JP5396985B2 - ボールねじ - Google Patents

Description

本発明は、ナット端部に含油部材装着装置等の付帯装置を装着するボールねじに係り、特に、ナット端部と付帯装置との連結構造に関する。

この種の付帯装置をナット端部に設けたボールねじとしては、例えば特許文献１に記載の技術が知られている。
特許文献１に記載のボールねじは、付帯装置として、シール装着装置がナット端部に付設される。このシール装着装置は、ナットの内周面に嵌合する外周面を有するリング状のシールハウジングと、このシールハウジングをナットに固定する固定ピンと、シールハウジング内に収容されるリング状のシール部材と、このシール部材をシールハウジングに押圧する方向に弾性付勢すると共に固定ピンをシールハウジングの外周面から突出させてナットの内周面に嵌合させる方向に弾性付勢する弾性付勢部材（例えばＣ形止め輪）とを備えている。

特開２００３−２９４１０４号公報

ここで、特許文献１に記載のシール装着装置では、含油部材の装着構造については言及されていないが、付帯装置をナット端部に設けたボールねじとしては、シール部材の装着に加え、含油部材も装着可能な構造とされる付帯装置もある。
例えば図１０（図１１〜図１６は構成する各部品を示す）に、シール部材の装着構造に加え、含油部材も装着可能な構造とした付帯装置（以下、「含油部材装着装置」ともいう）をナット端部に設けたボールねじの一例を示す。この例では、特許文献１に記載の技術を発展させて、含油部材を併せて装着可能になっている。

つまり、図１０に示すように、このボールねじ１００には、ナット３の端部に含油部材装着装置１１０が付設されている。ナット３には、その端部の内径部に、係合溝３ｃが設けられている。一方、含油部材装着装置１１０は、略円筒状のハウジング１４０を有し、そのナット３側の端部の周面には、ナット３への連結用の穴１４０ａが径方向に開設されている。

そして、この例では、この穴１４０ａと係合溝３ｃとの周方向の位置を、相互が対向する位置に合わせた後に、特許文献１に記載の技術同様に、固定ピン１２０を径方向内側から穴１４０ａを通して係合溝３ｃに挿入し、さらに、固定ピン１２０の抜け防止用に、Ｃ形止め輪１３０によってハウジング１４０内径側から固定し、これにより、ハウジング１４０が、ナット３から抜けなくなる構造になっている。そして、リング状の含油部材１５０は、略円筒状のハウジング１４０の内径部に嵌め込まれ、さらに、その軸方向での外側にリング状のシール部材１６０が嵌め込まれ、ハウジング１４０の外径方向の外側から固定ねじ１４１，１４２によってそれぞれ締結固定される。

ここで、この種の付帯装置をナット端部に設けたボールねじの使用例を図１７（（ａ）〜（ｃ））に示す。なお、同図（ａ）は、その平面図、（ｂ）は（ａ）でのＢ矢視図、（ｃ）は（ａ）でのＣ矢視図である。
同図に示す例では、ボールねじ１００は機台９上に設置され、このボールねじ１００の両側には、リニアガイド（直動案内装置）５が、その案内レール６をボールねじ１００と並列にそれぞれ設けられている。そして、各リニアガイド５のスライダ７とボールねじ１００のナット３とが、テーブル（またはブラケット）８を用いて一体に固定されている。テーブル８は、その大きさも使用用途により種々あるが、多くの製造装置においては、同図に示すように、ボールねじ１００のナット３、およびリニアガイド５のスライダ７を完全に覆った形状となっている。

ところで、上述したような、内部に含油部材やシール部材が設けられている付帯装置（含油部材装着装置）において、含油部材やシール部材は、耐用年数、耐用走行距離数が限られており、その耐用年数や走行距離数が超過すると機能が低下する。そのため、耐用年数や走行距離数が超過した際には、付帯装置のメンテナンスに際し、これらを交換する必要がある。

