JPH11257454A - ボールねじ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造簡単で製作が容易で、高い加工精度およ
び組立精度が得られ、しかも高い耐久性構造を備えたボ
ールねじを提供する。 【解決手段】 ボール循環路８の両端部のボールすくい
上げ部１７が、ナット体４の螺旋溝５に沿って設けられ
た円弧状のヨーク部材１０の端面により形成されてな
り、ヨーク部材１０は、別部材である固定ボルト１８に
よりナット体４に締付け固定されるとともに、そのヨー
ク本体２０における固定ボルト螺合部分２１が補強ボス
の形態とされている。これにより、ボール循環路８のボ
ールすくい上げ部１７に衝接するボール７の衝撃は、固
定ボルト１８に剪断力として直接的に作用することがな
く、高速度、高負荷での使用に耐え得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はボールねじに関
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、ボール循環路の両端部のボールすくい上げ部を
形成するヨーク部材の取付構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】ボールが循環するタイプのボールねじと
しては、例えば図５に示すような構造のものが提案され
ている（実開昭６２−１９４２３６号公報参照）。

【０００３】このボールねじは、ねじ軸ａの外周面に螺
旋溝であるボール軌道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の内周面に螺旋溝である
ボール軌道ｄが形成され、これら両ボール軌道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のボール軌道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。

【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
ある両ボール軌道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。ナ
ット体ｃのボール軌道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】なお、上記のボール循環路ｇの両端部に
は、リターンチューブｆ端部の破損を防止するための構
造的工夫がなされている。つまり、ボール循環路ｇの両
端部には、上記ボール軌道ｂ，ｄからのボールｅ，ｅ，
…を導くためのボールすくい上げ部ｈが形成されるとこ
ろ、このボールすくい上げ部ｈは、上記ボール軌道ｂ，
ｄ内に螺入されたコイル部材ｉの端面ｊにより形成され
ている。

【０００６】これにより、ボール軌道ｂ，ｄ内を移動し
ているボールｅ，ｅ，…は、コイル部材ｉの端面ｊに衝
接されてボール循環路ｇへ案内されるため、ボールｅ，
ｅ，…がリターンチューブｆの端部に衝接することがな
く、その破損が防止される構造とされている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ボール循環
路ｇの両端部にはボール軌道ｂ，ｄとの接続部として、
ボールｅの円滑な移動を可能とすべく高い加工精度およ
び組立精度が要求されるところ、上記のような構造で
は、コイル部材ｉ自体の高精度な加工が困難であるとと
もに、ボール軌道ｂ，ｄ内への螺入作業も非常に面倒
で、その端面ｊの位置決めも困難である。しかも、コイ
ル部材ｉのような長尺なものでは、無駄な材料費が嵩む
などの問題もあった。

【０００８】この点に関して、本出願人は、図６に示す
ような構造のボールねじを既に提案している（実開平６
−３５７１９号公報参照）。

【０００９】このボールねじにおいては、図６(a) に示
すように、ボール循環路ｇの両端部のボールすくい上げ
部ｈが、ナット体ｃのボール軌道ｄ内に沿って設けられ
たヨーク部材ｋの端面ｌにより形成されている。このヨ
ーク部材ｋは、図６(b) に示すように、ナット体ｃのボ
ール軌道ｄに沿った円弧形状とされるとともに、固定ボ
ルトｍによりナット体ｃに取付け固定されている。

【００１０】このような構造とすることにより、ヨーク
部材ｋの製作が容易になるとともに、加工精度および組
立精度も向上して、上述した問題点はすべて解消される
に至ったが、この構造もまだ完全なものではなく、さら
なる改良の余地があった。

【００１１】つまり、ヨーク部材ｋの取付構造は、ヨー
ク部材ｋの長手方向中央部分にねじ孔ｎがヨーク部材ｋ
の軸線に直交して設けられ、このねじ孔ｎに上記固定ボ
ルトｍが直接螺合する構造とされている。一方、ボール
循環路ｇのボールすくい上げ部ｈ（ｌ）に衝接するボー
ルｅ，ｅ，…の衝撃は、ヨーク部材ｋを介して固定ボル
トｍに剪断力として作用するところ、この剪断力の大き
さは、特に近年のボールねじに要求される高速送り化に
伴い顕著になってきており、固定ボルトｍの早期破断や
ねじ孔ｎの破損を招き、ひいてはボールねじ自体の寿命
も短くなるおそれがあり、耐久性という面からのさらな
る改良が要望されていた。

