JP3208138U - Ball screw - Google Patents

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Abstract

【課題】ボールねじの負荷分布を均一化し、特定位置のボールに発生する応力集中を低減できるボールねじを提供する。【解決手段】外周面に第1のねじ溝2aを有するねじ軸2と、第1のねじ溝2aに対向する第2のねじ溝を内周面に形成したナット3と、第1のねじ溝と第2のねじ溝とにより形成された螺旋状通路内に収容された複数のボールと、それぞれ、ナット3に取り付けられ、螺旋状通路の2箇所をつなぐ循環路を形成する3つ以上のボール循環部材5,6,7とを備えたボールねじにおいて、少なくとも1つのボール循環部材6が、他のボール循環部材5,7とは異なる周方向の位置に配置されている。【選択図】図1The present invention provides a ball screw capable of making the load distribution of the ball screw uniform and reducing stress concentration generated in a ball at a specific position. A screw shaft 2 having a first screw groove 2a on an outer peripheral surface, a nut 3 having a second screw groove facing the first screw groove 2a formed on an inner peripheral surface, and a first screw groove. And a plurality of balls accommodated in a spiral passage formed by the second thread groove, and three or more balls, each attached to the nut 3 and forming a circulation path connecting two portions of the spiral passage In the ball screw including the circulation members 5, 6, and 7, at least one ball circulation member 6 is arranged at a circumferential position different from the other ball circulation members 5 and 7. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、回転運動を直線運動に変換するボールねじに関するものである。特に、高負荷用途に使用されるボールねじを長寿命化する技術に関する。  The present invention relates to a ball screw that converts rotational motion into linear motion. In particular, the present invention relates to a technique for extending the life of a ball screw used for high load applications.

従来のボールねじの、ねじ軸やナットのねじ溝の形状は、ねじ溝とボールとの初期接触角が45°程度、最大接触角が65°程度になるように形成されていた。これは加工性、作動性、負荷容量などのバランスを考慮したものである。  The shape of the screw shaft and nut thread groove of the conventional ball screw is formed so that the initial contact angle between the thread groove and the ball is about 45 ° and the maximum contact angle is about 65 °. This takes into account the balance of processability, operability, load capacity, and the like.

複数回路を有するボールねじは、複数の循環チューブの取付け位置を同じ円周方向位置で軸方向に配列させる設計、即ち、複数の循環チューブの全てをナットの外周で軸方向に一列に配列した設計が通常であった。これは加工工程を少なくするためである。例えば、図7に示すように、回路を3回路有するチューブ循環方式の場合、各回路の循環チューブ50a、50b、50cの取付け位置を同じ円周方向位置としている。  The ball screw with multiple circuits is designed to arrange the mounting positions of multiple circulation tubes in the axial direction at the same circumferential position, that is, the design where all of the multiple circulation tubes are arranged in a line in the axial direction on the outer periphery of the nut Was normal. This is to reduce the number of processing steps. For example, as shown in FIG. 7, in the case of a tube circulation system having three circuits, the attachment positions of the circulation tubes 50a, 50b, and 50c in each circuit are the same circumferential position.

ボールねじを各種機械装置に適用する場合、ボールねじの選定は、当該ボールねじの使用条件に十分耐え得る様に安全率を大きめに設定した上で行われていた。このとき、安全率を大きくするには、ボールねじの軸径、即ち、ねじ軸52の径寸法を大きくするのが効果的である。しかしながら、ボールねじの軸径を大きくできない場合は、ボールが循環する回路の数を増やし、ボールの数を増やすことで対処することが行われていた。或いは、ねじ溝のリードを大きくし、直径の大きなボールを使用することで対処していた。  When a ball screw is applied to various mechanical devices, the selection of the ball screw is performed after setting a large safety factor so as to sufficiently withstand the use conditions of the ball screw. At this time, in order to increase the safety factor, it is effective to increase the diameter of the ball screw, that is, the diameter of the screw shaft 52. However, when the ball screw shaft diameter cannot be increased, the number of circuits through which the ball circulates is increased and the number of balls is increased. Alternatively, the problem has been solved by increasing the lead of the thread groove and using a ball having a large diameter.

なお、上記従来の選定においては、ボールねじの軸径を大きくする場合も含めて、次のように対処するのが通常であった。ボールねじ選定時の荷重条件は、ねじ軸52とナット51との間を転動している各ボールには全て均等に荷重が掛かると仮定する。この場合の各ボールにかかる荷重は、ボールねじ全体に掛かる荷重をナット51内の有効ボール数で除算したものである。ここで、有効ボールとは、ねじ軸52とナット51との間を実際に転動しているボールのことである。すなわち、循環チューブなどの循環路内のボールは有効ボールに含まない。この仮定された荷重を基にねじ溝とボールの接触面圧を算出する。この接触面圧の値と、実験等により得られたボールねじの機能、寿命等のデータベースとを比較することにより、適切なボールねじを選定する。  In the above conventional selection, the following measures are usually taken, including the case of increasing the shaft diameter of the ball screw. As for the load condition at the time of selecting the ball screw, it is assumed that all the balls rolling between the screw shaft 52 and the nut 51 are equally loaded. The load applied to each ball in this case is obtained by dividing the load applied to the entire ball screw by the number of effective balls in the nut 51. Here, the effective ball is a ball that is actually rolling between the screw shaft 52 and the nut 51. That is, the balls in the circulation path such as the circulation tube are not included in the effective balls. The contact surface pressure between the thread groove and the ball is calculated based on the assumed load. An appropriate ball screw is selected by comparing the value of the contact surface pressure with a database of the function and life of the ball screw obtained through experiments or the like.

実開昭61−131553Akira 61-131553 実開昭53−138085Shokai 53-138085 特開昭54−113762JP 54-113762 A 実開平04−110255Japanese Utility Model Hei 04-110255

実際には、有効ボールの全てに対し均等に荷重が掛かるのではない。負荷を受けたときのねじ軸52及びナット51の弾性変形により、ナット51内における軸方向の負荷分布はばらつきが生じる。当該ボールねじのナット51に軸方向のアキシアル荷重Faが、また、ねじ軸52にアキシアル荷重Fa’が図8に示すような方向に負荷された場合、ナット51及びねじ軸52の各ねじ溝51a、52a位置における軸方向に沿った弾性変位量の分布は、それぞれ同図に矢符号で表されるようになる。このねじ軸52の弾性変位量とナット51の弾性変位量とに応じて、ナット51の両端部近傍に位置するボールと、そのボールに接触する各ねじ溝51a、52aとの接触点に応力集中が起きることが分かる。例えば、加工テーブルで重切削用の加工テーブルをボールねじで支持するときにはこの傾向が顕著である。  Actually, the load is not equally applied to all of the effective balls. Due to the elastic deformation of the screw shaft 52 and the nut 51 when subjected to a load, the axial load distribution in the nut 51 varies. When the axial load Fa in the axial direction is applied to the nut 51 of the ball screw and the axial load Fa ′ is applied to the screw shaft 52 in the direction as shown in FIG. , 52a, the distribution of elastic displacement along the axial direction is represented by an arrow in the figure. Depending on the amount of elastic displacement of the screw shaft 52 and the amount of elastic displacement of the nut 51, stress is concentrated at the contact points between the balls located near both ends of the nut 51 and the screw grooves 51a and 52a that contact the balls. Can be seen. For example, this tendency is remarkable when a processing table for heavy cutting is supported by a ball screw on the processing table.

ねじ軸52とナット51の相対回転に伴い、各ボールは、順次、ねじ溝51a、52aから循環チューブ50に掬い上げられて循環チューブ50内を通って循環する。そのためナット51と対向するねじ軸52の軌道上にはボールがない部分が存在する。このため、円周方向にも負荷分布のばらつきが発生し、有効ボールの一部に高負荷が掛かることになる。図9に表されるように、ナット51内の各回路のボール1は、ねじ溝から循環チューブ50内を通過することにより循環する。図10は、この状態を軸方向からみたところを模式的に示したものである。βは、ねじ軸52の中心軸線と循環チューブ50の両端部とをそれぞれ結んだ2直線によりなす角度である。図9を合わせて参照することにより、円周方向でのβ角度の範囲部分のボール数が相対的に少なくなっていることが分かる。ボール数が相対的に少ないことにより、β角度の範囲内のボールに加わる負荷は相対的に大きくなる。  As the screw shaft 52 and the nut 51 rotate relative to each other, the balls are sequentially lifted up from the thread grooves 51 a and 52 a to the circulation tube 50 and circulate through the circulation tube 50. Therefore, there is a portion where there is no ball on the track of the screw shaft 52 facing the nut 51. For this reason, the load distribution varies in the circumferential direction, and a high load is applied to a part of the effective balls. As shown in FIG. 9, the ball 1 of each circuit in the nut 51 circulates by passing through the circulation tube 50 from the thread groove. FIG. 10 schematically shows this state as viewed from the axial direction. β is an angle formed by two straight lines connecting the central axis of the screw shaft 52 and both ends of the circulation tube 50. By referring also to FIG. 9, it can be seen that the number of balls in the range of the β angle in the circumferential direction is relatively small. Since the number of balls is relatively small, the load applied to the balls within the range of the β angle is relatively large.

従来のボールねじにおいては、以上のように、ナット51の両端部のボールとねじ溝との接触部位への応力集中及び特定範囲内のボールへの負荷増大という懸念がある。このことから、従来のボールねじにおいては、設計時の安全率を大きく設定しないと、ねじ軸52又はナット51の各ねじ溝51a、52a表面の早期剥離、または、異常摩耗を引き起こすという問題があった。  In the conventional ball screw, as described above, there is a concern that the stress concentration at the contact portion between the ball and the screw groove at both ends of the nut 51 and the load on the ball within a specific range increase. Therefore, the conventional ball screw has a problem that unless the safety factor at the time of design is set large, the surface of each screw groove 51a, 52a of the screw shaft 52 or the nut 51 is prematurely peeled off or abnormal wear occurs. It was.

また、特に高負荷用途では、安全率を大きく設定するとボールねじが大型化し、目的の仕様に合わなくなったり、コスト高になったりしてしまうという問題があった。  In particular, in high load applications, if the safety factor is set to be large, the ball screw becomes large, resulting in a problem that the target specification is not met or the cost is increased.

本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、ボールねじの負荷分布を均一化し、特定位置のボールに発生する応力集中を低減できるボールねじを提供することを目的とする。  The present invention has been made paying attention to the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a ball screw that can make the load distribution of the ball screw uniform and reduce the stress concentration generated in the ball at a specific position. To do.

上記課題を解決するために、本願のボールねじは、
第1のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、
前記第1のねじ溝に対向する第2のねじ溝を内周面に有するナットと、
前記第1のねじ溝と前記第2のねじ溝とにより形成された螺旋状通路内に収容された複数のボールと、
それぞれ、前記ナットに取り付けられ、前記螺旋状通路の2箇所をつなぐ循環路を形成する3つ以上のボール循環部材とを備えたボールねじにおいて、
少なくとも1つの前記ボール循環部材が、その他の前記ボール循環部材とは異なる周方向の位置に配置されているものとする。
In order to solve the above problems, the ball screw of the present application is
A screw shaft having a first thread groove on the outer peripheral surface;
A nut having a second thread groove on the inner peripheral surface facing the first thread groove;
A plurality of balls housed in a spiral passage formed by the first thread groove and the second thread groove;
In each of the ball screws provided with three or more ball circulation members attached to the nut and forming a circulation path connecting two portions of the spiral passage,
It is assumed that at least one of the ball circulation members is disposed at a circumferential position different from the other ball circulation members.

好ましくは、少なくとも2つの前記ボール循環部材が円周方向の同位置に配置され、
前記少なくとも1つの前記ボール循環部材が、軸方向において、前記少なくとも2つの前記ボール循環部材の間に配置されているものとする。
Preferably, at least two of the ball circulation members are arranged at the same position in the circumferential direction,
It is assumed that the at least one ball circulation member is disposed between the at least two ball circulation members in the axial direction.

また、好ましくは、前記少なくとも1つの前記ボール循環部材と前記2つの前記ボール循環部材とは円周方向に180°異なる位置に配置されているものとする。  Preferably, the at least one ball circulation member and the two ball circulation members are arranged at positions different from each other by 180 ° in the circumferential direction.

また、好ましくは、前記少なくとも1つの前記ボール循環部材と共に前記ボールが循環する回路を構成する前記第2のねじ溝の部分が、前記少なくとも2つの前記ボール循環部材と共にそれぞれ前記ボールが循環する回路を構成する前記第2のねじ溝の2つの部分から等距離の位置から軸方向にずれて予圧を生じさせているものとする。  Preferably, a portion of the second screw groove that constitutes a circuit in which the ball circulates together with the at least one ball circulation member includes a circuit in which the ball circulates together with the at least two ball circulation members. It is assumed that the preload is generated by shifting in the axial direction from a position equidistant from the two portions of the second thread groove to be configured.

また、好ましくは、前記ねじ軸のいずれか一方の端部で前記ねじ軸を回転可能に支持する支持部材を有し、
前記ナットは、前記支持部材とは反対側の端部に、径方向外方に延びるフランジを有するものとする。
Preferably, it has a support member that rotatably supports the screw shaft at one end portion of the screw shaft,
The nut has a flange extending radially outward at an end opposite to the support member.

