JP6467795B2 - ボールねじ - Google Patents

Description

この発明は、ボール戻し路を形成する部品としてコマを有するボールねじに関する。

ボールねじは、ねじ軸とナットと複数のボールを有する。ねじ軸はナットを貫通し、ねじ軸の螺旋溝とナットの螺旋溝とでボールの転動路が形成されている。ナットは、ボールを転動路の終点から始点に戻すボール戻し路を備えている。ボールは、転動路とボール戻し路内とからなる循環経路内に配置されている。ボールねじは、循環経路を循環し転動路内で転動（負荷状態で回転しながら移動）するボールを介して、ねじ軸とナットとが相対移動する装置である。ボール戻し路は、ナットにリターンチューブやコマを取り付けることで形成される。

ボール戻し路を形成する部品としてコマを有するコマ式ボールねじでは、コマはナットを径方向に貫通する貫通穴内に取り付けられている。従来より、接着剤または固定部品を使用して、コマを貫通穴の所定位置に固定することが行われている。
特許文献１には、コマにナットの径方向外側への移動を拘束する係止部を設け、コマをナットの内周面側から貫通穴に挿入し、貫通穴にナットの外周面側から接着剤を入れて固化させることが記載されている。
特許文献２には、コマの形状を、外面がナットの外周面と略同じ面となり、ナットの径方向内側への移動を拘束する拘束部を有するものとして、コマをナットの外周面側から貫通穴に挿入し、ナットの外周面側から略Ｃ字状の帯状止め輪を用いてコマを固定することが記載されている。具体的には、ナットの外周面であってコマを挿入する貫通穴の開口を含む部分に周溝を設け、この周溝の前記貫通穴の反対側となる部分に周溝より深い係合溝を設け、周溝に略Ｃ字状の帯状止め輪を装着して、止め輪の両端部を内方に折り曲げて係合溝に係合している。

特開２００７−２１１８９８号公報 特開２００４−２８６０２８号公報

特許文献１に記載されたコマの取り付け方法では、接着剤が固化するまでに時間がかかり、ボールねじの組み立てリードタイムが長くなる。また、接着剤が固化した後にコマの位置を微調整する場合には、接着剤を取り除く必要があるため、組み立て性が悪い。さらに、接着剤が固化した後に取り外したコマは再使用できない場合もあるため、コストの点でも改善の余地がある。
特許文献２に記載されたコマの取り付け方法では、止め輪の両端部を内方に折り曲げて係合溝に係合しているため、コマ位置の微調整等で取り外した止め輪を再度使用することはできない。
この発明の課題は、コマの取付が簡単に短時間ででき、一度取り付けたコマの微調整が容易で、一度取り付けたコマを外した後にコマおよびコマの固定部品のいずれもが再使用できるコマ式ボールねじを提供することである。

上記課題を解決するために、この発明の一態様のボールねじは、下記の構成(1) 〜(6) を有することを特徴とする。
(1) ねじ軸と、ナットと、複数のボールを有し、前記ねじ軸は前記ナットを貫通する。前記ねじ軸の螺旋溝と前記ナットの螺旋溝とにより、前記ボールが転動する転動路が形成されている。前記ナットは、前記ボールを前記転動路の終点から始点に戻すボール戻し路が形成されたコマを有する。前記コマは、前記ナットを径方向に貫通する貫通穴内に固定部品で固定され、前記ボールは、前記転動路内と前記ボール戻し路内に配置され、前記転動路内で転動する前記ボールを介して前記ねじ軸と前記ナットとが相対移動する。
(2) 前記貫通穴は、前記ナットの径方向で内側に位置し前記コマが配置されるコマ穴部と、前記ナットの径方向で前記コマ穴部よりも外側に位置する外穴部とに分けられる。前記ナットは、前記外穴部の周縁部に一対の凹部を有し、前記一対の凹部は、前記ボール戻し路に沿った方向と垂直な方向で前記外穴部を挟んで対向する位置に配置されている。

