JP2004116560A - ボールねじ装置 - Google Patents

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JP2004116560A
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Junji Mizuguchi
水口 淳二
Takayuki Yabe
矢部 孝之
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Abstract

【課題】循環こまの損傷を防止し、寿命低下を防止することができるボールねじ装置を提供すること。
【解決手段】ナット、ねじ軸、循環こま30及び転動体とからなり、ナットとねじ軸間の負荷軌道から循環こま30のタング部34が転動体を掬い上げ、転動体を循環こま30の転動体循環路32へ案内するボールねじ装置において、タング部34が転動体循環路32の縁部分から負荷軌道へ向かって張り出しており、タング部34上の走行面36の縁38と、転動体循環路32の縁40とを連結してなる稜線42が、連続的に曲率が変化する一本の曲線により形成されてボールねじ装置を構成する。
【選択図】 図2

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば産業機械など用いられるボールねじ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図5に示すように、従来のボールねじ装置1は、外周面にねじ溝12を有して軸方向に延びるねじ軸10に、内周面にねじ溝18を有するナット16が嵌合されている。ナット16のねじ溝18とねじ軸10のねじ溝12とは互いに対向して両者の間に螺旋状の負荷軌道26を形成しており、この負荷軌道26にはボールからなる多数の転動体24が転動可能に装填されている。そして、ねじ軸10(又はナット16)の回転により、ナット16(又はねじ軸10)が転動体24の転動を介して直線移動するようになっている。
【0003】
ところで、ナット16(又はねじ軸10)が直線移動する際には、転動体24が負荷軌道26を転動しつつ移動するが、ナット16(又はねじ軸10)を継続して移動させていくためには、転動体24を無限循環させる必要がある。転動体24を無限循環させる方式としては循環チューブ式やエンドキャップ式等が一般的であるが、コンパクトタイプのボールねじ装置1では、ナット16に軸方向に貫通する転動体戻し通路20を形成すると共に、ナット16の端面に切欠き22を形成し、この切欠き22に、転動体戻し通路20と負荷軌道26とを連通させる転動体循環路32を有する循環こま30(転動体循環部材)を嵌合して固定している。そして、負荷軌道26、転動体戻し通路20及び転動体循環路32によって転動体24の無限循環回路28を形成している。
【0004】
図6及び図7に示すように、循環こま30は合成樹脂の射出成型品又は切削加工品であり、循環こま30の転動体循環路32の端から負荷軌道26を形成するねじ軸10側のねじ溝12へ向かってタング部34が張り出している。タング部34は長手方向に垂直な断面はおよそ三日月形をなし、この三日月形の内側が連続してなる面が、転動体が転動し移動する走行面36をなす。そして、タング部34の先端でタング部34上の走行面36はねじ軸10側のねじ溝12の内面にわずかに隙間を開けて連なっている。また、タング部34の付け根43で走行面36は転動体循環路32に連なっている。
【0005】
また、タング部34の走行面36の縁38は転動体循環路32の縁40へ連続しており、走行面36の縁38と転動体循環路32の縁40とが連続して稜線42を形成している。この稜線42は、タング部34の付け根43にある縁38と縁40との接続点44でおよそVの字形をなして折れ曲がっており、切り込み46が形成されている(たとえば、特許文献1を参照)。
【0006】
そして、転動体24が無限循環回路28を転動しつつ移動して負荷軌道26の一端に至ると、転動体24はタング部34の先端からタング部34の走行面36上に掬い上げられて転動体循環路32へ案内され、転動体循環路32から転動体戻し通路20へ入る。
【0007】
【特許文献1】
