WO2014196104A1 - ボールねじ - Google Patents

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WO2014196104A1
WO2014196104A1 PCT/JP2014/000497 JP2014000497W WO2014196104A1 WO 2014196104 A1 WO2014196104 A1 WO 2014196104A1 JP 2014000497 W JP2014000497 W JP 2014000497W WO 2014196104 A1 WO2014196104 A1 WO 2014196104A1
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nuts
ball
preload
screw
hole
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PCT/JP2014/000497
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English (en)
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和繁 新井
水口　淳二
伊藤　正則
勇一 桜井
雅史 進藤
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日本精工株式会社
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Publication date
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Priority to JP2015521262A priority patent/JP5991433B2/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/24—Elements essential to such mechanisms, e.g. screws, nuts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/2003—Screw mechanisms with arrangements for taking up backlash
    • F16H25/2006—Screw mechanisms with arrangements for taking up backlash with more than one nut or with nuts consisting of more than one bearing part
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/22—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members
    • F16H25/2204—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls
    • F16H25/2214—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls with elements for guiding the circulating balls

Definitions

  • This invention relates to a double nut preload type ball screw.
  • Ball screws are used as devices for carrying and precision positioning in machine tools, measuring machines, injection molding machines and the like.
  • a preloading system for a ball screw there is a double nut preloading system in which a preloading mechanism is provided between two nuts. That is, the double nut preload type ball screw includes two nuts having spiral grooves formed on the inner peripheral surface, a screw shaft having spiral grooves formed on the outer peripheral surface and inserted through the nuts, and a spiral of the nut. A ball disposed between a track formed by a groove and a spiral groove of the screw shaft, a ball return path for returning the ball from the end point of the track to a start point, and a shaft disposed between both nuts.
  • a preload applying mechanism that applies force to each nut in the opposite direction, and the two nuts integrally move relative to the screw shaft via the ball rolling in the track. is there.
  • the preload applying mechanism is composed of a spacer and a parallel key. Specifically, after a spacer having a thickness corresponding to the amount of preload applied is sandwiched between both nuts, in order to maintain the preload, a parallel key is attached to the recess provided in the spacer and both nuts. And both nuts are fixed. Screw insertion holes are formed at both ends of the parallel key, and corresponding female screw holes are formed in the recesses of both nuts. Moreover, the parallel key is being fixed to both nuts by screwing the front-end
  • Patent Document 2 As another conventional example of a double nut preload type ball screw, there is a technique described in Patent Document 2.
  • a preload application mechanism one or three preload balls arranged at approximately three positions in the circumferential direction between both nuts, and a disk whose plate thickness is larger than the diameter of the preload ball Shaped ball holding member.
  • the ball holding member has a central hole through which the screw shaft is inserted and a holding hole for a preloading ball.
  • the amount of preload is adjusted by changing the diameter of the preload ball used according to the size of the preload to be applied.
  • a double-nut preload-type ball screw preload applying mechanism is formed on an annular member 110 disposed between both nuts 100a and 100b.
  • the preload applying mechanism of this example at three locations in the circumferential direction of the annular member 110, through holes 111 extending in the axial direction on the inner peripheral side, and adjusting screw holes extending in the radial direction from the outer peripheral surface and communicating with the through holes (Female thread hole) 112 is formed, and two preloading balls 120 are arranged in the through hole 111 along the axial direction.
  • the preload applying mechanism also includes an adjustment member 130 having a hemispherical body 132 fixed to the tip of the coil spring 131 and a machine screw 140.
  • the outer diameter of the coil spring 131 is smaller than the inner diameter of the adjustment screw hole 112 of the annular member 110.
  • the machine screw 140 has a male screw portion 141 that is screwed into the female screw of the adjustment screw hole 112.
  • the axial dimension of the through hole 111 is larger than the total diameter of the two balls 120 and smaller than the total diameter of the two balls 120 and the hemisphere 132.
  • the annular member 110 is disposed between the adjacent nuts 100a and 100b, the adjustment member 130 is inserted into the adjustment screw hole 112 with the hemisphere 132 side facing the through hole, and the male screw portion 141 is screwed into the female screw of the adjustment screw hole 112. Turn the small screw 140 together. As a result, the adjustment member 130 is pushed inward in the radial direction of the annular member 110 by the male screw portion 141, and the hemisphere 132 widens the interval between the two balls 210 in the through hole 111 via the coil spring 131.
  • the hemisphere 132 is moved radially inward of the annular member 110 and pushed by the hemisphere 132 as shown by a two-dot chain line in FIG. 13. Since the two balls 120 move in opposite directions in the axial direction (the center 121 of each ball 120 moves in the direction of the arrow), a force is generated to push the end faces 101a and 101b of the nuts 100a and 100b, respectively. Preload is applied. In this state, the ball 120 protrudes from the through hole 111, and a gap is generated between the end surfaces 110 a and 110 b of the annular member 110 and the end surfaces 101 a and 101 b of the nut. The amount of protrusion of each ball 120 from the through-hole 111 changes depending on the length of insertion of the machine screw 140 into the adjustment screw hole 112, so that the amount of preload can be adjusted by the degree of screwing of the machine screw 140.
  • a first object of the present invention is to provide a double nut preload type ball screw that has fewer parts than the conventional product, can shorten the entire length of the nut, and can easily perform preloading work.
  • a second object of the present invention is to provide a double nut preloading type ball screw which is reliably preloaded by a preloading mechanism and is difficult for foreign matter such as dust to enter inside through a gap.
  • a first aspect of the present invention provides a double nut preload type ball screw having the following constituent elements (1) and (2).
  • (1) A plurality of nuts having a spiral groove formed on the inner peripheral surface, a screw shaft having a spiral groove formed on the outer peripheral surface and inserted through all the nuts, a spiral groove of the nut, and the screw shaft And a plurality of balls arranged between the tracks formed by the spiral grooves, and a ball return path for returning the balls from the end point of the track to the start point.
  • the plurality of nuts integrally move relative to the screw shaft via the balls rolling in the track.
  • the ball screw according to the first aspect of the present invention is a double nut preload type ball screw having the above-mentioned constituent requirement (1), and has the above-mentioned constituent feature (2).
  • the ball screw of the first aspect is preloaded without using a spacer, and holds the preload by fixing the sleeve, so the number of parts is higher than the conventional double nut preloaded ball screw using a spacer. And the total length of the nut can be shortened.
  • the preload is compared with the conventional double nut preload type ball screw that repeats the mounting and removal of spacers with different thicknesses until the actual preload measurement value reaches the preload setting value. Giving work can be done easily.
  • the ball screw according to the first aspect preferably has at least one of the following constituents (3) and (4).
  • Each of the two nuts has a small diameter portion at an axial end portion on the side in contact with each other, and the sleeve is externally fitted to both the small diameter portions.
  • the two nuts have a recess on the outer peripheral surface of the axial end on the side in contact with each other, and the sleeve is fixed to the recess.
  • the ball screw of the first aspect has the constituent element (4), it can have the following constituent element (5).
  • the sleeve has claw portions at both axial ends, and the claw portions are pressed against the concave portions of the two nuts.
  • the ball screw of the first aspect can have the following configuration requirement (6).
  • the main body of the sleeve has a C-shaped cross section perpendicular to the axial direction.
  • a second aspect of the present invention provides a double nut preload type ball screw having the following constituents (a) and (b).
  • the plurality of nuts integrally move relative to the screw shaft via the balls rolling in the track.
  • annular member disposed between the adjacent nuts and having the threaded shaft inserted therein; and a preload applying mechanism provided on the annular member for applying an axial force to the nuts in opposite directions.
  • preload applying mechanism provided on the annular member for applying an axial force to the nuts in opposite directions.
