JP3219708U - ボールねじ - Google Patents

Abstract

【課題】端部循環コマを組付ける時、ナット本体との組付け公差を減らして、組み付けの安定性を向上するボールねじを提供する。【解決手段】ボールねじＢＳは、ねじ軸１と、ナット２と、エンドキャップ組立体３と、複数のボール４とを備える。ナットはナット本体２１と、組付け溝２２と、リターンチューブとを備え、ナット本体は第１の位置決め穴２１１を有し、ナット本体の内側面ＩＳがねじ軸の軸転動溝１１に対応するナット転動溝２１２を有するとともに、ボール転動通路を形成する。組付け溝はナット本体の端部上に設けられる。エンドキャップ組立体は端部循環コマ３１と位置決め要素３２とを備え、端部循環コマは組付け溝内に収容され、端部循環コマは第２の位置決め穴３１１と、方向転換路３１２とを有し、方向転換路と組付け溝の溝面とが方向転換曲がり通路を形成し、リターンチューブとボール転動通路とがボール循環通路を形成する。複数のボール４がボール循環通路内を循環する。【選択図】図２

Description

本考案はボールねじに関する。

ボールねじは、数多くの機械設備中に広く応用される装置であって、その設置の目的は、精密な伝動機能を提供するところにあって、機械操作中における回転運動を直線運動に変換することにより、ひいてはボールねじに載置されている機台又は物体を直線方向上で動作させるものである。

従来のボールねじは、主にねじ軸と、ナットと、少なくとも一つのエンドキャップ組立体と、複数のボールとを備えている。ねじ軸は、少なくとも一つの軸転動溝を有しており、ナットの内側にはナット転動溝が設けられている。両者は、ボールが転動するボール転動通路を共同して構成している。ナットの本体は、ボール転動通路に対応するリターンチューブを更に備えており、端部循環コマは、リターンチューブに対応して設けられている方向転換路を有している。リターンチューブと方向転換路とボール転動通路とが共同してボール循環通路を形成しており、複数のボールがボール循環通路中で循環するように運動する。

ところで、上記構造においては、端部循環コマは、プラスチック射出又は金属削り出しで製作されている部品であり、且つ、従来の組付け工程では、端部循環コマがナット本体に組付ける時に、段差が生じやすく、ボールが循環するように運動する過程にて、組付けるときに生じた組付段差によりボールによる端部循環コマに対する衝撃が大きくなり、端部循環コマとナット本体との両者の間の結合にて、安定性が不足し、脱落したり、がたついたりして、端部循環コマがずれて、ボール循環運動の平滑性及びシステム動作の安定性に影響し、場合によっては、端部循環コマとナット本体との結合箇所が断裂、破損しかねない。

よって、端部循環コマを組付ける時に、ナット本体との組付け公差を減らして、組付けの安定性を向上し、同時にボール循環運動の平滑性を増加させることができるボールねじを如何に提供するか、ということは現在の重要な問題の一つである。

上記問題に鑑み、本考案の課題は、端部循環コマを組付ける時に、ナット本体との組付け公差を減らして、組み付けの安定性を向上するボールねじを提供するというものである。

上記目的を達成するために、本考案のボールねじは、ねじ軸と、ナットと、少なくとも一つのエンドキャップ組立体と、複数のボールとを備えている。ねじ軸は、少なくとも一つの軸転動溝を有する。ナットは、ねじ軸に摺設されており、ねじ軸は、ナットを貫通している。ナットは、ナット本体と、少なくとも一つの組付け溝とを備えている。ナット本体は、第１の位置決め穴を有し、且つ、ナット本体の内側面は、軸転動溝に対応する少なくとも一つのナット転動溝を有しており、ナット転動溝と対応する軸転動溝とが共同して、ボール転動通路を形成しており、ナット本体は、更にボール転動通路に対応するリターンチューブを備える。組付け溝は、ナット本体の端部に設けられ、組付け溝は、ナット本体の外側面及び内側面に貫設されており、第１の位置決め穴は、ナット本体の組付け溝箇所に位置している。エンドキャップ組立体は、端部循環コマと位置決め要素とを備えている。端部循環コマは、組付け溝内に収容されており、端部循環コマは、第２の位置決め穴と、方向転換路とを有しており、方向転換路はリターンチューブに対応して設けられており、方向転換路と対応する組付け溝の溝面とが共同して、方向転換曲がり通路を形成しており、リターンチューブと方向転換曲がり通路とボール転動通路とが共同して、ボール循環通路を形成している。位置決め要素は、第２の位置決め穴及び第１の位置決め穴に順次貫設されており、端部循環コマは、位置決め要素によりナット本体に位置決めされている。複数のボールがボール循環通路内を循環運動する。

