JP3656440B2 - コマ式ボールねじ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボール間にスペーサを有するコマ式ボールねじに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のコマ式ボールねじは、図５に示すように、ねじ軸２０と、コマ６０を備えたナット３０と、多数のボール５０とで構成される。
ねじ軸２０は、螺旋状のねじ溝２２を外周面に有する。ナット３０は、螺旋状のねじ溝３２を内周面に有する。ナット３０のねじ溝３２は、ねじ軸２０のねじ溝２２と同じ断面形状を有し、同じ螺旋状に形成されている。これにより、ナット３０のねじ溝３２とねじ軸２０のねじ溝２２との間に、ボール５０の軌道２３が形成される。ボール５０はこの軌道２３内に転動自在に嵌合されている。コマ６０は、ナット３０内のねじ溝３２よりも外側に、ボール５０の循環路６２を形成するためのものである。ボール５０は、軌道２３および循環路６２の経路方向に密に配置されている。
【０００３】
したがって、ナット３０およびねじ軸２０の一方を固定して他方を回転移動させることによって、ボール５０は、ねじ溝２２，３２の溝面を転動しながら軌道２３内を移動する。軌道２３内を一周したボール５０は、コマ６０の循環路６２に入った後、ねじ軸２０のねじ山を乗り越えて、ねじ軸２０の一つ後のねじ溝２２とナット３０の同じねじ溝３２とで構成される軌道２３内に入る。これにより、ボール５０は、ナット３０の同じねじ溝３２とねじ軸２０の順送りされるねじ溝２２とで構成される軌道２３内を循環する。その結果、ナット３０とねじ軸２０との間に、滑らかでしかも正確な相対螺旋運動が生じる。
【０００４】
このようなコマ式ボールねじにおいては、ボール５０は同じ向きに回転しながら移動する。通常のボールねじには転がり軸受のような保持器がないため、ボール間の隙間が無くなるとボール同士が競り合うことになり、作動性が悪くなることがある。特に、オーバーサイズボール予圧（ボール５０の直径を軌道２３の直径より若干大きくすることにより予圧を付与する方法）で予圧が付与されたボールねじの場合には、このような状態になりやすくなる。
【０００５】
このような問題点を解決するために、従来は、図６に示すように、ボール５０より僅かに径の小さい（隙間Ｄが数十μｍとなるような）球状のスペーサ５１を、軌道２３内の隣り合うボール５０間に入れることが行われている。このスペーサ５１が、ボール５０と反対向きに回転することにより、ボール５０はスムーズに回転移動するようになる。また、実公平２−５１４５号公報には、ボール５０の保持器として、図７に示すような長孔４２付の円筒４０を、ナット３０の内周面とねじ軸２０の外周面との間の空間（図５の符号５）に設けることが提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術のうち、球状のスペーサを軌道内に入れる方法では、負荷を受けるボールの個数が約半分になるため、ボールねじの負荷容量が小さくなるという問題がある。
【０００７】
実公平２−５１４５号公報に記載の方法では、保持器とボールとの間に滑りが生じるという問題がある。また、この保持器は、所定の強度を保持しながら円筒体の厚さを非常に薄くする必要があるとともに、製品毎に専用の保持器を用意する必要があるため、製造コストが高くなるという問題もある。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の問題点に着目してなされたものであり、ボール間にスペーサを有するコマ式ボールねじであって、ボールねじの負荷容量が高く、製造コストが低いものを提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のコマ式ボールねじは、ナットの内周面とねじ軸の外周面との間の空間に、細長い円柱状であって直径が前記空間の径方向の寸法より小さいスペーサを、ボールの間に有する。本発明のコマ式ボールねじは、また、前記スペーサの軸方向での移動を規制するストッパを、ナットの軸方向両端に有する。
【００１０】
本発明のコマ式ボールねじによれば、ボール間のスペーサの寸法が前記空間の径方向の寸法より小さいため、このスペーサが前記空間内でボールと反対の向きに回転して、ボールは軌道内をスムーズに転動しながら移動する。循環路内に入ったボールもスペーサに案内されてスムーズに移動する。
【００１１】
また、ボール間のスペーサの寸法がボールの直径より十分に小さいため、従来の球状のスペーサを設けたコマ式ボールねじと比較して、負荷を受けるボールの個数が多くなる。
