JP4515606B2

JP4515606B2 - Ball nut and ball screw device

Info

Publication number: JP4515606B2
Application number: JP2000203691A
Authority: JP
Inventors: 一夫近島
Original assignee: 一夫近島
Priority date: 2000-07-05
Filing date: 2000-07-05
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2020-07-05
Also published as: JP2002021968A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボールナット及びそれを用いたボールネジ装置に係り、詳しくは塑性加工により製造して好適なボールナット及びボールネジ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ボールネジ装置は、専ら、回転運動を軸方向運動に変換する直線駆動装置（送り装置）として用いられている。工作機械等の精度の高い送りを必要とする場合は、スクリューを精度の高い機械加工により形成し、精密なピッチ精度を得ている。
【０００３】
一方、ボールネジ装置は、電動モータと組合されて、従来の油圧又は空気圧シリンダに代え、いわゆる電動シリンダとして多くの分野に用いられている。この場合、高い送り精度を必要としないことが多く、スクリュー（雄ネジ部材）を転造加工により比較的安価に多量生産することが可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ボールナットは、転造等の塑性加工を行うことができず、切削等の機械加工により製造されており、上述したように、スクリューが転造により安価に製造可能となっているのに拘ず、ボールナットは、依然として機械加工により製造されており、コスト上及び精度上、バランスを欠いて過剰品質になる場合が多い。従って、ボールネジ装置のコストダウンを図り、その適用分野を拡大するためには、機械加工によるボールナットの製造がネックとなっており、塑性加工等により、安価にかつ効率よく製造可能なボールナットの現出が望まれている。
【０００５】
そこで、本発明は、ボールナットを、スクリュー同様に安価にかつ大量に生産可能にして、ボールナット及びボールネジ装置のコストダウンを図り、もって上記課題を解決したボールナット及びボールネジ装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る本発明は（例えば図１，図５，図９及び図１２参照）、ボールスクリュー（１９）及びボール（１７）とでボールネジ装置（１８）を構成するボールナット（１４）において、筒状の装着部（１ｇ）を有する本体（１）と、所定断面形状からなる線状材（３２）を螺旋状に捲回して、互に隣接する線状材（３２）により螺旋溝（２ａ）を形成する雌ネジ部材（２）と、蓋部材（３）と、を備え、前記雌ネジ部材（２）を前記本体（１）の装着部内周面（１ａ）に装着し、かつ前記雌ネジ部材（２）の隣接する線状材（３２）が互に当接するように前記蓋部材（３）を前記本体（１）に固定してなる、ボールナット（１４）にあり、前記雌ネジ部材（２）は、前記螺旋溝（２ａ）の端に傾斜面（ｂ，ｃ）を有し、前記蓋部材（３）に傾斜面（ｋ）を有する環状の突出部（３ｂ）を設け、前記蓋部材（３）を前記本体（１）に一体に固定することに基づき、前記雌ネジ部材（２）及び前記突出部（３ｂ）の前記両傾斜面（ｂ，ｃ）（ｋ）を互に係合して、前記雌ネジ部材（２）を押圧・拡径し、該雌ネジ部材（２）を前記本体（１）の装着部内周面（１ａ）に圧着してなる。
【０００７】
請求項２に係る本発明は（例えば図２ないし図８参照）、前記雌ネジ部材（２）は、引抜き加工等の塑性加工により、その断面形状が、前記互に隣接する線状材（３２）とで前記ボール（１７）が転動するに適したゴシックアーク等の転動面（ｇ１、ｇ２）を形成してなる、請求項１記載のボールナット（１４）にある。
【０００９】
請求項３に係る本発明は、前記本体（１）は、プラスチックからなる、請求項１又は２記載のボールナット（１４）にある。
【００１０】
請求項４に係る本発明は、前記蓋部材（３）は、プラスチックからなる、請求項１ないし３いずれか記載のボールナット（１４）にある。
【００１１】
請求項５に係る本発明は（例えば図１４参照）、前記雌ネジ部材（２）は、前記線状材の複数本（３２ａ、３２ｂ）を螺旋状に捲回して、互に隣接する線状材（３２ａ、３２ｂ）により平行に複数本の螺旋溝を形成してなる、請求項１ないし４いずれか記載のボールナット（１４）にある。
【００１２】
請求項６に係る本発明は（例えば図１２参照）、請求項１ないし５いずれか記載のボールナット（１４）と、転造ボールスクリュー（１９）と、前記ボールナット（１４）の螺旋溝（２ａ）と前記ボールスクリュー（１９）の螺旋溝（１９ａ）との間で転動するボール（１７）と、を備えてなる、ボールネジ装置（１８）にある。
【００１３】
［作用］
以上構成に基づき、ボールナット（１４）は、線状材（３２）を例えば引抜き加工等の塑性加工により所定断面形状に形成され、それを捲回することにより、互に隣接する線状材（３２）によりボール転動面となる螺旋溝（２ａ）が形成され、このように形成された雌ネジ部材（２）が例えばプラスチックからなる本体（１）と、同じくプラスチック等からなる蓋部材（３）とにより本体装着部内周面（１ａ）に固定され、従ってボールナット（１４）が、略々塑性加工により製造されることが可能となる。
【００１４】
一方、スクリュー（１９）は、従来の転造により大量生産が可能であり、上記ボールナット（１４）と、転造によるスクリュー（１９）と組合せることにより、塑性加工により製造できるボールネジ装置（１８）が得られる。
【００１５】
なお、上記カッコ内の符号は、図面を参照するためのものであるが、特許請求の範囲の記載に何等影響を与えるものではない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
［ボールナット全体の説明］
本発明に係るボールナット１４の構成を図に沿って説明する。図１は本発明のボールナット１４の組立図である。本ボールナット１４は、ボールナット本体１と、雌ネジ部材２と、蓋部材３と、から構成されている。前記ボールナット本体１は、プラスチック製で射出成形加工等により全体視略々円筒形状に形成されている。該ボールナット本体１は、円筒状の装着部１ｇと、その両端部で外形方向に突出する環状のフランジ部１ｂ及び１ｃとを有しており、上記装着部１ｇの内周面１ａに前記雌ネジ部材２が装着される。該装着部１ｇの内周面１ａは、ボールスクリュー１９の径Ｄ２（図１３参照）よりも大きい所定の大きさの径Ｄ１を有しており、かつ該装着部内周面１ａの一端側部分（図１では右方の端部分）には、該ボールスクリュー１９の径Ｄ２に略々合うシール部１ｅが内周方向に突出して形成されており、該シール部１ｅには、ボールスクリュー１９の螺旋溝１９ａに入り込むように螺旋状の所定巻数からなるシール用突起１ｄが形成されている。また、該ボールナット本体１の内周部分において、装着部内周面１ａとシール部１ｅとは段差となっており、雌ネジ部材２が当接するように、図示しない傾斜面（後述）を有する形状の抜止め段部１ｆを形成している。
【００１７】
