JPH03121341A - ボールねじアセンブリ - 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、ねじ長手に沿い各限度間で軸線方向に動く移
動ナツトにはまるようにしたｆｆｄ長いねじを持つボー
ルねしアセンブリに関する。

典型的なボールねじアセンブリは、１対の組合うつる巻
形ねじ及びナツトみぞを協働させ、組合うみぞを介して
つる巻形径路に沿って動く複数個の転勤ボールを受入れ
るようにしである。各ボールはナツト内に軸線方向に含
まれる。各ボールは、その移動サイクルの終りに、ナツ
トの一端部からその反対側端部の始動点までボールを移
動させるように位置させた戻り管に入る。

ボールねじシステムが約９０％の有効性を持つ（比較に
よるとアクタねじナツトシステムはわずかに３０％の有
効性しかない）程度まで、高い精度を必要とす環境では
、一般にボールねじが利用される。たとえばボールねじ
は、ｘ−ｙテーブル位置決め、工業用運動制御及び種種
のアクチュエータのシスタムに使われる。ボールねしは
又、エネルギー及び重量の管理を必要とする種種の用途
たとえば航空機及びミサイルのフラップ及びその他の制
御面の作動に利用される。

しかし従来のボールねじアセンブリｔｉ’Ｉ遣の主な障
害は、ボール戻り管システムの効率に関連する。

今日利用できるボール戻り管構造は、これ等の管をナツ
トの一端部からボールを接線方向に取上げこれ等のボー
ルを反対側端部に戻すように位置させであるが、これ等
の管がボールを最も有効に収集するようには位置させて
ない程度に妥協したものである。各ボールは、みぞから
戻り管に又その逆に移動する際に移動径路を急激に変化
させる必要がある。このようにして生ずる効率低下は不
必要な騒音及び熱に変わる。このことは、各ボールがそ
の移動するみぞに対し圧縮荷重のもとにある予荷重を加
えたボールねじアセンブリに特有の問題である。

［発明の要約］ 本発明は、現用のボール戻りシステムの固有の不具合を
補正する簡単安価な解決法を提供するものである。本発
明は、ナツト及び戻り管の構造だけを変えるが、ボール
又はねじのいずれも変更を必要としない。

ナツトでは各ボール戻り穴は、このナツト内のみぞのつ
る巻角に平行な向きにしである。これ等の穴は組合うみ
ぞに前もって接していて、このような機能が保持される
。

管に関しては本発明の好適な実施例は、それぞれ大脚及
び小脚から成る２個の各別の互いに同じ管状部材を備え
ている。この場合大脚は、ナツトの外部に沿い軸線方向
に互いに整合し端部と端部とが互いに係合する関係に向
きを定めである。小脚は、各管端部に対し端ぐりを形成
したナツトの各穴内に延びている。各小脚がつる巻角に
平行な向きにした各式にはまり確実に係合する程度まで
、各小脚も又ナツトみぞのつる巻角に平行な向きにしで
あるのは明らかである。このようにして得られる管構造
によりボールの移動径路の急激な方向変化を防ぎ、従っ
て騒音及び熱が減少する。このようにして−層高いボー
ルねしシスタム効率が最終的に得られる。

［実施例］ 実施例について図面を参照して説明すると、第１図、第
２図、第３図及び第４図は本発明の背景となる従来例を
示す。初めに第１図に示すように従来のボールねしアセ
ンブリ１０は、一部を示した軸線方向に延びる細長いね
じ１２を備えている。

ねじｆ２は、連続したつる巻形丘部１６により連続した
つる巻みぞ１４を仕切っである。ナツト１８はねじ１２
に沿い軸線方向に動くようにしである。ナツト１８は、
内部組合いつる巻みぞ２０を形成し普通のアクチュエー
タフランジ１９を備えている。ナツト及びねじの組合い
みぞ１４．１６内には、これ等のナツト及びねじ間に比
較的摩擦を伴わないころがり接触を生ずるように、複数
個の支持ボール２２を配置しである。単にボールとも呼
ぶ支持ボール２２は組合うみぞ内のつる巻形径路をナツ
トの一端部から他端部まで移動する。

１対の互いに間隔を隔てた横方向に向いた穴２６はナツ
トの各端部を貫いて延び各ボールをナツトの一端部から
逃がし再循環させ反対側端部に戻すことができる。ボー
ル戻り管２６は、再循環に適応するように穴２４に連通
ずる。又管固定帯状体２８はナツトの本体に固定され戻
り管を保持するようにしである。

第２図には精密研削のボールねじの機構をなお詳しく示
しである。この場合ナツト及びねじは互いに協働してボ
ールに予荷重を加える。とくに当業者には明らかなよう
にナツト内の互いに組合う第１の組のみぞ２０（左側部
分の３条のみぞ）は第２の組のみぞ２１（右側部分の３
条のみぞ）かられずかに食い違っている。その結果ボー
ルは、ナツト及びねじの各みぞに対し「カム作用を受け
」又は「荷重を受ける」。この構造により、ボールねじ
アセンブリがナツト及びねじの各部材間に「バックラッ
シを生じ」又は軸線方向の遊びを生ずる傾向を減らす。