また、スペーサの形状が細長い円柱状であるため、加工がし易いとともに、同じ形状のスペーサを多数の製品に共通して使用することができる。
【００１２】
また、前記空間内にあるグリースがスペーサの回転によって攪拌されるため、転がり接触するボールの表面とねじ溝の溝面との間に、グリースが行き渡るようになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１および図２は、本発明の一実施形態に相当するコマ式ボールねじを示す図である。図１はこのボールねじの部分破断正面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。図３はこのボールねじのコマの部分の断面図である。
【００１４】
このボールねじは、ねじ軸２０と、コマ６０を備えたナット３０と、多数のボール５０と、細長い円柱状のスペーサ１と、スペーサ１の軸方向での移動を規制するストッパ２とで構成されている。このボールねじのねじ軸２０、コマ６０、ナット３０、およびボール５０の構造は、前述の図５に示す従来のコマ式ボールねじと同様である。図１でナット３０のねじ溝は省略されている。
【００１５】
スペーサ１は、ナット３０の内周面３とねじ軸２０の外周面４との間の空間５に、ねじ軸２０と平行に、周方向に沿って等間隔に（ボール５０の直径分の隙間を開けて）配置されている。スペーサ１の直径は、空間５の径方向の寸法Ｃより僅かに小さくなっている。スペーサ１の長さは、ナット３０のボール循環部Ｂの軸方向の長さと同じか、それより長くすることが好ましい。ここでは、ナット３０のボール循環部Ｂの軸方向の長さとほぼ同じになっている。
【００１６】
この実施形態のコマ式ボールねじは、軸径（ねじ軸２０の外周面の直径）が１２ｍｍであって、リードが３ｍｍであって、ボール５０の直径が２．０ｍｍであって、ナット３０を一つだけ有し、ボール循環回路が３つであり、コマ６０を３つ有する。３つのコマ６０は、各ボール循環回路毎に周方向で異なる位置に設けてある。コマ６０の内周面６３は、ナット３０の内周面３より前記空間５側に突出しないように形成されている。また、空間５の径方向の寸法は０．５５ｍｍである。この場合には、スペーサ１の直径を例えば０．５０ｍｍとする。
【００１７】
ボール５０は、ねじ軸２０のねじ溝２２とナット３０のねじ溝３２で構成される軌道２３に、等間隔で配置されている。そして、各スペーサ１は、前記空間５内であって、この軌道２３内で隣り合うボール５０間となる全ての位置に、隣り合うボール５０に接触するように配置されている。
【００１８】
ストッパ２は、ねじ軸２０の外周面４に対応させた内周面１２を有する円筒体であって、厚さの厚い円筒体からなる厚肉部２Ａと、厚さの薄い円筒体からなる薄肉部２Ｂとが、硬質ゴム等により一体に成形されたものである。ストッパ２の薄肉部２Ｂは、前記空間５のボール循環部Ｂより外側に配置され、その端面は、若干の隙間を介して、スペーサ１の長さ方向端面と対向配置されている。
【００１９】
また、ナット３０の軸方向両端部には円周溝３４が形成されており、ここにストッパ２の厚肉部２Ａが内嵌されて、固定されている。これにより、スペーサ１の軸方向での移動は、ナット３０のボール循環部Ｂの範囲に規制される。また、スペーサ１の前記空間５における回転および周方向への移動は、ストッパ２の薄肉部２Ｂの端面とスペーサ１の長さ方向端面との間に設けた若干の隙間により、許容される。
【００２０】
したがって、このボールねじによれば、図４に示すように、スペーサ１は、前記空間５内でボール５０と反対の向きに回転しながら、ボール５０とともに軌道２３に沿って移動する。このスペーサ１の回転により、軌道２３内のボール５０を移動方向に押す力が生じるため、ボール５０は軌道２３内をスムーズに転動しながら移動する。また、図３に示すように、コマ６０の循環路６２内に入っているボール５０（実線）は、隣のボール循環回路内のねじ溝２２，３２間に入っているボール５０（破線）の接触によって回転しているスペーサ１に案内されて、循環路６２内をスムーズに移動する。この図３は、ボール５０の移動方向が左上側から右下側に向かう方向である場合の状態を示している。
【００２１】
このボールねじによれば、また、ボール５０間のスペーサ１の寸法がボールの直径より十分に小さいため、従来の球状のスペーサを設けたコマ式ボールねじと比較して、負荷を受けるボールの個数が多くなる。これにより、ボールねじの負荷容量を高く保持しながら、トルク抵抗を小さくすることができる。
【００２２】
また、スペーサ１の形状が細長い円柱状であるため、加工がし易いとともに、同じ形状のスペーサ１を多数の製品に共通して使用することができる。これにより、製造コストを低く抑えることができる。
