JP2004278551A - 転がりねじ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】エンドデフレクタのタングに割れ等の損傷が比較的早期に生じることを抑制することのできる転がりねじ装置を提供する。
【解決手段】転動体としてのボール１３が衝突するタング２０の先端部２０ａを円弧状に面取り加工し、タング２０の先端部２０ａとボール１３との接触面積を増大させる。
【選択図】 図３
【解決手段】転動体としてのボール１３が衝突するタング２０の先端部２０ａを円弧状に面取り加工し、タング２０の先端部２０ａとボール１３との接触面積を増大させる。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ等の回転運動を直線運動に変換する機械部品として、例えば工作機械の送り装置などで使用されるボールねじ、ローラねじ等の転がりねじ装置に関するものであり、特に、内部循環式の転がりねじ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械の送り装置などで使用される転がりねじ装置は、外周面に螺旋状の内側転動体軌道溝を有するねじ軸と、このねじ軸の内側転動体軌道溝と対向する螺旋状の外側転動体軌道溝を内周面に有するナットとを備えており、ねじ軸またはナットの一方が軸回りに回転すると、ナットに組み込まれた多数の転動体が内側転動体軌道溝と外側転動体軌道溝との間に形成された転動体転動路を転動し、これに伴ってナットまたはねじ軸が直線運動するようになっている。
【０００３】
このような転がりねじ装置は転動体転動路を転動する転動体を無限循環させる転動体循環部品を備えており、特許文献１に開示された内部循環式の転がりねじ装置では、転動体循環部品として、図５に示すようなエンドデフレクタ１８を使用している。このエンドデフレクタ１８は転動体転動路を転動する転動体をナットの内部に形成された転動体戻し用貫通路に誘導する転動体誘導路１９とタング２０とを有しており、転動体転動路を転動する転動体はタング２０の先端部に接触して転動体誘導路１９に導入されるようになっている。
【０００４】
【特許文献１】
実用新案登録第３０３４０５２号明細書
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記文献に開示された転がりねじ装置では、タングの先端部がエッジ形状となっており、このエッジ部分で転動体の衝撃荷重を受けるようになっている。このため、エンドデフレクタのタングに割れ等の損傷が比較的早期に生じ、転がりねじ装置の耐久性を低下させることがあった。
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、エンドデフレクタのタングに割れ等の損傷が比較的早期に生じることを抑制することのできる転がりねじ装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、外周面に螺旋状の内側転動体軌道溝を有するねじ軸と、前記内側転動体軌道溝と対向する螺旋状の外側転動体軌道溝を内周面に有するナットと、前記内側転動体軌道溝と前記外側転動体軌道溝との間に形成された転動体転動路を前記ねじ軸または前記ナットの回転運動に伴って転動する多数の転動体と、これらの転動体を前記ナットの内部に形成された転動体戻し用貫通路に誘導する転動体誘導路を有するエンドデフレクタとを備え、前記転動体転動路を転動する転動体を前記転動体誘導路に導入するためのタングを前記エンドデフレクタに設けて構成される転がりねじ装置において、前記タングの先端部を前記転動体に対して円弧状に面取り加工したことを特徴とする。
【０００７】
このような構成によると、タングの先端部に点で当接していた転動体がタングの先端部に面で当接するようになり、タングの先端部と転動体との接触面積が従来のものより増大する。これにより、転動体の衝撃荷重を比較的広い面積で受けることが可能となり、タングの先端部に加わる単位面積当りの負荷荷重が低減されるので、エンドデフレクタのタングに割れ等の損傷が比較的早期に生じることを抑制することができる。また、ナットの転動体戻し用貫通路を転動した転動体がエンドデフレクタの転動体誘導路から出て行くときのタングの返りを防止でき、エンドデフレクタの寿命を向上させることができる。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１記載の転がりねじ装置において、前記転動体の直径に対する比率が０．０１５以上となる曲率半径で前記タングの先端部を面取り加工したことを特徴とするものであり、このような構成を採用することで、エンドデフレクタのタングに割れ等の損傷が比較的早期に生じることをより効果的に抑制することができ、これにより、転がりねじ装置の耐久性をより一層向上させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１乃至図３は本発明の一実施形態を示す図であり、図１に示すように、本実施形態に係る転がりねじ装置は、ねじ軸１１と、このねじ軸１１の軸方向に相対移動する円筒状のナット１２と、このナット１２に組み込まれた多数の転動体としてのボール１３とを備えている。
