JP2023119318A - ball screw device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ボールねじ装置に関する。 The present invention relates to a ball screw device.
ボールねじ装置は、ねじ軸とナットにそれぞれ設けられたねじ溝にボールを入れ、ねじ軸またはナットが回転したときにボールが自転及び公転することで回転運動を高効率に直線運動に変換する装置である。 A ball screw device is a device that converts rotary motion into linear motion with high efficiency by inserting balls into thread grooves provided on the screw shaft and nut, respectively, and rotating and revolving the balls when the screw shaft or nut rotates. is.
このボールねじ装置は、ねじ軸またはナットが回転運動を直線運動に変換し続けるために、ボールが転動路内を循環する構造となっており、そのボールを循環させる循環方式としては、チューブ式、こま式あるいはエンドキャップ式などの各種の方式がある。 This ball screw device has a structure in which the balls circulate in the rolling path because the screw shaft or nut continuously converts rotary motion into linear motion. There are various types such as top type, end cap type, and so on.
ところで、工作機械、射出成形機あるいは半導体素子製造装置等の精密送り機構として使用されるボールねじ装置は、高温になると、ねじ軸やナットが熱変形するおそれがある。このような熱変形が生じると、ボールの負荷分布異常や作動性の悪化が生じ、送り機構としての位置決め精度等に影響を及ぼすため、冷却した状態で使用される。 By the way, when a ball screw device used as a precision feeding mechanism for a machine tool, an injection molding machine, a semiconductor device manufacturing device, or the like becomes hot, the screw shaft and nut may be thermally deformed. Such thermal deformation causes abnormal load distribution of the balls and deterioration of operability, which affects the positioning accuracy of the feed mechanism.
特許文献1には、ボールねじ装置を構成するナットに冷却液通孔を形成し、この冷却液通孔内に冷却液源からの冷却液を供給・循環させ、ナットを直接的に冷却することにより、ボールねじ装置の発熱による熱変形を低減させることが記載されている。
In
また、特許文献2には、ナットの螺旋溝に形成された研削逃げ溝に冷却管を配置してボールねじ装置を冷却することが記載されている。 Further, Patent Document 2 describes cooling a ball screw device by arranging a cooling pipe in a ground clearance groove formed in a helical groove of a nut.
ところで、特許文献1に記載のボールねじ装置では、ナットに冷却液を循環させるための冷却液通孔を軸方向に形成している。このため、特に、軸方向の寸法が大きいナットでは、細長い冷却液通孔を形成する必要があり、加工コストが嵩んでしまう。また、冷却液通孔と発熱源である転動路との間に距離があるため、高温になり易い環境や厳しい使用条件では冷却不足になるおそれがある。
By the way, in the ball screw device described in
また、特許文献2に記載のボールねじ装置では、研削逃げ溝に冷却管を配置するため、配置可能な冷却管の外径寸法が研削逃げ溝のサイズに限定されてしまう。このボールねじ装置における研削逃げ溝は、その直角断面最大幅寸法が、使用されるボールの直径に対して1/4以上であると、ボールとねじ溝の接触部が少なくなり、ねじ溝形状として成り立たない。このため、例えば、冷却管としては、最大でもボールの直径の1/4以下となる研削逃げ溝の幅寸法に制限され、効率的な冷却が難しい。しかも、近年では、切削仕上げによる研削逃げ部がないボールねじ装置が増えており、冷却管の収容スペースを確保できないことがある。 Further, in the ball screw device disclosed in Patent Document 2, since the cooling pipe is arranged in the ground clearance groove, the outside diameter dimension of the cooling pipe that can be arranged is limited to the size of the ground clearance groove. If the maximum width dimension of the ground relief groove in this ball screw device is 1/4 or more of the diameter of the ball used, the contact area between the ball and the thread groove is reduced, and the shape of the thread groove is It doesn't work. For this reason, for example, the cooling pipe is limited to a width dimension of the grinding relief groove which is 1/4 or less of the diameter of the ball at maximum, and efficient cooling is difficult. Moreover, in recent years, there has been an increase in the number of ball screw devices that do not have a ground relief portion due to cutting finish, and in some cases it is not possible to secure a space for accommodating the cooling pipe.
そこで本発明は、コストを抑えつつ、バランスよく効率的に冷却して高い精度を維持させることが可能なボールねじ装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a ball screw device capable of maintaining high accuracy by efficiently cooling in a well-balanced manner while suppressing costs.
