CN101243270B - 滚动体螺纹装置及其组装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种同时具有端盖式的滚珠丝杠和返回管式的滚珠丝杠的优点，并属于这些方式的滚珠丝杠中间的新的范畴的滚动体螺纹装置。在滚动体螺纹装置上，设置拾起滚动到螺母本体(14)的载荷滚动体滚道槽(14b)一端的滚动体(19)，并使其返回到载荷滚动体滚道槽(14b)的另一端的循环部件(13)。循环部件(13)由第一及第二管(11、12)两部件构成。第一管(11)安装在螺母本体(14)的轴线方向的一侧的端面(14a)上，并且第二管(12)安装在螺母本体(14)的轴线方向的剩余的端面(14a)上。

Description

滚动体螺纹装置及其组装方法
技术领域
本发明涉及一种使滚动体能进行滚动运动地介于螺纹轴和螺母之间的滚动体螺纹装置及其组装方法。
背景技术
使滚珠能进行滚动运动地介于螺纹轴和螺母之间的滚珠丝杠，与滑动接触的螺纹相比，由于能够降低使螺纹轴相对于螺母旋转时的摩擦系数，因此被实际应用于工作机械的定位机构、汽车的转向装置、引导装置、运动用螺纹等各种领域。该滚珠丝杠是将螺纹轴的螺旋状的滚珠滚道槽和螺母的载荷滚珠滚道槽在同一位置对合，然后在生成的槽中装入多个滚珠，在螺母上设置有用于使滚珠循环的循环部件。滚动到螺母的载荷滚珠滚道槽的一端的滚珠被拾起到循环部件内，在通过循环部件后，返回到数卷前的载荷滚珠滚道槽的另一端。
在滚珠丝杠的滚珠的循环方式中，具有返回管(return pipe)式和端盖(end cap)式。返回管式的滚珠丝杠，如图12所示那样，在滚珠的循环中使用返回管1。滚珠4由返回管1从螺纹轴3的外周被拾起，通过返回管1之中而回到原先的位置。返回管1从螺母本体的侧面一侧被安装到螺母本体上。此时，返回管1的一对脚部被插入在螺母本体2的侧面开设的孔2a。
如图13所示那样，为了使滚珠4顺利地循环，有时将在螺纹轴的外周滚动的滚珠4沿滚珠4的螺旋状的循环轨道的切线方向并且沿导程角方向拾起。如此，返回管1的一对脚部1a从图中(B)所示的侧面看上去呈倒八字。此时，为了避免返回管1的脚部1a和螺母本体2的孔2a的干涉，需要在螺母本体2的侧面开设长孔2a，在脚部1a的周围容易发生游隙。该现象在螺纹轴3的导程变大时表现显著。关于使返回管的脚部与螺纹轴的导程对合并偏斜的例子，此外例如在专利文献1也有记载。
另一方面，端盖式的滚珠丝杠，如图14所示那样，将在螺纹轴5的外周滚动的滚珠6，由安装在螺母本体7的端面上的端盖8拾起，在通过螺母本体7的内部后，从安装在相反侧的端面上的端盖8返回螺纹轴的外周(例如参照专利文献2)。在端盖式的滚珠丝杠中，在安装于螺母本体7两端的端盖8上形成有拾起滚珠的拾起部及方向转换路9。因此，即使是大导程的滚珠丝杠，也不会发生如使用返回管的情况那样在返回管的脚部的周围产生游隙。
专利文献1：日本特开平3-121341号公报
专利文献2：国际公开第WO03/21133A1号小册子
但是，在端盖式的滚珠丝杠中，由于循环部件由螺母本体和设置在其两端的端盖构成的这三个部件构成，因此与返回管式的滚珠丝杠相比，具有的缺点是零件个数变多、在三部件的连接部分产生两处的滚珠的换乘(乗り継ぐ)，出现高低差的概率增加。而且，由于需要在螺母本体上设置滚珠移动的通路，因此螺母本体的外形容易变大。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种同时具有端盖式的滚珠丝杠和返回管式的滚珠丝杠的优点，属于这些方式的滚珠丝杠的中间的新的范畴的滚动体螺纹装置。
