JPH0246347A - ボールスクリュー - Google Patents

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〕 本発明は、新型のボールスクリューに関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕高精度
と低摩擦が必要なときに、ボールスクリューが使用され
る。ボールスクリューは、例えば初期抵抗が小さく潤滑
油が最小でよいという別の利点を有する。しかしながら
、ポールスクリューは多くの欠点を有しており、その最
大のものは、多くの用途において速度（スクリューの回
転）が限定されていることである。又、ナツトが端部の
ストップで動かなくなる恐れがある。ボールスフＩＪが
（例えば西独特許２，２３１，５４１　Ａｌに示されて
いるように）ボールケイジを備えた形式のものである場
合には、ボールケイジの設計に際して非常な困難がある
。即ち、ボールスクリューが最適に作動し最大の力を伝
達することができるように、全てのボールがスクリュー
のねじのフランクに同時に当たるようにしなければなら
ない。

〔課題を解決するための手段〕

上述の課題を解決するために、本発明は、従来技術のも
のよりも実質的に大きな速度で作動することができスク
リューを約１１００００ｒｐで回転させることができる
ボールケイジを備えたボールスクリューを提供する。本
発明のナツトの設計によって、端部分でナツトが支持す
る力を、公知の型のボールスクリューと比較して実質的
に減少させることができる。

〔実施例〕

スクリューは参照符号１で示されており、これは通常、
回転することができる１つ以上のねじ２を有する。図面
には全てのねじは示されておらずボールレスクリニーの
一部だけが示されている。

第１図乃至第４図では、ボールスクリューのナツトが全
体として参照符号３で示されており、このナツトは、レ
ースウェイリング４と、これと同心に配置されたナツト
スリーブ５とからなる。第１図に示す例は、端部に雌ね
じ６を備えたナツトスリーブ５を有する。端リング即ち
支持リング７は周面に対応するねじを備えており、図面
から明らかなように、ナツトスリーブ３の端部にねじ込
まれている。それぞれの支持リング７の内方に向いた端
面は、ボールレース８を有する。レースウェイリング４
のそれぞれの端面には又、ボールレース９が設けられて
いる。レースウェイリング４がナツトスリーブ５の中で
自由に回転するように、ボールレース８と９との間には
ベアリングボール１０が配置されている。

レースウェイリング４は、スクリ５−１の軸線１１と垂
直なレースウェイリングの内側に延びた平行な溝１２を
有する。図示した例では、これらのａ１２は、ボールス
クリューのボール１３を受け入れるため、スクリュー１
のねじ２の輪郭に実質的に対応した輪郭を有する。装置
の作動（スクリュー１の回転）に際して、ナツトの軸線
方向の正確な移動を達成するためには、ボール１３がス
クリューの回転運動とともにころがらないようにボール
ケイジ２１を設計しなければならず、ボールケイジは、
例えば取り付けリング２２を介して支持リング７でナツ
トに固定されている。

第１図の左側に示す例では、ボールレース８の外半部と
ボールレース９の内半部の輪郭は、（第１図の左側に明
瞭に示されているように）中心がスクリューｌの軸線１
１上の０であり半径がＲ及びｒである円のセクターによ
って作り出される。

ボールレース８．９のこの輪郭のため、レースウェイリ
ング４はアップセット運動の成る自由度、従ってレース
ウェイリング自体をスクリュ−２１こ正確に適合させる
ことができる。第１図の右側には、この運動自由度を得
るために別の方法が示されている。ボールレース８は普
通の断面形状を有し、ボールレース９だけが、中心が０
の円のセクターによって作られる輪郭を有する。これら
の解決策の一方がボールスクリューに使用される。

第２図には本発明の第２実施例が示されているが、原則
として第１実施例との唯一の相違は、レースウェイリン
グが２つの部分１４に分割されており２つの部分の間に
は図示した距離がおいていることである。これは、ねじ
によってナツトスリーブ５と協同するそれぞれの支持リ
ング７を回転させることによって、レースウェイリング
１４の一方或いは両方をナツト３の内部の方ヘセットす
ることができることを意味する。このことは、ボール１
３が、ボールスクリューの遊び全てを完全に除去したス
クリユーねじｌのフランクに幾分強固にセットされるこ
とを意味する。何故ならば、ボール１３は、これが周囲
方向に移動しないようにボールケイジ２１によって同時
に適所に保持されるからである。レースウェイリングが
（一方の面でだけナツトスリーブに各々取り付けられた
）２つの部分１４に分割されているので、レースウェイ
リングの部分１４の前記アップセット運動の可能性が自
動的に得られる。

第２図に示す例では、ボールケイジ２１を、ナツト３に
各々取り付けられた２つの部分に分割することができ、
このことは、互いに軸線方向に調節されるレースウェイ
リング１４が力を吸収する際協同し１つののボールケイ
ジの場合よりも良好なバランスを提供する。

