CN100553869C - 滚珠丝杠装置 - Google Patents

Abstract

一种滚珠丝杠装置，包括：具有螺旋槽的螺杆，具有螺旋槽和多个孔的螺母，多个可在螺旋槽之间滚动的滚珠，以及具有安装到所述孔中的端部的滚珠循环件。滚珠循环件包括侧盖，该侧盖在其两端部包括安装到所述孔中的支柱部，每个支柱部包括舀起通道和返回通道，该舀起通道和返回通道都相对于支柱部的外圆周表面倾斜。所述孔包括基本上与螺旋槽的方向相平行的槽。所述舀起通道和返回通道基本上沿螺杆的切向方向指向，并且基本上朝螺旋槽的导程角方向倾斜。

Description

滚珠丝杠装置

技术领域

本申请涉及一种在各种工业机器中使用的滚珠丝杠装置。

背景技术

在各种工业机器的进给机构及其类似物中，通常用一种循环管式的滚珠丝杠作为一种将旋转运动转变成线性运动的装置。

图17示出了现有技术中循环管式滚珠丝杠的一个实例，而且在该滚珠丝杠装置1中，外圆周表面上形成有一螺旋形螺旋槽2的螺杆3与内圆周表面上形成有与螺旋槽2相对应的一螺旋槽4的螺母6通过螺纹连接在一起。

螺母6的螺旋槽4和螺杆3的螺旋槽2彼此相对，从而在这两个元件之间构成了一个螺旋形的负载轨道，而且多个作为滚动件的滚珠5可在负载轨道中滚动。此外，通过旋转螺杆3(或者螺母6)，使螺母6(或者螺杆3)通过滚珠5的滚动而沿一轴向移动。

此外，螺母6的外圆周表面的一部分被构造成一平面，该平面形成有2个为一组的孔7，这些孔与两个螺旋槽2，4都相通以便横跨在螺杆3上，并且将基本上呈通道类型的循环管8(作为滚珠循环件的例子)的两端安装在这组孔7中，在两个螺旋槽2，4之间沿负载轨道旋转的滚珠5通过循环管8从负载轨道的中间舀起并返回到初始负载轨道，从而，使滚珠5无限地循环。

同时，在预载型的滚珠丝杠装置中，通常包括一种大尺寸预载型(P)，其用于通过插入一个尺寸比螺旋槽大几个μm的滚珠(钢珠)来施加预载，以及一个双螺母预载型(D)和一个偏置导程预载型(Z)，其通过构造多排以及略微改变各个彼此相对排的移位导程来施加预载。

在双螺母预载型(D)中，螺母沿一轴向方向被分成两部分，因此需要花费紧固部件的费用以及结合紧固部件的操作所需的时间，尤其是在小导程的情况下，要频繁使用在单螺母的中间改变导程的偏置导程预载型。

作为滚珠丝杠装置的循环型式，除了上述循环管式之外，还有框架型和端盖型，这些型式滚珠丝杠装置的特征如表1所示。

表1

	管型	框架型	端盖型
				每行圈数	可能多圈	仅可能一圈	不可能多圈
多头结构	可能	可能	不可能
				预载型式	D，Z，P	D，Z，P	P(Z，D)
导程的适用性	小——中导程	适用于小导程	适用于大导程

尽管滚珠丝杠装置具有适用于高速的结构或者高额定负载的结构，但是必须增加大量的承受负载的滚珠。另一方面，当过多的滚珠进入到一个循环的每行中时，就操作而言，框架型和端盖型的循环型式由于滚珠彼此摩擦给操作性造成了不利的影响，就表1所示的各特征而言，使高额定负载结构和操作性能等互相兼容是很难的。

同时，循环管式是一种外循环型式，其能够从螺母的一侧表面方向上通过使滚珠完全从螺母的螺旋槽中分离出来而构造成多排结构，该循环管式是一种优选用于高额定负载结构，尤其是小导程产品的循环型式。

此外，由于滚珠丝杠装置的高旋转结构，滚珠对循环管的碰撞速度被加快。当碰撞速度加快以及碰撞能量增加时，循环管或者螺旋槽(包括螺旋槽的两个肩部)受到破坏从而影响了高速的结构，这样，就设计出一种滚珠丝杠装置，其中通过循环管舀起滚珠的一个方向基本上是沿螺杆的切向方向并基本上是沿导程角的一方向倾斜的。

然而，当滚珠想要沿螺杆的切向方向和沿螺杆的导程角的方向上升时，循环管由一复杂形状(Z型代替简单的通道型)构成，而且当开在螺母的平面上的孔仅仅是简单的孔口平面时，循环管的两端不能被安装到这些孔中。

因此，在现有技术中，如图18所示，采用了一种形成孔7的方法使位于螺母6的平面相对于孔口平面达到相当大的程度或者倾斜地加工孔7(沿切向方向)(例如，参考JP-UM-A-63-132156)。

