JPS6338584B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は数値制御機械（通称NC機械）などの
位置決め、あるいは産業機械などの送りなどに利
用される保持器付き有限ボールねじに関する。

「従来の技術」 従来のボールねじは、ねじのすべり摩擦がころ
がり摩擦になるようにボールねじ軸１とナツト２
との間にわずかな隙間を与えた状態でボール３を
入れて転動するようにしたものである。

ところが該ボールねじのナツト２とボールねじ
軸１に形成される雄ねじと雌ねじ間にはボールに
合わせたボール転動溝が単にスパイラル状に１条
形成されているにすぎない。

「発明が解決しようとする問題点」 ところが、軸方向の隙間を零にするためには２
個のナツトを第１図および第２図に示す如く予圧
量に相当する間座４を選択した後挿入し、接触角
を対向させてセツトするために部品数が増加する
と共に組立作業が複雑になり、コスト高要因の１
つになつている。

また、第３図に示すように、１ケのナツトでも
つて軸方向隙間を零にするために予圧を与える
と、ゴジツクアーチ形状のボール転動溝は４点接
触となりすべりが生ずる。（このすべりを作動す
べりと呼ぶ。）このd1.とd2の差が大きいとすべり
接触に変化し、摩擦係数が数10倍となり摩擦抵抗
が急激に増加し、ころがり接触部は高面圧とな
る。

したがつて、油膜切れによる異常摩耗が発生
し、摺動抵抗も大きくなる欠点を有する。

また、従来のボールねじにおいては、軸心に直
角な平面と２つの接触点を結ぶ線がなす角度（接
触角）が45度以下に形成されているため（ゴジツ
クアーチ形状の場合に円滑にボールが回転する条
件）軸方向の負荷容量が小さくなるなどの欠点を
有する。

また、従来のボールねじは保持器がはめ込まれ
ていないため、ねじ軸を逆回転しつゝ抜くことに
よりナツト本体から多数のボールが脱落するの
で、ねじ軸とナツトをセツトした状態で組付けで
きるような機械設計をせねばならぬ制約が余儀な
くされている。

また、ナツトの内周に広巾Ｕ字形状のボール転
動溝が形成され、該広巾Ｕ字形状のボール転動溝
にボールが配列され、これらボールが雄ねじによ
り保持案内されるボールねじが知られている。

（特開昭49−93767号公報参照） ところが、該ボールねじは予圧をかけると、第
６図および第９図より明らかなように該ボールの
循環が不能になる。

さらに単純なるラジアル荷重以外のモーメント
荷重が作用した場合にはボールねじのスムーズな
回転ができなくなる。

そこで、ボールねじのナツトが１ケでもナツト
側とねじ軸のボール転動溝間にボールを介して予
圧を如何にして得られるかが、本発明の技術的課
題である。

「問題点を解決するための手段」 上記技術的課題を解決するための本発明の構成
は次の通りである。

ナツトのボール転動溝が広巾Ｕ字形状の広巾ス
パイラル溝の両側に対向して形成され、該広巾Ｕ
字形状溝のボール転動溝とボールねじの軸の雄ね
じ間にボールが配されてなるボールねじにおい
て、 (イ) ナツトのボール転動溝に嵌め込まれる円筒状
の保持器にはポケツトが多数形成されているこ
と。

(ロ) 該ポケツトによりボールが配列されると共に
該ポケツトの直径がボールの直径よりわずかに
小さく形成されていること。

(ハ) 該ボール間の中央部にボールねじ軸の雄ねじ
が配されると共に該雄ねじの両側にはボールに
合わせた転動溝が形成されていること。

(ニ) 該ボールねじ軸の雄ねじの転動溝と前記ナツ
トのボール転動溝との間にボールが挟持圧縮さ
れ、かつ該ボールが前記保持器と共に移動する
こと。

(ホ) 前記ナツトおよびボールねじ軸のボール転動
溝に保持器を介して挟持されるボールの接触角
が45度乃至60度の範囲内にあること。

以上(イ)，(ロ)，(ハ)，(ニ)，および(ホ)より成る保
持器
付き有限ボールねじ。

「作用」 ナツトの広巾Ｕ字形状の広巾スパイラル溝内を
回転しつゝ嵌め込まれた円筒状の保持器のポケツ
トに内面より挿入されたボールが保持器の突部を
挟んで配列されるため、ボール間の相互摩擦は起
こり得ない。

また、ナツト内に保持器をスパイラル状に挿入
配列されたボール間に雄ねじを形成したボールね
じ軸が螺合されることにより、ボールに対する軸
方向予圧が付与されることになり、ナツトおよび
ボールねじ軸間のズレが発生することのないすぐ
れた転がり機能を備える。

