JP2016080019A - ボールねじ - Google Patents

Abstract

【課題】コマ式ボールねじにおいて、コマの貫通穴への取付構造に起因してボールの循環に支障が生じないようにする。【解決手段】コマ４は、ボールを転動路の終点から始点に戻すボール戻し路４１が形成された部品であって、ナット２を径方向に貫通する貫通穴２２内に配置され、ナット２の軸方向両端に向けてそれぞれ延びる一対のアーム４２を有する。ナット２の内周面２ｂに、一対のアーム４２をそれぞれ嵌合する一対の凹部２４が形成されている。【選択図】図６

Description

この発明は、ボール戻し路を形成する部品としてコマを有するボールねじに関する。

ボールねじは、ねじ軸とナットと複数のボールを有する。ねじ軸はナットを貫通し、ねじ軸の螺旋溝とナットの螺旋溝とでボールの転動路が形成されている。ナットは、ボールを転動路の終点から始点に戻すボール戻し路を備えている。ボールは、転動路とボール戻し路内とからなる循環経路（サーキット）内に配置されている。ボールねじは、循環経路を循環し転動路内で転動（負荷状態で回転しながら移動）するボールを介して、ねじ軸とナットとが相対移動する装置である。ボール戻し路は、ナットにリターンチューブやコマを取り付けることで形成される。

ボール戻し路を形成する部品としてコマを有するコマ式ボールねじでは、コマはナットを径方向に貫通する貫通穴内に取り付けられている。コマの貫通穴への取付方法に関しては、コマに一対の位置決めアームを設け、コマをナットの内周面側から貫通穴に挿入し、各アームをナットの貫通穴近傍の螺旋溝に係合させる方法が提案されている（特許文献１、２参照）。

特許３８４４９２２号公報 特許４７２７２４７号公報

上述のようなコマの取付方法では、ナットからコマが脱落することを防止するための工夫は施されているが、位置決めアームを螺旋溝に係合させていることで、ボールの循環に支障をきたす可能性が残る。
つまり、強度上昇のために位置決めアームを螺旋溝の径より大きな径の略半円柱体とした場合、螺旋溝の位置決めアームを係合する部分のみを他の部分より大きな径に加工する必要があり、軸方向で隣り合う螺旋溝の間隔が小さくなって螺旋溝の強度低下を招く恐れがある。
この発明の課題は、コマ式ボールねじにおいて、コマの貫通穴への取付構造に起因してボールの循環に支障が生じないようにすることである。

上記課題を解決するために、この発明の一態様のボールねじは、下記の構成(1) 〜(4) を有することを特徴とする。
(1) ねじ軸と、ナットと、複数のボールと、コマを有する。前記ねじ軸は前記ナットを貫通する。前記ねじ軸の螺旋溝と前記ナットの螺旋溝とにより、前記ボールが転動する転動路が形成されている。前記コマは、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形成された部品であって、前記ナットを径方向に貫通する貫通穴内に配置されている。
(2) 前記コマは、前記ナットの軸方向両端に向けてそれぞれ延びる一対のアームを有する。

(3) 前記ナットの内周面に、前記一対のアームをそれぞれ嵌合する一対の凹部が形成されている。
(4) 前記ボールは、前記転動路内と前記ボール戻し路内に配置されている。前記転動路内で転動する前記ボールを介して、前記ねじ軸と前記ナットとが相対移動する。
この態様のボールねじは、下記の構成(5) および(6) の少なくともいずれかを有することが好ましい。
(5) 前記一対のアームは、前記ナットの軸方向に垂直な方向で前記コマの中心線を挟んで互いに反対側となる位置にそれぞれ配置されている。
(6) 前記ナットの螺旋溝は、前記転動路となる部分のみに形成されている。

この発明のボールねじによれば、コマの貫通穴への取付構造に起因してボールの循環に支障が生じることが防止できる。

実施形態のボールねじを示す正面図である。 実施形態のボールねじのナットの内部を示す図であって、ボールは省略され、ナットおよびコマは図１のＡ−Ａ断面を示す図である。 図１のＢ矢視図である。 実施形態のボールねじを構成するナットを示す正面図である。 図４のナットの断面図であって、ナットを径方向に沿って二分割した分割体のうち貫通穴を有する方を内周面側から見た図である。 コマが取り付けられたナットの断面図であって、図５に対応する図である。 実施形態のボールねじを構成するコマを示す斜視図である。 実施形態のボールねじを構成するコマを示す側面図である。 図８のＡ矢視図である。 図８のＢ矢視図である。

