JPH05340460A - ボールねじ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】従来のボールねじに予圧を付与する際の問題点
に鑑み、製造が容易であり、且つ、精度的にも優れたボ
ールねじを提供する。 【構成】所定のリードで螺旋状に形成されたボール転走
溝11を有するねじ軸1と、上記ボール転走溝11と同一の
リードで螺旋状に形成された第1の負荷ボール溝21及び
第2の負荷ボール溝22を内周面に有し、かつ、これら第1
の負荷ボール溝21と第2の負荷ボール溝22との間の距離
が上記ボール転走溝11のリードLの整数倍より大きくあ
るいは小さく設定され、また、第1の負荷ボール溝21と
第2の負荷ボール溝22との間の位置には軸方向に沿って
変位する弾性部3が設けられたボールナット2と、上記ね
じ軸1のボール転走溝11とボールナット2の第1及び第2の
負荷ボール溝21,22との間に挟み込まれて転動する多数
のボール4から構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種産業用機械に用い
られ、直線運動と回転運動とを相互に変換するボールね
じに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のボールねじは、所定のリ
ードで螺旋状に形成されたのボール転走溝を有するねじ
軸と、上記ボール転走溝と同一のリードで螺旋状に形成
された負荷ボール溝及びこの負荷転走溝の一端から他端
へボールが循環するボールリターン通路を備えたボール
ナットとから構成されており、例えば、ねじ軸あるいは
ボールナットのいずれか一方に回転運動を与えることに
より、他方から直線運動を導き出すことができる。

【０００３】そして、その使用に当たっては、軸方向隙
間を無くすと共に軸方向荷重に対する剛性を高めてバッ
クラッシュを排除し、直線運動の送り精度を高めるとい
う観点から、ボールナットに予圧を付与するのが一般的
である。

【０００４】代表的なボールねじの予圧方式としては、
2個のボールナットを使用してこれらの間に引張力や圧
縮力を作用させながら予圧を付与する所謂ダブルナット
式があり、詳細には一対のボールナット間に予圧量に応
じた厚さの間座を挿入する定位置予圧方式や、一対のボ
ールナットの間に挟み込んだバネの弾性力を利用して予
圧を付与する定圧予圧方式がある。

【０００５】しかし、前者の定位置予圧方式にあって
は、2個のボールナットが間座を介して強固に固定され
るため、ねじ軸のリードや軸径に誤差が含まれていると
ボールの弾性変形量が不均一となり予圧量がバラつくの
で、ボールナットに回転トルクむらが発生するといった
不都合が生じる。後者の定圧予圧方式にあっては、バネ
の作用によりボールの弾性変形量は常に一定となるので
そのような不都合は生じないが、剛性の低下は避け難
く、また、適正な予圧量を得るためのバネの組み付けが
難しいといった不都合を生じる。また、両者とも、一対
のボールナット間に相対的な回転運動が生じた場合には
適正な予圧が付与されないので、これらを非回転に連結
することが要求され、部品点数や組立工数が増加すると
いった問題点を有しているほか、2個のボールナットの
同軸度が正確に一致していない場合には円滑な回転運動
を得られないといった問題点も有している。

【０００６】そこで、1個のボールナットで予圧を付与
する方式として所謂オフセット予圧方式が提案されてい
る。具体的には、ボールナットに形成された螺旋条負荷
ボール溝の特定の箇所に対し予圧量に応じて増減したリ
ードを与え、上記定位置予圧方式と同様なボール接触構
造を得るものである。この方式によれば、1個のボール
ナットで予圧が付与されるため、上述のダブルナット式
に比べてナット全長が短くなり軽量化及びコンバクト化
を図れるほか、組立手間を省けるといった利点も生じ
る。

【０００７】しかし、このオフセット予圧方式において
も、定位置予圧方式と同様に、ねじ軸のリードや軸径に
加工誤差が存在するとボールナットに回転トルクむらが
発生し、また、径方向の隙間が軸方向の隙間となって現
れるので送り精度が損なわれるといった問題点を有して
いる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の予圧
方式は、ボールねじの製造あるいはその運動精度に関す
る問題点を抱えており、これらボールねじのユーザー及
び製造メーカーの全てを満足させ得るものではなかっ
た。

【０００９】本発明はこのような問題点に鑑みなされた
ものであり、その目的とするところは、製造が容易であ
ると共に、且つ、精度的にも優れたボールねじを提供す
ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するめた
めに、本発明のボールねじは、所定のリードで螺旋状に
形成されたボール転走溝を有するねじ軸と、上記ボール
転走溝と同一のリードで螺旋状に形成された第1の負荷
ボール溝及び第2の負荷ボール溝を内周面に有し、か
つ、これら第1の負荷ボール溝と第2の負荷ボール溝との
間の距離が上記ボール転走溝のリードの整数倍より大き
くあるいは小さく設定され、また、第1の負荷ボール溝
と第2の負荷ボール溝との間の位置には軸方向に沿って
変位する弾性部が設けられたボールナットと、上記ねじ
軸のボール転走溝とボールナットの第1及び第2の負荷ボ
ール溝との間に挟み込まれて転動する多数のボールから
なることを特徴とするものである。

