JP2007100935A - ボールねじ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】分割されたリターンチューブを用いたボールねじ装置の循環機能を正常に保つと共に騒音や振動を防止する手段を提供する。
【解決手段】ボールねじ装置１の負荷路の両端を連通する曲折した連通路８を形成した樹脂材料からなるリターンチューブ７を２分割にして構成し、その半割チューブ７ａ、７ｂに金属材料からなる固定具１５をインサート成形により一体に形成し、リターンチューブ７をナット４に固定する座部１７を樹脂材料から露出させて形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、工作機械や産業機械、半導体製造装置、射出成形機、プレス成形機、精密機械等の機械装置の移動台の位置決め用や搬送用、動力伝達用の送り機構等に用いられるボールねじ装置に関する。

最近、ボールねじ装置においては、螺旋形状の負荷路の一端からボールを掬い上げ、他端から負荷路に戻す構造を実現するために３次元的に複雑に曲折したリターンチューブが設けられているものが実用化されつつある。
このような複雑な形状を有するリターンチューブを大量にかつ安価に製造するためには樹脂材料を用いた射出成形により製造することが好ましい。このため、樹脂材料を用いたリターンチューブの製造においてはリターンチューブをボールの循環方向に２分割にして成形することが行われている。

このような、２分割されたリターンチューブを備えた従来のボールねじ装置は、ねじ軸の外周面に螺旋状に形成した軸軌道溝と、ナットの内周面に形成した軸軌道溝に対向するナット軌道溝とで負荷路を形成し、この負荷路の両端を曲折した連通路を形成した樹脂材料からなるリターンチューブで連結して循環路を形成し、この循環路を循環する複数のボールによりねじ軸とナットとを螺合させてボールねじ装置を構成し、リターンチューブをボールの循環方向に沿って２分割にして負荷路と接続する接続部にタング部を形成した一対の半割チューブを組合せて形成し、このリターンチューブの中央部の側面を押え具の本体押え部で挟み付け、押え具により半割チューブ同士を押圧してリターンチューブをナットに固定している（例えば、特許文献１参照。）。

また、前記と同様のボールねじ装置の樹脂材料からなるリターンチューブを、負荷路と接続する接続部に突出させたタング部に平行な面とこれらを繋ぐ面とで、ボールの循環方向に沿って点対称に２分割して形成し、この半割チューブを組合せたリターンチューブの中央部の側面に一体に設けた座部をボルト等でナットに締結して固定しているものもある（例えば、特許文献２参照。）。
登録実用新案第３０９７５２５号公報（第２頁段落０００３−段落０００４および第４頁段落００１２−第５頁段落００２２、第４図） 特開２００５−８３５２０号公報（第４頁段落００１３−第５頁段落００１９、第６図、第９図）

しかしながら、上述した特許文献１の技術においては、ボールの循環方向に沿って２分割にした樹脂材料からなる一対の半割チューブを組合せたリターンチューブの中央部の側面を押え具で挟み付けてナットに固定しているため、リターンチューブの中央部の側面が押圧されて弾性変形を生じ、この弾性変形量が大きすぎると連通路に歪みが生じ、連通路を移動するボールの通過を妨げてボールねじ装置におけるボールの循環機能を損なう虞があるという問題がある。

また、弾性変形量が小さすぎると樹脂材料のクリープ等により半割チューブに変形が生じると合せ面に隙間が生じ、塵芥や水分等の異物が外部からボールねじ装置の内部に侵入する虞があるという問題がある。
このため、樹脂材料からなるリターンチューブを押え具で挟み付けてナットに固定する場合には、各部品の寸法を管理してリターンチューブの弾性変形量を適切にすることが必要になり、それぞれの部品を精度よく製造しかつその検査を厳重にすることを要し、結果として製造コストを増加させることになる。