「実施例」 以下図に基づいて本発明の一実施を説明する。

第４図は本発明ボールねじのナツト本体の断面
図、第５図は本発明ボールねじのボールねじ軸の
正面図、第６図イ，ロは本発明ボールねじの保持
器の正面図と背面図、第７図は本発明ボールねじ
のナツト本体とボールねじ軸におけるボールの接
触角を表す拡大説明図、第８図は本発明ボールね
じからボールねじ軸を除いた一部断面組立図、第
９図は本発明ボールねじの一部断面組立図、第１
０図は本発明ボールねじの保持器に鋼板を使用し
た状態を示す一部断面組立図である。

第４図の如き、符号１０で全体的に示されてい
るのはナツトである。

該ナツト１０の内周には雌ねじ２５，２５…が
形成され、２５，２５…間には断面略Ｕ字形状の
広巾スパイラル溝２１，２１…が形成される。

該スパイラル溝２１の両側にはボール２０の球
面の曲率に近似した曲率を有するボール転動溝２
３，２４が形成される。

第５図の如き、符号３０で全体的に示してある
のはボールねじ軸である。

該ボールねじ軸３０は前記ナツト１０の外周に
前記ナツト１０の雌ねじ２５と同一のピツチを有
する雄ねじ３１が形成されている。

該雄ねじ３１間に形成されるスパイラル溝３４
の両側にはナツト１０同様ボール２０の球面の曲
率に近似した曲率を有するボール転動溝３２，３
３が形成されている。

例えば第８図および第９図に示す如く前記ナツ
ト１０の広巾Ｕ字形状の広巾スパイラル溝２１，
２１…内を回動しつゝ嵌め込まれる円筒上の保持
器４０の巾をl₀とし、ナツト１０の巾をｌとした
関係において、ボールねじ軸３０が前進若しくは
後退できる移動長さが該ナツト１０の巾ｌから巾
l₀を差し引いた残りの巾の２倍になる。

そして該保持器４０は前記ナツト１０の雌ねじ
２５と同一のピツチをもつて断面略頭三角形状の
突部４１と断面略台形状の凹部４２がスパイラル
状に形成され、該突部４１と凹部４２間には傾斜
壁４３が形成されている。（第６図イ，ロ参照） そして該スパイラル状の突部４１の外周面は前
記ナツト１０のスパイラル溝２１内径に接触しな
いように形成されている。

これに対し、該スパイラル状の突部４１内周面
および傾斜壁４３はボールねじ軸３０の雄ねじ３
１に接触しないように形成され、かつ前記スパイ
ラル溝３４に接触しないように形成されている。

さらに前記保持器４０の該スパイラル状の突部
４１の左右傾斜壁４３，４３にはボールねじ２２
が脱落しない範囲の複列のポケツト４４，４５が
該傾斜壁に対し、直角にして、かつ適当なピツチ
間隔を有して形成されている。

該保持器４０が前記ナツト１０の内周面を右方
向または、左方向の移動を止める押さえ板４６，
４７がビス４８を介して前記ナツト１０の両端面
に取り付けられている。（第８図参照） 該保持器４０が前記ナツト１０に嵌め込まれた
後、該保持器４０のポケツト４４，４５内にボー
ル２２が多数挿入配列され、次いで、ボールねじ
軸３０が嵌め込まれると前記ナツト側のボール転
動溝２３，２４とボールねじ軸３０側のボール転
動溝３２，３３間のボール２０，２０はボールね
じ軸の雄ねじ３１をボール２０，２０にて左右よ
り挟み込む構造となるので、ナツト側のボール転
動溝２３，２４とボールねじ軸３０側のボール転
動溝３２，３３間の接触点で弾性変形が生じ、バ
ツクラツシユとなる。

該バツクラツシユを避けるべく軸方向隙間を零
にし、さらに軸方向荷重に対する弾性変位量を最
小にし、剛性を高めるべく予圧が与えられる。

また、前記ナツト１０側のボール転動溝２３，
２４とボールねじ軸３０側のボール転動溝３２，
３３によつてボール２０，２０がそれぞれ挟持さ
れたさいの、ボール２０，２０の接触角は第７図
に示すように45度乃至60度の範囲内に形成され
る。