第３図は本発明の第３実施例を示し、この実施例では、
レースウェイリングは、互いに向かい合う端面に設けら
れたボールレース１６を各々有する２つの部分に分割さ
れている。ナツト３も又、半径方向の平面において２つ
の部分１７に分割されている。ナツトの部分１７は、互
いにねじ込まれ適当な手段（図示せず）、例えばロック
ねじ、ねじ付きの雄雌部材１８によって調節された位置
に係止されている。ナツト要素１７は、互いに向かい合
う端面にボールレース１９を各々有する。

レースウェイリングの部分１５は、ベアリングボール２
０によってナツトスリーブ１７に回転可能に取り付けら
れている。又、この実施例では、ボールケイジ２１を、
ナツト３に取り付けられた部分を各々もつ２つの部分（
図示せず）で作ることが出来る。

上述の実施例に関連して、ベアリングボール１０．２０
は、半径方向の平面に規則正しく分布され、好適には、
例えば成る種のボールケイジ（図示せず）によって案内
される。

第４図に示されているように、例えば２つの隣接する部
分２３がボール１３のための溝１２を形成するように、
レースウェイリングを本発明の２つの部分よりも多くの
部分に分割することができる。ボールケイジ２１を１つ
の部品で作り、例えばナツト３のベアリングリング７に
固定するのが好ましい。第４図の左側に示されているよ
うに、レースウェイリングが端面２４で互いに当接する
ように寸法決めされている場合には、各半径方向の平面
においてボール１３から得られる軸線方向の力は部分２
３を介してナツトスリーブ５に伝達される。レースウェ
イリングの部分が幅に関して十分に寸法決めされていな
い状態が、第４図の右側に示されている。従って、隣接
する部分２３の端面２４間に遊び２５がある。この場合
に、前記軸線方向の力は、ボール及びリング部分を介し
てナツトスリーブ５に伝達される。

それぞれの部分のリングの端面の溝部分１２゛によって
形成された溝１２でレースウェイリングを幾つかの部分
リング２３に分割することによって、製造及び取付けは
かなり簡素化される。従って、種々の力用の“ビルディ
ング　セット”（ｂｕｉｌｄｉｎｇ　　５ｅｔｓ）の形
態で本発明のボールスクリューを製造し販売することが
できる。

第４図の右側の部分から明らかなように、レースウェイ
リングの少なくとも最外部分の端面に溝部分１２′を配
置することによって、ベアリングボール１０を省略し対
応する溝部分１２’をもつ支持リング７′を提供するこ
とが可能である。

第５図では、ボールスクリューのナツトは全体として参
照符号３で示されており、このナツトは２つの部分にそ
れぞれ形成されたナツトスリーブ１０４と１０５とから
なり、このスリーブには、端部分に雌ねじ６が設けられ
ている。端リング、即ち支持リング７には、外側に対応
するねじが設けられてあり、この端リングは、第５図か
ら明らかなように、ナツトスリーブ１０４．１０５の端
部分にねじ込まれる。それぞれの支持リング７の内方に
向いた端面はレースウェイ８を有する。図示した例では
、ナツト３は、互いに離された４つのレースウェイリン
グ１０９．１０９′をさらに含み、一番外側のレースウ
ェイリングには、端面にボールレース１１０が各々設け
られている。レースウェイリング１０９がナツトスリー
ブ１０４．１０５に回転可能に取りつけられるように、
ボールレース８と１１０との間にベアリングボールｌＯ
が配置されている。

互いに向かい合うレースウェイリング１０９．１０９′
の側にボールレース１１２が形成されており、これらの
レースウェイリングはスクリュー１の軸線と垂直に延び
た対の溝を形成する。ボールスクリューのボール１３は
、これらの溝の中に受け入れられる。さらに、ボールス
クリューは、図示した例では、互いに離れた３つの部分
１１４．１１５．１１６からなるボールケイジ、即ち、
ボールの各列について別々のボールケイジを有する。

装置の作動（スクリューの回転）の際、ナツトの軸線方
向の正確な移動を達成するために、それぞれのボールケ
イジ１１４．１１５．１１６は、ボール１３がスクリュ
ーの回転運動の際ナツトのボールレースに沿って回転し
ないようになっており、従って、ボールケイジは、後述
のようにナツト３に固定されている。

