ボールネジナット及びボールネジ装置

【課題】滑らかな回転−直動運動を確保することが可能なボールネジナット及びボールネジ装置を提供する。
【解決手段】鋼球３の循環路４の湾曲部５の外側に鋼球送り出し部材７を設け、外周部に等間隔に設けられた収納部８内に鋼球３を収納し、鋼球３の循環に伴って回転することで収納部８に収納された鋼球３を所定の隙間で循環路４に送り出すことにより、競り合ったり詰まったりすることなく、鋼球３を負荷領域に滑らかに送り出すことが可能となる。また、ボールネジナット２の軸線方向端部に装着される循環部材６に鋼球送り出し部材７を予め取付けておく。また、揺動部材１１により鋼球送り出し部材７を揺動自在に支持し、付勢部材１２により鋼球送り出し部材７を循環路４に近づく方向に付勢すれば、鋼球３を循環路４の内壁に押しつけて遊びを抑制し、鋼球３の位置を安定することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールネジナット及びボールネジ装置に関するものであり、特に軸線を鉛直方向に向けて使用するボールネジ装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
ボールネジ装置は、ボールネジ軸に雄ボールネジ溝を形成すると共に、ボールネジナットに雌ボールネジ溝を形成し、それら雌雄ボールネジ溝間に鋼球（ボール）を介装し、鋼球が転動することにより滑らかな回転−直動運動を可能とするものである。鋼球は、例えばボールネジ軸の雄ボールネジ溝に沿って転動するので、例えばボールネジナット側で循環しなければならない。この鋼球の循環路内では、鋼球はボールネジ軸とボールネジナットの間に介在していないため無負荷領域とも呼ばれ、一方のボールネジ軸とボールネジナット間に介在している領域を負荷領域とも呼ぶ。
【０００３】
例えばボールネジナットに鋼球の循環路を形成する場合、循環路中のどこかで鋼球をボールネジ軸側に戻す必要があり、且つその戻り部分で鋼球が詰まったりしないように滑らかに戻す必要があることから、循環路には湾曲部が必要となる。このような滑らかな湾曲部を例えばボールネジナットに機械加工で形成するのは困難なので、循環路湾曲部が予め形成された別部材、所謂循環部材をボールネジナットに取付けて循環路の湾曲部とすることが多い。
【０００４】
このように循環部材をボールネジナットに取付けて鋼球の循環路を形成する場合、鋼球の負荷領域への戻し方が問題となることがある。例えば、ボールネジ装置の軸線が鉛直向きになるようにして使用し、且つボールネジナットが下降するときには、循環路の下部に鋼球が密集し易く、鋼球同士が競り合って滑らかな転動が阻害され、その結果、ボールネジ装置の滑らかな回転−直動運動が阻害される。
【０００５】
このような問題を解決すべく、例えば下記特許文献１では、金属製チューブからなる循環部材をボールネジナットに取付けて鋼球の循環路を形成する場合、このチューブ型循環部材の鋼球負荷領域戻り端部に鋼球通過阻害部を設けて鋼球が負荷領域に連続して入り込まないようにしている。この鋼球通過阻害部は、金属製チューブからなる循環部材の鋼球負荷領域戻り端部の内径を狭くし、これにより循環部材から鋼球が払い出されにくくしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１７５２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記特許文献１に記載されるボールネジナット及びボールネジ装置では、鋼球の自重程度では鋼球通過阻害部を通過することができない恐れがあり、そのような場合には鋼球通過阻害部を起点に鋼球が詰まってしまって却ってボールネジ装置の滑らかな回転−直動運動が阻害される恐れがある。
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あり、滑らかな回転−直動運動を確保することが可能なボールネジナット及びボールネジ装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のボールネジナットは、鋼球の循環路湾曲部外側に設けられ且つ外周部に鋼球を収納する収納部が等間隔に設けられ且つ鋼球の循環に伴って回転することで前記収納部に収納された鋼球を所定の隙間で循環路に送り出す鋼球送り出し部材を備えたことを特徴とするものである。
また、前記鋼球送り出し部材は、軸線方向端部に装着される循環部材に予め取付けられていることを特徴とするものである。
【０００９】
また、前記鋼球送り出し部材の回転軸を鋼球の循環路に近づけたり遠ざけたりする方向に揺動可能としたことを特徴とするものである。
