JP5353502B2

JP5353502B2 - ボールねじ

Info

Publication number: JP5353502B2
Application number: JP2009163930A
Authority: JP
Inventors: 豊永井
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2009-07-10
Filing date: 2009-07-10
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2029-07-10
Also published as: JP2011017419A

Description

この発明はボールねじに関する。

ボールねじは、内周面に螺旋溝が形成されたナットと、外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、ナットの螺旋溝とねじ軸の螺旋溝で形成される軌道溝の間に配置されたボールと、を備えている。
工作機械、射出成形機、半導体素子製造装置等の精密送り機構として使用されるボールねじは、高温になると、ねじ軸やナットの熱変形により、ボールの負荷分布異常や作動性の悪化が生じて、送り機構としての位置決め精度等に影響を及ぼすため、冷却した状態で使用されている。

下記の特許文献１には、ボールねじの冷却方法として、ナットを軸方向に貫通する冷却用貫通孔（冷却流路孔）を、少なくとも１個設け、冷却用貫通孔に冷却媒質を通してナットを冷却することが記載されている。また、この文献に記載されているボールねじは、ボールの循環方式が循環チューブを設けた外部循環方式であり、複数の冷却用貫通孔をナットの円周方向で循環チューブを避けた位置に設けている。そのため、ナットの円周方向で均一な冷却がなされずに温度勾配が発生し、ナットの真円度が低下して歪みが生じる恐れがある。

特開２００２−３１０２５８号公報

この発明の課題は、ナットに冷却機構を備えたボールねじとして、ナットの円周方向で均一な冷却がなされるものを提供することである。

上記課題を解決するために、この発明のボールねじは、内周面に螺旋溝が形成されたナットと、外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、ナットの螺旋溝とねじ軸の螺旋溝で形成される軌道溝の間に配置されたボールと、を備えたボールねじであって、前記ナットを軸方向に貫通する複数の冷却用貫通孔が、前記ナットと同心の円周方向に等間隔で形成され、前記ナットを軸方向に貫通するボール循環穴を有し、前記ボール循環穴と前記複数の冷却用貫通孔とが、前記ナットと同心の同一円上または略同一円上に配置されていることを特徴とする。
この発明のボールねじによれば、引用文献１のボールねじと比較して、ナットの円周方向で均一な冷却がなされる。

この発明のボールねじにおいて、ボールの循環方式は内部循環方式（エンドデフレクタ方式、ミドルデフレクタ方式、エンドキャップ方式）である。循環チューブ等を用いた外部循環方式では、ナットの外周面から内周面に貫通する切欠きを設ける必要があるため、前記冷却用貫通孔を設ける位置が制限される。
前記冷却用貫通孔の数が多いほど冷却効果を高めることができるが、ナットの機械的強度が低下し、加工コストも嵩む。また、前記冷却用貫通孔が２個の場合は、円周方向に等間隔に配置されていても、配置間隔が大きいため、温度勾配が発生してナットが楕円状に熱変形しやすくなる。よって、前記冷却用貫通孔を３個以上６個以下の範囲で有することが好ましい。

本発明のボールねじによれば、ナットが円周方向で均一に冷却されるため、ナットの熱変形が抑制され、ボールの負荷分布異常や作動性の悪化を防ぐことができる。

この発明の一実施形態に相当するボールねじを示す正面図である。図１のボールねじのＡ矢視図である。図１のボールねじのＢ矢視図である。図２のＣ−Ｃ断面図である。図１のボールねじを構成するナットを示す図であって、図２に対応する図（ａ）と、そのＣ−Ｃ断面図（ｂ）である。図１のボールねじを構成する押さえ板を示す平面図である。

以下、この発明の実施形態について説明する。
図１〜６を用いて、この実施形態のボールねじを説明する
この実施形態のボ−ルねじは、エンドデフレクタ方式のボールねじであって、図４に示すように、ナット１と、ねじ軸２と、ボール３と、シール４と、エンドデフレクタ５と、押さえ板６と、を備えている。ナット１の内周面に螺旋溝１ａが形成され、ねじ軸２の外周面に螺旋溝２ａが形成されている。ナット１の螺旋溝とねじ軸２の螺旋溝で形成される軌道溝の間に、ボール３が配置されている。ナット１の軸方向一端にはフランジ１１が形成されている。

