JP2011089573A - ボールねじ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数条の雄ねじ溝を備えたねじ軸10と、ねじ軸10の雄ねじ溝に対応する複数条の雌ねじ溝を備えたナット20と、ねじ軸10とナット20の雄ねじ溝と雌ねじ溝間に介装される複数列の螺旋状のボール列31〜34とを備えたボールねじにおいて、前記複数列のボール列のうちの少なくとも2列のボール列のボールの雌ねじ溝と雄ねじ溝との接触方向Xが、ねじ軸10の中心軸線Nに対して直交する基準線Pを基準にして軸方向に互いに反対方向に傾斜する接触構造となっていることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
しかし、従来の間座を用いたものは、構造が複雑で部品点数も多い。
前記複数列のボール列のうちの少なくとも2列のボール列のボールの雌ねじ溝と雄ねじ溝との接触方向が、ねじ軸の中心軸線に対して直交する直交線を基準にして軸方向に互いに反対方向に傾斜する接触構造となっていることを特徴とする。
前記ねじ軸外周の偶数条の雄ねじ溝で区分される偶数の螺旋状の領域について、ねじ軸の最大径となる螺旋状のランド部の領域と、該ランド部に対して相対的に窪ませた螺旋状の凹部の領域とが、軸方向に交互に現れるように構成し、前記雄ねじ溝は螺旋状の凹部の軸方向両端部であってランド部の軸方向両端部に設けられ、
前記ナット内周の偶数条の雌ねじ溝で区分される偶数の螺旋状の領域について、ナットの最小径となる螺旋状のランド部の領域と、該ランド部に対して相対的に窪ませた螺旋状の凹部の領域とが、軸方向に交互に現れるように構成し、前記雌ねじ溝は螺旋状の凹部の軸方向両端部であってランド部の軸方向両端部に設けられ、
前記ナットとねじ軸は、ねじ軸側の螺旋状の凹部にナット側の螺旋状のランド部が、ねじ軸側の螺旋状のランド部にナット側の螺旋状の凹部が位置するように組みつけられ、
ねじ軸側から見れば、前記ねじ軸側の螺旋状の凹部の軸方向両端部に位置する雄ねじ溝とナット側のランド部の軸方向両端部に位置する雌ねじ溝との間であり、ナット側から見れば、前記ナット側の螺旋状の凹部の軸方向両端部に位置する雌ねじ溝と前記ねじ軸側のランド部の軸方向両端部に位置する雄ねじ溝との間に、ボール列が介装され、
前記ナット側から見れば、ナット側の螺旋状の凹部の軸方向両端部に配置される一対のボール列を介して前記ねじ軸側のランド部を軸方向両側から挟み付け、ねじ軸側から見れば、ねじ軸側の螺旋状凹部の軸方向両端部に配置される一対のボール列を介して前記ナット側のランド部を軸方向に両側から挟み付ける構成となっている。
請求項4に記載の発明は、ボールの雄ねじ溝及び雌ねじ溝との各接触部を結ぶ線を接触角線とし、接触角線とねじ軸の中心軸線に対して直交する直交線との角度を接触角とすると、接触角は40°〜70°の範囲に設定したことを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、接触角は60°であることを特徴とする。
請求項7に記載の発明は、ボール列を循環させる循環路を備えたことを特徴とする。
請求項4に記載の発明によれば、接触角を40°〜70°に設定したので、ラジアル荷重だけでなく、スラスト方向の荷重をバランスよく支持することができる。
請求項5に記載の発明によれば、接触角を60°としたので、スラスト方向の剛性がより高くなり、スラスト方向のガタツキを防止できる。
請求項7に記載の発明によれば、無限移動用のボールねじが実現できる。
この実施例では、ボールねじは4条ねじで、4条の雄ねじ溝41,42,43,44を備えたねじ軸10と、ねじ軸10の雄ねじ溝41〜44に対応する4条の雌ねじ溝51,52,53,54を備えたナット20と、ねじ軸10とナット20の4条の雄ねじ溝41〜44と雌ねじ溝51〜54間に介装される4列の螺旋状のボール列31,32,33,34とを備えている。
