JP6986593B2 - ボールねじ用循環部材 - Google Patents

Description

本発明はボールねじに関し、特にボールねじ用循環部材に関する。

特許文献１には、ねじ軸と、前記ねじ軸に螺設されているナットと、ナットの両端それぞれに設置されている２つの循環部材と、前記ねじ軸と前記ナットと前記２つの循環部材との間に回転可能に配置されている複数のローリング手段と、を備えているボールねじが記載されている。

台湾登録実用新案第Ｍ５８０６３９号公報

しかし、ボールねじが長期に使用されると、内部に摩耗が生じて、ローリング手段の回転及び移動に障害が生じるので、ローリング手段が循環部材を通過する間、回転不順によりローリング手段が押し合い、循環部材を圧迫し、プラスチック製の循環部材が破裂して、ローリング手段が脱落することがある。それにより、ボールねじが正常に作動することができなくなり、機械を止めて修理する必要がある。更に、脱落したローリング手段は、ボールねじまたはその周辺にある設備に衝突してこれら設備を壊すことがある。

循環部材の外側に金属蓋を付けて、ローリング手段の脱落を防ぐボールねじが開発されたが、このようなボールねじは、ストロークが短くなり、循環部材を交換する工程が多くてメンテナンスが不便になる欠点がある。

上記問題点に鑑みて、本発明は、上述の欠点を克服するために、ボールねじ及びその周辺にある設備を安全保護できるボールねじ用循環部材の提供を目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明は、ねじ軸と、
前記ねじ軸を周りから包むように前記ねじ軸に螺設されているナットと、
前記ねじ軸と前記ナットとの間に回転可能に配置されている複数のローリング手段と、
前記ねじ軸と前記ナットとにより構成されていて、前記ローリング手段が回転しながら移動することができるように案内される移動路と、を備えていて、
該移動路には、前記ローリング手段が循環移動するために前記移動路から送出される送出段と、
該送出段から送出された前記ローリング手段が前記移動路に進入する進入段と、を有するボールねじに使用されて、前記ローリング手段を循環させるボールねじ用循環部材であって、
前記送出段と前記進入段とに対応して連通するように前記ナットに設置されている部材本体と、
前記部材本体に形成されていて前記ローリング手段を回転しながら移動することができるように案内するものであって、前記送出段と連通しながら曲がっている湾曲段と、前記進入段と前記湾曲段とを連通している導出段と、を有するガイド溝と、
前記部材本体において、前記ガイド溝に対して前記導出段側の反対側である外側に形成されている設置槽と、
前記設置槽の前記湾曲段に近い側壁及び前記湾曲段から遠い側壁の少なくとも１者と間隔が空くように前記設置槽内に設置されていて、前記ローリング手段からの押圧により、反対する両側が前記２つの側壁により受圧するまで前記間隔が圧縮されるように前記部材本体が変形したことを感知して、注意信号を発する感知モジュールと、を備えていることを特徴とするボールねじ用循環部材を提供する。

本発明のボールねじ用循環部材は、設置槽内に設置されている感知モジュールにより、ローリング手段からの押圧による部材本体の変形を感知して注意信号を発し、部材本体が破裂前に警告されるので、循環部材の破裂及び循環部材の破裂により生じる損壊も有効に防止できて、安全保護の効果を果たすことができる。

本発明のボールねじ用循環部材の第１の実施形態及びそれを使用するボールねじを示す透視斜視図である。 上記のボールねじ用循環部材の第１の実施形態及びそれを使用するボールねじを示す部品分解図である。 上記のボールねじ用循環部材の第１の実施形態及びそれを使用するボールねじのねじ軸と複数のローリング手段とを示す部分斜視図である。 上記のボールねじ用循環部材の第１の実施形態を示す上視図である。 本発明のボールねじ用循環部材の第２の実施形態を示す上視図である。 本発明のボールねじ用循環部材の第３の実施形態及びそれが設置されているナットを示す透視斜視図である。 上記のボールねじ用循環部材の第３の実施形態及びそれが設置されるナットを示す部品分解図である。 上記のボールねじ用循環部材の第３の実施形態を示す透視上視図である。 本発明のボールねじ用循環部材の第４の実施形態及びそれが設置されているナットを示す透視斜視図である。 上記のボールねじ用循環部材の第４の実施形態及びそれが設置されるナットを示す部分部品分解図である。 上記のボールねじ用循環部材の第４の実施形態を示す透視側視図である。

