JPWO2008013150A1 - ねじ装置及び運動案内装置 - Google Patents

Abstract

ボールペン方式のねじ装置において、省スペース化を図ったまま潤滑も可能なねじ装置を提供する。ねじ装置は、外周面に螺旋状のボール転走溝が形成されるねじ軸１１と、ねじ軸１１の周囲に嵌められる筒体１２と、筒体１２に装着されるボール保持部材１３と、を備える。ボール保持部材１３は、ボール転走溝１１ａに接触するボール１４をその一部を露出させた状態でボール１４が回転運動でき、且つボール１４の回転運動以外の運動を拘束するようにボール１４を保持する。ボール保持部材１３は、ボール２２が当接する保持凹部１７と、保持凹部１７に繋がる空洞部１６と、空洞部１６に収容される潤滑剤２０と、を有する。筒体１２がねじ軸１１に対して相対的に回転するのに伴って、ボール１４がボール保持部材１３に保持されたままねじ軸１１のボール転走溝１１ａ上を転がり運動する。

Description

本発明は、筒体に対してねじ軸を相対的に回転させると、筒体が軸線方向に移動するねじ装置、並びに軌道レールに対して移動ブロックが相対的に直線運動する運動案内装置に関する。

ねじ軸の溝とナットの溝とを合わせ、これで生ずる螺旋状の溝内に複数のボールを充填し、ナットにボールが循環するように戻し路を設けたボールねじがよく知られている。ねじ軸とナットとの間にボールを介在させることで、ねじ軸をナットに対して回転させる際の摩擦抵抗を低減できるので、多様な分野にボールねじが実用化されている。

移動体が直線運動するのを案内する運動案内装置としてのリニアガイドもよく知られている。リニアガイドは、ベッド等の固定部材に対してテーブル等の移動体が直線運動するのを案内するもので、固定部材に取り付けられる軌道レールと、軌道レールにスライド可能に組み付けられると共に移動体に取り付けられる移動ブロックと、から構成される。軌道レールには長手方向に沿ってボール転走溝が形成される。移動ブロックには、軌道レールのボール転走溝に対向する負荷ボール転走溝が形成されると共に、軌道レールと移動ブロックとの間に転がり運動可能に配列されるボールを循環させるためのボール戻し通路が設けられる。

ボールねじでもリニアガイドでも、許容荷重を増加させるために、また高精度に移動させるために、ボール転走路に複数のボールを配列し、複数のボールを転がり運動させるのが一般的である。しかし、ボールねじやリニアガイドの用途（例えば民生品用）によっては、許容荷重及び精度がそれほど要求されずに、その替わりに、省スペース化や、コスト削減を目的とした構造や製造の容易さが求められる場合がある。

構造や製造を簡素化したボールねじとして、特許文献１には、ボールペン方式のねじ装置が開示されている。図１４に示されるように、このねじ装置においては、一つのボールを保持するねじ付きボール軸受１をねじ軸２の周方向に１２０度間隔を空けて三個を一組にして配置し、且つねじ軸２の軸線方向に合計二組のねじ付きボール軸受１を配置している。ねじ付きボール軸受１は、ボールペンのように、先端に回転可能にボールを保持する。ねじ付きボール軸受１の後端部にはドライバ用溝１ａが形成される。ねじ付きボール軸受１の後端部の側面には、ねじ加工が施される。ドライバ用溝にドライバを係合させ、ドライバを回転させると、ねじ付きボール軸受１がねじ軸２に向かって進退し、ボールがボール転走溝に係合する。ねじ軸２を筒体３に対して相対的に回転させると、ボールがねじ軸２のボール転走溝上を転がり運動する。

また、構造や製造を簡素化したリニアガイドとして、同文献には、図１５に示されるように、軸５（軌道レールに相当）に対して相対的に直線運動する筒体６（移動ブロックに相当）に、ねじ付きボール軸受１を周方向に１２０度間隔を空けて三個を一組にして配置し、且つ軸５の軸線方向に合計二組のねじ付きボール軸受１を配置したリニアガイドも開示されている。軸５に対して筒体６を軸線方向に相対的に移動させると、ねじ付きボール軸受１に保持されたボールが、軸５上を転がり運動する。

実開昭５７−７３４２２号公報（図３，図６参照） 特開平１０−１８４６８３号公報

上記に記載のボールねじ及びリニアガイドのいずれにおいても、ねじ付きボール軸受１の先端に保持されたボールが、ねじ軸のボール転走溝上又は軸上を転がり運動する。しかし、転がり運動するボールやボール転走溝を潤滑することができないから、ボールを円滑に転がり運動させることができない。これを防止するためには、潤滑のための定期的なメンテナンスが必要になる。

メンテナンスフリーでボール転走溝を潤滑するためには、ボール転走溝に少量ずつ潤滑剤を塗布する潤滑剤供給装置をナットや移動ブロックの端面に取り付けることが一般的に行われる（例えば上記特許文献２参照）。しかし、ボールペン方式のねじ装置やリニアガイドに潤滑剤供給装置を取り付けたのでは、その分省スペース化が図れず、構造や製造も複雑化してしまう。