この4列のボール列31〜34の隣り合うボール列の、雄ねじ溝41〜44と第1〜第4雌ねじ溝51〜54との接触方向は、ねじ軸10の中心軸線Nに対して直交する直交線を基準線Pに対して、軸方向に互いに反対向きに傾斜するアンギュラ接触構造となっている。
雄ねじ溝41〜44と雌ねじ溝51〜54とボール列31〜34のボール30との接触部を結ぶ線を接触角線とすると、第1雄ねじ溝41と第1雌ねじ溝51間を転動する第1ボール列31と第2雄ねじ溝42と第2雌ねじ溝52間を転動する第2ボール列32の接触角線X1,X2、第3雄ねじ溝43と第3雌ねじ溝53間を転動する第3ボール列33と第4雄ねじ溝44と第4雌ねじ溝54間を転動する第4ボール列34の接触角線X3,X4が、互いに反対向きに傾斜している。
第1ボール列31の接触角線X1と第3ボール列33の接触角線X3は同じ傾斜方向で互いに平行で、第2ボール列32と第4ボール列34の接触角線X2、X4が第1ボール列31と第3ボール列33の接触角線X1、X3とは反対方向に傾斜している。すなわち、第1、第3ボール列31,33は、半径方向外方に向かって軸方向一方側(図では左方向)に所定角度θだけ傾斜しており、第2、第4ボール列32、34は、半径方向外方に向かって軸方向他方側(図では右側)に所定角度θだけ傾斜している。この傾斜角度θを
接触角とすると、接触角θは40〜70°程度がよく、特に、スラスト方向の剛性が必要な場合は、60°程度とすることが好適である。
雄ねじ溝41〜44は、螺旋状の凹部M11,M12の軸方向両端部であってランド部M21,M22の軸方向両端部に対応する位置に設けられている。
一方、ナット20内周の4条の雌ねじ溝51〜54で区分される偶数の螺旋状の領域について、ナット20の最小径となる螺旋状のランド部L21,L22の領域と、ランド部L21,L22に対して相対的に窪ませた螺旋状の凹部L11,L12の領域とが、軸方向に交互に現れるように構成され、雌ねじ溝51〜54は螺旋状の凹部L11、L12の軸方向両端部であってランド部L21,L22の軸方向両端部に設けられている。
ナット20とねじ軸10は、ねじ軸10側の螺旋状の凹部M11,M12にナット20側の螺旋状のランド部L21、L22が、ねじ軸10側の螺旋状のランド部M21,M22にナット20側の螺旋状の凹部L11、L12が位置するように組みつけられている。
る雄ねじ溝44,41,42,43との間に、ボール列31、32、33、34が介装される。
これにより、ねじ軸10側から見れば、ねじ軸10側の螺旋状凹部M11,M12の軸方向両端部に配置される一対のボール列31、32;33,34を介して前記ナット20
側のランド部L21,L22を軸方向両側から挟みつけ、ナット20側から見れば、ナット20側の螺旋状の凹部L11,L12の軸方向両端部に配置される一対のボール列34、31を介してねじ軸10側のランド部M22、M21を軸方向両側から挟み付ける構成となっている。
ねじ軸10側の螺旋状凹部M11,M12の軸方向両端部に設けられる第1、第2雄ねじ溝41,42;第3、第4雄ねじ溝43,44も、ボール半径よりも曲率半径の大きな円弧形状となっている。
ナット20側の螺旋状凹部L11,L12の軸方向両端部に設けられる第1、第2雌ねじ溝51,52;第3、第4雌ねじ溝53,54も、ボール半径よりも曲率半径の大きな円弧形状となっている。
そして、第1〜第4ボール列31〜34のボールとして、第1〜第4雄ねじ溝41〜44、第1〜第4雌ねじ溝51〜54間の間隔よりも大径のボール30を介装すれば、隙間なく密接し、ボール30に接触角線方向の与圧を付与することもできる。
