JPH04224351A - ボールねじ装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工作機械，スカラー型
ロボットその他の産業機械装置用のアクチュエータとし
て好適に利用できるボールねじ装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のボールねじ装置としては
、例えば特開平１−２２９１６０号公報に示されるもの
がある。このものは、単一の軸体の外周面にボールねじ
溝とボールスプライン溝とを重複させて形成した軸に、
多数のボールを介してボールねじナットを嵌合すると共
に、多数のボールを介してボールスプラインナットを嵌
合し、さらに上記両ナットを同一のハウジングに対しそ
れぞれ一対のサポートベアリングを介して回転自在に組
付けると共に、上記両ナットをおのおの独立に駆動する
ための伝動部材を備えている。しかして、前記各ナット
をそれぞれ支持する一対のサポートベアリングは、アン
ギュラコンタクト構造とすると共に当該一対のサポート
ベアリング同士を背面組合せに配設し、その両ベアリン
グ間に間座を介装することにより予圧を付与している。 そしてこの間座の幅を適宜選択することにより、予圧を
任意の大きさに調整するようにしている。その予圧調整
で、軸が往復運動時に急停止した場合のベアリング転動
体の弾性変形によるガタつきを防止せんとするものであ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のボールねじ装置にあっては、ボールねじナット及び
ボールスプラインナットをそれぞれ支持するサポートベ
アリングは、アンギュラコンタクト構造とされ、且つ２
個一対のベアリング同士を背面組合せ（ＤＢ組合せ）に
配設した間に間座を介装して、いわゆる引張り予圧を負
荷するものとされている。すなわち、この従来例の構造
では、サポートベアリングを正面組合せ（ＤＦ組合せ）
に配設して圧縮予圧を付与するようにしたり、あるいは
ボール溝空間よりも僅かに大きなオーバーサイズボール
を使用し、ボール溝面にボールを４点接触させていわゆ
る「Ｐ予圧」を設定したりする機能選択の自由度が全く
ないという問題点があった。

【０００４】また、間座を介装するために部品点数が多
くなり、且つまたナットの長手寸法が長くなり、ひいて
はボールねじ装置全体が大形化せざるを得ないという問
題点があった。更に、上記従来例では、ボールねじナッ
ト及びボールスプラインナットのいずれも、ボールの潤
滑に関して特別に給油機構は設けられておらず、単にグ
リースを封入しておくだけであり、過剰な封入でグリー
スを外部に飛散させ外部を汚染させたり、反対に不足気
味で潤滑不良を起こし頻繁な補給を必要とするのは、メ
インテナンスに手間がかかるという問題点もあった。

【０００５】そこで本発明は、上記従来の問題点に着目
してなされたものであり、機能選択の自由度を増し、且
つ部品点数、組立工数を低減し、組立精度を向上させ、
コンパクトで低コストで使い勝手の良いボールねじ装置
を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、ボールねじ溝
とボールスプライン溝とを有するボールねじ軸にボール
ねじナットとボールスプラインナットとがボールを介し
て螺着され、前記ボールねじナットとボールスプライン
ナットとは、ボールベアリングのボールの転動を介して
回転可能にハウジングに支持されているボールねじ装置
において、前記ボールベアリングの内輪溝を前記ボール
ねじナットとボールスプラインナットとの外周面にそれ
ぞれ形成すると共に、前記ボールベアリングの外輪溝を
前記ハウジングの内周面に前記内輪溝の溝間隔に対して
所望の溝間隔で形成した。

【０００７】本発明はまた、前記ボールベアリングのボ
ールをオーバーサイズボールを含むものとすることもで
きる。また、上記本発明のボールねじ装置にあっては、
ボールねじ軸の、前記ボールねじナットとボールスプラ
インナットとの中間位置に、油かき部品を螺合したもの
とすることができる。