以下、この発明の実施形態について説明するが、この発明はこの実施形態に限定されない。
図１〜３に示すように、この実施形態のボールねじ１０は、ねじ軸１、ナット２、複数のボール３、コマ４を有する。ナット２は、外周面２ａと内周面２ｂとを有する円筒体である。ねじ軸１の外周面に螺旋溝１１が形成され、ナット２の内周面２ｂに螺旋溝２１が形成されている。ねじ軸１はナット２を貫通している。

図１および２に示すように、ナット２の一箇所に、径方向に貫通する貫通穴２２が形成され、この貫通穴２２内にコマ４が配置されている。
図２に示すように、ねじ軸１の螺旋溝１１とナット２の螺旋溝２１とにより、ボール３が転動する転動路が形成される。ボール３は、この転動路と、コマ４に形成されたボール戻し路４１と、からなる循環経路内に配置されている。ボール３は、転動路内で負荷転動し循環経路内を循環する。ボール３を介してねじ軸１とナット２が相対移動する。

このボールねじ１０は、転動路とボール戻し路４１で形成される循環経路を二個有する。図２、４〜６に示すように、ナット２の軸方向中心部と軸方向両端部には螺旋溝２１が形成されていない。つまり、ナット２の螺旋溝２１は、転動路となる部分のみに形成されている。また、図２に示すように、両循環経路の間に、ねじ軸１の螺旋溝１１とナット２の内周面２ｂで形成される非転動路（ボールが入らない空間）Ｎが存在する。

図１、６〜１０に示すように、コマ４は、平行四辺形の四つの角部が丸められた略平行四辺形の平面形状を有する本体４０と、本体４０の平行四辺形の各短辺から長辺と平行に延びるアーム４２とからなる。本体４０に二本のボール戻し路４１が形成されている。
すなわち、コマ４の本体４０は、ナット２の貫通穴２２の径方向外側に配置される外周面４０１と、外周面４０１の反対側の面であって貫通穴２２の径方向内側に配置される内周面４０２と、平行四辺形の長辺に対応する第一側面４０３と、平行四辺形の短辺に対応する第二側面４０４と、を有する。コマ４の外周面４０１は、ナット２の外周面２ａに沿う円弧面に形成され、内周面４０２は、ナット２の内周面２ｂに沿う円弧面に形成されている。

アーム４２は略半円柱状であり、図８〜１０に示すように、半円柱の軸方向に延びる外側円弧面４２ａと内側円弧面４２ｂを有する。内側円弧面４２ｂは本体４０の内周面４０２に沿っている。
ボール戻し路４１は、コマ４の内周面４０２に形成された略Ｓ字状溝であり、ボール戻し路４１のボール移動方向両端部となるニ対の開口部が、コマ４の第一側面４０３に形成されている。一対のアーム４２は、図６に示すように、ナット２の軸方向に垂直な方向Ｈでコマ４の中心線Ｃを挟んで互いに反対側となる位置にそれぞれ配置されている。

図１、２、４〜６に示すように、ナット２の貫通穴２２の平面形状は、コマ４の形状に合わせた略平行四辺形であり、平行四辺形の長辺がナット２の軸方向に平行に配置されている。コマ４の本体４０とナット２の貫通穴２２との間には、本体４０の貫通穴２２への挿入を容易にするために設けた寸法差に伴う隙間が存在するが、本体４０のナット２の軸方向への移動は、本体４０の側壁面４０４とこれに対応する貫通穴２２の壁面との接触により規制される。なお、この隙間は接着剤で埋めてあってもよい。

図３、５、６に示すように、ナット２の内周面２ｂに、貫通穴２２からナット２の軸方向に沿って軸方向両端部にそれぞれ延びる一対の凹部２４が形成されている。凹部２４の底面は、コマ４のアーム４２の外側円弧面４２ａに対応した円弧面となっている。各凹部２４にコマ４の各アーム４２が嵌合されている。アーム４２と凹部２４との嵌め合いは、締まり嵌めでもよいし、僅かな隙間を介した隙間嵌めでもよい。