以下、各図面を参照しながら、本発明の各実施形態について詳しく説明する。

本発明をより詳細に説明する前に、適切と考えられる場合において、同一の符号は、同様の特性を有し得る対応する要素を示すために各図面間で繰り返し用いられることに留意されたい。また、添付図面のデータは概要を説明するものであり、実物のスケールに対応していない場合がある。

図１は本発明のボールねじ用循環部材の第１の実施形態及びそれを使用するボールねじを示す透視斜視図である。図２は上記のボールねじ用循環部材及びそれを使用するボールねじを示す部品分解図である。図３は上記のボールねじ用循環部材及びそれを使用するボールねじのねじ軸と複数のローリング手段とを示す部分斜視図である。図４は上記のボールねじ用循環部材を示す上視図である。

本発明のボールねじ用循環部材は、図１及び図２に示されるように、ボールねじ９に使用されて、ボールねじ９にあるローリング手段９３を循環させるものである。

該ボールねじ９は、中心軸線Ｌに沿って延伸しているねじ軸９１と、ねじ軸９１を周りから包むようにねじ軸９１に螺設されているナット９２と、ねじ軸９１とナット９２との間に回転可能に配置されている複数のローリング手段９３と、ねじ軸９１とナット９２とにより構成されていて、ローリング手段９３が回転しながら移動することができるように案内される移動路９４とを備えている。

更に、移動路９４には、図１及び図２に示されるように、ローリング手段９３が循環移動するために移動路９４から送出される送出段９４１と、送出段９４１から送出されたローリング手段９３が移動路９４に進入する進入段９４２とを有する。

この実施形態において、複数のローリング手段９３は、複数のボールであるが、それに限らず、円柱などの同じ機能を発揮できるデバイスも使用できる。

ナット９２は、図２に示されるように、中心軸線Ｌと略直交する端面９２１と、ボールねじ用循環部材（具体的には、部材本体２）が取付けでき、送出段９４１及び進入段９４２と連通する取付け槽９２２とを有する。

この実施形態において、送出段９４１は、図１に示されるように、ねじ軸９１とナット９２との間に画成されている螺旋溝であり、且つ、進入段９４２は、ナット９２の内部で中心軸線Ｌと略平行するように延伸していると共に両端がいずれも前記螺旋溝に同時に連通している循環路である。また、ローリング手段９３の移動方向により、循環路が送出段９４１になり、螺旋溝が進入段９４２になる場合がある。

なお、ボールねじは、条数に応じて複数の移動路９４を形成することができるが、説明の便宜上、本明細書において、１本の移動路９４及びそれに対応する１つのボールねじ用循環部材を用いて説明する。

本発明のボールねじ用循環部材は、図２〜図４に示されるように、部材本体２と、ガイド溝３と、設置槽４と、感知モジュール５とを備えている。

部材本体２は、図１〜図４に示されるように、送出段９４１と進入段９４２とを連通するようにナット９２に設置されている。この実施形態において、部材本体２は、エンドプラグ（ｅｎｄ
ｐｌｕｇ）であり、該エンドプラグは公知の技術であるので、詳しい説明を省略する。

ガイド溝３は、図４に示されるように、部材本体２に形成されていてローリング手段９３を回転しながら移動することができるように案内するものであって、湾曲段３１と、導出段３２と、導入段３３とを有する。

導入段３３は、送出段９４１と連通している。

湾曲段３１は、導出段３２と導入段３３とを連通していて、導入段３３を介して送出段９４１と連通している。

導出段３２は、進入段９４２と湾曲段３１とを連通している。

更に、湾曲段３１は、部材本体２において、ガイド溝３に対して導出段３２側である内側にある内縁部３１１と、該内側の反対側である外側にある外縁部３１２とを有し、且つ、外縁部３１２が参考点Ａを円心とする円弧になるように曲がっている。

