JP4801511B2 - ボールねじ - Google Patents

Description

本発明は、特にナット両端側にデフレクタと呼ばれるボール循環用駒を用いてボールを循環させるボールねじに関するものである。

従来からデフレクタ方式と称し、駒を用いてナット内面とねじ軸外面間の螺旋ねじ溝空間から、ナットの片側を介してボール（鋼球）を掬い上げ、ナット内部の戻し通路を通して、ナットの反対側から再びねじ溝空間に戻して、連続した循環運動をする方式のボールねじとして、各種のものが提案され実用化されている。

例えば、特許文献１に開示されたようなエンドデフレクタ方式のボールねじが知られている。このようなデフレクタ方式における循環部品である駒は、ナットの戻し通路とねじ溝空間とを連通する循環用通路を有しており、一体成形品例えばロストワックスなどの精密鋳造品で製作したり、或いは合成樹脂による射出成形品で製作したりしている。

確かに、これらの製品の製作精度が向上しており、組込み時の各通路間の接続部分のつながりは格段に向上しているものの、製品の製作誤差は駒自身だけでなく、取付用のナット切欠部にもあり、ボールねじ製品個々の組立調整が製品性能に非常に大きく、重要な意味を持っている。つまり、これらの接続部分が如何に円滑につながるかによって、循環するボールが無理なく通過してゆき、振動の発生、騒音の発生に影響を与えることになる。

特公平１−２７３０３号公報

前述した従来技術においては、組立時に例えば駒のナット側の戻し通路への連通部の接続部分を合わせると、他方のねじ溝空間からの掬い上げ部分の接続部分において、更に微調整が必要になる。しかも通常では、このような駒の接続部分は目視不能なので、一旦組み付けてボールを通して、そのときの音や振動を組立作業者が自分の耳、指先の感覚で判断して、手作業により掬い上げ部分を手直しして組み付ける必要があり、組み付け工数がかかり、全体としてコストアップの大きな要因である。また、製品毎、作業者毎に性能にばらつきが発生しがちであり、製品全体の品質の均一性を保持することが困難である。

更に、このようなデフレクタ方式のボールねじは、最近では例えば特許文献２、３に記載されたような各種構造が提案されている。これらの装置には、支持突出部、或いはサポーティングショルダを有するボール案内部材を用いた装置が示されている。これらの２つの類似構造は、何れもナット切欠部の表面と駒表面側との間でボール転動通路を構成しており、ボール案内部材を取り付けるナット切欠部への位置関係を正確に形成する必要があり、そのためナットの切欠部形状が複雑になる。

つまり、ナットへの切欠部と前述した支持突出部、或いはサポーティングショルダでの位置合わせをすることにより、ボール案内部材をナットに取り付けようとするものであり、何れも取付後の微調整が困難となる。

登録実用新案第３０３４０５２号公報 特開２００３−２９４１０３号公報

本発明の目的は、上述の課題を解決し、高周速で低騒音を達成し、ねじ転動溝からナット側の循環用駒への円滑な掬い上げ、循環用駒からナットの戻し通路への円滑な転動を達成し、循環用駒へのボール掬い上げ部分の接続部分の微調整を目視により可能にするボールねじを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係るボールねじは、外周面にねじ溝を形成したねじ軸と、前記ねじ溝に螺合するねじ溝を内周面に形成すると共に側面を軸方向に貫通するボール戻し通路を有するナットと、前記両ねじ溝間と前記ボール戻し通路とを連通する湾曲したボール循環用通路を有し前記ナットの両側面にそれぞれ装着するボール循環用駒と、前記両ねじ溝間、前記ボール戻し通路及び前記循環用通路を転動して循環可能に挿入された多数のボールとから構成したボールねじにおいて、前記ナットには、前記循環用駒を装着するために扇形に切り欠いた切欠部を両端部に形成すると共に前記切欠部に面する前記ボール戻し通路の開口端に座ぐり穴を形成し、前記循環用駒には、前記循環用通路の開口端に設け、前記座ぐり穴に同心状に結合し支点として回動して前記循環用通路の反対側開口端を前記ナットのねじ溝からの掬い上げ通路に位置合わせをするための環状突起を形成したことを特徴とする。

