JPWO2003021133A1 - ボールねじ装置 - Google Patents

Abstract

本発明は多数のボールを介してねじ軸とナット部材とが螺合したボールねじ装置に関する。かかるボールねじ装置において、ナット本体の端面と接するカバープレートの内側面には該ナット本体の内周面に切り欠かれた凹所に嵌合するリターンピースが突出して形成され、このリターンピースには、ねじ軸のボール転動溝からボールを離脱させる掬い上げ部と、離脱したボールをボール戻し穴の入口へ導く方向転換路とが形成され、更に、かかる凸部は方向転換路の中心線を含む曲面により、カバープレートと一体に形成された第１ピースと、この第１ピースに固定される第２ピースとに二分されている。

Description

技 術 分 野
本発明は、多数のボールを介してねじ軸とナット部材とが螺合したボールねじ装置に係り、特に、上記ナット部材が所謂エンドキャップ式と称されるボールの循環構造を備えたボールねじ装置の改良に関する。
背 景 技 術
従来より、多数のボールを介してねじ軸とナット部材とが螺合したボールねじ装置は公知である。この種のボールねじ装置は、ねじ軸の外周面に形成された螺旋状のボール転動溝とナット部材の内周面に形成された螺旋状の負荷転動溝とが互いに対向して負荷通路を構成しており、ボールはこの負荷通路を転動しながらねじ軸とナット部材との間で荷重を負荷する。また、ナット部材には負荷通路を転動し終えたボールを再度負荷通路へ循環させるための無負荷通路が備わっており、ねじ軸とナット部材との相対的な回転に伴い、ボールが負荷通路から無負荷通路へ、無負荷通路から負荷通路へと無限循環するように構成されている。
ボールねじ装置は無負荷通路の構造によって幾つかのタイプに分類することができ、その中に所謂エンドキャップ式と称されるタイプのボールねじ装置が存在する。このエンドキャップ式のボールねじ装置は、特開平６−２０１０１３号公報や国際公開ＷＯ９７／４８９２２に開示されており、図１６は前者のボールねじ装置を示している。このボールねじ装置では、ナット部材１００が、上記負荷転動溝１０１が形成されたナット本体１０２と、このナット本体１０２の軸方向の両端面に装着される一対のエンドキャップ１０３，１０３から構成されている。具体的には、ナット本体１０２には軸方向と平行なボール戻し穴１０４が形成される一方、このナット本体１０２の両端面に装着される各エンドキャップ１０３にはねじ軸１０５のボール転動溝１０６からボール１０７を離脱させる掬い上げ部１０８、離脱したボール１０７を上記ボール戻し穴１０４の入口へ導く方向転換路１０９が形成され、エンドキャップ１０３をナット本体１０２に固定することで上記ボール戻し穴１０４と方向転換路１０９とが連通連結され、ボール１０７の無負荷通路が完成するようになっている。そして、このようなエンドキャップ式の無負荷通路はナット本体の一端から他端へとボールを循環させていることから、ナット本体の全長が長くても対応することができ、ねじ軸に形成されたボール転動溝のリードが大きい場合に有利な構造となっている。従って、このエンドキャップ式のボールねじ装置はテーブル等の可動体を高速で直線案内する用途に最適である。
しかし、従来のエンドキャップ式のボールねじ装置では、前述の如く、ねじ軸のボール転動溝からボールを離脱させるための掬い上げ部と、離脱させたボールをボール戻し穴に導くための方向転換路とがエンドキャップに形成されており、エンドキャップの厚みが大きくならざるを得なかった。このため、ナット本体の両端面にエンドキャップを固定すると、負荷荷重の大きさの割りにはナット部材の全長が長くなってしまい、ナット部材の小型化を図ることができなかった。
一方、エンドキャップの厚みを小さくするためには、図１６に示す従来のボールねじ装置のように、エンドキャップ１０３内の方向転換通路１０９がねじ軸１０５の軸方向と垂直な方向へ伸びていれば良いのだが、ねじ軸１０５のボール転動溝１０６は螺旋状に形成されており、このボール転動溝１０６を転がるボール１０７はねじ軸１０５の軸方向へ進む速度成分も有していることから、方向転換路１０９がそのような方向へ伸びていると、ボール転動溝１０６から離脱させたボール１０７の進行方向を無理に変化させることになり、ボール１０７がエンドキャップ１０３に対して繰り返し衝突することになる。そのため、ボール１０７を高速で循環させると、エンドキャップ１０３の破損が懸念される他、ボール１０７の循環に対しても大きな抵抗が作用することになり、可動体の高速送りにも限界があった。また、ボール１０７とエンドキャップ１０３との衝突音が発生することから、使用中の騒音も問題であった。
