JP2016053387A - ボールねじ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】循環チューブのナットへの取り付けが容易なボールねじ装置を提供する。【解決手段】ねじ軸２と、複数のボールを介してねじ軸２に嵌合したナット３と、ねじ軸２とナット３との間を転動したボールを循環させる循環チューブ５とを有するボールねじ装置１において、ナット３の外周面には、循環チューブ５を挿入するためのチューブ挿入溝８が形成されており、チューブ挿入溝８内には、ナット３の径方向外側から見て、チューブ挿入溝８の短手方向外側へ延在する溝部９ａ、９ｂが形成されており、溝部９ａ、９ｂには、循環チューブ５を支持するための支持部材が備えられており、支持部材は、溝部９ａ、９ｂに溶融した状態で充填された後に固化したものである。【選択図】図１

Description

本発明は、ボールねじ装置に関する。

従来、ボールを循環させるための循環チューブを備えたボールねじ装置が知られている。このようなボールねじ装置において、循環チューブのナットへの取り付けは、通常、循環チューブを配置したナットの外周に円弧形状の押さえ部品を取り付けて拘束することによって行われていた（例えば、特許文献１を参照。）。

特開２０００−８８０７３号公報

しかしながら、上述のような押さえ部品は、外径の異なるナットに用いようとした場合に、ナットの外径や循環チューブの外径等に合わせた形状及び寸法のものをその都度準備しなければならなかった。このため、押さえ部品の種類が膨大になって取り扱いが煩雑になり、結果として循環チューブのナットへの取り付けが煩雑になってしまうという問題があった。

そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、循環チューブのナットへの取り付けが容易なボールねじ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、
ねじ軸と、複数のボールを介して前記ねじ軸に嵌合したナットと、前記ねじ軸と前記ナットとの間を転動した前記ボールを循環させる循環チューブとを有するボールねじ装置において、
前記ナットの外周面には、前記循環チューブを挿入するためのチューブ挿入溝が形成されており、
前記チューブ挿入溝内には、前記ナットの径方向外側から見て前記チューブ挿入溝の短手方向外側へ延在する溝部が形成されており、
前記溝部には、前記循環チューブを支持するための支持部材が備えられており、
前記支持部材は、前記溝部に溶融した状態で充填された後に固化したものであることを特徴とするボールねじ装置を提供する。

本発明によれば、循環チューブのナットへの取り付けが容易なボールねじ装置を提供することができる。

図１（ａ）は本発明の第１実施形態に係るボールねじ装置の構成を示す正面図（ナットの径方向外側から見た図）であり、図１（ｂ）はボールねじ装置の側面図（ナットの軸方向外側から見た図）であり、図１（ｃ）は図１（ａ）のＡ−Ａ部分断面図であり、図１（ｄ）は循環チューブの構成を示す上面図であり、図１（ｅ）は循環チューブの側面図である。 図２（ａ）は図１（ｃ）の拡大図であり、図２（ｂ）は図１（ａ）の部分拡大図である。 図３は本発明をナットの外径が大きなボールねじ装置に適用した様子を示す図である。 図４（ａ）は本発明の第２実施形態に係るボールねじ装置の構成を示す正面図（ナットの径方向外側から見た図）であり、図４（ｂ）はボールねじ装置の側面図（ナットの軸方向外側から見た図）であり、図４（ｃ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ部分断面図であり、図４（ｄ）は循環チューブの構成を示す上面図であり、図４（ｅ）は循環チューブの側面図である。 図５（ａ）は図４（ｃ）の拡大図であり、図５（ｂ）は図４（ａ）の部分拡大図である。

本発明の各実施形態に係るボールねじ装置を添付図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１（ａ）に示すように、第１実施形態に係るボールねじ装置１は、ねじ軸２と、ねじ軸２に不図示の複数のボールを介して螺合したナット３とを有する。

