CN102656388A - 滚珠丝杠装置 - Google Patents

Abstract

提供一种即使在高速运转时也使循环部件的损伤降低的滚珠丝杠装置。为此，循环部件(40)具备：具有将滚珠(30)沿与螺旋轨道的切线方向大致一致的方向舀起的舌片部(44)的一对腿部(41、41)；和连接该一对腿部(41、41)的主体(42)，滚珠(30)的中心轨迹径Rb、螺母(20)的内径Rn以及舌片部(44)的相反侧的内径Rt满足Rb＜Rt＜Rn。

Description

滚珠丝杠装置

技术领域

本发明涉及例如在机床或注塑成型机等各种机械装置中使用的滚珠丝杠装置，特别是涉及具备管状的循环部件的滚珠丝杠装置。

背景技术

作为以往的这种滚珠丝杠装置，公开有专利文献1中所记载的滚珠丝杠装置。对于专利文献1中所公开的滚珠丝杠装置，为了实现滚珠(滚动体)的顺畅的舀起，被配置成：将树脂制的循环部件(未图示)分割成两部分，并使与螺母的循环孔嵌合的循环部件的腿部内的循环路径的中心轴线与两条螺纹槽的切线方向以及导程角方向大致一致(与螺旋轨道的切线方向大致一致)。

但是，对于专利文献1中所公开的滚珠丝杠装置，由于循环部件沿着滚珠循环路径的中心轴线在径向被分割成两部分，因此，直到将滚珠舀起的舌片部(タング)都被分割，担心舌片部的强度下降。

因此，为了避免因这样的舌片部的分割所导致的强度降低，公开有专利文献2中所记载的滚珠丝杠装置。

图5是示出专利文献2所述的以往的滚珠丝杠装置的循环部件的分割体的立体图，(a)是从一个方向观察该分割体的立体图，(b)是从(a)相反侧的另一个方向观察的立体图。

如图5(a)、(b)所示，专利文献2所公开的滚珠丝杠装置的循环部件140由沿着滚珠循环路径R的路径方向以点对称的方式被分割成两部分的两个分割体140a、140a构成。即，两个分割体140a、140a在分别形成有构成滚珠循环路径R的循环槽143的分割面A、B、C相互结合而构成循环部件140。并且，各分割体140a、140a分别具备：一对腿部141、141；和主体142，其连接该一对腿部141、141。

该一对腿部141、141以与由滚珠丝杠装置的丝杠轴的螺纹槽和螺母的螺纹槽形成的螺旋轨道连通的方式与一对循环孔(未图示)嵌合，该一对循环孔在与滚珠丝杠装置的螺母的轴线大致正交的方向穿孔。并且，在分割体140a的一对腿部141、141中的一个腿部141的末端形成有舌片部144，该舌片部144用于将在上述螺旋轨道K中滚动的滚珠向与上述螺旋轨道的切线方向大致一致的方向舀起。此外，在分割体140a的一对腿部141、141中的另一个腿部141(没有设置舌片部144的一侧的腿部141)的末端形成有退让部145，以免与丝杠轴(未图示)接触。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：美国特许第2851897号公报

专利文献2：日本特开2006-125578号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，由于专利文献2的滚珠丝杠装置中所述的循环部件在与滚珠循环路径R大致正交的面被分割，因此，舌片部的相反侧的分割面在螺母内周面的循环部件的滚珠出入口附近从螺母突出。就该循环部件的突出部分而言，为了对滚珠进行保持或防止因滚珠冲撞而导致的螺母的损伤，应该在一定程度上得到允许。可是，当该循环部件的突出量多时，由于没有对螺母的支撑，因此，在滚珠丝杠装置高速运转时，可能会存在下述情况：由于滚珠在滚珠循环路径R内排列成锯齿状而产生的交变载荷，损伤循环部件。

