CN100564948C - 滚珠螺杆装置 - Google Patents

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Abstract

在螺母外部表面构造的滚珠循环部件设置有滚珠舀起部分，用于将滚动于螺旋杆的滚珠螺旋槽和螺母之间的滚珠沿着滚珠的中心轨道圆的切线舀起。形成于滚珠舀起部分的滚珠舀起通道部分的通道长度设定为等于或者大于滚珠的直径的1/2。

Description

滚珠螺杆装置
技术领域
本发明涉及一种用于将旋转运动转换为线性运动的滚珠螺杆装置。
背景技术
在诸如机床和注射成型机的工业机器中，使用如图8所示的管道循环类型的滚珠螺杆装置作为将旋转运动转换为线性运动的装置。滚珠螺杆装置包括：螺旋杆1；和螺母2，螺母内部圆周上设置有与形成于螺旋杆1的外部圆周的滚珠螺旋槽3相对应的滚珠螺旋槽4。然后，大量作为滚动元件的滚珠6布置在形成于滚珠螺旋槽3和滚珠螺旋槽4之间的滚珠载入滚动通道5中。这些滚珠6在滚珠螺旋槽3和4之间滚动并与螺旋杆1或螺母2的旋转相关联。形成于螺母2的外部圆周上的平部2a设置有用于循环滚珠6的滚珠循环管道7。滚珠循环管道7通过将金属管材弯曲成U型而得到。螺母2的平部2a设置有两个循环管道插入孔8，滚珠循环管道7的端部插入其中。滚珠循环管道7的每个端部都具有舌状部分，从而使在滚珠螺旋槽3和4之间滚动的滚珠6通过滚珠循环管道7的舌状部分从滚珠螺旋槽3和4向上舀起。
在该滚珠螺旋装置中，滚珠在形成于滚珠螺旋槽3和4之间的滚珠载入滚动通道5和形成于滚珠循环管道7的滚珠返回通道中相互促动(jamming)。滚珠的这种相互促动会导致滚珠6的快速磨损或者使滚珠的表面有所损伤。因此，为了避免滚珠的促动，人们提出了一种装置，其中由树脂制成的滚珠保持件9分别布置于滚珠之间，如图9所示(参见日本公开未审专利申请No.2003-269563，下文中使用专利文件1进行指代)。
然而，在上述专利文件1所述的滚珠螺旋装置中，当滚珠保持件的填充因素在滚珠循环通道中变小时，滚珠保持件9会暂时被设置于滚珠循环管道7附近或者在滚珠循环管道7的舌状部分7a处的台阶10或间隙11而卡住，如图10A-10C所示。这会引起问题。为了使滚珠保持件避免被暂时卡住，滚珠保持件9的填充因素需要在制造时进行严格的管理。或者，在循环管道插入孔8的加工过程中需要改善精确度。然而，在制造时严格管理滚珠保持件9的填充因素的方法，以及在循环管道插入孔8的加工过程中改善精确度的方法会导致成本增加。
本发明的目的就是为了集中处理这一问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种滚珠螺旋装置，该装置即使当在滚珠循环通道中的滚珠保持件的填充因素较小时，也会防止滚珠保持件被暂时卡住。
为了达到上述目的，本发明的滚珠螺旋装置，包括：外部圆周上设置有滚珠螺旋槽的螺旋杆；螺母具有形成有平坦部分的外部圆周和设置有滚珠螺旋槽的内部圆周，所述螺母的滚珠螺旋槽槽与所述螺旋杆的滚珠螺旋槽相对；大量的滚珠，所述滚珠滚动在形成于所述螺旋杆的滚珠螺旋槽与所述螺母的滚珠螺旋槽之间的滚珠载入滚动通道中，并与所述螺旋杆或所述螺母的旋转关联；具有滚珠返回通道的滚珠循环部件，所述通道用于循环这些滚珠；以及用于抑止滚珠间相互促动的、由树脂制成的滚珠保持件，所述保持件分别布置于所述滚珠之间，其中，所述螺母形成有两个循环部件插入孔，滚珠循环部件的端部分别配合在所述的循环部件插入孔中，所述的两个循环件插入孔相互平行，其中，所述滚珠循环部件的每一个端部设置有线形的滚珠舀起通道部分，用于沿所述滚珠的中心轨道圆的切线向上舀起在所述滚珠螺旋槽之间滚动的滚珠，从而将所述滚珠引导到所述滚珠返回通道中，其中所述滚珠舀起通道部分的长度相对于所述滚珠的直径D来说等于或者大于1/2D，以及其中，当从螺旋杆的轴向方向观察时，所述切线相对于螺母的所述平坦部分向内倾斜。
在根据本发明的滚珠螺旋装置中，滚珠循环部件设置有滚珠舀起部分，用于将在滚珠螺旋槽之间滚动的滚珠沿滚珠的中心轨道圆的切线向上舀起。因此，在滚珠载入滚动通道和滚珠返回通道之间的边界处，滚珠和滚珠保持件沿滚珠中心轨道圆的切线几乎线性对齐。因此，与管道循环类型的滚珠螺旋装置相比，滚珠保持件的方向在滚珠载入滚动通道和滚珠返回通道之间的边界部分没有发生较大的变化。这就避免了滚珠保持件被暂时卡住，即使当滚珠循环通道中的滚珠保持件的填充因素较小。
在根据本发明的滚珠螺旋装置中，滚珠舀起通道部分的通道长度设定为相对于滚珠的直径D来说等于或者大于1/2D。这就更加可靠地避免了滚珠保持件被暂时卡住，即使当滚珠循环通道中的滚珠保持件的填充因素较小。
在根据本发明的滚珠螺旋装置中，形成于滚珠载入滚动通道和滚珠返回通道之间的边界部分的滚珠舀起通道的长度设定为等于或者大于滚珠直径的1/2。因此，非连续舀起部分远离台阶、间隙或者类似物会出现的部分。这就避免了滚珠保持件被暂时卡住，即使当滚珠循环通道中的滚珠保持件的填充因素较小。
附图说明
图1是根据本发明第一实施例的滚珠螺旋装置的平面图；
图2是图1所示的螺母的平面图；
图3是图1的III-III剖视图；
图4是图1所示的滚珠循环部件的正视图；
图5是图1所示的滚珠循环部件的仰视图；
图6是示出滚珠螺旋装置的噪声特性的频率分析结果的图表；
