JP2002276764A - Ball screw - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、工作機械やその
他の産業機械、特に半導体製造装置，医療機械などの小
さなスペースに配置する用途にも適用可能なボールねじ
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ball screw which can be applied to a machine tool and other industrial machines, particularly a semiconductor manufacturing apparatus, a medical machine and the like, which is arranged in a small space.
【０００２】[0002]
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】ボールね
じは、ボールの転走するねじ溝を形成したねじ軸および
ナットと、ボールと、ボールを循環させる循環部構成部
品とで通常は構成されている。循環部構成部品として
は、チューブ、こま、エンドキャップ、ガイドプレート
などがある。2. Description of the Related Art A ball screw is usually composed of a screw shaft and a nut having a thread groove on which the ball rolls, a ball, and components of a circulating portion for circulating the ball. ing. The components of the circulating unit include a tube, a top, an end cap, and a guide plate.
【０００３】このようなボールねじでは、循環部構成部
品に形成される循環部でボールを円滑に循環させる必要
がある。ところが、循環部とねじ溝との接続部の空間
は、転走するボール径に対してかなり余裕を持たせた設
計となっている場合が多い。このため、ボールが循環部
とねじ溝との間を行き来する際に、ボールが不安定な挙
動を起こし、ボールの流れに速度変動が生じてボールの
詰まりの一因となっている。特に、ねじ軸の径が小さい
ボールねじにおいては、この現象が顕著に現れやすい。In such a ball screw, it is necessary to smoothly circulate the ball in a circulating portion formed in the circulating portion component. However, the space at the connection between the circulation portion and the thread groove is often designed to have a considerable allowance for the rolling ball diameter. For this reason, when the ball moves back and forth between the circulating portion and the thread groove, the ball behaves in an unstable manner, and the flow of the ball fluctuates in speed, thereby causing clogging of the ball. In particular, in a ball screw having a small diameter of the screw shaft, this phenomenon tends to appear remarkably.
【０００４】このような現象を防止するため、従来のボ
ールねじでは、ボールねじの径方向において、循環部と
ねじ溝との接続部を、ねじ溝のボール軌道中心径となる
円の接線方向に合わせることにより、ボールの速度変動
を緩和するなどの処置が採られている。In order to prevent such a phenomenon, in the conventional ball screw, in the radial direction of the ball screw, the connecting portion between the circulating portion and the screw groove is formed in the tangential direction of a circle which is the ball track center diameter of the screw groove. By matching, measures such as mitigating fluctuations in the speed of the ball are taken.
【０００５】しかしながら、このような処置を行った場
合でも、上記接続部でボールが引っ掛かるという現象
は、上記処置を採らない通常設計のボールねじ、つまり
循環部とねじ溝の接続部を接線方向に合わせていない設
計のボールねじと同様に起こっている。However, even when such a treatment is performed, the phenomenon that the ball is caught at the connection portion is caused by a ball screw of a normal design which does not take the treatment, that is, the connection portion between the circulation portion and the screw groove is tangentially moved. It is happening as well as a ball screw with a misaligned design.
【０００６】循環部構成部品として図１１に示すように
ガイドプレート３５を用いたボールねじ３１は、他の循
環形式のものに比べて簡素な構成であるため、比較的小
型のボールねじに用いられることが多い。しかし、従来
のガイドプレート形式のボールねじでは、ガイドプレー
ト３５を旋削品としているため、ナット３３の外径を大
きくする必要があるとか、ブラケットの形状を複雑化す
る必要があるといった弊害が生じてしまい、機械のコン
パクト化や省スペース化に対してネックとなる可能性が
ある。As shown in FIG. 11, a ball screw 31 using a guide plate 35 as a circulating portion has a simpler structure than other circulating types, and is therefore used for a relatively small ball screw. Often. However, in the conventional guide plate type ball screw, since the guide plate 35 is a turned product, there arises an adverse effect that it is necessary to increase the outer diameter of the nut 33 or to complicate the shape of the bracket. As a result, there is a possibility that it becomes a bottleneck for downsizing and space saving of the machine.
【０００７】すなわち、従来のガイドプレート方式のボ
ールねじでは、ガイドプレート３５は、鋼材等の塊から
図１２（Ａ），（Ｂ）に平面図および側面図で示す形状
のガイドプレート素材３５Ａに削り出した後に、そのガ
イドプレート素材３５Ａの裏面に、図１３（Ａ），
（Ｂ）に示すようにＳ字状等の循環部となる溝部３９を
ボールエンドミルで形成し、さらに止めねじ用孔４０を
加工している。図１４（Ａ），（Ｂ）は、図１３（Ａ）
におけるａ−ａ矢視断面図およびｂ−ｂ矢視断面図を示
す。この場合、溝部３９をボールが通過し易くしようと
すると、溝振れ長さｗを出来るだけ長くする必要がある
が、振れ長さｗを長くしすぎると、ガイドプレート３５
の最小肉厚ｓが薄くなり過ぎて、ガイドプレート３５が
破損する原因となってしまう。この最小肉厚ｓを厚くす
るには、ガイドプレート３５の厚さｈを厚くすれば良い
が、厚さｈを厚くすると、ガイドプレート３５がナット
３３の外径からはみ出すこととなり、ナット３３にブラ
ケットを取付けることが困難になってしまう。その結
果、ナット３３の外径を大きくするとか、ナット３３に
取付けるブラケットの形状を複雑にするなど、スペース
を余計に取るような対策が必要となってしまい、機械の
コンパクト化や省スペース化に対してネックとなる可能
性がある。That is, in the conventional guide plate type ball screw, the guide plate 35 is cut from a lump of steel or the like into a guide plate material 35A having a shape shown in plan and side views in FIGS. 12 (A) and 12 (B). After being taken out, on the back surface of the guide plate material 35A, FIG.
