JP2017133655A - ボールねじ - Google Patents
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Description
特許文献1には、互いに隣接する2つのナット間に平板状の間座を設けて予圧を付与する方法が開示されている。また、特許文献2には、両面に互い違いに圧電シートが貼り付けられた間座を互いに隣接する2つのナット間に介装し、2つのナットで強く挟持したとき間座に弾性変形を生じさせるとともに、圧電シートに供給する電圧を外部から調整することにより、予圧を外部から自在に調整することが提案されている。
そこて、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、予圧の低下や予圧抜けが生じたときに予圧を復元させることが可能な新規のボールねじを提供することにある。
図1に示すように、本発明の実施形態1に係るボールねじ1は、外周面に第1螺旋溝11が設けられたねじ軸10と、各々の内周面に第2螺旋溝15が第1螺旋溝11と対向して設けられ、かつねじ軸10が貫通した2つのナット14(第1ナット14A,第2ナット14B)とを備えている。2つのナット14の各々は、互いに隣り合う直列配置でねじ軸10に螺合されている。したがって、ねじ軸10と2つのナット14とは、ねじ軸10の外周面と2つのナット14の各々の内周面とが対向するように同軸に配置されている。また、2つのナット14の各々の中心軸とねじ10の中心軸とは一致しており、2つのナット14の各々の中心軸方向14xはねじ軸10の中心軸方向10xと一致している。
また、図1及び図2に示すように、本発明の実施形態1に係るボールねじ1は、ボール転動路17内のボール18に第1予圧としての初期予圧を付与するようにして2つのナット14(第1ナット14Aと第2ナット14Bと)の間に配置された間座20を備えている。
また、本発明の実施形態1に係るボールねじ1は、初期予圧とは別に、ボール転動路17内のボール18に第2予圧としての予圧を付与する予圧付与機構20Aと、この予圧付与機構20Aにより2つのナット14の各々のボール転動路17内のボール18に付与される予圧を調整する予圧付与調整機構40Aとを備えている。予圧付与機構20Aは間座20に設けられている。
また、本発明の実施形態1に係るボールねじ1は、図1に示すように、2つのナット14の間にカバー部材26を備えている。このカバー部材26は、詳細に図示していないが、予圧付与機構20A及び予圧付与調整機構40Aを覆うようにしてナット14の円周方向に沿って延伸している。
したがって、ボールねじ1は、ねじ軸10と2つのナット14とを相対回転運動させると、ボール転動路17内でのボール18の転動を介して、ねじ軸10と2つのナット14とが中心軸方向に相対直線移動するようになっている。そして、ボール18は、無端状の循環経路内を無限に循環するようになっているため、ねじ軸10と2つのナット14とは継続的に相対直線移動することができる。
2つの固定板21のうち、第1固定板21Aは第1ナット14A側に位置し、第2固定板21Bは第2ナット14B側に位置している。連結固定部材24は、2つの固定板21に対して着脱自在で固定され、例えば雄ねじ及び雌ねじを組み合わせた締結機構によって締結固定されている。
なお、実施形態1では4つの皿バネ23を設けているが、この数に限定されるものではなく、1つ以上設けていればよい。また、4つの皿バネ23を1つの皿バネ群として構成し、この皿バネ群を2つ以上設けるようにしてもよい。
調整ブロック41Aは、図3に示すように、第1斜面部22aに接して第1斜面部22aと同一方向に傾斜した第2斜面部42aと、第1固定板21A側の第1ナット14Aの中心軸方向14xにおいて第2斜面部42aとは反対側の位置に第1ナット14Aの第1固定板21A側の端面部14nに接して配置された接触面部42bとを有している。また、調整ブロック41Aは、第1ナット14Aの半径方向14yにおいて、互いに反対側に位置する内側端面部42c及び外側端面部42dを有している。
調整ブロック41Aは溝22の中に配置されている。そして、調整ブロック41Aは、第1ナット14Aの半径方向14yに沿う移動が溝22によって案内され、第1固定板21Aのナット側端面部21nにおいて第1ナット14Aの半径方向14yと直交する方向の移動が溝22によって規制されている。
なお、ねじ部43の回動は、ねじ部43の先端が第1固定板21Aの当接面部22bに常に当接するように圧接しながら行うことにより、調整ブロック41Aの移動を円滑に行うことができる。
