WO2016199677A1

WO2016199677A1 - ボールねじ

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Publication number: WO2016199677A1
Application number: PCT/JP2016/066473
Authority: WO
Inventors: 渓太郎岡
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2015-06-12
Filing date: 2016-06-02
Publication date: 2016-12-15
Anticipated expiration: 2017-12-12

Abstract

許容回転数向上と作動音の低滅を実現するだけでなく、低コストで幅広いバリエーシヨンに対応可能なボールねじを提供する。そのために、ボールねじ（１）は、ねじ軸（１０）と、ナット（２０）と、ボールを軌道の終点から始点に戻す循環部品（３０）とを備える。循環部品（３０）は、ナット（２０）の外側平坦面に接触配置されるＵ字状の筒形状をなす本体部（３１）と、外側平坦面に設けられ、それぞれ筒形状をなす二個一組の循環孔（２３）に挿入される一対の脚部（３２，３２）とからなる。脚部（３２）は、ナット（２０）の外側平坦面に設けられた循環孔（２３）に対してナット（２０）の軸方向に直交する方向に挿入され、本体部（３１）が外側平坦面に接触配置される。

Description

ボールねじ

　本発明は、ボールねじに関する。

　ボールねじは、内周面に螺旋溝が形成されたナットと、外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、ナットの螺旋溝とねじ軸の螺旋溝で形成される軌道の間に配置されたボールと、ボールを軌道の終点から始点に戻すボール戻し経路とを備え、前記軌道内をボールが転動することで前記ナットがねじ軸に対して相対移動する装置である。ボールねじのボール戻し経路としては、組み立てが容易である点から、リターンチューブ方式を採用することが多い。
　しかし、従来のリターンチューブ方式のボールねじでは、最近のボールねじの高回転化に伴って、ボールがリターンチューブに衝突するスピードが速くなり、衝突エネルギーが大きくなることで、リターンチューブやねじ溝（ねじ溝の両肩部などを含む）が損傷し易くなる。

　そこで、この損傷を防止し、許容回転数向上と作動音の低滅を実現するために、ねじ軸の接線方向及びねじ溝のリード角方向にボールを掬い上げるリターンチューブを備えた技術が特許文献１，２に開示されている。
　特許文献１に開示された技術は、ねじ軸の接線方向及びねじ溝のリード角方向にボールを掬い上げるためにリターンチューブの形状が複雑になることに鑑み、金属製ではなく、合成樹脂製のリターンチューブを採用した技術である。
　特許文献２に開示された技術は、螺旋溝に沿って傾斜させた貫通穴をナットに設け、その穴に、リターンチューブの直線形状をなす端部を挿入する構成とした技術である。

特開２０１０－３８１９６号公報実開平６－６９５０２号公報

　しかしながら、特許文献１に記載の技術では、合成樹脂製のリターンチューブを作製するために金型が必要であり、種々のボールねじ仕様に対応しようとすると膨大な量の金型を製造する必要が生じる。その結果、製造コスト高を起因する可能性がある。
　また、特許文献２に記載の技術では、ナットに斜めの穴を開けるためには、一般の４軸マシニングセンタなどでは対応できず、高価な設備（例えば、５軸マシニングセンタ等）が必要となり、設備上の制約が大きい。その結果、設備投資が嵩む可能性があるため、改善の余地があった。

　また、図６に示すように、ナット１２０に斜めの穴を開ける代わりに、リターンチューブ１３０の端部が斜めに挿入できる大きな穴１２３をナット１２０に開ける技術も考えられる。しかし、隣り合う螺旋溝１２１，１２１の間隔が狭い場合、穴１２３がナット１２０の螺旋溝に干渉してしまい、好ましくない。
　そこで、本発明は上記課題に着目してなされたものであり、その目的は、許容回転数向上と作動音の低滅を実現するだけでなく、低コストで幅広いバリエーシヨンに対応可能なボールねじを提供することにある。

　上記目的を達成するためのボールねじのある態様は、内周面に螺旋溝が形成されたナットと、外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、ナットの螺旋溝とねじ軸の螺旋溝で形成される軌道の間に配置されたボールと、ボールを軌道の終点から始点に戻すボール戻し経路を形成する循環部品とを備え、
　前記循環部品は、前記ナットの外側平坦面に接触配置されるＵ字状の筒形状をなす本体部と、前記外側平坦面に設けられ、それぞれ筒形状をなす二個一組の循環孔に挿入される一対の脚部とからなり、
　前記脚部が、前記ナットの外側平坦面に設けられた前記循環孔に対して前記ナットの軸方向に直交する方向に挿入され、前記本体部が前記外側平坦面に接触配置される。