特許文献２の技術においては、ボールの循環方向に沿って２分割にした樹脂材料からなる一対の半割チューブを組合せたリターンチューブの中央部の側面に一体に設けた座部をボルト等でナットに締結して固定しているため、ナットに直接締結された樹脂材料からなる座部がクリープによって変形し、リターンチューブの締結に緩みが生じ、リターンチューブが振動してボールねじ装置の騒音や振動の発生源となる虞があるという問題がある。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、分割されたリターンチューブを用いたボールねじ装置の循環機能を正常に保つと共に騒音や振動を防止する手段を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、外周面に螺旋状の軸軌道溝を形成したねじ軸と、内周面に前記軸軌道溝に対向するナット軌道溝を形成したナットと、前記軸軌道溝とナット軌道溝とで形成される負荷路と、該負荷路の両端に接続する接続部を有し、該接続部間を連通する曲折した連通路を形成した連通部材と、前記負荷路と連通路とで形成される循環路を循環する複数のボールとを備えたボールねじ装置において、前記連通部材を、前記ボールの循環方向に概ね沿って２分割にした樹脂材料からなる半割連通部材を組合せて構成すると共に、該組合せた半割連通部材を前記ナットに固定する座部を有する金属材料からなる固定具を設け、該固定具と、前記半割連通部材とをインサート成形により一体に形成し、前記固定具の座部を、前記半割連通部材の樹脂材料から露出させたことを特徴とする。

これにより、本発明は、ボルト等による締付けられる座部を金属材料で形成することができ、締付け力により座部に生ずるクリープを防止することが可能になり、締付け力を適正に維持してボールねじ装置の騒音や振動を防止することができると共に、押え具を用いてリターンチューブを挟み付ける必要がなくなり、連通路に生ずる歪みを防止してボールねじ装置の循環機能を正常に保つことができるという効果が得られる。

以下に、図面を参照して本発明によるボールねじ装置の実施例について説明する。

図１は実施例１のボールねじ装置を示す上面図、図２は実施例１のボールねじ装置を示す断面図、図３は実施例１の半割チューブの外側形状を示す斜視図、図４は実施例１の半割チューブの内側形状を示す斜視図である。
図１、図２において、１はボールねじ装置である。
２はボールねじ装置１のねじ軸であり、合金鋼等の鋼材で製作された棒状部材であって、その外周面には略半円弧状断面形状の軸軌道溝３が所定のリードで螺旋状に形成されている。

４はボールねじ装置１のナットであり、合金鋼等の鋼材で製作された円筒状部材であって、その内周面には軸軌道溝３と対向する略半円弧状断面形状のナット軌道溝５が軸軌道溝３と同じリードで形成されている。
４ａはフランジ部であり、ナット４の外周部に設けられ、フランジ部４ａに設けたボルト穴により図示しない機械装置の移動台にボルト等で固定される。

６はボールであり、合金鋼等の鋼材で製作された球体であって、軸軌道溝３とナット軌道溝５とで形成される負荷路を転動してねじ軸２とナット４を螺合させる。
７は連通部材としてのリターンチューブであり、図１に示すように点対称に２分割された半割連結部材としての半割チューブ７ａ、７ｂを組合せて構成されたチューブ部材であって、その内面にはボール６が移動可能な直径を有する連通路８（図４参照）が形成され、その両端部にはそれぞれ負荷路の両端に接続する接続部９が形成されている。

半割チューブ７ａ、７ｂは、リターンチューブ７をボール６の循環方向に概ね沿って縦方向（図１における紙面の直交方向をいう。）に２つに分割されて形成され、図３、図４に示すようにその一方の接続部９には、負荷路を転動するボール６を掬い上げて連通路８へ導くタング部１０ａが軸軌道溝３に嵌合するように突出して形成され、他方の接続部９の端面には、ナット軌道溝５の断面形状と同等の形状の半円弧形状の切欠部１０ｂが形成されている。

また、一方の半割チューブ７ａの合せ面１１は、図１に示すように上面側から見ると折れ線状に形成されおり、図３、図４に示すようにタング部１０ａが設けられた一方の接続部９側にタング部１０ａと平行に連通路８の曲折部１２まで伸張して形成された面と、他方の接続部９側に他方の半割チューブ７ｂのタング部１０ａと平行に形成された前記の面と合わさる面と、これらの面を曲折部１２の間の連結部１３で接続する面とで形成されている。

図１、図３において、１５は固定具であり、鋼板等の金属材料の板材をプレス成形等により折り曲げて形成され、半割チューブ７ａ、７ｂをナット４に締結するためのボルト１６を挿通させるための取付穴１７ａが設けられた座部１７と、座部１７に接続して連通路８の連結部１３の中央部に配置された連通路８の断面形状に倣った円弧状の断面形状を有し、連通路８の連結部１３の中央部の形状に概ね沿った形状を有する芯金部としての湾曲部１８とで形成されている。