(3) 前記一対の凹部の壁面は同一円の部分を成す円弧面からなり、前記一対の凹部の壁面に、連続する雌ねじの各部分が形成されている。
(4) 前記コマは、前記ナットの径方向内側への移動を拘束する拘束部（例えば、前記ボール戻し路の進行方向両端部に前記進行方向に沿って延びるように形成され、前記コマ穴部に形成された受け面に接触する突起）を有する。
(5) 前記固定部品は、前記雌ねじに噛み合う雄ねじと、前記コマ穴部内の前記コマを押圧する押圧面と、を有する。
(6) 前記コマが前記コマ穴部に配置され、前記固定部品が前記外穴部と前記一対の凹部に配置され、前記雌ねじに前記雄ねじが噛み合い、前記押圧面により前記コマが押圧され、前記拘束部により（例えば、前記突起が前記受け面に押し当てられることで）前記コマの前記ナットの径方向内側への移動が拘束され、前記コマが前記コマ穴部に固定されている。

この発明の一態様のボールねじは、前記構成(1) (2) と下記の構成(7) 〜(9) を有することを特徴とする。
(7) 前記コマは、前記ナットの径方向外側への移動を拘束する拘束部（例えば、前記ボール戻し路の幅方向両側に形成された、前記ナットの内周面の前記コマ穴部の周縁部に接触する突起）と、前記ボール戻し路の背面部に形成された前記ナットの径方向外側に突出する軸部と、を有し、前記軸部に雄ねじが形成されている。
(8) 前記固定部品は、前記雄ねじに噛み合う雌ねじと、前記凹部の底面を押圧する押圧面と、を有する。
(9) 前記コマが前記コマ穴部に配置され、前記固定部品が前記外穴部と前記一対の凹部に配置され、前記雌ねじが前記軸部の雄ねじに噛み合い、前記押圧面により前記底面が押圧され、前記拘束部により前記コマの前記ナットの径方向外側への移動が拘束され、前記コマが前記コマ穴部に固定されている。

この発明のボールねじによれば、接着剤でコマが固定されているボールねじと比較して、コマの取付が簡単に短時間ででき、特許文献１および２に記載されたボールねじと比較して、一度取り付けたコマの微調整が容易で、一度取り付けたコマを外した後にコマおよびコマの固定部品のいずれもが再使用できる。

第１実施形態のボールねじを説明する図であって、ナットを断面にした概略構成図である。 第１実施形態のボールねじを構成するコマを各方向から見た図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）はナットの内周面側に配置される面を示す図、（ｃ）はナットの軸方向に垂直な面に沿って配置される面を示す図、（ｄ）はナットの外周面側に配置される面を示す図である。 第１実施形態のボールねじを構成する固定部材を示す平面図（ａ）と、正面図（ｂ）である。 第１実施形態のボールねじにおけるコマの取り付け部を、ナットの外周側から見た図であって、コマの取付前の状態（ａ）と、コマの取付後の状態を示す（ｂ）。 図４のＡ−Ａ断面図（コマは側面図）である。 第２実施形態のボールねじを説明する図であって、ナットを断面にした概略構成図である。 第２実施形態のボールねじを構成するコマを各方向から見た図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）はナットの内周面側に配置される面を示す図、（ｃ）はナットの軸方向に垂直な面に沿って配置される面を示す図、（ｄ）はナットの外周面側に配置される面を示す図である。 第２実施形態のボールねじを構成する固定部材を示す平面図（ａ）と、正面図（ｂ）である。 第２実施形態のボールねじにおけるコマの取り付け部を、ナットの外周側から見た図であって、コマの取付前の状態（ａ）と、コマの取付後の状態を示す（ｂ）。 図９のＡ−Ａ断面図（コマは側面図）である。

以下、この発明の実施形態について説明するが、この発明はこの実施形態に限定されない。
［第１実施形態］
図１に示すように、この実施形態のボールねじ１０は、ねじ軸１、ナット２、複数のボール３、複数のコマ４、一対のシール５、複数の固定部品６を有する。ねじ軸１の外周面とナット２の内周面に、螺旋溝１１，２１が形成されている。ねじ軸１はナット２を貫通している。

