JP6544207B2 - Ball screw - Google Patents
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Description
この発明は、ボールねじに関する。 The present invention relates to a ball screw.
ボールねじは、外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、ねじ軸に内挿され、内周面に螺旋溝が形成されたナットと、ナットの螺旋溝とねじ軸の螺旋溝で形成される軌道と、軌道の終点と始点を接続して循環路を形成する戻し路と、軌道および戻し路に配置された複数のボールと、を備え、軌道内を負荷状態で転動するボールを介してナットがねじ軸に対して相対移動する装置である。 The ball screw is formed of a screw shaft having a spiral groove formed on the outer peripheral surface, a nut inserted in the screw shaft and a spiral groove formed on the inner peripheral surface, and a spiral groove of the nut and a spiral groove of the screw shaft Through the track, the return path connecting the end point and the start point of the track to form the circulation path, and a plurality of balls arranged in the track and the return path, and rolling the ball in the loaded state The nut is a device that moves relative to the screw shaft.
このようなボールねじは、一般的な産業用機械の位置決め装置等だけでなく、自動車、二輪車、船舶等の乗り物に搭載される電動アクチュエータにも使用されている。
ボールねじの戻し路には循環チューブ方式やコマ方式などがあり、コマ方式の場合は、戻し路をなす凹部が形成されたコマをナットの貫通穴に嵌めている。
コマ式ボールねじでは、コマによる循環溝の深さを十分に確保して、ボールの掬い上げ性を良好にするために、コマの内径をナットの内径より小さく形成している。具体的にはボールねじのBCD(Ball Center Diameter、ボール中心径、軌道内の複数のボールの中心を結んだ円の直径)よりも小さくしている。
Such a ball screw is used not only for positioning devices for general industrial machines, but also for electric actuators mounted on vehicles such as automobiles, two-wheeled vehicles, and ships.
In the return path of the ball screw, there are a circulation tube type and a top type, and in the case of the top type, a top in which a concave portion forming the return path is formed is fitted in the through hole of the nut.
In the cotter type ball screw, the inner diameter of the cotter is formed smaller than the internal diameter of the nut in order to secure a sufficient depth of the circulation groove by the cotter and to improve the scooping property of the ball. Specifically, it is smaller than BCD (Ball Center Diameter, the ball center diameter, the diameter of a circle connecting the centers of a plurality of balls in a track) of a ball screw.
特許文献1には、戻し路をなす凹部(循環溝)をナットの内周面に設けて、ナットの螺旋溝と循環溝との接続部に螺旋溝より深い逃げ溝をリード角に沿って設けることが記載されている。また、螺旋溝と循環溝が形成されている部分のナット内径をBCDより小さい寸法に設定すること、つまり、ナットの径方向で、ナットの内周面位置を、ねじ軸の外周面位置とボール中心位置(ボールの中心を結んだ円であるボールピッチ円の位置)との間に配置することが記載されている。
In
特許文献2には、戻し路をなす凹部(循環溝)を、ナット素材の内周面に塑性加工(鍛造)で直接形成する方法が記載されている。円筒状のナット素材の内周面に循環溝が鍛造工程により形成されたボールねじ用ナットでは、ナットの内径が循環溝の周辺部とそれ以外の部分とで略同じである。そのため、コマ式ボールねじと比較して、循環溝内へボールが掬い上げにくくなる。
また、鍛造工程でパンチが押し込まれて成形された循環溝の外縁部(循環溝とナットの内周面との境界部)には、塑性変形により輪郭形状が崩れて丸くなった部分(ダレ)が生じ易い。しかし、ダレがあると、掬い上げ時のボールと循環溝との接触点が、ダレがない場合よりもナットの径方向外側になるため、ダレが大きいほど凹部内へのボールの掬い上げ性が低下する。 In addition, the outer edge of the circulation groove (the boundary between the circulation groove and the inner circumferential surface of the nut) formed by pressing the punch in the forging process is a portion (sagging) in which the contour is broken due to plastic deformation. Is easy to occur. However, if there is sagging, the contact point between the ball and the circulation groove at the time of scooping up will be on the outer side in the radial direction of the nut than in the case without sagging. descend.
