ボールねじ
【課題】高速回転用途に好適なボールねじを提供する。
【解決手段】負荷転動路１０内にセラミックによって形成したセラミックボール１２を装填し、ナット４が備える循環部材１６を樹脂材料によって形成し、循環部材１６が負荷転動路１０内を移動するセラミックボール１２をすくい上げる、又は負荷転動路１０内へセラミックボール１２を戻す方向を、負荷転動路１０内におけるセラミックボール１２の転動軌跡の循環部材１６における接線方向と一致又は略一致させ、隣り合うセラミックボール１２の間に、樹脂材料によって形成したスペーサボールを介装し、ナット４に、ナット側転動溝８の略半円形のナット側ボール転動部８ａと循環部材１６とを滑らかに連続する第一面取り部２８を設け、ねじ軸２に、ねじ軸側転動溝６の略半円形のねじ軸側ボール転動部６ａと外周面２ａとを滑らかに連続する第二面取り部３０を設ける。
【解決手段】負荷転動路１０内にセラミックによって形成したセラミックボール１２を装填し、ナット４が備える循環部材１６を樹脂材料によって形成し、循環部材１６が負荷転動路１０内を移動するセラミックボール１２をすくい上げる、又は負荷転動路１０内へセラミックボール１２を戻す方向を、負荷転動路１０内におけるセラミックボール１２の転動軌跡の循環部材１６における接線方向と一致又は略一致させ、隣り合うセラミックボール１２の間に、樹脂材料によって形成したスペーサボールを介装し、ナット４に、ナット側転動溝８の略半円形のナット側ボール転動部８ａと循環部材１６とを滑らかに連続する第一面取り部２８を設け、ねじ軸２に、ねじ軸側転動溝６の略半円形のねじ軸側ボール転動部６ａと外周面２ａとを滑らかに連続する第二面取り部３０を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業機械等に用いられるボールねじ、特に高速回転用途で用いられるボールねじに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、作業機械等に用いられるボールねじのうち、特に高速回転用途で用いられているボールねじとしては、例えば、特許文献１に記載されているようなものがある。このボールねじは、螺旋状のねじ軸側転動溝を外周面に有するねじ軸と、ねじ軸の外周側に配置されるとともに、ねじ軸側転動溝に対向するナット側転動溝を内周面に有するナットとを備えている。ねじ軸側転動溝とナット側転動溝との間に形成される負荷転動路内には、セラミックによって形成された複数のセラミックボールが転動自在に装填されており、隣り合うセラミックボール間には、樹脂材料によって形成されたスペーサボールが介装されている。
【０００３】
このようなボールねじを含め、従来のボールねじでは、負荷転動路内において複数のボールを循環させる循環方式として、例えば、特許文献２に記載されている循環方式や、特許文献３に記載されている循環方式が用いられている。
特許文献２に記載されている循環方式は、ナットのうちナット側転動溝の両端を形成する部分に、それぞれ、負荷転動路内を移動するボールをすくい上げて負荷転動路内へ戻す循環部材を取り付け、これらの循環部材同士を、ボールが通過するボール戻し路によって連結したものである。
【０００４】
特許文献３に記載されている循環方式は、ナットの外周側から、負荷転動路内を移動するボールをすくい上げて負荷転動路内へ戻す循環部材を挿入したものである。この循環部材は、負荷転動路内を移動するボールをすくい上げる、又は負荷転動路内へボールを戻すタング部と、タング部が負荷転動路内からすくい上げたボール、又はタング部が負荷転動路内へ戻すボールが通過するボール戻し路とを備えている。
【０００５】
これらのボールねじでは、負荷転動路内を移動するボールを、負荷転動路の螺旋軌道に沿ってすくい上げ、このすくい上げたボールを再び負荷転動路内へ戻しているため、循環部材は複雑な形状となる。そのため、循環部材を大量生産するためには、例えば、ポリアセタールやナイロン等、樹脂材料を用いた射出成形によって循環部材を製造することが、循環部材の製造コストを低減するために好適である。
【０００６】
また、特許文献４に記載されているボールねじのように、ねじ軸に、ねじ軸側転動溝の略半円形のねじ軸側ボール転動部とねじ軸の外周面とを滑らかに連続する面取り部を設けることにより、ボールねじの耐久性を向上させたものもある。
【特許文献１】特開２００４−８４８２６号公報（図１）
【特許文献２】特開２００３−２６９５６５号公報（図１２）
【特許文献３】特開２００４−１５６７６７号公報（図２）
【特許文献４】特許３３２５６７９号公報(図１)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献２及び特許文献３に記載されている循環方式のように、樹脂材料によって形成された循環部材を用いた転動体の循環方式では、ボールねじを高速回転用途で用いると、循環部材の早期損傷が発生して、ボールねじの寿命が短縮されてしまうおそれがある。これは、ボールねじの作動時に、循環部材にボールが繰り返し衝突することや、循環部材の湾曲部においてボールの転動方向を変化させる際に、ボールに発生する遠心力によって循環部材の内壁が損傷することに起因している。
【０００８】
この問題は、特許文献１に記載されているように、ボールをセラミックによって形成されたセラミックボールとすること、すなわち、ボールの質量を、ボールを鋼球とした場合と比較して軽くすることによって解決される。しかしながら、セラミックは鉄よりも脆性の高い材料であるため、循環部材の早期損傷を防止することが可能となっても、ボールの早期損傷が発生して、ボールねじの寿命が短縮されてしまうおそれがある。
【０００９】
セラミックボールの早期損傷を防止する方法としては、例えば、隣り合うセラミックボールの間に、樹脂材料で形成したスペーサを介装するとともに、ナット及び循環部材のうち少なくとも一方に、ナット側転動溝の略半円形のナット側ボール転動部と循環部材とを滑らかに連続する面取り部を設ける方法がある。しかしながら、この方法であっても、ボールねじを更なる高速回転条件下で用いると、セラミックボールに早期損傷が発生してしまい、ボールねじの寿命が短縮されてしまうおそれがある。
【００１０】
また、特許文献４に記載されているボールねじでは、ねじ軸に設けた面取り部に発生する早期損傷を防止することは可能であるが、セラミックボールの早期損傷を防止するためには不十分であり、セラミックボールに早期損傷が発生して、ボールねじの寿命が短縮されてしまうおそれがある。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、循環部材及びセラミックボールの早期損傷を防止することにより、長寿命化を可能とするとともに、高速回転用途に好適なボールねじを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明のうち、請求項１に記載した発明は、螺旋状のねじ軸側転動溝を外周面に有するねじ軸と、前記ねじ軸の外周側に配置されるとともに前記ねじ軸側転動溝に対向するナット側転動溝を内周面に有するナットと、前記両転動溝間に形成される負荷転動路内に転動自在に装填される複数のボールと、を備え、
前記ナットに、前記負荷転動路内を移動する前記ボールをすくい上げる又は負荷転動路内へボールを戻す循環部材と、前記循環部材が前記負荷転動路内からすくい上げた前記ボール又は負荷転動路内へ戻すボールが通過するボール戻し路と、を備えるボールねじにおいて、
前記ボールを、セラミックによって形成したセラミックボールとし、
前記循環部材を、樹脂材料によって形成し、
前記循環部材が前記負荷転動路内を移動する前記セラミックボールをすくい上げる又は負荷転動路内へセラミックボールを戻す方向を、前記負荷転動路内における前記セラミックボールの転動軌跡の前記循環部材における接線方向と一致又は略一致させ、
隣り合う前記セラミックボールの間に、樹脂材料によって形成したスペーサを介装し、
前記ナット及び循環部材のうち少なくとも一方に、前記ナット側転動溝の略半円形のナット側ボール転動部と前記循環部材とを滑らかに連続する第一面取り部を設け、
前記ねじ軸に、前記ねじ軸側転動溝の略半円形のねじ軸側ボール転動部と前記ねじ軸の外周面とを滑らかに連続する第二面取り部を設けたことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明によると、ボールねじが備えるねじ軸、ナット、循環部材及びスペーサによって、以下の（１）〜（５）の各効果を奏することが可能となるため、ボールねじの長寿命化が可能となるとともに、ボールねじの耐久性を向上させることが可能となる。
（１）負荷転動路内に転動自在に装填されるボールを、セラミックによって形成したセラミックボールとしたため、セラミックボール及び循環部材の早期損傷を防止することが可能となる。
