CN106133396B

CN106133396B - 滚珠丝杠

Info

Publication number: CN106133396B
Application number: CN201580017083.8A
Authority: CN
Inventors: 水口淳二
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2014-04-14
Filing date: 2015-04-07
Publication date: 2018-09-14
Anticipated expiration: 2035-04-07
Also published as: WO2015159508A1; JP6187680B2; CN106133396A; JPWO2015159508A1; TW201608150A; TWI568955B

Abstract

本发明是具备具有舌部的滚珠返回通路形成部件的滚珠丝杠，滚珠返回通路形成部件(4)的舌部(42)的端面具有槽底对置线(L)，在丝杠轴的螺旋槽(11)的作为最深位置的槽底(110)处的截面中，该槽底对置线(L)隔着间隙(S)与形成槽底(110)的圆对置。槽底对置线(L)被设置为，间隙(S)从舌部(42)的前端部(42a)侧朝向基端部(42b)侧而变小。

Description

滚珠丝杠

技术领域

本发明涉及具有循环部件(形成滚珠返回通路的部件)的滚珠丝杠，该循环部件具有舌部。

背景技术

滚珠丝杠具有丝杠轴、螺母以及多个滚珠。所述丝杠轴贯穿所述螺母，由形成于所述丝杠轴的外周面上的螺旋槽与形成于所述螺母的内周面上的螺旋槽形成供所述滚珠在负载状态下滚动的滚动通路。所述螺母具有使所述滚珠从所述滚动通路的终点返回至起点的滚珠返回通路。所述滚珠配置于由所述滚动通路和所述滚珠返回通路构成的循环路径内。所述螺母与所述丝杠轴借助在所述循环路径中循环的所述滚珠进行相对移动。

作为形成滚珠返回通路的部件(循环部件)，能够例示将腿部放入从螺母的外周面向内周面贯穿的孔中使用的部件(金属制回程管和由沿着表示滚珠的移动方向的线被分割的两个分割体构成的合成树脂制循环部件)和与在螺母的轴向上贯穿的孔连通而使用的末端导向器。

这些部件具有舌部，该舌部用于在滚动通路的终点将滚珠从滚动通路向滚珠返回通路内托起，并且在起点将滚珠从滚珠返回通路向滚动通路引导。在安装了这些部件的状态下，舌部的端面至少与丝杠轴的螺旋槽对置。即，舌部的端面具有与丝杠轴的螺旋槽在该螺旋槽的最深位置(以下，称为“槽底”。)对置的槽底对置线。

在图5中示出具有金属制的回程管的滚珠丝杠的现有例。该图是沿着丝杠轴1和螺母2的螺旋槽11、21(滚珠3的滚动通路31)对滚珠丝杠的配置有回程管40的部分进行切断的局部剖视图。在螺母2的外周面上形成有平坦部2a，并且形成有从平坦部2a向内周面贯穿的贯穿孔22。

对于回程管40的腿部的前端，管截面圆的周向上一半以上的范围是沿着与管轴向垂直的基线的端面410，这部分以外的部分是从基线呈舌状突出的舌部420。回程管40的腿部插入于螺母2的贯穿孔21中，舌部420配置于滚动通路31内，舌部420的端面M与丝杠轴1的螺旋槽11对置。滚动通路31内的滚珠3与舌部420碰撞而被托起并引导到回程管40内。

在图6所示的现有的滚珠丝杠中，舌部420的端面所具有的槽底对置线L是沿着圆C10的圆弧，该圆C10与形成丝杠轴的槽底110的圆同心。即，在现有的滚珠丝杠中，舌部420的槽底对置线L与丝杠轴的槽底110之间的间隙S在从舌部420的前端侧到基端侧的范围内相同。

另外，在图6中，回程管40的厚度显示为仅形成有舌部420的部分变厚。从图6可知，在舌部420的前端部(对滚珠3进行引导的一侧的角部)420a，回程管40的内周面与槽底对置线L所成的角度是锐角，在基端部420b，回程管40的外周面与槽底对置线L所成的角度是钝角。

在这样的现有的槽底对置线L的设定方法中，间隙S越小，槽底对置线L的曲率半径越小，因此能够使舌部420形成为较长，而舌部420的前端部(锐角部)420a的厚度变薄。间隙S越大，槽底对置线L的曲率半径越大，因此能够使舌部420的前端部(锐角部)420a变厚，而如果增大间隙S，则舌部420的长度变短。