該円筒形状のボールナット本体１の外周部分には、シール部１ｅを有する一端側（図１では右方側）に前記連結用フランジ部１ｃが形成されていると共に、他端側（図１では左方側）に固定用フランジ部１ｂが形成されている。該固定用フランジ部１ｂには複数の金属製の固定用ブッシュ６がインサート成形等により装着されており、また前記連結用フランジ部１ｃには複数の金属製の固定用ブッシュ７がインサート成形等により装着されている。
【００１８】
前記雌ネジ部材２は、線状材３２を螺旋状に捲回したものからなり（詳しくは後述）、ボールナット本体１の装着部１ｇの内周面１ａに嵌合され、外周径Ｄ１からなる全体視円筒形状で金属製により構成されている。該雌ネジ部材２の内周部は、前記線状材にて形成される螺旋溝２ａにより雌ネジ孔１５ａが構成される。
【００１９】
前記蓋部材３は、全体視略々環状で、前記本体１の固定用フランジ部１ｂの外径に合うような大きさの外径を有し、プラスチックの射出成形等により形成されている。該蓋部材３の外周部分には、該固定用フランジ部１ｂのブッシュ６と連接するための複数の孔３ａが形成されている。該蓋部材３の内周部分の本体１側には、略々環状の突出部３ｂが形成されており、ボールナット１４を組立てる際に（詳しくは後述）、該突出部３ｂの外径と前記本体１の装着部内周面１ａとが嵌合される。該突出部３ｂの内周面側には、ボールスクリュー１９の螺旋溝１９ａに入り込むように螺旋状の所定巻数からなる突起３ｄが内周方向に形成されている。また、該突出部３ｂの先端には、傾斜面（後述）が前記雌ネジ部材２の形状に合うように形成されている。
【００２０】
上記構成をなすボールナット本体１に雌ネジ部材２を挿入した後、蓋部材３を嵌合させる。そして、該蓋部材３の複数の孔３ａと連接する複数のブッシュ６にボルトピン５を挿入させ、ロックナット８にて固定する。すると、ボールナット本体１と、雌ネジ部材２と、蓋部材３と、がボールスクリューの螺入されるための連続した雌ネジ孔１５を形成し、本ボールナット１４を構成する。
【００２１】
［雌ネジ部材の説明］
本ボールナット１４は、以上のような構成（一体ではない構成）をなすので、このボールナット１４を製造する際は、雌ネジ部材２を別に製造することができる。即ち、雌ネジ部材２を、他の部材である本体１及び蓋部材３と共に塑性加工により形成することができる。以下、図面に沿って雌ネジ部材２の製造工程の実施例を示すことにより、該雌ネジ部材２の構成を詳細に説明する。
【００２２】
図２、及び図３は線状材３２の成形工程を示した図である。図２（ａ）に示すように、鋼又はステンレス鋼等の金属の線素材３０を矢印Ａ方向へダイス３１の孔３１ａに通し、該ダイス３１の孔３１ａの形状により所定断面形状を有する線状材３２を形成する引抜加工（又は押出加工）を行う。該ダイス３１の孔３１ａの形状は、長方形の下部の２角にゴシックアーク形状の内側向き凸部を有した形状である。それにより、引抜加工（又は押出加工）された線素材３０の断面形状は、図２（ｂ）に示すように、長方形の下方の２角をゴシックアーク形状に切り取ったＴ字型のような形状に形成される。つまり線素材３０は、ダイス３１を通過すると、図３に示すように、高さ方向の面ｈ１、ｈ２と幅方向の面ｗ１、ｗ２によって囲まれた高さｈ、幅ｗを有する直方体の下部にゴシックアーク面ｇ１、ｇ２を有する線状材３２を形成する。
【００２３】
図４、及び図５は線状材３２の切断工程を示した図である。図４に示すように、該線状材３２を長さｌに揃え、かつ傾斜状に切断する。切断された両端面は、傾斜面ｃ、ｃに形成される。また、該線状材３２をコイルスプリング様に捲回（後述）した際に一周すると、ゴシックアーク面ｇ１、ｇ２が合さってゴシックアーク面形状の螺旋溝２ａの端を形成するように、一端の傾斜面ｃより１巻分の長さａの部分である片側のゴシックアーク面ｇ１を傾斜状に切断し、傾斜面ｂを形成する。すると、図５に示すように、傾斜面ｃに傾斜面ｂが１巻して合さり、１つの傾斜状の端面になる傾斜面ｂｃを形成する。他端の傾斜面ｂも、捲回した最後の１巻でも傾斜面ｃに合さり傾斜面ｂｃを形成するように、他端より長さａの部分において上下方向逆側のゴシックアーク面ｇ２を切断して形成する。
【００２４】
図６及び図７は線状材３２の研削（又は圧潰）工程を示した図である。図６に示すように、矢印Ｐ方向に線状材３２を搬送し、砥石ローラ１０、１１、１２に通して研削（研磨）し、該線状材３２の表面を正確に管理すると共に平滑にする。
【００２５】
図７（ａ）に示すように、砥石ローラ１０ａにより平面ｈ１を、砥石ローラ１０ｂにより平面ｈ２を、共に研削する。該線状材３２の平面ｈ１は、捲回した後に、ボールナット本体１の内周面１ａに正確に嵌合させるため、平滑に研削する必要がある。また、該線状材３２の平面ｈ２は、雌ネジ孔１５の内周面となるので、平滑に研削する必要がある。該平面ｈ１、ｈ２からなる高さｈは、該本体１の内周面１ａの径Ｄ１と、ボールスクリューの径Ｄ２と、の間に入るための適正な高さに研削する。
【００２６】
図７（ｂ）に示すように、砥石ローラ１１、１１により平面ｗ１、ｗ２からなる幅ｗを研削する。該線状材３２の幅ｗは、捲回すると、雌ネジ部材２の全長、ネジピッチに影響するので、該幅ｗを正確に管理すると共に平滑にする必要がある。
【００２７】
図７（ｃ）に示すように、砥石ローラ１２、１２によりゴシックアーク面ｇ１、ｇ２を研削する。該線状材３２のゴシックアーク面ｇ１、ｇ２は、捲回すると合さって、雌ネジ部材２のゴシックアーク面形状のボールの転動面となる螺旋溝２ａを形成する。該ゴシックアーク面形状の螺旋溝２ａは、ボール１７が滑らかに転動する必要があるので、正確な形状と平滑にする研削が必要である。
【００２８】
なお、砥石ローラの代りに、平滑な表面からなりかつ正確に間隔管理されたローラ間に線状材３２を通し、該線状材３２の表面を圧潰して、寸法及び平滑度を管理してもよい。
【００２９】
図８は、上述した線状材３２の捲回工程を示した図である。図８（ａ）、（ｂ）に示すように、該線状材３２を複数のローラ１４で支持しながら芯金軸１３を矢印Ｑ方向に回転させつつ矢印Ｒ方向に移動させる。すると、該線状材３２を該芯金軸１３に巻付けて、該線状材３２をコイルスプリング様に形成する。該芯金軸１３の径はボールスクリュー１９の径Ｄ２とほぼ同径であればよい。また、捲回する際は、該線状材３２をなるべく隙間無く捲回する方が良いが、前記蓋部材３により圧着するので（後述）、その精度は低くても良い。
【００３０】
図１４は２本の線状材３２の捲回ピッチを２倍にした捲回工程を示した図（（ｃ）は組立図）である。図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、線状材３２の捲回工程において捲回する際に、ピッチが２倍になるように捲回、形成したコイル様の線状材３２ａ、３２ｂをそれぞれ用意する。その際予め、線状材３２ａは捲回した際に斜面ｂｃを形成するようにゴシックアーク面ｇを切断した傾斜面ｂ_１と傾斜面ｃ_１を有した形状になるように、また、線状材３２ｂは傾斜面ｃ_２を有した形状になるように、それぞれ上記捲回までの工程を行っておく。そして、図１４（ｃ）に示すように、該２個の該線状材３２ａ、３２ｂを螺合する。すると、上記傾斜面ｂｃと同じ形の傾斜面ｂ_１、ｃ_２、ｃ_１を形成し、本体１と蓋部材３の傾斜面と当接するための形状を有する雌ネジ部材２を形成する。即ち、図示しない２倍のピッチを有する２本の平行な螺旋溝２ａが該雌ネジ部材２の内周側に形成され、２条ネジ用の雌ネジ孔を形成する。このようにして、２条ネジ用のボールナットを容易に構成することができる。但し、ボールスクリューの螺旋溝も２条ネジ用にする必要がある。また、更にピッチを整数倍に拡げた雌ネジ部材２を整数倍の本数用意し、螺合することで、多条ネジ用のボールナットを容易に構成することができる。なお、多条ネジ用の雌ネジ部材を形成する際、１個の芯金軸に、同時かつ平行に複数の線状材を巻付けて形成してもよいことは勿論である。