発 明 の 開 示
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、ナット部材の全長を短く抑えることができると共に、ねじ軸のボール転動溝から離脱したボールをボール戻し穴に対して円滑に導くことができ、ボールを高速で循環させた場合であっても騒音の発生が少なく、テーブル等の可動体の高速送りに最適なボールねじ装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明のボールねじ装置は、ナット本体の内周面に凹所を形成すると共に、この凹所に対してリターンピースを嵌合させ、かかるリターンピースがナット本体の軸方向の端面から突出することなく、前記凹所内に収容されるように構成した。前記凹所はナット本体の軸方向の端面に開放されるように、しかもナット本体の内周面に形成された螺旋状の負荷転動溝の両端部に対応する位置に形成されている。また、前記リターンピースはねじ軸のボール転動溝からボールを離脱させる掬い上げ部、及び離脱したボールを前記ボール戻し穴の入口へ導く方向転換路を備えており、このリターンピースを凹所に嵌合させることで、ナット本体の負荷転動溝を転動してきたボールが前記掬い上げ部を経て、前記方向転換路に転がり込むように構成されている。更に、ナット本体にはねじ軸と略平行なボール戻し孔を形成するパイプ部材が装着されており、リターンピースをナット本体の凹所に嵌合させると、パイプ部材のボール戻し孔とリターンピースの方向転換路とが連結され、ボールの無限循環路が形成されるようになっている。また更に、ナット本体の軸方向の両端面には略ドーナッツ状に形成されたカバープレートが固定され、このカバープレートがナット本体の凹所に嵌合したリターンピースを覆い隠すように構成されている。
従って、本発明のボールねじ装置では、ナット本体の凹所に対して前記リターンピースを嵌合させるのみでボールの無限循環路が構成され、しかもリターンピースはナット本体の凹所に収容されて、ナット本体からその軸方向へはみ出すことがないので、ボールを介してねじ軸と螺合するナット部材の軸方向の全長はナット本体の軸方向の全長と同一となり、ナット部材の全長を短く抑えることが可能となる。
特に、ねじ軸のボール転動溝から離脱させたボールが方向転換路内に円滑に転がり込むためには、かかる方向転換路のねじ軸側の入口領域がナット本体の負荷転動溝と連続していることが重要であり、そのためには方向転換路がねじ軸のボール転動溝を該ねじ軸の接線方向へ延伸させた方向と合致して形成されていることが好ましい。つまり、方向転換路のねじ軸側の入口領域はねじ軸の軸方向と直交する面に対してボール転動溝のリード角だけ傾斜して形成されていることになる。このように方向転換路をねじ軸の軸方向と直交する面に対して傾斜して形成した場合であっても、方向転換路が形成されているリターンピースはナット本体内に収容されてしまうため、カバープレートは単なる板状であって差し支えなく、カバープレートを装着して完成したナット部材の全長が長尺化してしまうといったこともない。
前記リターンピースは金属製、合成樹脂製のいずれであっても差し支えない。経時的な使用に対する強度という点では金属製のリターンピースが優れているが、ボールが転動する際に発生する騒音を軽減するという観点からすれば合成樹脂製のリターンピースが優れている。
また、リターンピースは掬い上げ部や方向転換路を備えていることから、その形状が複雑であり、これを簡便に製作するという観点からすれば、かかるリターンピースを方向転換路の中心線を含む曲面で第１ピース及び第２ピースに二分し、これらピースの組み合わせによって前記リターンピースを構成するのが好ましい。
