JP2006105298A - Ball screw - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転運動を直線運動に機械的に変換する手段として、例えば工作機械などの各種産業機械で用いられるボールねじに関する。 The present invention relates to a ball screw used in various industrial machines such as machine tools as means for mechanically converting rotational motion into linear motion.
工作機械などの各種産業機械では、回転運動を直線運動に機械的に変換する手段として、下記文献1に示されるようなボールねじが使用されている。しかし、このようなボールねじは、ボールねじ溝とボールねじ溝とにより形成された螺旋状のボール転動路を転動するボールを循環させる部品として、金属からなるU字状のボール循環チューブを使用し、このボール循環チューブのタング部によりボールをねじ軸の中心線に対して直角な方向にすくい上げてボールを循環させる構成となっている。このため、ボール循環チューブのタング部によってボールがすくい上げられるときに振動や騒音が発生し、ボールねじの信頼性を低下させるおそれがある。 In various industrial machines such as machine tools, a ball screw as shown in the following document 1 is used as means for mechanically converting rotational motion into linear motion. However, such a ball screw has a U-shaped ball circulation tube made of metal as a part for circulating a ball rolling on a spiral ball rolling path formed by the ball screw groove and the ball screw groove. The ball is circulated by scooping up the ball in a direction perpendicular to the center line of the screw shaft by the tongue portion of the ball circulation tube. For this reason, when the ball is picked up by the tongue portion of the ball circulation tube, vibration and noise are generated, which may reduce the reliability of the ball screw.
そこで、ボール転動路を転動するボールをボール中心軌道円と接触する接線に沿って且つねじ軸の中心線と直交する直線に対してボールねじ溝のリード分だけ傾斜した方向にすくい上げるようにしたボールねじが提案されている。このボールねじは、図6に示すように、ねじ軸1及びナット2を備えており、ねじ軸1の外周面にはボールねじ溝3sが形成されている。
Therefore, the ball rolling on the ball rolling path is picked up in a direction inclined by the lead amount of the ball screw groove with respect to a straight line that is in contact with the ball center orbit circle and perpendicular to the center line of the screw shaft. Ball screws have been proposed. As shown in FIG. 6, the ball screw includes a screw shaft 1 and a
ボールねじ溝3sはナット2の内周面に形成されたボールねじ溝3nと対向しており、ボールねじ溝3sとボールねじ溝3nとの間には多数のボール5が設けられている。これらのボール5はボールねじ溝3s,3n間に形成された螺旋状のボール転動路をねじ軸1又はナット2の回転運動に伴って転動するようになっており、ナット2には、上記ボール転動路を転動したボール5を戻すためのボール戻し通路7が設けられている。
The
ボール戻し通路7はナット2の軸方向に貫通しており、ナット2の両端部には、ボール5を循環させるためにボール循環コマ8が組み込まれている。ボール循環コマ8は樹脂材を射出成形して形成されており、このボール循環コマ8には、ボールねじ溝3s,3n間を転動するボール5をボール中心軌道円と接触する接線に沿って且つねじ軸1の中心線と直交する直線に対してボールねじ溝3s,3nのリード分だけ傾斜した方向にすくい上げるタング部81(図7及び図8参照)が一体に形成されている。
The
また、ボール循環コマ8はボール案内片部82(図7及び図8参照)を有しており、このボール循環コマ8が組み込まれるナット2の内周面端部には、ボール循環コマ8のボール案内片部82と協働してボール5をボール戻し通路7に案内するボール案内面9(図6及び図9参照)が形成されている。
このようなボールねじでは、ボールねじ溝3s,3n間を転動するボール5がボール循環コマ8のタング部81によりねじ軸1の中心線と直交する直線に対してボールねじ溝3s,3nのリード分だけ傾斜した方向にすくい上げられるため、ボールをねじ軸の中心線に対して直角な方向にすくい上げてボールを循環させる方式のものと比較して、振動や騒音の発生を抑制することができる。
Further, the
In such a ball screw, the
さらに、ボール循環コマ8のボール案内片部82と協働してボール5をボール戻し通路7に案内するボール案内面9をナット2に形成したことで、ボールねじ溝3s,3nのリードがボール5の直径よりも小さい場合やボールねじ溝3s,3nが多条ねじ溝である場合でもボール循環コマ8をナット2のボールねじ溝3nと干渉させることなくボール5を循環させることができる。
しかしながら、上述したボールねじでは、ボールねじ溝3nの一部を含むナット2の内周面をボールエンドミルにより旋削加工してボール案内面9が形成されている。このため、図10に示すような段差10がボール転動路6とボール戻し通路7との境界部分に生じることがあり、ボール戻し通路7から出たボール5がボール転動路6に入る際に段差10に衝突することによってボール5の表面やボールねじ溝3nの溝面にフレーキングが発生したり、フレーキングにより発生した金属粉がボールねじ溝3s,3nとボール5との間に噛み込まれることによって圧痕等の疵がボールねじ溝3s,3nの溝面やボール5の表面に発生したりするおそれがあった。
However, in the ball screw described above, the
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、ボール戻し通路から出たボールがボール転動路に入る際にボール戻し通路とボール転動路との境界部分に発生した段差に衝突してフレーキング等を引き起こすことを防止することのできるボールねじを提供することを目的とするものである。 The present invention has been made paying attention to such a problem, and occurred when the ball exiting from the ball return path enters the ball rolling path at the boundary between the ball return path and the ball rolling path. It is an object of the present invention to provide a ball screw that can prevent flaking and the like from colliding with a step.