【００３１】
また、線状材３２は、捲回する前の直線状態又は捲回された後のコイル様状態において、焼入れ等の表面処理を行うことが好ましい。表面処理は、油焼入れ、高周波焼入れ、溶融メッキ、硬質クロムメッキ等の電気メッキ、クロマイジング等の金属浸透メッキ、金属溶射等が考えられる。また、捲回工程において芯金軸１３を適宣な温度に加熱しておくことで、線状材３２が熱せられ、その後、捲回中に加熱された線状材３２を水（又は油）により冷却することで、コイル様の雌ネジ部材２の内周表面側（螺旋溝２ａも含む）に焼入れを行うことも考えられる。これにより、焼入れがされているボールスクリュー１９に対するボールナット１４の耐久性が充分に得ることができる。
【００３２】
以上の製造工程により、該線状材３２がコイルスプリング様に捲回されて、略々円筒形状の雌ネジ部材２を構成する。
【００３３】
［ボールナットの組立工程の説明］
次に、上記ボールナット本体１、コイルスプリング様の雌ネジ部材２、蓋部材３を使用した、本ボールナット１４の組立工程を行う。
【００３４】
まず、本体１の装着部内周面１ａに、雌ネジ部材２挿入する。すると、図５及び図９に示すように、該雌ネジ部材２の傾斜面ｂｃが、予め該傾斜面ｂｃに合わせた形状の本体１の抜止め段部１ｆに有する傾斜面ｋに当接する。
【００３５】
図９は蓋部材３の組付け工程を示した図である。図９（ｃ）に示すように、蓋部材３の突出部３ｂを本体１の内周面１ａに挿入するように装着する。ボルトピン５を複数の孔３ａと連接する複数のブッシュ６に挿入し、ロックナット８により締め付ける（図１参照）。すると、該蓋部材３の突出部３ｂにより該雌ネジ部材２をボールナット本体１の抜止め段部１ｆと該突出部３ｂに挟むように圧着させ、該圧着された雌ネジ部材２は隣接する線状材３２が隙間無く固定される。
【００３６】
さらに、突出部３ｂの傾斜面ｋと抜止め段部１ｆの傾斜面ｋに、雌ネジ部材２の傾斜面ｂｃが当接し、該蓋部材３の矢印方向Ｍの押圧力に基づき、該傾斜面ｋ、ｋにより、該雌ネジ部材２の傾斜面ｂｃ、ｂｃが矢印方向Ｎの力を受ける。コイルスプリング様である雌ネジ部材２の両端の傾斜面ｂｃが、矢印方向Ｎの力を受けると、該雌ネジ部材２を拡径する力Ｆ_３となって働き、各捲回部分が本体１の内周面１ａに略々均等に圧着される。
【００３７】
即ち、雌ネジ部材２は、その幅ｗ及び本体１の内周面１ａの径Ｄ１が高精度で管理されれば、捲回の精度が例え低くくても、拡径して圧着するので、ネジピッチの精度が保持することができる。また、線状材３２のゴシックアーク面ｇ１、ｇ２及び平面ｈ１の平滑度を高く管理することにより、ボールの転動面精度、つまりボールネジ精度を保持することができる。従って、該雌ネジ部材２の製造工程において、研削（圧潰）工程の精度を高精度で管理すれば、本体、雌ネジ部材及び蓋部材を組立てることにより、本ボールナット１４のネジ精度が保持される。
【００３８】
図１０はボール充填工程の説明を示した図である。図１０に示すように、予め射出成形等により、ボールナット本体１の外周両端側から雌ネジ部材２のゴシックアーク面形状の螺旋溝２ａの両端付近まで、該本体１に略垂直に貫通させ、リターンチューブ９が嵌合するための大きさの径である孔１６、１６が形成される。リターンチューブ９はボール１７が通過するための径を有すパイプ状の管で、全体視コの字状に形成されている。また、該リターンチューブ９の両端は、ボール１７をすくい易くするためと、かつボールスクリュー１９に接触しないようにするために斜形状に形成されている。
【００３９】
図１２は本ボールネジ装置を示す組立て図である。図１２に示すように、ボールの充填を行う際は、該孔１６、１６を有している本ボールナット１４にボールスクリュー１９を螺入する。その後、該孔１６より必要数のボール１７を充填する。該ボール１７の充填を完了した状態で、ボール１７を詰めた状態のリターンチューブ９の両端を孔１６、１６に挿入する。また、該リターンチューブ９が本体１の孔１６より抜け落ちないように固定する。固定の際は、該リターンチューブ９の中のボール１７が引っかかることなく転動するように、該リターンチューブ９の円形状が変形しない程度の押圧力のバンド等で固定する。
【００４０】
なお、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、蓋部材３（本体１の抜止め段部１ｆも同様）の傾斜面ｋには、ボールスクリュー１９の螺旋溝１９ａに入り込む螺旋突起３ｄ（１ｄ）が傾斜面ｋを覆うように突出しており、ボール１７の充填時に該ボール１７が入り込まないように形成されている。
【００４１】
以上の組立工程により本ボールナット１４及びボールネジ装置１８が組立てられる。
【００４２】
［本ボールナット及びボールネジ装置の作用］
図１１は、ボールネジ装置１８において、雌ネジ部材２に対するボール１７からの作用力を示した図である。図１１に示すように、ボールスクリュー１９を回転すると、本ボールナット１４を矢印Ｇ方向に移動させる。その際、雌ネジ部材２の螺旋溝２ａにはボール１７から矢印Ｆ方向の力が作用し、該Ｆ方向の力は、半径方向力Ｆ_１と軸線方向力Ｆ_２に分けられる。該半径方向力Ｆ_１は、蓋部材３の締付けにより、ボールナット本体１の内周面１ａに圧接嵌合されている雌ネジ部材２を、ボールスクリュー１９からの負荷に応じた力で、更に該内周面１ａに押付ける力として作用する。
【００４３】
ボールスクリュー１９から雌ネジ部材２に作用する負荷は、該雌ネジ部材２のゴシックアーク面形状の螺旋溝２ａと該ボールスクリュー１９の溝１９ａの形成する空間に、複数のボール１７が略均等に充填されているので、全長に亘って均等な力として作用する。その力は、上述のように、内周面１ａに雌ネジ部材２を押付ける力として作用し、軸線方向力Ｆ_２に対抗する摩擦力を生じる。それにより、例えボールナット本体１にプラスチック材料を用いても、集中荷重を防止して、充分な耐久性を得ることができる。
【００４４】
また、ボール１７は、金属製（鋼、ステンレス鋼等）からなる雌ネジ部材２に形成されたゴシックアーク面形状の螺旋溝２ａ及びリターンチューブ９内を転動し、ボールナット本体１に接触しない。それにより、例えボールナット本体１にプラスチック材料を用いても、充分な耐摩耗性を得ることができる。
【００４５】
更に、ボール１７が接触・転動する雌ネジ部材２が摩耗した際は、ボールナット本体１と蓋部材３は交換せずに、該摩耗した雌ネジ部材２だけを交換することが容易にできる。
【００４６】
本ボールナット１４がボールスクリュー１９上の移動端に移動した際、過回転を防止するストッパには、衝撃荷重が生じる。しかし、例えば図１に示すように、ボルトピン５をストッパに使用すれば、該ボルトピン５はインサート成形の金属ブッシュ６に螺合すると共にロックナット８により固定されており、更に該ボルトピン５にゴムブッシュ等を嵌合して覆っておくことにより、ストッパとしてのボルトピン５からボールナット１４全体への衝撃力を弱めることができる。
【００４７】
以上のことより、ボールナット本体１にプラスチック材料を用いても、集中荷重、耐摩耗性、衝撃荷重、に対して充分な耐久性を得ることができる。
【００４８】
上述のように、本ボールナット１４は、ボールナット本体１及び蓋部材３をプラスチックの射出成形加工により製造し、雌ネジ部材２を引抜き等の型加工により製造できる。つまり、本ボールナット１４及びボールネジ装置１８は塑性加工により製造でき、組立加工を含めても、大幅にコストダウンすることができる。
【００４９】
［他の実施例の説明］