特願2002―102438号(図3及び図4)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来あるボールねじ装置1の循環こま30は付け根43の強度が弱く、タング部34が破損しやすいという不具合があった。すなわち、タング部34の走行面36上に掬い上げられた転動体24は衝撃力をタング部34に及ぼす。この衝撃力は切り込み46の最奥部分の接続点44に集中しやすく、接続点44近傍に割れを生じやすくなっていた。接続点44近傍で割れが一度生じると、この割れの先端に力が集中して割れが進行しやすくなり、付け根43からタング部34が欠け落ちるなどし、循環こま30が損傷してしまう。そして、循環こま30が損傷すると、転動体24が無限循環回路28内を円滑に転動しつつ移動することができなくなり、ボールねじ装置1の寿命が低下してしまう。
【0009】
本発明は、上記した従来の技術の問題点を除くためになされたものであり、その目的とするところは、循環こま30の損傷を防止し、寿命低下を防止することができるボールねじ装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、その課題を解決するために以下のような構成をとる。請求項1の発明は、外周面に螺旋状のねじ溝を有するねじ軸と、当該ねじ軸のねじ溝に対応するねじ溝を内周面に有するとともに軸方向に貫通する転動体戻し通路を有して前記ねじ軸に遊嵌されるナットと、前記両ねじ溝の間に挟まれた負荷軌道と前記転動体戻し通路とを連通させる転動体循環路を有して前記ナットの両端面に配置される転動体循環部材と、前記負荷軌道、前記転動体戻し通路及び前記転動体循環路を転動しつつ循環可能に介装された多数の転動体とを備え、前記転動体循環路の縁部分から前記負荷軌道へ向かって張り出しており、且つ前記負荷軌道を転動する前記転動体を掬い上げるタング部を前記転動体循環部材に備えるボールねじ装置において、前記タング部上の転動体が転動して移動する走行面の縁と、前記転動体循環路の縁とを連結してなる稜線を曲線により形成したボールねじ装置である。
【0011】
請求項1の発明によると、タング部上の走行面の縁と転動体循環路の縁とを連結してなる稜線は曲線によって形成されており、タング部に加わる負荷はこの曲線沿いに分散され、稜線のうちの一箇所に集中することは防止される。したがって、稜線のうちの一箇所に割れなどが生じ、転動体循環部材が損傷することも防止される。
【0012】
請求項2の発明は、請求項1に記載のボールねじ装置であって、前記稜線は少なくとも前記走行面の縁と前記転動体循環路の縁の接続点を含む範囲の曲率が連続的に変化する曲線により形成されているボールねじ装置である。
請求項2の発明によると、タング部の付け根の前後において、タング部上の走行面の縁と転動体循環路の縁とを連結してなる稜線は、連続的に曲率が変化する一本の曲線によって形成されている。したがって、タング部に加わる負荷はこの曲線沿いに分散され、タング部の付け根において割れなどが生じ転動体循環部材が損傷することも防止される。
【0013】
請求項3の発明は、請求項1又は請求項2に記載のボールねじ装置であって、少なくとも前記各縁の接続点を含む範囲の稜線で、この稜線の接線方向に垂直な断面が丸みを帯びた曲線によって形成されているボールねじ装置である。
請求項3の発明によると、稜線の接線方向に垂直な断面は丸みを帯びた曲線によって形成されており、この丸みを帯びた曲線からなる断面が稜線方向に連続して形成される湾曲面上に稜線はのっている。したがって、稜線に働く負荷はこの湾曲面上に分散され、稜線の頂部が欠けるなどすることは防止され、稜線の頂部の欠けた部分から割れが進行することも防止される。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、図1ないし図4を参照して本実施の形態の構成を説明する。なお、従来のものと同様の構成については、同じ符号を付して説明する。
コンパクトタイプのボールねじ装置1があり、このボールねじ装置1の構成は、転動体循環部材である循環こま30の構成を除いて従来のものと同様である。すなわち、外周面にねじ溝12とねじ山14を有するねじ軸10と、内周面にねじ溝18とねじ山19を有するナット16が嵌合されている。
【0015】