  • It has a spacer that closes the entire gap in the circumferential direction between the annular member and the nut in the preload application state by the preload application mechanism. The spacer is disposed on the annular member so as to be pushed out to the nut side when preload is applied.
  • the ball screw according to the second aspect of the present invention is a double nut preload type ball screw having the component (a), and has the component (b). Since the ball screw of the second aspect has the above-described component (b), the gap generated between the annular member and the nut is closed in the entire circumferential direction even in the preload imparted state. It becomes difficult for foreign objects such as to enter inside.
  • the ball screw of the second aspect has the following constituent requirements (c) to (f), so that preload can be applied more reliably than the ball screw described in Patent Document 2.
  • the annular member has a through hole formed on the inner peripheral side and extending in the axial direction, and a female screw hole extending in the radial direction from the outer peripheral surface and communicating with the through hole.
  • the through holes are formed at a plurality of locations in the circumferential direction of the annular member. Two rolling elements are arranged along the axial direction in the through hole. A male screw member is screwed into the female screw hole.
  • a diverting member that changes the axial force of the male screw member into a force by which the two rolling elements move to the respective end portions in the axial direction of the through-holes is formed between the male screw member and the two rolling elements. Arranged between.
  • the turning member is a rolling element or a wedge-shaped member having a smaller diameter than the rolling element.
  • the spacer is disposed at the axial end of the through hole.
  • the preload applying mechanism is configured by the female screw hole, the through hole, the male screw member, the deflecting member, the two rolling elements, and the spacer.
  • the diverting member is a rolling element or a wedge-shaped member having a smaller diameter than the rolling element, and when the preload is applied, the male screw member is the diverting member. Since the deflection member contacts the member and directly presses the two rolling elements in the through hole, the axial force of the male screw member is reliably converted into a force of pushing the nut through the spacer. In other words, the axial force of the small screw is converted into a force pushing the nut, as in the preload applying mechanism of Patent Document 3 in which a coil spring is provided on an adjustment member (direction changing member) that pushes two preloading balls in the through hole. Is prevented from weakening.
  • the ball screw of the second aspect preferably has the following constituent (g) or (h).
  • the annular member has a circumferential groove formed on the inner circumferential side of both axial end surfaces, and the through hole penetrates between the bottom surfaces of the circumferential grooves, and the spacer is formed in both of the circumferential grooves. Is arranged.
  • the through holes are formed at equal intervals in a plurality of locations in the circumferential direction of the annular member.
  • the ball screw according to the first aspect of the present invention has fewer parts used for preload application than the conventional double nut preload type ball screw, can shorten the overall length of the nut, and has the workability of preload application. Easy to do.
  • the ball screw according to the second aspect of the present invention is a double-nut preload type ball screw that is difficult for foreign matter such as dust to enter the inside in a preloaded state. Further, the ball screw of the second aspect has the above-described constituent requirements (c) to (f), so that the preload can be applied more reliably than the ball screw described in Patent Document 3.
  • FIG. 6A is a plan view showing a spacer constituting the preload applying mechanism of the second embodiment
  • FIG. 10A is a plan view showing an example of a spacer different from that in FIG. 9, and FIG. It is a top view which shows the example of the spacer different from FIG. It is a perspective view which shows the example of a rolling element different from FIG. 7, and a direction change member. It is sectional drawing which shows the preload provision mechanism described in patent document 3.
  • the double nut preload type ball screw of this embodiment includes two nuts 1a and 1b, a screw shaft 2, a ball 3, a sleeve 4, and a circulation tube (ball return path) 5.
  • a spiral groove 11 is formed on the inner peripheral surfaces of both nuts 1a and 1b.
  • a spiral groove 21 is formed on the outer peripheral surface of the screw shaft 2.
  • a plurality of balls 3 are arranged between the raceway grooves formed by the spiral grooves 11 of the nuts 1 a and 1 b and the spiral groove 21 of the screw shaft 2.
  • One nut 1a has a flange 12 at one axial end and a small diameter portion 13a at the other axial end.
  • the other nut 1b has a small-diameter portion 13b that contacts the end surface of the small-diameter portion 13a of the one nut 1a. That is, both nuts 1a and 1b are in contact with each other in the axial direction.
  • flat portions 14 for arranging the circulation tube 5 are formed on the outer peripheral portions of the nuts 1a and 1b other than the small diameter portions 13a and 13b. Further, a circumferential groove 15 is formed by the small diameter portions 13a and 13b at portions other than the flat portion 14 of both nuts 1a and 1b. Both nuts 1a and 1b have recesses 16a and 16b extending perpendicularly to the circumferential groove 15 and having arcs at both ends in portions other than the flat portion 14 at the axial end on the side in contact with each other. As shown in FIG. 2, these recesses 16 a and 16 b are formed deeper than the bottom surface of the circumferential groove 15.
  • the sleeve 4 is a metal endless torus, and is manufactured, for example, by machining a cold-rolled steel sheet specified by “JIS G3141” or a carbon steel for structural machinery specified by “JIS G4051”. it can.
  • the outer diameter of the sleeve 4 is the same as the outer diameter of the nut 1b, and the inner diameter (diameter) of the sleeve 4 is substantially the same (slightly larger) as the diameters of the small diameter portions 13a and 13b.
  • the width of the sleeve 4 is substantially the same (slightly smaller) as the total width of the small diameter portions 13a and 13b. As shown in FIG. 1, the sleeve 4 is externally fitted to both small diameter portions 13a and 13b, and a portion 45 disposed in the concave portions 16a and 16b is fixed by caulking.
  • Both leg portions 51 of the circulation tube 5 are inserted into a pair of through holes provided in the flat portion 14 of both nuts 1a and 1b, and the main body portion 52 of the circulation tube 5 is fixed to the flat portion 13 with the mounting bracket 6. .
  • the ball 3 is moved to the spiral groove 11 of the both nuts 1a and 1b and the screw shaft. It rolls in the track formed by the two spiral grooves 21 and is returned from the end point to the start point in the track by the circulation tube 5.
  • the double nut preload type ball screw of this embodiment can be assembled, for example, by the following method. First, after attaching the circulation tube 5 to each nut 1a, 1b, the sleeve 4 is externally fitted to the small diameter portion 13a of the nut 1a, and the small diameter portion 13b of the nut 1b is internally fitted to the sleeve 4, thereby the sleeve 4 Then, the nuts 1a and 1b are joined together. Next, after the ball 3 and the screw shaft 2 are assembled in the coupled nuts 1a and 1b, one nut 1a is rotated relative to the other nut 1b, thereby applying a preload to the ball screw. .
  • the sleeve 45 is fixed to the nuts 1a and 1b by caulking the portions 45 arranged in the recesses 16a and 16b of the sleeve 4, and the relative rotation of the nuts 1a and 1b is prevented. Thereby, the applied preload is maintained.
  • the preload is applied without using the spacer and the preload is held by fixing the sleeve 4 to the recesses 16a and 16b. Therefore, the conventional double nut using the spacer is used. The number of parts is smaller than that of a preloaded ball screw, and the overall length of the nut can be shortened. In addition, since the amount of preload can be adjusted by the degree of rotation, the preload is compared with the conventional double nut preload type ball screw that repeats the mounting and removal of spacers with different thicknesses until the actual preload measurement value reaches the preload setting value. Giving work can be done easily.
  • the sleeve 4 is externally fitted to the small-diameter portions 13a and 13b of the nuts 1a and 1b, and the sleeve 4 is caulked and fixed to the concave portions 16a and 16b, whereby the inner peripheral surface of the housing that is externally fitted to the nuts 1a and 1b. It can be a simple circumferential surface.
  • the sleeve 4 is caulked and fixed to the recesses 16a and 16b of the nuts 1a and 1b.
  • the sleeve 4 is screwed.
  • An insertion hole may be provided, and the sleeve 4 may be fixed to the nuts 1a and 1b with screws.
