JP6503729B2 - ボール循環チューブ、ボールねじ装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転運動を直線運動に変換する機械要素として、例えばステアリング装置や重量物移動用装置、加工用装置、精密位置決め装置などに用いられるボールねじ装置に関する。

従来、特許文献１に記載の発明のように、ナットとボール循環チューブとを金属製のスリーブによって円周方向に覆うことで、ボール循環チューブをナットに固定するボールねじ装置がある。

特開平１０−１４１４６５号公報

しかしながら、従来のボールねじ装置においては、ボール循環チューブとナットとを覆うスリーブやローター等の部品の内周面が、ボール循環チューブ及びナットと適切に接するように、ナットに形成されたボール循環チューブを嵌め込むための切り欠きの深さやナットの外径寸法を調整しなければならず、調整作業に手間がかかるといった問題がある。

上記問題に鑑み、本発明は、ナット及びボール循環チューブに外嵌する部品を取り付けることができるボール循環チューブ及びボールねじ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、
外周に螺旋状の第１転動溝が形成されたねじ軸と、内側を前記ねじ軸が通された円筒部を備え、前記円筒部の内周面に前記第１転動溝と対応した第２転動溝が形成されたナットとを有し、前記第１転動溝と前記第２転動溝とで形成された転動路内に複数のボールを収容したボールねじ装置において用いられ、
前記転動路の離隔した２箇所を結ぶ経路を形成し、前記ボールを循環させるボール循環チューブであって、
前記ボールねじ装置に取り付けた際に前記ねじ軸の中心軸線から径方向に最も離れた位置に配置される外端を形成する外端部が、前記中心軸線から前記外端までの距離を調整するための調整しろを備えていることを特徴とするボール循環チューブを提供する。

好ましくは、前記外端部は突起部である。

また、好ましくは、前記外端部は、他の部分よりも厚肉に形成された厚肉部である。

また、上記課題を解決するため、本発明は、
外周に螺旋状の第１転動溝が形成されたねじ軸と、
内側を前記ねじ軸が通された円筒部を備え、前記円筒部の内周面に前記第１転動溝に対応した第２転動溝が形成されたナットと、
前記第１転動溝と前記第２転動溝とで形成された転動路内に収容された複数のボールと、
前記転動路の離隔した２箇所を結ぶ経路を形成し、前記ボールを循環させるボール循環チューブと、を有し、
前記ボール循環チューブは、前記ねじ軸の中心軸線から径方向に最も離れた位置に配置される外端を形成する外端部が、前記中心軸線から前記外端までの距離を調整するための調整しろを備えていることを特徴とするボールねじ装置を提供する。

好ましくは、前記外端部は突起部である。

また、好ましくは、前記外端部は、他の部分よりも厚肉に形成された厚肉部である。

また、好ましくは、さらに、前記ボール循環チューブを前記ナットに固定する固定部材を有する。

また、好ましくは、前記固定部材は、前記径方向で外方から前記ボール循環チューブの一部を覆う固定部と、前記固定部と一体に形成され、前記円筒部に取り付けられた取付部とを有し、
前記固定部の前記径方向外側の表面は、前記円筒部の外周面と同一の円柱面上に配置された曲面を形成している。

本発明によれば、ナット及びボール循環チューブに外嵌する部品を容易に取り付けることができるボール循環チューブ及びボールねじ装置を提供することができる。

第１実施形態に係るボールねじ装置の平面図である。 第１実施形態に係るボールねじ装置の断面を示す模式図である。 第２実施形態に係るボールねじ装置の断面を示す模式図である。 第３実施形態に係るボールねじ装置の断面を示す模式図である。 第１実施形態の変形例に係るボールねじ装置の平面図である。 第１実施形態の変形例に係るボールねじ装置の断面を示す模式図である。

（第１実施形態）
以下、図１及び図２を参照しながら、本願の第１実施形態に係るボールねじ装置と、該ボールねじ装置に取り付けられたボール循環チューブについて説明する。

