JP5178889B2 - ボールねじ - Google Patents

Description

本発明は、ねじ軸とナットとの間に転がり運動可能にボールを介在させたボールねじに関する。

ねじ軸とナットとの間に転がり運動可能にボールを介在させたボールねじは、すべり接触するねじに比べて、ナットに対してねじ軸を回転させる際の摩擦係数を低減できるので、工作機械の位置決め機構、自動車のステアリング、案内装置、運動用ねじ等の様々な分野で実用化されている。

ボールねじは、ねじ軸の螺旋状のボール転走溝とナットのボール転走溝とを同一位置に合わせ、それで生じた溝の中に複数のボールを入れ、ナットの循環部材にボールを循環させるための循環路を形成したものである。ねじ軸のボール転走溝を転がるボールは、図１に示される循環部材１のリップ部２（舌部とも呼ばれる、以下同様）に接触して、循環部材の循環路内に掬い上げられる。

しかしながら、工作機械等の高速送りの要求に伴い、ボールねじも高速回転されることが多くなってきた。従来のボールねじにあっては、ボールねじを高速回転させた場合（ねじ軸の１分間あたりの回転数にボールの回転径を掛けた値であるＤＮ値が回転の速さの目安に使用される）、ボールのリップ部への衝突の繰り返しで、循環部材１のリップ部２の根元に応力集中が発生し、これが原因でリップ部２が金属疲労を起こして破損することがあった。

この問題を解決するために、出願人は、リップ部２を設けなくても、ボールを掬い上げることができるボールねじを提案した（特許文献１、参照）。それは、図２に示されるように、循環部材３の両端部に、徐々に幅が狭くなる溝からなる舟底掬い部４を設けたもので、ボール５を舟底掬い部４の溝の両側で徐々に抱え込みながら循環路内に掬い上げる。破損し易いリップ部２を設けなくてもボール５を掬い上げられるので、この発明は、高速回転するボールねじに現実的に応用されてきている。

さらに、出願人は、舟底掬い部をより進化させた特許文献２に記載の発明を提案した。この発明は、図３に示されるように、ボール５間に介在されたスペーサ６が舟底掬い部４に噛み込まれるのを防止することを目的とする。そして、図４に示されるように、舟底掬い部４の底部にボール５に接触することなくスペーサ６にのみ接触するスペーサ掬い部７を設け、スペーサ６の噛み込みを防止している。ここで、ボール５との接触を避けるために、スペーサ掬い部７の内周面８は循環路の内周面９に対して先端に向かって外側に（言い換えればラッパ状に）傾斜している。

特開２０００−１８３５９号公報 特開２００４−２８１９２号公報

しかしながら、最近更なる高いＤＮ値でボールねじを高速回転させる要求が生じてきた。発明者は、更なる高いＤＮ値で長時間ボールねじを回転させた後の舟底掬い部を観察し、舟底掬い部にどのような影響が生じるのかを調べた。すると、ボールを掬い上げる舟底掬い部４が異常摩耗し、舟底掬い部４の溝幅が徐徐に広くなり、この結果、図５（Ａ）に示されるように、舟底掬い部４がねじ軸のボール転走溝からボールを掬い上げ始める掬いポイント１０が徐徐に循環路の内方に向かって移動することを知見した。そして、この舟底掬い部４の異常摩耗によって、最終的にボールがスペーサ掬い部７に当たってしまい、あたかも従来のリップ部２（図１参照）でボールを掬い上げるのと同様に、スペーサ掬い部７でボールを掬い上げるようになり、最終的にはボールの衝突によってスペーサ掬い部７が破損することを知見した。

