JP2015232346A

JP2015232346A - ボールねじ及びその製造方法

Info

Publication number: JP2015232346A
Application number: JP2014118778A
Authority: JP
Inventors: 渡邊　篤; Atsushi Watanabe; 篤渡邊
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2014-06-09
Filing date: 2014-06-09
Publication date: 2015-12-24

Abstract

【課題】潤滑不良が生じにくく製造が容易なボールねじを提供する。【解決手段】ボールねじは、ねじ軸１と、ナット２と、複数のボール３とを有し、ねじ軸１の外周面に形成された螺旋溝１ａとナット２の内周面に形成された螺旋溝２ａとが対向して、螺旋状に連続する螺旋空間１１が形成され、この螺旋空間１１の連続方向の一部が、ボール３が転動する転動路１３を構成している。螺旋空間１１には、連続方向に間隔をあけつつ複数の転動路１３が形成されている。そして、それぞれの転動路１３に対して、ボール３を転動路１３の終点から始点に戻すボール戻し路１５が設けられ、対応する転動路１３とボール戻し路１５とで、ボール３が循環する無端状の循環回路１７が構成されている。螺旋空間１１のうち転動路１３同士の間の中間部分１９にはボール３は配されず、グリースＧが配されている。【選択図】図２

Description

本発明はボールねじ及びその製造方法に関する。

ボールねじは、螺旋溝を外周面に有する略棒状のねじ軸と、ねじ軸の螺旋溝に対向する螺旋溝を内周面に有する略筒状のナットと、両螺旋溝により形成される螺旋状の転動路内に転動自在に装填された複数のボールと、を備えている。そして、ボールを介して螺合されているナットとねじ軸とを相対回転運動させると、転動路内でのボールの転動を介して、ナットとねじ軸とが軸方向に相対移動するようになっている。このようなボールねじは、転動路内に配されたグリースで潤滑されつつ作動される。

ボールが転動する転動路内に配されているグリースは、ボールねじの作動（ボールの転動）によって転動路から掻き出されてしまうため、ボールねじの作動時間が長時間にわたると、転動路内のグリースが不十分となって潤滑不良が生じるおそれがあった。
そこで、転動路外にグリースを配したボールねじが提案されている。例えば、特許文献１には、ナットの内周面に螺旋溝が形成されていない範囲を設け、この範囲にグリースを保持させたボールねじが開示されている。特許文献１に開示のボールねじは、ボールを転動路の終点から始点へ戻し循環させるボール戻し路を備え、転動路とボール戻し路とからなる無端状の循環回路を複数備えており、前記範囲は２つの循環回路の間に設けられている。

特開２００８−１９９３２号公報

しかしながら、特許文献１に開示のボールねじは、内周面に螺旋溝が形成されていない範囲をナットに設ける必要があるため、内周面に１つの螺旋溝が連続的に形成された一般的なナットをそのまま使用してボールねじを製造することはできなかった。そのため、一般的なナットとは異なる方法でナットを製造する必要があるので、一般的なボールねじを製造する製造ラインを使用してナットを製造することができないという問題点を有していた。
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、潤滑不良が生じにくく製造が容易なボールねじを提供することを課題とする。また、本発明は、潤滑不良が生じにくいボールねじを容易に製造することができるボールねじの製造方法を提供することを併せて課題とする。