一つの実施例において、位置決め要素は、ピン構造、ラッチ構造又はねじ止め構造である。

一つの実施例において、端部循環コマの方向転換路の表面は、カーブ面であり、カーブ面とリターンチューブ及び軸転動溝の表面とが対応して、設けられている。

一つの実施例において、組付け溝は、端部循環コマに対向する方向転換路箇所が平面である。

一つの実施例において、組付け溝は、ナット本体の端部上に傾斜して設けられており、端部循環コマと組付け溝とが係合し、設けられている。

一つの実施例において、端部循環コマの方向転換路の表面が、金属膜で覆われている。

一つの実施例において、ナット本体は、更に、第１の位置決め穴の一端に設けられている係止凹部を有しており、端部循環コマは、更に、第２の位置決め穴の一端に設けられている係止凸部を有しており、係止凸部と係止凹部とは、対応して設けられ、且つ、位置決め要素は、第２の位置決め穴、係止凸部、係止凹部及び第１の位置決め穴に、順次貫設されている。

一つの実施例において、係止凸部と係止凹部との組付け公差は、０.１ｍｍ未満である。

一つの実施例において、エンドキャップ組立体は、少なくとも一つの防塵要素を更に備えており、防塵要素は、端部循環コマにおけるナット本体に対向する他方側に装着されている。

一つの実施例において、防塵要素は、ねじ軸の外側面に接触しているブラッシング部を有している。

上記をまとめるに、本考案のボールねじは、位置決め要素と端部循環コマとが共同して組付け溝内に収容されることで、端部循環コマをナット上に固定し、且つ、組付け溝と位置決め要素とで、端部循環コマの位置を規制し固定する設計により、組付け公差を減らすことができ、同時に、端部循環コマの組付けの安定性及びボール衝撃耐性の能力を増強しており、端部循環コマにおいてボールが循環運動する過程で、ボールにて生じる衝撃力により、端部循環コマとナット本体との両者の間の結合にて安定性が不足することで、脱落したり、がたついたりして、ひいては端部循環コマがずれてボール循環運動の平滑性及びシステム動作の安定性に影響するようなことはなくなる。

本考案に係るボールねじの立体概略図である。 図１に示すボールねじの分解概略図である。 図１に示すボールねじの一部の断面概略図である。 本考案の一つの実施例におけるナット、端部循環コマ及び位置決め要素の組付け概略図である。 本考案の他の実施例におけるナット、端部循環コマ及び位置決め要素の組付け概略図である。

以下にて関連する図面を参照して、本考案の好ましい実施例に係るボールねじを説明するが、同じ構成要素には同じ符号を付して説明する。

図１、図２、図３及び図４を参照されたい。図１は本考案に係るボールねじの立体概略図であり、図２は図１に示すボールねじの分解概略図であり、図３は図１に示すボールねじの一部の断面概略図であり、図４は本考案の一つの実施例におけるナット、端部循環コマ及び位置決め要素の組付け概略図である。

