JPH0654953U - ボールねじ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ボール転動に伴うボールねじの磨耗を抑える
ことによりボールねじの寿命を延ばすとともに、騒音、
振動が抑えられて、静粛性が要求される環境下での使用
に最適なボールねじの提供を目的とする。 【構成】 ボール循環路７のうち特に大きなボールの衝
突音，振動の生じやすい部位である、ボールすくい上げ
部１１と湾曲部２２が吸振性に優れる材料からなるた
め、これらの部位におけるボール６の衝突音や振動は有
効に減少ないし減衰される。また、ボール循環面７ａが
自己潤滑材から形成されることから、ボール６がこのボ
ール循環面７ａに接触しながら循環されることによっ
て、ボール６の表面に潤滑剤が転写され、ボールの転動
が円滑となる。ボール自身や螺旋溝、さらにはボール循
環路の磨耗が有効に減少される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案はボールねじに関し、さらに詳細には、ボールが循環するタイプのも のにおいて、ボールの転動を円滑に行わせるとともに、ボール転動による騒音や 振動を抑える構造を備えたボールねじに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来のこの種のボールねじとしては、図１２に示すような構造のものがある。

【０００３】 このボールねじは、ねじ軸ａの外周面に螺旋溝ｂが形成されるとともに、この ねじ軸ａに外嵌されるナット体ｃの内周面に螺旋溝ｄが形成され、これら両螺旋 溝ｂ，ｄ間に複数のボールｅ，ｅ，…が回転自在に介装されてなる。また、ナッ ト体ｃの螺旋溝ｄにおけるボール転動部分の両端には、金属製のリターンチュー ブｆが連結されて、ボール循環路ｇが形成されている。ｈはリターンチューブｆ を固定するチューブ押えである。

【０００４】 そして、上記ねじ軸ａとナット体ｃとの相対的な回転運動により、ボールｅ， ｅ，…がその軌道である両螺旋溝ｂ，ｄに沿って移動しながら、ナット体ｃがね じ軸ａに対して軸方向へ相対的に移動する。また、ナット体ｃの螺旋溝ｄのボー ル転動部分において、その一端に到達したボールｅは上記ボール循環路ｇを介し て他端へ移動し循環されることとなる。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、このような構造では次のような問題点があり、その改良が要望 されていた。

【０００６】 (1) すなわち、ボールねじは、近年、事務用電子機器、医療機器あるいは自動製 図機などの機器にも広く使用されているが、これらの機器は静寂な環境下で使用 されることが多く、機器を構成する部品や装置の駆動にも静粛性が強く要求され ている。

【０００７】 ところが、上述したように、従来のボールねじにおいては、リターンチューブ ｆが金属製であるため、ボール循環経路内でのボールｅ，ｅ，…同士の衝突音、 あるいは、螺旋溝ｂ，ｄからリターンチューブｆのボールすくい上げ部ｉへ移る 際やリターンチューブｆの湾曲部ｊでの、ボールｅの衝突音や振動がボールねじ 外部へ伝わり、不快な騒音および振動源となっていた。

【０００８】 このような金属音や振動は、特に上記すくい上げ部ｉや湾曲部ｊでのものが大 きく、ボールねじの高速回転化によりこれがさらに増長されるという悪循環を生 じている。

【０００９】 (2) また、このように構成されるボールねじにおいては、一般にそのねじ軸ａ、 ナット体ｃおよびボールｅ，ｅ，…のそれぞれが鋼製とされており、このボール ねじを駆動させることによってボールｅ，ｅ，…同士が互いに衝突しながら、螺 旋溝ｂ，ｄおよびボール循環路ｇに接触しつつ移動し循環する。このため、この ボールｅ，ｅ，…の循環に伴ってボールねじの各部に磨耗を生じ、その結果、ボ ールねじの寿命が短くなる他、振動や位置精度不良等の問題をきたしていた。

