JP3915790B2 - ボールねじ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、工作機械、半導体製造装置、基盤実装機等で用いられるボールねじ装置に関する。
工作機械、半導体製造装置、基盤実装機等では、回転運動を直線運動に変換する装置として、下記文献１に示されるようなチューブ循環式のボールねじ装置が従来から使用されている。しかし、このようなボールねじ装置は、ねじ軸の外周面とナットの内周面に形成されたボールねじ溝間を転動するボールを循環チューブのタング部により掬い上げて循環させる方式を採用しているため、循環チューブのタング部にボールが衝突したときに振動や騒音が発生するなどの問題がある。
このような問題を解消するために、下記の特許文献２には、ねじ軸とナットのボールねじ溝間を転動するボールをナットの端部に組み込まれたボール循環部材のボール掬い上げ部によりボール中心軌道円の接線方向に掬い上げ、掬い上げたボールをナットに形成されたボール戻し通路に導入して循環させるようにしたボールねじ装置が開示されている。
特開２００３−２６９５６４号公報 登録実用新案第３０３４０５２号公報
しかしながら、上記文献２に記載のボールねじ装置では、ボール中心軌道円の接線方向に掬い上げられたボールをナットのボール戻し通路に案内するボール案内路がボール循環部材のみによって形成されている。このため、ボールねじ溝の溝間隔が狭い場合やボールねじ溝が多条ねじ溝である場合には、ナットの内周面端部に形成されるボール循環部材の収容凹部がナット側ボールねじ溝と干渉してしまうため、収容凹部とナット側ボールねじ溝との干渉を防ぐために、ボールの直径を小さくしなければならないという問題があった。また、上述したボールねじ装置では、ボール循環部材をナットの軸方向に対して固定するための円弧状ばねリングを別部品として必要とするため、部品点数の増加を招くという問題があった。
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、ボールねじ溝の溝間隔が狭い場合やボールねじ溝が多条ねじ溝である場合でもボールの直径を小さくすることなくボール中心軌道円の接線方向にボールを掬い上げて循環させることのできるボールねじ装置を提供することを目的とするものである。
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、外周面にボールねじ溝を有するねじ軸と、このねじ軸の前記ボールねじ溝と対向するボールねじ溝を内周面に有するナットと、前記ねじ軸のボールねじ溝と前記ナットのボールねじ溝との間に配設された多数のボールと、前記ナットの内周面両端部に形成された収容凹部と、この収容凹部内に組み込まれたボール循環部材と、前記ナットの内周面に形成された固定溝と協働して前記ボール循環部材を前記ナットの軸方向に対して移動不能に固定するＣ字状の円弧状ばねリングとを備え、前記ねじ軸と前記ナットのボールねじ溝間を転動するボールを前記ボール循環部材のボール掬い上げ部によりボール中心軌道円の接線方向に掬い上げ、掬い上げたボールを前記ナットに形成されたボール戻し通路に導入して循環せしめるボールねじ装置において、前記ボール中心軌道円の接線方向に掬い上げられたボールを前記ボール戻し通路に案内するボール案内路を前記ボール循環部材に形成されたボール案内面との間に形成するボール案内路形成面を前記ナットに設けるとともに、前記ボール循環部材と前記円弧状ばねリングとを合成樹脂にて一体に形成し、かつ射出成形後の円弧状ばねリングの歪みを抑制する橋渡し部を前記円弧状ばねリングの両端間に設け、前記円弧状ばねリングの外周面に設けられた突起が前記固定溝から抜け出ることを前記橋渡し部の弾性力によって防止するようにしたことを特徴とするものである。
請求項２の発明は、請求項１記載のボールねじ装置において、前記多数のボールのうち隣り合う二つのボール間に樹脂製のスペーサを設けたことを特徴とするものである。