特許文献2には、循環溝にダレを有するナットのボール掬い上げを円滑にするために、戻し路の境界位置(軌道の終点および始点に対する接続部分である直線状の両端部と、曲線状の中間部との境界位置)でのボールの接触状態が特定の範囲になるように、循環溝とねじ軸の螺旋溝を設計することが記載されている。
具体的には、境界位置ボールの中心点をO、境界位置ボールに接するダレ部の径方向最外点と点Oとを結ぶ直線をA、境界位置ボールとねじ軸の螺旋溝との接点をY、OとYを結ぶ直線をB、Oを通りナットの径方向に沿う直線をCとしたときに、直線Bと直線Cとのなす角度θ1よりも、直線Aと直線Cとのなす角度θ2の方が大きくなるように設計している。
In
Specifically, the center point of the boundary position ball is O, the straight line connecting the radially outermost point of the sag in contact with the boundary position ball and the point O is A, and the contact point between the boundary position ball and the spiral groove of the screw shaft is Assuming that a straight line connecting Y, O and Y is B, O, and a straight line along the radial direction of the nut is C, an angle between the straight line A and the straight line C rather than an angle θ1 between the straight line B and the straight line C It is designed such that θ2 is larger.
ボールねじでは、ボールとねじ軸の螺旋溝との接触範囲(ねじ軸螺旋溝の有効範囲)を大きくするために、ねじ軸の螺旋溝を深く形成する場合があるが、特許文献1および2に記載された方法は、このような場合に適した方法とは言えない。
具体的に、特許文献1の方法では、ねじ軸の螺旋溝を深く形成した場合、ナットの径方向におけるねじ軸の外周面とボール中心位置との距離が短くなるため、ナットの内周面をねじ軸の外周面とボール中心位置との間に配置することが困難になる。
In the case of a ball screw, in order to increase the contact range between the ball and the spiral groove of the screw shaft (the effective range of the screw shaft spiral groove), the spiral groove of the screw shaft may be formed deep. The described method is not suitable for such a case.
Specifically, in the method of
特許文献2の方法では、境界位置ボールがねじ軸の螺旋溝の外周面側端部(面取り部との境界位置)で接触する場合、ねじ軸の螺旋溝が深く形成されていると、上述のθ1<θ2の関係を満たすように循環溝とねじ軸の螺旋溝を設計することが困難になる。また、特許文献2には、どのようにすればθ1<θ2の関係を満たすようにできるかについての記載がない。また、特許文献2の方法はナットがダレを有する場合に特定されている。
In the method of
以上のように、特許文献1および2に記載された方法は、ねじ軸の螺旋溝を深く形成した場合に、循環溝でのボールの掬い上げを円滑に行うという点で改善の余地がある。
この発明の課題は、ボールとねじ軸の螺旋溝との接触範囲が大きい場合でも、循環溝でのボールの掬い上げが円滑に行えるボールねじを提供することである。
As described above, the methods described in
An object of the present invention is to provide a ball screw capable of smoothly scooping the ball in the circulation groove even when the contact range between the ball and the spiral groove of the screw shaft is large.
上記課題を解決するために、この発明の第一態様は、下記の構成(a) (b) を有するボールねじを提供する。
(a) 外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、上記ねじ軸が内挿され、内周面に螺旋溝が形成されたナットと、上記ナットの螺旋溝と上記ねじ軸の螺旋溝で形成される軌道と、上記軌道の終点と始点を接続して循環路を形成する戻し路と、上記軌道および上記戻し路に配置され、上記軌道内を負荷状態で転動し、上記循環路を循環する複数のボールと、上記ナットの内周面に直接形成された凹部からなり、上記戻し路を構成する循環溝と、を有する。
In order to solve the above-mentioned subject, the first mode of the present invention provides a ball screw which has the following composition (a) (b).