また、前記空間５内にあるグリースがスペーサ１の回転によって攪拌されるため、転がり接触するボール５０の表面とねじ溝の溝面との間にグリースが行き渡るようになる。これにより、潤滑特性が良好になるため、ボール５０の摩耗や騒音の発生が低減できる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のコマ式ボールねじによれば、負荷容量を高く保持しながら、作動性を改善することとトルク抵抗を小さくすることができるとともに、製造コストを低く抑えることができる。また、潤滑特性が良好になるため、寿命を長くできる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に相当するコマ式ボールねじを示す、部分破断正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１のボールねじのコマの部分の断面図である。
【図４】図１のボールねじにおける、ナットの内周面とねじ軸の外周面との間の空間内でのスペーサの回転状態と、ボールの軌道内での回転状態を説明するための説明図である。
【図５】従来のコマ式ボールねじを示す断面図である。
【図６】従来のコマ式ボールねじにおける、ボールおよびスペーサの軌道内での回転状態を説明するための説明図である。
【図７】従来のコマ式ボールねじの保持器を示す断面図である。
【符号の説明】
１ スペーサ
２ ストッパ
３ ナットの内周面
４ ねじ軸の外周面
５ ナットの内周面とねじ軸の外周面との間の空間
１２ ストッパの内周面
２０ ねじ軸
２２ ねじ軸のねじ溝
２３ 軌道
３０ ナット
３２ ナットのねじ溝
３４ ストッパ取付け用の円周溝
４０ 円筒状の保持器
４２ 長孔
５０ ボール
６０ コマ
６２ 循環路
６３ コマの内周面
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボール間にスペーサを有するコマ式ボールねじに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のコマ式ボールねじは、図５に示すように、ねじ軸２０と、コマ６０を備えたナット３０と、多数のボール５０とで構成される。
ねじ軸２０は、螺旋状のねじ溝２２を外周面に有する。ナット３０は、螺旋状のねじ溝３２を内周面に有する。ナット３０のねじ溝３２は、ねじ軸２０のねじ溝２２と同じ断面形状を有し、同じ螺旋状に形成されている。これにより、ナット３０のねじ溝３２とねじ軸２０のねじ溝２２との間に、ボール５０の軌道２３が形成される。ボール５０はこの軌道２３内に転動自在に嵌合されている。コマ６０は、ナット３０内のねじ溝３２よりも外側に、ボール５０の循環路６２を形成するためのものである。ボール５０は、軌道２３および循環路６２の経路方向に密に配置されている。
【０００３】
したがって、ナット３０およびねじ軸２０の一方を固定して他方を回転移動させることによって、ボール５０は、ねじ溝２２，３２の溝面を転動しながら軌道２３内を移動する。軌道２３内を一周したボール５０は、コマ６０の循環路６２に入った後、ねじ軸２０のねじ山を乗り越えて、ねじ軸２０の一つ後のねじ溝２２とナット３０の同じねじ溝３２とで構成される軌道２３内に入る。これにより、ボール５０は、ナット３０の同じねじ溝３２とねじ軸２０の順送りされるねじ溝２２とで構成される軌道２３内を循環する。その結果、ナット３０とねじ軸２０との間に、滑らかでしかも正確な相対螺旋運動が生じる。
【０００４】
このようなコマ式ボールねじにおいては、ボール５０は同じ向きに回転しながら移動する。通常のボールねじには転がり軸受のような保持器がないため、ボール間の隙間が無くなるとボール同士が競り合うことになり、作動性が悪くなることがある。特に、オーバーサイズボール予圧（ボール５０の直径を軌道２３の直径より若干大きくすることにより予圧を付与する方法）で予圧が付与されたボールねじの場合には、このような状態になりやすくなる。
【０００５】
このような問題点を解決するために、従来は、図６に示すように、ボール５０より僅かに径の小さい（隙間Ｄが数十μｍとなるような）球状のスペーサ５１を、軌道２３内の隣り合うボール５０間に入れることが行われている。このスペーサ５１が、ボール５０と反対向きに回転することにより、ボール５０はスムーズに回転移動するようになる。また、実公平２−５１４５号公報には、ボール５０の保持器として、図７に示すような長孔４２付の円筒４０を、ナット３０の内周面とねじ軸２０の外周面との間の空間（図５の符号５）に設けることが提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術のうち、球状のスペーサを軌道内に入れる方法では、負荷を受けるボールの個数が約半分になるため、ボールねじの負荷容量が小さくなるという問題がある。