しかしながら、特許文献１に記載の技術をベースとした、上述のような含油部材装着装置１１０の装着構造では、ハウジング１４０、含油部材１５０およびシール部材１６０を確実に固定できるものの、機台９上のテーブル８に一度組み込まれると、ねじ軸２を挿通前の状態での径方向内側からＣ形止め輪１３０を装着して固定しているため、テーブル８からボールねじ１００を取り外さない限り、含油部材装着装置１１０を取り外すことができない。したがって、含油部材装着装置１１０のメンテナンスにおいて、含油部材１５０やシール部材１６０を交換する際は、テーブル８から、ボールねじ１００およびこれに係る機構部分を大きく分解する必要があった。

そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、ナット端部に含油部材装着装置等の付帯装置が設けられるボールねじにおいて、付帯装置のメンテナンスに際し、テーブルに装着された状態であっても、テーブルからボールねじを取り外すことなく、また、これに係る機構部分の分解を可及的に少なくし得るボールねじを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、ねじ軸と、該ねじ軸にボールを介して相対回転移動自在に外嵌されるナットと、該ナット端部にシール部材や含油部材等を配置する付帯装置とを備えるボールねじであって、前記ナットには、その端面内径部に、周方向に離間して複数の係合溝が設けられ、前記付帯装置は、軸方向から相互を締結およびその解除が可能な締結部を有するリング状の連結板および固定板を備え、前記連結板は、前記ナット端部に挿入可能であり、さらに、前記複数の係合溝にそれぞれ嵌め込まれるとともに自身径方向に弾性的に変位可能な間隙部をもって形成された複数の係止部を自身外径部に有し、前記固定板は、前記連結板の各間隙部に軸方向から挿入されることで前記複数の係止部の径方向の弾性的変位を阻止する複数の軸部を有することを特徴としている。

なお、前記複数の軸部は、例えば、前記固定板に形成されたタップ穴と、該タップ穴に螺合されるねじとによって構成することができる。また、前記複数の軸部を、前記固定板に直接付設された突条部によって構成することができる。

本発明によれば、リング状の連結板をナット端部に挿入し、ナット内径部の複数の係合溝と連結板との相互の周方向の位置を合わせて、複数の係止部が複数の係合溝に相互が対向する位置で嵌め合わせた後に、リング状の固定板の複数の軸部を連結板の各間隙部に軸方向から挿入することで複数の係止部の径方向の弾性的変位を阻止して、固定板の複数の軸部で連結板の係止部を内径方向に戻らなくすることができる。そして、連結板および固定板は、軸方向から相互を締結およびその解除が可能な締結部を有するので、この締結部によって軸方向から相互を締結固定することができる。

そのため、このボールねじによれば、ねじ軸の軸方向からの装着作業のみによって連結板および固定板を装着することが可能である。また、連結板および固定板をナット端部から取り外す際には、この逆の手順によって、ねじ軸の軸方向からの装着作業のみによって取り外すことができるから、テーブルにボールねじが装着された状態であっても、テーブルからボールねじを取り外すことなく付帯装置をナット端部に対して着脱することができる。

したがって、ナット端部に含油部材装着装置等の付帯装置が設けられるボールねじにおいて、付帯装置のメンテナンスに際し、テーブルにボールねじが装着された状態であっても、テーブルからボールねじを取り外すことなく、また、これに係る機構部分の分解を可及的に少なくすることができる。