（２）循環部材を樹脂材料によって形成したため、セラミックボールが循環部材に衝突した際に、セラミックボールによって循環部材に加わる衝撃力の面圧を減少させることが可能となり、セラミックボール及び循環部材の早期損傷を防止することが可能となる。
【００１３】
（３）循環部材が負荷転動路内を移動するセラミックボールをすくい上げる、又は負荷転動路内へセラミックボールを戻す方向を、負荷転動路内におけるセラミックボールの転動軌跡の循環部材における接線方向と一致又は略一致させることにより、セラミックボールが循環部材、ナット及びねじ軸に衝突した際に発生する衝撃力を減少させることが可能となる。その結果、セラミックボール、循環部材、ナット及びねじ軸の早期損傷を防止することが可能となる。
（４）隣り合うセラミックボールの間に、樹脂材料によって形成したスペーサを介装することにより、隣り合うセラミックボール同士の衝突を防止することが可能となり、セラミックボールの早期損傷を防止することが可能となる。
【００１４】
（５）ナット及び循環部材のうち少なくとも一方に、ナット側転動溝の略半円形のナット側ボール転動部と循環部材とを滑らかに連続する第一面取り部を設けたことにより、セラミックボールが循環部材及びナットに衝突した際に発生する衝撃力を減少させることが可能となる。その結果、セラミックボール、循環部材及びナットの早期損傷を防止することが可能となる。
（６）ねじ軸に、ねじ軸側転動溝の略半円形のねじ軸側ボール転動部とねじ軸の外周面とを滑らかに連続する第二面取り部を設けたことにより、セラミックボールがねじ軸に衝突した際に発生する衝撃力を減少させることが可能となる。その結果、セラミックボール及びねじ軸の早期損傷を防止することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ボールねじの長寿命化が可能となり、ボールねじの耐久性を向上させることが可能となるため、ボールねじを高速回転用途に好適なものとすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明の第一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
まず、図１から図５を参照して本実施形態の構成を説明する。
図１は本実施形態の一例であるボールねじの一部を破断した概略図、図２は図１の左側面図（ナットの端面側から見た図）、図３は循環部材を示す図で、（ｂ）は正面図、（ａ）は（ｂ）の左側面図、（ｃ）は（ｂ）の右側面図である。
【００１７】
図１及び図２に示すように、本実施形態のボールねじ１は、ねじ軸２と、ナット４とを備えている。
ねじ軸２は、螺旋状のねじ軸側転動溝６を外周面に有しており、モータ等の回転動力源（図示せず）に連結されている。
ナット４は、ねじ軸２の外周側に配置され、ねじ軸側転動溝６と対向するナット側転動溝８を内周面に有している。ねじ軸側転動溝６とナット側転動溝８との間に形成される負荷転動路１０内には、セラミックによって形成された複数のセラミックボール１２が、転動自在に装填されている。本実施形態では、セラミックボール１２を形成するセラミックとして、窒化珪素を用いる。隣り合うセラミックボール１２の間には、樹脂材料によって形成されたスペーサとして、セラミックボール１２よりも小径に形成されたスペーサボール（図示せず）が介装されている。本実施形態では、スペーサボールを形成する樹脂材料として、ポリアセタールを用いる。
【００１８】
そして、ねじ軸２（又はナット４）を回転させることにより、ナット４（又はねじ軸２）がセラミックボール１２の転動を介して、ねじ軸２の軸方向に沿って直線移動するようになっている。
ナット４の壁部には、軸方向に貫通するボール戻し路１４が穿設されており、ナット４の端面には、図３に示す循環部材１６が嵌合される切欠き１８が、ボール戻し路１４及び負荷転動路１０に連通して形成されている。
【００１９】
切欠き１８とボール戻し路１４との接合部には、切欠き１８とボール戻し路１４とを滑らかに連続する循環路面取り部（図示せず）が、手加工によって設けられている。循環路面取り部は、切欠き１８に循環部材１６が嵌合された状態で、ボール戻し路１４と循環部材１６とを滑らかに連続する形状に形成されている。なお、本実施形態の循環路面取り部は、手加工によって設けられているが、これに限定されるものではなく、循環路面取り部を、例えば、砥粒流動加工によって設けてもよい。
【００２０】
図３に示すように、循環部材１６は、負荷転動路１０内を移動するセラミックボール１２をすくい上げる、又は負荷転動路１０内へセラミックボール１２を戻すタング部２０と、ボール戻し路１４と負荷転動路１０との間を連通する湾曲状のボール循環溝２２とを備えている。すなわち、循環部材１６が負荷転動路１０内からすくい上げたセラミックボール１２、又は負荷転動路１０内へ戻すセラミックボール１２は、ボール戻し路１４内を通過する。そして、負荷転動路１０、循環部材１６及びボール戻し路１４によって、セラミックボール１２の無限循環通路が形成されている。
【００２１】
タング部２０が負荷転動路１０内を移動するセラミックボール１２をすくい上げる方向と、タング部２０が負荷転動路１０内へセラミックボール１２を戻す方向は、負荷転動路１０内におけるセラミックボール１２の転動軌跡のタング部２０における接線方向と、一致又は略一致となっている。
また、循環部材１６は、樹脂材料によって形成されている。本実施形態では、循環部材１６を形成する樹脂材料として、ポリアセタールを用いる。なお、本実施形態では、循環部材１６のナット４の端面側（図３（ｂ）の右側）に、ナット４の周方向に延びる帯状の固定片２４を設けると共に、図２に示すように、ナット４の端面に固定片２４に対応する凹部２６を設けている。そして、循環部材１６を切欠き１８に嵌合させると共に、循環部材１６に設けた固定片２４を凹部２６に嵌合させることにより、循環部材１６がナット４の端部に嵌合固定される。
【００２２】
なお、固定片２４を凹部２６に嵌合して固定する方法としては、単純な嵌合もあるが、これに限定されるものではなく、例えば、圧入、接着或いは圧入と接着の両方を採用することも可能である。また、循環部材１６に固定片２４を設けず、且つナット４の端面に凹部２６を設けずに、接着等によって、循環部材１６を切欠き１８に嵌合させてもよい。
また、例えば、特開２００５−２４０８７８号公報に記載されているように、循環部材１６を切欠き１８に嵌合させた後に、切欠き１８に嵌合した循環部材１６の露出部分上に固定部材（図示せず）を配置して、循環部材１６を固定部材とナット４とで挟持して、循環部材１６をナット４に固定してもよい。この場合、切り欠き１８の内面のうち側面に、固定部材の外縁部を挿入可能な溝部（図示せず）を形成し、この溝部に固定部材の外縁部が差し込むことにより、固定部材をナット４に固定するとともに、循環部材１６をナット４に固定する。
【００２３】
図４は、ナット側転動溝８と切欠き１８との境界付近の拡大図である。
図４に示すように、ナット４には、ナット側転動溝８の略半円形のナット側ボール転動部８ａと切欠き１８とを滑らかに連続する第一面取り部２８が、手加工によって設けられている。第一面取り部２８は、切欠き１８に循環部材１６が嵌合された状態で、ナット側ボール転動部８ａと循環部材１６とを滑らかに連続する形状に形成されている。なお、本実施形態の第一面取り部２８は、手加工によって設けられているが、これに限定されるものではなく、第一面取り部２８を、例えば、砥粒流動加工によって設けてもよい。
図５は、ねじ軸２の一部を拡大した断面図である。
図５に示すように、ねじ軸２には、ねじ軸側転動溝６の略半円形のねじ軸側ボール転動部６ａとねじ軸２の外周面２ａとを滑らかに連続する第二面取り部３０が、ねじ軸側ボール転動部６ａと同時加工によって設けられている。
【００２４】
次に、上記の構成を備えたボールねじの作用・効果等を説明する。
ボールねじ１を作動させる、すなわち、回転動力源を駆動させてねじ軸２を回転させると、ねじ軸２の回転に伴って、ナット４がねじ軸２の軸方向に沿って移動する。このとき、負荷転動路１０内に装填されているセラミックボール１２は、負荷転動路１０内を転動しながら移動し、一方の循環部材１６に備えられたタング部２０によってすくい上げられ、ボール戻し路１４の一方の端部からボール戻し路１４内に入る。ボール戻し路１４内に入ったセラミックボール１２は、ボール戻し路１４内を通過して、ボール戻し路１４の他方の端部へ移動し、他方の循環部材１６に備えられたタング部２０から負荷転動路１０内へ戻る循環を繰り返す。
【００２５】
このとき、隣り合うセラミックボール１２の間には、樹脂材料によって形成したスペーサボールが介装されているため、隣り合うセラミックボール１２同士の衝突を防止することが可能となる。その結果、セラミックボール１２の早期損傷を防止することが可能となるため、ボールねじ１の長寿命化が可能となる。