前記課題を解決するため、本発明の一態様に係るボールねじは、ねじ軸と、ナットと、複数のボールとを有し、前記ねじ軸は前記ナットを貫通し、前記ねじ軸の外周面に形成された螺旋溝と前記ナットの内周面に形成された螺旋溝とが対向して、螺旋状に連続する螺旋空間が形成され、この螺旋空間の連続方向の一部が、前記ボールが転動する転動路を構成し、前記ナットと前記ねじ軸とを相対回転運動させることにより、前記転動路内での前記ボールの転動を介して前記ナットと前記ねじ軸とが軸方向に相対移動するようになっており、前記螺旋空間には前記連続方向に間隔をあけつつ複数の前記転動路が形成され、それぞれの前記転動路に対して、前記ボールを前記転動路の終点から始点に戻すボール戻し路が設けられ、対応する前記転動路と前記ボール戻し路とで前記ボールが循環する無端状の循環回路が構成され、前記螺旋空間のうち前記転動路同士の間の中間部分には前記ボールは配されず、グリースが配されている。
このボールねじにおいては、前記ボールを前記転動路の終点から始点に戻すためのボール戻し溝を有する循環コマを前記ナットに装着することによって、前記ボール戻し路を形成してもよい。

また、本発明の他の態様に係るボールねじの製造方法は、ねじ軸と、ナットと、複数のボールとを有し、前記ねじ軸は前記ナットを貫通し、前記ねじ軸の外周面に形成された螺旋溝と前記ナットの内周面に形成された螺旋溝とが対向して、螺旋状に連続する螺旋空間が形成され、この螺旋空間の連続方向の一部が、前記ボールが転動する転動路を構成し、前記ナットと前記ねじ軸とを相対回転運動させることにより、前記転動路内での前記ボールの転動を介して前記ナットと前記ねじ軸とが軸方向に相対移動するようになっており、前記螺旋空間には前記連続方向に間隔をあけつつ複数の前記転動路が形成され、それぞれの前記転動路に対して、前記ボールを前記転動路の終点から始点に戻すボール戻し路が設けられ、対応する前記転動路と前記ボール戻し路とで前記ボールが循環する無端状の循環回路が構成され、前記螺旋空間のうち前記転動路同士の間の中間部分には前記ボールは配されず、前記循環回路内に前記ボールが配されるボールねじを、前記螺旋空間の中間部分を形成する前記ナットの螺旋溝上にグリースを配した後に、このナットと前記ねじ軸と前記ボールを組み立てることにより製造する。
このボールねじの製造方法においては、常温よりも低温のグリースを前記ナットの螺旋溝上に配してもよいし、４０℃以下のグリースを前記ナットの螺旋溝上に配してもよい。

本発明のボールねじは、潤滑不良が生じにくく製造が容易である。また、本発明のボールねじの製造方法は、潤滑不良が生じにくいボールねじを容易に製造可能である。

本発明の一実施形態に係るボールねじの断面図である。一部分を破断して示したナットの斜視図である。循環コマの平面図である。図３の循環コマが装着されたナットの断面図である。樹脂製の循環コマが装着されたナットの断面図である。

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に係るボールねじを、軸方向に沿う平面で切断して示した断面図である。
図１に示すように、ボールねじは、略棒状のねじ軸１と、略筒状のナット２と、複数のボール３とを有しており、ねじ軸１はナット２を貫通している。また、このボールねじは、ナット２の軸方向端部に取り付けられねじ軸１に摺接する略環状の接触シール５を備えている。

ねじ軸１の外周面には螺旋状に連続する１つの螺旋溝１ａが形成され、また、ナット２の内周面には螺旋状に連続する１つの螺旋溝２ａが形成されており、これら両螺旋溝１ａ、２ａが対向して、螺旋状に連続する１つの螺旋空間１１が形成されている。そして、この螺旋空間１１の連続方向の一部には複数のボール３が転動自在に装填され、このボール３が装填された部分が、ボール３が転動するための転動路１３を構成している。

螺旋空間１１には、連続方向に間隔をあけつつ複数（図１の例では４個）の転動路１３が形成されている。そして、それぞれの転動路１３に対して、ボール３を転動路１３の終点から始点に戻すボール戻し路１５が設けられ、対応する転動路１３とボール戻し路１５とで、ボール３が循環する無端状の循環回路１７が構成される。すなわち、図１のボールねじは、転動路１３とボール戻し路１５と循環回路１７を、それぞれ４個備えている。なお、図１では、３個のボール戻し路１５が図示されており、１個のボール戻し路１５は図示されていない。