  • the material of the sleeve 4 includes engineering plastics other than metal, such as PA (polyamide) and POM (polyacetal).
  • the fixing position of the sleeve 4 may be any position as long as it is a portion other than the flat portion 14 on the outer peripheral surface of the axial end portion of the nuts 1a and 1b that are in contact with each other.
  • the ball return path is not the circulation tube 5 but is constituted by a through hole that penetrates the nut in the axial direction and an end deflector, the flat portion 14 is not provided in the nut, so the two nuts contact each other.
  • a small-diameter portion may be provided at the axial end portion on the side to be fitted, and a sleeve may be externally fitted in a circumferential groove formed by both small-diameter portions.
  • the claw portion 72 is The sleeve 7 can be fixed to both nuts 1a and 1b by pressing against the recesses 16a and 16b of the nuts 1a and 1b.
  • the fixed sleeve 7 can be removed without deforming the main body portion 71 by releasing the pressing of the claw portion 72 against the concave portions 16a and 16b. Therefore, by using the sleeve 7 having the claw portion 72, there is an effect that it can be easily detached and used a plurality of times as compared with the sleeve 4 to be caulked and fixed.
  • a sleeve 7A having a main body 71A having a C-shaped cross section perpendicular to the axial direction as shown in FIG. 5 is used instead of the sleeve 4 of FIG. 1, the small diameter portions 13a and 13b of both nuts 1a and 1b are used. After the ball 3 and the screw shaft 2 are assembled in the nuts 1a and 1b in a state where they are in contact with each other, the sleeve 7A can be externally fitted to the small diameter portions 13a and 13b.
  • the sleeve 4 is used, as described above, it is necessary to connect the nuts 1a and 1b with the sleeve 4 before the balls 3 and the screw shaft 2 are assembled into the nuts 1a and 1b. Since this is not necessary, the assembly workability of the ball screw is improved.
  • the sleeve 7A since the sleeve 7A has claw portions 72 at both axial ends of the main body portion 71A, the front shape is the same as FIG. Therefore, the sleeve 7A, like the sleeve 7, has an effect that it can be easily detached and used a plurality of times by having the claw portion 72. In addition, even when a sleeve having only a C-shaped cross section perpendicular to the axial direction and having no claw 72 is used, the small diameter portions 13a and 13b of both nuts 1a and 1b are brought into contact with each other. In this state, after the ball 3 and the screw shaft 2 are assembled into the nuts 1a and 1b, the sleeve can be externally fitted to the small diameter portions 13a and 13b. Therefore, the sleeve including only the main body 71A has an effect of improving the workability of assembling the ball screw.
  • the double nut preload type ball screw of this embodiment includes a screw shaft 2, a ball 3, two nuts 1a and 1b, and an annular member disposed between both nuts 1a and 1b.
  • 40 includes a preload applying mechanism 400 including 40 and an end deflector 50.
  • a spiral groove 21 is formed on the outer peripheral surface of the screw shaft 2
  • a spiral groove 31 is formed on the inner peripheral surfaces of both nuts 1a and 1b.
  • a plurality of balls 3 are arranged between the raceway grooves formed by the spiral grooves 31 of the nuts 1 a and 1 b and the spiral groove 21 of the screw shaft 2.
  • the end deflector 50 forms a ball return path together with through holes 17a and 17b that connect both end faces of the nuts 1a and 1b.
  • a flange 12 is formed at one axial end of the nut 1a.
  • the annular member 40 has a circumferential groove 41 formed on the inner circumferential side of both axial end surfaces and a through hole extending in the axial direction and passing between the bottom surfaces 41 a of both circumferential grooves 41.
  • a hole 42 and a female screw hole 43 extending in the radial direction from the outer peripheral surface and communicating with the through hole 42 are provided.
  • the through holes 42 are formed at equal intervals at four locations in the circumferential direction of the annular member 40.
  • the annular member 40 is made of a steel material such as a carbon steel SG material for mechanical structure defined by “JIS G4051” or a cold rolled steel plate SPC material defined by “JIS G3141”.
  • each through hole 42 two balls (rolling elements) 61 are arranged along the axial direction.
  • a small-diameter ball (direction changing member) 63 having a diameter smaller than that of the ball 61 is disposed at a boundary portion between the female screw hole 43 and the through hole 42.
  • the axial dimension of the through hole 42 is larger than the total diameter of the two balls 61 and smaller than the total diameter of the two balls 61 and the small diameter ball 63.
  • the two balls 61 and the small-diameter ball 63 are made of bearing steel defined in “JIS G4805”.
  • a hexagon socket set screw (male screw member) 8 is screwed into the female screw hole 43 of the annular member 40.
  • the spacer 9 is disposed in the circumferential groove 41 of the annular member 40. As shown in FIG. 9, the spacer 9 has a perforated disk shape having a size that fits into the circumferential groove 41.
  • the preload imparting mechanism 400 in this embodiment includes a female screw hole 43, a through hole 42, and a hexagon socket set screw (male screw member) 8 formed in the annular member 40, a small-diameter ball (turning member) 63, a ball ( Rolling element) 61 and spacer 9.
  • this preload application mechanism is incorporated into the ball screw, first, two balls 61 are placed in the through holes 42 of the annular member 40, the spacers 9 are disposed in the respective circumferential grooves 41, and the small-diameter balls are inserted into the female screw holes 43. After inserting 63, the hexagon socket set screw 8 is screwed into the female screw hole 43. Next, the annular member 40 in this state is disposed between both end faces of the nuts 1a and 1b, and a ball screw is assembled.
  • the preload application method by the preload application mechanism 400 is as follows. As shown in FIG. 7A, the preload imparting mechanism 400 in the assembled state of the ball screw has the hexagon socket set screw 8 in contact with the small-diameter ball 63 and the small-diameter ball 63 in contact with the two balls 61. . From the state shown in FIG. 7A, the hexagon socket set screw 8 is rotated to advance the screwing with the female screw hole 43, whereby the small-diameter ball 63 directly pushes the two balls 61, and each ball 61 penetrates. It moves in the hole 42 in the opposite direction in the axial direction.
  • gaps 34 and 35 are formed between the annular member 40 and the nuts 1a and 1b on the outer peripheral side and the inner peripheral side from the circumferential groove 41 of the annular member 40.
  • each spacer 9 is separated from the bottom surface 41a of the circumferential groove 41, protrudes from the end surface of the annular member 40, and is in contact with the end surfaces of the nuts 1a and 1b. That is, the gap 34 is closed by the spacer 9 in the entire circumferential direction. Therefore, in the ball screw of this embodiment, it is difficult for foreign matters such as dust to enter the ball screw inside the preloaded state.
  • the amount of preload can be adjusted by the insertion depth (screwing degree) of the hexagon socket set screw 8.
  • the axial force of the hexagon socket set screw 8 is reliably converted into a force for pushing the nuts 1a and 1b through the spacer 9. That is, in the preload applying mechanism shown in FIG. 13, the adjustment member (direction changing member) 130 that pushes the two preload balls 120 arranged in the through hole 111 of the annular member 110 has the coil spring 131.
  • the diverting member is composed of only the small-diameter ball 63
  • the axial force of the hexagon socket set screw 8 that is a male screw member is converted into a force by which the ball 61 presses the nuts 1a and 1b. Is prevented from weakening.
  • a spacer 9A shown in FIG. 10 or a spacer 9B shown in FIG. 10 may be used.
  • a circumferential groove 91 for receiving the ball 61 is formed on one end surface in the axial direction of the spacer 9 shown in FIG.
  • the cross-sectional shape of the circumferential groove 91 is an arc shape corresponding to the spherical surface of the ball 61.
  • four spherical grooves 92 that receive the balls 61 are formed at equal intervals in the circumferential direction on one axial end surface of the spacer 9 of FIG.