設置槽４は、図４に示されるように、部材本体２において、ガイド溝３に対して導出段３２側の反対側である前記外側に形成されている。

また、図４に示されるように、参考点Ａを円心とし、半径Ｒ２が湾曲段３１の外縁部３１２の半径Ｒ１より長い内基準弧Ｓ１と、半径Ｒ３が内基準弧Ｓ１の半径Ｒ２より長い外基準弧Ｓ２とを設定する。設置槽４は、内基準弧Ｓ１と外基準弧Ｓ２との間に形成されている。

内基準弧Ｓ１の半径Ｒ２と外縁部３１２の半径Ｒ１との差である第１の差は、１ｍｍ以上にある。

外基準弧Ｓ２の半径Ｒ３と内基準弧Ｓ１の半径Ｒ２との差である第２の差は、１ｍｍ以上にある。

設置槽４の開口は、図４に示されるように、中心軸線Ｌと略直交する面と略平行する長さ方向Ｘに沿って開けられているものであって、該長さ方向Ｘと略直交する該開口の幅方向Ｙにある長さは、１ｍｍ以上にある。

この実施形態において、前記第１の差は、１ｍｍにあり、前記第２の差は、複数のボールの平均直径の半分以上の２ｍｍにある。設置槽４の開口の幅方向Ｙにある長さは、１ｍｍにある。

感知モジュール５は、図３及び図４に示されるように、設置槽４内に設置されていて、ローリング手段９３からの押圧による部材本体２の変形を感知して、注意信号を発するものであって、設置槽４の湾曲段３１に近い側または湾曲段３１から遠い側に設置されており、且つ、厚さが０.１ｍｍ以上にある力感知器５１を備えている。

この実施形態において、感知モジュール５は、図４に示されるように、設置槽４の湾曲段３１に近い側に設置されており、且つ、厚さが０.１ｍｍにある力感知器５１とする力検知レジスター（ＦＳＲ、Ｆｏｒｃｅ ｓｅｎｓｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔｏｒ）を備えている。

また、使用する際、力感知器５１は、制御システム（図示せず）に電気的に連接されていて、力が力感知器５１に加わると、力感知器５１が制御システムに注意信号を発する。

ボールねじを使用する際、複数のローリング手段９３は、螺旋溝である送出段９４１から部材本体２に進入して、導入段３３、湾曲段３１、導出段３２を順序に通過して、循環路である進入段９４２に移動して進入することにより、移動路９４内に循環移動する。

摩耗により該循環移動に支障が生じた場合、部材本体２の湾曲段３１がローリング手段９３に押圧されやすく、設置槽４が変形する。その際、設置槽４の湾曲段３１に近い側が湾曲段３１から遠い側に接近し、設置槽４が、湾曲段３１に近い側に設置されている力感知器５１が湾曲段３１から遠い側に接触するまで変形すると、力感知器５１は、制御システムに注意信号を発し、注意信号を受信した制御システムは、ボールねじの作動を停止し、操作員に対してメンテナンスや部品の交換やなどの警告を発する。それにより、部材本体２の破損及び該破損によるボールねじまたはその周辺にある設備の破損を防ぐことができて、安全保護に効果を果たすことができる。

部材本体２は、一般の射出成形のプラスチック製品であるので、注意信号を発する前に割れない程度の強度を有するために、前記第１の差が１ｍｍ以上、且つ、前記第２の差が１ｍｍ以上にあるように作成することが好ましい。

図５は本発明のボールねじ用循環部材の第２の実施形態を示す上視図である。

本発明の第２の実施形態は、上記第１の実施形態と多くの構成が共通するので、ここでは詳しい説明を省略し、その相違点を説明する。

この実施形態において、図５に示されるように、設置槽４の開口は、湾曲段３１の外縁部３１２の接線と略平行する長さ方向Ｘに沿って開けられているものであって、長さ方向Ｘと略直交する該開口の幅方向Ｙにある長さは、１ｍｍにある。前記第１の差は、１ｍｍにあり、前記第２の差は、複数のボールの平均直径の半分以上の２ｍｍにある。感知モジュール５は、設置槽４の湾曲段３１から遠い側に設置されており、且つ、厚さが０．１ｍｍにある力感知器５１を備えている。