【００１０】
ねじ軸１１は軸方向と直交する横断面が円形に形成されており、このねじ軸１１の外周面には、螺旋状の内側転動体軌道溝１４がねじ軸１１の一端部から他端部に亘って形成されている。
ナット１２はねじ軸１１の外周面と対向する内周面を有しており、このナット１２の内周面には螺旋状の外側転動体軌道溝１５が形成されている。また、ナット１２は比較的肉厚に形成されており、このナット１２には転動体戻し用の貫通路１６がナット１２の軸方向に沿って形成されている。
【００１１】
内側転動体軌道溝１４および外側転動体軌道溝１５は互いに対向しており、ねじ軸１１またはナット１２の一方が軸回りに回転運動すると、これに伴ってボール１３が内側転動体軌道溝１４と外側転動体軌道溝１５との間に形成された転動体転動路１７を転動するようになっている。
ナット１２の両端部には、ボール１３を無限循環させるためのエンドデフレクタ１８が装着されている。このエンドデフレクタ１８は転動体誘導路１９（図１参照）を有しており、転動体転動路１７を転動したボール１３はエンドデフレクタ１８の転動体誘導路１９を通ってナット１２の転動体戻し用貫通路１６に導入されるようになっている。また、エンドデフレクタ１８は例えば樹脂材を所定の形状に射出成形して形成されており、このエンドデフレクタ１８には、転動体転動路１７を転動するボール１３を転動体誘導路１９に導入するためのタング２０が設けられている。
【００１２】
タング２０は、エンドデフレクタ１８と一体に樹脂材で形成されている。また、タング２０は転動体転動路１７を転動するボール１３から衝撃荷重を受ける先端部２０ａを有しており、この先端部２０ａは例えば下式を満たす曲率半径Ｒでボール１３に対して円弧状に面取り加工されている。
Ｒ／Ｄｗ≧０．０１５ ‥‥（１）
ただし、Ｄｗ：ボール直径
このように、タング２０の先端部２０ａをボール１３に対して円弧状に面取り加工すると、タング２０の先端部２０ａに点で接触していたボール１３がタング２０の先端部２０ａに面で接触するようになり、タング２０の先端部２０ａとボール１３との接触面積が従来のものより増大する。これにより、ボール１３の衝撃荷重を比較的広い面積で受けることが可能となり、タング２０の先端部２０ａに加わる単位面積当りの負荷荷重が低減されるので、エンドデフレクタ１８のタング２０に割れ等の損傷が比較的早期に生じることを抑制することができる。
【００１３】
また、タング２０の先端部２０ａをボール１３に対して円弧状に面取り加工すると、ナット１２の転動体戻し用貫通路１６を転動したボール１３がエンドデフレクタ１８の転動体誘導路１９から出て行くときのタング２０の返りを防止でき、エンドデフレクタ１８の寿命を向上させることができる。
次に、タング先端部２０ａの曲率半径Ｒをボール１３の直径Ｄｗに対してＲ／Ｄｗ≧０．０１５とした理由を、表１及び図５を参照して説明する。
【００１４】
本発明者らは、タング先端部２０ａの曲率半径Ｒとボール直径Ｄｗとの関係を調べるために、表１に示す仕様のエンドデフレクタＴＰ１〜ＴＰ７を試料として使用し、使用ボールねじ名：ＮＳＫボールねじ（呼び番：４０×４０×１３００）、使用試験機：ＮＳＫ製ボールねじ高速試験機、試験回転数：１０００ｍｉｎ−１及び７５００ｍｉｎ−１、ストローク：１０００ｍｍ、潤滑グリース：アルバニアＮｏ．２（昭和シェル石油）の試験条件でボールねじ耐久試験を行った。そして、エンドデフレクタＴＰ１〜ＴＰ７のタングに損傷が認められるまでの走行距離を測定し、試料番号ＴＰ１のエンドデフレクタに損傷が生じた走行距離（回転速度：７５００ｍｉｎ−１）を基準として各エンドデフレクタの寿命を評価した。その評価結果を図４に示す。
【００１５】
【表１】
【００１６】
図４から明らかなように、タング先端部２０ａの曲率半径Ｒとボール直径Ｄｗとの比をＲ／Ｄｗ≧０．０１５とした場合はタングに損傷が生じるまでの走行距離比が２．０以上と高い値を示しているのに対し、タング先端部２０ａの曲率半径Ｒとボール直径Ｄｗとの比をＲ／Ｄｗ＜０．０１５とした場合はタングに損傷が生じるまでの走行距離比が２．０以下と低い値を示していることがわかる。
【００１７】
したがって、ボール１３の直径に対する比率が０．０１５以上となる曲率半径でタング２０の先端部２０ａを面取り加工することで、エンドデフレクタ１８のタング２０に割れ等の損傷が比較的早期に生じることをより効果的に抑制することができる。
