JP4866415B2 - ボールスクリュー及びそのナット構造 - Google Patents

Description

本発明は、ボールスクリューの素子に関するものであって、主にボールスクリューのナットの循環経路の部分を改善しようとするものである。

図１および図２は、従来のボールスクリュー構造を示す図である。そのボールスクリュー１は、スクリュー軸１１、ナット１２、還流素子１３および回転モジュールを備える。

スクリュー軸１１は、その外縁に螺旋状の回転溝１１１を設け、回転溝１１１の間に第１の歯先１１２を有する。

ナット１２は、スクリュー軸１１を挿設するための穿孔１２１を開設し、穿孔１２１の内縁には回転溝１１１と対向する回転槽１２１１が開設され、回転槽１２１１の間隙に第２の歯先１２２を有し、前記第１の歯先１１２と第２の歯先１２２は、案内溝８０を形成して回転溝１１１及び回転槽１２１１が負荷経路９０を構成すると共に、ナット１２の外縁に複数の取付槽１２３が設けられ、該取付槽１２３と穿孔１２１とを連通する。

還流素子１３は、略逆Ｕ字形をなして還流路１３１が設けられ、両端部により取付槽１２３に挿入してナット１２の外縁に固定され、還流路１３１が負荷経路９０と接することで完全なる循環経路を構成する。

前記回転モジュールは、前記循環経路に収容され、スクリュー軸１１及びナット１２が回転モジュールをメディアムとして相対動される。また、該回転モジュールは、チェーン１４及び複数の回転子Ｘからなり、さらに、チェーン１４が複数の間隔部１４１と当該間隔部１４１を接続するための接続部１４２とからなっており、間隔部１４１の間と接続部１４２とにより収容空間が構成される。この収容空間は、前記回転子Ｘを設置するために提供するもので、接続部１４２が案内溝８０内に収容される。

以上の説明は、従来のボールスクリューの構造である。さらに、図３を参照すると、図には、前記ナットの第２の歯先１２２および取付槽１２３の細部構造を記載しているものである。ボールスクリュー１は、運転の時、回転モジュールは、循環経路の軌道に従って無限循環をする。回転モジュールが負荷経路９０において還流路１３１に進入しようとする時、該回転モジュールの回転子Ｘは、負荷経路９０において負荷を受ける状態にあるが、回転子Ｘが一旦還流路１３１に入ると、無負荷の状態となる。また、回転子Ｘは、チェーン１４を連動して運行させるもので、該回転子Ｘが負荷経路９０から還流路１３１に入った瞬間の速度は（負荷および無負荷の関係）極めて速く、それに対する、チェーン１４の運行速度も回転子Ｘと同じであるため、図３に示すように、チェーン１４が還流路１３１に進入しようとする時、回転子Ｘの走行経路の関係で（特に接続部１４２が）捻られてしまうことになる。また、従来のナット１２は、取付槽１２３の槽底１２３１において、加工の関係でナット１２の第２の歯先１２２との干渉部Ｔを生じる。干渉部Ｔは、案内溝８０の経路に位置し、また、チェーン１４の接続部１４２は、案内溝８０により案内し循環されるので、接続部１４２が還流路１３１に進入しようとする際に干渉部Ｔとの干渉を生じ、接続部１４２を磨耗してチェーンの使用寿命を短縮させる。また、ボールスクリュー１の回転速度の増加につれ、それに対して、回転モジュールの還流路１３１に入る速度も増加され、またチェーン１４の変形量も大きくなるため、チェーン１４と干渉部Ｔとの干渉量も増加されることになる。ひどい場合、チェーン１４の破断にまで至る。さらに破断されたチェーン１４の残部は、ボールスクリュー１に対して順調運転を不可能にする原因となり、ボールスクリュー１の維持、または廃棄にまでなるので、このような問題ではボールスクリュー１の寿命まで大きく影響するため、さらに改善する必要がある。

前記の来技術の問題点の基に、本発明人は、研究を重ねて改良した後、漸く下記の発明の目的を確実に達成する発明を案出することができた。

即ち、本発明は、ボールスクリューの寿命を延長すると共に、ボールスクリューをより順調に循環させる目的にある。

前記の目的を達成するために、本発明は、ボールスクリューのナット構造の改良である。

該ボールスクリューは、スクリュー軸、ナット、還流素子および回転モジュールを備える。

前記スクリュー軸は、その外縁に螺旋状の回転溝を設け、回転溝間に第１の歯先を有する。

前記ナットは、前記スクリュー軸を挿設するための穿孔を開設し、穿孔の内縁には前記回転溝と対向する回転槽が開設され、回転槽の間に第２の歯先を有し、前記第１の歯先と第２の歯先は、案内溝を形成して回転溝及び回転槽が負荷経路を構成すると共に、該ナットの外縁に複数の取付槽が設けられ、該取付槽と前記穿孔とを連通する。