この固定具１５は、半割チューブ７ａ、７ｂをそれぞれ樹脂材料により成形するときにインサート成形により半割チューブ７ａ、７ｂとそれぞれ一体に形成される。
この場合に、座部１７はインサート成形のための金型の上型と下型との間に挟持されて金型に装着され、樹脂材料を射出して半割チューブ７ａまたは７ｂが形成するときに、芯金部である湾曲部１８が半割チューブ７ａまたは７ｂを形成する樹脂材料に内包され、座部１７がその樹脂材料から露出した状態に形成される。

この固定具１５が一体に形成された一対の半割チューブ７ａ、７ｂは、その折れ線状に形成された合せ面１１の組合せ凸部１９ａと組合せ凹部１９ｂとが組合されて座部１７を有するリターンチューブ７に形成され、その接合部９がそれぞれナット４の外周面に設けられたナット軌道溝５に連通する嵌合穴に嵌合し、その座部１７がナット４の外周面の一部を軸方向に切欠いた平面４ｂにボルト１６により締結されて固定される。

これにより、リターンチューブ７の内面が２箇所に曲折部１２を有する略Ｕ字状の連通路８として機能し、タング部１０ａにより負荷路から掬い上げられたボール６が他方の接続部９の端部から負荷路に戻され、ボール６がボールねじ装置１の内部で循環する循環路が形成される。
この循環路には、複数のボール６と所定の量の潤滑剤、例えばグリースが封入され、ねじ軸２を回転させることによってボール６が負荷路を転動しながら循環路を循環してナット４を軸方向に移動させ、ねじ軸２の回転運動がナット４の直線運動に変換される。

このように、本実施例のリターンチューブ７は、金属材料で形成された座部１７によりナット４に固定されるので、ボルト１６で締め付けたとしても座部１７にクリープが生ずることはなく、その締付け力が低下することもない。
また、それぞれの半割チューブ７ａ、７ｂにインサート成形により固定具１５を一体に形成するので、押え具を用いてリターンチューブ７を挟み付ける必要がなくなり、連通路８に歪みが生ずることはなく、各部品の寸法管理を厳重にした弾性変形量の管理を不要にして製造コストの削減を図ることができる。

更に、半割チューブ７ａ、７ｂの合せ面１１を折れ線状にして組合せ凸部１９ａと組合せ凹部１９ｂとを設け、これらを組合してリターンチューブ７を形成するので、半割チューブ７ａ、７ｂの組合せ時にボール６の循環方向のズレが生ずることはなく、リターンチューブ７の接続部９をナット４に容易に嵌合させることができる。
以上説明したように、本実施例では、２分割にした樹脂材料からなる半割チューブを組合せてリターンチューブを形成し、インサート成形により半割チューブと一体に形成した金属材料からなる固定具の座部を半割チューブの樹脂材料から露出させたことによって、ボルト等による締付けられる座部を金属材料で形成することができ、締付け力により座部に生ずるクリープを防止することが可能になり、締付け力を適正に維持してボールねじ装置の騒音や振動を防止することができると共に、押え具を用いてリターンチューブを挟み付ける必要がなくなり、連通路に生ずる歪みを防止してボールねじ装置の循環機能を正常に保つことができる。

これにより、各部品の寸法管理を厳重にした弾性変形量の管理が不要になり、製造コストの削減を図ることができる。

図５は実施例２の半割チューブの外側形状を示す斜視図である。
なお、上記実施例１と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
２１は固定具であり、実施例１の固定具１５と同様に形成された座部１７と湾曲部１８とに加えて半割チューブ７ａ、７ｂの連通路８の曲折部１２の周辺に配置された補強部２３ａと、一方の接続部９に突出して設けられたタング部１０ａの周辺に配置された補強部２３ｂと、他方の前記接続部の端部の切欠部１０ｂの周辺に配置された補強部２３ｃとが形成され、これらの補強部２３ａ、２３ｂ、２３ｃはそれぞれ部位の連通路８の断面形状に倣った円弧状の断面形状を有し、連通路８の形状に概ね沿った形状を有している。

従って、本実施例の芯金部は、座部１７に接続し連結部１３に配置された湾曲部１８とそのボール循環方向の上下流に接続して配置された曲折部１２の補強部２３ａと、上流側の補強部２３ａのボール循環方向の上流に接続して配置された接続部９のタング部１０ａに到る補強部２３ｂと、下流側の補強部２３ａのボール循環方向の下流に接続して配置された接続部９の端部の切欠部１０ｂに到る補強部２３ｃとで形成されている。

