JP5865446B2 - チューブ式ボールねじ - Google Patents

Description

本発明は、チューブ式ボールねじに関し、特に耐久性、循環の安定性を高めることができるチューブ式ボールねじに関する。

ボールねじの従来技術である特許文献１に記載の発明では、ねじ軸の表面に循環溝を形成し、球体が循環溝を経由してねじ軸の外側螺旋状溝内で移動し循環させている。しかし、このような循環は一つのピッチのみ跨ぐ。よって、伝導距離が短く伝導距離と球体の直径が近似の場合、歯の厚みが薄すぎることにより、球体同士で衝突が発生し、損害する恐れがある。また、特許文献２に記載の発明でも、循環溝を用いて一つのピッチを跨ぐよう設計されている。よって、上述の発明と同様の欠点を有するほか、歯を跨ぐ構成を使用する場合、配置空間上の問題が生じる。また、特許文献３に記載の発明では、ねじ軸の表面で段差を形成することで球体を案内している。しかしながら、加工が困難であり循環の安定性が低い問題がある。

特開２０１０−０９０９５３号公報 台湾特許第Ｍ４７２１３６号明細書 特開２００５−２０１３４７号公報

本発明は、耐久性、信頼性、および循環の安定性を高めることができるチューブ式ボールねじを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明にかかるチューブ式ボールねじは、一つの内側螺旋状溝を有するナットと、一つのねじ軸と、一つのリターン部材と、複数の球体とを備える。
ねじ軸は、回転可能に前記ナットに貫設されており、外表面の内側螺旋状溝に対応する位置に、複数の外側溝、一つの第一リターン溝、および一つの嵌合溝が形成されている。
ねじ軸の軸方向において、一端に位置する外側溝を前部外側溝と定義し、他端に位置する外側溝を後部外側溝と定義し、第一リターン溝の両端が前部外側溝の第一端および後部外側溝の第二端に接続されており、嵌合溝が、第一リターン溝に沿って形成されており、前部外側溝の第二端、後部外側溝の第一端、および残りの外側溝の両端に接続されている。
リターン部材は、ねじ軸の嵌合溝内に設けられており、外表面に内側螺旋状溝に対応する複数の転動溝を有し、転動溝の数が外側溝の数より一つ少ない数であり、各転動溝がナットの内側螺旋状溝に対応しており外側溝の第二端およびその後側に隣接している外側溝の第一端に接続されており、転動溝と外側溝とが接続して一つの外側螺旋状溝を形成し、外側螺旋状溝と内側螺旋状溝との間に一つの螺旋状通路が形成されており、内表面に一つの第二リターン溝が形成されており、第二リターン溝が前記ねじ軸の第一リターン溝に対応しておりねじ軸の第一リターン溝との間で一つのリターン通路を形成し、リターン通路と螺旋状通路とが接続している。
複数の球体は、回転可能にリターン通路または螺旋状通路内に設けられている。
外側溝の個数を３あるいは３より大きく設定することが可能で、外側溝の長さを長くし、球体の個数を増設する。

本発明のチューブ式ボールねじは、リターン部材をねじ軸の外表面に設置することで、ナット、ねじ軸、およびリターン部材の間で密閉の経路を形成させ、球体をリターンさせる。これにより、歯を跨ぐ構成を必要とせず、ナットの外径を大幅に縮小することができる。また、リターン時の衝突を回避することができ、耐久性、信頼性、および循環の安定性を高めることができる。

本発明の第一実施形態によるチューブ式ボールねじの立体図である。 本発明の第一実施形態によるチューブ式ボールねじの立体分解図である。 本発明の第一実施形態によるチューブ式ボールねじのねじ軸の平面図である。 本発明の第一実施形態によるチューブ式ボールねじのリターン部材の立体図である。 本発明の第一実施形態によるチューブ式ボールねじのリターン部材を別の角度から見た立体図である。 本発明の第一実施形態によるチューブ式ボールねじのねじ軸、リターン部材、およびローラーの組み合わせを示す立体図である。 本発明の第一実施形態によるチューブ式ボールねじのリターン通路および螺旋状通路を示す縦方向断面図である。 本発明の第一実施形態によるチューブ式ボールねじのねじ軸の第一リターン溝とリターン部材の第二リターン溝との関係を示す横方向断面図。 本発明の第二実施形態によるチューブ式ボールねじの縦方向の断面図。