【００１１】

【作用】上記技術的手段によれば、ボールナットの内周
面に形成した第1の負荷ボール溝と第2の負荷ボール溝と
の間の距離が上記ボール転走溝のリードの整数倍より大
きくあるいは小さく設定されているので、オフセット予
圧方式と同様なボール接触構造となりボールナットに予
圧が付与される。一方、第1の負荷ボール溝と第2の負荷
ボール溝との間の位置には軸方向に沿って変位する弾性
部を設けたので、この弾性部がねじ軸のリード誤差や軸
径の誤差による過度の予圧を吸収するように作用する。
従って、ボールナットには常に略一定の予圧が付与され
ることとなり、その運動精度が向上する。また、1個の
ボールナットに第1及び第2の負荷ボール溝が形成されて
予圧が付与されるので、ダブルナット式のような面倒な
組立の手間がなく、生産性に優れたものとなる。

【００１２】

【実施例】以下、添付図面に基づいて本発明のボールね
じを詳細に説明する。本発明の第一実施例は、図1乃至
図4に示すように、外周面に螺旋状のボール転走溝11が
所定のリードLで刻設されたねじ軸1と、軸方向の略中央
部に屈曲形状の弾性部3が形成され上記ねじ軸1の回転に
伴いその周囲を直線運動するボールナット2と、これら
ボールナット2とねじ軸1との間に挟み込まれて荷重を負
荷する複数のボール4とから構成されている。

【００１３】図2に示すように、上記ボールナット2は第
1の負荷ボール溝21が内周面に形成された第1ナット部2a
と第2の負荷ボール溝22が内周面に形成された第2ナット
部2bとを有し、これら第1ナット部2aと第2ナット部2bと
が上記弾性部3によって一体的に連結された構造となっ
ている。また、第1及び第2ナット部2a,2bの夫々には円
周方向に当間隔で3個のデフレクター5が嵌め込まれてお
り、負荷ボール溝21,22を転走してきたボール4はこのテ
フレクター5の戻し溝を通って一巻き前の負荷ボール溝2
1,22に戻され、同一の転走経路を無限循環するようにな
っている。従って、各ナット部2a,2bは夫々に無限循環
する3条のボール列を具備したものとなっている。尚、
図中符号23は、ボールナット2の軸方向端部から中空部
内に塵等の異物が侵入するのを防止するシール部材、符
号24は非取付部(図示せず)へ螺合するボルト(図示せず)
が貫通する取付孔である。

【００１４】次に、第1ナット部2aと第2ナット部2bとを
連結している上記弾性部3に関してであるが、この弾性
部3は負荷ボール溝21,22の研削加工が終了した後に以下
の手順で形成される。 ボールナット2の内周面に溝31を旋削形成する。 ボールナット2全体に浸炭焼入れをする。但し、弾
性部3の外周面側には防炭処理を施しておく。 防炭処理を剥がしてボールナット2の外周面に溝32,
33を旋削形成する。 このように1つの円筒状部材を旋削して弾性部を形成す
ることの利点としては、上記手順において溝32,33の
旋削量及び角度を任意に設定でき、弾性部のバネ常数を
容易に調整することが可能な点と、第1ナット部2aと第2
ナット部2bとの同軸度が弾性部の形成前後で変化しない
点が挙げられる。また、衝撃荷重の作用時にボールナッ
トの割れる危険性を防止できるという点で好ましい。

【００１５】本実施例においてボールナット2に予圧が
付与されるのは以下の構成による。図4に示すように、
第1及び第2の負荷ボール溝21,22のリードはねじ軸1に刻
設されたボール転走溝11のリードLと同一であるが、弾
性部3を介した第1の負荷ボール溝21と第2の負荷ボール
溝22との間隔は、リードLの整数n倍よりαだけ小さく設
定されている(nL-α)。従って、ボールナット2をねじ軸
1に組込むと、ボールナット2に何ら外力が作用していな
い状態においても、第1の負荷ボール溝21を転走するボ
ール4と第2の負荷ボール溝22を転走するボール4には夫
々弾性部3の方向へ引っ張る荷重が作用するので、ボー
ルナット2にはαの値に応じた大きさの予圧が付与され
る。尚、この実施例では第1の負荷ボール溝21と第2の負
荷ボール溝22との間隔をnL-αとしたが、リードLの整数
n倍よりαだけ大きくすなわちnL+αとしても差し支えな
い。その場合は、第1の負荷ボール溝21を転走するボー4
ルと第2の負荷ボール溝22を転走するボール4に対して夫
々軸端方向へ圧縮する荷重が作用し、やはりボールナッ
ト2にはαの値に応じた大きさの予圧が付与される。

【００１６】そして、このように構成され予圧が付与さ
れる本実施例のボールナット2は、第1ナット部2aの外周
面に突設された鍔状のフランジ部6を介してテーブル等
の非取付部にボルトで固定され使用されるのであるが、
このとき上記弾性部3は以下のように機能する。すなわ
ち、ねじ軸1のリード誤差や軸径の誤差によってボール4
と負荷転走溝21,22との間に隙間が発生したりボール4に
過度の圧縮力が作用した場合には、この弾性部3が伸縮
して上記隙間を吸収しあるいは上記圧縮力を緩和するよ
うに働くのである。また、その一方では、弾性部3の弾
性力に応じてボールナット2に予圧が付与されるので、
そのバネ常数に応じた予圧量をボールナット2に付与す
る働きもある。