本発明は下記構成からなる。
(1) 外周面に螺旋状のねじ溝を有するねじ軸と、
内周面に螺旋状のねじ溝を有し、前記ねじ軸に外嵌されるナットと、
前記ねじ軸及び前記ナットの前記ねじ溝によって形成される転動路に収容される複数のボールと、
を備えたボールねじ装置であって、
前記ねじ軸及び前記ナットには、それぞれ前記転動路の間のランド部に、互いに対向する螺旋溝が形成され、
前記ねじ軸または前記ナットの前記螺旋溝に冷却管が配置されている、
ボールねじ装置。
(2) 外周面に螺旋状のねじ溝を有するねじ軸と、
内周面に螺旋状のねじ溝を有し、前記ねじ軸に外嵌されるナットと、
前記ねじ軸及び前記ナットの前記ねじ溝によって形成される転動路に収容される複数のボールと、
を備えたボールねじ装置であって、
前記ねじ軸または前記ナットには、前記転動路の間のランド部に螺旋溝が形成され、
前記螺旋溝に冷却管が配置されている、
ボールねじ装置。
The present invention consists of the following configurations.
(1) a screw shaft having a helical thread groove on its outer peripheral surface;
a nut having a helical thread groove on its inner peripheral surface and fitted onto the screw shaft;
a plurality of balls accommodated in a rolling path formed by the screw shaft and the thread groove of the nut;
A ball screw device comprising
spiral grooves facing each other are formed in the land portions between the rolling paths of the screw shaft and the nut, respectively;
A cooling pipe is arranged in the spiral groove of the screw shaft or the nut,
ball screw device.
(2) a screw shaft having a helical thread groove on its outer peripheral surface;
a nut having a helical thread groove on its inner peripheral surface and fitted onto the screw shaft;
a plurality of balls accommodated in a rolling path formed by the screw shaft and the thread groove of the nut;
A ball screw device comprising
A spiral groove is formed in a land portion between the rolling paths of the screw shaft or the nut,
A cooling pipe is arranged in the spiral groove,
ball screw device.
本発明によれば、コストを抑えつつ、バランスよく効率的に冷却して高い精度を維持させることが可能なボールねじ装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the ball screw apparatus which can be cooled efficiently with sufficient balance and can maintain high precision can be provided, suppressing cost.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
(第1実施形態)
まず、第1実施形態に係るボールねじ装置を説明する。
図1は、第1実施形態に係るボールねじ装置100の軸方向に沿う断面図である。
図1に示すように、第1実施形態に係るボールねじ装置100は、ねじ軸10と、ナット20と、複数のボール30と、を備えて構成されている。ねじ軸10は、中心軸を中心とした断面円形状に形成され、その外周面に螺旋状の第1ねじ溝(ねじ溝)11が形成されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
First, the ball screw device according to the first embodiment will be described.
FIG. 1 is an axial cross-sectional view of a
As shown in FIG. 1 , a
ナット20は、略円筒状をなし、その内径はねじ軸10の外径よりも大きく形成されており、ねじ軸10に所定の隙間をもって外嵌している。ナット20の一端部には、案内対象と結合するためのフランジ25が設けられている。
The
ナット20の内周面には、ねじ軸10の第1ねじ溝11と等しいリードを有し、第1ねじ溝11と対向する第2ねじ溝(ねじ溝)21が形成されている。そして、ねじ軸10の第1ねじ溝11とナット20の第2ねじ溝21とによって断面略円形状の転動路32が形成されている。この転動路32内に複数のボール30が転動可能に充填配置されている。
A second thread groove (screw groove) 21 having a lead equal to that of the