そこで、本発明は、ボールペン方式のねじ装置及び運動案内装置において、省スペース化、構造や製造の簡素化を保ったまま、潤滑も可能なねじ装置及び運動案内装置を提供することを目的とする。

ところで、ねじ装置はねじ軸を回転させてナットを軸線方向に移動させるものであり、ナットには必然的に軸線方向の荷重がかかる。ボールを複数配列する通常のボールねじのみならず、ボールペン方式のねじ装置においても、軸線方向荷重を受けられることが望まれる。そこで、本発明の他の目的は、軸線方向荷重を受けることができるボールペン方式のねじ装置を提供することを目的とする。

以下、本発明について説明する。
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、外周面に螺旋状のボール転走溝が形成されるねじ軸と、前記ねじ軸の周囲に嵌められる筒体と、前記筒体にその軸線方向からみて周方向に複数開けられた装着孔に装着され、前記ボール転走溝に接触するボールをその一部を露出させた状態で前記ボールが回転運動でき、且つ前記ボールの回転運動以外の運動を拘束するように前記ボールを保持するボール保持部材と、を備えるねじ装置において、前記ボール保持部材は、前記ボールが当接する保持凹部と、前記保持凹部に繋がる空洞部と、前記空洞部に収容される潤滑剤と、を有し、前記ボールが、前記ねじ軸の前記ボール転走溝と前記ボール保持部材の前記保持凹部との間で圧縮荷重を受け、前記筒体が前記ねじ軸に対して前記ねじ軸の軸線の回りを相対的に回転するのに伴って、前記ボールが前記ねじ軸の前記ボール転走溝上を転がり運動し、そして、前記ボールの転がり運動によって前記空洞部に収容された前記潤滑剤が前記ボール転走溝に塗布されることを特徴とするねじ装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のねじ装置において、前記筒体には、前記ねじ軸の半径方向に伸びる複数の前記装着孔が開けられ、前記ボール保持部材は、中心部分に前記空洞部を有するように筒形状に形成される保持部材本体と、前記空洞部に収容された潤滑剤が漏れないように前記保持部材本体の基端を塞ぐ蓋と、を備え、前記保持凹部は、前記空洞部から先端に向かって径が拡大する円錐形状に形成され、前記保持部材本体の先端部は、その中心に向かって径が収縮するようにかしめられ、かしめられた前記保持部材本体の前記先端部と、前記保持凹部との間で前記ボールが挟まれることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のねじ装置において、前記筒体には、前記ねじ軸の接線方向に伸びる前記装着孔が開けられ、前記ボール保持部材は、内部に前記空洞部を有する箱形状に形成され、前記保持凹部は、箱形状の前記ボール保持部材の内部の底面に形成され、前記ボールと前記保持凹部との接触点(P)と、前記ボールの中心(C)とを結んだ接触角線(L1)が、前記ねじ軸の半径方向を向き、前記保持凹部が前記ボールを圧縮する反作用(F)が箱形状の前記ボール保持部材の底壁を介して前記筒体に伝達されることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、長手方向に沿って伸びるボール転走溝が形成される軌道レールと、前記軌道レールを跨るように配置され、前記軌道レールに沿って移動する鞍形状の移動ブロックと、前記移動ブロックの装着孔に装着され、前記ボール転走溝に接触するボールをその一部を露出させた状態で前記ボールが回転運動でき、且つ前記ボールの回転運動以外の運動を拘束するように前記ボールを保持するボール保持部材と、を備える運動案内装置において、前記ボール保持部材は、前記ボールが当接する保持凹部と、前記保持凹部に繋がる空洞部と、前記空洞部に収容される潤滑剤と、を有し、前記ボールが、前記軌道レールの前記ボール転走溝と前記ボール保持部材の前記保持凹部との間で圧縮荷重を受け、前記移動ブロックが前記軌道レールに対して相対的に移動するのに伴って、前記ボールが前記軌道レールの前記ボール転走溝上を転がり運動し、そして、前記ボールの転がり運動によって前記空洞部に収容された前記潤滑剤が前記ボール転走溝に塗布されることを特徴とする運動案内装置である。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の運動案内装置において、前記ボール保持部材は、中心部分に前記空洞部を有するように筒形状に形成される保持部材本体と、前記空洞部に収容された潤滑剤が漏れないように前記保持部材本体の基端を塞ぐ蓋と、を備え、前記保持凹部は、前記空洞部から先端に向かって径が拡大する円錐形状に形成され、前記保持部材本体の先端部は、その中心に向かって径が収縮するようにかしめられ、かしめられた前記保持部材の先端部と、前記保持凹部との間で前記ボールが挟まれることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の運動案内装置において、前記ボール保持部材は、内部に前記空洞部を有する箱形状に形成され、前記保持凹部は、箱形状の前記ボール保持部材の内部の底面に形成され、前記保持凹部が前記ボールを圧縮する反作用が箱形状の前記ボール保持部材の底壁を介して前記移動ブロックに伝達されることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、省スペース化を保ったまま、ねじ軸のボール転走溝を潤滑できるねじ装置が得られる。