舟底掬い部４の摩耗は、図５（Ａ）に示されるように、ボール５がねじ軸のボール転走溝から循環部材の循環路１１へと掬い上げられるときに生じるものと、これと反対に、図５（Ｂ）に示されるように、ボール５が循環部材の循環路１１からねじ軸へと戻されるときに生じるものとに分けて考えることができる。まず、図５（Ａ）に示されるように、ボール５がねじ軸のボール転走溝から循環部材の循環路１１へと掬い上げられるときに生じる摩耗について説明する。循環路１１をねじ軸の接線方向に配置し、ボール５をねじ軸の接線方向に掬い上げると、理論上は舟底掬い部４に無理な力がかからない。しかしながら実際には、ボール５が掬い上げられるときに、ボール５がねじ軸の軸線方向に僅かに落ち込み、舟底掬い部４の掬いポイント１０でボール５が循環路１１内に掬い上げられるという軌道が確認される。このため、ボール５を高速で移動させると、ボール５がスペーサ掬い部７に接触し、これが原因でスペーサ掬い部７が摩耗する。

他方、図５（Ｂ）に示されるように、ボール５が循環部材からねじ軸のボール転走溝へ戻されるとき、ナットとねじ軸の間に介在されるボールには予圧がかかっているから、循環部材の循環路１１内で後方のボール５が前方のボール５を押しながら、前方のボール５がナットとねじ軸の間に入っていく。ここで、スペーサ掬い部７は循環路１１の内周面に対して所定の傾斜角度α（αは１０度程度）で傾けられているので、その分循環路１１内でのボール５の移動空間も大きくなり、図５（Ｂ）に示されるように、後方のボール５ａが、千鳥足のようによろめきながら前方のボール５を押すことになる。このボール５の蛇行現象によって、一つ置きのボール５が舟底掬い部４を押す。この一つ置きのボールが舟底掬い部４を押す分力が原因で舟底掬い部４に摩耗が発生し易くなる。図６は、舟底掬い部に生じた摩耗状況の一例を示す。舟底掬い部４の底部４ａに向かって摩耗が生じているのがわかる。

発明者は、舟底掬い部４の摩耗が原因で、ボールとスペーサ掬い部７とが接触して、スペーサ掬い部が破損するのを防止するために、スペーサ掬い部７の傾斜角度αを従来の１０度よりも大きい１５度に変更してみた。しかし、やはり同じことが起きてしまった。つまり、スペーサ掬い部７の傾斜角度をいくら増やしても、根本的な問題解決にはならない。

そこで、本発明は、高ＤＮ値でボールねじを高速回転させても、舟底掬い部に摩耗が発生し難いボールねじを提供することを目的とする。

以下、本発明について説明する。本発明の理解を容易にするために添付図面の参照番号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものでない。

請求項１に記載の発明は、外周面に螺旋状のボール転走溝（２１ａ）が形成されるねじ軸（２１）と、内周面に前記ねじ軸（２１）のボール転走溝（２１ａ）に対向する螺旋状の負荷ボール転走溝（２２ａ）が形成されるナット（２２）と、前記ねじ軸（２１）のボール転走溝（２１ａ）と前記ナット（２２）の負荷ボール転走溝（２２ａ）との間に介在される複数のボール（２３）と、前記ねじ軸（２１）のボール転走溝（２１ａ）と前記ナット（２２）の負荷ボール転走溝（２２ａ）との間を転がるボール（２３）を循環させる循環路（２５）を有する循環部材（２８）と、を備えるボールねじにおいて、前記循環部材（２８）に、前記循環路（２５）の内方に向かって徐徐に幅が狭くなる溝（４１）を有する舟底掬い部（４２）を設け、前記ねじ軸（２１）の前記ボール転走溝（２１ａ）を転がる前記ボール（２３）を前記舟底掬い部（４２）の溝（４１）の両側で抱え込みながら前記循環部材（２８）の前記循環路（２５）内に掬い上げ、前記舟底掬い部（４２）に、前記ねじ軸（２１）の前記ボール転走溝（２１ａ）内に突出するリップ部（４３）を設け、前記リップ部（４３）は、基部（４３ａ）と、先端部（４３ｂ）と、を有し、前記リップ部（４３）の前記基部（４３ａ）の内周面は、前記舟底掬い部（４２）で掬い上げる前記ボールに接触できるように、前記循環部材（２８）の前記循環路（２５）の内周面に対して、傾斜していないか又は先端に向かって５度未満外側に傾斜し、前記リップ部（４３）の先端部（４３ｂ）の内周面に、前記循環部材（２８）の前記循環路（２５）の内周面に対して先端に向かって外側に傾斜し、前記ボール（２３）に接触するテーパ面（４３ｂ）を形成することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のボールねじにおいて、前記舟底掬い部（４２）が前記ねじ軸（２１）のボール転走溝（２１ａ）から前記ボール（２３）を掬い上げ始める掬いポイント（Ｐ）にて、前記舟底掬い部（４２）及び前記リップ部（４３）の前記テーパ面（４３ｂ）の両方が前記ボール（２３）に接触することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のボールねじにおいて、前記ねじ軸（２１）の軸線方向からみて、前記リップ部（４３）の前記基部（４３ａ）を、円弧形状（円(1)）に切り欠くことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、循環部材の循環路からナット（及びねじ軸）へとボールが戻されるとき、リップ部の基部がよろめくボールを拘束するので、ボールが舟底掬い部を押す分力も小さくなる。したがって、舟底掬い部に発生する摩耗を低減することができる。