  • the spacer 9 ⁇ / b> B When the spacer 9 ⁇ / b> B is used, the spherical groove 92 needs to be aligned with the through hole 42 of the annular member 40 when the spacer 9 ⁇ / b> B is fitted into the circumferential groove 41 of the annular member 40.
  • the spacers 9A and 9B having the receiving portions of the balls 61 such as the circumferential grooves 91 and the spherical grooves 92 are used, the balls 61 are more stable than the case where the spacers 9 having no receiving portions are used. The effect that 9A, 9B can be pushed is acquired.
  • the ball 61 is used as the rolling element and the small-diameter ball 63 is used as the deflecting member, but the rolling element and the deflecting member are not limited to the ball.
  • the deflecting member may be a roller 64 or a wedge-shaped member 65, and the rolling element may be a roller 62.
  • FIG. 12A shows an example in which the roller 62 is used as the rolling element and the roller 64 is used as the deflecting member.
  • FIG. 12B shows an example in which rollers 62 are used as rolling elements and small-diameter balls 63 are used as direction changing members.
  • the spacers 9 are disposed at both ends in the axial direction of the through hole 42, but may be disposed only at one end in the axial direction of the through hole 42.
  • the spacer 9 is disposed at the axial end of the through hole 42 and is pushed by the two balls 61 to push the end faces of the nuts 1a and 1b.
  • the spacer may be arranged on the outer peripheral side or the inner peripheral side from the through hole 42 of the annular member 40. In that case, since the ball 61 directly pushes the end face of each nut 1a, 1b and the spacer is not pushed by the ball 61, the spacer is pushed out to the annular member 40 to the side of each nut 1a, 1b as preload is applied. It is necessary to provide the mechanism separately from the preload mechanism.
  • the through holes 42 are formed at equal intervals in four locations in the circumferential direction of the annular member 40.
  • the through holes 42 may be installed at three or five or more locations.
  • the annular member 40 is composed of one part.
  • the annular part constituting the preload applying mechanism is divided into a plurality of divided bodies (for example, two parts divided in the circumferential direction). (Divided body, quadrant).

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Abstract

　この発明のボールねじは、隣り合う二個のナット（１ａ，１ｂ）の軸方向端面同士が接触し、二個のナット（１ａ，１ｂ）の一方が他方に対して相対的に回転されて予圧が付与された状態で、二個のナット（１ａ，１ｂ）の互いに接触する側の軸方向端部（小径部１３ａ，１３ｂ）の外周面にスリーブ４が固定されている。

Description

ボールねじ
　この発明は、ダブルナット予圧式のボールねじに関する。
　ボールねじは、工作機械、測定機械、射出成形機等において、搬送や精密位置決めを行う装置として使用されている。ボールねじの予圧付与方式として、二個のナットの間に予圧付与機構を設けたダブルナット予圧式がある。
　すなわち、ダブルナット予圧式のボールねじは、内周面に螺旋溝が形成された二個のナットと、外周面に螺旋溝が形成され前記両ナットに挿通されたねじ軸と、前記ナットの螺旋溝と前記ねじ軸の螺旋溝とで形成される軌道の間に配置されたボールと、前記ボールを前記軌道の終点から始点に戻すボール戻し経路と、両ナット間に配置されて、軸方向の力を各ナットに反対向きに付与する予圧付与機構と、を有し、前記軌道内を転動する前記ボールを介して、前記二個のナットが一体にねじ軸に対して相対移動する装置である。
　ダブルナット予圧式のボールねじの従来例としては、例えば特許文献１に記載の技術が挙げられる。この例では、予圧付与機構を間座と平行キーで構成している。具体的には、予圧付与量に応じた厚さの間座を両ナット間に挟み込んだ後、予圧を保持するために、間座と両ナットに設けた凹部に平行キーを取り付けて、間座と両ナットを固定している。
　平行キーの両端にはねじ挿通穴が形成され、これに対応する雌ねじ穴が、両ナットの前記凹部に形成されている。また、ねじ挿通穴を通った取り付けねじの先端を前記凹部の雌ねじに螺合することで、平行キーが両ナットに固定されている。
　ダブルナット予圧式のボールねじの別の従来例としては、特許文献２に記載の技術が挙げられる。この例では、予圧付与機構として、両ナット間の周方向で略三等分された各位置に配置された一個または三個の予圧用ボールと、板厚が予圧用ボールの直径より大きい円板状のボール保持部材を備えている。ボール保持部材は、ねじ軸を挿通する中心穴と予圧用ボールの保持穴を有する。この例の予圧付与機構では、付与する予圧の大きさに応じて使用する予圧用ボールの直径を変えることで、予圧量を調整している。
