JPH03277820A

JPH03277820A - ボールねじ装置

Info

Publication number: JPH03277820A
Application number: JP7436390A
Authority: JP
Inventors: Takeki Shirai; 武樹白井; Shigeru Ebina; 茂海老名
Original assignee: T H K KK; THK Co Ltd
Current assignee: T H K KK; THK Co Ltd
Priority date: 1990-03-23
Filing date: 1990-03-23
Publication date: 1991-12-09
Anticipated expiration: 2016-09-17
Also published as: JP3210658B2

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、たとえば工作機械、測定器等に用いられるオ
ルダム継手およびこれを用いたボールねじ装置に関し、
特にボールナットの振れ回りを吸収し得るようにしたも
のに関する。

（従来の技術）従来のこの種のボールねじ装置としては、たえば第７図
乃至第９図に示すようなものがある。

（実公昭５８−３３３２４号公報参照）、すなわち、ボ
ールねじ軸１００と、このボールねじ軸１００に螺合さ
れるボールナット１０１と、このボールナット１０１と
ボールねじ軸１００間に多数介在されるボール１０２と
から構成される装置そして、ポールナラ）　１０１をオ
ルダム継手１０３を介して摺動台１０４に固定し、ポー
ルねじ軸１００の軸方向に対して直角方向の偏位を、こ
のオルダム継手１０３によって吸収して摺動台１０４の
変位を防止していた。

オルダム継手１０３はボールナラ）１０１のねじ軸１０
０に対して直角で、かつ互いに直交するＸ、Ｙ方向の２
方向に自由度を有し、ボールナット１０１の振れ回り偏
位の吸収を図ったものである。

このオルダム継手１０３は、第９図に示すようにボール
ナット１０１の一端に設けられた入力側部材１０５と、
摺動台１０４に固定される出力側部材１０６と、両部材
間に介在される中間部材１０７とから構成されている。

そして、入力部材１０５と出力部材１０６とは、中間部
材１０７の４列面を取囲むように配設される４列の転動
体列１０８．１０８，１０９．１０９を介して互いに直
交するＸ軸、Ｙ軸方向に移動自在に組付られている。こ
の転動体列は、第１の方向としてのＸ軸方向への移動を
案内する一対の第１の転動体列１０８．１０８と、第２
のＹ軸方向への移動を案内する一対の第２の転動体列１
０９，１０９とから構成されていた。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら上記した従来技術の場合には、入力側部材
１０５と中間部材１０７間の第１の転動体列１０８と、
出力側部材１０６と中間部材１０７間の第２の転動体列
１０９の位置が第８図に示すように１１だけ軸方向にず
れていた。

ここでねじ軸１００の回転によって摺動台１０４が移動
している場合を考える。この状態では、第１０図に示す
ように、ボールナット１０１には常にスラスト方向荷重
Ｆ、が作用している。ここで図示しないねじ軸１００の
支持軸部とねじ軸溝面との偏心や、ねじ軸１００の支持
軸受の偏心等によってねじ軸１００が僅かに振れた場合
、オルグ。

ム継手１０３の入力側および出力側部材１０５゜１０６
と中間部材１０７間のＸＹ力方向相対移動によって摺動
台１０４に微小変位を与えることなく、精密な移送がで
きるはずである。

ところが、オルダム継手のＸ−Ｙ方向への移動は、第１
．第２の転動体列１０８，１０９．によるころがり抵抗
とはいえ、ボールナット１０１に作用するスラスト方向
荷重Ｆ、に比例した抵抗値ｆ、が生じる。この抵抗値ｆ
０は、ころがり摩擦係数をμとすると、ｆ、＝μＦｔで
与えられる。

一方、ねじ軸１００はスラスト荷重を受けた場合には、
ねじ溝の形状が山形形状となっているために、ボールナ
ット１０１はねじ軸１００に対して同心状になる効果（
向芯効果）があり、常に安定した運動が得られるような
構造となっている。

このような状態でねじ軸１００の軸振れが生じると、ボ
ールナット１０１にはその軸方向の中心点０点と、オル
ダム継手１０３の第１．第２転動体列１０８，１０９の
位置Ａ点の長さ！。に比例して、ナツト１０１を傾けよ
うとする曲げモーメントＭが作用し、ナツト１０１を傾
けいしまい、摺動台１０４の正確な運動が不能となる。

