JP2014084942A - ボールねじ - Google Patents

Abstract

【課題】生産効率及び市場ニーズに対する対応能力が高く、且つ、２つのナットの移動可能量をそれぞれより大きく設定することが可能なボールねじを提供する。
【解決手段】ボールねじの内側ボールねじ機構は、螺旋状のねじ溝１ａを外周面に有するねじ軸１と、ねじ軸１のねじ溝１ａに対向するねじ溝２ａを内周面に有する内側ナット２と、ねじ軸１のねじ溝１ａと内側ナット２のねじ溝２ａとにより形成される螺旋状の内側ボール転走路に転動自在に配された複数の内側ボール３と、を有している。外側ボールねじ機構は、螺旋状のねじ溝４ａが内側ナット２の外周面に設けられ、この内側ナット２のねじ溝４ａに対向するねじ溝５ａを内周面に有する外側ナット５と、内側ナット２のねじ溝４ａと外側ナット５のねじ溝５ａとにより形成される螺旋状の外側ボール転走路に転動自在に配された複数の外側ボール６と、を有している。
【選択図】図１

Description

本発明はボールねじに関する。

２つのボールねじ機構による差動構造を備えたボールねじが、従来から知られている。例えば、特許文献１には、第一ねじ溝１１１を外周面に設けたねじ軸１０１と、第一ねじ溝１１１に対向する第二ねじ溝（図示せず）を内周面に設けた差動ナット１０２と、第一ねじ溝１１１と第二ねじ溝との間に転動自在に配された内側ボール（図示せず）と、差動ナット１０２の外周面に設けた第三ねじ溝１１３に対向する第四ねじ溝（図示せず）を内周面に設けたナット１０４と、第三ねじ溝１１３と第四ねじ溝との間に転動自在に配された外側ボール（図示せず）と、を備えるボールねじが開示されている（図４を参照）。

特開２００９−１４１２７号公報

しかしながら、特許文献１に開示のボールねじにおいては、差動ナット１０２に設けた第二ねじ溝及び第三ねじ溝１１３のねじれ方向及びリードの組み合わせによって、差動ナット１０２及びナット１０４の移動方向及び移動量が決定されるため、移動方向及び移動量が異なる種々のボールねじを得るためには、所望の移動方向及び移動量に対応するねじれ方向及びリードを有する差動ナット１０２及びナット１０４を製造してボールねじを組み立てる必要があった。そのため、ボールねじの生産効率が十分に高いとは言えないことに加えて、様々な移動方向及び移動量のボールねじを求める市場ニーズに対する対応能力が十分に高いとは言えなかった。

また、内側ボールを循環させる循環部がコマ式やチューブ式である場合は、循環部が差動ナット１０２の外周面に存在するが、循環部と干渉しないように第三ねじ溝１１３を差動ナット１０２の外周面に形成するためには、第三ねじ溝１１３のリードを大きくする必要があった（図５を参照）。よって、リードが制限されるので、種々のボールねじを求める市場ニーズに対する対応能力が十分に高いとは言えなかった。

さらに、内側ボールを循環させる循環部がエンドキャップ式やエンドデフレクタ式である場合は、循環部は差動ナット１０２の外周面には存在せず、差動ナット１０２の軸方向両端間を内側ボールが循環するが、このとき差動ナット１０２及びナット１０４の移動可能量は以下の通りとなる。 すなわち、図４のボールねじのねじ軸１０１の軸方向長さをＬ、差動ナット１０２の外周面のうち第三ねじ溝１１３が形成されている領域の軸方向長さをＰ、差動ナット１０２のフランジの軸方向長さをＦ、ナット１０４の軸方向長さをＱとすると、差動ナット１０２の移動可能量はＬ−Ｐ−Ｆとなり、ナット１０４の移動可能量はＰ−Ｑとなる。

よって、両ナット１０２，１０４ともに、差動ナット１０２の外周面のうち第三ねじ溝１１３が形成されている領域の軸方向長さＰに、その移動可能量が従属するため、両ナット１０２，１０４の移動可能量をそれぞれ独立して設定することはできなかった。そのため、ナット１０４の移動可能量を変更せずに差動ナット１０２の移動可能量を大きくするためには、ねじ軸１０１の軸方向長さＬを大きくする必要があり、その結果、ボールねじの全長及び質量が大きくなるという問題があった。 そこで、本発明は上記のような従来技術が有する問題点を解決し、生産効率及び市場ニーズに対する対応能力が高く、且つ、２つのナットの移動可能量をそれぞれ、より一層長く設定することが可能なボールねじを提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明の態様は次のような構成からなる。すなわち、本発明の一態様に係るボールねじは、２つのボールねじ機構を備えるボールねじであって、螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、前記ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有する内側ナットと、前記ねじ軸のねじ溝と前記内側ナットのねじ溝とにより形成される螺旋状の内側ボール転走路に転動自在に配された複数の内側ボールと、を有し、前記内側ボールを介して前記ねじ軸に螺合されている前記内側ナットを前記ねじ軸に対して相対回転運動させることにより、前記内側ナットが前記ねじ軸に対して軸方向に相対移動するようになっている内側ボールねじ機構を有し、更に前記内側ナットは、螺旋状のねじ溝を外周面に有し、かつ、このねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有する外側ナットと、前記内側ナットのねじ溝と前記外側ナットのねじ溝とにより形成される螺旋状の外側ボール転走路に転動自在に配された複数の外側ボールとからなる外側ボールねじ機構とを有し、少なくとも前記内側ボールねじ機構の前記内側ナットは、ミドルデフレクタ方式により前記内側ボールを循環させることを特徴とする。

