JP2012145178A - ボールねじ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作動性が良好で、予圧調整作業が容易であるダブルナット式ボールねじ装置を提供する。
【解決手段】共通のねじ軸１に２個のナット３a、３bを螺合させるとともに、各ナット３a、３bに反対向きの軸方向の力を作用させて予圧を与える手段を備えてなるボールねじ装置において、前記２個のナット３a、３bの間にボール保持具６に保持された３個のボール７を略三等配に配置する。ボール７が径方向に転がることによりナット３a、３bの径方向位置が容易に調整出きる。
【選択図】図１

Description

本発明はダブルナット式ボールねじの予圧方式に関するものである。

これには、従来より、対となる２個のナットを使用し，その間に平板状の間座を挿入することによりボールねじに予圧を与えるというものであるが、平板状の間座ではナット端面に面で接触するため，対となる２個のナットを軸方向に拘束するだけでなく径方向にも拘束してしまう．このため，組み立て具合によっては両ナット間で相対的な芯ズレ誤差や傾き誤差が発生し，これにより両ナット内に組み込まれている転動ボールの負荷バランスが崩れるため，ボールねじの作動性を悪化させる、という課題があった。

この部分の改善の先行技術としては、特開昭４７−３１０５０号公報に示されたものがあり、このものは、ダブルナットを有するボールねじの一方のナットの端面に円環状の凹溝を設けると共に、他方のナットの対向端面には密封部材を取付けた円環状の凸部を設け、この凸部を前記凹溝に摺動可能に嵌合せしめることにより、容積可変の円環状の流体導入室を形成している。そして、この流体導入室内に流体導入口を介して加圧手段として加圧流体を導入し、ダブルナットにそれぞれ反対方向の力を作用させて軸方向に変位させることで、ボールねじのスキマと予圧調整を行うようにしている。このときボールナットが相対回転をすると、ボールナットの間隔が変わってしまうので所期の予圧効果が得られないから、ボールナットの相対回転を阻止し軸方向変位のみを許す回転阻止手段が必須となる。この場合は、その回転阻止手段をダブルナットの双方に跨がる軸方向のキーとキー溝で構成しているというものである。

特開昭４７−３１０５０号公報

しかしながら、この先行技術には、回転阻止手段をキーとキー溝とで構成しているため、捩じり力に対して弱い、キーとキー溝間にすべり摩擦が作用して円滑な作動が妨げられる、という問題が有った。

本発明は、上記問題を解決するために、予圧を与える間座の代わりに、ボール保持具に略三等配に配置された保持穴に収納される３個のボールの大きさを変えることで、予圧量を調整することを特徴とする。

本発明によれば、ボール保持具に略三等配に配置された保持穴に収納される３個のボールは、点当たりでナット端面に当接して予圧を与えるため，対となる２個のナットを軸方向に拘束するだけで径方向には拘束しない。そこでこのボールが径方向に転がることにより両ナットの位置が調整されるため，両ナット間で相対的な芯ズレ誤差や傾き誤差が生じない。これにより両ナット内に組み込まれている転動ボールには安定した予圧荷重が負荷されるため，ボールねじの作動性に影響を与えない。
また、従来の平板状の間座では一度ボールねじに間座を組み付け予圧の度合いをみた後，間座を取り外して研削加工により厚さを調節する作業工程を要するという問題があったが、本発明では間座の代わりに複数のボールを用い，予圧の度合いにより径寸法の違うボールに交換するため、間座を研削加工する必要はないため作業工程が簡単となる。
さらに、一般にボールねじの組立工程現場においては，サイズが細かく異なるボールがあらかじめ用意されているため，新たにボールを用意する必要はないため便利である、という効果が有る。

（a）は本発明の第一の実施例におけるボールねじ装置の横断面図、（ｂ）はその正面断面図である。 （a）は本発明の第一の実施例におけるボールとボール保持具の正面図、（ｂ）はそのX-X矢視断面図である。 （a）は本発明の第二の実施例におけるボールとボール保持具の正面図、（ｂ）はそのY-Y矢視断面図である。

以下、本発明の第一の実施例を図面を参照して説明する。図中１はねじ軸であり、このねじ軸１に、鋼球２を介してフランジ付のナット３aとナット３bとが螺合されて、いわゆるダブルナットボールねじを構成している。ナット３a、３bは回転方向位相がずれない様にキー溝５により回転方向の位置決めがされている。各ナットの両端面には図示しないエンドデフレクターが嵌め込まれていて、そのエンドデフレクターは、ナット３a、３bの両端面を結ぶ貫通穴４a、４bと挿通して、鋼球案内通路を形成している。そして、ねじ軸の溝９とナットの溝８との間を転動する鋼球２は、ナット３a、３bの片端部まで移動した次にはエンドデフレクターに掬い上げられ、貫通穴４a、４bを通って先程とは反対の片端部に移動し、デフレクターにより再びねじ軸の溝９とナットの溝８との間に入り元に戻る循環方式となっている。

従来におけるダブルナット予圧方式においては、予圧を与える際には平板からなる間座をナットの間に挟んで、その厚みにより予圧量を調整している場合が多いが、本発明は両ナットに挟まれる３個のボール７の大きさを変えることで予圧量を調整するものである。３個のボール７を略三等配に配置することで、両ナット端面は平行にガタつきなく位置決めが可能であり、三等配に配置することでバランス良く剛性を高めることが可能となる。ここで、３個のボール７はボール保持具６に略三等配に配置された保持穴６aに収納されるため、ボール７がボール保持具６から脱落することはない。

