CN111630300A - 滚珠丝杠装置 - Google Patents

Abstract

一种能够具有足够的载荷负载能力并且实现螺母构件的小型化的所谓多条螺纹类型的滚珠丝杠装置，其具备：丝杠轴(2)，其设置有N条具有相同的导程的滚动槽(20)，并且N为2以上的整数；滚珠(4)，其在所述滚动槽(20)中滚动；以及螺母构件(3)，其经由所述滚珠(4)而组装于所述丝杠轴(2)，并且具有一个或多个使所述滚珠(4)在所述丝杠轴(2)的周围绕一圈的无限循环路(40)，其中，所述螺母构件(3)的各无限循环路(40)包括：N个负载部(32)，它们使所述滚珠(4)一边负载载荷一边滚动并且与所述N条滚动槽(20)分别对应；以及N个无负载部(33)，它们将相互相邻的负载部彼此连结而使所述滚珠(4)在所述N条滚动槽(20)之间移动。

Description

滚珠丝杠装置

技术领域

本发明涉及能够相互转换旋转运动与直线运动的滚珠丝杠装置。

背景技术

滚珠丝杠装置是能够相互转换旋转运动与直线运动的机械要素，在各种机床、输送装置、工业用机器人等中，大多为了将伺服马达所产生的旋转运动转换为直线运动的目的而使用。所述滚珠丝杠装置具备：多个滚珠、在外周面形成有供这些滚珠滚行的螺旋状的滚动槽的丝杠轴、以及经由所述滚珠而螺合在所述丝杠轴的周围的螺母构件。另外，所述螺母构件具备所述滚珠的无限循环路。该螺母构件的无限循环路具备供所述滚珠在所述丝杠轴与所述螺母构件之间一边负载载荷一边滚动的负载通路、以及将所述负载通路的两端连接而使所述滚珠返回所述滚动槽的一圈或几圈的量的无负载通路。

形成于所述丝杠轴的螺旋状的滚动槽以一定的导程形成。“导程”是指在使所述丝杠轴旋转了一圈时所述螺母构件向轴向行进的距离，该导程越大则能够在使所述丝杠轴旋转时使所述螺母构件越以高速移动。为了提高滚珠丝杠装置的额定载荷、提高所述螺母构件相对于所述丝杠轴的刚性，所述导程大的丝杠轴形成为多条螺纹，在该丝杠轴的外周面形成有多个螺旋状的滚动槽。另外，与多条螺纹对应的所述螺母构件具备与所述滚动槽的条数相同的回路数的滚珠的无限循环路，实现在所述丝杠轴与所述螺母构件之间负载载荷的滚珠的数量的增加。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010－106895

发明内容

发明要解决的课题

通常，在设置于所述螺母构件的所述无限循环路中，所述负载通路的长度设定为所述丝杠轴的周围约一圈的量或者约几圈的量。这是为了，充分地确保所述负载通路的长度而使负载载荷的滚珠数最大化，并且使将该负载通路的两端连结的所述无负载通路的构建容易化。

另一方面，当将所述负载通路的长度设定为所述丝杠轴的周围约一圈的量以上时，即使所述螺母构件的轴向长度是最低也变得比形成于所述丝杠轴的所述滚动槽的导程长。因此，如前述的多条螺纹那样，与所述滚动槽的导程大的丝杠轴组合的螺母构件无法缩短轴向长度，而难以实现螺母构件的小型化。

用于解决课题的方案

本发明是鉴于这种课题而完成的，其目的在于提供能够将无限循环路在丝杠轴的轴向上的长度设定得比滚动槽的导程短并且充分地确保所述负载通路的长度，能够具有足够的载荷负载能力并且实现螺母构件的小型化的所谓多条螺纹类型的滚珠丝杠装置。

即，本发明为如下滚珠丝杠装置，其具备：丝杠轴，其设置有N条具有相同的导程的滚动槽，并且N为2以上的整数；滚珠，其在所述滚动槽中滚动；以及螺母构件，其经由所述滚珠而组装于所述丝杠轴，并且具有一个或多个使所述滚珠在所述丝杠轴的周围绕一圈的无限循环路。在该滚珠丝杠装置中，所述螺母构件的各无限循环路包括：N个负载部，它们使所述滚珠一边负载载荷一边滚动并且与所述N条滚动槽分别对应；以及N个无负载部，其将相互相邻的负载部彼此连结而使所述滚珠在所述N条滚动槽之间移动。

发明效果

根据本发明，在滚动槽具有较大导程的所谓多条螺纹类型的滚珠丝杠装置中，能够将无限循环路在丝杠轴的轴向上的长度设定得比所述滚动槽的导程短，并且充分地确保所述负载通路的长度，能够具有足够的载荷负载能力并且实现螺母构件的小型化。