【００１０】 これに関連して、上記のような構成のボールねじにあっては、外部から潤滑油 等の潤滑剤を供給してやる必要があり、かかる潤滑剤供給のための装置、あるい は手作業が必要となる。しかも、これらの装置を用いた場合にはボールねじの構 造が複雑かつ大型化するとともに製造コストが高くなる一方、手作業を行う場合 にはそれに伴う手間や人件費等の面で不利があった。

【００１１】 本考案は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであって、ボール転動に 伴うボールねじの磨耗を抑えることによりボールねじの寿命を延ばすとともに、 騒音、振動が抑えられて、静粛性が要求される環境下での使用に最適なボールね じの提供を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、本考案のボールねじは、ねじ軸の外周面に螺旋溝が 形成されるとともに、このねじ軸に外嵌されるナット体の内周面に螺旋溝が形成 され、これら両螺旋溝間に複数のボールが回転自在に介装されてなり、上記ナッ ト体の螺旋溝におけるボール転動部分の両端に、上記ボールを循環させるボール 循環路が連通され、このボール循環路が設けられるボール循環路形成部が、吸振 性に優れる材料からなるとともに、上記ボール循環路のボール循環面が自己潤滑 材から形成されていることを特徴する。

【００１３】

【作用】

ねじ軸とナット体との相対的な回転運動により、ボールはその軌道である螺旋 溝に沿って移動した後、その一端からボール循環路を介して他端へ戻って再循環 される。

【００１４】 この際、ボールの衝突音，振動の生じやすい部位、つまり、ボール循環路の設 けられるボール循環路形成部が吸振性に優れる材料からなる。このため、ボール 循環路におけるボールの衝突音や振動が有効に減少ないし減衰されて、その外部 への漏れが防止される。

【００１５】 また、ボール循環路の内周面が自己潤滑材から形成されていることから、ボー ルがこのボール循環路の内周面に接触しながら循環されることによって、ボール の表面に潤滑剤が転写されて、ボールの転動が円滑となり、ボール自身や螺旋溝 、さらにはボール循環路の磨耗が有効に減少される。

【００１６】

【実施例】

以下、本考案に係る実施例を図面に基づいて説明する。 実施例１

【００１７】 本考案に係るボールねじを図１および図２に示し、該ボールねじ１は、ねじ軸 ２の外周面に螺旋溝３が設けられる一方、このねじ軸２に外嵌されるナット体４ の内周面に螺旋溝５が設けられて、これら両螺旋溝３，５間に複数のボール６， ６，…が転動自在に介装されてなり、また、ナット体４の外周部にボール循環路 ７が形成されており、このボール循環路７を介して上記ボール６，６，…が循環 するようにされている。

【００１８】 上記ボール循環路７は、ナット体４の螺旋溝５におけるボール転動部分の両端 に連通されており、具体的には、その全長が一対の循環ブロック（ボール循環路 形成部）８，９により形成されている。

【００１９】 この一対の循環ブロック８，９は、それぞれ左右対称構造を有する合成樹脂製 の一体成形品で、合成樹脂材料としては、吸振性にすぐれる強化プラスチック等 が採用されるが、他の吸振性に富む新素材も利用可能である。

【００２０】 また、これらの循環ブロック８，９は、図２に示すように、その下面１０が、 平坦面とされるとともに、一対の脚部１１，１２が下方へ延びて設けられている 。これに関連して、ナット体４には嵌挿孔１３，１４が設けられており、これら 嵌挿孔１３，１４は、螺旋溝５におけるボール転動部分の両端位置に配置される とともに、上記螺旋溝５で形成される円弧に対して接線方向に延びて形成されて いる。

【００２１】 両循環ブロック８，９の相互接合面１５，１６には、それぞれ、半円断面を有 するボール循環溝１５ａ，１６ａが、上記両脚部１１，１２にわたって略Ｕ字形 状に形成されている。そして、両循環ブロック８，９がナット体４の装着部４ａ に装着された状態において、これらのボール循環溝１５ａ，１６ａが合体して、 上記ボール循環路７が形成される。