このボールねじにおいては、前記内側ボールねじ機構のリードと前記外側ボールねじ機構のリードとが、同一であってもよいし異なっていてもよい。また、前記内側ボール転走路のねじれ方向と前記外側ボール転走路のねじれ方向とが、同一であってもよいし異なっていてもよい。

本発明のボールねじは、内側ボールねじ機構の内側ナットにミドルデフレクタ方式を採用しているため、生産効率及び市場ニーズに対する対応能力が高く、且つ、２つのナットの移動可能量をそれぞれ、より一層長く設定することが可能である。

本発明の一実施形態であるボールねじの断面図である。 ミドルデフレクタを説明するための図である。 本発明の効果を説明するための図である。 従来のボールねじの側面図である。 従来のボールねじの差動ナットの側面図である。

本発明に係るボールねじの実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態であるボールねじの断面図であり、図２はミドルデフレクタを説明するための図である。 図１のボールねじは、２つのボールねじ機構による差動構造を備えたボールねじである。このボールねじは、内側ボールねじ機構と外側ボールねじ機構とを備えており、内側ボールねじ機構は、螺旋状のねじ溝１ａを外周面に有するねじ軸１と、ねじ軸１のねじ溝１ａに対向するねじ溝２ａを内周面に有する内側ナット２と、ねじ軸１のねじ溝１ａと内側ナット２のねじ溝２ａとにより形成される螺旋状の内側ボール転走路に転動自在に配された複数の内側ボール３と、内側ボール３を内側ボール転走路の終点から始点へ戻し循環させる循環部（図示せず）と、を有しており、内側ボール３を介してねじ軸１に螺合されている内側ナット２をねじ軸１に対して相対回転運動させることにより、内側ナット２がねじ軸１に対して軸方向に相対移動するようになっている。ここで前記循環部はミドルデフレクタ方式が採用されている。

また、外側ボールねじ機構は、内側ナット２の外周面に形成された螺旋状のねじ溝４ａと、ねじ溝４ａに対向するねじ溝５ａを内周面に有する外側ナット５と、ねじ溝４ａと外側ナット５のねじ溝５ａとにより形成される螺旋状の外側ボール転走路に転動自在に配された複数の外側ボール６と、外側ボール６を外側ボール転走路の終点から始点へ戻し循環させる循環部（図示せず）と、を有しており、外側ボール６を介して内側ナット２に螺合されている外側ナット５を相対回転運動させることにより、外側ナット５が内側ナット２に対して軸方向に相対移動するようになっている。

図１に示すように、ねじ軸１は、床面１１に平行をなし、且つ、床面１１に垂直な壁体１３にその一端が回転不能且つ軸方向に移動不能に固定されている。ねじ軸１の他端は何物に対しても固定されていないので、ねじ軸１は壁体１３から垂直に突出した状態となっている。 このねじ軸１に取り付けられた内側ナット２のフランジ２ｂには、プーリ等を用いた回転伝達機構１５を介してモータ１７が接続されていて、モータ１７によって内側ナット２が両方向に回転されるようになっている。ねじ軸１と内側ナット２と内側ボール３とによって内側ボールねじ機構が構成されているので、内側ナット２の回転に伴って内側ナット２はねじ軸１に対して軸方向両方向に移動可能となっている。モータ１７は、軸方向に移動可能に床面１１上に載置されているので、内側ナット２が移動すれば、内側ナット２とともにモータ１７も同方向に移動するようになっている。なお、ねじ軸１のねじ溝１ａと内側ナット２のねじ溝２ａは、ねじれ方向とリードがいずれも同一であることは勿論である。

内側ナット２の外側には、前記の通り外側ナット５が螺合されている。

内側ナット２と外側ナット５と外側ボール６とで外側ボールねじ機構が構成されているので、内側ナット２の回転に伴って外側ナット５は内側ナット２に対して軸方向両方向に移動可能となっている。外側ナット５は、軸方向に移動可能に床面１１上に載置されたガイド部１９に固定されているので、内側ナット２が回転した際には、外側ナット５は回転せずに、ガイド部１９とともに軸方向に移動するようになっている。