As shown in (B), a groove portion 39 serving as a circulating portion such as an S-shape is formed by a ball end mill, and a hole 40 for a set screw is further processed. FIGS. 14A and 14B show FIG.
2 shows a cross-sectional view taken along line aa and a line bb taken along line bb. In this case, in order to make it easier for the ball to pass through the groove 39, it is necessary to make the groove runout length w as long as possible.
Is too thin, causing the guide plate 35 to be damaged. In order to increase the minimum thickness s, the thickness h of the guide plate 35 may be increased. However, when the thickness h is increased, the guide plate 35 protrudes from the outer diameter of the nut 33, and the bracket 33 It becomes difficult to mount the. As a result, measures such as increasing the outer diameter of the nut 33 or complicating the shape of the bracket to be attached to the nut 33 require extra measures to take up more space. It can be a bottleneck.
【０００８】この発明の目的は、ガイドプレート形式の
ボールねじにおいて、循環部とねじ溝との接続部でのボ
ールの挙動が安定し、ボールの詰まりを抑制できるボー
ルねじを提供することである。この発明の他の目的は、
ナットの外径が小さくできて、ボールねじのコンパクト
化が図れ、ボールねじの使用機械のコンパクト化，省ス
ペース化に貢献できるようにすることである。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a ball screw of a guide plate type in which the behavior of the ball at the connection between the circulating portion and the screw groove is stabilized and the clogging of the ball can be suppressed. Another object of the present invention is to
It is an object of the present invention to reduce the outer diameter of the nut, to make the ball screw compact, and to contribute to making the machine using the ball screw compact and space saving.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】この発明のボールねじ
は、ねじ軸の外径面と、このねじ軸の外周に遊嵌するナ
ットの内径面とに、それぞれ螺旋状のねじ溝が設けら
れ、上記ねじ軸およびナットのねじ溝間に形成された螺
旋状の転走路内に複数のボールを転動自在に収容させ、
これらボールが通過する溝部を上記ナットの本体に取付
けられるガイドプレートに形成し、上記ナットのねじ溝
内に装着され上記ねじ溝の傾斜した端面をなすデフレク
タ部材と上記ガイドプレートとにより、上記螺旋状の転
走路と接続される循環部を形成してこれら循環部と転走
路とで一連のボール循環経路を形成してなるボールねじ
において、上記循環部とねじ溝との接続部を、このねじ
溝の接線方向、かつリード角方向に設定して、上記ボー
ルを循環させるようにしたことを特徴とする。この構成
によると、ねじ溝と循環部との接続部が、ねじ溝の接線
方向に設定され、かつリード角方向にも合致して設定さ
れているので、その接続部において、ボールはボールね
じの径方向についても、またリード角方向についても挙
動が安定する。そのため、ボールの流れの速度変動によ
るボールの詰まりを抑制できる。なお、上記ねじ溝の接
線方向は、詳しくは、ねじ軸とナットのねじ溝間に形成
された転走路におけるボール軌道中心径となる円の接線
方向のことであり、上記の円は、ボールねじ中心軸に対
して垂直な平面におけるボール軌道中心の投影形状とな
る円である。According to the ball screw of the present invention, spiral screw grooves are provided on an outer diameter surface of a screw shaft and an inner diameter surface of a nut loosely fitted on an outer periphery of the screw shaft, respectively. A plurality of balls are rollably accommodated in a spiral rolling path formed between the screw shaft and the thread groove of the nut,
A groove through which these balls pass is formed in a guide plate attached to the main body of the nut, and the spiral is formed by the guide plate and the deflector member which is mounted in the screw groove of the nut and forms an inclined end surface of the screw groove. In a ball screw that forms a circulating portion connected to the rolling path and forms a series of ball circulating paths with the circulating portion and the rolling path, the connecting portion between the circulating portion and the thread groove is formed by The ball is circulated by setting the tangential direction and the lead angle direction. According to this configuration, since the connection between the screw groove and the circulating portion is set in the tangential direction of the screw groove and also in accordance with the lead angle direction, the ball is connected to the ball screw at the connection portion. The behavior is stable both in the radial direction and in the lead angle direction. Therefore, clogging of the ball due to fluctuation in the speed of the flow of the ball can be suppressed. In addition, the tangential direction of the screw groove is, in detail, the tangential direction of a circle that is the center diameter of a ball orbit in a rolling path formed between a screw shaft and a nut screw groove. This is a circle having a projected shape of the center of the ball trajectory on a plane perpendicular to the central axis.
【００１０】この発明において、上記ガイドプレートに
形成される上記溝部と合わさって上記の循環部を形成す
る溝部を、上記ナットに形成しても良い。このように構
成した場合、ガイドプレートの厚みを薄くできる。その
ため、ナットの外径を大きくすることなく、ガイドプレ
ートをナットの外周円内に納めることができ、ボールね
じの外径をコンパクト化できる。したがって、ボールね
じ使用機械のコンパクト化や省スペース化に貢献でき
る。[0010] In the present invention, the nut may be formed with a groove which forms the circulating portion in combination with the groove formed in the guide plate. With this configuration, the thickness of the guide plate can be reduced. Therefore, the guide plate can be accommodated within the outer circumferential circle of the nut without increasing the outer diameter of the nut, and the outer diameter of the ball screw can be reduced. Therefore, it is possible to contribute to downsizing and space saving of the machine using the ball screw.
【００１１】この発明において、上記ガイドプレートの
上記溝部を略Ｓ字状に形成しても良い。このように溝部
を略Ｓ字状に形成した場合、溝部の全体を滑らかな曲線
経路とできて、ボールが通過し易くなる。In the present invention, the groove of the guide plate may be formed in a substantially S shape. When the groove is formed in a substantially S-shape as described above, the entire groove can be formed as a smooth curved path, and the ball can easily pass.