（第一実施形態）
図１〜８にしめすように、本発明の第一実施形態によるチューブ式ボールねじ１０は、一つのナット２０、一つのねじ軸３０、一つのリターン部材４０、および複数の球体５０を備える。

ナット２０は一つの内側螺旋状溝２２を有する。

ねじ軸３０は、回転可能にナット２０の内部に貫設されており、外表面に、内側螺旋状溝２２に対応する複数の外側溝３２を有する。図２〜６に示すように、外側溝３２は、ねじ軸の軸方向の順に、一つの前部外側溝３２１、一つの中部外側溝３２２、および一つの後部外側溝３２３に分けられている。ねじ軸３０の外側溝３２には一つの嵌合溝３４および径方向に嵌合溝３４と連通する第一リターン溝３６が形成されている。嵌合溝３４はねじ軸３０の軸方向に沿って曲線状に延伸し外側溝３２の複数のピッチを跨ぐ。第一リターン溝３６の断面は半円形である。第一リターン溝３６の両端は前部外側溝３２１の前部外側溝の第一端３２１Ａおよび後部外側溝３２３の後部外側溝の第二端３２３Ｂに繋がっている。第一リターン溝３６は二つの互いに対向する第一支持面３８を有する。嵌合溝３４は第一リターン溝３６に沿って設置されており、前部外側溝３２１の前部外側溝の第二端３２１Ｂ、中部外側溝３２２の両端３２２Ａ、３２２Ｂ、および後部外側溝３２３の後部外側溝の第一端３２３Ａと連通する。

図２〜８に示すように、リターン部材４０の外表面は内側螺旋状溝２２に対応している転動溝４２を有する。転動溝４２の数は中部外側溝３２２の数より一つ多い（言い換えると、外側溝の数より一つ少ない）。転動溝４２は、前部外側溝３２１の前部外側溝の第二端３２１Ｂ、中部外側溝３２２の中部外側溝の第一端３２２Ａ、中部外側溝３２２の中部外側溝の第二端３２２Ｂ、および、後部外側溝３２３の後部外側溝の第二端３２３Ｂに接続している。転動溝４２は外側溝３２と接続することで一つの外側溝５２を形成する。外側溝５２はナット２０の内側螺旋状溝２２との間で一つの螺旋状通路１２を形成する。

リターン部材４０の内表面には第二リターン溝４４を有する。第二リターン溝４４の断面形状は半円形である。第二リターン溝４４の二つの互いに対向する側辺はそれぞれ第二支持面４６を有する。組み立てるとき、リターン部材４０はねじ軸３０の嵌合溝３４内に嵌設されることで、リターン部材４０の第二支持面４６をねじ軸３０の第一支持面３８に当接させ、組み立てを完成する。組み立てが完成した後、リターン部材４０の第二リターン溝４４は、ねじ軸３０の第一リターン溝３６に対応しており、ねじ軸３０の第一リターン溝３６との間で一つのリターン通路１６を形成する。リターン通路１６は螺旋状通路１２に接続されている。

各球体５０は螺旋状通路１２またはリターン通路１６内に設けられている。よって、ねじ軸３０が回転するとき球体５０は螺旋状通路１２またはリターン通路１６内で循環する。本発明の第一実施形態では外側溝の個数が３である。

（第二実施形態）
図９は、本発明の第二実施形態の縦方向の断面図である。本実施形態の外側溝の個数は３より大きく設定することができる。図の中では、一つの前部外側溝３２１、一つの後部外側溝３２３、および二つの中部外側溝３２２を含んで、合計４つの外側溝（３２１、３２２、３２３）を有することで、外側溝５２の長さが長くなり、球体５０の個数が増加可能となる。よって、本実施形態はさらに大きい負荷を受けることができる。