ボール戻し路１５を構成するための部材は特に限定されるものではなく、例えばリターンチューブでボール戻し路１５を構成してボール３を循環させてもよいが、本実施形態においては、循環コマ７をナット２に装着することによってボール戻し路１５が形成されている。すなわち、循環コマ７は、ボール３を転動路１３の終点から始点に戻すためのボール戻し溝７ａを有していて、ボール戻し溝７ａをねじ軸１の外周面に対向させつつ、ナット２の内周面と外周面とを貫通する貫通孔２ｂに装着されている。

このボールねじにおいてボール３は、転動路１３内を移動しつつねじ軸１の回りを回って転動路１３の終点に至り、そこで転動路１３から掬い上げられてボール戻し路１５の一方の端部に入る。ボール戻し路１５に入ったボール３はボール戻し路１５内を通ってボール戻し路１５の他方の端部に達し、そこから転動路１３の始点に戻されるようになっている。
よって、ボールねじは、ねじ軸１とナット２とを相対回転運動させることにより、転動路１３内でのボール３の転動を介して、ねじ軸１とナット２とが軸方向に相対直線移動することが可能となっている。そして、ボール３は、無端状の循環回路１７内を無限に循環するようになっているため、ねじ軸１とナット２とは継続的に相対直線移動することができる。

このようなボールねじの内部にはグリースＧが配されており、グリースＧによりボール３と両螺旋溝１ａ，２ａとの潤滑がなされつつボールねじが作動される。グリースＧは、図１，２に示すように、螺旋空間１１のうち隣接する転動路１３同士の間の中間部分１９に配されていて（図２において、螺旋溝２ａのうちハッチングが付されている部分に、グリースＧが塗布されている）、ボールねじの作動に伴って転動路１３に供給されて潤滑に供される。この中間部分１９にはボール３は配されない。

このように、ボール３が転動しない中間部分１９にグリースＧが配されているので、ボールねじの作動によってグリースが転動路１３等の被潤滑部から掻き出されることがない。ボールねじの作動による温度上昇や環境温度により、中間部分１９に配されたグリースＧの基油が少量ずつ長期間にわたって転動路１３に供給され、螺旋溝１ａ、２ａ及びボール３を潤滑するため、被潤滑部の潤滑剤が枯渇しにくく潤滑不良が生じにくい。このようなボールねじは長寿命であり、アクチュエータ等に好適に使用可能である。

このボールねじは、以下のようにして製造することができる。すなわち、ねじ軸１、ナット２、ボール３を組み立てる前に、螺旋空間１１の中間部分１９を形成するナット２の螺旋溝２ａ上にグリースＧを配し、その後に、グリースＧを配したナット２とねじ軸１とボール３を組み立てる。
このようにボールねじを製造すれば、組み立て時に、螺旋空間１１の中間部分１９に誤ってボール３を装填するという誤作業が発生しにくくなる。また、たとえ誤作業が発生し、螺旋空間１１の中間部分１９にボール３を装填したとしても、ボールねじの作動時のトルクが大きくなるため、誤作業の発生を確実に発見することができる。さらに、内周面に１つの螺旋溝が形成された一般的なナットをそのまま使用してボールねじを製造することができるので、ボールねじの製造が容易である。

グリースＧは予め常温よりも低温あるいは４０℃以下（好ましくは２０℃以下）に冷却しておき、冷却したグリースＧを螺旋空間１１の中間部分１９に配することが好ましい。そうすれば、螺旋空間１１の中間部分１９に誤ってボール３を装填するという誤作業がより発生しにくくなるとともに、ボールねじの作動時のトルクがより大きくなるため誤作業の発生をより確実に発見することができる。なお、常温以上あるいは４０℃超過（好ましくは２０℃超過）のグリースＧを螺旋空間１１の中間部分１９に配した後にナット２を常温よりも低温あるいは４０℃以下（好ましくは２０℃以下）に冷却し、冷却したナット２とねじ軸１とボール３を組み立ててもよい。

