JP2023131604A - ボールねじ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストを抑えつつ、循環こまによって形成される循環路外に入ったボールを容易に取り出して良好かつ円滑に動作させることが可能なボールねじ装置を提供する。【解決手段】外周面に螺旋状の第１ねじ溝１１を有するねじ軸１０と、内周面に螺旋状の第２ねじ溝２１を有し、ねじ軸１０に外嵌されるナット２０と、ねじ軸１０の第１ねじ溝１１及びナット２０の第２ねじ溝２１によって形成される転動路３２に収容される複数のボール３０と、ナット２０に形成された取付穴２７に嵌め込まれ、転動路３２を繋いでボール３０が１リード毎に循環可能な循環路３４を形成するボール戻し通路４２を有する循環こま４０と、を備え、循環こま４０は、ボール３０が挿通可能な貫通穴４４を有し、貫通穴４４は、転動路３２における循環路３４を構成する箇所と異なる箇所に連通される。【選択図】図２

Description

本発明は、ボールねじ装置に関する。

ボールねじ装置は、ねじ軸とナットにそれぞれ設けられたねじ溝にボールを入れ、ねじ軸またはナットが回転したときにボールが自転及び公転することで回転運動を高効率に直線運動に変換する装置である。

このボールねじ装置は、ねじ軸またはナットが回転運動を直線運動に変換し続けるために、ボールが公転する溝部である循環路（サーキット）内にボールが常に存在して循環する構造となっており、そのボールを循環させる循環方式としては、チューブ式、こま式あるいはエンドキャップ式などの各種の方式がある。

ボールねじ装置における循環方式の一つであるこま式の循環方式では、一般的に、組立工程において、ボール戻し通路を有する循環こまが装着されたナットに円柱形状の仮軸を通し、循環路内に規定の玉数のボールを挿入し、仮軸をねじ溝が切られた本軸であるねじ軸に移し替える作業が行われる。

ところで、ボールの挿入作業を行う際に、誤って循環路外のねじ溝にボールを挿入してしまうと、ねじ軸への移し替え後にボールが円滑に循環しなくなってしまう。すると、ナットとねじ軸との回転運動が直線運動に円滑に変換されず、ナットとねじ軸とが回転しなくなるロック現象が発生するおそれがある。

特許文献１には、循環路内を循環する複数のボールを備えたボールねじ装置において、循環路を外れたねじ溝にボール径よりも大きい直径のボール取り出し穴を設け、このボール取り出し穴から循環路外のボールを取り出し可能としたボールねじ装置が示されている。

また、特許文献２には、ナットに形成された貫通穴を閉塞するボール案内部材に循環溝が形成されており、このボール案内部材がボール挿入穴閉塞部材の嵌合部によって閉塞されるボール挿入穴を有するボールねじ装置が示されている。このボールねじ装置では、ボール案内部材のボール挿入穴からボールを挿入する際に、ボールが予定外の位置に外れることが防止される。

実公昭４８－２７３２６号公報 特開平７－１７４２０５号公報

ところで、特許文献１に記載のボールねじ装置では、ナットそのものにボール取り出し穴をあけており、加工工数の増加によるコストアップを招いてしまう。また、一般的に熱処理が行われるナットでは、熱変形の影響などを考慮する必要があるため、ボール取り出し穴をナットに加工することは実現性に欠ける。

また、特許文献２に記載のボールねじ装置では、循環こまを構成するボール案内部材のボール挿入穴からボールを挿入することで、循環路外の位置にボールが外れることを防止しているが、循環こまの部品点数の増加によるコストアップを招いてしまう。

そこで本発明は、コストを抑えつつ、循環こまによって形成される循環路外に入ったボールを容易に取り出して良好かつ円滑に動作させることが可能なボールねじ装置を提供することを目的とする。

本発明は下記構成からなる。
外周面に螺旋状のねじ溝を有するねじ軸と、
内周面に螺旋状のねじ溝を有し、前記ねじ軸に外嵌されるナットと、
前記ねじ軸及び前記ナットの前記ねじ溝によって形成される転動路に収容される複数のボールと、
前記ナットに形成された取付穴に嵌め込まれ、前記転動路を繋いで前記ボールが１リード毎に循環可能な循環路を形成するボール戻し通路を有する循環こまと、
を備え、
前記循環こまは、前記ボールが挿通可能な貫通穴を有し、
前記貫通穴は、前記転動路における前記循環路を構成する箇所と異なる箇所に連通される、
ボールねじ装置。

