JP2016084826A - Ball screw mechanism - Google Patents
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Description
本発明は、ボール戻し路を形成する部品としてコマを有するボールねじに関する。 The present invention relates to a ball screw having a top as a part for forming a ball return path.
ボールねじは、ねじ軸とナットと複数のボールを有する。ねじ軸はナットを貫通し、ねじ軸の螺旋溝とナットの螺旋溝とでボールの転動路が形成されている。ナットは、ボールを転動路の終点から始点に戻すボール戻し路を備えている。ボールは、転動路とボール戻し路内とからなる循環経路(サーキット)内に配置されている。ボールねじは、循環経路を循環し転動路内で転動(負荷状態で回転しながら移動)するボールを介して、ねじ軸とナットとが相対移動する装置である。ボール戻し路は、ナットにリターンチューブやコマを取リ付けることで形成される。 The ball screw has a screw shaft, a nut, and a plurality of balls. The screw shaft passes through the nut, and a ball rolling path is formed by the spiral groove of the screw shaft and the spiral groove of the nut. The nut includes a ball return path for returning the ball from the end point of the rolling path to the start point. The balls are arranged in a circulation path (circuit) composed of a rolling path and a ball return path. A ball screw is a device in which a screw shaft and a nut move relative to each other via a ball that circulates in a circulation path and rolls (moves while rotating in a load state) in a rolling path. The ball return path is formed by attaching a return tube or a piece to the nut.
ボール戻し路を形成する部品としてコマを有するコマ式ボールねじでは、コマはナットを径方向に貫通する實通路内に取り付けられている。コマの貫通穴への取付方法に関しては、コマに一対の位置決めアームを設け、コマをナットに内周面側から貫通穴に挿入し、各アームをナットの貫通穴近傍の螺旋穴に係合させる方法が提案されている。(特許文献1、2参照)。また、各アームを螺旋穴に係合させてナットに対してコマの位相決めを行うとともに、コマの循環溝部を弾性変形させてナットの貫通路に嵌入して固定する方法が提案されている(特許文献3参照)。 In a top type ball screw having a top as a part for forming a ball return path, the top is mounted in a saddle passage that penetrates a nut in a radial direction. Regarding the method of attaching the top to the through hole, the top is provided with a pair of positioning arms, the top is inserted into the through hole from the inner peripheral surface of the nut, and each arm is engaged with the spiral hole near the through hole of the nut. A method has been proposed. (See Patent Documents 1 and 2). In addition, a method has been proposed in which each arm is engaged with a spiral hole to determine the phase of the top with respect to the nut, and the circulation groove portion of the top is elastically deformed and fitted into the through-hole of the nut to be fixed ( (See Patent Document 3).
上述のようなコマの取付方法では、ナットからコマが脱落することを防止するための工夫は施されているが、位置決めアームを螺旋溝に係合させていることで、ボールの循環に支障をきたす可能性がある。つまり、強度向上のために位置決めアームを螺旋溝の径より大きな径の略半円柱体とした場合、螺旋溝の位置決めアームを係合する部分のみを他の部分より大きな径に加工する必要があり、軸方向で隣り合う螺旋溝の間隔が小さくなって螺旋溝の強度低下を招く恐れがある。
また、コマの循環溝部を弾性変形させてナットに固定する場合には、循環溝が変形してボールの循環に支障をきたす可能性がある。
この発明の課題は、コマ式ボールねじにおいて、コマの貫通穴への取付構造に起因してボールの循環に支障が生じないようにすることである。
In the above-described method of attaching a piece, a device for preventing the piece from dropping off from the nut has been devised, but the positioning arm is engaged with the spiral groove, which hinders circulation of the ball. There is a possibility of coming. In other words, if the positioning arm is a substantially semi-cylindrical body with a larger diameter than the spiral groove for strength improvement, it is necessary to process only the part of the spiral groove that engages the positioning arm into a larger diameter than the other parts. The distance between the spiral grooves adjacent in the axial direction may be reduced, leading to a decrease in the strength of the spiral grooves.
In addition, when the circulation groove portion of the piece is elastically deformed and fixed to the nut, the circulation groove may be deformed and hinder the circulation of the ball.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to prevent a hindrance to the circulation of a ball due to a structure for mounting a top to a through hole in a top type ball screw.
