JP2016142389A - 循環こま及びこれを備えたボールねじ - Google Patents

Abstract

【課題】作業性が向上し、作動不良や異常発熱を抑制しうる循環こま及びこれを備えたボールねじを提供する。
【解決手段】ボールねじ１のナット２０に装着される循環こま１００は、戻し経路１１１を構成する循環こま本体１１０と、循環こま本体１１０の両側面からそれぞれ突出して設けられてナット２０に係止する係合部１２０とを有して構成されている。ナット２０は、循環こま１００を装着する循環こま挿入穴２３と、係合部１２０を露出する貫通孔２４とが形成され、係合部１２０に接触して循環こま１００を固定する固定部材２００が貫通孔２４に設けられる。
【選択図】図４

Description

本発明は、ボールねじ用循環こま及びこれを備えたボールねじに関する。

従来より、ねじ軸とナットと転動体（例えばボール）とを有し、上記ねじ軸と上記ナットとの間に介在された複数の転動体を循環する循環こまを備えた内部循環方式のボールねじが知られている。
特許文献１に記載された技術は、この種のボールねじの例であり、循環こまの戻し経路をトンネル状とし、ねじ軸のランド部に転動体を接触させない形状を採用している。このような構造を有する循環こまによれば、ねじ軸のランド部上を隣の螺旋溝へ横断するように転動体を循環させる従来の内部循環構造に対して、循環こまを備えたボールねじとしての作動性を改善することができるとしている。

また、特許文献１に記載された技術は、循環こまの壁面から延びた円筒断面要素によってナットに当該循環こまを固定する機能を有している。このような構成をなすことによって、ナットの外径方向、軸方向、及び回転方向の拘束をして循環こまが固定されるとしている。
しかしながら、特許文献１に開示された技術のように、ボール循環経路をトンネル状とした場合、循環こまの両壁からボール溝に倣って延びた腕をナット内側からボール溝に沿わせただけでは、ボール循環時にボールから重力方向の分力が循環こまへ伝わり、ねじ軸に押付けられる可能性が高まるため、作動不良や異常発熱の可能性があった。

そこで、このような問題を解決しうる技術として、ボール転動路と共にボールの循環軌道を形成するこま部材が、内部にトンネル状の循環路が湾曲形成された金属製のパイプと、このパイプの外側を被覆してナットに設けられた取付孔に嵌合する樹脂製の被覆部とで構成されたボールねじが特許文献２に開示されている。

特公昭５７−３３４６４号公報 特開２００３−３２９０９７号公報

しかしながら、特許文献２に開示された技術によっても、パイプを被覆する樹脂製の被覆部をナットの取付孔に嵌合して該パイプをナットに固定するため、部品点数が多くなることによる作業性低下、作動不良や異常発熱の抑制には改善の余地があった。
そこで、本発明は上記課題に着目してなされたものであり、その目的は、作業性が向上し、作動不良や異常発熱を抑制しうる循環こま及びこれを備えたボールねじを提供することにある。

上記目的を達成するための循環こまのある態様は、外周面に螺旋状の螺旋溝を有するねじ軸と、該ねじ軸に外嵌して内周面に螺旋状の螺旋溝を有するナットと、これらの螺旋溝で形成される軌道内に配置される複数の転動体とを備えたボールねじに用いられ、上記ナットに装着され、上記転動体を手前の軌道に戻すための筒状の戻し経路を備え、
上記戻し経路を形成する戻し溝がそれぞれ形成され、上記戻し経路に直交するように接合面が形成された２つの分割体からなる循環こま本体と、上記分割体の両側面からそれぞれ上記ボールねじの螺旋溝に沿って突出して上記循環こま本体の移動を制限するように設けられた係合部とを有し、
上記ナットに形成された上記係合部を露出する貫通孔に設けられた固定部材が嵌合又は螺合する固定孔が上記係合部に設けられている。

ここで、上記循環こまにおいては、上記循環こま本体が、上記戻し経路を形成する戻し溝がそれぞれ形成され、上記戻し経路に直交するように接合面が形成された２つの分割体からなり、上記係合部が、上記分割体の両側面からそれぞれ上記ボールねじの螺旋溝に沿って突出して上記循環こま本体の移動を制限するように設けられてもよい。
また、上記目的を達成するためのボールねじのある態様は、外周面に螺旋状の螺旋溝を有するねじ軸と、該ねじ軸に外嵌して内周面に螺旋状の螺旋溝を有するナットと、これらの螺旋溝で形成される軌道内に配置される複数の転動体と、上記ナットに装着されて上記転動体を手前の軌道に戻すための筒状の戻し経路を有する循環こまとを備え、
上記循環こまは、上記戻し経路が形成された循環こま本体と、該循環こまの両側面からそれぞれ上記ボールねじの螺旋溝に沿って突出して上記循環こま本体の移動を制限するように設けられた係合部とを有し、
上記ナットは、上記循環こまを装着する循環こま挿入穴と、上記係合部を露出する貫通孔とが形成され、上記係合部に付勢することによって上記循環こまを固定する固定部材が上記貫通孔に設けられている。