附带一提的是，在一通常的滚珠丝杠中，由金属制成的循环管被用作使滚珠循环的一个部件，滚珠在循环管的一端部上设置的一凸舌部分处舀起到螺母之外，这样，当滚珠碰撞到循环管的凸舌部分时，就很难产生振动、噪音等。

因此，就设计出一种类型的滚珠丝杠(下文中称作切向舀起型)，其利用由树脂制成的滚珠循环件作为用于使滚珠循环的元件，而且该滚珠丝杠能使在螺杆和螺母的螺旋槽之间滚动的滚珠沿与滚珠的中心轨道圆相切的方向经由滚珠循环件的凸舌部分舀起，从而使滚珠在螺母的外侧循环(参考JP-A-2003-232421)。

发明内容

如上所述，在JP-UM-A-63-132156中公开了一种滚珠丝杠装置，在该装置中存在对位于螺母6的平面上的孔7加工复杂的问题，此外，由于孔7较大，所以如在多头丝杠中一样，具有较小导程或者较小螺距的螺旋槽与一个连续的螺旋槽会发生干涉。

与上述管形循环系统的滚珠丝杠相比，尽管在JP-A-2003-232421中公开的滚珠丝杠能抑止振动、噪音等的产生，但是在近几年来，对滚珠丝杠的高速结构和耐用寿命提出了更高要求，为了满足该要求，需要通过增加滚珠循环件的凸舌部分的厚度(沿滚珠螺旋槽的一纵向方向的厚度)来提高凸舌部分的强度。然而，当凸舌部分的厚度加厚时，在螺母上形成的循环件插入孔的孔径要增加以至于与螺母的滚珠螺旋槽会发生干涉，因此，当滚珠螺旋槽的螺距较小或者当滚珠螺旋槽是多头螺旋槽时，难于使凸舌部分的厚度变厚。

本发明是为了克服上述缺陷而提出的。本发明的一个目的在于提供一种滚珠丝杠装置，该装置能够容易地实现基本上沿切向方向和基本上沿导程角方向舀起滚珠，并且如在多头丝杠中一样，还能够适用于具有小导程和小螺距的螺旋槽。

本发明的另一个目的在于提供一种滚珠丝杠，该滚珠丝杠即使当滚珠螺旋槽的螺距小或者当滚珠螺旋槽是一种多头螺旋槽时也能通过增加滚珠循环件的凸舌部分厚度来提高凸舌部分的强度。

本发明提供了一种滚珠丝杠装置，该装置包括：螺杆，该螺杆在其外圆周表面上形成有螺旋形螺旋槽；螺母，该螺母在其内圆周表面上形成有与该螺杆的螺旋槽相对的螺旋槽，而且该螺母能被拧到该螺杆上，该螺母在其外圆周部分上设有多个孔；多个滚珠，所述滚珠可旋转地加入由螺杆的螺旋槽和螺母的螺旋槽构成的滚动通道中；以及滚珠循环件，该滚珠循环件基本上呈U型形状并且具有安装到所述孔中的端部，从而通过在滚动通道中部舀起在滚动通道中滚动的滚珠并使滚珠返回到滚动通道而无限循环滚珠；其中，滚珠循环件包括侧盖，该侧盖在其两端部包括安装到该孔中的支柱部，每个支柱部包括用于舀起滚珠的舀起通道和用于返回滚珠的返回通道中的至少一个，该舀起通道和返回通道都相对于支柱部的各自外圆周表面倾斜；所述孔包括基本上与螺杆和螺母的螺旋槽的方向相平行的槽(slot)；以及该舀起通道和返回通道基本上沿螺杆的切向方向而指向，并且基本上朝螺杆和螺母的螺旋槽的导程角方向倾斜。

可优选的是，所述槽的侧壁用作用于循环滚珠的通道的一部分。

可优选的是，所述槽的宽度尺寸在滚珠离开螺杆的螺旋槽的舀起点附近基本上与该舀起通道和返回通道的直径相同。

可优选的是，将显见舀起角设置成20°至45°，其中该显见舀起角是在滚珠离开螺杆的螺旋槽的舀起点处沿螺杆的轴向方向观察到的舀起滚珠的角度。

本发明提供了一种滚珠丝杠，该滚珠丝杠包括：螺杆，该螺杆在其外圆周表面上形成有滚珠螺旋槽；螺母，该螺母在其内圆周表面上形成有与该螺杆的滚珠螺旋槽相对的滚珠螺旋槽；多个滚珠，所述滚珠设置在螺杆的滚珠螺旋槽和螺母的滚珠螺旋槽之间；以及滚珠循环件，该滚珠循环件由树脂制成并且用于根据螺杆或者位于螺杆外面的螺母的旋转运动而使位于螺杆的滚珠螺旋槽和螺母的滚珠螺旋槽之间的滚珠循环；其中，该滚珠循环件包括：凸舌部分，用于循环滚珠的滚珠返回通道，以及一对用于构成滚珠返回通道的入口和出口的返回通道入口和出口构成部分，该凸舌部分用于沿与滚珠的中心轨迹圆相切的切线舀起在螺杆和螺母的滚珠螺旋槽之间滚动的滚珠；该螺母包括用于安装到返回通道入口和出口构成部分中的循环件插入孔；循环件插入孔具有沿滚珠螺旋槽的纵向方向伸长的椭圆形形状；凸舌部分沿滚珠螺旋槽的长度方向的厚度等于或者大于滚珠的直径的二分之一。