また、この例では、一対の凹部２４の両方が、ナット２の軸方向一端（図５の左側）から工具を入れて切削加工を行うことで形成されている。そのため、ナット２の軸方向他端（図５の右側）の凹部２４を形成する工具で、ナット２の軸方向一端側に凹部２５が形成されている。凹部２５は所謂「捨て穴」であって、特に機能を有さない。一対の凹部２４をナット２の軸方向両端部からそれぞれ工具を入れて切削加工で形成すれば、凹部２５は形成されないが、この例のように一対の凹部２４の両方を同じ側から切削する方が、加工効率の点で有利である。

コマ４は、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃ（１〜８％Ｎｉ、〜０．８％Ｃ）合金等を用いた金属粉末射出成形法（ＭＩＭ）で製造することができる。あるいは、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＯＭ（ポリアセタール）等の合成樹脂に、ガラス繊維、チタン酸カリウム繊維等からなる強化材が混合された樹脂組成物を用いた射出成形法で製造することもできる。

この実施形態のボールねじ１０を組み立てる際には、先ず、ナット２の内周面２ｂ側から、コマ４の本体４０を貫通穴２２に挿入し、一対のアーム４２を一対の凹部２４に嵌合する。これにより、ナット２の螺旋溝２１とコマ４のボール戻し路４１が接続される。
次に、仮軸を用いてボール３とねじ軸１をナット２に組み付ける。アーム４２と凹部２４との嵌め合いが隙間嵌めの場合は、この組み付け時に、治具を用いてアーム４２が凹部２４から外れないようにするが、組み付け後には、ボール戻し路４１にボールが入ることで、コマ４がボールに支持されるため、ボールの循環に支障が生じない状態にできる。

この実施形態のボールねじ１０では、コマ４のナット２に対する位置決め用のアーム４２が、ナット２の螺旋溝２１にではなく、ナット２の軸方向に沿って延びる凹部２４に嵌合されている。つまり、コマの位置決め用アームの嵌合が、ボールの循環経路を構成する螺旋溝以外の部分で行われているため、ボールの循環経路を構成する螺旋溝に対して行われているボールねじと比較して、ボールの循環に支障が生じにくい。

また、一対のアーム４２が、ナット２の軸方向に垂直な方向Ｈでコマ４の中心線Ｃを挟んで互いに反対側となる位置にそれぞれ配置されているため、一対のアーム４２がコマ４の中心線Ｃに沿った位置に配置されているコマと比較して、ナット２を成す円筒体の円周方向での取り付けバランスが向上する。
さらに、一対の凹部２４が形成されているナット２の軸方向両端部に螺旋溝２１が形成されていないため、軸方向両端部に一対の凹部２４と螺旋溝２１が形成されているナットと比較して、凹部２４を切削加工する際の優位性がある。つまり、凹部２４を切削加工で形成する際に、螺旋溝２１が形成されているナットでは断続的な切削加工となるため工具寿命が低下し易いのに対して、螺旋溝２１が形成されていないナット２では連続的な切削加工ができるため工具寿命の低下が生じにくい。

１０ ボールねじ
１ ねじ軸
１１ ねじ軸の螺旋溝
２ ナット
２ａ ナットの外周面
２ｂ ナットの内周面
２１ ナットの螺旋溝
２２ ナットの貫通穴
２４ 凹部
２５ 凹部
３ ボール
４ コマ
４１ ボール戻し路
４２ アーム
Ｈ ナットの軸方向に垂直な方向
Ｃ 方向Ｈでのコマの中心線

Claims (3)

1. ねじ軸と、ナットと、複数のボールと、コマを有し、
   前記ねじ軸は前記ナットを貫通し、
   前記ねじ軸の螺旋溝と前記ナットの螺旋溝とにより、前記ボールが転動する転動路が形成され、
   前記コマは、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形成された部品であって、前記ナットを径方向に貫通する貫通穴内に配置され、
   前記コマは、前記ナットの軸方向両端に向けてそれぞれ延びる一対のアームを有し、
   前記ナットの内周面に前記一対のアームをそれぞれ嵌合する一対の凹部が形成され、
   前記ボールは、前記転動路内と前記ボール戻し路内に配置され、
   前記転動路内で転動する前記ボールを介して、前記ねじ軸と前記ナットとが相対移動するボールねじ。
2. 前記一対のアームは、前記ナットの軸方向に垂直な方向で前記コマの中心線を挟んで互いに反対側となる位置にそれぞれ配置されている請求項１記載のボールねじ。
3. 前記ナットの螺旋溝は、前記転動路となる部分のみに形成されている請求項１または２記載のボールねじ。

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