請求項２に記載の発明によれば、ボール保持部材の先端にボールを保持することができる共にボールに潤滑剤を供給することができる。

請求項３に記載の発明によれば、保持凹部がボールを圧縮するときの反作用が箱形状のボール保持部材の底壁を介して剛体に近い筒体に伝達される。このため、ボールに大きな圧縮荷重をかけることができ、大きな荷重を負荷することができるねじ装置が得られる。

請求項４に記載の発明によれば、省スペース化を保ったまま、軌道レールのボール転走溝を潤滑できる運動案内装置が得られる。

請求項５に記載の発明によれば、ボール保持部材の先端にボールを保持することができる共にボールに潤滑剤を供給することができる。

請求項６に記載の発明によれば、保持凹部がボールを圧縮するときの反作用が箱形状のボール保持部材の底壁を介して剛体に近い移動ブロックに伝達される。このため、ボールに大きな圧縮荷重をかけることができ、大きな荷重を負荷することができる運動案内装置が得られる。

本発明の第一の実施形態におけるボールペン方式のねじ装置の斜視図 上記ねじ装置の正面図 ボール保持部材の断面図 ボール保持部材の断面図（ボール転走溝の他の例を示す） 本発明の第二の実施形態におけるねじ装置の正面図 ボール保持部材の分解斜視図 ボール保持部材の断面図 ボール保持部材の断面図（ボール転走溝の他の例を示す） 本発明の第三の実施形態のねじ装置を示す断面図（ねじ軸の軸線に沿った断面図） コマの保持凹部の断面図（図中（Ａ）はねじ軸の軸線に沿った断面図を示し、図中（Ｂ）はねじ軸の軸線に直交する方向に沿った断面図、図中（Ｃ）は保持凹部の底面図） コマの保持凹部の斜視図 本発明の第一の実施形態における運動案内装置（リニアガイド）の正面図 本発明の第二の実施形態における運動案内装置（リニアガイド）の正面図 従来のボールペン方式のねじ装置を示す図（図中（Ａ）はねじ軸の軸線に沿った断面図を示し、図中（Ｂ）はねじ軸の軸線に直交する断面図） 従来のボールペン方式のリニアガイドを示す図（図中（Ａ）は軸の軸線に沿った断面図を示し、図中（Ｂ）は軸の軸線に直交する断面図）

図１及び図２は、本発明の第一の実施形態におけるボールペン方式のねじ装置を示す。図１は斜視図を、図２は正面図を示す。ねじ軸１１の外周には所定のリードを有する螺旋状のボール転走溝１１ａが加工される。ボール転走溝１１ａの断面形状は、ボールと一点で接触するように単一の円弧からなるサーキュラーアーチ溝に形成されるか、ボールと二点で接触するように二つの円弧を組み合わせたゴシックアーチ溝に形成される。この実施形態では、サーキュラーアーチ溝形状に形成される。ねじ軸１１のボール転走溝１１ａ上をボール１４が転がり運動するので、ボール転走溝１１ａはその表面が硬化処理される。

ねじ軸１１の周囲には、すきまを空けて円筒形状の筒体１２が嵌められる。筒体１２には周方向に均等角度、例えば１２０度をあけて、三つで一組の装着孔１２ａ（図２参照）が開けられる。装着孔１２ａは筒体１２を半径方向に貫通する。螺旋状のボール転走溝１１ａに対向するように三つの装着孔１２ａは、軸線方向には位置がずれている。また、三つで一組の装着孔１２ａは軸線方向に一致のピッチをあけて例えば三組開けられる。

装着孔１２ａには、ボール保持部材１３が装着される。図３は、ボール保持部材１３の断面図を示す。ボール保持部材１３は、ボールペンのように先端にボール１４をその一部を露出した状態で保持する。すなわち、ボール保持部材１３の先端に保持されたボール１４は、回転運動のみでき、そして回転運動以外の運動が拘束されている。

ボール保持部材１３は、中空の略筒形状に形成され、先端にボール１４を保持する金属製の保持部材本体１５と、保持部材本体１５の上端を塞ぐ蓋２８とを備える。保持部材本体１５は、中心部分に空洞部１６を有すると共に、空洞部１６から先端に向かって径が拡大する円錐形状の保持凹部１７と、を有する。一方、保持部材本体１５の外周には先端に向かって径が狭められるテーパ部１８が形成される。すなわち、保持部材本体１５の内周は保持凹部１７によって先端に向かって径が広げられ、保持部材本体１５の外周はテーパ部１８によって先端に向かって径が狭められる。このため保持部材本体１５の先端部１９は薄肉になる。薄肉の先端部１９は、ボールペンと同様に、中心に向かって径が狭められるようにかしめられる。かしめられた先端部１９と保持凹部１７との間でボール１４が保持され、かしめられた先端部１９がボール１４の脱落を防ぐ。

