JP2015215040A - Ball screw device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ボールねじ装置に関し、特に、一軸アクチュエータなどの各種工作機械に用いられ、ボールねじとそのねじ軸を支持する軸受とを備えたボールねじ装置に関する。 The present invention relates to a ball screw device, and more particularly, to a ball screw device that is used in various machine tools such as a uniaxial actuator and includes a ball screw and a bearing that supports the screw shaft.
従来より、一軸アクチュエータなどの各種工作機械に用いられ、ボールねじとそのねじ軸の両端部又は一方の端部を支持する軸受とを備えたボールねじ装置が知られている(特許文献1)。このようなボールねじ装置においては、上記軸受の内輪の内周面に嵌合するようにねじ軸の外周面を縮径して軸受設置部を形成し、この軸受設置部の端面と上記軸受との間にスペーサを挿入すると共に、ロックナットで締め付けるのが一般的である。 2. Description of the Related Art Conventionally, a ball screw device that is used in various machine tools such as a uniaxial actuator and includes a ball screw and a bearing that supports both ends or one end of the screw shaft is known (Patent Document 1). In such a ball screw device, the outer peripheral surface of the screw shaft is reduced in diameter so as to be fitted to the inner peripheral surface of the inner ring of the bearing to form a bearing installation portion, and the end surface of the bearing installation portion, the bearing, In general, a spacer is inserted between the two and tightened with a lock nut.
ここで、ボールねじ装置のねじ軸の形態としては、その表面に形成された螺旋溝が軸受設置部の端面にまで形成されているものと形成されていないものがある。
図6(a)に示すように、螺旋溝101が軸受設置部102の端面102aにまで形成されていないねじ軸100では、図6(b)に示すように、端面102aの形状は均整な円環形状をなしている。したがって、図6(c)に示すように、ロックナット120と軸受110の内輪111との間に設けたスペーサ130と端面102aとによって軸受110の内輪111を挟み、軸受110の軸方向の動きを制限することができる。
Here, as a form of the screw shaft of the ball screw device, there are one in which the spiral groove formed on the surface thereof is formed up to the end face of the bearing installation portion and the one not formed.
As shown in FIG. 6 (a), in the
一方、図7(a)に示すように、螺旋溝201が軸受設置部202の端面202aにまで形成されたねじ軸200では、図7(b)に示すように、端面202aの形状は不均整な円環形状をなしている。この形状は螺旋溝201のリードが小さい場合には顕著であり、螺旋溝201の底部201aが露出した部分が生じることがある。このような形態のねじ軸200では、図7(c)に示すように、ロックナット220と軸受210の内輪211との間に設けたスペーサ230と、端面202aと軸受210の内輪211との間に設けたスペーサ240とによって内輪211が挟まれた軸受210の軸方向の動きを制限することになる。
On the other hand, as shown in FIG. 7A, in the
このように、軸受210の内輪211又はスペーサ240に当接するねじ軸200の端面202aの径方向の寸法が不均一なために不均整な円環形状をなしていると、ねじ軸200に過大な荷重がかかった際にねじ軸200の端部が振れやすくなる。
As described above, if the radial dimension of the
これは、ねじ軸200の変形、偏心や、乗り上げを招き、結果として、ロックナット220の締め付けによってねじ軸200の端部が曲がってしまったり、ねじ軸200の端部に対してプーリやカップリングを設置することが困難になることがあるため、検討の余地があった。
This leads to deformation, eccentricity, and climbing of the
本発明は上記課題に着目してなされたものであり、ねじ軸に過大な荷重がかかった際でもねじ軸の端部の振れを低減するボールねじ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to the above problems, and an object of the present invention is to provide a ball screw device that reduces the vibration of the end of the screw shaft even when an excessive load is applied to the screw shaft.
