JP4098499B2

JP4098499B2 - ボールねじ

Info

Publication number: JP4098499B2
Application number: JP2001204287A
Authority: JP
Inventors: 勇吉田; 良則池田; 守久吉岡
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2001-07-05
Filing date: 2001-07-05
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2021-07-05
Also published as: JP2003021217A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ねじ軸に循環用の部材を設けたボールねじに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ボールねじにおいて、ボールの循環用の部材はナットに設けられる。循環方式としては、リターンチューブ式、エンドキャップ式、駒式、ガイドプレート式がある。ナット外径をコンパクトに設計するのに、最も有利な循環方式は駒式であり、外径を小さく設計するような用途では駒式を採用する場合が多い。
【０００３】
図４は、従来の駒式ボールねじを示す。ボールねじ軸５１とナット５３とは、各々に設けられた外ねじ溝５２と内ねじ溝５４間のボール５５を介して螺合している。ナット５３の円筒胴部には、内外の周面に貫通して嵌合孔５６が穿設され、この嵌合孔５６に、駒部材５７が嵌合している。駒部材５７は、内ねじ溝５４の隣合う１周部分同士を連結する連結溝５８を形成した部品であり、内ねじ溝５４の略１周の部分と連結溝５８とで、ボール５５の周回路が構成される。周回路内の内外のねじ溝５２，５４間に介在した多数のボール５５は、ねじ溝５２，５４に沿って転動して、駒部材５７の連結溝５８に案内され、ボールねじ軸５１のねじ山を乗り越えて隣接する内ねじ溝５４に戻り循環可能とされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ボールねじは、通常、ナットに循環部材を設けるため、ナットの外径が大きくなり、コンパクト化ができないという問題がある。コンパクト化のためには、上記のように循環方式として、リターンチューブ式やガイドプレート式等よりも駒式の方が有利であり、通常は駒式が採用される。
しかし、駒式においても、図４に示すように、ナット５３には駒部材５７を装着するための窓５６が必要であり、コンパクト化にも限界がある。
【０００５】
また、駒式に限らず、駒部材５７等の循環部材を持ったボールねじにおいて、駒部材５７等の循環部材のある位置には、負荷を受けるボールが存在しない。ボールねじの取付時に、モーメント荷重やラジアル荷重の加わる方向が予め判っている場合は、駒部材５７等の循環部材を負荷の少ない位置に配置するのが有利となる。しかし、ナット回転方式で使用される場合、駒部材５７等の循環部材をナットに配置していると、循環部材も回転するため、負荷の少ない位置に循環部材を配置するような設計は採れない。
【０００６】
この発明の目的は、コンパクト化が可能で、ボールを循環させるための循環部材を負荷の少ない位置に容易に配置できるボールねじを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明のボールねじは、いずれもボールねじ軸側にボール循環用の手段を設けたものである。