本発明に係るボールねじの一実施形態の説明図であり、同図では軸線を含む断面を図示している。 本発明に係るボールねじのナットを説明する図であり、同図（ａ）はその軸線を含む断面図、（ｂ）は正面図である。 本発明に係るボールねじの、含油部材装着装置の連結板を説明する図であり、同図（ａ）はその軸線を含む断面図（同図（ｂ）でのＸ−Ｘ断面）、（ｂ）は正面図である。 本発明に係るボールねじの、含油部材装着装置の固定板を説明する図であり、同図（ａ）はその軸線を含む断面図（同図（ｂ）でのＹ−Ｙ断面）、（ｂ）は正面図である。 本発明に係るボールねじの、含油部材装着装置のハウジングを説明する図であり、同図（ａ）はその軸線を含む断面図、（ｂ）は正面図である。 本発明に係るボールねじの、含油部材装着装置の含油部材を説明する図であり、同図（ａ）はその軸線を含む断面図、（ｂ）は正面図である。 本発明に係るボールねじの、含油部材装着装置のシール部材を説明する図であり、同図（ａ）はその軸線を含む断面図、（ｂ）は正面図である。 図１に示す実施形態の変形例の説明図であり、同図では軸線を含む断面を図示している。 変形例の連結板を説明する図であり、同図（ａ）はその軸線を含む断面図（同図（ｂ）でのＹ−Ｙ断面）、（ｂ）は正面図である。 従来技術をベースとした、含油部材装着装置の装着構造の一例を説明する図であり、同図では軸線を含む断面を図示している。 図１０に示すボールねじのナットを説明する図であり、同図（ａ）はその軸線を含む断面図、（ｂ）は正面図である。 図１０に示す含油部材装着装置のハウジングを説明する図であり、同図（ａ）はその軸線を含む断面図、（ｂ）は正面図である。 図１０に示す含油部材装着装置の固定ピンを説明する図である。 図１０に示す含油部材装着装置のＣ形止め輪を説明する図である。 図１０に示す含油部材装着装置の含油部材を説明する図であり、同図（ａ）はその軸線を含む断面図、（ｂ）は正面図である。 図１０に示す含油部材装着装置のシール部材を説明する図であり、同図（ａ）はその軸線を含む断面図、（ｂ）は正面図である。 ナット端部に含油部材装着装置等の付帯装置が設けられたボールねじの使用例を説明する図であり、同図（ａ）は、その平面図、（ｂ）は（ａ）でのＢ矢視図、（ｃ）は（ａ）でのＣ矢視図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。
図１に示すように、このボールねじ１は、ねじ溝２ａを外周面に有するねじ軸２と、このねじ溝２ａに対応するねじ溝３ａを内周面に有するナット３と、これらねじ溝２ａ，３ａ間に形成されたボール転動路を転動する多数のボール４とを有し、ナット３は、ねじ軸２に多数のボール４を介して相対回転移動自在に外嵌され、このナット３の両端部（同図では一方の端部のみ図示）に、シール部材６０および含油部材５０を配置する付帯装置として付設された一対の含油部材装着装置１０とを備えている。

なお、本実施形態は、ナット３を高速で作動させた時でも音響特性を大きく低下させることのないボールねじの例であり、ナット３の両端面にボールの戻し路（不図示）を開設するとともに、この戻し路又はボール転動路を転動したボール４を、戻し路又はボール転動路に案内するボール案内部材（不図示）をナット３の内部両端に有する例である。
以下、このボールねじ１の含油部材装着装置１０およびその着脱構造について詳しく説明する。

図１または図２に示すように、ナット３の端面の内径部３ｂには、その周方向に離間して複数の係合溝３ｃが凹の円弧状に設けられている。この例では、上下（１８０°）に対向する位置に係合溝３ｃが二箇所形成されている。一方、含油部材装着装置１０は、リング状の連結板２０および固定板３０を備え、さらに、固定板３０の外側面に、略円筒状のハウジング４０が着脱可能に設けられ、このハウジング４０内に、含油部材５０およびシール部材６０が収容されている。

詳しくは、連結板２０および固定板３０は、図１に示すように、軸方向から相互を締結およびその解除が可能な締結部７０を有しており、本実施形態の例では、連結板２０には、周方向に１８０°離間して二箇所のタップ穴（雌ねじ）２５が形成され（図３参照）、固定板３０には、連結板２０のタップ穴２５に軸方向で対向する位置に、二箇所の座繰り穴３２が穿設されており（図４参照）、固定板３０の外側面側から二本の締結用ねじ９２によって相互の締結およびその解除が可能になっている。