【００２２】 ボール循環路７は、その両端部が上記ナット体４の螺旋溝５に連続するボール すくい上げ部１７と、上記嵌挿孔１３，１４からボールすくい上げ部１７へ連続 する円弧状経路とされる湾曲部１８とから構成されていることから、ボール６， ６，…が円滑に循環する形状とされている。

【００２３】 また、このボール循環路７の内径面つまりボール循環面７ａは、自己潤滑材か ら形成されており、具体的には、図３(a) または図３(b) に示す方法で形成され ている。

【００２４】 すなわち、図３(a) に示す方法は、ボール循環路７が、上記ボール循環溝１５ ａ，１６ａの表面に自己潤滑材層１９が被膜形成されてなる。この場合、この自 己潤滑材層１９は薄膜状に形成されるが、この厚さはボールねじ１の回転数等の 使用条件により具体的に設定される。このため、自己潤滑材を無駄なく効率良く 使用することができる。

【００２５】 また、図３(b) に示す方法は、上記循環ブロック８，９の相互接合面１５，１ ６に嵌挿凹部２０，２１が凹設されるとともに、この嵌挿凹部２０，２１に上記 ボール循環溝１５ａ，１６ａを備えた自己潤滑性部材２２，２３が埋設されてな り、この場合には自己潤滑材を確実かつ均一な厚さに形成することができる。な おこれに関連して、循環ブロック８，９自体を、自己潤滑性を有するとともに、 吸振性を有する材料で形成することも可能である。

【００２６】 この自己潤滑材としては、例えば、ナイロン樹脂や二硫化モリブデン（ＭｏＳ ₂ ）、オイル含有材等が好適に採用されるが、他の自己潤滑性を有する新素材も 利用可能である。

【００２７】 なお、上記両循環ブロック８，９は、嵌挿孔１３，１４と脚部１１，１２との 嵌合により、ナット体４の装着部４ａに位置決めされ、この状態において、締付 けボルト２４，２４を締め付けることにより、両循環ブロック８，９がナット体 ４に取外し可能に締付け固定されている。

【００２８】 しかして、以上のように構成されたボールねじにおいて、ねじ軸２とナット体 ４との相対的な回転運動により、ボール６，６，…がその軌道である両螺旋溝３ ，５に沿って移動しながら、ナット体４はねじ軸２の軸線方向へ相対的に移動さ れることとなる。

【００２９】 なお、ナット体４の螺旋溝５におけるボール転動部分の一端へ移動したボール ６は、ボール循環路７を介して上記ボール転動部分の他端へ戻って、再びこのボ ール転動部分を循環されることになる。

【００３０】 この際、上記ボール循環路７のボール循環面７ａが自己潤滑性を有することか ら、ボール６，６，…がこのボール循環路７の内周面７ａに接触しながら循環す ることにより、ボール６，６，…の表面に潤滑剤が転写され、ボール６，６，… が円滑に循環される。

【００３１】 しかも、ボール循環路７を形成する循環ブロック８，９が吸振性に優れる合成 樹脂材料から形成されているため、ボール循環路７におけるボール６，６，…の 衝突音や振動は減少ないし減衰されるとともに、ボール６，６，…同士の衝突音 も循環ブロック９，１０の吸振効果により消音されることとなる。したがって、 これらが、不快な騒音および振動としてボールねじ外部へ伝わることはない。

【００３２】 また、上記ボール循環路７の湾曲部１８が円弧状経路であるため、ボール６， ６，…の循環が円滑に行われて、ボールねじの円滑な駆動が確保されるとともに 、ボール６，６，…の転動方向が変わる部分において無用な衝突音も生じず、こ の点でも騒音の発生が防止される。

