JP5883258B2 - ボールねじ装置 - Google Patents
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Description
このような不具合は、ボールねじ装置を低速駆動させる場合にはそれほど問題にはならないものの、ボールねじ装置を高速駆動させた場合に顕著に現れる。
これによれば、第1方向転換溝と第2方向転換溝との境界線、つまり、ナット本体と循環部との境界線がボールの転動方向に倣うように形成されるので、負荷ボール通路内を転動してきたボールが方向転換路内をスムーズに転動していくことになる。
これによれば、負荷ボール通路から方向転換路内に進入してきたボールが導入部から方向転換部へとスムーズに導かれていくことになる。
これによれば、部品点数が削減されてコストを抑えられる。
図1および図2に示すように、ボールねじ装置100は、ねじ軸1と、多数のボール2を介してねじ軸1に螺合するナット部材3とから構成され、ねじ軸1とナット部材3との相対的な回転時にボール2を無限に循環させるための無限循環路Bを備えている。無限循環路Bは、ねじ軸1の内周面とナット部材3の外周面との間に形成された負荷ボール通路Aと、負荷ボール通路Aとナット部材3のボール戻し孔46の両端側を接続する一対の方向転換路C(C1,C2)とによって構成されている。
そして、負荷ボール通路Aの一端まで転がったボール2は、ナット部材3の一端側に形成された方向転換路Cを介してボール戻し孔46内へ進入し、ボール戻し孔46内を転動した後、ナット部材3の他端側に形成された方向転換路Cを介して元の負荷ボール通路Aに戻される。
図3に示すように、本実施形態では、負荷ボール通路Aと方向転換路Cの繋ぎ目において方向転換路Cが負荷ボール通路Aの接線方向と連続になっている。つまり、方向転換路Cのねじ軸1側の接続部は、ねじ軸1の第1ボール転動溝10をねじ軸1の接線方向(Y方向)へ延伸させた方向、すなわち、ねじ軸1の軸線方向(Z方向)から見て、ボール2は負荷ボール通路Aの円形状の軌道の接線方向に移動するように掬われる。このため、負荷ボール通路A内を転動してきたボール2はねじ軸1(負荷ボール通路A)の接線方向へ移動するようにしてねじ軸1の第1ボール転動溝10(図4)から離脱し、方向転換路C内に進入することになる。
以下の説明において図4および図5を適宜参照する。また、図5は、ナット本体の概略構成を示す断面図である。
図4に示したように、鋼製からなるねじ軸1の外周には所定のリード(リード角β)を有する螺旋状の第1ボール転動溝10が形成されている。第1ボール転動溝10の断面形状は、例えば、2つの円弧を組み合わせたゴシックアーチ形状に形成されている。ここでは第1ボール転動溝10の条数を一条に設定してあるが、許容荷重を増加させるために、第1ボール転動溝10の条数を二条以上に設定しても良い。
具体的には、図4に示すエンドプレート5に設けられた循環部51の案内溝(第2方向転換溝)45が開放溝47に対向配置され、これら開放溝47と案内溝45とにより方向転換路Cが構成される。案内溝45および開放溝47は、ボール2の循環軌道に沿った第2ボール転動溝12のリード角βに倣うように傾斜しているとともに互いの湾曲面が方向転換路Cの周方向で連続している。このため、負荷ボール通路A内を転動してきたボール2がその循環軌道に沿ってスムーズに方向転換路C内へ進入することになる。
図6は、プレート取付面側から見たナット部材の構成を示す平面図である。図7は、開放溝を部分的に拡大して示す平面図である。図8(a),(b)は、開放溝を部分的に拡大して示す斜視図である。図9は、開放溝のクラウニング位置を示す図である。図10は、開放溝の分割面の傾斜状態を示す図である。
図11は、エンドプレートがナット本体に装着された状態を示す斜視図である。図12は、エンドプレートの概略構成を示す平面図である。図13は、エンドプレートのリード部を部分的に拡大して示す斜視図である。図14(a)は、ナット本体にエンドプレートが装着された状態を部分的に拡大して示す斜視図であり、(b)は、(a)のA−A線に沿う断面図である。図15は、リップ部の構成を示す部分拡大図である。図16は、ナット本体4とエンドプレート5との境界部分を示す図である。図17は、図16のB−B線に沿う断面図であり、(a)は、従来の構成を示す図、(b)は、本実施形態の構成を示す図である。