また、Ｘ軸方向の第１転動体列１０８とＹ軸方向の第２
の転動体列１０９との間に１１のずれがあるために、次
のような不都合もあった。

すなわち、摺動台１０４側にＹ軸方向のずれがあった場
合、出力側部材１０６と中間部材１０７間の第２の転動
体例１０９のころがり運動によって摺動台１０４のずれ
を吸収するが、ころがり摩擦のために第１１図に示すよ
うに隣接する入力側部材１０５と中間部材１０７間の第
１の転動体列１０９のＢ点を中心とするモーメントＭ　
＋　が生じる。第２の転動体列１０９の抵抗値をｆｌ　
とすると、モーメントＭ１は、ＭＩ＝ｌｌＸｆｌＸμで
計算される。

このモーメン）Ｍ＋　が作用すると第２の転動体列１０
９の転動体の転動体転動溝との接触位置が軸方向にずれ
ることになり、このずれによってＸ方向の転動体の動き
精度が損なわれ、またその抵抗が増大し、Ｘ方向の調芯
作用が正常に作用しなくなってしまう。

本発明は上記した従来技術の課題を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、互いに直交する
一方向の転動体列と他方向の転動体列の軸方向のずれを
無くすことにより、継手内の転動体のころがり抵抗に起
因するモーメントを無くし得るオルダム継手を提供し、
さらにこのオルダム継手を用いたボールねじ装置のボー
ルナットに作用するモーメントを可及的に低減し、送り
精度を向上させることにある。

（課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あっては、互いに平
行に対向配置される入力側部材と出力側部材との間に正
四角形状の中間部材を介装し、前記入力側部材と出力側
部材とを４列の転動体列を介して中間部材の四側面の長
さ方向に沿って互いに直交する方向に相対移動自在に組
付け、前記転動体列を、第１の方向への移動を案内する
一対の第１の転動体列と、第１の方向に対して直交する
第２の方向への移動を案内する一対の第２の転動体の列
とから構成したオルダム継手において、前記第１の転動
体の列と第２の転動体の列とを同一平面上に配置して成
ることを特徴とする。

また、本発明のボールねじ装置は、外周に螺旋状のねじ
溝を設けたボールねじ軸と、該ボールねじ軸のねじ溝に
対応するねじ溝を内面に設けたボールナツトと、該ボー
ルナットとボールねじ軸のねじ溝間に転動自在に介装さ
れる多数のボールとを備え、前記ボールナットの一端に
前記構成のオルダム継手の入力側部材を固着して構成さ
れる。

（作　用）上記構成のオルダム継手は、入力部材が出力部材に対し
て互いに直交する方向に相対移動しても、第１の転動体
列と第２転動体列の転動によって吸収されて出力部材に
は伝達されない、そして第１の転動体列と第２の転動体
列を同一平面上に配置することにより、第１の転動体列
と第２の転動体列間に軸方向のずれがないので、一方の
転動体列のころがり抵抗により他方の転動体列側にモー
メントが作用しない。

また、オルダム継手をボールねじ装置のボールナットに
取付ければ、第１および第２の転動体列間に軸方向のず
れが無い分だけ、各転動体列に作用するころがり抵抗に
起因するモーメントがボールナットに作用せず、ボール
ナットが不用意に傾くことが無い。

（実施例）以下に本発明を図示の実施例に基づいて説明する０本発
明の一実施例に係るオルダム継手が適用されたボールね
じ装置を示す第１図乃至第４図において、ｌはボールね
じ装置全体を示しており、概略ポールねじ軸２と、この
ボールねじ軸２に螺合するボールナット３と、ボールね
じ軸２とボールナツト３間に介在される多数のボール４
とから構成されている。

ボールねじ軸２は外周に螺旋状のねじ溝２１が刻設され
、ボールナット３の内周にはボールねじ軸２に設けたね
じ溝２１に対応する螺旋状のねじ溝３１が設けられ、両
ねじ溝２１，３１間に上記ボール４が転動自在に保持さ
れている。そして、ボール４はリターンチューブ５を介
して無限循環するようになっており、各ボール４には、
ボールナット３側のねじ溝３１とボールねじ軸２側のね
じ溝２１との間にピッチ差を設けることにより予圧が付
与されている。