【００３３】 さらに、本例のように、ボール循環路７を合成樹脂材料で形成することにより 、最適なボール６，６，…の流れを得るべく、ボール循環路７の形状を自由に設 定できる。

【００３４】 実施例２ 本例は図４ないし図７に示し、ボール循環路７の構造が改変されたものであっ て、具体的には、ヨーク部材２５と一対の循環ブロック２６，２７とから構成さ れている。

【００３５】 上記ヨーク部材２５はボール循環路７のボールすくい上げ部２８を形成するも ので、具体的には図６に示すような構造とされた合成樹脂製の一体成形品で、こ の合成樹脂材料としては、実施例１と同様、吸振性に優れる強化プラスチック等 が採用されるが、この他吸振性に富む新素材も利用可能である。

【００３６】 このヨーク部材２５は、ヨーク本体２９と取付けボルト部３０とからなり、そ の上面２９ａとボールすくい上げ部２８を形成する両端面が、それぞれ上記ナッ ト体４の螺旋溝５に一致する凸円弧断面と凹円弧断面を有する。これに関連して 、ナット体４の両端部分、つまり螺旋溝５におけるボール転動部分の両端には、 図５に示すように、上記螺旋溝５で形成される円弧に対して接線方向へ延びるボ ール軌道孔３１が形成されている。

【００３７】 そして、上記ナット体４の両端部分の螺旋溝５（図４のハッチング部分）にヨ ーク本体２９が嵌合された状態において、ヨーク本体２９の端面２８が上記ボー ル軌道孔３１の一部をなして、ボール６を螺旋溝３，５からボール循環路７へす くい上げるボールすくい上げ部２８が形成される。また、この状態において、上 記取付けボルト部３０は、ナット体４に設けられたボルト挿通孔３３に挿通され る。

【００３８】 なお、ヨーク部材２５は、上記のように全体が合成樹脂製とされるほか、図８ (a) ，(b) に示すように、金属製のヨーク本体２９の両端部分に合成樹脂製の端 面部２９ｂ，２９ｂが接着等により一体的に設けられてもよい。

【００３９】 一対の循環ブロック２６，２７は、それぞれ左右対称構造を有する合成樹脂製 の一体成形品で、この合成樹脂材料としては、上記ヨーク部材２５と同様、吸振 性に優れる強化プラスチック等が採用されるが、他の吸振性に富む新素材も利用 可能である。

【００４０】 これらの循環ブロック２６，２７は、図７に示すように、その上面３４がナッ ト体４の外周円筒面に連続する円筒面とされるとともに、その下面３５が平坦面 とされている。この下面３５には位置決め凹部３６が設けられており、これがナ ット体４の装着部４ａに設けられた位置決め凸部３７にキー嵌合するようにされ ている。

【００４１】 また、両循環ブロック２６，２７の相互接合面３８，３９には、それぞれ半円 断面を有するボール循環溝３８ａ，３９ａが形成されている。両循環ブロック２ ６，２７がナット体４の装着部４ａに装着された状態において、これらのボール 循環溝３８ａ，３９ａが合体してボール循環路７の湾曲部４０を形成し、その両 端が上記ナット体４のボール軌道孔３１に連続的に連通される。

【００４２】 上記湾曲部４０は、ボール軌道孔３１からボールすくい上げ部２８へ連続する 円弧状経路とされて、ボール６，６，…が円滑に循環する形状とされている。

【００４３】 なお、上記両循環ブロック２６，２７は、位置決め凹部３６と位置決め凸部３ ７とのキー嵌合によりナット体４の装着部４ａに位置決めされ、この状態におい て、その挿通孔に上記ヨーク部材２５の取付けボルト部３０がそれぞれ挿通され る。そして、これら取付けボルト部３０，３０に締付けナット４１，４１を締め 付けることにより、ヨーク部材２５，２５と循環ブロック２６，２７が、ナット 体４に取外し可能に共締めされている。