また、好ましくは、前記ボール循環部材は、
その両端に配置され、径方向外側で前記螺旋状通路内の前記ボールを掬い上げる外側掬い上げ部と、径方向内側で前記螺旋状通路内の前記ボールを掬い上げる内側掬い上げ部と、を備えた一対の掬い上げ通路と、
前記一対の掬い上げ通路をつなぐボール送り通路と、を有し、
前記外側掬い上げ部と前記内側掬い上げ部は、その間に、先端側から前記ボール送り通路側に凹んだ凹部を構成し、
前記ボール循環部材は、最も前記ボール送り通路側に位置する前記凹部の部分から、前記ボールの経路に沿った分割面により分かれる2つの構成部材からなるものとする。
Preferably, the ball circulation member is
An outer scooping portion that scoops up the ball in the spiral passage on the radially outer side, and an inner scooping portion that scoops up the ball in the spiral passage on the radially inner side. A pair of scooping passages,
A ball feed path connecting the pair of scooping paths,
The outer scooping part and the inner scooping part constitute a recess recessed from the tip side to the ball feed passage side between them,
The ball circulation member is composed of two components separated from a portion of the recess located closest to the ball feed passage by a dividing surface along the path of the ball.

また、好ましくは、軸方向に見たときに、前記分割面は、前記凹部の近傍において、前記ボール循環部材を通過する前記ボールの中心の軌跡よりも前記内側掬い上げ部側に配置されているものとする。  Preferably, when viewed in the axial direction, the dividing surface is disposed closer to the inner scooping portion than the locus of the center of the ball passing through the ball circulation member in the vicinity of the recess. Shall.

また、好ましくは、前記第1のねじ溝が、前記ボールの進行方向に対して垂直な断面において、両端に滑らかに連続して、前記ボールの半径の2分の1以上、2倍以下の曲率半径を有する円弧部を備えるものとする。  Preferably, the first thread groove has a curvature which is smoothly continuous at both ends in a cross section perpendicular to the traveling direction of the ball, and has a curvature not less than 1/2 and not more than twice the radius of the ball. An arc part having a radius is provided.

また、好ましくは、前記ねじ軸の中心軸線から前記第1のねじ溝内の前記ボールの中心までの距離から前記ねじ軸の最大半径を引いた値が、前記ボールの直径の10%以下であるものとする。  Preferably, a value obtained by subtracting the maximum radius of the screw shaft from the distance from the central axis of the screw shaft to the center of the ball in the first screw groove is 10% or less of the diameter of the ball. Shall.

また、好ましくは、前記ナットの端部に取り付けられ、前記ねじ軸に接触する接触部を備えたシールを有し、
前記接触部は、少なくとも前記ねじ軸側に、断面が円弧状の曲面を有しているものとする。
Preferably, the seal has a contact portion attached to an end portion of the nut and contacting the screw shaft,
The contact portion has a curved surface with an arc-shaped cross section at least on the screw shaft side.

以上説明してきたように、本発明のボールねじを採用すると、簡単な手段によって、ねじ軸とナットとの間を転動している複数のボールに対する負荷分布が平均化する。つまり、一部のボールに発生する応力集中が低減される。従って、ボールねじの外径を大きくすることなく、従来よりも負荷容量が大きくなるという効果がある。  As described above, when the ball screw of the present invention is employed, the load distribution for a plurality of balls rolling between the screw shaft and the nut is averaged by simple means. That is, the stress concentration generated in some balls is reduced. Therefore, there is an effect that the load capacity becomes larger than before without increasing the outer diameter of the ball screw.

また、ボールねじのサイズを大きくすることなく負荷容量が増大するため、高負荷用途(例えば、射出成形機、モールディング、パワーシリンダ)への適用が、更に容易になる。  Further, since the load capacity increases without increasing the size of the ball screw, the application to a high load application (for example, an injection molding machine, a molding, a power cylinder) is further facilitated.

図1は本発明の実施形態に係るボールねじを示す側面図である。FIG. 1 is a side view showing a ball screw according to an embodiment of the present invention. 図2は本発明の実施形態に係るボールねじの構成を説明するための概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of the ball screw according to the embodiment of the present invention. 図3は本発明の実施形態に係るねじ溝の形状を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing the shape of the thread groove according to the embodiment of the present invention. 図4は接触角と接触楕円との関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the contact angle and the contact ellipse. 図5は本発明の回路の軸方向の特徴的な配置による効果を、円周方向の負荷分布のばらつきを無視した軸方向の荷重の分布の比較で表した図である。FIG. 5 is a diagram showing the effect of the characteristic arrangement in the axial direction of the circuit of the present invention by comparing the distribution of the axial load ignoring the variation in the circumferential load distribution. 図6は本実施形態の回路反転の効果を、軸方向のばらつき及び円周方向の負荷分布のばらつきを考慮した軸方向の荷重の分布の比較で表した図である。FIG. 6 is a diagram showing the effect of the circuit inversion of this embodiment by comparing the axial load distribution in consideration of the axial variation and the circumferential load distribution variation. 図7は従来のボールねじを示す図である。FIG. 7 is a view showing a conventional ball screw. 図8は軸方向の負荷のばらつきの原因となる弾性変位量を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the amount of elastic displacement that causes variations in axial load. 図9は1つの回路でのボールの循環を表した図である。FIG. 9 is a diagram showing ball circulation in one circuit. 図10は円周方向におけるボールの少ない範囲を示す、軸方向から見た図9での10−10矢視図である。FIG. 10 is a view taken in the direction of the arrow 10-10 in FIG. 図11は本実施形態をダブルナットタイプのボールねじに適用した場合を説明する平面図である。FIG. 11 is a plan view illustrating a case where the present embodiment is applied to a double nut type ball screw. 図12は本発明の実施形態に係るボールねじを片持ち支持構造で用いた状態を示す図面である。FIG. 12 is a view showing a state where the ball screw according to the embodiment of the present invention is used in a cantilever support structure. 図13A、図13B、図13C及び図13Dは、本発明の実施形態に係るボールねじを片持ち支持構造で用いた場合の作用・効果を説明する図である。図13Aは軸方向荷重の作用状態を、図13Bは、ねじ軸を剛体と仮定した場合のボールの荷重分布を、図13Cは、ナットを剛体と仮定した場合のボールの荷重分布を、図13Dは、ねじ軸及びナットの弾性変形を考慮したボールの荷重分布をそれぞれ示している。FIG. 13A, FIG. 13B, FIG. 13C, and FIG. 13D are diagrams for explaining operations and effects when the ball screw according to the embodiment of the present invention is used in a cantilever support structure. 13A shows the action state of the axial load, FIG. 13B shows the load distribution of the ball when the screw shaft is assumed to be a rigid body, and FIG. 13C shows the load distribution of the ball when the nut is assumed to be a rigid body. Shows the load distribution of the ball in consideration of the elastic deformation of the screw shaft and nut. 図14A、図14B、図14C及び図14Dは、本発明の第2の実施形態に係るねじ軸の断面積とナットの断面積との比によるボールの荷重分布への影響を説明する図であって、図14A及び図14Bは両断面積を等しくした場合であり、図14Cはナット側の断面積を相対的に大きくした場合を表している。14A, 14B, 14C, and 14D are diagrams for explaining the influence on the load distribution of the ball by the ratio of the cross-sectional area of the screw shaft and the cross-sectional area of the nut according to the second embodiment of the present invention. 14A and 14B show a case where both cross-sectional areas are made equal, and FIG. 14C shows a case where the cross-sectional area on the nut side is relatively large. 本発明の実施形態の第1変形例に係るボールねじのナット周辺を径方向に見た図である。It is the figure which looked at the nut periphery of the ball screw which concerns on the 1st modification of embodiment of this invention in radial direction. 本発明の実施形態の第1変形例に係るボールねじを軸方向に見た図である。It is the figure which looked at the ball screw which concerns on the 1st modification of embodiment of this invention to the axial direction. 図17は図16に示す17方向の矢視図であり、サイドキャップ装着前のナットを示している。FIG. 17 is an arrow view in the 17 direction shown in FIG. 16 and shows the nut before the side cap is mounted. 図18は図16に示す18方向の矢視図であり、サイドキャップ装着後の状態を示している。FIG. 18 is an arrow view in the 18 direction shown in FIG. 16 and shows a state after the side cap is mounted. 図19は本発明の実施形態の第1変形例に係るサイドキャップを示す斜視図である。FIG. 19 is a perspective view showing a side cap according to a first modification of the embodiment of the present invention. 図20は本発明の実施形態の第1変形例に係るサイドキャップ構成部材を示す斜視図である。FIG. 20 is a perspective view showing a side cap constituent member according to a first modification of the embodiment of the present invention. 図21は本発明の実施形態の第1変形例に係るサイドキャップの、図20に円21で示す部分を拡大して示す説明図である。FIG. 21 is an explanatory view showing, in an enlarged manner, a portion indicated by a circle 21 in FIG. 20 of the side cap according to the first modification of the embodiment of the present invention. 図22は本発明の実施形態の第2変形例に係る掬い上げ基端部における周壁相互の組み合わせ状態を説明するための断面図である。FIG. 22 is a cross-sectional view for explaining the combined state of the peripheral walls at the scooping base end portion according to the second modification of the embodiment of the present invention. 図23は本発明の実施形態の第2変形例に係る掬い上げ基端部における周壁相互の組み合わせ状態を説明するための斜視図である。FIG. 23 is a perspective view for explaining a combined state of the peripheral walls at the scooping base end portion according to the second modification of the embodiment of the present invention. 図24は本発明の実施形態の変形例に係るボールねじを径方向から見た図である。FIG. 24 is a view of a ball screw according to a modification of the embodiment of the present invention as seen from the radial direction. 図25は本発明の実施形態の変形例の比較例のサイドキャップの斜視図である。FIG. 25 is a perspective view of a side cap of a comparative example of a modification of the embodiment of the present invention. 図26は本発明の実施形態の変形例の分割線を、ボール中心の軌跡に合わせた比較例の要部を拡大して示す説明図である。FIG. 26 is an explanatory diagram showing, in an enlarged manner, the main part of the comparative example in which the dividing line of the modification of the embodiment of the present invention is matched to the trajectory of the ball center. 図27はサイドキャップを、ボール中心の軌跡に合わせた比較例のサイドキャップ構成部品を示す斜視図である。FIG. 27 is a perspective view showing a side cap component of a comparative example in which the side cap is aligned with the locus of the ball center. 図28は本発明の実施形態に係るねじ軸のボール溝の断面図である。FIG. 28 is a cross-sectional view of the ball groove of the screw shaft according to the embodiment of the present invention. 図29は図28の矢視29で示すボール溝へのボール衝突位置の連続プロット図である。ボール運動軌跡が理想的な場合を示している。FIG. 29 is a continuous plot of the ball collision position on the ball groove indicated by the arrow 29 in FIG. The case where the ball motion trajectory is ideal is shown. 図30は図28の矢視29で示すボール溝へのボール衝突位置の連続プロット図である。ボール運動軌跡が現実的な場合を示している。FIG. 30 is a continuous plot of the ball collision position on the ball groove indicated by arrow 29 in FIG. The case where the ball motion trajectory is realistic is shown. 図31は従来のボールねじにおけるボール溝へのボール衝突位置の連続プロット図である。ボール運動軌跡が現実的な場合を示している。FIG. 31 is a continuous plot of the ball collision position on the ball groove in a conventional ball screw. The case where the ball motion trajectory is realistic is shown. 図32は従来例に係るねじ軸のボール溝の断面図である。FIG. 32 is a sectional view of a ball groove of a screw shaft according to a conventional example. 図33は従来例に係るチューブ方式のボールねじの平面図である。FIG. 33 is a plan view of a tube-type ball screw according to a conventional example. 図33に示す34−34断面図である。It is 34-34 sectional drawing shown in FIG. 図35は他の従来例に係るねじ軸のボール溝の断面図である。FIG. 35 is a sectional view of a ball groove of a screw shaft according to another conventional example. 図36はこま循環式ボールねじの斜視図である。FIG. 36 is a perspective view of a top circulating ball screw. 図37は本発明の実施形態に係るシール15の正面図である。FIG. 37 is a front view of the seal 15 according to the embodiment of the present invention. 図38は図37のシール15の38−38断面図である。38 is a 38-38 sectional view of the seal 15 of FIG. 図39は本発明の実施形態に係るシール15の拡大断面図である。FIG. 39 is an enlarged cross-sectional view of the seal 15 according to the embodiment of the present invention. 図40は図39に示すシール15の接触部15bを更に拡大した図である。40 is an enlarged view of the contact portion 15b of the seal 15 shown in FIG. 図41は循環チューブ方式のボールねじのナットを軸線方向に切断した断面図である。FIG. 41 is a cross-sectional view of a circulating tube type ball screw nut cut in the axial direction. 図42は従来技術によるシールの正面図である。FIG. 42 is a front view of a conventional seal. 図43は図42に示す43−43断面図である。43 is a cross-sectional view taken along line 43-43 shown in FIG. 図44は他の従来技術によるシールの拡大断面図である。FIG. 44 is an enlarged cross-sectional view of another prior art seal. 図45は図44のシール5のシール片5dを更に拡大した図である。FIG. 45 is a further enlarged view of the seal piece 5d of the seal 5 of FIG.

図面を参照し本発明の実施形態を説明する。まず構成について説明する。図1に示すように、本実施形態に係るボールねじは、ねじ軸2の外周に複数のボールを介してナット3が螺合している。ナット3は、ねじ軸2及びナット3が相対回転することで、ねじ軸2に対し相対的に直線移動をする。  Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the configuration will be described. As shown in FIG. 1, in the ball screw according to this embodiment, a nut 3 is screwed onto the outer periphery of a screw shaft 2 via a plurality of balls. The nut 3 linearly moves relative to the screw shaft 2 by the relative rotation of the screw shaft 2 and the nut 3.