設置槽４が、湾曲段３１に近い側が湾曲段３１から遠い側に設置されている力感知器５１に接触するまで変形すると、力感知器５１は、制御システムに注意信号を発して、第１の実施形態と同じ効果を果たすことができる。

図６は本発明のボールねじ用循環部材の第３の実施形態及びそれが設置されているナットを示す透視斜視図である。図７は上記のボールねじ用循環部材及びそれが設置されるナットを示す部品分解図である。図８は上記のボールねじ用循環部材を示す透視上視図である。

本発明の第３の実施形態は、上記第１の実施形態と多くの構成が共通するので、ここでは詳しい説明を省略し、その相違点を説明する。

この実施形態のボールねじ用循環部材は、図７に示されるように、送出段９４１及び進入段９４２に貫通された端面９２１を有するボールねじに使用されるものである。

部材本体２は、図６〜図８に示されるように、端面９２１に設置されている環状体２１と、進入段９４２に挿入している延伸部２２と、を有する。

ガイド溝３は、図８に示されるように、環状体２１及び延伸部２２に形成されている。

湾曲段３１は、図８に示されるように、環状体２１と延伸部２２との連接箇所に形成されている。

設置槽４の開口は、図８に示されるように、参考点Ａを円心として円弧状に形成されている。設置槽４の湾曲段３１に近い側は、内基準弧Ｓ１に沿って形成されている。設置槽４の湾曲段３１から遠い側は、外基準弧Ｓ２に沿って形成されている。即ち、設置槽４の開口の幅は、前記第２の差と同じである。

感知モジュール５は、図８に示されるように、それぞれが設置槽４の湾曲段３１に近い側と湾曲段３１から遠い側に設置されており、且つ、厚さが０.１ｍｍ以上にある２つの金属板５２を備えている。この実施形態において、前記第１の差は、１ｍｍにあり、前記第２の差は、複数のボールの平均直径の半分以上の１ｍｍにある（即ち、設置槽の開口の幅も、１ｍｍにある）。金属板５２の厚さは、０．１ｍｍにあり、且つ、２つの金属板５２の一方が制御システムに電気的に連接され、他方が電源（図示せず）に電気的に連接されている。

設置槽４が、湾曲段３１に近い側に設置されている金属板５２が湾曲段３１から遠い側に設置されている金属板５２に接触するまで変形すると、２つの金属板５２は、短絡して、制御システムに注意信号（短絡により前記電源からの電流が注意信号になる）を発して、第１の実施形態と同じ効果を果たすことができる。

図９は本発明のボールねじ用循環部材の第４の実施形態及びそれが設置されているナットを示す透視斜視図である。図１０は上記のボールねじ用循環部材及びそれが設置されるナットを示す部分部品分解図である。図１１は上記のボールねじ用循環部材を示す透視側視図である。

本発明の第４の実施形態は、上記第１の実施形態と多くの構成が共通するので、ここでは詳しい説明を省略し、その相違点を説明する。

この実施形態のボールねじ用循環部材は、図９及び図１０に示されるように、中心軸線Ｌを囲繞し、ナット９２が送出段９４１及び進入段９４２に貫通された外周面９２３を有し、且つ、送出段９４１及び進入段９４２が螺旋溝の一部であるボールねじに使用される外部循環仕様のものである。

部材本体２は、図１０及び図１１に示されるように、外周面９２３外に設置されている中央部２３と、中央部２３の反対する両端に形成されて、送出段９４１及び進入段９４２のそれぞれに挿入している２つの連接部２４と、を有する。

ガイド溝３は、中央部２３及び２つの連接部２４に形成されていて、送出段９４１及び進入段９４２のそれぞれは、ガイド溝３の両端にある。

湾曲段３１は、中央部２３と２つの連接部２４のそれぞれとの連接箇所のいずれかに形成され、この実施形態において、２つの連接箇所共に形成されている。

設置槽４の開口は、図１１に示されるように、参考点Ａを円心として円弧状に形成されている。設置槽４の湾曲段３１に近い側は、内基準弧Ｓ１に沿って形成されている。設置槽４の湾曲段３１から遠い側は、外基準弧Ｓ２に沿って形成されている。即ち、設置槽４の開口の幅は、前記第２の差を同じである。