　さらに、特許文献３に記載された図１３に示す従来例では、ダブルナット予圧式のボールねじの予圧付与機構が、両ナット１００ａ，１００ｂ間に配置された円環状部材１１０に形成されている。この例の予圧付与機構では、円環状部材１１０の周方向の三箇所に、内周側で軸方向に延びる貫通穴１１１と、外周面から径方向に伸びて前記貫通穴に連通する調整ねじ穴（雌ねじ穴）１１２が形成され、貫通穴１１１内に軸方向に沿って二個の予圧用ボール１２０が配置されている。
　この予圧付与機構は、また、コイルバネ１３１の先端に半球体１３２が固定された調整部材１３０と、小ねじ１４０を有する。コイルバネ１３１の外径は円環状部材１１０の調整ねじ穴１１２の内径より小さい。小ねじ１４０は、調整ねじ穴１１２の雌ねじに螺合する雄ねじ部１４１を有する。また、貫通穴１１１の軸方向寸法は、二個のボール１２０の合計直径より大きく、二個のボール１２０と半球体１３２の合計直径より小さい。
　この予圧付与機構による予圧付与方法は以下の通りである。隣り合うナット１００ａ，１００ｂ間に円環状部材１１０を配置し、半球体１３２側を貫通穴に向けて調整部材１３０を調整ねじ穴１１２に挿入し、調整ねじ穴１１２の雌ねじに雄ねじ部１４１を螺合して小ねじ１４０を回す。これにより、雄ねじ部１４１で調整部材１３０が円環状部材１１０の径方向内側に押され、コイルバネ１３１を介して半球体１３２が貫通穴１１１内の二個のボール２１０の間隔を広げる。
　すなわち、図１３の状態から更に小ねじ１４０を回すことにより、図１３に二点鎖線で示すように、半球体１３２が円環状部材１１０の径方向内側に移動し、半球体１３２で押された二個のボール１２０が、軸方向に反対向きで移動（各ボール１２０の中心１２１が矢印の方向に移動）してナット１００ａ，１００ｂの端面１０１ａ，１０１ｂをそれぞれ押す力が生じるため、ボールねじに予圧が付与される。
　この状態で、ボール１２０が貫通穴１１１から突出し、円環状部材１１０の端面１１０ａ，１１０ｂとナットの端面１０１ａ，１０１ｂとの間に隙間が生じる。小ねじ１４０の調整ねじ穴１１２への挿入長さによって、各ボール１２０の貫通穴１１１からの突出量が変化するため、小ねじ１４０の螺合度合によって予圧量が調整できる。
特開２００４－６９０１３号公報 特開２０１２－１４５１７８号公報 台湾特許２６２９９４号公報
　特許文献１に記載された間座を用いた予圧付与方法では、予圧設定値に応じた厚さの間座をナット間に挟み込んでボールねじの組み立てを行うことで、実際の予圧を測定し、予圧測定値が予圧設定値と同じになっていることを確認している。測定の結果、予圧設定値になっていない場合、測定値が予圧設定量となるまで、厚さの異なる間座の着脱を繰り返す必要がある。よって、予圧付与の作業が煩雑である。
　また、間座と、平行キーと、キー固定用の取り付けねじが必要であるため、部品点数が多い。また、間座を使用することでナットの全長が長くなる。
　この発明の第一の課題は、ダブルナット予圧式のボールねじとして、従来品より部品点数が少なく、ナットの全長を短くでき、予圧付与の作業が簡単に行えるものを提供することである。
　特許文献２に記載されたダブルナット予圧式ボールねじでは、予圧付与機構による予圧付与状態で、前記ボール保持部材または前記円環状部材と対向する各ナットとの間には、三個または九個の予圧用ボールが存在するが、それ以外の部分は隙間となっている。この隙間は予圧用ボールの数を増やすことで少なくすることができるが、予圧用ボールを増やすことには限界がある。この隙間から粉塵などの異物がボールねじ内部に進入すると、進入した異物が、ねじ軸の螺旋溝、ナットの螺旋溝、および転動体に摩耗や傷を生じさせて剥離に至ることがあるため、ボールねじの寿命が短くなる恐れがある。
　特許文献３の予圧付与機構では、貫通穴内の二個の予圧用ボールを押す調整部材にコイルバネが設けてあるため、調整部材の剛性が不十分となる。つまり、小ねじの軸力がコイルバネを介して予圧用ボールに伝わるため、小ねじの軸力がナットを押す力に変換される際に弱まることが懸念される。よって、特許文献３の予圧付与機構には、ボールねじに確実に予圧を付与して、ボールねじの剛性を低下させないという点で改善の余地がある。
　この発明の第二の課題は、予圧付与機構による確実な予圧付与が行われ、隙間から粉塵などの異物が内部に進入しにくいダブルナット予圧式ボールねじを提供することである。
　上記課題を解決するために、この発明の第一態様は、下記構成要件(1) および(2) を有するダブルナット予圧式ボールねじを提供する。
(1) 内周面に螺旋溝が形成された複数のナットと、外周面に螺旋溝が形成され、前記複数の全てのナットに挿通されたねじ軸と、前記ナットの螺旋溝と前記ねじ軸の螺旋溝とで形成される軌道の間に配置された複数のボールと、前記ボールを前記軌道の終点から始点に戻すボール戻し経路と、を有する。前記軌道内を転動する前記ボールを介して、前記複数のナットが一体にねじ軸に対して相対移動する。
(2) 隣り合う二個のナットは軸方向端面同士が接触し、前記二個のナットの一方が他方に対して相対的に回転されて予圧が付与された状態で、前記二個のナットの互いに接触する側の軸方向端部の外周面にスリーブが固定されている。
　すなわち、この発明の第一態様のボールねじは、前記構成要件(1) を有するダブルナット予圧式ボールねじであって、前記構成要件(2) を有することを特徴とする。
　第一態様のボールねじは、間座を用いずに予圧が付与され、スリーブを固定することで予圧を保持しているため、間座を用いた従来のダブルナット予圧式ボールねじよりも部品点数が少なくなるとともに、ナットの全長を短くすることができる。また、回転の度合で予圧量の調整ができるため、実際の予圧測定値が予圧設定値となるまで厚さの異なる間座の着脱を繰り返す従来のダブルナット予圧式ボールねじと比較して、予圧付与の作業が簡単に行える。
　第一態様のボールねじは、下記の構成要件(3) および(4) の少なくともいずれかを有することが好ましい。
(3) 前記二個のナットは、互いに接触する側の軸方向端部に小径部を有し、前記スリーブは前記両小径部に外嵌されている。
(4) 前記二個のナットは、互いに接触する側の軸方向端部の外周面に凹部を有し、前記スリーブが前記凹部に固定されている。
　第一態様のボールねじが前記構成要件(4) を有する場合、下記の構成要件(5) を有することができる。
(5) 前記スリーブは軸方向両端に爪部を有し、前記爪部が前記二個のナットの前記凹部にそれぞれ押し付けられている。
　第一態様のボールねじは下記の構成要件(6) を有することができる。
(6) 前記スリーブの本体部は、軸方向に垂直な断面がＣ形である。
　上記課題を解決するために、この発明の第二態様は、下記の構成要件(a) および(b) を有するダブルナット予圧式ボールねじを提供する。
(a) 内周面に螺旋溝が形成された複数のナットと、外周面に螺旋溝が形成され、前記複数の全てのナットに挿通されたねじ軸と、前記ナットの螺旋溝と前記ねじ軸の螺旋溝とで形成される軌道の間に配置された複数のボールと、前記ボールを前記軌道の終点から始点に戻すボール戻し経路と、を有する。前記軌道内を転動する前記ボールを介して、前記複数のナットが一体にねじ軸に対して相対移動する。さらに、隣り合う前記ナット間に配置され、前記ねじ軸が挿通された円環状部材と、前記円環状部材に設けられ、軸方向の力を前記各ナットに反対向きに付与する予圧付与機構を有する。
(b) 前記予圧付与機構による予圧付与状態で、前記円環状部材と前記ナットとの間に生じる隙間を周方向全体で塞ぐスペーサを有する。前記スペーサは、前記円環状部材に、予圧付与に伴って前記ナット側に押し出されるように配置されている。
