JP2012117557A - デフレクター式ボールねじ - Google Patents

Abstract

【課題】ボールがデフレクターによってスムーズに掬い上げられることにより騒音が低減され、かつ、高速の使用条件に耐えられるデフレクター式ボールねじを提供することを課題とする。
【解決手段】デフレクター９は長手方向と直角の断面が円形で全体が部分円弧状とされた金属材料である鉄製のデフレクター本体９aと、このデフレクター本体９aの両端部に接合された掬い上げ部材９bとからなる。掬い上げ部材９bは樹脂材料で成型されている。デフレクターの掬い上げ面１９(掬い上げ部材９ｂの掬い上げ面１９)はボール８の掬い上げ方向と直角の断面がボール８の半径より多少大きい曲率半径を有する凹曲面とされている。そして、この凹曲面は、ボール転動路３から排出されるボール８をねじ線の接線方向に掬い上げる形状とされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、デフレクター式ボールねじのデフレクターの改良に関するものである。

従来より、ボールねじとしてチューブ循環式ボールねじが一般的に知られている。チューブ循環式ボールねじのチューブのボールの救い上げ部分は薄板板金で形成されたチューブの先端を舌片状に加工して形成されている。しかしなからこのチューブの掬い上げ部はボールが連続的に衝突するため、高負荷容量でかつ高速型のボールねじではボールも大きくかつ高速でタング部に衝突するため、掬い上げ部が強度的に不十分となるという問題があった。

この部分の改善の先行技術としては、特開平４−２２８９６３号公報に示すデフレクター式ボールねじがあり、これは、循環チューブのタング部の代わりに図４及び図５に示すデフレクター(ボール転向装置５０)を用いたボールねじである。このデフレクターは略円形の断面形状を有する棒(通常は鉄材)を鞍形状に曲げた本体５２とねじ付き柄部分５４とからなる。この本体５２の両端部によってボールを掬い上げるため、チューブ循環式のチューブの掬い上げ部のように、高負荷容量でかつ高速型のボールねじの場合にあっても強度的に不十分になるという問題はない、というものである。

特開平４−２２８９６３号公報

しかしながら、この先行技術には、デフレクターのボール掬い上げ面が平面であり、ボールねじのねじ線に沿った掬い上げになっていない。このため、ボールを掬い上げる時にボールの軌跡が不連続の軌跡となり、騒音の発生やボールの掬い上げ部への衝突によるボール表面の傷の発生、タング部の削りとられた微小破片のボール溝への噛み込み等、高速使用には適さないという問題が有った。本発明はこの様な問題を解消するためになされたものであり、ボールがデフレクターによってスムーズに掬い上げられて騒音が低減され、かつ高速の使用条件に耐えられるデフレクター式ボールねじを提供することを課題としている。

本発明は、上記問題を解決するために、次のような構成からなる。すなわち、本発明に係るデフレクター式ボールねじは、外周面に螺旋状のボールねじ溝を有するねじ軸と、該ねじ軸のボールねじ溝に対向する螺旋状のボールねじ溝を内周面に有するナットと該ナットのボールねじ溝とねじ軸のボールねじ溝で形成した螺旋状のボール転動路を転動するボールと、前記ナットに設けられ、前記多数のボールが前記ボール転動路を循環するように案内する循環部品とを備えたボールねじにおいて、前記循環部品は前記ボールを掬い上げるデフレクターと前記掬い上げられたボールを再び前記ボール転動路に戻すボール戻し部材とから形成され、前記ボール転動路のボールは前記デフレクターによって、前記ボール戻し部材に向ってねじ線に沿って掬い上げられ、かつ前記デフレクターは金属材料で形成されたデフレクター本体とこのデフレクター本体の両端部に接合されて前記ボールを掬い上げる樹脂製の掬い上げ部材とで形成されていることを特徴とする。

また本発明に係るデフレクター式ボールねじにおいては前記デフレクターのボール掬い上げ面と対向する前記ナットの透孔は前記ボール転動路のボールを前記ボール戻し部材に向ってねじ線に沿って掬い上げる凹曲面形状とされていることを特徴としている。

更にまた本発明に係るデフレクター式ボールねじにおいては前記デフレクターのボール掬い上げ面がボール転動路のボールをボール戻し部材に向ってねじ線に沿って掬い上げる凹曲面形状とされていることを特徴としている。