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。たとえば、上述した実施形態ではエンドデフレクタを樹脂材で形成したが、必ずしもエンドデフレクタを樹脂材で形成する必要はない。また、本実施の形態では転動体としてボールを例示したが、ボールに限らずローラであってもよい。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明に係る転がりねじ装置によれば、タングの先端部に点で当接していた転動体がタングの先端部に面で当接するようになり、タングの先端部と転動体との接触面積が従来のものより増大する。これにより、転動体の衝撃荷重を比較的広い面積で受けることが可能となり、タングの先端部に加わる単位面積当りの負荷荷重が低減されるので、エンドデフレクタのタングに割れ等の損傷が比較的早期に生じることを抑制することができる。また、ナットの転動体戻し用貫通路を転動した転動体がエンドデフレクタの転動体誘導路から出て行くときのタングの返りを防止でき、エンドデフレクタの寿命を向上させることができる。
請求項２の発明に係る転がりねじ装置によれば、エンドデフレクタのタングに割れ等の損傷が比較的早期に生じることをより効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る転がりねじ装置の軸方向断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る転がりねじ装置の一部を示す斜視図である。
【図３】図２に示すエンドデフレクタの側面図である。
【図４】ボールねじ耐久試験の試験結果を示す図である。
【図５】従来の転がりねじ装置で使用されるエンドデフレクタの斜視図である。
【符号の説明】
１１ ねじ軸
１２ ナット
１３ ボール
１４ 内側転動体軌道溝
１５ 外側転動体軌道溝
１６ 転動体戻し用貫通路
１７ 転動体転動路
１８ エンドデフレクタ
１９ 転動体誘導路
２０ タング
２０ａ 先端部
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ等の回転運動を直線運動に変換する機械部品として、例えば工作機械の送り装置などで使用されるボールねじ、ローラねじ等の転がりねじ装置に関するものであり、特に、内部循環式の転がりねじ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械の送り装置などで使用される転がりねじ装置は、外周面に螺旋状の内側転動体軌道溝を有するねじ軸と、このねじ軸の内側転動体軌道溝と対向する螺旋状の外側転動体軌道溝を内周面に有するナットとを備えており、ねじ軸またはナットの一方が軸回りに回転すると、ナットに組み込まれた多数の転動体が内側転動体軌道溝と外側転動体軌道溝との間に形成された転動体転動路を転動し、これに伴ってナットまたはねじ軸が直線運動するようになっている。
【０００３】
このような転がりねじ装置は転動体転動路を転動する転動体を無限循環させる転動体循環部品を備えており、特許文献１に開示された内部循環式の転がりねじ装置では、転動体循環部品として、図５に示すようなエンドデフレクタ１８を使用している。このエンドデフレクタ１８は転動体転動路を転動する転動体をナットの内部に形成された転動体戻し用貫通路に誘導する転動体誘導路１９とタング２０とを有しており、転動体転動路を転動する転動体はタング２０の先端部に接触して転動体誘導路１９に導入されるようになっている。
【０００４】
【特許文献１】
実用新案登録第３０３４０５２号明細書
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記文献に開示された転がりねじ装置では、タングの先端部がエッジ形状となっており、このエッジ部分で転動体の衝撃荷重を受けるようになっている。このため、エンドデフレクタのタングに割れ等の損傷が比較的早期に生じ、転がりねじ装置の耐久性を低下させることがあった。
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、エンドデフレクタのタングに割れ等の損傷が比較的早期に生じることを抑制することのできる転がりねじ装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、外周面に螺旋状の内側転動体軌道溝を有するねじ軸と、前記内側転動体軌道溝と対向する螺旋状の外側転動体軌道溝を内周面に有するナットと、前記内側転動体軌道溝と前記外側転動体軌道溝との間に形成された転動体転動路を前記ねじ軸または前記ナットの回転運動に伴って転動する多数の転動体と、これらの転動体を前記ナットの内部に形成された転動体戻し用貫通路に誘導する転動体誘導路を有するエンドデフレクタとを備え、前記転動体転動路を転動する転動体を前記転動体誘導路に導入するためのタングを前記エンドデフレクタに設けて構成される転がりねじ装置において、前記タングの先端部を前記転動体に対して円弧状に面取り加工したことを特徴とする。