附图说明

图1是表示应用了本发明的滚珠丝杠装置的一例的立体图。

图2是图1所示的滚珠丝杠装置的分解立体图。

图3是表示螺母构件的端部要素的立体图。

图4是表示螺母构件的中间要素的立体图。

图5是表示在螺母构件的端部要素排列有滚珠的状态的立体图。

图6是图5的A向视图。

图7是表示丝杠轴的滚动槽与滚珠的无限循环路的关系的说明图。

图8是表示螺母构件的其他例的纵剖视图。

具体实施方式

以下，使用附图详细地说明本发明的滚珠丝杠装置。

图1是表示应用了本发明的滚珠丝杠装置的一例的图。该滚珠丝杠装置1由在外周面以螺旋状形成有滚珠的滚动槽20的丝杠轴2、以及经由多个滚珠而螺合于所述丝杠轴20的周围的圆筒状的螺母构件3构成。另外，所述螺母构件3具备所述滚珠的无限循环路。所述滚珠夹设于所述丝杠轴2与螺母构件3之间，例如通过使所述丝杠轴2相对于所述螺母构件3旋转，从而使该螺母构件3向所述丝杠轴2的轴向移动，或者通过使所述螺母构件3相对于所述丝杠轴2旋转，从而使该丝杠轴2向所述螺母构件3的轴向移动。

所述丝杠轴2是所谓多条螺纹，在该丝杠轴2的外周面形成有多条滚动槽20。在图1所示的滚珠丝杠装置中，在所述丝杠轴2的外周面形成有三条滚动槽20，这些滚动槽20具有相同的导程。因而，在所述丝杠轴2的外周面沿着轴向以所述导程的1/3的间距存在所述滚动槽20，另外，在该丝杠轴2的外周面沿着周向以等间隔且均等地配置有三条滚动槽20。另外，相互相邻的滚动槽20之间为螺纹牙部21，该螺纹牙部21表示所述丝杠轴2的外径。需要说明的是，形成于所述丝杠轴2的所述滚动槽20的条数只要为2条以上的多条，则可适当变更设计。

所述螺母构件3具有供所述丝杠轴2插通的贯通孔并形成为圆筒状。所述螺母构件由形成为环状的多个螺母要素3a、3b、3c构成，这些螺母要素3a、3b、3c沿着所述丝杠轴2的轴向重叠地配置。所述螺母要素由一对端部要素3a、3b、以及被夹在这些端部要素3a、3b之间的中间要素3c构成。在图1所示的例子中，在一对端部要素3a、3b之间配置有两片中间要素3c。所述一对端部要素3a、3b为相同形状的构件，以相互反向相对的方式配置。另外，两片中间要素3c为相互相同形状的构件。

图2是表示从所述螺母构件3取下了所述端部要素3a的状态的分解立体图。在相互相邻的所述螺母要素3a、3b、3c的接合部设置有绕所述丝杠轴2的周围一周的滚珠4的无限循环路40。即，在相互相邻的所述端部要素3a与所述中间要素3c的边界部、所述两片中间要素3c的边界部、所述中间要素3c与所述端部要素3b的边界部设置有滚珠4的无限循环路40，在所述螺母构件3的整体中设置有三个回路的无限循环路40。

所述无限循环路40的回路数能够根据所述中间要素3c的片数任意地增减。例如，若在一对端部要素3a、3b之间夹着一片所述中间要素3c，则两个回路的无限循环路40设置于所述螺母构件3。另外，若所述中间要素3c的片数为三片，则四个回路的无限循环路40设置于所述螺母构件3。而且，通过不使用所述中间要素，而是将一对端部要素彼此直接接合，从而也能够仅将一个回路的无限循环路40设置于所述螺母构件3。

图3是表示所述端部要素3a、3b的立体图，图4是表示所述中间要素3c的立体图。所述端部要素3a、3b以及所述中间要素3c形成为具有比所述丝杠轴2的外径大的内径的环状，与相邻的其他螺母要素3a、3b、3c接合的接合面30形成为曲面状。在所述端部要素3a、3b中，仅轴向的一方的端面形成为所述接合面30，在所述中间要素3c中，轴向的两端面形成为所述接合面30，这一点为所述端部要素3a、3b与所述中间要素3c的区别。