請求項２に記載の発明によれば、掬いポイントにおいて、舟底掬い部上の２点とリップ部の先端側の内周面上の１点（ただし、リップ部とボールとは２点以上で接触してもよい）の合計３点でボールを掬い上げるので、舟底掬い部で発生する摩耗を低減することができる。

請求項３に記載の発明によれば、リップ部に発生する応力集中を緩和することができる。したがって、リップ部が破損するのを防止することができる。

従来のボールねじの循環部材（リターンパイプ）を示す斜視図 従来の舟底掬い部を設けた循環部材（リターンパイプ）を示す斜視図 ボール間に介在させたスペーサが舟底掬い部に噛み込まれる例を示す正面図 従来のスペーサ掬い部を設けた舟底掬い部を示す断面図 従来の循環部材の断面図（図中（Ａ）は掬いポイントを示し、図中（Ｂ）はボールを転走溝に戻す状態を示す） 舟底掬い部の摩耗状況を示す図（図中（Ａ）は舟底掬い部の全体図を示し、図中（Ｂ）は（Ａ）の拡大図を示す） 本発明の第１の実施形態におけるボールねじの断面図 ナット本体の軸線方向に沿った断面図 エンド部材のナット本体への締結例を示す分解斜視図 ボールの軌道を示す図（図中（Ａ）は、ねじ軸の軸線方向からみたボールの軌道の中心線を示し、図中（Ｂ）はねじ軸の側方からみたボールの軌道の中心線を示す） ボールの掬い方向を示す図（図中（Ａ）は、ねじ軸の軸線方向からみたボールの掬い方向を示し、図中（Ｂ）はねじ軸の側方からみたボールの掬い方向を示す） エンド部材の斜視図 エンド部材の分解斜視図 エンドピースの斜視図 Ｒピースの斜視図 リップ部を取り除いた舟底掬い部を示す図（図中（Ａ）はねじ軸の軸線方向からみた舟底掬い部を示し、図中（Ｂ）はねじ軸側からみた舟底掬い部を示し、図中（Ｃ）は舟底掬い部の溝幅とボールの掬上げ量との関係を示す） リップ部を設けた舟底掬い部の断面図 リップ部の内周面をストレートにした舟底掬い部を示す図（ねじ軸の軸線方向からみた状態） リップ部の内周面をストレートにした舟底掬い部を示す斜視図 リップ部の除去部分を示す図（ねじ軸の軸線方向からみた状態） 最終的なリップ部の正面図 本発明の第２の実施形態における運動案内装置を示す斜視図 循環部材の斜視図 循環部材の方向転換路に沿った断面図

