JP5138463B2 - ボールねじ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ねじ軸と、ナットと、これらねじ軸とナットのねじ溝に転動自在に介在する多数のボールとからなるボールねじ装置に係り、詳しくはナットの両端部にボールをねじ溝とボール循環用孔との間で受け渡すボール循環部材を装着してなるボールねじ装置に関する。

従来、ナット本体の両端部にボール循環部材をネジ又はスナップリングにて固定したボールねじ装置が存在する（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。上記ボール循環部材１は、図５に示すように、ボール循環部２と固定部３とからなり、固定部３をナット本体の両端に蓋するようにねじ等により固定して、ナット本体に装着される。ボール循環部２は、２条ねじに対応して２個の突出部５，５を有しており、これら突出部がナット本体の凹部に嵌入する。突出部５には、ナットのねじ溝と協働するように、凹溝状のボール循環路６が形成されており、該ボール循環路６は、左右の側壁７，８及び底壁９により形成され、底壁９の先端がボール掬い片９ａとなっていると共に、他端側が湾曲してナット本体に形成されたボール循環用孔に連通する。

上記ボール循環部材１は、ナットとねじ軸との相対回転により転動するボールを、ねじ軸のねじ溝から上記ボール掬い片９ａで掬い、ナット本体のねじ溝と協働するボール循環路６に導いてナット本体のボール循環用孔に移送する。他端側のボール循環部材１は、ボール循環用孔に連続して充填されているボールが、ボール循環路６に案内されて、その先端からナット本体とねじ軸のねじ溝に循環される。

なお本明細書において、外側及び内側とは、ナットの軸方向に対して両端側が外側であり、中央側が内側である。内径側及び外径側は、ナットの軸線に対して内径側及び外径側であることを意味する。また、先端側は、ボール循環部材において、ねじ溝側及び一方向に延びる端側を意味する。

特公平１−２７３０３号公報 特開２００３−２４００９３号公報

前記ボール循環部材１は、ボール循環部（突出部５）２の内側端面がナットの軸方向に直交する平面として構成されている。即ち、ボール循環路６の内側側壁８の内側面８ａが平坦面（平面）により構成されており、ナット本体のねじ溝の山部と干渉しないように、該側壁８がボール循環路６の先端に向って突尖するように傾斜して構成されている。

このため、ボール循環路６のガイド部となる側壁先端部８ｂは、薄く（細く）形成され、強度上不利な構造となっている。突出部５をナットの凹部に嵌入してボール循環部材１をナットに装着する際、上記側壁先端部（先端ガイド部）８ｂがナット本体のねじ溝山部に干渉して曲がってしまうことがあり、ボールねじ装置のボールの滑らかな循環に悪影響を及ぼし、ボールねじ装置の性能及び耐久性を低下する原因となることがある。

特に、多条ねじ又はリードの小さい精密なねじの場合、上記課題を発生する虞れが多くなり、高い精度で確実に組立てられ、ボール循環性能及び耐久性を常に維持し得るボールねじ装置が望まれている。