可优选的是，凸舌部分的形状与螺杆的滚珠螺旋槽的形状基本上相同。

可优选的是，经过滚珠从螺杆的螺旋槽舀起的舀起点和螺杆的中心的直线与循环件插入孔的中心线相交形成的夹角为45°～80°。

可优选的是，滚珠返回通道在两端部处包括线性通道部分，该线性通道部分具有等于或者大于滚珠直径的二分之一的长度。

本发明提供了一种滚珠丝杠，包括：螺杆，该螺杆在其外圆周表面上形成有螺旋形的第一螺旋槽；螺母，该螺母在其内圆周表面上形成有与所述第一螺旋槽相对应的第二螺旋槽，而且该螺母被拧到该螺杆上，该螺母上具有多个槽；多个滚珠，所述滚珠可旋转地安置在由所述第一螺旋槽和第二螺旋槽构成的滚动通道中；以及侧盖，所述侧盖具有安装到所述槽中的支柱部，从而通过在滚动通道中部将在滚动通道中滚动的滚珠舀起并使滚珠返回到滚动通道而无限循环滚珠；其中，所述槽沿着朝向显见舀起角倾斜的方向伸长，从而使每个槽的纵向基本上与切向舀起方向相同，其中所述显见舀起角是在滚珠离开第一螺旋槽的舀起点处沿螺杆的轴向方向观察到的舀起滚珠的角度；并且所述显见舀起角设置成20°至45°。

可优选的是，所述侧盖包括用于循环滚珠的循环通道以及用于从滚动通道向循环通道引导滚珠的凸舌部分；所述凸舌部分沿着基本上与所述槽中的至少一个槽的纵向方向相同的方向延伸；并且所述凸舌部分的长度等于或者大于各滚珠的直径的二分之一。

可优选的是，所述侧盖具有从舀起点向循环通道延伸的线性部分；并且所述线性部分具有等于或者大于各滚珠直径的二分之一的长度。

附图说明

结合附图对本发明进行更清楚的描述。

图1是用于描述本发明一个实施例中滚珠丝杠装置的示意图；

图2是沿图1的直径方向的截面图；

图3是在将螺母安装在侧盖之前的平面视图；

图4是从图2上部观察到的视图；

图5是沿点对称分开侧盖的侧盖分开件的视图；

图6是沿图5中箭头标记6方向观察到的视图；

图7是沿图5中箭头标记7方向观察到的视图；

图8是沿图5中箭头标记8方向观察到的视图；

图9是沿图5中箭头标记9方向观察到的视图；

图10是用于示出一导程角的视图；

图11是本发明一个实施例中滚珠丝杠的平面视图；

图12是沿图11中线12-12剖开的截面视图；

图13是图11中由树脂制成的滚珠循环件的透视图；

图14是图13中由树脂制成的滚珠循环件所在的滚珠返回轨道的视图；

图15是图11中所示的螺母的平面视图；

图16是在凸舌部分的前端裂缝的深度和凸舌部分的厚度之间关系的图表；

图17是现有技术中循环管式滚珠丝杠装置的一个实例的示意图；

图18是现有技术的循环管式滚珠丝杠装置中另一个实例的视图，其中示出剖开一部分的螺母和循环管。

具体实施方式

第一个优选实施例

下面结合附图对本发明一个实施例中的一个实例进行描述。图1是用于描述本发明一个实施例中滚珠丝杠装置的示意图，图2是沿图1的直径方向的截面图，图3是在将螺母安装在侧盖之前的平面视图，图4是从图2上部观察到的视图，图5是沿点对称分开侧盖的侧盖分开件的视图，图6是沿图5中箭头标记6方向观察到的视图，图7是沿图5中箭头标记7方向观察到的视图，图8是沿图5中箭头标记8方向观察到的视图，图9是沿图5中箭头标记9方向观察到的视图，以及图10是用于示出一导程角的视图。

如图1和图2所示，在构成本发明一个实施例的滚珠丝杠装置10中，外圆周表面上形成有螺旋形螺旋槽11的螺杆12与内圆周表面上形成有与螺旋槽11相对应的螺旋槽13的螺母14相配合连接，而且螺母14的螺旋槽13和螺杆12的螺旋槽11彼此相对，从而在这两个部件之间构成一螺旋形的负载轨道。大量的作为滚动件的滚珠15可在负载轨道中旋转，并且通过旋转螺杆12(或者螺母14)，使螺母14(或者螺杆12)通过滚珠15的滚动而沿一轴向方向移动。

