JP5837533B2 - 還流ユニット - Google Patents

Description

本発明は、リニアアクチュエータに関し、詳しくはボールねじに用いられる還流ユニットに関するものである。

従来のボールねじは、ナット内に還流ユニットが配置され、還流ユニットから構成された還流通路によってスクリュー軸とナットとの間でのボールの循環が行う。図１に示すように、従来のボールねじ１０は、ナット１３の軸孔１５の壁面を加工して形成した格納溝１６を有する。還流ニット１７は、格納溝１６内に装着され、装着ユニット１７の還流通路１８がナット１３内のねじ山溝１４に繋がるため、ボール１９は、スクリュー軸１１のねじ山溝１２、ナット１３のねじ山溝１４および還流ユニット１７の還流通路１８から構成された循環径路を転動できる。このタイプの還流ユニット１７の対応できるボールねじは、ナット１３の一端に設備に繋がるねじ山を有するか、またはナット１３内のねじ山溝１４の誘導径路が短いか、またはナット１３の外径が小さいものである。しかしながら、ナットは上述したとおり構造が制限されるため、業界では外部循環方式を採用する還流ユニットまたはエンドキャップ方式で循環する還流ユニットはこのタイプの還流ユニット１７の代わりに使用することができない。

一方、従来のボールねじ１０において、ナット１３の格納溝１６はワイヤカット加工によって製作される。加工コストが高いだけでなく、完成した格納溝１６がナット１３の両端を貫通するため、還流ユニット１７を格納溝１６内に装着する際、常に位置を調整しなければならない。図２に示すように、位置がずれると還流通路１８と内部のねじ山溝１４とを確実に接続できず、位置合わせの問題が発生するため、ボール１９の転動に支障をきたす。ボール１９は順調に転動できない際、還流ユニット１７に持続的に衝突するため、還流ユニット１７またはボール１９を損壊させてしまうような事態が発生する。

一方、ボール１９を装着する際、還流通路１８の位置に合わせてボール１９を充填する回数を分けなければならない。つまり、一回目はねじ山溝１２、ねじ山溝１４および第一還流通路１８内にボール１９を充填する。続き、二回目はじ山溝１２、ねじ山溝１４および第二還流通路１８内にボール１９を充填する。あらゆるボール１９があらゆる還流通路１８に充填し終わるまで充填作業が続くため、非常に手間が掛かる。

上述したとおり、従来の技術は加工コストが高く、装着が難しく、位置合わせの精度が低いだけでなく、作動の順調ではなくなるという問題を抱えている。

特開２００６−２３４０４０号公報

本発明は、ボールねじの加工コストダウンおよび装着の簡単化を実現し、ボールねじの位置合わせの精度および作動の順調さを向上することが可能な還流ユニットを提供することを主な目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明による還流ユニットは、前記スクリュー軸と前記ナットとの間に設けられており、ナットに面する第一表面およびスクリュー軸に面する第一表面と反対の第二表面を備える。還流ユニットの第一表面は一つの還流通路を有する。還流通路は第一表面の一側辺から第一表面の別の一側辺まで伸び、かつ両端に形成された接続口部を有する。還流ユニットの第二表面は接続溝を有する。接続溝は還流通路の二つの接続口部の間に位置する。

還流ユニットの第二表面は、ボールねじのスクリュー軸の表面に対応するため第一表面の方向に向かって陥没する。還流ユニットの第一表面は二つの相互に接続される傾斜面に分けられる。二つの傾斜面は向きが逆である。還流通路は一つの傾斜面から還流ユニットの長さの方向に沿って別の一つの傾斜面まで伸びるため、ボールねじのボールは還流通路を順調に通過することができる。

還流ユニットは、少なくとも一つの固定孔を有する。固定孔は第一表面および第二表面を貫通する。固定ユニットをボールねじのナットに差し込み、固定孔に締め付ければ還流ユニットとナットを結合させることができる。