ねじ軸２は、金属製で、細長い円柱形状の部材からなる。ねじ軸２の外周面には、不図示のねじ溝が螺旋状に形成されている。
ナット３は、金属製で、ねじ軸２の外径よりも大きな円形の貫通口が形成された略円筒形状の部材からなる。ナット３の内周面には、ねじ軸２のねじ溝に対応するように、不図示のねじ溝が螺旋状に形成されている。
ねじ軸２はナット３の貫通口に挿入されており、互いのねじ溝が対向してボールの転動路を形成している。この転動路内には、金属製の不図示の複数のボールが装填されており、これによってねじ軸２とナット３は螺合している。

斯かる構成により、ねじ軸２とナット３のいずれか一方を回転させることで、複数のボールが転動路内を転動し、他方を軸方向へ直線移動させることができる。
ここで、ナット３には、転動したボールを転動路の所定の地点まで送り戻すための循環路を形成する循環チューブ５が備えられている。このため、複数のボールは循環路を介して転動路内を循環することが可能である。

ボールねじ装置１において、循環チューブ５は金属製で、図１（ｄ）及び図１（ｅ）に示すようにＵ字型の円筒部材からなる。本実施形態の循環チューブ５は、金属製の母材をプレス加工して２つのチューブ片６を作製し、これらを貼り合わせることによって作製した所謂プレスチューブを採用している。

チューブ片６は、循環チューブ５をボールの転動方向を含む平面で分割した形状をしたものである。チューブ片６の一方の先端には、ボールねじ装置１において上述の転動路を転動するボールを掬い上げて循環チューブ５内へ導くためのタング７が形成されている。
なお、循環チューブ５は、上述のようなプレスチューブに限られず、管状のチューブ材を湾曲させて切削加工等を施すことによって作製したものを採用してもよい。

ナット３の外周面には、図１（ａ）及び図２（ａ）に示すように、循環チューブ５を挿入して循環チューブ５全体を収納するためのチューブ挿入溝８が形成されている。チューブ挿入溝８は、循環チューブ５の形状に対応するようにＵ字型をしており、断面は略円形状になっている。

ナット３の径方向外側から見て、チューブ挿入溝８の長手方向の両端には、ナット３の内周面のねじ溝まで貫通する円形開口１１が形成されている。このため、循環チューブ５をチューブ挿入溝８に挿入した際には、循環チューブ５の開口と円形開口１１とが連通して上述のボールの循環路を形成することができる。なお、本明細書において「チューブ挿入溝８の長手方向」及び「チューブ挿入溝８の短手方向」は、チューブ挿入溝８をナット３の径方向外側から見た場合を示す。

図１（ａ）及び図２に示すように、チューブ挿入溝８の内部には、チューブ挿入溝８の長手方向の中央位置に、チューブ挿入溝８の短手方向外側へ向かって形成された１組の半月状溝部９ａ、９ｂが備えられている。半月状溝部９ａ、９ｂはナット３の径方向外側から見て半月状をしているため、チューブ挿入溝８の内部には半円柱形状の空間が形成されている。

半月状溝部９ａ、９ｂは、図２（ａ）に示すように循環チューブ５をチューブ挿入溝８に挿入した際に、循環チューブ５の中心よりもナット３の径方向外側に位置するようにチューブ挿入溝８内に形成されている。これにより、チューブ挿入溝８内の循環チューブ５を後述する支持部材１０でナット３の径方向内側へ向かってしっかりと押さえ付けることができる。本実施形態の半月状溝部９ａ、９ｂは、キーシードカッターを用いてナット３のチューブ挿入溝８にキーシード加工を施すことで形成されている。

半月状溝部９ａ、９ｂには、図２に示すように、チューブ挿入溝８内で循環チューブ５を支持するものであり、溶融及び固化可能な材料からなる支持部材１０が備えられている。支持部材１０は、チューブ挿入溝８に循環チューブ５を挿入した上で、溶融させた支持部材１０を半月状溝部９ａ、９ｂに充填して固化させたものである。このため、支持部材１０は半月状溝部９ａ、９ｂに隙間なく充填されており、かつ循環チューブ５の外周面に隙間なく当接している。

