JP2012082902A - Ball screw - Google Patents
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Description
この発明は、ボール戻し経路に特徴を有するボールねじに関する。 The present invention relates to a ball screw characterized by a ball return path.
ボールねじは、内周面に螺旋溝が形成されたナットと、外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、ナットの螺旋溝とねじ軸の螺旋溝で形成される軌道の間に配置されたボールと、ボールを軌道の終点から始点に戻すボール戻し経路とを備え、前記軌道内をボールが転動することで前記ナットがねじ軸に対して相対移動する装置である。
ボールねじのボール戻し経路は、ナットの内部に形成される場合と外部に形成される場合がある。ナットの内部に形成される場合は、例えば、図10および11に示すように、ナット1に、軸方向に延びる貫通穴からなる直線路11を設け、その両端部に凹部12を形成し、この凹部12にエンドデフレクタ4を配置する。エンドデフレクタ4には、直線路11と軌道を接続する湾曲路41が形成されている。直線路11と湾曲路41で構成されるボール戻し経路と、ナット1の螺旋溝1aとねじ軸2の螺旋溝2aとで形成される軌道とにより、ボール3の循環経路が形成されている。ボール3は、軌道内では負荷状態で転動し、ボール戻し経路内では無負荷状態で転動する。
The ball screw is disposed between a nut having a spiral groove formed on the inner peripheral surface, a screw shaft having a spiral groove formed on the outer peripheral surface, and a raceway formed by the spiral groove of the nut and the spiral groove of the screw shaft. And a ball return path for returning the ball from the end point of the track to the start point, and the nut moves relative to the screw shaft as the ball rolls in the track.
The ball return path of the ball screw may be formed inside or outside the nut. When formed inside the nut, for example, as shown in FIGS. 10 and 11, the nut 1 is provided with a
ボール3は、軌道内を転動した後に、軌道の終点からボール戻し経路に入って軌道の始点に戻されることで、循環経路内を循環する。循環経路内に配置するボール3の数は、ボール3の直径の合計長さが循環経路の長さより短くなるように設定されている。つまり、循環経路内でボール3間に隙間が生じている。
ボールねじは、多くの場合、図11、12に示すように、軸方向を水平方向に向けて使用される。しかし、図13に示すように、軸方向を鉛直方向に向けて使用されることもある。その場合、ナット1が下降する際には、重力の作用により、下側に配置された部分の循環経路内(図13のAで囲った部分)にボール3が密集しやすくなる。これに伴って、特に、低速回転時や潤滑が不十分である場合などに、軌道(螺旋溝1a,2a間)内でボール3同士の競り合いが生じてボール3の滑らかな転動が阻害される可能性がある。
After rolling in the track, the
In many cases, as shown in FIGS. 11 and 12, the ball screw is used with its axial direction oriented in the horizontal direction. However, as shown in FIG. 13, the axial direction may be used in the vertical direction. In this case, when the nut 1 descends, the
また、軸方向を水平方向に向けて使用される場合でも、図11に示すように、ボール戻し経路(直線路11と湾曲路41)がねじ軸2の上側に配置される場合には、重力の作用により、軌道(螺旋溝1a,2a間)内にボール3が密集しやすくなる。これに伴って、特に、低速回転時や潤滑が不十分である場合などに、軌道内でボール3同士の競り合いが生じて、ボール3の滑らかな転動が阻害される可能性がある。
Further, even when the axial direction is used in the horizontal direction, if the ball return path (the
図12に示すように、ボール戻し経路(直線路11と湾曲路41)がねじ軸2の下側に配置される場合は、重力の作用により、ボール3がボール戻し経路内に密集し、軌道(螺旋溝1a,2a間)内ではボール3同士の間に隙間が生じるため、上述のような問題は生じない。
下記の特許文献1には、ボール戻し経路(連通路)の軌道(負荷路)との接続部に、ボール(転動体)の移動を制限する拘束機構を設けることで、上述のボール同士の競り合いを防止する提案がなされている。拘束機構の形成方法としては、連通路の内面に弾性突起や狭窄部を設ける方法、連通路の外側に磁石を設ける方法などが記載されている。
As shown in FIG. 12, when the ball return path (the
In the following Patent Document 1, the above-mentioned balls compete with each other by providing a restraining mechanism that restricts the movement of the ball (rolling element) at the connection portion between the ball return path (communication path) and the track (load path). Proposals have been made to prevent this. As a formation method of the restraining mechanism, a method of providing an elastic protrusion or a narrowed portion on the inner surface of the communication path, a method of providing a magnet on the outer side of the communication path, and the like are described.