ナット16のねじ溝18と、ねじ軸10のねじ軸10は互いに対向して両者の間に螺旋状の負荷軌道26が形成されており、この負荷軌道26には多数の転動体24であるボールが転動可能に装填されている。そして、ねじ軸10(又はナット16)の回転によりナット16(又はねじ軸10)が転動体24の転動を介して軸方向へ移動するようになっている。
【0016】
ナット16の壁部分には軸方向に貫通する転動体戻し通路20が穿設されており、また、ナット16の両端面には循環こま30を嵌合させる切欠き22が転動体戻し通路20と負荷軌道26に連通して形成されている。
循環こま30は合成樹脂の射出成型品又は切削加工品であり、図2及び図3に示すように、循環こま30は転動体戻し通路20と負荷軌道26とを連通させる転動体循環路32を有し、転動体循環路32の端には負荷軌道26を転動する転動体24を掬い上げるタング部34が形成されている。タング部34の中間から先端側にかけては、長手方向に垂直な断面はおよそ三日月形をなして従来のものと同様の形状を有しており、タング部34の先端でタング部34の走行面36はねじ軸10側のねじ溝12の内面にわずかに隙間を開けて連なっている。また、タング部34の付け根43でタング部34上の走行面36は転動体循環路32に連なっている。
【0017】
また、タング部34の付け根43において、走行面36の縁38と転動体循環路32の縁40とは接続点44を介して連続しており、接続点44を挟んでこれらの縁38と縁40とは連続した稜線42を形成している。そして、接続点44の前後を含む範囲においてこの稜線42は折れ曲がることなく、曲率が連続的に変化する一本の曲線となっている。そして、図4に示すように、接続点44の前後を含む稜線42の範囲で、稜線42の接線方向に垂直な断面は丸みを帯びた曲線となっている。この曲線の曲率半径は0.05〜0.5mmとすることが望ましい。すなわち、この断面上において、稜線42を挟む走行面36と走行面36の反対側にあるタング部34の裏側の面とは丸みを帯びた曲線によってつながっており、この丸みを帯びた曲線を有する断面が稜線42の方向に連続して湾曲面54をなし、この湾曲面54上に稜線42はのっており、稜線42の方向に沿って稜線42の頂部は丸められている。
【0018】
さらに、循環こま30において、転動体循環路32が形成されている表面48とは反対側の裏面50上には、ねじ軸10のねじ溝12に対応した形状を有する凸部52が形成されており、この凸部52はタング部34に連なっている。また、裏面50と凸部52表面との連続部分はなだらかな湾曲面56によって形成されている。そして、タング部34の付け根43において湾曲面56は湾曲面54となだらかに連続している。
【0019】
また、循環こま30は切欠き22に嵌合固定されて、切欠き22内で径方向及び周方向に拘束されており、循環こま30の裏面50と凸部52とがナット16の内周面上に現れている。そして、ナット16がねじ軸10に遊嵌した状態で、循環こま30の凸部52がねじ軸10のねじ溝12の内側に収まっており、循環こま30の裏面50とねじ軸10のねじ山14との間、及び、凸部52とねじ軸10のねじ溝12との間にはわずかな隙間が形成されており、ねじ軸10と循環こま30との間の干渉は防止されている。
【0020】
そして、かかる構成の負荷軌道26、転動体戻し通路20及び転動体循環路32によって転動体24の無限循環回路28を形成している。
本実施の形態は上記のように構成されており、次にその作用について説明する。
ボールねじ装置1は、ねじ軸10(又はナット16)が回転して、ナット16(又はねじ軸10)は転動体24の転動を介して軸方向へ移動する。このとき、転動体24は無限循環回路28内を転動しつつ移動する。
【0021】
転動体24が負荷軌道26の一方の端まで移動すると、循環こま30の一方のタング部34に掬い上げられ、タング部34の先端から走行面36の上に移動する。そして、転動体24は走行面36に案内されて転動体循環路32に入る。転動体循環路32に入った転動体24は転動体戻し通路20を通り、他方の循環こま30の転動体循環路32とタング部34上の走行面36を移動し、負荷軌道26の他方の端へ戻る。
【0022】