保持部材本体１５の空洞部１６には潤滑剤２０が充填される。液体をタンクに溜めるように潤滑剤をそのまま空洞部に溜めてもよいし、フェルト等の繊維体に潤滑剤を含浸させ、該繊維体を空洞部１６に収容してもよい。ボール１４の背面側（この図では上面側）は潤滑剤で満たされていて、ボール１４の背面側には常に潤滑剤２０が塗布されている。

蓋２８は、円盤形状に形成され、その外周には雄ねじが加工される。筒体１２の外周側の装着孔１２ａには、蓋２８の雄ねじに螺合する雌ねじが加工される。保持部材本体１５を装着孔１２ａに挿入し、蓋２８の雄ねじを装着孔１２ａの雌ねじに締め付けると、保持部材本体１５の外周のテーパ部１８が装着孔１２ａの内周のテーパ部１２ａ１に当接し、保持部材本体１５が筒体１２に固定される。この状態で、ボール１４はボール転走溝１１ａとボール保持部材１３の保持凹部１７との間に挟まれ、これらの間で圧縮荷重を受ける。

ねじ軸１１を筒体１２に対して相対的に回転させると、ボール１４が保持凹部１７とボール転走溝１１ａとの間で圧縮荷重を受けながらボール転走溝１１ａ上を移動する。ボール１４とボール転走溝１１ａとの間の摩擦力は、ボール１４と保持凹部１７との間の摩擦力よりも大きい。このため、保持凹部１７とボール転走溝１１ａとの間に挟まれたボール１４は、ボール転走溝１１ａ上を転がり運動し、保持凹部１７上をすべる。ボール１４の転がり運動に伴って、ボール１４の背面側に充填された潤滑剤が徐々に切り出され、ボール転走溝１１ａに塗布される。

また、図３に示される断面図（ねじ軸１１の軸線とボール保持部材１３の中心を含む断面）において、ボール１４と保持凹部１７とはボール１４の頂部を挟んだ二点で接触する。ねじ装置はねじ軸１１を回転させて筒体１２を軸線方向に移動させるものであり、筒体１２には必然的に軸線方向の荷重がかかる。ボールペン方式のねじ装置においても、軸線方向荷重を受けられることが望まれる。保持凹部１７とボール１４とが二点で接触することで軸線方向の荷重を負荷することができる。

図４は、ボール転走溝１１ａの他の例を示す。この例ではボール転走溝１１ａは断面Ｖ字形状に形成され、ボール転走溝１１ａとボール１４とが二点で接触する。ボール転走溝１１ａに対してボール１４が軸線方向に移動し難い構造になっているので、より軸線方向の荷重を負荷することができる。

図５は本発明の第二の実施形態におけるねじ装置を示す。ねじ軸１１は上記実施形態と同様であるので、同一の符号を附してその説明を省略する。筒体２１には、周方向に均等間隔を、例えば１２０度の間隔を空けて三つで一組の装着孔２１ａが開けられる。装着孔２１ａはねじ軸１１の接線方向に伸びる。装着孔２１ａの断面形状は例えば矩形形状である。螺旋状のボール転走溝１１ａに対向するように三つの装着孔２１ａは、軸線方向に位置がずれている。一組の装着孔２１ａは軸線方向に一致のピッチをあけて例えば三組開けられる。

装着孔２１ａには、装着孔２１ａの形状に合わせた箱形状のボール保持部材２３が装着される。ねじ軸１１の軸線方向からみて、ねじ軸１１のボール転走溝１１ａ上には周方向に１２０度の間隔を空けて三つのボール２２が配置される。ボール２２は、ボール保持部材２３にその一部を露出させた状態で保持される。

図６はボール保持部材２３の斜視図を示す。箱形状のボール保持部材２３は、底壁及び底壁の三辺を囲む三つの側壁からなる金属製の箱本体２４と、箱本体２４の上部を覆う上蓋２５と、箱本体２４の側部を塞ぐ側蓋２６と、から構成される。箱本体２４、上蓋２５及び側蓋２６によって構成されるボール保持部材２３の内部には、図中左右方向に細長く伸びる略立方体形状の空洞部２７が形成される。この空洞部２７の長手方向の一端には、ボール２２が配置される。ボール２２は回転運動できるが、回転運動以外の運動が拘束される状態で保持される。すなわち、箱本体２４の内部の底面（底壁２４ａの上面）には、ボール２２の外形形状に合わせた保持凹部２９が形成され、箱本体２４の側壁２４ｂには、ボール２２の外形形状に合わせた側壁凹部が形成され、箱本体２４の上部壁２４ｃには、ボール２２の外形形状に合わせた上壁凹部２４ｄが形成される。また、上蓋２５の端部にもボール２２の外形形状に合わせた上蓋凹部２５ａが形成される。ボール２２を箱本体２４の保持凹部２９に載置した後、上蓋２５を被せると、ボール２２がその一部を露出させた状態で上蓋２５及び箱本体２４に対して回転運動のみできるように拘束される。