また、上記目的を達成するためのボールねじの他の態様は、外周面に螺旋状の螺旋溝を有するねじ軸と、該ねじ軸に外嵌して内周面に螺旋状の螺旋溝を有するナットと、これらの螺旋溝で形成される軌道内に配置される複数の転動体と、上記ナットに装着されて上記転動体を手前の軌道に戻すための筒状の戻し経路を有する循環こまとを備え、
上記循環こまは、上記戻し経路が形成された循環こま本体と、該循環こまの両側面からそれぞれ上記ボールねじの螺旋溝に沿って突出して上記循環こま本体の移動を制限するように設けられた係合部とを有し、
上記ナットは、上記循環こまを装着する循環こま挿入穴と、上記係合部を露出する貫通孔とが形成され、
上記貫通孔に設けられた固定部材が上記係合部に嵌め込まれるか又はねじ込まれる。

また、上記目的を達成するためのボールねじの他の態様は、外周面に螺旋状の螺旋溝を有するねじ軸と、該ねじ軸に外嵌して内周面に螺旋状の螺旋溝を有するナットと、これらの螺旋溝で形成される軌道内に配置される複数の転動体と、上記ナットに装着されて上記転動体を手前の軌道に戻すための筒状の戻し経路を有する循環こまとを備え、
上記循環こまは、上記戻し経路が形成された循環こま本体と、該循環こまの両側面からそれぞれ上記ボールねじの螺旋溝に沿って突出して上記循環こま本体の移動を制限するように設けられた係合部とを有し、
上記ナットは、上記循環こまを装着する循環こま挿入穴と、上記係合部を露出する貫通孔とが形成され、
上記貫通孔に設けられた固定部材が嵌合又は螺合する固定孔が上記係合部に設けられている。

ここで、上記ボールねじにおいては、上記固定部材が、上記固定孔に係止される係止部を有してもよい。
また、上記ボールねじにおいては、上記循環こま本体が、上記戻し経路を形成する戻し溝がそれぞれ形成され、上記戻し経路に直交するように接合面が形成された２つの分割体からなり、上記係合部が、上記分割体の両側面からそれぞれ上記ボールねじの螺旋溝に沿って突出して上記循環こま本体の移動を制限するように設けられてもよい。

本発明によれば、作業性が向上し、作動不良や異常発熱を抑制しうる循環こま及びこれを備えたボールねじを提供することができる。

ボールねじの一実施形態における構成を示す斜視図である。 ボールねじの一実施形態におけるナットの断面図である。 循環こまの一実施形態における構成を示す図であり、（ａ）は循環こまを構成する分割体の構成を示す斜視図、（ｂ）は分割体の構成を示す平面図である。 循環こまの一実施形態においてナットへ装着する態様を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は軸方向からの正面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、循環こまの他の実施形態におけるナットへ装着する態様を示す軸方向からの正面図である。

以下、循環こま及びこれを備えたボールねじの一実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態の内部循環方式のボールねじの構成を示す斜視図であり、同図では、ナット２０をその軸線を含む面で切断した状態で示している。また、図２は、本実施形態のボールねじにおけるナットの断面図である。なお、図２では、ナットの断面図において、循環こまの設置位置も併せて示している。また、図３は、本実施形態の循環こまの構成を示す図であり、（ａ）は循環こまを構成する分割体の構成を示す斜視図、（ｂ）は分割体の構成を示す平面図である。なお、図３（ａ）は２つの分割体のうちの１つ（第１分割体）のみ示している。また、図４は、循環こまの一実施形態においてナットへ装着する態様を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は軸方向からの正面図である。なお、図４（ａ）では、説明の理解のためにナットの断面図も付記している。

（ボールねじ）
図１に示すように、ボールねじ１は、ねじ軸１０と、ナット２０と、転動体（例えばボール）３０とを備えて構成されている。
ねじ軸１０は、その外周面１０ａに、所定のリードを有する螺旋状の螺旋溝１１が形成されている。ナット２０は、略円筒状をなし、その内径はねじ軸１０の外径よりも大きく形成されており、ねじ軸１０に所定の隙間をもって外嵌している。