図2に示すように、ねじ軸2の外周面には、第1のねじ溝として、雄ねじ状のねじ溝2aが設けられている。また、ナット3の内周面にも、第2のねじ溝として、上記ねじ軸2のねじ溝2aと径方向で対向する位置に雌ねじ状のねじ溝9が設けられている。その両ねじ溝2a、9は、螺旋状通路を形成し、その中には複数のボール1(図2では斜線で表している)が収容されている。ボール1は、ねじ軸2とナット3との相対回転に伴い、ねじ溝2aに沿って転動し且つ循環する。  As shown in FIG. 2, a male screw-like screw groove 2 a is provided on the outer peripheral surface of the screw shaft 2 as a first screw groove. Also, on the inner peripheral surface of the nut 3, a female thread-like thread groove 9 is provided as a second thread groove at a position facing the thread groove 2 a of the screw shaft 2 in the radial direction. Both the screw grooves 2a and 9 form a spiral passage, in which a plurality of balls 1 (shown by hatching in FIG. 2) are accommodated. The ball 1 rolls and circulates along the thread groove 2a as the screw shaft 2 and the nut 3 rotate relative to each other.

また、本実施形態のボールねじは、ボールが循環する回路を3つ有するチューブ方式のボールねじである。上記ナット3のねじ溝9は、図2に示すように、軸方向に沿って3つの区画に分けられている。各区画におけるねじ溝9の両端部は、ボール循環部材である循環チューブ5、6、7によってつながっている。これによりボールが循環する3つの回路が形成される。なお、説明の便宜上、図1及び図2における左側から第1回路X、第2回路Y、第3回路Zとする。  The ball screw of this embodiment is a tube type ball screw having three circuits through which the ball circulates. As shown in FIG. 2, the thread groove 9 of the nut 3 is divided into three sections along the axial direction. Both ends of the thread groove 9 in each section are connected by circulation tubes 5, 6, and 7, which are ball circulation members. As a result, three circuits in which the ball circulates are formed. For convenience of explanation, the first circuit X, the second circuit Y, and the third circuit Z are referred to from the left side in FIGS.

本実施形態では、第1回路X及び第3回路Zの循環チューブ5、7取付け位置に対し、図1に示すように、第2回路Yの循環チューブ6を、円周方向で180°反転した位置に設けている。  In the present embodiment, the circulation tube 6 of the second circuit Y is inverted 180 ° in the circumferential direction as shown in FIG. 1 with respect to the attachment positions of the circulation tubes 5 and 7 of the first circuit X and the third circuit Z. Provided in position.

また、本実施形態では、第2回路Yの回路は、通常の位置よりも第3回路Z側に数十μmだけ近づけて配置している。即ち、ナット3における第1回路Xのねじ溝9aと第2回路Yのねじ溝9bとの間のリードLaを、各ねじ溝9a、9b、9cのリードLより数十μm(α)だけ大きく設定する(La=L+α)。それと同時に、第2回路Yのねじ溝9bと第3回路Zのねじ溝9cとの間のリードLbを前記リードLより数十μm(α)だけ小さく設定(Lb=L−α)している。なお、ねじ軸2側のねじ溝2aのリードは全長にわたって等間隔である。  In the present embodiment, the circuit of the second circuit Y is arranged closer to the third circuit Z side by several tens of μm than the normal position. That is, the lead La between the screw groove 9a of the first circuit X and the screw groove 9b of the second circuit Y in the nut 3 is larger by several tens of μm (α) than the lead L of each of the screw grooves 9a, 9b, 9c. Set (La = L + α). At the same time, the lead Lb between the screw groove 9b of the second circuit Y and the screw groove 9c of the third circuit Z is set smaller than the lead L by several tens of μm (α) (Lb = L−α). . The leads of the screw groove 2a on the screw shaft 2 side are equally spaced over the entire length.

ボールねじの負荷容量を大きくするには、ボール1の接触角の大きさ、ねじ溝2a、9の曲率半径をできる限り大きくしたいところである。しかし、図4に示すように接触角を過大に大きくした状態で軸方向の負荷を掛けると、ボール1とねじ溝2aとが接触している範囲を示す接触楕円Fの端部がねじ溝2a、9の溝端からはみ出して切れてしまう。接触楕円Fの一部が切れると応力が大きくなり、ボールねじの寿命が極端に悪くなる。このため、本実施形態では、図3に示すように、初期接触角Dを50°以上55°以下とし、最大接触角Eを75°としている。  In order to increase the load capacity of the ball screw, it is desired to increase the size of the contact angle of the ball 1 and the radius of curvature of the thread grooves 2a and 9 as much as possible. However, when an axial load is applied with the contact angle being excessively large as shown in FIG. 4, the end of the contact ellipse F indicating the range where the ball 1 and the screw groove 2a are in contact is the screw groove 2a. , And protrudes from the end of the groove 9. When a part of the contact ellipse F is cut, the stress increases and the life of the ball screw is extremely deteriorated. For this reason, in this embodiment, as shown in FIG. 3, the initial contact angle D is set to 50 ° to 55 °, and the maximum contact angle E is set to 75 °.

好ましくは、初期接触角51°以上54°以下、且つ最大接触角は72°である。  Preferably, the initial contact angle is 51 ° or more and 54 ° or less, and the maximum contact angle is 72 °.

また、各ボール1については、ねじ溝9のリードLに対して、下式のような関係となるボール径Daのものを使用している。
0.7≦(Da/L)
従来においては、Da/Lを0.7以上に設定すると、循環チューブの外径部が隣のねじ溝に干渉する可能性があるために、Da/Lを0.7未満に設定していた。これに対して、本実施形態では、ねじ溝からチューブへのボール1の、掬い上げ部分の軸方向の角度を従来より大きくすることで、Da/Lを0.7以上に設定できるようにしている。
For each ball 1, the ball 1 having a ball diameter Da having the following relationship with respect to the lead L of the thread groove 9 is used.
0.7 ≦ (Da / L)
Conventionally, when Da / L is set to 0.7 or more, there is a possibility that the outer diameter portion of the circulation tube may interfere with the adjacent thread groove, so Da / L was set to less than 0.7. . On the other hand, in this embodiment, Da / L can be set to 0.7 or more by increasing the angle in the axial direction of the scooping portion of the ball 1 from the thread groove to the tube. Yes.

次に、上記構成のボールねじの作用効果等について説明する。第2回路Y位置を第3回路Z寄りに配置することで、第2回路Y部分のねじ溝9b内のボールに予圧が付与されている。そのためナット3にアキシアル荷重Faが負荷されたときの当該ねじ溝9bの弾性変位量は、第2回路Yの位置を第3回路Z寄りに配置しない場合に比べて大きくなり、ボールとの接触面積が増大する。これにより第3回路Z寄りに配置させた第2回路Y内のボールによる負荷分担量が増大し、且つ通常の場合に応力集中が生じるナット端部側の回路である第1回路X及び第3回路Zの負荷分担量が減少する。そのため、ナット3における軸方向の負荷分布が平均化されてばらつきが低減する。  Next, functions and effects of the ball screw configured as described above will be described. By placing the second circuit Y position closer to the third circuit Z, a preload is applied to the ball in the thread groove 9b of the second circuit Y portion. Therefore, the elastic displacement amount of the thread groove 9b when the axial load Fa is applied to the nut 3 is larger than that when the position of the second circuit Y is not arranged near the third circuit Z, and the contact area with the ball Will increase. As a result, the load sharing amount by the balls in the second circuit Y arranged closer to the third circuit Z increases, and the first circuit X and the third circuit which are the circuits on the nut end side where stress concentration occurs in a normal case. The load sharing amount of the circuit Z decreases. Therefore, the axial load distribution in the nut 3 is averaged, and variation is reduced.

第2回路Yの循環チューブ6の取付け位置は、第1回路X及び第3回路Zの循環チューブ5及び7の取付け位置に対し、円周方向で180°反転させている。これにより、円周方向における第1回路X及び第3回路Zでの有効ボール数が少ない部分と、第2回路Yでの有効ボール数が少ない部分とが円周方向で重なることが回避される。つまり、円周方向における無負荷圏(ボール1が存在しない部分)が分散することで、円周方向での各有効ボール1に対する負荷分布のばらつきが抑えられる。  The attachment position of the circulation tube 6 of the second circuit Y is reversed 180 ° in the circumferential direction with respect to the attachment positions of the circulation tubes 5 and 7 of the first circuit X and the third circuit Z. As a result, it is avoided that a portion where the number of effective balls in the first circuit X and the third circuit Z in the circumferential direction is small and a portion where the number of effective balls in the second circuit Y is small overlap in the circumferential direction. . That is, dispersion of the load distribution with respect to each effective ball 1 in the circumferential direction can be suppressed by dispersing the no-load zone (portion where the ball 1 does not exist) in the circumferential direction.

以上のように、有効ボール(ねじ軸2とナット3間を転動しているボール1)に対する軸方向及び円周方向の負荷分布が従来よりも均一化する。したがって、各有効ボールに対する負荷分布、さらにはそのボールに接触するねじ軸2とナット3の各ねじ溝2a、9に対する負荷分布が平均化し負荷容量が増大する。  As described above, the load distribution in the axial direction and the circumferential direction with respect to the effective ball (the ball 1 rolling between the screw shaft 2 and the nut 3) is made more uniform than in the past. Therefore, the load distribution with respect to each effective ball, and further the load distribution with respect to each screw groove 2a, 9 of the screw shaft 2 and nut 3 in contact with the ball are averaged to increase the load capacity.

また、本実施形態では、ボール1の初期接触角E及び最大接触角Fを従来よりも大きくすると共にDa/Lを0.7以上に設定することで、さらに負荷容量の増大が図られている。  In the present embodiment, the initial contact angle E and the maximum contact angle F of the ball 1 are made larger than before, and Da / L is set to 0.7 or more, thereby further increasing the load capacity. .

本実施形態の構成は、玉径が10mm以上の場合にも効果がある。電動射出成形機用ボールねじであれば、下式のような関係となるボール径Daのものが好ましい。
0.7≦(Da/L)≦0.9(即ち、DaはLの70〜90%)
The configuration of the present embodiment is also effective when the ball diameter is 10 mm or more. In the case of a ball screw for an electric injection molding machine, a ball screw having a relation of the following formula is preferable.
0.7 ≦ (Da / L) ≦ 0.9 (ie, Da is 70 to 90% of L)

なお、本実施形態では、第1回路Xの循環チューブ5の取付け位置に対して、第2回路Yの循環チューブ6の取付け位置だけを180°反転しているが、第3回路Zの循環チューブ7の取付け位置も第1回路Xの循環チューブ5の取付け位置に対して180°反転させてもよい。また、第1回路Xと第2回路Yを同じ円周方向位置とし、第3回路Zのみを180°反転させてもよい。さらに、循環チューブは、必ずしも180°反転させる必要はなく、円周方向における有効ボール数の分布が均一になる、又は、均一に近づくように、複数ある循環チューブの円周方向の位置を設定すればよい。  In this embodiment, only the attachment position of the circulation tube 6 of the second circuit Y is inverted by 180 ° with respect to the attachment position of the circulation tube 5 of the first circuit X. The attachment position of 7 may be reversed 180 ° with respect to the attachment position of the circulation tube 5 of the first circuit X. Alternatively, the first circuit X and the second circuit Y may be set to the same circumferential position, and only the third circuit Z may be inverted by 180 °. Furthermore, the circulation tube does not necessarily need to be inverted by 180 °, and the circumferential position of the plurality of circulation tubes should be set so that the distribution of the number of effective balls in the circumferential direction is uniform or close to uniform. That's fine.

以上の説明では、図2に示すように、ナット3へのアキシアル荷重Faが、第1回路X側から負荷される場合に、第2回路Yのねじ溝9bを第3回路Z寄りに配置した実施形態を挙げている。しかし、ナット3へのアキシアル荷重が、第3回路Z側から負荷されるような使用態様の場合は、第2回路Yのねじ溝9bを第1回路X寄りに配置する。すなわち、複数の回路に挟まれた位置にある回路のねじ溝を、両隣りの回路から等距離の位置からナット3にかかるアキシアル荷重と同じ向きにずらして配置すれば良い。  In the above description, as shown in FIG. 2, when the axial load Fa to the nut 3 is loaded from the first circuit X side, the thread groove 9b of the second circuit Y is disposed closer to the third circuit Z. An embodiment is given. However, when the axial load on the nut 3 is applied from the third circuit Z side, the thread groove 9b of the second circuit Y is arranged closer to the first circuit X. That is, the thread groove of the circuit at a position sandwiched between a plurality of circuits may be shifted from the position equidistant from both adjacent circuits in the same direction as the axial load applied to the nut 3.

本発明にあっては、このようにアキシアル荷重の向きに応じて、複数の回路の一部を軸方向にずらして配置することによりナットの軸方向における弾性変位量の分布を平均化させている。これにより、ボールに対する軸方向の負荷分布を平均化し全体としての負荷容量を増大させるという効果を得ている。その代わりに、例えば、本実施形態において第2回路Yに使用するボール1の径を、第1回路X及び第3回路Zで使用するボール1の径よりも大きくするというように、一部の回路内に装填するボール径を変えることによっても、上述と同様な作用効果を得ることができる。即ち、第2回路Yのボール1の径を大きくすることで、第2回路Y部分のねじ溝9b内のボールに予圧が付与されることになる。それによりナット3にアキシアル荷重Faが負荷されたときの当該ねじ溝9bの弾性変位量は、ボール1の径を大きくしない場合に比べて大きくなり、ボールとの接触面積が増大する。そして当該ボールの径を大きくした回路Y内のボールによる負荷分担量が増大し、且つボール1の径を大きくしない状態で応力集中が生じるナット端部側の回路である第1回路X及び第3回路Zでの負荷分担量が減少するから、ナット3における軸方向の負荷分布が平均化されてばらつきが低減する。これにより、当該第2回路Yのボール1が分担する軸方向荷重が従来よりも増大して上述同様の作用効果を発揮する。  In the present invention, the distribution of the amount of elastic displacement in the axial direction of the nut is averaged by disposing a part of the plurality of circuits in the axial direction in accordance with the direction of the axial load. . Thereby, the effect of averaging the load distribution in the axial direction with respect to the ball and increasing the load capacity as a whole is obtained. Instead, for example, the diameter of the ball 1 used in the second circuit Y in the present embodiment is made larger than the diameter of the ball 1 used in the first circuit X and the third circuit Z. The same effect as described above can also be obtained by changing the diameter of the ball loaded in the circuit. That is, by increasing the diameter of the ball 1 of the second circuit Y, a preload is applied to the ball in the thread groove 9b of the second circuit Y portion. As a result, the amount of elastic displacement of the thread groove 9b when the axial load Fa is applied to the nut 3 becomes larger than when the diameter of the ball 1 is not increased, and the contact area with the ball increases. Then, the load sharing amount by the balls in the circuit Y in which the diameter of the ball is increased is increased, and the first circuit X and the third circuit which are circuits on the nut end side where stress concentration occurs in a state where the diameter of the ball 1 is not increased. Since the load sharing amount in the circuit Z decreases, the load distribution in the axial direction in the nut 3 is averaged, and variation is reduced. As a result, the axial load shared by the ball 1 of the second circuit Y is increased as compared with the prior art, and the same effects as described above are exhibited.