ボールねじ装置100は、ねじ軸10またはナット20が回転運動を直線運動に変換し続けるために、ボール30が転動路32内を循環する構造となっている。これにより、ナット20に対するねじ軸10の相対的な回転に伴って、複数のボール30が無限循環することにより、ねじ軸10とナット20が軸方向に相対的に直線運動することが可能となる。なお、ボール30を循環させる循環方式としては、チューブ式、こま式あるいはエンドキャップ式のいずれの方式であってもよい。
The
図2は、第1実施形態に係るボールねじ装置100のねじ軸10とナット20との境界部分における軸方向に沿う断面図である。
図2に示すように、ねじ軸10は、転動路32を構成する第1ねじ溝11の間が第1ランド部(ランド部)12とされており、同様に、ナット20は、転動路32を構成する第2ねじ溝21の間が第2ランド部(ランド部)22とされている。
FIG. 2 is an axial cross-sectional view of the boundary portion between the
As shown in FIG. 2 , the
ねじ軸10には、転動路32の間の第1ランド部12に第1螺旋溝(螺旋溝)13が形成され、ナット20には、転動路32の間の第2ランド部22に第2螺旋溝(螺旋溝)23が形成されている。これらのねじ軸10及びナット20に形成された第1螺旋溝13及び第2螺旋溝23は、互いに対向する位置に形成されている。
A first spiral groove (helical groove) 13 is formed in the
第1螺旋溝13及び第2螺旋溝23は、第1ねじ溝11及び第2ねじ溝21からなる転動路32のピッチP1に対して、同一のピッチP1を有している。また、第1螺旋溝13及び第2螺旋溝23は、第1ランド部12及び第2ランド部22の中央位置に形成され、これにより、両側の転動路32との間の寸法が、同一寸法Aとされている。
The first
なお、第1螺旋溝13及び第2螺旋溝23の溝形状は、第1ねじ溝11及び第2ねじ溝21と同様の円弧状でもよいが、例えば、矩形状や台形状等の円弧状と異なる形状でもよい。本例では、第1螺旋溝13及び第2螺旋溝23は、第1ねじ溝11及び第2ねじ溝21よりも小さな円弧状の溝形状とされている。
The groove shape of the first
ナット20には、冷却管40が設けられている。この冷却管40には、例えば、冷却水等の冷媒が通される。この冷却管40は、ナット20の第2螺旋溝23に配置されており、この第2螺旋溝23に沿って螺旋状に形成されている。冷却管40としては、例えば、銅管、ステンレス管、ポリウレタンチューブあるいはナイロンチューブ等が使用される。この冷却管40は、第2螺旋溝23に嵌め合わされてナット20に固定されている。なお、この冷却管40は、接着材によって第2螺旋溝23に固定してもよい。
A cooling
このナット20に設けられた冷却管40は、第2螺旋溝23に固定された状態で、固定側と対向するねじ軸10に接触しない外径を有している。これにより、冷却管40は、ねじ軸10との間に隙間をあけて配置されている。
The cooling
図3は、第1実施形態に係るボールねじ装置100を構成するナット20の軸方向に沿う断面図である。
図3に示すように、ナット20には、その両端に、断面視L字状の挿通穴26が形成されている。挿通穴26は、径方向に延びる径穴部26aと、軸方向に延びる軸穴部26bとを有している。それぞれの挿通穴26は、径穴部26aが第2螺旋溝23に連通され、軸穴部26bがナット20の端面で開口している。ナット20の第2螺旋溝23に配設された冷却管40は、これらの挿通穴26を通して外部に引き出される。ナット20の端面から外部に引き出された冷却管40は、冷却水循環装置等の冷却源(図示略)に接続されており、冷却管40には、冷却源によって冷却水が循環される。
FIG. 3 is a cross-sectional view along the axial direction of the
As shown in FIG. 3, the
上記構成のボールねじ装置100では、冷却管40に冷却水が循環されることにより、軸方向にわたって全体的にバランスよく冷却される。これにより、ねじ軸10やナット20の熱変形によるボール30の負荷分布異常や作動性の悪化が抑えられる。
In the
以上、説明したように、第1実施形態に係るボールねじ装置100によれば、発熱源である転動路32の間を第2螺旋溝23に沿って冷却管40によって冷却し、高い冷却効率で転動路32における発熱を抑えることができ、ねじ軸10やナット20の熱変形によるボール30の負荷分布異常や作動性の悪化を抑え、送り機構として高い精度を維持させることができる。
As described above, according to the
また、冷却管40を配置させる第2螺旋溝23は、第2ねじ溝21の形成時に容易に加工できるので、ナットの軸方向に細長い冷却液通孔を形成する構造と比べ、コストを抑えることができる。しかも、研削逃げ溝に冷却管を配置させる構造と比べ、大径(約4倍)の冷却管40を螺旋状に配置し、冷却効率を大幅(約4倍以上)に改善させることができる。
In addition, since the
しかも、冷却管40は、第2螺旋溝23に固定された状態で、固定側と対向するねじ軸10に接触しない外径を有する。したがって、冷却管40の固定側と対向するねじ軸10への干渉を回避し、ねじ軸10とナット20とを円滑に相対的に回転させることができる。
Moreover, the cooling
次に、第2~第5実施形態に係るボールねじ装置について説明する。
なお、第1実施形態と同一構成部分は、同一符号を付して説明を省略する。
Next, ball screw devices according to second to fifth embodiments will be described.
