JP2005221006A - ボールねじ装置 - Google Patents

ボールねじ装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2005221006A
JP2005221006A JP2004029694A JP2004029694A JP2005221006A JP 2005221006 A JP2005221006 A JP 2005221006A JP 2004029694 A JP2004029694 A JP 2004029694A JP 2004029694 A JP2004029694 A JP 2004029694A JP 2005221006 A JP2005221006 A JP 2005221006A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ball
ball screw
nut
contact
screw
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004029694A
Other languages
English (en)
Inventor
Junji Mizuguchi
淳二 水口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NSK Ltd
NSK Precision Co Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
NSK Precision Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NSK Ltd, NSK Precision Co Ltd filed Critical NSK Ltd
Priority to JP2004029694A priority Critical patent/JP2005221006A/ja
Priority to DE200510005318 priority patent/DE102005005318A1/de
Priority to CNA2005100081264A priority patent/CN1673574A/zh
Priority to US11/051,542 priority patent/US20050178227A1/en
Publication of JP2005221006A publication Critical patent/JP2005221006A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/22—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members
    • F16H25/2204—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/19—Gearing
    • Y10T74/19642—Directly cooperating gears
    • Y10T74/19698—Spiral
    • Y10T74/19702—Screw and nut
    • Y10T74/19744—Rolling element engaging thread
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/19—Gearing
    • Y10T74/19642—Directly cooperating gears
    • Y10T74/19698—Spiral
    • Y10T74/19702—Screw and nut
    • Y10T74/19744—Rolling element engaging thread
    • Y10T74/19749—Recirculating rolling elements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Abstract