なお、第2回路Yのねじ溝9を第1回路X又は第3回路Z寄りに配置すると共に、第2回路Yのボール1の径を第1回路X及び第3回路Zのボール1の径よりも大きくするように設定してもよい。  The thread groove 9 of the second circuit Y is arranged closer to the first circuit X or the third circuit Z, and the diameter of the ball 1 of the second circuit Y is set to the diameter of the ball 1 of the first circuit X and the third circuit Z. You may set so that it may become larger.

本実施形態においては、回路を180°反転することと、第2回路Yのねじ溝9を第3回路Z寄りに配置することの両方を採用しているが、いずれか一方だけでも負荷分布のばらつきが低減し、従来よりも負荷容量が増大する。  In the present embodiment, both the inversion of the circuit by 180 ° and the disposition of the thread groove 9 of the second circuit Y closer to the third circuit Z are employed, but the load distribution of only one of the two is adopted. The variation is reduced and the load capacity is increased as compared with the conventional case.

上記構成の本発明に基づくボールねじと、3つの循環チューブ5、6、7を同じ円周方向位置に取り付け且つ第2回路Yの回路を第3回路Z寄りに配置しない従来と同じ仕様のボールねじ(比較例)とに対して、負荷分布の状態について解析してみたところ、図5及び図6のような結果が得られた。  The ball screw according to the present invention having the above-described configuration and the ball having the same specifications as the conventional one in which the three circulation tubes 5, 6, and 7 are attached at the same circumferential position and the circuit of the second circuit Y is not arranged near the third circuit Z. When the load distribution state was analyzed for the screw (comparative example), results as shown in FIGS. 5 and 6 were obtained.

図5は、円周方向での負荷分布のばらつきを無視し軸方向のばらつきのみを考慮したときの有効ボール1に負荷される軸方向の荷重の分布を示したものである。Aが本発明のボールねじのものであり、Bが比較例のボールねじのものである。この図5から分かるように、本発明に基づくボールねじでは、第2回路Yでの負荷が増大すると共に第1回路X及び第3回路Zでの負荷が減少して、軸方向の負荷分布が平均化している。  FIG. 5 shows the distribution of the axial load applied to the effective ball 1 when the variation in the load distribution in the circumferential direction is ignored and only the variation in the axial direction is considered. A is the ball screw of the present invention, and B is the ball screw of the comparative example. As can be seen from FIG. 5, in the ball screw according to the present invention, the load in the second circuit Y increases and the load in the first circuit X and the third circuit Z decreases, so that the load distribution in the axial direction is reduced. Averaged.

図6は、軸方向のばらつき及び円周方向での負荷分布を考慮したときのねじ溝9に沿った各有効ボール1に負荷される軸方向の荷重を示したものである。A(実線)が本発明のボールねじのものであり、B(破線)が比較例のボールねじのものである。この図6から分かるように、本発明に基づくボールねじの方がねじ溝9に沿った負荷の振幅が小さくなり、円周方向での負荷分布が平均化している。  FIG. 6 shows the axial load applied to each effective ball 1 along the thread groove 9 when the variation in the axial direction and the load distribution in the circumferential direction are taken into consideration. A (solid line) is the ball screw of the present invention, and B (broken line) is the ball screw of the comparative example. As can be seen from FIG. 6, in the ball screw according to the present invention, the amplitude of the load along the thread groove 9 is smaller, and the load distribution in the circumferential direction is averaged.

実際に、本発明に基づくボールねじAでは、外径寸法を変更することなく、比較例のボールねじBの負荷容量より20%程度も負荷容量が増大していることを確認した。  Actually, in the ball screw A according to the present invention, it was confirmed that the load capacity increased by about 20% from the load capacity of the ball screw B of the comparative example without changing the outer diameter.

なお、本発明を適用できるボールねじは、実施形態に示したようなチューブ循環方式のものに限らない。例えば、実公平5−35228号公報の第1図に記載されているようないわゆるデフレクタ循環方式(複数組のボール連通路を互いに連通するボール戻し溝を有してナットの外周部に取付けられるガイドプレートと、各ボール連通路の内方側に配設されてボールねじ軸及びナットのねじ溝間に介装されたボール群をボール連通路側へ順次導くボール掬上げ部材とで循環路が構成されている)のものにも適用できる。また、同公報の第15図に従来技術として記載されているガイドプレート循環方式(ボール連通路を互いに連通するボール戻し溝を有してナットの外周部に取付けられるガイドプレートに、前記ボール連通路内に嵌挿される案内片を突設し、この案内片の内面側に外側ボール案内面を形成し、該外側ボール案内面でボール戻し溝の両端と各ボール連通路との間での実質的なボールの方向転換を行うように構成されている。)のものに対しても適用可能である。さらに、上記特徴は、サイドキャップ式のボールねじに適用することもできる。サイドキャップ式のボールねじについては、第1変形例、第2変形例として後述する。  The ball screw to which the present invention can be applied is not limited to the tube circulation type as shown in the embodiment. For example, a so-called deflector circulation system as described in FIG. 1 of Japanese Utility Model Publication No. 5-35228 (guide having a ball return groove for communicating a plurality of sets of ball communication paths with each other and attached to the outer periphery of the nut. A circulation path is configured by a plate and a ball lifting member that is arranged on the inner side of each ball communication path and sequentially guides a group of balls interposed between the screw grooves of the ball screw shaft and the nut to the ball communication path side. It is also applicable to those that are). Also, a guide plate circulation system described in the prior art in FIG. 15 of the same publication (the ball communication path is connected to the guide plate attached to the outer periphery of the nut having a ball return groove for communicating the ball communication paths with each other). A guide piece to be inserted and projected is formed, an outer ball guide surface is formed on the inner surface side of the guide piece, and the outer ball guide surface is substantially formed between both ends of the ball return groove and each ball communication path. It is also applicable to those that are configured to change the direction of the ball. Further, the above feature can be applied to a side cap type ball screw. The side cap type ball screw will be described later as a first modified example and a second modified example.

本実施形態ではボール1が循環する回路を第1(X)、第2(Y)、第3(Z)の3回路にしたボールねじについて説明したが、本発明は3回路に限定されるものではなく、4回路以上のものにも適用できる。また、一個のナットに3回路以上設けたものに限らず、後述のダブルナットタイプのように2個以上のナットを使用して全ナットで合計3回路以上としたものでもよい。  In the present embodiment, the ball screw in which the circuit in which the ball 1 circulates is described as three circuits of the first (X), the second (Y), and the third (Z), but the present invention is limited to three circuits. Instead, it can be applied to a circuit having four or more circuits. Moreover, it is not limited to one provided with three or more circuits in one nut, but may be a total of three or more circuits in total using two or more nuts as in the double nut type described later.

また、本実施形態ではナットの数が一個のいわゆるシングルナットタイプのものについて述べたが、その他、例えば図11に示す2個のナット3A、3Bを使用したいわゆるダブルナットタイプのように2個以上のナットを使用したものにも適用可能である。こうしたマルチナットタイプの場合、例えば図11に示すダブルナットタイプの場合で説明すると、2個のナット3A、3Bのうちの1個(例えば3A)を180°反転させてもよいし、各ナット3A、3Bに設けられたそれぞれ2回路10、11及び12、13のうちの1回路ずつ(例えば回路10と回路12)を180°反転させてもよい。更に、回路の軸方向の配置については、1個のナット内の回路を通常の位置から軸方向にずらして配置するだけではなく、2個のナット3A、3Bの間に間座14を介装して各ナットに設けられたそれぞれの回路(回路10、11の組と回路12、13の組)を通常の位置から軸方向にずらして配置してもよい。  Further, in the present embodiment, the so-called single nut type having one nut is described, but in addition, for example, two or more as in the so-called double nut type using two nuts 3A and 3B shown in FIG. It is also applicable to those using the nut. In the case of such a multi-nut type, for example, in the case of the double nut type shown in FIG. 11, one of the two nuts 3A, 3B (for example, 3A) may be inverted 180 °, or each nut 3A One of the two circuits 10, 11 and 12, 13 provided in 3B (for example, the circuit 10 and the circuit 12) may be inverted by 180 °. Further, regarding the arrangement of the circuits in the axial direction, not only the circuit in one nut is shifted from the normal position in the axial direction but also a spacer 14 is interposed between the two nuts 3A and 3B. Then, the respective circuits (the set of circuits 10 and 11 and the set of circuits 12 and 13) provided in each nut may be arranged so as to be shifted in the axial direction from the normal position.

次に本実施形態の他の特徴について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態に係るボールねじ装置は、図12に示すような片持ち支持構造とすることができる。図12に向かって右側に示す軸方向一端部101a側は、支持部材であるサポートユニット103に回転自在に支持されている。このサポートユニット103に使用されるボールねじの支持軸受は、例えばスラストアンギュラ玉軸受を用いることができる。サポートユニット103は固定部材104に固定される。  Next, other features of the present embodiment will be described with reference to the drawings. The ball screw device according to this embodiment may have a cantilever support structure as shown in FIG. The one axial end 101a side shown on the right side in FIG. 12 is rotatably supported by a support unit 103 which is a support member. As a support bearing for the ball screw used in the support unit 103, for example, a thrust angular ball bearing can be used. The support unit 103 is fixed to the fixing member 104.

また、上記ねじ軸101の軸方向一端にはプーリ105が取り付けられている。そのプーリ105の回転に伴ってねじ軸101が回転する。ナット102は回転が制限されており、ねじ軸101の回転により、ナット102が直線移動するように構成されている。  A pulley 105 is attached to one end of the screw shaft 101 in the axial direction. As the pulley 105 rotates, the screw shaft 101 rotates. The rotation of the nut 102 is limited, and the nut 102 is configured to move linearly by the rotation of the screw shaft 101.

また、ナット102には、上記サポートユニット103側とは反対側の軸方向端部にフランジ部107aが設けられている。そのフランジ部107aは取付け部107を構成している。この取付け部107には、ナット102が駆動する取付け部材108がボルト止めで取付けられている。この取付け部107は軸方向荷重の作用部を構成する。  Further, the nut 102 is provided with a flange portion 107a at an axial end opposite to the support unit 103 side. The flange portion 107 a constitutes the attachment portion 107. An attachment member 108 driven by the nut 102 is attached to the attachment portion 107 with bolts. The mounting portion 107 constitutes an axial load acting portion.

上記構成のボールねじ装置にあっては、図13Aに示すように、取付け部材108からナット102の取付け部107に軸方向荷重F1が作用すると、ナット102からねじ軸101に軸方向荷重が伝達され、固定側端部に、反力として、反対向きの軸方向荷重F2が発生する。  In the ball screw device configured as described above, as shown in FIG. 13A, when an axial load F1 acts on the mounting portion 107 of the nut 102 from the mounting member 108, the axial load is transmitted from the nut 102 to the screw shaft 101. An opposite axial load F2 is generated as a reaction force at the fixed side end.

このとき、従来のようにねじ軸101を剛体と仮定し、ナット102の弾性変形を考慮すると、軸方向に沿ったボールの荷重分布は、図13Bに表されるように、取付け部107の位置で最も荷重が大きくなり、他端部(サポートユニット103側)に向けて徐々に小さくなる。  At this time, when the screw shaft 101 is assumed to be a rigid body as in the prior art and the elastic deformation of the nut 102 is taken into consideration, the load distribution of the ball along the axial direction is represented by the position of the mounting portion 107 as shown in FIG. 13B. The load becomes the largest and gradually decreases toward the other end (support unit 103 side).

一方、ナット102を剛体と仮定し、ねじ軸101の弾性変形を考慮する。そうすると、軸方向に沿ったボールの荷重分布は、図13Cに表されるように、サポートユニット103側(ねじ軸101における軸方向一端部101a側)で最も荷重が大きくなり、他端部(ナット102の取付け部107)に向けて徐々に小さくなる。  On the other hand, the nut 102 is assumed to be a rigid body, and elastic deformation of the screw shaft 101 is considered. Then, as shown in FIG. 13C, the load distribution of the ball along the axial direction has the largest load on the support unit 103 side (axial end portion 101a side of the screw shaft 101), and the other end portion (nut It gradually becomes smaller toward the mounting portion 107) of 102.