更に、リターンピースはそれ単独でナット本体の凹所に嵌合させても良いが、かかるリターンピースをカバープレートと一体に形成し、カバープレートをナット本体の端面に装着する際に、カバープレートから突出するリターンピースがナット本体の凹所に嵌合するように構成しても良い。
一方、上記方向転換路のねじ軸側の入口には該ねじ軸のボール転動溝からボールを離脱させる掬い上げ部が設けられるが、ボールを掬い上げ部に衝突させることなく円滑に方向転換路に導くという観点からすれば、かかる掬い上げ部はナット本体の内周面よりも僅かにねじ軸側へ突出すると共に、上記方向転換路をナット内周面に倣った円弧状に切り欠いて形成されるのが好ましい。掬い上げ部をこのような形状に形成すれば、ねじ軸のボール転動溝を転動するボールは両側から徐々に抱え込まれるようにして該ボール転動溝から離脱し、そのまま方向転換路に転がりこむので、ボールは掬い上げ部に衝突することがなく、ボールが高速で無限循環路を循環するような使用を行った場合であっても、リターンピースに対して過大な力が作用することはなく、また、騒音の発生も抑えることが可能となる。
リターンピースを方向転換路の中心線を含む曲面で第１ピース及び第２ピースに二分する場合、前記掬い上げ部は第１ピースと第２ピースに二分しても良いし、第１ピース又は第２ピースのいずれか一方にのみ形成するようにしても良い。前者の例では、方向転換路が掬い上げ部を含めて第１ピースと第２ピースとに完全に二分されるので、第１ピース及び第２ピースの形状は簡易なものとなり、製造し易いといった利点がある。これに対し後者の例では、掬い上げ部を第１ピース又は第２ピースのいずれかに形成するので、方向転換路を第１ピースと第２ピースとに完全に二分することができず、第１ピース及び第２ピースの形状が多少複雑なものとなる反面、掬い上げ部を高精度に成形することができるといった利点がある。
更に、無限循環路内におけるボール同士の衝突を防止してボールの円滑な循環を図ると共に、騒音の発生を可及的に防止するという観点からすれば、互いに隣接するボールの間には合成樹脂製のスペーサを介装するのが好ましい。このようにスペーサを介装することを考慮すると、無限循環路内におけるボールの転動方向が急激に変化することは好ましくなく、そのような変化が存在する場合にはスペーサがボールの間から脱落してしまうおそれがある。従って、このような観点からしても、方向転換路のねじ軸側の入口領域は負荷転動溝をナット本体の内周面の接線方向へ延伸させた方向と合致しているのが好ましく、また、掬い上げ部は方向転換路をナット内周面に倣った円弧状に切り欠いて形成されるのが好ましい。
また更に、本発明によれば、合成樹脂製のパイプ体をナット本体に装着してボール戻し穴を形成しており、方向転換路が形成されたリターンピースを合成樹脂製とすれば、ボールを無限循環させるための無負荷通路は総て合成樹脂で覆われていることになり、ボールの無限循環中の騒音の発生を可及的に防止することが可能となる。
発明を実施するための最良の形態
以下、添付図面を参照しながら本発明のボールねじ装置を詳細に説明する。
図１及び図２は本発明を適用したボールねじ装置の第１実施例を示すものである。このボールねじ装置は、外周面に所定のリードで螺旋状のボール転動溝１０が形成されたねじ軸１と、多数のボール２を介して上記ねじ軸１に螺合すると共に該ボール２の無限循環路を備えたナット部材３とから構成されており、これらねじ軸１とナット部材３との相対的な回転により該ナット部材３がねじ軸１の軸方向へ運動するように構成されている。また、上記ねじ軸１にはボール転動溝１０が２条形成されており、上記ナット部材３もボール２の無限循環路を２つ備えている。
このボールねじ装置では、無限循環路内で互いに隣接するボール２の間にスペーサ２０が介装されており、ボール２同士が直接的に接触するのが防止されている。かかるスペーサ２０は合成樹脂により製作された円盤状の部材であり、その表裏両面にはボール２の球面が着座する球面座が形成されている。