【００１２】本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてな
されたものであって、構造簡単で製作が容易で、高い加
工精度および組立精度が得られ、しかも高い耐久性構造
を備えたボールねじの提供を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のボールねじは、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るとともに、このボ
ール循環路の両端部のボールすくい上げ部が、上記ナッ
ト体の螺旋溝に沿って設けられた円弧状のヨーク部材の
端面により形成されてなり、このヨーク部材は、別部材
である固定ボルトにより上記ナット体に締付け固定され
るとともに、そのヨーク本体における固定ボルト螺合部
分が補強ボスの形態とされていることを特徴とする。

【００１４】本発明のボールねじにおいては、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、その一端でボール
すくい上げ部からボール循環路を介して他端へ戻り、螺
旋溝を再循環される。

【００１５】この場合、上記ボールすくい上げ部は、リ
ターンチューブや循環ブロックと別部材であるヨーク部
材の端面により形成されている。このヨーク部材は、上
記ナット体の螺旋溝に沿った単純な円弧状とされるとと
もに、別部材である固定ボルトにより上記ナット体の螺
旋溝内に締付け固定される構造とされて、ヨーク部材の
製作の容易化と、加工精度および組立精度の向上が図ら
れる。

【００１６】また、上記ヨーク部材における固定ボルト
螺合部分は、ヨーク本体に一体形成された補強ボスの形
態とされており、これにより、ボール循環路のボールす
くい上げ部に衝接するボールの衝撃が固定ボルトに剪断
力として直接的に作用することが防止されて、高速度、
高負荷での使用に耐え得る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。

【００１８】実施形態１ 本発明に係るボールねじを図１および図２に示し、この
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が上記ボール軌道３と同じリードをもって
設けられて、これら両螺旋溝３，５により形成されるボ
ール軌道内に複数のボール７，７，…が回転自在に介装
されてなる。また、ナット体４の外周部にはボール循環
路８が形成されており、このボール循環路８により、ボ
ール７，７，…がボール軌道３，５に沿って循環するよ
うにされている。

【００１９】上記ボール循環路８は、ボール軌道３，５
の両端、つまりナット体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、リターン
チューブ９とヨーク部材１０，１０とから構成されてい
る。

【００２０】リターンチューブ９はボール循環路８のほ
ぼ全長を形成するもので、鋼製の円筒チューブが図２に
示すように折曲されてなり、ナット体４に設けられた取
付け平面４ａに、チューブ押え１１により取り付けられ
ている。この場合、リターンチューブ９は、図２に示す
ようにナット体４の外径面輪郭（二点鎖線参照）の内側
に位置するようなコンパクトな形状寸法とされる。１２
はチューブ押えの締付けボルトである。

【００２１】また、ナット体４には嵌合凹部１５，１５
が設けられており、これら嵌合凹部１５，１５に、上記
リターンチューブ９の両端部が嵌合されて、位置決め固
定されている。これらリターンチューブ９の両端部は、
嵌合凹部１５に連続するボールガイド孔１６を介して、
上記ナット体４の螺旋溝５にそれぞれ連通されている。

【００２２】ボールガイド孔１６，１６は、それぞれボ
ール循環路８の両端部を形成しており、その円筒内径面
が、上記ボール軌道３，５と面一にかつ同心状に、その
接線方向へ延びて連続されている。また、このボールガ
イド孔１６の一部はボールすくい上げ部１７とされてお
り、このボールすくい上げ部１７は上記ヨーク部材１０
により形成されている。

【００２３】このヨーク部材１０は、図３に示すような
外観形状を有する一体成形品で、固定ボルト１８により
ナット体４に締付け固定される構造を備える。

【００２４】ヨーク部材１０の構成材料としては、ボー
ル７からの衝撃等に対する耐強度、耐磨耗に優れる材料
が用いられ、鋼等の金属のほか合成樹脂が好適に用いら
れる。特に、ボールすくい上げ部１７は、ボール７の衝
突により衝突音や振動を生じやすい部位であることか
ら、ヨーク部材１０が吸振性に優れる材料、例えば、吸
振性に優れる強化プラスチック等から構成されている
と、その吸振効果により上記衝突音や振動が減少ないし
減衰され得る。