本発明によれば、コストを抑えつつ、循環こまによって形成される循環路外に入ったボールを容易に取り出して良好かつ円滑に動作させることが可能なボールねじ装置を提供できる。

本実施形態に係るボールねじ装置の斜視図である。 本実施形態に係るボールねじ装置を構成するナットを軸方向に破断させた斜視図である。 ナットに取り付けられる循環こまの斜視図である。 循環こまをナットへの取り付け側と反対側から視た平面図である。 循環こまの側面図である。 循環こまをナットへの取り付け側から視た平面図である。 封止部材を備えたボールねじ装置の斜視図である。 変形例に係るボールねじ装置を構成するナットを軸方向に破断させた斜視図である。 循環こまのナットへの取り付け側と反対側から視た平面図である。 循環こまの側面図である。 循環こまのナットへの取り付け側から視た平面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係るボールねじ装置１００の斜視図である。図２は、本実施形態に係るボールねじ装置１００を構成するナット２０を軸方向に破断させた斜視図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態に係るボールねじ装置１００は、ねじ軸１０と、ナット２０と、複数のボール３０と、循環部としての複数の循環こま４０と、を備える。ねじ軸１０は、断面円形状に形成され、その外周面に螺旋状の第１ねじ溝（ねじ溝）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の一端部には、案内対象と結合するためのフランジ２５が設けられている。フランジ２５は、複数のボルト孔２６を有している。そして、これらのボルト孔２６に挿通したボルト（図示略）を案内対象に締結固定することにより、ナット２０が案内対象に固定される。ナット２０の内周面には、ねじ軸１０の第１ねじ溝１１と等しいリードを有し、第１ねじ溝１１と対向する第２ねじ溝（ねじ溝）２１が形成されている。そして、ねじ軸１０の第１ねじ溝１１とナット２０の第２ねじ溝２１とによって断面略円形状の転動路３２が形成され、この転動路３２内には、複数のボール３０が転動可能に充填配置される。

ナット２０には、ボール３０を手前の転動路３２に戻すための循環こま４０が装着されている。循環こま４０には、転動路３２の一端と１リード手前の転動路３２の他端とを連結するボール戻し通路４２が形成されている。このボール戻し通路４２により、各循環こま４０に向かって転動路３２を転がってくるボール３０をねじ軸１０の径方向にすくい上げ、さらに、ねじ軸１０のねじ山を乗り越えさせ、１リード手前の転動路３２に戻すことでボール３０を循環可能にしている。

そして、このボール戻し通路４２及び転動路３２によってねじ軸１０の外側に略円環状のサーキットと呼ばれる無限循環路（以下、単に循環路という）３４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、複数のボール３０が循環路３４内を無限循環することにより、ねじ軸１０とナット２０が軸方向に相対的に直線運動することが可能となる。

ナット２０には、表裏に貫通する取付穴２７が形成されている。この取付穴２７は、円形状に形成されており、この取付穴２７に循環こま４０が取り付けられる。ナット２０の外周面には、取付穴２７に繋がる一対の係合溝部２８を有している。一対の係合溝部２８は、取付穴２７を挟んで対向位置に形成されている。

図３は、ナット２０に取り付けられる循環こま４０の斜視図である。図４Ａは、循環こま４０をナット２０への取り付け側と反対側から視た平面図である。図４Ｂは、循環こま４０の側面図である。図４Ｃは、循環こま４０をナット２０への取り付け側から視た平面図である。

図３、図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃに示すように、循環こま４０は、断面円形に形成されており、ナット２０の取付穴２７への嵌合方向前方側の端面４０ａに、ボール戻し通路４２が形成されている。また、循環こま４０は、一対の貫通穴４４を有している。一対の貫通穴４４は、循環こま４０におけるボール戻し通路４２を挟んだ位置に形成されている。一対の貫通穴４４は、軸方向に沿って延びて循環こま４０を貫通している。一対の貫通穴４４は、ボール３０の外径よりも僅かに大きな内径を有しており、ボール３０が通過可能とされている。

また、循環こま４０は、一対の導入溝４５を有している。一対の導入溝４５は、循環こま４０の端面４０ａにおいて、端面の外周縁から貫通穴４４に連通されており、互いに逆方向へ延在されている。また、循環こま４０は、ナット２０の取付穴２７への嵌合方向後方側の端部に、一対の張出部４６を有している。一対の張出部４６は、互いに反対側へ延在されている。