【００１２】この発明において、上記ガイドプレートを
焼結合金で形成しても良い。ガイドプレートを焼結合金
製とすると、旋削等の機械加工を行うものに比べて自由
な形状に形成し易い。例えばボールの転がりを良くする
ための案内部等をガイドプレートに形成することが容易
で、その結果、ガイドプレートに設ける循環用の溝部の
一部または全体をナットに形成することができる。その
ため、ボールねじの外径のコンパクト化が図れ、ボール
ねじ使用機械の省スペース化に貢献できる。In the present invention, the guide plate may be formed of a sintered alloy. When the guide plate is made of a sintered alloy, it can be easily formed into a free shape as compared with a machine that performs machining such as turning. For example, it is easy to form a guide portion or the like for improving the rolling of the ball in the guide plate, and as a result, a part or the whole of the circulation groove provided in the guide plate can be formed in the nut. Therefore, the outer diameter of the ball screw can be reduced in size, which can contribute to space saving of the machine using the ball screw.
【００１３】この発明において、上記ガイドプレートを
射出成形可能な合成樹脂で形成しても良い。射出成形可
能な合成樹脂でガイドプレートを形成する場合も、旋削
や研削等の機械加工品に比べて形状が自由に設計でき
る。そのため、例えばガイドプレートを薄く形成でき
る。その結果、ボールねじの外径のコンパクト化が図
れ、ボールねじ使用機械の省スペース化に貢献できる。
さらに合成樹脂製とすると、ボールとガイドプレートと
の金属衝突音を回避でき、低騒音化にも貢献できる。In the present invention, the guide plate may be formed of an injection-moldable synthetic resin. Even when the guide plate is formed of an injection-moldable synthetic resin, the shape can be freely designed as compared with a machined product such as turning or grinding. Therefore, for example, the guide plate can be formed thin. As a result, the outer diameter of the ball screw can be made compact, which contributes to space saving of the machine using the ball screw.
Further, when made of a synthetic resin, it is possible to avoid the metal collision sound between the ball and the guide plate, which contributes to a reduction in noise.
【００１４】この発明において、上記ガイドプレート
を、上記ナット本体の外周円内に納めても良い。なお、
上記ナット本体の外周円は、ナット本体の外周面に沿う
仮想の円のことである。このように、ガイドプレートが
ナットの外径からはみ出すことを無くすことにより、ブ
ラケットの取付けが容易になる。その結果、ナットの外
径を大きくするとか、ナットに取付けるブラケットの形
状を複雑にするなどのスペースを余計に取るような対策
が不要となる。したがって、ボールねじの外径のコンパ
クト化が図れ、ボールねじ使用機械の省スペース化に貢
献できる。In the present invention, the guide plate may be accommodated in an outer peripheral circle of the nut body. In addition,
The outer peripheral circle of the nut main body is a virtual circle along the outer peripheral surface of the nut main body. In this way, by preventing the guide plate from protruding from the outer diameter of the nut, mounting of the bracket is facilitated. As a result, it is not necessary to take measures such as increasing the outer diameter of the nut or complicating the shape of the bracket attached to the nut, and taking extra space. Therefore, the outer diameter of the ball screw can be made compact, which can contribute to space saving of the machine using the ball screw.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を図１ない
し図５と共に説明する。図１（Ａ），（Ｂ）に示すよう
に、このボールねじ１は、ねじ軸２と、このねじ軸２の
外周に遊嵌するナット３と、複数のボール４とを備え、
ナット３にはガイドプレート５が取付けられる。ねじ軸
２は、その外径面に螺旋状のねじ溝６を有する。ナット
３は、円筒状に形成されたナット本体３ａを有し、ナッ
ト本体３ａの内径面にねじ軸２のねじ溝６に対向する螺
旋状のねじ溝７が形成されている。ボール４は、ねじ軸
２のねじ溝６とナット３のねじ溝７との間に形成された
螺旋状の転走路８内に、連なり状態で転動自在に収容さ
れる。ナット３の一端部にはフランジ３ｂが形成され、
ボールねじ使用機械への取付け用のブラケット等に利用
される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIGS. 1A and 1B, the ball screw 1 includes a screw shaft 2, a nut 3 that is loosely fitted on the outer periphery of the screw shaft 2, and a plurality of balls 4.
A guide plate 5 is attached to the nut 3. The screw shaft 2 has a spiral screw groove 6 on its outer diameter surface. The nut 3 has a nut body 3a formed in a cylindrical shape, and a helical thread groove 7 facing the thread groove 6 of the screw shaft 2 is formed on the inner diameter surface of the nut body 3a. The ball 4 is accommodated in a spiral rolling path 8 formed between the thread groove 6 of the screw shaft 2 and the thread groove 7 of the nut 3 so as to be freely rolled in a continuous state. A flange 3b is formed at one end of the nut 3,
Used for brackets for mounting to machines that use ball screws.
【００１６】ガイドプレート５は、ナット本体３ａの外
周の一部に形成した平坦面部３ａａに固定されて、ナッ
ト本体３ａと共に円筒状の組立部品を構成する。ガイド
プレート５のナット本体３ａへの固定は、止めねじ１３
等により行われる。ガイドプレート５の裏面には、図４
に示すように、ボール４が通過する溝部９が形成されて
いる。溝部９は略Ｓ字状に形成される。このＳ字状の溝
部９は、そのＳ字形状の中心に対して点対称となる形状
とされ、そのＳ字形状の中心はガイドプレート５の略中
心に配置される。溝部９は、ナット本体３ａで溝開口部
が蓋されることにより、穴状の循環部１２を形成する。
この実施形態では、溝部９は、ボール４の全体が通過可
能な深さのものとされ、ナット本体３ａの平坦面部３ａ
ａの平坦な表面で蓋される。The guide plate 5 is fixed to a flat surface 3aa formed on a part of the outer periphery of the nut body 3a, and forms a cylindrical assembly together with the nut body 3a. The guide plate 5 is fixed to the nut body 3a by a set screw 13
And so on. On the back surface of the guide plate 5, FIG.
