JP4860916B2

JP4860916B2 - ボールねじ装置

Info

Publication number: JP4860916B2
Application number: JP2004370818A
Authority: JP
Inventors: 豊永井; 雅弘信朝
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2004-12-22
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2024-12-22
Also published as: CN100538118C; JP2006177429A; CN101087968A

Description

本発明は、例えば各種産業機械等に用いられるボールねじ装置に関し、特に、電動射出成形機や電動プレス機に好適に用いられる循環チューブ式のボールねじ装置に関する。

従来のボールねじ装置としては、例えば図２に示すものが知られている。
このボールねじ装置１は、外周面に螺旋状のねじ溝２を有するねじ軸３に、内周面にねじ溝２に対応する螺旋状のねじ溝４を有するナット６が螺合されている。
ナット６のねじ溝４とねじ軸３のねじ溝２とは互いに対向して両者の間に螺旋状の負荷領域を形成しており、該負荷領域には転動体としての多数のボール５が転動可能に装填されている。そして、ねじ軸３（又はナット６）の回転により、ナット６（又はねじ軸３）がボール５の転動を介して軸方向に移動するようになっている。

また、ナット６の側面の一部は平坦面とされ、この平坦面に両ねじ溝２，４間に連通する２個一組の循環孔７をねじ軸３を跨ぐように形成して、この一組の循環孔７に略コ字状をなす循環チューブ８の両端を嵌め込むことにより、両ねじ溝２，４間の負荷領域に沿って公転するボール５を循環チューブ８の一方の端部からすくい上げてナット６の外部に導き、他方の端部から前記負荷領域に戻すボール循環経路を形成している。

また、循環チューブ８をナット６の平坦面に固定するには、図３及び図４に示すような押え具９を用いている。この押え具９は安価に大量生産すべく板金プレス成形により製作されたもので、図４に示すように、ナット６の軸方向に長い金属製の板材の下面略中央に、循環チューブ８に嵌め込んで該循環チューブ８を押えるための溝部９ａが、該循環チューブ８の軸方向に沿って斜めに形成されている。また、溝部９ａの両側は座部９ｂとされており、該座部９ｂにはねじ挿通孔９ｃが形成されている。
そして、押え具９の溝部９ａを循環チューブ８に嵌め込み、この状態で、座部９ｂのねじ挿通孔９ｃに挿通したねじ９ｄをナット６の平坦面に設けたねじ孔（図示せず）に締め付けることにより、循環チューブ８がナット６に固定される。

上記従来の循環チューブ式ボールねじ装置においては、例えばボールねじ装置の取り付けに誤差があったり、ボールねじ装置を組み込んだ機械自体の剛性不足等によってボールねじ装置に大きなモーメント荷重が作用するような用途等では、ボール５の公転速度が場所によって異なることでボール５が循環チューブ８内で詰まり、ボール５が循環チューブ８を押し上げる力が働くことがある。このような力が循環チューブ８に作用した場合、板金プレス成形により製作された押え具９は、ナット６の平坦面に接する座部９ｂか変形しやすくなり、循環チューブ８が浮き上がってしまう虞れがある。

特に、高負荷容量が必要とされる電動射出成形機や電動プレス機等に用いられるボールねじ装置では、負荷容量を上げるためにねじ軸径に対するボール径をできるだけ大きくする設計が行われている。この場合、ボール径が大きいとボール５の公転エネルギーも大きくなり、ボール５が循環チューブ８を押し上げる力も大きくなるため、押え具９の強度の向上が必要となる。
このように押え具９に強度が求められる用途では、循環チューブ８の浮き上がり等を防止する対策として、鋼材の削り出しで製作された押え具を用いているが、この押え具は一個一個を機械加工で製作するため、加工コストが高くつくという問題が生じてくる。

また、ボール径が大きくボール５の公転エネルギーが大きくなることから、ボールねじ装置を長期間使用した場合に、循環チューブ８内での断続的なボール５の詰まり現象等によって、通常よりも大きな力が循環チューブ８を介して押え具に作用し、この結果、押え具の変形や破損等により循環チューブ８が浮き上がってボール５の円滑な循環が阻害され、ボールねじ装置の作動性に悪影響を及ぼす可能性がある。
本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、循環チューブをナットに確実、且つ容易に固定することができると共に、ボールの循環不良の発生時に循環チューブの浮き上がりを防止することができ、しかも押え具の低コスト化を図ることができるボールねじ装置を提供することを目的とする。