本発明に係るボールねじによれば、循環用駒の循環用通路からナットのボール戻し通路への接続部分を、筒入れの同心状結合部とすることで循環用駒を取り付けた際の調整を省略できる。

また、この同心状結合部を他方のナットのねじ溝から循環用駒の循環用通路への掬い上げ部分の接続調整の回動支点とすることにより、組付調整を従来に比べて格段に容易に、かつ組立時間の大幅短縮が達成できる。

従って、ボールの循環が円滑となり、振動抑制、騒音低下などの効果が得られ、更に循環用駒とナット間にスペーサを挟み込んで固着すれば、ボール戻し通路とねじ溝との位相差を調整できると共に、スペーサとして制振材を用いれば、ボールと循環用駒間で発生する振動や音を抑制することができる。

本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

図１の斜視図に示すように、鎖線で示すねじ軸１０の外周にナット２０が螺合されている。ねじ軸１０には所定リードのねじ溝１１が形成され、ナット２０にはねじ溝１１に対応するねじ溝２１が形成されている。ナット２０の外側中央部にフランジ２２が設けられ、両側面側に形成された切欠部２３、２３のそれぞれに循環用駒３０が嵌合されている。

ナット２０内には、図２に示すようにボールの戻し通路２４が設けられ、この戻し通路２４の両端側にはほぼ扇形の切欠部２３、２３が形成され、戻し通路２４は切欠部２３、２３の底部同士を結ぶナット２０内に貫通孔の形で穿孔されている。そして、戻し通路２４の両開口端には座ぐり穴２５、２５が同心状に形成されている。

このボールねじにおけるボール循環方式は、切欠部２３、２３に循環用駒３０を装着して、ねじ軸１０とナット２０間のねじ溝１１、２１から掬い上げたボールを戻し通路２４に移送する循環用通路を形成した所謂エンドデフレクタ方式である。

図１、図３に示すように、循環用駒３０は扇形の切欠部２３、２３に嵌合する形状とされ、循環用駒３０は図４に示すように半部３０ａと半部３０ｂとに２分割されており、これらの接合面のそれぞれにボールが通過する湾曲溝３１と３２が形成され、これらの湾曲溝３１、３２を合わせると循環用駒３０の循環用通路３３となり、ナット２０のねじ溝２１からの掬い上げ溝２６と戻し通路２４とを連通する。

循環用駒３０の戻し通路２４への接続部には、半部３０ａと半部３０ｂとを接合したときに、循環用通路３３の出入口において環状突起となる半環状突起３４と３５とが形成されている。更に、半部３０ａと３０ｂのそれぞれには貫通孔３６、３７が穿孔されており、半部３０ａ、３０ｂをナット２０の切欠部２３の底面に設けたねじ穴２７、２７にねじ止めするようになっている。

このような循環用駒３０をナット２０に装着する場合に、半部３０ａと３０ｂを別個に１個ずつ切欠部２３に装着することで、正確な位置合わせが可能となる。例えば図５では、ナット２０の左側において半環状突起３４が座ぐり穴２５に挿入した状態で、半部３０ａがナット２０の切欠部２３に配置されている。そして、この状態でナット２０のねじ溝２１からの掬い上げ溝２６に対して、半部３０ａの循環用通路３３を構成する湾曲溝３１のボール転動面を一致させて、ねじ溝２１からボールが円滑に掬い上げられるように、半環状突起３４を回転支点として回動調整することができる。そして、調整した位置でねじ４０ａにより固定する。

次に、半部３０ｂを先に固定した半部３０ａと接合面を合わせ、図示しない半環状突起３５を座ぐり穴２５に挿入配置する。そして、ねじ４０ｂによりナット２０に固定すると、循環用駒３０の装着が完了する。

従来ではナットねじ溝からの掬い上げ溝との円滑な接続調整ができなかったが、本実施例によれば目視による微調整が可能であり、組立作業の効率化が達成できる。

更に、循環用駒３０の形状については単体構造でもよい。実施例では、循環用駒３０を２つの半部３０ａ、３０ｂに分割して構成したが、金属製であれば例えばロストワックスのような精密鋳造法によって、或いはプラスチックスであれば射出成形などによって一体成形で構成することができ、一体でも掬い上げ部分の位置合わせの調整は、戻し通路２４の座ぐり穴２５に嵌合した環状突起を回転支点にして行うことができる。