In addition, the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
(第2実施形態)
図4は、第2実施形態に係るボールねじ装置200のねじ軸10とナット20との境界部分における軸方向に沿う断面図である。
(Second embodiment)
FIG. 4 is an axial cross-sectional view of the boundary portion between the
図4に示すように、第2実施形態に係るボールねじ装置200では、転動路32のピッチP1と同一のピッチP1で形成された第1螺旋溝13及び第2螺旋溝23が、第1ランド部12及び第2ランド部22の中央位置からボールねじ装置200の軸方向の一方に偏った位置に形成されている。これにより、第1螺旋溝13及び第2螺旋溝23は、断面視において、一方側に隣接する転動路32との間の寸法Bと、他方側に隣接する転動路32との間の寸法Cとが相異している。具体的には、一方側に隣接する転動路32との間の寸法Bよりも他方側に隣接する転動路32との間の寸法Cが大きくされている。そして、このように偏った位置に形成された第1螺旋溝13及び第2螺旋溝23の第2螺旋溝23に冷却管40が配置されている。
As shown in FIG. 4, in the
この第2実施形態に係るボールねじ装置200では、例えば、常に転動路32の片側のフランクに大きな荷重を受ける場合において、大きな荷重を受ける転動路32の片側のフランク寄りに第1螺旋溝13及び第2螺旋溝23を形成して冷却管40を配置することにより、転動路32で生じる発熱をより効率的に抑えることができる。
In the
(第3実施形態)
図5は、第3実施形態に係るボールねじ装置300の軸方向に沿う断面図である。図6は、第3実施形態に係るボールねじ装置300を構成するねじ軸10の一端側から視た正面図及び側面図である。図7は、第3実施形態に係るボールねじ装置300のねじ軸10の端部構造を示す一部を断面視した側面図である。
(Third embodiment)
FIG. 5 is an axial cross-sectional view of a
図5に示すように、第3実施形態に係るボールねじ装置300では、ねじ軸10に冷却管40が設けられている。この冷却管40は、第1螺旋溝13に嵌め合わされてねじ軸10に固定されている。なお、この冷却管40は、接着材によって第1螺旋溝13に固定してもよい。
As shown in FIG. 5 , in a
このねじ軸10に設けられた冷却管40は、第1螺旋溝13に固定された状態で、固定側と対向するナット20に接触しない外径を有している。これにより、冷却管40は、ナット20との間に隙間をあけて配置されている。
The cooling
図6に示すように、ねじ軸10には、その両端に、側面視L字状の挿通穴16が形成されている。挿通穴16は、径方向に延びる径穴部16aと、ねじ軸10の軸心に形成されて軸方向に延びる軸穴部16bとを有している。それぞれの挿通穴16は、径穴部16aが第1螺旋溝13に連通され、軸穴部16bがねじ軸10の端面で開口している。ねじ軸10の第1螺旋溝13に配設された冷却管40は、これらの挿通穴16を通して外部に引き出される。
As shown in FIG. 6, the
図7に示すように、ねじ軸10の端面から外部に引き出された冷却管40は、ジョイント部45を介して冷却水循環装置等の冷却源から延びるチューブ46に接続されており、冷却管40には、冷却源によって冷却水が循環される。ジョイント部45は、チューブ46の端部に接続された筒体47と、筒体47におけるチューブ46との接続側と反対側に設けられたシール部材48と、を有している。シール部材48は、その中心にシール孔49を有しており、このシール孔49に冷却管40が挿し込まれている。そして、冷却管40は、シール部材48のシール孔49に挿し込まれることにより、ジョイント部45に対してシールされた状態で回転可能に接続される。これにより、回転するねじ軸10の冷却管40に対する冷却水の供給及び回収が円滑に行われる。
As shown in FIG. 7, a cooling
この第3実施形態に係るボールねじ装置300の場合も、発熱源である転動路32の間を第1螺旋溝13に沿って冷却管40によって冷却し、高い冷却効率で転動路32における発熱を抑えることができ、ねじ軸10やナット20の熱変形によるボール30の負荷分布異常や作動性の悪化を抑え、送り機構として高い精度を維持させることができる。
In the case of the
また、冷却管40を配置させる第1螺旋溝13は、第1ねじ溝11の形成時に容易に加工できるので、ナットの軸方向に細長い冷却液通孔を形成する構造と比べ、コストを抑えることができる。しかも、研削逃げ溝に冷却管を配置させる構造と比べ、大径(約4倍)の冷却管40を螺旋状に配置し、冷却効率を大幅(約4倍以上)に改善させることができる。
In addition, since the
しかも、冷却管40は、第1螺旋溝13に固定された状態で、固定側と対向するねじ軸10に接触しない外径を有する。したがって、冷却管40の固定側と対向するナット20への干渉を回避し、ねじ軸10とナット20とを円滑に相対的に回転させることができる。
Moreover, the cooling
(第4実施形態)
図8は、第4実施形態に係るボールねじ装置400のねじ軸10とナット20との境界部分における軸方向に沿う断面図である。
図8に示すように、第4実施形態に係るボールねじ装置400では、ねじ軸10には、第1螺旋溝13がなく、第1ランド部12が平滑面とされ、ナット20の第2ランド部22だけに第2螺旋溝23が形成されている。そして、このナット20の第2螺旋溝23に冷却管40が嵌め合わされて固定されている。また、このナット20に設けられた冷却管40は、第2螺旋溝23に固定された状態で、固定側と対向するねじ軸10に接触しない外径を有している。これにより、冷却管40は、ねじ軸10の第1ランド部12との間に隙間をあけて配置されている。