実際には、ナット102もねじ軸101も軸方向に弾性変形するため、両者101、102の弾性変位を考慮すると、図13Dに示すような均一化された荷重分布となる。即ち、本実施形態では、サポートユニット103とは反対側のナット102の端部にナット取付け部107を設けることで、ナット102の弾性変形によって荷重が集中する部分と、ねじ軸101の弾性変形によって荷重が集中する部分を軸方向に離隔している。これにより、ナットの軸方向に沿った荷重分布は両端が相対的に大きく、中央部が相対的に小さい分布となるものの、最大値と最小値との差が小さくなる。つまり、ボールへの負荷が均一化される。したがって、ねじ軸101とナット102は同程度に弾性変形することが好ましい。  Actually, both the nut 102 and the screw shaft 101 are elastically deformed in the axial direction. Therefore, when the elastic displacement of both the members 101 and 102 is taken into consideration, a uniform load distribution as shown in FIG. 13D is obtained. That is, in this embodiment, by providing the nut mounting portion 107 at the end of the nut 102 opposite to the support unit 103, the portion where the load is concentrated due to the elastic deformation of the nut 102 and the elastic deformation of the screw shaft 101. The part where the load is concentrated is separated in the axial direction. As a result, the load distribution along the axial direction of the nut is relatively large at both ends and relatively small at the center, but the difference between the maximum value and the minimum value is small. That is, the load on the ball is made uniform. Therefore, the screw shaft 101 and the nut 102 are preferably elastically deformed to the same extent.

ここで、ねじ軸101の断面積、即ち、軸方向に垂直な方向にねじ軸101を切断した断面の面積と、ナット102の断面積、即ち、軸方向に垂直な方向にナット102を切断した断面の面積を等しくした場合の作用について説明する。両断面積を等しくすると、図14A及びBに示すように、ボールへの負荷は、軸方向両端部側が同程度大きくなり、ねじ軸荷重作用側とナット荷重作用側とのバランスがとれて、ボールに対する最大荷重を抑えることができる。一方、例えば、従来と同様に、ねじ軸101の断面積よりもナット102の断面積を大きくした場合には、ねじ軸101の断面積とナット102の断面積を等しくした場合に比べて不利となる。これは、ねじ軸101の断面積よりもナット102の断面積を大きくしたことによって、ねじ軸荷重作用側とナット荷重作用側とで変形量に差が生じ、図14Cに示すように、ねじ軸101の荷重作用側(取付け部107と反対側、つまりサポートユニット側)のボールへの最大荷重が大きくなるからである。  Here, the cross-sectional area of the screw shaft 101, that is, the area of the cross section obtained by cutting the screw shaft 101 in the direction perpendicular to the axial direction, and the cross-sectional area of the nut 102, that is, the nut 102 cut in the direction perpendicular to the axial direction. The operation when the cross-sectional areas are made equal will be described. When both the cross-sectional areas are equal, as shown in FIGS. 14A and 14B, the load on the ball becomes substantially the same at both ends in the axial direction, and the screw shaft load acting side and the nut load acting side are balanced, Maximum load can be suppressed. On the other hand, for example, when the cross-sectional area of the nut 102 is made larger than the cross-sectional area of the screw shaft 101 as in the conventional case, it is disadvantageous compared to the case where the cross-sectional area of the screw shaft 101 is equal to the cross-sectional area of the nut 102. Become. This is because, by making the cross-sectional area of the nut 102 larger than the cross-sectional area of the screw shaft 101, there is a difference in deformation amount between the screw shaft load acting side and the nut load acting side, and as shown in FIG. This is because the maximum load on the ball on the load acting side 101 (the side opposite to the mounting portion 107, that is, the support unit side) is increased.

なお、図14A及びBの荷重分布の違いは、ねじ軸101及びナット102の断面積を変えたものである。つまり、図14Aは両者の断面積を大きくした場合であり、図14Bは両者の断面積を小さくした場合である。即ち、ねじ軸101とナット102の断面積が大きいほど弾性変形の影響が少なくなるため、ねじ軸101とナット102の断面積はできるだけ大きい方が望ましい。ねじ軸101とナット102とを比べると、内側となるねじ軸101の断面積の方が、どうしてもナット102の断面積よりも小さくなる傾向にある。従って、ねじ軸101の断面積を通常よりも大きくしてナット102断面積と概ね等しくすることが好ましい。また、ねじ軸101とナット102の断面積比は、ねじ軸101及びナット102の弾性変形を考慮し、ボールへ掛かる荷重のバランスがある程度とれる範囲が好ましい。従って、一方の断面積が他方の断面積の2倍以下となるようにすることが好ましい。  14A and 14B is obtained by changing the cross-sectional areas of the screw shaft 101 and the nut 102. That is, FIG. 14A shows a case where the cross sectional area of both is increased, and FIG. 14B shows a case where the cross sectional area of both is reduced. That is, the larger the cross-sectional area of the screw shaft 101 and the nut 102, the less the influence of elastic deformation. Therefore, the cross-sectional area of the screw shaft 101 and the nut 102 is desirably as large as possible. When the screw shaft 101 and the nut 102 are compared, the cross-sectional area of the screw shaft 101 on the inner side inevitably tends to be smaller than the cross-sectional area of the nut 102. Therefore, it is preferable to make the cross-sectional area of the screw shaft 101 larger than usual so as to be approximately equal to the cross-sectional area of the nut 102. The cross-sectional area ratio between the screw shaft 101 and the nut 102 is preferably within a range in which the load applied to the ball can be balanced to some extent in consideration of the elastic deformation of the screw shaft 101 and the nut 102. Therefore, it is preferable that the cross-sectional area of one is not more than twice the cross-sectional area of the other.

(第1変形例)
以下、本実施形態の第1変形例について、図面を適宜参照しつつ説明する。本変形例に係るボールねじ装置は、上記実施形態の循環チューブをサイドキャップに置き換えたサイドキャップ式のボールねじである。図15は本発明の実施形態の変形例に係るボールねじを径方向に見た図である。図16は、本発明の実施形態の変形例に係るボールねじを軸方向に見た図である。図17は、図16に示す17方向の矢視図であり、サイドキャップ装着前のナットを示している。図18は、図16に示す18方向の矢視図であり、サイドキャップ装着後の状態を示している。
(First modification)
Hereinafter, a first modification of the present embodiment will be described with reference to the drawings as appropriate. The ball screw device according to this modification is a side cap type ball screw in which the circulation tube of the above embodiment is replaced with a side cap. FIG. 15 is a view of a ball screw according to a modification of the embodiment of the present invention as seen in the radial direction. FIG. 16 is a view of a ball screw according to a modification of the embodiment of the present invention when viewed in the axial direction. FIG. 17 is an arrow view in the 17 direction shown in FIG. 16 and shows the nut before the side cap is mounted. FIG. 18 is an arrow view in the 18 direction shown in FIG. 16 and shows a state after the side cap is mounted.

このボールねじ10は、図15ないし図16に示すように、ねじ軸12と、ナット14とを備えている。ねじ軸12は、外周面に螺旋状のねじ溝11を有する。ナット14は、ねじ軸12のねじ溝11に対応する螺旋状のねじ溝13を内周面に有する。また、ナット14は、ねじ軸12に嵌合されており、ナット14のねじ溝13とねじ軸12のねじ溝11とは互いに対向している。このねじ溝13とねじ溝11との間には、螺旋状通路8が構成されている。螺旋状通路8には、転動体としての複数のボール215が転動可能に装填されている。  As shown in FIGS. 15 to 16, the ball screw 10 includes a screw shaft 12 and a nut 14. The screw shaft 12 has a helical thread groove 11 on the outer peripheral surface. The nut 14 has a helical thread groove 13 corresponding to the thread groove 11 of the screw shaft 12 on the inner peripheral surface. The nut 14 is fitted to the screw shaft 12, and the screw groove 13 of the nut 14 and the screw groove 11 of the screw shaft 12 face each other. A spiral passage 8 is formed between the thread groove 13 and the thread groove 11. In the spiral passage 8, a plurality of balls 215 as rolling elements are loaded so as to be able to roll.

また、図17に示すように、ナット14には、その外周面に矩形状の平坦面からなるサイドキャップ取付け面16が形成されている。サイドキャップ取付け面16には、一対の長孔20が形成されている。この長孔20は、前記ねじ溝11,13間で構成する螺旋状通路8まで貫通して穿孔されている。そして、図18に示すように、このサイドキャップ取付け面16には、ボール循環部材としてのサイドキャップ17が取り付けられる。サイドキャップ17は、図19に示すように、一対の脚部19を有しており、その一対の脚部19は、サイドキャップ取付け面16に形成された上記長孔20に、ねじ軸12の軸線方向に対して垂直方向から、ほとんど隙間なく嵌め込み可能になっている(図15参照)。そして、図18に示すように、サイドキャップ17を覆う蓋形状のサイドキャップカバー26によって、サイドキャップ17全体をサイドキャップ取付け面16へ取り付ける。サイドキャップカバー26は、止めネジ18によってナット14にネジ止めする。  Moreover, as shown in FIG. 17, the nut 14 has a side cap attachment surface 16 formed of a rectangular flat surface on the outer peripheral surface thereof. A pair of long holes 20 are formed in the side cap mounting surface 16. The long hole 20 is drilled through to the spiral passage 8 formed between the thread grooves 11 and 13. Then, as shown in FIG. 18, a side cap 17 as a ball circulation member is attached to the side cap attachment surface 16. As shown in FIG. 19, the side cap 17 has a pair of leg portions 19, and the pair of leg portions 19 are inserted into the long holes 20 formed in the side cap mounting surface 16 of the screw shaft 12. It can be fitted with almost no gap from the direction perpendicular to the axial direction (see FIG. 15). Then, as shown in FIG. 18, the entire side cap 17 is attached to the side cap mounting surface 16 by a lid-shaped side cap cover 26 that covers the side cap 17. The side cap cover 26 is screwed to the nut 14 with a set screw 18.

ここで、サイドキャップ17には、脚部19の内部にボール掬い上げ(戻し)通路21が形成されている(図16参照)。このボール掬い上げ(戻し)通路21は、脚部19の外周壁面に対して傾けて形成されている。このボール掬い上げ通路21はボール送り通路22に連続している。このボール送り通路22、および一対のボール掬い上げ通路21によって循環路27を構成している。  Here, a ball scooping (returning) passage 21 is formed in the side cap 17 inside the leg portion 19 (see FIG. 16). The ball scooping (returning) passage 21 is formed to be inclined with respect to the outer peripheral wall surface of the leg portion 19. This ball scooping passage 21 is continuous with the ball feeding passage 22. The ball feed passage 22 and the pair of ball scooping passages 21 constitute a circulation path 27.

サイドキャップ17は、サイドキャップ取付け面16に形成された長孔20に対して、容易に脚部19をはめ込むことができる構造となっている。また、脚部19内に形成したボール掬い上げ通路21でのボール215の進行方向を、ねじ軸12の略接線方向且つ両ねじ溝11,13のリード角と略一致する方向に掬い上げ可能とする三次元的な構成となっている。そのため、ナット14の加工が簡単になり、且つ循環路27、つまり、ボール掬い上げ通路21およびボール送り通路22の設計的自由度の向上を図ることを可能としている。そして、この循環路27、並びに螺旋状通路8によってボール215が無限循環する回路が構成される。  The side cap 17 has a structure in which the leg portion 19 can be easily fitted into the long hole 20 formed in the side cap mounting surface 16. Further, the traveling direction of the ball 215 in the ball scooping passage 21 formed in the leg portion 19 can be scooped up in a direction substantially tangential to the screw shaft 12 and substantially coincident with the lead angles of both the screw grooves 11 and 13. It has a three-dimensional configuration. Therefore, the processing of the nut 14 is simplified, and the degree of freedom in design of the circulation path 27, that is, the ball scooping path 21 and the ball feed path 22 can be improved. The circulation path 27 and the spiral path 8 constitute a circuit in which the balls 215 circulate infinitely.

次に、上述のサイドキャップ17のもつ分割構造について詳しく説明する。図19はサイドキャップの斜視図、図20は、そのサイドキャップを分割した、一方のサイドキャップ構成部材を示す斜視図である。  Next, the divided structure of the side cap 17 will be described in detail. FIG. 19 is a perspective view of a side cap, and FIG. 20 is a perspective view showing one side cap constituent member obtained by dividing the side cap.

このサイドキャップ17は、樹脂成形により製作されており、例えば樹脂材をモールド成形してなる一対のサイドキャップ構成部材23,23を組み合わせて構成されている。サイドキャップ構成部材23、23は互いに同一の形状をしている。図19に符号PLで示す線は、サイドキャップ17を各サイドキャップ構成部材23に分割する分割線を示している。  The side cap 17 is manufactured by resin molding, and is formed by combining a pair of side cap constituent members 23 and 23 formed by molding a resin material, for example. The side cap constituent members 23 and 23 have the same shape. A line indicated by a symbol PL in FIG. 19 indicates a dividing line that divides the side cap 17 into the side cap constituent members 23.

図20に示すように、このサイドキャップ17の内側には、ボール掬い上げ通路21およびボール送り通路22からなる循環路27が形成されている。サイドキャプ17は、図19の上側から見たときに、中心点を対称点とする点対称に形成されている。そして、図20に示すように、ボール215の進行方向に沿って境界面23dを形成した二つのサイドキャップ構成部材23から構成される。  As shown in FIG. 20, a circulation path 27 including a ball scooping path 21 and a ball feed path 22 is formed inside the side cap 17. The side cap 17 is formed point-symmetrically with the center point as a symmetric point when viewed from the upper side of FIG. And as shown in FIG. 20, it is comprised from the two side cap structural members 23 which formed the boundary surface 23d along the advancing direction of the ball | bowl 215. As shown in FIG.

次に、このサイドキャップ構成部材23相互の分割線PL(あるいは分割面23d)について、より詳しく説明する。図21は、サイドキャップの分割線の要部(図20にて円21で囲われた部分の周辺)を拡大して示す説明図である。同図では、本実施例に係る内側ボール掬い上げ部の掬い上げ基端部での分割例を示している。  Next, the dividing line PL (or dividing surface 23d) between the side cap constituent members 23 will be described in more detail. FIG. 21 is an explanatory view showing, in an enlarged manner, a main part (a periphery of a part surrounded by a circle 21 in FIG. 20) of the dividing line of the side cap. In the same figure, the division example in the scooping base end part of the inner side ball scooping part which concerns on a present Example is shown.