图7与图6同样地示出间隙S比图6大的情况。

舌部420越长，越能够使滚珠3顺畅地趋向滚珠返回通路45。即，在现有的舌部420的槽底对置线L的设定方法(使槽底对置线L沿着与形成丝杠轴的槽底110的圆同心的圆的方法)中，为了使滚珠3顺畅地趋向滚珠返回通路45，最好使间隙S变小。不过，间隙S越大，滚珠3从舌部420趋向滚珠返回通路45时越容易进入间隙S。

另一方面，在滚珠3与舌部420碰撞而舌部420发生变形的情况下，比较图6(b)与图7(b)可知，在间隙S较小的情况(图6)下，舌部420的前端部(锐角部)420a容易与槽底110接触。在间隙S较大的情况(图7)下，只要舌部420不相当大幅度地发生变形，舌部420的前端部(锐角部)420a就不与槽底110接触。

尤其，由于合成树脂制的循环部件比金属制的循环部件机械强度低，因此如果间隙S过小，则有可能使舌部产生损伤。另外，即使在间隙S较小的情况下，在滚珠与舌部碰撞时，舌部的基端部(钝角部)也不容易与丝杠轴的槽底接触。

在专利文献1中，关于滚珠丝杠记载了，以防止循环部件(形成滚珠返回通路的部件)的舌部的损伤为目的，使丝杠轴的槽底与舌部之间的最小间隙在滚珠的直径的1％～15％的范围内。专利文献1所记载的滚珠丝杠也与现有的方法同样地，使舌部的槽底对置线沿着与形成丝杠轴的槽底的圆同心的圆。

在专利文献2中，关于滚珠丝杠记载了，以对末端导向器的舌部的提前损伤的抑制为目的，使形成于舌部的前端部(锐角部)的圆角的曲率半径R与滚珠的直径Dw的关系满足R/Dw≥0.015。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-107613号公报

专利文献2：日本特开2004-278551号公报

发明内容

发明要解决的课题

像上述那样，在现有的舌部的槽底对置线的设定方法(使槽底对置线沿着与形成丝杠轴的槽底的圆同心的圆的方法)中，无法兼顾使滚珠顺畅地趋向滚珠返回通路和舌部的前端部不容易与丝杠轴的槽底接触而使得舌部的前端部的机械强度较高。

本发明的课题是在具备具有舌部的循环部件(形成滚珠返回通路的部件)的滚珠丝杠中，通过适当地设定舌部的槽底对置线，来兼顾使滚珠顺畅地趋向滚珠返回通路和舌部的前端部不容易与丝杠轴的槽底接触而使得舌部的前端部的机械强度较高。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明的一个方式的滚珠丝杠具有下述的构成要素(1)～(4)。

(1)该滚珠丝杠具有丝杠轴、螺母以及多个滚珠。所述丝杠轴贯穿所述螺母，由形成于所述丝杠轴的外周面上的螺旋槽和形成于所述螺母的内周面上的螺旋槽形成供所述滚珠在负载状态下滚动的滚动通路。所述螺母具有使所述滚珠从所述滚动通路的终点返回到起点的滚珠返回通路。所述滚珠配置于由所述滚动通路和所述滚珠返回通路构成的循环路径内。所述螺母和所述丝杠轴借助在所述循环路径中循环的所述滚珠进行相对移动。

(2)形成所述滚珠返回通路的部件具有将所述滚珠向所述滚珠返回通路内托起的舌部。

(3)所述舌部的端面(至少与所述丝杠轴的螺旋槽面对的面)具有槽底对置线，在所述丝杠轴的螺旋槽的作为最深位置的槽底处的截面中，该槽底对置线隔着间隙与形成所述槽底的圆对置。

(4)所述槽底对置线被设置为，所述间隙从所述舌部的前端侧朝向基端侧而变小。

发明效果

根据本发明，提供具备具有舌部的循环部件的滚珠丝杠，该滚珠丝杠能够兼顾使滚珠顺畅地趋向滚珠返回通路和舌部的前端部不容易与丝杠轴的槽底接触而使得舌部的前端部的机械强度较高。