(Fourth embodiment)
FIG. 8 is an axial cross-sectional view of the boundary portion between the
As shown in FIG. 8, in the
この第4実施形態に係るボールねじ装置400によれば、ナット20だけに第2螺旋溝23を形成するため、ねじ軸10への第1螺旋溝13の加工を不要にでき、製造コストが抑えられる。
According to the
なお、図9に示すように、第2螺旋溝23に配置する冷却管40としては、第2螺旋溝23が形成されたナット20の第2ランド部22における内周面から突出しない外径であるのが好ましい。
As shown in FIG. 9, the cooling
また、上記の第4実施形態では、ナット20の第2ランド部22だけに第2螺旋溝23を形成し、この第2螺旋溝23に冷却管40を配置させたが、ねじ軸10の第1ランド部12だけに第1螺旋溝13を形成し、この第1螺旋溝13に冷却管40を配置させてもよい。この場合、ねじ軸10に固定する冷却管40を、第1螺旋溝13に固定された状態で、固定側と対向するナット20に接触しない外径とし、冷却管40とナット20の第2ランド部22との間に隙間を設ける。
Further, in the above-described fourth embodiment, the
また、ねじ軸10側に冷却管40を設ける場合も、第1螺旋溝13に配置する冷却管40としては、第1螺旋溝13が形成されたねじ軸10の第1ランド部12における外周面から突出しない外径であるのが好ましい(図9参照)。
Also, when the cooling
(第5実施形態)
図10は、第5実施形態に係るボールねじ装置500のねじ軸10とナット20との境界部分における軸方向に沿う断面図である。
(Fifth embodiment)
FIG. 10 is an axial cross-sectional view of the boundary portion between the
図10に示すように、第5実施形態に係るボールねじ装置500の場合も、ナット20の第2ランド部22だけに第2螺旋溝23を形成し、この第2螺旋溝23に冷却管40を配置させている。そして、ナット20に固定する冷却管40を、第2螺旋溝23に固定された状態で、固定側と対向するねじ軸10に接触しない外径とし、冷却管40とねじ軸10の第1ランド部12との間に隙間を設けている。
As shown in FIG. 10, in the case of the
このボールねじ装置500では、ナット20の第2螺旋溝23は、転動路32のピッチP1に対して異なるピッチP2を有している。具体的には、第2螺旋溝23は、転動路32のピッチP1よりも大きなピッチP2を有している。これにより、第2螺旋溝23は、軸方向の一方側に隣接する転動路32との間の寸法D,E,Fが次第に小さくされている。つまり、冷却管40が配置されるナット20の第2螺旋溝23は、軸方向の一方へ向かって、転動路32へ徐々に近づく構造とされている。
In this
この第5実施形態に係るボールねじ装置500によれば、軸方向に作用する負荷のバランスが軸方向の一方に向かって次第に大きくなるような状況で使用される際に、より効果的に冷却できる。
According to the
なお、第5実施形態に係るボールねじ装置500の場合も、図9に示すように、第2螺旋溝23に配置する冷却管40としては、第2螺旋溝23が形成されたナット20の第2ランド部22における内周面から突出しない外径であるのが好ましい。
Also in the case of the
また、第5実施形態においても、ナット20の第2ランド部22だけに第2螺旋溝23を形成し、この第2螺旋溝23に冷却管40を配置させたが、ねじ軸10の第1ランド部12だけに第1螺旋溝13を形成し、この第1螺旋溝13に冷却管40を配置させてもよい。この場合、ねじ軸10に固定する冷却管40を、第1螺旋溝13に固定された状態で、固定側と対向するナット20に接触しない外径とし、冷却管40とナット20の第2ランド部22との間に隙間を設ける。
Also in the fifth embodiment, the
また、ねじ軸10側に冷却管40を設ける場合も、第1螺旋溝13に配置する冷却管40としては、第1螺旋溝13が形成されたねじ軸10の第1ランド部12における外周面から突出しない外径であるのが好ましい(図9参照)。
Also, when the cooling
なお、上記第1~第3実施形態に係るボールねじ装置100,200,300においても、転動路32のピッチP1に対して異なるピッチP2となるように第1螺旋溝13及び第2螺旋溝23を形成してもよい。この場合も、軸方向に作用する負荷のバランスが軸方向の一方に向かって次第に大きくなるような状況で使用される際に、より効果的に冷却できる。
Also in the
このように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。 As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and those skilled in the art can make modifications and applications by combining each configuration of the embodiments with each other, based on the description of the specification and well-known techniques. It is also contemplated by the present invention that it falls within the scope of protection sought.