また、負荷転動路１０内からボール戻し路１４内へ入るセラミックボール１２は、タング部２０によってすくい上げられ、循環部材１６に衝突して、ボール戻し路１４内に入る。このとき、本実施形態のボールねじ１は、転動体としてセラミックボール１２を用いているため、転動体として鋼球を用いたボールねじと比較して、循環部材１６及びナット４にセラミックボール１２が衝突して生じる応力や、循環部材１６の湾曲部においてセラミックボール１２の転動方向を変化させる際に、セラミックボール１２に発生する遠心力によって循環部材１６に生じる早期損傷を防止することが可能となる。その結果、セラミックボール１２、循環部材１６及びナット４の長寿命化が可能となり、ボールねじ１の長寿命化が可能となる。
【００２６】
さらに、循環部材１６は、樹脂材料によって形成されているため、負荷転動路１０内からタング部２０によってすくい上げられたセラミックボール１２が、循環部材１６に衝突した際に、セラミックボール１２によって循環部材１６に加わる衝撃力の面圧を減少させることが可能となる。その結果、循環部材１６の早期損傷を防止することが可能となるため、セラミックボール１２及び循環部材１６の長寿命化が可能となり、ボールねじ１の長寿命化が可能となる。
【００２７】
また、ナット４には、切欠き１８に循環部材１６が嵌合された状態で、ナット側ボール転動部８ａと循環部材１６とを滑らかに連続する形状に形成された第一面取り部２８が設けられている。このため、セラミックボール１２が循環部材１６及びナット４に衝突した際に発生する衝撃力を減少させることが可能となり、セラミックボール１２、循環部材１６及びナット４の早期損傷を防止することが可能となるため、ボールねじ１の長寿命化が可能となる。
【００２８】
また、タング部２０が負荷転動路１０内からセラミックボール１２をすくい上げる方向は、負荷転動路１０内におけるセラミックボール１２の転動軌跡の、タング部２０における接線方向と一致又は略一致となっている。このため、負荷転動路１０内からタング部２０によってすくい上げられたセラミックボール１２が、循環部材１６及びナット４に衝突しても、セラミックボール１２が循環部材１６及びナット４に衝突した際に発生する衝撃力を減少させることが可能となる。その結果、セラミックボール１２、循環部材１６及びナット４の早期損傷を防止することが可能となるため、ボールねじ１の長寿命化が可能となる。
【００２９】
また、切欠き１８とボール戻し路１４との接合部には、切欠き１８に循環部材１６が嵌合された状態で、ボール戻し路１４と循環部材１６とを滑らかに連続する形状に形成された循環路面取り部が設けられている。このため、セラミックボール１２が循環部材１６から及びボール戻し路１４へ移動する際に、セラミックボール１２がナット４へ与える発生する衝撃力を減少させることが可能となり、セラミックボール１２及びナット４の早期損傷を防止することが可能となるため、ボールねじ１の長寿命化が可能となる。
【００３０】
また、タング部２０が負荷転動路１０内へセラミックボール１２を戻す方向は、負荷転動路１０内におけるセラミックボール１２の転動軌跡の、タング部２０における接線方向と一致又は略一致となっている。このため、タング部２０から負荷転動路１０内へ戻るセラミックボール１２が、ねじ軸２に衝突しても、セラミックボール１２がねじ軸２に衝突した際に発生する衝撃力を減少させることが可能となる。その結果、セラミックボール１２及びねじ軸２の早期損傷を防止することが可能となるため、ボールねじ１の長寿命化が可能となる。
【００３１】
また、ねじ軸２には、ねじ軸側転動溝６の略半円形のねじ軸側ボール転動部６ａとねじ軸２の外周面２ａとを滑らかに連続する第二面取り部３０が設けられている。このため、負荷転動路１０内へ戻るセラミックボール１２が、ねじ軸２に衝突した際に発生する衝撃力を減少させることが可能となり、セラミックボール１２及びねじ軸２の早期損傷を防止することが可能となるため、ボールねじ１の長寿命化が可能となる。
【００３２】
したがって、本実施形態のボールねじ１であれば、ボールねじ１の作動時に、セラミックボール１２、ねじ軸２、ナット４及び循環部材１６の早期損傷が発生することを防止することが可能となるため、ボールねじ１の長寿命化が可能となる。
また、本実施形態のボールねじ１であれば、ボールねじ１の作動時に、セラミックボール１２、ねじ軸２、ナット４及び循環部材１６の早期損傷を防止することが可能となり、セラミックボール１２、ねじ軸２、ナット４及び循環部材１６の耐久性を向上させることが可能となる。その結果、ボールねじ１を、高速回転用途に好適なものとすることが可能となる。
【００３３】
なお、本実施形態のボールねじ１では、セラミックボール１２を形成するセラミックとして、窒化珪素を用いたが、これに限定されるものではない。すなわち、セラミックボール１２を形成するセラミックとして、例えば、炭化珪素、ジルコニア、アルミナ等を用いてもよい。
また、本実施形態のボールねじ１では、循環部材１６を形成する樹脂材料として、ポリアセタールを用いたが、これに限定されるものではない。すなわち、循環部材１６を形成する樹脂材料として、例えば、ナイロン、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂等を用いてもよい。
【００３４】
さらに、本実施形態のボールねじ１では、スペーサボールを形成する樹脂材料として、ポリアセタールを用いたが、これに限定されるものではない。すなわち、スペーサボールを形成する樹脂材料として、循環部材１６と同様に、例えば、ナイロン、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂等を用いてもよい。
【００３５】
また、本実施形態のボールねじ１では、隣り合うセラミックボール１２の間に介装するスペーサとして、セラミックボール１２よりも小径に形成されたスペーサボールを用いたが、隣り合うセラミックボール１２の間に介装するスペーサは、これに限定されるものではない。すなわち、スペーサボールの代わりに、図６に示すような保持ピース３２を、隣り合うセラミックボール１２の間に介装してもよい。この保持ピース３２は、スペーサボールと同様に樹脂材料によって形成されており、円板状に形成されている。保持ピース３２の外径は、セラミックボール１２の外径よりも小さい。また、保持ピース３２のセラミックボール１２と対向する両平面部には、セラミックボール１２と摺動可能に接触するボール保持部３４ａ，３４ｂが、それぞれ設けられており、保持ピース３２には、ボール保持部３４ａ，３４ｂを連通する空隙部３６が設けられている。なお、図６は、保持ピース３２をセラミックボール１２の転動方向に沿って切断した断面図である。このように、保持ピース３２を、スペーサボールの代わりに隣り合うセラミックボール１２の間に介装したボールねじ１では、空隙部３６を潤滑剤溜まりとすることが可能となるため、ボールねじ１の作動性を向上させることが可能となる。
【００３６】
また、本実施形態のボールねじ１では、ナット４に、ナット側ボール転動部８ａと切欠き１８とを滑らかに連続する第一面取り部２８を設け、この第一面取り部２８を、切欠き１８に循環部材１６が嵌合された状態で、ナット側ボール転動部８ａと循環部材１６とを滑らかに連続する形状に形成したが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、第一面取り部２８を、ナット４及び切欠き１８に設けてもよく、切欠き１８のみに設けてもよい。また、第一面取り部２８を、循環部材１６に設けてもよい。要は、第一面取り部２８の形状が、切欠き１８に循環部材１６が嵌合された状態で、ナット側ボール転動部８ａと循環部材１６とを滑らかに連続する形状であればよい。
【００３７】
また、本実施形態のボールねじ１では、切欠き１８とボール戻し路１４との接合部に、切欠き１８に循環部材１６が嵌合された状態で、ボール戻し路１４と循環部材１６とを滑らかに連続する形状に形成された循環路面取り部を設けたが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、循環路面取り部を、切欠き１８のみに設けてもよく、ボール戻し路１４のみに設けてもよい。要は、循環路面取り部の形状が、切欠き１８に循環部材１６が嵌合された状態で、ボール戻し路１４と循環部材１６とを滑らかに連続する形状であればよい。
【００３８】
また、本実施形態のボールねじ１では、切欠き１８とボール戻し路１４との接合部に、切欠き１８に循環部材１６が嵌合された状態で、ボール戻し路１４と循環部材１６とを滑らかに連続する形状に形成された循環路面取り部を設けたが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、ボール循環溝２２のボール戻し路１４側の端部と、ボール戻し路１４のボール循環溝２２の端部が合致しており、ボール循環溝２２のボール戻し路１４との間に段差が形成されない場合等は、循環路面取り部を設けない構成としてもよい。
【００３９】
次に、本発明の第二実施形態について図面を参照しつつ説明する。
