JP5387336B2 - ボール循環チューブ及びボールねじ - Google Patents

Description

本発明は、ボールねじのボール循環チューブに係り、特に、当該チューブの両端部にあってボールをすくいあげ循環させるタング部に弾性を付与すことによってボールねじの高速化に対応せしめるようにしたボール循環チューブに関するものである。

近年、ボールねじの高速使用が進む傾向があり、それに伴ってボール循環チューブのタング部にボールが衝突する際の衝撃も激しくなってきている。その結果、ボール循環チューブのタング部が強度不足になるという課題があった。

従来からのチューブ式ボールねじは、例えば図２に示すように、螺旋溝１を有するねじ軸２に鋼球ボール３を介してフランジ４ａを有するナット４が螺合されている。ナット４の内面にはねじ軸の螺旋溝１に対応させた螺旋溝が設けられている。

そして、例えばねじ軸２の回転により、ボール３が両螺旋溝内を転動しつつ移動し、ナット４は直線移動する。このボール３の移動はナット内部を循環させて行う。そのため、ナット４にボール循環チューブ５が取付けられている。このボール循環チューブ５は、ほぼコ字形に形成されている。

一方、円筒状ナット４の外側面の一部は平らに切欠いた平面部６とされ、ここにナット内面の螺旋溝に連通する２個一組の孔７がねじ軸２を跨いで開口している。ボール循環チューブ５の両端部がこの一組の孔７に差し込まれて、ねじ軸２の螺旋溝のランド部を乗り越えるボール循環路８が形成されている。ボール３は図のＡ点からねじ軸２とナット４の螺旋溝の間を転動しながら進み、螺旋溝を例えば１回半ないし３回半回ってから、Ｂ点においてボール循環チューブ５の先端のタング部ですくい上げられて、チューブ内を通過しＡ点に戻る循環を繰り返す。

図示の場合は、２本のボール循環チューブ５が斜めに平行に設けてあるが、ボール循環チューブ５の数は１本の場合も、あるいは３本，４本と多数の場合もある。
いずれの場合にあっても、ボール循環チューブ５は、ナット４の平面部６にねじ１１で取付けられるチューブ押さえ装置１０のチューブ嵌合凹溝に嵌合されて固定される。

従来ボール循環チューブ５のタング部（ボールが衝突し掬い上げる部分）の強度不足対策の１つとして図３、図４に示す構造のボール循環チューブ５が知られている。

図５はボール循環チューブの全体を示す図である。ボール循環チューブは金属性のチューブをパイプベンダー等を用いて略Ｕ字形に曲げ、その後タング部１４及び隅Ｒ１３を切削加工で形成している。ボール循環チューブ５のタング部１４の根元に浅い隅Ｒ１３を設けることで、ボール衝突による応力を逃がし、タング部１４が欠けない構造としている。この隅Ｒ１３を設けることでｄｎ値：１３万以下に耐えうることが可能となっている。

特許文献１（特開２００３-２６９５６８号公報）には、この隅Ｒ自体の発明ではないがタング部の外周両端部に、切り欠き部（隅Ｒ）を応力集中を防止するために形成した例が示されている（特許文献１の第３図）。
また従来のタング部の別の強度対策として、図４に示す様に隅Ｒをより深く設ける(Ａの長さ)構造がある。この構造によって、ｄｎ値：２０万以下に耐え得ることが可能となっている。

しかしながら、これらの先行技術には以下の問題点がある。
まず、ナット外径とボール循環チューブとの関係を図４を基に説明する。
ボールがタング部に衝突した後、ボールをスムーズに循環穴を通過させるためには直線部Ｂが必要となる。この直線部Ｂが短くなると、ボールはスムーズに循環せずロック等の現象を起こすことがある。故にこの直線部は長い方が、安全と言えるが、長く設け過ぎると、チューブはより外径方向へ飛び出す。これによりナット外径が大きくなってしまう。

ナットの慣性を下げるべく、ナット外径はより小さくすることが望ましい。上記従来の強度対策の後者では、隅Ｒ１３部分をより深く設けるため（深さＡ）、当然のことながらボール循環チューブ５の直線部Ｂは長くなりナット外径は大きくなってしまうと言う問題がある。