図１に示すように、ナット２は円筒部２Ａの軸方向一端にフランジ部２Ｂを有する。ナット２の円筒部２Ａは、径方向に貫通する貫通穴２２を複数箇所に有する。貫通穴２２は、ナット２の径方向で内側に位置するコマ穴部２２ａと、コマ穴部２２ａより外側に位置する外穴部２２ｂとに分けられる。ナット２の外穴部２２ｂの周縁部に凹部２４が形成されている。
ねじ軸１の螺旋溝１１とナット２の螺旋溝２１とにより、ボール３が転動する転動路が形成される。ボール３は、この転動路と、コマ４に形成されたボール戻し路４１と、からなる循環経路（図１に一点鎖線で表示）内に配置されている。ナット２の貫通穴２２のコマ穴部２２ａにコマ４が配置され、外穴部２２ｂ内と凹部２４内に固定部品６が配置されている。ボール３は、転動路内で負荷転動し循環経路内を循環する。ボール３を介してねじ軸１とナット２が相対移動する。

図２に示すように、コマ４は略長円柱状に形成されている。すなわち、コマ４は、長円柱の一方の底面であって外穴部２２ｂの径方向外側に配置される外面４０１と、外面４０１の反対側の面であって外穴部２２ｂの径方向内側に配置される内面４０２と、長円柱の周面を構成する側面４０３ａを有する。コマ４の外面４０１は平面（取付状態でナット２の径方向Ｋに対して垂直な面）に形成され、内面４０２は、ナット２の内周面に沿う曲面に形成されている。
コマ４の長円柱の周面を構成する円弧面は、長円柱の軸方向で外面４０１側の外側円弧面４０３ｂと、内面４０２側の内側円弧面４０３ｃとからなる。コマ４の長円柱の長手方向（円弧面同士が対向する方向）において、外側円弧面４０３ｂは内側円弧面４０３ｃより外側に位置する。これにより、コマ４の外面４０１側に、一対の突起４４が形成されている。一対の突起４４は、コマ４のナット２の径方向内側への移動を拘束する拘束部である。

ボール戻し路４１は、コマ４の内面４０２に形成された略Ｓ字状溝であり、ボール戻し路４１の長手方向両端部となる一対の開口部が、コマ４の内側円弧面４０３ｃに形成されている。一対の突起４４は、ボール戻し路２１の進行方向両端部にボール戻し路２１の進行方向に沿って延びるように形成されている。図１に示すように、貫通穴２２のコマ穴部２２ａに、コマ４の一対の突起４４を接触させる受け面２２ｃが形成されている。
コマ４は、例えば、ＰＰＳ（合成樹脂）の射出成形で製造することができる。

図３に示すように、固定部品６は円柱状部材であって、外周面に雄ねじ６１が形成されている。固定部品６の軸方向一端面６２に六角穴６２ａが形成されている。軸方向他端面６３は、外穴部２２ｂのコマ穴部２２ａ側に配置され、コマ穴部２２ａ内のコマ４を押圧する押圧面である。
図４に示すように、貫通穴２２は、コマ４の形状に対応させた長円形の平面形状を有する。一対の凹部２４は、それぞれ弓形の平面形状を有し、ボール戻し路４１に沿った方向Ｈと垂直な方向で、貫通穴２２の外穴部２２ｂを挟んで対向する位置に配置されている。つまり、一対の凹部２４の壁面は同一円の部分を成す円弧面からなる。
図４および図５に示すように、ナット２の一対の凹部２４の壁面に雌ねじ２４ａが形成されている。一対の凹部２４の壁面に形成された雌ねじ２４ａは、連続する雌ねじの各部分である。雌ねじ２４ａは、固定部品６の雄ねじ６１と噛み合う形状である。つまり、雌ねじ２４ａの山が雄ねじ６１の谷であり、雌ねじ２４ａの谷が雄ねじ６１の山である。