図１、４、５に示すように、ナット１には、軸方向に貫通する４本の冷却用貫通孔１２ａ〜１２ｄが、円周方向に等間隔で形成されている。各冷却用貫通孔１２ａ〜１２ｄの両端部に、僅かに径の大きな段部１２０が形成されている。また、ナット１の円周方向で冷却用貫通孔１２ａと冷却用貫通孔１２ｂとの間、および冷却用貫通孔１２ｃと冷却用貫通孔１２ｄとの間に、軸方向に貫通する穴が、エンドデフレクタ５に接続するボール循環穴１３として形成されている。すなわち、各冷却用貫通孔１２ａ〜１２ｄがエンドデフレクタ５と干渉しない位置に配置されている。

さらに、ナット１の軸方向両端には、エンドデフレクタ５を配置する凹部１５と、シール４を配置する凹部１４と、押さえ板６を配置する凹部１６が形成されている。デフレクタ５用の凹部１５は、ボール循環穴１３の両端部に形成されている。
図６に示すように、押さえ板６は、ねじ軸２が遊嵌される大きさの中心穴６１を有する円板状部材であって、固定用ボルトの頭部側を配置するボルト穴６２が、円周方向の４カ所に等間隔で形成されている。各ボルト穴６２に対応するねじ穴１７が、図５（ａ）に示すように、ナット１の軸方向端面に形成されている。また、押さえ板６の外周部には、各冷却用貫通孔１２ａ〜１２ｄに対応する位置に、凹部６３が形成されている。

ナット１の凹部５１にエンドデフレクタ５を配置し、シール４を凹部１４に配置し、押さえ板６を凹部１６に配置して、ねじ穴１７にボルト穴６２を合わせてボルト７を螺合することにより、エンドデフレクタ５、シール４、押さえ板６がナット１に固定される。この状態で、押さえ板６の凹部６３から各継手部材３１ａ〜３１ｄ，３２ａ〜３２ｄを入れて、図４に示すように、その先端部を各冷却用貫通孔１２ａ〜１２ｄの手前の段部１２０に嵌め入れる。

これにより、図１〜３に示すように、ナット１の各冷却用貫通孔１２ａ〜１２ｄの両端に、各継手部材３１ａ〜３１ｄ，３２ａ〜３２ｄが連結された状態となる。そして、フランジ１１側の継手部材３１ａと継手部材３１ｄとを配管３３で連結する。フランジ１１側の継手部材３１ｂに冷却液導入用配管３４を接続する。フランジ１１側の継手部材３１ｃに冷却液排出用配管３５を接続する。

ナット１のフランジ１１が形成されていない側では、継手部材３２ａと継手部材３２ｂとを配管３６で連結し、継手部材３２ｃと継手部材３２ｄとを配管３７で連結する。
この実施形態のボールねじにおいて、冷却液導入用配管３４から導入された冷却液は、継手部材３１ｂ→ナット１の冷却用貫通孔１２ｂ→配管３６→継手部材３２ａ→ナット１の冷却用貫通孔１２ａ→継手部材３１ａ→配管３３→継手部材３１ｄ→ナット１の冷却用貫通孔１２ｄ→配管３７→ナット１の冷却用貫通孔１２ｃ→継手部材３１ｃ→冷却液排出用配管３５の順に流れる。この冷却液の流れによりナット１が冷却される。

したがって、この実施形態のボールねじによれば、ナット１の円周方向で均一な冷却がなされるため、ナット１の熱変形が抑制され、ボールの負荷分布異常や作動性の悪化を防ぐことができる。

１ナット
１ａナットの螺旋溝
１１フランジ
１２ａ〜１２ｄ冷却用貫通孔
１３ボール循環穴
２ねじ軸
２ａねじ軸の螺旋溝
３ボール
４シール
５エンドデフレクタ
６押さえ板
７ボルト
３１ａ〜３１ｄ継手部材
３２ａ〜３２ｄ継手部材
３３配管
３４冷却液導入用配管
３５冷却液排出用配管
３６配管
３７配管

Claims

内周面に螺旋溝が形成されたナットと、外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、ナットの螺旋溝とねじ軸の螺旋溝で形成される軌道溝の間に配置されたボールと、を備えたボールねじであって、
前記ナットを軸方向に貫通する複数の冷却用貫通孔が、前記ナットと同心の円周方向に等間隔で形成され、
前記ナットを軸方向に貫通するボール循環穴を有し、
前記ボール循環穴と前記複数の冷却用貫通孔とが、前記ナットと同心の同一円上または略同一円上に配置されていることを特徴とするボールねじ。
前記冷却用貫通孔を３個以上６個以下の範囲で有する請求項１記載のボールねじ。