JP5347920B2 - ボールねじ装置およびその組付方法 - Google Patents

Description

この発明は、ボールねじ装置およびその組付方法に関し、特に、ねじ軸と締結されたロッドを備えているボールねじ装置およびその組付方法に関する。

ボールねじとして、ボールねじ軌道が外周面に形成されたねじ軸の外側に、ボールねじ軌道が内周面に形成されたボールねじナットがはめられ、両ボールねじ軌道により形成されたボール通路に複数のボールが配設されたものが知られており、例えば電磁緩衝器などで使用されている（特許文献１参照）。

特開２００８−１４３４３６号公報

上記のような電磁緩衝器にボールねじ装置を取り付ける場合、工具を使用した作業がねじ軸の上端側からしか行えないということがある。この場合、ねじ軸を中空状とするとともに、電磁緩衝器との連結部材であるロッドを長くし、ねじ軸内にロッドを挿通して、ロッドの上端部をねじ軸から突出させ、ねじ軸の下端側を固定しておいて、ねじ軸の上端部において、ロッド上端部に形成されたおねじ部にナットをねじ合わせることで、ねじ軸とロッドとを結合する構成とすることが考えられる。

このような構成では、締結時のねじ軸の負担が大きく、ナットの締付けに伴って、長尺のねじ軸が収縮することで、ボールねじ軌道のリードが収縮し、ボールねじナットのリードとボールねじ軌道のリードとの間にずれが生じたり、長尺のねじ軸を圧縮するため、反りが発生したりすることがある。また、ロッドが長くなることで、コストが高くつき、質量が増大するという問題もある。

この発明の目的は、工具を使用した作業がねじ軸の上端側からしか行えないという制約がある場合でも、ねじ軸に負担が掛からない締結が可能でしかも質量を軽減することもできるボールねじ装置およびその組付方法を提供することにある。

この発明によるボールねじ装置は、外周面にボールねじ軌道が設けられたねじ軸と、ねじ軸のボールねじ軌道にボールを介してねじ合わされたボールねじナットと、ねじ軸と締結されたロッドとを備えているボールねじ装置において、ねじ軸は、中空状とされるとともに、その一端部に、おねじ部およびめねじ部のいずれか一方が形成されており、ロッドは、ねじ軸の一端部に突き合わされて、その突き合わせ部に、ねじ軸の一端部にねじ合わされるねじ合わせ部が形成されており、ロッドのねじ合わせ部に、ねじ軸の中空部に向かって開口する工具係合孔が形成されていることを特徴とするものである。

ロッドは、ボールねじ装置が組み付けられる装置と結合するための連結部材であり、一般的なボールねじ装置では、ねじ軸が中実とされ、ねじ軸の端部とロッドの端部とを突き合わせて、これらの端部のいずれか一方におねじ部を、他方にめねじ部を形成して（またはナットを使用して）、ねじ軸とロッドとを適宜な締結工具を使用して締結するようになっている。

この発明によるボールねじ装置が組み付けられる装置では、ねじ軸の端部とロッドの端部とを突き合わせた位置において、締結工具を使用することが困難であり、ねじ軸の締結のための作業をボールねじ装置が組み付けられる装置に近い側の端部ではなく遠い側の端部で行う必要があるという制約がある。この制約下での締結構造としては、中空状のねじ軸内にロッドを挿通して、ロッドをねじ軸から突出させ、ロッドの突出部に形成されたおねじ部にナットをねじ合わせることが考えられるが、この構造には、締結時のねじ軸の負担が大きいものとなり、ナットの締付けに伴うねじ軸の収縮によって、ボールねじ軌道のリードが収縮し、リードの収縮量のばらつきによって、ボールねじナットのリードとボールねじ軌道のリードとの間にずれが生じやすくなるなどのデメリットがある。

そこで、この発明によるボールねじ装置では、ねじ軸の一端部（ボールねじ装置が組み付けられる装置に近い側の端部）に、おねじ部およびめねじ部のいずれか一方が形成され、ロッドの突き合わせ部に、ねじ軸の一端部にねじ合わされるねじ合わせ部が形成されている構成とすることで、装置に近い側の端部において、ねじ軸の端部とロッドの端部とを突き合わせて締結することが可能とされ、これにより、締結時のねじ軸の負担が大きくなることが防止されている。