螺母14的外圆周表面的一部分形成有一平面14a，而且该平面14a安装有一个侧盖17，该侧盖17通过利用图4至图9所示的诸如螺钉18等的固定件来将一对侧盖分开件23彼此连接起来而构成的。此外，侧盖分开件23是通过对树脂进行模制或者对金属及其类似物进行成型来制成的。

侧盖17具有一盖主体17a和一对设置在盖主体17a的下表面的一侧上并沿一垂直于螺杆12的轴向方向而延伸的柱形、块形等的一对支柱部19，而且该对支柱部19被设置成沿螺杆12的轴向方向彼此分离开并沿螺杆12的直径方向彼此分离开。

支柱部19与位于螺旋槽11，13之间的负载轨道相连通以便安装到两个为一组的椭圆孔20(参见附图3)中，其中该椭圆孔是在螺母14的平面14a上钻出的，并且以这样一种安装方式，即将盖主体17a通过螺钉18等的固定装置安装到螺母14上。此外，在这种安装方式中，当盖主体17a通过覆盖整个侧盖的一具有盖形的物体而被按压时，还具有减小噪音的优点。

此外，侧盖17的支柱部19的每个内部都具有一滚珠舀起(或者滚珠返回)通道21，该通道21基本上沿螺杆12的切向方向延伸并且沿与两个螺旋槽11，13的导程角都基本上相同的方向延伸，而且盖主体17a的内部设有一个连接各自滚珠舀起通道21的滚珠通道22。

此外，侧盖17的内部设有一个用于舀起滚珠15的滚珠循环通道，其中滚珠15在两个螺旋槽11，13之间沿轴向方向滚动，并且从一个(或者另一个)负载轨道通过各个滚珠舀起通道21和滚珠通道22沿轴向方向返回到另一个(或者一个)负载轨道。

侧盖型滚珠丝杠装置10不同于现有技术中滚珠丝杠装置(管形等)的一点在于：仅仅简单地将这对支柱部19不留间隙地安装到位于螺母14的平面14a上的椭圆孔20中，一个位于支柱部19内部的滚珠舀起通道21的方向相对于支柱部19的外圆周表面倾斜。

因此，正如现有技术中循环管形滚珠丝杠装置一样，螺母14的平面14a设有垂直于螺杆12方向的椭圆孔20，同时构成了将侧盖17的支柱部19简单地安装到椭圆孔20上的结构，位于支柱部19之内的滚珠舀起通道21的滚珠15前进方向基本上沿螺杆12的切向方向以及与两个螺旋槽11，13的导程角基本上相同的方向倾斜，因此，简化了螺母14的结构，并且能提高滚珠15的舀起通道和返回通道的设计自由度。此外，通过利用树脂等模制侧盖能降低费用。

根据本实施例，椭圆孔20构造成并非沿与螺母14的连续螺旋槽13相干涉的方向(轴向方向)伸长而是基本上沿图3所示两个螺旋槽11，13的导程角方向伸长的形状，椭圆孔20的侧壁用作滚珠15的循环通道的一部分，而且一个显见舀起角γ(下面将详述)被设置成20至45°。

参考图10，当支柱部19之内设有一理想舀起通道(下文中称作切向舀起通道)时，该通道并非垂直于螺母14的平面14a，其中该理想舀起通道用于沿螺杆12的切向方向以及沿与两个螺旋槽11，13的导程角都相同的方向线性地相对于滚珠15的前进方向倾斜。因此，在现有技术的滚珠丝杠装置中，为了确保获得该通道，必须在螺母的平面上通过使一工具倾斜来钻设一个孔。

为了避免偏斜加工，本发明设计出了一种具有垂直于螺母14的平面14a并且沿结合理想通道的导程角的方向延伸形状的椭圆孔20。

首先，螺母14的平面14a的一个角在不会改变与螺母14的螺旋槽13有关的切向舀起通道的情况下而改变。当在保持切向舀起状态而改变一正常的舀起角时，椭圆孔20的形状也会改变。

通过将显见舀起角γ(观察一舀起点的角度，在该舀起点处滚珠15从螺杆12的轴向中心与螺杆12的螺旋槽11分离开，参见图2)设计成这种情况下的舀起角，并且通过利用增加显见舀起角γ的事实，即通过增加显见舀起角γ使椭圆孔20难于与螺母14的连续的螺旋槽13相干涉，从而如在多头丝杠中一样，实现使具有小导程或者小螺距的螺旋槽切向舀起的能力。

下面，在显见舀起角γ改变时，讨论在椭圆孔20的形状和螺母14的连续螺旋槽13之间建立的关系。

当显见舀起角γ为0°时，椭圆孔20具有沿与螺母14的轴线相平行的方向而延伸的形状，自然地，就很可能使椭圆孔20与螺母14的连续螺旋槽13相干涉，而这是不现实的。

已经发现当显见舀起角γ为36°时，椭圆孔20的纵向方向基本上与螺母14的连续螺旋槽13相平行，而且即使当椭圆孔20的宽度或多或少增加时也能限制与螺母14的连续螺旋槽13相干涉。在这种情况下，椭圆孔20的形状为一与上述理想通道相结合的最小椭圆孔，并且是与滚珠15的循环通道相结合的最小通道。