図７は、本発明の第１の実施形態におけるボールねじの断面図を示す。ボールねじは、外周面に螺旋状のボール転走溝２１ａが形成されたねじ軸２１と、内周面にボール転走溝２１ａに対向する螺旋状の負荷ボール転走溝２２ａが形成されるナット２２とを備える。ねじ軸２１のボール転走溝２１ａとナット２２の負荷ボール転走溝２２ａとの間の負荷転走路Ａには、複数のボール２３が転がり運動可能に配列される。ボール２３には予圧、すなわちねじ軸２１とナット２２とで圧縮荷重が付与される。ボール２３間にはボール２３同士の接触を防止するスペーサ２４が介在される。

負荷転走路Ａを転がる複数のボール２３を循環させるために、ナット２２には負荷転走路Ａの一端と他端を接続する循環路Ｂが形成される。循環路Ｂはナット２２に組み込まれる循環部材２７，２８内に形成される。この実施形態では、循環部材２７，２８は、パイプ体２７とパイプ体２７の両端に設けられるエンド部材２８とで構成される。ナット２２をねじ軸２１に対して相対的に回転させると、ボール２３がボール転走溝２１ａと負荷ボール転走溝２２ａとの間を荷重を受けながら転がる。負荷転走路Ａの一端まで転がったボール２３は、エンド部材２８で掬い上げられる。そして、パイプ体２７を経由して反対側のエンド部材２８から元の負荷転走路Ａに戻される。

以下に各部の構造について詳しく説明する。図７に示されるように、ねじ軸２１の外周には所定のリード（リード角β）を有する螺旋状のボール転走溝２１ａが形成される。ねじ軸２１の断面形状は、例えば二つの円弧を組み合わせたゴシックアーチ溝形状等に形成される。この実施形態では、許容荷重を増加させ、且つナット２２の全長を短くするためにボール転走溝２１ａの条数を二条に設定している。勿論ボール転走溝２１ａの条数は一条、二条、三条等様々に設定することができる。

図８は、ナット本体２９の軸線方向に沿った断面図を示す。ナット本体２９の内周面には、ねじ軸２１のボール転走溝２１ａに対向する螺旋状の負荷ボール転走溝２２ａが形成される。負荷ボール転走溝２２ａの断面形状も、ねじ軸２１のボール転走溝２１ａの断面形状と同様に、２つの円弧を組み合わせたゴシックアーチ溝形状等に形成される。ナット本体２９には、ナット本体２９の軸線と平行に伸びる貫通孔３０ａが形成される。この貫通孔３０ａにパイプ体２７が挿入され、パイプ体２７の内部に直線状のボール戻し通路２６が形成される（図７参照）。ナット本体２９の軸線方向の両端面には、凹部３０ｂが形成され、該凹部３０ｂにエンド部材２８が取付けられる。エンド部材２８には、円弧状に伸びる方向転換路２５（図７参照）が形成される。

図９に示されるように、エンド部材２８はボルト３１等の締結手段でナット本体２９の端面３２に結合される。エンド部材２８をナット本体２９に取り付けることで、パイプ体２７が一対のエンド部材２８間に挟まれる。この実施形態では、二条ねじを用いているので、一対のエンド部材２８及びパイプ体２７で構成される循環部材２７，２８が合計２組設けられているが、勿論循環部材２７，２８の個数はねじ軸２１の条数等によって様々に設定される。

図７に示されるように、ナット本体２９の端面には、エンド部材２８を覆うカバー３４が取り付けられる。このカバー３４には、ねじ軸２１に付着する異物を除去するために並びにナット本体２９の内部から潤滑剤が漏れるのを防止するために、ラビリンスシール又はリング状シール部材３３が組み込まれる。

図１０は、螺旋状の負荷転走路Ａ、円弧状の方向転換路２５及び直線状のボール戻し通路２６を循環するボール２３の軌道を示す。図中（Ａ）は、ねじ軸２１の軸線方向からみたボール２３の軌道の中心線を示し、図中（Ｂ）はねじ軸２１の側方からみたボール２３の軌道の中心線を示す。この図１０に示されるように、負荷転走路Ａでのボール２３の軌道は、半径ＢＣＤ/２の螺旋状になる。一方、ボール戻し通路２６でのボール２３の軌道は、ねじ軸２１の軸線２１ｃに平行な直線になる。そして、方向転換路２５でのボール２３の軌道は、曲率半径Ｒの円弧になる。これら負荷転走路Ａ、方向転換路２５及び無負荷戻し通路２６の繋ぎ目では、ボール２３の軌道の接線方向が連続になっている。