【００２５】ヨーク部材１０は、そのヨーク本体２０が
ボール軌道３，５の螺旋経路に沿った円弧形状とされる
とともに、ヨーク本体２０の両端面の一方が上記ボール
すくい上げ部１７とされている。

【００２６】つまり、このヨーク本体２０の外径面２０
ａは、ナット体４のボール軌道５に一致する凸円弧断面
とされる一方、ヨーク部材１０の内径面２０ｂは、ねじ
軸２のボール軌道３に対応した若干大径の凸円弧断面と
されている。また、ヨーク本体２０の両端面は、ねじ軸
２のボール軌道３に連続する凹円弧断面を有しており、
その一方の端面が、ナット体４への組付け状態において
上記ボールすくい上げ部１７を構成する。

【００２７】また、ヨーク本体２０の中央部分には、補
強ボスの形態とされた固定ボルト螺合部分２１が一体形
成されている。

【００２８】この補強ボス２１は、ヨーク本体２０の中
央部上面から上方へ突出状に一体形成された円柱状のも
ので、その中央部分には、固定ボルト１８が螺合するね
じ孔２１ａがヨーク本体２０の内部まで延びて設けられ
ている。

【００２９】補強ボス２１の外径Ｄは、ボールからの衝
撃等による剪断力に十分に耐え得るように、その構成材
料を考慮して、かつねじ孔２１ａの内径つまり使用する
固定ボルト１８の外径に対応して、ヨーク本体２０の最
大幅Ｗの範囲内で設定される。

【００３０】これに関連して、ナット体４の螺旋溝５に
おけるヨーク部材１０の取付け部位には、上記補強ボス
２１を嵌合する嵌合部２２が設けられている。この嵌合
部２２は、製作容易性を考慮して、螺旋溝５からナット
体４の外部へ貫通された貫通孔の形態とされている。こ
れに対応して、補強ボス２１の高さＨは、上記貫通孔２
２の長さよりも小さく設定されるとともに、ナット体４
の外側には、固定ボルト１８の頭部１８ａが締付け係止
する締付け台座２３が用いられる。

【００３１】以上のような構成において、ヨーク部材１
０は、ナット体４の螺旋溝５におけるボール転動部分の
両端部分（図１のハッチング部分）において、補強ボス
２１をナット体４の貫通孔２２に嵌合させるとともに、
ヨーク本体２０を螺旋溝５に内側から嵌合させる。そし
て、この嵌合状態で、固定ボルト１８を、締付け台座２
３を介してヨーク部材１０のねじ孔２１ａに螺合させる
ことにより、ヨーク部材１０がナット体４の螺旋溝５に
締付け固定される。この場合、あらかじめヨーク部材１
０のねじ孔２１ａに接着剤を充填しておくことにより、
固定ボルト１８とヨーク部材１０のより強固な固定が可
能となる。

【００３２】そして、このようにヨーク部材１０がナッ
ト体４に一体的に組付けられた状態において、その両端
面の一方が上記ボールガイド孔１６の一部をなして、ボ
ール７，７，…をボール軌道３，５からボール循環路８
へすくい上げるボールすくい上げ部１７が形成される。

【００３３】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７，７，…がボール軌道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。

【００３４】また、ボール軌道３，５の一端へ移動した
ボール７，７，…は、ボール循環路８を介して上記ボー
ル軌道３，５の他端へ戻って、再びこのボール軌道３，
５を循環されることになる。この場合、ボール軌道３，
５からボール循環路８へのボール７の移動は、ボールす
くい上げ部１７に衝接した後ボールガイド孔１６に案内
されて、リターンチューブ９へ導かれる。

【００３５】この場合、上記ボールすくい上げ部１７
は、リターンチューブ９と別部材であるヨーク部材１０
の端面により形成されることから、ボール循環路８とボ
ール軌道３，５の接続部が高い加工精度と組立精度をも
って構成され得る。しかも、その構成部材であるヨーク
部材１０は、そのヨーク本体２０が上記ナット体４の螺
旋溝５に沿った単純な円弧状とされるとともに、別部材
である固定ボルト１８により上記ナット体４の螺旋溝５
内に締付け固定される構造とされており、その製作が容
易で、製作コストも安価である。

