JP2009024720A

JP2009024720A - ボールねじ

Info

Publication number: JP2009024720A
Application number: JP2007185572A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Uchida; 啓之内田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2007-07-17
Filing date: 2007-07-17
Publication date: 2009-02-05

Abstract

【課題】作動時の騒音が小さく安価なボールねじを提供する。
【解決手段】ボールねじ１は、螺旋状のねじ溝３ａを外周面に有するねじ軸３と、ねじ軸３のねじ溝３ａに対向するねじ溝５ａを有するナット５と、両ねじ溝３ａ，５ａにより形成される螺旋状のボール転動路７に転動自在に装填された複数のボール９と、を備えている。両ねじ溝３ａ，５ａには、研削加工が施された後に、平均粒径２００μｍ以下の略球状のガラス粒子を投射することによりショットピーニングが施されており、表面粗さＲａが０．１５μｍ以下とされている。
【選択図】図２

Description

本発明はボールねじに関する。

転がり直動装置の一種であるボールねじは、ねじ軸のねじ溝とナットのねじ溝との間に形成された螺旋状のボール転動路に複数のボールが装填されて構成されており、ボールの転動を介してねじ軸とナットとの間で動力の伝達を行うものである。このようなボールねじにおいては、ボールは回転方向の力と軸方向の力との合成力を受けて滑りを伴いながら転動するため、ボールと両ねじ溝の表面との接触部では転がり摩擦と滑り摩擦とが同時に発生することとなる。
そのため、ボールねじの内部にはグリース，固体潤滑剤等の潤滑剤が配されており、潤滑剤でボールと両ねじ溝の表面との間の摩擦係数を低減させて、ボールねじの低騒音性や耐久性を向上させている。ただし、近年においては、生産性の向上等の目的のためボールねじの高速運転化が進んでいるため、それに伴ってボールねじの低騒音化の要求が一層厳しくなっている。

ボールねじにおいては、転動体であるボールには超仕上げ加工が施されているものの、ねじ溝には研削加工が施されるのみで、その後に超仕上げのような仕上げ加工が施されることはなかった。そのため、ねじ溝の表面の平滑さは十分とは言えず、厳しい低騒音化の要求に応えることは容易ではなかった。
特許文献１には、作動時の低騒音化のための防音装置を備えたボールねじが開示されている。すなわち、全体が緩衝防音材で形成されたチューブ押さえ部材でボール戻しチューブを覆うことにより、ボールねじの作動時に生じる音や振動を低減している。
特開昭６３−１６３０６０号公報

しかしながら、特許文献１のように防音装置を設けて低騒音化するという方法は、防音装置の分だけボールねじが大型化するとともに製造コストがアップするという問題点を有していた。
そこで、本発明は上記のような従来技術が有する問題点を解決し、作動時の騒音が小さく安価なボールねじを提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る請求項１のボールねじは、螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、前記ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有するナットと、前記両ねじ溝の間に転動自在に配された複数のボールと、を備えるボールねじにおいて、前記両ねじ溝の少なくとも一方は、研削加工が施された後に、平均粒径２００μｍ以下の略球状のガラス粒子を投射することによりショットピーニングが施されており、表面粗さＲａが０．１５μｍ以下とされていることを特徴とする。

このような構成であれば、前記ショットピーニングによりねじ溝の表面が平滑化されているため、作動時の騒音が小さい。また、ショットピーニングは汎用性が高く、ねじ溝の表面の仕上げ加工を容易且つ短時間で行うことができるので、ボールねじの製造コストが大きくアップすることがない。よって、本発明のボールねじは安価である。
なお、ガラス粒子の平均粒径が２００μｍ超過であると、ガラス粒子を投射した後のねじ溝の表面粗さが過大となるので、ねじ溝の表面の仕上げが不十分となる。また、ガラス粒子の形状が、滑らかな曲面である球状や略球状ではなく角部を持った形状であると、ガラス粒子を投射した後のねじ溝の表面粗さが過大となるおそれがある。

本発明のボールねじは、作動時の騒音が小さく安価である。

本発明に係るボールねじの実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態であるボールねじの平面図であり、図２は図１のボールねじのＡ−Ａ断面図である。
図１，２に示すように、ボールねじ１は、螺旋状のねじ溝３ａを外周面に有するねじ軸３と、ねじ軸３のねじ溝３ａに対向する螺旋状のねじ溝５ａを内周面に有するナット５と、両ねじ溝３ａ，５ａにより形成される螺旋状のボール転動路７に転動自在に装填された複数のボール９と、を備えている。そして、ボール９を介してねじ軸３に螺合されているナット５とねじ軸３とを相対回転運動させると、ボール９の転動を介してねじ軸３とナット５とが軸方向に相対直線移動するようになっている。なお、ねじ溝３ａ，５ａの断面形状は、円弧状でもよいしゴシックアーク状でもよい。

ナット５の外周面の一部は平坦に削られていて、軸方向に平行な平面部１３が形成されている。そして、ボール転動路７の始点と終点とを連通させて無端状のボール循環路を形成する略コ字状に屈曲したリターンチューブ１５が、チューブ押え１７によって平面部１３に固定されている。すなわち、ナット５には、平面部１３に開口しナット５のねじ溝５ａと連通する一対の貫通孔が設けられていて、リターンチューブ１５の両端部がこの両貫通孔に平面部１３側から挿入されている。そして、貫通孔の外に位置するリターンチューブ１５の中央部分が、平面部１３上に配されている。