【０００７】
実公平２−５１４５号公報に記載の方法では、保持器とボールとの間に滑りが生じるという問題がある。また、この保持器は、所定の強度を保持しながら円筒体の厚さを非常に薄くする必要があるとともに、製品毎に専用の保持器を用意する必要があるため、製造コストが高くなるという問題もある。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の問題点に着目してなされたものであり、ボール間にスペーサを有するコマ式ボールねじであって、ボールねじの負荷容量が高く、製造コストが低いものを提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のコマ式ボールねじは、ナットの内周面とねじ軸の外周面との間の空間に、細長い円柱状であって直径が前記空間の径方向の寸法より小さいスペーサを、ボールの間に有する。本発明のコマ式ボールねじは、また、前記スペーサの軸方向での移動を規制するストッパを、ナットの軸方向両端に有する。
【００１０】
本発明のコマ式ボールねじによれば、ボール間のスペーサの寸法が前記空間の径方向の寸法より小さいため、このスペーサが前記空間内でボールと反対の向きに回転して、ボールは軌道内をスムーズに転動しながら移動する。循環路内に入ったボールもスペーサに案内されてスムーズに移動する。
【００１１】
また、ボール間のスペーサの寸法がボールの直径より十分に小さいため、従来の球状のスペーサを設けたコマ式ボールねじと比較して、負荷を受けるボールの個数が多くなる。
また、スペーサの形状が細長い円柱状であるため、加工がし易いとともに、同じ形状のスペーサを多数の製品に共通して使用することができる。
【００１２】
また、前記空間内にあるグリースがスペーサの回転によって攪拌されるため、転がり接触するボールの表面とねじ溝の溝面との間に、グリースが行き渡るようになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１および図２は、本発明の一実施形態に相当するコマ式ボールねじを示す図である。図１はこのボールねじの部分破断正面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。図３はこのボールねじのコマの部分の断面図である。
【００１４】
このボールねじは、ねじ軸２０と、コマ６０を備えたナット３０と、多数のボール５０と、細長い円柱状のスペーサ１と、スペーサ１の軸方向での移動を規制するストッパ２とで構成されている。このボールねじのねじ軸２０、コマ６０、ナット３０、およびボール５０の構造は、前述の図５に示す従来のコマ式ボールねじと同様である。図１でナット３０のねじ溝は省略されている。
【００１５】
スペーサ１は、ナット３０の内周面３とねじ軸２０の外周面４との間の空間５に、ねじ軸２０と平行に、周方向に沿って等間隔に（ボール５０の直径分の隙間を開けて）配置されている。スペーサ１の直径は、空間５の径方向の寸法Ｃより僅かに小さくなっている。スペーサ１の長さは、ナット３０のボール循環部Ｂの軸方向の長さと同じか、それより長くすることが好ましい。ここでは、ナット３０のボール循環部Ｂの軸方向の長さとほぼ同じになっている。
【００１６】
この実施形態のコマ式ボールねじは、軸径（ねじ軸２０の外周面の直径）が１２ｍｍであって、リードが３ｍｍであって、ボール５０の直径が２．０ｍｍであって、ナット３０を一つだけ有し、ボール循環回路が３つであり、コマ６０を３つ有する。３つのコマ６０は、各ボール循環回路毎に周方向で異なる位置に設けてある。コマ６０の内周面６３は、ナット３０の内周面３より前記空間５側に突出しないように形成されている。また、空間５の径方向の寸法は０．５５ｍｍである。この場合には、スペーサ１の直径を例えば０．５０ｍｍとする。
【００１７】
ボール５０は、ねじ軸２０のねじ溝２２とナット３０のねじ溝３２で構成される軌道２３に、等間隔で配置されている。そして、各スペーサ１は、前記空間５内であって、この軌道２３内で隣り合うボール５０間となる全ての位置に、隣り合うボール５０に接触するように配置されている。
【００１８】
ストッパ２は、ねじ軸２０の外周面４に対応させた内周面１２を有する円筒体であって、厚さの厚い円筒体からなる厚肉部２Ａと、厚さの薄い円筒体からなる薄肉部２Ｂとが、硬質ゴム等により一体に成形されたものである。ストッパ２の薄肉部２Ｂは、前記空間５のボール循環部Ｂより外側に配置され、その端面は、若干の隙間を介して、スペーサ１の長さ方向端面と対向配置されている。
【００１９】