ところで、図21に示すように、サイドキャップ17は、サイドキャップ17のボール掬い上げ通路21の先端部分に、内側ボール掬い上げ部24を有している。内側ボール掬い上げ部24は、螺旋状通路8内を転動するボール215を、螺旋状通路8からボール掬い上げ通路21へ円滑に掬い上げるために、ボール掬い上げ通路21からねじ溝11に向けて突出し、ねじ軸12のねじ溝11に挿入される舌状をしている。ねじ溝また、他方のサイドキャップ構成部材23の脚部19にも舌状の外側掬い上げ部28が形成されている。そのため、内側ボール掬い上げ部24と外側掬い上げ部28との間には、鋭角をなすV字状の凹部25が形成されることになる。  By the way, as shown in FIG. 21, the side cap 17 has an inner ball scooping portion 24 at the tip of the ball scooping passage 21 of the side cap 17. The inner ball scooping portion 24 is directed from the ball scooping passage 21 toward the screw groove 11 in order to smoothly scoop the ball 215 rolling in the spiral passage 8 from the spiral passage 8 to the ball scooping passage 21. And has a tongue shape to be inserted into the screw groove 11 of the screw shaft 12. A tongue-shaped outer scooping portion 28 is also formed in the thread groove and on the leg portion 19 of the other side cap constituting member 23. Therefore, a V-shaped concave portion 25 having an acute angle is formed between the inner ball scooping portion 24 and the outer scooping portion 28.

ここで、本実施例に係るサイドキャップ17では、図21に示すように、分割線PLが、一対の脚部19の、それぞれの凹部25の最も深い部分から延びている。すなわち、サイドキャップ17を二つのサイドキャップ構成部材23,23に分ける分割線PLは、凹部25をそのV字状の頂点で分断する位置に設定されている。  Here, in the side cap 17 according to the present embodiment, as shown in FIG. 21, the dividing line PL extends from the deepest portion of each recess 25 of the pair of leg portions 19. That is, the dividing line PL that divides the side cap 17 into the two side cap constituent members 23, 23 is set at a position where the concave portion 25 is divided at the V-shaped apex.

また、各凹部25を通る分割線PLは、掬い上げ基端部24aの近傍に、同図に符号23fで示すように、円弧状の部分をもつ。また、その円弧とその上の分割線PLは、なだらかに繋がるように設定されている。図21に示すように、サイドキャップ構成部材23の分割面23dは、軸方向に見たときに、掬い上げ基端部24aの近傍(図20にて円21で囲われた部分)において、ボール215の中心の軌跡BCD(図21に示す)に対し、内側ボール掬い上げ部24の側に張り出した張出部23fを有する。これに合わせて、掬い上げ基端部24aは、軸方向から見たときに、軌道BCDから離れて形成されている。これにより、掬い上げ基端部24aが、なだらかな形状をしているため、掬い上げ基端部24aでの応力集中を、好適に緩和可能になっている。なお、同図の符号Zは、ボール215を掬い上げる掬い上げ点を示している。また、サイドキャップ17全体に渡ってなされる分割において、掬い上げ基端部24aの近傍以外の部分での分割線PLは、ボール215の中心の軌跡に合わせて、2つのサイドキャップ構成部材23、23が互いにほぼ同等にボールの周囲を取り囲むように設定される。これにより、ボール215を拘束する性能を安定させることができる。  Further, the dividing line PL passing through each concave portion 25 has an arc-shaped portion in the vicinity of the scooping base end portion 24a, as indicated by reference numeral 23f in FIG. Further, the arc and the dividing line PL thereon are set so as to be connected gently. As shown in FIG. 21, the split surface 23d of the side cap component member 23 has a ball in the vicinity of the scooping base end portion 24a (portion surrounded by a circle 21 in FIG. 20) when viewed in the axial direction. An overhang portion 23f that protrudes toward the inner ball scooping portion 24 with respect to the locus BCD (shown in FIG. 21) at the center of 215 is provided. In accordance with this, the scooping base end portion 24a is formed away from the track BCD when viewed in the axial direction. Thereby, since the scooping base end part 24a has a gentle shape, the stress concentration at the scooping base end part 24a can be preferably alleviated. In addition, the code | symbol Z of the figure has shown the scooping point which scoops up the ball | bowl 215. FIG. Further, in the division performed over the entire side cap 17, the dividing line PL in a portion other than the vicinity of the scooping base end portion 24 a is aligned with the locus of the center of the ball 215, and the two side cap constituting members 23, 23 are set so as to surround the circumference of the ball almost equally to each other. Thereby, the performance which restrains ball 215 can be stabilized.

次に、本実施形態でのボールねじ10およびサイドキャップ17の作用効果について説明する。このボールねじ10において、ねじ溝11,13間を転動したボール215は、サイドキャップ17のボール掬い上げ通路21によってねじ溝11,13のリード角方向に掬い上げられてボール送り通路22内に円滑に案内される。そのため、このボールねじ10では、ねじ溝11、13のリードが大きくなってもボール215の進行方向を急激に曲げるようなことがないため、ボール215を掬い上げる際のボール215の損傷や騒音等の発生を抑制できる。さらに、例えばエンドキャップ式ボールねじのように、ボールの循環回路数がねじ溝の条数分に限定される制約がないので、1回路当りのボール数(巻き数)を多くすることなく負荷容量を高めることができる。  Next, the effect of the ball screw 10 and the side cap 17 in this embodiment is demonstrated. In this ball screw 10, the ball 215 that has rolled between the screw grooves 11 and 13 is scooped up in the lead angle direction of the screw grooves 11 and 13 by the ball scooping passage 21 of the side cap 17 and into the ball feed passage 22. Guided smoothly. Therefore, in this ball screw 10, even if the leads of the thread grooves 11 and 13 become large, the traveling direction of the ball 215 is not suddenly bent. Therefore, the ball 215 is damaged or noises when the ball 215 is lifted up. Can be suppressed. Furthermore, unlike the end cap type ball screw, for example, there is no restriction that the number of ball circulation circuits is limited to the number of thread grooves, so load capacity can be increased without increasing the number of balls (number of turns) per circuit. Can be increased.

また、このボールねじ10では、サイドキャップ17がボール215の進行方向に沿って二つに分割された一対のサイドキャップ構成部材23,23から構成されている。そのため、ねじ溝11,13のリード角と一致する方向にボール215を掬い上げて再び螺旋状通路8に戻す循環路27をサイドキャップ17内に樹脂成形等により容易に形成することができる。  Further, in this ball screw 10, the side cap 17 is composed of a pair of side cap constituting members 23, 23 divided into two along the traveling direction of the ball 215. Therefore, it is possible to easily form the circulation path 27 in the side cap 17 by resin molding or the like by scooping up the ball 215 in the direction matching the lead angle of the thread grooves 11 and 13 and returning it to the spiral path 8 again.

さらに、このボールねじ10は、サイドキャップ17を、形状が同一の、一対のサイドキャップ構成部材23,23を組み合わせる構成としたことにより、サイドキャップ構成部材23,23を1つの成形型で成形でき、これにより、サイドキャップ17をより容易に製造することができる。  Further, in this ball screw 10, the side cap 17 can be molded with a single mold by combining the side cap 17 with a pair of side cap components 23, 23 having the same shape. Thereby, the side cap 17 can be manufactured more easily.

また、このボールねじ10では、サイドキャップ17をサイドキャップ構成部材23,23に分割する分割面23dが、内側ボール掬い上げ部24と外側ボール掬い上げ部28の間に形成された凹部25を、凹部25の最も深い部分で分断する。従来は、図27に示すように、基端部240aの形状が複雑であり、応力集中の原因となっていた。本実施例に係るボールねじ10では、上述の構成により、掬い上げ基端部24aがなだらかで単純な形状となるため、サイドキャップ17内を循環するボール215による衝撃がサイドキャップ構成部材23に作用した場合であっても、掬い上げ基端部24a、あるいは掬い上げ基端部24aの近傍が起点となる疲労破壊が生じるおそれがほとんどない。したがって、本実施例によれば、ボールねじの高速運転性能や耐久性能を向上させることができる。  Further, in this ball screw 10, the split surface 23 d that divides the side cap 17 into the side cap constituent members 23, 23 has a recess 25 formed between the inner ball scooping portion 24 and the outer ball scooping portion 28. Dividing at the deepest part of the recess 25. Conventionally, as shown in FIG. 27, the shape of the base end portion 240a is complicated, which causes stress concentration. In the ball screw 10 according to the present embodiment, the scooping base end portion 24a has a gentle and simple shape due to the above-described configuration. Therefore, an impact caused by the ball 215 circulating in the side cap 17 acts on the side cap constituent member 23. Even in this case, there is almost no risk of fatigue failure starting from the scooping base end 24a or the vicinity of the scooping base end 24a. Therefore, according to the present embodiment, the high-speed operation performance and durability performance of the ball screw can be improved.

上述したように、凹部25の最も深い部分から分割線PLを開始(および終了)するようにすれば、つまり、凹部25の最も深い部分が掬い上げ基端部24aに形成されないようにサイドキャップ17を分割すれば、掬い上げ基端部24aでの応力集中を好適に緩和可能である。しかし、その副作用として、ボール循環部材構成部材23の分割面を、ボール215の中心が描くボール軌跡に対して、内側ボール掬い上げ部24の側に向けてずらしているため、掬い上げ基端部24aの近傍での周壁によるボール215を拘束する性能が不安定になるおそれがある。  As described above, if the dividing line PL starts (and ends) from the deepest portion of the recess 25, that is, the side cap 17 prevents the deepest portion of the recess 25 from being formed on the scooping base end 24a. , The stress concentration at the scooping base end portion 24a can be preferably alleviated. However, as a side effect thereof, the split surface of the ball circulation member constituting member 23 is shifted toward the inner ball scooping portion 24 with respect to the ball trajectory drawn by the center of the ball 215. The performance of restraining the ball 215 by the peripheral wall in the vicinity of 24a may become unstable.

(第2変形例)
そこで、次に、第2変形例として、掬い上げ基端部での応力集中を緩和するとともに、掬い上げ基端部の近傍でのボール拘束性能も安定させ得る形状について説明する。図22および図23は、本実施例に係る一対のサイドキャップ構成部材23、23同士による掬い上げ基端部の近傍での周壁の組み合わせ状態を説明する図である。上述したように、このサイドキャップ17は、二つのサイドキャップ構成部材23からなり、一対のサイドキャップ構成部材23,23は、分割面(合わせ面)23dをそれぞれ有している(図20参照)。
(Second modification)
Therefore, as a second modified example, a shape that can relieve stress concentration at the scooping base end and stabilize ball restraining performance in the vicinity of the scooping base end will be described. FIG. 22 and FIG. 23 are diagrams for explaining the combined state of the peripheral walls in the vicinity of the scooping base end portion by the pair of side cap constituent members 23, 23 according to the present embodiment. As described above, the side cap 17 includes the two side cap constituent members 23, and the pair of side cap constituent members 23 and 23 each have a split surface (mating surface) 23d (see FIG. 20). .

なお、この第2変形例は、上記説明した第1変形例のサイドキャップ17に対して、張出部23fの形状のみが異なっており、それ以外は第1変形例と同様の構成である。そのため、ここでは、張出部23fの形状のみについて説明し、その他の説明については省略する。  Note that the second modification differs from the side cap 17 of the first modification described above only in the shape of the overhang portion 23f, and the other configuration is the same as that of the first modification. Therefore, only the shape of the overhang portion 23f will be described here, and the other description will be omitted.

この第2変形例のサイドキャップ17では、上記第1実施例のサイドキャップ17とは異なり図22に示すように、張出部23fを、他方のサイドキャップ構成部材23の掬い上げ基端部24aの外側を覆うように形成している。  In the side cap 17 of the second modified example, unlike the side cap 17 of the first embodiment, as shown in FIG. 22, the overhanging portion 23 f is used as a scooping base end portion 24 a of the other side cap constituting member 23. It is formed so as to cover the outside.

これにより、2つのサイドキャップ構成部材23,23の分割位置が、この2つのサイドキャップ構成部材23、23の間で掬い上げ基端部24a近傍でボールを取り囲む周壁の割合が異なるものであっても、掬い上げ基端部24aの近傍での周壁によるボール拘束性能を安定可能になっている。なお、同図での符号Oは、ボール215の中心位置を示している。  As a result, the dividing position of the two side cap constituent members 23, 23 is different between the two side cap constituent members 23, 23 in the ratio of the peripheral wall surrounding the ball in the vicinity of the scooping base end portion 24a. In addition, the ball restraining performance by the peripheral wall in the vicinity of the scooping base end portion 24a can be stabilized. Note that the symbol O in the figure indicates the center position of the ball 215.

このように、第2変形例のサイドキャップ17では、掬い上げ基端部24aでの応力集中を防止しつつ、掬い上げ基端部24aの近傍での周壁によるボール拘束性能も安定させることができる。  Thus, in the side cap 17 of the second modified example, it is possible to stabilize the ball restraining performance by the peripheral wall in the vicinity of the scooping base end portion 24a while preventing stress concentration at the scooping base end portion 24a. .

以上説明したように、第1、第2変形例に係るボールねじ10によれば、上述の実施形態の構成をとりつつ、ボール循環部材をサイドキャップ17として、強度の弱い掬い上げ基端部24aの強度を改善することにより、高速運転性能や耐久性能を向上させたボールねじ10を提供することができる。  As described above, according to the ball screw 10 according to the first and second modifications, the ball circulating member is used as the side cap 17 and the weakly raised base end portion 24a having the configuration of the above-described embodiment. By improving the strength of the ball screw 10, it is possible to provide the ball screw 10 with improved high-speed driving performance and durability performance.