そして、このボールナット３の一端にオルダム継手６が
設けられ、このオルダム継手６を介してチーフル７が取
付けられる。

オルダム継手６は互いに対向して配置される入力側部材
６１と出力側部材６２と、両部材６１゜６２間に介在さ
れる正四角形状の中間部材６３とめ・ら構成され、入力
側および出力側部材６１゜６２は中間部材６３の４辺に
沿って互いに直交するχ、Ｙ軸方向に移動自在に組付け
られている。

そして、これら各部材６１，６２．６３を貫いて回転軸
２が挿通される貫通孔８１，８２．８３が貫通形成され
ている。

中間部材６３は正方形の厚肉板状部材で、互いに直交す
る２列面をＸ軸、Ｙ軸方向に向けて配置し、Ｘ軸と平行
の２列面６３Ｘ、６３ＸにＸ軸方向転動体転動溝Ｘ＋、
Ｘ＋　を設け、Ｙ軸と平行の２列面６３Ｙ、６３ＹにＹ
軸方向転動体転動溝ＹＩ。

Ｙｌを互いに平行に設けられている。そして、このＸ軸
方向およびＹ軸方向転動体転動溝ｘ１．ＸＩ；ｙ、、ｙ
、が１つの正方形の四辺を構成するように同一平面内に
設けられている。

一方、入力側部材６１は、ボールナット３の一端に一体
的に設けられ、その両側縁に中間部材６３のＸ軸方向転
動体転動溝Ｘ、、Ｘ、が設けられた側面６３Ｘ、６３Ｘ
を挟持するように互いに平行なＸ軸方向フランジ６１Ｘ
、６１Ｘが形成されている。このフランジ６１Ｘ、６１
Ｘの内側面に、上記中間部材６３のＸ軸方向転動体転動
溝Ｘ、、Ｘ。

に対応する転動体転動溝Ｘ！、Ｘ！が互いに平行に設け
られている。そして、中間部材６３と入力側部材６１に
設けたＹ軸方向転動体転動溝ＸＩ、Ｘｔ間に多数の転動
体Ｂを１列に並べた第１の転動体列ＢＸ、ＢＸが介在さ
れている。そして、この第１転動体列ＢＸは、板状のゲ
ージ９によって各転動体Ｂ・・・が互いに離間するよう
に保持されている。

また、入力側部材６１のχ軸方向両端面には、第１転動
体列ＢＸ、ＢＸの脱落を防止するためのエンドプレート
１０．１０が取付けられている。

また、出力側部材６２も、入力側部材６１と同様の正四
角形状の断面コ字形の板状部材で、そのＹ軸方向両側縁
に中間部材６３のＹ軸方向転動体転動溝Ｙｔ、Ｙ＋　が
設けられる側面６３Ｙ、６３Ｙを挟持する互いに平行な
Ｙ軸方向フランジ６２Ｙ。

６２Ｙが形成されている。このＹ軸方向フランジ６２Ｙ
、６２Ｙの内側面に、上記中間部材６３のＹ軸方向転動
体転動溝Ｙ、、Ｙ、に対応するＹ軸方向転動体転動溝Ｙ
ｔ、Ｙｔが互いに平行に設けられている。そして互いに
対向するＸ軸方向転動体転動溝Ｙ＋、Ｙｔ　　；　ｙ、
Ｙｔ間にゲージ９によって保持された多数の第２転動体
列ＢＹ、ＢＹが転動自在に介在されている。また、この
出力側部材６２のＹ軸方向両端面には、ゲージ９の脱落
を防止するためのエンドプレート１０．１０が取付けら
れている。

一方、この出力側部材６２は、ブラケット１１を介して
テーブル７が連結固定されている。すなわち、ブラケッ
ト１１は互いに直角の継手固定片１１ａとテーブル固定
片１１ｂとから成るＬ字状部材で、継手固定片１１ａが
出力側部材６２の端面にポルト１２により固定され、テ
ーブル固定片１１ｂがテーブル７の下面にボルト１３に
より固定されている。

上記構成のボールねじ装置にあっては、ボールねじ軸２
を回転させることにより、このボールねじ軸２に螺合さ
れるボールナツト３が軸方向に往復移動し、オルダム継
手６およびプラケッ）１１を介してボールナット３に連
結されるテーブル７が移送される。そして、ボールねじ
軸２に回転振れが生じた場合には、入力側部材６１がＸ
軸方向およびＹ軸方向に移動して回転振れを吸収し、テ
ーブル７に回転振れが伝達されない。