【０００８】

【作用】間座を使用することなく、ＤＢタイプの予圧、
ＤＦタイプの予圧、あるいはＰ予圧を、必要に応じて選
択することが容易にできる。そのため、部品点数が従来
より減少し、それに伴って組立工数の低減、組立精度の
向上等が果たせると同時に、コンパクト化、低コスト化
、使い勝手の良さ等を実現することができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１ないし図５は本発明の第１の実施例である。 図１にボールねじ装置１の概要を示す。図中、２はボー
ルねじ軸であり、このボールねじ軸２には、ゴシックア
ーチ溝からなる螺旋状のボールねじ溝３と共に軸方向に
直線状の３条のボールスプライン溝４が形成されていて
、ボールねじナット５とボールスプラインナット６とが
それぞれ装着されている。

【００１０】ボールねじナット５は、ゴシックアーチ溝
からなるボールねじ溝３に対応するゴシックアーチ形状
の図示されないボールねじ溝を内周面に有しており、そ
のナットのボールねじ溝と前記ボールねじ軸２のボール
ねじ溝３との間に図示されない多数のボールが転動自在
に介装されている。しかして、ボールねじナット５には
、図示しないがそれらのボールの循環路が形成されてお
り、ボールはボールねじ軸２とボールねじナット５との
相対回転と共にねじ溝内を転動しつつ螺旋状に移動し、
ねじ溝を１回半ないし３回半回ってからナット内の戻し
通路を経て元の位置に戻り、循環を繰り返す公知の構造
になっている。そして上記ボールねじナット５の円筒状
の外周面には、ゴシックアーチ溝からなるベアリング内
輪溝１０が２条平行に、間隔Ｐ１　を隔てて形成されて
いる。

【００１１】一方、ボールスプラインナット６は、ボー
ルねじ軸２に沿って直線的に延びるボールスプライン溝
４に対応する図示されないボールスプライン溝を内周面
に有しており、そのナットのボールねじ溝と前記ボール
ねじ軸２のボールねじ溝３との間に図示されない多数の
ボールが転動自在に介装されている。しかして、ボール
スプラインナット６には、図示しないがそれらのボール
の循環路が形成されており、ボールはボールねじ軸２と
ボールスプラインナット６との相対的な直線移動と共に
ねじ溝内を転動しつつ直線方向に移動し、ナット端部に
至ってナット内の戻し通路に入りＵターンして元の位置
にもどり循環を繰り返す構造になっている。そして上記
ボールスプラインナット６の円筒状の外周面にも、やは
りゴシックアーチ溝からなるベアリング内輪溝１１が２
条平行に、間隔Ｐ２　を隔てて形成されている。

【００１２】ボールねじ軸２に螺合されたボールねじナ
ット５とボールスプラインナット６の外周には共通のハ
ウジング１２が被せてある。このハウジング１２は、内
ハウジング１２Ａと、外ハウジング１２Ｂとからなる２
重構造を有する。内ハウジング１２Ａは一端にフランジ
１３を有すると共に、内周面１４には、前記ボールねじ
ナット５のベアリング内輪溝１０に対応するゴシックア
ーチ形状のベアリング外輪溝１５と、前記ボールスプラ
インナット６のベアリング内輪溝１１に対応する同じく
ゴシックアーチ形状のベアリング外輪溝１７とが、それ
ぞれ形成されている。したがって、ゴシックアーチ溝の
一方の溝面又は両方の溝面をボールの転動面として使用
できる。そしてベアリング内輪溝１０とベアリング外輪
溝１５とでなる溝空間、及びベアリング内輪溝１１とベ
アリング外輪溝１７とでなる溝空間に、それぞれ多数の
ベアリングボール１８が装着されている。これらのベア
リングボール１８の挿入は、内ハウジング１２Ａの円筒
胴部に予め穿設されているベアリングボール挿入孔１９
を用いて行われる。すなわち、内ハウジング１２Ａの円
筒胴部に、各ベアリング外輪溝１５，１７に対応させ、
ただしベアリング外輪溝１５の溝フランクのボール接触
点Ｅ側の斜面は避けて（図２参照）、ベアリングボール
１８が挿通できる大きさの貫通孔を設けてベアリングボ
ール挿入孔１９を形成し、ここから所定数のベアリング
ボール１８を挿入した後、コマ２０を埋め込んでベアリ
ングボール挿入孔１９を塞ぐ。このようにして、ベアリ
ング内輪溝１０，ベアリング外輪溝１５，ベアリングボ
ール１８並びにベアリング内輪溝１１，ベアリング外輪
溝１７，ベアリングボール１８で、それぞれボールベア
リングＢｒが構成されている。ボールねじナット５とボ
ールスプラインナット６がそのボールベアリングＢｒの
内輪を兼用し、ハウジング１２の内ハウジング１２Ａは
そのボールベアリングＢｒの共通の外輪を兼用している
。