また、循環用駒３０とナット２０間に、図６に示すように振動吸収性能を有する板状の所謂制振材料から成るスペーサ５０を挟着し、スペーサ５０に設けられた孔部を通した循環用駒３０の環状突起を、戻し通路２４の座ぐり穴２５に嵌合するように構成し、調整後にナット２０に固定することで、循環用駒３０内を通過するボールと循環用駒３０間で発生する振動や音を、このスペーサ５０により抑制することができる。

なお、スペーサ５０にはねじ４０ａ、４０ｂを挿通する孔部が設けられている。また、スペーサ５０の厚みは循環用駒３０の環状突起の高さよりも十分に小さくされ、環状突起の回動支点作用を妨げないようにされている。このスペーサ５０に使用する制振材としては、例えばセイシン株式会社製の制振合金のような材料が市販されている。

このように、循環用通路３３からナット２０の戻し通路２４への接続部分を先ず同心状に位置合わせをすることで、ナット２０の戻し通路２４とねじ溝２１との位相差を調整できると共に、循環用駒３０を取り付けた際の調整を省略でき、組立時間の大幅短縮が達成できる。

なお、循環用駒３０の形状については、両端切り上げ方式への採用ができる。ボールねじのねじ軸において、ねじ両端を切り上げてある型式においても、本実施例のように２分割した循環用駒３０とすることで、循環用駒３０の一方のみを装着調整した段階で、ボールを組み入れることができる。

なお、半割り形状の循環用駒３０を説明したが、一体形状でも実施可能である。この場合に、例えば三次元ＣＡＤデータから直接金属部品の造形を可能にした金属粉末をレーザー焼結による積層造形方法（商品名EOSINT）のような方法やロストワックスによる精密鋳造法により製作することができる。

実施例１のボールねじの斜視図である。 ナットの一部を切欠した縦断面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 循環用駒の分解組立説明図である。 ナットに循環用駒を取り付ける状態の斜視図である。 スペーサを取り付ける状態の斜視図である。

符号の説明

１０ ねじ軸
１１、２１ ねじ溝
２０ ナット
２３ 切欠部
２４ 戻し通路
２５ 座ぐり穴
３０ 循環用駒
３０ａ、３０ｂ 半部
３１、３２ 弯曲溝
３３ 循環用通路
３４、３５ 半環状突起
３６、３７ 突起
４０ ねじ
５０ スペーサ

Claims (5)

1. 外周面にねじ溝を形成したねじ軸と、前記ねじ溝に螺合するねじ溝を内周面に形成すると共に側面を軸方向に貫通するボール戻し通路を有するナットと、前記両ねじ溝間と前記ボール戻し通路とを連通する湾曲したボール循環用通路を有し前記ナットの両側面にそれぞれ装着するボール循環用駒と、前記両ねじ溝間、前記ボール戻し通路及び前記循環用通路を転動して循環可能に挿入された多数のボールとから構成したボールねじにおいて、前記ナットには、前記循環用駒を装着するために扇形に切り欠いた切欠部を両端部に形成すると共に前記切欠部に面する前記ボール戻し通路の開口端に座ぐり穴を形成し、前記循環用駒には、前記循環用通路の開口端に設け、前記座ぐり穴に同心状に結合し支点として回動して前記循環用通路の反対側開口端を前記ナットのねじ溝からの掬い上げ通路に位置合わせをするための環状突起を形成したことを特徴とするボールねじ。
2. 前記循環用駒は半環状突起をそれぞれ有する２つ割り部材から構成し、これらの接合面を合わせることにより前記循環用通路を形成し、前記半環状突起同士を組み合わせて前記環状突起を形成することを特徴とする請求項１に記載のボールねじ。
3. 前記循環用駒を前記掬い上げ通路に対し位置合わせをした後に、前記ナットに固定することを特徴とする請求項１又は２に記載のボールねじ。
4. 前記循環用駒と前記切欠部との間にスペーサを挟着したことを特徴とする請求項１〜３の何れか１つの請求項に記載のボールねじ。
5. 前記スペーサを制振材料から構成したことを特徴とする請求項４に記載のボールねじ。

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