JP2006046530A - ボールねじ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ボールの循環経路に対するボール保持ピースの充填率が小さい場合でもボール保持ピースの引っ掛かりを防止することのできるボールねじ装置を提供する。
【解決手段】ナット2の外面に設けられたボール循環部材12に、ねじ軸1とナット2のボールねじ溝間を転動するボール6をその中心軌道円BCと接する接線Sに沿って掬い上げるボール掬い上げ部15,16を設け、ボール掬い上げ部15,16に形成されたボール掬い上げ部19の通路長Lをボール6の直径の1/2以上とする。
【選択図】図3
【解決手段】ナット2の外面に設けられたボール循環部材12に、ねじ軸1とナット2のボールねじ溝間を転動するボール6をその中心軌道円BCと接する接線Sに沿って掬い上げるボール掬い上げ部15,16を設け、ボール掬い上げ部15,16に形成されたボール掬い上げ部19の通路長Lをボール6の直径の1/2以上とする。
【選択図】図3
Description
本発明は、回転運動を直線運動に変換するボールねじ装置に関する。
工作機械や射出成形機等の産業機械では、回転運動を直線運動に変換する装置として、図8に示すようなチューブ循環式のボールねじ装置が用いられている。このボールねじ装置は、ねじ軸1と、ねじ軸1の外周面に形成されたボールねじ溝3と対向するボールねじ溝4を内周面に有するナット2とを備えており、ボールねじ溝3とボールねじ溝4との間に形成されたボール負荷転動路5には、転動体としてのボール6が多数設けられている。これらのボール6はねじ軸1またはナット2の回転運動に伴ってボールねじ溝3,4間を転動するようになっており、ナット2の外周面に形成された平面部2aには、ボール6を循環させるためのボール循環チューブ7が設けられている。このボール循環チューブ7は金属からなる管状体をU字状に折曲加工して形成されており、ナット2の平面部2aには、ボール循環チューブ7の両端部が挿入される二つの循環チューブ挿入孔8が設けられている。また、ボール循環チューブ7は両端にタング部を有しており、ボールねじ溝3,4間を転動するボール6はボール循環チューブ7のタング部によってボールねじ溝3,4から掬い上げられるようになっている。
このようなボールねじ装置では、ボールねじ溝3,4間に形成されたボール負荷転動路5とボール循環チューブ7内に形成されたボール戻し通路においてボール同士の競合いが生じ、ボール同士の競合いによってボール6が早期に摩耗したり、ボール6の表面に損傷が生じたりすることがある。そこで、ボール同士の競合いを防ぐために、図9に示すような樹脂製のボール保持ピース9を各ボールの間に配置したものが提案されている(特許文献1参照)。
特開2003−269563号公報
しかしながら、上記文献1に記載されたボールねじ装置では、ボールの循環経路に対するボール保持ピースの充填率が小さくなると、図10に示すように、ボール循環チューブ7の出口近傍に発生した段差10や隙間11あるいはボール循環チューブ7のタング部7aなどにボール保持ピース9が引っ掛かり、トラブルの発生原因となる。このようなボール保持ピースの引っ掛かりを防ぐためには、ボール保持ピース9の充填率を製造時に厳しく管理したり、あるいは循環チューブ挿入孔8の加工精度を高くしたりする必要がある。しかし、ボール保持ピース9の充填率を製造時に厳しく管理したり、あるいは循環チューブ挿入孔8の加工精度を高くしたりすると、コスト高等を招くという問題がある。
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、ボールの循環経路に対するボール保持ピースの充填率が小さい場合でもボール保持ピースの引っ掛かりを防止することのできるボールねじ装置を提供することを目的とするものである。
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、ボールの循環経路に対するボール保持ピースの充填率が小さい場合でもボール保持ピースの引っ掛かりを防止することのできるボールねじ装置を提供することを目的とするものである。