特許文献1に記載された拘束機構の形成方法には、ボールねじの軸方向を上下方向に向けて使用した場合に、ナットが下降する際のボール同士の競り合いを防止するという点で改善の余地がある。また、ボールねじの軸方向を左右方向に向け、ボール戻し経路をねじ軸の上側に配置して使用した場合に、軌道内でのボール同士の競り合いを防止するという点でも改善の余地がある。 In the method of forming the restraint mechanism described in Patent Document 1, there is room for improvement in terms of preventing the balls from competing when the nut descends when the axial direction of the ball screw is used in the vertical direction. There is. Further, there is room for improvement in terms of preventing the balls from competing in the track when the axial direction of the ball screw is directed to the left and right and the ball return path is disposed above the screw shaft.
この発明の課題は、軸方向を上下方向に向けて使用した場合には、ナットが下降する際のボール同士の競り合いが防止され、軸方向を左右方向に向け、ボール戻し経路をねじ軸の上側に配置して使用した場合には、軌道内でのボール同士の競り合いが抑制されることで、ボールの滑らかな転動が確保できるボールねじを提供することである。 An object of the present invention is to prevent the balls from competing with each other when the nut descends when the axial direction is oriented vertically, and the axial direction is directed to the left and right, and the ball return path is located above the screw shaft. In the case of being used in an arrangement, it is to provide a ball screw that can ensure a smooth rolling of the ball by suppressing the competition between the balls in the track.
上記課題を解決するために、この発明のボールねじは、内周面に螺旋溝が形成されたナットと、外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、ナットの螺旋溝とねじ軸の螺旋溝で形成される軌道の間に配置されたボールと、ボールを軌道の終点から始点に戻すボール戻し経路とを備え、前記軌道内をボールが転動することで前記ナットがねじ軸に対して相対移動するボールねじであって、前記ボール戻し経路は、ナットの内部に形成され、ナットの軸方向に延びる直線路と、その両端に接続された湾曲路とからなり、前記直線路の前記湾曲路側の部分に、前記ナットの外周面を円形の開口とする円柱状の凹部が形成され、前記凹部に、下記の構成(1) 〜(6) を満たすボール送り出し部材が配置され、構成(4) の爪部が前記凹部の内周面に設けた窪みに入っていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a ball screw of the present invention includes a nut having a spiral groove formed on an inner peripheral surface, a screw shaft having a spiral groove formed on the outer peripheral surface, a spiral groove of the nut, and a spiral of the screw shaft. A ball disposed between tracks formed by grooves, and a ball return path for returning the ball from the end point of the track to the start point, and the nut rolls on the screw shaft by rolling the ball in the track. A ball screw that moves relative to each other, wherein the ball return path includes a straight path that is formed inside the nut and extends in the axial direction of the nut, and a curved path that is connected to both ends of the straight path. A cylindrical recess having a circular opening on the outer peripheral surface of the nut is formed in the road side portion, and a ball feeding member satisfying the following configurations (1) to (6) is disposed in the recess, and the configuration (4 ) Enters the recess provided on the inner peripheral surface of the recess. And wherein the are.
(1) 前記凹部に嵌まる円柱体からなる。
(2) 前記円柱体の径方向に貫通し、前記直線路を構成するボール通過穴を有する。
(3) 前記ボール通過穴の内面に、前記ボール通過穴の内側の直径を前記ボールの直径より小さくする突出部が、前記ボール通過穴の直径方向外側に弾性変形可能に形成されている。
(4) 前記円柱体の外周面より外側に突出する爪部が、円柱体の径方向に弾性変形可能に形成されている。
(5) 円柱体のナットの開口側に配置される軸方向端面に、回転治具の係合部が形成されている。
(6) 前記突出部の弾性変形により、ボールを湾曲路側へ送り出すものである。
(1) A cylindrical body that fits into the recess.