因此，本发明是着眼于上述问题点而作出的，其目的在于提供一种即使在高速运转时也会降低循环部件的损伤的滚珠丝杠装置。

用于解决问题的手段

为了解决上述课题，本发明的一个实施方式的滚珠丝杠装置具备：丝杠轴，其在外周面具有螺旋状的螺纹槽；螺母，其在内周面具有与该丝杠轴的所述螺纹槽对应的螺旋状的螺纹槽，并与所述丝杠轴螺合；多个滚珠，其以能够滚动的方式装填在所述两个螺纹槽之间的螺旋轨道中；以及循环部件，在所述螺母的周向的侧面向相对于该螺母的轴线大致正交的方向穿孔形成有一对循环孔，为了在内部形成将在所述螺旋轨道中滚动的所述滚珠从所述一对循环孔中的一个循环孔引导至该螺母的外部、并使所述滚珠从另一个循环孔返回所述螺旋轨道的滚珠循环路径，所述循环部件的两端部与所述各循环孔嵌合，所述循环部件在两端部与所述螺母的所述循环孔嵌合，并且，所述循环部件具备：一对腿部，其在各末端具有舌片部，该舌片部将在所述螺旋轨道中滚动的所述滚珠向与该螺旋轨道的切线方向大致一致的方向舀起；和主体，其连接该一对腿部，所述滚珠的中心轨迹径Rb、所述螺母的内径Rn以及所述舌片部的相反侧的内径Rt满足下式(1)：

Rb≤Rt≤Rn…………式(1)。

此外，也可以使以所述舌片部的相反侧的内径Rt形成的面为圆弧状(曲面形状)。并且，只要至少使滚珠循环路径侧的面为圆弧状，则可以不使上述面的整个面为圆弧状。

发明效果

根据本发明的一个实施方式的滚珠丝杠装置，由于能够适当地设置从内径Rt的螺母的内径部突出的量，因此，能够提供即使在高速运转时也能够使循环部件的损伤降低的滚珠丝杠装置。

附图说明

图1是滚珠丝杠装置的一个实施方式的俯视图。

图2是图1的右侧视图。

图3(a)是示出滚珠丝杠装置的一个实施方式的循环部件的分割体的立体图，(b)是(a)的Z-Z截面向视图。

图4是示出滚珠丝杠装置的一个实施方式的螺母与循环部件的位置关系的剖视图。

图5是示出以往的滚珠丝杠装置的循环部件的分割体的立体图，(a)是从一个方向观察该分割体的立体图，(b)是从与(a)相反侧的另一个方向观察的分割体的立体图。

具体实施方式

下面，参照附图对滚珠丝杠装置的一个实施方式进行说明。

图1是滚珠丝杠装置的一个实施方式的俯视图。图2是图1的右侧视图。图3(a)是示出滚珠丝杠装置的一个实施方式的循环部件的分割体的立体图，(b)是(a)的Z-Z截面向视图。图4是示出滚珠丝杠装置的一个实施方式的螺母与循环部件的位置关系的剖视图。

<滚珠丝杠装置的结构>

如图1和图2所示，对于滚珠丝杠装置1，丝杠轴10在外周面具有螺旋状的螺纹槽11，螺母20在内周面具有与螺纹槽11对应的螺旋状的螺纹槽21，螺母20与丝杠轴10嵌合，螺母20的螺纹槽21和丝杠轴10的螺纹槽11相互对置，从而在二者之间形成承受负载的螺旋轨道K。

作为滚动体的多个滚珠30以能够滚动的方式装填于螺旋轨道K，通过丝杠轴10或螺母20的旋转，使得螺母20或丝杠轴10经由滚珠30的滚动而沿着轴向移动。

在螺母20的周面的一部分形成有平坦面20a，循环部件40经由按压件50被例如止动螺钉60固定于该平坦面20a。

如图3(a)所示，循环部件40由沿着滚珠循环路径R的路径方向以点对称的方式被分割成两部分的两个分割体40a、40a构成。即，两个分割体40a、40a在分别形成有构成滚珠循环路径R的循环槽43的分割面A、B、C相互结合而构成循环部件40。并且，各分割体40a、40a分别具备：一对腿部41、41；和主体42，其连接该一对腿部41、41。

由此，能够通过将相同形状的两个分割体40a在分割面A、B、C进行接合来容易地组装循环部件40，并且，由于分割体40a的成型模具为一种就够了，因此能够实现成本降低。另外，在该实施方式中，配置两个循环部件40以形成两个循环回路R。

一对腿部41以沿着丝杠轴10的轴向相互离开、且沿着丝杠轴10的径向相互离开的方式进行配置，在各腿部41的末端设置有舌片部44，该舌片部44将在螺纹槽11、21之间的螺旋轨道中滚动的滚珠30向与螺旋轨道的切线方向大致一致的方向舀起。

如图2所示，该一对腿部41、41与一对循环孔22嵌合，该一对循环孔22以与螺纹槽11、21之间的螺旋轨道K连通的方式在螺母20的平坦面20a上沿着相对于该螺母20的轴线大致正交的方向穿孔。一对循环孔22配置成使其轴心从丝杠轴10的轴线朝向彼此相反的方向离开相同的尺寸。此外，分割体40a的没有设置舌片部44的一侧的腿部41的末端形成有退让部45(参照图3(a))，以免与丝杠轴10接触。

