JP2004162848A

JP2004162848A - ボールねじ

Info

Publication number: JP2004162848A
Application number: JP2002331134A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Yabe; 孝之矢部
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2002-11-14
Filing date: 2002-11-14
Publication date: 2004-06-10

Abstract

【課題】循環こまに生じる応力を軽減して損傷を軽減させると共に、耐久性を向上させることが可能になるボールねじを提供する。
【解決手段】循環こま４内部の、対向する二つのブロック部８ａ，８ｂ間と、該ブロック部８ａ，８ｂ間の、ボールナット２内部に形成された転動体戻し通路６に近い一方の開口部９ａから他方の開口部９ｂに至る途中までの間に設けられたタング部１０と、によって形成されている転動体循環路７のうち、前記他方の開口部９ｂから前記タング部１０までの間の前記ブロック部８ａ，８ｂ同士の間隔を、前記タング部１０から前記他方の開口部９ｂに向うに従って徐々に広がる形状に形成する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械や産業機械などに使用されるボールねじに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ボールを循環させる形式のボールねじとしては、外部循環式ボールねじと、内部循環式ボールねじとがある。外部循環式ボールねじは、ボールナットの外周に配置したボールチューブを用いて、ボールをボールナットの外部に導いて循環させる装置であるが、この装置はボールナットの外径が大きくなって構造がコンパクトにならないという欠点がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
これに対し、内部循環式ボールねじとして、ボールナットの内周面に循環こまを設け、この循環こまとボールナット内部の転動体戻し通路とによって、転動体がねじ軸のねじ溝のねじ山を乗り越えて循環するように案内する循環こま式ボールねじと称する装置が知られているが、この装置は、ボールナットの外径を小さく形成することが可能となるので、コンパクトな構造を得ることができるという利点を有する（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−９９２５６号公報（第３−４頁、第４図）
【特許文献２】
特開２０００−１８３６０号公報（第３−４頁、第４図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の内部循環式ボールねじは、作動の際に転動体が移動することによって生じる衝撃力が、転動体循環部の、特に循環こま内部に形成されている転動体循環路の内壁面に対して加わっている。
しかし、ボールねじの作動が高速ではなく、転動体の移動によって生じる衝撃力が小さい場合においては、問題なく使用することができていた。
【０００６】
しかしながら、ボールねじの作動が高速化するに従って、転動体が移動する際に生じる衝撃力が大きくなってきたため、これを無視できず、何らかの対策が必要になってきた。
本発明は、このような従来の技術が有する課題に着目してなされたものであって、ボールねじが作動する際に、転動体が転動体循環部に衝突することによって循環こまに生じる応力を軽減させることができると共に、高速回転で使用する場合においても充分に対応が可能なように耐久性の向上を図ることによって、部品の信頼性も向上させることが可能になるボールねじ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】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、ねじ溝を外周面に有するねじ軸と、当該ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有するボールナットと、これらねじ軸及びボールナットのねじ溝で形成された負荷軌道を転動する複数の転動体と、前記ボールナットに装着され、前記複数の転動体が前記負荷軌道を循環するように案内する循環こまとを備え、該循環こまは、前記負荷軌道とボールナット内に形成された転動体戻し通路とを連通させる転動体循環路を内部に有し、該転動体循環路は、対向した二つのブロック部間と、該ブロック部間の前記転動体戻し通路に近い一方の開口部から他方の開口部に至る途中までの間に設けられ、前記負荷軌道を転動する前記転動体を掬い上げるタング部と、によって形成されているボールねじにおいて、前記他方の開口部から前記タング部までの間の前記ブロック部同士の間隔を、前記タング部から前記他方の開口部に向うに従って徐々に広がる形状に形成したことを特徴としている。
【０００８】
また、上記目的を達成するために、請求項２記載の発明は、ねじ溝を外周面に有するねじ軸と、当該ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有するボールナットと、これらねじ軸及びボールナットのねじ溝で形成された負荷軌道を転動する複数の転動体と、前記ボールナットに装着され、前記複数の転動体が前記負荷軌道を循環するように案内する循環こまとを備え、該循環こまは、前記負荷軌道とボールナット内に形成された転動体戻し通路とを連通させる転動体循環路を内部に有し、該転動体循環路は、対向した二つのブロック部間と、該ブロック部間の前記転動体戻し通路に近い一方の開口部から他方の開口部に至る途中までの間に設けられ、前記負荷軌道を転動する前記転動体を掬い上げるタング部と、によって形成されているボールねじにおいて、前記二つのブロック部のうち、ボールナット外端面に近い側のブロック部の、前記他方の開口部から前記タング部までの間の部分のボールナット内周面と対向する面に、ボールナット内周面に形成された凹部と嵌合する突起を設けたことを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のボールねじに関わる実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態におけるボールねじを軸方向から見た説明図であり、このボールねじは、ねじ軸１と、ボールナット２と、ねじ軸１及びボールナット２間で転動する多数の転動体３と、該ボールナット２の端面に嵌合された循環こま４とを備えており、ねじ軸１の外周部には螺旋状のねじ溝１ａが形成されている。
【００１０】
また、前記ボールナット２の内周面には、ねじ軸１のねじ溝１ａに対向した螺旋状のねじ溝２ａが形成され、該ねじ軸１のねじ溝１ａとボールナット２のねじ溝２ａによって負荷軌道５が形成されている。そして、ボールナット２は該負荷軌道５に装填された多数の転動体３を介してねじ軸１に嵌合している。