附图说明

图1是示出构成第一实施方式的滚珠丝杠的回程管、滚珠以及丝杠轴的螺旋槽的最深位置(槽底)的关系的图。

图2是对构成实施方式的滚珠丝杠的滚珠返回通路形成部件的舌部与丝杠轴的槽底的关系进行说明的槽底处的剖视图，滚珠返回通路形成部件的厚度显示为仅形成有舌部的部分较厚。

图3是示出构成第二实施方式的滚珠丝杠的末端导向器、滚珠以及丝杠轴的螺旋槽的最深位置(槽底)的关系的图。

图4是示出构成第三实施方式的滚珠丝杠的合成树脂制循环部件、末端导向器、滚珠以及丝杠轴的螺旋槽的最深位置(槽底)的关系的图。

图5是示出滚珠丝杠的现有例的剖视图。

图6是对构成现有例的滚珠丝杠的滚珠返回通路形成部件的舌部与丝杠轴的槽底的关系进行说明的图，回程管的厚度显示为仅形成有舌部的部分较厚。

图7是对构成现有例的滚珠丝杠的滚珠返回通路形成部件的舌部与丝杠轴的槽底的关系进行说明的图，回程管的厚度显示为仅形成有舌部的部分较厚。

图8是对间隙Sa、Sb和试验方法进行说明的图，示出了滚珠返回通路形成部件的舌部和丝杠轴的槽底处的截面。

图9是示出接触面压力比与间隙比(Sa/Sb)的关系的曲线图。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式进行说明，但本发明不限于以下的实施方式。

[第一实施方式]

该实施方式的滚珠丝杠具有与图5所示的现有的滚珠丝杠相同的丝杠轴1、螺母2、滚珠3以及仅舌部的端面形状与图6的回程管40不同的回程管4。

如图1和图2所示，回程管4的舌部42的端面具有隔着间隙S与形成丝杠轴的螺旋槽的最深位置(槽底)110的圆对置的槽底对置线L。该槽底对置线L是沿着中心与形成丝杠轴的槽底110的圆不同的圆C1的圆弧，如图2(a)所示，设置为间隙S从舌部42的前端部42a侧朝向基端部42b侧而变小。并且，舌部42的前端部42a侧的间隙S被设定为适当的尺寸(比基端42b侧大但滚珠3难以进入的尺寸)。

由此，根据该实施方式的滚珠丝杠，在滚珠3与舌部42碰撞而舌部42发生变形的情况下，例如成为图2(b)所示的状态。即，与图6(b)和图7(b)所示的状态相比，舌部42的基端部(钝角部)42b侧的舌部42的槽底对置线L与丝杠轴的槽底110之间的距离变小。

并且，由于舌部42的前端部(锐角部)42a侧的间隙S被设定为适当的尺寸，因此能够使滚珠3顺畅地趋向滚珠返回通路45，并且使舌部42的前端部42a不容易与丝杠轴的槽底110接触。

并且，在万一舌部42与丝杠轴的槽底110接触的情况下，由于不仅舌部42的前端部42a而且基端部42b也与槽底110接触，槽底对置线L与丝杠轴的槽底110不是仅一点的接触而容易成为线接触。因此，与图6(b)和图7(b)所示的状态相比，能够缓和在舌部42的前端部42a产生的应力。

因此，通过回程管4的舌部42的槽底对置线L被适当地设定，该实施方式的滚珠丝杠能够兼顾使滚珠3顺畅地趋向滚珠返回通路45和舌部42的前端部42a不容易与丝杠轴的槽底110接触而使得舌部42的前端部42a的机械强度较高。

[第二实施方式]

如图3所示，该实施方式的滚珠丝杠具有合成树脂制的末端导向器4A作为形成滚珠返回通路45的部件。末端导向器4A的舌部42与丝杠轴的槽底110具有图2所示的关系。

即，舌部42的槽底对置线L是沿着中心与形成丝杠轴的槽底110的圆不同的圆C1的圆弧，如图2(a)所示，设置为间隙S从舌部42的前端部42a侧朝向基端部42b侧而变小。并且，舌部42的前端部42a侧的间隙S被设定为适当的尺寸(比基端42b侧大但滚珠3难以进入的尺寸)。

由此，根据本实施方式的滚珠丝杠，在滚珠3与舌部42碰撞而舌部42发生变形的情况下，例如成为图2(b)所示的状态。即，与图6(b)和图7(b)所示的状态相比，舌部42的基端部(钝角部)42b侧的舌部42的槽底对置线L与丝杠轴的槽底110之间的距离变小。

