JP6569292B2 - ボールねじ - Google Patents

Description

本発明は、ボールねじに係り、特に、ダブルナット方式のボールねじの予圧技術に関する。

ダブルナット方式のボールねじとして、例えば特許文献１に記載の技術が開示されている。同文献記載のボールねじは、ねじ軸と、ねじ軸が貫通する二つのナットとを有する。二つのナット同士の間には、間座が介装されて定位置予圧により予圧が付与されている。

特開２００９−２０４１４１号公報

しかしながら、特許文献１に記載のボールねじは、間座を介装して定位置予圧により予圧を付与しているので、使用によって転動路やボールが摩耗して予圧が抜けると、剛性不足により加工精度が低下するという問題がある。
このような問題は、オーバーサイズボール予圧により定位置予圧が付与されるボールねじであっても同様である。そのため、これらのボールねじを備える工作機械では、予圧抜けによる剛性不足により加工精度が低下するので、機械を停止せざるを得ない状態になり、新たなボールねじを手配してボールねじの交換作業が必要であった。

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、使用による摩耗で定位置予圧による予圧が低下した場合であっても、予圧抜けを自動的に防止または抑制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、本発明の一態様に係るボールねじは、ねじ軸と、前記ねじ軸が貫通する二つのナットと、前記二つのナットと前記ねじ軸との間の転動路に介装される複数のボールとを備えるダブルナット方式のボールねじであって、前記二つのナットは、各転動路の画成空間よりも大径のボールが介装されて個々にオーバーサイズボール予圧が付与されるとともに、前記二つのナットのうち、少なくとも一方のナットに、前記二つのナット相互を離隔させる方向に押圧力を付与して定圧予圧を与える定圧予圧付与機構を備え、前記定圧予圧付与機構は、一方のナットに、前記ねじ軸の軸線に沿って貫通形成された貫通孔と、該貫通孔と同軸に他方のナットとは反対側の端面に設けられた雌ねじと、前記貫通孔に内蔵されるばねと、前記ばねを押圧するように前記雌ねじに螺合される押しねじと、を有することを特徴とする。

本発明の一態様に係るボールねじによれば、二つのナットは、個々にオーバーサイズボール予圧（定位置予圧）が付与されているので、使用初期には、オーバーサイズボール予圧により所期の剛性を得ることができる。
そして、本発明の一態様に係るボールねじによれば、その後、使用により転動路やボールが摩耗して予圧が低下した場合でも、その摩耗量に対して、少なくとも一方のナットに設けられた定圧予圧付与機構により、二つのナット相互を離隔させる方向に押圧力を付与して定圧予圧を与えることができるので、定圧予圧により自動的に予圧を付与することができる。

よって、本発明の一態様に係るボールねじによれば、使用による摩耗で定位置予圧による予圧の低下が生じた場合であっても、内蔵された定圧予圧付与機構により予圧を復活可能である。

そして、本発明の一態様に係るボールねじによれば、貫通孔がナット端面まで貫通しているので、ダブルナット方式のボールねじをオーバーサイズボール予圧により組み立てた後に、ばねおよび押しねじを組み付けて定圧予圧付与機構を構成できる。また、押しねじが螺合される雌ねじが、他方のナットとは反対側の端面に設けられているので、軸方向からばねの押圧力を調整できる。

上述のように、本発明によれば、使用による摩耗で定位置予圧による予圧が低下した場合であっても、内蔵された定圧予圧付与機構により定圧予圧に移行できるので、予圧抜けを自動的に防止または抑制することができる。

本発明の一態様に係るボールねじの一実施形態を示す平面図であり、同図では、一部を破断して図示している。 図１のＺ−Ｚ断面図である。 本発明の一態様に係るボールねじの他の実施形態を示す平面図である。

以下、本発明の一態様に係るボールねじの一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。

このボールねじは、ダブルナット方式のボールねじであって、図１に示すように、ねじ軸１０と、ねじ軸１０が貫通する二つのナット２０Ａ、２０Ｂとを有する。二つのナット２０Ａ、２０Ｂは、第一ナット２０Ａがフランジを有しない円筒状であり、第二ナット２０Ｂは円環状のフランジ２５を有している。
図２に第一ナット２０Ａの循環回路部分の縦断面を示す。なお、循環回路の構成は、上記二つのナット２０Ａ、２０Ｂともに同様なので、第二ナット２０Ｂについては、循環回路の図示および説明を省略する。