本発明者等は、通常のプレス成形品からなる押え具について応力解析を行った結果、循環チューブに嵌め込まれる溝部とナットに当接する座部の応力が高いことを知見し、かかる知見に基づいて本発明を完成するに至った。
即ち、上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、外周面に螺旋状のねじ溝を有するねじ軸と、該ねじ軸のねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝を内周面に有して前記ねじ軸に螺合されるナットと、前記両ねじ溝間の負荷領域に転動可能に装填された多数のボールと、前記負荷領域を転動する前記ボールを前記ナットの側面に設けられた二個一組の循環孔の内の一方の循環孔側から該ナットの外部に導き、他方の循環孔側から前記負荷領域に戻すボール循環経路を内部に形成すべく前記各循環孔に両端部が嵌合された循環チューブと、該循環チューブを前記ナットに固定する押え具とを備えたボールねじ装置であって、前記押え具は、ナットの軸方向に長く、その押え具は、前記循環チューブに嵌め込まれる溝部と、この溝部の前記ナット軸線方向両側に形成されて前記ナットに当接する２ケ所の座部とを備え、前記溝部及びその両側にある前記座部の各面に補強用のリブを一体に突出成形しており、溝部側の補強用のリブは、溝部の外面の幅方向の略中央部を該外面に沿って前記ナットの軸線方向に延設され、前記溝部の両側の座部にそれぞれ形成された２カ所の座部側の補強用のリブは、各座部の幅方向の一側でナットの軸線に沿ってそれぞれ延設され且つ溝部側の補強用のリブを間に挟むように互いに押え具の幅方向に離間して略平行に配置され、さらに前記溝部側の補強用のリブは前記座部側の補強用のリブよりも幅広に形成されたことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１において、前記補強用リブの突出高さを前記押え具の板厚の１／５〜２倍としたことを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１又は２において、前記押え具が金属板のプレス成形品であることを特徴とする。
請求項４に係る発明は、請求項３において、前記押え具に熱硬化処理を施したことを特徴とする。
請求項５に係る発明は、請求項１又は２において、前記押え具が合成樹脂の射出成形品であることを特徴とする。

本発明によれば、循環チューブをナットに固定するための押え具について、循環チューブに嵌め込まれる溝部及びナットに当接する座部の内の少なくとも一方の面に補強用のリブを一体に突出成形しているので、押え具の溝部及び座部での強度を高めることができ、これにより、ボールの循環不良の発生時においても循環チューブの浮き上がりを防止することができる。この結果、ボールの円滑な循環が確保されて、ボールねじ装置の作動性を良好に維持することができる。
また、押え具は金属板のプレス成形や合成樹脂の射出成形で製作することができるので、低コストで大量生産可能な押え具を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態の一例を図を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態の一例である循環チューブ式ボールねじ装置の循環チューブをナットに固定するために用いる押え具を説明するための斜視図である。なお、この実施の形態は、既に図２及び図３で説明した従来の循環チューブ式ボールねじ装置に対して循環チューブを固定する押え具が相違するだけであるため、相違点についてのみ説明し、必要部分については図２及び図３の符号を流用する。

本発明の実施の形態の一例である循環チューブ式ボールねじ装置は、循環チューブ８の両端部をナット６の一対の循環孔７に嵌め込んだ状態で該循環チューブ８を金属製の押え具１０を用いてナット６に固定している。
この押え具１０は、金属板のプレス成形により製作されたもので、図１に示すように、ナット６の軸方向に長い金属板の下面略中央に、循環チューブ８に嵌め込んで該循環チューブ８を押えるための溝部１１が、該循環チューブ８の軸方向に沿って斜めに形成されている。また、溝部１１の両側は座部１２とされており、該座部１２にはねじ挿通孔１３が形成されている。

ここで、この実施の形態では、押え具１０の溝部１１及び座部１２の外面にそれぞれ補強用のリブ１４及び１５を一体にプレス成形している。なお、この実施の形態では、補強用リブ１４，１５を押え具１０の成形と同時にプレス成形して一体に形成しているが、押え具１０の成形の前後に補強用リブ１４，１５をプレス成形にて形成するようにしてもよい。

溝部１１側の補強用リブ１４は比較的幅広に形成されて溝部１１の外面の幅方向の略中央部を該外面に沿ってナット６の軸線方向に延設されており、一方、座部１２側の補強用リブ１５は比較的幅狭に形成されて座部１２の幅方向の一側でナット６の軸線に沿って延設されている。また、溝部１１の両側の座部１２にそれぞれ形成された２カ所の補強用リブ１５は、溝部１１側の補強用リブ１４を間に挟むように互いに押え具１０の幅方向に離間して略平行配置されている。

ここで、各補強用リブ１４，１５の突出高さは押え具１０の板厚の１／５〜２倍とするのが好ましい。補強用リブ１４，１５の突出高さが押え具１０の板厚の１／５未満では、補強リブを設けることによる強度アップ率が１０％以下で十分な強度向上効果が得られない場合があり、一方、補強用リブ１４，１５の突出高さが押え具１０の板厚の２倍を超えると、補強リブの立ち上がりが急激となって、補強リブ下面と押え具との平面交点でプレス加工時の応力が過大となり、亀裂等が発生する場合がある。