感知モジュール５は、図１１に示されるように、それぞれが設置槽４の湾曲段３１に近い側と湾曲段３１から遠い側に設置されており、且つ、厚さが０.１ｍｍ以上にある２つの金属板５２を備えている。この実施形態において、前記第１の差は、１ｍｍにあり、前記第２の差は、２.３ｍｍにある（即ち、設置槽の開口の幅は、２.３ｍｍにある）。金属板５２の厚さは、０．１ｍｍにあり、且つ、２つの金属板５２の一方が制御システムに電気的に連接され、他方が電源（図示せず）に電気的に連接されている。また、この実施形態において、２つの設置槽４のそれぞれには、２つの金属板５２が設置されているが、片側の設置槽４に２つの金属板５２を設置しても、本発明の効果を有する。

設置槽４が、湾曲段３１に近い側に設置されている金属板５２が湾曲段３１から遠い側に設置されている金属板５２に接触するまで変形すると、２つの金属板５２は、短絡して、制御システムに注意信号（短絡により前記電源からの電流が注意信号になる）を発して、第１の実施形態と同じ効果を果たすことができる。

上記においては、説明のため、本発明の全体的な理解を促すべく多くの具体的な詳細が示された。しかしながら、当業者であれば、一またはそれ以上の他の実施形態が具体的な詳細を示さなくとも実施され得ることが明らかである。

以上、本発明の好ましい実施形態及び変化例を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、最も広い解釈の精神および範囲内に含まれる様々な構成として、全ての修飾および均等な構成を包含するものとする。

本発明のボールねじ用循環部材は、ボールねじに使用して、ボールねじまたはその周辺にある設備の破損を防ぐことに適用できる。

２ 部材本体
２１ 環状体
２２ 延伸部
２３ 中央部
２４ 連接部
３ ガイド溝
３１ 湾曲段
３１１ 内縁部
３１２ 外縁部
３２ 導出段
３３ 導入段
４ 設置槽
５ 感知モジュール
５１ 力感知器
５２ 金属板
９ ボールねじ
９１ ねじ軸
９２ ナット
９２１ 端面
９２２ 取付け槽
９２３ 外周面
９３ ローリング手段
９４ 移動路
９４１ 送出段
９４２ 進入段
Ａ 参考点
Ｌ 中心軸線
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３ 半径
Ｓ１ 内基準弧
Ｓ２ 外基準弧
Ｘ 長さ方向
Ｙ 幅方向

Claims (9)