本発明によれば、ボールがデフレクターによってスムーズに掬い上げられて騒音が低減され、かつ高速の使用条件に耐えられるデフレクター式ボールねじが得られる、という効果が有る。
また、デフレクター９の両端部が樹脂材料の掬い上げ部材９bとされているので、ねじ線の接線方向に救い上げられるのと相まって更に騒音が低減される。

ボールねじのボール循環部の断面図を示す図である。 ボルトを挿入したデフレクターの図で(ａ)は平面図、(ｂ)は側面図、(ｃ)は正面図を示す図である。 特許文献１に記載されたボールねじを示す図である。 図３の２−２線に沿う断面図を示す図である。 特許文献１に記載されたデフレクターを示す図である。

図１に示されるように、ねじ軸１の外周にナット２が装着されている。ねじ軸１の外周面には螺旋状のボールねじ溝１ａが形成されており、ナット２の内周面には、ねじ軸１のボールねじ溝１ａに対向する螺旋状のボールねじ溝２ａが形成されている。そして互いに対向するねじ軸１のボールねじ溝１ａとナット２のボールねじ溝２ａとで、螺旋状のボール転動路３が構成されている。

ナット２の周壁には透孔４ａ，４ｂが形成され、これら透孔４ａ，４ｂがボール戻し部材５で接続されている。このボール戻し部材５は金属製のチューブを略Ｕ字形に折り曲げたものでナット２の外周部に配置され、その両端部が透孔４ａ，４ｂ内に挿入されている。

また、ナット２の内周面にはボール戻し部材５の両端部の位置にその両端部を合わせてデフレクター９が配置され、固定部材であるボルト１１によってナット２に固定されている。

デフレクター９は長手方向と直角の断面が円形で全体が部分円弧状とされた金属材料である鉄製のデフレクター本体９aと、このデフレクター本体９aの両端部に接合された掬い上げ部材９bとからなる。掬い上げ部材９bは樹脂材料(例えばポリアセタール樹脂、強化材入りポリアミド樹脂等のエンジニアリングプラスチック)で成型されている。そしてこの樹脂の掬い上げ部材９bとデフレクター本体９aとの接合は金属のデフレクター本体９aを射出成形の金型内に配置し、掬い上げ部材９bをデフレクター本体９aの両端に射出成形によって形成する。デフレクター本体９aの両端部には入口側が狭く、奥側が広くなっている穴９ｃが設けられており、掬い上げ部材９bの成形の際にこの穴９ｃの中に樹脂が流れ込んで冷えた後で掬い上げ部材９bとデフレクター本体９aが強固に接合される。この穴９ｃの加工はまずエンドミルで下穴を開けておき、その後キーシード加工によって穴９ｃの内部を広げる。ボール転動路３内にあるボール８はデフレクター９の両端部（掬い上げ部材９b）によって救い上げられ、ボール戻し部材５へ導かれる。このボール戻し部材５によってボール８は再びボール転動路３に戻される。このデフレクター９とボール戻し部材５によって循環部品１７が構成されている。

そして透孔４ａ，４ｂと循環部品１７とでボール転動路３の互いに離れた一部と他の一部とを接続して連通させる接続路６が構成されている。

これによりボール転動路３が接続路６を介して無端状に連通し、この無端状に連通する通路がボール循環路７である。このボール循環路７内に、無端状に連続して配列するように鋼、セラミック等の材料で形成された多数のボール８が収容され、これらボール８がねじ軸１の回転時にボール循環路７内を転動して無限循環するようになっている。

このボール８がボール循環路７内を無限循環することによって、ナット２がねじ軸１に対してねじ軸１に沿って相対移動することができる。

図２の(ａ)、(ｂ)、(ｃ)に示すように、デフレクター９には雌ねじ孔１３が２ヶ所形成されており、ナット２に形成された２ヶ所のボルト挿通孔１５に挿通した２本のボルト１１によってデフレクター９がナット２に固定される。

特許文献１に示されたデフレクター式ボールねじのデフレクター(ボール転向装置５０)はデフレクターの中心に１箇所設けられた固定ボルトによってナット１８に固定される。
それに対して本発明のデフレクター式ボールねじにおいてはデフレクター９が複数の固定部材(ボルト１１)によってナット２に固定されるので、デフレクターに振動が発生せず固定ボルトが緩むことはない。