この発明の第１の発明のボールねじは、回転不可で、かつ軸方向移動可能なボールねじ軸と、このボールねじ軸に対向して内周に内ねじ溝を有し、回転可能で、かつ軸方向移動不可なナットと、上記ボールねじ軸と内ねじ溝との間に形成された転動路に連なって配置され、上記ナットとボールねじ軸の間で力を伝達するための複数のボールとを備え、ボールねじ軸の外ねじ溝の隣合う１周部分同士を連結し、上記ボールが循環する連結溝を上記ボールねじ軸に形成し、この連結溝はボールがこの連結溝内でナットの内ねじ溝のねじ山を超えることができる深さとし、上記ボールねじ軸の上記外ねじ溝に嵌合し端面が上記連結溝の内面に続く案内面に形成されて、上記外ねじ溝の隣合う１周部分同士のうち、一方の１周部分に移動したボールを元の１周部分に戻す遮蔽部材を装着したものである。
この構成によると、ボールねじ軸にボール循環用の連結溝を形成し、この連結溝をボールがこの連結溝内でナットの内ねじ溝のねじ山を超えることができる深さとする。また、上記外ねじ溝に嵌合し端面が上記連結溝の内面に続く案内面に形成されて、上記外ねじ溝の隣合う１周部分同士のうち、一方の１周部分に移動したボールを元の１周部分に戻す遮蔽部材を装着したため、ナットにボールを循環させるための循環部材を配置する必要がなく、それだけナットの外径を小さくでき、ボールねじをコンパクトに構成できる。また、循環部材である遮蔽部材を回転不可のボールねじ軸側に設置するので、ボールねじの取付時にモーメント荷重やラジアル荷重の加わる方向が予め分かっている場合に、前記遮蔽部材を負荷の少ない位置に片寄せて配置するように容易に設計することができ、ボールねじの長寿命化が可能となる。
【０００８】
この発明において、上記遮蔽部材が、外ねじ溝と同じリードを有する螺旋状の線材からなり、この線材を上記ねじ軸のねじ溝に嵌合しても良い。
このように遮蔽部材を螺旋状の線材とした場合、構成が簡単で、また遮蔽部材を外ねじ溝に嵌め込むことによりボールねじ軸へ容易に装着することができる。
【０００９】
この発明の第２の発明のボールねじは、回転不可で、かつ軸方向移動可能なボールねじ軸と、このボールねじ軸に対向して内周に内ねじ溝を有し、回転可能で、かつ軸方向移動不可なナットと、上記ボールねじ軸と内ねじ溝との間に形成された転動路に連なって配置され、上記ナットとボールねじ軸の間で力を伝達するための複数のボールとを備え、ねじ溝同士を連結し、上記ボールが循環する連結溝を有する駒部材を上記ボールねじ軸に装着したものである。
この構成の場合、ボール循環用の連結溝を有する駒部材をボールねじ軸に装着したため、ナットにボールを循環用の部材を配置する必要がなく、それだけナットの外径を小さくでき、ボールねじをコンパクトに構成できる。また、循環部材である駒部材を回転不可のボールねじ軸側に設置するので、ボールねじの取付時にモーメント荷重やラジアル荷重の加わる方向が予め分かっている場合には、前記駒部材を負荷の少ない位置に片寄せて配置するように容易に設計することができ、ボールねじの長寿命化が可能となる。
【００１０】
上記ボールねじ軸の外ねじ溝に嵌合する係止部を上記駒部材に一体形成する。このように係止部を設けることにより、位置精度良く駒部材をボールねじ軸に装着できる。
上記駒部材は、複数条の連結溝を有するものであっても良い。この場合、ボールねじ軸に、１つの駒部材を装着するだけで、外ねじ溝を軸方向に並ぶ複数条の周回経路に分割することができる。
【００１１】
また、この発明において、上記ボールねじ軸を中空とし、このボールねじ軸に内径側から上記駒部材を装着すると共に、この駒部材を塑性変形により上記ボールねじ軸に固定しても良い。このように内径側から駒部材を装着する構成とした場合、駒部材の取付けや位置決めが簡単になる。
【００１２】
なお、この発明の第１および第２の発明において、ボールねじ軸を回転不可，軸方向移動可能とした構成に変えて、ボールねじ軸を回転可能，軸方向移動不可とし、かつナットを回転可能，軸方向移動不可とした構成に変えて、ナットを回転不可，軸方向移動不可としても良い。