此外，通过使椭圆孔20的宽度尺寸基本上与舀起通道21的直径在舀起点(即滚珠15从螺杆12的螺旋槽11中脱离开)的附近相同而使椭圆孔20的侧壁成为滚珠15的循环通道的一部分，螺母14侧的螺旋槽13与螺杆12侧的螺旋槽11能牢固地被确定位置，这样，滚珠15沿一位置而移动，而在该位置中滚珠15由于受到导程角方向的限制平滑地进入到螺杆12地螺旋槽11中，因此，限制了滚珠15对螺旋槽11(包括两个台肩部分)的碰撞并且能够实现高速耐用性和低噪音结构。在这种情况下，利用如上所述的设置，滚珠15的直径能够设置成等于或者大于螺旋槽11，13的槽螺距的65％，而且高的额定负荷结构能通过大直径结构的滚珠直径来形成。

在这种方式中，显见舀起角γ越大，椭圆孔20与螺母14的螺旋槽13平行的纵向方向越是非常接近，并且也能限制与连续螺旋槽13相干涉。然而，当显见舀起角γ大于45°时，椭圆孔20以及侧盖17非常接近平面14a的中心的一侧，因此，在小螺距的情况下就会与连续螺旋槽相干涉。

因此，当显见舀起角γ在20°至45°之间的范围内时，即使在小螺距的规格中，也能构造出避免与连续螺旋槽相干涉的结构，椭圆孔变成一简单形状，因而能容易地制成该椭圆孔。椭圆孔的角度θ(参考图3)能被设定成θ＝0，这样，在槽之间的螺距变大的规格(导程，滚珠直径)情况下，当槽和椭圆孔之间没有出现干涉时更易于加工出该椭圆孔。

本文中提到的切向舀起并不会将舀起角γ和导程角都限制在一完全切向方向，而是允许±10°的偏差，这样的偏差不会对噪音等产生显著的不利影响。因此，舀起的通道可被设计成在设计规格中沿切向方向约±10°来进行舀起。此外，当螺旋槽和舀起通道之间的阶梯偏差尺寸增加时，横跨阶梯偏差上的滚珠的噪音会增加，对噪音和耐用性会产生一种不利的影响，因此，可优选的是，将阶梯偏差的尺寸限制为滚珠直径的约2％。

根据本发明，使用了设有支柱部的侧盖，其中将该支柱部在其两端部处安装到螺母的孔中，而且在该侧盖中，舀起的通道和滚珠的返回通道分别相对于作为滚珠循环件的支柱部的外圆周表面倾斜，因此，能容易地实现滚珠沿基本上切向方向和基本上导程角方向而舀起。

此外，椭圆孔被构造成并非沿与连续螺旋槽相干涉的方向(轴向方向)延伸而是沿两个螺旋槽的导程角方向延伸的形状，因此，如在多头丝杠中一样，滚珠丝杠装置能够适用于具有小导程或者小螺距的螺旋槽，简化了在螺母侧孔的加工并且能降低制造成本。

本发明通过使椭圆孔的侧壁成为滚珠循环通道的一部分，螺母侧的螺旋槽与螺杆侧的螺旋槽能牢固地被确定位置，这样，滚珠沿一位置而移动，而在该位置中滚珠由于受到导程角方向的限制平滑地进入到螺杆的螺旋槽中，因此，能够实现高速耐用性和低噪音结构。

本发明通过使显见舀起角γ位于20°至45°之间的范围内，使椭圆孔的方向变得非常接近螺旋槽的螺旋方向，因此，能避免椭圆孔与负载槽之间的干涉，从而使该滚珠丝杠装置能够处理一较小导程和较小的(导程/滚珠直径)。

第二个优选实施例

下面结合附图对本发明一第二个实施例中进行描述。

图11至图15示出了本发明滚珠丝杠的一个实施例。在图11中，符号111代表螺杆，符号112代表螺母，并且在螺杆111的外圆周表面上形成有滚珠螺旋槽113。滚珠螺旋槽113与位于螺母112的内圆周表面上的滚珠螺旋槽114(参照图12)相对，而且在两个小螺旋槽113，114之间设有多个作为滚动件的滚珠115。根据螺杆111或者螺母112的旋转运动，滚珠115可在滚珠螺旋槽113，114的槽表面上滚动，而且在螺母112的外圆周表面上形成的一平面部分116与一滚珠循环件118通过两个螺钉117相连，其中滚珠循环件118用于使在滚珠螺旋槽113，114之间滚动的滚珠115循环。此外，在使用具有大直径的滚珠的情况下或者在用于高速使用的滚动丝杠的情况下，由树脂制成的滚珠螺旋件118可通过由金属制成的夹具(例如一个盖)而固定。

滚珠循环件118包括一滚珠返回通道181(参见图12)和一对用于构成滚珠返回通道181的出口和入口部分的返回通道的入口和出口构成部分182(参见图13)，而且使在滚珠螺旋槽113，114之间滚动的滚珠115通过滚珠循环件118的滚珠返回通道181而返回到初始位置。