また、この実施の形態では、押え具１０に、浸炭処理や窒化処理等の熱硬化処理が施されており、これにより、押え具１０の更なる強度の向上が図られている。
そして、押え具１０の溝部１１を循環チューブ８に嵌め込み、この状態で、座部１２のねじ挿通孔１３に挿通したねじ９ｄをナット６の平坦面に設けたねじ孔（図示せず）に締め付けることにより、循環チューブ８がナット６に固定される。

このようにこの実施の形態では、循環チューブ８をナット６に固定するための押え具１０について、循環チューブ８に嵌め込まれる溝部１１及びナット６に当接する座部１２の外面に補強用のリブ１４，１５を一体に突出成形しているので、押え具１０の溝部１１及び座部１２での強度を高めることができ、これにより、ボール５の循環不良の発生時においても循環チューブ８の浮き上がりを防止することができる。この結果、ボール５の円滑な循環が確保されて、ボールねじ装置の作動性を良好に維持することができ、特に、高負荷容量が必要とされる電動射出成形機や電動プレス機等に好適に用いることができるボールねじ装置を提供することができる。

また、押え具１０は金属板のプレス成形で製作しているので、低コストで大量生産可能な押え具１０を提供することができる。
更に、ナット回転仕様のボールねじ装置であれば、押え具１０の重量が鋼材の削りだしで製作した押え具より軽くなるため、ナット６の偏心荷重を小さくすることができる。
なお、本発明は上記実施の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において適宜変更可能である。

例えば、上記実施の形態では、押え具１０を金属板のプレス成形品とした場合を例示したが、これに代えて、押え具１０を合成樹脂の射出成形品としても上記同様の作用効果を得ることができる。
また、上記実施の形態では、一つの押え具１０で一つの循環チューブ８を押える場合を例に採ったが、必ずしもこのようにする必要はなく、一つの押え具で複数の循環チューブを押える形状としてもよい。
その他、上記実施の形態において例示したねじ溝、ねじ軸、ナット、ボール、循環孔、ボール循環経路、循環チューブ、押え具、溝部、座部及び補強用リブ等の材質，形状，寸法，形態，数，配置個所等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

本発明の実施の形態の一例である循環チューブ式ボールねじ装置の循環チューブをナットに固定するための押え具を説明するための斜視図である。従来の循環チューブ式ボールねじ装置の一例を説明するための断面図である。従来の押え具によって循環チューブを固定したボールねじ装置を説明するための図である。従来の押え具を説明するための斜視図である。

符号の説明

１ボールねじ装置
２ねじ溝（ねじ軸側）
３ねじ軸
４ねじ溝
５ボール
６ナット
７循環孔
８循環チューブ
１０押え具
１１溝部
１２座部
１４，１５補強用リブ

Claims

外周面に螺旋状のねじ溝を有するねじ軸と、該ねじ軸のねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝を内周面に有して前記ねじ軸に螺合されるナットと、前記両ねじ溝間の負荷領域に転動可能に装填された多数のボールと、前記負荷領域を転動する前記ボールを前記ナットの側面に設けられた二個一組の循環孔の内の一方の循環孔側から該ナットの外部に導き、他方の循環孔側から前記負荷領域に戻すボール循環経路を内部に形成すべく前記各循環孔に両端部が嵌合された循環チューブと、該循環チューブを前記ナットに固定する押え具とを備えたボールねじ装置であって、
前記押え具は、ナットの軸方向に長く、その押え具は、前記循環チューブに嵌め込まれる溝部と、この溝部の前記ナット軸線方向両側に形成されて前記ナットに当接する２ケ所の座部とを備え、前記溝部及びその両側にある前記座部の各面に補強用のリブを一体に突出成形しており、溝部側の補強用のリブは、溝部の外面の幅方向の略中央部を該外面に沿って前記ナットの軸線方向に延設され、前記溝部の両側の座部にそれぞれ形成された２カ所の座部側の補強用のリブは、各座部の幅方向の一側でナットの軸線に沿ってそれぞれ延設され且つ溝部側の補強用のリブを間に挟むように互いに押え具の幅方向に離間して略平行に配置され、さらに前記溝部側の補強用のリブは前記座部側の補強用のリブよりも幅広に形成されたことを特徴とするボールねじ装置。
前記補強用リブの突出高さを前記押え具の板厚の１／５〜２倍としたことを特徴とする請求項１に記載したボールねじ装置。
前記押え具が金属板のプレス成形品であることを特徴とする請求項１又は２に記載したボールねじ装置。
前記押え具に熱硬化処理を施したことを特徴とする請求項３に記載したボールねじ装置。
前記押え具が合成樹脂の射出成形品であることを特徴とする請求項１又は２に記載したボールねじ装置。