さらに、連結板２０には、図１または図３に示すように、上記ナット３の複数の係合溝３ｃに嵌め込まれる複数の係止部２３が凸の円弧状に設けられている。
連結板２０のリング状の本体部２１は、その外径部２６の寸法が、ナット３の端部に挿入可能になっており、この外径部２６には、上下（１８０°）に対向する位置に係止部２３が二箇所形成されている。そして、この係止部２３は、上記ナット３の複数の係合溝３ｃにそれぞれ嵌め込まれるとともに自身径方向に弾性的に変位可能な間隙部２４をもって形成されている。本実施形態の例では、間隙部２４は、リング状の本体部２１の周方向に沿って円弧状に形成されるとともに一端側が外径部２６の外周面側に開口しており、これにより、間隙部２４の他端側が基端部となって係止部２３を片持ち腕部２２で支持している。

固定板３０は、リング状の本体部３１を有し、上記連結板２０側の端面には、連結板２０の内径に対して「インロー」となるように突設された環状のインロー部３４が形成されており、連結板２０に固定板３０を固定する際に、ボールねじ１の軸心ＣＬと同軸に容易に装着可能になっている。そして、本体部３１には、軸方向に貫通形成された上記座繰り穴３２に加え、さらに、タップ穴（雌ねじ）３３が複数（この例では二箇所）設けられている。このタップ穴３３は、連結板２０の各間隙部２４に対向する位置に設けられており、このタップ穴３３に軸方向から軸部用ねじ９１が挿入されて固定されることで、軸部用ねじ９１のねじ部分が連結板２０の係止部２３の戻り防止用の軸部８０となり、複数の係止部２３の径方向の弾性的変位を阻止するようになっている。

さらに、固定板３０には、図４に示すように、本体部３１の外側面の１８０°に対向する位置に、係合案内面３５と、この係合案内面３５に隣接して形成された係合フック３６とが二箇所形成されている。この係合フック３６は、同図（ａ）に示すように、横断面が略コ字状をなして固定板３０の軸方向での外側を向く面（同図での右側の面）に、装着されるハウジング４０側に張り出して形成されている。また、係合案内面３５は、周方向に沿って形成された斜面であり、この斜面の傾斜は、略コ字状の係合フック３６の近傍側が高く（つまり、その反対側に向けて低く）なっている。

これに対し、装着されるハウジング４０には、図５に示すように、その円筒状の固定板３０側の端部に、係合爪４２が二箇所に形成されている。この係合爪４２は、上記係合フック３６に係合するように、相互の周方向の位置を合わせて、相互が対向する位置で嵌め合わせられるように形成されている。また、この係合爪４２は、周方向に沿って形成された係合用斜面４２ａと、これに隣接する係合面４２ｂとを有している。係合用斜面４２ａは、その係脱動作が円滑になるように、上記係合フック３６の側が低く、係合面４２ｂ側に高い傾斜の面になっている。

そして、このハウジング４０内には、径方向内側に張り出す円環状の鍔部４３が形成されており、この鍔部４３に対して固定板３０側（図３（ａ）での左側）に含油部材５０が収容され、反対側にはシール部材６０が収容されるようになっている。また、シール部材６０が収容される側の外周面には、シール部材６０を固定するためのねじを装着するための装着穴４４が設けられている。なお、本実施形態の例では、含油部材５０は、図６に示すように、左右二分割した半円環状部材５１，５２から構成されている。また、シール部材６０は、図７に示すように、円環状をなし、その内径面は、ねじ軸２のねじ溝２ａに倣うように形成されたシール面６０ａになっている。

次に、このボールねじ１の作用・効果について説明する。
このボールねじ１では、ナット３の端部に含油部材装着装置１０を装着する場合は、まず、リング状の連結板２０をナット３の端部に挿入し、ナット３の内径部３ｂの複数の係合溝３ｃと連結板２０との相互の周方向の位置を合わせて、複数の係止部２３が複数の係合溝３ｃに対向する位置で相互を嵌め合わせる。