また、ナット３０の軸方向両端部には円周溝３４が形成されており、ここにストッパ２の厚肉部２Ａが内嵌されて、固定されている。これにより、スペーサ１の軸方向での移動は、ナット３０のボール循環部Ｂの範囲に規制される。また、スペーサ１の前記空間５における回転および周方向への移動は、ストッパ２の薄肉部２Ｂの端面とスペーサ１の長さ方向端面との間に設けた若干の隙間により、許容される。
【００２０】
したがって、このボールねじによれば、図４に示すように、スペーサ１は、前記空間５内でボール５０と反対の向きに回転しながら、ボール５０とともに軌道２３に沿って移動する。このスペーサ１の回転により、軌道２３内のボール５０を移動方向に押す力が生じるため、ボール５０は軌道２３内をスムーズに転動しながら移動する。また、図３に示すように、コマ６０の循環路６２内に入っているボール５０（実線）は、隣のボール循環回路内のねじ溝２２，３２間に入っているボール５０（破線）の接触によって回転しているスペーサ１に案内されて、循環路６２内をスムーズに移動する。この図３は、ボール５０の移動方向が左上側から右下側に向かう方向である場合の状態を示している。
【００２１】
このボールねじによれば、また、ボール５０間のスペーサ１の寸法がボールの直径より十分に小さいため、従来の球状のスペーサを設けたコマ式ボールねじと比較して、負荷を受けるボールの個数が多くなる。これにより、ボールねじの負荷容量を高く保持しながら、トルク抵抗を小さくすることができる。
【００２２】
また、スペーサ１の形状が細長い円柱状であるため、加工がし易いとともに、同じ形状のスペーサ１を多数の製品に共通して使用することができる。これにより、製造コストを低く抑えることができる。
また、前記空間５内にあるグリースがスペーサ１の回転によって攪拌されるため、転がり接触するボール５０の表面とねじ溝の溝面との間にグリースが行き渡るようになる。これにより、潤滑特性が良好になるため、ボール５０の摩耗や騒音の発生が低減できる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のコマ式ボールねじによれば、負荷容量を高く保持しながら、作動性を改善することとトルク抵抗を小さくすることができるとともに、製造コストを低く抑えることができる。また、潤滑特性が良好になるため、寿命を長くできる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に相当するコマ式ボールねじを示す、部分破断正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１のボールねじのコマの部分の断面図である。
【図４】図１のボールねじにおける、ナットの内周面とねじ軸の外周面との間の空間内でのスペーサの回転状態と、ボールの軌道内での回転状態を説明するための説明図である。
【図５】従来のコマ式ボールねじを示す断面図である。
【図６】従来のコマ式ボールねじにおける、ボールおよびスペーサの軌道内での回転状態を説明するための説明図である。
【図７】従来のコマ式ボールねじの保持器を示す断面図である。
【符号の説明】
１ スペーサ
２ ストッパ
３ ナットの内周面
４ ねじ軸の外周面
５ ナットの内周面とねじ軸の外周面との間の空間
１２ ストッパの内周面
２０ ねじ軸
２２ ねじ軸のねじ溝
２３ 軌道
３０ ナット
３２ ナットのねじ溝
３４ ストッパ取付け用の円周溝
４０ 円筒状の保持器
４２ 長孔
５０ ボール
６０ コマ
６２ 循環路
６３ コマの内周面
Claims (1)
- ナットの内周面とねじ軸の外周面との間の空間に、細長い円柱状であって直径が前記空間の径方向の寸法より小さいスペーサを、ボールの間に有するとともに、このスペーサの軸方向での移動を規制するストッパを、ナットの軸方向両端に有することを特徴とするコマ式ボールねじ。
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| JPS6091835U (ja) * | 1983-11-29 | 1985-06-22 | 日本精工株式会社 | ボ−ルねじ |
| JPH058104U (ja) * | 1991-07-11 | 1993-02-05 | 光洋機械工業株式会社 | ボールねじ |
-
1998
- 1998-11-30 JP JP33954598A patent/JP3656440B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000161460A (ja) | 2000-06-16 |
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