まず、図７から図９を参照して、本実施形態の構成について説明する。なお、上述した第一実施形態と同様の構成については、同一符号を付して説明する。
図７は本実施形態の一例であるボールねじの一部を破断した概略図、図８は図７の左側面図（ナットの端面側から見た図）、図９はサイドキャップを示す図である。
【００４０】
図７及び図８に示すように、本実施形態のボールねじ１は、ナット４の構成を除き、上述した第一実施形態のボールねじ１と同様の構成となっている。
本実施形態のボールねじ１が備えるナット４には、サイドキャップ３８が嵌合するキャップ嵌合部４０が設けられており、このキャップ嵌合部４０に、樹脂材料によって成形されたサイドキャップ３８が嵌合している。サイドキャップ３８を形成する樹脂材料としては、上述した第一実施形態の循環部材と同様に、ポリアセタールを用いる。
【００４１】
図９に示すように、サイドキャップ３８は、軸方向に沿った数箇所を湾曲して形成されており、全体として略Ｕ字状をなすボール転動路４２を有している。また、サイドキャップ３８は、ボール転動路４２の端部に設けられ、負荷転動路１０内からセラミックボール１２をすくい上げる、又は負荷転動路１０内へセラミックボール１２を戻すタング部２０と、タング部２０が負荷転動路１０内からすくい上げた、又は負荷転動路１０内へ戻すセラミックボール１２が通過するボール戻し路１４とを備えている。すなわち、サイドキャップ３８は、上述した第一実施形態における循環部材及びボール戻し路と同様の構成を有している。
【００４２】
サイドキャップ３８のうち、タング部２０のナット側転動溝８と対向する部分には、キャップ嵌合部４０にサイドキャップ３８が嵌合された状態で、ナット側ボール転動部８ａとサイドキャップ３８とを滑らかに連続する第一面取り部２８が設けられている。
タング部２０が負荷転動路１０内からセラミックボール１２をすくい上げる方向と、タング部２０が負荷転動路１０内へセラミックボール１２を戻す方向は、負荷転動路１０内におけるセラミックボール１２の転動軌跡の、タング部２０における接線方向と一致又は略一致となっている。
その他の構成は、上述した第一実施形態と同様である。
【００４３】
次に、上記の構成を備えたボールねじの作用・効果等を説明する。
ボールねじ１を作動させる、すなわち、回転動力源を駆動させてねじ軸２を回転させると、ねじ軸２の回転に伴って、ナット４がねじ軸２の軸方向に沿って移動する。このとき、負荷転動路１０内に装填されているセラミックボール１２は、負荷転動路１０内を転動しながら移動し、ボール転動路４２の一方の端部に設けられたタング部２０によってすくい上げられ、ボール戻し路１４の一方の端部からボール戻し路１４内に入る。ボール戻し路１４内に入ったセラミックボール１２は、ボール戻し路１４内を通過して、ボール戻し路１４の他方の端部へ移動し、ボール転動路４２の他方の端部に設けられたタング部２０から負荷転動路１０内へ戻る循環を繰り返す。
【００４４】
このとき、サイドキャップ３８は、樹脂材料によって形成されているため、負荷転動路１０内からボール戻し路１４内へ入るセラミックボール１２が、サイドキャップ３８に衝突した際に、セラミックボール１２によってサイドキャップ３８に加わる衝撃力の面圧を減少させることが可能となる。その結果、サイドキャップ３８の早期損傷を防止することが可能となるため、セラミックボール１２及びサイドキャップ３８の長寿命化が可能となり、ボールねじ１の長寿命化が可能となる。
【００４５】
また、サイドキャップ３８のうち、タング部２０のナット側転動溝８と対向する部分には、キャップ嵌合部４０にサイドキャップ３８が嵌合された状態で、ナット側ボール転動部８ａとサイドキャップ３８とを滑らかに連続する第一面取り部２８が設けられている。このため、セラミックボール１２がサイドキャップ３８に衝突した際に発生する衝撃力を減少させることが可能となり、セラミックボール１２及びサイドキャップ３８の早期損傷を防止することが可能となるため、ボールねじ１の長寿命化が可能となる。
【００４６】
さらに、タング部２０がセラミックボール１２をすくい上げる方向は、負荷転動路１０内におけるセラミックボール１２の転動軌跡の、タング部２０における接線方向と一致又は略一致となっている。このため、負荷転動路１０内からタング部２０によってすくい上げられたセラミックボール１２が、サイドキャップ３８に衝突しても、セラミックボール１２がサイドキャップ３８に衝突した際に発生する衝撃力を減少させることが可能となる。その結果、セラミックボール１２及びサイドキャップ３８の早期損傷を防止することが可能となるため、ボールねじ１の長寿命化が可能となる。
【００４７】
また、タング部２０が負荷転動路１０内へセラミックボール１２を戻す方向は、負荷転動路１０内におけるセラミックボール１２の転動軌跡の、タング部２０における接線方向と一致又は略一致となっている。このため、タング部２０から負荷転動路１０内へ戻るセラミックボール１２が、ねじ軸２に衝突しても、セラミックボール１２がねじ軸２に衝突した際に発生する衝撃力を減少させることが可能となる。その結果、セラミックボール１２及びねじ軸２の早期損傷を防止することが可能となるため、ボールねじ１の長寿命化が可能となる。
【００４８】
したがって、本実施形態のボールねじ１であれば、ボールねじ１の作動時に、セラミックボール１２、ねじ軸２及びサイドキャップ３８の早期損傷が発生することを防止することが可能となるため、ボールねじ１の長寿命化が可能となる。
また、本実施形態のボールねじ１であれば、ボールねじ１の作動時に、セラミックボール１２、ねじ軸２及びサイドキャップ３８の早期損傷を防止することが可能となり、セラミックボール１２、ねじ軸２及びサイドキャップ３８の耐久性を向上させることが可能となる。その結果、ボールねじ１を、高速回転用途に好適なものとすることが可能となる。
【００４９】
その他の作用・効果は、上述した第一実施形態と同様である。
なお、本実施形態のボールねじ１では、サイドキャップ３８のうち、タング部２０のナット側転動溝８と対向する部分に、キャップ嵌合部４０にサイドキャップ３８が嵌合された状態で、ナット側ボール転動部８ａとサイドキャップ３８とを滑らかに連続する第一面取り部２８を設けたが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、第一面取り部２８を、サイドキャップ３８及びナット４に設けてもよく、ナット４のみに設けてもよい。要は、第一面取り部２８の形状が、キャップ嵌合部４０にサイドキャップ３８が嵌合された状態で、ナット側ボール転動部８ａとサイドキャップ３８とを滑らかに連続する形状であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第一実施形態のボールねじの一部を破断した概略図である。
【図２】図１の左側面図である。
【図３】循環部材を示す図であり、（ｂ）は正面図、（ａ）は（ｂ）の左側面図、（ｃ）は（ｂ）の右側面図である。
【図４】ナット側転動溝と切欠きとの境界付近の拡大図である。
【図５】ねじ軸の一部を拡大した断面図である。
【図６】保持ピースをセラミックボールの転動方向に沿って切断した断面図である。
【図７】本発明の第二実施形態のボールねじの一部を破断した概略図である。
【図８】図７の左側面図である。
【図９】サイドキャップを示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ ボールねじ
２ ねじ軸
４ ナット
６ ねじ軸側転動溝
８ ナット側転動溝
１０ 負荷転動路
１２ セラミックボール
１４ ボール戻し路
１６ 循環部材
１８ 切欠き
２０ タング部
２２ ボール循環溝
２４ 固定片
２６ 凹部
２８ 第一面取り部
３０ 第二面取り部
３２ 保持ピース
３４ ボール保持部
３６ 空隙部
３８ サイドキャップ
４０ キャップ嵌合部
４２ ボール転動路
４４ スペーサボール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業機械等に用いられるボールねじ、特に高速回転用途で用いられるボールねじに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、作業機械等に用いられるボールねじのうち、特に高速回転用途で用いられているボールねじとしては、例えば、特許文献１に記載されているようなものがある。このボールねじは、螺旋状のねじ軸側転動溝を外周面に有するねじ軸と、ねじ軸の外周側に配置されるとともに、ねじ軸側転動溝に対向するナット側転動溝を内周面に有するナットとを備えている。ねじ軸側転動溝とナット側転動溝との間に形成される負荷転動路内には、セラミックによって形成された複数のセラミックボールが転動自在に装填されており、隣り合うセラミックボール間には、樹脂材料によって形成されたスペーサボールが介装されている。
【０００３】
このようなボールねじを含め、従来のボールねじでは、負荷転動路内において複数のボールを循環させる循環方式として、例えば、特許文献２に記載されている循環方式や、特許文献３に記載されている循環方式が用いられている。