以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
(1) 外周面に螺旋状のねじ溝を有するねじ軸と、
内周面に螺旋状のねじ溝を有し、前記ねじ軸に外嵌されるナットと、
前記ねじ軸及び前記ナットの前記ねじ溝によって形成される転動路に収容される複数のボールと、
を備えたボールねじ装置であって、
前記ねじ軸及び前記ナットには、それぞれ前記転動路の間のランド部に、互いに対向する螺旋溝が形成され、
前記ねじ軸または前記ナットの前記螺旋溝に冷却管が配置されている、ボールねじ装置。
このボールねじ装置によれば、ねじ軸及びナットのランド部に螺旋溝を形成し、ねじ軸またはナットの螺旋溝に冷却管を配置させている。これにより、発熱源である転動路の間を螺旋溝に沿って冷却管によって冷却し、高い冷却効率で転動路における発熱を抑えることができ、ねじ軸やナットの熱変形によるボールの負荷分布異常や作動性の悪化を抑え、送り機構として高い精度を維持させることができる。
また、冷却管を配置させる螺旋溝は、ねじ溝の形成時に容易に加工できるので、ナットの軸方向に細長い冷却液通孔を形成する構造と比べ、コストを抑えることができる。しかも、研削逃げ溝に冷却管を配置させる構造と比べ、大径(約4倍)の冷却管を螺旋状に配置し、冷却効率を大幅(約4倍以上)に改善させることができる。
As described above, this specification discloses the following matters.
(1) a screw shaft having a helical thread groove on its outer peripheral surface;
a nut having a helical thread groove on its inner peripheral surface and fitted onto the screw shaft;
a plurality of balls accommodated in a rolling path formed by the screw shaft and the thread groove of the nut;
A ball screw device comprising
spiral grooves facing each other are formed in the land portions between the rolling paths of the screw shaft and the nut, respectively;
A ball screw device, wherein a cooling pipe is arranged in the spiral groove of the screw shaft or the nut.
According to this ball screw device, a spiral groove is formed in the land portion of the screw shaft and the nut, and the cooling pipe is arranged in the spiral groove of the screw shaft or the nut. As a result, the space between the rolling paths, which is the heat source, is cooled by the cooling pipes along the spiral grooves, and heat generation in the rolling paths can be suppressed with high cooling efficiency. Abnormal distribution and deterioration of operability can be suppressed, and high accuracy can be maintained as a feed mechanism.
In addition, since the spiral grooves for arranging the cooling pipes can be easily processed when forming the screw grooves, the cost can be reduced compared to a structure in which an elongated cooling liquid passage hole is formed in the axial direction of the nut. Moreover, compared to the structure in which the cooling pipe is arranged in the ground relief groove, the cooling efficiency can be greatly improved (approximately four times or more) by arranging the cooling pipe with a large diameter (approximately four times) in a spiral shape.
(2) 前記冷却管は、前記螺旋溝に固定された状態で、固定側と対向する前記ねじ軸または前記ナットに接触しない外径を有する、(1)に記載のボールねじ装置。
このボールねじ装置によれば、冷却管の固定側と対向するねじ軸またはナットへの干渉を回避し、ねじ軸とナットとを円滑に相対的に回転させることができる。
(2) The ball screw device according to (1), wherein the cooling pipe has an outer diameter that does not contact the screw shaft facing the fixed side or the nut when fixed to the spiral groove.
According to this ball screw device, interference with the screw shaft or the nut facing the fixed side of the cooling pipe can be avoided, and the screw shaft and the nut can be relatively rotated smoothly.
(3) 前記螺旋溝は、片側に隣接する前記転動路に偏った位置に形成されている、(1)または(2)に記載のボールねじ装置。
このボールねじ装置によれば、例えば、常に転動路の片側のフランクに大きな荷重を受ける場合において、大きな荷重を受ける転動路の片側のフランク寄りに螺旋溝を形成して冷却管を配置することにより、転動路で生じる発熱をより効率的に抑えることができる。
(3) The ball screw device according to (1) or (2), wherein the helical groove is formed at a position offset from the rolling path adjacent to one side.