これにより、半割チューブ７ａ、７ｂの連通路８の一方の接続部９のタング部１０ａの周辺から他方の接続部９の端部の切欠部１０ｂの周辺に到る連通路８の形状に概ね沿った形状の芯金部が形成され、その芯金部が実施例１と同様のインサート成形のときに半割チューブ７ａ、７ｂを形成する樹脂材料に内包され、座部１７がその樹脂材料から露出した状態に形成されて固定具２１と半割チューブ７ａ、７ｂとそれぞれ一体に形成される。

このように固定具を構成すれば、上記実施例１と同様の効果に加えて、半割チューブを形成する樹脂材料に内包された芯金部によりリターンチューブの剛性を高めることができ、より高速での運転等の過酷な運転環境で連通路を移動するボールによる押圧力に対するリターンチューブの強度を確保することができる。
また、連通路の接続部のタング部や切欠部の付近に補強部を設けることによって、負荷路から連通路に出入りするボールによる押圧力が特に大きい部位の強度を確保することができ、これらの部位の損傷を防止することができる。

更に、固定具の材質をナットと同様の金属材料としたことによって、温度変化に伴う樹脂材料の熱膨張でタング部がナット軌道溝とずれることを防止することができる。
なお、本実施例で示した各補強部は、上記した全ての部位に配置してもよく、補強を要する部位のみに配置するようにしてもよい。
上記各実施例においては、ボールねじ装置のねじ軸を回転させてナットを軸方向に移動させるとして説明したが、ナットを回転させてねじ軸を軸方向に移動させる形式のボールねじ装置に本発明を適用しても同様の効果を得ることができる。

実施例１のボールねじ装置を示す上面図 実施例１のボールねじ装置を示す断面図 実施例１の半割チューブの外側形状を示す斜視図 実施例１の半割チューブの内側形状を示す斜視図 実施例２の半割チューブの外側形状を示す斜視図

符号の説明

１ ボールねじ装置
２ ねじ軸
３ 軸軌道溝
４ ナット
４ａ フランジ部
４ｂ 平面
５ ナット軌道溝
６ ボール
７ リターンチューブ
７ａ、７ｂ 半割チューブ
８ 連通路
９ 接続部
１０ａ タング部
１０ｂ 切欠部
１１ 合せ面
１２ 曲折部
１３ 連結部
１５、２１ 固定具
１６ ボルト
１７ 座部
１７ａ 取付穴
１７ 座部
１８ 湾曲部
１９ａ 組合せ凸部
１９ｂ 組合せ凹部
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ 補強部

Claims (3)

1. 外周面に螺旋状の軸軌道溝を形成したねじ軸と、内周面に前記軸軌道溝に対向するナット軌道溝を形成したナットと、前記軸軌道溝とナット軌道溝とで形成される負荷路と、該負荷路の両端に接続する接続部を有し、該接続部間を連通する曲折した連通路を形成した連通部材と、前記負荷路と連通路とで形成される循環路を循環する複数のボールとを備えたボールねじ装置において、
   前記連通部材を、前記ボールの循環方向に概ね沿って２分割にした樹脂材料からなる半割連通部材を組合せて構成すると共に、該組合せた半割連通部材を前記ナットに固定する座部を有する金属材料からなる固定具を設け、
   該固定具と、前記半割連通部材とをインサート成形により一体に形成し、前記固定具の座部を、前記半割連通部材の樹脂材料から露出させたことを特徴とするボールねじ装置。
2. 請求項１において、
   前記固定具は、前記連通路の中央部に配置され、該連通路の形状に概ね沿った形状を有する湾曲部と、
   前記半割連通部材の連通路の曲折部の周辺と、一方の前記接続部に設けられた前記負荷路から前記ボールを掬い上げるタング部の周辺と、他方の前記接続部の端部の周辺の少なくとも１つに配置され、前記連通路の形状に概ね沿った形状を有する補強部とを備えることを特徴とするボールねじ装置。
3. 請求項１において、
   前記固定具は、前記半割連通部材の連通路の、一方の前記接続部に設けられた前記負荷路から前記ボールを掬い上げるタング部の周辺から、他方の前記接続部の端部の周辺に到る連通路の形状に概ね沿った形状を有する芯金部を備えることを特徴とするボールねじ装置。