JPH0527407U - ボールねじ一体型直動案内ユニツト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】安定した円滑な作動性を備えるとともに、高荷
重，高剛性の用途にも容易に対応できるボールねじ一体
型直動案内ユニットを提供する。 【構成】ユニット内のボールねじ系や直線案内系のボー
ルの循環系路を構成するボール戻り通路１５（２５）
を、ボール径より遙かに大きい径の軸方向の貫通孔１６
（２６）と、その貫通孔１６内に圧入したボール径とほ
ぼ同径の内径を有する合成樹脂製の円筒部材１７とで構
成した。これによりボールの転動が円滑になる。また、
高荷重，高剛性用にナットの長さを長くしても、ボール
戻り通路の形成が容易になった。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、例えばロボットの作動アームやＸＹテーブル等に組み込んで好適 に使用できるボールねじ一体型直動案内ユニットに係り、特にボール循環系を構 成するボール戻り通路を改良して、高荷重，高剛性の用途にも滑らかな作動性が 得られるようにした低コストのボールねじ一体型直動案内ユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来のボールねじ一体型直動案内ユニットとしては、例えば実開平２−１２５ ５４号公報に記載されているものがある。 この従来例は、外面に螺旋溝を有するボールねじのねじ軸と、側面に軸方向の ボール転動溝を有してねじ軸を挟み平行に配された案内レールとを備え、ねじ軸 にはそのねじ溝内を転動する多数のボールを介してナットを螺合し、そのナット の両側面に前記案内レールのボール転動溝に対向するボール転動溝を形成して、 それら相対する両ボール転動溝内を転動する多数のボールの転動を介してナット を軸方向に案内しつつ直線的に前後に移動させるように構成されている。

【０００３】 しかして、上記ボールねじのねじ溝内を転動するボールを導いて循環させるボ ールねじ系のボール循環路として、Ｕ字形のボール循環チューブがナット上部に 組み込まれている。一方、案内レールとナットとの対向するボール転動溝内を転 動するボールを導いて循環させる直線案内系のボール循環路として、ナットの肉 厚内部にボールの直径より幾らか大径の貫通孔がボール転動溝と平行に穿設され 、この貫通孔とボール転動溝とを連結する半ドーナツ状の湾曲路がナットの前後 両端に取付たエンドキャップに形成されている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記従来のボールねじ一体型直動案内ユニットにあっては、案 内レールとナットとの対向するボール転動溝内を転動するボールを導いて循環さ せる直線案内系のボール循環路を構成するべく、ナットの肉厚内に軸方向の貫通 孔をドリルで穿設し、これに直接にボールを通してボール戻り通路としている。 そのため、ドリル加工される孔壁面の加工あらさ，その後ナット熱処理工程で孔 壁面に発生するスケール，孔のつなぎ加工による段差等により、ボールの円滑な 通過が阻害されボール循環が不安定になるという問題点があった。

【０００５】 また、高荷重，高剛性の用途に向けて直線案内系のボール負荷路を長くとろう としても、ナットの軸方向の長さが長くなるから必然的にボール戻り通路も長く しなければならず、長さ直径比の大きな孔加工が必要になるから、その点で長さ が制約されてしまうという問題点があった。 ところで本出願人は、直動案内装置におけるボール戻し通路の加工の難点を解 決するために、貫通孔の孔径をボール径よりも遙かに大きくして加工精度と加工 能率を向上せしめるとともに、その貫通孔にパイプを圧入してボール戻し通路を 形成することを先に提案している（特開昭６１−１３６８０５号）。

【０００６】 そこで本考案は、上記従来の問題点に着目してなされたものであり、上記特開 昭６１−１３６８０５号の発明をボールねじ一体型直動案内ユニットに応用する ことにより、安定した円滑な作動性を備えるとともに、高荷重，高剛性の用途に も容易に対応できるボールねじ一体型直動案内ユニットを提供することを目的と している。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案は、側面に軸方向のボール転動溝を有して延長された案内レールと、そ の案内レールに平行に配設され外面にボールねじ溝を有するねじ軸とを備え、ね じ軸のボールねじ溝に対向するボールねじ溝を有するナットがそれら相対する両 ボールねじ溝内を転動する多数のボールを介してねじ軸に螺合され、前記ナット は両側面に案内レールのボール転動溝に対向するボール転動溝を有し、それら相 対する両ボール転動溝内に挿入された多数のボールの転動を介して軸方向に移動 可能とされたボールねじ一体型直動案内ユニットに係わり、 前記ナットの肉厚内に、ボール転動溝内のボールの戻り通路となる貫通孔とボ ールねじ溝内のボールの戻り通路となる貫通孔との少なくとも一方をねじ軸に平 行に設けるとともに、当該貫通孔内に円筒部材を挿入したことを特徴とする。