転動体24がタング部34に掬い上げられるとき、転動体24はタング部34へ衝撃力を及ぼす。この衝撃力によってタング部34の付け根43に大きな負荷がかかる。しかし、付け根43の前後において、負荷は曲線をなす稜線42上で分散され、稜線42の一部分に負荷が集中することは防止されている。したがって、接続点44で稜線42に割れが生じることは防止され、タング部34が循環こま30から欠け落ちたりすることも防止される。
【0023】
また、接続点44の前後で、稜線42は湾曲面54の上に位置しているので、走行面36の縁38に働く負荷は湾曲面54上で分散され、この稜線42が欠けたりすることも防止され、稜線42の欠けた部分から割れが進行し、タング部34が循環こま30から欠け落ちたりすることも防止される。
したがって、転動体24からタング部34へ働く衝撃力によって循環こま30のタング部30に損傷が生じることが防止され、無限循環回路28内を転動体24は円滑に転動しつつ移動可能となり、ボールねじ装置1の寿命を長くすることができる。
【0024】
【発明の効果】
本発明は、上記のようなボールねじ装置であるので、循環こまの損傷を防止し、寿命低下を防止することができるボールねじ装置を提供できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態に係るボールねじ装置の構成図である。
【図2】本実施の形態に係る循環こまを表面側から見た斜視図である。
【図3】本実施の形態に係る循環こまを裏面側から見た斜視図である。
【図4】タング部の稜線の接線方向に垂直な断面図である。
【図5】従来のボールねじ装置の構成図である。
【図6】従来の循環こまを表面側から見た斜視図である。
【図7】従来の循環こまを裏面側から見た斜視図である。
【符号の説明】
1 ボールねじ装置
10 ねじ軸
12 ねじ軸のねじ溝
14 ねじ軸のねじ山
16 ナット
18 ナットのねじ溝
19 ナットのねじ山
20 転動体戻し通路
22 切欠き
24 転動体
26 負荷軌道
28 無限循環回路
30 循環こま
32 転動体循環路
34 タング部
36 タング部の走行面
38 タング部の走行面の縁
40 転動体循環路の縁
42 稜線
43 付け根
44 接続点
46 切り込み
48 循環こま表面
50 循環こま裏面
52 凸部
54、56 湾曲面

Claims (3)

  1. 外周面に螺旋状のねじ溝を有するねじ軸と、当該ねじ軸のねじ溝に対応するねじ溝を内周面に有するとともに軸方向に貫通する転動体戻し通路を有して前記ねじ軸に遊嵌されるナットと、前記両ねじ溝の間に挟まれた負荷軌道と前記転動体戻し通路とを連通させる転動体循環路を有して前記ナットの両端面に配置される転動体循環部材と、前記負荷軌道、前記転動体戻し通路及び前記転動体循環路を転動しつつ循環可能に介装された多数の転動体とを備え、前記転動体循環路の縁部分から前記負荷軌道へ向かって張り出しており、且つ前記負荷軌道を転動する前記転動体を掬い上げるタング部を前記転動体循環部材に備えるボールねじ装置において、
    前記タング部上の転動体が転動して移動する走行面の縁と、前記転動体循環路の縁とを連結してなる稜線を曲線により形成したことを特徴とするボールねじ装置。
  2. 請求項1に記載のボールねじ装置であって、前記稜線は、少なくとも前記走行面の縁と前記転動体循環路の縁の接続点を含む範囲の曲率が連続的に変化する曲線により形成されていることを特徴とするボールねじ装置。
  3. 請求項1又は請求項2に記載のボールねじ装置であって、少なくとも前記各縁の接続点を含む範囲の稜線で、この稜線の接線方向に垂直な断面が丸みを帯びた曲線によって形成されていることを特徴とするボールねじ装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004081414A1 (ja) * 2003-03-12 2004-09-23 Nsk Ltd. 転がりねじ装置
CN100398872C (zh) * 2004-08-20 2008-07-02 上银科技股份有限公司 滚动螺杆
CN100427802C (zh) * 2004-06-22 2008-10-22 日本精工株式会社 滚珠丝杠装置
CN100434754C (zh) * 2006-01-12 2008-11-19 上银科技股份有限公司 一种运用于滚珠螺杆的回流元件

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