特許文献２に記載されている循環方式は、ナットのうちナット側転動溝の両端を形成する部分に、それぞれ、負荷転動路内を移動するボールをすくい上げて負荷転動路内へ戻す循環部材を取り付け、これらの循環部材同士を、ボールが通過するボール戻し路によって連結したものである。
【０００４】
特許文献３に記載されている循環方式は、ナットの外周側から、負荷転動路内を移動するボールをすくい上げて負荷転動路内へ戻す循環部材を挿入したものである。この循環部材は、負荷転動路内を移動するボールをすくい上げる、又は負荷転動路内へボールを戻すタング部と、タング部が負荷転動路内からすくい上げたボール、又はタング部が負荷転動路内へ戻すボールが通過するボール戻し路とを備えている。
【０００５】
これらのボールねじでは、負荷転動路内を移動するボールを、負荷転動路の螺旋軌道に沿ってすくい上げ、このすくい上げたボールを再び負荷転動路内へ戻しているため、循環部材は複雑な形状となる。そのため、循環部材を大量生産するためには、例えば、ポリアセタールやナイロン等、樹脂材料を用いた射出成形によって循環部材を製造することが、循環部材の製造コストを低減するために好適である。
【０００６】
また、特許文献４に記載されているボールねじのように、ねじ軸に、ねじ軸側転動溝の略半円形のねじ軸側ボール転動部とねじ軸の外周面とを滑らかに連続する面取り部を設けることにより、ボールねじの耐久性を向上させたものもある。
【特許文献１】特開２００４−８４８２６号公報（図１）
【特許文献２】特開２００３−２６９５６５号公報（図１２）
【特許文献３】特開２００４−１５６７６７号公報（図２）
【特許文献４】特許３３２５６７９号公報(図１)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献２及び特許文献３に記載されている循環方式のように、樹脂材料によって形成された循環部材を用いた転動体の循環方式では、ボールねじを高速回転用途で用いると、循環部材の早期損傷が発生して、ボールねじの寿命が短縮されてしまうおそれがある。これは、ボールねじの作動時に、循環部材にボールが繰り返し衝突することや、循環部材の湾曲部においてボールの転動方向を変化させる際に、ボールに発生する遠心力によって循環部材の内壁が損傷することに起因している。
【０００８】
この問題は、特許文献１に記載されているように、ボールをセラミックによって形成されたセラミックボールとすること、すなわち、ボールの質量を、ボールを鋼球とした場合と比較して軽くすることによって解決される。しかしながら、セラミックは鉄よりも脆性の高い材料であるため、循環部材の早期損傷を防止することが可能となっても、ボールの早期損傷が発生して、ボールねじの寿命が短縮されてしまうおそれがある。
【０００９】
セラミックボールの早期損傷を防止する方法としては、例えば、隣り合うセラミックボールの間に、樹脂材料で形成したスペーサを介装するとともに、ナット及び循環部材のうち少なくとも一方に、ナット側転動溝の略半円形のナット側ボール転動部と循環部材とを滑らかに連続する面取り部を設ける方法がある。しかしながら、この方法であっても、ボールねじを更なる高速回転条件下で用いると、セラミックボールに早期損傷が発生してしまい、ボールねじの寿命が短縮されてしまうおそれがある。
【００１０】
また、特許文献４に記載されているボールねじでは、ねじ軸に設けた面取り部に発生する早期損傷を防止することは可能であるが、セラミックボールの早期損傷を防止するためには不十分であり、セラミックボールに早期損傷が発生して、ボールねじの寿命が短縮されてしまうおそれがある。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、循環部材及びセラミックボールの早期損傷を防止することにより、長寿命化を可能とするとともに、高速回転用途に好適なボールねじを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明のうち、請求項１に記載した発明は、螺旋状のねじ軸側転動溝を外周面に有するねじ軸と、前記ねじ軸の外周側に配置されるとともに前記ねじ軸側転動溝に対向するナット側転動溝を内周面に有するナットと、前記両転動溝間に形成される負荷転動路内に転動自在に装填される複数のボールと、を備え、
前記ナットに、前記負荷転動路内を移動する前記ボールをすくい上げる又は負荷転動路内へボールを戻す循環部材と、前記循環部材が前記負荷転動路内からすくい上げた前記ボール又は負荷転動路内へ戻すボールが通過するボール戻し路と、を備えるボールねじにおいて、
前記ボールを、セラミックによって形成したセラミックボールとし、
前記循環部材を、樹脂材料によって形成し、
前記循環部材が前記負荷転動路内を移動する前記セラミックボールをすくい上げる又は負荷転動路内へセラミックボールを戻す方向を、前記負荷転動路内における前記セラミックボールの転動軌跡の前記循環部材における接線方向と一致又は略一致させ、
隣り合う前記セラミックボールの間に、樹脂材料によって形成したスペーサを介装し、
前記ナット及び循環部材のうち少なくとも一方に、前記ナット側転動溝の略半円形のナット側ボール転動部と前記循環部材とを滑らかに連続する第一面取り部を設け、
前記ねじ軸に、前記ねじ軸側転動溝の略半円形のねじ軸側ボール転動部と前記ねじ軸の外周面とを滑らかに連続する第二面取り部を設けたことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明によると、ボールねじが備えるねじ軸、ナット、循環部材及びスペーサによって、以下の（１）〜（５）の各効果を奏することが可能となるため、ボールねじの長寿命化が可能となるとともに、ボールねじの耐久性を向上させることが可能となる。
（１）負荷転動路内に転動自在に装填されるボールを、セラミックによって形成したセラミックボールとしたため、セラミックボール及び循環部材の早期損傷を防止することが可能となる。
（２）循環部材を樹脂材料によって形成したため、セラミックボールが循環部材に衝突した際に、セラミックボールによって循環部材に加わる衝撃力の面圧を減少させることが可能となり、セラミックボール及び循環部材の早期損傷を防止することが可能となる。
【００１３】
（３）循環部材が負荷転動路内を移動するセラミックボールをすくい上げる、又は負荷転動路内へセラミックボールを戻す方向を、負荷転動路内におけるセラミックボールの転動軌跡の循環部材における接線方向と一致又は略一致させることにより、セラミックボールが循環部材、ナット及びねじ軸に衝突した際に発生する衝撃力を減少させることが可能となる。その結果、セラミックボール、循環部材、ナット及びねじ軸の早期損傷を防止することが可能となる。
（４）隣り合うセラミックボールの間に、樹脂材料によって形成したスペーサを介装することにより、隣り合うセラミックボール同士の衝突を防止することが可能となり、セラミックボールの早期損傷を防止することが可能となる。
【００１４】
（５）ナット及び循環部材のうち少なくとも一方に、ナット側転動溝の略半円形のナット側ボール転動部と循環部材とを滑らかに連続する第一面取り部を設けたことにより、セラミックボールが循環部材及びナットに衝突した際に発生する衝撃力を減少させることが可能となる。その結果、セラミックボール、循環部材及びナットの早期損傷を防止することが可能となる。
（６）ねじ軸に、ねじ軸側転動溝の略半円形のねじ軸側ボール転動部とねじ軸の外周面とを滑らかに連続する第二面取り部を設けたことにより、セラミックボールがねじ軸に衝突した際に発生する衝撃力を減少させることが可能となる。その結果、セラミックボール及びねじ軸の早期損傷を防止することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ボールねじの長寿命化が可能となり、ボールねじの耐久性を向上させることが可能となるため、ボールねじを高速回転用途に好適なものとすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明の第一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
まず、図１から図５を参照して本実施形態の構成を説明する。
図１は本実施形態の一例であるボールねじの一部を破断した概略図、図２は図１の左側面図（ナットの端面側から見た図）、図３は循環部材を示す図で、（ｂ）は正面図、（ａ）は（ｂ）の左側面図、（ｃ）は（ｂ）の右側面図である。
【００１７】
図１及び図２に示すように、本実施形態のボールねじ１は、ねじ軸２と、ナット４とを備えている。
ねじ軸２は、螺旋状のねじ軸側転動溝６を外周面に有しており、モータ等の回転動力源（図示せず）に連結されている。