【０００７】
このような構成によると、タングの先端部に点で当接していた転動体がタングの先端部に面で当接するようになり、タングの先端部と転動体との接触面積が従来のものより増大する。これにより、転動体の衝撃荷重を比較的広い面積で受けることが可能となり、タングの先端部に加わる単位面積当りの負荷荷重が低減されるので、エンドデフレクタのタングに割れ等の損傷が比較的早期に生じることを抑制することができる。また、ナットの転動体戻し用貫通路を転動した転動体がエンドデフレクタの転動体誘導路から出て行くときのタングの返りを防止でき、エンドデフレクタの寿命を向上させることができる。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１記載の転がりねじ装置において、前記転動体の直径に対する比率が０．０１５以上となる曲率半径で前記タングの先端部を面取り加工したことを特徴とするものであり、このような構成を採用することで、エンドデフレクタのタングに割れ等の損傷が比較的早期に生じることをより効果的に抑制することができ、これにより、転がりねじ装置の耐久性をより一層向上させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１乃至図３は本発明の一実施形態を示す図であり、図１に示すように、本実施形態に係る転がりねじ装置は、ねじ軸１１と、このねじ軸１１の軸方向に相対移動する円筒状のナット１２と、このナット１２に組み込まれた多数の転動体としてのボール１３とを備えている。
【００１０】
ねじ軸１１は軸方向と直交する横断面が円形に形成されており、このねじ軸１１の外周面には、螺旋状の内側転動体軌道溝１４がねじ軸１１の一端部から他端部に亘って形成されている。
ナット１２はねじ軸１１の外周面と対向する内周面を有しており、このナット１２の内周面には螺旋状の外側転動体軌道溝１５が形成されている。また、ナット１２は比較的肉厚に形成されており、このナット１２には転動体戻し用の貫通路１６がナット１２の軸方向に沿って形成されている。
【００１１】
内側転動体軌道溝１４および外側転動体軌道溝１５は互いに対向しており、ねじ軸１１またはナット１２の一方が軸回りに回転運動すると、これに伴ってボール１３が内側転動体軌道溝１４と外側転動体軌道溝１５との間に形成された転動体転動路１７を転動するようになっている。
ナット１２の両端部には、ボール１３を無限循環させるためのエンドデフレクタ１８が装着されている。このエンドデフレクタ１８は転動体誘導路１９（図１参照）を有しており、転動体転動路１７を転動したボール１３はエンドデフレクタ１８の転動体誘導路１９を通ってナット１２の転動体戻し用貫通路１６に導入されるようになっている。また、エンドデフレクタ１８は例えば樹脂材を所定の形状に射出成形して形成されており、このエンドデフレクタ１８には、転動体転動路１７を転動するボール１３を転動体誘導路１９に導入するためのタング２０が設けられている。
【００１２】
タング２０は、エンドデフレクタ１８と一体に樹脂材で形成されている。また、タング２０は転動体転動路１７を転動するボール１３から衝撃荷重を受ける先端部２０ａを有しており、この先端部２０ａは例えば下式を満たす曲率半径Ｒでボール１３に対して円弧状に面取り加工されている。
Ｒ／Ｄｗ≧０．０１５ ‥‥（１）
ただし、Ｄｗ：ボール直径
このように、タング２０の先端部２０ａをボール１３に対して円弧状に面取り加工すると、タング２０の先端部２０ａに点で接触していたボール１３がタング２０の先端部２０ａに面で接触するようになり、タング２０の先端部２０ａとボール１３との接触面積が従来のものより増大する。これにより、ボール１３の衝撃荷重を比較的広い面積で受けることが可能となり、タング２０の先端部２０ａに加わる単位面積当りの負荷荷重が低減されるので、エンドデフレクタ１８のタング２０に割れ等の損傷が比較的早期に生じることを抑制することができる。
【００１３】
また、タング２０の先端部２０ａをボール１３に対して円弧状に面取り加工すると、ナット１２の転動体戻し用貫通路１６を転動したボール１３がエンドデフレクタ１８の転動体誘導路１９から出て行くときのタング２０の返りを防止でき、エンドデフレクタ１８の寿命を向上させることができる。
次に、タング先端部２０ａの曲率半径Ｒをボール１３の直径Ｄｗに対してＲ／Ｄｗ≧０．０１５とした理由を、表１及び図５を参照して説明する。
【００１４】