なお、本発明に係るボールねじは、上記各変形例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変形が可能である。  In addition, the ball screw which concerns on this invention is not limited to said each modification, A various deformation | transformation is possible within the range which does not deviate from the meaning of this invention.

例えば、上記各変形例に、さらに、分割面(合わせ面)23dに対して、相互の位置合わせをするための位置決め部として、突起部と穴部とをそれぞれに設ける構成としてもよい。また、サイドキャップ17には止めネジ18を直接通すためのサイドキャップ取付け孔を穿設した構成としてもよい。  For example, each of the above modifications may further include a protruding portion and a hole portion as positioning portions for mutual alignment with respect to the dividing surface (mating surface) 23d. Further, the side cap 17 may have a structure in which a side cap attachment hole for directly passing the set screw 18 is formed.

また、上記各変形例では、サイドキャップ17全体に渡ってなされる分割において、分割線PLが、掬い上げ基端部24aを除いて、ボールの中心の軌跡に沿って2つのサイドキャップ構成部材23、23が均等になるように設定された例で説明したが、これに限定されず、分割線は均等割りとなる位置でなくてもよい。しかし、サイドキャップ構成部材23、23のそれぞれが、ボールに対して、ほぼ同等にボールの周囲を取り囲むことによってボールを拘束する性能が安定するため、掬い上げ基端部の近傍以外の部分での分割線PLは、ボール中心の軌跡に合わせて均等に設定されることが好ましい。  Further, in each of the above-described modifications, in the division performed over the entire side cap 17, the dividing line PL has two side cap components 23 along the trajectory of the center of the ball except for the scooping base end portion 24 a. However, the present invention is not limited to this, and the dividing line does not have to be at an equally divided position. However, since the performance of restraining the ball is stabilized by each of the side cap constituent members 23 and 23 surrounding the ball substantially equally with respect to the ball, the side cap component members 23 and 23 are arranged at portions other than the vicinity of the scooping base end portion. The dividing line PL is preferably set evenly according to the trajectory of the ball center.

或いは、例えば、サイドキャップ17は完全一体式に構成されていてもよい。また或いは、サイドキャップ17は3つ以上に分割されたサイドキャップ構成部材を組み合わせて構成されていてもよい。  Alternatively, for example, the side cap 17 may be configured to be completely integrated. Or the side cap 17 may be comprised combining the side cap structural member divided | segmented into three or more.

また、例えば、上記各変形例では、凹部25の形状が、鋭角をなすV字状の溝部となっている例で説明したが、凹部25の形状は、V字状の溝に限定されない。すなわち、凹部としては、切欠き部あるいは溝等の「くぼみ」を含み、例えば凹部の形状がU字状ないしは半円状等であってもよい。  For example, in each of the above modifications, the example in which the shape of the recess 25 is a V-shaped groove having an acute angle has been described. However, the shape of the recess 25 is not limited to the V-shaped groove. In other words, the recess includes a “dent” such as a notch or a groove, and the shape of the recess may be U-shaped or semicircular.

また、例えば、上記各変形例では、ボールねじ10は、サイドキャップ17(サイドキャップ構成部材23,23)を樹脂で形成した例で説明したが、例えばサイドキャップ17を金属成形、例えば焼結鋼等の焼結材で形成したり、金属射出成形(MIM)により成形したりしてもよい。このような構成とすることにより、樹脂の使用に適さない高温条件下でも使用することができる。  Further, for example, in each of the above-described modifications, the ball screw 10 has been described as an example in which the side cap 17 (side cap constituent members 23 and 23) is formed of a resin. However, for example, the side cap 17 is formed by metal molding, for example, sintered steel. It may be formed of a sintered material such as, or may be formed by metal injection molding (MIM). By setting it as such a structure, it can be used also on the high temperature conditions which are not suitable for use of resin.

以上で本願の実施形態の変形例の説明を終え、以下、再び本願の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。ここでは、本実施形態の更に別の特徴について説明する。本実施形態は、ねじ軸径40mm、リード25mm、ボール径7.1438mmのチューブ式ボールねじに対して適用したものである。図28は、ねじ軸2のボール溝2aの断面形状を表している。ねじ軸2の外径部(ランド部)4とボール溝2aのほぼ半円形のボール転動部35との間を円弧状に面取りした円弧部311で連結している。その円弧部311の曲率半径Rは、本実施形態ではボール1の半径r=3.57mmとほぼ等しくしてある。円弧部311は、ボール転動部35の曲線と滑らかに連続して形成されている。  This is the end of the description of the modification of the embodiment of the present application. Hereinafter, the embodiment of the present application will be described again with reference to the drawings. Here, still another feature of the present embodiment will be described. This embodiment is applied to a tube-type ball screw having a screw shaft diameter of 40 mm, a lead of 25 mm, and a ball diameter of 7.1438 mm. FIG. 28 shows a cross-sectional shape of the ball groove 2 a of the screw shaft 2. The outer diameter portion (land portion) 4 of the screw shaft 2 and the substantially semicircular ball rolling portion 35 of the ball groove 2a are connected by an arc portion 311 chamfered in an arc shape. In this embodiment, the radius of curvature R of the arc portion 311 is substantially equal to the radius r of the ball 1 = 3.57 mm. The arc portion 311 is formed smoothly and continuously with the curve of the ball rolling portion 35.

円弧部311の上部は、ランド部4に交点P2で隣接している。また、本実施形態では、ねじ軸2の中心軸線からねじ溝2a内のボール1の中心までの距離と、ねじ軸2の中心軸線からランド部4の表面までの距離との差Yを、ボール1の直径の10%より小さく設定してある。ボール衝突の衝撃による応力集中を低減するには、円弧部311の曲率半径Rはできるだけ大きく取ることが望ましい。しかし、反面で曲率半径Rが大きくなる程、円弧部311とランド部4との交点P2の位置が溝中心に近づくとともにその形状が鋭い突起状になってくる。そして、曲率半径Rが限度を越えて過大になると、P2点近傍へのボールの衝突の機会がますと同時に衝突時の応力集中も増大して、ランド部肩口の損傷の危険性が増す。そこで、円弧部311の曲率半径Rの大きさに上限を設けてその危険性を回避する必要がある。  The upper portion of the arc portion 311 is adjacent to the land portion 4 at the intersection P2. Further, in this embodiment, the difference Y between the distance from the center axis of the screw shaft 2 to the center of the ball 1 in the screw groove 2a and the distance from the center axis of the screw shaft 2 to the surface of the land portion 4 is calculated as follows. 1 is set to be smaller than 10% of the diameter. In order to reduce the stress concentration due to the impact of the ball collision, it is desirable to make the radius of curvature R of the arc portion 311 as large as possible. However, as the radius of curvature R increases, the position of the intersection point P2 between the arc portion 311 and the land portion 4 approaches the groove center and the shape becomes a sharp protrusion. If the radius of curvature R exceeds the limit, the ball has an opportunity to collide with the vicinity of the point P2, and at the same time, the stress concentration at the time of the collision increases, and the risk of damage to the shoulder of the land portion increases. Therefore, it is necessary to provide an upper limit to the radius of curvature R of the arc portion 311 to avoid the danger.

本発明者は、ボール1がボール循環チューブ内を通過してねじ軸2のボール溝2aに向かって送りこまれる時の、ボール1がボール溝2aの面と最初に衝突する位置をプロットし、得られる線図を解析して、円弧部311の曲率半径Rの上限を規定することとした。図29ないし図31は、上記ボール衝突位置を連続的にプロットした結果を図28の上から矢符号28のように見下ろした場合の線図である。各図において、最も上にある点E1の高さにボール中心位置がきたとき、ボールはE1の真下に示した点E2でボール溝2aの面と衝突することを示している。  The inventor plots the position where the ball 1 first collides with the surface of the ball groove 2a when the ball 1 passes through the ball circulation tube and is fed toward the ball groove 2a of the screw shaft 2. The upper limit of the radius of curvature R of the arc portion 311 is defined by analyzing the obtained diagram. 29 to 31 are diagrams in the case where the results of continuously plotting the ball collision positions are looked down from the top of FIG. In each figure, when the ball center position comes to the height of the uppermost point E1, the ball collides with the surface of the ball groove 2a at the point E2 shown directly below E1.

図29は、ボール1がボール溝2aに送りこまれる軌跡が理想的でかつバラツキがないと仮定した場合である。この場合には、ボール1が円弧部311の曲率半径Rの大きさには無関係にボール転動部35にのみ衝突する。したがって円弧部311の曲率半径Rの上限は問題にならない。しかし実際の場合は、ボールねじの加工・組立誤差や運転速度等の使用条件により、ボールの軌跡はある範囲で必然的にバラツキが出る。図30、図31は、ボールねじの寸法精度や実験結果から推定されるボール軌跡の偏りを考慮したときの解析結果を示したものである。  FIG. 29 shows a case where the trajectory of the ball 1 being fed into the ball groove 2a is ideal and there is no variation. In this case, the ball 1 collides only with the ball rolling portion 35 regardless of the radius of curvature R of the arc portion 311. Therefore, the upper limit of the radius of curvature R of the arc portion 311 does not matter. However, in actual cases, the locus of the ball inevitably varies within a certain range depending on the use conditions such as processing and assembly errors of the ball screw and operation speed. FIG. 30 and FIG. 31 show the analysis results when considering the dimensional accuracy of the ball screw and the deviation of the ball trajectory estimated from the experimental results.

図30は、図28に示す本実施形態のボール溝形状の場合で、ボールがボール溝2aの面と衝突するE2点は円弧部311内にある。しかし、その円弧部311の曲率半径Rはボール半径とほぼ等しい大きさに形成されているため、そこから損傷が発生する可能性は極めて小さい。更に円弧部311の曲率半径Rを大きくすると、ボール衝突位置は円弧部311とねじ軸外径部(ランド部)4との突起状の境界線Lに近づく。そして曲率半径Rが所定値を越えると、その境界線Lにボールが衝突してランド部肩口の損傷を招く危険が生じる。本発明者は、上記の解析を、円弧部311の曲率半径Rを種々変えたものについて行い、その結果に基づいてボールが円弧部311とランド部4との境界線Lに衝突しないような円弧部311の曲率半径Rの上限値を求めることができた。その値はボールの半径の2倍である。すなわち、円弧部311の曲率半径Rはボールの半径の2倍以下とすれば良い。  FIG. 30 shows the ball groove shape of the present embodiment shown in FIG. 28, and the point E2 where the ball collides with the surface of the ball groove 2a is in the arc portion 311. However, since the radius of curvature R of the arc portion 311 is formed to be approximately equal to the ball radius, the possibility of damage from there is very small. When the radius of curvature R of the arc portion 311 is further increased, the ball collision position approaches the protruding boundary line L between the arc portion 311 and the screw shaft outer diameter portion (land portion) 4. When the curvature radius R exceeds a predetermined value, there is a risk that the ball collides with the boundary line L and damages the land shoulder. The present inventor performs the above analysis for various changes in the radius of curvature R of the arc portion 311, and based on the result, the arc does not collide with the boundary line L between the arc portion 311 and the land portion 4. The upper limit value of the radius of curvature R of the portion 311 could be obtained. Its value is twice the radius of the ball. That is, the radius of curvature R of the arc portion 311 may be set to be twice or less the radius of the ball.

一方、円弧部311の曲率半径Rがボールの半径の1/2未満の場合は、その円弧部11にボール衝突による損傷が発生することが認められた。図31は、図32に示した従来のボール溝形状の場合(ランド部肩口が傾斜面からなる面取部36で連結されているもの)を参考に示したものである。この場合、ボールがボール溝2aの面と衝突するE2点が、ボール転動部35と面取部36との境界線上にあり、その境界線は突起状になっているため、そこから損傷が発生することが認められた。  On the other hand, when the radius of curvature R of the arc portion 311 is less than ½ of the radius of the ball, it was recognized that the arc portion 11 was damaged by the ball collision. FIG. 31 shows the case of the conventional ball groove shape shown in FIG. 32 (in which the shoulder portion of the land portion is connected by a chamfered portion 36 having an inclined surface). In this case, the point E2 where the ball collides with the surface of the ball groove 2a is on the boundary line between the ball rolling part 35 and the chamfered part 36, and the boundary line is a projection, so that damage is caused from there. It was observed to occur.

また、ねじ軸2の中心軸線からねじ溝2a内のボール1の中心までの距離と、ねじ軸2の中心軸線からランド部4の表面までの距離との差Yを、0またはボール直径の10%未満と小さく設定するボール溝形状にあっては、円弧部311の曲率半径Rをより大きく設定しても円弧部311とランド部4との境界線L上へのボール衝突を防ぐことができるから、衝突時の応力集中をさらに緩和することが可能である。  The difference Y between the distance from the central axis of the screw shaft 2 to the center of the ball 1 in the screw groove 2a and the distance from the central axis of the screw shaft 2 to the surface of the land portion 4 is set to 0 or 10 of the ball diameter. In the ball groove shape set as small as less than%, the ball collision on the boundary line L between the arc portion 311 and the land portion 4 can be prevented even if the radius of curvature R of the arc portion 311 is set larger. Therefore, it is possible to further alleviate the stress concentration at the time of collision.

なお、本実施形態においては、チューブ循環式ボールねじに本発明を適用した例について説明しているが、上記特徴はその他のボールねじに対しても、同様に適用することができる。例えば、図36に示すようなコマ循環式のボールねじに上記特徴を適用することもできる。  In the present embodiment, an example in which the present invention is applied to a tube circulation type ball screw has been described. However, the above-described features can be similarly applied to other ball screws. For example, the above-described feature can be applied to a top-circulating ball screw as shown in FIG.