請求項１の発明に係るボールねじ装置によれば、ボール掬い上げ部によりボール中心軌道円の接線方向に掬い上げられたボールをボール戻し通路に案内するボール案内路をボール循環部材と協働して形成するボール案内路形成面をナットに設けたことで、ボール案内路がボール循環部材のみによって形成されるものと比較して、ボール循環部材の大きさを小さくすることができる。これにより、収容凹部とナット側ボールねじ溝との干渉を防ぐために、ボールの直径を小さくする必要がないので、ボールねじ溝の溝間隔が狭い場合やボールねじ溝が多条ねじ溝である場合でもボールの直径を小さくすることなくボール中心軌道円の接線方向にボールを掬い上げて循環させることができる。
また、ボール循環部材と円弧状ばねリングとを合成樹脂材にて一体に形成したことで、ボール循環部材の他に円弧状ばねリングを別部品として必要としないので、上述した効果に加え、部品点数の削減を図ることができる。
請求項２の発明に係るボールねじ装置によれば、多数のボールのうち隣り合う二つのボール間に樹脂製のボール保持ピースを設けたことで、ボール同士の衝突がボール保持ピースによって緩和されるので、上述した効果に加え、ボールに過大な衝撃荷重を発生させることなくねじ軸またはナットを高速で回転させることができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本発明に係るボールねじ装置の一実施形態を図１〜図７に示す。図１において、符号１１はねじ軸、１２はねじ軸１１の外周面に形成されたボールねじ溝１３と対向するボールねじ溝１４を内周面に有するナットを示しており、ボールねじ溝１３とボールねじ溝１４との間には多数のボール１５が配設されている。
ボール１５は鋼またはセラミックス等から形成されており、隣り合う二つのボール１５，１５間には、合成樹脂からなるボール保持ピース１６が設けられている。このボール保持ピース１６はボール１５の直径より若干小さい直径で円板状に形成されており、各ボール保持ピース１６の両端面には、図２に示すように、凹球面部１６１がボール１５の半径より若干大きい曲率半径で形成されている。
ボール１５はねじ軸１１またはナット１２の回転運動に伴ってボールねじ溝１３，１４間を転動するようになっており、ナット１２にはボール戻し通路１７（図３参照）が形成されている。このボール戻し通路１７はナット１２の軸方向に貫通しており、ナット１２の両端部には、ボールねじ溝１３，１４間を転動するボール１５をボール戻し通路１７に導入して循環させるためのボール循環部材１８（図１参照）が組み込まれている。
ボール循環部材１８は、騒音や振動等の発生を抑えるために、合成樹脂から形成されている。また、ボール循環部材１８はボール掬い上げ部１８１（図４及び図５参照）を有しており、ボールねじ溝１３，１４間を転動するボール１５は、ボール循環部材１８のボール掬い上げ部１８１によりボール中心軌道円の接線方向に掬い上げられるようになっている。さらに、ボール循環部材１８はボール案内面１８２（図６参照）を有しており、ナット１２には、ボール中心軌道円の接線方向に掬い上げられたボール１５をボール戻し通路１７に案内するボール案内路１９（図１参照）をボール循環部材１８のボール案内面１８２との間に形成するボール案内路形成面２０（図７参照）が形成されている。
また、ボール循環部材１８はナット１２の内周面端部に形成された収容凹部２１（図３及び図７参照）に収容されており、ナット１２の内周面には、ボール循環部材１８を収容凹部２１に固定するための固定溝２２（図７参照）が形成されている。この固定溝２２には円弧状ばねリング２３（図４参照）が係合しており、ボール循環部材１８は固定溝２２および円弧状ばねリング２３によりナット１２の軸方向に対して移動不能に固定されている。
円弧状ばねリング２３はボール循環部材１８と一体に合成樹脂材で形成されており、円弧状ばねリング２３の外周面には、固定溝２２に嵌合する三日月状の突起部２４ａ，２４ｂ（図４参照）が設けられている。また、円弧状ばねリング２３の両端間には、射出成形後の円弧状ばねリング２３の歪みを抑えるために、橋渡し部２６（図４参照）が円弧状ばねリング２３と一体に樹脂成形されている。なお、円弧状ばねリング２３の円周方向両端部には、図４に示すように、プライヤ等の治具で円弧状ばねリング２３を縮径させるための治具挿入孔２５が形成されている。