図５に示すように、凹部２４の底面２４ｂはナット２の径方向Ｋに垂直な面である。また、凹部２４の深さ方向寸法は固定部品６の軸方向寸法より大きい。
第１実施形態のボールねじ１０を組み立てる際には、先ず、ナット２の外周面側からコマ４を貫通穴２２に挿入して、コマ穴部２２ａ内に配置する。
次に、押圧面６３側をナット２側に向けて、固定部品６の雄ねじ６１を凹部２４の雌ねじ２４ａに噛み合わせ、六角穴６２ａに入れた六角棒を回して、押圧面６３をコマ穴部２２ａ内に配置されたコマ４の外面４０１に押し付ける。
これにより、固定部品６が一対の凹部２４内と外穴部２２ｂ内に配置される。また、固定部品６の押圧面６３でコマ４が押圧されて、コマ４の突起４４が受け面２２ｂに押し当てられて（突起４４によりコマ４のナット２の径方向内側への移動が拘束されて）、コマ４がコマ穴部２２ａに固定される。その結果、ナット２の螺旋溝２１とコマ４のボール戻し路４１が接続される。

次に、仮軸を用いてボール３とねじ軸１をナット２に組み付ける。
第１実施形態のボールねじ１０によれば、壁面に雌ねじ２４ａが形成された凹部２４を外穴部２２ｂの周縁部に有し、雄ねじ６１が形成された固定部品６を有するため、固定部品６の雄ねじ６１を凹部２４の雌ねじ２４ａに噛み合わせることで、ナット２の貫通穴２２にコマ４を簡単に、接着剤を用いた場合よりも短時間で固定することができる。また、コマ４を一度固定した後でも、固定部品６を緩めればコマ４の微調整が容易であり、一度取り付けたコマ４を外した後に、コマ４および固定部品６のいずれもが再使用できる。

［第２実施形態］
図６に示すように、この実施形態のボールねじ１０Ａは、ねじ軸１、ナット２、複数のボール３、複数のコマ４Ａ、一対のシール５、複数の固定部品７を有する。ねじ軸１の外周面とナット２の内周面に、螺旋溝１１，２１が形成されている。ねじ軸１はナット２を貫通している。
図６に示すように、ナット２は円筒部２Ａの軸方向一端にフランジ部２Ｂを有する。ナット２の円筒部２Ａは、径方向に貫通する貫通穴２２を複数箇所に有する。貫通穴２２は、ナット２の径方向で内側に位置するコマ穴部２２ａと、コマ穴部２２ａより外側に位置する外穴部２２ｂとに分けられる。ナット２の外穴部２２ｂの周縁部に凹部２４が形成されている。

ねじ軸１の螺旋溝１１とナット２の螺旋溝２１とにより、ボール３が転動する転動路が形成される。ボール３は、ボール３は、この転動路と、コマ４Ａに形成されたボール戻し路４１と、からなる循環経路（図６に一点鎖線で表示）内に配置されている。ナット２の貫通穴２２のコマ穴部２２ａにコマ４Ａが配置され、外穴部２２ｂ内と凹部２４内に固定部品７が配置されている。ボール３は、転動路内で負荷転動し循環経路内を循環する。ボール３を介してねじ軸１とナット２が相対移動する。

図７に示すように、コマ４Ａは略長円柱状に形成され、ボール戻し路４１が形成された本体４０と、一対の突起（ナットの径方向外側への移動を拘束する拘束部）４２と、軸部４３とからなる。本体４０をなす略長円柱の一方の底面４０ａに、ボール戻し路４１をなすＳ字状溝が形成されている。一対の突起４２は、ボール戻し路４１の幅方向両側部に形成されている。両突起４２は、ナット２の内周面２ａ（図９）のコマ穴２２ａの周縁部に接触する曲面４２ａを有する。
本体４０をなす略長円柱の他方の底面が、ボール戻し路４１の背面部４１ａの外面となる。背面部４１ａの外面は、主外面４０ｂと一対の傾斜面４０ｃとからなる。主外面４０ｂは、取付状態でナット２の径方向Ｋに対して垂直な面であり、ボール戻し路４１のボール進行方向中央部に形成されている。一対の傾斜面４０ｃは、主外面４０ｂからボール戻し路４１のボール出入り口側にそれぞれ傾斜する。

軸部４３は、ボール戻し路４１の背面部４１ａの主外面４０ｂの中心から垂直に（取付状態でナット２の径方向Ｋに沿うように）突出している。軸部４３の外周面に雄ねじ４３ａが形成されている。
コマ４Ａの本体４０および突起４２は例えばＰＰＳ（合成樹脂）製で、軸部４３は金属（例えばＳ３５Ｃ）製である。コマ４Ａは、本体４０および突起４２に対応する凹部が形成された金型に、軸部４３を配置して、ＰＰＳを射出成形することにより製造できる。