1. ねじ軸と、
   前記ねじ軸を周りから包むように前記ねじ軸に螺設されているナットと、
   前記ねじ軸と前記ナットとの間に回転可能に配置されている複数のローリング手段と、
   前記ねじ軸と前記ナットとにより構成されていて、前記ローリング手段が回転しながら移動することができるように案内される移動路と、を備えていて、
   該移動路には、前記ローリング手段が循環移動するために前記移動路から送出される送出段と、
   該送出段から送出された前記ローリング手段が前記移動路に進入する進入段と、を有するボールねじに使用されて、前記ローリング手段を循環させるボールねじ用循環部材であって、
   前記送出段と前記進入段とに対応して連通するように前記ナットに設置されている部材本体と、
   前記部材本体に形成されていて前記ローリング手段を回転しながら移動することができるように案内するものであって、前記送出段と連通しながら曲がっている湾曲段と、前記進入段と前記湾曲段とを連通している導出段と、を有するガイド溝と、
   前記部材本体において、前記ガイド溝に対して前記導出段側の反対側である外側に形成されている設置槽と、
   前記設置槽の前記湾曲段に近い側壁及び前記湾曲段から遠い側壁の少なくとも１者と間隔が空くように前記設置槽内に設置されていて、前記ローリング手段からの押圧により、反対する両側が前記２つの側壁により受圧するまで前記間隔が圧縮されるように前記部材本体が変形したことを感知して、注意信号を発する感知モジュールと、を備えていることを特徴とするボールねじ用循環部材。
2. 前記湾曲段の前記外側にある外縁部は、参考点を円心とする円弧になるように形成されており、
   前記参考点を円心とし、半径が前記湾曲段の前記外縁部の半径より長い内基準弧と、半径が前記内基準弧の半径より長い外基準弧とを設定すると、
   前記設置槽は、前記内基準弧と前記外基準弧との間に形成されており、
   前記内基準弧の半径と前記外縁部の半径との差である第１の差は、１ｍｍ以上にあり、
   前記外基準弧の半径と前記内基準弧の半径との差である第２の差は、１ｍｍ以上にあることを特徴とする請求項１に記載のボールねじ用循環部材。
3. 前記ねじ軸が、中心軸線に沿って延伸しており、
   前記ナットが、前記中心軸線と略直交する端面と、前記部材本体が取付けられ、前記送出段及び前記進入段と連通する取付け槽と、を有し、
   前記複数のローリング手段が複数のボールである、ボールねじに使用されるボールねじ用循環部材であって、
   前記第２の差は、前記複数のボールの平均直径の半分以上にあることを特徴とする請求項２に記載のボールねじ用循環部材。
4. 前記ねじ軸が、中心軸線に沿って延伸しており、
   前記ナットが、前記中心軸線と略直交する端面と、前記部材本体が取付けられ、前記送出段及び前記進入段と連通する取付け槽と、を有する、ボールねじに使用されるボールねじ用循環部材であって、
   前記設置槽の開口は、前記中心軸線と略直交する面と略平行する長さ方向に沿って開けられているものであって、該長さ方向と略直交する該開口の幅方向にある長さは、１ｍｍ以上にあることを特徴とする請求項２に記載のボールねじ用循環部材。
5. 前記ねじ軸が、中心軸線に沿って延伸しており、
   前記ナットが、前記中心軸線と略直交する端面と、前記部材本体が取付けでき、前記送出段及び前記進入段と連通する取付け槽と、を有するボールねじに使用されるボールねじ用循環部材であって、
   前記設置槽の開口は、前記湾曲段の前記外縁部の接線と略平行する長さ方向に沿って開けられているものであって、前記長さ方向と略直交する該開口の幅方向にある長さは、１ｍｍ以上にあることを特徴とする請求項２に記載のボールねじ用循環部材。
6. 前記感知モジュールは、前記設置槽の前記湾曲段に近い側または前記湾曲段から遠い側に設置されており、且つ、厚さが０.１ｍｍ以上にある力感知器を備えていることを特徴とする請求項２〜請求項５のいずれか一項に記載のボールねじ用循環部材。
7. 前記ねじ軸が、中心軸線に沿って延伸しており、
   前記ナットが、前記中心軸線と略直交し、且つ、前記送出段及び前記進入段に貫通された端面を有するボールねじに使用されるボールねじ用循環部材であって、
   前記部材本体は、前記端面に設置されている環状体と、前記進入段に挿入している延伸部と、を有し、
   前記ガイド溝は、前記環状体及び前記延伸部に形成されており、
   前記湾曲段は、前記環状体と前記延伸部との連接箇所に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のボールねじ用循環部材。
8. 前記ねじ軸が、中心軸線に沿って延伸しており、
   前記ナットが、前記送出段及び前記進入段に貫通された外周面を有するボールねじに使用されるボールねじ用循環部材であって、
   前記部材本体は、前記外周面外に設置されている中央部と、前記中央部の反対する両端に形成されて、前記送出段及び前記進入段のそれぞれに挿入している２つの連接部と、を有し、
   前記ガイド溝は、前記中央部及び２つの前記連接部に形成されており、
   前記湾曲段は、前記中央部と２つの前記連接部のそれぞれとの連接箇所のいずれかに形成されていることを特徴とする請求項２に記載のボールねじ用循環部材。
9. 前記感知モジュールは、それぞれが前記設置槽の前記湾曲段に近い側と前記湾曲段から遠い側に設置されており、且つ、厚さが０.１ｍｍ以上にある２つの金属板を備えていることを特徴とする請求項２、請求項７、請求項８のいずれか一項に記載のボールねじ用循環部材。

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