并且，由于舌部42的前端部(锐角部)42a侧的间隙S被设定为适当的尺寸，因此，能够使滚珠3顺畅地趋向滚珠返回通路45，并且使舌部42的前端部42a不容易与丝杠轴的槽底110接触。

因此，通过适当地设定末端导向器4A的舌部42的槽底对置线L，该实施方式的滚珠丝杠兼顾使滚珠3顺畅地趋向滚珠返回通路45和舌部42的前端部42a不容易与丝杠轴的槽底110接触而使得舌部42的前端部42a的机械强度较高。

[第三实施方式]

如图4所示，该实施方式的滚珠丝杠具有合成树脂制的循环部件4B作为形成滚珠返回通路45的部件。合成树脂制的循环部件4B由沿着表示滚珠的移动方向的线分割而成的两个分割体构成。各分割体是通过合成树脂的注塑成型而形成的，循环部件4B是通过将这两个分割体接合起来而组装成的。循环部件4B的舌部42与丝杠轴的槽底110具有图2所示的关系。

即，舌部42的槽底对置线L是沿着中心与形成丝杠轴的槽底110的圆不同的圆C1的圆弧，如图2(a)所示，间隙S设置为从舌部42的前端部42a侧朝向基端部42b侧而变小。并且，舌部42的前端部42a侧的间隙S被设定为适当的尺寸(比基端42b侧大但滚珠3难以进入的尺寸)。

因此，通过适当地设定合成树脂制循环部件4B的舌部42的槽底对置线L，本实施方式的滚珠丝杠兼顾了使滚珠3顺畅地趋向滚珠返回通路45和舌部42的前端部42a不容易与丝杠轴的槽底110接触而使得舌部42的前端部42a的机械强度较高。

即，根据上述各实施方式的舌部的槽底对置线的设定方法，能够降低丝杠轴与舌部接触的风险并且提高滚珠丝杠的工作性和声学特性而不会使舌部的前端部的机械强度降低。

[关于本发明的一个方式的滚珠丝杠的作用的说明]

在本发明的一个方式的滚珠丝杠中，舌部的槽底对置线设置为所述间隙(形成于舌部的槽底对置线与形成丝杠轴的螺旋槽的最深位置即槽底的圆之间的间隙)从舌部的前端侧朝向基端侧而变小。因此，在滚珠与舌部碰撞而舌部发生变形的情况下，与将所述槽底对置线设置为所述间隙固定的滚珠丝杠相比，在该方式的滚珠丝杠中，舌部的基端侧的舌部端面与丝杠轴的槽底之间的距离变小。

由此，在该方式的滚珠丝杠中，通过将舌部的前端侧的所述间隙设定为适当的尺寸(比基端侧大但滚珠难以进入的尺寸)，能够使滚珠顺畅地趋向滚珠返回通路，并且使舌部的前端部不容易与丝杠轴的槽底接触。

并且，在该方式的滚珠丝杠中，在万一舌部与丝杠轴的槽底接触的情况下，有可能不仅舌部的前端部而且基端部侧也与槽底接触。由此，所述槽底对置线与所述丝杠轴的槽底不是仅一点的接触而容易成为多个点的接触或者线接触，因此，能够缓和在舌部的前端部(锐角部)产生的应力。

该方式的滚珠丝杠能够采用所述槽底对置线是沿着中心与形成所述丝杠轴的槽底的圆不同的圆的圆弧的结构。

并且，当形成所述滚珠返回通路的部件是合成树脂制时，机械强度比形成所述滚珠返回通路的部件是金属制的情况低，因此优选采用该方式的滚珠丝杠。

该方式的滚珠丝杠优选为，所述槽底的截面圆的中心与所述槽底对置线上的离所述槽底最远的点之间的距离(Sa)相对于所述槽底的截面圆的中心与所述槽底对置线上的离所述槽底最近的点之间的距离(Sb)之比(Sa/Sb)满足下述的式子(1)：

1.2≤Sa/Sb≤2.6…(1)。

[关于式子(1)]

准备舌部42的槽底对置线L不同的多个回程管4。这些回程管4的舌部42的图8所示的间隙Sa与间隙Sb之比(Sa/Sb)为各种各样的值。图8相当于图2(a)的放大镜面图。