図１は、本第１実施形態に係るボールねじ装置１の平面図である。ボールねじ装置１は、外周面に螺旋状の第１転動溝が形成されたねじ軸２と、ねじ軸２に外嵌したナット３と、ナット３に取り付けられ、複数のボール６（図２に図示）を循環させるためのボール循環チューブ４と、ボール循環チューブ４をナット３に固定する固定部材としての仮止め用キャップ５からなる。

ナット３は、円筒状の円筒部３ａと、円筒部３ａの一方の端部で円筒部３ａと一体に形成され径方向外方に延在したフランジ３ｂを有する。ナット３の内周面には、ねじ軸２の外周面に形成された上記第１転動溝に対応した第２転動溝が形成されている。第１転動溝と第２転動溝は複数のボール６が転動する転動路を形成している。

図２は、本第１実施形態に係るボールねじ装置１の断面を示す模式図である。ナット３及びボール循環チューブ４に金属製のスリーブ７が外嵌した状態を示している。なお、スリーブ７は本第１実施形態に係るボールねじ装置１を構成する部品ではない。

上記転動路の間には複数のボール６が収容されており、ねじ軸２とナット３は、ねじ軸２の中心軸線を中心として相対的に回転することで、ねじ軸２の延在方向に相対的に移動する。

ナット３の円筒部３ａには、切り欠き部３ｃが形成されている。切り欠き部３ｃの両端は円筒部３ａの外周面から内周面まで貫通している。切り欠き部３ｃにはボール循環チューブ４が挿入されている。

ボール循環用チューブ４は、Ｕ字型の全体形状をしており、内側は一方の端部から他方の端部まで貫通した空洞となっている。ボール循環用チューブ４は、両端部側からナット３の切り欠き部３ｃに挿入されている。ボール循環用チューブ４の両端部は転動路内に開放されている。これにより、ねじ軸２とナット３の相対回転によって転動路内を転動したボール６は、ボール循環用チューブ４のいずれか一方の端部まで到達すると、ボール循環用チューブ４によってすくい上げられ、ボール循環用チューブ４の内部に進入し、他方の端部から排出される。このようにして、転動路とボール循環用チューブ４の中でボール６が無限循環できるように構成されている。

図２において、ボール循環用チューブ４は、スリーブ７によってナット３に固定された状態を示しているが、スリーブ７を取り付ける前においては、仮止め用キャップ５によって、ナット３に仮止めされている。

仮止め用キャップ５は、ナット３の径方向外側からボール循環用チューブ４の中央部を覆う固定部５ａと、この固定部５ａの両側で固定部５ａと一体に形成された取付部５ｂとからなる。仮止め用キャップ５の固定部５ａは、図２に示すように、スリーブ７の内周面に達しない厚みを有している。即ち、仮止め用キャップ５の固定部５ａの径方向外側の面が、円筒部３ａの外周面よりも径方向で中心軸に近い位置に配置されている。

仮止め用キャップ５は、その取付部５ｂをナット３に形成された係合部に係合させることで、容易にナット３に取り付けることができる。これにより、ボールねじ装置１のナット３にスリーブ７を取り付ける前、例えば、輸送時において、ボール循環用チューブ４、ひいては複数のボール６がナット３から脱落するのを容易に防ぐことができる。また、仮止め用キャップ５がスリーブ７の内周面よりも径方向内側に配置されているため、仮止め用キャップ５を取り外すことなくスリーブ７を取り付けることができ、スリーブ７の取り付け作業中にボール循環用チューブ４が脱落するのを防ぐことができる。

さらに、従来は、ボール循環チューブ４の仮止めとして、筒状部材でボール循環チューブ４及びナット３を覆う方法も採用されていたが、筒状部材はナット３と相対回転可能であり、トルク伝達ができないため、ナット回転型のボールねじ装置では用いることができなかった。これに対し、本第１実施形態によれば、ナット３にローター等をトルク伝達可能に取り付けることができるため、ボールねじ装置１をナット回転で用いることができる。