そして、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図のうち、循環こま４およびその周辺拡大図である図２に示すように、循環こま４はその内部に、前記負荷軌道５より転動体３を掬い上げて、ボールナット２の内部に軸方向に貫通して形成された転動体戻し通路６へと案内する転動体循環路７を有しており、該転動体循環路７は、対向する二つのブロック部８ａ，８ｂのそれぞれの内壁面９ａ，９ｂと、該ブロック部８ａ，８ｂ間の、前記転動体戻し通路６に近い一方の開口部１０ａから他方の開口部１０ｂに至る途中までの間に設けられ、縁部分１１ａと走行面１１ｂとからなるタング部１１と、によって形成されている。
【００１１】
なお、前記循環こま４は、対向する二つのブロック部８ａ，８ｂ間にタング部１１を挟んで一体に形成された構造になっており、該ブロック部８ａのボールナット２の内周面と対向する面に設けられた突起部１２ａを、ボールナット２の内周面に設けられた凹部と嵌合させることによって、ボールナット２へ固定されている。
【００１２】
ここで、ボールナット２がねじ軸１に案内されて軸方向に移動すると、負荷軌道５に装填された転動体３は、開口部１０ｂより循環こま４内部の転動体循環路７に入り、ブロック部８ａ，８ｂ間を転動しつつ、タング部１１の縁部分１１ａによって該負荷軌道５から走行面１１ｂへ掬い上げられ、ボールナット２内の転動体戻し通路６へと移動する。その後、該転動体３は前記循環こま４と同形の、図外の循環こまを経由して、再び負荷軌道５に入ることによって上述した経路を循環する。
【００１３】
前記転動体３は上述の循環過程において転動体循環路７に入る際に、内壁面９ｂのうち、開口部１０ｂから縁部分１１ａまでの間の部分に衝突し、その衝突点に対して、ボールナット２外端方向への衝撃力を加える。
さらに、前記衝撃力によってブロック部８ｂには、該ブロック部８ｂと縁部分１１ａとの接点１４を支点にした曲げモーメントＭが生じ、該接点１４には前記曲げモーメントＭによる曲げ応力が加わる。
【００１４】
また、転動体３の衝突点が、前記内壁面９ｂのうち、開口部１０ｂから縁部分１１ａまでの間の部分の中でも、開口部１０ｂに近い位置であるほど、接点１４を支点にしてブロック部８ｂに生じる曲げモーメントＭが大きくなるために、該接点１４に加わる曲げ応力も増大してしまう。
そこで、本発明の第一の実施形態では図２から図４に示すように、循環こま４内部の転動体循環路７の、開口部１０ｂから縁部分１１ａまでの間の、ブロック部８ａ，８ｂ同士の間隔を、該開口部１０ｂに向うに従って徐々に広がる形状に形成している。
【００１５】
以下に、本発明の第一の実施形態によって生じる作用および効果を、循環こま４の要部拡大図である図４を用いて説明する。
なお、図４中に破線で示した内壁面１５ａ，１５ｂは、従来の循環こま４の内壁面であり、同じく破線で示した転動体３ａは、前記内壁面１５ｂのうち、開口部１０ｂから縁部分１１ａまでの間の部分に、転動体３ａが衝突した状態を示したものであり、該転動体３ａの衝突した位置を、衝突点１３ｂと示す。
【００１６】
本実施形態では上述のように、開口部１０ｂから縁部分１１ａまでの間の、ブロック部８ａ，８ｂ同士の間隔を、該開口部１０ｂに向うに従って徐々に広がる形状に形成することにより、従来の内壁面１５ａ，１５ｂ間と比較して間隔の広い内壁面９ａ，９ｂ間を形成し、従来の循環こま４において、転動体３ａが内壁面１５ｂに衝突していた衝突点１３ｂの位置を、より接点１４に近い位置である衝突点１３ａへと変化させる。
【００１７】
従って、転動体３が衝突点１３ａに加えるボールナット２外端方向への衝撃力Ｆによって接点１４に生じる曲げ応力は、従来の循環こま４において、転動体３ａが衝突点１３ｂに加える衝撃力Ｆによって接点１４に生じる曲げ応力と比較して減少するため、循環こま４の、特にブロック部８ｂの耐久性を向上させることが可能となり、よって、部品の信頼性を向上させることも可能になる。
【００１８】
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。
図５及び図６は、本発明の第二の実施形態を示す図であり、図５は図２と同様に、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図のうち、循環こま４およびその周辺拡大図であり、図６は図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。また、図１から図４に示したものと同一部分には同一符号を付し、その部分の詳細な説明は省略する。
【００１９】
すなわち、本発明の第二の実施形態では、図５および図６に示すように、前記ブロック部８ｂのボールナット２の内周面と対向する面のうち、開口部１０ｂから縁部分１１ａまでの間の部分に、突起部１２ｂを設け、さらに、ボールナット２の内周面に該突起部１２ｂと嵌合させるための凹部を形成し、ブロック部８ｂをボールナット２の内周面へ固定する。
【００２０】
なお、本実施形態では、第一の実施形態とは異なり、循環こま４内部の転動体循環路７の、開口部１０ｂから縁部分１１ａまでの間の、ブロック部８ａ，８ｂ同士の間隔を等間隔に形成している。
このように、ブロック部８ｂとボールナット２を、前記突起部１２ｂとボールナット２の内周面の凹部を嵌合させて固定することによって、転動体３の衝突によってブロック部８ｂがボールナット２の外端方向へ移動してしまうことを防ぐことができるために、接点１４を支点にした曲げモーメントＭの発生を防止することが可能となる。
【００２１】
そのため、転動体３が移動する際に循環こま４内部に加わる、ボールナット２の外端方向への衝撃力Ｆは、ブロック部８ｂへ対しての圧縮応力となり、また、該圧縮応力もブロック部８ｂが突起部１２ｂによってボールナット２の内周面に固定されていることによって減少するため、循環こま４の、特にブロック部８ｂの耐久性を向上させることが可能となり、よって、部品の信頼性を向上させることも可能になる。
【００２２】
なお、本発明の第二の実施形態では図５および図６に示されるように、突起部１２ｂはブロック部８ｂの開口部１０ｂから縁部分１１ａまでの間の、ボールナット２内周面と対向する面の一箇所にのみ設けたが、これに限定されるものではなく、当該面の複数箇所に設けることによっても、循環こま４に生じる応力を減少させることができるために、循環こま４の、特にブロック部８ｂの耐久性を向上させることが可能となり、よって、部品の信頼性を向上させることも可能になる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のボールねじによれば、ボール循環部材の耐久性が向上するために、作動の高速化に対応することが可能になり、また、部品の長寿命化および、信頼性の向上が可能になるという効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るボールねじの説明図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面のうち、循環こまおよびその周辺拡大図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図２の要部拡大図である。
【図５】本発明の第二の実施形態である循環こまおよびその周辺拡大図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【符号の説明】
１ねじ軸
２ボールナット
３転動体
４循環こま
５負荷軌道
６転動体戻し通路
７転動体循環路
８ブロック部材
９内壁面
１０開口部
１１タング部
１２突起部
１３転動体衝突点
１４接点
１５内壁面
Ｍ曲げモーメント
Ｆ衝撃力