ナット２０は、その一端部に案内対象と結合するためのフランジ２２を有する。ナット２０の内周面２０ａには、ねじ軸１０のリードと等しいリードを有する螺旋状の螺旋溝２１が形成されている。そして、ねじ軸１０とナット２０との対向する螺旋溝１１と螺旋溝２１とによって断面略円状の軌道が形成されている。そして、この軌道内に複数の転動体３０が充填配置されている。

また、図２に示すように、ナット２０には、循環こま１００を取り付けるための循環こま挿入穴２３が形成されている。この循環こま挿入穴２３は、ナット２０の外周から内周に向かって貫通した長孔からなっている。この長孔は、例えばエンドミルで加工され、エンドミルをナット２０の中心線に直交する線に対して所定の角度だけ傾けて形成される。この所定の角度は、螺旋溝１１を転がる転動体３０が循環こま１００に形成された筒状をなす戻し経路（ボール戻し経路ともいう）１１１によって、急激に方向転換をしない角度に設定されている。なお、循環こま挿入穴２３は、ナット２０の周方向に均等間隔を空けて、循環こま１００の個数に合わせて複数個（例えば３個等）加工される。

＜貫通孔＞
さらに、図４に示すように、ナット２０の循環こま挿入穴２３の周囲には、循環こま挿入穴２３に循環こま１００を装着した際に後述する係合部１２０を露出する貫通孔２４が複数形成されている。この貫通孔２４は、循環こま挿入穴２３に対して対角をなすように２つ以上設けられる。これらの貫通孔２４には、循環こま挿入穴２３に装着された循環こま１００の係合部１２０に付勢し、結果として循環こま１００を固定する固定部材２００が設けられる。なお、固定部材２００は、循環こま１００を固定すべく貫通孔２４に設けられれば、その設置態様は限定されない。

（循環こま）
次に、上述の循環こま１００についてより詳しく説明する。
循環こま１００は、例えば、焼結合金等から成形される。図２に示すように、循環こま１００は、戻し経路１１１が形成された循環こま本体１１０と、循環こま本体１１０の長手方向の両側面から互いに相対する向きに突出して設けられた２つの係合部１２０，１２０とを有する。
なお、循環こま１００は、ボールねじ１に充填配置されるボール列の一巻きに対して一つ設けられる。すなわち、転動体３０の巻き数はボールねじ１に加わる荷重等から決定されるので、循環こま１００の個数はボールねじ１に加わる荷重等に応じて適宜（例えば３個等）決定される。

＜循環こま本体＞
図２に示すように、循環こま本体１１０は、ナット２０の各循環こま挿入穴２３に装着される。すなわち、循環こま本体１１０の外形形状は、上述したナット２０の循環こま挿入穴２３に整合して形成されている。循環こま本体１１０は、ナット２０の内周面２０ａから装着した際に、外周面側に抜け落ちてしまわないように循環こま本体１１０の周囲に段部（図示せず）が設けられている。

循環こま本体１１０の内部には、上記軌道の一端と一巻き手前の軌道の他端とを連結する筒状の戻し経路１１１が形成されている。この戻し経路１１１は、循環こま本体１１０の長手方向に略Ｓ字形状をなして延び、ナット２０の内周側に向けて開口して形成されている。この略Ｓ字形状は、転動体３０を戻すための機能から決定される形状である。つまり、戻し経路１１１は、上記軌道を転動する転動体３０を、１巻き分手前の軌道に戻すように転動体３０の進路を変え、且つ、軌道に整合することが必要である。そのため、その平面形状をカム曲線としたときに、その揚程に対して加速度の急激な変動を抑えるように、例えば、変形正弦曲線に相当するカム曲線を組み合わせた結果として、略Ｓ字形状に形成されている。

また、循環こま１００の戻し経路１１１の少なくとも一方の開口部近傍には、転動体３０を戻し経路１１１内に案内するためのタング部（図示せず）が設けられている。
この戻し経路１１１は、循環こま１００の長手方向の両端に設けられたタング部から循環こま本体１１０の長手方向の中央部に向かって、循環こま本体１１０の短手方向の断面が、転動体３０の外径と整合した内径を備えた連続したＵ字形状をなし、これが前述の略Ｓ字形状と一体をなして円筒（トンネル）形状を形成している。