従来のボールねじを示す分解斜視図である。 従来のボールねじのナットと還流ユニットとの組み立て状態を示す断面図である。 本発明の第１実施形態による還流ユニットを使用したボールねじを示す斜視図である。 本発明の第１実施形態による還流ユニットを使用したボールねじを示す分解斜視図である。 本発明の第１実施形態による還流ユニットを使用したボールねじのナットを示す断面図である。 本発明の第１実施形態による還流ユニットを示す斜視図である。 本発明の第１実施形態による還流ユニットを示す側面図である。 本発明の第１実施形態による還流ユニットを示す平面図である。 本発明の第１実施形態による還流ユニットを示す底面図である。 本発明の第１実施形態による還流ユニットを使用したボールねじを示す断面図である。 本発明の第１実施形態による還流ユニットを使用したボールねじを示す断面図である。 本発明の第１実施形態による還流ユニットを使用したボールねじを示す断面図である。 本発明の第１実施形態による還流ユニットを使用したボールねじを示す分解斜視図である。 本発明の第１実施形態による還流ユニットを示す分解斜視図である。 本発明の第１実施形態による還流ユニットを示す分解斜視図である。 本発明の第１実施形態による還流ユニットを示す分解斜視図である。 本発明の第２実施形態による還流ユニットを示す斜視図である。 本発明の第２実施形態による還流ユニットを使用したボールねじを示す分解斜視図である。 本発明の第２実施形態による還流ユニットを示す斜視図である。 本発明の第２実施形態による還流ユニットを使用したボールねじを示す分解斜視図である。

以下、本発明の実施形態による還流ユニットを図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図３および図４に示したのは、本発明の第１実施形態による還流ユニット６０を使用したボールねじ２０である。ボールねじ２０は、スクリュー軸３０、ナット４０および複数のボール５０を有する。スクリュー軸３０はねじ山溝３２を有する。ナット４０は、軸孔４１を有する。軸孔４１がスクリュー軸３０に嵌合されるため、ナット４０はスクリュー軸３０の軸方向に沿って移動することできる。軸孔４１は、壁面に相互に隣接した格納溝４２およびねじ山溝４３を有する。格納溝４２は、ナット４０の端面から軸孔４１の軸方向に沿って伸び、かつ一端に形成された当接面４４（図５および図１１参照）を有する。ねじ山溝４３は、スクリュー軸３０のねじ山溝３２に対応し、かつねじ山溝３２との間にボール５０の転動に用いる第一通路５１（図１１および図１２参照）を有する。一方、ナット４０は、二つの向かい合う穿孔４５を有する。二つの穿孔４５は、格納溝４２の向かい合う両側（図５参照）に位置する。

図６に示すように、本発明の第１実施形態による還流ユニット６０は、ナット４０の格納溝４２に対応する形を呈するため、ナット４０の格納溝４２に還流ユニット６０を格納し、還流ユニット６０を当接面４４に当接させれば(図１１参照)位置決めが完了する。

図６から図９に示すように、本発明の第１実施形態による還流ユニット６０は、第一表面６１および第一表面６１と反対の第二表面６２を備える。第二表面６２はスクリュー軸３０の表面に対応するため第一表面６１の方向に向かって円弧状に陥没した。第一表面６１は向きが逆な第一傾斜面６１１および第二傾斜面６１２に分割される。第一傾斜面６１１および第二傾斜面６１２は、第二表面６２の切線方向、即ちスクリュー軸３０の切線方向に平行に伸びる。第一傾斜面６１１は、第一側辺６１３および第二側辺６１４を有する。第二傾斜面６１２は、第三側辺６１５および第四側辺６１６を有する。第一傾斜面６１１の第一側辺６１３と第二傾斜面６１２の第三側辺６１５との間は第一円弧状鈍角６１７によって繋がる。第一傾斜面６１１の第二側辺６１４および第二傾斜面６１２の第四側辺６１６は、それぞれ第二表面６２に繋がる第二円弧状鈍角を形成する。

図９および図１２に示すように、第一表面６１は、ボール５０の転動に用いる還流通路６３を有する。還流通路６３は、第一表面６１の第一傾斜面６１１の第二側辺６１４から還流ユニット６０の長さの方向に沿って第一円弧状鈍角６１７に跨って第一表面６１の第二傾斜面６１２の第四側辺６１６まで伸びる。還流通路６３は、両端が開放状態を呈し、第一表面６１および第二表面６２を貫通する接続口部６３２になる。接続口部６３２は、第一通路５１に繋がるため、ボール５０は、還流通路６３を介して第一通路５１を通過することができる。