本考案では、ねじ軸１と、ナット２と、少なくとも一つのエンドキャップ組立体３と、複数のボール４とを備えるボールねじＢＳを提供する。ねじ軸１は、少なくとも一本の軸転動溝１１を備えている。ナット２は、ねじ軸１に摺設されており、ねじ軸１は、ナット２を貫通している。ナット２は、ナット本体２１と、少なくとも一つの組付け溝２２とを備えている。ナット本体２１は、第１の位置決め穴２１１を有し、且つ、ナット本体２１の内側面ＩＳは、軸転動溝１１に対応する少なくとも一つのナット転動溝２１２を有している。ナット転動溝２１２と対応する軸転動溝１１とが共同して、ボール転動通路Ｒ１を形成しており、ナット本体２１は、更にボール転動通路Ｒ１に対応するリターンチューブ２１３を備えている。このうち、組付け溝２２は、ナット本体２１の端部ＥＰ１、ＥＰ２上に設けられているが、図面を簡素にして且つ説明しやすくするために、ここでは単に組付け溝２２がナット本体２１の第１の端部ＥＰ１に設置されているもののみを例として説明するものであって、実際の運用では、組付け溝２２が、ナット本体２１の第１の端部ＥＰ１及び第２の端部ＥＰ２上にそれぞれ設けられ、且つ、端部循環コマ３１がリターンチューブ２１３の両端に設けられることで、ボール４の運動の方向転換機能を達成することになる。このうち組付け溝２２は、ナット本体２１の外側面ＯＳと内側面ＩＳを貫通して設けられており、且つ、ナット本体２１の第１の端部ＥＰ１から第２の端部ＥＰ２に向かう方向に延在しており、そして、第１の位置決め穴２１１は、ナット本体２１の組付け溝２２の中に位置している。

製造工程において、ナット本体２１は、ナット本体材（図示せず）を加工することで形成されている。具体的に言えば、ナット本体材としては、金属材質の材料でブロック状又は柱状のものであり、更に、研磨加工後にナット本体２１及びその細部構造を形成するものを挙げる事ができる。当然のこと、ナット本体２１の加工成形方法は、限定されるものではなく、実際の応用にて、ナット本体２１は、例えばダイキャスト製法、鍛造製法、旋盤加工製法等の方式で製作してもよい。ナット本体２１は円筒形で、しかも内側にナット転動溝２１２が形成されてもよい。当然のこと、実際の製造工程にて、使用の必要性に応じて、ナット本体材上に、フランジ穴、注油穴、リフロー穴等の穴を増設又は貫設することができるものであって、場合によっては、ナット本体材に表面熱処理を施すことでナット本体２１の硬度を高めてもよいが、本考案はこれに限定されない。

これ以外に、エンドキャップ組立体３は、端部循環コマ３１と位置決め要素３２とを備えている。端部循環コマ３１は、組付け溝２２内に収容されており、端部循環コマ３１は、第２の位置決め穴３１１と、方向転換路３１２とを有している。方向転換路３１２は、リターンチューブ２１３に対応して設けられており、方向転換路３１２と対応する組付け溝２２の溝面とが共同して、方向転換曲がり通路Ｒ２が形成されている。リターンチューブ２１３と方向転換曲がり通路Ｒ２とボール転動通路Ｒ１とが共同して、ボール循環通路を形成しており、複数のボール４がボール循環通路の中を循環するように運動する。本実施例において、ボール４が方向転換路３１２を走行するとき、方向転換路３１２に大きな衝撃力が発生する。そのため、端部循環コマ３１の方向転換路３１２の表面Ｓ２を金属膜で覆うことや、そして端部循環コマ３１に方向転換路３１２が設けられている表面全体を金属膜で覆うことにより、端部循環コマ３１及びその方向転換路３１２の表面Ｓ２を保護して強化することもできる。これにより、ボール４に対する衝撃耐性能力を向上し、端部循環コマ３１及び方向転換路３１２の表面Ｓ２が損傷する確率を低減することができる。

本実施例において、端部循環コマ３１の方向転換路３１２の表面Ｓ２は、カーブ面であり、方向転換路３１２の表面Ｓ２とリターンチューブ２１３の表面Ｓ１と軸転動溝１１の表面Ｓ３は、対応して設けられることで、方向転換路３１２と方向転換曲がり通路Ｒ２及びボール転動通路Ｒ１とが接続されたとき、ボール４が走行する表面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は実質的に段差がなくなり、ボール４循環運動の平滑性を向上することができる。また、図４に示すように、組付け溝２２は端部循環コマ３１の方向転換路３１２に対向する溝面が平面Ｓ４となり、方向転換路３１２のカーブ面をなす表面Ｓ２と組付け溝２２の平面Ｓ４とが共同して、方向転換曲がり通路Ｒ２を形成している。