【課題】ボールねじ溝とボールとの接触面圧の急激な増大に伴う金属接触により水素脆化による剥離が発生し易くなることを防止することのできるボールねじ装置を提供する。
【解決手段】ボールねじ溝１３，１４に対するボール１５の接触角αを３５°以上４５°以下とし、ねじ軸１１またはナット１２にスラスト荷重が作用してもボール１５の接触楕円１５ａがランド面１８の面取り部１８ａに乗り上がらないようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、高負荷条件下で使用されるボールねじ装置の改良に関する。
一般に、ボールねじ装置は回転運動を直線運動に変換する装置として各種機械の送り機構などで使用されているが、電動射出成形機やプレス成形機などでは、高温、高回転、高荷重等の条件下で使用されることが多い。このため、このような高負荷条件下でボールねじ装置を使用するとグリースが分解して水素を発生させ、グリースの分解により発生した水素がねじ軸やナット、ボール等の素材中に侵入することによって、金属組織の白色変化を伴った水素脆性による剥離を引き起こすことがある。また、電動射出成形機やプレス成形機は稼動と休止を繰り返す機械であるため、機械の休止中に空気中の水分がねじ軸やナット等に水滴となって付着し、ねじ軸やナット等に付着した水滴がグリース中に混入して水素の発生が促進され易い。
そこで、グリース中に不動態化酸化剤を添加することによって水素脆性による剥離や水素の発生を抑制するようにした技術が提案されている（特許文献１参照）。
特許第２８７８７４９号公報
しかしながら、従来のボールねじ装置では、ねじ軸またはナットにスラスト荷重が作用するとボールの弾性変形によってボールねじ溝に対するボールの接触角が初期の設定値よりも大きくなり、ボールの接触楕円がランド面の面取り部に乗り上げることによってボールねじ溝とボールとの接触面圧が急激に増大する。このため、ボールねじ装置の運転中は潤滑剤の油膜によりねじ軸とボールおよびボールとナットは電気的に絶縁状態となっているが、接触面圧の増大に伴う金属接触により導通状態となるため、ねじ軸を駆動するプーリとベルトとの間に静電気が発生した場合は、ねじ軸とボールおよびボールとナットとの間に電位差が生じ、その結果、グリース中の水分が電気分解されて水素イオンの発生が促進されると共に金属接触によって生成された新生面から水素が侵入し、水素脆化による剥離が発生し易くなるという問題があった。
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、ボールねじ溝とボールとの接触面圧の急激な増大に伴う金属接触により水素脆化による剥離が発生し易くなることを防止することのできるボールねじ装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、ねじ軸と、このねじ軸の外周面に形成されたボールねじ溝と対向するボールねじ溝を内周面に有するナットと、前記ねじ軸及び前記ナットの両ボールねじ溝間に転動自在に組み込まれた多数のボールとを備えたボールねじ装置において、前記ボールねじ溝に対する前記ボールの接触角を３５°以上４５°以下としたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１記載のボールねじ装置において、前記多数のボールのうち隣り合う二つのボール間にリテーナを配置したことを特徴とするものである。
本発明に係るボールねじ装置によれば、ボールねじ溝に対するボールの接触角を３５°以上４５°以下としたことで、ねじ軸またはナットにスラスト荷重が作用してもボールの接触楕円がランド面の面取り部に乗り上げて接触面圧の急激な増大を引き起こすことがないので、ボールねじ溝とボールとの接触面圧の急激な増大に伴う金属接触により水素脆化による剥離が発生し易くなることを防止することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本発明に係るボールねじ装置の一実施形態を図１及び図２に示す。図１において、符号１１はねじ軸、１２はナットを示しており、ねじ軸１１の外周面にはボールねじ溝１３が形成されている。このボールねじ溝１３はナット１２の内周面に形成されたボールねじ溝１４と対向しており、ボールねじ溝１３とボールねじ溝１４との間には多数のボール１５が転動自在に組み込まれている。これらのボール１５はねじ軸１１またはナット１２が軸回りに回転するとボールねじ溝１３，１４上を転動するようになっており、隣り合う２つのボール１５，１５間には、ボール１５より軟質の材料（例えば合成樹脂等）からなるリテーナ１６が設けられている。
また、ボール１５は、図２に示すように、ボールねじ溝１３，１４にα＝３５°〜４５°の角度で接触しており、ねじ軸１１またはナット１２にはスラスト荷重が付与されている。なお、ボールねじ溝１３，１４上を転動したボール１５は、ボール循環部材としてのボール循環チューブ１７内を通って循環運動するようになっている。
上述のように、ボールねじ溝１３，１４に対するボール１５の接触角αを３５°≦θ≦４５°とすることで、ねじ軸１１またはナット１２にスラスト荷重が作用してもボール１５の接触楕円１５ａ（図２参照）がランド面１８の面取り部１８ａに乗り上げて接触面圧の急激な増大を引き起こすことがないので、ボールねじ溝１３，１４とボール１５との接触面圧の急激な増大に伴う金属接触により水素脆化による剥離が発生し易くなることを防止することができる。
すなわち、ねじ軸１１またはナット１２にスラスト荷重が作用すると、ボール１５の弾性変形によってボールねじ溝１３，１４に対するボール１５の接触角αが初期の設定値よりも大きくなる。このとき、接触角αの上限角αM（図２参照）がボールねじ溝の上限角αSを超えると接触楕円１５ａの面積が上昇し、ボールねじ溝とボールとの接触面圧が急激に増大するが、本発明では、ねじ軸１１またはナット１２にスラスト荷重が作用しても接触角αの上限角αMがボールねじ溝の上限角αSを超えることがないので、ボールねじ溝１３，１４とボール１５との接触面圧の急激な増大に伴う金属接触により水素脆化による剥離が発生し易くなることを防止することができる。
また、上述した実施形態では隣り合う２つのボール１５，１５間にリテーナ１６を設けたことで、ボール同士の接触を防止でき、ボール同士の接触による振動や騒音の発生を低減することができる。
本発明者は、ボールの接触角をα＝３０°、３５°、４０°、４５°、５０°、５５°、６０°に設定してボールねじ装置の耐久寿命試験を使用ボールねじ名：ＮＳＫボールねじ装置３６×１０−Ｃ５（ボール径３．１７５ｍｍ）、使用試験機名：ＮＳＫ製ボールねじ装置耐久寿命試験機、予圧荷重：５００Ｎ、試験荷重：アキシャル荷重＝１０００Ｎ、加速度荷重＝７５０〜１５００Ｎ、最高回転数：１０００ｍｉｎ-1、ストローク：５００mm、潤滑グリース：ＭＹ２（リューベ製）、試験回数：各接触角について１０回の試験条件で行った。そして、ボールねじ溝に剥離が生じるまでの時間を測定し、その測定値の平均を計算寿命に対する実寿命の比として求めた。その結果を図３に示す。
図３に示す実験結果から、ボールの接触角αが３５°≦θ≦４５°の範囲から外れると、ボールねじ装置の耐久寿命が急激に低下することがわかる。これは、上述したように、ボールの接触角αが３５°≦θ≦４５°の範囲から外れると、ねじ軸またはナットに作用するスラスト荷重によりボールの接触楕円がランド面の面取り部に乗り上げ、ボールねじ溝とボールとの接触面圧が急激に増大することによって金属接触が生じるためである。
したがって、上述した実験結果からも明らかなように、ボールの接触角αを３５°以上４５°以下とすることで、ねじ軸またはナットにスラスト荷重が作用してもボールの接触楕円がランド面の面取り部に乗り上げてボールねじ溝とボールとの接触面圧が急激に増大することがないので、ボールねじ溝とボールとの接触面圧の急激な増大に伴う金属接触により水素脆化による剥離が発生し易くなることを防止することができる。
なお、上述した実施形態ではボール循環部品としてボール循環チューブを使用したチューブ式ボールねじ装置を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばボール循環部品としてエンドキャップを使用したエンドキャップ式ボールねじ装置またはこま式ボールねじ装置あるいはナットの両端部に循環部品を配置したエンドデフレクタ方式のボールねじ装置にも本発明を適用可能である。
本発明の一実施形態に係るボールねじ装置の概略構成を示す断面図である。 ボールねじ溝に対するボールの接触角を示す図である。 ボールの接触角をα＝３０°〜６０°の範囲で５°ずつ変化させた場合におけるボールねじ装置の計算寿命比と接触角との関係を示す図である。
符号の説明
１１ ねじ軸
１２ ナット
１３，１４ ボールねじ溝
１５ ボール
１６ リテーナ
１７ ボール循環チューブ
１８ ランド面
１８ａ 面取り部