(2) It has a ball passage hole penetrating in the radial direction of the cylindrical body and constituting the straight path.
(3) On the inner surface of the ball passage hole, a protrusion that makes the inner diameter of the ball passage hole smaller than the diameter of the ball is formed elastically deformable outward in the diameter direction of the ball passage hole.
(4) A claw portion protruding outward from the outer peripheral surface of the cylindrical body is formed so as to be elastically deformable in the radial direction of the cylindrical body.
(5) The engaging portion of the rotating jig is formed on the end surface in the axial direction arranged on the opening side of the nut of the cylindrical body.
(6) The ball is sent to the curved road side by the elastic deformation of the protrusion.
この発明のボールねじによれば、ナットの前記凹部に前記ボール送り出し部材が配置されていることにより、軸方向を上下方向に向けて使用する際には、前記直線路の下側に配置されている部分において、前記直線路を下降してきたボールは、前記ボール送り出し部材のボール通過穴に入り、前記突出部の上で一旦停止した後、前記突出部がボールの重さで弾性変形して外側に開いた後に元に戻ろうとする力で、前記湾曲路側へ送り出される。これにより、前記直線路を下降してきた複数のボールが、前記湾曲路に一つ一つ隙間を開けて送り出されるため、ナットが下降している際に、循環経路の下側に配置されている部分(湾曲路と軌道の湾曲路に続く部分)にボールが密集することが抑制される。 According to the ball screw of the present invention, when the ball feeding member is disposed in the recess of the nut, the ball screw is disposed below the straight path when the axial direction is used in the vertical direction. The ball that has descended down the straight path enters the ball passage hole of the ball delivery member, temporarily stops on the projection, and then the projection is elastically deformed by the weight of the ball and the outer side. It is sent out to the curved road side by the force of returning to the original position after opening. Thereby, since the plurality of balls descending the straight path are sent out one by one in the curved path, the balls are arranged below the circulation path when the nut is descending. It is possible to prevent the balls from being concentrated in the portion (the portion following the curved path and the curved path of the track).
また、軸方向を左右方向に向け、ボール戻し経路をねじ軸の上側に配置して使用する際には、ナットの進行方向と反対側に配置されているボール送り出し部材で、前記直線路から移動してきたボールは、前記ボール送り出し部材のボール通過穴に入り、前記突出部に接触して一旦停止した後、前記突出部がボールに押されて弾性変形して外側に開いた後に元に戻ろうとする力で、前記湾曲路側へ送り出される。これにより、前記直線路から移動してきた複数のボールが、前記湾曲路に一つ一つ隙間を開けて送り出されるため、軌道内にボールが密集することが抑制される。 When the ball return path is arranged on the upper side of the screw shaft with the axial direction turned to the left and right, the ball feeding member arranged on the opposite side of the nut traveling direction moves from the straight path. After the ball has entered the ball passage hole of the ball feeding member, comes into contact with the protruding portion and stops temporarily, the protruding portion is pushed by the ball and elastically deformed to open outward, and then return to the original position. It is sent out to the said curved road side by the force to do. As a result, the plurality of balls that have moved from the straight path are sent out one by one through the curved path, so that the balls are prevented from being concentrated in the track.
さらに、この発明のボールねじにおいて、ボール送り出し部材は、前記爪部を円柱体の直径方向内側に弾性変形させてナットの前記窪みに入れることで、ナットの前記凹部に取り付けられる。そして、ボール送り出し部材が前記係合部を有するため、前記係合部に回転治具を係合して回転治具を回転することにより、ボール送り出し部材を容易に取り外すことができる。 Furthermore, in the ball screw of the present invention, the ball feeding member is attached to the concave portion of the nut by elastically deforming the claw portion inward in the diameter direction of the cylindrical body and inserting the claw portion into the recess of the nut. And since a ball delivery member has the said engaging part, a ball delivery member can be easily removed by engaging a rotation jig in the said engagement part and rotating a rotation jig.