図１１は、ボール２３の掬い方向を示す。図１１（Ａ）に示されるように、ねじ軸２１の軸線方向から見て、ボール２３は負荷転走路Ａの円形状の軌道の接線方向に掬われる。そして、図１１（Ｂ）に示されるように、ねじ軸２１の側方から見て、ボール２３はリード角に一致させた方向に掬われる。

図１２は、循環部材を構成するエンド部材２８の斜視図を示す。本発明の特徴は、このエンド部材２８に具現化されている。エンド部材２８には、方向転換路の内方に向かって徐徐に幅が狭くなる溝４１を有する舟底掬い部４２が形成される。この舟底掬い部４２の溝４１の両側でボール２３を抱え込みながら、エンド部材２８の方向転換路２５内に掬い上げる。そして、この舟底掬い部４２の溝４１の底部（方向転換路２５の内方側）には、ねじ軸２１のボール転走溝２１ａ内に突出するリップ部４３が設けられる。

図１３に示されるように、エンド部材２８は、方向転換路２５の中心線に沿って、内周側のＲピース２８ａと外周側のエンドピース２８ｂとに二分割される。舟底掬い部４２及びリップ部４３も二分割される。Ｒピース２８ａは、ナット本体２９の端面に取付けられるフランジ部４４と、該フランジ部４４と一体に形成され、方向転換路２５が形成される本体部４５とから構成される。一方、エンドピース２８ｂは、Ｒピース２８ａのフランジ部４４に重ね合わされるフランジ部４５と、該フランジ部４５と一体に形成され、方向転換路２５が形成される本体部４６と、を有する。

リップ部の基部及び先端部について説明する。図１４は、エンドピース２８ｂの斜視図を示し、図１５はＲピース２８ａの斜視図を示す。リップ部４３は、舟底掬い部４２の底部側の基部４３ａと、先端側の先端部４３ｂとを有する。基部４３ａの内周面は、方向転換路２５の内周面に対して、傾斜がつけられていない。一方、先端部４３ｂの内周面には、方向転換路２５の内周面に対して傾斜がつけられている。

以下に舟底掬い部及びリップ部の詳細な構造について説明する。図１６はリップ部４３を取り除いた舟底掬い部４２を示す。図中（Ａ）はねじ軸の軸線方向からみた舟底掬い部４２を示し、図中（Ｂ）はねじ軸側からみた舟底掬い部４２を示し、図中（Ｃ）は舟底掬い部４２の溝幅ｗとボールの掬上げ量ｔとの関係を示す。図中（Ａ）に示すように、ねじ軸の軸線方向からみた舟底掬い部４２の溝４１の形状は、円弧形状に形成される。溝４１の曲率半径Ｒ１は、ねじ軸２１のボール転走溝２１ａを転がるボール２３の軌道中心線４７の曲率半径Ｒ２よりも小さく、且つねじ軸２１の外径２１ｂの曲率半径Ｒ３よりも若干大きい。そして、図中（Ｂ）に示すように、溝２１の幅は、方向転換路の内方に向かって徐徐に幅が狭くなっている。

図１６に基づいて、舟底掬い部４２がねじ軸２１のボール転走溝２１ａからボール２３を掬い上げ始める掬いポイントについて説明する。図中（Ａ）に示されるように、ボール転走溝２１ａをボール２３が転がるときの、舟底掬い部４２の溝４１上におけるボール２３の進行方向の寸法をｘとする。ボール２３がボール転走溝２１ａ上を転がる以上、この寸法ｘは常に一定になる。そして、ボール２３は球形なので、溝４１の幅の寸法ｙがこの寸法ｘよりも小さくなったときに、ボール２３は掬い上げられ始める。つまり、舟底掬い部４２の溝４１の幅ｙが、寸法ｘよりも小さくなる位置が掬いポイントとなる。この例では、ｙ１＝ｘだから、幅がｙ１になる位置が掬いポイントとなる。