ここで、テーブル移送中において、オルダム継手６に作
用するスラスト荷重に比例して入力側および出力側部材
６２にＸ、Ｙ軸方向のころがり抵抗が作用するが、第１
図に示すように、Ｘ軸およびＹ軸方向の第１．第２転動
体列ＢＸ、ＢＸが同一平面上に位置しているので、第１
０図に示した従来のように第１および第２転動体列１０
８゜１０９間の軸方向のずれ１１が無くなり、その分だ
けボールナット３に作用するモーメントＭ０の腕の長さ
が短くなるので、転動体Ｂのころがり抵抗に起因するボ
ールナット３の傾むきを防止することができる。

また、Ｘ軸方向およびＸ軸方向の第１．第２転動体列Ｂ
Ｘ、ＢＹが同一平面上にあるので、たとえば入力側部材
６１と出力側部材６２がＹ軸方向に相対移動しても、こ
の移動によるＹ軸方向のころがり抵抗によってＸ軸方向
の第１転動体列ＢＸ。

ＢＸに介在する転動体Ｂに対してモーメントが作用せず
、Ｘ軸方向の抵抗が増大することは無い。

尚、このオルダム継手の利用分野としては、このような
ボールねじ装置に限定されるものでは無く、２回転部材
間を連結し、２回転部材間の回転軸の軸ずれを吸収する
ような伝動部にも適用することができる。

また、中間部材６３と各人、出力部材６１゜６２間に介
在する転動体を、この実施例では１列構成としたが、転
動体列を２列並べた複列構成としてもよく、その場合に
は複列の転動体の接触角をねじ軸２に対する直交線に対
して角度を持たせてアンギュラコンタクトの配置構成と
しておけば、モーメント荷重等に対する耐負荷能力を向
上させることができ、効果的である。

第５図および第６図には本発明の他の実施例に係るオル
ダム継手およびボールねじ装置が示されている。上記第
１実施例と同一の構成部分については同一の符号を付し
て説明すると、この実施例では入力側部材６１がボール
ナツト３とは別体構成となっており、入力側部材６１と
出力側部材６２とが同一形状の断面コ字形部材により成
形されている。そしてボールナット３の一端に設けられ
たフランジ３２にポルト３３によって入力側部材６１が
連結固定されている。

そして、入力側部材６１と出力側部材６２の組合せが上
記実施例とは９０度だけ位相をずらした形式で組合わさ
れており、入力側部材６１のＹ軸方向フラグ６１Ｙ、６
１Ｙと中間部材６３との間にＹ軸方向の第２転動体列Ｂ
Ｙ、ＢＹが介装され、出力側部材６２のＸ軸方向フラン
ジ６２Ｘ。

６２Ｘと中間部材６３との間にＸ軸方向の第１転動体列
ＢＸ、ＢＸが介装されている。

このようにオルダム継手６の入力側部材６１をボールナ
ット３と別体構成とすれば、入力側部材６１と出力側部
材６２を共用化でき、既存の種々のボールねじ装置に適
用でき汎用性に優れる。

その他の構成および作用については上記実施例と同一で
あるので説明を省略する。

尚、上記各実施例のオルダム継手６の転動体Ｂとしては
、ボールやローラ等積々のものが適用可能で、各転動体
転動溝Ｘ、、Ｘ、、Ｙ、、Ｙ、間の間隔を調整すること
によって適宜予圧が付与される。

また、転動体転動溝ｘ、、ｘ、、ｙ、、ｙ、の断面形状
としては、円弧状、■字状等種々の形状を選択できる。

さらに、上記各実施例の中間部材６３の四側面に設けら
れる転動体転動溝Ｘ、、Ｘ、、Ｙ、、Ｙ、の加工は、割
出し盤等に中間部材６３を載せて９０゜づつ回転させ、
同一の研削砥石にて加工することができる。特に、直交
する溝は高精度の平面度が要求され、平面度がずれると
ボールナット３に不必要なモーメントが作用してねじ送
り精度に影響を与える。

この点、各転動体転動溝Ｘ、Ｘ１．Ｙ、Ｙ１が同一平面
上にあるので、平行度、直角度、軸方向位置、溝形状の
同一性を出し易く、高精度の加工が可能であり、また安
価に製作できる。