このように構成される本実施形態に係るボールねじ装置では、ボール中心軌道円の接線方向に掬い上げられたボール１５をボール戻し通路１７に案内するボール案内路１９をボール循環部材１８のボール案内面１８２との間に形成するボール案内路形成面２０をナット１２に設けたことで、ボール案内路１９がボール循環部材のみによって形成されるものと比較して、ボール循環部材１８の大きさを小さくすることができる。これにより、収容凹部２１とナット側ボールねじ溝１４との干渉を防ぐために、ボール１５の直径を小さくする必要がないので、ボールねじ溝１３，１４の溝間隔が狭い場合やボールねじ溝１３，１４が多条ねじ溝である場合でもボール１５の直径を小さくすることなくボール中心軌道円の接線方向にボール１５を掬い上げて循環させることができる。
また、本実施形態に係るボールねじ装置では、ボール循環部材１８と円弧状ばねリング２３とを合成樹脂材にて一体に形成したことで、円弧状ばねリングを別部品として必要としないので、上述した効果に加え、部品点数の削減を図ることができる。さらに、多数のボール１５のうち隣り合う二つのボール１５，１５間に樹脂製のボール保持ピース１６を設けたことで、ボール同士の衝突がボール保持ピース１６によって緩和されるので、ボール１５に過大な衝撃荷重を発生させることなくねじ軸１１またはナット１２を高速で回転させることができる。
また、円弧状ばねリング２３の両端間に橋渡し部２６を設けたことで、射出成形後の円弧状ばねリング２３の歪みを抑えることができる。さらに、円弧状ばねリング２３をナット１２の固定溝２２に装着するときには、プライヤ等の治具で円弧状ばねリング２３を縮径して円弧状ばねリング２３の突起部２４ａ，２４ｂをナット１２の固定溝２２に嵌め込むが、円弧状ばねリング２３の縮径に伴って弾性変形した橋渡し部２６が弾性復帰することで、円弧状ばねリング２３の突起部２４ａ，２４ｂがナット１２の固定溝２２から抜け出ることを橋渡し部２６の弾性力によって防止することができる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が実施可能である。
本発明の一実施形態に係るボールねじ装置の概略構成を示す図である。 図１に示すボール保持ピースの断面図である。 図１に示すナットの正面図である。 図１に示す円弧状ばねリングの正面図である。 図２に示す円弧状ばねリングを矢印Ａ方向から視た図である。 図２に示す円弧状ばねリングを矢印Ｂ方向から視た図である。 図３に示す収容凹部を矢印Ｃ方向から視た図である。
符号の説明
１１ ねじ軸
１２ ナット
１３，１４ ボールねじ溝
１５ ボール
１６ ボール保持ピース
１７ ボール戻し通路
１８ ボール循環部材
１８１ ボール掬い上げ部
１８２ ボール案内面
１９ ボール案内路
２０ ボール案内路形成面
２１ 収容凹部
２２ 固定溝
２３ 円弧状ばねリング
２４ａ，２４ｂ 突起部
２５ 治具挿入孔

Claims (2)

  1. 外周面にボールねじ溝を有するねじ軸と、このねじ軸の前記ボールねじ溝と対向するボールねじ溝を内周面に有するナットと、前記ねじ軸のボールねじ溝と前記ナットのボールねじ溝との間に配設された多数のボールと、前記ナットの内周面両端部に形成された収容凹部と、この収容凹部内に組み込まれたボール循環部材と、前記ナットの内周面に形成された固定溝と協働して前記ボール循環部材を前記ナットの軸方向に対して移動不能に固定するＣ字状の円弧状ばねリングとを備え、前記ねじ軸と前記ナットのボールねじ溝間を転動するボールを前記ボール循環部材のボール掬い上げ部によりボール中心軌道円の接線方向に掬い上げ、掬い上げたボールを前記ナットに形成されたボール戻し通路に導入して循環せしめるボールねじ装置において、
    前記ボール中心軌道円の接線方向に掬い上げられたボールを前記ボール戻し通路に案内するボール案内路を前記ボール循環部材に形成されたボール案内面との間に形成するボール案内路形成面を前記ナットに設けるとともに、前記ボール循環部材と前記円弧状ばねリングとを合成樹脂にて一体に形成し、かつ射出成形後の円弧状ばねリングの歪みを抑制する橋渡し部を前記円弧状ばねリングの両端間に設け、前記円弧状ばねリングの外周面に設けられた突起が前記固定溝から抜け出ることを前記橋渡し部の弾性力によって防止するようにしたことを特徴とするボールねじ装置。
  2. 前記多数のボールのうち隣り合う二つのボール間に樹脂製のスペーサを設けたことを特徴とする請求項１記載のボールねじ装置。
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