As shown in FIG. 7, a groove 9 through which the ball 4 passes is formed. The groove 9 is formed in a substantially S shape. The S-shaped groove 9 has a point-symmetric shape with respect to the center of the S-shape, and the center of the S-shape is disposed substantially at the center of the guide plate 5. The groove 9 forms a hole-shaped circulation portion 12 by covering the groove opening with the nut body 3a.
In this embodiment, the groove 9 has a depth that allows the entire ball 4 to pass through, and the flat surface 3a of the nut main body 3a.
a covered with a flat surface.
【００１７】ナット３のねじ溝７内において、ガイドプ
レート５における溝部９の両端に対応する各部分には、
図２および図３に示すように、デフレクタ部材１１がそ
れぞれ装着されている。デフレクタ部材１１は、ねじ溝
６，７の傾斜した端面１１ａをなす部材であり、ねじ溝
６，７の溝形状に沿う螺旋状に巻かれた線状の部材とさ
れている（図５参照）。この線状のデフレクタ部材１１
は、一方の端面が傾斜面とされ、その傾斜した端面１１
ａが、ねじ溝６，７の端面１１ａとされる。デフレクタ
部材１１は、例えば線ばねとされ、略１周分の長さとさ
れる。１周分以下の場合は、接着剤や止めねじ等で固定
される。図３に示すように、ナット３には、ねじ溝６，
７で構成される転走路８とガイドプレート５の溝部９で
構成される循環部１２とを接続する接続部１０が、各デ
フレクタ部材１１の一端側に形成される。これら転走路
８と循環部１２と接続部１０とで、一連のボール循環経
路１４が形成される。接続部１０は、ナット３のナット
本体３ａに、ねじ溝７の底面から平坦面部３ａａまで貫
通した穴により形成される。この接続部１０の一部の内
壁面が、デフレクタ部材１１の端面１１ａで形成され
る。デフレクタ部材１１の端面１１ａは、接続部１０を
構成するナット本体３ａの穴の内面に滑らかに続く傾斜
面とされ、上記穴と同じ傾斜角度を持つ。In the thread groove 7 of the nut 3, each portion corresponding to both ends of the groove portion 9 in the guide plate 5 includes:
As shown in FIGS. 2 and 3, a deflector member 11 is mounted. The deflector member 11 is a member that forms the inclined end surface 11a of the screw grooves 6, 7, and is a linear member that is spirally wound along the groove shape of the screw grooves 6, 7 (see FIG. 5). . This linear deflector member 11
Has one end surface being an inclined surface, and the inclined end surface 11
a is the end face 11 a of the screw grooves 6 and 7. The deflector member 11 is, for example, a wire spring and has a length of substantially one circumference. In the case of one round or less, it is fixed with an adhesive or a set screw. As shown in FIG.
A connecting portion 10 for connecting a rolling path 8 constituted by 7 and a circulating portion 12 constituted by a groove 9 of the guide plate 5 is formed on one end side of each deflector member 11. A series of ball circulation paths 14 are formed by the rolling path 8, the circulation section 12, and the connection section 10. The connection portion 10 is formed by a hole penetrating from the bottom surface of the screw groove 7 to the flat surface portion 3aa in the nut body 3a of the nut 3. A part of the inner wall surface of the connection part 10 is formed by the end face 11 a of the deflector member 11. The end surface 11a of the deflector member 11 is an inclined surface that smoothly follows the inner surface of the hole of the nut body 3a that forms the connecting portion 10, and has the same inclination angle as the above-mentioned hole.
【００１８】接続部１０の延びる方向は、ねじ溝６，７
の接線方向Ｔで、かつねじ溝６，７のリード角βの方向
に設定されている。ねじ溝６，７の接線方向Ｔは、詳し
くは、ねじ溝６，７間に形成された転走路８におけるボ
ール軌道中心径となる円の接線方向のことであり、上記
の円は、ボールねじ中心軸に対して垂直な平面における
転走路８のボール軌道中心の投影形状となる円である。The extending direction of the connecting portion 10 is the same as that of the screw grooves 6 and 7.
And the direction of the lead angle β of the screw grooves 6 and 7. More specifically, the tangential direction T of the thread grooves 6, 7 is the tangential direction of a circle that is the center diameter of the ball orbit in the rolling path 8 formed between the thread grooves 6, 7, and the above circle is a ball screw. The circle is a projected shape of the center of the ball trajectory of the rolling path 8 on a plane perpendicular to the central axis.
