JP3226608U - 無循環ボールねじ - Google Patents

Abstract

【課題】体積が小さく、加工が容易で、組立が簡単で、コストを低減し、部品の使用寿命を増加し、運転のスムーズさを増進する効果を奏する無循環ボールねじを提供する。【解決手段】無循環ボールねじは、ねじ軸１０と、ねじ軸が貫通するナット２０と、転動溝内に配置される転動部材列３０と、転動溝内に配置される２つの塞き止部材４０と、２つの弾性部材５０と、２つの固定部材６０とを含み、ナットとねじ軸の間に転動溝が形成され、ナットの外周面に径方向に延びて転動溝まで達する２つの通孔２３を有し、各塞き止部材は転動溝と同じリード角で延びて形成され、各塞き止部材には連結孔４１３が形成され、各固定部材は各通孔から各塞き止部材の連結孔に挿入されて各塞き止部材を転動溝に固定し、２つの弾性部材は転動溝内に配置され且つそれぞれ転動部材列の一端と一の塞き止部材の一端の間及び転動部材列の他端と他の塞き止部材の一端の間に当接する。【選択図】図１

Description

本考案は、ボールねじに関し、より具体的には無循環ボールねじに関する。

一般的によく見られるボールねじは、主として、ナットと、該ナット内に軸方向に貫通して配置されるねじ軸と、該ナットの両端に接続される２つの還流ユニットと、複数の鋼球から構成される転動部材列から構成される。該ナット、ねじ軸と還流ユニットの間に転動部材列を収容するための転動溝が形成されて循環転動が行われる。しかし、この種のボールねじの構造は、部材が多く、体積が大きく、加工が複雑で、組立が繁雑であるため、コストが高く、コストをメインに考える客先から好まれない。また、動作ストロークが短く、精度への要求が高くない作業環境では、ボールねじは還流系を必要としない。

そのため、業者により無循環ねじ軸の構造が開発されている（例えば、特許文献１、２を参照）。特許文献２を例にすると、同様にねじ軸がナット内に軸方向に貫通して配置されるが、転動部材列は該ねじ軸とナットとで構成される転動溝内に位置し、該ナットの両端にそれぞれ桿部材が収容され、各桿部材と転動部材列の一端の間にばねが配置され、該桿部材により該ばねをナット内に固定し、転動部材列がばねが圧縮されたときに生じる裕度ストローク内でのみ転動できるようにする。これにより、転動部材列は循環転動をしないようになり、還流ユニットを設ける必要がないという目的を達成できる。

米国第ＵＳ１９０５０３９Ａ号公報 中国第ＣＮ１０４８１３０５８Ｂ号公報

しかしながら、この構造は、必要とする構成部材を減らすことができるものの、桿部材がナット内で平置きされるため、該桿部材と該ばねの接続方式により該ばねは転動溝により形成される螺旋線に沿って曲がらず、曲がるとばねの使用寿命が減少し、ばねの弾性が所望の作用を果たせなくなり、スムーズに運転しないという課題を有し且つ断裂しやすい。また、桿部材を配置するため、ナットの端面に桿部材と当接する当接面構造を加工成型する必要があり、工程が繁雑になるだけでなく、製造コストも増加する。

上記課題に鑑みて、本考案の主たる目的は従来技術における桿部材が平置きされることによるばねが断裂しやすいという課題を改善することにあり、従たる目的は従来技術における桿部材の取付による加工が複雑になるという課題を改善することにある。

上記目的を達成するために、本考案に係る無循環ボールねじは、ねじ軸と、ナットと、転動部材列と、２つの塞き止部材と、２つの弾性部材と、を含み、前記ナットを前記ねじ軸が軸方向に貫通し、前記ナットと前記ねじ軸の間に転動溝が形成され、前記転動溝は螺旋軸線が形成されるものとし、前記転動部材列は、前記転動溝内に配置され、２つの前記塞き止部材は、前記転動溝内に固定され且つ前記螺旋軸線に沿って延びており、各前記塞き止部材の材料のヤング率は０．１〜２１０ＧＰａの範囲にあり、２つの前記弾性部材は、前記転動溝内に配置され、一の前記弾性部材は一端が前記転動部材列の一端に当接し、他端が一の前記塞き止部材の一端に当接し、他の前記弾性部材は一端が前記転動部材列の他端に当接し、他端が他の前記塞き止部材の一端に当接する。

本考案によれば、該螺旋軸線に沿って延びる各該塞き止部材により各弾性部材も該螺旋軸線に沿って延びるようになり、各該弾性部材と各該塞き止部材の接続部分が断裂しにくくなり、弾性部材の使用寿命を増加させることができる。

本考案に係る好適な一実施形態の分解斜視図である。 図１に図示の実施形態の組立斜視図である。 図１に図示の実施形態の組立断面図。 図１に図示の実施形態の組立断面図及びその局部拡大図である。 図１に図示の実施形態の組立断面図。 図１に図示の実施形態の一部構成部材の平面図である。