このリテーナ60は薄肉円筒形状で、図2(A)に示すように、各ボール列31〜34のボール位置にあわせて螺旋状にボール穴列61〜64が形成されており、各ボール穴列61〜64のボール穴60aに対してボール30が回転自在に保持されている。
リテーナ60は最小内径がねじ軸10のランド部M21,M22の外径より若干小径で、ランド部M21、M22との干渉を避けるべく、螺旋状に張り出した張り出し部65が設けられ、張り出し部65の間の、螺旋状凹部L1、L2の対応部分は、相対的に縮径された螺旋状の縮径部66となっている。張り出し部65と縮径部66の間の傾斜部67にボール穴60aが設けられている。
リテーナ60自体は公知の種々の構成を採用することができる。
図2(C)は、2列のボール列を構成するボール30を一対ずつ保持する保持片71を、ジョイント部72にて連続的に連結するように構成した例である。
特に図示しないが、リターンチューブ方式、エンドキャップ方式など、公知の種々の循環機構を採用することができる。
このボールねじは、たとえば、ねじ軸10が、軸方向には移動不能で回転方向には移動可能に支持され、ナット20が回転方向には移動不能で軸方向には移動可能に支持され、ねじ軸10の回転によってナット20が直線方向に駆動される。その際に、ボール列31〜34が雄ねじ溝41〜44と雌ねじ溝51〜54に挟まれた状態で転動することでリテーナ60も軸方向に移動する。
ナット20に対して軸方向一方(図中、右方向)からの軸方向荷重が作用した場合、第1、第3のボール列31,33で軸方向荷重が支持される。
また、ナット20に対して軸方向他方(図中、左方向)からの軸方向荷重が作用した場合、第2、第4のボール列32,34によって荷重が支持される。
したがって、従来のように、反対方向に移動する際のバックラッシュを無くすことができ、精密位置決め、精密送りを実現することができる。
上記実施例では、ねじ軸10及びナット20に、2条一対の雌ねじ溝、雄ねじ溝を備えた螺旋状凹部M11,M12;L11,L12を形成する例として、4条ねじを例にとって説明したが、偶数条であればよく、4条以外に、たとえば、2条、6条有するような構成でもよい。
また、ねじ軸10及びナット20に、2条一対の雌ねじ溝、雄ねじ溝を備えた螺旋状凹部を形成するだけでなく、複数条の雄ねじ溝と雌ねじ溝のうち、図3(A)に示すように、対応する2条の雄ねじ溝と雌ねじ溝のピッチに差をつけることにより、対応する2条の雄ねじ溝と雌ねじ溝間に装着される2列のボール列の雌ねじ溝と雄ねじ溝との接触方向を、ねじ軸の中心軸線に対して直交する直交線を基準にして軸方向に互いに反対方向に傾斜する接触構造とすることができる。
さらに、第3、第4雌ねじ溝53,54間のピッチn3に対して、第3、第4雄ねじ溝43,44間のピッチs3を小さくしている。
また、第4、第2雌ねじ溝54,51間のピッチn4に対して、第4、第1雄ねじ溝44,41間のピッチs4を大きくしている。
ねじの条数については、偶数条である必要はなく、奇数条であっても、その内の一対のねじ条について適用すればよい。
図3(B)には、雄ねじ溝40と雌ねじ溝50の具体的な構成例を、拡大して示したものである。すなわち、雄ねじ溝40及び雌ねじ溝50は、曲率半径がボール半径よりも大きいほぼ4分の1円弧形状で、ねじ軸10の中心軸に対して直交する方向には非接触となるように隙間が形成されている。
そして、第1〜第4ボール列31〜34のボールとして、第1〜第4雄ねじ溝41〜44、第1〜第4雌ねじ溝51〜54間の間隔よりも大径のボール30を介装すれば、隙間なく密接し、ボール30に接触角線方向の与圧を付与することもできる。
尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形を加えることが可能であることはもちろんである。
20 ナット
25 止め輪
30 ボール
31〜34 第1〜第4ボール列
