JPH02138547A - ボールねじ - Google Patents

ボールねじ

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JPH02138547A
JPH02138547A JP63287782A JP28778288A JPH02138547A JP H02138547 A JPH02138547 A JP H02138547A JP 63287782 A JP63287782 A JP 63287782A JP 28778288 A JP28778288 A JP 28778288A JP H02138547 A JPH02138547 A JP H02138547A
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ball
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、回転運動と直線運動とを相互に変換可能な
ボールねじに係り、特に長尺なねじ軸を有するボールね
じの改良に関する。
［従来の技術］ モーター等により回転運動として生じた動ノ〕をＮＣマ
シン等工作機械のワーク送りや、自動生産ラインにおけ
るテーブル移動等の直線運動に変換する装置としては一
般に、ボールねじが多用されている。
このボールねじは、通常、螺旋状の転走溝が外周に設け
られたねじ軸と、この転走溝に相対面する負荷転走溝を
有する負荷域とこの負荷域の両端を連通連結する無負荷
域とからなる無限循環路とを備え、上記ねじ軸の回転に
応じてねじ軸上を移動するナツトと、上記無限循環路内
を循環してナツトの負荷転走溝とねじ軸の転走溝との間
で荷重を負荷する多数のボールとから構成されており、
その使用方法としては、第８図に示すように、ベツド等
の固定部ａ上に配設された回転軸受すによりねじ軸Ｃの
両端を回転可能に支持する一方、ナットｄにはワーク又
はテーブルｅ等を連結し、ねじ軸Ｃにモーターｆ等の動
力が伝達された際に、その回転運動をワーク又はテーブ
ルｅ等の直線運動として取出すのが一般的である。
［発明が解決しようとする課題］ ところで、この様なボールねじを用いて上述したワーク
送りやテーブル送りを行う場合にその移動距離を大きく
設定すると、ナツトの移動距離を大きくとるためにねじ
軸の長さを長尺にする必要が生じるが、ねじ軸は通常両
軸端の二点によって支持されているために、長尺化を施
すと自重による撓みが生じてしまう。そのため、ねじ軸
の長尺化は次の幾つかの問題点を有している。
第一は、ナツトが係合するワーク又はテーブルは、ボー
ルねじと別個に設けられた直線案内機構によりナツトの
移動方向にのみ移動可能に支持され、ボールねじに対し
ラジアル荷重を負荷しない構造をとっているので、ねじ
軸が撓むとねじ軸がナツトに対しラジアル荷重を負荷す
るようになり、ナツト内に内部荷重が生じてボールねじ
の寿命が短くなるという問題点である。
また、第二は、ねじ軸が回転するとその軸端に撓み方向
への繰返し荷重が作用するので、金属疲労によるねじ軸
寿命の短縮や、回転時の軸振動が生じるという問題点で
ある。
更に、第三は、ねじ軸が撓むことによりねじ軸全体の累
積リードに誤差が生じるので、精度の良いナツト移動が
得られないという問題点である。
従って、ねじ軸の長尺化に際してはその撓みの防止が精
度及び耐久性の向上を図る上で重要な課題であり、これ
に基いて幾つかの技術的提案がなされている。
その一つとしては、第７図に示すように、スイッチ操作
で上下動してねじ軸Ｃに着脱する支持柱Ｑをねじ軸Ｃ下
方に適宜間隔をおいて配設し、ナツトｄ下面側の移動方
向前方及び後方に突出した案内腕りが支持柱Ｑのねじ軸
Ｃへの＠脱を制御するリミットスイッチｉを操作し、ナ
ツトｄがねじ軸Ｃの被支持部を通過する直前に支持柱ｇ
がねじ軸Ｃから離脱してナツトｄの被支持部通過を可能
にすると共に、長尺化によるねじ軸Ｃの撓みを防止する