そして、ねじ軸の締結を装置から遠い側の端部における作業で行う必要があるという制約下においての締結作業を可能とするため、ねじ軸が中空状とされるとともに、ロッドのねじ合わせ部に工具係合孔が形成されている。これにより、ねじ軸の中空部を利用して、締結工具を挿入し、その先端部をロッドのねじ合わせ部に形成された工具係合孔に係合させることで、ロッドを回転させることが可能となり、ロッドを回転させることでねじ軸とロッドとを締結することができるので、ねじ軸に負担が掛からない締結を容易に行うことができる。また、従来のものに比べると、ロッドを大幅に短くすることができるので、質量軽減効果も得ることができる。

ねじ軸およびロッドは、どちらがおねじとされても、どちらがめねじとされてもよい。いずれの場合でも、ねじ軸は、一様な外径および一様な内径を有していることが好ましい。

ねじ軸がめねじとされる場合には、ねじ軸の一端部の内周面に、めねじ部が形成され、ねじ軸の内周面の残りの部分は、ストレート溝（全長にわたってめねじを設けることも可）とされる。そして、ねじ軸の外周面には、ボールの通路を形成するためのボールねじ軌道が所要長さにわたって形成される。ねじ軸がおねじとされる場合には、ねじ軸の一端部外周面に、おねじ部が形成され、ねじ軸の外周面の残りの部分には、ボールの通路を形成するためのボールねじ軌道が所要長さにわたって形成される。そして、ねじ軸の内部には、締結工具を挿入するためのストレート溝が形成される。

ロッドがおねじ（ねじ軸がめねじ）とされる場合には、ロッドのねじ合わせ部に、他の部分よりも小径とされたおねじ部が設けられているものとされる。この場合、工具係合孔は、他の部分よりも小径とされたおねじ部に設けられることになる。したがって、工具係合孔が小さいものとなるので、締結トルクが不足する可能性があり、この場合には、工具係合孔にくさびが打ち込まれているようにすることが好ましい。

ロッドがめねじ（ねじ軸がおねじ）とされる場合には、例えば、ロッドのねじ合わせ部は、他の部分よりも大径の円筒状とされて、その内周部にめねじ部が設けられているものとされる。工具係合孔は、ねじ軸の内径により小さい範囲でできるだけ大きい径とされ、これにより、必要な締付けトルクを確保することができる。

この発明によるボールねじ装置の組付方法は、外周面にボールねじ軌道が設けられたねじ軸と、ねじ軸のボールねじ軌道にボールを介してねじ合わされたボールねじナットと、ねじ軸と締結されたロッドとを備えているボールねじ装置において、ねじ軸が一端側において固定された状態で、その他端側から締結工具を操作することによって、ねじ軸とロッドとを締結するためのボールねじ装置の組付方法であって、ねじ軸を中空状とするとともに、ねじ軸の一端部におねじ部またはめねじ部を設けてこれとロッドに設けたねじ部とをねじ合わせる構成とし、さらに、ロッドに締結工具に係合する工具係合孔を形成し、先端部に係合部を有する長い締結工具を使用して、これをねじ軸の他端側からねじ軸内に挿入してロッドの工具係合孔に嵌め合わせてロッドを回転させることでねじ軸とロッドとを締結することを特徴とするものである。

ボールねじ装置は、アクチュエータ（モータによってボールねじナットが回転させられ、これにより、ねじ軸が直線移動する形態）として使用されることがあり、緩衝器（ねじ軸が外部からの力によって直線移動させられ、これにより、ボールねじナットが回転し、モータが発生する電磁力が減衰力となる形態）として使用されることがある。

ねじ軸およびボールねじナットは、例えば、Ｓ４５Ｃ，Ｓ５５Ｃなどの炭素鋼製あるいはＳＡＥ４１５０鋼製とされ、また、ボールは、例えば、軸受鋼（ＳＵＪ２）製とされる。ボールねじナットは、軸受鋼（ＳＵＪ２）製としてもよい。

この発明のボールねじ装置およびその組付方法によると、中空状のねじ軸の一端部に設けられたおねじ部またはめねじ部とロッドに設けられたねじ部とがねじ合わされるようになされるとともに、ロッドに締結工具に係合する工具係合孔が形成されているので、先端部に係合部を有する長い締結工具を使用して、これをねじ軸の他端側からねじ軸内に挿入してロッドの工具係合孔に嵌め合わせてロッドを回転させることでねじ軸とロッドとを締結することができる。したがって、工具を使用した作業がねじ軸の他端側からしか行えないという制約がある場合でも、ねじ軸に負担が掛からない締結を行うことができ、しかも、ロッドを他端側から突出するように延長する必要がないので、質量を軽減することもできる。