本実施形態のチューブ式ボールねじ１０は、リターン部材４０をねじ軸３０の外表面に嵌設し、リターン部材４０とねじ軸３０の間に形成されているトンネルのようなリターン通路１６、および、ナット２０とねじ軸３０の間に形成されている螺旋状通路１２により、球体５０を還流させる。よって、従来の発明に比べ、本実施形態のチューブ式ボールねじ１０は、歯を跨ぐ構成を必要とせず、ナット２０の外径を大幅に縮減することができる。また、球体５０が還流するとき、他の部材との衝突を回避することができ、全体構造の耐久性、信頼性、および循環の安定性を高めることができる。

１０ チューブ式ボールねじ、
１２ 螺旋状通路、
１６ リターン通路、
２０ ナット、
２２ 内側螺旋状溝、
３０ ねじ軸、
３２ 外側溝、
３２１ 前部外側溝、
３２１Ａ 前部外側溝の第一端、
３２１Ｂ 前部外側溝の第二端、
３２２ 中部外側溝、
３２２Ａ 中部外側溝の第一端、
３２２Ｂ 中部外側溝の第二端、
３２３ 後部外側溝、
３２３Ａ 後部外側溝の第一端、
３２３Ｂ 後部外側溝の第二端、
３４ 嵌合溝、
３６ 第一リターン溝、
３８ 第一支持面、
４０ リターン部材、
４２ 転動溝、
４４ 第二リターン溝、
４６ 第二支持面、
５０ 球体、
５２ 外側溝。

Claims (5)

1. 一つの内側螺旋状溝を有するナットと、一つのねじ軸と、一つのリターン部材と、複数の球体とを備え、
   前記ねじ軸は、回転可能に前記ナットに貫設されており、外表面の前記内側螺旋状溝に対応する位置に、複数の外側溝、一つの第一リターン溝、および一つの嵌合溝が形成されており、
   前記ねじ軸の軸方向において、一端に位置する前記外側溝を前部外側溝と定義し、他端に位置する前記外側溝を後部外側溝と定義し、前記第一リターン溝の両端が前記前部外側溝の第一端および前記後部外側溝の第二端に接続されており、前記嵌合溝が、前記第一リターン溝に沿って形成されており、前記前部外側溝の第二端、前記後部外側溝の第一端、および残りの前記外側溝の両端に接続されており、
   前記リターン部材は、前記ねじ軸の前記嵌合溝内に設けられており、外表面に前記内側螺旋状溝に対応する複数の転動溝を有し、前記転動溝の数が前記外側溝の数より一つ少ない数であり、各前記転動溝が前記ナットの前記内側螺旋状溝に対応しており前記外側溝の第二端およびその後側に隣接している前記外側溝の第一端に接続されており、前記転動溝と前記外側溝とが接続して一つの外側螺旋状溝を形成し、前記外側螺旋状溝と前記内側螺旋状溝との間に一つの螺旋状通路が形成されており、内表面に一つの第二リターン溝が形成されており、前記第二リターン溝が前記ねじ軸の前記第一リターン溝に対応しており前記ねじ軸の前記第一リターン溝との間で一つのリターン通路を形成し、前記リターン通路と前記螺旋状通路とが接続しており、
   複数の前記球体は、回転可能に前記リターン通路または前記螺旋状通路内に設けられていることを特徴とするチューブ式ボールねじ。
2. 前記ねじ軸の前記嵌合溝は、前記ねじ軸の軸方向に沿って曲線状に延伸し、前記外側螺旋状溝の少なくとも二つのピッチを跨ぐことを特徴とする請求項１に記載のチューブ式ボールねじ。
3. 前記ねじ軸の前記第一リターン溝は、互いに対向している両側にそれぞれ第一支持面が設けられており、
   前記リターン部材の前記第二リターン溝は、互いに対向している両側にそれぞれ第二支持面が設けられており、
   前記第一支持面と前記第二支持面とが互いに当接していることを特徴とする請求項１に記載のチューブ式ボールねじ。
4. 前記ねじ軸の前記第一リターン溝、および、前記リターン部材の前記第二リターン溝は、断面が半円形であることを特徴とする請求項１に記載のチューブ式ボールねじ。
5. 前記外側溝の個数が三より大きい数値であり、前記外側螺旋状溝の長さを長くさせ、前記球体の増設可能であることを特徴とする請求項１に記載のチューブ式ボールねじ。

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