図３は上記ナット部材３の分解図を示すものである。この図に示されるように、上記ナット部材３は、鋼製のナット本体４と、このナット本体に対して嵌合するリターンピース５３と、上記ナット本体４の前後両端面に固定される合成樹脂製の一対のカバープレート５，５と、これらカバープレート５に挟まれるようにしてナット本体４に固定される一対のパイプ部材６，６とから構成されており、かかるリターンピース５３、カバープレート５，５及びパイプ部材６，６をナット本体４に固定することでボール２の無限循環路が完成するようになっている。また、上記カバープレート５には、ナット部材３の内部に塵芥が進入するのを防止するためのラビリンスシール７が装着され、カバープレート５にねじ止めされるシール抑え板８によって該カバープレート５に固定されている。尚、図３はナット本体４の一端側に装着されるカバープレート５のみを示している。
図４及び図５は上記ナット本体４を示すものである。このナット本体４は中央に上記ねじ軸１の貫通孔４０を有する円筒状に形成されており、その外周面には該ナット本体４をテーブル等の可動体に固定するためのフランジ部４１が突設されている。また、上記貫通孔４０の内周面には上記ねじ軸１のボール転動溝１０と相対向する螺旋状の負荷転動溝４２が形成されており、ボール２はこれらボール転動溝１０と負荷転動走溝４２との間で荷重を負荷しながら転動する。尚、上記フランジ部４１に開設された貫通孔４３はナット本体４を可動体に固定するためのボルト通し孔である。
また、このナット本体４の軸方向の両端面は上記カバープレート５の取付け面４４となっており、かかる取付け面４４にはタップ孔４５が形成され、カバープレート５の取付けねじが螺合するように構成されている。これら取付け面４４，４４の間には、ナット本体４を軸方向へ貫通するようにしてパイプ取付け孔４６が形成されており、前述したパイプ部材６がこのパイプ取付け孔４６に嵌合するようになっている。パイプ部材６はボール戻し孔６０を有して円筒状に形成されており、荷重から開放された無負荷状態のボール２がボール戻し孔６０の内部をナット本体４の軸方向へ転動するようになっている。更に、ボール戻し孔６０内を高速で転動するボール２とパイプ部材６との接触によって騒音が発生するのを極力防止するため、かかるパイプ部材６は合成樹脂から形成されている。
上記ねじ軸１に形成された２条のボール転動溝１０に対応するため、上記パイプ取付け孔４６はナット本体４の貫通孔４０を挟んで１８０°対向する２カ所に設けられている。カバープレート５の取付け面４４に開口した各パイプ取付け孔４６の両端部には、リターンピース５３を収容するための凹所４７が形成されている。図４に示すように、この凹所４７はナット本体４の貫通孔４０から接線方向に伸びるようにして切り欠かれ、かかる貫通孔４０と上記パイプ取付け孔４６とを連結している。ナット本体４の内周面に形成された２条の負荷転動溝４２の両端は、カバープレート取付け面４４に達する直前において、上記凹所４７によって分断されている。
一方、図６乃至図８は上記カバープレート５を示すものである。かかるカバープレート５はナット本体側の取付け面４４を覆う略ドーナッツ状形成され、合成樹脂の射出成形を用いて製作されている。かかるカバープレート５の外面側には、上記ラビリンスシール７を装着するための環状溝５０が貫通孔５１の周囲に形成される一方、かかる環状溝５０の外側にはシール抑え板８を固定するためのねじ孔５２が形成されている。また、このカバープレート５にはナット本体４への取付けねじを挿通させるための取付け孔５９が貫通している。
また、カバープレート５の内側面には前述したナット本体の凹所に嵌合するリターンピース５３が突設されている。このリターンピースは、カバープレート５の内側面から突出するように形成された第１ピース５４と、この第１ピース５４に対してねじ止めされる第２ピース９（図１０及び１１参照）とから構成されており、図３に示したように、これら第１ピース５４と第２ピース９を組み合わせることで、ボール２をねじ軸１のボール転動溝１０から離脱させる掬い上げ部５５、離脱したボール２をパイプ部材６のボール戻し孔６０へ送り込む方向転換路５６が上記リターンピース５３に具備されるようになっている。上記第２ピース９には六角ナット（図示せず）を収容するフランジ９２が設けられており、カバープレート５側から挿通されたボルトをこの六角ナットに螺合させることで、第２ピース９がカバープレート５に固定されるようになっている。尚、上記第１ピース５４の隣にはボルトを挿通させるための貫通孔５８が、第２ピース９の横にもボルトを挿通させるための貫通孔９１が夫々形成されている。