図８、図１０および図１１に示すように、第二表面６２は、二つの向かい合う接続溝６４および二つの向かい合う突起ガイド部６５を有する。二つの接続溝６４は、還流通路６３の二つの接続口部６３２の間に位置することによってナット４０のねじ山溝４３に繋がり、かつスクリュー軸３０のねじ山溝３２に対応することによって接続溝６４とねじ山溝３２との間に第一通路５１に繋がる第二通路５２を構成する。第二通路５２は、ボール５０の転動に用いられる。突起ガイド部６５は、ねじ山溝３２に装着され、一端が還流通路６３の接続口部６３２に突出することによってボール５０を第一通路５１へ誘導する。一方、突起ガイド部６５と第二表面６２とは、一体成型または着脱可能な組み合わせである。本実施形態は、一体成型方式を例として挙げる。図１３に示すように、突起ガイド部６５と第二表面６２とは、着脱可能な組み合わせである。本実施形態は例として突起ガイド部６５を使用する。実際に突起ガイド部６５を使用しなくてもボール５０を第一通路５１へ前進させることができるが、突起ガイド部６５を配置すればボール５０をよりスムーズに転動させることができる。

還流ユニット６０は、二つの向かい合う固定孔６６を有する。固定孔６６は、第一表面６１および第二表面６２を貫通し、突起ガイド部６５に近隣すると同時にナット４０の穿孔４５に繋がる。組み立てを行う際、二つの固定ユニット８０（例えばねじ）をナット４０の穿孔４５に差し込み、還流ユニット固定孔６６に締め付ければナット４０と還流ユニット６０とをまとめて固定することができる。一方、還流ユニット６０を固定する際、ねじ８０を使用することができるだけでなく、噛み合う凸凹状係止構造を使用することができる。例えばナット４０に凹状溝を配置すれば還流ユニット６０に凹状溝に対応する凸状ユニットを配置する。凸状ユニットを凹状溝に差し込み、還流ユニット６０を固定する。

本実施形態の還流ユニット６０およびそれを使用したボールねじ２０の特徴は次の通りである。

１、ナット４０の格納溝４２を製作する際、スライス加工またはドリル加工を採用することができる。還流ユニット６０を製作する際、プラスチック射出成形または金属加工を採用することができるが、これに限らない。加工が完了したナット４０の格納溝４２は、ナット４０全体を貫通せず、当接面４４に当接するため、組み立てを行う際、還流ユニット６０の位置を調整する必要なく、還流ユニット６０を装着溝４２に収め、還流ユニット６０を当接面４４に当接させれば位置決めが完了する。従って、従来の技術と比べて本実施形態では加工コストダウンおよび装着の簡単化を効果的に実現させ、還流ユニット６０の還流通路６３と接続溝６４、ナット４０のねじ山溝４３との間の位置合わせ問題を解決することができる。言い換えれば、本実施形態は、加工コストが低く、装着が簡単であるだけでなく、位置合わせの精度が高い。

２、ボール５０は第一通路５１および二つの第二通路５２、還流通路６３から構成された循環径路を転動する。還流通路６３の入口部位および出口部位は第一表面６１の斜面によってスクリュー軸３０の切線方向に平行するため、ボール５０は第一通路５１から還流通路６３へスムーズに進み、かつ還流通路６３から第一通路５１へスムーズに進み、転動の順調さを向上させることができる。一方、ボールを数回に分けて充填する方式を採用する従来の技術に対し、あらゆるボール５０を一つずつ第一通路５１に充填すれば、ボール５０は第一通路５１、第二通路５２および還流通路６３に沿って転動し、循環径路に充満し、ボールの充填工程の簡単化を実現させることができる。

３、本実施形態は、還流ユニット６０を単独で配置するとは限らず、ナット４０のサイズに合わせて二つの還流ユニット６０を重ねて配置することができる。還流ユニット６０は一体成型された単一ユニットであるとは限らず、図１４および図１５に示すように二つの対称的な付属品６８を前後に配置する方式、または図１６に示すように二つの対称的な付属品６８を左右に配置する方式によって構成されてもよい。どちらの方式を採用しても完成した還流ユニット６０は単一ユニットの機能とは変わらない。