ボール２２が配置される部分以外の空洞部２７は、潤滑剤３０（図７参照）が収容される。潤滑剤３０は液体のまま空洞部２７に充填される場合もあるし、フェルト等の繊維体に吸収された状態で空洞部に収容される場合もある。

側蓋２６には、空洞部２７側に突出する位置決め突起２６ａが形成される。空洞部２７に潤滑剤を注入した後、側蓋２６が被せられる。

図７はボール保持部材２３の断面図を示す。ボール２２は保持凹部２９に当接する。ボール２２の周囲にはボール２２が回転できる程度の空隙がある。ボール２２と保持凹部２９との接触点Ｐと、ボール２２の中心Ｃとを結んだ接触角線Ｌ１は、ねじ軸１１の半径方向を向く。ボール２２は保持凹部２９とボール転走溝１１ａとの間で圧縮荷重を受けている。保持凹部２９がボール２２を圧縮するときの反作用Ｆは、箱形状のボール保持部材２３の底壁２４ａに伝達される。ボール保持部材２３は筒体２１の装着孔２１ａに装着されているので、この反作用Ｆは最終的にはボール保持部材２３の底壁を２４ａ介して筒体２１に伝達される。

反作用Ｆが底壁２４ａを介して剛体に近い筒体２１に伝達されること、保持凹部２９とボール２２との接触面積を大きくとれることから、箱形状のボール保持部材２３は大きな荷重を受けられるという長所がある。また、箱形状のボール保持部材２３は、箱本体２４及びこれに被せられる上蓋２５の二部材でボール２２を拘束するので、かしめる工程を必要としない。このためボール保持部材２３の製造が容易になる。

ボール２２はボール転走溝１１ａとボール保持部材２３の保持凹部２９との間に挟まれ、これらの間で圧縮荷重を受ける。ねじ軸１１を筒体２１に対して相対的に回転させると、ボール２２が保持凹部２９とボール転走溝１１ａとの間で圧縮荷重を受けながらボール転走溝１１ａ上を移動する。ボール２２とボール転走溝１１ａとの間の摩擦力は、ボール２２と保持凹部２９との間の摩擦力よりも大きい。このため、保持凹部２９とボール転走溝１１ａとの間に挟まれたボール２２は、ボール転走溝１１ａ上を転がり運動し、保持凹部２９上をすべる。ボール２２の転がり運動に伴って、ボール２２の側面側に貯蔵された潤滑剤３０が徐々に切り出され、ボール転走溝１１ａに塗布される。

図８は、ボール転走溝１１ａの他の例を示す。この例ではボール転走溝１１ａは断面Ｖ字形状に形成され、ボール転走溝１１ａとボール２２とが二点で接触する。ボール転走溝１１ａに対してボール２２が軸線方向に移動し難い構造になっているので、より軸線方向の荷重を負荷することができる。

図９は、本発明の第三の実施形態のねじ装置を示す。ねじ軸１１及び筒体１２の構成は、図１に示される第一の実施形態におけるねじ装置と同様である。

ねじ軸１１の外周には螺旋状のボール転走溝１１ａが形成される。ボール転走溝１１ａの断面形状はＶ字形状であり、ボール３２とボール転走溝１１ａとは二点で接触する。筒体１２には、図１に示される筒体１２と同様に、周方向に均等間隔を空けて三個で一組の装着孔１２ａが開けられる。装着孔１２ａは筒体１２を半径方向に貫通する。装着孔１２ａにはボール保持部材３７が装着される。

ボール保持部材３７は、装着孔１２ａに結合する基部３３と、ボール３２に当接する保持凹部３４が形成されると共に基部３３に対してねじ軸１１の半径方向にスライド可能な保持部材本体としてのコマ３５と、コマ３５と基部３３との間に介在され、保持凹部３４に嵌められるボール３２をボール転走溝１１ａに付勢するばね３８と、を有する。

基部３３の外周には、雄ねじが加工され、この雄ねじが装着孔１２ａの雌ねじに螺合する。基部３３の中央には、コマ３５の軸部３５ａをスライド可能に案内する孔が形成される。

コマ３５は、下端にボール３２に当接する保持凹部３４が形成される円筒形状のコマ本体３５ｂと、コマ本体３５ｂの上端に一体に設けられる軸部３５ａと、を有する。

図１０はコマの保持凹部の断面図を示す。図（Ａ）に示されるように、保持凹部３４は、ねじ軸１１の軸線に沿った断面形状がボール３２と二点で接触するように一対の円弧からなるゴシックアーチ溝形状に形成される。そして、図（Ｂ）に示されるように、保持凹部３４は、ねじ軸１１の軸線に直交する断面形状（より正確にはねじ軸１１の螺旋状のボール転走溝１１ａのリード角方向に沿った断面形状）がボールを拘束できるように、ボール３２の半径よりもわずかに大きい単一の円弧からなるサーキュラーアーチ溝形状に形成される。つまり、図１１に示されるように、保持凹部３４はゴシックアーチねじ溝形状とサーキュラーアーチ溝形状を組み合わせた形状となり、保持凹部３４には螺旋状のボール転走溝１１ａに沿った稜線３６が形成される。