かかるリターンピース５３の内部において、上記方向転換路５６はボール２の転動方向を９０°以上変化させるように湾曲しており、その一端はカバープレート５から立ち上がったリターンピース５３の側面に開口すると共に、他端はカバープレート５から突出したリターンピース５３の先端面に開口している。前者の開口はねじ軸１側の入口であり、後者の開口はパイプ部材６に形成されたボール戻し孔６０側の入口である。方向転換路５６のボール戻し孔６０側の縁部には環状溝６１が形成され、カバープレート５をナット本体４に装着した際に、この環状溝６１に対してパイプ部材６の先端が嵌合するように構成されている。これにより、カバープレート５に具備された方向転換路５６とパイプ部材６に形成されたボール戻し孔６０とが精度良く連結され、これら両通路間におけるボール２の転動を円滑なものとすることができるようになっている。
上記リターンピース５３は方向転換路５６の中心線を含む曲面で二分されて上記第１ピース５４と第２ピース９に分割されている。このため、これら第１ピース５４及び第２ピース９には互いに対向する断面半円形状の溝５７，９０が夫々形成されており、これらの溝５７，９０が組合わさって上記方向転換路５６が形作られるようになっている。また、方向転換路５６のねじ軸１側の入口にはボール２をねじ軸１のボール転動溝１０から離脱させる掬い上げ部５５が形成されており、この掬い上げ部５５も第１ピース５４と第２ピース９に二分されている。この掬い上げ部５５はナット本体４の内周面よりも僅かにねじ軸１側へ突出して、ナット本体４の内周面とねじ軸１の外周面との隙間に対応して配置されており、更に、上記方向転換路５６をナット本体４の内周面に倣った円弧状に切り欠いて形成されている。従って、かるか掬い上げ部５５はパイプの一端を斜めに切り欠いたのと略同じ形状に形成されており、ボール２が方向転換路５６の入口から奥に進むにつれ、掬い上げ部５５がボール２を進行方向の両側から徐々に覆い、最終的に方向転換路の内部へ収容するようにっている。
これらの部品から構成されるナット部材３の組み立ての手順としては、先ず、パイプ部材６をナット本体４のパイプ取付け孔４６に挿入し、次いで、第２ピース９を装着した一対のカバープレート５をナット本体４の取付け面４４に対してねじ止めする。第２ピース９をカバープレート５と一体に成形された第１ピース５４に対して固定すると、かかるカバープレート５に方向転換路５６及び掬い上げ部５５を備えたリターンピース５３が形成され、このリターンピース５３をナット本体４に形成された凹所４７に嵌合させることで、カバープレート５をナット本体４に対して正確に位置決めすることができる。また、ナット本体４に対してカバープレート５を装着すると、ナット本体４に対して先に挿入されたパイプ部材６がカバープレート５の凸部５３によって両端から挟み込まれ、かかる凸部５３の先端に形成された環状溝６１にパイプ部材６の端部が嵌合する。これにより、ナット部材３にボール２の無限循環路が完成する。
ねじ軸１が回転すると、ボール２はねじ軸１のボール転動溝１０とナット本体４の負荷転動溝４２との間で荷重を負荷しながら転動した後、無負荷状態となって一方のリターンピース５３に具備された方向転換路５６に進入し、パイプ部材６のボール戻し孔６０を経て他方のリターンピース５３の方向転換路５６へ導かれ、この方向転換路５６から再度ねじ軸１のボール転動溝１０に戻される。カバープレート５、第２ピース９及びパイプ部材６はいずれも合成樹脂製であるから、このようなボール２の無限循環路中、ボール２が無負荷状態で転動する方向転換路５６及びボール戻し孔６０はいずれも合成樹脂によって覆われている。また、前述したように、無限循環路中を前後して転動するボール２の間には合成樹脂製のスペーサ２０が介装されていることから、鋼球であるボール２同士が接触することもない。従って、ボール２が金属部材と接するのはねじ軸１のボール転動溝１０及びナット本体４の負荷転動溝４２のみであり、このボールねじ装置ではボール２の循環中における騒音の発生を可及的に抑えることが可能である。