また、前記鋼球送り出し部材の回転軸を鋼球の循環路に近づける方向に付勢する付勢部材を備えたことを特徴とするものである。
また、本発明のボールネジ装置は、前記ボールネジナットを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
而して、本発明のボールネジナット及びボールネジ装置によれば、鋼球の循環路湾曲部外側に設けられ且つ外周部に鋼球を収納する収納部が等間隔に設けられ且つ鋼球の循環に伴って回転することで前記収納部に収納された鋼球を所定の隙間で循環路に送り出す鋼球送り出し部材を備えたことにより、競り合ったり詰まったりすることなく、鋼球を負荷領域に滑らかに送り出すことが可能となり、これにより滑らかな回転−直動運動を確保することができる。
【００１１】
また、ボールネジナットの軸線方向端部に装着される循環部材に鋼球送り出し部材を予め取付けておけば、循環部材をボールネジナットの軸線方向端部に装着するだけで、鋼球送り出し部材を鋼球の循環路湾曲部外側に配設することができる。
また、鋼球送り出し部材の回転軸を鋼球の循環路に近づけたり遠ざけたりする方向に揺動可能とすれば、循環路内の鋼球の遊びを抑制して鋼球の位置を安定することができ、その収納及び送り出しを滑らかに行うことができる。
また、鋼球送り出し部材の回転軸を付勢部材によって鋼球の循環路に近づける方向に付勢するようにすれば、循環路内の鋼球の遊びを自動的に抑制して鋼球の位置を安定することができ、その収納及び送り出しを滑らかに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のボールネジナット及びボールネジ装置の第１実施形態を示す説明図である。
【図２】図１の鋼球送り出し部材の詳細説明図である。
【図３】循環部材の説明図である。
【図４】軸線を水平方向に向けて使用するボールネジ装置の説明図である。
【図５】軸線を鉛直方向に向けて使用するボールネジ装置の説明図である。
【図６】本発明のボールネジナット及びボールネジ装置の第２実施形態を示す鋼球送り出し部材の詳細説明図である。
【図７】図６の循環部材の詳細説明図である。
【図８】図７の鋼球送り出し部材の詳細説明図である。
【図９】本発明のボールネジナット及びボールネジ装置の第３実施形態を示す説明図である。
【図１０】図９の鋼球送り出し部材の詳細説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明のボールネジナット及びボールネジ装置の第１実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態のボールネジナット及びボールネジ装置の説明図であり、図１ａは平面図、図１ｂは鋼球の循環路を示す縦断面図、図１ｃは底面図である。また、図２は、図１のボールネジナット及びボールネジ装置の詳細説明図であり、図２ａは鋼球の循環路を示す縦断面図、図２ｂは底面図である。これらの図中の符号１はボールネジ軸、符号２はボールネジナットであり、ボールネジ軸１には雄ボールネジ溝が、ボールネジナット２には雌ボールネジ溝が形成され、雌雄ボールネジ溝の間に複数の鋼球３が介装されている。例えばボールネジナット２の回転を規制しながらボールネジ軸１を回転するとボールネジナット２が直動する。このとき、雌雄ボールネジ溝間に介装されている鋼球３が転動するため、滑らかな回転−直動運動が達成される。なお、本実施形態では、例えば図１ｂに示すように、図の上部を上方に、図の下部を下方に向けて、ボールネジ軸１の軸線が鉛直方向になるようにして使用することを前提としている。
【００１４】
鋼球３はボールネジ軸１の雄ボールネジ溝に沿って転動するので、ボールネジナット２側で循環してボールネジ軸１側に戻さなければならない。前述したように、鋼球３の循環路４には鋼球３をボールネジ軸１側に戻すための湾曲部５が必要であり、しかしながらボールネジナット２に循環路４の湾曲部５を機械加工で形成するのは困難なので、予め湾曲部５が形成された循環部材６をボールネジナット２に取付けて循環路４を形成する。本実施形態では、ボールネジナット２の軸方向両端部に循環部材６を取付け、当該循環部材６に形成されている湾曲部５をボールネジナット２に形成されている循環路４に連通して循環路４を貫通する。
【００１５】
本実施形態では、前記循環路４の湾曲部５の径方向外側（軸線方向外側でもある）に鋼球送り出し部材７を配設している。この鋼球送り出し部材７は、例えば樹脂製の円板からなり、外周に鋼球３を収納するＵ字状の収納部８が等間隔に形成され、全体としては、チェーン駆動装置のスプロケットのような形状をしている。この鋼球送り出し部材７は、循環路４の湾曲部５の出側位置で収納部８が循環路４に開口する位置に配設され、円板の中心軸を回転軸９として回転自在に循環部材６に取付けられている。また、この鋼球送り出し部材７は、循環部材６の予め取付けられたものであり、循環部材６をボールネジナット２の軸線方向両端部に取付けるだけで、鋼球３の循環４の湾曲部５の外側に配設固定される。