上記の目的を達成するために、請求項1の発明は、外周面にボールねじ溝を有するねじ軸と、このねじ軸のボールねじ溝と対向するボールねじ溝を内周面に有するナットと、前記ねじ軸のボールねじ溝と前記ナットのボールねじ溝との間に形成されたボール負荷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ボールと、これらのボールを循環させるためのボール戻し通路を有するボール循環部材とを備え、前記ボール同士の競合いを抑制する樹脂製ボール保持ピースを各ボール間に設けたボールねじ装置において、前記ボールねじ溝間を転動するボールをその中心軌道円と接する接線に沿って掬い上げるボール掬い上げ部を前記ボール循環部材に設けたことを特徴とする。
請求項2の発明は、請求項1記載のボールねじ装置において、前記ボール掬い上げ部は前記ボール負荷転動路と前記ボール戻し通路との境界部に直線状のボール掬い上げ通路部を有し、前記ボール掬い上げ通路部は前記ボールの直径をDとしたとき、1/2D以上の通路長を有することを特徴とする。
請求項3の発明は、外周面にボールねじ溝を有するねじ軸と、このねじ軸のボールねじ溝と対向するボールねじ溝を内周面に有するナットと、前記ねじ軸のボールねじ溝と前記ナットのボールねじ溝との間に形成されたボール負荷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ボールと、これらのボールを循環させるためのボール戻し通路を有するボール循環チューブとを備え、前記ボール同士の競合いを抑制する樹脂製ボール保持ピースを各ボール間に設けたボールねじ装置において、前記ボール負荷転動路と前記ボール戻し通路との境界部に形成されたボール掬い上げ通路の長さを前記ボールの直径に対して1/2以上としたことを特徴とする。
請求項1の発明に係るボールねじ装置では、ボールねじ溝間を転動するボールをその中心軌道円と接する接線に沿って掬い上げるボール掬い上げ部をボール循環部材に設けたことで、ボール負荷転動路とボール戻し通路との境界部分においてボールおよびボール保持ピースがボール中心軌道円の接線に沿ってほぼ直線状に配列された状態となる。これにより、チューブ循環式ボールねじ装置のように、ボール負荷転動路とボール戻し通路との境界部分でボール保持ピースの姿勢が大きく変化することがないので、ボールの循環経路に対するボール保持ピースの充填率が小さい場合でもボール保持ピースの引っ掛かりを防止することができる。
請求項2の発明に係るボールねじ装置では、ボール掬い上げ通路部の通路長をボールの直径Dに対して1/2D以上としたことで、ボールの循環経路に対するボール保持ピースの充填率が小さい場合でもボール保持ピースの引っ掛かりをより確実に防止することができる。
請求項3の発明に係るボールねじ装置では、ボール負荷転動路とボール戻し通路との境界部に形成されたボール掬い上げ通路の長さをボールの直径に対して1/2以上としたことで、不連続な掬い上げ部から段差や隙間などが発生する部分を離すことができるので、ボールの循環経路に対するボール保持ピースの充填率が小さい場合でもボール保持ピースの引っ掛かりを防止することができる。
請求項3の発明に係るボールねじ装置では、ボール負荷転動路とボール戻し通路との境界部に形成されたボール掬い上げ通路の長さをボールの直径に対して1/2以上としたことで、不連続な掬い上げ部から段差や隙間などが発生する部分を離すことができるので、ボールの循環経路に対するボール保持ピースの充填率が小さい場合でもボール保持ピースの引っ掛かりを防止することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本発明の一実施形態に係るボールねじ装置を図1〜図5に示す。図1に示すように、本発明の一実施形態に係るボールねじ装置は、ねじ軸1およびナット2を備えており、ねじ軸1の外周面にはボールねじ溝3が形成されている。このボールねじ溝3はナット2の内周面に形成されたボールねじ溝4(図2参照)と対向しており、ボールねじ溝3とボールねじ溝4との間に形成されたボール負荷転動路5(図3参照)には、転動体としてのボール6が多数設けられている。
本発明の一実施形態に係るボールねじ装置を図1〜図5に示す。図1に示すように、本発明の一実施形態に係るボールねじ装置は、ねじ軸1およびナット2を備えており、ねじ軸1の外周面にはボールねじ溝3が形成されている。このボールねじ溝3はナット2の内周面に形成されたボールねじ溝4(図2参照)と対向しており、ボールねじ溝3とボールねじ溝4との間に形成されたボール負荷転動路5(図3参照)には、転動体としてのボール6が多数設けられている。
