結素子324と、第2連結素子326との間に安定して置くことができる。
ボール連結体300は、第1回転軌道230内を移動することができ、精密伝動の効果を達成するため、第1回転軌道230の断面の半径は、ボール310の半径に略等しいことが好ましい。
循環路410を有し、前記第1回転軌道230につながり、無限循環路(endless track)を形成する。
循環路410の断面の幅は、ボール310の直径よりも略大きいことが好ましい。
循環路410は、中間経路412と、この中間経路両端の接続経路414とを有する。中間経路412は略一直線を呈し、かつ中間経路412の中心線は、ねじ210の軸線と交わらない捩れをなす。
循環路410の中間経路412および接続経路414は、ボール連結体300の第1連結素子324および第2連結素子326を通過させるための、2つのガイド溝416をさらに形成する。
2つのガイド溝416の各小区間内の長さは、循環路410の中心線の長さとできる限り等しくする。
その原理は次のとおりである。ガイド溝416がボール連結体300を導き接続経路414を通過させるとき、ガイド溝416の外側の長さを減少させ、内側の長さを増加させ、接続経路414において中間経路412のカーブに入るプロセスにおいて、両側のガイド溝416と循環路410の中心線の長さとをできる限り等しくするため、ガイド溝416がボール連結体300を循環路の中心に対し、第2螺旋方向S2/M2で回転するよう導く。
すなわち、ボール連結体300が第2運動方向M2に沿って進行するとき、ボール連結体300が第2回転方向S2に沿って回転する。
第2螺旋方向S2/M2は第1回転軌道230に配列した第1螺旋方向S1/M1と逆であり、この実施例において、第2螺旋方向S2/M2は左回りである。
接続経路414および中間経路412は断面を円形とする三次元経路を呈し、ガイド溝416をあえてカーブの内側に傾斜させることによってガイド溝416の長さを短くすることができ。ガイド溝416をあえてカーブの外側に傾斜させた場合、ガイド溝416の長さを長くすることができるため、本発明はこの三次元の空間特性を使用し、2つのガイド溝416の長さを調整する。
ガイド溝416がボール連結体300に中間経路412を通過させるよう導くとき、ガイド溝416はボール連結体300が循環路の中心に対し第3螺旋方向S3/M3に沿って運動するよう導く。
すなわち、ボール連結体300が第3運動方向M3に沿って進行するとき、同時に第3回転方向S3に沿って回転する。
第3螺旋方向S3/M3は、第1回転軌道230に配列した第1螺旋方向S1/M1と同じであり、この実施例において、第3螺旋方向S3/M3は右回りである。
また、循環装置内のガイド溝の設計は、ボール連結体に循環装置において特定の経路に沿って進行方向を変えるよう導き、還流の目的を達成することができる。
ボール連結体の両側のガイド溝の長さが等しいため、循環路の中心線の長さに約等しく、ボール連結体の第1連結素子および第2連結素子がカーブ部のために不適切に引っ張られ、または押されないようにし、ボール連結体が順調にこのボールねじモジュールの中で移動し、良好な動作効果を達成するようにする。
本例はボールねじモジュールのナット220に使用する循環装置400である。
各ナット220には、1つ、2つまたは複数の循環装置400を設けることができる。
この実施例において、ナット220は、循環装置400を装着するための、このナット本体を貫通した複数の装着穴224をさらに含み、循環装置400の一部をナット220の外縁に固定する。
循環装置400は、循環路410を有する。
循環路410は、中間経路412と、この中間経路の両端の接続経路414とを有する。
循環路410の中間経路412および接続経路414は、2つのガイド溝416をさらに形成する。
この循環装置400の特徴は、前記第1実施例の循環装置400で述べたとおりである。
この実施例において、ナット220の内表面は、第1通し穴226をさらに含み、循環装置400を第1通し穴226の中に設けることができる。
この循環装置400の主な特徴は、前記第1実施例の循環装置400で述べたとおりである。
ナット220は、2つの装着溝227、228、および2つの装着溝227、228をつなぐための第2通し穴229を有する。
循環装置は、2つの装着溝227、228に設けられた2つの端塞ぎ401、402を有する。
この循環装置は、循環路を有し、かつ循環路は、中間経路と、この中間経路の両端の接続経路とを有する。
中間経路は、第1通し穴229に設け、接続経路は2つの端塞ぎ401、402の中にそれぞれ設ける。この循環装置の主な特徴は、前記第1実施例の循環装置400で述べたとおりである。
210・・・・・・ねじ
220・・・・・・ナット
300・・・・・・ボール連結体
400・・・・・・循環装置
212・・・・・・第1回転溝
222・・・・・・第2回転溝
230・・・・・・第1回転軌道
310・・・・・・ボール
320・・・・・・リテーナ
322・・・・・・仕切り部
324・・・・・・第1連結素子
326・・・・・・第2連結素子
W・・・・・・・・間隔
400・・・・・・循環装置
410・・・・・・循環路
412・・・・・・中間経路
414・・・・・・接続経路
416・・・・・・ガイド溝
S1・・・・・・・第1回転方向
M1・・・・・・・第1運動方向
S2・・・・・・・第2回転方向
M2・・・・・・・第2運動方向
S3・・・・・・・第3回転方向
M3・・・・・・・第3運動方向
224・・・・・・装着穴
226・・・・・・第1通し穴
227,228・・装着溝
229・・・・・・第2通し穴
401,402・・端塞ぎ
Claims (1)
- 外表面に螺旋状の第1回転溝を有するねじと、
該ねじの外に被設され、かつ内表面に螺旋状の第2回転溝を有し、該第2回転溝と該第1回転溝とは対応関係を有し、つき合わせて螺旋状の第1回転軌道を形成可能であり、該第1回転軌道は第1螺旋方向に沿って配列するナットと、
該第1回転軌道内を移動し、複数のボールと、該複数のボールを載せ、該複数のボールを仕切るための複数の仕切り部および該複数の仕切り部を直列につなぐための連結素子を主に含むリテーナとを含むボール連結体と、
該ナットに設けられ、該ボール連結体を通過させるために用いられる循環路を有し、該循環路は、中間経路と、該中間経路の両端につながった接続経路とを主に含み、該接続経路の他端は該第1回転軌道につながった循環装置と、を含むボールねじモジュールにおいて、
該循環路の中間経路および両端の接続経路はガイド溝を形成し、
該ガイド溝は該ボール連結体を該2つの接続経路において第2螺旋方向に回転するように導き、
該ガイド溝は該ボール連結体を該中間経路において第3螺旋方向に回転するように導き、
該第2螺旋方向は該第1螺旋方向と逆であり、
かつ該第3螺旋方向は該第1螺旋方向と同じであることを特徴とする、
ボールねじモジュール。
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