このとき、複数の係止部２３が複数の係合溝３ｃに対向していない非係合位置では、複数の係止部２３の先端は、ナット３の内径部３ｂの面に当接することになるが、各係止部２３は、間隙部２４の他端側が基端部となって片持ち腕部２２で支持されているので、片持ち腕部２２が径方向内側に弾性変形することで偏倚して、内径部３ｂに摺接しつつ周方向に回動可能となる。そして、複数の係止部２３が複数の係合溝３ｃに対向した係合位置では、片持ち腕部２２が径方向外側に弾性変形（復帰）することで外側に偏倚して係合溝３ｃに係合される。なお、本実施形態では、複数の係合溝３ｃが凹の円弧状に設けられ、これに嵌め込まれる複数の係止部２３が凸の円弧状に設けられているので、相互の周方向での回転の際の係脱の動作が円滑に行える。

次いで、ナット３と連結板２０相互を上記係合位置に位置させ、係止部２３が係合溝３ｃに嵌ったことを確認した後に、リング状の固定板３０を連結板２０の軸方向の外側面側から被せ、固定板３０のタップ穴３３に軸方向の外側面側から軸部用ねじ９１を挿入して固定する。これにより、軸部用ねじ９１のねじ部が、連結板２０の各間隙部２４に軸方向から挿入されて、連結板２０の係止部２３の戻り防止用の軸部８０となり、複数の係止部２３の径方向内側への弾性的変位を阻止することができる。そのため、固定板３０の複数の軸部８０（この例では、軸部用ねじ９１のねじ部）で連結板２０の係止部２３を内径方向に戻らなくすることができる。なお、連結板２０側の端面には、連結板２０の内径に対してインロー部３４が形成されているので、連結板２０に固定板３０を固定する際に、ボールねじ１の軸心ＣＬと同軸に容易に装着することができる。

次いで、連結板２０および固定板３０を、軸方向から相互を締結およびその解除が可能な締結部７０によって固定する。つまり、固定板３０の外側面側から二本の締結用ねじ９２を座繰り穴３２に挿入し、タップ穴２５に螺着することで固定することができる。
次いで、ハウジング４０を軸方向から挿入する際は、固定板３０の係合案内面３５に対向するように、ハウジング４０の係合爪４２の周方向の位置を位置させる。次いで、係合案内面３５に係合爪４２を押しつけると、係合案内面３５の斜面が「カム」として作用するので、これにより係合爪４２が係合フック３６側に導かれるようにハウジング４０を周方向に円滑に廻すことができる。そして、係合フック３６との係合が開始される係合爪４２の部分には、係合用斜面４２ａが形成されているので、係合フック３６との係合も円滑になされ、これにより、装着されるハウジング４０の着脱を容易かつ係合フック３６に係合時の拘束力を強くすることができる。そのため、このボールねじ１によれば、ねじ軸２の軸方向からの装着作業のみによってハウジング４０の着脱も容易である。

このように、このボールねじ１によれば、ねじ軸２の軸方向からの装着作業のみによってハウジング４０、連結板２０および固定板３０をナット３の端部に装着することが可能である。また、ハウジング４０、連結板２０および固定板３０をナット３の端部から取り外す際には、上述とは逆の手順によって、ねじ軸２の軸方向からの作業のみによって容易に取り外すことができるから、例えば、図１７に例示したようなテーブル８に、このボールねじ１が装着された状態であっても、テーブル８からボールねじ１を取り外すことなく付帯装置としての含油部材装着装置１０をナット３の端部に対して着脱することができる。したがって、含油部材装着装置１０のメンテナンスに際し、テーブル８にボールねじ１が装着された状態であっても、テーブル８からボールねじ１を取り外すことなく、また、これに係る機構部分の分解を可及的に少なくすることができる。

以上説明したように、このボールねじ１によれば、含油部材装着装置１０をナット３に着脱する工程を容易にすることができる。なお、本発明に係るボールねじは、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、軸部８０として、固定板３０のタップ穴３３に軸方向の外側面側から軸部用ねじ９１を挿入して固定した例で説明したが、これに限定されず、図８および図９に示すように、固定板３０に直接付設された突条部によって軸部８０を構成してもよい。

つまり、上記実施形態での固定板３０のタップ穴３３に替えて、図９に示すように、固定板３０のナット３側端面に、凸のピン形状からなる突条部を軸部８０として直接設ける。そして、図８の符号Ａ部に示すように、この軸部８０を間隙部２４に挿入することによって、係止部２３の径方向内側への移動を阻止する構造である。