此外，滚珠循环件118包括一对用于沿一与中心轨道圆C(参考图12)相切的切线方向使在滚珠螺旋槽113，114之间滚动的滚珠115舀起的凸舌部分183(参考图13)。凸舌部分183设置在返回通道入口和出口构成部分182的前端部分上，这样，就在凸舌部分183和螺杆侧壁螺旋槽113之间形成了一间隙，而且凸舌部分183沿滚珠螺旋槽114的纵向方向的厚度t(参考图13)等于或者大于滚珠115的直径的二分之一。此外，凸舌部分183沿宽度方向的截面形状基本上与螺杆111的滚珠螺旋槽113的截面形状相同，而且在凸舌部分183和滚珠螺旋槽113之间形成了一间隙。

螺母112包括设置在滚珠循环件118的返回通道入口和出口构成部分182上的循环件插入孔119a，119b(参考图15)，而且循环件插入孔119a，119b被设置成沿滚珠螺旋槽114的纵向方向上具有椭圆形的形状来避免与滚珠螺旋槽114发生干涉。

使滚珠115在舀起滚珠的点P处从螺杆111的滚珠螺旋槽113中舀起来，经过滚珠舀起点P和螺杆111的中心111o的直线A与循环件插入孔119a，119b的中心线CL相交而形成α＝45～80°的角度。

滚珠返回通道181包括在其两个端部的线性通道部分181a(参考图13)，而该线性通道部分181a的长度L等于或者大于滚珠115的直径的二分之一。

此外，滚珠循环件118由两个树脂模制件120来构成(参考图13)，而且每个树脂模制件120设有一个用于构成滚珠返回通道181的滚珠返回通道构成槽121。

在以这种方式构成的滚珠丝杠中，循环件插入孔119a，119b在沿滚珠螺旋槽114的纵向方向上呈椭圆形状，因此，即使滚珠循环件118的凸舌部分183的厚度变厚，也能使循环件插入孔119a，119b避免与滚珠螺旋槽114相干涉。因此，即使当滚珠螺旋槽114的螺距较小或者当滚珠螺旋槽114为多头螺旋槽时，凸舌部分183的强度能够通过增加滚珠循环件118的凸舌部分183的厚度而提高，而且能够获得滚珠丝杠的高速结构和耐久寿命。

此外，在上述实施例中，通过使凸舌部分183沿滚珠螺旋槽114的纵向方向的厚度t等于或者大于滚珠115的直径的二分之一，能避免凸舌部分被破坏并且能获得滚珠丝杠的高速结构。

图16示出在具有凸舌部分厚度t＝0.1Da，0.2Da，0.3Da，0.4Da(Da为滚珠直径)的滚珠丝杠(螺杆直径为63mm，导程为16mm)，滚珠丝杠的转速3200min^-1，螺母的运转距离1km的试验条件下，在凸舌部分的前端处测量裂缝的深度的结果。

根据图16的试验结果，在滚珠丝杠的转速为高速且凸舌部分的厚度较薄时，在凸舌部分的前端处出现了裂缝。另一方面，发现当凸舌部分的厚度较厚时，在凸舌部分的前端处很难出现裂缝，而且当凸舌部分的厚度t等于或者大于t＝0.5Da时，在凸舌部分的前端处几乎不会出现裂缝。因此，通过增加凸舌部分的厚度能增加凸舌部分的强度，而且当凸舌部分与螺杆等接触时，该凸舌部分是以一较宽的面积与之进行接触的，裂缝等的影响很难出现。在正常的转速(例如1600min^-1)时，裂缝不会从大约0.2mm厚度t的凸舌部分发现。

如上所述，循环部件在高速使用中因振动等导致凸舌部分的前端和螺杆发生摩擦，或者因不均匀的负载导致滚珠的堵塞(尽管堵塞是非常少)都是可能的。在这种情况下，通过将凸舌部分的形状构造成与螺杆的滚珠螺旋槽的形状基本上相同并且增加凸舌部分的厚度t能够减少由于树脂和钢彼此接触造成的损坏。

此外，在上述实施例中，通过将凸舌部分183的形状构造成与螺杆111的滚珠螺旋槽113的形状基本上相同，并且通过将凸舌部分183设置成在该凸舌部分183和螺杆111的滚珠螺旋槽113之间留有间隙，即使当凸舌部分183因滚珠115施加的压力而或许与螺杆111的滚珠螺旋槽113进行接触时，由于面积宽和表面压力被限制成很低，因此能避免凸舌部分183被破坏。此外，还能够减少由于凸舌部分183与螺杆111接触而造成的损坏。

此外，通过使经过滚珠115的舀起点P和螺杆111的中心111o的直线A与循环件插入孔119a，119b的中心线CL相交而形成α＝45～80°的角度，滚珠115的显见舀起角γ为γ＝10°～45°。因此，循环件插入孔119a，119b能在与螺母112的滚珠螺旋槽114不发生干涉的情况下钻成。在这种情况下，当凸舌部分被构造成椭圆形时，还能够延长其长度。