ナット４は、ねじ軸２の外周側に配置され、ねじ軸側転動溝６と対向するナット側転動溝８を内周面に有している。ねじ軸側転動溝６とナット側転動溝８との間に形成される負荷転動路１０内には、セラミックによって形成された複数のセラミックボール１２が、転動自在に装填されている。本実施形態では、セラミックボール１２を形成するセラミックとして、窒化珪素を用いる。隣り合うセラミックボール１２の間には、樹脂材料によって形成されたスペーサとして、セラミックボール１２よりも小径に形成されたスペーサボール（図示せず）が介装されている。本実施形態では、スペーサボールを形成する樹脂材料として、ポリアセタールを用いる。
【００１８】
そして、ねじ軸２（又はナット４）を回転させることにより、ナット４（又はねじ軸２）がセラミックボール１２の転動を介して、ねじ軸２の軸方向に沿って直線移動するようになっている。
ナット４の壁部には、軸方向に貫通するボール戻し路１４が穿設されており、ナット４の端面には、図３に示す循環部材１６が嵌合される切欠き１８が、ボール戻し路１４及び負荷転動路１０に連通して形成されている。
【００１９】
切欠き１８とボール戻し路１４との接合部には、切欠き１８とボール戻し路１４とを滑らかに連続する循環路面取り部（図示せず）が、手加工によって設けられている。循環路面取り部は、切欠き１８に循環部材１６が嵌合された状態で、ボール戻し路１４と循環部材１６とを滑らかに連続する形状に形成されている。なお、本実施形態の循環路面取り部は、手加工によって設けられているが、これに限定されるものではなく、循環路面取り部を、例えば、砥粒流動加工によって設けてもよい。
【００２０】
図３に示すように、循環部材１６は、負荷転動路１０内を移動するセラミックボール１２をすくい上げる、又は負荷転動路１０内へセラミックボール１２を戻すタング部２０と、ボール戻し路１４と負荷転動路１０との間を連通する湾曲状のボール循環溝２２とを備えている。すなわち、循環部材１６が負荷転動路１０内からすくい上げたセラミックボール１２、又は負荷転動路１０内へ戻すセラミックボール１２は、ボール戻し路１４内を通過する。そして、負荷転動路１０、循環部材１６及びボール戻し路１４によって、セラミックボール１２の無限循環通路が形成されている。
【００２１】
タング部２０が負荷転動路１０内を移動するセラミックボール１２をすくい上げる方向と、タング部２０が負荷転動路１０内へセラミックボール１２を戻す方向は、負荷転動路１０内におけるセラミックボール１２の転動軌跡のタング部２０における接線方向と、一致又は略一致となっている。
また、循環部材１６は、樹脂材料によって形成されている。本実施形態では、循環部材１６を形成する樹脂材料として、ポリアセタールを用いる。なお、本実施形態では、循環部材１６のナット４の端面側（図３（ｂ）の右側）に、ナット４の周方向に延びる帯状の固定片２４を設けると共に、図２に示すように、ナット４の端面に固定片２４に対応する凹部２６を設けている。そして、循環部材１６を切欠き１８に嵌合させると共に、循環部材１６に設けた固定片２４を凹部２６に嵌合させることにより、循環部材１６がナット４の端部に嵌合固定される。
【００２２】
なお、固定片２４を凹部２６に嵌合して固定する方法としては、単純な嵌合もあるが、これに限定されるものではなく、例えば、圧入、接着或いは圧入と接着の両方を採用することも可能である。また、循環部材１６に固定片２４を設けず、且つナット４の端面に凹部２６を設けずに、接着等によって、循環部材１６を切欠き１８に嵌合させてもよい。
また、例えば、特開２００５−２４０８７８号公報に記載されているように、循環部材１６を切欠き１８に嵌合させた後に、切欠き１８に嵌合した循環部材１６の露出部分上に固定部材（図示せず）を配置して、循環部材１６を固定部材とナット４とで挟持して、循環部材１６をナット４に固定してもよい。この場合、切り欠き１８の内面のうち側面に、固定部材の外縁部を挿入可能な溝部（図示せず）を形成し、この溝部に固定部材の外縁部が差し込むことにより、固定部材をナット４に固定するとともに、循環部材１６をナット４に固定する。
【００２３】
図４は、ナット側転動溝８と切欠き１８との境界付近の拡大図である。
図４に示すように、ナット４には、ナット側転動溝８の略半円形のナット側ボール転動部８ａと切欠き１８とを滑らかに連続する第一面取り部２８が、手加工によって設けられている。第一面取り部２８は、切欠き１８に循環部材１６が嵌合された状態で、ナット側ボール転動部８ａと循環部材１６とを滑らかに連続する形状に形成されている。なお、本実施形態の第一面取り部２８は、手加工によって設けられているが、これに限定されるものではなく、第一面取り部２８を、例えば、砥粒流動加工によって設けてもよい。
図５は、ねじ軸２の一部を拡大した断面図である。
図５に示すように、ねじ軸２には、ねじ軸側転動溝６の略半円形のねじ軸側ボール転動部６ａとねじ軸２の外周面２ａとを滑らかに連続する第二面取り部３０が、ねじ軸側ボール転動部６ａと同時加工によって設けられている。
【００２４】
次に、上記の構成を備えたボールねじの作用・効果等を説明する。
ボールねじ１を作動させる、すなわち、回転動力源を駆動させてねじ軸２を回転させると、ねじ軸２の回転に伴って、ナット４がねじ軸２の軸方向に沿って移動する。このとき、負荷転動路１０内に装填されているセラミックボール１２は、負荷転動路１０内を転動しながら移動し、一方の循環部材１６に備えられたタング部２０によってすくい上げられ、ボール戻し路１４の一方の端部からボール戻し路１４内に入る。ボール戻し路１４内に入ったセラミックボール１２は、ボール戻し路１４内を通過して、ボール戻し路１４の他方の端部へ移動し、他方の循環部材１６に備えられたタング部２０から負荷転動路１０内へ戻る循環を繰り返す。
【００２５】
このとき、隣り合うセラミックボール１２の間には、樹脂材料によって形成したスペーサボールが介装されているため、隣り合うセラミックボール１２同士の衝突を防止することが可能となる。その結果、セラミックボール１２の早期損傷を防止することが可能となるため、ボールねじ１の長寿命化が可能となる。
また、負荷転動路１０内からボール戻し路１４内へ入るセラミックボール１２は、タング部２０によってすくい上げられ、循環部材１６に衝突して、ボール戻し路１４内に入る。このとき、本実施形態のボールねじ１は、転動体としてセラミックボール１２を用いているため、転動体として鋼球を用いたボールねじと比較して、循環部材１６及びナット４にセラミックボール１２が衝突して生じる応力や、循環部材１６の湾曲部においてセラミックボール１２の転動方向を変化させる際に、セラミックボール１２に発生する遠心力によって循環部材１６に生じる早期損傷を防止することが可能となる。その結果、セラミックボール１２、循環部材１６及びナット４の長寿命化が可能となり、ボールねじ１の長寿命化が可能となる。
【００２６】
さらに、循環部材１６は、樹脂材料によって形成されているため、負荷転動路１０内からタング部２０によってすくい上げられたセラミックボール１２が、循環部材１６に衝突した際に、セラミックボール１２によって循環部材１６に加わる衝撃力の面圧を減少させることが可能となる。その結果、循環部材１６の早期損傷を防止することが可能となるため、セラミックボール１２及び循環部材１６の長寿命化が可能となり、ボールねじ１の長寿命化が可能となる。
【００２７】
また、ナット４には、切欠き１８に循環部材１６が嵌合された状態で、ナット側ボール転動部８ａと循環部材１６とを滑らかに連続する形状に形成された第一面取り部２８が設けられている。このため、セラミックボール１２が循環部材１６及びナット４に衝突した際に発生する衝撃力を減少させることが可能となり、セラミックボール１２、循環部材１６及びナット４の早期損傷を防止することが可能となるため、ボールねじ１の長寿命化が可能となる。
【００２８】
また、タング部２０が負荷転動路１０内からセラミックボール１２をすくい上げる方向は、負荷転動路１０内におけるセラミックボール１２の転動軌跡の、タング部２０における接線方向と一致又は略一致となっている。このため、負荷転動路１０内からタング部２０によってすくい上げられたセラミックボール１２が、循環部材１６及びナット４に衝突しても、セラミックボール１２が循環部材１６及びナット４に衝突した際に発生する衝撃力を減少させることが可能となる。その結果、セラミックボール１２、循環部材１６及びナット４の早期損傷を防止することが可能となるため、ボールねじ１の長寿命化が可能となる。
【００２９】
また、切欠き１８とボール戻し路１４との接合部には、切欠き１８に循環部材１６が嵌合された状態で、ボール戻し路１４と循環部材１６とを滑らかに連続する形状に形成された循環路面取り部が設けられている。このため、セラミックボール１２が循環部材１６から及びボール戻し路１４へ移動する際に、セラミックボール１２がナット４へ与える発生する衝撃力を減少させることが可能となり、セラミックボール１２及びナット４の早期損傷を防止することが可能となるため、ボールねじ１の長寿命化が可能となる。
【００３０】