図８に示すように、固定部品７は円柱状部材であって、軸方向に貫通する中心穴７１を有し、中心穴７１に雌ねじ７１ａが形成されている。固定部品７の一対の軸方向端面７２のいずれかが、外穴部２２ｂのコマ穴部２２ａ側に配置されて、凹部２４の底面２４ｂを押圧する押圧面となる。
図９に示すように、コマ穴部２２ａは、コマ４Ａの本体４０の形状に対応させた長円形の平面形状を有する。一対の凹部２４は、弓形の平面形状を有し、ボール戻し路４１に沿った方向Ｈと垂直な方向でコマ穴部２２ａの両側に配置されている。一対の凹部２４の弓形をなす円弧は、固定部品７の外周円と同心で、この外周円より径が大きな円の一部である。

図１０に示すように、凹部２４の底面２４ｂはナット２の径方向Ｋに垂直な面である。また、コマ穴部２２ａのナット２の径方向寸法は、コマ４Ａの突起４２の曲面４２ａから背面部４１ａの主外面（外端面）４０ｂまでの同寸法より大きい。
第２実施形態のボールねじ１０Ａを組み立てる際には、先ず、ナット２の内周面側からコマ４Ａを貫通穴２２に挿入して、コマ穴部２２ａ内に配置し、突起４２の曲面４２ａをナット２の内周面（軸方向で隣り合う螺旋溝２１の間の部分）２ａに接触させる。この状態で、図１０に示すように、コマ４Ａの背面部４１ａの主外面（ナット２の径方向の最も外側に配置される面）４０ｂが、凹部２４の底面２４ｂよりナット２の径方向内側に位置する。

次に、治具によりコマ４Ａをナット２の径方向外側に押し付けた状態で、固定部品７をナット２の外周面側から凹部２４と外穴部２２ｂに挿入し、固定部品７を回転させることで、固定部品７の雌ねじ７１ａをコマ４Ａの軸部４３の雄ねじ４３ａに噛み合わせる。
これにより、固定部品７が一対の凹部２４内と外穴部２２ｂ内に配置される。また、固定部品７の軸方向端面７２で凹部２４の底面２４ｂが押圧されて、コマ４Ａの突起（拘束部）４４がナット２の周縁部４２ａに押し当てられて（突起４２によりコマ４Ａのナット２の径方向外側への移動が拘束されて）、コマ４Ａがコマ穴部２２ａに固定される。その結果、ナット２の螺旋溝２１とコマ４Ａのボール戻し路４１が接続される。

次に、仮軸を用いてボール３とねじ軸１をナット２に組み付ける。
第２実施形態のボールねじ１０Ａによれば、雄ねじ４３ａが形成された軸部４３を有するコマ４Ａと、雄ねじ４３ａと噛み合う雌ねじ７１ａを有する固定部品７を有するため、コマ４Ａの雄ねじ４３ａに固定部品７の雌ねじ７１ａを噛み合わせることで、ナット２の貫通穴２２にコマ４Ａを簡単に、接着剤を用いた場合よりも短時間で固定することができる。また、コマ４Ａを一度固定した後でも、固定部品７を緩めればコマ４Ａの微調整が容易であり、一度取り付けたコマ４Ａを外した後に、コマ４Ａおよび固定部品７のいずれもが再使用できる。

１０ ボールねじ
１０Ａ ボールねじ
１ ねじ軸
１１ ねじ軸の螺旋溝
２ ナット
２ａ ナットの内周面
２Ａ ナットの円筒部
２Ｂ ナットのフランジ部
２１ ナットの螺旋溝
２２ ナットの貫通穴
２２ａ コマ穴
２２ｂ 外穴
２２ｃ 受け面
２４ 凹部
２４ａ 凹部の壁面の雌ねじ
２４ｂ 凹部の底面
３ ボール
４ コマ
４Ａ コマ
４０ 本体
４０ａ 本体をなす略長円柱の一方の底面
４０ｂ 主外面
４０ｃ 傾斜面
４１ ボール戻し路
４１ａ ボール戻し路の背面部
４２ 突起（拘束部）
４２ａ 突起の曲面
４３ 軸部
４３ａ 軸部の雄ねじ
４４ 突起（拘束部）
５ シール
６ 固定部品
６１ 雄ねじ
６２ 軸方向一端面
６２ａ 六角穴
６３ 軸方向他端面（押圧面）
７ 固定部材
７１ 中心穴
７１ａ 雌ねじ
７２ 軸方向端面（押圧面）
Ｈ ボール戻し路に沿った方向
Ｋ ナットの径方向