ボールが掬いポイントまで移動すると、ボール転走溝２１ａを転がるボール２３が舟底掬い部４２によって掬い上げられる。掬いポイントを過ぎると、図中（Ｂ）に示されるように、溝幅ｙはｙ１…ｙ２６というように徐徐に狭まる。図中（Ｃ）に示されるように、溝幅ｙの寸法が狭まると、それに対応してボールがｔ１…ｔ２６の大きさだけ浮き上がる。図中（Ａ）には、ボール２３が浮き上がる際のボール２３の中心線軌道Ｓが示されている。ボール２３は掬い上げポイントを通過した後、方向転換路２５の中心線２５ａに対して所定の角度γで掬い上げられる。この角度γは約５度である。

図１７は、リップ部４３を設けた舟底掬い部４２の断面図を示す。リップ部４３の先端４３ｃは、掬いポイントＰよりも舟底掬い部４２の底部側に後退している。そして、リップ部４３の基部４３ａの内周面は、方向転換路２５の内周面に対して傾斜していないのに対し、リップ部の先端部４３ｂの内周面は、方向転換路２５の内周面に対して、先端に向かって外側に角度δ傾斜している。この傾斜角度δは、掬いポイントＰにボールが来たときに（このとき、ボール２３はねじ軸２１の軸線方向に落ち込む）、舟底掬い部４２及び前記リップ部４３の両方がボール２３に接触するように設定される。このため、舟底掬い部４２及びリップ部４３は、理想的には舟底掬い部４２の溝４１の２点と、リップ部４３の先端部４３ｂの一点の合計３点でボール２３を掬う。ここで、リップ部４３は点というよりもむしろ面でボール２３を受ける。したがって、ボール２３を舟底掬い部４２で掬い上げられるとき、ボール２３から舟底掬い部４２にかかる力がリップ部４３に分散され、舟底掬い部４２の摩耗を低減できる。よろめいたボール２３が舟底掬い部４２からボール転走溝２１ａに入り込むときにも、ボール２３が先端部４３ｂのテーパ面に沿ってねじ軸２１の軸線方向に落ち込むので、舟底掬い部４２が摩耗するのを防止することができる。

ここで、掬いポイントＰにおいて、ボール２３が最初から掬い上げ部４２及びリップ部４３の三点で接触していなくても、掬い上げ部４２が僅かに許容できる程度に摩耗し、掬いポイントＰが移動し、これが原因でボール２３が掬い上げ部４２及びリップ部４３の三点で当たり始めるようになってもよい。最初から三点で当たるのが理想ではあるが、現実的な設計や加工誤差の観点からこのような場合もある。

リップ部４３の先端４３ｃ（詳しくは先端部４３ｂのさらに先端４３ｃ）は、僅かな曲率半径Ｒ、例えばＲ０．２で面取りされる。ボール２３と異なり小径のスペーサ２４は、リップ部４３の先端４３ｃに衝突することもある。面取りすることで、スペーサ２４がリップ部４３の先端４３ｃに引っ掛かるのを防止することができる。

一方、上述したように、リップ部４３の基部４３ａは、方向転換路２５の内周面に対して傾斜しておらず、ストレートのままである。これは、リップ部４３の基部４３ａでボール２３を拘束して、ボール転走溝２１ａに向かって移動するボール２３のよろめきを抑えるためである。図１６（Ａ）に示されるように、舟底掬い部４２にて、ボール２３は傾斜角度約５度で掬い上げられる。このため、基部４３ａの傾斜角度を５度未満に設定すると、ボール２３と基部４３ａとを接触させることができる。