以上、説明したように、本実施形態においては、ボールねじのねじ軸のボール溝の断面形状において、ねじ軸の外径部とボール溝のほぼ半円形のボール転動部との間を円弧部で連結するとともに、その円弧部の曲率半径を前記ボール溝を転動するボールの半径の1/2以上、2倍以下とし、少なくともボール転動部とは滑らかな曲線で連続的につなげるものとした。これにより、上記円弧部近傍にボールの衝突の衝撃力が作用しても応力集中が緩和されて、高速運転でもねじ軸のランド部肩口の損傷が防止できる。また、ねじ軸2の中心軸線からねじ溝2a内のボール1の中心までの距離と、ねじ軸2の中心軸線からランド部4の表面までの距離との差Yを、0またはボール直径の10%未満と小さく設定することで、円弧部の曲率半径を大きくしても円弧部とランド部との交点へのボールの衝突を防ぐことができるため、ボールねじの長寿命化が達成できる。図33ないし図35は、従来例に係るチューブ方式のボールねじを示す。図35に示す従来例では、ボール転動部35の両側に円弧部が形成されているが、当該円弧部の曲率半径Rはボール1の半径の40%以下になっているため、特にボールねじの高速運転を長時間行うことで損傷が生じるおそれがあった。  As described above, in this embodiment, in the cross-sectional shape of the ball groove of the screw shaft of the ball screw, an arc portion is provided between the outer diameter portion of the screw shaft and the substantially semicircular ball rolling portion of the ball groove. And the radius of curvature of the arc part is ½ or more and twice or less than the radius of the ball rolling in the ball groove, and at least the ball rolling part is continuously connected with a smooth curve. did. Thereby, even if the impact force of the collision of the ball is applied in the vicinity of the arc portion, the stress concentration is relaxed, and damage to the shoulder portion of the screw shaft can be prevented even at high speed operation. The difference Y between the distance from the central axis of the screw shaft 2 to the center of the ball 1 in the screw groove 2a and the distance from the central axis of the screw shaft 2 to the surface of the land portion 4 is set to 0 or 10 of the ball diameter. By setting it as small as less than%, even if the radius of curvature of the arc portion is increased, it is possible to prevent the ball from colliding with the intersection of the arc portion and the land portion, so that the life of the ball screw can be extended. 33 to 35 show a tube-type ball screw according to a conventional example. In the conventional example shown in FIG. 35, arc portions are formed on both sides of the ball rolling portion 35, but the radius of curvature R of the arc portion is 40% or less of the radius of the ball 1. There is a risk that damage will occur by performing high-speed driving for a long time.

最後に、本願の実施形態の他の特徴について説明する。図37は、本願の実施形態に係るシール15の正面図である。図38は、図37のシール15を38−38線で切断して矢印方向に見た図である。シール15は、径方向に広がった円環状のシール本体15cと、シール本体15cの内側から全周にわたって軸方向の一方の側へ屈折して径方向内方に延びるシール片15dとからなる。シール片15dは、その内方縁に円形断面を有する環状の接触部15bを形成している。  Finally, other features of the embodiment of the present application will be described. FIG. 37 is a front view of the seal 15 according to the embodiment of the present application. FIG. 38 is a view of the seal 15 of FIG. 37 taken along line 38-38 and viewed in the direction of the arrow. The seal 15 includes an annular seal body 15c that expands in the radial direction, and a seal piece 15d that refracts from the inside of the seal body 15c to one side in the axial direction over the entire circumference and extends radially inward. The seal piece 15d forms an annular contact portion 15b having a circular cross section at the inner edge thereof.

接触部15bの内側は、ねじ軸2の断面形状に対応した開口15aとなっている。外周をナット3に取り付ける取付け部であるシール本体15cと、シール片15dと、接触部15bとは、耐摩耗性及び可撓性を有する樹脂又はゴムから一体形成されている。  The inside of the contact portion 15b is an opening 15a corresponding to the cross-sectional shape of the screw shaft 2. The seal body 15c, the seal piece 15d, and the contact portion 15b, which are attachment portions for attaching the outer periphery to the nut 3, are integrally formed from a resin or rubber having wear resistance and flexibility.

図39は、本実施の形態にかかるシール15のシール片15d周辺を拡大した断面図であり、図40は、図39のシール15の接触部15bを更に拡大し、ねじ溝(2点鎖線)との接触状態を示した図である。なお、接触部15bは、図に示すように断面が円形であるO−リングのような形状を有する。  39 is an enlarged cross-sectional view of the periphery of the seal piece 15d of the seal 15 according to the present embodiment, and FIG. 40 further enlarges the contact portion 15b of the seal 15 of FIG. 39, and a thread groove (two-dot chain line). It is the figure which showed the contact state with. The contact portion 15b has a shape like an O-ring having a circular cross section as shown in the figure.

図39において2点鎖線は、シール15とねじ軸2との相対角度に応じて変位する、ねじ軸2に接触するシール15の接触部15bの位置(15Aないし15G)を示している。図40から明らかなように、接触部15bの接触点15e(接触領域)は、ねじ軸2の周面に接触する位置に応じて、接触部15b上を変位する。  In FIG. 39, a two-dot chain line indicates the position (15A to 15G) of the contact portion 15b of the seal 15 that contacts the screw shaft 2 and is displaced according to the relative angle between the seal 15 and the screw shaft 2. As apparent from FIG. 40, the contact point 15 e (contact region) of the contact portion 15 b is displaced on the contact portion 15 b according to the position in contact with the peripheral surface of the screw shaft 2.

接触部15bによれば、ねじ軸2の何れの周面に接触しても、図40に示すように接触面の法線は接触部15bの断面中心を通過する。従って、接触位置に関わらず、シール15とねじ軸2との接触関係は一定に維持されることになり、もって密封機能を確保できることとなる。また、例えば図44に示す従来技術のシール5であれば、先端部5eが接触する前に、左側面5f又は右側面5gがねじ軸2に接触してしまうような不安定な接触を招来する恐れがある。しかし、本実施の形態によれば、図39に示すとおり、5Aから5Gの何れの位置にあっても、常に接触部15bがねじ軸周面に接触するので、安定したシールの密封機能を確保できる。  According to the contact part 15b, even if it contacts any peripheral surface of the screw shaft 2, the normal line of the contact surface passes through the center of the cross section of the contact part 15b as shown in FIG. Therefore, regardless of the contact position, the contact relationship between the seal 15 and the screw shaft 2 is maintained constant, so that a sealing function can be secured. For example, in the case of the prior art seal 5 shown in FIG. 44, an unstable contact is caused such that the left side surface 5f or the right side surface 5g contacts the screw shaft 2 before the tip portion 5e contacts. There is a fear. However, according to the present embodiment, as shown in FIG. 39, the contact portion 15b is always in contact with the peripheral surface of the screw shaft at any position from 5A to 5G, so that a stable sealing function of the seal is ensured. it can.

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能である。例えば、最後に説明した接触部5bの断面形状は半円状としても良い。  The present invention has been described above with reference to the embodiments. However, the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and modifications and improvements can be made as appropriate. For example, the cross-sectional shape of the contact portion 5b described last may be a semicircular shape.

また、上記実施形態及び第1、第2変形例において説明したボールねじの特徴は、その中のいずれか1つの特徴をボールねじに適用しても良いし、任意の複数の特徴をボールねじに適用しても良いし、全ての特徴をボールねじに適用しても良い。  In addition, as for the characteristics of the ball screw described in the embodiment and the first and second modified examples, any one of the characteristics may be applied to the ball screw, or any of a plurality of characteristics may be applied to the ball screw. You may apply and all the characteristics may be applied to a ball screw.

1 ボール
2 ねじ軸
2a ねじ溝
3 ナット
5、6、7 循環チューブ
9 ねじ溝
17 サイドキャップ
1 Ball 2 Screw shaft 2a Screw groove 3 Nut 5, 6, 7 Circulating tube 9 Screw groove 17 Side cap

Claims (10)

第1のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、
前記第1のねじ溝に対向する第2のねじ溝を内周面に有するナットと、
前記第1のねじ溝と前記第2のねじ溝とにより形成された螺旋状通路内に収容された複数のボールと、
それぞれ、前記ナットに取り付けられ、前記螺旋状通路の2箇所をつなぐ循環路を形成する3つ以上のボール循環部材とを備えたボールねじにおいて、
少なくとも1つの前記ボール循環部材が、その他の前記ボール循環部材とは異なる周方向の位置に配置されていることを特徴とするボールねじ。
A screw shaft having a first thread groove on the outer peripheral surface;
A nut having a second thread groove on the inner peripheral surface facing the first thread groove;
A plurality of balls housed in a spiral passage formed by the first thread groove and the second thread groove;
In each of the ball screws provided with three or more ball circulation members attached to the nut and forming a circulation path connecting two portions of the spiral passage,
At least one said ball circulation member is arrange | positioned in the position of the circumferential direction different from the said other ball circulation member, The ball screw characterized by the above-mentioned.
少なくとも2つの前記ボール循環部材が円周方向の同位置に配置され、
前記少なくとも1つの前記ボール循環部材が、軸方向において、前記少なくとも2つの前記ボール循環部材の間に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のボールねじ。
At least two of the ball circulation members are arranged at the same position in the circumferential direction;
2. The ball screw according to claim 1, wherein the at least one ball circulation member is disposed between the at least two ball circulation members in an axial direction.
前記少なくとも1つの前記ボール循環部材と前記2つの前記ボール循環部材とは円周方向に180°異なる位置に配置されていることを特徴とする請求項2に記載のボールねじ。  3. The ball screw according to claim 2, wherein the at least one ball circulating member and the two ball circulating members are disposed at positions that are different from each other by 180 ° in a circumferential direction. 前記少なくとも1つの前記ボール循環部材と共に前記ボールが循環する回路を構成する前記第2のねじ溝の部分が、前記少なくとも2つの前記ボール循環部材と共にそれぞれ前記ボールが循環する回路を構成する前記第2のねじ溝の2つの部分から等距離の位置から軸方向にずれて予圧を生じさせていることを特徴とする請求項3に記載のボールねじ。  The second thread groove portion constituting a circuit in which the ball circulates together with the at least one ball circulation member constitutes a circuit in which the ball circulates together with the at least two ball circulation members. 4. The ball screw according to claim 3, wherein a preload is generated by shifting in an axial direction from a position equidistant from two portions of the screw groove. 前記ねじ軸のいずれか一方の端部で前記ねじ軸を回転可能に支持する支持部材を有し、
前記ナットは、前記支持部材とは反対側の端部に、径方向外方に延びるフランジを有することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載のボールねじ。
A support member that rotatably supports the screw shaft at one end of the screw shaft;
5. The ball screw according to claim 1, wherein the nut has a flange extending radially outward at an end portion opposite to the support member. 6.
前記ボール循環部材は、
その両端に配置され、径方向外側で前記螺旋状通路内の前記ボールを掬い上げる外側掬い上げ部と、径方向内側で前記螺旋状通路内の前記ボールを掬い上げる内側掬い上げ部と、を備えた一対の掬い上げ通路と、
前記一対の掬い上げ通路をつなぐボール送り通路と、を有し、
前記外側掬い上げ部と前記内側掬い上げ部は、その間に、先端側から前記ボール送り通路側に凹んだ凹部を構成し、
前記ボール循環部材は、最も前記ボール送り通路側に位置する前記凹部の部分から、前記ボールの経路に沿った分割面により分かれる2つの構成部材からなることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載のボールねじ。
The ball circulation member is
An outer scooping portion that scoops up the ball in the spiral passage on the radially outer side, and an inner scooping portion that scoops up the ball in the spiral passage on the radially inner side. A pair of scooping passages,
A ball feed path connecting the pair of scooping paths,
The outer scooping part and the inner scooping part constitute a recess recessed from the tip side to the ball feed passage side between them,
5. The ball circulating member is composed of two components separated from a portion of the concave portion located closest to the ball feeding passage by a dividing surface along the path of the ball. The ball screw according to claim 1.
軸方向に見たときに、前記分割面は、前記凹部の近傍において、前記ボール循環部材を通過する前記ボールの中心の軌跡よりも前記内側掬い上げ部側に配置されていることを特徴とする請求項6に記載のボールねじ。  When viewed in the axial direction, the dividing surface is disposed closer to the inner scooping portion than the locus of the center of the ball passing through the ball circulation member in the vicinity of the recess. The ball screw according to claim 6. 前記第1のねじ溝が、前記ボールの進行方向に対して垂直な断面において、両端に滑らかに連続して、前記ボールの半径の2分の1以上、2倍以下の曲率半径を有する円弧部を備えることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載のボールねじ。  In the cross section perpendicular to the traveling direction of the ball, the first screw groove is smoothly continuous at both ends, and has an arc portion having a radius of curvature that is equal to or more than one-half and less than twice the radius of the ball. The ball screw according to any one of claims 1 to 4, further comprising: 前記ねじ軸の中心軸線から前記第1のねじ溝内の前記ボールの中心までの距離から前記ねじ軸の最大半径を引いた値が、前記ボールの直径の10%以下であることを特徴とする請求項8に記載のボールねじ。  A value obtained by subtracting the maximum radius of the screw shaft from the distance from the central axis of the screw shaft to the center of the ball in the first screw groove is 10% or less of the diameter of the ball. The ball screw according to claim 8. 前記ナットの端部に取り付けられ、前記ねじ軸に接触する接触部を備えたシールを有し、
前記接触部は、少なくとも前記ねじ軸側に、断面が円弧状の曲面を有していることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載のボールねじ。
A seal attached to an end of the nut and having a contact portion that contacts the screw shaft;
The ball screw according to any one of claims 1 to 4, wherein the contact portion has a curved surface having an arcuate cross section at least on the screw shaft side.
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