なお、内側ナットのねじ溝４ａと外側ナット５のねじ溝５ａは、ねじれ方向とリードがいずれも同一であることは勿論である。ただし、内側ボール転走路のねじれ方向と外側ボール転走路のねじれ方向とは、同一であってもよいし異なっていてもよい。また、前記両ねじれ方向が同一である場合であっても異なる場合であっても、内側ボールねじ機構のリードと外側ボールねじ機構のリードとは、同一であってもよいし異なっていてもよく、両リードは任意に設定することができる。

モータ１７を所定の方向に回転させると内側ナット２が回転するが、ねじ軸１が回転不能且つ軸方向に移動不能に壁体１３に固定されているので、内側ナット２は回転しつつねじ軸１に沿って軸方向に移動する。このとき、内側ナット２の回転方向及び移動方向は、内側ボール転走路のねじれ方向が右螺旋か左螺旋かによって決定し、内側ナット２のねじ軸１に対するモータ１７一回転当たりの移動量は内側ボールねじ機構のリードによって決定する。 内側ナット２が回転しつつ軸方向に移動すると、外側ナット５は回転不能にガイド部１９に固定されているので、内側ナット２の回転に伴って外側ナット５は内側ナット２に沿って軸方向に移動する。

このとき、外側ナット５の移動方向は、外側ボール転走路のねじれ方向が右螺旋か左螺旋かによって決定し、外側ナット５の内側ナット２に対するモータ１７一回転当たりの移動量は外
側ボールねじ機構のリードによって決定する。よって、外側ナット５のねじ軸１に対するモータ１７一回転当たりの移動量は、内側ボール転走路のねじれ方向及び外側ボール転走路のねじれ方向、並びに、内側ボールねじ機構のリードと外側ボールねじ機構のリードとの差によって決定することとなる。

ここで、図２、３を参照してミドルデフレクタ及びミドルデフレクタの効果について説明する。 チューブ式、あるいは図５に示すコマ式の循環部材とした場合には、ナット外周面に対する循環部の面積の割合が大きくなり、ボールねじのリードに大きな制限がかかるという問題がある。エンドデフレクタ式では、ナット両端まで玉が循環するため、ナット長が長くなるという問題がある。チューブ式、コマ式と比較して、ミドルデフレクタ式においてはナット外周面に対する循環部の面積の割合が小さく、かつ、エンドデフレクタ式と異なり、ナット両端まで玉を循環させることは必須ではない。つまり、内側ナット全長に占めるボール循環部、転動部の長さを短くすることができる。そのため、図３に模式的に示す通り、ねじ軸１の全長を越えて内側ナット２を軸方向に移動させることができる。すなわち、従来例のナット２１を使用した場合に比べて長さＺの分だけ軸方向可動距離を長くとることができる。したがって、前記内側ナット２のみならず、外側ナット４の軸方向可動領域を大きくすることができる。

なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。例えば、外側ナット４の循環部の循環方式は特に限定されるものではなく、コマ式、チューブ式、エンドキャップ式、エンドデフレクタ式等の慣用の方式を用いることができる。 また、本実施形態においては、２つのボールねじ機構を備えるボールねじを例示したが、３つ以上のボールねじ機構を備えていてもよい。

１ ねじ軸 １ａ ねじ溝 ２ 内側ナット ２ａ ねじ溝 ３ 内側ボール ４ａ ねじ溝 ５ 外側ナット ５ａ ねじ溝 ６ 外側ボール

Claims (2)

1. ２つのボールねじ機構を備えるボールねじであって、 螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、前記ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有する内側ナットと、前記ねじ軸のねじ溝と前記内側ナットのねじ溝とにより形成される螺旋状の内側ボール転走路に転動自在に配された複数の内側ボールと、を有し、前記内側ボールを介して前記ねじ軸に螺合されている前記内側ナットを前記ねじ軸に対して相対回転運動させることにより、前記内側ナットが前記ねじ軸に対して軸方向に相対移動するようになっている内側ボールねじ機構と、 前記内側ナットの外周面に形成された螺旋状のねじ溝と、このねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有する外側ナットと、これらで形成される外側ボール転走路に転動自在に配された複数の外側ボールと、を有し、前記外側ボールを介して前記外側ナットを前記内側ナットに対して相対回転運動させることにより、前記外側ナットが前記内側ナットに対して軸方向に相対移動するようになっている外側ボールねじ機構と、を備えており、少なくとも、前記内側ボールねじ機構の前記内側ナットには、ミドルデフレクタ方式の循環路が設けられていることを特徴とするボールねじ。
2. 前記内側ボールねじ機構のリードと前記外側ボールねじ機構のリードとが同一又は異なり、前記内側ボール転走路のねじれ方向と前記外側ボール転走路のねじれ方向とが同一又は異なることを特徴とする請求項１に記載のボールねじ。

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