この構成の場合、荷重の加わる方向や位置に応じて循環用の部材を配置することはできないが、コンパクト化や、その他の効果は上記各構成の場合と同様に得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態を図１と共に説明する。このボールねじ２０は、ボールねじ軸２１と、ナット２２と、複数のボール２３とを備える。ボールねじ軸２１は外周面に外ねじ溝２４を有し、ナット２２は外ねじ溝２４に対向する内ねじ溝２５を有する。ボール２３は、ボールねじ軸２１の外ねじ溝２４とナット２２の内ねじ溝２５との間に形成された転動路２６に連なって配置され、ナット２２とボールねじ軸２１の間で力を伝達する。
【００１４】
ボールねじ軸２１には、軸方向の１箇所または複数箇所に、外ねじ溝２４の隣合う１周部分同士を連結する連結溝２７が形成される。この連結溝２７で連結される隣合う外ねじ溝２４の一部には、外ねじ溝２４と同じリードを有する螺旋状の線材からなる遮蔽部材２８が装着される。遮蔽部材２８は、その端面２８ａが連結溝２７の内面に続くように案内面として設けられ、外ねじ溝２４の隣合う１周部分同士のうち、一方の１周部分に移動したボール２３を連結溝２７へ案内して元の１周部分に戻す部材である。連結溝２７の深さは、ボール２３が、連結溝２７内でナット２２の内ねじ溝２５のねじ山を越えることができる深さとされている。このように構成されることで、ボールねじ軸２１の外ねじ溝２４と連結溝２７とで、１周の連続した周回経路が形成され、その周回経路をボール２３が循環可能となる。ここでは、連結溝２７が軸方向に並べて複数箇所設けられ、これにより外ねじ溝２４は、複数条並んだ周回経路に分割される。なお、ここでは、ボールねじ軸２１として中空軸を用いているが、これに限らず中実軸を用いても良い。
このボールねじ２０の使用形態として、ボールねじ軸２１は回転不可で、かつ軸方向に移動可能なように設置され、ナット２２は回転可能で、かつ軸方向に移動不可なように設置される。
【００１５】
この構成のボールねじ２０によると、ボールねじ軸２１に連結溝２７を形成すると共に遮蔽部材２８を装着して、ボール２３を循環させる１周の連続した周回経路を構成したため、ナット２２に周回経路を構成するための循環部材を配置する必要がない。そのため、ナット２２の外径を小さくでき、ボールねじ２０をコンパクトに構成できる。
また、前記周回経路を構成する循環部材である遮蔽部材２８を回転しないボールねじ軸２１側に設置するので、ボールねじ２０の取付時にモーメント荷重やラジアル荷重の加わる方向が予め分かっている場合には、前記遮蔽部材２８を負荷の少ない位置に片寄せて配置するように容易に設計することができ、これによりボールねじ２０の長寿命化が可能になる。
また、この実施形態では、遮蔽部材２８が、ボールねじ軸２１の外ねじ溝２４と同じリードを有する螺旋状の線材からなるので、外ねじ溝２４に嵌合させることによりボールねじ軸２１へ容易に遮蔽部材２８を装着することができる。遮蔽部材２８としては、このほかブロック状のものを用いてボールねじ軸２１に接着等で固定して、外ねじ溝２４の一部を塞ぐようにしても良い。
【００１６】
図２は、この発明の第２の実施形態にかかるボールねじを示す。この実施形態のボールねじ２０Ａは、第１の実施形態において、ボールねじ軸２１に連結溝２７を形成する構成、および遮蔽部材２８を設ける構成に変えて、表面に連結溝２７Ａを有する駒部材２９をボールねじ軸２１に装着したものである。駒部材２９の連結溝２７Ａは、外ねじ溝２４の隣合う１周部分同士を連結する溝であり、第１の実施形態における遮蔽部材２８の端面２８ａで形成される案内面を兼ねる。ボールねじ軸２１には中空軸が用いられ、駒部材２９を装着する駒部材嵌合用開口３０が内外の周面に貫通して形成されている。