ボール循環用チューブ４は、仮止め用キャップ５を間に挟んだ両側の外周面に、ねじ軸２の径方向で外方に向かって突出するように配置された一対の突起部４ａ、４ｂを有している。突起部４ａ、４ｂは、略半球状をしており、ナット３の円筒部３ａの外周面と同一の円柱面に達する高さに突出している。したがって、突起部４ａ、４ｂは、スリーブ７をナット３に外嵌させた際に、スリーブ７の内周面に接する。

このような構成により、突起部４ａ、４ｂの突出高さを調整することで、突起部４ａ、４ｂの先端をスリーブ７の内周面に接触させ、スリーブ７によってボール循環チューブ４をナット３に容易に固定することができる。すなわち、ねじ軸２の中心軸線から最も離れた位置に配置された外端部である突起部４ａ、４ｂは、スリーブ７と嵌合させるための調整しろを備えている。これにより、スリーブ７を取り付けるために、ナット３の切り欠き部３ｃの深さや、ナット３の円筒部３ａの外径寸法、スリーブ７の内周面の形状などの形状や寸法を調整する必要が無くなる。また、このように構成されたボール循環チューブ４は、様々な外径のナット３に対応することができる。突起部４ａ、４ｂの突出高さの調整としては、例えば、突起部４ａ、４ｂを予め高めに、即ち、突出部４ａ、４ｂの先端がスリーブ７の内周面よりも径方向外側に位置する高さに設定しておき、取り付け対象となるナット３の外径寸法や切り欠き深さ、製造誤差等に応じて、突起部４ａ、４ｂを研削する方法がある。

（第２実施形態）
次に、図３を参照しながら本願の第２実施形態に係るボールねじ装置１について説明する。本第２実施形態に係るボールねじ装置１は、仮止め用キャップの構成を除いて、上記第１実施形態に係るボールねじ装置１と同様の構成をしている。したがって、本第２実施形態の説明においては、上記第１実施形態に係るボールねじ装置１と対応する部分に第１実施形態と同じ参照符号を付し、第１実施形態と重複する説明は省略し、仮止め用キャップ５の構成と本第２実施形態特有の効果について説明する。

図３は、本第２実施形態に係るボールねじ装置１の断面を示す模式図である。図３に示す通り、仮止め用キャップ５において、ボール循環チューブ４に接した固定部５ａがスリーブ７の内周面に接している。つまり、仮止め用キャップ５において径方向外側の固定部５ａの表面は、ナット３の円筒部３ａの外周面と同一の曲率半径を有し、ナット３の円筒部３ａの外周面と同一の円柱面上に配置された曲面を形成している。

本第２実施形態によれば、上記第１実施形態の効果に加えて、２つの突起部４ａ、４ｂ、及び仮止め用キャップ５の固定部５ａの３点でスリーブ７の内周面に接するため、ボール循環チューブ４をより強固に固定することができる。

（第３実施形態）
次に、図４を参照しながら本願の第３実施形態に係るボールねじ装置１について説明する。本第３実施形態に係るボールねじ装置１は、ボール循環チューブ４の構成を除いて、上記第２実施形態に係るボールねじ装置１と同様の構成をしている。したがって、本第３実施形態の説明においては、上記第２実施形態に係るボールねじ装置１と対応する部分には第２実施形態と同じ参照符号を付し、第２実施形態と重複する説明は省略し、ボール循環チューブ４の構成と本第３実施形態特有の効果について説明する。

図４は、本第３実施形態に係るボールねじ装置１の断面を示す模式図である。図４に示す通り、ボール循環チューブ４は、スリーブ７側に配置される部分、即ち、ねじ軸２の径方向外側に配置される部分が、中央部を除いて、他の部分よりも厚肉に形成されている。つまり、ねじ軸２の径方向で外側に配置されるボール循環チューブ４の部分は、ボール循環チューブ４の中央部から両端部側に向かうにつれて、肉厚が徐々に厚くなるように形成された厚肉部４ｃ、４ｄを有し、両端部は端面側に向かうにつれて肉厚が徐々に薄くなるように形成されている。