本実施形態の支持部材１０は、具体的には樹脂であり、グルーガンを用いて溶融樹脂を半月状溝部９ａ、９ｂに充填し、１〜２秒で瞬間固化したものからなる。
なお、支持部材１０は、溶融させて半月状溝部９ａ、９ｂに充填し、その後で固化させることが可能なものであればよいため、樹脂に限られず、接着剤や金属等を採用してもよい。

以上の構成により、ナット３のチューブ挿入溝８に挿入された循環チューブ５を支持部材１０で支持することができ、循環チューブ５がチューブ挿入溝８から外れてしまうことを防止できる。特に、循環チューブ５内を転動するボール等によって循環チューブ５にナット３の径方向外側への荷重が加えられた場合には、循環チューブ５は支持部材１０で押さえられ、さらに支持部材１０は半月状溝部９ａ、９ｂにおけるナット３の径方向外側の側壁１２ａ、１２ｂで押さえられるため（図２（ａ）を参照。）、循環チューブ５をチューブ挿入溝８に固定した状態を維持することができる。また、循環チューブ５にチューブ挿入溝８の短手方向への荷重が加えられた場合には、循環チューブ５は支持部材１０で押さえられ、さらに支持部材１０は半月状溝部９ａ、９ｂの溝底で押さえられるため、循環チューブ５をチューブ挿入溝８に固定した状態を維持することができる。

以上に述べた本実施形態の循環チューブ５の固定構造、即ち半月状溝部９ａ、９ｂを備えたチューブ挿入溝８及び支持部材１０は、図３に示すようにナット３の外径が大きなボールねじ装置に対しても容易に適用することができる。

以上、本実施形態に係るボールねじ装置１によれば、循環チューブ５のナット３への取り付けは、ナット３の外径や循環チューブ５の外径等にかかわらず、循環チューブ５をチューブ挿入溝８に挿入し、チューブ挿入溝８の半月状溝部９ａ、９ｂに溶融させた支持部材１０を充填して固化させるという簡単な作業で行うことができる。

また、図２（ａ）に示すように、循環チューブ５の作製時にチューブ片６どうしの貼り合わせ部分に隙間６ａが生じてしまった場合でも、本実施形態は当該隙間６ａから離れた位置に設けられた半月状溝部９ａ、９ｂに溶融した支持部材１０を充填する構成であるため、チューブ片６どうしの貼り合わせ部分に溶融した支持部材１０が付着することを防止でき、支持部材１０が隙間６ａから循環チューブ５内へ浸入することを防止することができる。このため、本実施形態に係るボールねじ装置１は、循環チューブ５として低コストで大量生産可能な所謂プレスチューブを採用することができるので、低コスト化を図ることもできる。

なお、ナット３のチューブ挿入溝８における半月状溝部９ａ、９ｂの形状は、上述のような半月状に限られない。例えば、半月状溝部９ａ、９ｂの代わりに、チューブ挿入溝８の長手方向に沿って延びる矩形状の溝部等にしてもよい。
また、半月状溝部９ａ、９ｂの数も１つずつに限られない。例えば、チューブ挿入溝８に半月状溝部９ａ、９ｂの少なくとも一方を複数有する構成や、半月状溝部９ａ、９ｂのいずれか一方のみを有する構成等とすることもできる。
また、チューブ挿入溝８における半月状溝部９ａ、９ｂの位置も、ナット３の径方向外側から見て、チューブ挿入溝８の上述のような中央位置に限られない。

（第２実施形態）
図４（ａ）に示す第２実施形態に係るボールねじ装置２０について、上記第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。

ボールねじ装置２０において循環チューブ５は、上述の転動路を転動するボールが循環チューブ５に入る時、及び循環チューブ５内を転動したボールが循環チューブ５から出る時に、ボールから大きな荷重が加えられる。即ち、ボールからの荷重は、循環チューブ５の長手方向における両端部分に集中する。