上記の目的を達成するために、本発明は、ねじ軸の外周面とナットの内周面に形成されたボールねじ溝間を前記ねじ軸または前記ナットの回転運動に伴って転動する多数のボールを前記ねじ軸の中心線と直交する直線に対して前記ボールねじ溝のリード分だけ傾斜した方向にすくい上げて循環させるためのボール循環コマを前記ナットの両端部内に有し、前記ボール循環コマに設けられたボール案内片部と協働して前記ボールを前記ナットに形成されたボール戻し通路に案内するボール案内面を前記ナットに形成したボールねじにおいて、前記ボールねじ溝間に形成されたボール転動路と前記ボール戻し通路との境界部分に、前記ボール戻し通路に向かって広がるテーパ状のボール誘導路を形成したことを特徴とする。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a large number of rollers that roll between the ball screw grooves formed on the outer peripheral surface of the screw shaft and the inner peripheral surface of the nut as the screw shaft or the nut rotates. A ball circulation piece for scooping up and circulating the ball in a direction inclined by the lead of the ball screw groove with respect to a straight line perpendicular to the center line of the screw shaft is provided at both ends of the nut, and the ball circulation piece A ball screw having a ball guide surface formed on the nut for guiding the ball to a ball return passage formed on the nut in cooperation with a ball guide piece provided on the nut, formed between the ball screw grooves. A tapered ball guiding path that extends toward the ball return path is formed at the boundary between the ball rolling path and the ball return path.
この場合、ボール誘導路は、ナットに形成されたボールねじ溝の溝面とボール案内面との境界部分をクラウニング加工して形成されたものでもよいし、あるいはナットに形成されたボールねじ溝の溝面とボール案内面との境界部分をクラウニング加工した後、ゴム砥石等で仕上げ加工して形成されたものでもよい。
また、本発明に係るボールねじにおいて、多数のボールのうち隣り合う二つのボール間に該ボールよりも弾性係数の小さいスペーサを配置してもよい。この場合、スペーサはボールよりも小さい直径で円板状に形成された樹脂製リテーニングピースであってもよいし、ボールよりも小さい直径で球状に形成された樹脂製スペーサボールであってもよい。
In this case, the ball guide path may be formed by crowning the boundary portion between the groove surface of the ball screw groove formed on the nut and the ball guide surface, or the ball guide groove of the ball screw groove formed on the nut. The boundary portion between the groove surface and the ball guide surface may be formed by crowning and then finishing with a rubber grindstone or the like.
In the ball screw according to the present invention, a spacer having a smaller elastic coefficient than that of two adjacent balls may be arranged between two adjacent balls. In this case, the spacer may be a resin retaining piece formed in a disk shape with a smaller diameter than the ball, or may be a resin spacer ball formed in a spherical shape with a smaller diameter than the ball. .
本発明に係るボールねじによれば、ボール戻し通路に向かって広がるテーパ状のボール誘導路をボール転動路とボール戻し通路との間に形成したことにより、ボール転動路とボール戻し通路との境界部分に段差が生じ難くなるので、ボール戻し通路から出たボールがボール転動路に入る際にボール戻し通路とボール転動路との境界部分に発生した段差に衝突してフレーキング等を引き起こすことを防止することができる。 According to the ball screw of the present invention, the tapered ball guiding path that extends toward the ball return path is formed between the ball rolling path and the ball return path. Steps are unlikely to occur at the boundary of the ball, so when the ball exiting from the ball return passage enters the ball rolling path, it collides with the step generated at the boundary between the ball return path and the ball rolling path, and flaking, etc. Can be prevented.