ねじ軸１１の軸線に沿った保持凹部３４の断面形状がゴシックアーチ溝形状に形成され、保持凹部３４とボール３２とが二点で接触するので、ねじ装置が軸線方向の荷重を受けることができる。そして、ねじ軸１１の軸線に直交する保持凹部３４の断面形状がサーキュラーアーチ溝形状に形成されるので、保持凹部３４内でボール３２の回転運動以外の運動を拘束することができる。

図９に示されるように、ボール３２はコマ３５の保持凹部３４とボール転走溝１１ａとの間に挟まれる。これらの間でボール３２はばね３８によって圧縮荷重を受ける。ボール３２とボール転走溝１１ａとの間の摩擦力は、ボール３２と保持凹部３４との間の摩擦力よりも大きい。このため、筒体１２がねじ軸１１に対してねじ軸１１の軸線の回りを相対的に回転するのに伴って、ボール３２がねじ軸１１のボール転走溝１１ａ上を転がり運動し、保持凹部３４内をすべる。なお、上記第一及び第二の実施形態のねじ装置のボール保持部材と同様に、コマ３５内に潤滑剤を収容するスペースを設け、ボール３２がボール転走溝１１ａ上を転がり運動することによって、収容された潤滑剤が切り出されるようにしてもよい。

以上まとめると、本発明の第三の実施形態のねじ装置は、外周面に螺旋状のボール転走溝１１ａが形成されるねじ軸１１と、ねじ軸１１の周囲に嵌められる筒体１２と、筒体１２にその軸線方向からみて周方向に複数開けられた装着孔１２ａに装着され、ボール転走溝１１ａに接触するボール３２をその一部を露出させた状態で、ボール３２が回転運動でき、且つボール３２の回転運動以外の運動を拘束するようにボール３２を保持するボール保持部材３７と、を備えるねじ装置において、ボール保持部材３７は、ボール３２が当接する保持凹部３４を有し、ねじ軸１１の軸線に沿った保持凹部３４の断面形状が、ボール３２と二点接触するように二つの円弧からなるゴシックアーチ溝形状に形成され、ボール３２が、ねじ軸１１のボール転走溝１１ａと、ボール１１が当接する保持凹部３４との間で圧縮荷重を受け、筒体１２がねじ軸１１に対してねじ軸１１の軸線の回りを相対的に回転するのに伴って、ボール３２がねじ軸１１のボール転走溝１１ａ上を転がり運動し、保持凹部３４内をすべることを特徴とする。これにより、ねじ軸１１の軸線方向の荷重を負荷することができるボールペン方式のねじ装置が得られる。また、ねじ軸１１の軸線に直交する保持凹部３４の断面形状がボール３２を拘束できるように単一の円弧からなるサーキュラーアーチ溝形状であることを特徴とする。これにより、保持凹部３４内で回転運動のみを可能にボール３２を拘束できる。さらに、ボール保持部材３７は、筒体１２に結合される基部３３と、基部３３に対してねじ軸１１の半径方向にスライドでき、保持凹部３４が形成される保持部材本体３５と、保持部材本体３５と基部３３との間に介在され、保持凹部３４に嵌められるボール３２をボール転走溝１１ａに付勢するばね３８と、を有することを特徴とする。これにより、ばね３８の付勢力によって、ボール３２にほぼ一定の圧縮荷重を付与することができる。

図１２は、本発明の第一の実施形態における運動案内装置（リニアガイド）を示す。運動案内装置は、細長く伸びる軌道レール４１と、軌道レール４１に沿ってスライドする移動ブロック４２とから構成される。

軌道レール４１は、断面矩形形状で細長く直線状に伸びる。軌道レール４１の側面には長手方向に沿って伸びるボール転走溝４１ａが形成される。ボール転走溝４１ａの断面形状は、ボール１４と一点で接触するように単一の円弧からなるサーキュラーアーチ溝に形成されるか、ボール１４と二点で接触するように二つの円弧を組み合わせたゴシックアーチ溝に形成される。軌道レール４１のボール転走溝４１ａ上をボール１４が転がり運動するので、ボール転走溝４１ａはその表面が硬化処理される。

移動ブロック４２は、軌道レール４１を跨るように鞍形状に形成される。すなわち、移動ブロック４２は、軌道レール４１の上面に対向する基盤部４２ａと、軌道レール４１の側面に対向し、基盤部４２ａから垂直方向に垂れ下がる一対の側壁部４２ｂとを有する。左右一対の側壁部４２ｂそれぞれには、ボール転走溝４１ａに向かい合うように側壁部４２ｂを左右方向に貫通する装着孔４２ｃが開けられる。左右一対で一組の装着孔４２ｃは軌道レール４１の軸線方向に位置をずらして複数組設けられる。

