JP2016109179A

JP2016109179A - ボールねじ装置

Info

Publication number: JP2016109179A
Application number: JP2014245501A
Authority: JP
Inventors: 水口　淳二; Junji Mizuguchi; 淳二水口
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2014-12-04
Filing date: 2014-12-04
Publication date: 2016-06-20

Abstract

【課題】長寿命化したボールねじ、特に、高荷重を一定方向に負荷する工作機械において好適に用いられる、長寿命化したボールねじを提供する。【解決手段】外周面に螺旋状のボール転動溝が設けられたねじ軸と、内周面に螺旋状のボール転動溝が設けられたナットと、前記ねじ軸のボール転動溝と前記ナットのボール転動溝とが対向して形成された軌道内に配置されたボール列を構成する複数のボールと、前記ボール列の一方の端からボールを掬いあげて前記ボール列の他方の端に循環させるボールチューブと、前記ボールチューブを前記ナットに固定するチューブ押さえとを有し、ナットの外周面には、ボールチューブ及びチューブ押さえを取り付けるための切欠きが形成されており、ナットの軸方向の一端には、径方向に突出したフランジが形成され、切欠きの隅及び、フランジの端面とナットの外周面との隅は、それぞれ隅Ｒ形状を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、回転運動を直線運動に変換、または直線運動を回転運動に変換するボールねじ装置に関し、そくに、高負荷用途に使用されるボールねじの耐久性向上に関するものである。

外周面に螺旋状のボール転動溝が設けられたねじ軸と、内周面に螺旋状のボール転動溝が設けられたナットと、前記ねじ軸のボール転動溝と前記ナットのボール転動溝とが対向して形成された軌道内に配置された複数のボールと、を有し、２つの円弧を含むゴシックアーク溝を、前記ねじ軸に設けたボール転動溝及び前記ナットに設けたボール転動溝にそれぞれ用いたボールねじは、現在、電動射出成形機や電動プレス機等の工作機械において使用されている。

これらの工作機械に用いられるボールねじは、比較的大型で且つ高荷重の負荷を受けるものであり、瞬間的に高負荷が一定方向に作用し、負荷が作用した状態で一旦停止した後に逆回転する（往復運動）という条件下で使用されることが少なくない。また、より高荷重な条件下でも長期間に亘って使用できるボールねじが求められている。

ボールねじ全体の長寿命化を図ることは従来から検討されている。例えば、特許文献１に記載の技術では、ねじ軸とナットの縦断面積が略等しくすることで、掛かる軸方向荷重に対してねじ軸とナットが同様に弾性変形することで、ナットの軸方向に沿ったボール荷重分布の差を抑えて耐久性を向上することが開示されている。

特開２００２−２７６７６５号公報

チューブ循環方式ボールねじのように、ナット外部にボール循環部品を取り付ける構造の場合、循環部品の姿勢を安定させる目的で、ナットの本体外周面に切欠きを設けている。軸方向荷重が大きい条件下、特にナット軸方向端部側に形成されたフランジをナット本体に対して引っ張る方向の荷重が働く場合には、フランジとナット本体の外周面との隅や、切欠き部の隅に応力が集中して、ナットが破損する恐れがある。

本発明は、ナットに大きな引っ張り荷重が生じた場合にも、ナットの破損に至ることのないボールねじを提供することを目的とする。

そこで、上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、外周面に螺旋状のボール転動溝が設けられたねじ軸と、内周面に螺旋状のボール転動溝が設けられたナットと、前記ねじ軸のボール転動溝と前記ナットのボール転動溝とが対向して形成された軌道内に配置されたボール列を構成する複数のボールと、前記ボール列の一方の端からボールを掬いあげて前記ボール列の他方の端に循環させるボールチューブと、前記ボールチューブを前記ナットに固定するチューブ押さえとを有するボールねじであって、前記ナットの外周面には、前記ボールチューブ及び前記チューブ押さえを取り付けるための切欠きが形成されており、前記ナットの軸方向の一端には、径方向に突出したフランジが形成され、前記切欠きの隅及び、前記フランジの端面と前記ナットの外周面との隅は、それぞれ隅Ｒ形状を有することを特徴としている。

このような構成にすることで、ナットに形成したフランジを介してナットに大きな引張荷重が働いても、ナット外周面とフランジとの間の隅部や、ナットにボールチューブやチューブ押さえと取り付けるための切欠きが有する隅部に発生する応力集中を緩和することができ、ナットの破損を防止することができる。