この発明のボールねじによれば、軸方向を上下方向に向けて使用した場合には、ナットが下降する際のボール同士の競り合いが防止され、軸方向を左右方向に向け、ボール戻し経路をねじ軸の上側に配置して使用した場合には、軌道内でのボール同士の競り合いが抑制されることで、ボールの滑らかな転動が確保される。また、ボール送り出し部材が容易に取り外せるため、分解作業を容易に行うことができる。 According to the ball screw of the present invention, when the axial direction is used in the vertical direction, the balls are prevented from competing when the nut is lowered, the axial direction is directed in the horizontal direction, and the ball return path is screwed. When arranged and used on the upper side of the shaft, the balls can be prevented from competing with each other in the track, thereby ensuring smooth rolling of the balls. Further, since the ball feeding member can be easily removed, the disassembling work can be easily performed.
以下、この発明の実施形態について説明する。
図1は、この実施形態のボールねじを示す断面図である。
このボールねじは、ナット1と、ねじ軸2と、ボール3と、エンドデフレクタ4と、ボール送り出し部材5で構成されている。ナット1の内周面に螺旋溝1aが形成され、ねじ軸2の外周面に螺旋溝2aが形成されている。ナット1の螺旋溝1aとねじ軸2の螺旋溝2aにより、ボール3が負荷状態で転動する軌道が形成される。エンドデフレクタ4には、直線路11と軌道を接続する湾曲路41が形成されている。
Embodiments of the present invention will be described below.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the ball screw of this embodiment.
This ball screw includes a nut 1, a
ナット1には、また、軸方向に延びる貫通穴からなる直線路11が形成され、その両端部に、エンドデフレクタ4を配置する凹部12が形成されている。ナット1の直線路11の使用時に下側に配置される側では、図2(a)に示すように、直線路11の凹部12に近い側に、ボール送り出し部材5を配置する凹部13が形成されている。
図2(b)および(c)に示すように、凹部13はナット1の外周面を円形の開口とする円柱状に形成されている。また、凹部13には、ボール送り出し部材5の抜け止め用窪み13aが形成されている。
The nut 1 is also formed with a
As shown in FIGS. 2 (b) and 2 (c), the
ボール送り出し部材5は、図3および4に示すように、円柱状の凹部13に嵌まる円柱体からなる。ボール送り出し部材5をなす円柱体の軸方向一端面(上面)51は、ナット1の外周円と同心で径が少し小さい円弧面に形成されている。軸方向他端面(下面)52は平面状である。ボール送り出し部材5には、円柱体の径方向に貫通するボール通過穴6が形成されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
ボール通過穴6の内面に突出部61が形成されている。ボール通過穴6の直径d6 は、突出部61が形成されている部分を除いて、直線路11の直径d11と同じである。突出部61が形成されている部分の直径d61はボール3の直径d3 より小さい。
ボール送り出し部材5をなす円柱体の下端部に、所定幅(直径d6 より小さい)の可動片53が形成されている。突出部61は、この可動片53の上面に形成されている。この可動片53により、突出部61がボール通過穴6の直径方向外側に弾性変形可能になっている。
A
A
可動片53は、円柱体の軸方向で下面52からボール通過穴6に達する切り込み52aにより、ボール通過穴6の長さ方向一端から中心位置までの範囲で、円柱体から分離されている。また、円柱体の下面52側の切り込み52bにより、可動片53の下面53aが円柱体の下面52より高くなっている。
ボール送り出し部材5には、さらに、円柱体の外周面より外側に突出する一対の爪部7が、ボール通過穴6の長さ方向と直交する配置で、円柱体の上面51より少し下の位置に形成されている。各爪部7とこれに連続する円柱体の外周部71は、円柱体の上面51側から軸方向に沿って入る切り込み51aにより、ボール通過穴6の中心より少し下の位置まで、円柱体の中央部分72から分離されている。
The
The
切り込み51aによる中央部分72と爪部7との隙間W1は、爪部7の円柱体からの突出寸法W2より少し大きい。よって、両爪部7を中央部分72側に弾性変形させることで、両爪部7による外径を円柱体の外径より小さくできる。ナット1の凹部13に設けた窪み13aは、この爪部7が嵌まる形状になっている。
このボール送り出し部材5には、さらに、円柱体の上面(ナットの開口側に配置される軸方向端面)51のボール通過穴6の上方となる位置に、2個の円穴(回転治具の係合部)8が、ボール通過穴6に達しない深さで形成されている。各円穴8は、ボール通過穴6の長さ方向に沿って対向配置され、両円穴8の断面円の中心が、円柱体の同心円D上に配置されている。