【００１９】次に、このボールねじ１の好適な設計寸法
例を図３および図４を参照して説明する。ボールねじ１
に対して、図３に示すように、軸心Ｏを通りナット３の
平坦面部３ａａと平行な軸をＸ軸、軸心Ｏを通りＸ軸と
直交する軸をＹ軸、軸心ＯをＺ軸（紙面の裏側から表側
に向く向きを正とする）とする直角座標系を考えた場
合、螺旋状の転走路８から循環部１２へのボール拾い上
げ位置である点Ａ、および接続部１０からガイドプレー
ト５における溝部９への接続位置の角部である点Ｂの
Ｘ，Ｙ座標をＡ（ＸA ，ＹA ），Ｂ（ＸB ，ＹB ）とす
ると、 Ａ（ＸA ，ＹA ）＝（−Ｒｃｏｓα，Ｒｓｉｎα） Ｂ（ＸB ，ＹB ）＝〔（ｈ＋（ｄ／２−Ｒ）ｓｉｎα〕
ｔａｎα，ｈ となる。ただし、ｄはボール４の径、Ｒはボール軌道中
心半径、αは原点から点Ａを見込む角、ｈはＸ軸から点
Ｂまでの高さである。軸心Ｏは、ボールねじ１の軸心で
あり、ねじ軸２およびナット３の軸心でもある。また、
図３において、ナット３のリード角方向に傾いた接続部
１０におけるボール軌道中心線のベクトルをＣ（ＸC ，
ＹC ，ＺC ）とすると、 Ｃ（ＸC ，ＹC ，ＺC ）＝（ｔａｎα，１，ｔａｎβ） となる。Next, examples of suitable design dimensions of the ball screw 1 will be described with reference to FIGS. Ball screw 1
In contrast, as shown in FIG. 3, an axis passing through the axis O and parallel to the flat surface portion 3aa of the nut 3 is an X axis, an axis passing through the axis O and orthogonal to the X axis is a Y axis, and the axis O is a Z axis. Considering a rectangular coordinate system having an axis (a direction from the back side of the paper to the front side is positive), a point A which is a position where the ball is picked up from the spiral rolling path 8 to the circulation portion 12 and a connection portion 10 the connection position to the groove 9 of the guide plate 5 of the corner a is point B X, Y coordinates a (X a, Y a) , B (X B, Y B) When, a (X a, Y a ) = (− Rcosα, Rsinα) B (X B , Y B ) = [(h + (d / 2−R) sin α]
tanα, h. Here, d is the diameter of the ball 4, R is the center radius of the ball trajectory, α is the angle from the origin to the point A, and h is the height from the X axis to the point B. The axis O is the axis of the ball screw 1 and the axis of the screw shaft 2 and the nut 3. Also,
In FIG. 3, the vector of the ball trajectory center line at the connection portion 10 inclined in the lead angle direction of the nut 3 is represented by C (X C ,
If Y C , Z C ), then C (X C , Y C , Z C ) = (tan α, 1, tan β).
【００２０】これらの数式から、設計寸法は以下のよう
にすることが好ましい。 ．ガイドプレート５の肉厚が最も薄くなる部分ｓを考
慮すると、点ＢのＸ座標ＸB は、ＸB ≦０とするのが好
ましい。ＸB ＞０の領域では、ガイドプレート５におけ
るＳ字状の溝部９を滑らかに形成することが難しくな
る。すなわち、 ＸB ＝〔６＋（ｄ／２−Ｒ）ｓｉｎα〕ｔａｎα≦０ を満たすようなαやｈを決定する。ただし、設計上、ガ
イドプレート５に肉厚の余裕が無い場合は、図７や図８
に示す他の実施形態のボールねじ１のように、ナット３
側にも溝部１５を形成し、ガイドプレート５側の溝部９
とが合わさって循環部１２が構成されるようにして良
い。 ．ガイドプレート５におけるＳ字状のねじ溝９の始端
側および終端側の角度γ（図４）は、ボール軌道中心線
の接線方向にボール４を通すという観点から、上記した
ベクトルＣのＸ，Ｚ座標を参照して、 ｔａｎγ＝ｔａｎβ／ｔａｎα を満たすような値とする。また、Ｓ字状の溝部９の始端
部および終端部の溝底には、接続部１０と溝部９の間を
行き来するボール４が通過しやすいように、適度の円弧
状断面の曲面部９ａ（図２）を形成するのが好ましい。
さらに、図６や図８に示す他の実施形態のボールねじ１
のように、接続部１０と溝部９とが続く箇所のナット３
側において、適度な円弧状断面の曲面部１０ａを形成す
ることにより、ボール４をさらに通過し易くできる。From these equations, the design dimensions are preferably as follows. . When the thickness of the guide plate 5 to consider the thinnest part s, X-coordinate X B of the point B it is preferably set to X B ≦ 0. In the region where X B > 0, it is difficult to form the S-shaped groove 9 in the guide plate 5 smoothly. That is, α and h are determined so as to satisfy X B = [6+ (d / 2−R) sin α] tan α ≦ 0. However, if the guide plate 5 does not have a sufficient thickness due to its design, FIG.
As in the ball screw 1 of another embodiment shown in FIG.
A groove 15 is also formed on the side of the guide plate 5, and the groove 9 is formed on the side of the guide plate 5.
May be combined to form the circulating unit 12. . The angles γ (FIG. 4) of the S-shaped screw groove 9 on the starting end side and the ending side of the guide plate 5 are determined by X and Z of the above-described vector C from the viewpoint of passing the ball 4 in the tangential direction of the ball trajectory center line. With reference to the coordinates, a value that satisfies tanγ = tanβ / tanα is set. In addition, a curved surface portion 9a having an appropriate arc-shaped cross section is formed on the groove bottoms at the start and end portions of the S-shaped groove portion 9 so that the ball 4 that moves between the connection portion 10 and the groove portion 9 can easily pass through. FIG. 2) is preferably formed.
Furthermore, the ball screw 1 of another embodiment shown in FIGS.
The nut 3 where the connecting portion 10 and the groove portion 9 continue
By forming the curved surface portion 10a having an appropriate arc-shaped cross section on the side, the ball 4 can be more easily passed.
【００２１】このように、この実施形態のボールねじ１
によると、ねじ軸２およびナット３のねじ溝６，７間の
転走路８と、ガイドプレート５の循環部１２との接続部
１０を、ねじ溝６，７の接線方向Ｔで、かつリード角β
の方向に設定したので、接続部１０において、ボール４
は径方向についても、またリード角方向についても挙動
が安定する。そのため、ボール４の流れの速度変動によ
るボールの詰まりを抑制できる。これにより、トルクむ
らが少なく、高位置決め精度のボールねじ１とすること
ができる。As described above, the ball screw 1 of this embodiment
According to this, the connecting portion 10 between the rolling path 8 between the threaded grooves 6 and 7 of the screw shaft 2 and the nut 3 and the circulating portion 12 of the guide plate 5 is formed in the tangential direction T of the threaded grooves 6 and 7 and the lead angle. β
Is set in the direction of
The behavior is stable both in the radial direction and in the lead angle direction. Therefore, the clogging of the ball due to the speed fluctuation of the flow of the ball 4 can be suppressed. Thereby, the ball screw 1 with less torque unevenness and high positioning accuracy can be obtained.