以下では、本考案について、図面を参照して、以下の実施形態を例に説明する。

図１〜図６に示すように、本考案の好適な一実施形態に係る無循環ボールねじ１００は、主として、ねじ軸１０と、ナット２０と、転動部材列３０と、２つの塞き止部材４０と、２つの弾性部材５０と、２つの固定部材６０とを含む。

図１に示すように、ねじ軸１０は、外周面にねじ軸１０の軸方向に沿って螺旋状に延びるねじ軸ねじ溝１１を有する。本実施形態において、ねじ軸ねじ溝１１はゴシックアーチ型であるが、他の実施形態ではこれに限定されない。

図１〜図３に示すように、ナット２０は、軸方向に穿設される穿孔２１を有する。穿孔２１は、内周面にナット２０の軸方向に沿って螺旋状に延びるナットねじ溝２２を有する。本実施形態において、ナットねじ溝２２は、ゴシックアーチ型である。ナット２０は、外周面に径方向に内側に延びてナットねじ溝２２まで達する２つの通孔２３を有する。ねじ軸１０がナット２０の穿孔２１を貫通して、ねじ軸１０のねじ軸ねじ溝１１とナット２０のナットねじ溝２２とで共同して転動溝２４を構成する。転動溝２４は、螺旋軸線が形成されるものとする。

図１〜図５に示すように、転動部材列３０は、複数の鋼球３１から構成される。転動部材列３０は、ねじ軸１０とナット２０の間の転動溝２４内に配置される。

図１〜図６に示すように、２つの塞き止部材４０は、ねじ軸１０とナット２０の間の転動溝２４内に配置され、転動部材列３０の両端にそれぞれ位置する。各塞き止部材４０は、樹脂又は金属で一体に製造することができる。各塞き止部材４０の材料のヤング率は０．１〜２１０ＧＰａの範囲にあり、所定の構造強度を有し、力を受けたときに断裂しにくい。各塞き止部材４０は、転動溝２４と同じリード角で延びており、且つ該螺旋軸線に沿って延びて弧形状をなしている。各塞き止部材４０は、連結部４１と、支持部４２とを有する。連結部４１の外径は、転動溝２４の内径に近いが、転動溝２４の内径より小さい。連結部４１は、該螺旋軸線に沿って延びている。より具体的には、連結部４１の軸方向は転動溝２４と同じリード角で延びて形成され、且つ該螺旋軸線に沿って弧形状に形成されることにより、連結部４１は転動溝２４内に収容配置できるようになっている。連結部４１は、径方向に切断後の断面外廓が円弧形状４１１及びゴシックアーチ形状４１２から構成される。ゴシックアーチ形状４１２は、ナットねじ溝２２のゴシックアーチ型と対応し当接する。連結部４１は、径方向周面に連結孔４１３が形成され、本実施形態において、該連結孔はねじ孔である。支持部４２は、連結部４１の一端から凸出して形成され、且つ支持部４２の軸方向は同様に転動溝２４と同じリード角で延びて形成され、且つ該螺旋軸線に沿って弧形状に形成される。ただし、支持部４２の外径は連結部４１の外径より小さい。支持部４２の径方向切断後の断面直径ｄと連結部４１の径方向切断後の断面直径Ｄとの比は、０．６〜０．８の範囲にある。連結部４１は、端面に支持部４２と隣接する当接受け面４３を有し、当接受け面４３は転動溝２４により形成される螺旋軸線の接線に対して垂直な面である。

図１〜図５に示すように、２つの弾性部材５０は、それぞれ螺旋圧縮ばねであり、ねじ軸１０とナット２０の間の転動溝２４内に配置される。一の弾性部材５０は、一端が転動部材列３０の一端の鋼球３１に当接し、他端が一の塞き止部材４０の支持部４２に嵌められ且つ当接受け面４３に当接する。他の弾性部材５０は、一端が転動部材列３０の他端の鋼球３１に当接し、他端が他の塞き止部材４０の支持部４２に嵌められ且つ当接受け面４３に当接する。

図１〜図５に示すように、２つの固定部材６０は、それぞれ螺子であり、ナット２０の各通孔２３から挿入されて各塞き止部材４０の連結孔４１３内に挿通され配置されて螺設されることで、固定部材６０により塞き止部材４０が転動溝２４内に固定される。

言及すべきは、本実施形態では、各固定部材６０を用いて各塞き止部材４０を転動溝２４に固定しているが、これはナット２０の加工工程を簡素化する目的からであり、他の実施形態では、各塞き止部材４０を接着、溶接、圧迫係合または凹凸係合の方式で転動溝２４に固定してもよく、同様に上記の加工工程を簡素化する効果を有する。