【０００８】

【作用】

ボール戻り通路の貫通孔をボール径よりはるかに大きい孔径としたため、長 さ直径比が小さくなり、孔明け精度，加工能率が向上する。換言すれば、高荷重 ，高剛性を得るためにナットの長さを長くしても貫通孔の穿設が可能である。 また、その貫通孔に円筒部材を挿入して、循環ボールがその円筒部材の孔を通 過するようにしたため、貫通孔の壁面状態には影響されずに安定した円滑なボー ル作動性が得られる。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面を参照して説明する。 図１は、本考案の一実施例を示す平面図、図２は図１のII−II線断面図、図３ は円筒部材の正面図、図４は円筒部材の側面図、図５は図２のV −V 線断面図で ある。

【００１０】 案内レール１は横断面略コ字状で、底面から立ち上げた両側縁部１ａ，１ａの 内面に、それぞれ軸方向に延びる１本のボール転動溝２を対向位置に有して延長 されている。この案内レール１の長さ方向の両端には、軸受け板３，４がねじ止 めして取付けられている。軸受け板３には図示しないボールベアリングが取りつ けられ、軸受け板４にはベアリングハウジング６を介し図示しないボールベアリ ングがダブルに取りつけられている。これらのベアリングに支持されて、ボール ねじのねじ軸７が案内レール１の幅の中心部においてボール転動溝２と平行に配 設されている。ねじ軸７の一方の軸端部７ａはベアリングハウジング６から外方 に突出して図外の駆動モータの出力軸と連結可能とされている。

【００１１】 前記ねじ軸７に、鋼製のボールＢを介して、チューブ循環式ボールねじのナッ ト８が螺合されている。ナット８は、角形のナット本体９と、その前後の両端に それぞれボルトで固定したエンドキャップ１０とを備えている。ナット本体９の 中心部に形成されたねじ孔１１の内周面に、ねじ軸７のボールねじ溝７ｂに対応 するボールねじ溝１２が形成されている。ボールＢは両ねじ溝７ｂ，１２で構成 されるボール転動路内に挿入されている。ナット本体９の上部には、Ｕ字状のボ ール循環チューブ１３が取付けられており、ボールＢは、ボール転動路からボー ル循環チューブ１３に掬い上げられて、そのチューブに沿ってねじ軸７のランド 部を斜めに乗り越え、再びボール転動路に戻って内部循環する周知のチューブ循 環構造になっている。

【００１２】 ナット本体９の横幅は案内レール１の両側縁部１ａ，１ａ間の内のり寸法より 僅かに小さく形成されていて、その左右両側面の下部には案内レール１のボール 転動溝２にそれぞれ対向させたボール転動溝１４が形成されている。更に、ナッ ト肉厚内には、ボール転動溝１４に平行する直線状のボール戻り通路１５が形成 されている。

【００１３】 このボール戻り通路１５は、ボールＢの直径より遙かに大きい径の貫通孔１６ を先ず穿設し、この貫通孔１６にボールＢの直径より僅かに大きい径の通孔を有 する合成樹脂製の円筒部材１７を圧入により挿入して形成されている。この実施 例の円筒部材１７は、図３，図４に示すように、その外径面に円周等分に配した 組立用微小突起１８が形成されている。この微小突起１８の弾性変形により、貫 通孔１６に円筒部材１７を締まりばめで取付けることを容易にする。円筒部材１ ７の合成樹脂材としては、高弾性で摩擦係数の低いものを用いることが好ましい 。しかし、合成樹脂自体は摩擦係数が低くないものを用い、その円筒部材１７の 内径面にフッ素樹脂コーティングを施してもよい。

【００１４】 上記ナット本体９に接合されるエンドキャップ１０の接合端面には、図５に示 すように、前記ボール転動溝１４とボール戻り通路１５とを連通させる半ドーナ ツ状の湾曲路２０が形成されている。この湾曲路２０の半ドーナツ形状の構成に ついて説明すると、エンドキャップ１０の接合端面に大径の半円状凹部２０ａを 形成するとともに、この半円状凹部２０ａの開口の中心位置に、開口に直交する 小径の半円筒状凹部２０ｂを形成して、その半円筒状凹部２０ｂに半円筒状リタ ーンガイド１９を嵌着してなる周知の構成である。

【００１５】 このようにして、ナット８の下部には、図５に示すように案内レール１のボー ル転動溝２及びこれに対向するボール転動溝１４と、円筒部材１７が内装された ボール戻り通路１５と、両端の湾曲路２０，２０とからなる直線案内系のボール 無限循環路が構成され、このボール無限循環路内に多数のボール２１が転動自在 に装着されている。湾曲路２０の一端は、案内レールのボール転動溝２からボー ル２１を掬い上げて湾曲路２０に滑らかに導くための掬い上げ突部２２として形 成されている。

