JP4110834B2 - ボールねじ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、低騒音,低振動であるボールねじに関する。
【0002】
【従来の技術】
ボールねじは、ねじ軸とそれに螺合されたナットとで構成されており、ねじ軸の外周面とナットの内周面とには、互いに対向する螺旋状のねじ溝が備えられている。そして、これら両ねじ溝の間に形成される螺旋状のボール転動路内に、多数のボールが転動自在に装填されていて、この多数のボールの転動を介して、ねじ軸とナットとが軸方向に相対移動するようになっている。
【0003】
このようなボールねじには、ボールをボール転動路の一端ですくい上げて他端に送ることによってボールを循環させるボール循環路が備えられている。すなわち、ボールは、ボール転動路内を移動しねじ軸の回りを複数回回ってから、ボール転動路の一端(ボール循環路の端部とボール転動路との交点)でボール循環路の一方の端部からボール循環路内にすくい上げられる。すくい上げられたボールは、ボール循環路の中を通って、ボール循環路の他方の端部からボール転動路の他端に戻される。
【0004】
従来、一部のチューブ式ボールねじのようにすくい上げ角度が小さく(又は0°)下穴がないボールねじや、サイドキャップ式ボールねじ,デフレクタを埋め込んだボールねじにおいては、ボール循環路の端部は、その中心がボール転動路内のボールの中心と一致するように配設されている。また、ボール循環路内は非負荷圏であるから、ボール循環路はボール転動路よりも内径が大きい。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
これらのことから、従来のボールねじにおいては、ボール循環路の端部の内面のうちナット側に位置する部分とナットのねじ溝の溝面との間には、段差が形成されていた。
このことを図16を用いて説明する。図16の(a)はボール循環路とボール転動路との連結部分を軸方向から見た断面図であり、(b)は(a)のA−A線断面図(すなわち、前記連結部分をボール循環路側から見た図)である。
【0006】
ボール循環路1の端部は、その中心C1が、ナット2の内周面に備えられたねじ溝2aとねじ軸3の外周面に備えられたねじ溝3aとで形成されたボール転動路4内のボール5の中心C2と一致するように配設されている。そして、ボール循環路1はボール転動路4よりも内径が大きいので、ボール循環路1の端部においては、内面1aのうちナット側に位置する部分とナット2のねじ溝2aの溝面との間に、段差6(図16の(b)における斜線を付した部分)が形成されている。
【0007】
したがって、ボール循環路1内のボール5がボール転動路4内(負荷圏)に入る際に段差6に衝突するので、それがボールねじを駆動した際の騒音や振動の原因となっていた。また、ボール5がボール転動路4内へ進入することの障害となるおそれもあった。
そこで、本発明は、上記のような従来のボールねじが有する問題点を解決し、低騒音,低振動であるボールねじを提供することを課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る請求項1のボールねじは、螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、前記ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有し、前記両ねじ溝により形成される螺旋状のボール転動路に転動自在に装填された多数のボールを介して前記ねじ軸に螺合されるナットと、前記ボールを前記ボール転動路の一端ですくい上げて他端に送ることにより前記ボールを循環させるボール循環路と、を備えるボールねじにおいて、前記ボール循環路の端部の内面のうちナット側に位置する部分が前記ナットのねじ溝の溝面よりも軸中心側に位置するように、前記ボール循環路の両端部を配設し、前記内面のうちナット側に位置する部分と前記ナットのねじ溝の溝面との間に形成された段差が、転動する前記ボールとの衝突によって摩耗又は塑性変形して消滅するように、前記ボール循環路の両端部の内面を樹脂で構成したことを特徴とする。
【0010】
前記内面のうちナット側に位置する部分と前記ナットのねじ溝の溝面との間には段差が形成され、ボール転動路(負荷圏)からボール循環路にボールが入る際に前記段差にボールが衝突することとなるが、ボール循環路の両端部の内面は摩耗又は塑性変形しやすい樹脂で構成されているから、前記段差はボールの衝突により次第に摩耗又は塑性変形して消滅する。よって、ボールが円滑に循環するようになるので、ボールねじは低騒音,低振動となる。
【0011】
また、本発明に係る請求項2のボールねじは、請求項1に記載のボールねじにおいて、前記ナットの外面にサイドキャップ取付面を設け、このサイドキャップ取付面に前記ボール循環路を有するサイドキャップを取り付けたことを特徴とする。
このような構成であれば、ボール転動路を転動したボールはサイドキャップによってねじ溝のリード角と一致する方向にすくい上げられ、ボール循環路内を通ってボール転動路に戻される。したがって、チューブ循環式ボールねじ(ボール循環路がチューブであるもの)のように、ねじ溝のリードが大きくなるとボール循環路の両端部をボールが通過する際にボールの進行方向が急激に変化するということがないので、ねじ溝のリードが大きい場合でも騒音,振動,損傷等が発生しにくい。しかも、エンドキャップ式ボールねじのように、ボールの循環回路数がねじ溝の条数分に限定されることがないので、1回路当りのボール数を多くすることなく負荷容量を高めることができる。
【0012】
さらに、本発明に係る請求項3のボールねじは、請求項1又は請求項2に記載のボールねじにおいて、前記ボール同士の接触を防ぐスペーサを各ボールの間に介装したことを特徴とする。