上記課題を解決するためのボールねじ装置のある態様は、表面に螺旋溝及びランド部が形成された螺旋溝形成部及び軸受によって支持される軸受設置部を有するねじ軸と、前記軸受設置部を支持する軸受とを有し、
前記螺旋溝が連通する端面に当接し、周方向に複数の分割体に分割可能な円環形状の拡径部材が設けられ、
前記分割体の少なくとも1つは、他の分割体と対向する対向面が前記拡径部材の軸方向よりも傾斜して形成され、
前記拡径部材は、分割体のそれぞれの前記対向面が前記螺旋溝形成部から前記軸受設置部に向かって離間するように設けられ、
前記拡径部材の少なくとも一部を覆い、前記拡径部材の軸方向の端面と前記軸受の内輪との間に嵌合するスペーサを有する。
In one aspect of the ball screw device for solving the above-described problem, a screw shaft including a spiral groove forming portion having a spiral groove and a land portion formed on a surface thereof and a bearing installation portion supported by the bearing, and the bearing installation portion includes: Bearing to support,
A ring-shaped diameter-expanding member that abuts on an end surface that communicates with the spiral groove and can be divided into a plurality of divided bodies in the circumferential direction is provided,
At least one of the divided bodies is formed such that a facing surface facing the other divided body is inclined with respect to the axial direction of the diameter-expanding member,
The diameter-expanding member is provided so that the opposing surfaces of the divided bodies are separated from the spiral groove forming portion toward the bearing installation portion,
It has a spacer that covers at least a part of the diameter-expanding member and fits between an end face in the axial direction of the diameter-expanding member and the inner ring of the bearing.
また、上記ボールねじ装置においては、上記端面におけるランド部の断面積が周方向に亘って拡大された上記軸方向の領域に上記拡径部材が設けられることが好ましい。 Moreover, in the said ball screw apparatus, it is preferable that the said diameter expansion member is provided in the area | region of the said axial direction where the cross-sectional area of the land part in the said end surface was expanded over the circumferential direction.
本発明によれば、ねじ軸に過大な荷重がかかった際でもねじ軸の端部の振れを低減するボールねじ装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even when an excessive load is applied to the screw shaft, it is possible to provide a ball screw device that reduces the deflection of the end portion of the screw shaft.
以下、本発明に係るボールねじ装置の実施形態について図面を参照して説明する。
(第1実施形態)
図1は、ボールねじ装置の第1実施形態における構成を示す図であり、(a)はねじ軸の右側面図、(b)はねじ軸の部分断面図、(c)はボールねじ装置の軸方向に沿う断面図である。また、図2は、ボールねじ装置の第1実施形態における拡径部材の設置プロセスを示す図である。また、図3(a)〜(d)は、ボールねじ装置の第1実施形態における拡径部材の構成を示す図であり、図3(e)〜(g)は比較のための仮想の拡径部材の構成を示す図である。
Embodiments of a ball screw device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a ball screw device according to a first embodiment, where (a) is a right side view of the screw shaft, (b) is a partial cross-sectional view of the screw shaft, and (c) is a view of the ball screw device. It is sectional drawing which follows an axial direction. Moreover, FIG. 2 is a figure which shows the installation process of the diameter expansion member in 1st Embodiment of a ball screw apparatus. 3 (a) to 3 (d) are diagrams showing the configuration of the diameter-expanding member in the first embodiment of the ball screw device, and FIGS. 3 (e) to 3 (g) are virtual expansions for comparison. It is a figure which shows the structure of a diameter member.
