JP3185416B2 - エンドキャップ式ボールねじ - Google Patents
エンドキャップ式ボールねじInfo
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- F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
- F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
- F16H25/20—Screw mechanisms
- F16H25/22—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Description
にボールねじナット端部にボール循環路を有するいわゆ
るエンドキャップ式ボールねじの改良に関する。
としては、例えば図4に示されているものがある。この
従来例は、外周面に螺旋溝1aを有するねじ軸1に、そ
の螺旋溝1aと相対する螺旋溝2aを内周面に有する円
筒状のボールねじナット2を、相対する両螺旋溝1a,
2a内を転動するボール3を介して螺合している。ボー
ルねじナット2は、ナット本体4と、ナット本体4の両
端面に着脱可能に接合された円板状のボール循環部材
(エンドキャップ)5との二部材で構成されている。ナ
ット本体4の肉厚部には、軸方向の貫通孔からなるボー
ル戻し通路6が設けられている。ボール循環部材5に
は、ナット本体4と接合する側の端面に、前記相対する
両螺旋溝1a,2aと前記ボール戻し通路6とを連通さ
せる湾曲路7が設けられている。
が相対回転すると、鋼製のボール3がねじ軸1とボール
ねじナット2との相対する両ボールねじ溝1a,2a内
を転動しつつ進み、端部のボール循環部材5に設けた湾
曲路7並びにナット本体4に設けたボール戻り通路6を
通りもとの位置に戻る循環を繰り返すようになってい
る。
ルねじのボール循環部材5に設けられる湾曲路7は、三
次元の複雑微妙な形状を有している。これを機械加工で
形成すると、コスト高になることは避けられない。その
ため、従来のエンドキャップ式ボールねじにあっては、
複雑な形状の部材を低コストで量産することができる射
出成形を利用した、合成樹脂製のボール循環部材5を用
いるのが一般的である。
材5は比較的剛性が低い。そのため、ボール3が循環す
る際に湾曲路7の内面にボール3が衝突を繰り返すこと
により、ボール循環部材5に弾性変形モードの振動が生
じて低騒音が要求される事務機とか測定器等の用途にあ
っては大きな騒音となるという問題点があった。また、
軸1の回転駆動によりボールねじナット2を非回転で前
後移動させた場合、万一ボールねじナット2がオーバー
ランして他部材等に衝突すると、端部のボール循環部材
5に破損事故が生じやすいという問題点があった。これ
に対して、金属材料などのような比較的剛性の高い材料
を用いてボール循環部材5を形成することも考えられる
が、複雑な湾曲路の形成コストがかかり、高価なものに
なってしまう。
してなされたものであり、ボール循環部材に、成形性の
良い軟質材と剛性及び密度が高い補強部材とを併用する
ことにより、安価で、低騒音で、万一ナットがオーバー
ランしても破壊され難いエンドキャップ式ボールねじを
提供することを目的とする。
発明は、外周面に螺旋溝を有するねじ軸と、内周面に前
記螺旋溝と対向する螺旋溝を有すると共に肉厚部に軸方
向の貫通孔からなるボール戻し通路を有するナット本体
と、前記対向する両螺旋溝と前記ボール戻し通路とを連
通させる湾曲路を有して前記ナット本体の両端面に接合
されたボール循環部材と、前記対向する両螺旋溝とボー
ル戻し通路と湾曲路とを転動しつつ循環可能な多数のボ
ールとを備えたエンドキャップ式ボールねじにおいて、
前記ボール循環部材は、合成樹脂等の軟質材からなると
共にこの軟質材よりも剛性及び密度が高い補強部材の内
側に一体成形されていることを特徴とする。なお、前記
補強部材の端面にシール部材を固定すると好適である。
し易い材料を用いて形成した外側を、より高い剛性,密
度を有する補強材で覆われ拘束されているから、ボール
循環に伴う弾性変形モードの振動が抑制されると共に質
量効果によって振動の発生自体が抑制され、その結果、
騒音が小さくなる。
し、万一ナットがオーバーランし他部材に衝突した場合
にも、ボール循環部材が破壊されることはない。
する。図1は本発明の一実施例の断面図である。なお、
従来例と同一または相当部分には同一の符号を付して、
重複する説明を省略する。図1に示すように、一端側に
取付フランジ2fを有する金属製円筒状のナット本体4
の一方の端面4aおよびその反対端面4bに、それぞれ
エンドキャップ15がシール部材17を介してねじ10
で取り付けられている。この実施例のエンドキャップ1
5は、合成樹脂等の軟質材からなるボール循環部材5
を、その円筒面5a及び環状の表面5bを覆う例えばス
テンレスなどのような金属製の補強部材16の内側に一
体成形して構成されている。前記補強部材16は機械加
工またはプレス成形されている。
ル等に取り付けるための取付けボルト用の孔であり、シ
ール部材17は内径部がねじ軸の螺旋溝1aと摺接しね