これ以外に、エンドキャップ組立体３は、少なくとも一つの防塵要素３３を更に備えており、防塵要素３３は、端部循環コマ３１におけるナット本体２１に対向する他方側に装着されており、且つ、防塵要素３３は、ブラッシング部３３１を有しており、ブラッシング部３３１は、ねじ軸１の外側面に接触して、ほこり又は異物がナット本体２１の端部からナット本体２１、ナット転動溝２１２及び方向転換路３１２内に進入して、ボール４の走行に影響するのを防止することができる。また、防塵要素３３は、軟質材質の材料で形成させることができ、その防塵要素３３は、軟質材質の特性により、組付け時の公差を吸収し、同時に防塵及びシール効果を提供することができる。

続いて、本実施例の端部循環コマ３１の組付け方式を詳細に説明するが、このうち、組付け溝２２は、ナット本体２１の端部ＥＰ１、ＥＰ２上に設けられているが、図面を簡素にして且つ説明しやすくするために、ここでは単に組付け溝２２がナット本体２１の第１の端部ＥＰ１に設置されているもののみを例として説明するものであって、実際の運用では、組付け溝２２は、ナット本体２１の第１の端部ＥＰ１及び第２の端部ＥＰ２上にそれぞれ設けて、且つ、端部循環コマ３１をリターンチューブ２１３の両端に設けることで、ボール４の運動の方向転換機能を達成することになる。

図３及び図４に示すように、組付け溝２２、２２は、ナット本体２１の外側面ＯＳと内側面ＩＳを貫通して設けられており、且つ、ナット本体２１の第１の端部ＥＰ１から第２の端部ＥＰ２に向かう方向に延在しており、そして、第１の位置決め穴２１１はナット本体２１の組付け溝２２の中に位置しており、組付け溝２２は「開放型凹溝」の設計となり、且つ、端部循環コマ３１は、組付け溝２２と係合するように設けられている。よって、製造工程において、本実施例は、旋盤切削のみの方法で、特に、ＣＮＣ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）旋盤を用いて、開放作業の方法で組付け溝２２を製作することができる。このうち、組付け溝２２は傾斜して設けられ、且つ組付け溝２２の設置は軸転動溝１１の接線方向と平行となるが、ナット本体２１の長軸方向及び半径方向とは平行とはならない。組付け溝２２を傾斜して設けることで、端部循環コマ３１と組付け溝２２とを係合して設けるとき、端部循環コマ３１の方向転換路３１２の表面Ｓ２と、リターンチューブ２１３の表面Ｓ１と、軸転動溝１１の表面Ｓ３は、対応して設けられることで、方向転換路３１２と方向転換曲がり通路Ｒ２及びボール転動通路Ｒ１とが接続されたとき、ボール４が走行する表面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、実質的に段差がなくなり、ボール４循環運動の平滑性を向上することができる。

これ以外に、端部循環コマ３１と組付け溝２２とを係合して設けた後に、位置決め要素３２が端部循環コマ３１の第２の位置決め穴３１１及びナット本体２１の第１の位置決め穴２１１を順次貫通して、端部循環コマ３１は、位置決め要素３２によりナット本体２１上に位置決めされるとともに、ナット本体２１に平行する長軸方向及び組付け溝２２に平行する軸方向の位置決め機能を提供している。このうち、位置決め要素３２は、ピン構造、ラッチ構造又はねじ止め構造等の柱状構造であり、且つ、実際の組付けの必要性に応じて位置決め要素３２の断面を円形、楕円形、四辺形、六角形等として設計することができる。また、位置決め要素３２がピン構造、ラッチ構造であるとき、位置決め要素３２は、第２の位置決め穴３１１と第１の位置決め穴２１１とに互いに干渉して係合することで、端部循環コマ３１をナット本体２１上に固定することになる。位置決め要素３２が、第２の位置決め穴３１１と第１の位置決め穴２１１とに互いに干渉して係合する設計により、端部循環コマ３１とナット本体２１との組付け公差を減らし、両者の組付け強度を強化し、同時にボール４循環運動の平滑性を増加することができる。