【００１３】この実施例の場合、ボールベアリングＢｒ
におけるボールねじナット５側のベアリング外輪溝１５
の溝間隔Ｐ３　は、対応するベアリング内輪溝１０の溝
間隔Ｐ１より僅かに大きい（Ｐ１　＜Ｐ３）。また、ボ
ールスプラインナット６側の前記ベアリング外輪溝１５
の溝間隔Ｐ２　は、対応するベアリング内輪溝１０の溝
間隔Ｐ４　より僅かに大きい（Ｐ２　＜Ｐ４）。このよ
うにベアリング内外輪溝の溝間隔をオフセットさせるこ
とにより、ベアリングボール１８に対して、アンギュラ
玉軸受のＤＢ組合わせにおけると同様の引張り予圧を付
与している。

【００１４】しかして、溝間隔の関係を上記とは反対に
、Ｐ１　＞Ｐ３　，Ｐ２　＞Ｐ４　とすれば、アンギュ
ラ玉軸受のＤＦ組合わせにおけると同様の圧縮予圧を付
与することが可能である。更にまた、各溝間隔を等しく
（Ｐ１　＝Ｐ３　，　Ｐ２　＝Ｐ４）するか、あるいは
単列の溝として、その溝空間よりも僅かに大きいベアリ
ングボール１８を挿入して４点接触させることによりＰ
予圧を付与することもできる（この場合は、作動性向上
のため、より小径のスペーサボールを交互に挿入すると
よい。）ボールねじナット５及びボールスプラインナッ
ト６の外周端部付近には、リング状のプーリ固定用フラ
ンジ２２がそれぞれ設けられており、これにプーリ２３
，２３がおのおの取付けられている。そして、このプー
リ２３は精密伝動用のタイミングベルト２４を介して図
外の駆動装置により回転駆動されるようになっている。 なお、２５はボールねじナット５の両端とボールスプラ
インナット６の両端とにそれぞれ装着されたワイパーシ
ール、又２６は内ハウジング１２Ａのフランジ１３側の
端面に装着されたワイパーシール、２７は内ハウジング
１２Ａの反対側端面に形成されたラビリンスシールであ
る。

【００１５】また、この実施例にあっては、ボールねじ
軸２には、ボールねじナット５とボールスプラインナッ
ト６との間に、油かき部品３０が螺合されている。その
詳細を図３ないし図５により説明する。油かき部品３０
は、外周につば３１を有するボールねじ溝用油かき部品
３０Ａと、前記つば３１が係合する溝３２を有するボー
ルスプライン溝用油かき部品３０Ｂとを組合せてなる。 ボールねじ溝用油かき部品３０Ａ，ボールスプライン溝
用油かき部品３０Ｂとも、環状体を直径方向に２つ割り
にした潤滑性に富む合成樹脂製部材を、Ｏリング等の弾
性部材３３で締付けてリング状にされている。そして、
ボールねじ溝用油かき部品３０Ａの内周面には、ボール
ねじ軸２のボールねじ溝３に嵌合する突起３４が突設さ
れている。一方、ボールスプライン溝用油かき部品３０
Ｂ内周面には、ボールねじ軸２の３条のボールスプライ
ン溝４にそれぞれ嵌合する３個の突起３５が突設されて
いる。