＜係合部＞
係合部１２０は、循環こま１００をナット２０の循環こま挿入穴２３に装着した際、それぞれの係合部１２０，１２０が螺旋溝１１に沿うように突出して設けられる。
さらに、図４（ａ），（ｂ）に示すように、ナット２０の複数の貫通孔２４にそれぞれ設けられた固定部材２００によって係合部１２０が付勢されるので、係合部１２０は、固定部材２００と螺旋溝１１，１１とによって挟まれて固定される。なお、固定部材２００による循環こま１００の固定（係合部１２０への付勢）は、ねじ軸１０の回転を妨げない程度の付勢力で固定される。

係合部１２０，１２０が、隣接する螺旋溝１１，１１にそれぞれ反対の向きに延びて係合し、かつ固定部材２００によっても付勢されているので、循環こま１０が適正に固定されるという効果を奏する。
このように、循環こま１００に戻し経路１１１（及びタング部）が設けられることにより、循環こま１００に向かって軌道内を転動してくる転動体３０をねじ軸１０の径方向に効率よく掬い上げ、そのねじ山を乗り越えさせ、一巻き手前（一リード手前）の軌道に戻すことで転動体３０を循環することが可能になっている。そして、この戻し経路１１１及び軌道によって形成される通路によってねじ軸１０の外側に略円環状の無限循環路が形成される。これにより、ナット２０に対するねじ軸１０の相対的な回転に伴って、転動体３０が螺旋溝１１と螺旋溝２１との間を転がり運動することによって、ナット２０がねじ軸１０に対してねじ軸１０の軸方向に直線運動することを可能にしている。

［分割体］
ここで、循環こま本体１１０は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、当該循環こま１００に形成された戻し経路１１１に直交するように接合面１０１Ａ，１０１Ｂが形成された２つの分割体１１０Ａ，１１０Ｂからなる態様としてもよい。具体的には、上述の２つの係合部１２０，１２０は、分割体１１０Ａ，１１０Ｂの両側面から互いに相対する向きに突出して設けられた２つの係合部１２０Ａ，１２０Ｂとして設けられてよい。
そして、上述した戻し経路１１１は、それぞれの分割体１１１Ａ，１１１Ｂの接合面側に形成されたそれぞれの戻し溝（一方の戻し溝１１１Ａのみ，図４（ａ）参照）が分割体１１１Ａ，１１１Ｂの重ね合わせによって形成される。

（他の実施形態）
図５（ａ）〜（ｃ）は、循環こまの他の実施形態におけるナットへ装着する態様を示す軸方向からの正面図である。なお、図５（ｂ），（ｃ）では、ナット及びねじ軸の螺旋溝を省略している。
循環こま１００及びこれを備えたボールねじの他の実施形態として、図５（ａ），（ｂ）に示すように、循環こま１００の係合部１２０，１２０のそれぞれに、貫通孔２４に設けられた固定部材２０２（２００）が嵌め込まれたり、ねじ込まれたりして循環こま１００がナット２０に固定されてもよい。例えば、固定部材２０２として釘状をなすものを採用する場合には、軟材からなる係合部１２０，１２０に、係合部１２０よりも硬度が高い硬材からなる固定部材２０２を嵌め込んで循環こま１００をナット２０に固定する。一方、固定部材２０２として雄ねじ（木ねじ）を採用する場合には、軟材からなる係合部１２０，１２０に、係合部１２０よりも硬度が高い硬材からなる固定部材２０２をねじ込んで循環こま１００をナット２０に固定する。

このような構成とすることにより、循環こま１００のナット２０への固定作業を簡易かつ確実に行うことができる。
また、循環こま１００及びこれを備えたボールねじの他の実施形態として、図５（ｃ）に示すように、循環こま１００の係合部１２０，１２０のそれぞれに、貫通孔２４に設けられた固定部材２０１が嵌合する固定孔１２１，１２１が設けられ、固定部材２０３（２００）が、固定孔１２１に係止される「抜け防止」の係止部２０３ａを有してもよい。この固定部材２０３は例えばピンであり、係止部２０３ａはいわゆる「かえし」である。ピンの頭部は一体型でもよいし、別体としてピンの頭部に三角ねじなどの締結構造を設けて合体してもよい。

このような構成とすることによっても、循環こま１００のナット２０への簡易かつ確実な固定が可能となる。
以上説明したように、本実施形態の循環こま及びこれを備えたボールねじによれば、循環こまの係合部に固定部材を接触させて循環こまをナットに固定するための貫通孔をナットに設けたので、部品点数が少なく、作動不良や異常発熱を抑制しうる循環こま及びこれを備えたボールねじを提供することができる。
なお、本発明に係る循環こま及びボールねじは、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。