　ここで、上記ボールねじにおいては、前記本体部と前記脚部との接続部分が前記ナットの内部であるようにしてもよい。
　また、上記ボールねじにおいては、前記本体部及び前記脚部のそれぞれの端部には、互いに嵌合する嵌合形状が形成されてもよい。
　また、上記ボールねじにおいては、前記循環孔には、前記脚部の位置合わせのための座繰り部が設けられてもよい。

　本発明の一態様によれば、許容回転数向上と作動音の低滅を実現するだけでなく、低コストで幅広いバリエーシヨンに対応可能なボールねじを提供することができる。

ボールねじのある態様における構成を示す平面図である。ボールねじのある態様における構成を示す図であり、（ａ）は軸方向から見た部分断面図、（ｂ）は側面から見た部分断面図である。ボールねじのある態様における循環部品の構成を示す平面図である。ボールねじのある態様における循環部品の構成を示す図であり、（ａ）はボールの軌道に沿った本体部の断面図、（ｂ）は脚部の平面図、（ｃ）は脚部の正面図、（ｄ）はボールの軌道に沿った脚部の断面図、（ｅ），（ｆ）は変形例としての本体部及び脚部の側面図である。ボールねじのある態様における構成を示す図であり、（ａ）はナットの軸方向から見た部分断面図、（ｂ）はナットの側面図である。従来のボールねじの循環部品の設置態様の一例を示す断面図である。

　以下、ボールねじの実施形態について図面を参照して説明する。
　以下の詳細な説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するように多くの特定の細部について記載される。しかしながら、かかる特定の細部がなくても１つ以上の実施態様が実施できることは明らかであろう。他にも、図面を簡潔にするために、周知の構造及び装置が略図で示されている。
　図１及び図２に示すように、本実施形態のボールねじ１は、外周面に螺旋溝１１が形成されたねじ軸１０と、内周面に螺旋溝が形成されたナット２０と、転動体としてのボールＢと、循環部品３０とを有する。循環部品３０は、取付部品４０によってナット２０に固定されている。ボールは、ねじ軸１０の螺旋溝１１とナット２０の螺旋溝（図示せず）とで形成される軌道内と、循環部品３０により形成されたボール戻し経路内とに転動可能に配置されている。

　また、図１及び図２に示すように、ナット２０の外周部の一部が凹部２１とされ、その底面が循環部品３０を取り付ける外側平坦面２２となっている。ナット２０の外側平坦面２２に、二個一組の貫通孔（循環孔）２３，２３が形成されている。
　ここで、図３及び図４に示すように、循環部品３０は、合成樹脂ではなく金属（ステンレス鋼、黄銅、炭素等）等を機械加工した本体部３１とその両端部に設置される一対の脚部３２とからなる。すなわち、循環部品３０は、長い筒状体をＵ字状に曲げ加工してなる本体部３１（図４（ａ）参照）の両端部３１ｂ，３１ｂに、短い筒状体を削り加工して形成される２つの脚部（図４（ｂ）参照）３２，３２の端部３２ａ，３２ａを接続してなる。

　また、図４（ｃ），（ｄ）に示すように、ナット２０の外側平坦面２２に設けられた貫通孔２３に循環部品３０を設置する際、その貫通孔２３に挿入される脚部３２は、循環孔２３に対してナット２０の軸方向に直交する方向に挿入される。
　さらに、脚部３２の他方の端部３２ｂには、ボールＢを接線方向に掬い上げるためのタング部３２ｃが形成されている。なお、貫通孔２３に循環部品３０を設置する際に、本体部３１の下面（脚部３２側の面）３１ｂがナット２０の外側平坦面２２に接触する面である（図４（ａ）参照）。

　ここで、本体部３１と脚部３２との接合態様は、ボールの転動に悪影響を及ぼさなければ特に制限はないが、変形例として、脚部３２の端部３２ａと本体部３１の端部３１ａとが係合する形状としてもよい。具体的には、図４（ｅ）に示すように、脚部３２の端部３２ａをテーパ状にし、本体部３１の端部３１ａを逆テーパ状にしてもよいし、図４（ｆ）に示すように、脚部３２の端部３２ａに凸部を設け、本体部３１の端部３１ａに凹部を設けてもよい。
　また、ナット２０の外側平坦面２２に設けられた貫通孔２３に循環部品３０を設置する際、本体部３１と脚部３２との接続部分（端部３１ａと端部３２ａとの接合部分）がナット２０の内部（ナット２０の表面よりも軸心側内部）に位置するように設置される。このようにすることで、ナット２０の外径に対して循環部品３０が飛び出す面積が小さく、ボールねじ１をコンパクトにすることができる。