デフレクター９の掬い上げ面１９（掬い上げ部材９bの掬い上げ面）は図２の（ａ）に示す様にボール８の掬い上げ方向と直角の断面がボール８の半径より多少大きい曲率半径を有する凹曲面とされている。そしてこの凹曲面はボール転動路３から排出されるボール８をねじ線の接線方向に掬い上げる形状とされている。

またデフレクターの掬い上げ面１９と対向するナット２の透孔４ａ、４ｂ部分はデフレクターの掬い上げ面１９と同様にボール８の掬い上げ方向と直角の断面がボール８の半径より多少大きい曲率半径を有する凹曲面とされている。そしてこの凹曲面はボール転動路３から排出されるボール８をねじ線の接線方向に掬い上げる形状とされている。

ここでねじ線とはボール転動路内を移動する螺旋状のボールの中心軌跡をいう。ねじ線の接線方向とは具体的には、図１において転動路内にあるボール８のピッチ円直径２５の接線方向でかつ図２の（ｂ）に示す様にねじ軸１のボールねじ溝１ａのリード角θ分傾いた方向である。

本実施の形態ではデフレクターの掬い上げ面１９とこの掬い上げ面１９と対向するナット２の透孔４ａ、４ｂの面をボール８の掬い上げ方向と直角の断面がボール８の半径より多少大きい曲率半径を有する凹曲面とし、かつこの凹曲面をボール転動路３から排出されるボール８をねじ線の接線方向に掬い上げる形状とした。しかしながら、ボール８をねじ線の接線方向に掬い上げる凹曲面は少なくともナット２の透孔４ａ、４ｂに設けられていれば良く、デフレクターの掬い上げ面１９はナットの透孔４a、４bの凹曲面と相まってボール８をねじ線の接線方向に掬い上げる平面であっても良い。

この様にデフレクター９によってボール転動路３から排出されるボールがねじ線の接線方向に掬い上げられるのでボールがスムーズに掬い上げられて騒音が低減され、かつ高速の使用条件に耐えられるデフレクター式ボールねじが得られる。また、デフレクター９の両端部が樹脂材料の掬い上げ部材９bとされているので、ねじ線の接線方向に救い上げられるのと相まって更に騒音が低減される。また、鉄製のデフレクター９の両端部に複雑な凹面をその都度加工する必要がない。

さらに、デフレクター９が複数の固定部材(ボルト１１)によってナット２に固定されているのに加えて、ボールがねじ線にそってスムーズに掬い上げられるため、デフレクターに振動が発生せずより一層固定ボルトが緩むことが防止される。

本発明は、循環方式としてデフレクターを備えたボールねじとして、各種機械装置に広く適用できる。

１ ねじ軸
１ａ ボールねじ溝（ねじ軸側）
２ ナット
２ａ ボールねじ溝（ナット側）
３ ボール転動路
５ ボール戻し部材
８ ボール
９ デフレクター
９a デフレクター本体
９b 掬い上げ部材
９c 穴
１０ ボールねじ
１１ ボルト
１７ 循環部品
１９ 掬い上げ面

Claims (3)

1. 外周面に螺旋状のボールねじ溝を有するねじ軸と、該ねじ軸のボールねじ溝に対向する螺旋状のボールねじ溝を内周面に有するナットと該ナットのボールねじ溝とねじ軸のボールねじ溝で形成した螺旋状のボール転動路を転動するボールと、前記ナットに設けられ、前記多数のボールが前記ボール転動路を循環するように案内する循環部品とを備えたボールねじにおいて、前記循環部品は前記ボールを掬い上げるデフレクターと前記掬い上げられたボールを再び前記ボール転動路に戻すボール戻し部材とから形成され、前記ボール転動路のボールは前記デフレクターによって、前記ボール戻し部材に向ってねじ線に沿って掬い上げられ、かつ前記デフレクターは金属材料で形成されたデフレクター本体とこのデフレクター本体の両端部に接合されて前記ボールを掬い上げる樹脂製の掬い上げ部材とで形成されていることを特徴とするデフレクター式ボールねじ。
2. 前記デフレクターのボール掬い上げ面と対向する前記ナットの透孔は前記ボール転動路のボールを前記ボール戻し部材に向ってねじ線に沿って掬い上げる凹曲面形状とされていることを特徴とする請求項１に記載のデフレクター式ボールねじ。
3. 前記デフレクターのボール掬い上げ面はボール転動路のボールをボール戻し部材に向ってねじ線に沿って掬い上げる凹曲面形状とされていることを特徴とする請求項１又は２に記載のデフレクター式ボールねじ。

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