ようにした構造のボールねじが知られており、また、他
の例としては、ナツト取付部を固定部に対し支持するた
めの直線案内機構をナツト取付部に設け、ねじ軸の撓み
によるラジアル荷重がナツトに作用しないようにした構
造のボールねじが知られている。
上記前者のボールねじにおいては、ねじ軸の支持点間を
短くしたので上述した問題点が顕著に生じることはない
が、ナツト通過時には支持柱がねじ軸から離脱するので
、ねじ軸の撓みが長尺方向全域に渡って防止されること
はなく、ナツトの移動部位には少最ではあるが常に撓み
が生じるので、上述した問題点が完全に解消されること
はない。
また、スイッチ操作に伴い支持柱がねじ軸に着脱すると
いう複雑な機構を取入れているため、組立てに手間が係
ると共にコストアップを生じるという新たな問題点を有
していた。更に、後者のボールねじにおいては、ナツト
がラジアル方向及び逆ラジアル方向より支持を受けてい
るので、ねじ軸の撓みによるナツトへのラジアル荷重負
荷という問題点を生じることはないが、ナツトの移動部
位以外のねじ軸は撓みを生じており、ねじ軸端への繰返
し荷重の作用や累積リードの誤差という問題点は残留し
てしまう。
本発明はこの様な問題点に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、ねじ軸を長尺化した際の自重
撓みを防止して耐久性及びリード精度の大幅な向上が可
能であり、且つ、構造が簡易なボールねじを提供するこ
とにある。
Ｃ１１Ｉ題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明におけるボールねじ
は、先端に軸受部を有し適宜間隔をおいて配設された支
持柱と、この支持柱の軸受部に回転自在に支持される被
支持部を有すると共に、谷径が上記軸受部外径と略同一
である螺旋状ボール転走溝が外周に形成されたねじ軸と
、下面側に上記支持柱が通過可能な開放部が形成される
と共に、上記転走溝に相対面する負荷転走溝を有する負
荷域とこの負荷域の両端を連通連結する無負荷域とから
なる無限循環路を備え、負荷域の軸方向長さが上記軸受
部の軸方向長さよりも長尺であり、上記ねじ軸の回転に
応じてねじ軸上を移動するナツトと、上記無限循環路内
を循環しナツトの負荷転走溝とねじ軸の転走溝との間で
荷重を負荷する多数のボールとからなることを特徴とす
るものである。
この様な技術的手段において、上記支持柱としては、ね
じ軸の被支持部に環装されこれを回転可能に支持する軸
受を有するものであるならば、軸受の種類や支持柱本体
の形状等適宜設計変更して差支えなく、また、その配設
間隔としてもねじ軸の真直度が保てるように適宜設計変
更して差支えない。
また、上記ねじ軸としては、必要とされるナツトの送り
量や送り速度に応じてその長さやリードを適宜選定して
差支えないが、ナツトの負荷転走溝とねじ軸の転走溝と
の間を転走するボールが支持柱に設けられた軸受部の外
周を滑かに通過可能であり、且つ、ボールの負荷域から
の脱落を効果的に防止するために、その外周に形成され
る転走溝は谷径を軸受部外径と同一に形成するのが好ま
しい。
更に、上記ナツトとしては、支持柱の太さに応じてその
開放部の開口幅を適宜設計変更して差支えなく、上記無
限軌道としても、必要とされるナツトの軸方向推力や摺
動台の構造等に応じてその条数を適宜設計変更して差支
えない。尚、ナツトが転走溝の形成されていない支持柱
軸受部の外周を通過する際に軸方向の推力を失わないよ
うにするために、負荷転走溝が形成された領域の軸方向
長さを軸受部の軸方向長さより長尺に設定することが必
要であり、推力の著しい低下を避けるという観点からす
れば、２倍以上の値に設定することが好ましい。
［作用］ ナツト下面側に形成された開放部は、ナツトが支持柱軸
受部を通過する際の支持柱通路となる。
また、ナツト側負荷域はその軸方向長さが被支持部の長
さよりも長尺に形成されており、ナツトが被支持部を通