　すなわち、この発明の第二態様のボールねじは、前記構成要件(a) を有するダブルナット予圧式ボールねじであって、前記構成要件(b) を有することを特徴とする。
　第二態様のボールねじは、前記構成要件(b) を有することで、予圧付与状態であっても前記円環状部材と前記ナットとの間に生じる隙間が周方向全体で塞がれるため、粉塵などの異物が内部に進入しにくいものとなる。
　第二態様のボールねじは、下記の構成要件(c) ～(f) を有することで、特許文献２に記載されたボールねじよりも確実な予圧付与が行われる。
(c) 前記円環状部材は、内周側に形成されて軸方向に延びる貫通穴と、外周面から径方向に伸びて前記貫通穴に連通する雌ねじ穴を有する。
(d) 前記貫通穴は、前記円環状部材の周方向の複数箇所に形成されている。前記貫通穴内に軸方向に沿って二個の転動体が配置されている。前記雌ねじ穴に雄ねじ部材が螺合されている。
(e) 前記雄ねじ部材の軸力を前記二個の転動体が前記貫通穴の軸方向各端部側に移動する力に変える変向部材が、前記雄ねじ部材と前記二個の転動体との間に配置されている。前記変向部材は、前記転動体より小径の転動体または楔状部材である。前記貫通穴の軸方向端部に前記スペーサが配置されている。
(f) 前記雌ねじ穴、前記貫通穴、前記雄ねじ部材、前記変向部材、前記二個の転動体、および前記スペーサで、前記予圧付与機構が構成されている。
　すなわち、前記構成要件(a) ～(f) を有するボールねじは、前記変向部材が前記転動体より小径の転動体または楔状部材であり、予圧付与の際に、前記雄ねじ部材が前記変向部材に接触し、前記変向部材が直接、前記貫通穴内の二個の転動体を押すため、雄ねじ部材の軸力が前記スペーサを介してナットを押す力に確実に変換される。つまり、貫通穴内の二個の予圧用ボールを押す調整部材（変向部材）にコイルバネが設けてある特許文献３の予圧付与機構のように、小ねじの軸力がナットを押す力に変換される際に弱まることが防止される。
　第二態様のボールねじは、下記の構成要件(g) または(h) を有することが好ましい。
(g) 前記円環状部材は、軸方向両端面の内周側に形成された周溝を有し、前記貫通穴は前記両周溝の底面間を貫通し、前記周溝の両方に前記スペーサが配置されている。
(h) 前記貫通穴は、前記円環状部材の周方向の複数箇所に等間隔で形成されている。
　前記構成要件(g) を有する場合、前記雄ねじ部材を前記円環状部材の径方向内側に移動することで、前記雄ねじ部材に接触している前記変向部材が前記二個の転動体を直接押し、前記各転動体が軸方向に反対向きで移動し、前記各スペーサが前記各転動体に押されて前記ナットの端面を押すことで予圧が付与される。
　この発明の第一態様のボールねじは、従来のダブルナット予圧式のボールねじと比較して、予圧付与のために使用する部品点数が少なく、ナットの全長を短くでき、予圧付与の作業性が簡単に行える。
　この発明の第二態様のボールねじは、ダブルナット予圧式ボールねじであって、予圧付与状態で粉塵などの異物が内部に進入しにくいものである。また、第二態様のボールねじは、前記構成要件(c) ～(f) を有することで、特許文献３に記載されたボールねじよりも確実な予圧付与が行われる。
第一実施形態のボールねじを示す部分断面正面図である。 両ナットの軸方向端部の係合状態を示す部分拡大斜視図である。 爪部を有するスリーブを示す正面図である。 爪部を有するスリーブを示す側面図である。 爪部を有する断面Ｃ形のスリーブを示す側面図である。 第二実施形態のボールねじを示す図であって、ねじ軸とボール以外が断面で表されている。 第二実施形態のボールねじの予圧付与機構を説明する図である。 第二実施形態の予圧付与機構を構成する円環状部材を示す平面図（ａ）と側面図（ｂ）である。 第二実施形態の予圧付与機構を構成するスペーサを示す平面図（ａ）と、そのＡ－Ａ断面図（ｂ）である。 図９とは異なるスペーサの例を示す平面図（ａ）と、そのＡ－Ａ断面図（ｂ）である。 図９とは異なるスペーサの例を示す平面図である。 図７とは異なる転動体および変向部材の例を示す斜視図である。 特許文献３に記載された予圧付与機構を示す断面図である。
　以下、この発明の実施形態について説明するが、この発明はこの実施形態に限定されない。
［第一実施形態］
　この実施形態のダブルナット予圧式ボールねじは、図１に示すように、二個のナット１ａ，１ｂと、ねじ軸２と、ボール３と、スリーブ４と、循環チューブ（ボール戻し経路）５を備えている。
　両ナット１ａ，１ｂの内周面に螺旋溝１１が形成されている。ねじ軸２の外周面に螺旋溝２１が形成されている。両ナット１ａ，１ｂの螺旋溝１１とねじ軸２の螺旋溝２１で形成される軌道溝の間に、複数のボール３が配置されている。
　一方のナット１ａは、軸方向一端にフランジ１２を有し、軸方向他端に小径部１３ａを有する。他方のナット１ｂは、一方のナット１ａの小径部１３ａの端面に接触する小径部１３ｂを有する。すなわち、両ナット１ａ，１ｂは軸方向端面同士が接触している。
　図１および２に示すように、両ナット１ａ，１ｂの小径部１３ａ，１３ｂ以外の外周部には、循環チューブ５を配置するための平坦部１４が形成されている。また、両ナット１ａ，１ｂの平坦部１４以外の部分に、小径部１３ａ，１３ｂによる周溝１５が形成されている。
　両ナット１ａ，１ｂは、互いに接触する側の軸方向端部の平坦部１４以外の部分に、周溝１５と垂直に延びて両端が円弧状になっている凹部１６ａ，１６ｂを有する。図２に示すように、これらの凹部１６ａ，１６ｂは、周溝１５の底面より深く形成されている。
　スリーブ４は金属製の無端状円環体であって、例えば、「ＪＩＳ　Ｇ３１４１」で規定された冷間圧延鋼板や「ＪＩＳ　Ｇ４０５１」で規定された構造機械用炭素鋼を機械加工することにより製造できる。
　スリーブ４の外径はナット１ｂの外径と同じであり、スリーブ４の内径（直径）は、小径部１３ａ，１３ｂの直径と略同じ（僅かに大きい）である。スリーブ４の幅は小径部１３ａ，１３ｂの合計幅と略同じ（僅かに小さい）である。図１に示すように、スリーブ４は、両小径部１３ａ，１３ｂに外嵌され、凹部１６ａ，１６ｂに配置された部分４５がかしめにより固定されている。
　両ナット１ａ，１ｂの平坦部１４に設けた対をなす貫通穴に、循環チューブ５の両脚部５１が挿入され、循環チューブ５の本体部５２が平坦部１３に取付金具６で固定されている。
　この実施形態のダブルナット予圧式ボールねじによれば、両ナット１ａ，１ｂが一体にねじ軸２に対して相対移動する際に、ボール３が、両ナット１ａ，１ｂの螺旋溝１１とねじ軸２の螺旋溝２１で形成される軌道内を転動し、循環チューブ５で軌道内の終点から始点まで戻される。
　この実施形態のダブルナット予圧式ボールねじは、例えば、以下の方法で組み立てることができる。
　先ず、各ナット１ａ，１ｂに循環チューブ５を取り付けた後、ナット１ａの小径部１３ａにスリーブ４を外嵌し、そのスリーブ４に、ナット１ｂの小径部１３ｂを内嵌することで、スリーブ４で両ナット１ａ，１ｂを結合する。
　次に、結合された両ナット１ａ，１ｂにボール３とねじ軸２を組み込んだ後、一方のナット１ａを他方のナット１ｂに対して相対的に回転することにより、ボールねじに予圧を付与する。次に、スリーブ４の凹部１６ａ，１６ｂに配置されている部分４５をかしめることで、スリーブ４を両ナット１ａ，１ｂに固定し、両ナット１ａ，１ｂの相対回転を防止する。これにより、付与した予圧が維持される。
　この実施形態のボールねじによれば、間座を用いずに予圧が付与され、スリーブ４を凹部１６ａ，１６ｂに固定することで予圧を保持しているため、間座を用いた従来のダブルナット予圧式ボールねじよりも部品点数が少なくなるとともに、ナットの全長を短くすることができる。また、回転の度合で予圧量の調整ができるため、実際の予圧測定値が予圧設定値となるまで厚さの異なる間座の着脱を繰り返す従来のダブルナット予圧式ボールねじと比較して、予圧付与の作業が簡単に行える。