図１は、この発明のボールねじ装置の第１実施形態を示す縦断面図である。 図２は、この発明のボールねじ装置の第１実施形態における組付方法を説明する縦断面図である。 図３は、この発明のボールねじ装置の第２実施形態を示す縦断面図である。 図４は、この発明のボールねじ装置の第２実施形態における組付方法を説明する縦断面図である。 図５は、この発明のボールねじ装置の第３実施形態を示す縦断面図である。 図６は、この発明のボールねじ装置の第３実施形態における組付方法を説明する縦断面図である。

以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。以下の説明において、上下は、各図の上下をいうものとする。

図１および図２は、この発明によるボールねじ装置およびその組付方法の第１実施形態を示している。

図１および図２に示すように、ボールねじ装置(1)は、ボールねじ軌道(2a)および上下方向にのびるスプライン軌道（図示略）が設けられた上下にのびる鋼製ねじ軸(2)と、ねじ軸(2)のボールねじ軌道(2a)にボール(4)を介してねじ合わされた回転自在の鋼製ボールねじナット(3)と、ねじ軸(2)のスプライン軌道にボールを介して嵌め合わされてねじ軸(2)の上下方向（軸方向）直線運動を案内する鋼製ボールスプライン外筒(5)と、ボールねじナット(3)を回転可能に支持する鋼製転がり軸受(6)と、ねじ軸(2)の下端部においてねじ軸(2)と締結されたロッド(7)とを備えている。

ロッド(7)は、ボールねじ装置(1)が組み付けられる装置（図示略）と結合するための連結部材である。ここで、ねじ軸(2)とロッド(7)とを締結するには、ねじ軸(2)の上端部を支持している支持部材(8)の上方（ボールねじ装置(1)が組み付けられる装置から遠い側の端部側）で行う必要があるという制約がある。

この制約下での締結を好ましい形態とするために、ねじ軸(2)は、中空状とされており、その下端部内周面に、めねじ部(11)が形成されている。めねじ部(11)の上端からねじ軸(2)上端までのびる溝(12)は、ストレート溝とされている。ロッド(7)は、中実であり、ねじ軸(2)の下端部に下方から突き合わされて、その突き合わせ部(13)に、ねじ軸(2)の下端部に形成されためねじ部(11)にねじ合わされるねじ合わせ部としてのおねじ部(14)が形成されている。おねじ部(14)は、ロッド(7)の上端にあり、おねじ部(14)より下の突き合わせ部(13)は、ねじ軸(2)の外径よりも大きい径とされて、その上端(13a)がねじ軸(2)の下端に当接させられている。

ねじ軸(2)とロッド(7)との締結に際し、支持部材(8)の上方で行う必要があるという制約は、ロッド(7)の突き合わせ部(13)を締結工具で保持した締結ができないということであり、この制約下においても締結を可能とするために、ロッド(7)のおねじ部(14)には、おねじ部(14)の上端から下方にのびる（ねじ軸(2)の溝(12)に向かって開口する）断面六角形の工具係合孔(15)が形成されている。

したがって、図２に示すように、先端部に六角柱状の係合部(17)を有する長い締結工具(16)を使用して、これをねじ軸(2)の上端側からねじ軸(2)の溝(12)内に挿入し、ロッド(7)のおねじ部(14)に形成された工具係合孔(15)に係合部(17)を嵌め合わせ、ねじ軸(2)の上端よりも上方に位置する取っ手(18)を回転させることによってロッド(7)を回転させ、ロッド(7)を上方に移動させることで、ねじ軸(2)とロッド(7)とを締結することができる。

図３および図４は、この発明によるボールねじ装置およびその組付方法の第２実施形態を示している。この第２実施形態は、くさびを使用する点で第１実施形態のものと相違しており、これ以外の構成は、第１実施形態と同様であるので、第１実施形態と同じ構成に同じ符号を付してその説明は省略する。

図３および図４に示すように、第２実施形態のボールねじ装置(1)は、工具係合孔(15)に嵌め入れられたくさび(21)を有している。くさび(21)は、図２に示す締結工具(16)を使用してねじ軸(2)とロッド(7)とを締結した後に、図４に示す圧入工具(22)を使用して、ねじ軸(2)の上端から溝(12)内に挿入されている。

くさび(21)は、最大径である上端の径が溝(12)の径にほぼ等しくなされており、ねじ軸(2)の溝(12)内に圧入されることで、その先端部（下端部）が工具係合孔(15)に噛み合わされるとともに、その上端の最大径部分が溝(12)に噛み合わされている。これにより、ねじ軸(2)とロッド(7)との締結が第１実施形態のものに比べて強固なものとなっている。