以下に本ボールナット１４の他の実施例を示す。例えば、ボールナット１４に大きな荷重が作用するようなものに使用する際は、ボールナット本体１を金属製によって構成してもよい。例えば、金属製のパイプ材の両端部にフランジを溶接したものでボールナット本体を構成する。そして、蓋部材３を２個用意し、該ボールナット本体に雌ネジ部材２を挿入した後、該ボールナット本体の両端部に固定することでボールナットを構成することができる。
【００５０】
ボールネジ装置１８において、リターンチューブ９の形状を有した孔をボールナット本体１の肉厚内部に穿設し、該孔をリターン孔として使用することもできる。更に、ボールナット本体１の内周面１ａにボール１７が収納できる溝を形成し、雌ネジ部材２を装着することにより該溝上を該雌ネジ部材２が覆い、ボール１７の脱落を防いで通過するリターン溝とすることができる。また、ボールナット１４を遊星ボールネジとする際は、リターンチューブ９をなくすと共に、蓋部材３の形状を変えることにより、遊星ボールネジを構成することができる。
【００５１】
蓋部材３は、環状の突出部３ｂを一体に有しており、該突出部３ｂの形状により雌ネジ部材２を固定・圧着する。しかし、該蓋部材３と突出部３ｂを、２部材によって構成してもよい。つまり、一端が平面、他端が該雌ネジ部材２の形状に嵌合するように形成したリングと、該リングを固定・押圧する部分が平面形状の蓋部材と、により構成することもできる。これにより、ボルトピン５が貫入されるための、ボールナット本体１の固定用フランジ部のブッシュ６と、該蓋部材３の孔３ａと、を容易に連接させることができる。
【００５２】
また、雌ネジ部材２を構成する線状材３２の断面形状は、前述したゴシックアークに限らず、他のボール転動面を構成する形状でもよい。更に、線状材３２は、断面円形、即ち通常のコイルバネでもよく、この場合でも、隣接する断面円形の線状材により、２点でボールが接触する転動面が構成される。
【００５３】
【発明の効果】
請求項１に係る本発明によると、ボールナットは、ボールナット本体と、ボールと接触する雌ネジ部材と、蓋部材と、により構成され、ボールがボールナット本体と蓋部材には接触しないので、ボールナット本体及び蓋部材は、プラスチック等の雌ネジ部材と異なる材料により形成することができる。また、該雌ネジ部材は、線状材を螺旋状に捲回し、螺旋溝を形成するので、金属等の材料を用いて容易に効率よく製造することが可能となる。更に、雌ネジ部材が摩耗した際は、容易に交換することができる。それにより、転造等により安価に製造できるボールスクリューと、価格的及び精度的に釣合う価格で、ボールナットを大量生産により提供することが可能となる。
【００５４】
請求項２に係る本発明によると、雌ネジ部材は、線状材を引抜き加工等の塑性加工を行うことで加工され、その断面形状が、互に隣接する線状材とでボールが転動するに適した転動面を形成する。それにより、該雌ネジ部材を容易に効率よく製造することができると共に、ボールナットの精度を保持することができる。
【００５５】
請求項１に係る本発明によると、蓋部材に、突出部を設け、該突出部が線状材からなる雌ネジ部材を押圧・拡径してボールナット本体に圧着するので、例え線状材の捲回工程の精度を低くしてもボールナットのネジ精度を保持することができる。
【００５６】
請求項３に係る本発明によると、ボールナット本体は、プラスチックからなるので、射出成形等により、容易に効率よく製造することができる。
【００５７】
請求項４に係る本発明によると、蓋部材は、プラスチックからなるので、射出成形等により、容易に効率よく製造することができる。
【００５８】
請求項５に係る本発明によると、雌ネジ部材は、複数本の線状材を螺旋状に捲回して、平行に複数本の螺旋溝を形成するので、容易に効率よく多条ネジを製造することができる。
【００５９】
請求項６に係る本発明によると、転造ボールスクリューにマッチングしたボールナットにより、バランスのよいボールネジ装置を、安価に効率よく生産することができ、特にすべて塑性加工によりボールネジ装置を大量生産することが可能となり、電動シリンダ等に適用して、広い産業分野に採用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るボールナットの組立図である。
【図２】雌ネジ部材の製造工程の引抜加工を示す一部省略図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図、である。
【図３】引抜加工後の線状材を示す一部省略図で、（ａ）は（ｂ）のＣ−Ｃ断面図、（ｂ）は正面図、である。
【図４】線状材の両端面の切断形状を示す一部省略図で、（ａ）は下面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図、である。
【図５】線状材を捲回した際の端面形状を示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＥ矢視図、である。
【図６】雌ネジ部材の製造工程の研削（圧潰）工程を示す正面図である。
【図７】研削（圧潰）ローラの形状を示す図で、（ａ）は雌ネジ部材の上下平面を研削する砥石ローラの正面図、（ｂ）は雌ネジ部材の幅を研削する砥石ローラの正面図、（ｃ）は雌ネジ部材のゴシックアーク面を研削する砥石ローラの正面図、である。
【図８】雌ネジ部材の製造工程の捲回工程を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＧ矢視図、である。
【図９】蓋部材の組付けを示す図で、（ａ）は（ｃ）のＩ−Ｉ矢視断面図、（ｂ）は（ｃ）のＪ−Ｊ矢視断面図、（ｃ）は断面図、（ｄ）は側面図、である。
【図１０】ボールの充填工程の説明を示す側面図である。
【図１１】雌ネジ部材に対するボールからの作用力を示す一部省略断面図である。
【図１２】本ボールネジ装置を示す一部省略断面図である。
【図１３】転造ボールスクリュー（雄ネジ）を示す一部省略図である。
【図１４】２本の線状材の捲回ピッチを２倍にした捲回工程を示した図で、（ａ）は１本目の正面図、（ｂ）は２本目の正面図、（ｃ）は組立図、である。
【符号の説明】
１ボールナット本体
１ａ内周面
１ｇ装着部
２雌ネジ部材
２ａ螺旋溝
３蓋部材
３ｂ突出部
１４塑性加工ボールナット
１７ボール
１８ボールネジ装置
１９転造ボールスクリュー
１９ａボールスクリューの螺旋溝
３２線状材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a ball nut and a ball screw device using the same, and more particularly to a ball nut and a ball screw device that are preferably manufactured by plastic working.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the ball screw device is exclusively used as a linear drive device (feed device) that converts rotational motion into axial motion. When a machine tool or the like requires high-precision feeding, a screw is formed by high-precision machining to obtain a precise pitch accuracy.