本発明者らは、タング先端部２０ａの曲率半径Ｒとボール直径Ｄｗとの関係を調べるために、表１に示す仕様のエンドデフレクタＴＰ１〜ＴＰ７を試料として使用し、使用ボールねじ名：ＮＳＫボールねじ（呼び番：４０×４０×１３００）、使用試験機：ＮＳＫ製ボールねじ高速試験機、試験回転数：１０００ｍｉｎ−１及び７５００ｍｉｎ−１、ストローク：１０００ｍｍ、潤滑グリース：アルバニアＮｏ．２（昭和シェル石油）の試験条件でボールねじ耐久試験を行った。そして、エンドデフレクタＴＰ１〜ＴＰ７のタングに損傷が認められるまでの走行距離を測定し、試料番号ＴＰ１のエンドデフレクタに損傷が生じた走行距離（回転速度：７５００ｍｉｎ−１）を基準として各エンドデフレクタの寿命を評価した。その評価結果を図４に示す。
【００１５】
【表１】
図４から明らかなように、タング先端部２０ａの曲率半径Ｒとボール直径Ｄｗとの比をＲ／Ｄｗ≧０．０１５とした場合はタングに損傷が生じるまでの走行距離比が２．０以上と高い値を示しているのに対し、タング先端部２０ａの曲率半径Ｒとボール直径Ｄｗとの比をＲ／Ｄｗ＜０．０１５とした場合はタングに損傷が生じるまでの走行距離比が２．０以下と低い値を示していることがわかる。
【００１７】
したがって、ボール１３の直径に対する比率が０．０１５以上となる曲率半径でタング２０の先端部２０ａを面取り加工することで、エンドデフレクタ１８のタング２０に割れ等の損傷が比較的早期に生じることをより効果的に抑制することができる。
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。たとえば、上述した実施形態ではエンドデフレクタを樹脂材で形成したが、必ずしもエンドデフレクタを樹脂材で形成する必要はない。また、本実施の形態では転動体としてボールを例示したが、ボールに限らずローラであってもよい。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明に係る転がりねじ装置によれば、タングの先端部に点で当接していた転動体がタングの先端部に面で当接するようになり、タングの先端部と転動体との接触面積が従来のものより増大する。これにより、転動体の衝撃荷重を比較的広い面積で受けることが可能となり、タングの先端部に加わる単位面積当りの負荷荷重が低減されるので、エンドデフレクタのタングに割れ等の損傷が比較的早期に生じることを抑制することができる。また、ナットの転動体戻し用貫通路を転動した転動体がエンドデフレクタの転動体誘導路から出て行くときのタングの返りを防止でき、エンドデフレクタの寿命を向上させることができる。
請求項２の発明に係る転がりねじ装置によれば、エンドデフレクタのタングに割れ等の損傷が比較的早期に生じることをより効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る転がりねじ装置の軸方向断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る転がりねじ装置の一部を示す斜視図である。
【図３】図２に示すエンドデフレクタの側面図である。
【図４】ボールねじ耐久試験の試験結果を示す図である。
【図５】従来の転がりねじ装置で使用されるエンドデフレクタの斜視図である。
【符号の説明】
１１ ねじ軸
１２ ナット
１３ ボール
１４ 内側転動体軌道溝
１５ 外側転動体軌道溝
１６ 転動体戻し用貫通路
１７ 転動体転動路
１８ エンドデフレクタ
１９ 転動体誘導路
２０ タング
２０ａ 先端部
Claims (2)
- 外周面に螺旋状の内側転動体軌道溝を有するねじ軸と、前記内側転動体軌道溝と対向する螺旋状の外側転動体軌道溝を内周面に有するナットと、前記内側転動体軌道溝と前記外側転動体軌道溝との間に形成された転動体転動路を前記ねじ軸または前記ナットの回転運動に伴って転動する多数の転動体と、これらの転動体を前記ナットの内部に形成された転動体戻し用貫通路に誘導する転動体誘導路を有するエンドデフレクタとを備え、前記転動体転動路を転動する転動体を前記転動体誘導路に導入するためのタングを前記エンドデフレクタに設けて構成される転がりねじ装置において、
前記タングの先端部を前記転動体に対して円弧状に面取り加工したことを特徴とする転がりねじ装置。 - 前記転動体の直径に対する比率が０．０１５以上となる曲率半径で前記タングの先端部を面取り加工したことを特徴とする請求項１記載の転がりねじ装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003066935A JP2004278551A (ja) | 2003-03-12 | 2003-03-12 | 転がりねじ装置 |
| PCT/JP2004/003298 WO2004081414A1 (ja) | 2003-03-12 | 2004-03-12 | 転がりねじ装置 |
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