本発明に係るボールねじの実施の一形態を示す側面図。本発明に係るボールねじの実施のもう一つの形態を示す側面図。

以下、本発明の実施の一形態について図面を用いて説明する。図１は、本発明における実施の一形態であるボールねじ１００の構成を示す側面図である。図１に示すように、このボールねじ１００は、ねじ軸２と、ナット３と、図示しないボール５と、を主たる構成要素として含んでいる。ねじ軸２は、その外周面に螺旋状のボール転動溝１ａを備えている。ナット３は、その内周面に、ねじ軸２のボール転動溝１ａと対向した螺旋状の図示しないボール転動溝１ｂを備えており、さらに、ねじ軸２と螺合されている。また、ボール５は、ねじ軸２のボール転動溝１ａとナット３のボール転動溝１ｂとで形成される図示しない軌道１内に転動自在に装填されており、その数は複数である。また、軌道１には図示しない潤滑油が充填されている。潤滑油はグリース等の油脂が使用される。

ナット３の外周面には、ほぼＵ字状に屈曲したチューブからなる循環通路６が配置されており、循環通路押さえ７によってナット３に固定されている。図１においては、合計３個の循環通路６が例示されているが、その限りではない。例えば、各循環通路６の両端は、ナット３を貫通して軌道１に至り、軌道１内を転動するボール５が循環通路６を通って循環する。そのため、複数のボール５を介してねじ軸２に螺合されているナット３と、ねじ軸２とが、ボール５の転動を介して軸方向に相対移動することができる。

図１に示すように、ナット３の軸方向端部（図１の左側）には、径方向に突出したフランジ３ａが形成されている。また、ナット３の外周面には、循環通路６および循環通路押さえ７を取り付けるための切欠き３ｂが形成されている。ナット３の外周面とフランジ３ａとの隅部Ａ及び、切欠き３ｂの軸方向両端の隅部Ｂ,Ｂは隅Ｒが形成されている。

次に、上記の構成からなるボールねじ１００の作用及び効果について説明する。
ボールねじ１００について、ねじ軸２を回転させて、ナットに直線往復運動をさせる際にはねじ軸２の軸方向端部には電動モータ等の駆動減が接続され、ナット３にはフランジ３ａにテーブルやスライド等の負荷が取付けられる。ナット３が左側に移動しようとする場合にはフランジ３ａにはナット３を圧縮する方向の荷重が掛かる。また、ナットが右側に移動しようとする場合にはフランジには、ナット３を引っ張る方向の荷重が掛かる。特に、ナットを引っ張る方向の荷重が掛かる場合には、隅部Ａ、Ｂには、応力が集中しやすく、破損の原因となる場合がある。本発明のように、ナット３の隅部Ａ,ＢにそれぞれＲ形状を設けることにより、応力の集中を緩和し、破損を防止することができる。

なお、図1に示すような実施態様の変形例として、図２に示すボールねじ２００のように、ナット３０に形成される、循環通路６及び循環通路押さえ７を取り付けるための切欠き３０ｂの軸方向範囲が、フランジ３０ａの端面まで達していてもよい。この場合は、フランジ３０ａとナット３０の外周面との隅部Ａ、フランジ３０ａと切欠き３０ｂの底部との隅部Ｃ、切欠き部３０ｂの反フランジ側端部の隅部Ｂのそれぞれに隅Ｒ形状を形成する。これにより、ナット３０の隅部Ａ，Ｂ，ＣにそれぞれＲ形状をもうけることにより、応力の集中を緩和し、破損を防止することができる。

１００、２００ボールねじ
２ねじ軸
３、３０ナット
３ａ、３０ａフランジ
３ｂ、３０ｂ切欠き
６循環通路
７循環通路押さえ
Ａ,Ｂ,Ｃ隅部

Claims

外周面に螺旋状のボール転動溝が設けられたねじ軸と、内周面に螺旋状のボール転動溝が設けられたナットと、前記ねじ軸のボール転動溝と前記ナットのボール転動溝とが対向して形成された軌道内に配置されたボール列を構成する複数のボールと、前記ボール列の一方の端からボールを掬いあげて前記ボール列の他方の端に循環させるボールチューブと、前記ボールチューブを前記ナットに固定するチューブ押さえとを有するボールねじであって、前記ナットの外周面には、前記ボールチューブ及び前記チューブ押さえを取り付けるための切欠きが形成されており、前記ナットの軸方向の一端には、径方向に突出したフランジが形成され、前記切欠きの隅及び、前記フランジの端面と前記ナットの外周面との隅は、それぞれ隅Ｒ形状を有することを特徴とするボールねじ。