じ軸に付着した切粉やゴミ等がボールの転動部に入らな
いようにするものである。次に作用を述べる。ねじ軸1
を正(逆)回転させると、その軸回転がねじ軸の螺旋溝
1aとボールねじナットの螺旋溝2aとの間に介装され
たボール3を介してボールねじナット2に伝達され、ボ
ールねじナット2は応動して軸方向に前進(後退)移動
する。ボール3はボールねじナット2の移動に伴い転動
しつつ移動して無限循環経路を循環する。その場合のボ
ール3の方向転換は、エンドキャップ15のボール循環
部材5内に設けた湾曲路7により行われる。すなわち、
ボール3は、ボールねじナット2の進行に伴い相対する
螺旋溝1a,2a内を転動して一端のエンドキャップ1
5に到達すると、ボール循環部材5の湾曲路7の曲面に
導かれて方向転換されてナット本体4内のボール戻し通
路6に入り、このボール戻し通路6内を転動して反対端
のエンドキャップ15に達すると、湾曲路7に導かれて
方向転換され、ねじ軸とボールねじナットの螺旋溝1
a,2a内に戻る。
性を有する金属製の補強部材16で覆っているから、エ
ンドキャップ15の全体的な強度が大きい。したがっ
て、ボールねじナット2をねじ軸1に沿い直線移動させ
る場合、たとえボールねじナット2がオーバーランして
他部材に衝突しても、ボール循環部材5は破壊されにく
く、ボールねじナット2の寿命は長い。
補強部材16は密度が高く遮音効果が大きいから、ボー
ルねじナット2の内部の循環経路を多数のボール3が循
環する際、湾曲路7の内面にボール3が次々に衝突を繰
り返すことによりボール循環部材5に生じる弾性変形モ
ードの振動が抑制される。そのため、従来のエンドキャ
ップ式ボールねじに比して騒音が小さくなる。
ルねじにおける騒音レベルの測定結果を従来のものと比
較してグラフに表したものである。縦軸に騒音レベルの
大きさdB(A)を目盛り、横軸にボール3の中心径D
m と軸回転数Nとの積Dm Nを目盛ってある。白丸は、
補強部材16を有しないボール循環部材5のみをエンド
キャップとして使用したもの、黒丸はボール循環部材5
を補強部材16で被覆したエンドキャップ15を使用し
たものである。図から明らかなように、補強部材16の
有無で、最高回転数において3.5 dB(A)の差異が認
められた。
数での音の周波数分析の結果を示す。縦軸は騒音レベ
ル、横軸は周波数を目盛ってある。図3(a)はボール
循環部材5のみ(補強部材無し)のもの、図3(b)は
ボール循環部材5を補強部材16で補強したものであ
る。両図から、補強部材16を用いると約10KHz付
近のピークが小さくなっていることがわかる。これは、
補強部材16によりボール循環部材5の弾性変形モード
が抑えられたためである。また、補強部材16の使用に
より10KHz以上の成分も小さくなっている。これ
は、エンドキャップの質量増加に伴う遮音効果(質量効
果)によるものである。
ャップ式ボールねじは、ボールねじナットの端部のボー
ル循環部材を、当該部材より剛性及び密度が高い補強部
材で外側より被覆した。これにより、ボール循環に伴う
弾性変形モードの振動が抑制されると共に質量効果によ
って振動の発生自体が抑制され、その結果、騒音が小さ
くなるという効果を奏する。
して、オーバーラン時のボールねじナットの破壊が防止
できるという効果が得られる。しかも、ボール循環部材
と補強部材とを一体成形で量産することが可能であり、
低コストで提供できる利点がある。
の有無と騒音レベルとの相関を示すグラフである。
ラフで、(a)は補強部材無し、(b)は補強部材有り
の場合である。
断面図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 外周面に螺旋溝を有するねじ軸と、内周
面に前記螺旋溝と対向する螺旋溝を有すると共に肉厚部
に軸方向の貫通孔からなるボール戻し通路を有するナッ
ト本体と、前記対向する両螺旋溝と前記ボール戻し通路
とを連通させる湾曲路を有して前記ナット本体の両端面
に接合されたボール循環部材と、前記対向する両螺旋溝
とボール戻し通路と湾曲路とを転動しつつ循環可能な多
数のボールとを備えたエンドキャップ式ボールねじにお
いて、 前記ボール循環部材は、合成樹脂等の軟質材からなると
共にこの軟質材よりも剛性及び密度が高い補強部材の内
側に一体成形されていることを特徴とするエンドキャッ
プ式ボールねじ。 - 【請求項2】 請求項1において、前記補強部材の端面
にシール部材を固定したことを特徴とするエンドキャッ
プ式ボールねじ。
Priority Applications (3)
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JP32088592A JP3185416B2 (ja) | 1992-11-30 | 1992-11-30 | エンドキャップ式ボールねじ |
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Family Applications (1)
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