[0003]
On the other hand, the ball screw device is used in many fields as a so-called electric cylinder instead of a conventional hydraulic or pneumatic cylinder in combination with an electric motor. In this case, high feed accuracy is often not required, and it is possible to mass-produce screws (male screw members) at a relatively low cost by rolling.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the ball nut cannot be subjected to plastic processing such as rolling, and is manufactured by machining such as cutting. As described above, the screw can be manufactured at low cost by rolling. Nevertheless, ball nuts are still manufactured by machining, and are often over-quality due to a lack of balance in terms of cost and accuracy. Therefore, in order to reduce the cost of the ball screw device and expand its application field, the manufacture of ball nuts by machining has become a bottleneck, and ball nuts that can be manufactured inexpensively and efficiently by plastic working etc. Appearance is desired.
[0005]
Therefore, the present invention provides a ball nut and a ball screw device that can reduce the cost of the ball nut and the ball screw device by enabling the ball nut to be produced at a low cost and in a large amount like the screw, thereby solving the above-mentioned problems. It is the purpose.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention according to claim 1 (for example, FIG., FIG. 5 and FIG.And a ball nut (14) that constitutes a ball screw device (18) with the ball screw (19) and the ball (17), a main body (1) having a cylindrical mounting portion (1g), and a predetermined A female screw member (2) that spirally winds a linear member (32) having a cross-sectional shape to form a spiral groove (2a) by the linear members (32) adjacent to each other, and a lid member (3) The female screw member (2) is mounted on the inner peripheral surface (1a) of the mounting portion of the main body (1), and the adjacent linear members (32) of the female screw member (2) are attached to each other. A ball nut (14) is formed by fixing the lid member (3) to the main body (1) so as to abut.The female screw member (2) has an inclined protrusion (b, c) at the end of the spiral groove (2a) and an annular protrusion (k) on the lid member (3). 3b), and the lid member (3) is integrally fixed to the main body (1), so that both the inclined surfaces (b, c) of the female screw member (2) and the protruding portion (3b) are provided. (K) are engaged with each other, the female screw member (2) is pressed and expanded in diameter, and the female screw member (2) is crimped to the inner peripheral surface (1a) of the mounting portion of the main body (1). Become.
[0007]
According to a second aspect of the present invention (see, for example, FIGS. 2 to 8), the female screw member (2) has a cross-sectional shape that is adjacent to each other by the plastic working such as drawing (32). The ball nut (14) according to claim 1, wherein the ball (17) is formed with a rolling surface (g1, g2) such as a Gothic arc suitable for rolling.
[0009]
  Claim3According to the present invention, the body (1) is made of plastic.Or 2The ball nut (14) described.
[0010]
  Claim4According to the present invention, the lid member (3) is made of plastic.3It is in any of the ball nuts (14).
[0011]
  Claim5In the present invention according to the present invention (see, for example, FIG. 14), the female screw member (2) is formed by winding a plurality of the linear members (32a, 32b) in a spiral shape, and adjacent linear members (32a). 32b), a plurality of spiral grooves are formed in parallel.4It is in any of the ball nuts (14).
[0012]
  Claim6According to the present invention (see, for example, FIG. 12),5The ball nut (14) according to any one of the above, a rolled ball screw (19), and a spiral groove (2a) of the ball nut (14) and a spiral groove (19a) of the ball screw (19). A ball screw device (18) comprising a moving ball (17).
[0013]
[Action]
Based on the above configuration, the ball nut (14) is formed by forming the linear material (32) into a predetermined cross-sectional shape by plastic processing such as drawing, and winding the linear material (32) into adjacent linear materials ( 32) forms a spiral groove (2a) to be a ball rolling surface, and the female screw member (2) thus formed has a main body (1) made of, for example, plastic and a lid member (3 also made of plastic or the like). ) Is fixed to the inner peripheral surface (1a) of the main body mounting portion, so that the ball nut (14) can be manufactured by substantially plastic working.
[0014]
On the other hand, the screw (19) can be mass-produced by conventional rolling. A ball screw device (18) that can be manufactured by plastic working by combining the ball nut (14) and the screw (19) by rolling. ) Is obtained.
[0015]
In addition, although the code | symbol in the said parenthesis is for referring drawings, it does not have any influence on description of a claim.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Description of the entire ball nut]
The configuration of the ball nut 14 according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an assembly view of the ball nut 14 of the present invention. The ball nut 14 includes a ball nut body 1, a female screw member 2, and a lid member 3. The ball nut body 1 is made of plastic and is formed in a substantially cylindrical shape as a whole by injection molding or the like. The ball nut body 1 has a cylindrical mounting portion 1g and annular flange portions 1b and 1c projecting in the outer direction at both ends thereof, and the female peripheral portion is formed on the inner peripheral surface 1a of the mounting portion 1g. The screw member 2 is attached. The inner peripheral surface 1a of the mounting portion 1g has a diameter D1 having a predetermined size larger than the diameter D2 of the ball screw 19 (see FIG. 13), and one end side portion of the mounting portion inner peripheral surface 1a ( In FIG. 1, a seal portion 1e that substantially matches the diameter D2 of the ball screw 19 is formed so as to protrude in the inner circumferential direction, and the spiral portion of the ball screw 19 is formed on the seal portion 1e. A sealing protrusion 1d having a predetermined number of spiral turns is formed so as to enter the groove 19a. Further, in the inner peripheral portion of the ball nut main body 1, the mounting portion inner peripheral surface 1a and the seal portion 1e are stepped, and have a shape having an inclined surface (not shown) so that the female screw member 2 comes into contact therewith. The retaining step 1f is formed.
[0017]
On the outer peripheral portion of the cylindrical ball nut body 1, the connecting flange portion 1c is formed on one end side (right side in FIG. 1) having the seal portion 1e, and the other end side (in FIG. 1). A fixing flange portion 1b is formed on the left side. A plurality of metal fixing bushes 6 are attached to the fixing flange portion 1b by insert molding or the like, and a plurality of metal fixing bushes 7 are inserted to the connecting flange portion 1c by insert molding or the like. It is installed.
[0018]
The female screw member 2 is formed by spirally winding a linear member 32 (details will be described later), is fitted to the inner peripheral surface 1a of the mounting portion 1g of the ball nut body 1, and has an outer peripheral diameter D1. It has a cylindrical shape as a whole and is made of metal. On the inner peripheral portion of the female screw member 2, a female screw hole 15a is constituted by a spiral groove 2a formed of the linear material.
[0019]
The lid member 3 has a substantially annular shape as a whole, has an outer diameter that matches the outer diameter of the fixing flange portion 1b of the main body 1, and is formed by plastic injection molding or the like. A plurality of holes 3 a are formed in the outer peripheral portion of the lid member 3 so as to be connected to the bush 6 of the fixing flange portion 1 b. A substantially annular projecting portion 3b is formed on the main body 1 side of the inner peripheral portion of the lid member 3. When the ball nut 14 is assembled (described in detail later), the outer diameter of the projecting portion 3b The mounting portion inner peripheral surface 1a of the main body 1 is fitted. On the inner peripheral surface side of the projecting portion 3b, a protrusion 3d having a spiral predetermined number of turns is formed in the inner peripheral direction so as to enter the spiral groove 19a of the ball screw 19. Further, an inclined surface (described later) is formed at the tip of the protruding portion 3b so as to match the shape of the female screw member 2.