【００１７】従って、本実施例のボールねじにあって
は、ねじ軸1にリード誤差や軸径の誤差が存在する場合
にも弾性部3の働きによって常に略一定の予圧がボール
ナット2に付与され、安定した運動精度が発揮されるの
である。

【００１８】図5の(A)及び(B)は弾性部3の他の形状を示
すものである。すなわち、図5(A)にあってはボールナッ
ト2の内周面側に2条の溝34,35を形成する一方で外周面
側に溝36を形成し、図5(B)にあっては内周面及び外周面
の双方に溝37,38を形成している。従って、この第一実
施例においては、ボールナット2の内周面及び外周面に
対して交互に円周方向に沿った溝を旋削して屈曲形状の
弾性部3を形成するのであれば、その形状に関係無く同
様な効果を得ることが可能であると言える。

【００１９】図6は本発明の第二実施例を示す側面図で
ある。この実施例においては、ボールナット1の半径方
向に沿った複数のスリット39,40をその外周面に刻設し
て弾性部3を形成している。このように形成した弾性部3
も第一実施例と同様に機能することは勿論であり、隣接
するスリット39,40の間隔を変えることにより弾性部3の
バネ常数を自在に調整できることは言うまでもない。ま
た、この実施例にあってはスリット39,40を利用してボ
ールナットの内部に給油することが容易に可能である。

【００２０】図7は本発明の第三実施例を示すものであ
る。この実施例では、第1ナット部2aを成す円筒材料7と
第2ナット部を成す円筒材料8との間に2枚の皿バネ9を挟
み込み、これらをプロジェクション溶接にて一体化した
後、これに第1の負荷ボール溝21及び第2の負荷ボール溝
22等を形成してボールナット2を成している。すなわ
ち、この実施例においては2個の円筒部材7,8を連結する
皿バネ9が弾性部3として機能するのである。そして、こ
のように形成した弾性部3も第一実施例と同様に機能
し、且つ、皿バネ9の弾性力を変更することにより弾性
部3のバネ常数を自在に調整できることは勿論である。

【００２１】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明のボー
ルねじによれば、ボールナットの内周面に形成した第1
の負荷ボール溝と第2の負荷ボール溝との間の距離を上
記ボール転走溝のリードの整数倍より大きくあるいは小
さく設定すると共に、第1の負荷ボール溝と第2の負荷ボ
ール溝との間の位置には軸方向に沿って変位する弾性部
を設けたので、ねじ軸のリード誤差や軸径の誤差をこの
弾性部で吸収しながらボールナットに予圧を付与するこ
とができ、ボールナットには常に略一定の予圧が付与さ
れ、安定した運動精度を発揮することが可能となる。ま
た、1個のボールナットで予圧が付与されるので、2個の
ボールナットを組み合せて予圧を付与するダブルナット
式のような面倒な調整や組立の手間がなく、生産性が著
しく向上する

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のボールねじの第一実施例を示す側面図
である。

【図２】図1のII-II線断面図である。

【図３】図1のA矢視図である。

【図４】第1実施例に係るボールナットの要部を示す拡
大断面図である。

【図５】第1実施例に係るボールナットの弾性部の変形
例を示す拡大断面図である。

【図６】本発明のボールねじの第二実施例を示す側面図
である。

【図７】本発明のボールねじの第三実施例を示す側面図
である。

【符号の説明】

1 ねじ軸 2 ボールナット 3 弾性部 4 ボール 11 ボール転走溝 21 第1の負荷ボール溝 22 第1の負荷ボール溝 L ボール転走溝リード

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定のリードで螺旋状に形成されたボー
   ル転走溝を有するねじ軸と、上記ボール転走溝と同一の
   リードで螺旋状に形成された第1の負荷ボール溝及び第2
   の負荷ボール溝を内周面に有し、かつ、これら第1の負
   荷ボール溝と第2の負荷ボール溝との間の距離が上記ボ
   ール転走溝のリードの整数倍より大きくあるいは小さく
   設定され、また、第1の負荷ボール溝と第2の負荷ボール
   溝との間の位置には軸方向に沿って変位する弾性部が設
   けられたボールナットと、上記ねじ軸のボール転走溝と
   ボールナットの第1及び第2の負荷ボール溝との間に挟み
   込まれて転動する多数のボールからなることを特徴とす
   るボールねじ。
2. 【請求項２】 ボールナットの外周面及び内周面に対し
   て円周方向に沿った溝を交互に刻設し、屈曲形状の弾性
   部を形成することを特徴とする請求項1記載のボールね
   じ。
3. 【請求項３】 ボールナットの半径方向に沿った複数の
   スリットをその外周面に刻設して弾性部を形成すること
   を特徴とする請求項1記載のボールねじ。