以下，对于本发明进行说明。为了使本发明更容易理解，对附图的参照号码括上括弧进行标记，但是本发明不由此而限定于图示的方式。
为了解决上述课题，第一方面记载的发明是一种滚动体螺纹装置，具有：在外周面形成有螺旋状的滚动体滚道槽的螺纹轴；在内周面形成有与所述螺纹轴的所述滚动体滚道槽相对向的螺旋状的载荷滚动体滚道槽的螺母本体；介于所述螺纹轴的所述滚动体滚道槽和所述螺母本体的所述载荷滚动体滚道槽之间的多个滚动体；以及拾起滚动到所述螺母本体的所述载荷滚动体滚道槽的一端的滚动体，并将其返回到所述载荷滚动体滚道槽的另一端的循环部件，其特征在于，所述螺母本体具有：在螺母本体的侧面形成的侧面槽、形成在所述螺母本体的轴线方向的一侧端面上且与所述 侧面槽相连的切口、以及形成在所述螺母本体的轴线方向的剩余的端面上且与所述侧面槽相连的切口，所述循环部件由相互连接的第一管及第二管形成的两部件构成，所述第一管及第二管在其一端形成有拾起所述滚动体的拾起部，并且具有呈曲线状延伸的方向转换路，所述第一管嵌入在所述螺母本体的轴线方向的一侧的端面形成的切口内，所述第二管嵌入在所述螺母本体的轴线方向的剩余的端面形成的切口内，所述第一管及所述第二管嵌入在所述侧面槽中并从所述螺母本体露出。
第二方面记载的发明的特征在于，在第一方面或第一方面记载的滚动体螺纹装置中，所述滚动体螺纹装置还具有一对第一按压部件以及第二按压部件，所述一对第一按压部件具有安装在所述螺母本体的轴线方向的端面上的本体部和与所述第一管或者所述第二管的形状对合的突出部，并且从所述螺母本体的端面侧按压所述第一管或者所述第二管，所述第二按压部件安装在所述螺母本体的侧面，从所述螺母本体的侧面一侧由所述第一管及第二管的对合面的位置按压所述第一管及所述第二管。
第三方面记载的发明的特征在于，在第一方面或第二方面记载的滚动体螺纹装置中，所述第一管及所述第二管的对合面由包含所述第一管及所述第二管的中心线的平面内的第一对合面、以及在所述中心线的方向上相互位置错开并且相对于所述平面相互设置在相反侧且与所述第一对合面垂直的第二及第三对合面构成。
第四方面记载的发明是一种滚动体螺纹装置的组装方法，是组装使滚动体介于螺纹轴的外周面的螺旋状的滚动体滚道槽和螺母本体的内周的螺旋状的载荷滚动体滚道槽之间，利用循环部件拾起滚动到所述螺母本体的所述载荷滚动体滚道槽的一端的滚动体，并使其返回到所述载荷滚动体滚道槽的另一端的滚动体螺纹装置的方法，其特征在于，通过在一端形成有拾起所述滚动体的拾起部并且具有呈曲线状弯曲的方向转换路的第一及第二管形成的两部件构成所述循环部件，具有：使所述第一管向所述螺母本体的轴线方向的一侧的端面移动，嵌入到在所述螺母本体的轴线方向的一侧的端面形成的切口内，并且嵌入到形成在所述螺母本体的侧面并且与在所述螺母本体的轴线方向的一侧的端面形成的切口相连的侧面槽内的工序；使所述第二管向所述螺母本体的轴线方向的剩余的端面移动，嵌 入到在所述剩余的端面上形成的切口内，并且嵌入到还与在所述螺母本体的轴线方向的剩余的端面形成的切口相连的所述侧面槽内的工序；以及利用按压部件将所述第一管及所述第二管按压在所述螺母本体上的工序。
发明效果
根据第一方面记载的发明，由于将第一管及第二管安装在螺母本体的端面上，因此与从螺母本体的侧面一侧嵌入返回管的返回管式的滚珠丝杠相比，在第一管及第二管的周围很难产生游隙。而且，循环部件由第一管及第二管两部件构成，因此相比于现有的端盖方式的滚珠丝杠部件数量减少，能以最小的换乘使滚动体移动。
将第一管及第二管嵌入在螺母本体的端面形成的切口，因此在第一管及第二管的周围更难产生游隙。
能使螺母本体的外形变小。