　また、ナット２０に形成される貫通孔２３は、図５（ａ），（ｂ）に示すように、ナット２０の内周面に形成される螺旋溝（ねじ軸１０の螺旋溝に平行）に沿って斜めではなく、ナット２０の軸方向に直交する方向に長円形の開口をなして設けられる。そして、これら貫通孔２３，２３には、ボールの軌道以外の縁部に、循環部品３０の脚部３２の他方の端部（タング部３２ｃが形成される側の端部）３２ｂが当接する座繰り部２３ａがＵ字状をなして形成される。この座繰り部２３ａの幅ｄは、循環部品３０の他方の脚部３２ｂの幅ｄとほぼ同じである。また、２つの脚部３２の他方の端部３２ｂに形成されたタング部３２ｃは座繰り部２３ａにそれぞれ挿入される。その後、それぞれの脚部３２の一方の端部３２ａに本体部３１の両端部を接合して循環部品３０を貫通孔２３に設置されるようにしてもよい。

　このように、本実施形態によれば、貫通孔２３を、ナット２０の軸方向に直交する方向に設けているので、高価な工作機械を用いることなく、単純な長穴を開けるのみでよいので、低コストで幅広いバリエーシヨンに対応した接線掬い上げタイプのボールねじを提供することができる。
　また、本実施形態に用いられる循環部品３０の構造が、接線方向にボールを掬い上げる構造であるので、循環部品３０の他方の端部３２ｂにボールが当たることにより発生する衝撃力を弱めることができる。その結果、ボールねじ１の許容回転数向上、及びボールねじ１の作動音の低滅に効果的である。

　また、本実施形態に用いられる循環部品３０は、本体部３１と脚部３２とで構成されており、それぞれ単一の曲率半径で曲げ加工された円筒部材を機械加工するのみで廉価に製作できる。特に、脚部３２に設けられるタング３２ｃは、従来の循環チューブと同様の加工が可能であるため、新規に切削工具や冶具を製作する必要はない。よって製造コストを上げることがない。
　また、本体部と脚部とが分離しているので、冷間圧延鋼板からなる短い円筒体を脚部として成型し、浸炭処理又は浸炭窒化処理等を施して部分的に強度を向上させることができる。

　さらに、貫通孔２３に座繰り部２３ａを設けたので、貫通孔２３における脚部３２の位置決めが適切になされ、ボールねじ１の作動音の低滅に寄与する。
　したがって、許容回転数向上と作動音の低滅を実現するだけでなく、低コストで幅広いバリエーシヨンに対応可能なボールねじを提供することができる。
　以上で、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これら説明によって発明を限定することを意図するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態の種々の変形例とともに本発明の別の実施形態も明らかである。従って、特許請求の範囲は、本発明の範囲及び要旨に含まれるこれらの変形例または実施形態も網羅すると解すべきである。

　１　ボールねじ
　１０　ねじ軸
　１１　（ねじ軸の）螺旋溝
　２０　ナット
　２１　（ナットの）凹部
　２２　（ナットの）外側平坦面
　２３　（ナットの）貫通孔（循環孔）
　３０　循環部品
　３１　（循環部品の）本体部
　３１ａ　端部
　３１ｂ　本体部の下面（ナットの外側平坦面との接触面）
　３２　（循環部品の）脚部
　３２ａ　（一方の）端部
　３２ｂ　（他方の）端部
　３２ｃ　タング部
　４０　取付部品

Claims

　内周面に螺旋溝が形成されたナットと、外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、ナットの螺旋溝とねじ軸の螺旋溝で形成される軌道の間に配置されたボールと、ボールを軌道の終点から始点に戻すボール戻し経路を形成する循環部品とを備え、
　前記循環部品は、前記ナットの外側平坦面に接触配置されるＵ字状の筒形状をなす本体部と、前記外側平坦面に設けられ、それぞれ筒形状をなす二個一組の循環孔に挿入される一対の脚部とからなり、
　前記脚部が、前記ナットの外側平坦面に設けられた前記循環孔に対して前記ナットの軸方向に直交する方向に挿入され、前記本体部が前記外側平坦面に接触配置されることを特徴とするボールねじ。
　前記本体部と前記脚部との接続部分が前記ナットの内部である請求項１に記載のボールねじ。
　前記本体部及び前記脚部のそれぞれの端部には、互いに嵌合する嵌合形状が形成されている請求項１又は２に記載のボールねじ。
　前記循環孔には、前記脚部の位置合わせのための座繰り部が設けられることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のボールねじ。