当显见舀起角γ(在经过螺杆的中心并垂直于循环件插入孔的中心线的直线和经过滚珠舀起点和螺杆的中心的直线之间的夹角)等于或者大于20°时，在滚珠丝杠(尤其是，用于注射模制机等具有较大滚珠直径的滚珠丝杠)通常使用中，循环件插入孔能在与螺母的滚珠螺旋槽不发生干涉的情况下钻成。当显见舀起角γ等于或者小于20°时，通过与螺母的滚珠螺旋槽发生干涉的足够壁厚来确保螺母或者滚珠循环件的壁厚是很困难的。此外，当显见舀起角γ等于或者大于45°时，增加了向上转向的角度，这样，就使循环件插入孔难以用作滚珠循环通道。因此，为了能在与螺母的滚珠螺旋槽不发生干涉的情况下钻成循环件插入孔，就需要显见舀起角在10°至45°范围内。通过构造具有椭圆形状的循环件插入孔并且使整个椭圆形状作为凸舌部分，能够提高凸舌部分的强度。当凸舌部分的厚度由于树脂件的下沉凹痕的影响而不能被加厚时，可以设置壁的一加厚部分，但是，优选可以通过以一肋的形状来构造凸舌部分的形状来确保凸舌部分的厚度。

而且，通过使由构成滚珠返回通道181的两端部而形成的直线通道部分181a的长度L等于或者大于滚珠115的直径的二分之一，滚珠115在一不连续(在舀起部分的附近处)部分处进行线性运动，能减小对阶差的碰撞并能降低噪音。

换言之，在滚珠丝杠的情况下，即使沿切向舀起，当滚珠从一负荷区域(由螺杆和螺母的滚珠螺旋槽围成的区域)移动到循环通道(在循环部件的内部)中时，必须形成一部件之间的接合点。尽管在沿切向舀起的情况下，在碰撞凸舌部分中，其倾斜角接近0°而且碰撞力较小，但在从螺杆的滚珠螺旋槽向凸舌部分的前端移动过程中，存在着阶梯偏差。尽管在沿切向舀起的情况下，优选在舀起点之后尽可能提供了一线性部分，但是循环部件的目的是使滚珠返回到相对侧，滚珠丝杠的外形尺寸不能按其所需增加那么多，因此不能采用过长的线性通道。然而，为了获得沿切向舀起的效果，必须通过一最小的线性通道设计出一存在阶差的区域(直到凸舌部分横跨在前端部上)。在建议的沿切向舀起的情况下，凸舌部分的前端在距离舀起点大约滚珠直径的0.5倍处出现。因此，必须以至少滚珠直径的0.5倍或者更多的最小化条件来构造直线部分。

此外，本发明并不限于上述实施例，而且在不偏离本发明的实质范围内可以进行各种变化。

根据本发明，通过构造沿滚珠螺旋槽的纵向方向呈椭圆形状的循环件插入孔，即使滚珠循环件的凸舌部分的厚度变厚时，也能使循环件插入孔避免与滚珠螺旋槽相干涉。因此，即使当滚珠螺旋槽的螺距较小或者当滚珠螺旋槽为多头螺旋槽时，凸舌部分的强度也能够通过增加滚珠循环件的凸舌部分的厚度而提高。此外，通过使凸舌部分沿滚珠螺旋槽的长度方向的厚度等于或者大于滚珠的直径的二分之一，能避免凸舌部分被破坏并且能获得滚珠丝杠的高速结构。

根据本发明，通过使凸舌部分的形状构造成与螺杆的滚珠螺旋槽的形状基本上相同，并且通过将凸舌部分设置成在该凸舌部分和螺杆的滚珠螺旋槽之间留有间隙，即使当凸舌部分因滚珠施加的压力而或许与螺杆的滚珠螺旋槽进行接触时，由于面积宽和表面压力被限制成很低，因此能避免凸舌部分被破坏。

根据本发明，通过使经过滚珠从螺杆的螺旋槽舀起的舀起点和螺杆的中心的直线与循环件插入孔的中心线相交而形成α＝45～80°的角度，滚珠的显见舀起角为10°～45°。因此，循环件插入孔能在与螺母的滚珠螺旋槽不发生干涉的情况下钻成。

根据本发明，通过使由构成滚珠返回通道的两端部形成的直线通道部分的长度等于或者大于滚珠的直径的二分之一，滚珠在一不连续(在舀起部分的附近处)部分处进行线性运动，能减小对阶差的碰撞并能降低噪音。

Claims (11)

