JP4869360B2 - 外装式還流部品付きボールスクリュウ - Google Patents

Description

本案発明は、ボールスクリュウの還流部品、特に外装式還流部品付きボールスクリュウに関するものである。

アメリカ特許公報第６４２５３０２号特許案には、外部周囲に一個以上のグルーブ３０（４０）を設けたナット１０を開示してあり、前記グルーブ３０（４０）には、複数の転動部品を循環させるための転向部品３２（３４）を設置してあり、前記転向部品３２（３４）は、前記ナット１０の軸方向に平行した固定部品７２（７４）によってナット１０に固定されている。しかし、この設計には問題点がある。スペーサーを挿入する場合（スペーサーは転動部品の間に設置され、その設置目的は、転動部品間のぶつかり合いを減らすためである）、前記転向部品３２（３４）の循環経路６４の湾曲経路の曲率半径を増大しなければならず（これは、スペーサーが湾曲経路まで運行したとき、前記スペーサーは曲率半径が比較的小さい壁面へ変位する、従って前記壁面の曲率半径を増大させ、スペーサーと前記壁面に干渉が生じることを防ぐ必要があるためである）、このようにしてはじめて前記スペーサーを順調に曲がり角部分を通過させることができる。若し、曲がり角の曲率を増大させなければ、スペーサーと循環経路６４の間に干渉が生じる。従って、同じ規格のボールスクリュウにおいては、スペーサーを増設すると、前記転向部品３２（３４）の循環経路６４の曲がり角曲率を増大しなければならず、相対的に前記転向部品３２（３４）の体積も増大し、そして、前記グルーブもこれに伴って増大しなければならない。このとき、前記グルーブに近い部分のねじ溝２６を切除して不完全な山谷を形成することになり、転動部品がこの区間のねじ溝２６を運行できなくなる。言い換えれば、この設計は、スペーサーを設置したボールスクリュウには適用できない。従って、前記従来の技術は尚一歩進めて改良する必要がある。

本案発明の目的は、スペーサーを設置できる外装式還流部品付きボールスクリュウを提供することにある。

上述目的を達成するため、本案発明に係る外装式還流部品付きボールスクリュウは、スクリュウ軸と、ナットと、還流ユニットと、複数の転動部品と、を含み、前記スクリュウは、長棒状で、外縁に転動溝を設けてある。前記ナットには、前記スクリュウ軸を穿接するための穿孔を設けてあり、前記穿孔内縁には前記転動溝に対応する転動槽が設けられ、前記転動溝及び転動槽は、負荷経路を構成し、且つ前記ナットには別途軸方向に延伸された還流孔が設けられ、又、外径には二個以上の収容構造を設けてあり、前記収容構造は、一個以上の支え面と、収容孔と、アンダーカットを含み、前記支え面は、前記収容孔及びアンダーカットの両側に設置されると共に、相互に連通しており、且つ前記支え面には一個以上の固定孔を設け、前記収容孔は、前記ナットから径方向に前記穿孔まで延伸され、且つ前記負荷経路と繋がっており、前記収容孔と前記負荷経路とが接触して繋がることのメリットは前記収容孔が隣り合わせる転動槽と干渉が生じることを避けられることであり、前記アンダーカットは、孤形の構造を呈し、その一端は前記収容孔と繋がり、別の一端は前記還流孔と繋がっている。

前記還流ユニットは、前記収容構造の中に設置され、二つの還流部品と、位置決め部品及び固定部品を含み、前記還流部品は、第一部品及び第二部品によって構成され、前記第一部品及び第二部品にはそれぞれ相対する接合面及び半還流通路が設けられており、前記接合面には位置決め部材が設けられ、前記位置決め部材を相互に嵌合することによって前記第一部品及び第二部品を前記還流部品として組合せられ、そして、前記二つの半還流通路は、還流通路を構成する。前記還流部品は、連接部及び湾曲部に分けられ、前記連接部は、前記収容孔の中に挿設され、前記還流通路の一端は前記負荷経路と連接し、前記湾曲部は前記アンダーカットの中に収容され、且つ前記湾曲部の湾曲面は前記アンダーカットと密合し、前記還流通路の別の一端と前記還流孔が連接して完全な循環経路を形成する。前記位置決め部品は、前記還流部品を位置決めするためのもので、前記還流部品の上方に被せてある。前記位置決め部品には、位置決め凹部と前記凹部両側に位置する翼部を設けてある。前記位置決め凹部は、前記湾曲部に設けられた上表面と対応し、前記翼部は、前記支え面に支えられ、その上に前記固定孔と対応する通孔が設けてある。前記固定部品は、前記通孔に穿設した後、前記固定孔と共に位置決めし、前記位置決め部品を前記支え面に固定することによって、前記位置決め部品を前記還流部品に圧制固定させる。