在所述端部要素3a、3b以及所述中间要素3c的内周面与所述接合面30的角部形成有构成所述滚珠4的无限循环路40的循环槽31。例如，在所述端部要素3a与所述中间要素3c相邻的边界部，通过所述端部要素3a的循环槽31与所述中间要素3c的循环槽31相对地组合，从而构建所述滚珠4的无限循环路40。所述端部要素3a、3b仅在轴向的一方的端面具有所述循环槽31，所述中间要素3c在轴向的两端面具有所述循环槽31。

形成于所述端部要素3a、3b或者所述中间要素3c的一条循环槽31与设置于所述丝杠轴2的多条滚动槽20对应。假设，当对于所述丝杠轴2设置有N条(N为2以上的自然数)滚动槽20时，所述一条循环槽31由N个负载部32以及N个无负载部33构成。所述负载部32与所述丝杠轴2的滚动槽20对置，滚珠4在该负载部32与所述丝杠轴2的滚动槽20之间一边负载载荷一边滚动。另一方面，所述无负载部33将所述负载部32彼此连结并且与所述丝杠轴的螺纹牙部21对置，在该无负载部33滚动的滚珠4被从载荷中释放而越过所述丝杠轴2的螺纹牙部21。另外，这些负载部32以及无负载部33沿着所述循环槽31的周向交替地设置，作为其结果，所述循环槽31形成为环状。图3以及图4所示的所述端部要素3a、3b以及所述中间要素3c与对于所述丝杠轴2形成有三条滚动槽20的情况对应，所述循环槽31具有三组所述负载部32和所述无负载部33的组合。

所述循环槽32设置于所述端部要素3a、3b或者所述中间要素3c的内周面与所述接合面30的角部，因此所述接合面30形成为沿着所述循环槽31的轨道、即所述无限循环路40的轨道的曲面状。

图5以及图6表示在设置于所述端部要素3a、3b的循环槽31排列有滚珠的情形，图6是从箭头A方向观察图5所示的端部要素3a、3b而得到的主视图。一条循环槽31所包括的多组所述负载部32和所述无负载部33在所述丝杠轴2的周围均等地配置。图6与在所述丝杠轴2形成有三条滚动槽20的例子对应，因此每隔120度将该丝杠轴2的周围分割从而配置有三组所述负载部32和所述无负载部33的组合。因而，在所述丝杠轴2具有N条滚动槽的情况下，将丝杠轴的周围360度分割为N个，均等地配置N组所述负载部32和所述无负载部33的组合。

图6中的单点划线表示所述丝杠轴2的外径。一条循环槽31所包括的多个负载部32分别与形成于所述丝杠轴2的不同的滚动槽20对应，所述滚珠4在所述负载部32处在所述滚动槽20中滚动。另一方面，所述无负载部33将相互相邻的负载部32彼此连结，在该无负载部33滚动的滚珠4越过所述丝杠轴的螺纹牙部21，从而在相互相邻的滚动槽20之间移动。在所述负载部32滚动的滚珠4一边以螺旋状绕所述丝杠轴2的周围公转一边向该丝杠轴2的轴向移动，但所述无负载部33使滚珠4向与该方向相反的轴向移动，将滚珠4向之后的负载部32交接。因此，供所述滚珠4循环的无限循环路40形成为在所述丝杠轴2的周围起伏那样的轨道。

需要说明的是，在图5以及图6中，表示对于所述端部要素3a、3b的循环槽31排列有滚珠4的状态，但对于所述中间要素3c的循环槽32排列有滚珠4的情况也与上述状态相同。所述端部要素3a、3b仅在轴向的一方的端面具有循环槽32，但所述中间要素3c在轴向的两端面具有相同的循环槽32，区别点仅在于该点。

而且，通过使如此构成的所述端部要素3a、3b以及所述中间要素3c在所述丝杠轴2的轴向上重合，从而完成具有多个回路的无限循环路40的螺母构件3。所述端部要素3a、3b以及所述中间要素3c的结合能够使用将这些要素沿轴向贯穿的螺栓来进行。或者，也可以通过设置具有所述端部要素3a、3b以及所述中间要素3c的收容空间的筒状的壳体，将插入有所述端部要素3a、3b以及所述中间要素3c的所述收容空间封堵，从而构建所述螺母构件3。在设置所述壳体的情况下，能够在该壳体设置用于将所述螺母构件3固定于其他设备的凸缘部，能够使所述端部要素3a、3b或者所述中间要素3c的形状简单化。

图7是立体地表示在所述无限循环路40排列的滚珠4与在所述丝杠轴2形成的三条滚动槽20a、20b、20c的关系的图，图中的单点划线分别表示所述滚动槽20a、20b、20c。在该情况下，所述无限循环路40具有三组所述负载部32和所述无负载部33的组合，各负载部32与三条滚动槽20a、20b、20c中的任一条对应。