過する際にその推力を失うことを防止する。これら構造
上の特徴により、ナツトの移動に関係なくねじ軸を支持
柱で支持することが可能となり、ねじ軸の撓みが防止さ
れる。
［実施例］ 以下、添附図面に基いて本発明を具体的に説明する。
第１図は本発明におけるボールねじの第一実施例を示す
ものであり、機械袋［１等に固定手段である固定ボルト
２により適宜間隔をおいて配設された支持柱３と、この
支持柱３に回転可能に支持されステッピングモーター又
はサーボモーターＭにより任意の回転量を与えられるね
じ軸４と、テーブル等の移動台Ｔに固定されねじ軸４の
回転に応じて移動台Ｔを推進するナツト本体５と、この
ナツト本体５の両側面に係合する一対の側部プレート６
と、ナツト本体５の下面に係合する一対の下部プレート
７と、ナツト本体５に形成されたボール無限循環路内を
循環してねじ軸４の回転により生じる軸方向の分力を推
進力としてナツト本体５に伝達する多数のボール８とで
構成されている。
上記支持柱３は、第１図乃至第４図に示すように、頭頂
部がねじ軸４の被支持部４１を回転自在に支持する滑り
軸受を有する軸受部となる一方、底部は機械装置等の固
定部１への取付は部３１となっており、取付は部に形成
された貫通孔３５を貫通する固定ボルト２によって固定
部１へ取付けられるようになっている。そして、その軸
受部はねじ軸４の被支持部４１に両側から嵌合する軸受
メタル３２と、軸受メタル３２の外周面を覆う固定板３
３とからなっており、固定板３３を支持柱３ボディに固
定ボルト３４で固定することによりメタル軸受３２がね
じ軸４を回転可能に支持するようになっている。
また、上記ねじ軸４には、上記メタル軸受３２が嵌合す
る被支持部４１が支持柱３の配設ピッチと同一のピッチ
で、軸受３２長さと同一の長さに設けられる一方、被支
持部４１以外の場所にはボール８が転走する螺旋状の転
走溝４２がボール８半径よりも大きい曲率半径で曲面状
に形成されている。この転走溝４２は谷径が支持柱３の
軸受部外径、すなわち固定板３３の外径に等しく形成さ
れており、転走溝４２を転走してきたボール８が被支持
部４１に対し清かに突入及び離脱ができるように、且つ
被支持部４１を通過する際にナツト本体５に形成された
負荷域５５から脱落することがないように構成されてい
る。
更に、上記ナツト本体５は、ねじ軸４が貫通する貫通孔
５１とねじ軸４を支持する支持柱３が通過する開放部５
２とを有しその断面が略Ｃ形状に形成された長方形状ブ
ロックであり、その貫通孔５１内周面にはねじ軸４の転
走溝４２に相対面する四条の負荷転走ｉ＃Ｉ５３が、転
走溝４２と同様に、ボール８の曲率半径よりも大きい曲
率半径で曲面状に形成されている。そして、この負荷転
走溝５３が形成された負荷域５５は、その軸方向長さが
支持柱３の軸受部の軸方向長さの約３倍程度に設定され
ており、ナツト本体５が転走溝４１の形成されていない
軸受部の外周面を通過する際の軸方向推進力の著しい低
下が避けられる構造となっている。また、上記貫通孔５
１の上方には貫通孔５１と直交する方向に沿つて無限循
環路の一要素である無負荷転走孔５４が上記負荷転走溝
５３に対応する位置に四条形成されており、その両端開
口部は円滑なボール循環を得るために下方に向かって面
取りが施されている。
尚、符号５６は移動台の上面側から下面側に向けて貫通
する取付はボルトが係合する取付孔である。
更に、第５図に示すように、上記一対の側部プレート６
には、ボール無限循環路を構成するための無負荷転走溝
６１が四条ずつ形成されており、各無負荷転走溝６１の
上端にはナツト本体５の無負荷転走孔５４との間のボー
ル８の出入りを円滑にするための案内爪６２が設けられ
る一方、上記一対の下部プレート７には、ナツト本体５
の負荷域に出入りするボール８を案内するためのボール
旋回溝１１が四条ずつ形成されている。そして、これら
側部プレート６及び下部プレート１ビス９を用いてナツ
ト本体５にねじ結合されることによって、その無負荷転