【００２２】また、図７や図８の例に示すように、ガイ
ドプレート５に形成される溝部９と合わさって循環部１
２を形成する溝部１５をナット３に形成した場合は、ガ
イドプレート５の厚みを薄くできる。そのため、ナット
３の外径を大きくすることなく、ガイドプレート５をナ
ット３のナット本体３ａの外周円内に納めることがで
き、ボールねじ１の外径をコンパクト化できて、ボール
ねじ使用機械のコンパクト化や省スペース化に貢献でき
る。As shown in the examples of FIGS. 7 and 8, the circulating portion 1 is fitted with the groove 9 formed in the guide plate 5.
When the groove 15 that forms the second 2 is formed in the nut 3, the thickness of the guide plate 5 can be reduced. Therefore, the guide plate 5 can be accommodated within the outer peripheral circle of the nut body 3a of the nut 3 without increasing the outer diameter of the nut 3, and the outer diameter of the ball screw 1 can be made compact, so that the machine using the ball screw can be used. It can contribute to downsizing and space saving.
【００２３】また、ガイドプレート５の溝部９は略Ｓ字
状に形成しているので、溝部９の全体を滑らかな曲線経
路とできて、ボール４が通過し易くなる。Further, since the groove 9 of the guide plate 5 is formed in a substantially S-shape, the entire groove 9 can have a smooth curved path, so that the ball 4 can easily pass.
【００２４】図９は、この発明にかかるボールねじの他
の実施形態を示す。このボールねじ１では、ガイドプレ
ート５Ａを焼結合金製としている。具体的には、金属射
出成形（ＭＩＭ（Metal Injection Molding ））製、つ
まり溶融した合金素材を射出成形した後に焼結させたも
のとしてある。循環部１２は、ナット２に形成した溝部
１５と、ガイドプレート５Ａの平な裏面とで形成し、ナ
ット２の溝部１５をボール４が通過可能な深さのものと
している。ガイドプレート５Ａの裏面には、循環部１２
と転走部８との接続部１０が循環部１２に続く箇所に突
出する爪５ａを一体に形成している。この爪５ａによ
り、接続部１０が循環部１２に続く箇所における外径側
部分を滑らかな曲面で連続させる円弧状断面の曲面部９
ａを構成している。FIG. 9 shows another embodiment of the ball screw according to the present invention. In the ball screw 1, the guide plate 5A is made of a sintered alloy. Specifically, it is made of metal injection molding (MIM), that is, a material obtained by sintering a molten alloy material after injection molding. The circulating portion 12 is formed by a groove 15 formed in the nut 2 and a flat back surface of the guide plate 5A, and has a depth that allows the ball 4 to pass through the groove 15 of the nut 2. The circulation portion 12 is provided on the back surface of the guide plate 5A.
A connecting portion 10 between the rolling member 8 and the rolling portion 8 integrally forms a claw 5a protruding at a position following the circulating portion 12. By the claw 5a, the curved surface portion 9 having an arc-shaped cross section that connects the outer diameter side portion of the portion where the connecting portion 10 continues to the circulation portion 12 with a smooth curved surface.
a.
【００２５】この実施形態では、ガイドプレート５Ａが
焼結合金製であるため、上記のように接続部１０内に突
出して曲面部９ａを構成する爪５ａを、ガイドプレート
５Ａに容易に一体形成することができる。ボール４は、
この爪５ａの曲面部９ａによって接続部１０と循環部１
２の間を円滑に移動できる。その結果、循環部１２をナ
ット３側に設けた溝部１５のみで成形し、ガイドプレー
ト５は、溝部１５を塞ぐ蓋部材と、爪部５ａの形成部材
としての役割を果たすもので足り、循環用の溝部の形成
が不要で、板厚の薄いものとできる。そのため、ナット
３のナット本体３ａの外周円内にガイドプレート５を余
裕を持って納めることができ、ボールねじ１の外径をコ
ンパクト化できて、ボールねじ使用機械のコンパクト化
や省スペース化に貢献できる。また、ガイドプレート５
の製作に、旋削や研削等の機械加工が不要なため、量産
性が良くなる。これにより、安価な製作が可能となる。In this embodiment, since the guide plate 5A is made of a sintered alloy, the claw 5a projecting into the connecting portion 10 and forming the curved surface portion 9a is easily formed integrally with the guide plate 5A as described above. be able to. Ball 4
The connecting portion 10 and the circulating portion 1 are formed by the curved surface portion 9a of the claw 5a.
2 can move smoothly. As a result, the circulation portion 12 is formed only by the groove portion 15 provided on the nut 3 side, and the guide plate 5 only needs to serve as a lid member for closing the groove portion 15 and a forming member of the claw portion 5a. The formation of the groove is unnecessary, and the plate can be made thin. Therefore, the guide plate 5 can be accommodated in the outer peripheral circle of the nut body 3a of the nut 3 with a margin, and the outer diameter of the ball screw 1 can be made compact, so that the machine using the ball screw can be made compact and space-saving. Can contribute. Also, the guide plate 5
Since no machining such as turning or grinding is required for the production of the slab, mass productivity is improved. This enables inexpensive production.