また、図１に示されるように、このボールねじ装置では上記方向転換路５６の入口において掬い上げ部５５がボール２をねじ軸１から離脱させる際に、かかるボール２をボール転動溝１０のリード角αと合致した方向へ導いている。加えて、図２に示されるように、ボール２はねじ軸１の接線方向へ移動するようにして該ねじ軸１のボール転動溝１０から離脱し、方向転換路５６に進入するようになっている。つまり、方向転換路５６のねじ軸１側の入口領域は、ねじ軸１のボール転動溝１０を該ねじ軸の接線方向へ延伸させた方向、換言すれば、ねじ軸１の周囲に螺旋状に巻いた紐の端部を引きほどいた方向と合致して形成されていることになる。
図１２（ａ）〜（ｆ）はリターンピース５３に形成した掬い上げ部５５がねじ軸１のボール転動溝１０からボール２を離脱させる様子を示したものである。これらの図に示されるように、方向転換路５６のねじ軸１側の入口領域はボール転動溝１０と対向して形成されており、掬い上げ部５５は転動するボール２をその両側から徐々に抱え込むようにしてボール転動溝１０から離脱させ、最終的に方向転換路５６の内部に収容するようになっている。このため、ねじ軸１から離脱するボール２に対して、その転動方向を無理に変化させようとする外力が作用することはなく、ボール２を円滑にボール転動溝１０から離脱させて方向転換路５６に導くことができるようになっている。また、方向転換路５６は緩やかに湾曲してボール戻し孔６０に通じているので、ボール２が方向転換路５６の内壁に対して強く衝突するといったこともなく、ボール２の循環を円滑化することができる他、騒音の発生も可及的に防止することが可能である。
そして、本実施例のボールねじ装置では、前述したような方向転換路５６や掬い上げ部５５がカバープレート５に突設されたリターンピース５３に具備され、かかるリターンピース５３をナット本体４に形成された凹所４７に嵌合させているので、ドーナッツ状のカバープレート５そのものは極めて薄く形成することができ、ナット部材３の軸方向の全長を短く抑えることが可能である。また、そのようにカバープレート５を薄く形成した場合であっても、ナット本体４に嵌合するリターンピース５３のカバープレート５に対する突出量はある程度大きく設定することができるので、かかるリターンピース部５３に対しては緩やかに湾曲した方向転換路５６を形成することができ、ボール２の循環を円滑化し、しかも該循環に伴う騒音の発生も可及的に防止することができるものである。
図１３は本発明のボールねじ装置の第２実施例を示すものである。
前述の第１実施例ではリターンピース５３を構成する第１ピース５４をカバープレート５と一体に形成していたが、この第２実施例では第１ピース５４とカバープレート５とを分離し、カバープレート５をナット本体４に固定することなく、リターンピース５３をナット本体４の凹所４７に嵌合させるように構成した。尚、その他の構成は前記第１実施例と同一なので、図１３中に同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
図１４はこの第２実施例で用いるリターンピース５３を示す斜視図であり、また、図１５はこのリターンピース５３を第１ピース５４と第２ピース９に分解した斜視図である。これら第１ピース５４及び第２ピース９は金属片から機械加工によって削り出しても良いが、形状が複雑なため、金属射出成形（ＭＩＭ成形）によって製作するのが好ましい。勿論、第１実施例と同様に合成樹脂の射出成形によって製作することも可能である。
この第２実施例のリターンピースも方向転換路５６の中心線を含む曲面で第１ピース５４と第２ピース９とに分割されているが、第１実施例のリターンピースと異なり、方向転換路５６のねじ軸１側の入口は分割されることなく第２ピース９に形成されている。つまり、方向転換路５６のねじ軸１側の入口に設けられた掬い上げ部５５は第２ピース９にのみ形成されている。このため、本実施例のリターンピースは第１実施例のリターンピースに比べて、掬い上げ部５５を精度良く形成することができ、その分だけねじ軸１のボール転動溝１０からボール２を離脱させる動作を安定して行うことができるものである。
また、第２ピース９に形成された溝９０のねじ軸１側の入口には、ボール２の間に介装されたスペーサ２０を該ボール２と共に方向転換路５６へ導くための誘導片９３が覆い被さっており、第１ピース５４と第２ピース９とを組み合わせた際に、方向転換路５６のねじ軸１側の入口に位置するように構成されている。