そこで、本発明は、先端ガイド部となる内側（中央側）の側壁先端部の強度を向上し、ナット本体のねじ溝と干渉することなく、正確に位置決めしてボール循環部材をナット本体に装着することができ、もって上述した課題を解決したボールねじ装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、外周にねじ溝を有するねじ軸と、貫通孔（１３ｂ）にねじ溝（１６・・・）を有するナット（１２）と、前記ねじ軸及びナットの前記両ねじ溝に転動自在に介在するボール（１１）と、を備え、
前記ナット（１２）は、前記ねじ溝（１６・・・）及びボール循環用孔（１３ｃ）を有するナット本体（１３）と、該ナット本体の両端に固定され、前記ねじ溝（１６）と前記ボール循環用孔（１３ｃ）との間とを連通するボール循環部（２１）を有するボール循環部材（１５）と、を備えてなるボールねじ装置において、
前記ナット本体（１３）は、前記ボール循環部（２１）を嵌入する凹部（１７）を有し、該凹部の底面（Ｈ）に前記ボール循環用孔（１３ｃ）が開口すると共に、該凹部の内径側が前記ねじ溝（１６_１）に接続し、
前記ボール循環部（２１）は、内側及び外側の側壁（２５）（２３）と底壁（２６）にて形成されるボール循環路（２２）と、前記底壁の内径側にて前記ねじ溝に入り込むように突出するボール掬い片（２７）と、を有し、その内側の平面（Ａ）が前記凹部（１７）の底面（Ｈ）に当接し、その１対の側面（Ｄ）（Ｅ）が前記凹部（１７）の立上り側面（Ｉ）（Ｇ）に当接し、
前記内側の側壁（２５）の内径側が、前記内側の平面（Ａ）に対して所定量（ｄ）内側に突出して先端ガイド部（２５ａ）を形成し、
前記ナット本体（１３）の前記ボール循環路（２２）に接続するねじ溝（１６_１）と該ねじ溝に隣接するねじ溝（１６_２）との間の山部（１６_３）に、前記先端ガイド部（２５ａ）を嵌合する切欠き部（３０）を形成し、
前記凹部（１７）の底面（Ｈ）に形成された前記切欠き部（３０）に前記先端ガイド部（２５ａ）が丁度嵌合して、前記凹部（１７）に前記ボール循環部（２１）を嵌入してなる、
ことを特徴とするボールねじ装置にある。

好ましくは、前記先端ガイド部（２５ａ）は、軸方向からみて三日月形状からなり、前記内側の平面（Ａ）と平行な平面からなる内側面（Ｂ）と、該内側面（Ｂ）及び前記内側の平面（Ａ）の間を連結するテーパ面（Ｃ）とからなる。

前記外側の側壁（２３）の内径側にて形成される外側の先端ガイド部（２３ａ）と、前記内側の側壁（２５）の内径側にて形成される内側の前記先端ガイド部（２５ａ）とが、前記ボール掬い片（２７）の先端（２７ａ）より周方向に所定量（ｍ）突出し、前記両先端ガイド部の先端が、周方向に略々同じ長さに揃えられてなる。

前記ボール循環部材は、円環状の固定部（２０）を有し、前記ボール循環部（２１）が、前記固定部から軸方向に突出し形成された合成樹脂の一体成形からなる。

前記ねじ軸及びナットの前記ねじ溝が多条ねじからなり、
ボール循環部材（１５）は、前記固定部（２０）に、前記多条数と同じ数の同一形状からなる前記ボール循環部（２１，２１）が突出して形成されてなる。

なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これにより特許請求の範囲の構成に何等影響を及ぼすものではない。

請求項１記載の本発明によると、ボール循環路を形成する内側の側壁の内径側を、ナット本体の凹部底面に当接する内側の平面に対して所定量内側に突出して先端ガイド部を形成したので、該先端ガイド部を肉厚に構成して強度を向上し、かつナット本体のねじ山部に、上記先端ガイド部を嵌合する切欠き部を形成したので、ボール循環部材をナット本体に装着する際、ボール循環部をナット本体の凹部に正確に嵌合して、上記先端ガイド部を曲げたり、破損することはなく、上記先端ガイド部及びボール循環路をナット本体のねじ溝に対して高い精度で位置決めして、ボール循環性能を向上すると共に耐久性を向上することができる。

請求項２に係る本発明によると、前記先端ガイド部が、三日月形状の平面からなる内側面とテーパ面からなり、ナット本体の前記切欠き部が、前記先端ガイド部と丁度嵌合する形状からなるので、前記先端ガイド部を切欠き部に正確に嵌合して確実に位置決めすることができ、かつ先端ガイド部は合成樹脂の一体成形等により容易に形成できると共に、切欠き部はエンドミル等の機械加工により高い精度で容易に形成することができる。

請求項３に係る本発明によると、内側の側壁からなる先端ガイド部と外側の側壁からなる先端ガイド部とを、ボール掬い片の先端より所定量周方向に突出し、かつその両先端を揃えたので、ねじ溝からボール循環路へのボールの掬い上げを滑らかにして、ボールねじ装置の性能及び耐久性を向上することができる。