循環こま４０は、ナット２０の外周側から取付穴２７に嵌合される。このとき、この循環こま４０は、一対の張出部４６がナット２０の外周面に形成された一対の係合溝部２８に嵌め込まれる。これにより、循環こま４０がナット２０に対して回り止めされた状態で取り付けられ、ボール戻し通路４２が形成された端面４０ａがナット２０の内周面の位置に配置される。

このように、循環こま４０をナット２０に取り付けると、図２に示すように、ボール戻し通路４２によって転動路３２を形成する第２ねじ溝２１の一端と１リード手前の転動路３２を形成する第２ねじ溝２１の他端とが連結される。また、循環こま４０の一対の導入溝４５が、ボール戻し通路４２によって連結された第２ねじ溝２１の両側に隣接する第２ねじ溝２１に連結される。これにより、循環こま４０の一対の貫通穴４４が、一対の導入溝４５を介して、ボール戻し通路４２によって連結された第２ねじ溝２１の両側に隣接する第２ねじ溝２１に連通される。

上記構成のボールねじ装置１００では、例えば、循環こま４０を取り付けたナット２０に円柱形状の仮軸が通され、ナット２０における循環路３４となる第２ねじ溝２１に規定の玉数のボール３０が挿入され、その後、仮軸がねじ軸１０に移し替えられる。これにより、ねじ軸１０の第１ねじ溝１１とナット２０の第２ねじ溝２１とからなる循環路３４に規定数のボール３０が循環可能に配置されたボールねじ装置１００とされる。

このようにして構成されたボールねじ装置１００では、転動路３２における循環路３４を構成する箇所と異なる箇所に、循環こま４０の導入溝４５が連結されて貫通穴４４が連通される。

ところで、ボール３０の挿入作業を行う際に、誤って循環路３４外の転動路３２にボール３０が入り込むことがある。この場合、ボールねじ装置１００では、ねじ軸１０とナット２０とを相対的に回転させると、循環路３４外の転動路３２に入り込んだボール３０が転動路３２を転がり、循環こま４０の導入溝４５によって貫通穴４４に導かれる。そして、この貫通穴４４に導かれたボール３０は、この貫通穴４４を通して外部へ排出される。

このように、本実施形態に係るボールねじ装置１００によれば、ねじ軸１０とナット２０とを相対的に回転させた際に、転動路３２における循環路３４外に存在するボール３０が循環こま４０の貫通穴４４に導かれ、この貫通穴４４を通して外部へ排出される。これにより、ナット２０の形状や構造を変更することなく、循環こま４０をナット２０に装着するだけで、転動路３２における循環路３４外に入ったボール３０を容易に取り出すことができ、ナット２０とねじ軸１０とが円滑に回転可能な高品質なボールねじ装置１００とすることができる。また、貫通穴４４を転動路３２への潤滑油の充填孔として用いることができる。

しかも、循環こま４０は、転動路３２における循環路３４を構成する箇所と異なる箇所のボール３０を貫通穴４４へ導く導入溝４５を有する。これにより、転動路３２における循環路３４外に存在するボール３０を導入溝４５によって円滑に貫通穴４４へ導いて排出させることができる。

なお、図５に示すように、ボールねじ装置１００の循環こま４０は、貫通穴４４に嵌合される封止部材４７を備えるのが好ましい。この封止部材４７は、例えば、樹脂等の弾性を有する材料から形成されており、貫通穴４４に嵌合されることにより、貫通穴４４を封止する。

このように、循環こま４０の貫通穴４４を封止する封止部材４７を備えれば、転動路３２における循環路３４外のボール３０の排出後に封止部材４７によって貫通穴４４を閉塞することができる。これにより、貫通穴４４から転動路３２への塵埃等の異物の侵入を抑制でき、ナット２０とねじ軸１０との円滑な回転動作を維持させることができる。

次に、変形例について説明する。
なお、上記実施形態と同一構成部分は同一符号を付して説明を省略する。
図６は、変形例に係るボールねじ装置を構成するナット２０を軸方向に破断させた斜視図である。図７Ａは、循環こま４０のナット２０への取り付け側と反対側から視た平面図である。図７Ｂは、循環こま４０の側面図である。図７Ｃは、循環こま４０のナット２０への取り付け側から視た平面図である。