図５および図６は、この発明によるボールねじ装置およびその組付方法の第３実施形態を示している。この第３実施形態は、おねじとめねじとが第１実施形態と逆になっている点で第１実施形態のものと相違しており、これ以外の構成は、第１実施形態と同様であるので、第１実施形態と同じ構成に同じ符号を付してその説明は省略する。

図５および図６に示すように、第３実施形態のボールねじ装置(1)では、ねじ軸(2)の下端部外周面に、ボールねじ軌道(2a)ではなくおねじ部(31)が形成されている。ねじ軸(2)の内周面には、上端から下端までの全長にわたってのびるストレート溝(32)が形成されている。ロッド(7)は、中実であり、ねじ軸(2)の下端部に下方から突き合わされて、その突き合わせ部(33)に、ねじ軸(2)の下端部に形成されたおねじ部(31)にねじ合わされるねじ合わせ部としての有底のめねじ部(34)が形成されている。突き合わせ部(33)は、ロッド(7)のこれより下の部分よりも大きい外径とされており、めねじ部(34)の底面(34a)がねじ軸(2)の下端に当接させられている。

第１実施形態と同じ制約下においても締結を可能とするために、ロッド(7)のめねじ部(34)の底面(34a)には、底面(34a)から下方にのびる（底面(34a)に突き合わされているねじ軸(2)の溝(32)に向かって開口する）断面六角形の工具係合孔(35)が形成されている。

したがって、図６に示すように、先端部に六角柱状の係合部(37)を有する長い締結工具(36)を使用して、これをねじ軸(2)の上端側からねじ軸(2)の溝(32)内に挿入し、ロッド(7)のめねじ部(34)に形成された工具係合孔(35)に係合部(37)を嵌め合わせ、ねじ軸(2)の上端よりも上方に位置する取っ手(38)を回転させることによってロッド(7)を回転させ、ロッド(7)を上方に移動させることで、ねじ軸(2)とロッド(7)とを締結することができる。

この第３実施形態によると、第１実施形態に比べて、工具係合孔(35)を大きくすることができるので、ねじ軸(2)とロッド(7)との締結が強固なものとなっている。

(1) ボールねじ装置
(2) ねじ軸
(2a) ボールねじ軌道
(3) ボールねじナット
(7) ロッド
(11) めねじ部
(13) 突き合わせ部
(14) おねじ部（ねじ合わせ部）
(15) 工具係合孔
(16) 締結工具
(17) 係合部
(21) くさび
(31) おねじ部
(33) 突き合わせ部
(34) めねじ部（ねじ合わせ部）
(35) 工具係合孔
(36) 締結工具
(37) 係合部

Claims (4)

1. 外周面にボールねじ軌道が設けられたねじ軸と、ねじ軸のボールねじ軌道にボールを介してねじ合わされたボールねじナットと、ねじ軸と締結されたロッドとを備えているボールねじ装置において、
   ねじ軸は、中空状とされるとともに、その一端部に、おねじ部およびめねじ部のいずれか一方が形成されており、ロッドは、ねじ軸の一端部に突き合わされて、その突き合わせ部に、ねじ軸の一端部にねじ合わされるねじ合わせ部が形成されており、ロッドのねじ合わせ部に、ねじ軸の中空部に向かって開口する工具係合孔が形成されていることを特徴とするボールねじ装置。
2. ねじ軸の一端部内周面に、めねじ部が形成され、ロッドのねじ合わせ部に、他の部分よりも小径とされたおねじ部が形成されており、ねじ合わせ部の工具係合孔に、くさびが打ち込まれていることを特徴とする請求項１のボールねじ装置。
3. ねじ軸の一端部外周面におねじ部が形成され、ロッドのねじ合わせ部は、他の部分よりも大径の円筒状とされて、その内周部にめねじ部が設けられていることを特徴とする請求項１のボールねじ装置。
4. 外周面にボールねじ軌道が設けられたねじ軸と、ねじ軸のボールねじ軌道にボールを介してねじ合わされたボールねじナットと、ねじ軸と締結されたロッドとを備えているボールねじ装置において、ねじ軸が一端側において固定された状態で、その他端側から締結工具を操作することによって、ねじ軸とロッドとを締結するためのボールねじ装置の組付方法であって、
   ねじ軸を中空状とするとともに、ねじ軸の一端部におねじ部またはめねじ部を設けてこれとロッドに設けたねじ部とをねじ合わせる構成とし、さらに、ロッドに締結工具に係合する工具係合孔を形成し、先端部に係合部を有する長い締結工具を使用して、これをねじ軸の他端側からねじ軸内に挿入してロッドの工具係合孔に嵌め合わせてロッドを回転させることでねじ軸とロッドとを締結することを特徴とするボールねじ装置の組付方法。

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