請求項４に係る本発明によると、円環状の固定部にボール循環部を突出して、ボール循環部材を一体成形により容易に形成することができる。

請求項５に係る本発明によると、多条数のボール循環部を同一形状として、固定部に一体成形でき、多条ねじに適用して、高い精度のボールねじ装置を容易に提供することができる。

以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。ボールねじ装置は外周にねじ溝を有するねじ軸と、貫通孔にねじ溝を有するナット１２と、これらねじ軸及びナットの両ねじ溝に介在する多数のボール１１とからなる。

ナット１２は、図１に示すように、金属からなるナット本体１３と、合成樹脂の一体成形からなるボール循環部材１５，１５とからなる。ナット本体１３は、中心部に貫通する貫通孔１３ｂを有する円筒部材からなり、外周部に連結用のフランジ１３ａが形成されており、また貫通孔（中心孔）１３ｂに２条のねじ溝１６，１６が形成されている。更に、中心孔１３ｂを中心として対称にボール循環用孔１３ｃ，１３ｃが軸方向に貫通して形成されている。

上記ナット本体１３の両端部は、図２に示すように、中心孔１３ｂの接線方向に延びるように、１８０度隔てて凹部１７，１７が形成されており、該凹部１７の底面Ｈにそれぞれ前記ボール循環用孔１３ｃが開口している。また、ボール循環部材１５固定用のねじ孔１９が複数個（４個）形成されている。

上記ナット本体１３の両端部に前記ボール循環部材１５が装着される。ボール循環部材１５は、図３に示すように、円環状の固定部２０と、該固定部の１８０度隔てた位置において軸方向に突出するボール循環部２１と、からなる。固定部２０は、上記ボール循環部２１と反対面に４箇所凹部２４が形成されており、これら凹部２４に固定用の孔２４ａが形成されている。該孔２４ａ及びナット本体１３のねじ孔１９にねじが螺合することにより、ボール循環部材１５がナット本体１３の両端部分に固定される。

ボール循環部２１は、２条ねじに対応して同形状のものが２箇所形成されており、前記ナット本体の凹部１７に嵌入される。該ボール循環部２１には、ナット本体１３のねじ溝１６に連続して、ボール循環路２２が形成されている。該ボール循環路２２は、左右の側壁２３，２５及び底壁２６で囲まれた断面半円又はＵ字状の溝からなり、底壁２６の内径側端は、ナット本体のねじ溝内に入り込むように内径方向（中心孔２８方向）に突出する断面半円状の突部からなるボール掬い片２７が形成されている。上記ボール循環路２２の溝は、ナット本体１３のねじ溝１６の接線方向に延び、かつ外径部分でＬターン状に湾曲してナット本体のボール循環用孔１３ｃに接続している。なお、図３（ａ）において、ボール掬い片２７は中心孔２８（内径）方向に突出している部分を示し、溝からなるボール循環路２２はその反対面にあって図示されない（図５のボール循環路６及びボール掬い片９ａ参照）。

そして、前記ボール循環路２２の内側の側壁２５は、ボール循環路２２を構成する溝（即ちボール掬い片２７）より先端側に突出して先端ガイド部２５ａを形成しており、外側の側壁２３も、ボール循環路２２用溝に対して同じ長さ周方向に延びて先端ガイド部２３ａを構成している。内側及び外側の両先端ガイド部の先端は、ボール掬い片２７の先端２７ａより周方向に所定量ｍ突出しており、両先端が同じ長さに揃えられている。内側の先端ガイド部２５ａは、ボール循環部２１を構成する突出部の先端からなる平坦面（平面）Ａに対して内側に所定量ｄ突出しており、該突出した先端ガイド部２５ａは、図３（ｂ）に示すように、軸方向からみた正面視三日月状の平坦面（平面）Ｂにて構成されており、該平坦面Ｂ及び前記平坦面Ａは、ナット軸線Ｏ−Ｏに対して直交する平面で互いに平行に構成されており、かつこれら両平坦面Ｂ，Ａの間がテーパ面Ｃにて連結されている。