【００１７】
駒部材２９には、ボールねじ軸２１の外ねじ溝２４の一部に嵌合する係止部２９ａが一体形成されており、この係止部２９ａを外ねじ溝２４に嵌合させることで、位置精度良く駒部材２９をボールねじ軸２１に装着できる。駒部材２９はボールねじ軸２１に対して複数個が軸方向に並べて設けてあり、これによりボールねじ軸２１の外ねじ溝２４は、複数条並んだ周回経路に分割される。この実施形態におけるその他の構成は第１の実施形態と同じである。
【００１８】
この構成のボールねじ２０によると、ボールねじ軸２１に連結溝２７を有する駒部材２９を装着し、ボール２３を循環させる周回経路を構成したため、ナット２２に前記周回経路を構成するための循環部材を配置する必要がない。そのためナット２２の外径を小さくでき、ボールねじ２０をコンパクトに構成できる。
この実施形態の場合も、駒部材２９を回転しないボールねじ軸２１側に設置するので、ボールねじ２０の取付時にモーメント荷重やラジアル荷重の加わる方向が予め分かっている場合には、前記駒部材２９を負荷の少ない位置に片寄せて配置するように容易に設計することができ、これによりボールねじ２０の長寿命化が可能となる。また、駒部材２９には、ボールねじ軸２１の外ねじ溝２４に嵌合する係止部２９ａを一体形成しているので、位置精度良く駒部材２９をボールねじ軸２１に装着できる。
【００１９】
なお、この実施形態において、駒部材２９の係止部２９ａは必ずしも設けなくても良い。係止部２９ａを設けない場合は、駒部材２９ａを駒部材嵌合用開口３０に内側から嵌合させることができるため、係止部２９ａを設けるか否かで、組立方法が変わる。
係止部２９ａを設ける場合は、駒部材２９を軸外側から嵌め込み、中空穴３１側から加締または接着等で駒部材２９をボールねじ軸２１に固定するようにすることが好ましい。これにより容易にかつ堅固に固定が行える。
係止部２９ａを設けない場合は、駒部材２９を、ボールねじ軸２１の中空穴３１内に挿入して、内側から駒部材嵌合用開口３０に嵌合させて接着することにより、駒部材２９をボールねじ軸２１に装着できる。この他の組立方法として、上記した手順で駒部材嵌合用開口３０に駒部材２９を嵌合させた後に、中空穴３１内から駒部材嵌合用開口３０の底部に埋め栓（図示せず）を設けることで、駒部材２９を装着しても良い。
【００２０】
図３はこの発明の第３の実施形態を示す。この実施形態は、図２の実施形態において、１本の連結溝２７Ａを有する駒部材２９を設けた構成に変えて、複数本の連結溝２７Ａを有する駒部材２９Ｂを用いたものである。駒部材２９の各連結溝２７Ａは、外ねじ溝２４の隣合う１周部分同士を連結する溝である。この実施形態におけるその他の構成は図２の実施形態と同じである。
【００２１】
この構成のボールねじ２０Ｂの場合、ボールねじ軸２１に１つの駒部材２９Ｂを装着するだけで、外ねじ溝２４を軸方向に並ぶ複数条（図示の例では３条）の周回経路に分割することができる。
【００２２】
【発明の効果】
この発明の第１の発明のボールねじは、ボールねじ軸に、外ねじ溝の隣合う１周部分同士を連結する連結溝を形成し、この連結溝はボールがこの連結溝内でナットの内ねじ溝のねじ山を超えることができる深さとし、上記ボールねじ軸の上記外ねじ溝に嵌合し端面が上記連結溝の内面に続く案内面に形成されて、上記外ねじ溝の隣合う１周部分同士のうち、一方の１周部分に移動したボールを元の１周部分に戻す遮蔽部材を装着したため、ナットの外径を小さくでき、ボールねじをコンパクトに構成できる。また、ボールねじ軸を回転不可とし、この回転不可のボールねじ軸側に遮蔽部材を設置するので、ボールねじの取付時に偏荷重が加わることが予想される場合には、前記遮蔽部材を負荷の少ない位置に片寄せて配置するように容易に設計することができ、長寿命化が可能となる。