また上記従来の強度対策の前者では現在要求される高速仕様のボールねじとしては十分でないという問題がある。

特開２００３-２６９５６８号公報

本発明は、前記ボールねじを高速化に対応させた場合に生じる従来のボール循環チューブの問題点を解決することを課題としてなされたものであり、その目的とするところは、ボール循環チューブのボールすくい上げ用のタング部の強度を、ナットの標準サイズを変更することなく向上させることができる高速化対応のボールねじのボール循環チューブ及びこのボール循環チューブを備えたボールねじを提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために、次のような構成からなる。すなわち、本発明のボール循環チューブは、ボールを導いて循環させる際に当該ボールをすくい上げるタング部を両端に有するボールねじのボール循環チューブにおいて、前記タング部の両側の根元に切り欠き部を設けるとともに、前記タング部の外周面に窪みを設けたことを特徴とする。また本発明のボールねじは前記特徴を有するボール循環チューブを備えていることを特徴とする。

本発明のボールねじのボール循環チューブによれば、標準サイズのナットの外径を変更することなくボール循環チューブのタング部の強度を増大することができるため、現有の全ての循環チューブ方式のボールねじに適用することが可能であり、その結果、基本の仕様を変更せずに循環チューブ方式のボールねじ全般の高速化に容易に対応することができるという、実用上大きな効果を奏する。

ボール循環チューブ５を示す正面図（ａ）と側面の断面図（ｂ）である。 従来のボールねじの全体を示す部分断面斜視図である。 従来のタング部の強度対策を示す正面図（ａ）と側面の断面図（ｂ）である。 従来のタング部の他の強度対策を示す正面図（ａ）と側面の断面図（ｂ）である。 従来のボール循環チューブの全体を示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、ボール循環チューブ５を示す正面図（ａ）と側面の断面図（ｂ）である。

ボール循環チューブ５のタング部１４の根元には切り欠き部としての隅Ｒ１３が浅く設けられている。この点は従来の技術と同じであるが、本実施の形態のボール循環チューブ５では更にタング部１４の外周面に窪み１５が設けられている。

この窪み１５は楕円状で窪みの深さ方向の形状を凹曲面としている。そして、ボール循環チューブ５の切断端部１６の面とタング部１４の外表面とが交差する線とタング部１４の幅方向の中心を通るボール循環チューブ５の外表面に沿った曲げ中心線２０との交点付近を窪みの中心としている。

窪み１５を設けることで、タング部１４に弾性をもたせ、ボールのタング部１４への衝突による応力を逃がすことが可能となる。
従来の強度対策の一つである、隅Ｒをより深く設ける構造では、図４に示す様に、直線部Ｂがより長くなってしまっていたが、本発明のボール循環チューブでは図１に示すように直線部Ｂ’は短く設定することが可能となる。

このことによって、ナット外径は標準寸法のままで強度対策を施すことが可能となり、基本の仕様を変更せずに循環チューブ方式のボールねじ全般の高速化に容易に対応することができる。

本実施の形態では窪み１５の形状を楕円状で窪みの深さ方向の形状を凹曲面としたがこの形状に限定されない。例えば小さな円柱状の窪みを複数設けたり、スリットを複数設けても良い。要はボールのタング部への衝突による応力を逃がすことが可能となる窪みであれば、その形状はどのようなものであっても良い。

本発明は、ボール循環チューブを備えたボールねじ装置として、各種機械装置に広く適用できる。

１ 螺旋溝
２ ねじ軸
３ ボール
４ ナット
５ ボール循環チューブ
６ 切り欠き部（溝Ｒ）
１４ タング部
１５ 窪み

Claims (5)

1. ボールを導いて循環させる際に当該ボールをすくい上げるタング部を両端に有するボールねじのボール循環チューブにおいて、
   前記タング部の両側の根元に切り欠き部を設けるとともに、前記タング部の外周面に窪みを設け、
   前記窪みを楕円状とし、前記窪みの深さ方向の形状を凹曲面としたことを特徴とするボールねじのボール循環チューブ。
2. 前記窪みは、前記ボール循環チューブの切断端部の面と前記タング部の外表面とが交差する線と、前記タング部の幅方向の中心を通る前記ボール循環チューブの外表面に沿った曲げ中心線との交点を中心とすることを特徴とする請求項１に記載のボールねじのボール循環チューブ。
3. ボールを導いて循環させる際に当該ボールをすくい上げるタング部を両端に有するボールねじのボール循環チューブにおいて、
   前記タング部の両側の根元に切り欠き部を設けるとともに、前記タング部の外周面に窪みを設け、
   前記窪みを円柱状とし、複数設けたことを特徴とするボールねじのボール循環チューブ。
4. ボールを導いて循環させる際に当該ボールをすくい上げるタング部を両端に有するボールねじのボール循環チューブにおいて、
   前記タング部の両側の根元に切り欠き部を設けるとともに、前記タング部の外周面に窪みを設け、
   前記窪みをスリットとし、複数設けたことを特徴とするボールねじのボール循環チューブ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のボール循環チューブを有することを特徴とするボールねじ。
   

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