予圧付与調整機構40Aは、図4に示すように、第1固定板21Aの円周方向に点在するように複数配置されている。予圧付与調整機構40Aの配置としては、第1ナット14Aや第1固定板21Aがねじ軸10に対して傾かないように3等配以上が好ましい。この予圧付与調整機構40Aにおいても、ナット固定キー及び連結固定部材24と重畳しないように配置されている。
ねじ軸10に第1ナット14A及び第2ナット14Bを装着する際には、先ず第1ナット14Aをねじ軸10にボール18を介して螺合させる。
次に、第1固定板21Aの溝22内に調整ブロック41Aを配置した状態で間座20の貫通孔にねじ軸10を第1ナット14A側とは反対側の端部から挿入して、調整ブロック41Aの接触面部42bを第1ナット14Aの第1固定板21A側の端面部14nに接触させる。このとき、調整ブロック41Aの第2斜面部42aは第1固定板21Aの第1斜面部22aに接触している。
ここで、実施形態1のボールねじ1は、位置決め精度を必要とする工作機械、射出成形機、半導体製造装置などに組み込んで使用される。このような環境下で使用されるボールねじ1では、駆動時に、ねじ軸10の第1螺旋溝11や2つのナット14の各々の第2螺旋溝15に切り屑や摩耗粉などの異物が入り込み易い。
切り屑や摩耗粉などの異物が第1螺旋溝11や第2螺旋溝15に入り込むと、異物は第1螺旋溝11とボール18との間や第2螺旋溝15とボール18との間に噛み込まれ、第1螺旋溝11、第2螺旋溝15及びボール18などが摩耗して予圧が低下し、最後には予圧抜け状態に陥ることがある。
この予圧復元動作を行った場合には、新たなボールねじ1を手配し、この新たなボールねじ1が納入されるまでの間は皿バネ23の反発力による予圧により剛性を確保して送り系の位置決め精度を維持したまま送り系の稼働が可能となる。
そして、新たなボールねじ1が納入されたときに、送り系の駆動を停止して、劣化が生じたボールねじ1を新たなボールねじ1に交換する作業を行う。これにより、送り系の機構を更新することができ、送り系の停止時間を短くすることができるので、生産量の低下を極力小さくすることができる。
さらに、ボールねじ1を組み込んだ工作機械、射出成形機、半導体製造装置などを使用する製造メーカ側や生産現場で新たなボールねじ1を予備としてストックしておく必要がなくなり、在庫コストの削減に寄与することができる。すなわち、実施形態1のボールねじ1は、従来のボールねじと比較して利便性を向上することができる。
また、実施形態1のボールねじ1は、予圧付与機構20Aで2つのナット14の各々のボール転動路17内のボール18に予圧を掛け過ぎてしまった場合でも、予圧付与調整機構40Aのねじ部43をナット14の外周面14p側から見て反時計回りの方向に回動させることで、予圧を低減することができる。
なお、上述した実施形態1では、予圧付与調整機構40Aを第1固定板21A側に設けた場合について説明したが、予圧付与調整機構40Aは、第2固定板21B側に設けるようにしてもよい。この場合、第2固定板21Bのナット側端面部21nに溝22を設ける。
また、上述した実施形態1では、ねじ部43をナット14の外周面14p側から見て時計回りの方向に回動させることでボール転動路17内のボール18に付与される予圧を低減する場合について説明したが、ねじ部43をナット14の外周面14p側から見て反時計回りの方向に回動させることでボール転動路17内のボール18に付与される予圧を低減するようにしてもよい。要は、連結固定部材24を外した後、ねじ部43の回動により2つの固定板21の間の間隔L1が可変するようになっていればよい。
図7に示すように、本発明の実施形態2に係るボールねじ2は、実施形態1のボールねじ1と同様に、ねじ軸10と、ねじ軸10が貫通した2つのナット14(第1ナット14A及び第2ナット14B)と、ボール転動路17内を転動する複数のボール18と、ボール転動路17内のボールに第1予圧としての初期予圧を付与するようにして2つのナット14の間に配置された間座20と、ボール転動路17の両端を継いでボール18を循環させるボール戻し路(図示せず)とを備えている。そして、本発明の実施形態2に係るボールねじ2は、第1実施形態の予圧付与機構20A及び予圧付与調整機構40Aに換えて、予圧付与機構20B及び予圧付与調整機構40Bを備えている。
また、予圧付与調整機構40Bは、実施形態1の予圧付与調整機構40Aと同様に、調整ブロック41Bを第1固定板21A1側の第1ナット14Aの半径方向14yに移動させるねじ部43を更に備えている。
調整ブロック41Bは溝22の中に配置されている。そして、調整ブロック41Bは、第1ナット14Aの半径方向14yに沿う移動が溝22によって案内され、第1固定板21Aのナット側端面部21nにおいて第1ナット14Aの半径方向14yと直交する方向の移動が溝22によって規制されている。