遮蔽部材が、外ねじ溝と同じリードを有する螺旋状の線材からなる場合は、遮蔽部材の構成が簡単で、また遮蔽部材をねじ溝に嵌め込むことによりボールねじ軸へ容易に装着することができる。
この発明の第２の発明のボールねじは、ボールねじ軸に、連結溝を有する駒部材を装着したため、ナットの外径を小さくでき、ボールねじをコンパクトに構成できる。また、駒部材を回転不可のボールねじ軸側に設置するので、ボールねじの取付時に偏荷重が加わることが予想される場合には、前記駒部材を負荷の少ない位置に片寄せて配置するように容易に設計することができ、長寿命化が可能となる。
上記ボールねじ軸の外ねじ溝に嵌合する係止部を駒部材に一体形成したため、位置精度良く駒部材をボールねじ軸に装着できる。また、ボールねじ軸を中空とし、この内径側から上記駒部材を装着すると共に、この駒部材を塑性変形により上記ボールねじ軸に固定した場合は、塑性変形処理をボールねじ軸の中空穴側から行えるので、駒部材の取付けを容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ），（Ｂ）は、各々この発明の一実施形態にかかるボールねじの断面正面図および破断側面図である。
【図２】（Ａ），（Ｂ）は、各々この発明の他の実施形態にかかるボールねじの断面正面図および破断側面図である。
【図３】同ボールねじの変形例を示す断面正面図である。
【図４】従来例の破断正面図である。
【符号の説明】
２０，２０Ａ，２０Ｂ…ボールねじ
２１…ボールねじ軸
２２…ナット
２３…ボール
２４…外ねじ溝
２５…内ねじ溝
２６…転動路
２７，２７Ａ…連結溝
２８…遮蔽部材
２８ａ…端面
２９，２９Ｂ…駒部材
２９ａ…係止部
３０…駒部材嵌合用開口
３１…中空穴

Claims

回転不可で、かつ軸方向移動可能なボールねじ軸と、このボールねじ軸に対向して内周に内ねじ溝を有し、回転可能で、かつ軸方向移動不可なナットと、上記ボールねじ軸と内ねじ溝との間に形成された転動路に連なって配置され、上記ナットとボールねじ軸の間で力を伝達するための複数のボールとを備え、ボールねじ軸の外ねじ溝の隣合う１周部分同士を連結し、上記ボールが循環する連結溝を上記ボールねじ軸に形成し、この連結溝はボールがこの連結溝内でナットの内ねじ溝のねじ山を超えることができる深さとし、上記ボールねじ軸の上記外ねじ溝に嵌合し端面が上記連結溝の内面に続く案内面に形成されて、上記外ねじ溝の隣合う１周部分同士のうち、一方の１周部分に移動したボールを元の１周部分に戻す遮蔽部材を装着したことを特徴とするボールねじ。
上記遮蔽部材が、外ねじ溝と同じリードを有する螺旋状の線材からなり、この線材を上記ボールねじ軸のねじ溝に嵌合した請求項１に記載のボールねじ。
回転不可で、かつ軸方向移動可能なボールねじ軸と、このボールねじ軸に対向して内周に内ねじ溝を有し、回転可能で、かつ軸方向移動不可なナットと、上記ボールねじ軸と内ねじ溝との間に形成された転動路に連なって配置され、上記ナットとボールねじ軸の間で力を伝達するための複数のボールとを備え、ねじ溝同士を連結し、上記ボールが循環する連結溝を有する駒部材を上記ボールねじ軸に装着し、上記ボールねじ軸の外ねじ溝に嵌合する係止部を上記駒部材に一体形成したことを特徴とするボールねじ。
上記ボールねじ軸を中空とし、このボールねじ軸に内径側から上記駒部材を装着すると共に、この駒部材を塑性変形により上記ボールねじ軸に固定した請求項３に記載のボールねじ。
上記駒部材は、複数条の連結溝を有する請求項３または請求項４に記載のボールねじ。