原則として、ボールケイジ１１４は、内側にボールの数
に対応する凹部１１７が設けられたリングの形態を有す
る。ボールケイジを製造するのは容易であり、凹部１１
７を、例えば、同様に位置する凹部１１７の縁部１２２
及び／又は１２３間のピッチ（第６図）と同程度の公差
のリングに仕上げることができる。１１４で示されてい
るボールケイジと同様に作られるポールケイジ１１５．
１１６は又、原則として各々１つのリングによって形成
され、このリングの内側には、ボール１３の数に対応す
る凹部１１７が形成されている。ボールケイジ１１５（
１１６も同様）の外縁には、軸線方向に向いたフランジ
１１８が配列され、このフランジは、これの内側及び隣
接するボールケイジ１１５−１１４−１１６間にレース
ウェイリング１０９′を自由に受け入れることができる
ような長さを有する。図示した例では、７ランジ１１８
の自由縁部は、中間のボールケイジ１１４に当接する。

ボールケイジ１１４に関するポールケイジ１１５．１１
６の公差も上述の公差と同様である。

第５図から明らかなように、雌雄部材のねじ１１９を介
して雌雄部材によってそれぞれ、ナツトスリーブの部分
１０４．１０５を軸線方向にねじ込むことができる。参
照符号１２０は、外側の支持リング７のための係止スク
リューを示している。

上述のようなナツトの実施例（特に、ボールケイジ１１
４．１１５．１１６）によって、取り付けの際、簡単な
方法で、ボール１３の全てをスクリューねじのフランク
と均一に接触させることが可能である。取り付け時に、
即ち、スクリュー１を囲む場所でナツト３とボール列及
びボールケイジを結合した後であってナツトスリーブの
部分１０４．１０５を互いに締めつける前に、そしてス
クリューケイジ１１４．１１５．１１６がナツト３の中
で回転可能である際、支持リング７がナツトされ、ボー
ル１３は、レースウェイリング１０９．１０９′の作用
によって、半径方向内方にスクリ５−１のねじに押し込
まれる。かくして、各列のボールは軸線方向に移動する
が、周辺方向で移動することによってスクリューねじに
順応する。これは、ボール列のボールレース１１４．１
１５．１１６のそれぞれがナツトの中を移動するのが避
けられないからである。支持リング７、ベアリングボー
ル１１１及びレースウェイリング１０９．１０９′によ
ってスクリューに対する所望のセツティング力がボール
１３において達成すれ、例えばボール間の遊びの自由度
を与えるとき、ナツトスリーブの部分１０４．１０５が
締めつけられ、ボールケイジ１１４．１１５．１１６は
、第５図に明瞭に示されているように、肩１２１によっ
て部分１０４．１０５間にクランプされることによって
、入れ込み位置に自動的に係止される。

ナツト部材１０４．１０５を締めっける際、同じピッチ
のねじ６．１１９を有しリング７を空隙に固定すること
によって、締め付け時に、前記所望のセツティング力を
不変状態に維持することができる。適当な係止手段（図
示せず）によって、ナツトスリーブの部分１０４．１０
５を互いに係止することができる。

かくして、装置の高精度を達成するためには、本発明の
助けによって、製造においてスクリューの高精度を確保
することだけが必要である。取り付けに際して、装置の
他の部分は、上述のようにスクリューねじに順応する。

ナツトのボールは全て等しい力を受け入れたり伝達した
りし、スクリューとナツトとの間の力は最適な方法で伝
達される。このことは、過負荷が避けられ、従って、局
部的に不均一な大きさの力を考慮しなければならない場
合よりも装置をより小さく寸法決めすることができるこ
とを意味する。本発明のナツトによってスクリューのピ
ッチの誤差を吸収し除去することが可能である。本発明
のナツトは又、製造時の低精度の直径により互いに合致
しない直径を有するスクリューに対しても最適な力で伝
達される。

さらに、勿論、３つ以上のボールの列を、ボールケイジ
（勿論、レースウェイリング１０９．１０９′と同様）
の対応するより多くの数について配置することができる
ことを理解すべきである。