　また、ナット１ａ，１ｂの小径部１３ａ，１３ｂにスリーブ４を外嵌し、スリーブ４を凹部１６ａ，１６ｂにかしめ固定していることで、ナット１ａ，１ｂに外嵌するハウジングの内周面を単純な円周面とすることができる。
　なお、この実施形態では、スリーブ４をナット１ａ，１ｂの凹部１６ａ，１６ｂにかしめ固定しているが、例えば、凹部１６ａ，１６ｂに代えてナット１ａ，１ｂに雌ねじ穴を設け、スリーブ４にねじ挿通穴を設け、スリーブ４をナット１ａ，１ｂにねじ止めで固定してもよい。また、スリーブ４の材質としては、金属以外にエンジニアリングプラスチック、例えば、ＰＡ（ポリアミド）やＰＯＭ（ポリアセタール）などが挙げられる。
　また、スリーブ４の固定位置は、ナット１ａ，１ｂの互いに接触する側の軸方向端部の外周面であって、平坦部１４以外の部分であれば、いずれの位置でもよい。
　また、ボール戻し経路が循環チューブ５ではなく、ナットを軸方向に貫通する貫通穴とエンドデフレクタで構成されている場合には、ナットに平坦部１４を設けないため、二個のナットの互いに接触する側の軸方向端部に小径部を設け、両小径部で形成される周溝にスリーブを外嵌すればよい。
　また、図１のスリーブ４に代えて、図３および４に示すような、無端状円環体である本体部７１の軸方向両端に爪部７２を有するスリーブ７を用いると、爪部７２をナット１ａ，１ｂの凹部１６ａ，１６ｂに押し付けることで、スリーブ７を両ナット１ａ，１ｂに固定することができる。
　固定されたスリーブ７は、爪部７２の凹部１６ａ，１６ｂに対する押し付けを解除することで、本体部７１を変形させずに外すことができる。よって、爪部７２を有するスリーブ７を使用することで、かしめ固定するスリーブ４と比較して、容易に着脱できて複数回使用できる効果がある。
　また、図１のスリーブ４に代えて、図５に示すような、軸方向に垂直な断面がＣ形の本体部７１Ａを有するスリーブ７Ａを使用すると、両ナット１ａ，１ｂの小径部１３ａ，１３ｂ同士を接触させた状態で、両ナット１ａ，１ｂにボール３とねじ軸２を組み込んだ後に、小径部１３ａ，１３ｂにスリーブ７Ａに外嵌することができる。
　スリーブ４を使用した場合は、前述のように、両ナット１ａ，１ｂにボール３とねじ軸２を組み込む前にスリーブ４で両ナット１ａ，１ｂを結合する必要があるが、スリーブ７Ａを使用すればその必要がないため、ボールねじの組み立て作業性が改善される。
　また、スリーブ７Ａは、本体部７１Ａの軸方向両端に爪部７２を有するため、正面形状は図３と同じである。よって、スリーブ７Ａは、スリーブ７と同様に、爪部７２を有することで、容易に着脱できて複数回使用できる効果も有する。
　なお、軸方向に垂直な断面がＣ形である本体部７１Ａのみからなり、爪部７２を有さないスリーブを用いた場合でも、両ナット１ａ，１ｂの小径部１３ａ，１３ｂ同士を接触させた状態で、両ナット１ａ，１ｂにボール３とねじ軸２を組み込んだ後に、小径部１３ａ，１３ｂにそのスリーブを外嵌することができる。よって、本体部７１Ａのみからなるスリーブも、ボールねじの組み立て作業性が改善される効果を有する。
［第二実施形態］
　この実施形態のダブルナット予圧式ボールねじは、図６に示すように、ねじ軸２と、ボール３と、二個のナット１ａ，１ｂと、両ナット１ａ，１ｂ間に配置された円環状部材４０を含む予圧付与機構４００と、エンドデフレクタ５０を備えている。ねじ軸２の外周面に螺旋溝２１が形成され、両ナット１ａ，１ｂの内周面に螺旋溝３１が形成されている。
　両ナット１ａ，１ｂの螺旋溝３１とねじ軸２の螺旋溝２１で形成される軌道溝の間に、複数のボール３が配置されている。エンドデフレクタ５０は、両ナット１ａ，１ｂの両端面を結ぶ貫通穴１７ａ，１７ｂとともに、ボール戻し経路を形成している。一方のナット１ａの軸方向一端にはフランジ１２が形成されている。
　図７および図８に示すように、円環状部材４０は、軸方向両端面の内周側に形成された周溝４１と、軸方向に伸びて両周溝４１の底面４１ａ間を貫通する貫通穴４２と、外周面から径方向に伸びて貫通穴４２に連通する雌ねじ穴４３を有する。貫通穴４２は、円環状部材４０の周方向の四箇所に等間隔で形成されている。円環状部材４０は、「ＪＩＳ　Ｇ４０５１」で規定されている機械構造用炭素鋼ＳＧ材や、「ＪＩＳ　Ｇ３１４１」で規定されている冷間圧延鋼板ＳＰＣ材などの鉄鋼材料で作製されている。
　各貫通穴４２内には、軸方向に沿って二個のボール（転動体）６１が配置されている。雌ねじ穴４３の貫通穴４２との境界部に、ボール６１より径の小さい小径ボール（変向部材）６３が配置されている。貫通穴４２の軸方向寸法は、二個のボール６１の合計直径より大きく、二個のボール６１と小径ボール６３の合計直径より小さい。二個のボール６１と小径ボール６３は、「ＪＩＳ　Ｇ４８０５」で規定されている軸受鋼で作製されている。
　円環状部材４０の雌ねじ穴４３に、六角穴付き止めねじ（雄ねじ部材）８が螺合されている。円環状部材４０の周溝４１にスペーサ９が配置されている。スペーサ９の形状は、図９に示すように、周溝４１に嵌まる寸法の穴開き円板状である。
　この実施形態における予圧付与機構４００は、円環状部材４０に形成された雌ねじ穴４３、貫通穴４２、および六角穴付き止めねじ（雄ねじ部材）８と、小径ボール（変向部材）６３、ボール（転動体）６１、およびスペーサ９とで構成されている。この予圧付与機構をボールねじに組み込む際には、先ず、円環状部材４０の貫通穴４２内に二個のボール６１を入れ、各周溝４１にスペーサ９を配置し、雌ねじ穴４３に小径ボール６３を入れた後に、雌ねじ穴４３に六角穴付き止めねじ８を螺合させる。次に、この状態の円環状部材４０をナット１ａ，１ｂの両端面間に配置して、ボールねじを組み立てる。
　予圧付与機構４００による予圧付与方法は以下の通りである。ボールねじの組み立て状態で予圧付与機構４００は、図７（ａ）に示すように、六角穴付き止めねじ８が小径ボール６３に接触し、小径ボール６３が二個のボール６１に接触している。
　図７（ａ）に示す状態から、六角穴付き止めねじ８を回転して雌ねじ穴４３との螺合を進めることにより、小径ボール６３が二個のボール６１を直接押して、各ボール６１が貫通穴４２内を軸方向に反対向きで移動する。すなわち、六角穴付き止めねじ８の軸力が、小径ボール６３で二個のボール６１が貫通穴４２の軸方向各端部側に移動する力に変換される。これに伴って、円環状部材４０の周溝４１に配置された各スペーサ９が各ボール６１に押されて、各ナット１ａ，１ｂの端面を押す力が生じる。この力によりボールねじに予圧が付与される。図７（ｂ）はこの状態を示す。
　図７（ｂ）の状態で、円環状部材４０の周溝４１より外周側および内周側では、円環状部材４０と各ナット１ａ，１ｂとの間に隙間３４，３５が生じている。しかし、各スペーサ９は周溝４１の底面４１ａから離れて、円環状部材４０の端面から突出し、各ナット１ａ，１ｂの端面に接触している。つまり、スペーサ９により隙間３４が周方向全体で塞がれている。よって、この実施形態のボールねじでは、予圧付与状態でボールねじ内部に粉塵などの異物が内部に進入しにくい。また、六角穴付き止めねじ８の挿入深さ（螺合度合）によって予圧量が調整できる。
　また、六角穴付き止めねじ８の軸力がスペーサ９を介してナット１ａ，１ｂを押す力に確実に変換される。つまり、図１３に示す予圧付与機構では、円環状部材１１０の貫通穴１１１内に配置された二個の予圧用ボール１２０を押す調整部材（変向部材）１３０がコイルバネ１３１を有するのに対して、この実施形態の予圧付与機構では、変向部材が小径ボール６３のみからなるため、雄ねじ部材である六角穴付き止めねじ８の軸力が、ボール６１がナット１ａ，１ｂを押す力に変換される際に弱まることが防止される。
　図９に示すスペーサ９に代えて、図１０に示すスペーサ９Ａや図１０に示すスペーサ９Ｂを使用してもよい。