【００１６】次に作用を述べる。上記のボールねじ装置
１は、例えばハウジング１２を図外の工作機械やロボッ
ト等の取付部に固定して装着し、タイミングベルト２４
を介してプーリ２３を回転駆動させることで、ボールね
じ軸２を駆動せしめる。ボールねじナット５のみを回転
させれば、ボールねじ軸２は軸方向に運動する。ボール
スプラインナット６のみを回転させれば、ボールねじ軸
２は回転運動を伴って軸方向に運動する。またボールね
じナット５とボールスプラインナット６とを共に同じ回
転数で同方向に回転させれば、ボールねじ軸２は軸方向
の運動をせずに回転運動のみを行う。ボールねじナット
５とボールスプラインナット６とを異なる回転数で駆動
すれば、ボールねじ軸２は回転運動と軸方向運動との複
合された運動となる。回転方向を逆とすれば、各運動も
逆方向となる。これらの運動に際して、ボールベアリン
グＢｒには予圧が付与されているから、ボールねじ軸２
のガタつきは阻止され、ボールねじ軸２の円滑な運動と
高い位置決め精度が確保できる。しかして、この実施例
によれば、ボールスプラインナット６のモーメント剛性
を特に高めたいときは、その予圧を引張り予圧に形成し
、一方こじりを嫌うボールねじナット５は圧縮予圧に形
成するとか、あるいは省スペースが要求される場合には
単列のＰ予圧タイプに形成するなど、ボールベアリング
Ｂｒのベアリング内輪溝１０，１１又はベアリング外輪
溝１５，１７の溝間隔の加工上の変更のみで、必要に応
じて任意のタイプの予圧を選択でき、構成部品を全て交
換せずに適応することができる。

【００１７】従来例のアンギュラコンタクト構造のボー
ルベアリングのものとは異なり、間座を必要としないか
ら部品点数が少なくて済み、容易に精度良く組立ること
ができる。更に、先に述べたように引張り予圧のみなら
ず、圧縮予圧あるいはＰ予圧等の機能選択が容易であり
、使用状況に応じて最適の機能を与えることが容易であ
る。また、単列のＰ予圧にすれば極めてコンパクトな製
品が得られるから、省スペースの要求にも応えることが
できる。

【００１８】次に潤滑に関して述べると、ボールねじナ
ット５及びボールスプラインナット６の内部全体には敢
えてグリースを封入せず、両ナット５，６に挟まれた間
の空間Ｓを、グリース溜まりとしている。油かき部品３
０は、ボールねじ軸２の両ナット５，６間を自由に動く
ように取付けられており、移動するボールねじ軸２に引
きずられて両ナット５，６間を移動して、図６に模式的
に示すようにナット端面に当たって止まる。更にボール
ねじ軸２が移動し続けることで、ボールねじ軸２上のグ
リースは油かき部品３０に掻き上げられてその側面に溜
まると共に、そこを通過したボールねじ軸２の面には微
量のグリースが塗布されることになるから、外部へ余分
なグリースが漏出することが少なくできる。余分のグリ
ースはグリース溜め空間Ｓに止まり、油かき部品に付着
しているから、給油期間は従来より大幅に延長される。

【００１９】なお、内ハウジング１２Ａの端部に設けら
れたワイパーシール２６とラビリンスシール２７が、グ
リース溜め空間Ｓから外部へのグリース漏出を極力抑制
する。このように潤滑することで、従来のように各ナッ
ト５，６内に過剰なグリースを封入してしまい、それが
外部に飛散して汚染が発生したり、反対に不足気味で頻
繁な補給を必要とするなどの問題は生じることがなくな
り、メインテナンスに手間がかからない。

