JP2970051B2 - ボールねじ一体型直動案内ユニット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばロボットの作
動アームやＸＹテーブル等に組み込んで好適に使用でき
るボールねじ一体型直動案内ユニットに係り、特にボー
ルねじ系のボール循環部分を改良して高速化，高精度位
置決め，部品点数の削減を可能としたボールねじ一体型
直動案内ユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のボールねじ一体型直動案内ユニッ
トとしては、例えば実開平２−１２５５４号公報に記載
されているものがある。この従来例は、外面に螺旋溝を
有するボールねじのねじ軸と、側面に軸方向のボール転
動溝を有してねじ軸を挟み平行に配された案内レールと
を備え、ねじ軸にはそのねじ溝内を転動する多数のボー
ルを介してナットを螺合し、そのナットの両側面に前記
案内レールのボール転動溝に対向するボール転動溝を形
成して、それら相対する両ボール転動溝内を転動する多
数のボールの転動を介してナットを軸方向に案内しつつ
直線的に前後に移動させるように構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のボールねじ一体型直動案内ユニットにあっては、ボ
ールねじのねじ軸とナットとの対向する螺旋溝内を転動
するボールを導いて循環させるボールねじ系のボール循
環部分が、Ｕ字形に形成したボール循環チューブとされ
てナット上部に組み込まれたいわゆるボールチューブ式
に構成されているため、大リード化が困難であり、した
がって高速，高精度位置決めという市場ニーズに応える
ことが難しいという問題点があった。

【０００４】一方、案内レールとナットとの対向するボ
ール転動溝内を転動するボールを導いて循環させる直線
案内系のボール循環部分は、ナットの前後両端に取付た
エンドキャップにＵ字形の湾曲路として形成されてお
り、両系のボール循環部分がそれぞれに別個の構成部品
内に別々に形成されているため部品点数が多く、組立工
数も多くなるという問題点があった。

【０００５】そこでこの発明は、上記従来の問題点を解
決することを課題とするものであり、両系統のボール循
環部分を共通の部材であるエンドキャップに併設するこ
とにより、ボール循環チューブを省き部品点数を削減す
ると共に高速化，高精度位置決めをも可能としたボール
ねじ一体型直動案内ユニットを提供することを目的とし
ている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、側面に軸方
向のボール転動溝を有して延長された案内レールと、該
案内レールに平行に配設され外面にボールねじ溝を有す
るねじ軸と、このねじ軸のボールねじ溝に対向するボー
ルねじ溝を備えてそれら相対する両ボールねじ溝内を転
動する多数のボールを介してねじ軸に螺合されると共
に、両側面に前記案内レールのボール転動溝に対向する
ボール転動溝を備えてそれら相対する両ボール転動溝内
の多数のボールの転動を介して軸方向に移動可能とされ
たナットとを備えたボールねじ一体型直動案内ユニット
において、前記ナットの肉厚内に、前記ボール転動溝内
のボールのボール戻り通路となる軸方向の貫通孔と、前
記ボールねじ溝内のボールのボール戻り通路となる軸方
向の貫通孔とを設けるとともに、前記ナットの前後の両
端面に固定されたエンドキャップに、前記ボール転動溝
とこれに対応する前記貫通孔とを連通させる湾曲路と、
前記ボールねじ溝とこれに対応する前記貫通孔とを連通
させる湾曲路と、前記ボールねじ溝に嵌合する螺旋状突
起部を設けたことを特徴とする。

【０００７】

【作用】この発明にあっては、ナット内部に直線案内系
統のボールの戻り通路と共にボールねじ系統のボールの
戻り通路を併設し、且つナット両端のエンドキャップに
両系統のボールをＵターンさせる湾曲路をそれぞれに設
けて、ボールねじのボール循環チューブを省いた。これ
により、部品点数，組立工数が削減される。また、ボー
ルねじのボール循環経路をねじ軸の周囲に複数配設する
ことで多条ねじとして大リード化が容易となり、これに
よるナットの高速送りと高精度位置決めを実現すること
ができる。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。図１は、この発明の一実施例を示す側面図、図
２は図１のII−II線断面図、図３はナット本体の斜視
図、図４はエンドキャップの接合端側を示す斜視図、図
５は図２のV −V 線断面図、図６は図４のVI矢視図でナ
ット本体のボール転動溝及びボール戻り通路と湾曲路と
の連結状態を説明する図である。