[0020]
After inserting the female screw member 2 into the ball nut body 1 having the above-described configuration, the lid member 3 is fitted. Then, the bolt pins 5 are inserted into the plurality of bushes 6 connected to the plurality of holes 3 a of the lid member 3 and fixed by the lock nuts 8. Then, the ball nut main body 1, the female screw member 2, and the lid member 3 form a continuous female screw hole 15 into which the ball screw is screwed to constitute the ball nut 14.
[0021]
[Description of female screw member]
Since the ball nut 14 has the above-described configuration (non-integral configuration), the female screw member 2 can be manufactured separately when manufacturing the ball nut 14. That is, the female screw member 2 can be formed by plastic working together with the main body 1 and the lid member 3 which are other members. Hereinafter, the configuration of the female screw member 2 will be described in detail by showing an example of the manufacturing process of the female screw member 2 along the drawings.
[0022]
2 and 3 are diagrams showing a process of forming the linear material 32. FIG. As shown in FIG. 2 (a), a metal wire material 30 such as steel or stainless steel is passed through the hole 31a of the die 31 in the direction of arrow A, and a linear shape having a predetermined cross-sectional shape depending on the shape of the hole 31a of the die 31. A drawing process (or extrusion process) for forming the material 32 is performed. The shape of the hole 31a of the die 31 is a shape having gothic arc-shaped inwardly convex portions at the two lower corners of the rectangle. Thereby, the cross-sectional shape of the drawn wire material (or extrusion process) 30 is a T-shaped shape in which the lower two corners of the rectangle are cut into a Gothic arc shape as shown in FIG. Formed. That is, when the wire material 30 passes through the die 31, as shown in FIG. 3, the lower part of the rectangular parallelepiped having a height h and a width w surrounded by the height-wise surfaces h1 and h2 and the width-wise surfaces w1 and w2. A linear material 32 having gothic arc surfaces g1 and g2 is formed.
[0023]
4 and 5 are diagrams showing a cutting process of the linear material 32. FIG. As shown in FIG. 4, the linear material 32 is aligned to a length l and cut in an inclined shape. The cut end faces are formed on the inclined surfaces c and c. Further, when the wire 32 is wound around when coiled like a coil spring (described later), one end of the spiral groove 2a having the Gothic arc surface shape is formed by combining the Gothic arc surfaces g1 and g2. One side gothic arc surface g1, which is a portion of length a for one turn from the inclined surface c, is cut into an inclined shape to form an inclined surface b. Then, as shown in FIG. 5, the inclined surface b is wound on and combined with the inclined surface c to form an inclined surface bc that becomes one inclined end surface. The inclined surface b on the other end also has a gothic arc surface g2 on the opposite side in the vertical direction in the portion of the length a from the other end so as to form the inclined surface bc by joining the inclined surface c even in the last roll of winding. Cut to form.
[0024]
6 and 7 are views showing a grinding (or crushing) process of the linear material 32. FIG. As shown in FIG. 6, the linear material 32 is conveyed in the direction of arrow P, and is ground (polished) through the grindstone rollers 10, 11, 12, and the surface of the linear material 32 is accurately managed and smoothed. To do.
[0025]
As shown in FIG. 7A, the flat surface h1 is ground together with the grindstone roller 10a, and the flat surface h2 is ground together with the grindstone roller 10b. The flat surface h1 of the linear material 32 needs to be ground smoothly in order to be accurately fitted to the inner peripheral surface 1a of the ball nut body 1 after winding. Further, since the flat surface h2 of the linear material 32 becomes the inner peripheral surface of the female screw hole 15, it must be ground smoothly. The height h composed of the planes h1 and h2 is ground to an appropriate height for entering between the diameter D1 of the inner peripheral surface 1a of the main body 1 and the diameter D2 of the ball screw.
[0026]
As shown in FIG. 7 (b), the grindstone rollers 11, 11 grind the width w composed of the planes w1, w2. Since the width w of the linear member 32 affects the overall length and screw pitch of the female screw member 2 when wound, it is necessary to manage the width w accurately and make it smooth.
[0027]
As shown in FIG. 7C, the gothic arc surfaces g1 and g2 are ground by the grindstone rollers 12 and 12. The gothic arc surfaces g1 and g2 of the linear member 32 are combined to form a spiral groove 2a that becomes a rolling surface of the gothic arc surface-shaped ball of the female screw member 2. The gothic arc surface-shaped spiral groove 2a needs to roll smoothly so that the ball 17 needs to roll smoothly.
[0028]
Instead of the grindstone roller, the linear material 32 is passed between rollers having a smooth surface and accurately spaced, and the surface of the linear material 32 is crushed to manage the size and smoothness. Also good.
[0029]
FIG. 8 is a diagram illustrating the winding process of the linear material 32 described above. As shown in FIGS. 8A and 8B, the cored bar 13 is moved in the arrow R direction while rotating the cored bar shaft 13 in the arrow Q direction while supporting the linear material 32 with the plurality of rollers 14. Then, the linear material 32 is wound around the core metal shaft 13 to form the linear material 32 like a coil spring. The diameter of the core bar 13 may be substantially the same as the diameter D2 of the ball screw 19. Further, when winding, it is better to wind the linear material 32 with as little gap as possible, but since the crimping is performed by the lid member 3 (described later), the accuracy may be low.
[0030]
FIG. 14 is a view ((c) is an assembly drawing) showing a winding process in which the winding pitch of the two linear members 32 is doubled. As shown in FIGS. 14 (a) and 14 (b), when winding in the winding process of the linear material 32, the coil-like linear material 32a formed by winding so that the pitch is doubled, 32b are prepared. At this time, the inclined surface b obtained by cutting the gothic arc surface g so as to form the inclined surface bc when the linear material 32a is wound in advance.₁And inclined surface c₁Further, the linear member 32b has an inclined surface c.₂Each of the steps up to the above winding is carried out so as to obtain a shape having Then, as shown in FIG. 14C, the two linear members 32a and 32b are screwed together. Then, the inclined surface b having the same shape as the inclined surface bc.₁, C₂, C₁The female screw member 2 having a shape for contacting the inclined surfaces of the main body 1 and the lid member 3 is formed. That is, two parallel spiral grooves 2a having a double pitch (not shown) are formed on the inner peripheral side of the female screw member 2 to form a female screw hole for a double thread. In this way, a ball nut for a double thread can be easily configured. However, the spiral groove of the ball screw also needs to be for a double thread. Further, a ball nut for a multi-thread screw can be easily configured by preparing an integral multiple of female screw members 2 having a pitch expanded to an integral multiple and screwing them together. In addition, when forming the internal thread member for multi-threaded screws, it is needless to say that a plurality of linear members may be wound around one core metal shaft simultaneously and in parallel.
[0031]
Moreover, it is preferable that the linear material 32 performs surface treatments, such as hardening, in the linear state before winding, or the coil-like state after winding. As the surface treatment, oil quenching, induction quenching, electroplating such as hot dip plating and hard chrome plating, metal permeation plating such as chromizing, and metal spraying can be considered. Further, by heating the cored bar 13 to an appropriate temperature in the winding process, the linear material 32 is heated, and then the heated linear material 32 during the winding is water (or oil). It is also conceivable to quench the inner peripheral surface side (including the spiral groove 2a) of the coil-like female screw member 2 by cooling with the above. Thereby, the durability of the ball nut 14 with respect to the ball screw 19 which has been quenched can be sufficiently obtained.