如前述那样，滚珠4在所述无限循环路40内循环时，在所述负载部32中沿着所述丝杠轴2的滚动槽20(图7中的单点划线)以螺旋状绕丝杠轴2的周围公转，并向该丝杠轴2的轴向行进。所述滚动槽20绕丝杠轴2的周围一周时以1导程的量向轴向行进，但所述负载部32和所述无负载部33的组由于以每隔120度而将所述丝杠轴2的周围三等分的方式设置，因此在一个负载部32滚动的滚珠4以导程的1/3向丝杠轴2的轴向行进。即，当N条滚动槽20设置于所述丝杠轴2时，对于所述无限循环路40所包括的N个负载部32，各负载部32的沿着丝杠轴2的轴向的长度成为滚动槽20的导程的1/N。

另一方面，当N条滚动槽20设置于所述丝杠轴2时，在无限循环路40的一个回路包括N个负载部32，因此该无限循环路40的一个回路所包括的负载部32的全长与所述滚动槽20绕丝杠轴2的周围一周的长度大致相同。因此，能够充分地确保在所述丝杠轴2与所述螺母构件3之间负载载荷的滚珠的个数。

因而，在本发明的滚珠丝杠装置中，能够相对于所述滚动槽20的导程将各无限循环路40的轴向的长度，即沿着所述丝杠轴2的轴向的无限循环路40的宽度设定得较小，在应用到所述导程被设定得较大的多条螺纹类型的滚珠丝杠装置时，能够使所述螺母构件3的轴向长度缩短化，从而实现其小型化。

另外，即使在实现所述螺母构件3的小型化的情况下，也能够充分地确保在所述丝杠轴2与所述螺母构件3之间负载载荷的滚珠4的数量，能够不使载荷的负载能力降低就实现所述螺母构件3的小型化。

而且，一个回路的无限循环路40所包括的多个负载部32和无负载部33的组合由于在所述丝杠轴2的周围均等地配置，因此即使在使所述丝杠轴2或者螺母构件3中的任一者旋转的情况下，也使滚珠4相对于旋转中心的行动的平衡良好。因此，能够实现使伴随所述丝杠轴2或者螺母构件3的旋转的振动难以产生，使所述丝杠轴2或者螺母构件3以高速旋转的方式来使用。

即，根据本发明，通过较大导程的多条类型的丝杠轴2与紧凑的螺母构件3的组合，能够实现可以进行机械装置的高速输送的滚珠丝杠装置1。

在以上说明的实施方式中，所述螺母构件3由多个螺母要素3a、3b、3c的组合构成，但只要能够将所述包括多个负载部32以及多个无负载部33的无限循环路40形成于螺母构件3的内周面，该螺母构件3即使作为单一的构件也没有问题。例如，如图8所示，也可以是，使形成有所述无负载部33的块状的反向器34从该螺母构件3的外周面相对于螺母构件3嵌合，由此在所述螺母构件的内周面设置无负载部33。

Claims (4)

1.一种滚珠丝杠装置(1)，其具备：

丝杠轴(2)，其设置有N条具有相同的导程的滚动槽(20)，并且N为2以上的整数；

滚珠(4)，其在所述滚动槽(20)中滚动；以及

螺母构件(3)，其经由所述滚珠(4)而组装于所述丝杠轴(2)，并且具有一个或多个使所述滚珠(4)在所述丝杠轴(2)的周围绕一圈的无限循环路(40)，

所述滚珠丝杠装置(1)的特征在于，

所述螺母构件(3)的各无限循环路(40)包括：

N个负载部(32)，它们使所述滚珠(4)一边负载载荷一边滚动并且与所述N条滚动槽(20)分别对应；以及

N个无负载部(33)，它们将相互相邻的负载部彼此连结而使所述滚珠(4)在所述N条滚动槽(20)之间移动。

2.根据权利要求1所述的滚珠丝杠装置，其特征在于，

将所述负载部(32)与所述无负载部(33)的组合作为一组，在所述丝杠轴(2)的周围均等地配置有N组。

3.根据权利要求2所述的滚珠丝杠装置，其特征在于，

各负载部(32)的沿着所述丝杠轴(2)的轴向的长度为各滚动槽(20)的导程的1/N。

4.根据权利要求1所述的滚珠丝杠装置，其特征在于，

所述螺母构件(3)具备沿着所述丝杠轴(2)的轴向重叠配置的多个螺母要素(3a、3b、3c)，

在相互相邻的所述螺母要素(3a、3b、3c)的接合部处，包括所述N个负载部(32)以及所述N个无负载部(33)的所述滚珠(4)的无限循环路(40)形成一个回路。

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