ここで、図15に示すように、開放溝47および案内溝45のそれぞれの内面は、互いに組み合わされた状態において方向転換路Cの周方向に連続する湾曲面とされているので、ナット本体4とエンドプレート5との接合部分、つまり、方向転換路Cの周方向において開放溝47と案内溝45との境界部分に段差が生じない構成になっている。さらに、案内溝45の湾曲面は、ナット本体4の第2ボール転動溝12およびねじ軸1の第1ボール転動溝10にそれぞれ連続する湾曲面であるため、方向転換路Cの延在方向にも段差が生じない構成となっている。
さらに、このエンドプレート5にはナット本体4への取付けねじを挿通させるための取付け孔59が貫通している。
図19に示すように、ゴシックアーチ形状とされた導入部Pでは、ボール2がゴシックアーチ溝の第1円弧151a,151b(案内溝45および開放溝47のピックアップ部P1,P2における一部分)と2点で接触している。ここで、ゴシックアーチ溝の断面形状は、径の等しい偏心円弧(第1円弧151aを含む第1の円弧、第2円弧151bを含む第2の円弧)からなり、双方の円弧とナット本体4の接線のなす角として所定の値が設定されている。
ナット本体4の第2ボール転動溝12とねじ軸1の第1ボール転動溝10との間(負荷ボール通路A)を転動してきたボール2は、ねじ軸1の回転に伴ってナット本体4が軸方向一方へ移動すると、かかる負荷ボール通路Aを転動し終えた後(図21(b))、ナット本体4とエンドプレート5との協働により形成される方向転換路C内に進入する(図21(c))。このとき、ボール2は、ねじ軸1の第1ボール転動溝10に沿ってねじ軸1の周囲を螺旋状に転動しようとするが、ナット本体4に取り付けられたエンドプレート5の循環部51の内周縁(つまり、案内溝45)に当接することになる。つまり、第1ボール転動溝10に対向する第2ボール転動溝12に連続して形成されたナット本体4の開放溝47がエンドプレート5の循環部51によって覆われていることから、第1ボール転動溝10から突出したボール2の頂部は、第2ボール転動溝12に連続する開放溝47と、循環部51の案内溝45とによって構成される湾曲面に当接することになる。このため、ボール2はそのまま螺旋状に転動することはできず、開放溝47の延伸方向、すなわち開放溝47と案内溝45とによって構成される方向転換路Cに沿って強制的に転動することになる。
図22(a)に示す従来のエンドプレート250の構成では、方向転換路Cと負荷ボール通路Aとの境界部分において循環部251の端面251aがボール2の軌道方向に対して垂直になっており、ボール2の転動路内に段差が生じていた。このため、ボール2がナット本体240とエンドプレート250とのの境界上を通過する際にこの境界部分に形成された段差260に衝突してしまい、ボール2の蛇行や磨耗が生じてボール2の循環の妨げになることがあった。
Claims (4)
- 外周面に螺旋状の第1ボール転動溝が形成されたねじ軸と、このねじ軸が貫通する貫通孔を有して略円筒状に形成されると共に、内周面には前記ねじ軸の前記第1ボール転動溝と相対向して螺旋状の負荷ボール通路を構成する螺旋状の第2ボール転動溝が形成され、多数のボールを介して前記ねじ軸に螺合するナット部材とから構成され、前記ナット部材には前記ねじ軸と略平行なボール戻し孔が貫通形成されると共に、このボール戻し孔の端部と前記第2ボール転動溝の端部とを連結して前記ボールの無限循環路を構成する一対の方向転換路が前記貫通孔の接線方向に延在するように形成されたボールねじ装置において、
前記第2ボール転動溝に連続するように第1方向転換溝が形成されたナット本体に第2方向転換溝が形成された循環部を装着することで互いに対向配置された前記第1方向転換溝および前記第2方向転換溝により前記方向転換路が構成され、
前記第1方向転換溝と前記第2方向転換溝との境界線が前記ボールの循環軌道に沿った前記第2ボール転動溝のリード角の接線に倣うように構成されている
ことを特徴とするボールねじ装置。 - 前記方向転換路は、前記負荷ボール通路に接続された導入部と、前記ボール戻し孔へ向かって湾曲した方向転換部とを有し、
前記境界線が前記方向転換部の接線に倣うように構成されている
ことを特徴とする請求項1に記載のボールねじ装置。 - 前記第1方向転換溝および前記第2方向転換溝によって形成される曲面が、前記第2ボール転動溝側から前記ボール戻し孔側に向かう従ってゴシックアーチ形状からサーキュラーアーチ形状へと漸次変化している
ことを特徴とする請求項1または2に記載のボールねじ装置。 - 前記循環部が前記ナット本体の軸方向両端部にそれぞれ装着されるエンドプレートと一体に形成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のボールねじ装置。
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