また、タング部２０が負荷転動路１０内へセラミックボール１２を戻す方向は、負荷転動路１０内におけるセラミックボール１２の転動軌跡の、タング部２０における接線方向と一致又は略一致となっている。このため、タング部２０から負荷転動路１０内へ戻るセラミックボール１２が、ねじ軸２に衝突しても、セラミックボール１２がねじ軸２に衝突した際に発生する衝撃力を減少させることが可能となる。その結果、セラミックボール１２及びねじ軸２の早期損傷を防止することが可能となるため、ボールねじ１の長寿命化が可能となる。
【００３１】
また、ねじ軸２には、ねじ軸側転動溝６の略半円形のねじ軸側ボール転動部６ａとねじ軸２の外周面２ａとを滑らかに連続する第二面取り部３０が設けられている。このため、負荷転動路１０内へ戻るセラミックボール１２が、ねじ軸２に衝突した際に発生する衝撃力を減少させることが可能となり、セラミックボール１２及びねじ軸２の早期損傷を防止することが可能となるため、ボールねじ１の長寿命化が可能となる。
【００３２】
したがって、本実施形態のボールねじ１であれば、ボールねじ１の作動時に、セラミックボール１２、ねじ軸２、ナット４及び循環部材１６の早期損傷が発生することを防止することが可能となるため、ボールねじ１の長寿命化が可能となる。
また、本実施形態のボールねじ１であれば、ボールねじ１の作動時に、セラミックボール１２、ねじ軸２、ナット４及び循環部材１６の早期損傷を防止することが可能となり、セラミックボール１２、ねじ軸２、ナット４及び循環部材１６の耐久性を向上させることが可能となる。その結果、ボールねじ１を、高速回転用途に好適なものとすることが可能となる。
【００３３】
なお、本実施形態のボールねじ１では、セラミックボール１２を形成するセラミックとして、窒化珪素を用いたが、これに限定されるものではない。すなわち、セラミックボール１２を形成するセラミックとして、例えば、炭化珪素、ジルコニア、アルミナ等を用いてもよい。
また、本実施形態のボールねじ１では、循環部材１６を形成する樹脂材料として、ポリアセタールを用いたが、これに限定されるものではない。すなわち、循環部材１６を形成する樹脂材料として、例えば、ナイロン、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂等を用いてもよい。
【００３４】
さらに、本実施形態のボールねじ１では、スペーサボールを形成する樹脂材料として、ポリアセタールを用いたが、これに限定されるものではない。すなわち、スペーサボールを形成する樹脂材料として、循環部材１６と同様に、例えば、ナイロン、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂等を用いてもよい。
【００３５】
また、本実施形態のボールねじ１では、隣り合うセラミックボール１２の間に介装するスペーサとして、セラミックボール１２よりも小径に形成されたスペーサボールを用いたが、隣り合うセラミックボール１２の間に介装するスペーサは、これに限定されるものではない。すなわち、スペーサボールの代わりに、図６に示すような保持ピース３２を、隣り合うセラミックボール１２の間に介装してもよい。この保持ピース３２は、スペーサボールと同様に樹脂材料によって形成されており、円板状に形成されている。保持ピース３２の外径は、セラミックボール１２の外径よりも小さい。また、保持ピース３２のセラミックボール１２と対向する両平面部には、セラミックボール１２と摺動可能に接触するボール保持部３４ａ，３４ｂが、それぞれ設けられており、保持ピース３２には、ボール保持部３４ａ，３４ｂを連通する空隙部３６が設けられている。なお、図６は、保持ピース３２をセラミックボール１２の転動方向に沿って切断した断面図である。このように、保持ピース３２を、スペーサボールの代わりに隣り合うセラミックボール１２の間に介装したボールねじ１では、空隙部３６を潤滑剤溜まりとすることが可能となるため、ボールねじ１の作動性を向上させることが可能となる。
【００３６】
また、本実施形態のボールねじ１では、ナット４に、ナット側ボール転動部８ａと切欠き１８とを滑らかに連続する第一面取り部２８を設け、この第一面取り部２８を、切欠き１８に循環部材１６が嵌合された状態で、ナット側ボール転動部８ａと循環部材１６とを滑らかに連続する形状に形成したが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、第一面取り部２８を、ナット４及び切欠き１８に設けてもよく、切欠き１８のみに設けてもよい。また、第一面取り部２８を、循環部材１６に設けてもよい。要は、第一面取り部２８の形状が、切欠き１８に循環部材１６が嵌合された状態で、ナット側ボール転動部８ａと循環部材１６とを滑らかに連続する形状であればよい。
【００３７】
また、本実施形態のボールねじ１では、切欠き１８とボール戻し路１４との接合部に、切欠き１８に循環部材１６が嵌合された状態で、ボール戻し路１４と循環部材１６とを滑らかに連続する形状に形成された循環路面取り部を設けたが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、循環路面取り部を、切欠き１８のみに設けてもよく、ボール戻し路１４のみに設けてもよい。要は、循環路面取り部の形状が、切欠き１８に循環部材１６が嵌合された状態で、ボール戻し路１４と循環部材１６とを滑らかに連続する形状であればよい。
【００３８】
また、本実施形態のボールねじ１では、切欠き１８とボール戻し路１４との接合部に、切欠き１８に循環部材１６が嵌合された状態で、ボール戻し路１４と循環部材１６とを滑らかに連続する形状に形成された循環路面取り部を設けたが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、ボール循環溝２２のボール戻し路１４側の端部と、ボール戻し路１４のボール循環溝２２の端部が合致しており、ボール循環溝２２のボール戻し路１４との間に段差が形成されない場合等は、循環路面取り部を設けない構成としてもよい。
【００３９】
次に、本発明の第二実施形態について図面を参照しつつ説明する。
まず、図７から図９を参照して、本実施形態の構成について説明する。なお、上述した第一実施形態と同様の構成については、同一符号を付して説明する。
図７は本実施形態の一例であるボールねじの一部を破断した概略図、図８は図７の左側面図（ナットの端面側から見た図）、図９はサイドキャップを示す図である。
【００４０】
図７及び図８に示すように、本実施形態のボールねじ１は、ナット４の構成を除き、上述した第一実施形態のボールねじ１と同様の構成となっている。
本実施形態のボールねじ１が備えるナット４には、サイドキャップ３８が嵌合するキャップ嵌合部４０が設けられており、このキャップ嵌合部４０に、樹脂材料によって成形されたサイドキャップ３８が嵌合している。サイドキャップ３８を形成する樹脂材料としては、上述した第一実施形態の循環部材と同様に、ポリアセタールを用いる。
【００４１】
図９に示すように、サイドキャップ３８は、軸方向に沿った数箇所を湾曲して形成されており、全体として略Ｕ字状をなすボール転動路４２を有している。また、サイドキャップ３８は、ボール転動路４２の端部に設けられ、負荷転動路１０内からセラミックボール１２をすくい上げる、又は負荷転動路１０内へセラミックボール１２を戻すタング部２０と、タング部２０が負荷転動路１０内からすくい上げた、又は負荷転動路１０内へ戻すセラミックボール１２が通過するボール戻し路１４とを備えている。すなわち、サイドキャップ３８は、上述した第一実施形態における循環部材及びボール戻し路と同様の構成を有している。
【００４２】
サイドキャップ３８のうち、タング部２０のナット側転動溝８と対向する部分には、キャップ嵌合部４０にサイドキャップ３８が嵌合された状態で、ナット側ボール転動部８ａとサイドキャップ３８とを滑らかに連続する第一面取り部２８が設けられている。
タング部２０が負荷転動路１０内からセラミックボール１２をすくい上げる方向と、タング部２０が負荷転動路１０内へセラミックボール１２を戻す方向は、負荷転動路１０内におけるセラミックボール１２の転動軌跡の、タング部２０における接線方向と一致又は略一致となっている。
その他の構成は、上述した第一実施形態と同様である。
【００４３】
次に、上記の構成を備えたボールねじの作用・効果等を説明する。
ボールねじ１を作動させる、すなわち、回転動力源を駆動させてねじ軸２を回転させると、ねじ軸２の回転に伴って、ナット４がねじ軸２の軸方向に沿って移動する。このとき、負荷転動路１０内に装填されているセラミックボール１２は、負荷転動路１０内を転動しながら移動し、ボール転動路４２の一方の端部に設けられたタング部２０によってすくい上げられ、ボール戻し路１４の一方の端部からボール戻し路１４内に入る。ボール戻し路１４内に入ったセラミックボール１２は、ボール戻し路１４内を通過して、ボール戻し路１４の他方の端部へ移動し、ボール転動路４２の他方の端部に設けられたタング部２０から負荷転動路１０内へ戻る循環を繰り返す。