上記課題を解決するために、この発明の一態様のボールねじは、下記の構成(1)〜(4)を有することを特徴とする。
(1)ねじ軸と、ナットと、複数のボールと、コマを有する。前記ねじ軸は前記ナットを貫通する。前記ねじ軸の螺旋溝と前記ナットの螺旋溝とにより、前記ボールが転動する転動路が形成されている。前記コマは、前記ボールを前記転動路の終点から始点に戻すボール戻し路が形成された部品であって、前記ナットを径方向に貫通する貫通穴内に配置されている。
(2)前記コマは、前記ナットの軸方向両端に向けてそれぞれ延びる一対のアームを有する。
(3)前記ナットの内周面に、前記一対のアームをそれぞれ嵌合する一対の凹部が形成されている。前記凹部の内周面には、前記ナットの軸方向からみた断面形状において、前記ナットの軸中心径側に向かって周方向幅が小さくなる様に形成された抜け止め部を有している。
(4)前記ボールは、前記転動路内と前記ボール戻し路内に配置されている。前記転動路内で転動する前記ボールを介して、前記ねじ軸と前記ナットとが相対移動する。
この態様のボールねじは、下記の構成(5)および(6)の少なくともいずれかを有することが好ましい。
(5)前記一対のアームは、前記ナットの軸方向に垂直な方向で前記コマの中心線を挟んで互いに反対側となる位置にそれぞれ配置されている。
(6)前記ナットの螺旋溝は、前記転動路となる部分にのみに形成されている。
In order to solve the above problems, a ball screw according to an aspect of the present invention has the following configurations (1) to (4).
(1) It has a screw shaft, a nut, a plurality of balls, and a top. The screw shaft passes through the nut. A rolling path on which the ball rolls is formed by the spiral groove of the screw shaft and the spiral groove of the nut. The top is a part formed with a ball return path for returning the ball from the end point of the rolling path to the start point, and is disposed in a through hole that penetrates the nut in the radial direction.
(2) The top has a pair of arms each extending toward both axial ends of the nut.
(3) A pair of recesses for fitting the pair of arms is formed on the inner peripheral surface of the nut. The inner peripheral surface of the recess has a retaining portion formed so that the circumferential width decreases toward the axial center diameter side of the nut in the cross-sectional shape seen from the axial direction of the nut.
(4) The balls are arranged in the rolling path and the ball return path. The screw shaft and the nut move relative to each other through the ball that rolls in the rolling path.
The ball screw of this aspect preferably has at least one of the following configurations (5) and (6).
(5) The pair of arms are respectively arranged at positions opposite to each other across the center line of the top in a direction perpendicular to the axial direction of the nut.
(6) The spiral groove of the nut is formed only in a portion that becomes the rolling path.
この発明のボールねじによれば、コマの貫通穴への取付構造に起因してボールの循環に支障が生じることが防止できる。 According to the ball screw of the present invention, it is possible to prevent the circulation of the ball from being hindered due to the structure for attaching the top to the through hole.
以下、この発明の実施形態について説明するが、この発明はこの実施形態に限定されない。
図1〜3に示すように、この実施形態のボールねじ10は、ねじ軸1、ナット2、複数のボール3、コマ4を有する。ナット2は、外周面2aと内周面2bとを有する円筒体である。ねじ軸1の外周面に螺旋溝11が形成され、ナット2の内周面2bに螺旋溝21が形成されている。ねじ軸1はナット2を貫通している。
図1および2に示すように、ナット2の一箇所に、径方向に貫通する貫通穴22が形成され、この貫通穴22内にコマ4が配置されている。
Embodiments of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these embodiments.