41〜44 第1〜第4雄ねじ溝
51〜54 第1〜第4雌ねじ溝
60 リテーナ
60a ボール穴
61〜64 ボール穴列
65 張出し部、66 縮径部、67 傾斜部
68、69 螺旋帯
71 保持片、72 ジョイント部
L11,L12 螺旋状凹部
L21,L22 ランド部
M11,M12 螺旋状凹部
M21,M22 ランド部
N 中心軸線
P 基準線
X1,X2,X3,X4 接触角線
θ 接触角
Claims (7)
- 複数条の雄ねじ溝を備えたねじ軸と、ねじ軸の雄ねじ溝に対応する複数条の雌ねじ溝を備えたナットと、前記ねじ軸とナットの雄ねじ溝と雌ねじ溝間に介装される複数列の螺旋状のボール列とを備えたボールねじにおいて、
前記複数列のボール列のうちの少なくとも2列のボール列のボールの雌ねじ溝と雄ねじ溝との接触方向が、ねじ軸の中心軸線に対して直交する直交線を基準にして軸方向に互いに反対方向に傾斜する接触構造となっていることを特徴とするボールねじ。 - 雌ねじ溝及び雄ねじ溝は偶数条の構成で、
前記ねじ軸外周の偶数条の雄ねじ溝で区分される偶数の螺旋状の領域について、ねじ軸の最大径となる螺旋状のランド部の領域と、該ランド部に対して相対的に窪ませた螺旋状の凹部の領域とが、軸方向に交互に現れるように構成し、前記雄ねじ溝は螺旋状の凹部の軸方向両端部であってランド部の軸方向両端部に設けられ、
前記ナット内周の偶数条の雌ねじ溝で区分される偶数の螺旋状の領域について、ナットの最小径となる螺旋状のランド部の領域と、該ランド部に対して相対的に窪ませた螺旋状の凹部の領域とが、軸方向に交互に現れるように構成し、前記雌ねじ溝は螺旋状の凹部の軸方向両端部であってランド部の軸方向両端部に設けられ、
前記ナットとねじ軸は、ねじ軸側の螺旋状の凹部にナット側の螺旋状のランド部が、ねじ軸側の螺旋状のランド部にナット側の螺旋状の凹部が位置するように組みつけられ、
ねじ軸側から見れば、前記ねじ軸側の螺旋状の凹部の軸方向両端部に位置する雄ねじ溝とナット側のランド部の軸方向両端部に位置する雌ねじ溝との間であり、ナット側から見れば、前記ナット側の螺旋状の凹部の軸方向両端部に位置する雌ねじ溝と前記ねじ軸側のランド部の軸方向両端部に位置する雄ねじ溝との間に、ボール列が介装され、
前記ナット側から見れば、ナット側の螺旋状の凹部の軸方向両端部に配置される一対のボール列を介して前記ねじ軸側のランド部を軸方向両側から挟み付け、ねじ軸側から見れば、ねじ軸側の螺旋状凹部の軸方向両端部に配置される一対のボール列を介して前記ナット側のランド部を軸方向に両側から挟み付ける構成となっている請求項1に記載のボールねじ。 - 複数条の雄ねじ溝と雌ねじ溝のうち、対応する2条の雄ねじ溝と雌ねじ溝のピッチに差をつけることにより、対応する2条の雄ねじ溝と雌ねじ溝間に装着される2列のボール列の雌ねじ溝と雄ねじ溝との接触方向を、ねじ軸の中心軸線に対して直交する直交線を基準にして軸方向に互いに反対方向に傾斜する接触構造とすることを特徴とする請求項1に記載のボールねじ。
- ボールの雄ねじ溝及び雌ねじ溝との各接触部を結ぶ線を接触角線とし、接触角線とねじ軸の中心軸線に対して直交する直交線との角度を接触角とすると、接触角は40°〜70°の範囲に設定したことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかの項に記載のボールねじ。
- 接触角は60°である請求項4に記載のボールねじ。
- 雌ねじ溝と雄ねじ溝間にボール列を保持するリテーナを保持する請求項1乃至5のいずれかの項に記載の有限移動用のボールねじ。
- ボール列を循環させる循環路を備えた請求項1乃至5のいずれかの項に記載の無限移動用のボールねじ。
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