【００１６】
この鋼球送り出し部材７は、鋼球３の循環に伴って回転することで収納部８に収納された鋼球３を所定の隙間で循環路４に送り出すためのものであり、例えば鋼球３が図２ａの矢印ａ方向に循環すると、鋼球送り出し部材７は図２ｂの矢印ｂ方向に回転し、これにより収納部８に収納された鋼球３が所定の隙間で循環路４に送り出される。本実施形態では、図２ｂに示すように、鋼球送り出し部材７から送り出される鋼球３はボールネジ軸１との軸接触領域、即ち負荷領域に所定の隙間で送り出され、しかも鋼球送り出し部材７が回転することによって滑らかに送り出されるので、競り合ったり詰まったりすることなく、鋼球３を負荷領域に滑らかに送り出すことが可能となり、これによりボールネジ装置の滑らかな回転−直動運動を確保することができる。
【００１７】
循環部材６は、例えば図３に示すような形状をしていて、本実施形態の場合、ボールネジナット２の軸線方向両端部に取付けられ、ボールネジナット２に開設されている循環路４に湾曲部５を連通して循環路４を貫通する。図４は、最も使用例の多いパターンであり、ボールネジ軸１の軸線を水平方向に設定して使用する従来例である。この従来例は、前述の鋼球送り出し部材は使用されていないが、本実施形態と同じ符号を付して説明する。一般に、ボールネジ装置では、総循環路４の長さより鋼球直列長さの方が短くなるようにボールネジ装置内部の鋼球３の数が設定されている。即ち、ボールネジナット２の循環路４内の鋼球３同士は若干の隙間ができるようになっている。従って、このようにボールネジ軸１の軸線を水平方向に設定して使用する場合には、負荷領域で鋼球３が競り合うことは少なく、滑らかな転動は阻害されにくい。
【００１８】
一方、図５に示すように、ボールネジ軸１の軸線を鉛直方向に設定して使用するパターンも少なくない。前述のように、ボールネジナット２の循環路４内の鋼球３同士は若干の隙間ができるようになっているので、このようにボールネジ軸１の軸線を鉛直方向に設定して使用する場合にあっても、ボールネジナット２が上昇する場合には、隣接する鋼球３と鋼球３との間には自ずと隙間ができる。しかしながら、ボールネジ軸１の軸線を鉛直方向に設定して使用する場合にあって、且つ特にボールネジナット２が下降するような場合には、鋼球３の自重によって循環路４の下部に鋼球３が密集しやすい。例えば図２ａに見られるように、循環路４の内径は鋼球３の外径よりやや大きく、鋼球３の中心がずれて重なっている。そのため、循環路４の下部に鋼球３が密集し、それがそのまま負荷領域に送り出されると重なり合った鋼球３同士が競り合って滑らかな転動が阻害される。
【００１９】
先に、ボールネジ軸１の軸線を水平方向に設定して使用する場合には、鋼球３同士の競り合いは少なく、滑らかな転動は阻害されにくいとしたが、ボールネジナット２内の循環路４がボールネジナット２の軸線より上方にある場合には、循環路４から下降しながら負荷領域に送り込まれる鋼球３は負荷領域内に密集しやすくなり、鋼球３同士が競り合い、結果として滑らかな転動が阻害されたり、特にボールネジ軸１の回転をモータの回転で制御する場合には、鋼球３の転動が不均一となってモータの回転制御が困難になったりすることもある。
【００２０】
本実施形態では、循環路４の湾曲部５の外側に鋼球送り出し部材７を配設しているため、鋼球３の循環に伴って鋼球送り出し部材７が回転すると、鋼球送り出し部材７の各収納部８に収納された鋼球３が所定の隙間で循環路４に滑らかに送り出され、鋼球３の競り合いや詰まりを抑制防止しながら、ボールネジ装置の滑らかな回転−直動運動を確保することができる。
【００２１】
このように本実施形態のボールネジナット及びボールネジ装置では、鋼球３の循環路４の湾曲部５の外側に設けられ且つ外周部に鋼球３を収納する収納部８が等間隔に設けられ且つ鋼球３の循環に伴って回転することで収納部８に収納された鋼球３を所定の隙間で循環路４に送り出す鋼球送り出し部材７を備えたことにより、競り合ったり詰まったりすることなく、鋼球３を負荷領域に滑らかに送り出すことが可能となり、これにより滑らかな回転−直動運動を確保することができる。
また、ボールネジナット２の軸線方向端部に装着される循環部材６に鋼球送り出し部材７を予め取付けておけば、循環部材６をボールネジナット２の軸線方向端部に装着するだけで、鋼球送り出し部材７を鋼球３の循環路４の湾曲部５の外側に配設することができる。
【００２２】