Claims

ねじ溝を外周面に有するねじ軸と、当該ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有するボールナットと、これらねじ軸及びボールナットのねじ溝で形成された負荷軌道を転動する複数の転動体と、前記ボールナットに装着され、前記複数の転動体が前記負荷軌道を循環するように案内する循環こまとを備え、
該循環こまは、前記負荷軌道とボールナット内に形成された転動体戻し通路とを連通させる転動体循環路を内部に有し、該転動体循環路は、対向した二つのブロック部間と、該ブロック部間の前記転動体戻し通路に近い一方の開口部から他方の開口部に至る途中までの間に設けられ、前記負荷軌道を転動する前記転動体を掬い上げるタング部と、によって形成されているボールねじにおいて、
前記他方の開口部から前記タング部までの間の前記ブロック部同士の間隔を、前記タング部から前記他方の開口部に向うに従って徐々に広がる形状に形成したことを特徴とするボールねじ。
ねじ溝を外周面に有するねじ軸と、当該ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有するボールナットと、これらねじ軸及びボールナットのねじ溝で形成された負荷軌道を転動する複数の転動体と、前記ボールナットに装着され、前記複数の転動体が前記負荷軌道を循環するように案内する循環こまとを備え、
該循環こまは、前記負荷軌道とボールナット内に形成された転動体戻し通路とを連通させる転動体循環路を内部に有し、該転動体循環路は、対向した二つのブロック部間と、該ブロック部間の前記転動体戻し通路に近い一方の開口部から他方の開口部に至る途中までの間に設けられ、前記負荷軌道を転動する前記転動体を掬い上げるタング部と、によって形成されているボールねじにおいて、
前記二つのブロック部のうち、ボールナット外端面に近い側のブロック部の、前記他方の開口部から前記タング部までの間の部分のボールナット内周面と対向する面に、ボールナット内周面に形成された凹部と嵌合する突起を設けたことを特徴とするボールねじ。