以下、図1を参照して本発明の第1の実施形態について説明するが、図10に示したものと同一部分には同一の符号を付し、その部分の詳細な説明は省略する。
図1は本発明の第1の実施形態に係るボールねじの要部を模式的に示す図であり、同図に示すように、ボール転動路6とボール戻し通路7との境界部分には、ボール戻し通路7に向かって広がるテーパ状のボール誘導路11がボールねじ溝3nの溝面とボール案内面9との境界部分を平滑にクラウニング加工することによって形成されている。
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1, but the same parts as those shown in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
FIG. 1 is a diagram schematically showing a main part of a ball screw according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a boundary portion between a
このように構成されるボールねじでは、ボール戻し通路7に向かって広がるテーパ状のボール誘導路11をボール転動路6とボール戻し通路7との境界部分に形成したことにより、図10に示すような段差10がボール転動路6とボール戻し通路7との境界部分に発生し難くなり、ボール戻し通路7から出たボール5をボール転動路6にスムーズに導入させることができる。したがって、ボール戻し通路7から出たボール5がボール転動路6に入る際にボール戻し通路7とボール転動路6との境界部分に発生した段差に衝突してフレーキング等を引き起こすことを防止することができる。
In the ball screw configured as described above, a tapered
なお、上述した第1の実施形態ではボールねじ溝3nの溝面とボール案内面9との境界部分をクラウニング加工してボール誘導路11を形成したが、図2に示す第2の実施形態のように、ボールねじ溝3nの溝面とボール案内面9との境界部分を平滑にクラウニング加工した後、ゴム砥石等で仕上げ加工してボール誘導路11を形成してもよい。
このように、ボールねじ溝3nの溝面とボール案内面9との境界部分を平滑にクラウニング加工した後、ゴム砥石等で仕上げ加工することにより、ボール戻し通路7から出たボール5がボール戻し通路7とボール転動路6との境界部分をよりスムーズに転動するので、ボール戻し通路7から出たボール5がボール転動路6に入る際にボール戻し通路7とボール転動路6との境界部分に発生した段差に衝突してフレーキング等を引き起こすことを確実に防止することができる。
In the first embodiment described above, the
In this way, after the boundary portion between the groove surface of the
図3は本発明の第3の実施形態を示す図であり、この第3の実施形態が第2の実施形態と異なる点は、多数のボール5のうち隣り合う二つのボール間に、ボール5よりも小さい直径で円板状に形成された樹脂製リテーニングピース12をスペーサとして配置した点である。
このように、ボール5よりも小さい直径で円板状に形成された樹脂製リテーニングピース12を隣り合う二つのボール5,5間に配置することによって、ボール転動路6とボール戻し通路7との境界部分でボール同士の競合いが発生することを抑制できるので、ボール同士の競合いによる騒音や振動の発生を低減することができる。
FIG. 3 is a diagram showing a third embodiment of the present invention. The third embodiment is different from the second embodiment in that a plurality of
Thus, by disposing the resin retaining
図4は本発明の第4の実施形態を示す図であり、この第4の実施形態が第2の実施形態と異なる点は、多数のボール5のうち隣り合う二つのボール間に、ボール5よりも小さい直径で球状に形成された樹脂製スペーサボール13をスペーサとして配置した点である。
このように、ボール5よりも小さい直径で球状に形成された樹脂製スペーサボール13を隣り合う二つのボール5,5間に配置することによって、ボール転動路6とボール戻し通路7との境界部分でボール同士の競合いが発生することを抑制できるので、第3の実施形態と同様に、ボール同士の競合いによる騒音や振動の発生を低減することができる。
FIG. 4 is a diagram showing a fourth embodiment of the present invention. The fourth embodiment is different from the second embodiment in that a plurality of
Thus, by arranging the
本発明者は、日本精工株式会社製ボールねじ(呼び番:BS2525、ボール径:4.7625mm、Dm(ボール中心軌道円直径):25.5mm)を使用して、予圧荷重:1000N、回転数:n=1000〜8000min−1、ストローク:500mm、潤滑グリース:マルテンプSRL(協同油脂)の試験条件でボールねじの耐久性試験を行った。そして、ボールねじ溝の溝面あるいはボールの表面にフレーキングが発生して破損に至るまでのナットの実走行距離を測定し、これを計算にて求めた走行距離と比較してボールねじの計算寿命比を求めた。その結果を表1に示す。 The inventor uses a ball screw manufactured by NSK Ltd. (nominal number: BS2525, ball diameter: 4.7625 mm, Dm (ball center orbit circle diameter): 25.5 mm), preload load: 1000 N, rotation speed : N = 1000 to 8000 min −1 , Stroke: 500 mm, Lubricating grease: A ball screw durability test was performed under the test conditions of Multemp SRL (Kyodo Yushi). Then, the actual travel distance of the nut until flaking occurs on the groove surface of the ball screw groove or the surface of the ball and the damage is measured, and this is compared with the calculated travel distance to calculate the ball screw. The life ratio was determined. The results are shown in Table 1.