しかし予荷重を加えたボールが比較的高い荷重の力のも
とにナツト及びねじの間に乗る傾向は、ボール移動の急
激な角度変化に伴うエネルギー損失を高める。極めて精
度の高いボールねじ戻りシステムにバックラッシ制御の
な、めに予荷重を加えることに対し、本発明によるボー
ル戻りシステムはこのようなエネルギー損失の問題に直
接対応する。

第３図及び第４図には従来のボール戻り管システムをと
くに詳しく示しである。ボール戻り管２６の本体部分２
３は、ナツト部材１８及びねじ部材１２の軸線方向中心
線ｄ　−ｄから角度方向に片寄った軸線ｂ−ｂに沿う。

第４図において従来のエネルギー損失の問題は、戻り管
２６の各端部２５．２７のみぞ１４に対する位置関係を
参照すれば明らかである。とくに管端部２５は線ｃ−ｃ
（ねじ及びナツトの軸線ａ−ａに直交する）に沿って延
びるが、みぞ１４は線ｄ−ｄに沿って延びている。これ
等の２本の線の交差角はみぞ１４のつる巻角に等しい。

ボールが管端部２５及びみぞ１４の間を横切るときはつ
ねに、このボールはその管及びみぞ間の移動径路で急激
な角度変化を生じさせられる。この現象は、ニュートン
の運動法則ごとに、ボールの径路を瞬間的に変えるのに
必要な各別の計測できる量の力エネルギーを生ずる。す
なわちボールの連続流れが方向径路で急激な変化を受け
ると、累積的な著しい量のエネルギーが消費され、従っ
て騒音及び熱として失われるのは明らかである。理想的
には有効なシステム構造では急激な方向変化を避ける。

本発明ではこのような急激な変化は、移動径路の全部の
角度をボールの直径に対し少なくとも等しく又はこの直
径より大きくすることによって避けるようにする。この
角度は大きくなるほどよくなる。第５図、第６図及び第
７図に示すように本発明の実施には新規なナツトと共に
新規な戻り管の組合せが必要である。

とくに第５図に示すように新規なナツト３０は、アクチ
ュエータ端部フランジ３２と、ナツト本体に沿い中間に
位置させた１対の一層小さい管支持７ランジ３４．３４
とを備えている。各支持フランジ３４は、戻り管２６′
の大脚４０．４２を受入れるようにみぞ穴３６を形成し
である。或はナツト３０の表面に軸線方向に延びるみぞ
を後者の目的に利用してもよい。新規な管２６′は、そ
れぞれ図示のように大脚４０．４２及び小脚４４．４６
を持つ互いに同じ２個の部材から形成するのがよい。そ
れぞれエルボ４３により各小脚４４．４６に一体に結合
した大脚４０．４２は、ナツト３０の外部の上方に軸線
方向に整合し端部と端部とが互いに係合した関係に位置
し、図示のようにナツト３０の軸線ａ　　−ａ’に沿う
向きにしである。大脚４０．４２の端部３８．３９は好
適な実施例では図示のように軸線ａ　　−ａ’に対し互
いに全角の傾斜角をなして互いに係合している。互いに
余角の傾斜角の使用により、各式２４′への各小脚４４
．４６の初期の挿入後の大脚の整合が容易になる。しか
し便利ではあるが傾斜角の使用は本発明の実施に強制的
なものではない。さらに互いに等しい長さを持つ大脚４
０．４２を使用することは好適ではあるが強制的なもの
ではない。

さらに第５図に明らかなように各戻り管部材の大脚及び
小脚間の角度は鋭角であり、従来の管２６（第４図）の
対応する管端部２５．２７及び本体部分２３間の角度の
ように直交してはいない。

本発明ではこの角度はつねに９０°一つる巻角である。

たとえばつる巻角が３０°であれば大脚及び小脚間の角
度は９０°−３０°従って６０°である。

第６図に明らかなように各みぞつる巻角に沿う大脚４４
．４６の向きは第４図の従来例に関して述べたようなボ
ール移動径路の急激な変化を避ける。ナツト３０は第６
図には一部だけしか示してないが各小脚を受入れる寸法
の端ぐりを形成する穴２４′がそれぞれ交差点において
みぞ１４′のつる巻角に平行な向きを持つのは明らかで
ある。

前記したように本発明の戻り管システム内を移動するボ
ールは、戻り管からみぞに又その逆に移行する際に方向
の急激な角度変化を受けない。

最後に第７図に示すように小脚４４．４６はそれぞれ平
面Ａ−Ａ及びＢ−Ｂ内にある。これ等の平面は、大脚４
０の中心線ｅ−ｅ（第６図）とねじ１２′の中心線とを
通る平面Ｃ−Ｃとは別個で異なっている。すなわち小脚
の中心線ｄ′、及び中心線ｄ″が互いに交差するが、平
面Ｃ−Ｃの外側にあるのは明らかである。便宜１各平面
は端部方向だけを示し又各線Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃは
これ等の各平面の端面図である。