根据第二方面记载的发明，能由第一管及第二管的对合面对两者进行定位。
根据第三方面记载的发明，通过第一及第二按压部件将第一及第二管安装在螺母本体上。并且，在第一按压部件上设置与第一及第二管的形状对合的突出部，因此在第一管及第二管的周围不会产生游隙。
根据第四方面记载的发明，将第一及第二管安装在螺母本体的端面上后，仅通过用按压部件按压住第一管及第二管，就能将第一管及第二管安装到螺母本体上，因此组装性提高。
附图说明
图1是本发明的一种实施方式的滚珠丝杠的立体图；
图2是上述滚珠丝杠的分解立体图；
图3是第一和第二管的立体图；
图4是第一和第二管的俯视图；
图5是滚珠丝杠的主视图；
图6是滚珠丝杠的侧视图；
图7是表示从螺母本体的内径侧看到的第一管的脚部的立体图；
图8是表示从螺纹轴的轴线方向看到的脚部的倾斜的图；
图9是表示从螺纹轴的侧面方向看到的脚部的倾斜的图；
图10是第一按压部件的详细图；
图11是第二按压部件的详细图；
图12是表示现有的返回管式的滚珠丝杠的立体图；
图13是表示现有的返回管式的滚珠丝杠的滚珠的循环的图(图中(A)表示从螺纹轴的轴线方向看到的状态，图中(B)表示从螺纹轴的侧面看到的状态)；
图14是表示现有的端盖式的滚珠丝杠的截面图。
图中，
11-第一管(循环部件)；12-第二管(循环部件)；11a-第一管的脚部；12a-第二管的脚部；11c，12c-第一对合面；11d，12d-第二对合面；11e，12e-第三对合面；13-循环部件；14-螺母本体；14a-端面；14b-载荷滚珠滚道槽(载荷滚动体滚道槽)；15-切口；16-侧面槽；18a-滚珠滚道槽；18-螺纹轴；19-滚珠(滚动体)；20-拾起部；21-第一按压部件；21a-本体部；21b-突出部；22-第二按压部件。
具体实施方式
以下基于附图对本发明的实施方式进行详细说明。图1是表示本发明的一实施方式中的作为滚动体螺纹装置的滚珠丝杠的立体图，图2是表示滚珠丝杠的分解立体图。本实施方式的滚珠丝杠，属于返回管式的滚珠丝杠和端盖式的滚珠丝杠的中间的新的范畴。因此，首先将本实施方式的滚 珠丝杠的概略与返回管式的滚珠丝杠、端盖式的滚珠丝杠相比较进行说明。
本实施方式的滚珠丝杠，外观上由于可看到管露出，因此接近于返回管式的滚珠丝杠。在返回管式的滚珠丝杠中，由于将返回管的脚部插入在螺母本体的侧面开设的长孔中，因此在脚部的周围产生游隙。相对于此，本实施方式的滚珠丝杠，由将循环部件13在长度方向上分割成两部分的第一管11及第二管12构成，将第一管11及第二管12的脚部11a、12a嵌入在螺母本体14的两端面14a形成的切口15。切口15从螺母本体14的端面14a利用立铣刀等形成为没有间隙地嵌合导程角对合并偏斜的第一管11及第二管12的脚部11a、12a的形状。第一管11及第二管12，不是从螺母本体14的侧面一侧，而是从螺母本体14的两端面14a一侧嵌入切口15。并且，在螺母本体14的侧面利用立铣刀等形成在轴线方向延伸的侧面槽16。该侧面槽16连接于螺母本体14的端面14a的切口。在侧面槽16中嵌入第一管11及第二管12的直线部11b、12b。
另一方面，端盖式的滚珠丝杠是在螺母本体的两端安装有一对端盖的滚珠丝杠。循环部件由设置在一个端盖上的方向转换部分和设置在螺母本体上的直线部分以及设置在相反侧的端盖上的方向转换部分这总计三个部件构成。相对于此，本实施方式的滚珠丝杠的特征在于，循环部件由第一管11及第二管12这两部件构成，并使这些第一管11及第二管12从螺母本体14露出。