As shown in FIGS. 1 to 3, the
As shown in FIGS. 1 and 2, a
図2に示すように、ねじ軸1の螺旋溝11とナット2の螺旋溝21とにより、ボール3が転動する転動路が形成される。ボール3は、この転動路と、コマ4に形成されたボール戻し路41と、からなる循環経路内に配置されている。ボール3は、転動路内で負荷転動し循環経路内を循環する。ボール3を介してねじ軸1とナット2が相対移動する。
このボールねじ10は、転動路とボール戻し路41で形成される循環経路を二個有する。図2、4〜6に示すように、ナット2の軸方向中心部と軸方向両端部には螺旋溝21が形成されていない。つまり、ナット2の螺旋溝21は、転動路となる部分にのみ形成されている。また、図2で示すように、両循環経路の間に、ねじ軸1の螺旋溝11とナット2の内周面で形成される非転動路(ボールが入らない空間)Nが存在する。
As shown in FIG. 2, the
The
図1、6〜10に示すように、コマ4は、平行四辺形の四つの角部が丸められた略平行四辺形の平面形状を有する本体40と、本体40の平行四辺形の各短辺から長辺と平行に延びるアーム42とからなる。本体40に二本のボール戻し路41が形成されている。
すなわち、コマ4の本体40は、ナット2の貫通穴22の径方向外側に配置される外周面401と、外周面401の反対側の面であって貫通穴22の径方向内側に配置される内周面402と、平行四辺形の長辺に対応する第一側面403と、平行四辺形の短辺に対応する第二側面404と、を有する。コマ4の外周面401は、ナット2の外周面2aに沿う円弧面に形成され、内周面402は、ナット2の内周面2bに沿う円弧面に形成されている。
アーム42は略半円柱状であり。図8〜10に示すように、半円柱の軸方向に延びる外側円弧面42aと内側円弧面42bを有する。内側円弧面42bは、本体40の内周面402に沿っている。
ボール戻し路41は、コマ4の内周面402に形成された略S字状溝であり、ボール戻し路41のボール移動方向両端部となる二対の開口部が、コマ4の第一側面403に形成されている。一対のアーム42は、図6に示すように、ナット2の軸方向に垂直な方向Hでコマ4の中心線Cを挟んで互いに反対側となる位置にそれぞれ配置されている。
As shown in FIGS. 1 and 6 to 10, the
That is, the
The
The
図1、2、4〜6に示すように、ナット2の貫通穴22の平面形状は、コマ4の形状に合わせた略平行四辺形であり、平行四辺形の長辺がナット2の軸方向に平行に配置されている。コマ4の本体40とナット2の貫通穴22との間には、本体40の貫通穴22への挿入を容易にするために設けた寸法差に伴う隙間が存在するが、本体40のナット2の軸方向への移動は、本体40の側壁面404とこれに対応する貫通穴22の壁面との接触により規制される。なお、この隙間は接着剤で埋めてあってもよい。
図3、5、6に示すように、ナット2の内周面2bに、貫通穴22からナット2の軸方向に沿って軸方向両端部にそれぞれ延びる一対の凹部24が形成されている。凹部24の底面は、コマ4のアーム42の外側円弧面42aに対応した円弧面となっている。各凹部24にコマ4の各アーム42が嵌合されている。アーム42と凹部24との嵌め合いは、締まり嵌めでもよいし、僅かな隙間を介した隙間嵌めでもよい。
また、凹部24は、アーム42の脱落を防ぐために、ナット2の軸中心に向かって周方向幅が小さくなるように形成された抜け止め部24aを有する。本実施例では、図11に示すように、凹部24開口部(ナット2の内周面側)の周方向幅寸法aが、開口部よりも外側にある最大幅寸法bよりも小さくなっており、凹部24の幅寸法bから幅寸法aまでの区間が抜け止め部24aとなっている。これにより、ボールねじ10の組立時にナット2からコマ4が脱落するのを特別な治具を用いずに防ぐことができる。
また、この例では、一対の凹部24の両方が、ナット2の軸方向一端(図5の左側)から工具を入れて切削加工を行うことで形成されている。そのため、ナット2の軸方向他端(図5の右側)の凹部24を形成する工具で、ナット2の軸方向一端側に凹部25が形成されている。凹部25は、所謂「捨て穴」であって、特に機能を有さない。一対の凹部24をナット2の軸方向両端部からそれぞれ工具を入れて切削加工で形成すれば、凹部25は形成されないが、この例のように一対の凹部24の両方を同じ側から切削する方が、加工効率の点で有利である。
As shown in FIGS. 1, 2, 4 to 6, the planar shape of the through
As shown in FIGS. 3, 5, and 6, a pair of
In addition, the
Moreover, in this example, both of a pair of recessed
コマ4は、例えば、Fe−Ni−C(1〜8%Ni、〜0.8%C)合金等を用いた金属粉末射出成形法(MIM)で製造することができる。あるいは、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、POM(ポリアセタール)等の合成樹脂に、ガラス繊維、チタン酸力リウム繊維等からなる強化材が混合された樹脂組成物を用いた射出成形法で製造することもできる。 The top 4 can be manufactured by, for example, a metal powder injection molding method (MIM) using an Fe—Ni—C (1 to 8% Ni, to 0.8% C) alloy or the like. Alternatively, it can also be produced by an injection molding method using a resin composition in which a reinforcing material made of glass fiber, power lithium titanate fiber or the like is mixed with synthetic resin such as PPS (polyphenylene sulfide) or POM (polyacetal). .