同図に示すように、ねじ軸１０の外周面には、螺旋状のねじ溝１１が形成され、第一ナット２０Ａの内周面には、ねじ軸１０のねじ溝１１に対向する螺旋状のねじ溝２１が形成されている。各ねじ溝１１、２１は、ゴシックアーチ形状に形成されている。これらねじ溝１１、２１により螺旋状の転動路４０が設けられ、その転動路４０に複数のボール３０が転動自在に介装されている。

本実施形態では、第一ナット２０Ａには、転動路４０が二条構成され、各転動路４０内に、各転動路４０の画成空間よりも僅かに大きな径のボール３０を介装して、ボール３０を転動路４０に４点接触させてオーバーサイズボール予圧により予圧を与えている。
各転動路４０には、ボール循環通路を有するリターンチューブ５０が設けられている。リターンチューブ５０は、ナット外周面に形成された平面部に固定金具６０で固定されている。これにより、第一ナット２０Ａに、ボール３０を無限循環させる循環回路が構成される。つまり、循環回路は、転動する複数のボール３０が、転動路４０の一方の端部まで移動した後にリターンチューブ５０に掬い上げられ、リターンチューブ５０内のボール循環通路を通って反対側の端部に移動し、他方の端部から再び転動路４０に戻るようになっている。

ここで、図１に戻り、本実施形態では、二つのナット２０Ａ、２０Ｂのうち、一方の第二ナット２０Ｂに円筒コイルばね１を内蔵しており、この円筒コイルばね１により、二つのナット２０Ａ、２０Ｂ相互を離隔させる方向に押圧力を付与して定圧予圧を与える定圧予圧付与機構が構成されている。
詳しくは、本実施形態では、定圧予圧付与機構として、第二ナット２０Ｂには、円筒状部分の肉厚部であって上記循環回路とは干渉しない位置に、貫通孔２４と雌ねじ２２とが形成されている。

貫通孔２４は、ねじ軸１０の軸方向に沿って貫通形成されている。また、雌ねじ２２は、貫通孔２４と同軸に第一ナット２０Ａとは反対側の端面２０ｆに設けられている。そして、貫通孔２４には、上記円筒コイルばね１が内蔵され、雌ねじ２２には、円筒コイルばね１を第一ナット２０Ａの端面２０ｔに向けて押圧する押しねじ２が螺合されている。本実施形態では、この構成を有する定圧予圧付与機構が、周方向に離隔して複数箇所（例えば、周方向に１８０度離隔した位置の二箇所）に設けられている。

次に、本実施形態のボールねじの作用効果について説明する。
本実施形態のボールねじでは、上記二つのナット２０Ａ、２０Ｂにオーバーサイズボール予圧により予圧を与えた後、二つのナット２０Ａ、２０Ｂ相互を、不図示の回り止めキー等の周知の連結部材を用いてナット相互の連結位置を保持する。
その後、各定圧予圧付与機構を組み付ける。つまり、本実施形態では、第二ナット２０Ｂのフランジ２５側の端面２０ｆから貫通孔２４に沿って円筒コイルばね１を組み込み、次いで、円筒コイルばね１を圧縮しつつ、第二ナット２０Ｂの端面２０ｆの開口部に形成された雌ねじ２２に押しねじ２を締め込む。円筒コイルばね１の押圧力を所期の押圧力となるように調整してその押圧状態を押しねじ２で保持する。

これにより、本実施形態のボールねじは、使用による摩耗で、二つのナット２０Ａ、２０Ｂのオーバーサイズボール予圧による予圧低下が生じた場合であっても、第二ナット２０Ｂに内蔵された定圧予圧付与機構によって定圧予圧を与えて予圧を復活させることができる。
すなわち、本実施形態のボールねじによれば、二つのナット２０Ａ、２０Ｂは、個々にオーバーサイズボール予圧が付与されているので、使用初期には、オーバーサイズボール予圧により所期の剛性を得ることができる。その後、使用による各転動路４０やボール３０等の摩耗でオーバーサイズボール予圧による予圧が低下した場合、その摩耗量に応じて、第二ナット２０Ｂに内蔵された円筒コイルばね１により、二つのナット２０Ａ、２０Ｂ相互を離隔させる方向に押圧力が付与されるため、定圧予圧を与えることができる。