図１８及び図１９は、リップ部４３の内周面を、基部４３ａから先端部４３ｂに亘ってその全体をストレートにした例を示す。このようなリップ部４３の形状を試験的に製造・実験したところ、確かにボール２３のよろめき量は減らすことができた。しかし、舟底掬い部４２で掬う前にリップ部４３でボールを掬ってしまい、リップ部４３の薄肉の部分４８に欠けが発生した。これは、ボール２３がリップ部４３の薄肉部分４８に当たることが原因となる。すなわち、ボール２３が軌道４９からずれていて、リップ部４３よりの軌道５０を通っていることが原因となる。

このリップ部４３の欠けの問題を解決するために、図２０に示されるように、薄肉の部分を斜線で示される形状で除去した。すなわち、ボール２３が最もリップ部４３よりの軌道５０を通った場合を仮定し、リップ部４３の先端４３ｄから垂線(1)を引き、垂線(1)を中心位置とし、且つリップ部４３の先端４３ｄと接するボール２３を描く。このボール２３のエンド部材２８の内部位置に垂線(2)を引く。垂線(2)とエンド部材２８の内側Ｒ、すなわち舟底掬い部の溝４１に接する円(1)（ボール径に応じて円(1)の径を決める）を描き、円(1)とリップ部４３の先端４３ｄを結んだ線分(3)を描き、斜線部を除去する。リップ部４３の基部４３ａを、円弧形状に切り欠いたのは、ボール２３が基部４３ａに当たるときに発生する応力集中を緩和するためである。なお、この図において、リップ部４３の薄肉の部分４８が二つ見えるのは、リップ部４３がリード角分傾いているからである。除去作業は、例えばエンドミル加工により行なわれる。

以上により、ボール２３が最もリップ部よりの軌道５０を通ったときの、ボール２３の薄肉部分４８への当たりを回避することができる。しかも、薄肉部分４８を除去することで、残った部分の肉厚をとれるので、リップ部４３の強度アップにも繋がる。なお、リップ部４３を基部４３ａから先端４３ｄに亘って全体をストレートにすると、斜線部分を除去したとしても、リップ部４３の先端４３ｄの欠けの問題が残る。このため最終的には、図１７に示されるように、リップ部４３の先端部４３ｂの内周面をテーパ面にする。最終的なリップ部４３の正面形状を図２１に示す。

図２２は、本発明の第２の実施形態における運動案内装置を示す。この運動案内装置には、上記ボールねじの舟底掬い部４２及びリップ部４３と同様な技術思想が適用されている。運動案内装置は、ベッドまたはサドル等の固定部上でテーブル等の移動体を案内するもので、固定部上に配設されると共に長手方向に沿ってボール転走溝５１ａが形成された軌道部材としての軌道レール５１と、軌道レール５１のボール転走溝５１ａに対応する負荷ボール転走溝を含むボール循環路が形成されて該軌道レール５１に相対運動自在に組みつけられたスライド部材５２と、軌道レール５１のボール転走溝５１ａとスライド部材５２の負荷ボール転走溝との間に収容される複数のボール、及び複数のボール間に介在される複数のスペーサと、ボール及びスペーサを循環させるための循環部材５３，５３と、を備える。

図２３及び図２４は循環部材５３を示す。図２３は循環部材５３の斜視図、図２４は循環部材５３の方向転換路５５に沿った断面図を示す。循環部材５３には、ボール戻し通路５６とボール転走路５７との間を繋ぐ方向転換路５５が形成されている。より詳しくは、循環部材５３には、方向転換路５５の外周を構成する外周案内部５８が形成されていて、スライド部材５２には、方向転換路５５の内周を構成するアーチ状の内周案内部５９が形成されている。

図２３に示すように、循環部材５３の下部には、方向転換路の内方に向かって徐徐に幅が狭くなる溝を有する舟底掬い部６１が形成される。そして、軌道レール５１のボール転走溝５１ａを転がるボール２３を舟底掬い部６１の溝の両側で抱え込みながら方向転換路５５内に掬い上げる。図２４に示すように、舟底掬い部６１の溝は方向転換路５５の中心線６３よりも軌道レール５１側に形成されている。舟底掬い部６１には、軌道レール５１のボール転走溝５１ａ内に突出するリップ部６２が設けられる。そして、舟底掬い部６１が軌道レール５１のボール転走溝５１ａからボール２３を掬い上げ始める掬いポイントにて、舟底掬い部６１及びリップ部６２の両方がボール２３に接触する。これは上記第１の実施形態のボールねじと同様である。