接着，对滚珠丝杠的各部分的构造进行详细说明。如图1及图2所示，滚珠丝杠具有：在外周面形成有螺旋状的滚珠滚道槽18a的螺纹轴18、和在内周面形成有与滚珠滚道槽18a相对向的螺旋状的载荷滚珠滚道槽14b的螺母本体14。在螺纹轴18的滚珠滚道槽18a和螺母本体14的载荷滚珠滚道槽14b之间的载荷滚道路A内排列配置有多个滚珠19，所述多个滚珠19能够做滚动运动。在滚珠19之间介入防止滚珠19彼此相互接触的衬垫24(参照图8，图9)。
在螺纹轴的外周形成有具有规定的导程的螺旋状的滚珠滚道槽18a。螺纹轴18的截面形状形成为例如组合两个圆弧的哥特式拱槽形状等。滚珠滚道槽18a的条数可以设定为一条、两条、三条等各种。当然，在滚珠 滚道槽做成多条时，循环部件也需要有与滚珠滚道槽的条数相等的多个。
在螺母本体14的内周面上，形成有与螺纹轴18的滚珠滚道槽18a相对向的螺旋状的载荷滚珠滚道槽14b(参照图7)。载荷滚珠滚道槽14b的截面形状也与螺纹轴18的滚珠滚道槽18a的截面形状同样，例如形成为组合两个圆弧的哥特式拱槽形状等。
为了使滚动到螺母本体14的载荷滚珠滚道槽14b的一端的多个滚珠19循环，在螺母本体14上安装循环部件13。循环部件13具有连接载荷滚珠滚道槽14b的一端和另一端的返回通路，拾起滚动到载荷滚珠滚道槽14b的一端的多个滚珠19(参照图8)，在经由返回通路后，返回到数圈前的载荷滚珠滚道槽14b的另一端。该循环部件13由在长度方向被分割成两部分的第一管11及第二管12构成。
图3及图4表示第一管11及第二管12。第一管11及第二管12分别弯折成L字形，具有直线部11b、12b和脚部11a、12a。在直线部11b、12b内形成有直线通路。并且，在直线部的前端具有用于接合第一管11及第二管12的对合面。该对合面由包含第一管11及第二管12的中心线的平面内的第一对合面11c、12c，和在中心线的方向上相互位置错开并且相对于该平面相互在相反侧设置的第二对合面11d、12d以及第三对合面11e、12e构成。在对合面上设有高低差。另一方面，在脚部11a、12a上形成有与直线通路连接并以曲线状延伸的方向转换路。在脚部11a、12a的前端设置有拾起滚珠19的拾起部20。这些第一管11及第二管12可以通过弯折金属制的管来制造，也可以通过注射成形树脂来进行制造。在通过注射成形制造的情况下，第一管11及第二管12分别被包含其中心线的分割面分割。
图5及图6表示在螺母本体14上安装的第一管11及第二管12。第一管11及第二管12的脚部11a、12a被嵌入螺母本体14的端面14a的切口15。并且，第一管11及第二管12的直线部11b、12b被嵌入到螺母本体14的侧面的侧面槽16中。如图5所示，从螺纹轴18的轴线方向看，第一管11的脚部11a的中心线C1相对于滚珠丝杠的上下方向的中心线C2倾斜规定角度。一方面，背面侧的第二管12的脚部12a的中心线向与第一管11相反的方向倾斜相同的角度。
图6的双点划线表示在现有的端盖式的滚珠丝杠所必需的螺母本体的外径。在端盖方式的滚珠丝杠中，由于在螺母本体的内周的载荷滚珠滚道槽和螺母本体的外径之间设置滚珠通过的贯通孔，因此对于螺母本体必需确保载荷滚珠滚道槽和螺母本体的外径不会破损的壁厚。所以，最低也必须具有滚珠的直径的壁厚，在端盖式的滚珠丝杠的外径的小型化上存在限度。相对于此，在本实施方式的滚珠丝杠中，由于在螺母本体14的侧面槽16内嵌入第一管11及第二管12，使这些第一管11及第二管12从螺母本体14露出，因此能够将螺母本体14的外径减小第一管11及第二管12从螺母本体14的外径伸出的量。