（第２実施形態）
図１７から図２０に示すように、第２実施形態による還流ユニット７０は、第一表面７１および第一表面７１と反対の第二表面７２を備える。第二表面７２はスクリュー軸３０の表面に対応するため第一表面７１の方向に向かって円弧状に陥没した。第一表面７１はボール５０の転動に用いる還流通路７３を有する。還流通路７３は第一表面７１の一側辺から還流ユニット７０の長さの方向に沿って第一表面７１の別の一側辺まで伸びる。還流通路７３は両端が側辺を貫通する接続口部７３２である。接続口部７３２は第一通路５１に繋がるため、ボール５０は還流通路７３を介して第一通路５１を通過することができる。第二表面７２は四つの向かい合う接続溝７４を有する。二つの接続溝７４は還流通路７３の二つの接続口部７３２の間に位置することによってナット４０のねじ山溝４３に繋がり、かつスクリュー軸３０のねじ山溝３２に対応するため、ボール５０は接続口部７３２から還流通路７３に沿って還流ユニット７０に進み、かつ還流通路７３によって誘導され、第一通路５１に戻ることができる。

ボール５０を充填する際、従来の技術のようにボールを数回に分けて充填する必要なく、還流通路７３の構造によって作業を一回で完了させ、ボールの充填工程の簡単化を実現させることができる。

以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

２０：ボールねじ、
３０：スクリュー軸、
３２：ねじ山溝、
４０：ナット、
４１：軸孔、
４２：格納溝、
４３：ねじ山溝、
４４：当接面、
５０：ボール、
５１：第一通路、
５２：第二通路、
６０：還流ユニット、
６１：第一表面、
６１１：第一傾斜面、
６１２：第二傾斜面、
６１３：第一側辺、
６１４：第二側辺、
６１５：第三側辺、
６１６：第四側辺、
６１７：第一弧状鈍角
６２：第二表面、
６３：還流通路、
６３２：接続口部、
６４：接続溝、
６５：突起ガイド部、
６６：固定孔、
６８：付属品、
７０：還流ユニット、
７１：第一表面、
７２：第二表面、
７３：還流通路、
７３２：接続口部
７４：接続溝、
８０：固定ユニット。

Claims (2)

1. スクリュー軸およびナットを備えるボールねじに用いられる還流ユニットであって、
   前記スクリュー軸と前記ナットとの間に設けられており、前記ナットに面する第一表面および前記スクリュー軸に面する第二表面を有し、前記第一表面に一つの還流通路が形成されており、前記第二表面に接続溝が形成されており、
   前記還流通路は、前記第一表面の一方の辺から前記第一表面の他方の辺まで伸び、両端に接続口部が形成されており、
   前記接続溝は、前記還流通路の二つの前記接続口部の間に位置しており、
   前記第二表面は、前記第一表面の方向に向かって円弧状に陥没し、
   前記第一表面は、互いに向きが逆となっている前記第一傾斜面および前記第二傾斜面に分割され、前記第一傾斜面が第一側辺および第二側辺を有し、前記第二傾斜面が第三側辺および第四側辺を有し、
   前記第一傾斜面の前記第一側辺と前記第二傾斜面の前記第三側辺とが相互に繋がり、前記第一傾斜面の前記第二側辺および前記第二傾斜面の前記第四側辺がそれぞれ前記第二表面に繋がり、前記還流通路が前記第一傾斜面の前記第二側辺から本体の長さの方向に沿って前記第二傾斜面の前記第四側辺まで伸び、
   前記第一傾斜面の前記第一側辺と前記第二傾斜面の前記第三側辺とは第一円弧状鈍角によって繋がっており、
   前記還流通路は、前記第一傾斜面の前記第二側辺から、前記第一円弧状鈍角および前記接続溝を跨って、前記第一表面の前記第二傾斜面の前記第四側辺まで伸びることを特徴とする還流ユニット。
2. 前記第一傾斜面の前記第二側辺および前記第二傾斜面の前記第四側辺はそれぞれ第二円弧状鈍角を有することを特徴とする請求項１に記載の還流ユニット。

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