そこで、本実施形態に係るボールねじ装置２０は、上記第１実施形態のチューブ挿入溝８における半月状溝部９ａ、９ｂ及び支持部材１０を、図４（ａ）に示すようにチューブ挿入溝８の長手方向における両端付近に１組ずつ、計２組備えてなる。この構成により、循環チューブ５においてボールからの荷重が集中する両端部分を適切に固定することができる。

また、ボールねじ装置２０において、上述の転動路を転動するボールが循環チューブ５に入る時には、循環チューブ５のタング７でボールが掬い上げられて循環チューブ５内へ導かれる。また、ボールが循環チューブ５から出る時には、タング７でボールが転動路へ送り戻される。このため、循環チューブ５のタング７にはより大きな荷重が加えられる。
なお、循環チューブ５は上述のようにＵ字型をしておりその一方の先端に着目すれば、図４（ｄ）及び図４（ｅ）に示すように、循環チューブ５を上方から見て、タング７は循環チューブ５の短手方向における一方側（以下、「タング側」という）にのみ設けられている。

そこで、本実施形態においてより詳細には、ナット３の径方向外側から見て、タング側の半月状溝部９ａを、チューブ挿入溝８の長手方向における端部に設けている。これにより、循環チューブ５においてボールからの荷重が集中するタング７の近傍部分を適切に固定することができる。また、半月状溝部９ａと対になる半月状溝部９ｂは、半月状溝部９ａよりもチューブ挿入溝８の中央位置側に設けられている。これにより、循環チューブ５の長手方向における端部だけでなく、端部の周辺まで適切に固定することができる。

以上、本実施形態に係るボールねじ装置２０によれば、上記第１実施形態と同様の効果を奏することができ、特にボールからの荷重が集中する循環チューブ５の箇所を支持部材１０で適切に支持することができる。

１、２０ ボールねじ装置
２ ねじ軸
３ ナット
５ 循環チューブ
６ チューブ片
７ タング
８ チューブ挿入溝
９ａ、９ｂ 半月状溝部
１０ 支持部材

Claims (8)

1. ねじ軸と、複数のボールを介して前記ねじ軸に嵌合したナットと、前記ねじ軸と前記ナットとの間を転動した前記ボールを循環させる循環チューブとを有するボールねじ装置において、
   前記ナットの外周面には、前記循環チューブを挿入するためのチューブ挿入溝が形成されており、
   前記チューブ挿入溝内には、前記ナットの径方向外側から見て前記チューブ挿入溝の短手方向外側へ延在する溝部が形成されており、
   前記溝部には、前記循環チューブを支持するための支持部材が備えられており、
   前記支持部材は、前記溝部に溶融した状態で充填された後に固化したものであることを特徴とするボールねじ装置。
2. 前記支持部材は、樹脂又は接着剤からな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. 前記溝部は、前記チューブ挿入溝に挿入された前記循環チューブの中心よりも前記ナットの径方向外側に位置していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のボールねじ装置。
4. 前記溝部は、前記チューブ挿入溝内で、前記チューブ挿入溝の短手方向における両側に１箇所ずつ形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のボールねじ装置。
5. 前記溝部は、前記チューブ挿入溝内で、前記チューブ挿入溝の長手方向における中央位置に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のボールねじ装置。
6. 前記溝部は、前記チューブ挿入溝内で、前記チューブ挿入溝の長手方向の両端付近に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のボールねじ装置。
7. 前記チューブ挿入溝の短手方向において前記循環チューブのタング側に位置する前記溝部は、前記チューブ挿入溝の長手方向の端部に設けられていることを特徴とする請求項６に記載のボールねじ装置。
8. 前記チューブ挿入溝の短手方向において前記循環チューブのタング側と反対に位置する前記溝部は、前記循環チューブのタング側に位置する前記溝部よりも前記チューブ挿入溝の長手方向の中央位置側に設けられていることを特徴とする請求項７に記載のボールねじ装置。

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