ボール6はボールねじ溝3,4に沿って一列に配列されており、各ボール6の間には、ボール同士の競合いを防止するために、樹脂製のボール保持ピース9が設けられている。また、ボール6はねじ軸1またはナット2の回転運動に伴ってボール負荷転動路5を転動するようになっており、ナット2の外周面に形成された平面部2aには、合成樹脂材からなるボール循環部材12が設けられている。
ボール循環部材12はボール負荷転動路5を転動するボール6を循環させるためのボール戻し通路13(図1参照)を有しており、ボール負荷転動路5を転動したボール6はボール循環部材12のボール戻し通路13を通って循環するようになっている。また、ボール循環部材12は、図3及び図4に示すように、ナット2の平面部2aに固定される固定面14aを有する本体部14と、この本体部14の固定面14aからナット2の平面部2aに向かって延設された柱状のボール掬い上げ部15,16とからなり、ナット2の平面部2aには、ボール循環部材12のボール掬い上げ部15,16と各々嵌合する循環部材挿入孔17,18(図2参照)が設けられている。これらの循環部材挿入孔17,18は、ナット2の内周面に形成されたボールねじ溝4との干渉を防ぐために、ボールねじ溝4の長手方向に沿って長円形状に形成されている。
ボール掬い上げ部15,16は、図3に示すように、ボール負荷転動路5を転動するボール6をその中心軌道円BCと接する接線Sに沿って掬い上げる直線状のボール掬い上げ通路部19をボール負荷転動路5とボール戻し通路13との境界部に有している。このボール掬い上げ通路部19はボール6の直径をDとすると、図3に示すように、1/2D以上の通路長Lを有している。
なお、ボール循環部材12は二本のビス20(図1参照)によってナット2の平面部2aに固定されており、ナット2の平面部2aには、ビス20と螺合する二つのねじ穴(図示せず)が設けられている。また、ボール循環部材12は一対の樹脂成形部材21(図5参照)から構成されており、各樹脂成形部材21には、ボール戻し通路13を形成するためのボール戻し通路形成溝(図示せず)が設けられている。また、ボール循環部材12は金属製のカバー状の固定部品でナット2に固定してもよい。
このように構成されるボールねじ装置では、ボールねじ溝3,4間を転動するボール6をその中心軌道円BCと接する接線Sに沿って掬い上げるボール掬い上げ部15,16をボール循環部材12に設けたことで、ボールねじ溝3,4間に形成されたボール負荷転動路5とボール戻し通路13との境界部分においてボール6およびボール保持ピース9がボール6の中心軌道円BSと接する接線Sに沿ってほぼ直線的に配列された状態となる。これにより、チューブ循環式ボールねじ装置のように、ボール負荷転動路とボール戻し通路との境界部分でボール保持ピースの姿勢が大きく変化することがないので、ボール6の循環経路に対するボール保持ピース9の充填率が小さい場合でもボール保持ピース9の引っ掛かりを防止することができる。また、ボール保持ピース9の引っ掛かりを防止するために、循環部材挿入孔17,18の加工精度を高めたりする必要がないので、加工コストの上昇を防止することができる。
さらに、上述した実施形態ではボール掬い上げ通路部19の通路長Lをボール6の直径Dに対して1/2D以上としたことで、ボールねじ溝3,4間に形成されたボール負荷転動路5とボール戻し通路13との境界部分におけるボール保持ピース9の配列がボール6の中心軌道円BSと接する接線Sに沿って直線的な配列となるので、ボール保持ピース9の引っ掛かりをより確実に防止することができる。
また、ボール循環部材5を合成樹脂材で形成したことで、ボール循環部材として金属製のものを使用したボールねじ装置と比較して、騒音や振動等の発生を抑制することができる。また、循環部材挿入孔17,18をボールねじ溝3,4に沿って長円形状に形成したことで、ボール6の直径を大きくしても循環部材挿入孔17,18がボールねじ溝4と干渉する可能性を低減できるので、ボールねじ溝の溝ピッチが小さい場合やボールねじ溝が多条ねじ溝である場合でも上述した接線掬い上げ方式を適用することができる。
軸径:25mm、ボール径:4.7625mmのボールねじ装置を使用し、ボールねじ装置のねじ軸を4000min-1の速度で回転させたときの騒音特性を周波数分析した結果を図6に示す。同図において、aはボール間にボール保持ピースを介在させた場合の騒音特性を周波数分析した結果を示し、bはボール間にボール保持ピースを介在させない場合の騒音特性を周波数分析した結果を示している。
図6に示す周波数分析結果からも明らかなように、ボール間にボール保持ピースを介在させた場合は、ボール間にボール保持ピースを介在させない場合と比較して、ボールねじ装置の騒音レベルが低くなり、低騒音効果が得られることがわかる。