A gap W1 between the
This
ボール送り出し部材5は、例えば、ポリアセタール、ポリエチレン、ポリプロピレンを用いた射出成形により作製できる。
このボール送り出し部材5を、図2に示すように、ボール通過穴6の長さ方向の突出部61が形成されている側をエンドデフレクタ4側に向け、両爪部7を中央部分72側に弾性変形させながら、ナット1の外周側から凹部13内に挿入する。その結果、図5に示すように、爪部7の外周部が凹部13の窪み13aに入り、ボール通過穴6が直線路11と連通する。すなわち、ボール通過穴6が、ナット1に形成されている直線路11とともにボール戻し経路の直線路を構成する。
The
As shown in FIG. 2, the
これにより、このボールねじのボール戻し経路の、使用時に下側に配置される部分は、ナット1に形成されている直線路11と、ナット1の凹部13に配置されたボール送り出し部材5のボール通過穴6と、ナット1の凹部12に配置されたエンドデフレクタ4の湾曲路41とで形成される。図5のラインLは、ねじ軸2の外周面の位置を示す。
このボールねじを、ねじ軸2を鉛直方向に向けて使用する際には、直線路11内から下降してきたボール3が、図6(a)に示すように、先ず、ボール送り出し部材5のボール通過穴6の突出部61の上で一旦停止する。次に、図6(b)に示すように、突出部61がボール3の重さで弾性変形して、可動片53が外側に開く。
Thus, the portion of the ball return path of the ball screw that is disposed on the lower side when used is the ball of the
When this ball screw is used with the
これに伴って、ボール3がボール通過穴6の突出部61の位置を通過する際に、可動片53が元の位置に戻ろうとする。この可動片53が元に戻ろうとする力で、図6(c)に示すように、ボール3がボール通過穴6から湾曲路41側へ送り出される。また、次のボール3が突出部61の上で一旦停止する。
これにより、直線路11から下降してきた複数のボール3が、湾曲路41に一つ一つ隙間を開けて送り出されるため、ナット1が下降している際に、下側に配置されている湾曲路41と軌道(螺旋溝2a)の湾曲路41に続く部分に、ボール3が密集することが抑制される。図5の二点鎖線は、ボール3とナット1の螺旋溝との接触予想線である。
Along with this, when the
Thus, since the plurality of
ボール送り出し部材5を取り外す際には、例えば、図7に示す回転治具9を用いる。この回転治具9の先端に、ボール送り出し部材5の2個の円穴8に対応した配置で、2個の円柱状の突起91が形成されている。図8に示すように、ナット1に取り付けられている(a)の状態から、この回転治具9の突起91をボール送り出し部材5の円穴8に嵌めて回転することで、爪部7が弾性変形して窪み13aから外れて(b)の状態になる。これにより、ボール送り出し部材5を容易に取り外すことができるため、ボールねじの分解作業を容易に行うことができる。
When removing the
なお、この実施形態のボールねじでは、ナット1に形成された直線路11の両端に対する湾曲路の接続を、湾曲路41を有するエンドデフレクタ4をナット1の凹部14に配置することで行っているが、これに代えて、湾曲路41を有するエンドキャップをナット1の軸方向両端部に取り付けることで行ってもよい。
また、図10に示すように、この発明のボールねじを、軸方向を左右方向に向け、ボール戻し経路をねじ軸の上側に配置して使用する場合は、直線路11の両端の凹部12に近い側に、ボール送り出し部材5を配置する凹部13を形成し、この二カ所の凹部13にボール送り出し部材5を配置する。これにより、ナットの進行方向と反対側に配置されているボール送り出し部材5の作用で、直線路11から移動してきた複数のボール3が、湾曲路41に一つ一つ隙間を開けて送り出されるため、軌道内にボール3が密集することが抑制される。
In the ball screw of this embodiment, the curved path is connected to both ends of the
In addition, as shown in FIG. 10, when the ball screw of the present invention is used with the axial direction oriented in the left-right direction and the ball return path disposed on the upper side of the screw shaft, On the near side, a
1 ナット
1a ナットの螺旋溝
11 直線路
12 エンドデフレクタを配置する凹部
13 ボール送り出し部材を配置する凹部
2 ねじ軸
2a ねじ軸の螺旋溝
3 ボール
4 エンドデフレクタ
41 湾曲路
5 ボール送り出し部材
51 ボール送り出し部材の上面
51a 切り込み
52 ボール送り出し部材の下面
52a 切り込み
52b 切り込み
53 可動片
53a 可動片の下面
6 ボール通過穴
61 突出部
7 爪部
71 円柱体の外周部
72 円柱体の中央部分
8 円穴(係合部)
9 回転治具
91 突起
d11 直線路の断面円の直径
d3 ボールの直径
d6 ボール通過穴の直径