一方、ナット本体１３の上記ボール循環部２１が嵌入する凹部１７は、図４（ａ）に示すように、中心孔２８の接線方向に平行に延びる１対の立上り側面からなる平坦面Ｇ，Ｉ及びそれと直交しかつ前記ボール循環用孔１３ｃが開口している底面Ｈとなっており、上記平面からなる両側面Ｇ，Ｉは、ボール循環部２１の１対の立上り側面Ｄ，Ｅと当接すると共に、上記底面Ｈが内側の平坦面Ａに当接する。従って、ナット本体１３の最も外側のねじ溝１６_１がボール循環路（溝）２２に連続することになる。そして、上記ねじ溝１６_１とそれに隣接するねじ溝１６_２（本実施の形態の場合、２条ねじの他条のねじ溝）との間のねじ山１６_３が切欠かれている。該切欠き部３０は、前記ボール循環部２１の内側の先端ガイド部２５ａが丁度嵌合するように形成されていると共に、図４（ｂ）に示すように、上記隣接するねじ溝１６_２と干渉しない範囲で可及的に深く形成されている。具体的には、上記先端ガイド部２５ａの三日月状平坦面Ｂが切欠き部３０の底面Ｊに当接し、テーパ面Ｃが切欠き部のテーパ面Ｋに当接する。

本実施の形態は以上のような構成からなるので、ナット本体１３の凹部１７，１７にボール循環部２１，２１を嵌入して、ナット本体の両端部にボール循環部材１５が装着される。そして、孔２４ａを通ってねじ孔１９にねじを螺入することにより、両ボール循環部材１５はナット本体１３に固定される。

この際、ボール循環部材１５の内側先端ガイド部２５ａは、ナット本体１３の切欠き部３０に嵌合して、該先端ガイド部２５ａが、ナット本体のねじ山部１６_３に連続し、かつボール掬い片２７がねじ溝１６_１に連続するように位置決めされて、ボール循環部２１が高い精度でかつ正確にナット本体の凹部１７に嵌入する。即ち、平坦面ＡとＨ，ＧとＥ，ＩとＤ、そしてＢとＪ，ＣとＫとが、それぞれ互に密接するように嵌入する。また、上記ボール循環部２１のナット本体１３の嵌入に際して、内側の先端ガイド部２５ａは、先端平坦面Ａより突出した三日月状の肉厚の構成となって充分な強度を有しており、折れたり、変形することはない。

ナット本体１３の両端部にボール循環部材１５が固定されたナット１２は、図示しないねじ軸との相対回転により軸方向に移動する。該相対回転に伴い、ねじ軸及びナット１２との両ねじ溝の間に介在するボール１１は、転動しつつねじ溝に対して移動する。ナット１２の一端のボール循環部材１５は、ボール１１を左右の両先端ガイド部２５ａ，２３ａで案内しつつ、ボール掬い片２７がねじ軸及びナットのねじ溝から掬い上げてボール循環路（溝）２２に導き、上面をナット本体１３の平坦面Ｇで閉塞されるボール循環路２２を通ってボール循環用孔１３ｃに導かれる。

ボール循環用孔１３ｃ等に連続されて充填されるボール１１は、同時に他端のボール循環部材のボール循環路２２から、ねじ軸及びナットのねじ溝に戻される。上記ボール１１の循環、特にボール循環路２２への掬い上げに際して、内側の先端ガイド部２５ａは、ナット本体１３の切欠き部３０に正確に位置決めされて嵌合され、かつ該先端ガイド部２５ａ自体が三日月形状の肉厚の強度の高い構成からなり、ボール１１を高い精度で正確に案内してねじ溝とボール循環路２２との間に受け渡される。これにより、ボールねじ装置は、常に滑らかに移動し、かつその性能を長期に亘って維持できる。

なお、肉厚からなる先端側ガイド部は、ボール循環部材１５に合成樹脂の一体成形により、大きなコストアップを伴うことなく容易に形成される。また、ナット本体１３の切欠き部３０も、嵌入凹部１７の機械加工に際し、エンドミル等により容易に加工することができ、大きなコストアップを伴うことなく高い精度で形成することができる。

上述した実施の形態は、２条ねじに適用したが、これに限らずに、３条、４条等の多条ねじでもよく、またリードの小さな１条ねじでもよく、隣接するねじ溝間の小さな精度の高いねじ装置に本発明に係るボールねじ装置を用いて好適であるが、どのようなボールねじ装置にも適用可能である。