表1において、試料番号1は図1に示した第1の実施形態に係るボールねじの計算寿命比を示し、試料番号2は図2に示した第2の実施形態に係るボールねじの計算寿命比を示している。また、試料番号3は図3に示した第3の実施形態に係るボールねじの計算寿命比を示し、試料番号4は図10に示したボールねじ(従来例)の計算寿命比を示している。
In Table 1, sample number 1 shows the calculated life ratio of the ball screw according to the first embodiment shown in FIG. 1, and
図5は、表1に示した各ボールねじの計算寿命比とDm・n(Dm:ボール中心軌道円直径、n:回転数)との関係を示す図である。同図から明らかなように、従来のボールねじでは、Dm・nの値が7万を超えたあたりから計算寿命比が大きく低下することがわかる。これに対し、第1の実施形態の場合は、低速及び高速のいずれの回転領域においても寿命比が従来例と比較して高い値を示していることがわかる。また、第2の実施形態の場合は第1の実施形態と比較して寿命比が高い値を示しているが、第3の実施形態と比較して、寿命比が低い値を示していることがわかる。 FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the calculated life ratio of each ball screw shown in Table 1 and Dm · n (Dm: ball center orbit circle diameter, n: rotational speed). As is apparent from the figure, in the conventional ball screw, the calculated life ratio is greatly reduced when the value of Dm · n exceeds 70,000. On the other hand, in the case of the first embodiment, it can be seen that the life ratio is higher than that of the conventional example in both the low-speed and high-speed rotation regions. In the case of the second embodiment, the life ratio is higher than that of the first embodiment, but the life ratio is lower than that of the third embodiment. I understand.
したがって、第1〜第3の実施形態のように、ボール戻し通路7に向かって広がるテーパ状のボール誘導路11をボール転動路6とボール戻し通路7との間に形成したことにより、図10に示すような段差10がボール転動路6とボール戻し通路7との境界部分に発生し難くなり、ボール戻し通路7から出たボール5をボール転動路6にスムーズに導入させることができる。したがって、ボール戻し通路7から出たボール5がボール転動路6に入る際にボール戻し通路7とボール転動路6との境界部分に発生した段差に衝突してフレーキング等を引き起こすことを防止することができる。
Therefore, as in the first to third embodiments, the tapered ball guide
1 ねじ軸
2 ナット
3s,3n ボールねじ溝
5 ボール
6 ボール転動路
7 ボール戻し通路
8 ボール循環コマ
81 タング部
82 ボール案内片部
9 ボール案内面
10 段差
11 ボール誘導路
12 樹脂製リテーニングピース
13 樹脂製スペーサボール
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
前記ボールねじ溝間に形成されたボール転動路と前記ボール戻し通路との境界部分に、前記ボール戻し通路に向かって広がるテーパ状のボール誘導路を形成したことを特徴とするボールねじ。 A large number of balls that roll between the ball screw grooves formed on the outer peripheral surface of the screw shaft and the inner peripheral surface of the nut in accordance with the rotational movement of the screw shaft or the nut are linearly orthogonal to the center line of the screw shaft. In contrast, the ball circulation piece for scooping up and circulating in the direction inclined by the lead amount of the ball screw groove is provided in both ends of the nut, and in cooperation with the ball guide piece provided on the ball circulation piece. In the ball screw in which the ball guide surface for guiding the ball to the ball return passage formed in the nut is formed in the nut,
A ball screw characterized in that a tapered ball guide path that extends toward the ball return path is formed at a boundary portion between the ball rolling path formed between the ball screw grooves and the ball return path.
Priority Applications (1)
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JP2004294002A JP2006105298A (en) | 2004-10-06 | 2004-10-06 | Ball screw |
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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JP2004294002A Withdrawn JP2006105298A (en) | 2004-10-06 | 2004-10-06 | Ball screw |
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2004
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