　図１０のスペーサ９Ａでは、図９のスペーサ９の軸方向一端面に、ボール６１を受ける円周溝９１が形成されている。円周溝９１の断面形状は、ボール６１の球面に対応する円弧状である。図１０のスペーサ９Ｂでは、図９のスペーサ９の軸方向一端面に、ボール６１を受ける四個の球面溝９２が周方向に等間隔で形成されている。スペーサ９Ｂを使用する場合、円環状部材４０の周溝４１にスペーサ９Ｂを嵌める際に、球面溝９２を円環状部材４０の貫通穴４２に合わせる必要がある。
　円周溝９１や球面溝９２等のボール６１の受け部を有するスペーサ９Ａ，９Ｂを使用すると、このような受け部を有さないスペーサ９を使用した場合よりも、ボール６１が安定的にスペーサ９Ａ，９Ｂを押すことができるという効果が得られる。
　この実施形態の予圧付与機構では、転動体としてボール６１を使用し、変向部材として小径ボール６３を使用しているが、転動体と変向部材はボールに限定されない。図１２に示すように、変向部材はころ６４や楔状部材６５であってもよく、転動体はころ６２であってもよい。
　図１２（ａ）は、転動体としてころ６２を使用し、変向部材としてころ６４を使用した例である。図１２（ｂ）は、転動体としてころ６２を使用し、変向部材として小径ボール６３を使用した例である。図１２（ｃ）は、転動体としてころ６２を使用し、変向部材として楔状部材６５を使用した例である。
　なお、この実施形態の予圧付与機構では、スペーサ９が貫通穴４２の軸方向両端に配置されているが、貫通穴４２の軸方向一端のみに配置されていてもよい。
　また、この実施形態の予圧付与機構で、スペーサ９は、貫通穴４２の軸方向端部に配置されて、二個のボール６１に押されて各ナット１ａ，１ｂの端面を押すものであるが、スペーサは、円環状部材４０の貫通穴４２より外周側や内周側に配置してもよい。その場合、ボール６１は直接各ナット１ａ，１ｂの端面を押し、スペーサはボール６１に押されないため、円環状部材４０に、予圧付与に伴ってスペーサが各ナット１ａ，１ｂ側に押し出されるための機構を、予圧機構とは別に設ける必要がある。
　また、この実施形態の予圧付与機構では、円環状部材４０の円周方向の四箇所に等間隔で貫通穴４２が形成されているが、複数箇所であれば等間隔で配置されていなくてもよく、貫通穴４２の設置箇所も三箇所や五箇所以上であってもよい。
　また、この実施形態の予圧付与機構では円環状部材４０が一部品からなるものであるが、予圧付与機構を構成する円環状部品は、周方向で等分された複数の分割体（例えば、二分割体、四分割体）からなるものであってもよい。
　１ａ，１ｂ　ナット
　１１　ナットの螺旋溝
　１２　フランジ
　１３ａ　ナットの小径部
　１３ｂ　ナットの小径部
　１４　平坦部
　１５　周溝
　１６ａ，１６ｂ　凹部
　２　ねじ軸
　２１　ねじ軸の螺旋溝
　３　ボール
　４　スリーブ
　５　循環チューブ（ボール戻し経路）
　５１　循環チューブの脚部
　５２　循環チューブの本体部
　６　取付金具
　７　スリーブ
　７１　スリーブの本体部
　７２　スリーブの爪部
　７Ａ　スリーブ
　７１Ａ　スリーブの本体部
　１７ａ，１７ｂ　ナットの両端面を結ぶ貫通穴（ボール戻し経路）
　４０　円環状部材
　４００　予圧付与機構
　４１　周溝
　４１ａ　周溝の底面
　４２　貫通穴
　４３　雌ねじ穴
　５０　エンドデフレクタ（ボール戻し経路）
　６１　ボール（転動体）
　６２　ころ（転動体）
　６３　小径ボール（変向部材）
　６４　ころ（変向部材）
　６５　楔状部材（変向部材）
　８　六角穴付き止めねじ（雄ねじ部材）
　９　スペーサ
　９Ａ　スペーサ
　９Ｂ　スペーサ
　９１　円周溝（ボールの受け部）
　９２　球面溝（ボールの受け部）

Claims (10)

  1. 　内周面に螺旋溝が形成された複数のナットと、
    　外周面に螺旋溝が形成され、前記複数の全てのナットに挿通されたねじ軸と、
    　前記ナットの螺旋溝と前記ねじ軸の螺旋溝とで形成される軌道の間に配置された複数のボールと、
    　前記ボールを前記軌道の終点から始点に戻すボール戻し経路と、
    を有し、
    　隣り合う二個のナットは軸方向端面同士が接触し、
    　前記二個のナットの一方が他方に対して相対的に回転されて予圧が付与された状態で、前記二個のナットの互いに接触する側の軸方向端部の外周面にスリーブが固定され、
    　前記軌道内を転動する前記ボールを介して、前記複数のナットが一体にねじ軸に対して相対移動するボールねじ。
  2. 　前記二個のナットは、互いに接触する側の軸方向端部に小径部を有し、
    　前記スリーブは前記両小径部に外嵌されている請求項１記載のボールねじ。
  3. 　前記二個のナットは、互いに接触する側の軸方向端部の外周面に凹部を有し、
    　前記スリーブが前記凹部に固定されている請求項１記載のボールねじ。
  4. 　前記スリーブは軸方向両端に爪部を有し、前記爪部が前記二個のナットの前記凹部にそれぞれ押し付けられている請求項３記載のボールねじ。
  5. 　前記スリーブの本体部は、軸方向に垂直な断面がＣ形である請求項１～４のいずれか１項に記載のボールねじ。
  6. 　内周面に螺旋溝が形成された複数のナットと、
    　外周面に螺旋溝が形成され、前記複数の全てのナットに挿通されたねじ軸と、
    　前記ナットの螺旋溝と前記ねじ軸の螺旋溝とで形成される軌道の間に配置された複数のボールと、
    　前記ボールを前記軌道の終点から始点に戻すボール戻し経路と、
    を有し、
    　隣り合う前記ナット間に配置され、前記ねじ軸が挿通された円環状部材と、
    　前記円環状部材に設けられ、軸方向の力を前記各ナットに反対向きに付与する予圧付与機構と、
    　前記予圧付与機構による予圧付与状態で、前記円環状部材と前記ナットとの間に生じる隙間を周方向全体で塞ぐスペーサと、
    を有し、
    　前記スペーサは、前記円環状部材に、予圧付与に伴って前記ナット側に押し出されるように配置され、
    　前記軌道内を転動する前記ボールを介して、前記複数のナットが一体にねじ軸に対して相対移動するボールねじ。
  7. 　前記円環状部材は、内周側に形成されて軸方向に延びる貫通穴と、外周面から径方向に伸びて前記貫通穴に連通する雌ねじ穴を有し、
    　前記貫通穴は、前記円環状部材の周方向の複数箇所に形成され、
    　前記貫通穴内に軸方向に沿って二個の転動体が配置され、
    　前記雌ねじ穴に雄ねじ部材が螺合され、
    　前記雄ねじ部材の軸力を前記二個の転動体が前記貫通穴の軸方向各端部側に移動する力に変える変向部材が、前記雄ねじ部材と前記二個の転動体との間に配置され、前記変向部材は、前記転動体より小径の転動体または楔状部材であり、
    　前記貫通穴の軸方向端部に前記スペーサが配置され、
    　前記雌ねじ穴、前記貫通穴、前記雄ねじ部材、前記変向部材、前記二個の転動体、および前記スペーサで、前記予圧付与機構が構成されている請求項６記載のボールねじ。
  8. 　前記円環状部材は、軸方向両端面の内周側に形成された周溝を有し、前記貫通穴は前記両周溝の底面間を貫通し、
    　前記周溝の両方に前記スペーサが配置されている請求項７記載のボールねじ。
  9. 　前記雄ねじ部材を前記円環状部材の径方向内側に移動することで、前記雄ねじ部材に接触している前記変向部材が前記二個の転動体を直接押し、前記各転動体が軸方向に反対向きで移動し、前記各スペーサが前記各転動体に押されて前記ナットの端面を押すことで予圧が付与される請求項８記載のボールねじ。
  10. 　前記貫通穴は、前記円環状部材の周方向の複数箇所に等間隔で形成されている請求項７～９のいずれか１項に記載のボールねじ。
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