并且，利用该循环部件40形成了下述的滚珠的无限循环轨道：将在螺纹槽11、21之间的螺旋轨道K中滚动的滚珠30从一个腿部41舀起而导入螺母20外部的主体42内，然后使滚珠30从另一个腿部41返回螺旋轨道K。

此外，如图2所示，循环部件40内的滚珠循环路径R具有：第一弯曲部R1，其将由一对腿部41、41中的一个腿部41的舌片部44从螺旋轨道K舀起的滚珠30的行进方向引导至螺母20的外部侧的方向、且是相对于循环孔22的轴线方向大致一致或者具有预定的角度的方向；第二弯曲部R2，其将通过该第一弯曲部R1之后的滚珠30朝向另一个腿部41的方向引导；第三弯曲部R3，其将通过该第二弯曲部R2之后的滚珠30经由主体42朝向另一个腿部41的内部引导；以及第四弯曲部R4，其将通过该第三弯曲部R3之后的滚珠30引导至另一个腿部41的舌片部44的位置。

此外，循环部件40在避开一对腿部41的各舌片部44的位置沿着滚珠循环路径R的路径方向以点对称方式被分割成两部分。具体地说，如图3(a)所示，该循环部件40以循环部件40(分割体40a)的分割面内的对腿部41进行分割的第一分割面A和第一分割面C、与含有第一弯曲部R1和第四弯曲部R4处的滚珠循环路径R的中心线的平面(含有在各弯曲部处滚珠循环路径R的中心线的法线组的平面：沿着图2的纸面的面)大致正交的方式被分割。并且，该循环部件40以循环部件40(分割体40a)的分割面内的对主体42进行分割的第2分割面B、与含有第二弯曲部R2和第三弯曲部R3处的滚珠循环路径R的中心线的平面(含有在各弯曲部处滚珠循环路径R的中心线的法线组的平面：沿着图2的纸面的面)大致正交的方式被分割。在此，“滚珠循环路径R的中心线”，是指在滚珠循环路径R内的滚珠30的中心的轨迹(图2中的滚珠中心轨迹73)。

在此，如图4所示，对于本实施方式的滚珠丝杠装置的循环部件40，滚珠30的中心轨迹径Rb、螺母20的内径Rn以及舌片部44的相反侧的内径Rt满足下式(1)的关系。

Rb≤Rt≤Rn…………式(1)

并且，滚珠30的中心轨迹径Rb，是指从丝杠轴10的旋转轴中心S0至在滚珠循环路径R内的滚珠30的中心的轨迹(图2中的滚珠中心轨迹73)为止的距离。此外，螺母20的内径Rn，是指从丝杠轴10的旋转轴中心S0至螺母20的内周面20b(参照图2)为止的距离。此外，舌片部44的相反侧的内径Rt，是指从丝杠轴10的旋转轴中心S0至在腿部41的舌片部44的相反侧对滚珠30进行限制的循环槽43的曲面状的内表面46(参照图3(a))为止的距离。内表面46，即是在一个分割体40a的腿部41处的循环槽43中与另一个分割体40a的舌片部44对置的面。

在此，如图3(b)所示，也可以使退让部45的内表面(以舌片部44的相反侧的内径Rt形成的面)46的截面形状为圆弧状(曲面形状)。此外，在内表面46中，只要至少使滚珠循环路径R侧的面为圆弧状，则可以不必使内表面46的整个面为圆弧状。这样，通过使内表面46的截面形状为圆弧状，从而，与使内表面46的截面形状为平面的情况相比，消除了内表面46上有棱角的部分，因此，具有防止在滚珠与退让部45冲撞时产生应力集中这样的效果。其结果是，使高速运转时的循环部件的损伤降低的效果得到进一步提高。

下面，参照图2和图3(a)、(b)对本实施方式的在滚珠循环路径R内的滚珠的动作进行说明。并且，在图2中，标号70是一个腿部的滚珠舀起位置，71是另一个腿部的滚珠舀起位置，72是滚珠循环路径R的中间点，73是在滚珠循环路径R内的滚珠中心轨迹，K是在螺旋轨道(负载区域)处的滚珠中心轨迹。此处，当滚珠30在一个腿部41侧被舀起的情况下，滚珠舀起位置71作为滚珠返回位置发挥作用，在滚珠30在另一个腿部41侧被舀起的情况下，滚珠舀起位置70作为滚珠返回位置发挥作用。)以下，对滚珠30在一个腿部41侧被舀起的情况进行说明。