以上説明してきたように、本発明のボールねじ装置によれば、ナット本体の凹所に対して前記リターンピースを嵌合させるのみでボールの無限循環路が構成され、しかもリターンピースはナット本体の凹所に収容されて、ナット本体からその軸方向へはみ出すことがないので、カバープレートそれ自体は単なる板状で差し支えなく、ナット本体の両端面にカバープレートを装着してナット部材を構成しても、かかるナット部材の全長は短く抑えることができ、かかるナット部材の小型化を図ることが可能となる。また、ナット本体に嵌合するリターンピースに対しては小型化のための制約を受けることなく方向転換路を自由に形成することができるので、ねじ軸のボール転動溝から離脱したボールをボール戻し穴に対して円滑に導くことができ、ボールを高速で循環させた場合であっても騒音の発生を抑えることが可能となる。従って、本発明のボールねじはテーブル等の可動体の高速送りに最適である。
これら第１ピース５４及び第２ピース９には、これらを組み合わせたリターンピース５３をナット本体４に固定するための貫通孔９２が形成されており、図１３に示すように、かかる貫通孔９２に挿通される螺子９５を用いて、リターンピース５３をナット本体４の凹所４７内にに固定することができるようになっている。従って、リターンピース５３をナット本体４の凹所４７に嵌合させ、更に螺子９５を用いて固定することにより、かかるリターンピース５３をナット本体４に対して精度良く且つ強固に固定することが可能となる。
カバープレート５はナット本体４に対するリターンピース５３の固定が終了した後に、かかるリターンピース５３を覆うようにしてナット本体４のカバープレート取り付け面４４に固定される。このカバープレート５はラビリンスシール７をナット本体４に固定し、ナット本体４とねじ軸１との隙間を密封する目的で使用される。このカバープレート５にはリターンピース５３ほどの強度が必要とされないため、リターンピース５３を金属製とする場合であっても、合成樹脂から成形すれば充分である。
そして、このように構成される第２実施例のボールねじ装置においても、リターンピース５３をナット本体４に形成された凹所４７に嵌合させているので、カバープレート５には方向転換路５６を形成する必要がなく、カバープレート５そのものは極めて薄く形成することができ、ナット部材３の軸方向の全長を短く抑えることが可能である。また、このボールねじ装置では２条のボール無限循環路が形成されており、ナット本体４には一方の端面に２個、両端面で計４個のリターンピース５３を嵌合させる必要がある。前述の第１実施例では一枚のカバープレート５に対して２個のリターンピース５３が一体的に形成されているいるため、仮に、ナット本体４に対する凹所４７の形成精度が悪いと、一方のリターンピース５３のナット本体４に対する位置決め精度が他方のリターンピース５３の位置決め精度も悪化させてしまう。しかし、この第２実施例のボールねじ装置によれば、各リターンピース５３を個別にナット本体４の凹所４７に嵌合させているので、各リターンピース５３のナット本体４に対する位置決め精度は互いに独立であり、ナット本体４の凹所４７の形成精度にのみ依存してリターンピース５３をナット本体４に嵌合させることができる。これにより、一層円滑なボールの無限循環を実現することができるものである。
産業上の利用可能性
以上説明してきたように、本発明のボールねじ装置によれば、ナット本体の凹所に対して前記リターンピースを嵌合させるのみでボールの無限循環路が構成され、しかもリターンピースはナット本体の凹所に収容されて、ナット本体からその軸方向へはみ出すことがないので、カバープレートそれ自体は単なる板状で差し支えなく、ナット本体の両端面にカバープレートを装着してナット部材を構成しても、かかるナット部材の全長は短く抑えることができ、かかるナット部材の小型化を図ることが可能となる。また、ナット本体に嵌合するリターンピースに対しては小型化のための制約を受けることなく方向転換路を自由に形成することができるので、ねじ軸のボール転動溝から離脱したボールをボール戻し穴に対して円滑に導くことができ、ボールを高速で循環させた場合であっても騒音の発生を抑えることが可能となる。従って、本発明のボールねじはテーブル等の可動体の高速送りに最適である。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明を適用したボールねじ装置の第１実施例を示す側面断面図である。