图7是根据本发明第二实施例的滚珠螺旋装置的主要部件的剖视图；
图8是管道循环类型滚珠螺旋装置的剖视图；
图9是滚珠保持件的剖视图；
图10A-10C是用于描述现有技术的问题的图表。
具体实施方式
下面将参照附图描述本发明的实施例。
图1-5示出根据本发明实施例的滚珠螺旋装置。如图1所示，根据本发明实施例所述的滚珠螺旋装置包括螺旋轴1和螺母2。滚珠螺旋槽3形成于螺旋轴1的外部圆周上。滚珠螺旋槽3与形成于螺母2内部圆周上的滚珠螺旋槽4(参见图2)相对。作为滚动元件的大量滚珠6布置于形成在滚珠螺旋槽3和滚珠螺旋槽4之间形成的滚珠载入滚动通道5(参见图3)中。
滚珠6沿滚珠螺旋槽3和4设置成直线。由树脂制成的、用于避免滚珠促动的滚珠保持件9分别设置于滚珠6之间。这些滚珠6滚动于滚珠载入滚动通道5中，并与螺旋轴1或螺母2的旋转相关联。形成于螺母2的外部圆周上的平部2a设置有由合成树脂材料制成的滚珠循环部件12。
滚珠循环部件12具有使滚动于滚珠载入滚动通道5上的滚珠6进行循环的滚珠返回通道13(参见图1)。因此，滚动通过滚珠载入滚动通道5的滚珠6循环通过滚珠循环部件12的滚珠返回通道13。如图3和4所示，滚珠循环部件12包括主体14，该主体具有固定于螺母2的平部2a上的固定表面14a；和柱形滚珠舀起部分(scooping section)15和16，该部分从主体14的固定表面14a朝向螺母2的平部2a延伸。螺母2的平部2a设置有循环部件插入孔17和18(参见图2)，所述孔分别与滚珠循环部件12的滚珠舀起部分15和16相配合。这些循环部件插入孔17和18在滚珠螺旋槽4的纵向方向形成为椭圆形，从而避免与形成于螺母2内部圆周上的滚珠螺旋槽4相干涉。
如图3所示，在滚珠舀起部分15和16中，用于舀起穿过滚珠载入滚动通道5滚动的滚珠6的线性滚珠舀起通道部分19沿着滚珠6的中心轨道环BC的切线S设置于滚珠载入滚动通道5和滚珠返回通道13之间的边缘部分。如图3所示，滚珠舀起通道部分19的通道长度L相对于滚珠6的直径D来说大于或者等于1/2D。
滚珠循环部件12通过两个螺钉20固定于螺母2的平部2a(参见图1)。螺母2的平部2a设置有两个螺钉20插入的螺纹孔(未示出)。滚珠循环部件12由一对树脂模制部件21制成(参见图5)。每个树脂模制部件21都设置有用于形成滚珠返回通道13的滚珠返回通道形成槽(未示出)。滚珠循环部件12可使用金属外壳形式的固定组件固定于螺母2。
在如上构造的滚珠螺旋装置中，用于舀起滚动于滚珠螺旋槽3和4之间的滚珠6的滚珠舀起部分15和16沿着滚珠6的中心轨道环BC的切线S设置于滚珠循环部件12中。因此，在形成于滚珠螺旋槽3和4之间的滚珠载入滚动通道5与滚珠返回通道13之间的边界部分处，滚珠6和滚珠保持件9几乎沿滚珠6的中心轨道圆BS的切线S线性对齐。因此，与通道循环式的滚珠螺旋装置的情况相比，滚珠保持件没有在滚珠载入滚动通道和滚珠返回通道之间的边界部分发生较大的变化。这就避免了滚珠保持件9被暂时卡住，即使当滚珠保持件9的填充因素在用于滚珠6的循环通道中较小时也是如此。因此，就没有必要为了防止滚珠保持件9被暂时卡住而改善循环部件插入孔17和18的加工精度。这就避免了加工成本的增加。
而且，在上述实施例中，滚珠舀起通道部分19的通道长度L已被设定为相对于滚珠6的直径D来说等于或者大于1/2D。因此，在形成于滚珠螺旋槽3和4之间的滚珠载入滚动通道5与滚珠返回通道13之间的边界部分处，滚珠保持件9几乎沿滚珠6的中心轨道圆BS的切线S线性对齐。这就可靠地避免了滚珠保持件9被暂时卡住。
而且，滚珠循环部件12由合成树脂材料制成。因此，与采用由金属制成的滚珠循环部件的滚珠螺旋装置的情况相比，噪声、振动等类似问题的出现得到抑止。而且，循环部件插入孔17和18沿滚珠螺旋槽3和4形成为椭圆形状。这就减少了循环部件插入孔17和18与滚珠螺旋槽4出现干涉的可能性，即使当滚珠6的直径增加时。结果，上述的切线舀起方法即使当滚珠螺旋槽的槽间距较小时也可应用，或者当滚珠螺旋槽由多个螺旋槽代替时也可应用。
图6示出滚珠螺旋装置的噪声特性的频率分析的结果，该装置的轴直径为25毫米，滚珠直径为4.7625毫米，滚珠螺旋装置的螺旋轴以4000min-1的速率进行旋转。在图中，线a表示当滚珠保持件布置于滚珠之间时获得的噪声特性的频率分析的结果，而线b表示当滚珠保持件没有布置于滚珠之间时获得的噪声特性的频率分析的结果。
如图6的频率分析结果所示，与滚珠保持件没有布置于滚珠之间相比，当滚珠保持件布置于滚珠之间时，滚珠螺旋装置的噪声级被减小，也就是说，获得低的噪声影响。
本发明并不局限于上述实施例。例如，上述实施例描述为应用于切线方法的滚珠螺旋装置，采用该方法的滚珠沿滚珠的中心轨道圆的切线而向上舀起。不过，在如图7所示的第二实施例中，滚珠循环部件包括滚珠循环管道，形成于滚珠循环管道7的滚珠返回通道7b和滚珠载入滚动通道5之间的边界部分的滚珠舀起通道22的长度A可大于或者等于滚珠6的直径D的1/2。在这种情况下，也可获得与上述实施例相同的效果。
而且，上述实施例还包括下述情况，即本发明应用于外部循环类型的滚珠螺旋装置，其中滚珠在螺母的外部进行循环。不过，本发明并不局限于此。例如本发明可应用于内部循环类型的滚珠螺旋装置，其中滚珠在螺母内部进行循环。