以上本発明をその実施例について詳細に説明したが本発
明はなおその精神を逸脱しないで種種の変化変型を行う
ことができるのはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のボールねじアセンブリの部分斜視図であ
る。 第２図は予荷重を加えた従来のボールねじアセンブリの
部分縦断面図である。 第３図は従来のナツト及び戻り管の平面図である。 第４図従来の戻り管及びねじの間の標準の位置関係を示
す部分側面図である。 第５図は本発明の好適な実施例によるナツト及び戻り管
システムの平面図である。 第６図は第５図の６−６線に沿う断面図でねじを加えナ
ツトの一部だけを示しである。 第７図は第５図の実施例のねじと戻り管の各脚との端面
図である。 １２′・・・ねじ、 ・・・支持ボール、 ３０・・・ナツト、 ４６・・・小脚。 １４′・・・つる巻みぞ、　２２ ２４′・・・穴、　２６′・・・戻り管、４０．４２・
・・大脚、　４４、 ２７９−

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）（イ）外部のつる巻形みぞを形成され、軸線方向
   に延びる細長いねじと、 （ロ）内部の組合うつる巻形みぞを形成され、前記ねじ
   に沿い軸線方向に移動するのに適するナットと、 （ハ）このナットと前記ねじとの前記各みぞの間におい
   て、前記ナット内のつる巻形径路を前記ナットの一端部
   から他端部まで通過するのに適する複数個の支持ボール
   とを備え、前記ねじに対し横方向に延び、それぞれ前記
   ナットの前記内部の組合うつる巻形みぞから前記ナット
   の外部まで延びる、互いに間隔を置いた１対の穴を、前
   記ナットに設け、さらに （ニ）前記ナットに固定され、前記穴の一方から他方へ
   の前記支持ボールの再循環を生じさせるように、前記ナ
   ットに固定され、前記互いに間隔を置いた横方向の穴に
   はまる支持ボール戻り管を備えた、ボールねじアセンブ
   リにおいて、 （い）前記ナットの前記各穴の向きを、前記ナットの前
   記内部の組合うつる巻形みぞのつる巻角に平行に、かつ
   この組合うつる巻形みぞに接するように定め、 （ろ）前記ボール戻り管を、それぞれ互いに一体に接合
   した大脚及び小脚を持ち、これ等の各小脚を前記ナット
   の各横方向の穴の一方にはめた第１及び第２の部材によ
   り構成し、（は）前記各大脚を、前記ナットの外部に沿
   い軸線方向に整合した関係に位置させ、 （に）前記各小脚が、前記各大脚に対し鋭角をなし、 （ほ）前記各横方向の穴に、前記各小脚を受入れる寸法
   にした端ぐりを形成し、 （へ）前記各小脚により、前記ナットの内部の組合うつ
   る巻形みぞに接すると共にこのつる巻形みぞのつる巻角
   に平行な前記支持ボールの通路を形成し、 （と）前記戻り管の前記第１の部材の大脚及び小脚の中
   心線は第１の平面内にあるが、前記第２の部材の大脚及
   び小脚の中心線は第２の平面内にあるようにし、 （ち）前記第１及び第２の平面を、互いに隔てて別個に
   し、 （り）前記各大脚の中心線と、前記ナット及びねじの軸
   線とをすべて互いに平行して、第３の平面にあるように
   し、 （ぬ）前記各小脚の中心線が互いに交差するが前記第３
   の平面の外側に位置し、 （る）前記第１及び第２の平面が、前記第３の平面に前
   記各大脚の中心線に一致する線に沿つて交差し、 （お）前記第１及び第２の平面が前記第３の平面に対し
   互いに等しいが互いに反対の角度をなし、 （わ）前記大脚と前記小脚との間の前記鋭角を、前記ナ
   ット内の前記組合うつる巻形みぞのつる巻角を９０゜か
   ら差引いた角度に等しくし、 （か）前記各小脚をエルボにより前記大脚に一体に結合
   し （よ）前記各大脚を受入れるのに適するみぞ穴を持ち、
   前記ナットに沿い中間に位置させられ、軸線方向に互い
   に間隔を置いて円周方向に延びる１対のフランジを、前
   記ナットに設けたことを特徴とする、ボールねじアセン
   ブリ。
2. （２）前記各部材の大脚を、互いに長さを等しくした請
   求項１記載のボールねじアセンブリ。
3. （３）前記軸線方向に互いに整合した各大脚にそれぞれ
   互いに係合する端部を設け、これ等の各端部が、前記各
   大脚の前記中心線に対して斜めの余角をなすようにした
   請求項２記載のボールねじアセンブリ。