【００２６】図１０は、この発明のさらに他の実施形態
におけるガイドプレートを示す。このガイドプレート５
Ｂは、合成樹脂の射出成形品からなる。同図（Ａ），
（Ｂ）は同ガイドプレート５Ｂの裏面図および階段断面
図を示し、同図（Ｃ），（Ｄ）は、同図（Ａ）における
Ｃ−Ｃ矢視断面図およびＤ−Ｄ矢視断面図を示す。この
ガイドプレート５Ｂは、図３，図６，図７，図８にそれ
ぞれ示したいずれかの実施形態において、同実施形態に
おけるガイドプレート５に変えて、ナット３のナット本
体３ａに取付けられる。このガイドプレート５Ｂは、循
環部１２を構成する溝部９Ａを、表面側に突出したカウ
ンタシンク状の突条の裏側に形成されたものとしてあ
る。溝部９Ａの深さは、図３の例と同様に、ボール４の
全体が通過可能な深さのものであっても、図７の例と同
様に、循環部１２となる穴の一部の深さのものであって
も良い。FIG. 10 shows a guide plate according to still another embodiment of the present invention. This guide plate 5
B is a synthetic resin injection molded product. FIG.
(B) shows a back view and a step cross-sectional view of the guide plate 5B, and FIGS. (C) and (D) are cross-sectional views taken along arrows CC and DD in FIG. Is shown. The guide plate 5B is attached to the nut body 3a of the nut 3 in place of the guide plate 5 in any of the embodiments shown in FIGS. 3, 6, 7, and 8, respectively. In the guide plate 5B, a groove 9A constituting the circulating portion 12 is formed on the back side of a countersink-shaped ridge protruding toward the front side. As in the example of FIG. 3, the depth of the groove 9 </ b> A is the same as the example of FIG. 3. It may be of a depth.
【００２７】このように、ガイドプレート５Ｂを合成樹
脂の射出成形品とした場合に、この例のようにカウンタ
シンク形状の突条によって溝部９Ａを形成できるため、
その肉厚は従来の旋削品に比べてかなり薄くできる。そ
のため、ナット３の外径を大きくすることなく、ガイド
プレート５Ｂをナット３の外周円内に納めることがで
き、ボールねじの外径をコンパクト化できて、ボールね
じ使用機械のコンパクト化や省スペース化に貢献でき
る。合成樹脂品からなるガイドプレート５Ｂの場合は、
ボール４とガイドプレート５Ｂの間での金属衝突音を回
避できるので、低音化にも貢献できる。また、合成樹脂
品とした場合、ガイドプレート５Ｂの生産性に優れる。As described above, when the guide plate 5B is an injection-molded product of a synthetic resin, the groove 9A can be formed by a countersink-shaped ridge as in this example.
Its wall thickness can be considerably reduced as compared with conventional turning products. Therefore, the guide plate 5B can be accommodated within the outer peripheral circle of the nut 3 without increasing the outer diameter of the nut 3, and the outer diameter of the ball screw can be reduced. Can contribute to In the case of the guide plate 5B made of a synthetic resin product,
Since the metal collision sound between the ball 4 and the guide plate 5B can be avoided, the sound can be reduced. Further, when a synthetic resin product is used, the productivity of the guide plate 5B is excellent.
【００２８】なお、図６ないし図１０に示した各実施形
態において、特に説明した事項の他は、図１ないし図５
と共に説明した実施形態と同じである。In each of the embodiments shown in FIG. 6 to FIG.
This is the same as the embodiment described above.
【００２９】[0029]
【発明の効果】この発明のボールねじは、循環部品とし
てガイドプレートとデフレクタ部材とを用いたボールね
じにおいて、循環部とねじ溝との接続部を、このねじ溝
の接線方向、かつリード角方向に設定して、上記ボール
を循環させるようにしたため、その接続部において、ボ
ールはボールねじの径方向についても、またリード角方
向についても挙動が安定し、そのため、ボールの流れの
速度変動によるボールの詰まりを抑制できる。ガイドプ
レートに形成される溝部と合わさって循環部を形成する
溝部をナットに形成した場合は、ガイドプレートの厚み
を薄くでき、そのためナットの外径を大きくすることな
く、ガイドプレートをナットの外周円内に納めることが
でき、ボールねじの外径をコンパクト化できて、ボール
ねじ使用機械のコンパクト化や省スペース化に貢献でき
る。ガイドプレートの溝部を略Ｓ字状に形成した場合
は、溝部の全体を滑らかな曲線経路とできて、ボールが
通過し易くなる。上記ガイドプレートを焼結合金または
射出成形可能な合成樹脂で形成した場合は、機械加工に
比べて自由な形状に形成できて、その結果、ボールねじ
の外径のコンパクト化が図れ、ボールねじ使用機械の省
スペース化に貢献できる。合成樹脂製の場合は、低騒音
化にも貢献できる。また、ガイドプレートを、ナット本
体の外周円内に納めた場合は、ボールねじの外径をコン
パクト化できて、ボールねじ使用機械のコンパクト化や
省スペース化に貢献できる。According to the ball screw of the present invention, in a ball screw using a guide plate and a deflector member as circulating parts, a connecting portion between a circulating portion and a screw groove is formed in a tangential direction of the screw groove and in a lead angle direction. And the ball is circulated, so that at the connection portion, the ball behaves stably both in the radial direction of the ball screw and in the lead angle direction. Clogging can be suppressed. When the groove that forms the circulating portion is formed on the nut by combining with the groove formed on the guide plate, the thickness of the guide plate can be reduced, so that the guide plate can be moved around the outer circumference of the nut without increasing the outer diameter of the nut. The ball screw can be housed inside, and the outer diameter of the ball screw can be reduced, contributing to the downsizing and space saving of the machine using the ball screw. When the groove of the guide plate is formed in a substantially S-shape, the entire groove can be formed as a smooth curved path, so that the ball can easily pass. When the above guide plate is formed of a sintered alloy or a synthetic resin that can be injection molded, it can be formed into a free shape as compared with machining, and as a result, the outer diameter of the ball screw can be reduced, and the ball screw can be used. It can contribute to space saving of machines. In the case of a synthetic resin, noise can be reduced. Further, when the guide plate is housed within the outer circumference of the nut body, the outer diameter of the ball screw can be reduced, which contributes to the downsizing and space saving of the machine using the ball screw.