１ ボールねじ
１０ ねじ軸
１１ 螺旋溝
２０ ナット
２１ 螺旋溝
２３ 循環こま挿入穴
２４ 貫通孔
３０ 転動体（ボール）
１００ 循環こま
１００Ａ 第１分割体
１００Ｂ 第２分割体
１１０ 循環こま本体
１１１ 戻し経路
１２０ 係合部
１２１ 固定孔
２００ 固定部材

Claims (7)

1. 外周面に螺旋状の螺旋溝を有するねじ軸と、該ねじ軸に外嵌して内周面に螺旋状の螺旋溝を有するナットと、これらの螺旋溝で形成される軌道内に配置される複数の転動体とを備えたボールねじに用いられ、前記ナットに装着され、前記転動体を手前の軌道に戻すための筒状の戻し経路を備え、
   前記戻し経路を形成する戻し溝がそれぞれ形成され、前記戻し経路に直交するように接合面が形成された２つの分割体からなる循環こま本体と、前記分割体の両側面からそれぞれ前記ボールねじの螺旋溝に沿って突出して前記循環こま本体の移動を制限するように設けられた係合部とを有し、
   前記ナットに形成された前記係合部を露出する貫通孔に設けられた固定部材が嵌合又は螺合する固定孔が前記係合部に設けられたことを特徴とする循環こま。
2. 前記循環こま本体は、前記戻し経路を形成する戻し溝がそれぞれ形成され、前記戻し経路に直交するように接合面が形成された２つの分割体からなり、前記係合部は、前記分割体の両側面からそれぞれ前記ボールねじの螺旋溝に沿って突出して前記循環こま本体の移動を制限するように設けられた請求項１に記載の循環こま。
3. 外周面に螺旋状の螺旋溝を有するねじ軸と、該ねじ軸に外嵌して内周面に螺旋状の螺旋溝を有するナットと、これらの螺旋溝で形成される軌道内に配置される複数の転動体と、前記ナットに装着されて前記転動体を手前の軌道に戻すための筒状の戻し経路を有する循環こまとを備え、
   前記循環こまは、前記戻し経路が形成された循環こま本体と、該循環こまの両側面からそれぞれ前記ボールねじの螺旋溝に沿って突出して前記循環こま本体の移動を制限するように設けられた係合部とを有し、
   前記ナットは、前記循環こまを装着する循環こま挿入穴と、前記係合部を露出する貫通孔とが形成され、前記係合部に付勢することによって前記循環こまを固定する固定部材が前記貫通孔に設けられることを特徴とするボールねじ。
4. 外周面に螺旋状の螺旋溝を有するねじ軸と、該ねじ軸に外嵌して内周面に螺旋状の螺旋溝を有するナットと、これらの螺旋溝で形成される軌道内に配置される複数の転動体と、前記ナットに装着されて前記転動体を手前の軌道に戻すための筒状の戻し経路を有する循環こまとを備え、
   前記循環こまは、前記戻し経路が形成された循環こま本体と、該循環こまの両側面からそれぞれ前記ボールねじの螺旋溝に沿って突出して前記循環こま本体の移動を制限するように設けられた係合部とを有し、
   前記ナットは、前記循環こまを装着する循環こま挿入穴と、前記係合部を露出する貫通孔とが形成され、
   前記貫通孔に設けられた固定部材が前記係合部に嵌め込まれるか又はねじ込まれることを特徴とするボールねじ。
5. 外周面に螺旋状の螺旋溝を有するねじ軸と、該ねじ軸に外嵌して内周面に螺旋状の螺旋溝を有するナットと、これらの螺旋溝で形成される軌道内に配置される複数の転動体と、前記ナットに装着されて前記転動体を手前の軌道に戻すための筒状の戻し経路を有する循環こまとを備え、
   前記循環こまは、前記戻し経路が形成された循環こま本体と、該循環こまの両側面からそれぞれ前記ボールねじの螺旋溝に沿って突出して前記循環こま本体の移動を制限するように設けられた係合部とを有し、
   前記ナットは、前記循環こまを装着する循環こま挿入穴と、前記係合部を露出する貫通孔とが形成され、
   前記貫通孔に設けられた固定部材が嵌合又は螺合する固定孔が前記係合部に設けられることを特徴とするボールねじ。
6. 前記固定部材が、前記固定孔に係止される係止部を有する請求項５に記載のボールねじ。
7. 前記循環こま本体は、前記戻し経路を形成する戻し溝がそれぞれ形成され、前記戻し経路に直交するように接合面が形成された２つの分割体からなり、前記係合部は、前記分割体の両側面からそれぞれ前記ボールねじの螺旋溝に沿って突出して前記循環こま本体の移動を制限するように設けられた請求項３〜６の何れか一項に記載のボールねじ。

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