【００４４】 その他の構成および作用は実施例１と同様である。特に、ボール循環路７の内 径面つまりボール循環面７ａは、自己潤滑材から形成されており、具体的には、 図３(a) または図３(b) に示すように形成されている。

【００４５】 実施例３ 本例は図９および図１０に示し、ボール循環路７の構造がさらに改変されたも のであって、ボール循環路７が、単一の循環ブロック４２とナット体４との間に 形成されている。

【００４６】 上記循環ブロック４２は合成樹脂製の一体成形品で、この合成樹脂材料として は、実施例１および実施例２と同様、吸振性に優れる強化プラスチック等が採用 されるが、他の吸振性に富む新素材も利用可能である。

【００４７】 上記循環ブロック４２は、その下面（内周面）が平坦面とされるとともに、一 対の脚部４３，４４が下方へ延びて設けられている。これに関連して、ナット体 ４には嵌挿孔４５，４６が設けられており、これら嵌挿孔４５，４６は、螺旋溝 ５におけるボール転動部分の両端位置に配置されるとともに、上記螺旋溝５で形 成される円弧に対して接線方向へ延びて形成されている。

【００４８】 上記循環ブロック４２の下面には、半円断面を有するボール循環溝４７が形成 されている。これに関連して、上記ナット体４の平坦面からなる装着部４ｃには 、図１１に示すような断面形状を有するボール循環溝４８が、上記ボール循環溝 ４７に対応して形成されている。また、上記両脚部４３，４４には、ボールすく い上げ部を形成するボール循環孔４９が、上記ボール循環溝４７の両端に連続し てそれぞれ設けられている。

【００４９】 そして、循環ブロック４２がナット体４の装着部４ｃに装着された状態におい て、上記ボール循環溝４７，４８およびボール循環孔４９により上記ボール循環 路７が形成される。

【００５０】 つまり、図１０に示すように、循環ブロック４２のボール循環溝４７とナット 体４のボール循環溝４８とにより、ボール循環路７の直線部５０が形成され、上 記ボール循環孔４９，４９によりボールすくい上げ部が形成され、また、このボ ールすくい上げ部４９，４９と直線部５０との連続部が円弧状の湾曲部５１とさ れている。

【００５１】 なお、上記循環ブロック４２は、嵌挿孔４５，４６と脚部４３，４４との嵌合 により、ナット体４の装着部４ｃに位置決めされ、この状態において、締付けボ ルト５２，５２を締め付けることにより、ナット体４に取外し可能に締付け固定 されている。

【００５２】 その他の構成および作用は実施例１と同様である。特に、ボール循環路７の内 径面つまりボール循環面７ａは、自己潤滑材から形成されており、具体的には、 図３(a) または図３(b) に示すように形成されている。

【００５３】 本考案は上述した実施例に限定されることなく、種々設計変更可能であり、例 えば、ボール循環路７は、少なくとも両端部のボールすくい上げ部と湾曲部とが 吸振性に優れる材料により形成されている限りにおいて、また、ボール循環路７ のボール循環面７ａが自己潤滑材により形成されている限りにおいて、図示例以 外の構造とすることができる。

【００５４】

【考案の効果】

以上詳述したように、本考案によれば、ボール循環路が設けられるボール循環 路形成部が吸振性に優れる材料からなるため、ボール循環路におけるボールの衝 突音や振動は有効に減少ないし減衰され、これら衝突音や振動がボールねじ外部 へ漏れて、不快な騒音および振動を発生することはない。

【００５５】 したがって、近年のボールねじの高速回転化にもかかわらず、静寂な駆動が可 能であって、特に、静寂な環境下で使用される、事務用電子機器、医療機器ある いは自動製図機などの精密機器に最適な構造を提供することができる。

【００５６】 また、ボール循環路の内周面が自己潤滑材から形成されていることから、ボー ルねじの駆動時に、ボールの表面に潤滑材が転写されるため、ボールの転動が円 滑となり、ボールや螺旋溝、さらにはボール循環路の磨耗が有効に減少される。