図２は第１実施例に係るボールねじの正面図（一部切欠き断面図）である。
図３は第１実施例に係るナット部材の分解図である。
図４は第１実施例に係るナット本体の正面図である。
図５は図４のＶ−Ｖ線断面図である。
図６は第１実施例に係るカバープレートの側面図である。
図７は図６のＶＩＩ矢視図である。
図８は図６のＶＩＩＩ矢視図である。
図９は図８のＩＸ−ＩＸ線断面図である。
図１０は第１実施例に係るリターンピースの側面図（一部切欠き断面図）である。
図１１は第１実施例に係るリターンピースの底面図である。
図１２はボールがねじ軸のボール転動溝から離脱する様子を順を追って示す図である。
図１３は本発明を適用したボールねじ装置の第２実施例に係るナット部材の分解斜視図である。
図１４は第２実施例に係るリターンピースの斜視図である。
図１５は第２実施例に係るリターンピースの分解斜視図である。
図１６は特開平６−２０１０１３号公報に開示されるボールねじ装置を示す断面図である。
［符号の説明］
１…ねじ軸、２…ボール、３…ナット部材、４…ナット本体、５…カバープレート、６…パイプ部材、９…第２ピース、１０…ボール転動溝、２０…スペーサ、４２…負荷転動溝、４７…凹所、５３…リターンピース、５４…第１ピース、５５…掬い上げ部、５６…方向転換路、６０…ボール戻し孔

Claims (8)

1. 外周面に螺旋状のボール転動溝が形成されたねじ軸と、
   このねじ軸が貫通する貫通穴を有して略円筒状に形成されると共に、多数のボールを介して前記ねじ軸に螺合し、内周面には前記ねじ軸のボール転動溝と相対向して螺旋状の負荷ボール通路を構成する螺旋状の負荷転動溝が形成され、更に、内周面には前記負荷転動溝の両端部に対応して凹所が切り欠かれた金属製のナット本体と、
   このナット本体に装着されてねじ軸と略平行なボール戻し穴を形成する合成樹脂製のパイプ部材と、
   前記ナット本体の凹所に嵌合すると共に、ねじ軸のボール転動溝からボールを離脱させる掬い上げ部、及び離脱したボールを前記ボール戻し穴の入口へ導く方向転換路を備え、前記パイプ部材と協働してボールの無限循環路を形成するリターンピースと、
   略ドーナッツ状に形成されると共に前記ナット本体の軸方向の両端面に固定され、かかるナット本体の凹所内に嵌合した前記リターンピースを覆うカバープレートとから構成されていることを特徴とするボールねじ装置。
2. 前記方向転換路のねじ軸側の入口領域は、前記ねじ軸のボール転動溝を該ねじ軸の接線方向へ延伸させた方向と合致して開設されていることを特徴とする請求項１記載のボールねじ装置。
3. 前記掬い上げ部はナット本体の内周面よりも僅かにねじ軸側へ突出すると共に、前記方向転換路をナット内周面に倣った円弧状に切り欠いて形成されていることを特徴とする請求項２記載のボールねじ装置。
4. 前記リターンピースは、方向転換路の中心線を含む曲面により二分された第１ピース及び第２ピースとから構成されていることを特徴とするていることを特徴とする請求項１記載のボールねじ装置。
5. 前記掬い上げ部は第１ピースと第２ピースとに二分されており、これらピースを組み合わせることで前記方向転換路のねじ軸側の入口に掬い上げ部が完成することを特徴とする請求項４記載のボールねじ装置。
6. 前記掬い上げ部は第１ピース又は第２ピースのいずれか一方に形成されていることを特徴とする請求項４記載のボールねじ装置。
7. 前記第１ピースはカバープレートと一体に形成される一方、前記第２ピースは第１ピースに対して固定されることを特徴とする請求項４又は６記載のボールねじ装置。
8. 前記方向転換路のボール戻し穴側の縁部には前記パイプ体の端部を嵌合させる環状溝が形成され、前記リターンピースをナット本体の凹所に嵌合させた際に、かかるパイプ体がナット本体に対して位置決め固定されることを特徴とする請求項１記載のボールねじ装置。

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