[0032]
Through the above manufacturing process, the linear member 32 is wound like a coil spring to constitute a substantially cylindrical female screw member 2.
[0033]
[Description of ball nut assembly process]
Next, the ball nut 14 is assembled using the ball nut body 1, the coil spring-like female screw member 2, and the lid member 3.
[0034]
First, the female screw member 2 is inserted into the mounting portion inner peripheral surface 1a of the main body 1. Then, as shown in FIGS. 5 and 9, the inclined surface bc of the female screw member 2 comes into contact with the inclined surface k of the retaining step portion 1f of the main body 1 having a shape that matches the inclined surface bc in advance.
[0035]
FIG. 9 is a diagram showing an assembling process of the lid member 3. As shown in FIG. 9C, the protrusion 3 b of the lid member 3 is mounted so as to be inserted into the inner peripheral surface 1 a of the main body 1. The bolt pin 5 is inserted into a plurality of bushes 6 connected to the plurality of holes 3a, and tightened with a lock nut 8 (see FIG. 1). Then, the female screw member 2 is pressed by the protruding portion 3b of the lid member 3 so as to be sandwiched between the retaining step portion 1f of the ball nut body 1 and the protruding portion 3b, and the pressed female screw member 2 is adjacent. The linear material 32 is fixed without a gap.
[0036]
Further, the inclined surface bc of the female screw member 2 comes into contact with the inclined surface k of the protruding portion 3b and the inclined surface k of the retaining step portion 1f, and the inclined surface is based on the pressing force of the lid member 3 in the arrow direction M. The inclined surfaces bc and bc of the female screw member 2 receive a force in the arrow direction N by k and k. When the inclined surfaces bc at both ends of the female screw member 2 that is a coil spring are subjected to a force in the arrow direction N, the force F for expanding the female screw member 2 is obtained.₃Thus, the wound portions are almost uniformly crimped to the inner peripheral surface 1a of the main body 1.
[0037]
That is, if the width w and the diameter D1 of the inner peripheral surface 1a of the main body 1 are managed with high accuracy, the female screw member 2 is expanded and crimped even if the winding accuracy is low. The accuracy of the screw pitch can be maintained. Further, by managing the smoothness of the gothic arc surfaces g1 and g2 and the plane h1 of the linear material 32 at a high level, the rolling surface accuracy of the ball, that is, the ball screw accuracy can be maintained. Therefore, in the manufacturing process of the female screw member 2, if the accuracy of the grinding (crushing) process is managed with high accuracy, the screw accuracy of the ball nut 14 is maintained by assembling the main body, the female screw member, and the lid member. The
[0038]
FIG. 10 is a diagram illustrating the ball filling process. As shown in FIG. 10, through injection molding or the like, the main body 1 is penetrated substantially vertically from both ends of the outer periphery of the ball nut body 1 to the vicinity of both ends of the spiral groove 2a of the gothic arc surface shape of the female screw member 2, Holes 16 and 16 having a diameter for fitting the return tube 9 are formed. The return tube 9 is a pipe-like tube having a diameter for allowing the ball 17 to pass therethrough, and is formed in a U-shape as a whole. Further, both ends of the return tube 9 are formed in an oblique shape so that the ball 17 can be easily scooped and not to contact the ball screw 19.
[0039]
FIG. 12 is an assembly view showing the ball screw device. As shown in FIG. 12, when filling the ball, a ball screw 19 is screwed into the ball nut 14 having the holes 16 and 16. Thereafter, a necessary number of balls 17 are filled from the holes 16. In a state where the filling of the balls 17 is completed, both ends of the return tube 9 packed with the balls 17 are inserted into the holes 16 and 16. Further, the return tube 9 is fixed so as not to fall out from the hole 16 of the main body 1. At the time of fixing, the return tube 9 is fixed with a band of a pressing force that does not deform the circular shape of the return tube 9 so that the ball 17 in the return tube 9 rolls without being caught.
[0040]
As shown in FIGS. 9A and 9B, the spiral protrusion 3d that enters the spiral groove 19a of the ball screw 19 is formed on the inclined surface k of the lid member 3 (the same is true of the retaining step portion 1f of the main body 1). (1d) protrudes so as to cover the inclined surface k, and is formed so that the ball 17 does not enter when the ball 17 is filled.
[0041]
The ball nut 14 and the ball screw device 18 are assembled by the above assembly process.
[0042]
[Operation of this ball nut and ball screw device]
FIG. 11 is a diagram showing the acting force from the ball 17 on the female screw member 2 in the ball screw device 18. As shown in FIG. 11, when the ball screw 19 is rotated, the ball nut 14 is moved in the arrow G direction. At that time, a force in the direction of arrow F acts from the ball 17 on the spiral groove 2a of the female screw member 2, and the force in the F direction is a radial force F.₁And axial force F₂It is divided into. Radial force F₁The female screw member 2 that is press-fitted to the inner peripheral surface 1a of the ball nut body 1 by tightening the lid member 3 is further applied to the inner peripheral surface 1a with a force corresponding to the load from the ball screw 19. Acts as a pressing force.
[0043]
The load acting on the female screw member 2 from the ball screw 19 is such that the plurality of balls 17 are substantially evenly distributed in the space formed by the spiral groove 2a of the gothic arc surface shape of the female screw member 2 and the groove 19a of the ball screw 19. Since it is filled, it acts as an equal force over its entire length. As described above, the force acts as a force for pressing the female screw member 2 against the inner peripheral surface 1a, and the axial force F₂It generates frictional force that counteracts. Thereby, even if a plastic material is used for the ball nut main body 1, concentrated load can be prevented and sufficient durability can be obtained.
[0044]
Further, the ball 17 rolls in the gothic arc surface-shaped spiral groove 2a formed in the female screw member 2 made of metal (steel, stainless steel, etc.) and the return tube 9, and does not contact the ball nut body 1. . Thereby, even if a plastic material is used for the ball nut body 1, sufficient wear resistance can be obtained.
[0045]
Further, when the female screw member 2 to which the ball 17 contacts and rolls is worn, it is possible to easily replace only the worn female screw member 2 without replacing the ball nut body 1 and the lid member 3. .
[0046]
When the ball nut 14 moves to the moving end on the ball screw 19, an impact load is generated in the stopper that prevents over-rotation. However, for example, as shown in FIG. 1, when the bolt pin 5 is used as a stopper, the bolt pin 5 is screwed into an insert-molded metal bush 6 and fixed by a lock nut 8. Further, the bolt pin 5 is fixed to a rubber bush. Etc., the impact force from the bolt pin 5 as a stopper to the entire ball nut 14 can be weakened.
[0047]
From the above, even if a plastic material is used for the ball nut body 1, sufficient durability against concentrated load, wear resistance, and impact load can be obtained.
[0048]
As described above, the present ball nut 14 can be manufactured by manufacturing the ball nut main body 1 and the lid member 3 by plastic injection molding, and the female screw member 2 by mold processing such as drawing. That is, the ball nut 14 and the ball screw device 18 can be manufactured by plastic working, and the cost can be greatly reduced even if assembly processing is included.