引き続き図５を参照されたい。図５は、本考案の他の実施例におけるナット２ａ、端部循環コマ３１及び位置決め要素３２の組付け概略図である。

本実施例において、ナット本体２１は、更に、第１の位置決め穴２１１の一端に設けられている係止凹部２１４を有しており、端部循環コマ３１は、更に、第２の位置決め穴３１１の一端に設けられている係止凸部３１３を有しており、係止凸部３１３と係止凹部２１４とが対応して設けられ、且つ、位置決め要素３２は、第２の位置決め穴３１１、係止凸部３１３、係止凹部２１４及び第１の位置決め穴２１１に順次貫設されて、端部循環コマ３１が位置決め要素３２によりナット本体２１上に位置決めされている。

このうち、係止凸部３１３と係止凹部２１４との組付け公差は、０．１ｍｍ未満である。端部循環コマ３１と組付け溝２２とを係合して設けた後に、位置決め要素３２は、端部循環コマ３１の第２の位置決め穴３１１及びナット本体２１の第１の位置決め穴２１１を順次貫通して、端部循環コマ３１が位置決め要素３２によりナット本体２１に位置決めされて、ナット本体２１に平行する長軸方向及び組付け溝２２に平行する軸方向の位置決め機能を提供している。更に説明するに、位置決め要素３２は、ピン構造、ラッチ構造又はねじ止め構造等の柱状構造であり、且つ、実際の組付けの必要性に応じて、位置決め要素３２の断面を円形、楕円形、四辺形、六角形等として設計することができる。また、もし位置決め要素３２がねじ止め構造である場合は、一般的なねじとねじ穴との公差は、約０．２ｍｍであり、その組付け公差は、ピン構造又はラッチ構造での第２の位置決め穴３１１と第１の位置決め穴２１１との干渉係合よりも大きいため、本実施例の端部循環コマ３１の係止凸部３１３とナット本体２１の係止凹部２１４との組付け公差が０．１ｍｍ未満である設計により、端部循環コマ３１とナット本体２１との組付け公差を大幅に減らして、ねじ止め構造とねじ穴との組付け公差の影響を受けず、同時に両者の組付け強度を強化することができ、ボール４の循環運動の平滑性を増加することができる。

上記をまとめるに、本考案のボールねじでは、組付け溝を傾斜して設けることで、端部循環コマと組付け溝とを係合して設けるときに、端部循環コマの方向転換路の表面とリターンチューブの表面と軸転動溝の表面が対応して設けられることで、方向転換路と方向転換曲がり通路及びボール転動通路とが接続されたときに、ボールが走行する表面は、いずれも実質的に段差がなくなり、ボール循環運動の平滑性を向上することになる。

また、位置決め要素と端部循環コマとが共同して組付け溝内に収容されることで、端部循環コマをナット上に固定し、且つ、組付け溝と位置決め要素とで端部循環コマの位置を規制し固定する設計により、端部循環コマとナット本体との組付け公差を大幅に減らすことができ、同時に、両者の組付けの安定性及びボール衝撃耐性の能力を増強しており、端部循環コマにてボールが循環するように運動する過程にて、ボールにて生じる衝撃力により端部循環コマとナット本体との両者の間の結合にて、安定性が不足することで、脱落したり、がたついたりして、ひいては端部循環コマがずれてボール循環運動の平滑性及びシステム動作の安定性に影響するようなことはなくなる。

上記の実施例は、単に例示に過ぎず、本考案を限定するものではない。本考案の技術思想及び範囲を超えることなく、これに対して行う等価の修正又は変更のいずれも、別紙の実用新案登録請求の範囲に含まれるものである。

本考案は、以上の構成により、ボールねじを提供する。位置決め要素と端部循環コマとの設置位置により、組付け公差を減らして、同時に、端部循環コマの組付け後の安定性及びボール衝撃耐性の能力を増加している。これにより、端部循環コマは、ボールが循環するように運動の過程にて、ボールにて生じる衝撃力により端部循環コマに対してがたついて、場合によっては、ナット本体から脱落することがなくなり、ひいては、端部循環コマがずれて、ボール循環運動の平滑性及びボールねじの動作が不安定になるのを回避している。