図６、図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃに示すように、変形例では、長円形状の取付穴２７Ａがナット２０に形成されており、この取付穴２７Ａには、断面長円形状の循環こま４０Ａが嵌合される。そして、この取付穴２７Ａに循環こま４０Ａを嵌合させることにより、循環こま４０Ａをナット２０に対して容易に回り止めさせた状態に取り付けることができる。

なお、取付穴２７Ａ及び循環こま４０Ａの形状としては楕円形状であってもよく、この場合も、この取付穴２７Ａに循環こま４０Ａを嵌合させることにより、循環こま４０Ａをナット２０に対して容易に回り止めさせた状態に取り付けることができる。

このように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。

以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１） 外周面に螺旋状のねじ溝を有するねじ軸と、
内周面に螺旋状のねじ溝を有し、前記ねじ軸に外嵌されるナットと、
前記ねじ軸及び前記ナットの前記ねじ溝によって形成される転動路に収容される複数のボールと、
前記ナットに形成された取付穴に嵌め込まれ、前記転動路を繋いで前記ボールが１リード毎に循環可能な循環路を形成するボール戻し通路を有する循環こまと、
を備え、
前記循環こまは、前記ボールが挿通可能な貫通穴を有し、
前記貫通穴は、前記転動路における前記循環路を構成する箇所と異なる箇所に連通される、ボールねじ装置。
このボールねじ装置によれば、ねじ軸とナットとを相対的に回転させた際に、転動路における循環路外に存在するボールが循環こまの貫通穴に導かれ、この貫通穴を通して外部へ排出される。これにより、ナットの形状や構造を変更することなく、循環こまをナットに装着するだけで、転動路における循環路外に入ったボールを容易に取り出すことができ、ナットとねじ軸とが円滑に回転可能な高品質なボールねじ装置とすることができる。また、貫通穴を転動路への潤滑油の充填孔として用いることができる。

（２） 前記循環こまは、前記転動路における前記循環路を構成する箇所と異なる箇所の前記ボールを前記貫通穴へ導く導入溝を有する、（１）に記載のボールねじ装置。
このボールねじ装置によれば、転動路における循環路外に存在するボールを導入溝によって円滑に貫通穴へ導いて排出させることができる。

（３） 前記循環こまは、前記貫通穴に嵌合されて前記貫通穴を封止する封止部材を備える、（１）または（２）に記載のボールねじ装置。
このボールねじ装置によれば、転動路における循環路外のボールの排出後に封止部材によって貫通穴を封止することにより、貫通穴から転動路への塵埃等の異物の侵入を抑制できる。これにより、ナットとねじ軸との円滑な回転動作を維持させることができる。

（４） 前記ナットの前記取付穴及び前記循環こまの断面形状が長円形状または楕円形状に形成されている、（１）～（３）のいずれか一つに記載のボールねじ装置。
このボールねじ装置によれば、取付穴へ循環こまを嵌合させることにより、ナットに対して循環こまを容易に回り止めさせた状態で取り付けることができる。

１０ ねじ軸
１１ 第１ねじ溝（ねじ溝）
２０ ナット
２１ 第２ねじ溝（ねじ溝）
２７ 取付穴
３０ ボール
３２ 転動路
３４ 循環路
４０ 循環こま
４２ ボール戻し通路
４４ 貫通穴
４５ 導入溝
４７ 封止部材

Claims (4)

1. 外周面に螺旋状のねじ溝を有するねじ軸と、
   内周面に螺旋状のねじ溝を有し、前記ねじ軸に外嵌されるナットと、
   前記ねじ軸及び前記ナットの前記ねじ溝によって形成される転動路に収容される複数のボールと、
   前記ナットに形成された取付穴に嵌め込まれ、前記転動路を繋いで前記ボールが１リード毎に循環可能な循環路を形成するボール戻し通路を有する循環こまと、
   を備え、
   前記循環こまは、前記ボールが挿通可能な貫通穴を有し、
   前記貫通穴は、前記転動路における前記循環路を構成する箇所と異なる箇所に連通される、
   ボールねじ装置。
2. 前記循環こまは、前記転動路における前記循環路を構成する箇所と異なる箇所の前記ボールを前記貫通穴へ導く導入溝を有する、
   請求項１に記載のボールねじ装置。
3. 前記循環こまは、前記貫通穴に嵌合されて前記貫通穴を封止する封止部材を備える、
   請求項１または請求項２に記載のボールねじ装置。
4. 前記ナットの前記取付穴及び前記循環こまの断面形状が長円形状または楕円形状に形成されている、
   請求項１～３のいずれか一項に記載のボールねじ装置。

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