前記還流素子は、略逆Ｕ字形をなして取付槽に接続される還流路が設けられ、両端部により前記取付槽に挿入して前記ナットの外縁に固定され、該還流路が前記負荷経路と接続することで完全たる循環経路を構成する。

前記回転モジュールは、前記循環経路に収容され、前記スクリュー軸およびナットが該回転モジュールをメディアムとして相対動され、また、該回転モジュールは、チェーンおよび複数の回転子からなり、さらに、チェーンが複数の間隔部と当該間隔部を接続するための接続部とからなっており、該間隔部の間と接続部とにより収容空間が構成され、該収容空間は、前記回転子を設置するために提供するもので、前記接続部が前記案内溝内に収容され該案内溝に沿って移動する。

また、本発明は、従来技術の問題点を解決するために、前記ナットに設置される取付槽の槽底部と前記第２の歯先との交接部に面取りを加工により設けている。面取りは、前記交接部における前記接続部の移動経路に位置し、該接続部に干渉する干渉部を取り除くようになっている。該面取りの軸方向の幅が前記接続部の第２の歯先に突出する幅より大きい、また等しく形成される。これによって、該回転モジュールの運行時における、ナットの第２の歯先と取付槽との間による干渉を防止することができ、それと同時に、回転モジュールの循環の順調度も向上し得ると共に、ボールスクリューの寿命も延長することができる。

本発明は、従来技術の問題点を改善するだけでなく、現に当業者が開発しようとする重点である、回転モジュールを備えたボールスクリューに対しては、このようなボールスクリューが回転子の間に間隔部を備えているので、運行時による騒音が小さく、また回転子の間による衝突もなく磨耗することもないので、このタイプのボールスクリューの精度、または使用寿命の何れも高い（注：例えば、回転モジュールを備えていないボールスクリューであれば、回転子と回転子との間に間隔部を備えていないので、回転子が運行する際、互いに衝突して騒音が生じ、また、長期間衝突による回転子の磨耗が早められ、ボールスクリューの寿命、または精度も相対的に短縮される）。しかし、本発明者は、よりきめ細かく研究し多くの実験を通して回転モジュールがボールスクリューの運行時による断裂損害の問題点を見出した。さらにボールスクリューのナットの構造を改善して回転モジュールの運行時、より順調でかつ騒音を低下させることができる。また、最も重要なのは、本発明の技術によってもボールスクリューの寿命を大幅に延長できると同時に、ボールスクリューの精度を向上することができる。

本発明の特徴、並びに技術内容を更に理解するために、以下、本発明に係る実施方式の説明および図面を参照することができる。ただし、このような実施方式、または図面など単に説明または参考するために用いられるもので、本発明に対して如何なる制限するものでない。

本発明のボールスクリューは、図５乃至図８に示すように、ボールスクリュー２に関するナット２２の構造的な改良である。該ボールスクリュー２は、スクリュー軸２１、ナット２２、還流素子２３および回転モジュールを含む。

スクリュー軸２１は、その外縁に螺旋状の回転溝２１１を設け、回転溝２１１の間に第１の歯先２１２を有する。

ナット２２は、スクリュー軸２１を挿設するための穿孔２２１を開設し、穿孔２２１の内縁には回転溝２１１と対向する回転槽２２１１が開設され、回転槽２２１１の間隙に第２の歯先２２２を有し、前記第１の歯先２１２と第２の歯先２２２は、案内溝７０を形成して回転溝２１１及び回転槽２２１１が負荷経路６０を構成すると共に、ナット２２の外縁に複数の取付槽２２３が設けられ、取付槽２２３と穿孔２２１とを連通する。

還流素子２３は、略逆Ｕ字形をなして還流路２３１が設けられ、両端部により取付槽２２３に挿入してナット２２の外縁に固定され、還流路２３１が負荷経路６０と接することで完全なる循環経路を構成する。

前記回転モジュールは、前記循環経路に収容され、スクリュー軸２１及びナット２２が該回転モジュールをメディアムとして相対動される。また、該回転モジュールは、チェーン２４及び複数の回転子Ｙからなり、さらに、チェーン２４が複数の間隔部２４１と当該間隔部２４１を接続するための接続部２４２とからなっており、間隔部２４１の間と接続部２４２とにより収容空間が構成される。該収容空間は、回転子Ｙを設置するために提供するもので、接続部２４２が案内溝７０内に収容される。