装着孔４２ｃには、上記第一の実施形態のねじ装置で使用されるボール保持部材と同じ構成のボール保持部材１３（図３参照）が装着される。図３に示されるように、ボール保持部材１３は、中空の略筒形状に形成され、先端にボール１４を保持する金属製の保持部材本体１５と、保持部材本体１５の上端を塞ぐ蓋２８とを備える。保持部材本体１５は、中心部分に空洞部１６を有すると共に、空洞部１６から先端に向かって径が拡大する円錐形状の保持凹部１７を有する。薄肉の先端部１９はボールペンのように、中心に向かって径が狭められるようにかしめられる。かしめられた先端部１９と保持凹部１７との間でボール１４が保持される。

ボール１４はボール転走溝４１ａとボール保持部材１３の保持凹部１７との間に挟まれ、これらの間で圧縮荷重を受ける。移動ブロック４２を軌道レール４１に対して相対的に直線運動させると、ボール１４が保持凹部１７とボール転走溝４１ａとの間で圧縮荷重を受けながらボール転走溝４１ａ上を転がり運動する。ボール１４の転がり運動に伴って、ボール１４の背面側に貯蔵された潤滑剤２０が徐々に切り出され、ボール転走溝４１ａに塗布される。

図１３は、本発明の第二の実施形態における運動案内装置（リニアガイド）を示す。運動案内装置は、第一の実施形態の運動案内装置と同様に、細長く伸びる軌道レール４１と、軌道レール４１に沿ってスライドする移動ブロック４２とから構成される。

軌道レール４１は、断面矩形形状で細長く直線状に伸びる。軌道レール４１の側面には長手方向に沿って伸びるボール転走溝４１ａが形成される。

移動ブロック４２は、軌道レール４１を跨るように鞍形状に形成される。すなわち、移動ブロック４２は、軌道レール４１の上面に対向する基盤部４２ａと、軌道レール４１の側面に対向し、基盤部４２ａから垂直方向に垂れ下がる一対の側壁部４２ｂとを有する。左右一対の側壁部４２ｂそれぞれには、ボール転走溝４１ａに接するように垂直方向に伸びる装着孔４２ｃが開けられる。左右一対で一組の装着孔４２ｃは軌道レール４１の軸線方向に位置をずらして複数組設けられる。ただし、移動ブロック４２の形状は鞍形状に限られることはなく、例えば基盤部４２ａと一方の側壁部４２ｂのみからＬ字形に構成されてもよいし、基盤部を有さないで一方の側壁部４２ｂのみから構成されてもよい。

装着孔４２ｃには、上記第二の実施形態のねじ装置で使用されるボール保持部材と同じ構成のボール保持部材２３（図６，図７参照）が装着される。図６に示されるように、箱形状のボール保持部材２３は、底壁２４ａ及び三つの側壁２４ｂを有する金属製の箱本体２４と、箱本体２４の上部を覆う上蓋２５と、箱本体２４の側部を塞ぐ側蓋２６と、から構成される。箱本体２４、上蓋２５及び側蓋２６によって構成されるボール保持部材２３の内部には、図中左右方向に細長く伸びる略立方体形状の空洞部２７が形成される。空洞部２７の一端には、ボール２２が配置される。ボール２２を箱本体２４の保持凹部２９に載置した後、上蓋２５を被せると、ボール２２がその一部を露出させた状態で上蓋２５及び箱本体２４に対して回転運動のみできるように拘束される。空洞部２７のボール２２が配置される部分以外の領域は、潤滑剤３０（図７参照）が収容される。空洞部２７に潤滑剤３０を充填した後、側蓋２６が被せられる。

図７に示されるように、ボール２２と保持凹部２９との接触点と、ボール２２の中心とを結んだ接触角線Ｌ１は、水平方向を向く（図１３参照）。ボール２２は保持凹部２９とボール転走溝４１ａとの間で圧縮荷重を受けている。保持凹部２９がボールを圧縮するときの反作用Ｆは、箱形状のボール保持部材２３の底壁２４ａに伝達される。ボール保持部材２３は移動ブロック４２の装着孔４２ｃに装着されているので、この反作用Ｆは最終的にはボール保持部材２３の底壁２４ａを介して移動ブロック４２に伝達される。

保持凹部２９がボール２２を圧縮する反作用が底壁２４ａを介して、剛体に近い移動ブロック４２に伝達されること、保持凹部２９とボール２２との接触面積を大きくとれることから、箱形状のボール保持部材２３は大きな荷重を受けられるという長所がある。