（路明の効果）本発明は以上の構成および作用を有するもので、入力側
部材と出力側部材とを相対的に互いに直交する方向に移
動案内する第１転動体列と第２転動体列を同一平面内に
配置したので、従来のような第１転動体列と第２転動体
列の間に存在する軸方向のずれが無くなり、一方の転動
体列のころがり抵抗に起因するモーメントによる他方の
転動体列のずれ等を無くすことができ、滑らかな移動案
内を行なうことができる。

また、本発明のオルダム継手を用いたボールねじ装置で
は、従来のような第１転動体列と第２転動体列間の軸方
向のずれが無いので、その分だけ転動体のころがり抵抗
によりボールナットに作用するモーメントを小さくする
ことができ、ボールナンドの移動を滑らかに行なうこと
ができる。

さらに、第１転動体列と第２転動体列を同一平面上に配
置したので、中間部材に設ける転動体転動溝の加工を、
割出し盤等により９０°づつ回転させるだけで同一研削
砥石によって加工することができ、転動体転動溝間の平
行度、面角度、軸方向の位置および溝形状の同−性等が
でやすくなり、加工精度が向上すると共に、安価に製作
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るオルダム継手の分解斜
視図、第２図は第１図のオルダム継手を用いたボールね
じ装置を示しており、同図（ａ）は−部破断正面図、同
図（ｂ）は左側面図、同図（Ｃ）は右側面図、同図（ｄ
）は同図（ａ）のＤ−Ｄ線断面図、第３図は第２図のオ
ルダム継手を用いたボールねじ装置のテーブルを組付け
た状態を示す一部破断正面図、第４図は第２図のボール
ナツト部の縦断面図、第５図は他の実施例のオルダム継
手を示しており、同図（ａ）は一部破断正面図、同図（
ロ）は同図（→のＢＢ線断面図、同図（Ｃ）は同図（ａ
）の右側面図、同図（ｄ）は左側面図、第６図は第５図
のオルダム継手を用いたボールねじ装置を示しており、
同図（ａ）は一部破断正面図、同図（ロ）はテーブルを
外した左側面図、同図（Ｃ）はテーブルを外した右側面
図、第７図は従来のボールねじ装置の要部縦断面図、第
８図は第７図の右側面図、第９図は第７図のオルダム継
手の分解斜視図、第１０図および第１１図は従来のボー
ルねじ装置の軸振れ時のボールナツトおよびオルダム継
手に作用するモーメントを説明するための模式的正面図
である。符　　号　　の　　説　　明ｌ・・・ボールねじ装置　　２・・・ボールねじ軸３・
・・ボールナフト　　　４・・・ボール５・・・リター
ンチューブ６・・・オルダム継手　　　６１・・・入力側部材６２
・・・出力側部材　　　６３・・・中間部材６１Ｘ、６
３Ｙ・・・フランジＸ、、Ｘ、・・・Ｘ軸方向転動体転動溝ｙ、、ｙ、・・
・Ｙ軸方向転動体転動溝Ｂ・・・転動体　　　　　　Ｂ
Ｘ・・・第１転動体列ＢＹ・・・第２転動体列　　７・
・・テーブル８１．８２．８３・・・貫通孔９・・・ゲージ　　　　　　１０・・・エンドプレート
第３図６１Ｘ弔図第６図第７図第図Ｕ５１υＯ０ｇ第９図第１０図第１Ｉ図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）互いに平行に対向配置される入力側部材と出力側
部材との間に正四角形状の中間部材を介装し、前記入力
側部材と出力側部材とを４列の転動体列を介して中間部
材の四側面の長さ方向に沿って互いに直交する方向に相
対移動自在に組付け、前記転動体列を、第１の方向への
移動を案内する一対の第１の転動体列と、第１の方向に
対して直交する第２の方向への移動を案内する一対の第
２の転動体の列とから構成したオルダム継手において、前記第１の転動体の列と第２の転動体の列とを同一平面上に配置して成ることを特徴とするオルダ
ム継手。
（２）外周に螺旋状のねじ溝を設けたボールねじ軸と、
該ボールねじ軸のねじ溝に対応するねじ溝を内面に設け
たボールナットと、該ボールナットとボールねじ軸のね
じ溝間に転動自在に介装される多数のボールとを備え、
前記ボールナットの一端に請求項１のオルダム継手の入
力側部材を固着して成るボールねじ装置。