図1(c)に示すように、ボールねじ装置1は、ねじ軸10と、このねじ軸10の端部を支持する複列の転がり軸受20,20とを有する。ねじ軸10の表面には螺旋溝11が形成されている(螺旋溝形成部10b)。この転がり軸受20はねじ軸10の端部に形成された軸受設置部10aに嵌合してねじ軸10と一体に回転する2つの内輪21,21を有している。これら内輪21,21の外周には、複数の転動体22を介して内輪21を回転自在に支持する外輪23がそれぞれ設けられている。
As shown in FIG. 1C, the
また、ボールねじ装置1は、転がり軸受20を収容する円筒状のハウジング30を備えており、転がり軸受20の外周面(外輪23の外周面)はハウジング30の内周面と摺動自在に嵌合している。
The
転がり軸受20の内輪21は、ねじ軸10に形成された段部13aと段部13aに接する拡径部材50及びスペーサ60を介し、ロックナット40により所定位置に位置決めされている。このロックナット40はねじ軸10の端部に螺嵌されており、ロックナット40と内輪21との間のねじ軸10の外周にはスペーサ41が設けられている。このスペーサ41は、例えば皿バネ又はコイルバネあるいは縦弾性係数の金属等からなる。
The
ここで、ねじ軸10の軸受設置部10aには、図1(a)に示すように、円環形状の拡径部材50が嵌合して設けられる。この拡径部材50の一方の端面50aは端面13aに当接している。この拡径部材50は、周方向に複数の分割体50A,50Bに分割可能とされる(図2(b)参照)。
Here, as shown in FIG. 1A, a ring-shaped diameter-expanding
図3(a),(b)は、分割体50A,50Bからなる拡径部材50の構成を示す正面図と平面図である。
拡径部材50は、図3(a),(b)に示すように、拡径部材50の軸方向に沿って分割された、例えば2つの分割体50A,50Bからなる。
そして、分割体50A,50Bは、それぞれの端面50Aa,50Baを基準として拡径部材50の軸方向よりも、例えばα(°)傾斜した対向面50Ac,50Bcが形成されている。これら端面50Aa,50Baは、拡径部材50の一方の端面50aを構成する面である。
すなわち、分割体50A,50Bを、それぞれの端面50Aa,50Baが面一になるようにして拡径部材50の一方の端面50aを形成するように配置すると、それぞれの対向面50Ac,50Bc同士が対向したまま、円環形状の拡径部材50が形成される。
このように分割体50A,50Bを配置してなる拡径部材50は、図2(b),(c)に示すように、分割体50A,50Bのそれぞれの対向面50Ac,50Bcが螺旋溝形成部10bから軸受設置部10aに向かって離間する向きでねじ軸10に設けられる。
3 (a) and 3 (b) are a front view and a plan view showing the configuration of the diameter-expanding
As illustrated in FIGS. 3A and 3B, the diameter-expanding
The divided
That is, when the divided
As shown in FIGS. 2B and 2C, the diameter-enlarging
図3(c),(d)は、分割体50A,50Bを得る工程として、母材51を周方向から見た正面図と平面図である。
ここで、分割体50A,50Bは、図3(c),(d)に示すように、円環形状をなす母材51の軸方向に対して所定の角度(例えばα(°))傾斜させて切断することによって得られる。このようにして得られた分割体51A,51Bの切断面51Ac,51Bcが、軸方向に所定の角度(例えばα(°))をなして開となるように端面51Aaと端面51Baとを面一にすることで1つの円環形状の母材51から分割体50A,50Bを簡易に得ることができる。
一方、図3(e),(f)に示すように、母材を軸方向に平行に切断して分割体150A,150Bを得た場合、切断によって周方向の分割体150A,150Bの寸法が切断代d2の分減ることがある。その結果、分割体150A,150Bで拡径部材50を構成しても、切断代を含む間隙d3が生じてしまい、
スペーサ60を介して軸受20に対して十分に荷重されないことがある。
本実施形態のボールねじ装置では、円筒形状をなす母材51の軸に対して角度α(°)をなして切断面の一方が上端面の中心線になるように切断すると共に、もう一方の切断面が下端面の中心線に抜けるように切断し、軸方向から見た円弧断面が半円周になるように切断する。このように、円弧断面が大きい方同士(51Aa、51Ba)を接触させて組み付けることで、組合せたときに荷重をより確実に受けることができ、芯ズレが起こり難い。なお、切断は、6分割(分割体6個)等でも同様の効果を得ることができる。
FIGS. 3C and 3D are a front view and a plan view of the
Here, as shown in FIGS. 3C and 3D, the divided
On the other hand, as shown in FIGS. 3E and 3F, when the base material is cut parallel to the axial direction to obtain divided
The
In the ball screw device of the present embodiment, an angle α (°) is formed with respect to the axis of the
さらに、拡径部材50の外周面には、その拡径部材50の少なくとも一部を覆い、拡径部材50の軸方向の端面(端面13aに当接する端面50aと反対側の端面)50bに係合する段部61が形成されたスペーサ60が設けられている。この端面50bが段部12を形成している。
Further, the outer peripheral surface of the diameter-expanding