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、図３，４に示すように、循環コマ７に突起７ｂを設け、突起７ｂを螺旋空間１１の中間部分１９に配してもよい。そうすれば、螺旋空間１１の中間部分１９に誤ってボール３を装填するという誤作業がより発生しにくい。
また、図５に示すように、循環コマ７を樹脂製とし、ナット２をインサートとした樹脂材料のインサート成形によって循環コマ７を製造するとともに循環コマ７をナット２に装着してもよい。そして、インサート成形の際に、螺旋空間１１の中間部分１９に樹脂材料を充填してもよい（図５において、螺旋溝２ａのうちハッチングが付されている部分に、樹脂材料が充填されている）。そうすれば、螺旋空間１１の中間部分１９に誤ってボール３を装填するという誤作業がより発生しにくい。

１ねじ軸
１ａ螺旋溝
２ナット
２ａ螺旋溝
３ボール
７循環コマ
７ａボール戻し溝
１１螺旋空間
１３転動路
１５ボール戻し路
１７循環回路
１９中間部分
Ｇグリース

Claims

ねじ軸と、ナットと、複数のボールとを有し、
前記ねじ軸は前記ナットを貫通し、
前記ねじ軸の外周面に形成された螺旋溝と前記ナットの内周面に形成された螺旋溝とが対向して、螺旋状に連続する螺旋空間が形成され、この螺旋空間の連続方向の一部が、前記ボールが転動する転動路を構成し、
前記ナットと前記ねじ軸とを相対回転運動させることにより、前記転動路内での前記ボールの転動を介して前記ナットと前記ねじ軸とが軸方向に相対移動するようになっており、
前記螺旋空間には前記連続方向に間隔をあけつつ複数の前記転動路が形成され、それぞれの前記転動路に対して、前記ボールを前記転動路の終点から始点に戻すボール戻し路が設けられ、対応する前記転動路と前記ボール戻し路とで前記ボールが循環する無端状の循環回路が構成され、
前記螺旋空間のうち前記転動路同士の間の中間部分には前記ボールは配されず、グリースが配されているボールねじ。
前記ボールを前記転動路の終点から始点に戻すためのボール戻し溝を有する循環コマを前記ナットに装着することによって、前記ボール戻し路を形成した請求項１に記載のボールねじ。
ねじ軸と、ナットと、複数のボールとを有し、
前記ねじ軸は前記ナットを貫通し、
前記ねじ軸の外周面に形成された螺旋溝と前記ナットの内周面に形成された螺旋溝とが対向して、螺旋状に連続する螺旋空間が形成され、この螺旋空間の連続方向の一部が、前記ボールが転動する転動路を構成し、
前記ナットと前記ねじ軸とを相対回転運動させることにより、前記転動路内での前記ボールの転動を介して前記ナットと前記ねじ軸とが軸方向に相対移動するようになっており、
前記螺旋空間には前記連続方向に間隔をあけつつ複数の前記転動路が形成され、それぞれの前記転動路に対して、前記ボールを前記転動路の終点から始点に戻すボール戻し路が設けられ、対応する前記転動路と前記ボール戻し路とで前記ボールが循環する無端状の循環回路が構成され、
前記螺旋空間のうち前記転動路同士の間の中間部分には前記ボールは配されず、前記循環回路内に前記ボールが配されるボールねじを、
前記螺旋空間の中間部分を形成する前記ナットの螺旋溝上にグリースを配した後に、このナットと前記ねじ軸と前記ボールを組み立てることにより製造するボールねじの製造方法。
常温よりも低温のグリースを前記ナットの螺旋溝上に配する請求項３に記載のボールねじの製造方法。
４０℃以下のグリースを前記ナットの螺旋溝上に配する請求項３に記載のボールねじの製造方法。