[0049]
[Description of other embodiments]
Another embodiment of the ball nut 14 is shown below. For example, when used in a case where a large load acts on the ball nut 14, the ball nut body 1 may be made of metal. For example, the ball nut body is constituted by welding flanges to both ends of a metal pipe material. Then, two lid members 3 are prepared, and after inserting the female screw member 2 into the ball nut main body, the ball nut can be configured by fixing to both ends of the ball nut main body.
[0050]
In the ball screw device 18, a hole having the shape of the return tube 9 can be drilled inside the wall thickness of the ball nut body 1, and the hole can be used as a return hole. Further, a groove that can accommodate the ball 17 is formed on the inner peripheral surface 1a of the ball nut main body 1, and the female screw member 2 covers the groove by attaching the female screw member 2 so that the ball 17 is prevented from falling off. Can be a return groove. When the ball nut 14 is a planetary ball screw, the planetary ball screw can be configured by eliminating the return tube 9 and changing the shape of the lid member 3.
[0051]
The lid member 3 integrally has an annular projecting portion 3b, and the female screw member 2 is fixed and crimped by the shape of the projecting portion 3b. However, you may comprise this cover member 3 and the protrusion part 3b by two members. That is, a ring formed so that one end is flat and the other end is fitted into the shape of the female screw member 2, and a portion where the ring is fixed and pressed is a flat lid member. Thereby, the bush 6 of the fixing flange part of the ball nut main body 1 for the bolt pin 5 to penetrate and the hole 3a of the lid member 3 can be easily connected.
[0052]
Further, the cross-sectional shape of the linear member 32 constituting the female screw member 2 is not limited to the gothic arc described above, and may be a shape constituting another ball rolling surface. Further, the linear member 32 may be a circular cross section, that is, a normal coil spring. In this case as well, a rolling surface with which the ball contacts at two points is constituted by the adjacent linear member having a circular cross section.
[0053]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the ball nut is composed of the ball nut body, the female screw member that comes into contact with the ball, and the lid member, and the ball does not contact the ball nut body and the lid member. The ball nut body and the lid member can be formed of a material different from that of the female screw member such as plastic. Further, since the female screw member is formed by spirally winding a linear material to form a spiral groove, it can be easily and efficiently manufactured using a material such as metal. Furthermore, when the female screw member is worn, it can be easily replaced. As a result, it is possible to provide ball nuts by mass production at a price that is balanced in price and accuracy with a ball screw that can be manufactured at low cost by rolling or the like.
[0054]
According to the second aspect of the present invention, the female screw member is processed by performing plastic processing such as drawing processing on the linear material, and the ball rolls between the linear materials adjacent to each other. Form a rolling surface suitable for Thereby, the female screw member can be manufactured easily and efficiently, and the accuracy of the ball nut can be maintained.
[0055]
  Claim1According to the present invention, the protrusion is provided on the lid member, and the protrusion presses and expands the female screw member made of a linear material to be crimped to the ball nut body. Even if the accuracy of the process is lowered, the screw accuracy of the ball nut can be maintained.
[0056]
  Claim3According to the present invention, since the ball nut body is made of plastic, it can be easily and efficiently manufactured by injection molding or the like.
[0057]
  Claim4According to the present invention, since the lid member is made of plastic, it can be easily and efficiently manufactured by injection molding or the like.
[0058]
  Claim5According to the present invention, since the female screw member spirally winds a plurality of linear members to form a plurality of spiral grooves in parallel, a multi-threaded screw can be manufactured easily and efficiently. it can.
[0059]
  Claim6According to the present invention, it is possible to efficiently produce a well-balanced ball screw device at a low cost by using a ball nut matched to a rolled ball screw, and in particular, it is possible to mass-produce ball screw devices all by plastic working. It can be applied to a wide range of industrial fields by being applied to electric cylinders and the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an assembly view of a ball nut according to the present invention.
FIGS. 2A and 2B are partially omitted views showing a drawing process in the manufacturing process of the female screw member, where FIG. 2A is a front view, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
FIGS. 3A and 3B are partially abbreviated views showing the linear material after drawing, wherein FIG. 3A is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 3B, and FIG.
FIGS. 4A and 4B are partially abbreviated views showing a cut shape of both end faces of a linear material, where FIG. 4A is a bottom view, and FIG. 4B is a DD cross-sectional view of FIG.
FIGS. 5A and 5B are diagrams showing end face shapes when a linear material is wound, in which FIG. 5A is a cross-sectional view, and FIG. 5B is a view taken along an arrow E in FIG.
FIG. 6 is a front view showing a grinding (crushing) process of the manufacturing process of the female screw member.
7A and 7B are diagrams showing the shape of a grinding (crushing) roller, where FIG. 7A is a front view of a grinding wheel roller for grinding the upper and lower planes of the female screw member, and FIG. 7B is a diagram of a grinding roller for grinding the width of the female screw member. FIG. 4C is a front view of a grindstone roller for grinding a Gothic arc surface of a female screw member.
FIGS. 8A and 8B are diagrams showing a winding process of the manufacturing process of the female screw member, where FIG. 8A is a front view, and FIG.
9A and 9B are views showing the assembly of the lid member, where FIG. 9A is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. 9C, FIG. 9B is a cross-sectional view taken along the line JJ of FIG. Sectional drawing, (d) is a side view.
FIG. 10 is a side view illustrating the ball filling process.
FIG. 11 is a partially omitted cross-sectional view showing the acting force from the ball on the female screw member.
FIG. 12 is a partially omitted sectional view showing the ball screw device.
FIG. 13 is a partially omitted view showing a rolled ball screw (male screw).
14A and 14B are diagrams showing a winding process in which the winding pitch of two linear members is doubled, where FIG. 14A is a front view of the first wire, FIG. 14B is a front view of the second wire, and FIG. ) Is an assembly drawing.
[Explanation of symbols]
1 Ball nut body
1a Inner peripheral surface
1g wearing part
2 Female thread member
2a Spiral groove
3 Lid member
3b Projection
14 Plastic processing ball nut
17 balls
18 Ball screw device
19 Rolled ball screw
19a Spiral groove of ball screw
32 Linear material

Claims

In a ball nut that constitutes a ball screw device with a ball screw and a ball,
A main body having a cylindrical mounting portion;
A female screw member that spirally winds a linear material having a predetermined cross-sectional shape and forms a spiral groove with linear materials adjacent to each other;
A lid member,
Said female screw member is mounted to the mounting portion peripheral surface of the body, Ri and greens and fixing the lid member such that adjacent wire material of the female threaded member is mutually abut on the main body,
The female screw member has an inclined surface at an end of the spiral groove,
An annular protrusion having an inclined surface is provided on the lid member,
Based on fixing the lid member integrally to the main body, the female screw member and the both inclined surfaces of the projecting portion are engaged with each other, and the female screw member is pressed and expanded in diameter. The member is pressure-bonded to the inner peripheral surface of the mounting portion of the main body,
Ball nut.

The female screw member is formed by forming a rolling surface suitable for rolling the ball by the linear material adjacent to each other by plastic processing such as drawing.
The ball nut according to claim 1.

The body is made of plastic;
The ball nut according to claim 1 or 2 .

The lid member is made of plastic,
Claims 1 to 3 ball nut according to any one.

The female screw member is formed by spirally winding a plurality of the linear members and forming a plurality of spiral grooves in parallel by the adjacent linear members.
Claims 1 to 4 ball nut according to any one.

A ball nut according to any one of claims 1 to 5 , a rolled ball screw, and a ball that rolls between a spiral groove of the ball nut and a spiral groove of the ball screw.
Ball screw device.