１ ボールねじ
２ ねじ軸
３ ナット
４ ボール
５ リニアガイド
６ 案内レール
７ スライダ
８ テーブル
９ 機台
１０ 含油部材装着装置（付帯装置）
２０ 連結板
３０ 固定板
４０ ハウジング
５０ 含油部材
６０ シール部材
７０ 締結部
８０ 軸部
９１ 軸部用ねじ
９２ 締結用ねじ

Claims (7)

1. ねじ軸と、該ねじ軸にボールを介して相対回転移動自在に外嵌されるナットと、該ナット端部に、シール部材や含油部材等を配置する付帯装置とを備えるボールねじであって、
   前記ナットには、その端面内径部に、周方向に離間して複数の係合溝が設けられ、前記付帯装置は、軸方向から相互を締結およびその解除が可能な締結部を有するリング状の連結板および固定板を備え、前記連結板は、前記ナット端部に挿入可能であり、さらに、前記複数の係合溝にそれぞれ嵌め込まれるとともに自身径方向に弾性的に変位可能な間隙部をもって形成された複数の係止部を自身外径部に有し、前記固定板は、前記連結板の各間隙部に軸方向から挿入されることで前記複数の係止部の径方向の弾性的変位を阻止する複数の軸部を有することを特徴とするボールねじ。
2. 前記複数の軸部は、前記固定板に形成されたタップ穴と、該タップ穴に螺合されるねじとによって構成されていることを特徴とする請求項１に記載のボールねじ。
3. 前記複数の軸部は、前記固定板に直接付設された突条部によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載のボールねじ。
4. ねじ軸と、該ねじ軸にボールを介して相対回転移動自在に外嵌されるナットと、該ナット端部に、シール部材や含油部材等を配置する付帯装置とを備えるボールねじであって、
   前記ナットには、その端面内径部に、周方向に離間して複数の係合溝が設けられ、前記付帯装置は、軸方向から相互を締結およびその解除が可能な締結部を有するリング状の連結板および固定板を備え、
   前記締結部は、前記連結板に形成されたタップ穴と、該タップ穴に軸方向で対向して前記固定板に穿設された座繰り穴と、前記固定板の外側面側から前記座繰り穴を介して前記連結板に形成されたタップ穴に締結される締結用ねじとによって前記連結板と前記固定板相互の締結およびその解除が可能になっており、
   前記連結板は、前記ナット端部に挿入可能であり、さらに、前記複数の係合溝にそれぞれ嵌め込まれるとともに自身径方向に弾性的に変位可能な間隙部をもって形成された複数の係止部を自身外径部に有し、前記固定板は、前記連結板の各間隙部に軸方向から挿入されることで前記複数の係止部の径方向の弾性的変位を径方向内側から阻止する複数の軸部を有することを特徴とするボールねじ。
5. 前記複数の軸部は、前記固定板に形成されたタップ穴と、該タップ穴に螺合されるねじとによって構成されていることを特徴とする請求項４に記載のボールねじ。
6. 前記複数の軸部は、前記固定板に一体をなして直接付設された突条部によって構成されていることを特徴とする請求項４に記載のボールねじ。
7. ねじ軸と、該ねじ軸にボールを介して相対回転移動自在に外嵌されるナットと、該ナット端部に、シール部材や含油部材等を配置する付帯装置とを備え、テーブルに装着されるボールねじであって、
   前記ナットには、その端面内径部に、周方向に離間して複数の係合溝が設けられ、前記付帯装置は、軸方向から相互を締結およびその解除が可能な締結部を有するリング状の連結板および固定板を備え、前記連結板は、前記ナット端部に挿入可能であり、さらに、前記複数の係合溝にそれぞれ嵌め込まれるとともに自身径方向に弾性的に変位可能な間隙部をもって形成された複数の係止部を自身外径部に有し、前記固定板は、前記連結板の各間隙部に軸方向から挿入されることで前記複数の係止部の径方向の弾性的変位を阻止する複数の軸部を有することを特徴とするボールねじ。

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