【００３６】また、ヨーク部材１０のボールすくい上げ
部１７に衝接するボール７，７，…の衝撃は、ヨーク本
体２０を介して固定ボルト１８の螺合部分に作用すると
ころ、上記螺合部分は、ヨーク本体２０に一体形成され
た補強ボス２１の形態とされて、ねじ孔２１ａの長さつ
まり固定ボルト１８との螺合面積を増大するとともに、
螺合部分の強度増大が図られている。これにより、上記
ボール７，７，…からの衝撃は、主として補強ボス２１
に負担されて、固定ボルト１８に剪断力として直接的に
作用することが有効に防止される。この結果、固定ボル
ト１８の早期破断やねじ孔２１ａの破損が有効に防止さ
れて、高速度、高負荷でのボールねじの使用を保証する
とともに、ボールねじ自体の寿命も大幅に延長される。

【００３７】また、上記補強ボス２１は、ナット体４の
貫通孔２２との協働作用により、ヨーク部材１０をナッ
ト体４の螺旋溝５へ組み付ける際の位置決め部材として
も機能し、容易かつ迅速な組付作業を保証し得る。

【００３８】実施形態２ 本実施形態は図４に示されており、前記ボールすくい上
げ部１７を構成するヨーク部材１０の形状寸法が若干改
変されたものである。

【００３９】すなわち、このヨーク部材１０は、図４に
示すような外観形状を有する一体成形品である点および
その構成材料が実施形態１と同様であるが、ヨーク本体
２０の中央部分に設けられる補強ボス２１がより強固な
形状寸法に設定されている。

【００４０】具体的には、この補強ボス２１は、ヨーク
本体２０の中央部上面から上方へ突出状に一体形成され
た円柱状のもので、その中央部分に固定ボルト１８が螺
合するねじ孔２１ａがヨーク本体２０の内部まで延びて
設けられている。そして、補強ボス２１の外径Ｄは、ヨ
ーク本体２０の最大幅Ｗよりも大きく設定されており、
ボール７からの衝撃等による剪断力に耐え得る強度は、
実施形態１の場合に比較して大きい。これに関連して、
図示しないが、ナット体４の螺旋溝５における貫通孔２
２も、補強ボス２１の外径Ｄに対応して、螺旋溝５の溝
幅よりも大径に設定されている。

【００４１】また、上記ヨーク本体２０の両端面は、ね
じ軸２のボール軌道３に連続する平坦面、より具体的に
は上記補強ボス２１の軸線に平行な垂直平坦面に形成さ
れており、その一方の垂直平坦面が、ナット体４への組
付け状態において上記ボールすくい上げ部１７を構成す
る。このようにヨーク本体２０の両端面を平坦面とする
ことにより、上記ボールすくい上げ部１７およびその周
辺部分の構成が簡素化して製作も容易となり、製作コス
トの低減化が図れる。その他の構成および作用は実施形
態１と同様である。

【００４２】上述した実施形態はあくまでも本発明の好
適な具体例を示すためのものであって、本発明はこれに
限定されることなく、その技術的思想の範囲内において
種々設計変更可能である。

【００４３】例えば、図示しないが、図示の実施例にお
けるリターンチューブ９に代えて、ナット体４に一体的
に組付けられる循環ブロックによりボール循環路８が形
成される構成が採用可能であり、その具体的構成も従来
周知のもので良い。

【００４４】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
ボール循環路の両端部のボールすくい上げ部が、ナット
体の螺旋溝に沿って設けられた円弧状のヨーク部材の端
面により形成されてなり、このヨーク部材は、別部材で
ある固定ボルトにより上記ナット体に締付け固定される
とともに、そのヨーク本体における固定ボルト螺合部分
が補強ボスの形態とされているから、以下に列挙するよ
うな効果が発揮され、構造簡単で製作が容易で、高い加
工精度および組立精度が得られ、しかも高い耐久性構造
を備えたボールねじを提供することができる。