一方、３個以上のボール７を挟んだ場合には、ナット３a、３b間の寸法は３個のボール７の外径寸法により決定されてしまうため、その他のボールは両ナット端面の微少うねり及びボール外径のバラツキによって両ナット端面に拘束されることのない自由状態となり、ボールねじ装置が駆動する毎にボール７がガタついて振動及び異音の発生源となる。そのため、本発明における最良の実施形態は３個のボール７を用いた本実施例である。

従来のダブルナット予圧方式では間座がナット端面と面接触するため、両ナットの間に間座を挟んで軸方向に締め上げる際には、ナット端面と接触する間座の両端面には大きな摩擦力が発生するため、接触面を径方向には容易に動かすことが出来ない。そのため、ナットが芯ズレ誤差や傾き誤差を生じた状態で組立が始まると途中で調整することが出来ないため、最終組立状態でも芯ズレ誤差や傾き誤差を有することとなり、これにより両ナット内に組み込まれている鋼球の負荷バランスが崩れてしまって負荷分布が一定とならない。そのため、場所によって鋼球が受ける予圧荷重が異なり、ボールねじの作動性を悪化させるという問題があった。本発明ではナット３a、３bに挟まれるのは３個のボール７を保持したボール保持具６であり、接触部位では点接触となるためボール７が径方向に転がることによりナット３a、３bの径方向位置が容易に調整出きるため、最終組立状態でも芯ズレ誤差や傾き誤差が無くなり、ボールねじの作動性が悪化する事が無い。

また、従来の間座を用いた調整では、間座を組み込んで予圧を確認後に間座を取り外して、両面研磨加工などの厚み調整工程が必要であったが、本発明ではナット３a、３bの間に３個のボール７を収納したボール保持具６を組み込んで、予圧の状態を確認した後で大きさが違うボール７に入れ替えることにより最適予圧に調整することが可能なため、作業工数が大幅に低減された。

一方、本発明におけるボール保持具６であるが、ボール７の外径よりも小さな板厚のドーナツ形状であり、ボール７の調整入れ替えが容易なように二つ割り形式で構成されている。平面部には複数のボール７を収納するための略等配に配置された複数の保持穴６aとナット３a、３bのキー溝５との干渉を避けるためのニゲ部６bが形成されている。

本発明にて予圧調整に用いられるボール７は、軸受やボールねじの部品として使用されている精密級の鋼球とし、基本的には調質処理がされた鋼球とするが、場合によってはセラミックなどの材質でもよい。一般にこれら精密級のボールは、ボール径の呼び寸法を基準として細かいサイズのボールが用意されている。（たとえば、1/4inch.の鋼球の場合，ボール径φ6.35mmを基準として±30μm範囲で0.5〜数μm毎にボールが用意されている）その際に、予圧調整に用いられるボール７の大きさはねじ溝を転動する鋼球２と同一であれば、ボールねじ組立の際にはあらかじめ大きさの違う鋼球２が多数用意されているため、予圧調整用のボール７の為に新たに大きさの違うボール７を用意する必要がないため、便利である。

次に第二の実施例を示す。大きな予圧を必要とするボールねじ装置、具体的には高剛性ボールねじ、大型ボールねじ等の場合には、第一の実施例のように両ナット間に３個のボール７を挟んで予圧を与える際には、当接箇所の面圧が大きなためにナット端面がその面圧に負けてしまい陥没するという問題が起こる。

本実施例では、ボール７の個数を増やすという対策を採用するが、前述の様にナット端面の微少うねりによって拘束されない自由状態のボール７の悪影響を最小とするために、ボール大型保持具１０に複数のボール７を収納する３つの大型保持穴１０aを略三等配に配置する。図３では、大型保持穴１０aに収納されたボール７は３個であるが、ナット端面が陥没することを防止出来れば、これに限ることはない。

この構造によって一つの大型保持穴１０aに収納された複数のボール７は、狭い範囲に配置されるために略一様な平面である両ナット端面によって相互にガタつきがなく拘束される。また、大型保持穴１０aの形状は図３に示すような長溝形状であり、この溝幅はボール７を軽圧入する寸法で形成されているため、ボール７がナット径方向にガタつくことはない。このように本実施例によれば、３つの大型保持穴１０aに収納された複数のボール７がボール大型保持具１０上に略三等配にバランス良く配置されているため、大きな予圧を与えることが出来て、ボールねじ装置が駆動する毎にボール７がガタついて振動及び異音の発生源となることのないボールねじ装置の提供が可能である。

以上説明したように、ナット３a、３ｂの間に複数のボール７を収納したボール保持具６又はボール大型保持具１０を挟み込んだ状態でこれを図示しないハウジングに組み込んで組立することにより、作動性が良好であり、予圧調整が容易なボールねじ装置を提供する事が出来る。

ボールねじ装置として利用できる。

1 ねじ軸
2 鋼球
3a ナット
3b ナット
4a 貫通穴
4b 貫通穴
5 キー溝
6 ボール保持具
6a 保持穴
6b ニゲ部
7 ボール
8 ナット転動溝
9 ねじ軸転動溝
10 ボール大型保持具
10a 大型保持穴
10b ニゲ部

Claims (3)

1. 共通のボールねじ軸に２個のナットを螺合させるとともに、各ナットに反対向きの軸方向の力を作用させて予圧を与える手段を備えてなるボールねじ装置において、予圧を与える手段として前記２個のナットの間にボールを略三等配に配置してあることを特徴とするボールねじ装置。
2. 前記ボールが、前記ボール外径よりも小さな板厚の円板上に略三等配に配置されている穴に各１個収納されていることを特徴とする、請求項１に記載のボールねじ装置。
3. 前記ボールが、前記ボール外径よりも小さな板厚の円板上に略三等配に配置されている穴に各複数個収納されていることを特徴とする、請求項１に記載のボールねじ装置。

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