间隙Sa是舌部42的前端部42a处的间隙，在图8所示的截面中，是丝杠轴的槽底100的截面圆的中心与槽底对置线L上的离槽底110最远的点之间的距离。间隙Sb是舌部42的基端部42b处的间隙，在图8所示的截面中，是槽底100的截面圆的中心与槽底对置线L上的离槽底110最近的点之间的距离。

使用组装了各回程管4的滚珠丝杠，以图8所示的力F将舌部42向丝杠轴的槽底110按压，求出此时在舌部42的槽底对置面上产生的接触部的面积A。而且，计算设Sa/Sb＝1.6的情况下的面积A为1的比值。该比值相当于接触面压力比。在图9中用曲线图示出得到的接触面压力比与间隙比(Sa/Sb)的关系。

从图9的曲线图可知，通过使间隙比(Sa/Sb)满足1.2以上且2.6以下的范围，接触面压力比为1.5以下，通过使间隙比(Sa/Sb)满足1.3以上且2.2以下的范围，接触面压力比为1.4以下。

即，通过以使间隙比(Sa/Sb)满足1.2以上且2.6以下的范围的方式对舌部42的槽底对置线L进行设定，将舌部42向丝杠轴的槽底110按压时产生的接触面压力被抑制得较低，从而能够使得不容易在舌部42的前端部42a产生损伤。并且，如果以使间隙比(Sa/Sb)满足1.3以上且2.2以下的范围的方式对舌部42的槽底对置线L进行设定，则能够不容易在舌部42的前端部42a产生损伤的效果变得更明显。

标号说明

1：丝杠轴；11：丝杠轴的螺旋槽；110：丝杠轴的槽底(螺旋槽的最深位置)；2：螺母；2a：螺母外周面的平坦部；21：螺母的螺旋槽；22：贯穿孔(回程管的安装孔)；3：滚珠；31：滚珠的滚动通路；4：回程管(形成滚珠返回通路的部件)；40：回程管；4A：末端导向器(形成滚珠返回通路的部件)；4B：合成树脂制的循环部件(形成滚珠返回通路的部件)；41：回程管的腿部的端面；410：回程管的腿部的端面；42：形成滚珠返回通路的部件的舌部；42a：舌部的前端部；42b：基端部；420：回程管的舌部；45：滚珠返回通路；C1：中心与形成丝杠轴的槽底的圆不同的圆；C10：中心与形成丝杠轴的槽底的圆相同的圆；L：舌部的端面所具有的槽底对置线；M：舌部的端面；S：舌部的槽底对置线与形成丝杠轴的槽底的圆之间的间隙。

Claims

1.一种滚珠丝杠，该滚珠丝杠具有丝杠轴、螺母以及多个滚珠，

所述丝杠轴贯穿所述螺母，

由形成于所述丝杠轴的外周面上的螺旋槽和形成于所述螺母的内周面上的螺旋槽形成供所述滚珠在负载状态下滚动的滚动通路，

所述螺母具有使所述滚珠从所述滚动通路的终点返回到起点的滚珠返回通路，

所述滚珠配置于由所述滚动通路和所述滚珠返回通路构成的循环路径内，

形成所述滚珠返回通路的部件具有将所述滚珠向所述滚珠返回通路内托起的舌部，其特征在于，

所述舌部的端面具有槽底对置线，在所述丝杠轴的螺旋槽的作为最深位置的槽底处的截面中，该槽底对置线隔着间隙与形成所述槽底的圆对置，

所述槽底对置线被设置为，所述间隙从所述舌部的前端侧朝向基端侧而变小，

所述螺母和所述丝杠轴借助在所述循环路径内循环的所述滚珠进行相对移动。

2.根据权利要求1所述的滚珠丝杠，其中，

所述槽底对置线是沿着中心与形成所述丝杠轴的槽底的圆不同的圆的圆弧。

3.根据权利要求1或2所述的滚珠丝杠，其中，

形成所述滚珠返回通路的部件是合成树脂制的。

4.根据权利要求1或2所述的滚珠丝杠，其中，

所述槽底的截面圆的中心与所述槽底对置线上的离所述槽底最远的点之间的距离(Sa)相对于所述槽底的截面圆的中心与所述槽底对置线上的离所述槽底最近的点之间的距离(Sb)之比(Sa/Sb)满足下述的式(1)：

1.2≤Sa/Sb≤2.6…(1)。

5.根据权利要求3所述的滚珠丝杠，其中，

1.2≤Sa/Sb≤2.6…(1)。