(a) A screw shaft having a spiral groove formed on the outer peripheral surface, a nut having the spiral shaft formed on the inner peripheral surface, and a screw groove on the nut and a spiral groove on the screw shaft A track to be formed, a return path connecting the end point and the start point of the track to form a circulation path, and the track and the return path are disposed to roll in a loaded state in the track to form the circulation path It has a plurality of circulating balls, and a recessed portion formed directly on the inner peripheral surface of the nut, and has a circulating groove that constitutes the return path.
(b) 上記ボールの直径をDw、上記ねじ軸の螺旋溝の溝直角断面をなす円弧の半径をRi、上記ボールの上記ねじ軸の螺旋溝に対する接触角をα、上記ねじ軸の螺旋溝の有効範囲を示す溝直角断面での角度をθ、上記ナットの径方向における、上記軌道内の上記複数のボールの中心を結んだ円の位置と上記循環溝のボール掬い上げ接点との距離をP、としたときに、下記の(1) 式を満たす。
P<(Dw−Ri)cosθ+(Ri−Dw/2)cosα…(1)
この発明の第二態様は、上記構成(a) と下記の構成(c) を有するボールねじである。
(b) The diameter of the ball is Dw, the radius of the arc forming the groove perpendicular section of the helical groove of the screw shaft is Ri, the contact angle of the ball with the helical groove of the screw shaft is α, the helical groove of the screw shaft The angle θ at the groove right-angle section indicating the effective range, and the distance between the position of the circle connecting the centers of the balls in the track and the ball-raising contact point of the circulation groove in the radial direction of the nut , And satisfy the following equation (1).
P <(Dw−Ri) cos θ + (Ri−Dw / 2) cos α (1)
A second aspect of the present invention is a ball screw having the above configuration (a) and the following configuration (c).
(c) 上記ボールの直径をDw、上記ねじ軸の螺旋溝の溝直角断面をなす円弧の半径をRi、上記ボールの上記ねじ軸の螺旋溝に対する接触角をα、上記ねじ軸の螺旋溝の有効範囲を示す溝直角断面での角度をθ、上記軌道内の上記複数のボールの中心を結んだ円の直径をDm、上記ナットの内周面の直径をDn、としたときに、下記の(2) 式を満たす。
(Dn−Dm)/2<(Dw−Ri)cosθ+(Ri−Dw/2)cosα…(2)
この発明の第三態様は、上記構成(a) と下記の構成(d) (e) を有するボールねじである。
(c) The diameter of the ball is Dw, the radius of the arc forming the groove perpendicular section of the helical groove of the screw shaft is Ri, the contact angle of the ball with the helical groove of the screw shaft is α, the helical groove of the screw shaft Assuming that the angle at the groove right-angle section indicating the effective range is θ, the diameter of a circle connecting the centers of the plurality of balls in the orbit is Dm, and the diameter of the inner peripheral surface of the nut is Dn, (2) The equation is satisfied.
(Dn−Dm) / 2 <(Dw−Ri) cos θ + (Ri−Dw / 2) cos α (2)
A third aspect of the present invention is a ball screw having the above configuration (a) and the following configuration (d) (e).
(d) 上記循環溝と上記ナットの内周面との境界部に丸みが存在する。
(e) 上記ボールの直径をDw、上記ねじ軸の螺旋溝の溝直角断面をなす円弧の半径をRi、上記ボールの上記ねじ軸の螺旋溝に対する接触角をα、上記ねじ軸の螺旋溝の有効範囲を示す溝直角断面での角度をθ、上記ナットの径方向における、上記軌道内の上記複数のボールの中心を結んだ円の位置と上記ナットの上記丸みの最外点との距離をQ、としたときに、下記の(3) 式を満たす。
Q<(Dw−Ri)cosθ+(Ri−Dw/2)cosα…(3)
(d) Rounding is present at the boundary between the circulation groove and the inner circumferential surface of the nut.
(e) The diameter of the ball is Dw, the radius of the arc forming the groove perpendicular cross section of the spiral groove of the screw shaft is Ri, the contact angle of the ball with the screw groove of the screw shaft is α, the spiral groove of the screw shaft An angle at a groove right-angled cross section showing an effective range is θ, and a distance between a position of a circle connecting centers of the plurality of balls in the orbit and a outermost point of the roundness of the nut in the radial direction of the nut When Q is satisfied, the following equation (3) is satisfied.