以上本考案の好適な一実施形態に係る無循環ボールねじ１００の各構成要素及びその組立について説明したが、次いで以下では、その使用特徴について説明する。

まず、本考案は、弾性部材５０が圧縮されたときに生じる裕度により転動部材列３０が転動する空間を提供し、作業ストロークが短い作業環境に適用される。また、本考案は、従来の還流ユニットを組立てる必要がないので、部材が少なく、体積が小さく短く、組立が簡単で、低コストである等の利点がある。さらに、塞き止部材４０の軸方向が螺旋軸線に沿って延びて形成されるので、弾性部材５０は一端が確実に当接受け面４３に当接し且つ支持部４２により位置決めされるようになるため、弾性部材５０が変形したり曲がったりすることがなく、製品の使用寿命が増加する。実際の実験面では、米国第ＵＳ１９０５０３９Ａ号公報に掲載の構成は、本願出願人の実験によれば、１８５，０００回の循環後（ナットがねじ軸に沿って所定距離を往復移動することを１回の循環とする）、弾性部材はすでに断裂がある。一方、本発明の構成は、３００，０００回の循環の実験後（ナット２０が同様にねじ軸１０に沿って上記所定距離を往復移動することを一回の循環とする）、弾性部材５０は依然として正常に動作し且つ構造損壊がない。よって、本発明は確実に使用寿命を延ばす効果を奏することができる。また、ナット２０に径方向に通孔２３を設けて固定部材６０を挿入することで塞き止部材４０を固定するという構成も、ナット２０の加工製造工程を簡素化する効果を奏することができる。

次に、上記実施形態では、塞き止部材４０が連結部４１と連結部４１の一端から凸出する支持部４２を有する。しかし、実際には、塞き止部材４０は、連結部４１の両端それぞれから凸出する支持部４２を有して適用範囲を増やすようにしてもよい。例えば、ナット２０の長さが長いとき、転動部材列３０の中間に１つの塞き止部材４０及び２つの弾性部材５０を挿入配置して、弾性部材５０の損壊率を減らすようにしてもよい。

以上は、本考案の好適な実施形態を開示するものであり、本考案を限定するものではない。本技術分野における通常の知識を有する者が本考案に基づいてされた均等変更は、いずれも本考案の範囲に含まれる。

１００ 無循環ボールねじ
１０ ねじ軸
１１ ねじ軸ねじ溝
２０ ナット
２１ 穿孔
２２ ナットねじ溝
２３ 通孔
２４ 転動溝
３０ 転動部材列
３１ 鋼球
４０ 塞き止部材
４１ 連結部
４１１ 円弧形状
４１２ ゴシックアーチ形状
４１３ 連結孔
４２ 支持部
４３ 当接受け面
５０ 弾性部材
６０ 固定部材
ｄ 支持部断面直径
Ｄ 連結部断面直径

Claims (5)

1. 無循環ボールねじであって、
   ねじ軸と、ナットと、転動部材列と、２つの塞き止部材と、２つの弾性部材と、を含み、
   前記ナットを前記ねじ軸が軸方向に貫通し、前記ナットと前記ねじ軸の間に転動溝が形成され、前記転動溝は螺旋軸線が形成されるものとし、
   前記転動部材列は、前記転動溝内に配置され、
   ２つの前記塞き止部材は、前記転動溝内に固定され且つ前記螺旋軸線に沿って延びており、各前記塞き止部材の材料のヤング率は０．１〜２１０ＧＰａの範囲にあり、
   ２つの前記弾性部材は、前記転動溝内に配置され、一の前記弾性部材は一端が前記転動部材列の一端に当接し、他端が一の前記塞き止部材の一端に当接し、他の前記弾性部材は一端が前記転動部材列の他端に当接し、他端が他の前記塞き止部材の一端に当接する
   無循環ボールねじ。
2. 請求項１に記載の無循環ボールねじであって、
   前記ねじ軸は、外周面に前記ねじ軸の軸方向に沿って螺旋状に延びるねじ軸ねじ溝を有し、
   前記ナットは、軸方向に穿設される穿孔を有し、前記穿孔は、内周面に前記ナットの軸方向に沿って螺旋状に延びるナットねじ溝を有し、
   前記転動溝は、前記ねじ軸の前記ねじ軸ねじ溝と前記ナットの前記ナットねじ溝とで構成される
   無循環ボールねじ。
3. 請求項２に記載の無循環ボールねじであって、
   各前記塞き止部材の断面外廓はゴシックアーチ形状を含み、
   前記ナットねじ溝は、ゴシックアーチ形状であり、且つ各前記塞き止部材の断面外廓のゴシックアーチ形状と対応し当接する
   無循環ボールねじ。
4. 請求項１に記載の無循環ボールねじであって、
   さらに、２つの固定部材を含み、
   前記ナットは、外周面に径方向に延びて前記転動溝まで達する２つの通孔を有し、
   各前記塞き止部材は、径方向周面に連結孔が形成され、
   各前記固定部材は、各前記塞き止部材をそれぞれ固定するように、前記ナットの各前記通孔から挿入されて、各前記塞き止部材の前記連結孔内にそれぞれ挿通され配置される
   無循環ボールねじ。
5. 請求項４に記載の無循環ボールねじであって、
   各前記塞き止部材は、連結部と、支持部とを有し、
   前記支持部は、前記連結部の一端から凸出し、前記支持部の外径は前記連結部の外径より小さく、
   前記連結孔は前記連結部に設けられ、
   前記連結部の端面は、前記支持部と隣接する当接受け面を有し、前記当接受け面は前記螺旋軸線の接線に対して垂直な面であり、
   前記弾性部材は、前記支持部に嵌められ、且つ前記当接受け面に当接する
   無循環ボールねじ。

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