したがって、使用による摩耗でオーバーサイズボール予圧（定位置予圧）による予圧の低下が生じた場合であっても、定圧予圧付与機構が、内蔵された円筒コイルばね１による付勢力によって自動的に予圧を付与し、予圧を復活させることができる。
このように、本実施形態のボールねじによれば、二つのナット２０Ａ、２０Ｂのオーバーサイズボール予圧に加えて、更に、予圧を復活させる定圧予圧付与機構をナット２０Ｂに内蔵しているので、予圧が抜けたボールねじの交換が必要になる時期を延長することができる。これにより、通常であれば予圧抜けで交換を要するべきボールねじを予圧抜けさせることなく継続使用できる。

また、新たなボールねじに交換するまでの期間を延長できるので、工作機械等の機械を停止する時間を短くすることができる。そのため、生産性の低下を可及的に抑えることができる。さらに、内蔵した円筒コイルばね１の押圧力を押しねじ２で調整することにより、更なる延命処置をとることができる。よって、機械メーカや生産現場は、ボールねじの予備ストックを持つ必要がなくなり、在庫コストを削減することができる。

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、フランジ２５を有する第二ナット２０Ｂに、定圧予圧付与機構を設けた例で説明したが、これに限定されず、例えば図３に他の実施形態を示すように、フランジを有しない第一ナット２０Ａ側に、上記実施形態同様に、定圧予圧付与機構として円筒コイルばね１および押しねじ２を設けて予圧復活機能をもたせてもよい。また、いずれか一方のナットに限らず、二つのナット２０Ａ、２０Ｂの双方に定圧予圧付与機構を設けて予圧復活機能をもたせてもよい。

すなわち、図３に示す他の実施形態では、定圧予圧付与機構として、第一ナット２０Ａに、円筒状部分の肉厚部であって循環回路とは干渉しない位置に、貫通孔２４と雌ねじ２２とが形成されている。貫通孔２４は、ねじ軸１０の軸方向に沿って貫通形成され、雌ねじ２２は、貫通孔２４と同軸に第二ナット２０Ｂとは反対側の端面２０ｒに設けられている。そして、貫通孔２４には、円筒コイルばね１が内蔵され、雌ねじ２２には、円筒コイルばね１を第二ナット２０Ｂの端面２０ｍに向けて押圧する押しねじ２が螺合されている。本実施形態では、この構成を有する定圧予圧付与機構が、周方向に離隔して複数箇所（例えば、周方向に１８０度離隔した位置の二箇所）に設けられている。このような構成であっても、使用による摩耗で定位置予圧による予圧が低下した場合に、第一ナット２０Ａに内蔵された定圧予圧付与機構により定圧予圧に移行できるので、予圧抜けを自動的に防止または抑制することができる。

１ 円筒コイルばね（ばね）
２ 押しねじ
１０ ねじ軸
１１ （ねじ軸の）ねじ溝
２０Ａ 第一ナット
２０Ｂ 第二ナット
２１ （ナットの）ねじ溝
２２ 雌ねじ
２４ 貫通孔
２５ フランジ
３０ ボール
４０ 転動路
５０ リターンチューブ
６０ 固定金具

Claims (3)

1. ねじ軸と、前記ねじ軸が貫通する二つのナットと、前記二つのナットと前記ねじ軸との間の転動路に介装される複数のボールとを備えるダブルナット方式のボールねじであって、
   前記二つのナットは、各転動路の画成空間よりも大径のボールが介装されて個々にオーバーサイズボール予圧が付与されるとともに、
   前記二つのナットのうち、少なくとも一方のナットに、前記二つのナット相互を離隔させる方向に押圧力を付与して定圧予圧を与える定圧予圧付与機構を備え、
   前記定圧予圧付与機構は、一方のナットに、前記ねじ軸の軸線に沿って貫通形成された貫通孔と、該貫通孔と同軸に他方のナットとは反対側の端面に設けられた雌ねじと、前記貫通孔に内蔵されるばねと、前記ばねを押圧するように前記雌ねじに螺合される押しねじと、を有することを特徴とするボールねじ。
2. 前記定圧予圧付与機構は、前記二つのナットのうち、フランジを有するナットに内蔵されている請求項１に記載のボールねじ。
3. 前記定圧予圧付与機構は、前記二つのナットのうち、フランジを有しないナットに内蔵されている請求項１に記載のボールねじ。

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