前記複数の転動部品は、前記スクリュウ軸とナット間の伝動媒質として、前記循環経路の中に装設されている。尚、前記転動部品の間にはスペーサーを装設し、前記転動部品間のぶつかり合いを避けるようにしてもよく、そして前記スペーサーはプラスチック材質で作られたものである。

本案発明には、下記のような長所がある。

本案発明に係るナットには、前記軸方向の還流孔を設けてあるため、前記還流孔と前記ナットの転動槽には安全壁厚を備え、前記転動槽の剛性を維持しなければならない。一方、同じ規格のボールスクリュウでも、異なる転動部品のサイズ、又はスペーサーの有無にかかわらず、いずれも前記還流部品の還流通路の曲率半径を増大又は縮小させなければならない。還流通路の曲率半径を増大する必要のある還流部品に就いていえば、前記湾曲部の外形寸法を増加すると、相対的に、前記アンダーカットの曲率半径も増加する。本案発明では、前記安全壁厚によって前記アンダーカットの曲率半径を調整し、前記還流部品を前記収容孔及びアンダーカットの中に収容することができるようにした。又本案発明では、安全壁厚の設計があるため、前記アンダーカットが前記転動槽と干渉を生じることがなく、ナット全体の剛性を引き下げることもなく、且つこの技術は大サイズの転動部品や低リード負荷経路及びスペーサーを装設したボールスクリュウに最適であり、これは又従来の技術では突破できない問題点である。

本案発明に係る外装式還流部品付きボールスクリュウの斜視図である。 本案発明に係る還流部品及びナットの分解及び組合せ図である。 本案発明に係るナットの構造斜視図である。 本案発明に係る還流部品の斜視図である。 本案発明に係る還流部品の第一部品の斜視図である。 本案発明に係る還流部品の第二部品の斜視図である。 本案発明に係るナット・位置決め部品・還流部品・転動部品及びスペーサー間の関係略図である。 本案発明に係るナット・位置決め部品・還流部品・転動部品間の関係略図である。 本案発明に係るナットの収容構造・位置決め部品及び還流部品間の側面図である。 本案発明に係る還流部品のもう一つの実施例の組み合わせ図である。 本案発明に係る還流部品のもう一つの実施例の分解図である。 本案発明に係る収容孔の加工方式の略図である。

図１から図４・図５Ａ、Ｂ及び図６から図８を参照して、本案発明は外装式還流部品付きボールスクリュウであり、スクリュウ軸１と、ナット２と、還流ユニット３と、複数の転動部品４と、を含み、前記スクリュウ軸１は、長棒状で、その外縁には転動溝１１が設けられている。

前記ナット２には、前記スクリュウ軸１を穿設するための穿孔２１を設け、前記穿孔２１の内縁には前記転動溝１１に対応する転動槽２１１を設け、前記転動溝１１及び転動槽２１１は負荷経路６０を構成し、且つ前記ナット２には、別途軸方向に延伸された還流孔２３を設け、又、外径には二個以上の収容構造２２を設け、前記収容構造２２は、一個以上の支え面２２１と、収容孔２２２と、アンダーカット２２３と、を含み、前記支え面２２１は、前記収容孔２２２及びアンダーカット２２３の両側に設置されると共に連通しており、且つ前記支え面２２１には一個以上の固定孔２２１１を設け、前記収容孔２２２は、前記ナット２から径方向に前記穿孔２１まで延伸し、且つ前記負荷経路６０と接触して繋がっており（図６、図７に示すように、前記収容孔２２２は、前記付加経路６０と完全に正接している）、前記収容孔２２２と前記負荷経路６０が正接して繋がることのメリットは、前記収容孔２２２と隣り合わせの転動槽２１１とが互いに干渉することを避けられることである。ついでに一言すれば、前記収容孔２２２と前記負荷経路６０が完全に正接する部分を、三軸以上の加工機で加工すれば加工し易いが、従来の三軸加工機で加工すると、加工しにくい。そのため、本案発明では従来の三軸加工機にとって加工しやすい収容孔２２２の構造を提供している（図１０参照）。前記収容孔２２２の前記アンダーカット２２３と繋がる一方は第一表面２２２１で、前記第一表面２２２１と相対する面は第二表面２２２２であるが、その特徴は、第一表面２２２１は前記負荷経路６０と正接せず、第二表面２２２２が前記負荷経路６０と正接していることである。このようにして、従来の三軸加工機で加工する場合、カッター７０の経路７０１を垂直にカットダウンして一部分の収容孔２２２を成型した後、斜め方向にカッターを引き上げ、引き上げる角度を前記ナット２の転動槽２１１のリード角と同じ角度すると、速やかに加工を完成し、機械加工の通用性及び生産スピードを向上させることができる。前記アンダーカット２２３は、孤形構造で、一端は前記収容孔２２２とつながり、他端は前記還流孔２３と繋がっており、且つ前記アンダーカット２２３は、前記ナット２の軸心と平行して設置されている。