走溝６１及びボール旋回溝７１がナツト本体５の側面及
び下面と相俟って無負荷転走域の一部を構成するもので
あり、ナツト本体負荷［５５の両端と無負荷転走孔５４
の両端とが連通連結されてボール無限循環路が形成され
るようになっている。
上記のように構成される本実施例のボールねじは、第６
図に示すように、ねじ軸４の両端を回転軸受１０によっ
て支持すると共に、その一方の端部に軸継手を介してモ
ーターＨを連結し、ナツト本体５の上面に他の直線案内
機構によって保持案内される移動台■を取りつけ、必要
とする移動台■の移動量に応じた回転歯をねじ軸４に伝
達してナツト本体５及び移動台■を推進して使用される
。
このとき、ねじ軸４はその必要とされる長さに応じて支
持柱３の配設本数を適宜決定して良く、上記したナツト
本体５の構造により支持柱３の配設に関係なくナツト本
体５がねじ軸４全長に渡って移動可能となる。
従って、本実施例のボールねじにおいては、ねじ軸４の
撓みに起因するリード誤差の発生やナツト本体５へのラ
ジアル荷重負荷等が防止され、高精度のナツト運動が得
られると共にその耐久性が向上するものである。
Ｅ発明の効果Ｊ 以上説明してきたように、本発明のボールねじによれば
、ねじ軸を長尺化した際の問題点とされていたねじ軸の
自重たわみを解消することができ、リード精度が確保さ
れて高精度のナツト運動を得られると共に、ナツトへの
ラジアル荷重の負荷及びねじ軸軸端への繰返し荷重の作
用が防止されてその耐久性の向上を図ることができる。
また、簡易な構造でナツトが支持柱に支持された被支持
部を通過可能であり、ねじ軸全長に渡って上記効果を得
られると共に、組立ての容易化及びコストダウンを図る
ことができる。
更に、支持柱の軸受部において軸継手を用いずにねじ軸
を継足すことが可能となり、超長尺のボールねじを設計
することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明におけるボールねじの第一実施例を示す
概略図、第２図は第一実施例に係るボールねじの概略断
面図、第３図は第１図のＡ−Ａ断面図、第４図は支持柱
に設けられた軸受部のねじ軸への嵌合状態を示す分解斜
視図、第５図はボール無限循環路の形成状態及びナツト
の組立てを示す分解斜視図、第６図は第一実施例に係る
ボールねじの使用例を示す概略図、第７図はねじ軸の長
尺化に際して従来用いられていた技術的対策を示す概略
図、第８図は通常のボールねじの使用例を示す概略図で
ある。 〔符号の説明〕 １：固定部　　　　　３ ４：ねじ軸　　　　　５ ６：側部プレート　　　１ ８：ボール　　　　　４１ ４２：転走溝　　　　　５３ ５５：負荷域　　　　　下 Ｍ：モーター

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 先端に軸受部を有し適宜間隔をおいて配設された支持柱
    と、この支持柱の軸受部に回転自在に支持される被支持
    部を有すると共に、谷径が上記軸受部外径と略同一であ
    る螺旋状ボール転走溝が外周に形成されたねじ軸と、下
    面側に上記支持柱が通過可能な開放部が形成される共に
    、上記転走溝に相対面する負荷転走溝を有する負荷域と
    この負荷域の両端を連通連結する無負荷域とからなる無
    限循環路を備え、負荷域の軸方向長さが上記軸受部の軸
    方向長さより長尺であり、上記ねじ軸の回転に応じてね
    じ軸上を移動するナットと、上記無限循環路内を循環し
    ナットの負荷転走溝とねじ軸の転走溝との間で荷重を負
    荷する多数のボールとからなることを特徴とするボール
    ねじ。
JP63287782A 1988-11-16 1988-11-16 ボールねじ Expired - Fee Related JPH0694896B2 (ja)

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