d61 突出部の直径
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
9 Rotating
Claims (1)
前記ボール戻し経路は、ナットの内部に形成され、ナットの軸方向に延びる直線路と、その両端に接続された湾曲路とからなり、
前記直線路の前記湾曲路側の部分に、前記ナットの外周面を円形の開口とする円柱状の凹部が形成され、
前記凹部に、
前記凹部に嵌まる円柱体からなり、
前記円柱体の径方向に貫通し、前記直線路を構成するボール通過穴を有し、
前記ボール通過穴の内面に、前記ボール通過穴の内側の直径を前記ボールの直径より小さくする突出部が、前記ボール通過穴の直径方向外側に弾性変形可能に形成され、
前記円柱体の外周面より外側に突出する爪部が、円柱体の径方向に弾性変形可能に形成され、
前記円柱体のナットの開口側に配置される軸方向端面に、回転治具の係合部が形成され、
前記突出部の弾性変形によりボールを湾曲路側へ送り出すボール送り出し部材が、配置され、
前記爪部が前記凹部の内周面に設けた窪みに入っていることを特徴とするボールねじ。 A nut having a spiral groove formed on the inner peripheral surface; a screw shaft having a spiral groove formed on the outer peripheral surface; and a ball disposed between a spiral groove of the nut and a spiral groove of the screw shaft; A ball return path for returning the ball from the end point of the track to the start point, and a ball screw that moves relative to the screw shaft by rolling the ball in the track,
The ball return path is formed inside the nut, and includes a straight path extending in the axial direction of the nut and curved paths connected to both ends thereof.
A cylindrical recess having a circular opening on the outer peripheral surface of the nut is formed in a portion of the straight path on the curved path side,
In the recess,
It consists of a cylindrical body that fits into the recess,
Penetrating in the radial direction of the cylindrical body, having a ball passage hole constituting the straight path,
On the inner surface of the ball passage hole, a protrusion that makes the inner diameter of the ball passage hole smaller than the diameter of the ball is formed elastically deformable outward in the diameter direction of the ball passage hole,
The claw portion that protrudes outward from the outer peripheral surface of the cylindrical body is formed to be elastically deformable in the radial direction of the cylindrical body,
On the axial end surface disposed on the opening side of the nut of the cylindrical body, an engaging portion of the rotating jig is formed,
A ball delivery member for delivering the ball to the curved road side by elastic deformation of the protruding portion is disposed;
The ball screw characterized in that the claw portion is in a recess provided on the inner peripheral surface of the recess.
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CN109681598A (en) * | 2019-02-28 | 2019-04-26 | 昇翰科技(深圳)有限公司 | With polytropism ball-type opening nut and transmission device |
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