勿論、上述の方法以外の方法で、ナツトスリーブの部分
１０４．１０５を取り付け互いに係止することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はボールスクリューの実施例の略図、第２図は本
発明の第２実施例を示す図、第３図は本発明の第３実施
例を示す図、第４図は本発明の第４実施例を示す図、第
５図は本発明の第５実施例を示す図、第６図は平面に広
げられたスクリューのねじを示す図である。 ＦＩ６．６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）スクリュー（１）と協同作用し且つらせんねじ（
   ２）の中に延びたボール（１３）は、スクリュー（１）
   と同心に配置されたレースウェイリング（４；１４；１
   ５；２３；１０９；１０９′）の平行な溝（１２；１２
   ′；１１２）の中に延びており、前記溝（１２、１２′
   、１１２）はスクリューの軸線（１１）と垂直に延びて
   おり、前記レースウェイリングは、これと同心に配置さ
   れたナット要素（３；１０４、１０５）の中に回転自在
   に取り付けられており、ボール（１３）は、スクリュー
   （１）とレースウェイリング（４、１４、１５）との間
   に配置され且つナット要素（３）に取り付けられたボー
   ルケイジ（２１、１１４、１１５）の中に受け入れられ
   ていることを特徴とするボールスクリュー。（２）レー
   スウェイリング（４、１４、１５）は、ボールレース（
   ８、１９；９、１６；８、１１０）の中に配置されたベ
   アリングボール（１０、２０）及びレースウェイリング
   によってナット要素（３）の中に軸線方向に不動に設け
   られていることを特徴とする請求項（１）記載のボール
   スクリュー。 （３）レースウェイリングは、スクリューの軸線（１１
   ）と垂直な平面に沿って２つの部分（１４）に分割され
   ており、各々の部分は、互いに遠去かる方に向いたレー
   スウェイリングの部分（１４）の端面に置かれたボール
   レース（９）に配置されている支持リング（１０）によ
   って取り付けられていることを特徴とする請求項（２）
   記載のボールスクリュー。 （４）ナット要素（３）の中に置かれたボール要素（８
   ）はスクリュー（１）の軸線方向に移動可能であり、ベ
   アリングボール（１０）をレースウェイリングの部分（
   １４）のそれぞれのレース（９）にセットすることがで
   きることを特徴とする請求項（３）記載のボールスクリ
   ュー。 （５）レースウェイリングはスクリューの軸線（１１）
   と垂直な平面に沿って２つの部分（１５）に分割されて
   おり、互いに向かい合うレースウェイリングの部分（１
   ５）の端部は、ベアリングボール（２０）がナット要素
   （３）のボールレース（１９）の中をころがるため、分
   割された共通のレースウェイ（１６）を有することを特
   徴とする請求項（２）記載のボールスクリュー。 （６）レースウェイの溝（１２；１２′；１１２）のピ
   ッチは、スクリューのねじ（２）のピッチと等しいこと
   を特徴とする請求項（１）乃至（５）のいずれかに記載
   のボールスクリュー。 （７）レースウェイの溝（１２；１２′；１１２）のピ
   ッチは、スクリューのねじ（２）のピッチと異なること
   を特徴とする請求項（１）乃至（５）のいずれかに記載
   のボールスクリュー。 （８）レースウェイリングは多くの部分（２３；１０９
   、１０９′）に分割されており、これらの部分には、互
   いに向かい合う側に溝部分 （１２′、１１２）が各々設けられており、この溝部分
   は、隣接する部分（２３；１０９、１０９′）とともに
   、レースウェイリングの溝の１つを形成することを特徴
   とする請求項（１）又は（２）に記載のボールスクリュ
   ー。 （９）レースウェイリングの部分（１０９、１０９′）
   は、ナット要素（３）に回転自由に取り付けられており
   、溝の中のボール（１３）のための別々のボールケイジ
   （１１４、１１５、１１６）は、各ボール溝に対して２
   つの隣接するレースウェイリングの部分（１０９、１０
   ９′）の間に配置されており、ボールケイジ（１１４、
   １１５、１１６）は、互いに、ボールスクリューの取り
   付け時に回転可能に調節された位置にナット要素（３）
   を回転可能に調節でき且つ係止可能であることを特徴と
   する請求項（８）に記載のボールスクリュー。 （１０）それぞれのボールケイジ（１１４、１１５、１
   １６）は、ボール溝の中のボール（１３）の数に対応す
   る多くの凹部をもつリングの形態を有することを特徴と
   する請求項（９）記載のボールスクリュー。 （１１）周囲に同様に置かれた凹部の縁部（１２２、１
   ２３）の間のピッチは等しいことを特徴とする請求項（
   １０）記載のボールスクリュー。 （１２）ボールケイジ（１０９、１０９′）は、ナット
   要素（３）とボールケイジ（１１５、１１６）との間及
   びこれらのボールケイジ間（１１５、１１４、１１６）
   に、クランプ作用によって回転可能に調節された位置に
   係止されていることを特徴とする請求項（１０）又は（
   １１）に記載のボールスクリュー。 （１３）ナット要素は、互いに軸線方向にねじ込まれた
   ２つの部分（１０４、１０５）からなり、これらの部分
   は、他方の部分のストップと向かい合う内ストップ（１
   ２１）を各々有し、ボールケイジ（１１４、１１５、１
   １６）は、前記取り付けに際してストップ（１２１）間
   にクランプされるように寸法決めされていることを特徴
   とする請求項（１０）乃至（１２）のいずれかに記載の
   ボールスクリュー。 （１４）レースウェイリング（４）の少なくともボール
   レース（９）には、円のセクターによって作られる輪郭
   が形成され、前記円の中心は、スクリューの軸線（１１
   ）上であってこの軸線と垂直且つ中央でナット要素を分
   割する平面内に置かれていることを特徴とする請求項（
   １）乃至（１３）のいずれかに記載のボールスクリュー
   。