【０００９】図１，図２に示すように、この実施例の案
内レール１は横断面略コ字状で、底面から立ち上げた両
側縁部１ａ，１ａの内面に、それぞれ軸方向に延びる１
本のボール転動溝２を対向位置に有して延長されてい
る。この案内レール１の長さ方向の両端には、軸受け板
３，４がねじ止めして取付けられている。軸受け板３に
は図示しないボールベアリングが取りつけられ、軸受け
板４にはベアリングハウジング６を介し図示しないボー
ルベアリングがダブルに取りつけられており、これらの
ベアリングに支持されて、ボールねじのねじ軸７が案内
レール１の幅の中心部においてボール転動溝２と平行に
配設されている。この実施例のねじ軸７のボールねじ溝
８は、大リードの４条ねじとして形成されている。ねじ
軸７の一方の軸端部７ａはベアリングハウジング６から
外方に突出して図外の駆動モータの出力軸と連結可能と
されている。

【００１０】１０はねじ軸７に螺合されたナットで、図
３に示すような角形のナット本体１０Ａと、その前後の
両端にそれぞれボルトで固定したエンドキャップ１２と
を備えている。ナット本体１０Ａの中心部に形成された
ねじ孔１１の内周面には、ねじ軸７のボールねじ溝８に
対応するボールねじ溝９が形成されている。ナット本体
１０Ａの横幅は案内レール１の両側縁部１ａ，１ａ間の
内のり寸法より僅かに小さく形成されていて、その左右
両側面の下部には案内レール１のボール転動溝２にそれ
ぞれ対向させたボール転動溝１３が形成されると共に、
これに平行する直線状の貫通孔からなるボール戻り通路
１４がナット肉厚内に形成されている。

【００１１】一方、図４，図５に示すように、エンドキ
ャップ１２のナット本体１０Ａとの接合端面には、前記
ボール転動溝１３とボール戻り通路１４とを連通させる
半ドーナツ状の湾曲路１５が形成されている。この湾曲
路１５の半ドーナツ形状の構成について説明すると、図
４に示す形状のエンドキャップ１２の側面に、案内レー
ル１のボール転動溝２に係合する側方への突出部１７が
形成されており、この突出部１７の端面からエンドキャ
ップ１２のナット本体１０Ａとの接合端面にかけて、大
径の半円状凹部１８が形成されている。さらにこの半円
状凹部１８の開口の中心位置には、開口に直交する小径
の半円筒状凹部１９が形成されている。その半円筒状凹
部１９に半円筒状リターンガイド２０を嵌着して半ドー
ナツ状の湾曲路１５が形成されている。このようにし
て、ナット１０の下部には、図５に示すように案内レー
ル１のボール転動溝２とこれに対向するボール転動溝１
３およびボール戻り通路１４と湾曲路１５とからなる直
線案内系のボール無限循環路が構成され、このボール無
限循環路内に多数のボール２１が転動自在に装着されて
いる。エンドキャップ１２の側面の突出部１７の湾曲路
端は、案内レールのボール転動溝２からボール２１を掬
い上げて湾曲路１５に滑らかに導くための掬い上げ突部
２２として形成されている。なお、図示を省略してある
が、前記湾曲路１５の溝底に逃げ溝を設け、この逃げ溝
に円弧状の曲がり部分を直線部分の両端に有する線材よ
りなる保持器を係合せしめて、ボール転動溝１３に配さ
れたボール２１の脱落を阻止する公知のボール保持構造
をもうけることもできる。

【００１２】ナット本体１０Ａの肉厚内には、更に、ね
じ孔１１を取り囲むようにして４本の平行する直線状の
貫通孔が、ボールねじ系のボール戻り通路２４として円
周等分に配設して形成されている。これに対して、エン
ドキャップ１２の方には、ナット本体１０Ａとの接合端
面に、ねじ軸７の挿通孔２５を囲んで接線方向に傾けた
大径の半円状凹部２６が４個、円周等分に配して形成さ
れている（図４参照）。この半円状凹部２６の開口の中
心位置には、開口に直交する小径の半円筒状凹部２７が
形成されており、その半円筒状凹部２７に半円筒状リタ
ーンガイド２８（１個のみ図示）を嵌着して、ほぼ半ド
ーナツ状に湾曲路２９（図６）が形成される。このボー
ルねじ系の湾曲路２９は、ねじ軸７の４条のボールねじ
溝８における各ねじ溝と各ボール戻り通路２４とをそれ
ぞれに連通させるものである。また、ねじ軸の挿通孔２
５の内周面２５ａには、ねじ軸７の４条のボールねじ溝
８の各溝に対応させた４本の螺旋突起部３１が、各ボー
ルねじ溝に係合可能に前記湾曲路２９と交差して形成さ
れている。これにより、ねじ軸のボールねじ溝８および
これに対向するナットのボールねじ溝９とボール戻り通
路２４と湾曲路２９とからなるボールねじ系のボール無
限循環路が、直線案内系のボール無限循環路と同様に形
成され、そのボール無限循環路内に多数のボール３２
（図６）が転動自在に装着されている。前記螺旋突起部
３１はねじ軸のボールねじ溝８の防塵シール部をなすと
共に、ボールねじ溝９にのぞむ端部がボールねじ溝８内
のボールを掬い上げて湾曲路２９に滑らかに導くための
掬い上げ突部３３として形成されている。