前記還流ユニット３は、前記収容構造２２の中に収容され、二つの還流部品３１と、位置決め部品３２と、固定部品３３を含む。前記還流部品３１は、第一部品３１Ａ及び第二部品３１Ｂによって構成され、前記第一部品３１Ａ及び第二部品３１Ｂには、それぞれ対応する接合面３１２Ａ・３１２Ｂ及び半還流通路３１１Ａ・３１１Ｂを設け、前記接合面３１２Ａ・３１２Ｂには位置決め部品３１２１Ａ・３１２１Ｂが設置され、前記位置決め部品３１２１Ａ・３１２１Ｂは、相互に咬合して前記第一部品３１Ａ及び第二部品３１Ｂを還流通路３１として構成することができ、そして前記半還流通路３１１Ａ・３１１Ｂは、還流通路３１１を構成する。前記還流部品３１は連接部３１２と湾曲部３１３に分けられ、前記連接部３１２は前記収容孔２２２の中に挿設され、前記還流通路３１１の一端と前記負荷経路６０を連接させる。前記湾曲部３１３は、前記アンダーカット２２３の中に収容され、且つ前記湾曲部３１３の湾曲面３１３３は、前記アンダーカット２２３と密合し、前記還流通路３１１の別の一端と前記還流孔２３とを連接させて完全な循環経路を構成する。前記位置決め部品３２は、前記還流部品３１を位置決めするためのもので、前記還流部品３１の上方に設けられ、前記位置決め部品３２には、位置決め凹部３２１及び前記位置決め凹部３２１両側に位置する翼部３２２を設けてあり、前記位置決め凹部３２１及び前記湾曲部３１３に設置された上表面３１３２と合わせられる。前記翼部３２２は、支え面２２１に支えられ、その上に前記固定孔２２１１と相対する通孔３２２１を設けてある。前記固定部品３３は、前記通孔３２２１に穿設した後、前記固定孔２２１１と合わせて位置決めし、前記固定部品３２を前記支え面２２１に固定することによって、前記位置決め部品３２で前記還流部品３１を圧制して固定させる。

前記複数の転動部品４は、前記スクリュウ軸１とナット２間の伝動媒質として、前記循環経路の中に装設されている。尚、図６に示すように、前記転動部品４の間にはスペーサー５を装設し、前記転動部品４同士のぶつかり合いを避けるようにしてもよく、そして前記スペーサー５はプラスチック材質で作られたものである。

尚、前記転動部品４が負荷経路６０から前記還流通路３１１に入るときは、速度がかなり速く、続いて転動部品４は最も衝撃を生じやすい湾曲経路へ入る（図７の矢印Ｔは転動部品の衝撃方向を示し、転動部品４は還流通路３１１の湾曲経路の壁面を衝撃する）。本案発明では、前記湾曲経路のところに補強部３１３１を設けてあり、前記補強部３１３１の壁面厚みは、その他の壁面厚みより厚いため、還流部品の湾曲経路の耐衝撃強度を大幅に向上させることができる。

又、図７及び図８を参照して、本案発明に係るナット２には、前記軸方向の還流孔２３を設けてあるため、前記還流孔２３には、前記ナット２の転動槽２１１と共に、安全壁厚Ｈを設けて前記転動槽２１１の剛性を維持しなければならない。同じ規格のボールスクリュウにおいては、異なる転動部品４の寸法・或いはスペーサー５の有無にかかわらず、いずれも前記還流部品３１の還流通路３１１の曲率半径Ｒを増大又は縮小させなければならない。還流通路３１１の曲率半径Ｒを増大する必要のある還流部品３１に就いていえば、前記湾曲部３１３の外形寸法を増加すると、相対的に、前記アンダーカット２２３の曲率半径ｒも増加する。本案発明では、前記安全壁厚Ｈによって前記アンダーカット２２３の曲率半径ｒを調整し、前記還流部品３１を前記収容孔２２２及びアンダーカット２２３の中に収容することができる。言い換えれば、安全壁厚Ｈの設計があるため、前記アンダーカット２２３が前記転動槽２１１と干渉を生じることがなく、ナット２全体の剛性を引き下げることがなく、且つこの技術は大サイズの転動部品４や低リード負荷経路６０及びスペーサー５を装設したボールスクリュウに最適であり、これは又従来の技術では突破できない問題点である。