そして、実施形態2のボールねじ2は、予圧抜けが発生した場合であっても、皿バネ23の反発力によって予圧を復元させることにより継続使用が可能となるので、実施形態1のボールねじ1と同様に、生産性の低下を極力小さくすることができるとともに、在庫コストの削減に寄与することができる。
また、実施形態2のボールねじ2は、予圧付与機構20Bで2つのナット14の各々のボール転動路17内のボール18に予圧を掛け過ぎてしまった場合でも、予圧付与調整機構40Bのねじ部43をナット14の外周側から見て反時計回りの方向に回動させることで、予圧を低減することができる。
なお、上述した実施形態2では、予圧付与調整機構40Bを第1固定板21A1側に設けた場合について説明したが、予圧付与調整機構40Bは、第2固定板21B側に設けるようにしてもよい。この場合、第2固定板21Bのナット側端面部21nに溝22を設ける。
以上、本発明を上記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
10…ねじ軸
10x…中心軸方向
11…第1螺旋溝
14…ナット、14A…第1ナット、14B…第2ナット
14m,14n…端面部
14x…中心軸方向
14y…半径方向
15…第2螺旋溝
16…フランジ部
17…ボール転動路
18…ボール
20…間座
20A,20B…予圧付与機構
21…固定板、21A…第1固定板、21B…第2固定板
21n…端面部
22a,22e…第1斜面部、22b…当接面部
23…皿バネ
24…連結固定部材
25…皿バネ案内部材
26…カバー部材
40A,40B…予圧付与調整機構
41A,41B…調整ブロック
42a,42e…第2斜面部、42b…接触面部、42c…内側面部、42d…外側面部
43…ねじ部
Claims (8)
- 外周面に第1螺旋溝が設けられたねじ軸と、
各々の内周面に第2螺旋溝が前記第1螺旋溝と対向して設けられ、かつ前記ねじ軸が貫通した2つのナットと、
前記第1螺旋溝及び前記第2螺旋溝により形成されたボール転動路を転動する複数のボールと、
前記ボール転動路内の前記ボールに第1予圧を付与するようにして前記2つのナットの間に配置された間座と、
前記間座に設けられ、かつ前記第1予圧とは別に、前記ボール転動路内の前記ボールに第2予圧を付与する予圧付与機構と、
前記第2予圧を調整する予圧付与調整機構と、
を備えているボールねじ。 - 前記予圧付与機構は、
前記2つのナットの間に直列に配置された2つの固定板と、
前記2つの固定板の間に配置された皿バネと、
前記皿バネに一定量の荷重を付加した状態で前記2つの固定板を連結して固定する連結固定部材と、
を備え、
前記予圧付与調整機構は、
前記2つの固定板の何れか一方の固定板の前記皿バネ側とは反対側の端面部に、前記一方の固定板側の前記ナットの中心軸方向に対して傾斜して設けられた第1斜面部と、
前記第1斜面部と前記一方の固定板側の前記ナットとの間に、前記ナットの半径方向に移動自在に配置された調整ブロックと、
を備え、
前記調整ブロックは、
前記第1斜面部に接して前記第1斜面部と同一方向に傾斜した第2斜面部と、
前記一方の固定板側のナットの中心軸方向において前記第2斜面部とは反対側の位置に前記ナットに接して配置された接触面部と、
を有していることを特徴とする請求項1に記載のボールねじ。 - 前記第1斜面部及び前記第2斜面部の各々は、前記一方の固定板側のナットの外周面側から内周面側に向かって前記ナットとの距離が徐々に長くなるように傾斜していることを特徴とする請求項2に記載のボールねじ。
- 前記第1斜面部及び前記第2斜面部の各々は、前記一方の固定板側のナットの外周面側から内周面側に向かって前記ナットとの距離が徐々に短くなるように傾斜していることを特徴とする請求項2に記載のボールねじ。
- 前記接触面部は、前記一方の固定板側のナットの半径方向に沿って延伸していることを特徴とする請求項2に記載のボールねじ。
- 前記一方の固定板は、前記調整ブロックを介して前記一方の固定板側の前記ナットに連結されていることを特徴とする請求項2に記載のボールねじ。
- 前記連結固定部材は、前記2つの固定板に対して着脱自在に固定されていることを特徴とする請求項2に記載のボールねじ。
- 前記予圧付与調整機構は、前記調整ブロックを前記一方の固定板側のナットの半径方向に移動させるねじ部を更に備えていることを特徴とする請求項2から請求項7の何れか1項に記載のボールねじ。
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- 2016-01-29 JP JP2016015705A patent/JP6682884B2/ja active Active
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