本発明に係るボールねじ装置のナットを示す縦断面図。 ナット本体の軸方向からみた正面図。 ボール循環部材を示す図で、（ａ）は、（ｂ）のＰ−Ｐ矢視断面図、（ｂ）は、内側からみた正面図。 ナット本体の部分を示す図で、（ａ）は、図２のＱ−Ｑ矢視断面図、（ｂ）は、（ａ）のＲ−Ｒ線端面図。 従来の技術によるボール循環部材を示す側面図。

符号の説明

１１ ボール
１２ ナット
１３ ナット本体
１３ｂ 貫通孔
１３ｃ ボール循環用孔
１５ ボール循環部材
１６，１６_１，１６_２ ねじ溝
１６_３ 山部
１７ 凹部
２０ 固定部
２１ ボール循環部
２２ ボール循環路（溝）
２３ 外側の側壁
２３ａ 先端ガイド部
２５ 内側の側壁
２５ａ 先端ガイド部
２６ 底壁
２７ ボール掬い片
２７ａ 先端
３０ 切欠き部
Ａ 内側の平（坦）面
Ｂ 内側面（平面）
Ｃ テーパ面
Ｄ，Ｅ 側面
Ｇ，Ｉ 立上り側面
Ｈ 凹部の底面
Ｊ 底面
Ｋ テーパ面
ｄ 所定量
ｍ 所定量

Claims (5)

1. 外周にねじ溝を有するねじ軸と、貫通孔にねじ溝を有するナットと、前記ねじ軸及びナットの前記両ねじ溝に転動自在に介在するボールと、を備え、
   前記ナットは、前記ねじ溝及びボール循環用孔を有するナット本体と、該ナット本体の両端に固定され、前記ねじ溝と前記ボール循環用孔との間とを連通するボール循環部を有するボール循環部材と、を備えてなるボールねじ装置において、
   前記ナット本体は、前記ボール循環部を嵌入する凹部を有し、該凹部の底面に前記ボール循環用孔が開口すると共に、該凹部の内径側が前記ねじ溝に接続し、
   前記ボール循環部は、内側及び外側の側壁と底壁にて形成されるボール循環路と、前記底壁の内径側にて前記ねじ溝に入り込むように突出するボール掬い片と、を有し、その内側の平面が前記凹部の底面に当接し、その１対の側面が前記凹部の立上り側面に当接し、
   前記内側の側壁の内径側が、前記内側の平面に対して所定量内側に突出して先端ガイド部を形成し、
   前記ナット本体の前記ボール循環路に接続するねじ溝と該ねじ溝に隣接するねじ溝との間の山部に、前記先端ガイド部を嵌合する切欠き部を形成し、
   前記凹部の底面に形成された前記切欠き部に前記先端ガイド部が丁度嵌合して、前記凹部に前記ボール循環部を嵌入してなる、
   ことを特徴とするボールねじ装置。
2. 前記先端ガイド部は、軸方向からみて三日月形状からなり、前記内側の平面と平行な平面からなる内側面と、該内側面及び前記内側の平面の間を連結するテーパ面とからなる、
   請求項１記載のボールねじ装置。
3. 前記外側の側壁の内径側にて形成される外側の先端ガイド部と、前記内側の側壁の内径側にて形成される内側の前記先端ガイド部とが、前記ボール掬い片の先端より周方向に所定量突出し、前記両先端ガイド部の先端が、周方向に略々同じ長さに揃えられてなる、
   請求項１又は２記載のボールねじ装置。
4. 前記ボール循環部材は、円環状の固定部を有し、前記ボール循環部が、前記固定部から軸方向に突出し形成された合成樹脂の一体成形からなる、
   請求項１ないし３のいずれか記載のボールねじ装置。
5. 前記ねじ軸及びナットの前記ねじ溝が多条ねじからなり、
   前記ボール循環部材は、前記固定部に、前記多条数と同じ数の同一形状からなる前記ボール循環部が突出して形成されてなる、
   請求項４記載のボールねじ装置。

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