【００２０】図７に、第２の実施例を示す。この実施例
にあっては、ベアリング外輪溝１５を有する内ハウジン
グ１２Ａが共通ではなく、長さの短い２個に分割されて
いて、ボールねじナット５用とボールスプラインナット
６用とに別れている。そして、プーリ２３がボールねじ
ナット５とボールスプラインナット６との対向端側に取
付けられると共に、外ハウジング１２Ｂの中央部にベル
ト挿通孔４０が設けられ、両ナット５，６をおのおの回
転駆動させる２本のタイミングベルト２４の離間距離を
狭くしてある点が第１の実施例とは異なっている。なお
、ボールねじナット５とボールスプラインナット６の各
外側端部には、グリース溜め空間Ｓから外部へのグリー
ス漏出を防止するべく、シール用の薄板のシム４１が圧
入され取付けてある。なお４２は、各内ハウジング１２
Ａの外端部に設けられている取付けフランジ１３にボル
ト止めされたプロテクタである。

【００２１】この実施例の作用・効果は上記第１の実施
例とほぼ同様である。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明のボールねじ
装置は、ボールねじ軸に螺合されたボールねじナットと
ボールスプラインナットとを回転可能に支持するボール
ベアリング用の内輪溝をボールねじナットとボールスプ
ラインナットとの外周面にそれぞれ形成すると共に、ハ
ウジングの内周面にボールベアリングの外輪溝を形成し
て、前記内輪溝の溝間隔と外輪溝とは溝間隔を異ならし
めるものとした。そのため、間座を使用する必要がなく
なり、且つまたＤＢタイプの予圧、ＤＦタイプの予圧、
あるいはＰ予圧などの各種の予圧を必要に応じて選択す
ることが容易にできることとなり、その結果、部品点数
の減少，組立工数の低減，組立精度の向上が達成される
と共に、コンパクトで低コストで使い易いボールねじ装
置を提供できるという効果が得られる。

【００２３】また、ボールねじナットとボールスプライ
ンナットとの中間位置において、ボールねじ軸に油かき
部品を螺合することにより、潤滑用のグリースを過剰に
封入して外部を汚染させたり、グリース不足で頻繁な補
給をするなどのメインテナンスの手間を不要にできると
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるボールねじ装置の第１の実施例の
縦断面図。

【図２】図１のＩＩ部拡大断面図。

【図３】図１に示す油かき部品の縦断面図。

【図４】図３のＩＶ−ＩＶ　線断面図。

【図５】図３のＶ−Ｖ　線断面図。

【図６】油かき部品の作用を説明する模式図。

【図７】本発明によるボールねじ装置の第２の実施例の
縦断面図。

【符号の説明】

１　　　　　　　　　　ボールねじ装置２　　　　　　
　　　　ボールねじ軸 ３　　　　　　　　　　ボールねじ溝 ４　　　　　　　　　　ボールスプライン溝５　　　　
　　　　　　ボールねじナット６　　　　　　　　　　
ボールスプラインナット１０，１１　　　　ベアリング
内輪溝 １２　　　　　　　　　　ハウジング １５　　　　　　　　　　ベアリング外輪溝１７　　　
　　　　　　　ベアリング外輪溝１８　　　　　　　　
　　ベアリングボール３０　　　　　　　　　　油かき
部品

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ボールねじ溝とボールスプライン溝と
   を有するボールねじ軸にボールねじナットとボールスプ
   ラインナットとがボールを介して螺着され、ボールねじ
   ナットとボールスプラインナットとは、ボールベアリン
   グのボールの転動を介して回転可能にハウジングに支持
   されているボールねじ装置において、前記ボールベアリ
   ングの内輪溝を前記ボールねじナットとボールスプライ
   ンナットとの外周面にそれぞれ形成すると共に、前記ボ
   ールベアリングの外輪溝を前記ハウジングの内周面に前
   記内輪溝の溝間隔に対して所望の溝間隔で形成したこと
   を特徴とするボールねじ装置。
2. 【請求項２】　　前記ボールねじ軸の、前記ボールねじ
   ナットとボールスプラインナットとの中間位置に、油か
   き部品を螺合したことを特徴とする請求項１または請求
   項２に記載のボールねじ装置。