このスペーサ60は、端面50bと内輪21との間のねじ軸10の外周に嵌合して設けられる。すなわち、転がり軸受20の内輪21はロックナット40の締付け力により端面50bに押圧されることとなる。このスペーサ60は、例えば皿バネ又はコイルバネあるいは縦弾性係数の金属等からなる。
The
次に、このように構成されたねじ軸10の製造プロセスについて説明する。まず、図2(a)〜(c)に示すように、ねじ軸10の軸受設置部10aにおける螺旋溝11が形成されている側に、2つ以上に分割した分割体50A,50Bよりなる拡径部材50を嵌める。なお、図2(b)では拡径部材50を2分割としている。ここで、拡径部材50(分割体50A,50B)の外径寸法は、軸受20の内輪21の内径寸法より大きいことが好ましい。
Next, a manufacturing process of the
次に、図2(b),(c)に示すように、拡径部材50(分割体50A,50B)の端面50bに係合する内周面の形状を有するスペーサ60を軸受20の内輪21との間に嵌合するように設ける(図1(c)参照)。すなわち、図1(c)に示すように、スペーサ60の軸受設置部10a側の端面60aが軸受20の内輪21と拡径部材50(分割体50A,50B)の端面50bとの間に嵌合され、軸受20の軸方向の移動を制限している。
Next, as shown in FIGS. 2B and 2C, the
(第2実施形態)
図4は、ボールねじ装置の第2実施形態における構成を示す図であり、(a)はねじ軸の右側面図、(b)はねじ軸の正面図、(c)はねじ軸の部分断面図、(d)はボールねじ装置の軸方向に沿う断面図である。また、図5は、ボールねじ装置の第2実施形態における拡径部材の設置プロセスを示す図である。
(Second Embodiment)
4A and 4B are diagrams showing the configuration of the ball screw device according to the second embodiment, wherein FIG. 4A is a right side view of the screw shaft, FIG. 4B is a front view of the screw shaft, and FIG. 4C is a partial cross section of the screw shaft. FIG. 4D is a cross-sectional view along the axial direction of the ball screw device. FIG. 5 is a diagram showing an installation process of the diameter-expanding member in the second embodiment of the ball screw device.
図4(d)に示すように、ボールねじ装置1は、ボールねじのねじ軸10と、このねじ軸10の端部を支持する複列の転がり軸受20,20とを有する。ねじ軸10の表面には螺旋溝11が形成されている。この転がり軸受20はねじ軸10の端部に形成された軸受設置部10aに嵌合してねじ軸10と一体に回転する2つの内輪21,21を有しており、これら内輪21,21の外周には、複数の転動体22を介して内輪21を回転自在に支持する外輪23がそれぞれ設けられている。
As shown in FIG. 4D, the
また、ボールねじ装置1は、転がり軸受20を収容する円筒状のハウジング30を備えており、転がり軸受20の外周面(外輪23の外周面)はハウジング30の内周面と摺動自在に嵌合している。
The
転がり軸受20の内輪21は、ねじ軸10に形成された段部12とロックナット40とにより所定位置に位置決めされている。このロックナット40はねじ軸10の端部に螺嵌されており、ロックナット40と内輪21との間のねじ軸10の外周にはスペーサ41が設けられている。このスペーサ41は、例えば皿バネ又はコイルバネあるいは縦弾性係数の金属等からなる。
The
ここで、ねじ軸10の軸受設置部10aには、図4(a)に示すように、螺旋溝11に連通して軸方向に所定の寸法で縮径された縮径部13が形成されている。この縮径部13は、ねじ軸10の強度を損なわない程度に端面13aにおけるランド部11aの断面積を周方向に亘って拡大(増加)させるように設けられる。
Here, as shown in FIG. 4A, the bearing
そして、この縮径部10には、図4(b),(c)に示すように、円環形状の拡径部材50が嵌合して設けられる。この拡径部材50の一方の端面50aは縮径部13の端面13aに当接している。この拡径部材50は、周方向に複数の分割体50A,50Bに分割可能とされる(図5(b)参照)。
Then, as shown in FIGS. 4B and 4C, the diameter-reduced
さらに、拡径部材50の外周面には、その拡径部材50の少なくとも一部を覆い、拡径部材50の軸方向の端面(端面13aに当接する端面50aと反対側の端面)50bに係合する段部61が形成されたスペーサ60が設けられている。この端面50bが段部12を形成している。
Further, the outer peripheral surface of the diameter-expanding
このスペーサ60は、端面50bと内輪21との間のねじ軸10の外周に嵌合して設けられる。すなわち、転がり軸受20の内輪21はロックナット40の締付け力により端面50bに押圧されることとなる。このスペーサ60は、例えば皿バネ又はコイルバネあるいは縦弾性係数の金属等からなる。
The
次に、このように構成されたねじ軸10の製造プロセスについて説明する。まず、図5(a)〜(c)に示すように、ねじ軸10の軸受設置部10aにおける螺旋溝11が形成されている側に、螺旋溝11に連通し、軸方向に所定の寸法を有する縮径部13が切削法などによって形成される。このとき、螺旋溝11に連通する端面13aは、縮径部13が形成されることにより、軸受設置部10aの径から縮径部13の径に縮径された分、軸方向の荷重を受ける端面13aの面積が大きくなっている。なお、この縮径部13を形成する際の切削量は、ねじ軸10の強度を損なわない程度に螺旋溝11の底部より小さな径となるように切削される。