ボール２２はボール転走溝４１ａとボール保持部材２３の保持凹部２９との間に挟まれ、これらの間で圧縮荷重を受ける。移動ブロック４２を軌道レール４１に対して相対的に移動させると、ボール２２が保持凹部２９とボール転走溝４１ａとの間で圧縮荷重を受けながらボール転走溝４１ａ上を転がり運動する。ボール２２の転がり運動に伴って、空洞部２７に貯蔵された潤滑剤３０が徐々に切り出され、ボール転走溝４１ａに塗布される。

本明細書は、２００６年７月２４日出願の特願２００６−２００８４４に基づく。この内容はすべてここに含めておく

Claims (6)

1. 外周面に螺旋状のボール転走溝が形成されるねじ軸と、前記ねじ軸の周囲に嵌められる筒体と、前記筒体にその軸線方向からみて周方向に複数開けられた装着孔に装着され、前記ボール転走溝に接触するボールをその一部を露出させた状態で前記ボールが回転運動でき、且つ前記ボールの回転運動以外の運動を拘束するように前記ボールを保持するボール保持部材と、を備えるねじ装置において、
   前記ボール保持部材は、前記ボールが当接する保持凹部と、前記保持凹部に繋がる空洞部と、前記空洞部に収容される潤滑剤と、を有し、
   前記ボールが、前記ねじ軸の前記ボール転走溝と前記ボール保持部材の前記保持凹部との間で圧縮荷重を受け、
   前記筒体が前記ねじ軸に対して前記ねじ軸の軸線の回りを相対的に回転するのに伴って、前記ボールが前記ねじ軸の前記ボール転走溝上を転がり運動し、そして、前記ボールの転がり運動によって前記空洞部に収容された前記潤滑剤が前記ボール転走溝に塗布されることを特徴とするねじ装置。
2. 前記筒体には、前記ねじ軸の半径方向に伸びる複数の前記装着孔が開けられ、
   前記ボール保持部材は、中心部分に前記空洞部を有するように筒形状に形成される保持部材本体と、前記空洞部に収容された潤滑剤が漏れないように前記保持部材本体の基端を塞ぐ蓋と、を備え、
   前記保持凹部は、前記空洞部から先端に向かって径が拡大する円錐形状に形成され、
   前記保持部材本体の先端部は、その中心に向かって径が収縮するようにかしめられ、
   かしめられた前記保持部材本体の前記先端部と、前記保持凹部との間で前記ボールが挟まれることを特徴とする請求項１に記載のねじ装置。
3. 前記筒体には、前記ねじ軸の接線方向に伸びる前記装着孔が開けられ、
   前記ボール保持部材は、内部に前記空洞部を有する箱形状に形成され、
   前記保持凹部は、箱形状の前記ボール保持部材の内部の底面に形成され、
   前記ボールと前記保持凹部との接触点と、前記ボールの中心とを結んだ接触角線が、前記ねじ軸の半径方向を向き、
   前記保持凹部が前記ボールを圧縮する反作用が箱形状の前記ボール保持部材の底壁を介して前記筒体に伝達されることを特徴とする請求項１に記載のねじ装置。
4. 長手方向に沿って伸びるボール転走溝が形成される軌道レールと、
   前記軌道レールに沿って移動する移動ブロックと、
   前記移動ブロックの装着孔に装着され、前記ボール転走溝に接触するボールをその一部を露出させた状態で前記ボールが回転運動でき、且つ前記ボールの回転運動以外の運動を拘束するように前記ボールを保持するボール保持部材と、を備える運動案内装置において、
   前記ボール保持部材は、前記ボールが当接する保持凹部と、前記保持凹部に繋がる空洞部と、前記空洞部に収容される潤滑剤と、を有し、
   前記ボールが、前記軌道レールの前記ボール転走溝と前記ボール保持部材の前記保持凹部との間で圧縮荷重を受け、
   前記移動ブロックが前記軌道レールに対して相対的に移動するのに伴って、前記ボールが前記軌道レールの前記ボール転走溝上を転がり運動し、そして、前記ボールの転がり運動によって前記空洞部に収容された前記潤滑剤が前記ボール転走溝に塗布されることを特徴とする運動案内装置。
5. 前記ボール保持部材は、中心部分に前記空洞部を有するように筒形状に形成される保持部材本体と、前記空洞部に収容された潤滑剤が漏れないように前記保持部材本体の基端を塞ぐ蓋と、を備え、
   前記保持凹部は、前記空洞部から先端に向かって径が拡大する円錐形状に形成され、
   前記保持部材本体の先端部は、その中心に向かって径が収縮するようにかしめられ、
   かしめられた前記保持部材の前記先端部と、前記保持凹部との間で前記ボールが挟まれることを特徴とする請求項４に記載の運動案内装置。
6. 前記ボール保持部材は、内部に前記空洞部を有する箱形状に形成され、
   前記保持凹部は、箱形状の前記ボール保持部材の内部の底面に形成され、
   前記保持凹部が前記ボールを圧縮する反作用が箱形状の前記ボール保持部材の底壁を介して前記移動ブロックに伝達されることを特徴とする請求項４に記載の運動案内装置。

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