【００１６】 次に作用を説明する。 図示されない駆動モータの作動でねじ軸７を正（逆）回転させると、その軸回 転がねじ軸のボールねじ溝７ｂとナットのボールねじ溝１２との間に介装された ボールねじ系のボールＢを介してナット８に伝達され、ナット８は応動して軸方 向に前進（後退）移動する。ナット８自体の回転は、ナットのボール転動溝１４ と案内レールのボール転動溝２との間に介装された直線案内系のボール２１によ り阻止される。両系統の各ボールＢ，２１は、いずれもナット８の移動に伴い転 動しつつ移動して各系統の無限循環経路を循環する。

【００１７】 この場合、直線案内系のボール無限循環経路のボール戻り通路１５では、ボー ル２１は段差やスケールの付着がなく滑らかで、かつ低摩擦の合成樹脂製の円筒 部材１７の通孔を通るから、ボールの転動は極めて円滑に安定している。また、 ボール戻り通路１５の貫通孔１６の直径は従来より遙かに大きいから、長さ直径 比が小さくなり、加工が極めて容易であり、ナット本体９の長さが長い高荷重， 高剛性用途のものも低コストで提供可能になった。

【００１８】 図６乃至図９に第２の実施例を示す。 この実施例は、ボールねじ系のボール循環路がチューブ循環式ではなく、ナッ ト本体９の両端部に取付けた循環部品であるエンドキャップ１０に設けた湾曲路 ３４と、ナット本体９の肉厚内に設けた軸方向のボール戻り通路２５とにより構 成されている点が、上記第１の実施例とは異なっている。

【００１９】 すなわち、ナット本体９の肉厚内には、直線案内系のボール戻り通路１５の他 に、更にねじ孔１１を取り囲むようにして４本の平行するボールねじ系のボール 戻り通路２５が円周等分に配設して形成されている。なお、この第２の実施例の ボールねじは４条の多条ねじであり、その各条毎にボール戻り通路２５が設けら れる。

【００２０】 上記ボール戻り通路２５は、ボールＢの直径より遙かに大きい径の貫通孔２６ を先ず穿設し、この貫通孔２６にボールＢの直径より僅かに大きい径の通孔を有 する合成樹脂製の円筒部材１７を圧入により挿入して形成されている。円筒部材 １７は、直線案内系のボール戻り通路１５の用いたもの（図３，図４）と同様で よい。或いは図７に示すように、その内径面に円周等分に配した軸方向に伸びる 複数条の溝２９を形成したものでもよい。この溝２９は、油，グリース等の潤滑 剤溜まりである。なお、直線案内系のボール戻り通路１５の円筒部材１７にも、 同様に潤滑剤溜まり溝２９を設けてよい。

【００２１】 このボールねじ系のボール戻り通路２５に対応して、エンドキャップ１０の方 には、ナット本体９との接合端面に、ねじ軸７のねじ孔１１を囲んで接線方向に 傾けた大径の半円状凹部３１が４個、円周等分に配して形成されている（図８参 照）。この半円状凹部３１の開口の中心位置には、開口に直交する小径の半円筒 状凹部３２が形成されており、その半円筒状凹部３２に半円筒状リターンガイド ３３（１個のみ図示）を嵌着して、ほぼ半ドーナツ状に湾曲路３４（図９）が形 成される。このボールねじ系の湾曲路３４は、ねじ軸７の４条のボールねじ溝に おける各ねじ溝７ｂと各ボール戻り通路２５とをそれぞれに連通させるものであ る。また、ねじ軸のねじ孔１１の内周面１１ａには、ねじ軸７の４条のボールね じ溝の各ねじ溝７ｂに対応させた４本の螺旋突起部３５が、各ボールねじ溝７ｂ に係合可能に前記湾曲路３４と交差して形成されている。これにより、ねじ軸の ボールねじ溝７ｂおよびこれに対向するナットのボールねじ溝１２とボール戻り 通路２５と湾曲路３４とからなるボールねじ系のボール無限循環路が、直線案内 系のボール無限循環路と同様に形成され、そのボール無限循環路内に多数のボー ルＢ（図９）が転動自在に装着されている。前記螺旋突起部３５はねじ軸のボー ルねじ溝７ｂの防塵シール部をなすと共に、ボールねじ溝７ｂにのぞむ端部がボ ールねじ溝７ｂ内のボールＢを掬い上げて湾曲路３４に滑らかに導くための掬い 上げ突部３６として形成されている。

