JP2007100935A - ボールねじ装置 - Google Patents
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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
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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)
- 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。 - 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。 - 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。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010025129A (ja) * | 2008-07-15 | 2010-02-04 | Thk Co Ltd | ボールねじ |
-
2005
- 2005-10-07 JP JP2005295337A patent/JP2007100935A/ja active Pending
Cited By (1)
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