【００１３】なお、図３に示すように、ナット本体１０
Ａの両側部は上方へ伸ばされてテーブル取付け台４０が
設けられ、これにテーブル取付けねじ用のねじ穴４１が
穿設されている。これは、不図示のテーブルを介してナ
ット本体１０Ａに加えられる上下方向の負荷を、テーブ
ル取付け台４０の直下に加えるようにするもので、ナッ
ト本体１０Ａの中央部に荷重が加わると、ナット下部両
側面が外側に開いてボール１７とボール転動溝２，１３
との間の嵌合が緩んでしまい、その結果ナット１０のロ
ーリングやヨーイングやピッチング等が生じる現象を防
止するためである。

【００１４】また、図４に示すように、エンドキャップ
１２に設けた取付けボルト挿通孔４２の接合端面側には
位置決め用突起４３を形成して、この位置決め用突起４
３をナット本体１０Ａの端面に設けた取付けボルト挿通
孔４４の凹部に嵌合せしめることにより、直線案内系及
びボールねじ系の各ボール無限循環路がずれること無く
正確に形成されるようにしている。

【００１５】次に作用を説明する。図示されない駆動モ
ータの作動でねじ軸７を正（逆）回転させると、その軸
回転がねじ軸のボールねじ溝８とナットのボールねじ溝
９との間に介装されたボールねじ系のボール３２を介し
てナット１０に伝達され、ナット１０は応動して軸方向
に前進（後退）移動する。ナット１０の回転は、ナット
のボール転動溝１３と案内レールのボール転動溝２との
間に介装された直線案内系のボール２１により阻止され
る。両系統の各ボール２１，３２は、いずれもナット１
０の移動に伴い転動しつつ移動して各系統の無限循環経
路を循環する。その場合のボールねじ系のボール３２の
方向転換は、エンドキャップ１２内に設けた湾曲路２９
により行われる。すなわち、ボール３２は、ナット１０
の進行に伴い、ねじ軸とナットのボールねじ溝８，９内
を転動して一方のエンドキャップ１２に到達すると、図
６に示すように螺旋突起部３１の端部の掬い上げ突部３
３の曲面に当たり、その曲面に導かれてエンドキャップ
１２内の湾曲路２９に移り、Ｕターンしてナット本体１
０Ａ内のボール戻り通路２４に入る。このボール戻り通
路２４内を転動して反対端のエンドキャップ１２に達す
ると湾曲路２９に移り逆Ｕターンし、螺旋突起部３１の
端部の掬い上げ突部３３の曲面に導かれてねじ軸とナッ
トのボールねじ溝８，９内に戻る循環を繰り返す。

【００１６】かくして、従来のボールねじ一体型直動案
内ユニットにおいて必須とされたボールねじ系のボール
循環チューブが不要となり、部品点数，組立工数が削減
できる。また、この実施例にあってはボールねじ系のボ
ール循環経路をねじ軸７の周囲に４系列配設すること
で、ねじ軸７を４条ねじとし、従来と同一軸径の１条ね
じの場合に対し負荷容量を減らすことなく４倍に大リー
ド化した。これによりナット１０は同一回転数で４倍の
高速送りが可能である。また、同一送り速度での回転数
が１／４となり、高精度位置決めが可能である。また、
この実施例の螺旋突起部３１はねじ軸７のボールねじ溝
８に嵌合するようにしたため、端部の掬い上げ突部３３
でボール３２を案内するのみでなく、ボールねじ系の防
塵装置としても機能している。