１ ねじ軸
１１ 軸転動溝
２、２ａ ナット
２１ ナット本体
２１１ 第１の位置決め穴
２１２ ナット転動溝
２１３ リターンチューブ
２１４ 係止凹部
２２ 組付け溝
３、３ａ エンドキャップ組立体
３１ 端部循環コマ
３１１ 第２の位置決め穴
３１２ 方向転換路
３１３ 係止凸部
３２ 位置決め要素
３３ 防塵要素
３３１ ブラッシング部
４ ボール
ＢＳ ボールねじ
ＥＰ１ 第１の端部
ＥＰ２ 第２の端部
ＩＳ 内側面
ＯＳ 外側面
Ｒ１ ボール転動通路
Ｒ２ 方向転換曲がり通路
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３ 表面
Ｓ４ 平面

Claims (10)

1. ボールねじであって、
   少なくとも一つの軸転動溝を有するねじ軸と、
   前記ねじ軸に摺設されており、前記ねじ軸が貫通しているナットと、
   少なくとも一つのエンドキャップ組立体と、
   複数のボールと、を備えており、
   前記ナットは、
   第１の位置決め穴を有し、且つ内側面が前記軸転動溝に対応する少なくとも一つのナット転動溝を有しており、前記ナット転動溝と対応する前記軸転動溝とが共同してボール転動通路を形成しており、更に前記ボール転動通路に対応するリターンチューブを備えるナット本体と、
   前記ナット本体の端部に設けられており、前記ナット本体の外側面と内側面を貫通して設けられており、これに前記第１の位置決め穴が位置している、少なくとも一つの組付け溝と、を備えており、
   前記少なくとも一つのエンドキャップ組立体が、
   前記組付け溝内に収容されており、第２の位置決め穴と、方向転換路とを有しており、前記方向転換路は前記リターンチューブに対応して設けられており、前記方向転換路と対応する前記組付け溝の溝面とが共同して方向転換曲がり通路を形成しており、前記リターンチューブと前記方向転換曲がり通路とボール転動通路とが共同してボール循環通路を形成している、端部循環コマと、
   前記第２の位置決め穴及び第１の位置決め穴に順次貫設されており、前記端部循環コマを前記ナット本体に位置決めする位置決め要素と、を備えており、
   前記複数のボールが前記ボール循環通路内を循環するように運動することを特徴とする、ボールねじ。
2. 前記位置決め要素は、ピン構造、ラッチ構造又はねじ止め構造であることを特徴とする、請求項１に記載のボールねじ。
3. 前記端部循環コマの前記方向転換路の表面は、カーブ面であり、前記カーブ面と前記リターンチューブ及び前記軸転動溝の表面とが対応して設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のボールねじ。
4. 前記組付け溝は、前記端部循環コマに対向する前記方向転換路箇所が平面であることを特徴とする、請求項１に記載のボールねじ。
5. 前記組付け溝は、前記ナット本体の端部上に傾斜して設けられており、前記端部循環コマと前記組付け溝とが係合して設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のボールねじ。
6. 前記端部循環コマの前記方向転換路の表面が、金属膜で覆われていることを特徴とする、請求項１に記載のボールねじ。
7. 前記ナット本体は、更に、前記第１の位置決め穴の一端に設けられている係止凹部を有しており、前記端部循環コマは更に、前記第２の位置決め穴の一端に設けられている係止凸部を有しており、前記係止凸部と前記係止凹部とは対応して設けられ、且つ前記位置決め要素は前記第２の位置決め穴、前記係止凸部、前記係止凹部及び前記第１の位置決め穴に順次貫設されていることを特徴とする、請求項１に記載のボールねじ。
8. 前記係止凸部と前記係止凹部との組付け公差が、０．１ｍｍ未満であることを特徴とする、請求項７に記載のボールねじ。
9. 前記エンドキャップ組立体は、少なくとも一つの防塵要素を更に備えており、前記防塵要素は前記端部循環コマにおける前記ナット本体に対向する他方側に装着されていることを特徴とする、請求項１に記載のボールねじ。
10. 前記防塵要素は、前記ねじ軸の外側面に接触しているブラッシング部を有していることを特徴とする、請求項９に記載のボールねじ。

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