【図１】（Ａ），（Ｂ）はこの発明の一実施形態にかか
るボールねじの平面図および側面図である。FIGS. 1A and 1B are a plan view and a side view of a ball screw according to an embodiment of the present invention.
【図２】同ボールねじの要部拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged sectional view of a main part of the ball screw.
【図３】同ボールねじの設計寸法の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of design dimensions of the ball screw.
【図４】同ボールねじにおけるガイドプレートの裏面図
である。FIG. 4 is a rear view of a guide plate in the ball screw.
【図５】デフレクタ部材の斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of a deflector member.
【図６】この発明の他の実施形態にかかるボールねじの
断面図である。FIG. 6 is a sectional view of a ball screw according to another embodiment of the present invention.
【図７】この発明のさらに他の実施形態にかかるボール
ねじの断面図である。FIG. 7 is a sectional view of a ball screw according to still another embodiment of the present invention.
【図８】この発明のさらに他の実施形態にかかるボール
ねじの断面図である。FIG. 8 is a sectional view of a ball screw according to still another embodiment of the present invention.
【図９】この発明のさらに他の実施形態にかかるボール
ねじの断面図である。FIG. 9 is a sectional view of a ball screw according to still another embodiment of the present invention.
【図１０】（Ａ）〜（Ｄ）はボールねじにおけるガイド
プレートの裏面図、断面図、および部分断面図である。FIGS. 10A to 10D are a back view, a sectional view, and a partial sectional view of a guide plate in a ball screw.
【図１１】従来例の平面図である。FIG. 11 is a plan view of a conventional example.
【図１２】（Ａ），（Ｂ）は同従来例におけるガイドプ
レート素材の平面図および側面図である。12A and 12B are a plan view and a side view of a guide plate material in the conventional example.
【図１３】（Ａ），（Ｂ）は同従来例におけるガイドプ
レートの裏面図および側面図である。FIGS. 13A and 13B are a rear view and a side view of a guide plate in the conventional example.
【図１４】（Ａ），（Ｂ）はは図１３（Ａ）におけるａ
−ａ矢視断面図およびｂ−ｂ矢視断面図である。14 (A) and (B) show a in FIG. 13 (A).
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along arrow -a and a cross-section taken along arrow bb.
【符号の説明】 ２…ねじ軸 ３…ナット ４…ボール ５…ガイドプレート ６，７…ねじ溝 ８…転走路 ９…溝部 １０…接続部 １１…デフレクタ部材 １２…循環部 １４…ボール循環路 １５…溝部 Ｔ…接線方向 β…リード角[Description of Signs] 2 ... Screw shaft 3 ... Nut 4 ... Ball 5 ... Guide plate 6,7 ... Screw groove 8 ... Rolling path 9 ... Groove 10 ... Connecting part 11 ... Deflector member 12 ... Circulation part 14 ... Ball circulation path 15 … Groove T tangential direction β… Lead angle
Claims (6)
遊嵌するナットの内径面とに、それぞれ螺旋状のねじ溝
が設けられ、上記ねじ軸およびナットのねじ溝間に形成
された螺旋状の転走路内に複数のボールを転動自在に収
容させ、これらボールが通過する溝部を上記ナットの本
体に取付けられるガイドプレートに形成し、上記ナット
のねじ溝内に装着され上記ねじ溝の傾斜した端面をなす
デフレクタ部材と上記ガイドプレートとにより、上記螺
旋状の転走路と接続される循環部を形成してこれら循環
部と転走路とで一連のボール循環経路を形成してなるボ
ールねじにおいて、 上記循環部とねじ溝との接続部を、このねじ溝の接線方
向、かつリード角方向に設定して、上記ボールを循環さ
せるようにしたことを特徴とするボールねじ。A spiral screw groove is provided on each of an outer diameter surface of a screw shaft and an inner diameter surface of a nut loosely fitted on an outer periphery of the screw shaft, and is formed between the screw shaft and the screw groove of the nut. A plurality of balls are rotatably accommodated in the spiral rolling path formed, and a groove portion through which these balls pass is formed in a guide plate attached to the main body of the nut, and is mounted in the screw groove of the nut. The deflector member forming the inclined end face of the thread groove and the guide plate form a circulation portion connected to the spiral rolling path, and a series of ball circulation paths are formed by the circulation portion and the rolling path. The ball screw according to claim 1, wherein a connection portion between the circulation portion and the thread groove is set in a tangential direction of the thread groove and in a lead angle direction to circulate the ball.
部と合わさって上記循環部を形成する溝部を、上記ナッ
トに形成した請求項１記載のボールねじ。2. The ball screw according to claim 1, wherein a groove that forms the circulating portion in combination with the groove formed in the guide plate is formed in the nut.
状に形成した請求項１または請求項２に記載のボールね
じ。3. The ball screw according to claim 1, wherein the groove of the guide plate is formed in a substantially S-shape.
た請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のボールね
じ。4. The ball screw according to claim 1, wherein the guide plate is formed of a sintered alloy.
成樹脂で形成した請求項１ないし請求項３のいずれかに
記載のボールねじ。5. The ball screw according to claim 1, wherein the guide plate is formed of an injection-moldable synthetic resin.
の外周円内に納めた請求項１ないし請求項５のいずれか
に記載のボールねじ。6. The ball screw according to claim 1, wherein the guide plate is accommodated in an outer peripheral circle of the nut body.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001082479A JP2002276764A (en) | 2001-03-22 | 2001-03-22 | Ball screw |
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