この実施形態のボールねじ10を組み立てる際には、先ず、ナット2の内周面2b側から、コマ4の本体40を貫通穴221に挿入し、一対のアーム42を一対の凹部24に嵌合する。これにより、ナット2の螺旋溝21とコマ4のボール戻し路41が接続される。
次に、仮軸を用いてボール3とねじ軸1をナット2に組み付ける。
When assembling the
Next, the ball 3 and the screw shaft 1 are assembled to the
この実施形態のボールねじ10では、コマ4のナット2に対する位置決め用のアーム42が、ナット2の螺旋溝21にではなく、ナット2の軸方向に沿って延びる凹部24に嵌合されている。つまり、コマの位置決め用アームの嵌合が、ボールの循環経路を構成する螺旋溝以外の部分で行われているため、ボールの循環経路を構成する螺旋溝に対して行われているボールねじと比較して、ボールの循環に支障が生じにくい。
また、凹部24にはアーム42の脱落を防ぐ抜け止め部24aが形成されているため、アーム42が凹部24にしっかりと固定された状態になる。
また、一対のアーム42が、ナット2の軸方向に垂直な方向Hでコマ4の中心線Cを挟んで互いに反対側となる位置にそれぞれ配置されているため、一対のアーム42がコマ4の中心線Cに沿った位置に配置されているコマと比較して、ナット2を成す円筒体の円周方向での取り付けバランスが向上する。
In the
Further, since the
In addition, since the pair of
さらに、一対の凹部24が形成されているナット2の軸方向両端部に螺旋溝21が形成されていないため、軸方向両端部に一対の凹部24と螺旋溝21が形成されているナットと此較して、凹部24を切削加工する際の優位性がある。つまり、凹部24を切削加工で形成する際に、螺旋溝21が形成されているナットでは断続的な切削加工となるため工具寿命が低下し易いのに対して、螺旋溝21が形成されていないナット2では連続的な切削加工ができるため工具寿命の低下が生じにくい。
Further, since the
10 ボールねじ
1 ねじ軸
11 ねじ軸の螺旋溝
2 ナット
2a ナットの外周面
2b ナットの内周面
21 ナットの螺旋溝
22 ナットの貫通穴
24 凹部
24a 抜け止め部
25 加工治具取り付け用凹部
3 ボール
4 コマ
41 ボール戻し路
42 アーム
H ナットの軸方向に垂直な方向
C 方向Hでのコマの中心線
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記ねじ軸は前記ナットを貫通し、
前記ねじ軸の螺旋溝と前記ナットの螺旋溝とにより、前記ボールが転動する転動路が形成され、
前記コマは、前記ボールを前記転動路の終点から始点に戻すボール戻し路が形成された部品であって、前記ナットを径方向に貫通する貫通穴内に配置され、
前記コマは、前記ナットの軸方向両端に向けてそれぞれ延びる一対のアームを有し、
前記ナットの内周面に前記一対のアームをそれぞれ嵌合する一対の凹部が形成され、
前記凹部の内周面には、前記ナットの軸方向からみた断面形状において、前記ナットの軸中心径側に向かって周方向幅が小さくなる様に形成された抜け止め部を有し、
前記ボールは、前記転動路内と前記ボール戻し路内に配置され、
前記転動路内で転動する前記ボールを介して、前記ねじ軸と前記ナットとが相対移動するボールねじ。 A screw shaft, a nut, a plurality of balls, and a top;
The screw shaft passes through the nut;
A rolling path on which the ball rolls is formed by the spiral groove of the screw shaft and the spiral groove of the nut.
The top is a part in which a ball return path for returning the ball from the end point of the rolling path to the start point is formed, and is disposed in a through hole that penetrates the nut in a radial direction.
The top has a pair of arms extending toward both axial ends of the nut,
A pair of recesses are formed on the inner peripheral surface of the nut to fit the pair of arms,
In the inner peripheral surface of the recess, in the cross-sectional shape seen from the axial direction of the nut, there is a retaining portion formed so that the circumferential width decreases toward the axial center diameter side of the nut,
The balls are disposed in the rolling path and the ball return path,
A ball screw in which the screw shaft and the nut move relative to each other via the ball rolling in the rolling path.
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2014
- 2014-10-23 JP JP2014215897A patent/JP2016084826A/en active Pending
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CN112739934B (en) * | 2018-10-19 | 2023-11-17 | Thk株式会社 | Ball screw device |
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