【００１７】図７，図８に他の実施例を示す。この実施
例は、ボールねじ系の循環経路における湾曲路２９の構
成が上記実施例とは異なっている。すなわち、エンドキ
ャップ１２の接合端面に形成した大径の半円状凹部２６
には、上記実施例における開口の中心位置の小径の半円
筒状凹部２７が形成されていない。したがって、その半
円筒状凹部２７に嵌着する半円筒状のリターンガイド２
８も有しない。一方、ナット本体１０Ａの端面には、図
７に示すようにボール戻り通路２４の開口からねじ孔１
１にかけて連続すると共にねじ孔１１の内面の対応する
ボールねじ溝９に滑らかに連なる凸部５０が形成されて
おり、この突部５０がエンドキャップ１２の半円状凹部
２６に嵌合してリターンガイドとなり、湾曲路２９が構
成されるようにしてある。

【００１８】その他の構成は上記第１実施例と同様であ
り、作用，効果に関しても特に異なるところはない。な
お、上記各実施例では、直線案内系のボール無限循環経
路を片側で１条としたものを説明したが、複数状の場合
にも本発明を適用することが可能である。また、ボール
ねじ系のボール無限循環経路は４系統に限らず多条ねじ
の条数に応じて増減されることはいうまでもない。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明のボールね
じ一体型直動案内ユニットは、ナットの肉厚内に、直線
案内系のボール転動溝内のボールのボール戻り通路とな
る軸方向の貫通孔と、ボールねじ系のボールねじ溝内の
ボールのボール戻り通路となる軸方向の貫通孔とを設け
るとともに、ナットの前後の両端面に固定されたエンド
キャップに、前記ボール転動溝とこれに対応するボール
戻り通路とを連通させる湾曲路と、前記ボールねじ溝と
これに対応するボール戻り通路とを連通させる湾曲路を
設けた構成とした。これにより、従来ナット本体内に形
成されていたボールねじのボール循環チューブが省略で
きて、その結果、部品点数を減らし，組立工数を削減す
ることができるという効果が得られる。さらに、エンド
キャップに螺旋状突起部を設けて前記ボールねじ溝に嵌
合させることで、ボールねじ系の防塵機能が果たせると
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す側面図である。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【図３】ナット本体の斜視図である。

【図４】エンドキャップの接合端側を示す斜視図であ
る。

【図５】図２のV −V 線断面図である。

【図６】図４のVI矢視図で、ナット本体のボール転動溝
及びボール戻り通路と湾曲路との連結状態を説明する図
である。

【図７】この発明の他の実施例のナット本体の斜視図で
ある。

【図８】図７のナット本体に接合するエンドキャップの
接合端側を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 案内レール ２ ボール転動溝（案内レールの） ７ ねじ軸 ８ ボールねじ溝（ねじ軸の） ９ ボールねじ溝（ナットの） １０ ナット １２ エンドキャップ １３ ボール転動溝（直線案内系の） １４ ボール戻り通路（直線案内系の） １５ 湾曲路（直線案内系の） ２１ ボール（直線案内系の） ２４ ボール戻り通路（ボールねじ系の） ２９ 湾曲路（ボールねじ系の） ３１ 螺旋突起部 ３２ ボール（ボールねじ系の）

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 側面に軸方向のボール転動溝を有して延
   長された案内レールと、該案内レールに平行に配設され
   外面にボールねじ溝を有するねじ軸と、このねじ軸のボ
   ールねじ溝に対向するボールねじ溝を備えてそれら相対
   する両ボールねじ溝内を転動する多数のボールを介して
   ねじ軸に螺合されると共に、両側面に前記案内レールの
   ボール転動溝に対向するボール転動溝を備えてそれら相
   対する両ボール転動溝内の多数のボールの転動を介して
   軸方向に移動可能とされたナットとを備えたボールねじ
   一体型直動案内ユニットにおいて、 前記ナットの肉厚内に、前記ボール転動溝内のボールの
   ボール戻り通路となる軸方向の貫通孔と、前記ボールね
   じ溝内のボールのボール戻り通路となる軸方向の貫通孔
   とを設けるとともに、前記ナットの前後の両端面に固定
   されたエンドキャップに、前記ボール転動溝とこれに対
   応する前記貫通孔とを連通させる湾曲路と、前記ボール
   ねじ溝とこれに対応する前記貫通孔とを連通させる湾曲
   路と、前記ボールねじ溝に嵌合する螺旋状突起部を設け
   たことを特徴とするボールねじ一体型直動案内ユニッ
   ト。