次に、本発明のボールネジナット及びボールネジ装置の第２実施形態について、図６〜図８を用いて説明する。このうち、図６は本実施形態の鋼球送り出し部材の詳細説明図であり、図６ａは鋼球循環路の縦断面図、図６ｂは図６ａの底面図である。また、図７は図６の循環部材の詳細説明図であり、図７ａは左側面図、図７ｂは正面図、図７ｃは右側面図である。また、図８は図７の鋼球送り出し部材の詳細説明図であり、図８ａは左側面図、図８ｂは正面図、図８ｃは右側面図である。
【００２３】
本実施形態のボールネジナット及びボールネジ装置は、前記第１実施形態のボールネジナット及びボールネジ装置に類似しており、同等の構成も多数である。そこで、同等の構成には同等の符号を付して詳細な説明を省略する。本実施形態と第１実施形態の相違点は、鋼球送り出し部材７の板厚が厚い点、並びに当該鋼球送り出し部材７のボールネジ軸１との干渉部を除去した点にある。鋼球送り出し部材７の板厚を厚くすると、例えば回転軸９による支持長が長くなって回転が安定するとか、収納部８に収納される鋼球３の安定性が増すといった利点が多いが、鋼球送り出し部材７は負荷領域の近傍、即ちボールネジ軸１の近傍に配設する必要のあることからボールネジ軸１との干渉の恐れがある。そこで、本実施形態では、鋼球送り出し部材７のボールネジ軸１との干渉部１０を除去し、両者の干渉を回避している。
【００２４】
次に、本発明のボールネジナット及びボールネジ装置の第３実施形態について、図９、図１０を用いて説明する。このうち、図９は、本実施形態のボールネジナット及びボールネジ装置の説明図であり、図９ａは平面図、図９ｂは鋼球の循環路を示す縦断面図、図９ｃは底面図である。また、図１０は図９の鋼球送り出し部材の詳細説明図であり、図１０ａは鋼球循環路の縦断面図、図１０ｂは図１０ａの底面図である。
【００２５】
本実施形態のボールネジナット及びボールネジ装置は、前記第１実施形態のボールネジナット及びボールネジ装置に類似しており、同等の構成も多数である。そこで、同等の構成には同等の符号を付して詳細な説明を省略する。本実施形態と第１実施形態の相違点は、鋼球送り出し部材７の回転軸９を揺動部材１１で支持して当該回転軸９、即ち鋼球送り出し部材７が循環路４に近づいたり遠ざかったりする方向に揺動自在とした点、並びに当該揺動部材１１をバネ部材からなる付勢部材１２によって循環路４に近づく方向に付勢することにより鋼球送り出し部材７を循環路４に近づく方向に付勢した点にある。
【００２６】
前述したように、湾曲部５を含めて循環路４の内径は鋼球３の外径よりも少し大きい。つまり、循環路４中の鋼球３は径方向に遊びがある。本実施形態のように鋼球送り出し部材７を循環路４に近づけたり遠ざけたりする方向に揺動自在に支持し、且つ鋼球送り出し部材７を循環路４に近づく方向に付勢すれば、循環路４内の鋼球３を、例えば図１０の循環路４の上部内壁に押しつけて遊びを抑制することができ、これにより鋼球３の位置を安定することができるので、その収納及び送り出しを滑らかに行うことができる。
【００２７】
なお、前記実施形態では、ボールネジ軸１の軸線を鉛直方向に設定して使用し、ボールネジナット２の下部にだけ鋼球送り出し部材７を設けた例についてのみ説明したが、ボールネジナット２の上部にも鋼球送り出し部材７を設けてもよい。更に、ボールネジ軸１の軸線を鉛直方向以外に設定して使用する場合であっても、鋼球３の循環路４の湾曲部５の外側であれば、如何なる箇所であっても鋼球送り出し部材７を設けてよい。
【符号の説明】
【００２８】
１はボールネジ軸、２はボールネジナット、３は鋼球、４は循環路、５は湾曲部、６は循環部材、７は鋼球送り出し部材、８は収納部、９は回転軸、１０は干渉部、１１は揺動部材、１２は付勢部材

【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼球の循環路湾曲部外側に設けられ且つ外周部に鋼球を収納する収納部が等間隔に設けられ且つ鋼球の循環に伴って回転することで前記収納部に収納された鋼球を所定の隙間で循環路に送り出す鋼球送り出し部材を備えたことを特徴とするボールネジナット。
【請求項２】
前記鋼球送り出し部材は、軸線方向端部に装着される循環部材に予め取付けられていることを特徴とする請求項１に記載のボールネジナット。
【請求項３】
前記鋼球送り出し部材の回転軸を鋼球の循環路に近づけたり遠ざけたりする方向に揺動可能としたことを特徴とする請求項２に記載のボールネジナット。
【請求項４】
前記鋼球送り出し部材の回転軸を鋼球の循環路に近づける方向に付勢する付勢部材を備えたことを特徴とする請求項３に記載のボールネジナット。
【請求項５】
前記請求項１乃至４の何れかに記載のボールネジナットを備えたことを特徴とするボールネジ装置。

【図１】