According to this ball screw device, for example, when a large load is always applied to the flank of one side of the rolling path, the spiral groove is formed near the flank of the rolling path that receives the large load, and the cooling pipe is arranged. Thereby, the heat generated in the rolling path can be suppressed more efficiently.
(4) 前記螺旋溝は、前記転動路のピッチに対して異なるピッチを有する、(1)~(3)のいずれか一つに記載のボールねじ装置。
このボールねじ装置によれば、軸方向に作用する負荷のバランスが軸方向の一方に向かって次第に大きくなるような状況で使用される際に、より効果的に冷却できる。
(4) The ball screw device according to any one of (1) to (3), wherein the spiral groove has a pitch different from that of the rolling path.
According to this ball screw device, cooling can be performed more effectively when used in a situation where the balance of the load acting in the axial direction gradually increases in one direction in the axial direction.
(5) 外周面に螺旋状のねじ溝を有するねじ軸と、
内周面に螺旋状のねじ溝を有し、前記ねじ軸に外嵌されるナットと、
前記ねじ軸及び前記ナットの前記ねじ溝によって形成される転動路に収容される複数のボールと、
を備えたボールねじ装置であって、
前記ねじ軸または前記ナットには、前記転動路の間のランド部に螺旋溝が形成され、
前記螺旋溝に冷却管が配置されている、ボールねじ装置。
このボールねじ装置によれば、ねじ軸またはナットのランド部に螺旋溝を形成し、この螺旋溝に冷却管を配置させている。これにより、発熱源である転動路の間を螺旋溝に沿って冷却管によって冷却し、高い冷却効率で転動路における発熱を抑えることができ、ねじ軸やナットの熱変形によるボールの負荷分布異常や作動性の悪化を抑え、送り機構として高い精度を維持させることができる。
また、冷却管を配置させる螺旋溝は、ねじ溝の形成時に容易に加工できるので、ナットの軸方向に細長い冷却液通孔を形成する構造と比べ、コストを抑えることができる。しかも、研削逃げ溝に冷却管を配置させる構造と比べ、大径(約4倍)の冷却管を螺旋状に配置し、冷却効率を大幅(約4倍以上)に改善させることができる。
(5) a screw shaft having a helical thread groove on its outer peripheral surface;
a nut having a helical thread groove on its inner peripheral surface and fitted onto the screw shaft;
a plurality of balls accommodated in a rolling path formed by the screw shaft and the thread groove of the nut;
A ball screw device comprising
A spiral groove is formed in a land portion between the rolling paths of the screw shaft or the nut,
A ball screw device, wherein a cooling pipe is arranged in the spiral groove.
According to this ball screw device, a spiral groove is formed in the screw shaft or the land portion of the nut, and the cooling pipe is arranged in this spiral groove. As a result, the space between the rolling paths, which is the heat source, is cooled by the cooling pipes along the spiral grooves, and heat generation in the rolling paths can be suppressed with high cooling efficiency. Abnormal distribution and deterioration of operability can be suppressed, and high accuracy can be maintained as a feed mechanism.
In addition, since the spiral grooves for arranging the cooling pipes can be easily processed when forming the screw grooves, the cost can be reduced compared to a structure in which an elongated cooling liquid passage hole is formed in the axial direction of the nut. Moreover, compared to the structure in which the cooling pipe is arranged in the ground relief groove, the cooling efficiency can be greatly improved (approximately four times or more) by arranging the cooling pipe with a large diameter (approximately four times) in a spiral shape.
(6) 前記冷却管は、前記螺旋溝に固定された状態で、固定側と対向する前記ねじ軸または前記ナットに接触しない外径を有する、(5)に記載のボールねじ装置。
このボールねじ装置によれば、冷却管の固定側と対向するねじ軸またはナットへの干渉を回避し、ねじ軸とナットとを円滑に相対的に回転させることができる。
(6) The ball screw device according to (5), wherein the cooling pipe has an outer diameter that does not contact the screw shaft facing the fixed side or the nut when fixed to the spiral groove.
According to this ball screw device, interference with the screw shaft or the nut facing the fixed side of the cooling pipe can be avoided, and the screw shaft and the nut can be relatively rotated smoothly.
(7) 前記螺旋溝は、片側に隣接する前記転動路に偏った位置に形成されている、(5)または(6)に記載のボールねじ装置。
このボールねじ装置によれば、例えば、常に転動路の片側のフランクに大きな荷重を受ける場合において、大きな荷重を受ける転動路の片側のフランク寄りに螺旋溝を形成して冷却管を配置することにより、転動路で生じる発熱をより効率的に抑えることができる。
(7) The ball screw device according to (5) or (6), wherein the helical groove is formed at a position offset from the rolling path adjacent to one side.