本第３実施形態においては、厚肉部４ｃ、４ｄが調整しろとしての機能を果たし、上記第２実施形態と同様の効果を得ることができる。

以上、本願発明の理解を助けるために具体的な実施形態を挙げて説明したが、本願発明はこれらの実施形態に限られるものではなく、種々の変更、改良が可能である。

例えば、突起部４ａ、４ｂの形状は上記実施形態のものに限られず、調整しろとしての機能を発揮する種々の形状を採用することができる。例えば、円錐形状、半円柱形状などを採用することもできる。

また、上記実施形態においては、ボール潤滑チューブ４をナット３に仮止めするために仮止め用キャップ５を採用したが、仮止め手段はこれに限られない。特に、第１実施形態においては、仮止め用キャップ５がスリーブ７に接しない構成を採用しているため、仮止め用キャップ５以外の種々の仮止め手段を用いることができる。

仮止めキャップ５としては、上記実施形態のものの他、図５及び図６に示すように、平面形状が円形をしており、その円周部がナット３に結合する仮止めキャップ５を用いることもできる。このような仮止めキャップ５によれば、ボール循環チューブ４がナット３から外れようとする力に対し、円周方向にバランス良く抗することができる。

以上のように、本発明によれば、ナット及びボール循環チューブに外嵌する部品を容易に取り付けることができるボール循環チューブ及びボールねじ装置を提供することができる。

１ ボールねじ装置
２ ねじ軸
３ ナット
３ａ 円筒部
３ｂ フランジ
３ｃ 切り欠き部
４ ボール循環チューブ
４ａ、４ｂ 突起部
４ｃ、４ｄ 厚肉部
５ 仮止め用キャップ
５ａ 固定部
５ｂ 取付部
６ ボール
７ スリーブ

Claims (8)

1. 外周に螺旋状の第１転動溝が形成されたねじ軸と、内側を前記ねじ軸が通された円筒部を備え、前記円筒部の内周面に前記第１転動溝と対応した第２転動溝が形成されたナットとを有し、前記第１転動溝と前記第２転動溝とで形成された転動路内に複数のボールを収容したボールねじ装置において用いられ、
   前記転動路の離隔した２箇所を結ぶ経路を形成し、前記ボールを循環させるボール循環チューブであって、
   前記ボールねじ装置に取り付けた際に前記ねじ軸の中心軸線から径方向に最も離れた位置に配置される外端を形成する外端部が、前記中心軸線から前記外端までの距離を調整するための調整しろを備えていることを特徴とするボール循環チューブ。
2. 前記外端部は突起部であることを特徴とする請求項１に記載のボール循環チューブ。
3. 前記外端部は、他の部分よりも厚肉に形成された厚肉部であることを特徴とする請求項１に記載のボール循環チューブ。
4. 外周に螺旋状の第１転動溝が形成されたねじ軸と、
   内側を前記ねじ軸が通された円筒部を備え、前記円筒部の内周面に前記第１転動溝に対応した第２転動溝が形成されたナットと、
   前記第１転動溝と前記第２転動溝とで形成された転動路内に収容された複数のボールと、
   前記転動路の離隔した２箇所を結ぶ経路を形成し、前記ボールを循環させるボール循環チューブと、を有し、
   前記ボール循環チューブは、前記ねじ軸の中心軸線から径方向に最も離れた位置に配置される外端を形成する外端部が、前記中心軸線から前記外端までの距離を調整するための調整しろを備えていることを特徴とするボールねじ装置。
5. 前記外端部は突起部であることを特徴とする請求項４に記載のボールねじ装置。
6. 前記外端部は、他の部分よりも厚肉に形成された厚肉部であることを特徴とする請求項４に記載のボールねじ装置。
7. さらに、前記ボール循環チューブを前記ナットに固定する固定部材を有することを特徴とする請求項４ないし６のいずれか一項に記載のボールねじ装置。
8. 前記固定部材は、前記径方向で外方から前記ボール循環チューブの一部を覆う固定部と、前記固定部と一体に形成され、前記円筒部に取り付けられた取付部とを有し、
   前記固定部の前記径方向外側の表面は、前記円筒部の外周面と同一の円柱面上に配置された曲面を形成していることを特徴とする請求項７に記載のボールねじ装置。

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