最後に、図９Ａ、Ｂは、本案発明に係る還流部品のもう一つ別の実施例であり、本案発明の還流部品３１及び位置決め部品３２は、一体成型することもできる。主として前記還流部品３１の両側にそれぞれ翼部３１４を設け、前記翼部３１４は、前記支え面２２１に支えられ、その上に前記固定孔２２１１と相対する通孔３１４１を設けてある。前記還流部品３１の固定方式も、前記固定部品３３を前記通孔３２２１に穿設した後、前記固定孔２２１１と合わせて位置決めすることによって、前記還流部品３１を前記支え面２２１に固定する。

前記還流部品の翼部を設置せず、前記通孔を直接前記還流部品の余分の壁厚に形成しても、同じ効果が得られる。

上記詳細な説明は、本案発明の実行可能な実施例の具体的説明であり、前記実施例及び図式は、本案発明の特許請求範囲を制限するものではない。また、以上述べた実施例の開示は本案発明を説明したもので、本案発明を限定するものではなく、故に、データの変化や等価部品の置き換えなどは、本案発明の特許請求の範疇に属するものとする。

１ スクリュウ軸
１１ 転動溝
２ ナット
２１ 穿孔
２１１ 転動槽
２２ 収容構造
２２１ 支え面
２２１１ 固定孔
２２２ 収容孔
２２２１ 第一表面
２２２２ 第二表面
２２３ アンダーカット
２３ 還流孔
３ 還流ユニット
３１ 還流部品
３１１ 還流通路
３１２ 連接部
３１２１ ガイドプレート
３１３ 湾曲部
３１３１ 補強部
３１３２ 上表面
３１３３ 湾曲面
３１４ 翼部
３１４１ 通孔
３１Ａ 第一部品
３１１Ａ 半還流通路
３１２Ａ 接合面
３１２１Ａ 位置決め部材
３１Ｂ 第二部品
３１１Ｂ 半還流通路
３１２Ｂ 接合面
３１２１Ｂ 位置決め部材
３２ 位置決め部品
３２１ 位置決め凹部
３２２ 翼部
３２２１ 通孔
３３ 固定部品
４ 転動部品
５ スペーサー
６０ 負荷経路
７０ カッター
７０１ カッター経路
Ｔ 転動部品の衝撃方向
Ｒ 曲率半径
ｒ 曲率半径
Ｈ 安全壁厚

Claims (4)

1. 外装式還流部品付きボールスクリュウであって、
   スクリュウ軸と、ナットと、二つの還流部品と、複数の転動部品と、を含み、
   前記スクリュウ軸は、長棒状で、外縁に転動溝を設けてあり、
   前記ナットには、前記スクリュウ軸を穿設するための穿孔を設け、前記穿孔の内縁には前記転動溝に相対する転動槽を設け、前記転動溝及び転動槽は、負荷経路を構成し、且つ前記ナットには別途軸方向に延伸した還流孔を設け、又、外径には二個以上の収容構造を設け、前記収容構造は、収容孔と、アンダーカットと、を含み、前記収容孔は、前記ナットから径方向に前記穿孔まで延伸すると共に前記負荷経路と連接し、前記アンダーカットは、孤形の構造で、一端が前記収容孔と連接し、他端が前記還流孔と連接しており、
   前記二つの還流部品は、還流通路を備え、前記還流部品は、連接部及び湾曲部に分けられ、前記連接部は、前記収容孔の中に装設され、前記還流通路の一端と前記負荷経路とを連接させており、前記湾曲部は、前記アンダーカットの中に収容され、前記還流通路の別の一端を前記還流孔と連接させて完全な循環経路を構成し、
   前記複数の転動部品は、前記スクリュウ軸とナット間の伝動媒質として、前記循環経路の中に装設されており、
   前記収容孔には、第一表面及び第二表面が設けられ、前記アンダーカットと連接した方が前記第一表面とし、前記第一表面と相対する面が第二表面とし、前記第一表面は、前記負荷経路とは正接せず、前記第二表面が前記負荷経路と正接し、
   さらに、前記連接部の先端側には、ガイドプレートが設けられ、前記ガイドプレートの支え面は、前記収容孔の壁面に支えられることを特徴とする、外装式還流部品付きボールスクリュウ。
2. 前記アンダーカットは、前記ナットの軸心と平行設置されていることを特徴とする、請求項１に記載の外装式還流部品付きボールスクリュウ。
3. 前記湾曲部には、アンダーカットと密合する湾曲面を備えていることを特徴とする、請求項１に記載の外装式還流部品付きボールスクリュウ。
4. 前記還流部品は、第一部品及び第二部品によって構成され、前記第一部品及び第二部品にはそれぞれ相対する接合面及び半還流通路が設けられ、前記接合面には、位置決め部材が設けられ、前記位置決め部材は相互に嵌合することによって前記第一部品及び第二部品を前記還流部品として組成し、そして、前記二つの半還流通路は、前記還流通路を構成することを特徴とする、請求項１に記載の外装式還流部品付きボールスクリュウ。