なお、本発明は、ナット２２に設置された取付槽２２３の槽底２２３１と前記第２の歯先２２２との交接部が面取りＳに加工され、該面取りＳの幅Ｈが接続部２４２の第２の歯先２２２に突出する幅ｈにより大きい、または等しくなる。また、面取りＳの長さＬは、ナット外径の大きさによっても異なるが、その長さＬは、凡そ０．５乃至３０ｍｍの範囲にある。これによって、該回転モジュールの運行時における、ナット２２の第２の歯先２２２と取付槽２２３との間による干渉を防止することができ、それと同時に、回転モジュールの循環の順調度も向上し得ると共に、ボールスクリューの寿命も延長することができる。

また、本発明のナット構造は、回転モジュールを備えないボールスクリューにも応用可能で、即ちボールスクリューの循環経路にはチェーンを有することなく回転子のみが取り付けられる。

上述を論結して、本発明は、従来技術の問題点を改善するだけでなく、さらにボールスクリューの寿命を大幅に延長させると共に、ボールスクリューの精度も向上できるものである。従って、本発明は、既に「産業上の利用可能性」を備えていることは疑うことなく、また本実施例に開示されている技術特徴においても出願前の諸刊行物に開示されておらず、また公開に使用されることもなく、前記効果の増進する事実を有するのみでなく、その付加的な効果の増進も見損なうことができないので、本発明は、「新規性」及び「進歩性」の何れも特許としての要件に合致してので、法により出願して審査を通じて逸早く許可されることを期する。

また、以上の述べた実施例の開示は、本発明を説明するためのもので、本発明を制限するものではないので、凡そ数値的な変化や等効素子の置換など何れも本発明の範疇に属する。

従来技術のボールスクリューの立体図。 図１のＡ−Ａ線の断面図。 図２のＢの一部の拡大図。 本発明のボールスクリューの立体図。 図４のＣ−Ｃ線の断面図は、回転モジュールを移除する。 図４のＣ−Ｃ線の断面図。 図６のＤの一部の拡大図。 図７のＦの視角の細部図。

符号の説明

＜従来技術＞
１ ボールスクリュー １１ スクリュー軸
１１１ 回転溝 １１２ 第１の歯先
１２ ナット １２１ 穿孔
１２１１ 回転槽 １２２ 第２の歯先
１２３ 取付槽 １２３１ 槽底
１３ 還流素子 １３１ 還流路
１４ チェーン １４１ 間隔部
１４２ 接続部
９０ 負荷経路 ８０ 案内溝
Ｘ 回転子 Ｔ 干渉部
＜本発明＞
２ ボールスクリュー ２１ スクリュー軸
２１１ 回転溝 ２１２ 第１の歯先
２２ ナット ２２１ 穿孔
２２１１ 回転槽 ２２２ 第２の歯先
２２３ 取付槽 ２２３１ 槽底
２３ 還流素子 ２３１ 還流路
２４ チェーン ２４１ 間隔部
２４２ 接続部
６０ 負荷経路 ７０ 案内溝
Ｙ 回転子 Ｓ 面取り
Ｈ、ｈ 幅 Ｌ 長さ

Claims (1)

1. 外縁に螺旋状の回転溝を設け、回転溝間に第１の歯先を有するスクリュー軸と、
   前記スクリュー軸を挿設するための穿孔を開設し、該穿孔の内縁に前記回転溝と対向する回転槽が開設され、回転槽の間に第２の歯先を有し、前記第１の歯先と第２の歯先は案内溝を形成して回転溝及び回転槽が負荷経路を構成すると共に、その外縁に複数の取付槽が設けられ、当該取付槽と前記穿孔とを連通するナットと、
   前記ナットに取付けられ、前記取付槽に接続される還流路を有し、該還流路が前記負荷経路と接続されることで循環経路を構成する還流素子と、
   前記循環経路に収容され、チェーン及び複数の回転子によって構成され、チェーンは複数の間隔部および当該間隔部を接続するための接続部からなっており、当該間隔部の間が接続部とにより収容空間を構成し、該収容空間は、回転子を設置するために用いられ、接続部が前記案内溝内に収容され該案内溝に沿って移動する回転モジュールと、
   を含み、
   前記ナットは、前記取付槽の槽底部と前記第２の歯先との交接部における前記接続部の移動経路に位置し、該接続部に干渉する干渉部を取り除く面取りを備えており、
   前記面取りの幅は、前記接続部の前記第２の歯先に突出する幅より大きく、または等しくなり、
   前記面取りの長さは、０．５乃至３０ｍｍであることを特徴とするボールスクリュー。

Images