1、一种滚珠丝杠装置，包括：

螺杆，该螺杆在其外圆周表面上形成有螺旋形螺旋槽；

螺母，该螺母在其内圆周表面上形成有与该螺杆的螺旋槽相对应的螺旋槽，而且该螺母被拧到该螺杆上，该螺母在其外圆周部分上设有多个孔；

多个滚珠，所述滚珠可旋转地加入到由螺杆的螺旋槽和螺母的螺旋槽构成的滚动通道中；以及

滚珠循环件，该滚珠循环件呈U型形状并且具有安装到所述孔中的端部，从而通过在滚动通道中部将在滚动通道中滚动的滚珠舀起并使滚珠返回到滚动通道而无限循环滚珠；

其中，滚珠循环件包括侧盖，所述侧盖在两端部包括安装到所述孔中的支柱部，每个支柱部包括用于舀起滚珠的舀起通道和用于返回滚珠的返回通道中的至少一个，该舀起通道和返回通道都相对于支柱部的各自外圆周表面倾斜；

所述孔包括与螺杆和螺母的螺旋槽的方向相平行的槽；以及

所述舀起通道和返回通道沿螺杆的切向方向指向，并且朝螺杆和螺母的螺旋槽的导程角方向倾斜。

2、根据权利要求1所述的滚珠丝杠装置，其中，将所述槽的侧壁用作用于循环滚珠的通道的一部分。

3、根据权利要求2所述的滚珠丝杠装置，其中，所述槽的宽度尺寸在滚珠离开螺杆的螺旋槽的舀起点附近与所述舀起通道和返回通道的直径相同。

4、根据权利要求1所述的滚珠丝杠装置，其中，将显见舀起角设置成20°至45°，其中该显见舀起角是在滚珠离开螺杆的螺旋槽的舀起点处沿螺杆的轴向方向观察到的舀起滚珠的角度。

5、一种滚珠丝杠，包括：

螺杆，该螺杆在其外圆周表面上形成有滚珠螺旋槽；

螺母，该螺母在其内圆周表面上形成有与该螺杆的滚珠螺旋槽相对的滚珠螺旋槽；

多个滚珠，所述滚珠设置在螺杆的滚珠螺旋槽和螺母的滚珠螺旋槽之间；以及

滚珠循环件，该滚珠循环件由树脂制成并且用于根据螺杆或者位于螺杆外面的螺母的旋转运动而使位于螺杆的滚珠螺旋槽和螺母的滚珠螺旋槽之间滚动的滚珠循环；

其中，该滚珠循环件包括：

凸舌部分，该凸舌部分用于沿与滚珠的中心轨迹圆相切的切线舀起在螺杆和螺母的滚珠螺旋槽之间滚动的滚珠，

用于循环滚珠的滚珠返回通道，以及

一对用于构成滚珠返回通道的入口和出口的返回通道入口和出口构成部分；

所述螺母包括用于安装到返回通道入口和出口构成部分中的循环件插入孔；以及

循环件插入孔具有沿滚珠螺旋槽的纵向伸长的椭圆形形状；以及

凸舌部分沿滚珠螺旋槽的长度方向的厚度等于或者大于滚珠的直径的二分之一。

6、根据权利要求5所述的滚珠丝杠，其中，凸舌部分的形状与螺杆的滚珠螺旋槽的形状相同。

7、根据权利要求5所述的滚珠丝杠，其中，经过从螺杆的螺旋槽舀起的滚珠的舀起点和螺杆的中心的直线与循环件插入孔的中心线相交形成的夹角为45°～80°。

8、根据权利要求5所述的滚珠丝杠，其中，所述滚珠返回通道在两端部处包括线性通道部分，该线性通道部分具有等于或者大于滚珠直径的二分之一的长度。

9、一种滚珠丝杠，包括：

螺杆，该螺杆在其外圆周表面上形成有螺旋形的第一螺旋槽；

螺母，该螺母在其内圆周表面上形成有与所述第一螺旋槽相对应的第二螺旋槽，而且该螺母被拧到该螺杆上，该螺母上具有多个槽；

多个滚珠，所述滚珠可旋转地安置在由所述第一螺旋槽和第二螺旋槽构成的滚动通道中；以及

侧盖，所述侧盖具有安装到所述槽中的支柱部，从而通过在滚动通道中部将在滚动通道中滚动的滚珠舀起并使滚珠返回到滚动通道而无限循环滚珠；

其中，所述槽沿着朝向显见舀起角倾斜的方向伸长，从而使每个槽的纵向与切向舀起方向相同，其中所述显见舀起角是在滚珠离开第一螺旋槽的舀起点处沿螺杆的轴向方向观察到的舀起滚珠的角度；并且

所述显见舀起角设置成20°至45°。

10、根据权利要求9所述的滚珠丝杠，其中，所述侧盖包括用于循环滚珠的循环通道以及用于从滚动通道向循环通道引导滚珠的凸舌部分；

所述凸舌部分沿着与所述槽中的至少一个槽的纵向方向相同的方向延伸；并且

所述凸舌部分的长度等于或者大于各滚珠的直径的二分之一。

11、根据权利要求9所述的滚珠丝杠，其中，所述侧盖具有从舀起点向循环通道延伸的线性部分；并且

所述线性部分具有等于或者大于各滚珠直径的二分之一的长度。

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