Next, a manufacturing process of the
次に、縮径部13に、2つ以上に分割した分割体50A,50Bよりなる拡径部材50を嵌める。なお、図5(b)では拡径部材50を2分割としている。ここで、拡径部材50(分割体50A,50B)の軸方向の寸法は、縮径部13の軸方向の寸法にほぼ等しいことが好ましい。また、拡径部材50(分割体50A,50B)の内径寸法は、縮径部の外径寸法にほぼ等しいことが好ましい。さらに、拡径部材50(分割体50A,50B)の外径寸法は、軸受20の内輪21の内径寸法より大きいことが好ましい。
Next, the diameter-expanding
次に、図5(b),(c)に示すように、拡径部材50(分割体50A,50B)の端面50bに係合する内周面の形状を有するスペーサ60を軸受20の内輪21との間に嵌合するように設ける(図4(d)参照)。すなわち、図4(d)に示すように、スペーサ60の軸受設置部10a側の端面60aが軸受20の内輪21と拡径部材50(分割体50A,50B)の端面50bとの間に嵌合され、軸受20の軸方向の移動を制限している。
Next, as shown in FIGS. 5B and 5C, the
このように、ねじ軸10に縮径部13を形成して荷重を受ける端面13aの面積を増やすと共に、縮径部13に拡径部材50を組み付けることでねじ軸10の端部の振れを軽減することができる。
なお、このように構成されたねじ軸10は、ボールねじ装置以外に台形ねじ等に用いることができる。
As described above, the reduced
The
以上、本発明に係るボールねじ装置のねじ軸について説明したが、本発明に係るボールねじ装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。 The screw shaft of the ball screw device according to the present invention has been described above. However, the ball screw device according to the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Is possible.
1 ボールねじ装置
10 ねじ軸
10a 軸受設置部
11 螺旋溝
13 縮径部
13a 端面
20 軸受
21 内輪
50 拡径部材
60 スペーサ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記螺旋溝が連通する端面に当接し、周方向に複数の分割体に分割可能な円環形状の拡径部材が設けられ、
前記分割体の少なくとも1つは、他の分割体と対向する対向面が前記拡径部材の軸方向よりも傾斜して形成され、
前記拡径部材は、分割体のそれぞれの前記対向面が前記螺旋溝形成部から前記軸受設置部に向かって離間するように設けられ、
前記拡径部材の少なくとも一部を覆い、前記拡径部材の軸方向の端面と前記軸受の内輪との間に嵌合するスペーサを有することを特徴とするボールねじ装置。 A screw shaft having a spiral groove forming portion formed on the surface with a spiral groove and a bearing installation portion supported by the bearing, and a bearing supporting the bearing installation portion;
A ring-shaped diameter-expanding member that abuts on an end surface that communicates with the spiral groove and can be divided into a plurality of divided bodies in the circumferential direction is provided,
At least one of the divided bodies is formed such that a facing surface facing the other divided body is inclined with respect to the axial direction of the diameter-expanding member,
The diameter-expanding member is provided so that the opposing surfaces of the divided bodies are separated from the spiral groove forming portion toward the bearing installation portion,
A ball screw device comprising a spacer that covers at least a part of the diameter-expanding member and fits between an end face in the axial direction of the diameter-expanding member and an inner ring of the bearing.
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JP2017133582A (en) * | 2016-01-27 | 2017-08-03 | アイシン精機株式会社 | Speed reducer |
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