Claims (2)

1. ねじ軸と、ナットと、複数のボールを有し、
   前記ねじ軸は前記ナットを貫通し、
   前記ねじ軸の螺旋溝と前記ナットの螺旋溝とにより、前記ボールが転動する転動路が形成され、
   前記ナットは、前記ボールを前記転動路の終点から始点に戻すボール戻し路が形成されたコマを有し、
   前記コマは、前記ナットを径方向に貫通する貫通穴内に固定部品で固定され、
   前記ボールは、前記転動路内と前記ボール戻し路内に配置され、
   前記転動路内で転動する前記ボールを介して、前記ねじ軸と前記ナットとが相対移動し、
   前記貫通穴は、前記ナットの径方向で内側に位置し前記コマが配置されるコマ穴部と、前記ナットの径方向で前記コマ穴部よりも外側に位置する外穴部とに分けられ、
   前記ナットは、前記外穴部の周縁部に一対の凹部を有し、前記一対の凹部は、前記ボール戻し路に沿った方向と垂直な方向で前記外穴部を挟んで対向する位置に配置され、
   前記一対の凹部の壁面は同一円の部分を成す円弧面からなり、前記一対の凹部の壁面に、連続する雌ねじの各部分が形成され、
   前記コマは、前記ナットの径方向内側への移動を拘束する拘束部を有し、
   前記固定部品は、前記雌ねじに噛み合う雄ねじと、前記コマ穴部内の前記コマを押圧する押圧面と、を有し、
   前記コマが前記コマ穴部に配置され、前記固定部品が前記外穴部と前記一対の凹部に配置され、前記雌ねじに前記雄ねじが噛み合い、前記押圧面により前記コマが押圧され、前記拘束部により前記コマの前記ナットの径方向内側への移動が拘束され、前記コマが前記コマ穴部に固定されているボールねじ。
2. ねじ軸と、ナットと、複数のボールを有し、
   前記ねじ軸は前記ナットを貫通し、
   前記ねじ軸の螺旋溝と前記ナットの螺旋溝とにより、前記ボールが転動する転動路が形成され、
   前記ナットは、前記ボールを前記転動路の終点から始点に戻すボール戻し路が形成されたコマを有し、
   前記コマは、前記ナットを径方向に貫通する貫通穴内に固定部品で固定され、
   前記ボールは、前記転動路内と前記ボール戻し路内に配置され、
   前記転動路内で転動する前記ボールを介して、前記ねじ軸と前記ナットとが相対移動し、
   前記貫通穴は、前記ナットの径方向で内側に位置し前記コマが配置されるコマ穴部と、前記ナットの径方向で前記コマ穴部よりも外側に位置する外穴部とに分けられ、
   前記ナットは、前記外穴部の周縁部に一対の凹部を有し、前記一対の凹部は、前記ボール戻し路に沿った方向と垂直な方向で前記外穴部を挟んで対向する位置に配置され、
   前記コマは、前記ナットの径方向外側への移動を拘束する拘束部と、前記ボール戻し路の背面部に形成された前記ナットの径方向外側に突出する軸部と、を有し、前記軸部に雄ねじが形成され、
   前記固定部品は、前記雄ねじに噛み合う雌ねじと、前記凹部の底面を押圧する押圧面と、を有し、
   前記コマが前記コマ穴部に配置され、前記固定部品が前記外穴部と前記一対の凹部に配置され、前記雌ねじが前記軸部の雄ねじに噛み合い、前記押圧面により前記底面が押圧され、前記拘束部により前記コマの前記ナットの径方向外側への移動が拘束され、前記コマが前記コマ穴部に固定されているボールねじ。

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