「発明の効果」 本発明の保持器付き有限ボールねじは広巾にし
て、かつＵ字形状溝の両側に形成されたボール転
動溝間に嵌め込まれる保持器によりボールが所要
間隔をおいて分離されると同時に配列保持された
左右のボール間に螺合されるボールねじ軸の雄ね
じによりボール転動溝とボール間には予圧をかけ
ることができるので、１ケのナツトでも適正予圧
がかけられ、これによりナツト、ボールおよびボ
ールねじ軸間のバツククラツシユを零若しくはマ
イナスにできる。

したがつてボールねじ軸の回転あるいは反転範
囲が小さく、スピードアツプに役に立ち、そのボ
ールねじ軸の右まわりにまわすときの回転力と左
まわりにまわすときの回転力に殆ど差がなく、安
定した高精度と長寿命を確保することができる。

また、該ボールねじを機械などに組み込むさ
い、あるいは保持点検のために、ボールねじ軸か
らナツトを抜いてもポケツトの径、特にボールね
じ軸側がボールの直径よりわずかに小さく形成さ
れているので、ボールは脱落しない。

したがつて、ボールねじ軸の取り付け本体とナ
ツトを取り付ける移動体にそれぞれ別個に取り付
ける設計が可能になり、諸機械への組付けも簡単
で、大きな工数の低減となる効果を有する。

また、本発明に保持器付き有限ボールねじは軸
心に直角な平面と２つの接触点を結ぶ線がなす接
触角を大きく形成することができるので、これに
より、きわめて大きい軸方向荷重が得られる。

また、リターンパイプ、ナツトの穴あけ加工を
必要としないので製作加工が容易である。

なお、本発明におけるナツトおよびボールねじ
軸は、ねじれ剛性、引張、圧縮剛性および耐摩耗
性にとむ熱処理可能な鋼材が好ましい。

また、ボールねじに使用する保持器４０の材料
は鋼板、銅板、アルミの如きメタルプレートに代
えて合成樹脂材料、合成ゴム材料の如き可塑材あ
るいはダイキヤスト合金を用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は公知の保持器無しの予圧ボールねじの
平面図、第２図は第１図の要部断面拡大図、第３
図は予圧を加えることによつて４点接触状態を示
す説明図、第４図は本発明ボールねじのナツト本
体の断面図、第５図は本発明ボールねじのねじ軸
の正面図、第６図イ，ロは本発明ボールねじの保
持器の正面図と背面図、第７図は本発明ボールね
じのナツト本体とボールねじ軸におけるボールの
接触角を表す拡大説明図、第８図は本発明ボール
ねじからボールねじ軸を除いた一部断面組立図、
第９図は本発明ボールねじの一部断面組立図、第
１０図は本発明ボールねじの保持器に鋼板を使用
した状態を示す一部断面組立図である。 符号の説明、１０：ナツト、２０：ボール、２
３，２４：ナツトのボール転動溝、２５：雌ね
じ、２１：広巾Ｕ字形状の広巾スパイラル溝、４
０：保持器、４４，４５：ポケツト、３０：ボー
ルねじ軸、３１：ボールねじ軸の突起部（雄ね
じ）、３２，３３：突起部の左右転動溝。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ナツトのボール転動溝が広巾Ｕ字形状の広巾
   スパイラル溝の両側に対向して形成され、該広巾
   Ｕ字形状溝のボール転動溝とボールねじ軸の雄ね
   じ間にボールが配列されてなるボールねじにおい
   て、 (イ) ナツトのボール転動溝に嵌め込まれる円筒状
   の保持器にはポケツトが多数形成されているこ
   と。 (ロ) 該ポケツトによりボールが配列されると共に
   該ポケツトの直径がボールの直径よりわずかに
   小さく形成されていること。 (ハ) 該ボール間の中央部にボールねじ軸の雄ねじ
   が配されると共に該雄ねじの両側にはボールに
   合わせた転動溝が形成されていること。 (ニ) 該ボールねじ軸の雄ねじの転動溝と前記ナツ
   トのボール転動溝との間にボールが挟持圧縮さ
   れ、かつ該ボールが前記保持器と共に移動する
   こと。 (ホ) 前記ナツトおよびボールねじ軸のボール転動
   溝に保持器を介して挟持されるボールの接触角
   が45度乃至60度の範囲内にあること。 以上(イ)、(ロ)、(ハ)、(ニ)および(ホ)より成ること
   を特
   徴とする保持器付き有限ボールねじ。 ２ 円筒状の保持器はメタルプレートあるいは可
   塑材若しくはダイキヤスト合金からなり、かつボ
   ールを脱落しない程度のポケツトが形成されて成
   る特許請求の範囲第１項記載の保持器付き有限ボ
   ールねじ。