首先，如图2所示，沿着滚珠30在循环部件40内的滚珠循环路径R中的行进来说明。在此，如图2所示，使丝杠轴10在从其轴向观察的向视图中绕顺时针方向旋转。

在作为负载区域的螺旋轨道中在螺纹槽11、21之间滚动的滚珠30在一个腿部41的滚珠舀起位置70被舌片部44沿螺旋轨道的大致切线方向舀起而从螺旋轨道脱离，并进入滚珠循环路径R内。

从滚珠舀起位置70进入滚珠循环路径R后的滚珠30，沿着滚珠循环路径R内的第一弯曲部R1将方向向与循环孔22的轴线方向大致相同的方向、即朝向循环部件40的主体42的方向改变。

通过第一弯曲部R1而朝向循环部件40的主体42的方向行进的滚珠30，通过第二弯曲部R2将方向向另一个腿部41的方向改变，然后，通过循环部件40的主体42内的滚珠循环路径R到达该滚珠循环路径R的中间点72。

从滚珠循环路径R的中间点72到第三弯曲部R3和第四弯曲部R4、进而到达另一个腿部41的滚珠舀起位置71为止的循环路径形成为与从一个滚珠舀起位置70到滚珠循环路径R的中间点72为止的路径点对称的形状。

这样，通过满足上式(1)，能够适当地设置从内径Rt的螺母的内径部突出的量，因此，能够提供即使在高速运转时也能够使循环部件的损伤降低的滚珠丝杠装置。

并且，螺母20的循环孔22可以是圆孔，但是，优选是长圆形或椭圆形等长度尺寸比宽度尺寸大的孔、且其长度方向为大致沿着螺纹槽11、21之间的螺旋轨道的方向。

通过形成这样的循环孔22，即便是在像导程小的滚珠丝杠装置或者多线螺纹的滚珠丝杠装置那样相互邻接的螺纹槽21接近的滚珠丝杠装置中，也能够防止循环孔22与和循环孔22相邻的负载区域的螺纹槽21发生干涉。

并且，本发明并不限定于上述实施的方式，能够在不脱离本发明的宗旨的范围内进行适当的变更。

例如，在上述实施方式中，将循环部件40经由按压件50固定于螺母20的平坦面20a，但是，也可以不使用按压件50而利用止动螺钉等将循环部件40直接固定于螺母20的平坦面20a。

此外，对于在上述实施方式中举例示出的螺纹槽、丝杠轴、螺母、滚珠、循环孔、滚珠循环路径、循环部件、舌片部、腿部、主体、第一弯曲部、第二弯曲部、第三弯曲部以及第四弯曲部等的材质、形状、尺寸、形态、数量以及配置部位等，只要能够达成本发明的目的，可以是任意的，并不限定。

标号说明

1：滚珠丝杠装置；

10：丝杠轴；

11：螺纹槽；

20：螺母；

21：螺纹槽；

22：循环孔；

30：滚珠；

40：循环部件；

41：腿部；

42：主体；

R：滚珠循环路径。

Claims (2)

1.一种滚珠丝杠装置，其特征在于，

所述滚珠丝杠装置具备：

丝杠轴，其在外周面具有螺旋状的螺纹槽；

螺母，其在内周面具有与该丝杠轴的所述螺纹槽对应的螺旋状的螺纹槽，并与所述丝杠轴螺合；

多个滚珠，其以能够滚动的方式装填在所述两个螺纹槽之间的螺旋轨道中；以及

循环部件，在所述螺母的周向的侧面向相对于该螺母的轴线大致正交的方向穿孔形成有一对循环孔，为了在内部形成将在所述螺旋轨道中滚动的所述滚珠从所述一对循环孔中的一个循环孔引导至该螺母的外部、并使所述滚珠从另一个循环孔返回所述螺旋轨道的滚珠循环路径，所述循环部件的两端部与所述各循环孔嵌合，

所述循环部件在两端部与所述螺母的所述循环孔嵌合，并且，所述循环部件具备：一对腿部，其在各末端具有舌片部，该舌片部将在所述螺旋轨道中滚动的所述滚珠向与该螺旋轨道的切线方向大致一致的方向舀起；和主体，其连接该一对腿部，

所述滚珠的中心轨迹径Rb、所述螺母的内径Rn以及所述舌片部的相反侧的内径Rt满足下式(1)：

Rb≤Rt≤Rn…………式(1)。

2.根据权利要求1所述的滚珠丝杠装置，其特征在于，

以所述舌片部的相反侧的内径Rt形成的面为圆弧状。

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