【００２２】 この場合のボールねじ系のボールＢの方向転換は、エンドキャップ１０内に設 けた湾曲路３４により行われる。すなわち、ボールＢは、ナット８の進行に伴い 、ねじ軸とナットのボールねじ溝７ｂ，１２内を転動して一方のエンドキャップ １０に到達すると、図９に示すように螺旋突起部３５の端部の掬い上げ突部３６ の曲面に当たり、その曲面に導かれてエンドキャップ１０内の湾曲路３４に移り 、Ｕターンしてナット本体９内のボール戻り通路２５に入る。このボール戻り通 路２５内を転動して反対端のエンドキャップ１０に達すると湾曲路３４に移り逆 Ｕターンし、螺旋突起部３５の端部の掬い上げ突部３６の曲面に導かれてねじ軸 とナットのボールねじ溝７ｂ，１２内に戻る循環を繰り返す。

【００２３】 かくして、従来のボールねじ一体型直動案内ユニットにおいて必須とされたボ ールねじ系のボール循環チューブが不要となり、部品点数，組立工数が削減でき る。また、上記循環において、ボール戻り通路２５は円筒部材１７の通孔を通り 、しかも溝２９内からは潤滑剤が供給されるから、一層円滑なボール循環が実現 できる。

【００２４】 また、この実施例にあってはボールねじ系のボール循環経路をねじ軸７の周囲 に４系列配設することで、ねじ軸７を４条ねじとし、同一軸径の１条ねじの場合 に対し負荷容量を減らすことなく４倍に大リード化した。これによりナット８は 同一回転数で４倍の高速送りが可能である。また、同一送り速度での回転数が１ ／４となり、高精度位置決めが可能である。また、この実施例の螺旋突起部３５ はねじ軸７のボールねじ溝７ｂに嵌合するようにしたため、端部の掬い上げ突部 でボールＢを案内するのみでなく、ボールねじ系の防塵装置としても機能してい る。

【００２５】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案のボールねじ一体型直動案内ユニットは、ナット の肉厚内に、直線案内系のボール転動溝内のボールの戻り通路となる貫通孔と、 ボールねじ系のボールねじ溝内のボールの戻り通路となる貫通孔との少なくとも 一方をねじ軸に平行に設けるとともに、当該貫通孔内に円筒部材を挿入した構成 とした。これにより、ボールの安定した円滑な作動性が得られるとともに、長い ボールの戻り通路が容易に形成できるから、ナットの長さを長くすることが可能 となり、その結果、高荷重，高剛性の用途にも容易に対応できるという効果が得 られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す平面図である。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【図３】円筒部材の正面図である。

【図４】円筒部材の側面図である。

【図５】図２のV −V 線断面図である。

【図６】本考案の他の実施例のナットの、図１に対応さ
せた断面図である。

【図７】他の実施例の円筒部材の正面図である。

【図８】本考案の他の実施例のエンドキャップの分解斜
視図である。

【図９】図８のエンドキャップにおけるボールねじ系の
湾曲路とナット本体のボール転動溝及びボール戻り通路
との連結状態を説明する図である。

【符号の説明】

１ 案内レール ２ ボール転動溝（案内レールの） ７ ねじ軸 ７ｂ ボールねじ溝（ねじ軸の） ８ ナット １２ ボールねじ溝（ナットの） １４ ボール転動溝（ナットの） １５ ボール戻り通路（直線案内系の） １６ 貫通孔（直線案内系の） １７ 円筒部材 １８ 微小突起 ２１ ボール（直線案内系の） Ｂ ボール（ボールねじ系の） ２５ ボール戻り通路（ボールねじ系の） ２６ 貫通孔（ボールねじ系の） ２９ （潤滑溜まりの）溝

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 側面に軸方向のボール転動溝を有して延
   長された案内レールと、該案内レールに平行に配設され
   外面にボールねじ溝を有するねじ軸とを備え、該ねじ軸
   のボールねじ溝に対向するボールねじ溝を有するナット
   がそれら相対する両ボールねじ溝内を転動する多数のボ
   ールを介してねじ軸に螺合され、前記ナットは両側面に
   前記案内レールのボール転動溝に対向するボール転動溝
   を有し、それら相対する両ボール転動溝内に挿入された
   多数のボールの転動を介して軸方向に移動可能とされた
   ボールねじ一体型直動案内ユニットにおいて、 前記ナットの肉厚内に、前記ボール転動溝内のボールの
   戻り通路となる貫通孔と前記ボールねじ溝内のボールの
   戻り通路となる貫通孔との少なくとも一方を前記ねじ軸
   に平行に設けるとともに、当該貫通孔内に円筒部材を挿
   入したことを特徴とするボールねじ一体型直動案内ユニ
   ット。