【００４４】
このとき、サイドキャップ３８は、樹脂材料によって形成されているため、負荷転動路１０内からボール戻し路１４内へ入るセラミックボール１２が、サイドキャップ３８に衝突した際に、セラミックボール１２によってサイドキャップ３８に加わる衝撃力の面圧を減少させることが可能となる。その結果、サイドキャップ３８の早期損傷を防止することが可能となるため、セラミックボール１２及びサイドキャップ３８の長寿命化が可能となり、ボールねじ１の長寿命化が可能となる。
【００４５】
また、サイドキャップ３８のうち、タング部２０のナット側転動溝８と対向する部分には、キャップ嵌合部４０にサイドキャップ３８が嵌合された状態で、ナット側ボール転動部８ａとサイドキャップ３８とを滑らかに連続する第一面取り部２８が設けられている。このため、セラミックボール１２がサイドキャップ３８に衝突した際に発生する衝撃力を減少させることが可能となり、セラミックボール１２及びサイドキャップ３８の早期損傷を防止することが可能となるため、ボールねじ１の長寿命化が可能となる。
【００４６】
さらに、タング部２０がセラミックボール１２をすくい上げる方向は、負荷転動路１０内におけるセラミックボール１２の転動軌跡の、タング部２０における接線方向と一致又は略一致となっている。このため、負荷転動路１０内からタング部２０によってすくい上げられたセラミックボール１２が、サイドキャップ３８に衝突しても、セラミックボール１２がサイドキャップ３８に衝突した際に発生する衝撃力を減少させることが可能となる。その結果、セラミックボール１２及びサイドキャップ３８の早期損傷を防止することが可能となるため、ボールねじ１の長寿命化が可能となる。
【００４７】
また、タング部２０が負荷転動路１０内へセラミックボール１２を戻す方向は、負荷転動路１０内におけるセラミックボール１２の転動軌跡の、タング部２０における接線方向と一致又は略一致となっている。このため、タング部２０から負荷転動路１０内へ戻るセラミックボール１２が、ねじ軸２に衝突しても、セラミックボール１２がねじ軸２に衝突した際に発生する衝撃力を減少させることが可能となる。その結果、セラミックボール１２及びねじ軸２の早期損傷を防止することが可能となるため、ボールねじ１の長寿命化が可能となる。
【００４８】
したがって、本実施形態のボールねじ１であれば、ボールねじ１の作動時に、セラミックボール１２、ねじ軸２及びサイドキャップ３８の早期損傷が発生することを防止することが可能となるため、ボールねじ１の長寿命化が可能となる。
また、本実施形態のボールねじ１であれば、ボールねじ１の作動時に、セラミックボール１２、ねじ軸２及びサイドキャップ３８の早期損傷を防止することが可能となり、セラミックボール１２、ねじ軸２及びサイドキャップ３８の耐久性を向上させることが可能となる。その結果、ボールねじ１を、高速回転用途に好適なものとすることが可能となる。
【００４９】
その他の作用・効果は、上述した第一実施形態と同様である。
なお、本実施形態のボールねじ１では、サイドキャップ３８のうち、タング部２０のナット側転動溝８と対向する部分に、キャップ嵌合部４０にサイドキャップ３８が嵌合された状態で、ナット側ボール転動部８ａとサイドキャップ３８とを滑らかに連続する第一面取り部２８を設けたが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、第一面取り部２８を、サイドキャップ３８及びナット４に設けてもよく、ナット４のみに設けてもよい。要は、第一面取り部２８の形状が、キャップ嵌合部４０にサイドキャップ３８が嵌合された状態で、ナット側ボール転動部８ａとサイドキャップ３８とを滑らかに連続する形状であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第一実施形態のボールねじの一部を破断した概略図である。
【図２】図１の左側面図である。
【図３】循環部材を示す図であり、（ｂ）は正面図、（ａ）は（ｂ）の左側面図、（ｃ）は（ｂ）の右側面図である。
【図４】ナット側転動溝と切欠きとの境界付近の拡大図である。
【図５】ねじ軸の一部を拡大した断面図である。
【図６】保持ピースをセラミックボールの転動方向に沿って切断した断面図である。
【図７】本発明の第二実施形態のボールねじの一部を破断した概略図である。
【図８】図７の左側面図である。
【図９】サイドキャップを示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ ボールねじ
２ ねじ軸
４ ナット
６ ねじ軸側転動溝
８ ナット側転動溝
１０ 負荷転動路
１２ セラミックボール
１４ ボール戻し路
１６ 循環部材
１８ 切欠き
２０ タング部
２２ ボール循環溝
２４ 固定片
２６ 凹部
２８ 第一面取り部
３０ 第二面取り部
３２ 保持ピース
３４ ボール保持部
３６ 空隙部
３８ サイドキャップ
４０ キャップ嵌合部
４２ ボール転動路
４４ スペーサボール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
螺旋状のねじ軸側転動溝を外周面に有するねじ軸と、前記ねじ軸の外周側に配置されるとともに前記ねじ軸側転動溝に対向するナット側転動溝を内周面に有するナットと、前記両転動溝間に形成される負荷転動路内に転動自在に装填される複数のボールと、を備え、
前記ナットに、前記負荷転動路内を移動する前記ボールをすくい上げる又は負荷転動路内へボールを戻す循環部材と、前記循環部材が前記負荷転動路内からすくい上げた前記ボール又は負荷転動路内へ戻すボールが通過するボール戻し路と、を備えるボールねじにおいて、
前記ボールを、セラミックによって形成したセラミックボールとし、
前記循環部材を、樹脂材料によって形成し、
前記循環部材が前記負荷転動路内を移動する前記セラミックボールをすくい上げる又は負荷転動路内へセラミックボールを戻す方向を、前記負荷転動路内における前記セラミックボールの転動軌跡の前記循環部材における接線方向と一致又は略一致させ、
隣り合う前記セラミックボールの間に、樹脂材料によって形成したスペーサを介装し、
前記ナット及び循環部材のうち少なくとも一方に、前記ナット側転動溝の略半円形のナット側ボール転動部と前記循環部材とを滑らかに連続する第一面取り部を設け、
前記ねじ軸に、前記ねじ軸側転動溝の略半円形のねじ軸側ボール転動部と前記ねじ軸の外周面とを滑らかに連続する第二面取り部を設けたことを特徴とするボールねじ。
【請求項１】
螺旋状のねじ軸側転動溝を外周面に有するねじ軸と、前記ねじ軸の外周側に配置されるとともに前記ねじ軸側転動溝に対向するナット側転動溝を内周面に有するナットと、前記両転動溝間に形成される負荷転動路内に転動自在に装填される複数のボールと、を備え、
前記ナットに、前記負荷転動路内を移動する前記ボールをすくい上げる又は負荷転動路内へボールを戻す循環部材と、前記循環部材が前記負荷転動路内からすくい上げた前記ボール又は負荷転動路内へ戻すボールが通過するボール戻し路と、を備えるボールねじにおいて、
前記ボールを、セラミックによって形成したセラミックボールとし、
前記循環部材を、樹脂材料によって形成し、
前記循環部材が前記負荷転動路内を移動する前記セラミックボールをすくい上げる又は負荷転動路内へセラミックボールを戻す方向を、前記負荷転動路内における前記セラミックボールの転動軌跡の前記循環部材における接線方向と一致又は略一致させ、
隣り合う前記セラミックボールの間に、樹脂材料によって形成したスペーサを介装し、
前記ナット及び循環部材のうち少なくとも一方に、前記ナット側転動溝の略半円形のナット側ボール転動部と前記循環部材とを滑らかに連続する第一面取り部を設け、
前記ねじ軸に、前記ねじ軸側転動溝の略半円形のねじ軸側ボール転動部と前記ねじ軸の外周面とを滑らかに連続する第二面取り部を設けたことを特徴とするボールねじ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−１７７９５１（Ｐ２００７−１７７９５１Ａ）
【公開日】平成１９年７月１２日（２００７．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３７９０６４（Ｐ２００５−３７９０６４）
【出願日】平成１７年１２月２８日（２００５．１２．２８）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月１２日（２００７．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月２８日（２００５．１２．２８）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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