【００４５】(1) ボールすくい上げ部は、リターンチュ
ーブと別部材であるヨーク部材の端面により形成される
ことから、ボール循環路とボール軌道の接続部が高い加
工精度と組立精度をもって構成され得る。

【００４６】(2) ヨーク部材は、そのヨーク本体がナッ
ト体の螺旋溝に沿った単純な円弧状であり、その製作が
容易で、製作コストも安価であり、しかも、ナット体へ
の組付けが容易で、その組付け時の位置決めも高い精度
で確実に行えるため、上記(1)の効果とも相まって、高
い加工精度および組立精度が要求されるボールすくい上
げ部の製作が容易である。

【００４７】(3) ヨーク部材における固定ボルト螺合部
分は、ヨーク本体に一体形成された補強ボスの形態とさ
れているから、ボール循環路のボールすくい上げ部に衝
接するボールの衝撃が、補強ボスに有効に負担されて、
固定ボルトに剪断力として直接的に作用することが防止
され、これにより、高速度、高負荷での使用に耐え得
る。

【００４８】(4) 補強ボスの存在により、固定ボルト用
のねじ孔も補強ボス部からヨーク部材のヨーク本体まで
延びて長く設計することができ、固定ボルトの螺合代を
大きく確保して、このねじ孔周辺に作用するストレスも
広く分散させることができる。この結果、ボールねじ使
用によるねじ孔周辺部の早期的な破損も防止でき、上記
(3) の効果とも相まって、ヨーク部材ひいてはボールね
じ全体の耐久性の大幅向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施形態１であるボールねじを示
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、ボールすくい上げ部が図１におけるII−II線に
沿って見た断面で示されている。

【図３】同ボールすくい上げ部を構成するヨーク部材と
その固定ボルトを示す分解斜視図である。

【図４】本発明に係る実施形態２であるボールねじを示
し、ボールすくい上げ部を構成するヨーク部材とその固
定ボルトを示す図３に対応する分解斜視図である。

【図５】従来のボールねじを示す図であって、図５(a)
は同ボールねじの側面断面図、図５(b) は正面断面図を
それぞれ示している。

【図６】他の従来のボールねじを示す図であって、図６
(a) は図２に対応する断面図、図６(b) はボールすくい
上げ部を構成するヨーク部材とその固定ボルトを示す図
３に対応する分解斜視図である。

【符号の説明】

１ ボールねじ ２ ねじ軸 ３ ねじ軸の螺旋溝 ４ ナット体 ５ ナット体の螺旋溝 ３，５ ボール軌道 ７ ボール ８ ボール循環路 ９ リターンチューブ １０ ヨーク部材 １７ ボールすくい上げ部 １８ 固定ボルト ２０ ヨーク部材のヨーク本体 ２１ ヨーク部材の補強ボス部（固定ボル
ト螺合部分） ２１ａ ねじ孔 ２２ ナット体の貫通孔（嵌合部） ２３ 締付け台座

Claims (3)

【特許請求の範囲】
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、 前記ナット体の螺旋溝におけるボール転動部分の両端
   に、前記ボールを循環させるボール循環路が連通される
   とともに、このボール循環路の両端部のボールすくい上
   げ部が、前記ナット体の螺旋溝に沿って設けられた円弧
   状のヨーク部材の端面により形成されてなり、 このヨーク部材は、別部材である固定ボルトにより前記
   ナット体に締付け固定されるとともに、そのヨーク本体
   における固定ボルト螺合部分が補強ボスの形態とされて
   いることを特徴とするボールねじ。
2. 【請求項２】 前記補強ボスは、前記ヨーク本体の中央
   部上面から上方へ突出状に一体形成された円柱状のもの
   で、その軸心位置に、前記固定ボルト用のねじ孔が前記
   ヨーク本体の内部まで延びて設けられていることを特徴
   とする請求項１に記載のボールねじ。
3. 【請求項３】 前記補強ボスの外径は、前記ボールから
   の衝撃等による剪断力に十分に耐え得るように、その構
   成材料を考慮して、かつ前記固定ボルトの外径に対応し
   て、前記ヨーク本体の最大幅よりも大きく設定されてい
   ることを特徴とする請求項２に記載のボールねじ。