なお本発明は、上記実施形態に限られることなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記実施形態では、リップ部の基部及び先端部の内周面の境目で傾斜角度が変えられているが、ボールを３点で掬うことのみを考慮すれば、基部及び先端部の内周面を等しい角度で傾斜させてもよい。また、本発明は、スペーサを介在させていない総ボールのボールねじにも適用することができる。さらに、本発明はリターンパイプ方式のボールねじに適用することができ、この場合リターンパイプは金属製であっても、樹脂製であってもよい。

発明者は、舟底掬い部及びリップ部を以上に記載のように製造し、実際にボールを循環させてみた。その結果、ＤＮ値２１万という高速回転で５００ｋｍ程度ボールねじを走行させてみたが、舟底掬い部及びリップ部に目立った摩耗は発生しなかった。しかも、ボールが掬いポイントで掬い上げられた後、予想通りの理想的な軌道を通ることを確認した。

本明細書は、２００５年５月２４日出願の特願２００５−１５１４７１に基づく。この内容はすべてここに含めておく。

２１…ねじ軸
２１ａ…ボール転走溝
２２…ナット
２２ａ…負荷ボール転走溝
２３…ボール
２４…スペーサ
２５…方向転換路（循環路）
２６…ボール戻し通路（循環路）
２７…パイプ体（循環部材）
２８…エンド部材（循環部材）
４１…舟底掬い部の溝
４２…舟底掬い部
４３…リップ部
４３ａ…基部
４３ｂ…先端部（テーパ面）
４３ｃ…先端
５１…軌道レール（軌道部材）
５１ａ…ボール転走溝
５２…スライド部材
５３…循環部材
５５…方向転換路（循環路）
６１…舟底掬い部
６２…リップ部

Claims (3)

1. 外周面に螺旋状のボール転走溝が形成されるねじ軸と、
   内周面に前記ねじ軸のボール転走溝に対向する螺旋状の負荷ボール転走溝が形成されるナットと、
   前記ねじ軸のボール転走溝と前記ナットの負荷ボール転走溝との間に介在される複数のボールと、
   前記ねじ軸のボール転走溝と前記ナットの負荷ボール転走溝との間を転がるボールを循環させる循環路を有する循環部材と、を備えるボールねじにおいて、
   前記循環部材に、前記循環路の内方に向かって徐徐に幅が狭くなる溝を有する舟底掬い部を設け、前記ねじ軸の前記ボール転走溝を転がるボールを前記舟底掬い部の溝の両側で抱え込みながら前記循環部材の前記循環路内に掬い上げ、
   前記舟底掬い部に、前記ねじ軸のボール転走溝内に突出するリップ部を設け、
   前記リップ部は、基部と、先端部と、を有し、
   前記リップ部の前記基部の内周面は、前記舟底掬い部で掬い上げる前記ボールに接触できるように、前記循環部材の前記循環路の内周面に対して、傾斜していないか又は先端に向かって５度未満外側に傾斜し、
   前記リップ部の先端部の内周面に、前記循環部材の前記循環路の内周面に対して先端に向かって外側に傾斜し、前記ボールに接触するテーパ面を形成することを特徴とするボールねじ。
2. 前記舟底掬い部が前記ねじ軸のボール転走溝から前記ボールを掬い上げ始める掬いポイントにて、前記舟底掬い部及び前記リップ部の前記テーパ面の両方が前記ボールに接触することを特徴とする請求項１に記載のボールねじ。
3. 前記ねじ軸の軸線方向からみて、前記リップ部の前記基部を、円弧形状に切り欠くことを特徴とする請求項１又は２に記載のボールねじ。

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