このように、ボールとボールの間にスペーサが介在されていればボール同士の競り合いが解消されるので、ボールの移動がより円滑に行われる。よって、ボールの循環性能やボールねじの送り精度が優れ、騒音や振動の発生もより一層抑制される。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係るボールねじの実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1〜図3において、本実施形態のボールねじ10は、外周面にねじ溝11を有するねじ軸12と、このねじ軸12のねじ溝11に対向するねじ溝13を内周面に有するナット14と、両ねじ溝11,13により形成される螺旋状のボール転動路30に転動自在に配設された多数のボール15と、ボール15をボール転動路30の一端ですくい上げて他端に送ることによりボール15を循環させるボール循環路22と、を備えている。
【0014】
ナット14はその外面に矩形状のサイドキャップ取付面16(図3を参照)を有しており、このサイドキャップ取付面16には、ボール循環路22を内部に備える樹脂製のサイドキャップ17が止めネジ18,19(図1を参照)により取り付けられている。
このサイドキャップ17は外形形状が同一のサイドキャップ構成部材23,24(図4〜図6を参照)で構成されている。このサイドキャップ構成部材23,24の接合面23a,24a(図7〜図11を参照)には凹溝が設けられていて、サイドキャップ構成部材23,24を接合してサイドキャップ17とすることにより、接合部分にボール循環路22が形成されている。すなわち、ボール循環路22は、ボール15の軌道に沿って二つに分割された凹溝によって形成されている。
【0015】
なお、サイドキャップ構成部材23,24の接合面23a,24aには、位置合せ用の突起部25と穴部26(図7及び図8を参照)がそれぞれ設けられている。また、サイドキャップ17には、止めネジ18,19を挿通するためのネジ挿通孔27,28(図4を参照)が穿設されている。
ボール循環路22の両端部は、ボール転動路30からボール15をすくい上げるボールすくい上げ部17a,17b(図3を参照)とされており、これらのボールすくい上げ部17a,17bはサイドキャップ取付面16に開設されたボール循環孔20,21に挿入されている。また、サイドキャップ17のボールすくい上げ部17a,17bには、ボール15をボール循環路22に導くためのタング部29(図6を参照)がそれぞれ設けられている。
【0016】
そして、ボール転動路30を転動したボール15は、サイドキャップ17によってねじ溝11,13のリード角と一致する方向にすくい上げられ、ボール循環路22内を通ってボール転動路30に戻される。
このような構成であれば、ボール15がすくい上げられる際にボール15の進行方向が急激に変化することがないので、ねじ溝のリードが大きい場合やボールねじが高速回転で使用される場合でも、騒音,振動,損傷等が発生しにくい。しかも、エンドキャップ式ボールねじのようにボールの循環回路数がねじ溝の条数分に限定されることがないので、1回路当りのボール数を多くすることなく負荷容量を高めることができる。
【0017】
また、前述のように、ボール循環路22はボール15の軌道に沿って二つに分割された凹溝によって形成されているので、サイドキャップ17内にボール循環路22を形成することが容易である。さらに、チューブ循環式ボールねじのようにボール循環チューブの他にチューブ押え等を必要としないので、部品点数を削減でき、これにより構造の単純化と組立コストの低減を図ることができる。さらにまた、サイドキャップ17を外形形状が同一のサイドキャップ構成部材23,24から構成したので、サイドキャップ構成部材23,24を1つの成形型で成形できる。よって、サイドキャップ17を容易に製造することができる。
【0018】
次に、ボールねじ10におけるボール循環路22とボール転動路30との連結部分について、図12を参照しながら説明する。図12の(a)はボール循環路とボール転動路との連結部分を軸方向から見た断面図であり、図12の(b)は(a)のA−A線断面図(すなわち、前記連結部分をボール循環路側から見た図)である。
【0019】
ボール循環路22の両端部は、ボール循環路22の端部の内面22aのうちナット側に位置する部分がナット14のねじ溝13の溝面よりも軸中心側に位置するように配設されている。図12においては、ボール循環路22の中心C1が、ボール転動路30内のボール15の中心C2からΔだけ軸中心側に位置している。よって、ボール15がボール循環路22からボール転動路30に入る際には、ボール15が段差に衝突することがないので、騒音,振動が抑制される。
【0020】
ただし、ボール循環路22の端部の内面22aのうちナット側に位置する部分とナット14のねじ溝13の溝面との間には、段差40(図12の(b)における斜線を付した部分)が形成されており、ボール15がボール転動路30からボール循環路22内にすくい上げられる際に、この段差40に衝突することとなる。
【0021】
しかしながら、前述のようにボール循環路22の内面22a(サイドキャップ17)は摩耗しやすい樹脂で構成されているので、図12の(a)の拡大図である図13に示すように、ボール15がボール転動路30からボール循環路22にすくい上げられる際に段差40に衝突して、ボール循環路22の内面22aのうち斜線を付した部分(段差40)が摩耗により消滅することとなる。
【0022】
以上のように、本実施形態のボールねじ10は、ボール循環路22の端部をボール15が通過する際、すなわち、ボール循環路22内のボール15がボール転動路30内(負荷圏)に入る際、及び、ボール転動路30内のボール15がボール循環路22にすくい上げられる際に段差に衝突することがなく、ボール15が円滑に循環するので、ボールねじを駆動した際に低騒音,低振動である。