图7表示从螺母本体14的内径侧看到的第一管11的脚部11a。在脚部11a上设置突出到螺纹轴18的滚珠滚道槽18a内的拾起部20。该拾起部20将在螺纹轴18的滚珠滚道槽18a滚动的滚珠19拾起，并引导向脚部11a内。另外，拾起部20也可以是不向螺纹轴18的滚珠滚动轴18a内突出的类型即所谓的舟底拾起型。舟底拾起型是在槽的两侧的边缘将滚珠19慢慢地抱住并拾起。
图8表示从螺纹轴的轴线方向看到的脚部11a的偏斜，图9表示从螺纹轴的侧面方向看到的脚部11a的偏斜。脚部11a，如图8所示那样，被配置在螺纹轴18的周围滚动的滚珠循环轨道的切线方向上，并且如图9所示那样，配置在导程角方向上。通过该配置能将滚珠19沿其前进方向拾起，不会从滚珠19对脚部11a施加不合理的作用力。另外，如图9所示那样，切口的底面15a，以第一管11及第二管12的脚部11a、12a配置在滚珠循环轨道的切线方向上且配置在导程角方向上的方式，从与螺纹轴18垂直的截面倾斜与导程角一致的角度而形成。
如图1及图2所示那样，第一管11及第二管12，通过安装在螺母本体14的端面14a上的一对第一按压部件21和安装在螺母本体14的侧面上的第二按压部件22被固定在螺母本体上。第一按压部件21按压住第一管11及第二管12的脚部11a、12a，第二按压部件22按压住第一管11及第二管12的直线部11b、12b的对合部分。
图10表示第一按压部件21的详细图。第一按压部件21具有：安装在螺母本体14的端面14a上的环状的本体部21a、和从本体部21a突出的 突出部21b。突出部21b与脚部11a、12a的外形形状一致，使得在嵌入切口15的第一管11及第二管12的脚部11a、12a的周围不产生间隙。即，第一按压部件21，例如通过树脂成形，其突出部21b配合于第一管11及第二管12的脚部11a、12a的形状而避开制造。因此，第一管11及第二管12的脚部11a、12a在周围无游隙的状态下被固定在螺母本体14上。第一按压部件21通过螺栓等紧固机构被固定在螺母本体14上。图11表示第二按压部件22的详细图。第二按压部件22由中央弯曲成U字形的止动带构成。第二按压部件22被安装在螺母本体14的侧面的平坦的切口面14c上。
在螺母本体14的端面14a上，根据需要也可以安装覆盖第一按压部件的盖。并且，在该盖内也可以组装入用于除去附着在螺纹轴18上的异物，另外防止润滑剂从螺母本体14的内部渗漏的密封。
接着，对本实施方式的滚珠丝杠的组装方法进行说明。首先，准备形成有滚珠滚道槽18a的螺纹轴18、形成有载荷滚珠滚道槽14b及切口15的螺母本体14、分割成两部分的第一管11及第二管12。接着，使第一管11朝螺母本体14的一侧的端面14a移动，在一侧的端面14a上形成的切口15内嵌入第一管11的脚部11a。此时，第一管11的直线部11b嵌入螺母本体14的侧面槽16内。接着，将第一按压部件21安装在螺母本体14的端面14a上，用第一按压部件21的突出部21b按压住第一管11。
接着，使第二管12朝螺母本体14的剩下的端面14a移动，在剩下的端面14a上形成的切口15内嵌入第二管12的脚部12a。此时，第二管12的直线部12b嵌入螺母本体14的侧面槽16，第一管11的直线部11b的对合面11c～11d和第二管12的直线部12b的对合面12c～12d对合。接着，将第一按压部件21安装在螺母本体14的端面14a上，用第一按压部件21的突出部21b按压住第二管12。接着，将第二按压部件22安装在螺母本体14的侧面上，在对合面位置按压第一管11及第二管12的接合部分。通过以上，完成第一管11及第二管12向螺母本体14的固定。之后，向螺纹轴18和螺母本体14之间的滚珠滚动路、第一管11及第二管12填充多个滚珠19及衬垫24。