【００５７】 さらに、従来のボールねじのように、潤滑剤を供給する装置や手作業を必要と しないため、ボールねじの構造を簡単かつコンパクトにすることができ、製造コ ストを安価に抑えることが可能となる。また、手作業による潤滑剤供給のような 手間や人件費等も不要となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例１に係るボールねじを示す正面
図である。

【図２】同ボールねじの循環経路全体を抽象的に示す断
面図で、ボール循環路が図１におけるII−II線に沿って
見た分割端面で示されている。

【図３】同ボールねじのボール循環路を構造を示す部分
拡大断面図である。

【図４】本考案の実施例２に係るボールねじを示す正面
図である。

【図５】同ボールねじの循環経路全体を抽象的に示す断
面図で、ボール循環路が図４におけるV −V 線に沿って
見た分割端面で示されている。

【図６】同ボールねじのボール循環路の両端すくい上げ
部を形成するヨーク部材を示す図であって、図６(a) は
正面図および図６(b) は底面図をそれぞれ示している。

【図７】同ボールねじのボール循環路を形成する分割循
環ブロックの一方を示す正面図である。

【図８】同ボールねじのヨーク部材の変形例を示す図で
あって、図５(a) は正面図および図５(b) は底面図をそ
れぞれ示している。

【図９】本考案の実施例３に係るボールねじを示す正面
図である。

【図１０】同ボールねじの循環経路全体を抽象的に示す
断面図で、ボール循環路が図９におけるＸ−Ｘ線に沿っ
て見た断面で示されている。

【図１１】同ボールねじのボール循環路の図１０におけ
るXI−XI線に沿った断面図である。

【図１２】従来のボールねじを示す図であって、図１１
(a) は正面図を示し、また図１１(b)は同ボールねじの
循環経路全体を抽象的に示す断面図で、ボール循環路が
図１１(a) におけるＢ−Ｂ線に沿った断面で示されてい
る。

【符号の説明】

１ ボールねじ ２ ねじ軸 ３ 螺旋溝 ４ ナット体 ５ 螺旋溝 ６ ボール ７ ボール循環路 ８，９ 循環ブロック（ボール循環路形成部） １１，１２ 脚部 １５，１６ 相互接合面 １５ａ，１６ａ ボール循環溝 １７ ボールすくい上げ部 １８ 湾曲部 １９ 自己潤滑材層 ２０，２１ 自己潤滑性部材の嵌挿凹部 ２２，２３ 自己潤滑性部材 ２５ ヨーク部材 ２６，２７ 循環ブロック ２８ ボールすくい上げ部 ３１ ボール軌道孔 ３８，３９ 相互接合面 ４０ 湾曲部 ４２ 循環ブロック ４３，４４ 脚部 ４７ ボール循環溝 ４８ ボール循環溝 ４９ ボール循環孔 ５０ 直線部 ５１ 湾曲部

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ねじ軸の外周面に螺旋溝が形成されると
   ともに、このねじ軸に外嵌されるナット体の内周面に螺
   旋溝が形成され、これら両螺旋溝間に複数のボールが回
   転自在に介装されてなり、 上記ナット体の螺旋溝におけるボール転動部分の両端
   に、上記ボールを循環させるボール循環路が連通され、 このボール循環路が設けられるボール循環路形成部が、
   吸振性に優れる材料からなるとともに、上記ボール循環
   路のボール循環面が自己潤滑材から形成されていること
   を特徴するボールねじ。
2. 【請求項２】 上記ボール循環路の内周面に自己潤滑材
   が被膜形成されて、上記ボール循環面とされている請求
   項１に記載のボールねじ。
3. 【請求項３】 上記ボール循環路形成部に、自己潤滑性
   部材が埋設され、この自己潤滑性部材に上記ボール循環
   路が形成されている請求項１に記載のボールねじ。