【0023】
ここで、図14及び図15に示すように、ボール循環路22の内面22aのうちナット側に位置する部分とナット14のねじ溝13の端部との一方又は両方に面取り50を施せば、摩耗により段差が消滅するまでの時間を短縮することが可能である。図14は、ボール循環路22の内面22aのうちナット側に位置する部分に面取り50を施した例であり、図15は、ボール循環路22の内面22aのうちナット側に位置する部分とナット14のねじ溝13の端部との両方に面取り50を施した例である。さらに、段差40の部分の一部を予め取り除いておけば、摩耗により段差40が消滅するまでの時間をさらに短縮することが可能である。
【0024】
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
例えば、本実施形態においてはサイドキャップ17の材質は樹脂であったが、段差にボールが衝突することにより該段差が消滅するような摩耗又は塑性変形しやすい材質であれば、金属等の他の材質でも差し支えない。金属製のサイドキャップ17に熱処理を施す場合には、摩耗させたい部分は防炭することが好ましい。このように、ボールねじの部品、特にボールが循環する部分(タング部等)には強度が必要であるので、部品を組み立て式にしたりインサート成形により製造するなどして、摩耗させたい部分の材質と強度が必要な部分の材質とを異種なものとすることが好ましい。
【0025】
また、ボール循環路22は、ボール15の軌道に沿って二つに分割された凹溝によって形成されていたが、分割数は必ずしも二つである必要はなく、三つ以上であってもよい。
さらに、ボール同士の接触を防ぐスペーサを各ボールの間に介装してもよい。そうすれば、ボール同士の競り合いが解消されるので、ボールの移動がより円滑に行われる。よって、ボールの循環性能やボールねじの送り精度が優れ、騒音や振動の発生もより一層抑制される。
【0026】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のボールねじは低騒音,低振動である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るボールねじの一実施形態を示す平面図である。
【図2】図1のボールねじの軸方向断面図である。
【図3】図1のボールねじの径方向断面図である。
【図4】図1のボールねじが備えるサイドキャップの平面図である。
【図5】図4のサイドキャップの正面図である。
【図6】図4のサイドキャップの側面図である。
【図7】図4のサイドキャップを構成するサイドキャップ構成部材の平面図である。
【図8】図7のサイドキャップ構成部材の正面図である。
【図9】図7のサイドキャップ構成部材の底面図である。
【図10】図7のサイドキャップ構成部材の左側面図である。
【図11】図7のサイドキャップ構成部材の右側面図である。
【図12】図1のボールねじのボール循環路とボール転動路との連結部分の構成を説明する断面図である。
【図13】図12の連結部分の拡大断面図である。
【図14】本実施形態のボールねじの変形例において、ボール循環路とボール転動路との連結部分の構成を説明する拡大断面図である。
【図15】本実施形態のボールねじの別の変形例において、ボール循環路とボール転動路との連結部分の構成を説明する拡大断面図である。
【図16】従来のボールねじのボール循環路とボール転動路との連結部分の構成を説明する断面図である。
【符号の説明】
11 ねじ溝
12 ねじ軸
13 ねじ溝
14 ナット
15 ボール
16 サイドキャップ取付面
17 サイドキャップ
17a,17b ボールすくい上げ部
22 ボール循環路
23,24 サイドキャップ構成部材
23a,24a 接合面
30 ボール転動路
40 段差
Claims (3)
- 螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、前記ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有し、前記両ねじ溝により形成される螺旋状のボール転動路に転動自在に装填された多数のボールを介して前記ねじ軸に螺合されるナットと、前記ボールを前記ボール転動路の一端ですくい上げて他端に送ることにより前記ボールを循環させるボール循環路と、を備えるボールねじにおいて、
前記ボール循環路の端部の内面のうちナット側に位置する部分が前記ナットのねじ溝の溝面よりも軸中心側に位置するように、前記ボール循環路の両端部を配設し、
前記内面のうちナット側に位置する部分と前記ナットのねじ溝の溝面との間に形成された段差が、転動する前記ボールとの衝突によって摩耗又は塑性変形して消滅するように、前記ボール循環路の両端部の内面を樹脂で構成したことを特徴とするボールねじ。 - 前記ナットの外面にサイドキャップ取付面を設け、このサイドキャップ取付面に前記ボール循環路を有するサイドキャップを取り付けたことを特徴とする請求項1に記載のボールねじ。
- 前記ボール同士の接触を防ぐスペーサを各ボールの間に介装したことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のボールねじ。
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- 2002-05-23 JP JP2002149502A patent/JP4110834B2/ja not_active Expired - Lifetime
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