另外，在利用第一按压部件21按压第一管11及第二管12的脚部11a、 12a之前，也可以利用第二按压部件22按压第一管11及第二管12的直线部11b、12b的对合面11c～11d和12c～12d。
本发明不仅限于上述实施方式，在不改变本发明的主旨的范围内能进行各种变更。例如，第一管及第二管的直线部与螺纹轴的轴线可以不平行也可以倾斜。另外，也可以使用滚针作为滚动体来取代滚珠，还可以在滚珠间不介入衬垫。
本说明书基于2005年8月25日申请的日本特願2005-243773。其内容全部包含在此。

Claims (4)

1.一种滚动体螺纹装置，具有：
在外周面形成有螺旋状的滚动体滚道槽的螺纹轴；
在内周面形成有与所述螺纹轴的所述滚动体滚道槽相对向的螺旋状的载荷滚动体滚道槽的螺母本体；
介于所述螺纹轴的所述滚动体滚道槽和所述螺母本体的所述载荷滚动体滚道槽之间的多个滚动体；以及
拾起滚动到所述螺母本体的所述载荷滚动体滚道槽的一端的滚动体，并将其返回到所述载荷滚动体滚道槽的另一端的循环部件，
其特征在于，
所述螺母本体具有：在螺母本体的侧面形成的侧面槽、形成在所述螺母本体的轴线方向的一侧端面上且与所述侧面槽相连的切口、以及形成在所述螺母本体的轴线方向的剩余的端面上且与所述侧面槽相连的切口，
所述循环部件由相互连接的第一管及第二管形成的两部件构成，所述第一管及第二管在其一端形成有拾起所述滚动体的拾起部，并且具有呈曲线状延伸的方向转换路，
所述第一管嵌入在所述螺母本体的轴线方向的一侧的端面形成的切口内，
所述第二管嵌入在所述螺母本体的轴线方向的剩余的端面形成的切口内，
所述第一管及所述第二管嵌入在所述侧面槽中并从所述螺母本体露出。
2.如权利要求1所述的滚动体螺纹装置，其特征在于，
所述滚动体螺纹装置还具有一对第一按压部件以及第二按压部件，
所述一对第一按压部件具有安装在所述螺母本体的轴线方向的端面上的本体部和与所述第一管或者所述第二管的形状对合的突出部，并且从所述螺母本体的端面侧按压所述第一管或者所述第二管，
所述第二按压部件安装在所述螺母本体的侧面，从所述螺母本体的侧面一侧由所述第一管及第二管的对合面的位置按压所述第一管及所述第二管。
3.如权利要求1或2所述的滚动体螺纹装置，其特征在于，
所述第一管及所述第二管的对合面由包含所述第一管及所述第二管的中心线的平面内的第一对合面、以及在所述中心线的方向上相互位置错开并且相对于所述平面相互设置在相反侧且与所述第一对合面垂直的第二及第三对合面构成。
4.一种滚动体螺纹装置的组装方法，是组装使滚动体介于螺纹轴的外周面的螺旋状的滚动体滚道槽和螺母本体的内周的螺旋状的载荷滚动体滚道槽之间，利用循环部件拾起滚动到所述螺母本体的所述载荷滚动体滚道槽的一端的滚动体，并使其返回到所述载荷滚动体滚道槽的另一端的滚动体螺纹装置的方法，
其特征在于，
通过在一端形成有拾起所述滚动体的拾起部并且具有呈曲线状弯曲的方向转换路的第一及第二管形成的两部件构成所述循环部件，
具有：
使所述第一管向所述螺母本体的轴线方向的一侧的端面移动，嵌入到在所述螺母本体的轴线方向的一侧的端面形成的切口内，并且嵌入到形成在所述螺母本体的侧面并且与在所述螺母本体的轴线方向的一侧的端面形成的切口相连的侧面槽内的工序；
使所述第二管向所述螺母本体的轴线方向的剩余的端面移动，嵌入到在所述剩余的端面上形成的切口内，并且嵌入到还与在所述螺母本体的轴线方向的剩余的端面形成的切口相连的所述侧面槽内的工序；以及
利用按压部件将所述第一管及所述第二管按压在所述螺母本体上的工序。
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