ボール転動路７内を転動するボール９は、このリターンチューブ１５を通って循環されるようになっている。すなわち、ボール９はボール転動路７内を移動しねじ軸３の回りを複数回回ってから、ボール転動路７の終点（リターンチューブ１５とボール転動路７との交点）において、リターンチューブ１５の一方の端部（開口部）からリターンチューブ１５内にすくい上げられる。すくい上げられたボール９は、リターンチューブ１５の中を通って、リターンチューブ１５の他方の端部（開口部）からボール転動路７の始点に戻される。このように、ボール転動路７内を転動するボール９が、ボール転動路７の始点と終点とを連通させるリターンチューブ１５により無限に循環されるようになっているので、ねじ軸３とナット５とは継続的に相対直線移動することができる。

このボールねじ１の両ねじ溝３ａ，５ａには、研削加工が施された後に、平均粒径２００μｍ以下の略球状のガラス粒子を投射することによりショットピーニングが施されており、表面粗さＲａが０．１５μｍ以下とされている。このように両ねじ溝３ａ，５ａに仕上げ加工が施されていて表面が平滑化されているため、ボールねじ１は作動時の騒音が小さい。また、ショットピーニングは汎用性が高く、ねじ溝３ａ，５ａの表面の仕上げ加工を容易且つ短時間で行うことができるので、ボールねじ１の製造コストが大きくアップすることがない。よって、このボールねじ１は安価である。

ガラス粒子の投射には、汎用のショットピーニング装置を用いることができ、噴射圧力は０．１９６〜０．５８８ＭＰａ、噴射時間は１０〜２０ｍｉｎが好ましい。なお、このようなショットピーニングが施されることにより、ねじ溝３ａ，５ａには−１２００ＭＰａ以上−９００ＭＰａ以下の表面残留応力が付与されており、それによりボールねじ１の耐久性が向上する。

なお、図２に示すように、隣接するボール９の間にリテーニングピース２１を介在させてもよい。このリテーニングピース２１は、ボール９の転動面に対面する２つの凹面を有し、ボール９同士の直接接触を防止するためのものであって、夫々のボール９間に介装されている。リテーニングピース２１は、例えば、それ自体に潤滑作用を有するポリアミドやフッ素樹脂、あるいは潤滑油を含浸させたポリエチレン等からなり、両端にボール９の半径よりも大きい曲率半径の凹球面が形成された円盤状である。
凹球面の形状は、球面形状に限定されるものではなく、２個の円弧を中間部で交差させて形成される、所謂ゴシックアーチ形の凹面でもよいし、円錐形状の凹面であってもよい。また、凹面に貫通穴を設けたり、該貫通穴内に潤滑剤を保持させてボール９との接触抵抗を低減させるようにしてもよい。

〔実施例〕
以下に実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。前述したボールねじ１とほぼ同様の構成を有する日本精工株式会社製のボールねじを、騒音測定装置に装着して、回転速度４０００ｒｐｍで回転させ、発生する騒音をねじ軸の軸心から４００ｍｍ離れた位置で測定した。
このボールねじの仕様は、以下の通りである。
・ねじ軸の直径：２０ｍｍ
・リード：１０ｍｍ
・ボールの直径：３．９６９ｍｍ
・回路数：２．５巻×１列
・保持ピース：なし

騒音測定試験に供した実施例１〜５及び比較例１，２のボールねじは、ねじ軸及びナットのねじ溝の表面粗さがそれぞれ異なっている（表１を参照）。実施例１〜５及び比較例２にはショットピーニングが施されているが、比較例１にはショットピーニングが施されておらず、研削加工のみである。なお、ボールねじの潤滑は、リューベ株式会社製のＹＳ２グリースにより行った。

騒音測定試験の結果を表１に示す。なお、表１の騒音値の数値は、比較例１の騒音値を基準値として、この基準値との差（単位はｄＢである）で示してある。実施例１〜５は、ショットピーニングによりねじ溝の表面粗さＲａが０．１５μｍ以下とされているので、ショットピーニングを施していない比較例１よりも騒音が小さかった。比較例２は、平均粒径２００μｍ超過の略球状のガラス粒子を投射することによりショットピーニングを施したため、ねじ溝の表面粗さＲａが０．２５μｍと大きくなっている。そのため、騒音が大きかった。

本発明に係るボールねじの一実施形態の平面図である。図１のボールねじのＡ−Ａ断面図である。

符号の説明

１ボールねじ
３ねじ軸
３ａねじ溝
５ナット
５ａねじ溝
７ボール転動路
９ボール

Claims

螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、前記ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有するナットと、前記両ねじ溝の間に転動自在に配された複数のボールと、を備えるボールねじにおいて、
前記両ねじ溝の少なくとも一方は、研削加工が施された後に、平均粒径２００μｍ以下の略球状のガラス粒子を投射することによりショットピーニングが施されており、表面粗さＲａが０．１５μｍ以下とされていることを特徴とするボールねじ。