Claims (1)

1、一种滚珠螺旋装置，包括：
外部圆周上设置有滚珠螺旋槽的螺旋杆；
螺母具有形成有平坦部分的外部圆周和设置有滚珠螺旋槽的内部圆周，所述螺母的滚珠螺旋槽与所述螺旋杆的滚珠螺旋槽相对；
大量的滚珠，所述滚珠滚动在形成于所述螺旋杆的滚珠螺旋槽与所述螺母的滚珠螺旋槽之间的滚珠载入滚动通道中，并与所述螺旋杆或所述螺母的旋转关联；
具有滚珠返回通道的滚珠循环部件，所述通道用于循环这些滚珠；以及
用于抑止滚珠间相互促动的、由树脂制成的滚珠保持件，所述保持件分别布置于所述滚珠之间，
其中，所述螺母形成有两个循环部件插入孔，滚珠循环部件的端部分别配合在所述的循环部件插入孔中，所述的两个循环件插入孔相互平行，每个循环件插入孔具有沿着所述螺旋杆的滚珠螺旋槽的椭圆形，
其中，所述滚珠循环部件的每一个端部设置有线形的滚珠舀起通道部分，用于沿所述滚珠的中心轨道圆的切线向上舀起在所述滚珠螺旋槽之间滚动的滚珠，从而将所述滚珠引导到所述滚珠返回通道中，
其中所述滚珠舀起通道部分的长度相对于所述滚珠的直径D来说等于或者大于1/2D，以及
其中，当从螺旋杆的轴向方向观察时，所述切线相对于螺母的所述平坦部分以及相对于安装在循环部件插入孔中的滚珠循环部件的端部的外表面向内倾斜。
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