Claims (2)

  1. ねじ軸と、このねじ軸の外周面に形成されたボールねじ溝と対向するボールねじ溝を内周面に有するナットと、前記ねじ軸及び前記ナットの両ボールねじ溝間に転動自在に組み込まれた多数のボールとを備えたボールねじ装置において、
    前記ボールねじ溝に対する前記ボールの接触角を３５°以上４５°以下としたことを特徴とするボールねじ装置。
  2. 前記多数のボールのうち隣り合う二つのボール間にリテーナを配置したことを特徴とする請求項１記載のボールねじ装置。
JP2004029694A 2004-02-05 2004-02-05 ボールねじ装置 Pending JP2005221006A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004029694A JP2005221006A (ja) 2004-02-05 2004-02-05 ボールねじ装置
DE200510005318 DE102005005318A1 (de) 2004-02-05 2005-02-04 Kugelschraubvorrichtung
CNA2005100081264A CN1673574A (zh) 2004-02-05 2005-02-05 滚珠丝杠装置
US11/051,542 US20050178227A1 (en) 2004-02-05 2005-02-07 Ball screw device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004029694A JP2005221006A (ja) 2004-02-05 2004-02-05 ボールねじ装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005221006A true JP2005221006A (ja) 2005-08-18

Family

ID=34824094

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004029694A Pending JP2005221006A (ja) 2004-02-05 2004-02-05 ボールねじ装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20050178227A1 (ja)
JP (1) JP2005221006A (ja)
CN (1) CN1673574A (ja)
DE (1) DE102005005318A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10254304A1 (de) * 2002-11-21 2004-06-03 Boehringer Ingelheim Pharma Gmbh & Co. Kg Neue Xanthinderivate, deren Herstellung und deren Verwendung als Arzneimittel
US8015889B2 (en) 2005-11-15 2011-09-13 Honeywell International Inc. Ballscrew with an integral high-efficiency thrust bearing
CN111425573B (zh) * 2019-01-09 2022-03-01 上银科技股份有限公司 线性传动装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2676520B1 (fr) * 1991-05-16 1993-12-03 Transrol Dispositif vis-ecrou a roulement a jeu ou precharge reglable.
JP3325679B2 (ja) * 1993-12-10 2002-09-17 日本精工株式会社 ボールねじのボール溝形状
US6082209A (en) * 1996-09-30 2000-07-04 Nsk Ltd. Ball screw
JP3390631B2 (ja) * 1997-07-18 2003-03-24 Ｔｈｋ株式会社 ボール連結体及びこれを用いたボールねじ装置
US6095009A (en) * 1998-10-27 2000-08-01 Tsubaki Nakashima Co., Ltd. Ball screw having spacers
US6499374B1 (en) * 2001-07-30 2002-12-31 Tsubaki Nakashima Co., Ltd. Ball screw with alternately disposed steel balls and ceramic balls

Also Published As

Publication number Publication date
CN1673574A (zh) 2005-09-28
US20050178227A1 (en) 2005-08-18
DE102005005318A1 (de) 2005-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2009115120A (ja) ボールスプライン
EP1975432B1 (en) Ball bearing
JP2005221006A (ja) ボールねじ装置
JP2006071016A (ja) 玉軸受用保持器
JP2007192330A (ja) 転がり軸受
JP2007139014A (ja) アンギュラ玉軸受およびナット回転型ボールねじ装置
JP2006009836A (ja) ボールねじ装置
JP2007155010A (ja) ボールねじ装置
JP2008025685A (ja) 転がり軸受
JP3656440B2 (ja) コマ式ボールねじ
JPWO2006068201A1 (ja) ボールねじ
JP2009185938A (ja) ころ軸受
JP2008019937A (ja) 転がり軸受
JP2005069404A (ja) 密封型転がり軸受
EP3434920B1 (en) Rolling bearing, and abrasion resistance treatment method for bearing raceway surface
US20030217611A1 (en) Ball screw device
JP2007132382A (ja) 転がり軸受
JP2008064207A (ja) ボールねじ装置
JP2005003103A (ja) ボールねじ
JP2009197895A (ja) 玉軸受用保持器、及び玉軸受
JP2005003104A (ja) ボールねじ
JP2006283921A (ja) 密封型転がり軸受
JP2005163900A (ja) 転がり軸受
JP2019100416A (ja) ４点接触玉軸受およびこれを備えるボールねじ装置
JP2007051685A (ja) ボールねじ装置

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20050708

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070124

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090820

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090825

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20100112