図6に示す周波数分析結果からも明らかなように、ボール間にボール保持ピースを介在させた場合は、ボール間にボール保持ピースを介在させない場合と比較して、ボールねじ装置の騒音レベルが低くなり、低騒音効果が得られることがわかる。
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、上述した実施の形態ではボールをその中心軌道円と接する接線に沿ってすくい上げる接線方式のボールねじ装置に本発明を適用した場合を例示したが、図7に示す第2の実施形態のように、ボール循環部材がボール循環チューブである場合には、ボール循環チューブ7のボール戻し通路7bとボール負荷転動路5との境界部に形成されたボール掬い上げ通路22の長さAをボール6の直径Dに対して1/2以上の長さとしても上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また、上述した実施形態ではボールをナットの外部で循環させる外部循環方式のボールねじ装置に本発明を適用した場合を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばボールをナットの内部で循環させる内部循環方式のボールねじ装置にも本発明を適用することができる。
また、上述した実施形態ではボールをナットの外部で循環させる外部循環方式のボールねじ装置に本発明を適用した場合を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばボールをナットの内部で循環させる内部循環方式のボールねじ装置にも本発明を適用することができる。
1 ねじ軸
2 ナット
3,4 ボールねじ溝
5 ボール負荷転動路
6 ボール
7 ボール循環チューブ
8 循環チューブ挿入孔
9 ボール保持ピース
10 段差
11 隙間
12 ボール循環部材
13 ボール戻し通路
14 本体部
15,16 ボール掬い上げ部
17,18 循環部材挿入孔
19 ボール掬い上げ通路部
20 ビス
21 樹脂成形部材
22 ボール掬い上げ通路
2 ナット
3,4 ボールねじ溝
5 ボール負荷転動路
6 ボール
7 ボール循環チューブ
8 循環チューブ挿入孔
9 ボール保持ピース
10 段差
11 隙間
12 ボール循環部材
13 ボール戻し通路
14 本体部
15,16 ボール掬い上げ部
17,18 循環部材挿入孔
19 ボール掬い上げ通路部
20 ビス
21 樹脂成形部材
22 ボール掬い上げ通路
Claims (3)
- 外周面にボールねじ溝を有するねじ軸と、このねじ軸のボールねじ溝と対向するボールねじ溝を内周面に有するナットと、前記ねじ軸のボールねじ溝と前記ナットのボールねじ溝との間に形成されたボール負荷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ボールと、これらのボールを循環させるためのボール戻し通路を有するボール循環部材とを備え、前記ボール同士の競合いを抑制する樹脂製ボール保持ピースを各ボール間に設けたボールねじ装置において、
前記ボールねじ溝間を転動するボールをその中心軌道円と接する接線に沿って掬い上げるボール掬い上げ部を前記ボール循環部材に設けたことを特徴とするボールねじ装置。 - 前記ボール掬い上げ部は前記ボール負荷転動路と前記ボール戻し通路との境界部に直線状のボール掬い上げ通路部を有し、前記ボール掬い上げ通路部は前記ボールの直径をDとしたとき、1/2D以上の通路長を有することを特徴とする請求項1記載のボールねじ装置。
- 外周面にボールねじ溝を有するねじ軸と、このねじ軸のボールねじ溝と対向するボールねじ溝を内周面に有するナットと、前記ねじ軸のボールねじ溝と前記ナットのボールねじ溝との間に形成されたボール負荷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ボールと、これらのボールを循環させるためのボール戻し通路を有するボール循環チューブとを備え、前記ボール同士の競合いを抑制する樹脂製ボール保持ピースを各ボール間に設けたボールねじ装置において、
前記ボール負荷転動路と前記ボール戻し通路との境界部に形成されたボール掬い上げ通路の長さを前記ボールの直径に対して1/2以上としたことを特徴とするボールねじ装置。
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