According to this ball screw device, for example, when a large load is always applied to the flank of one side of the rolling path, the spiral groove is formed near the flank of the rolling path that receives the large load, and the cooling pipe is arranged. Thereby, the heat generated in the rolling path can be suppressed more efficiently.
(8) 前記螺旋溝は、前記転動路のピッチに対して異なるピッチを有する、(5)~(7)のいずれか一つに記載のボールねじ装置。
このボールねじ装置によれば、軸方向に作用する負荷のバランスが軸方向の一方に向かって次第に大きくなるような状況で使用される際に、より効果的に冷却できる。
(8) The ball screw device according to any one of (5) to (7), wherein the spiral groove has a pitch different from that of the rolling path.
According to this ball screw device, cooling can be performed more effectively when used in a situation where the balance of the load acting in the axial direction gradually increases in one direction in the axial direction.
10 ねじ軸
11 第1ねじ溝(ねじ溝)
12 第1ランド部(ランド部)
13 第1螺旋溝(螺旋溝)
20 ナット
21 第2ねじ溝(ねじ溝)
22 第2ランド部(ランド部)
23 第2螺旋溝(螺旋溝)
30 ボール
32 転動路
40 冷却管
100,200,300,400,500 ボールねじ装置
P1,P2 ピッチ
10
12 1st Land (Land)
13 first spiral groove (helical groove)
20
22 second land (land)
23 Second spiral groove (spiral groove)
30
Claims (8)
内周面に螺旋状のねじ溝を有し、前記ねじ軸に外嵌されるナットと、
前記ねじ軸及び前記ナットの前記ねじ溝によって形成される転動路に収容される複数のボールと、
を備えたボールねじ装置であって、
前記ねじ軸及び前記ナットには、それぞれ前記転動路の間のランド部に、互いに対向する螺旋溝が形成され、
前記ねじ軸または前記ナットの前記螺旋溝に冷却管が配置されている、
ボールねじ装置。 a screw shaft having a helical thread groove on its outer peripheral surface;
a nut having a helical thread groove on its inner peripheral surface and fitted onto the screw shaft;
a plurality of balls accommodated in a rolling path formed by the screw shaft and the thread groove of the nut;
A ball screw device comprising
spiral grooves facing each other are formed in the land portions between the rolling paths of the screw shaft and the nut, respectively;
A cooling pipe is arranged in the spiral groove of the screw shaft or the nut,
ball screw device.
請求項1に記載のボールねじ装置。 The cooling pipe has an outer diameter that does not come into contact with the screw shaft facing the fixed side or the nut when fixed to the spiral groove,
The ball screw device according to claim 1.
請求項1または請求項2に記載のボールねじ装置。 The spiral groove is formed at a position biased to the rolling path adjacent to one side,
The ball screw device according to claim 1 or 2.
請求項1~3のいずれか一項に記載のボールねじ装置。 the spiral groove has a different pitch with respect to the pitch of the rolling path,
A ball screw device according to any one of claims 1 to 3.
内周面に螺旋状のねじ溝を有し、前記ねじ軸に外嵌されるナットと、
前記ねじ軸及び前記ナットの前記ねじ溝によって形成される転動路に収容される複数のボールと、
を備えたボールねじ装置であって、
前記ねじ軸または前記ナットには、前記転動路の間のランド部に螺旋溝が形成され、
前記螺旋溝に冷却管が配置されている、
ボールねじ装置。 a screw shaft having a helical thread groove on its outer peripheral surface;
a nut having a helical thread groove on its inner peripheral surface and fitted onto the screw shaft;
a plurality of balls accommodated in a rolling path formed by the screw shaft and the thread groove of the nut;
A ball screw device comprising
A spiral groove is formed in a land portion between the rolling paths of the screw shaft or the nut,
A cooling pipe is arranged in the spiral groove,
ball screw device.
請求項5に記載のボールねじ装置。 The cooling pipe has an outer diameter that does not come into contact with the screw shaft facing the fixed side or the nut when fixed to the spiral groove,
The ball screw device according to claim 5.
請求項5または請求項6に記載のボールねじ装置。 The spiral groove is formed at a position biased to the rolling path adjacent to one side,
The ball screw device according to claim 5 or 6.
請求項5~7のいずれか一項に記載のボールねじ装置。 the spiral groove has a different pitch with respect to the pitch of the rolling path,
The ball screw device according to any one of claims 5-7.
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2022
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