Q <(Dw−Ri) cos θ + (Ri−Dw / 2) cos α (3)
この発明によれば、ボールとねじ軸の螺旋溝との接触範囲が大きい場合でも、循環溝でのボールの掬い上げが円滑に行えるボールねじが提供される。 According to the present invention, it is possible to provide a ball screw capable of smoothly scooping the ball in the circulation groove even when the contact range between the ball and the spiral groove of the screw shaft is large.
以下、この発明の実施形態について説明するが、この発明は以下に示す実施形態に限定されない。以下に示す実施形態では、この発明を実施するために技術的に好ましい限定がなされているが、この限定はこの発明の必須要件ではない。
図1に示すように、実施形態のボールねじ10は、ねじ軸1とナット2と複数のボール3を備えている。ねじ軸1の外周面11に螺旋溝12が形成されている。ナット2の内周面21に螺旋溝22が形成されている。ナット2はフランジ23を有する。ねじ軸1がナット2に内挿されている。
Hereinafter, although the embodiment of this invention is described, this invention is not limited to the embodiment shown below. In the embodiments shown below, technically preferable limitations are made to carry out the present invention, but this limitation is not a requirement of the present invention.
As shown in FIG. 1, the
ボールねじ10は四つの循環路を有する。各循環路は、 ナット2の螺旋溝22とねじ軸1の螺旋溝12とが向かい合って形成された軌道と、軌道の終点と始点を接続する戻し路4とで構成されている。戻し路4は、ナット2の内周面21に直接形成された凹部からなる循環溝5と、ねじ軸1の外周面11の循環溝5と対向する部分で構成される。
図2に示すように、循環溝5は、螺旋溝12,22からなる軌道との接続部分である一対の端部51と、両端部51を接続する中間部52とからなる。端部51は直線状で、中間部52は曲線状であり、両端部51と中間部52の両端が滑らかに接続されている。つまり、循環溝5の開口面(ナットの内周面に沿った面)の形状は略S字状である。
The
As shown in FIG. 2, the
ボールねじ10を駆動する際には、例えば、ねじ軸1およびナット2の一方を他方に対して相対回転する。これにより、ボール3は、各循環路毎に、軌道内を負荷状態で転動した後、軌道の終点から循環溝5に入り、循環溝5の掬い上げ部(端部51と中間部52との境界)で掬い上げられて戻し路4を移動し、軌道の始点に戻されて循環する。これに伴い、ねじ軸1およびナット2の一方が他方に対して軸方向に連続的に移動する。
When driving the
[第一実施形態]
第一実施形態のボールねじ10は、図2に示すように、循環溝5の外縁部(ナット2の内周面との境界部)にダレなどの丸みを有さない。よって、循環溝5の掬い上げ部におけるボールねじ10の断面図は図3に示すようになる。
図3の断面図は、ねじ軸1の螺旋溝12の溝直角断面に対応する。ねじ軸1の螺旋溝12はゴシックアーク形状である。ねじ軸1の外周面11と螺旋溝12との間に面取り部13が形成されている。
第一実施形態のボールねじ10は、下記の(1) 式および(2) 式を満たしている。
P<(Dw−Ri)cosθ+(Ri−Dw/2)cosα…(1)
(Dn−Dm)/2<(Dw−Ri)cosθ+(Ri−Dw/2)cosα…(2)
First Embodiment
As shown in FIG. 2, the
The cross-sectional view of FIG. 3 corresponds to the groove-perpendicular cross section of the
The ball screw 10 of the first embodiment satisfies the following equations (1) and (2).
P <(Dw−Ri) cos θ + (Ri−Dw / 2) cos α (1)
(Dn−Dm) / 2 <(Dw−Ri) cos θ + (Ri−Dw / 2) cos α (2)
(1) 式および(2) 式において、Pは、ボール中心位置(複数のボール3の中心点Oを結んだ円の位置)Tと循環溝5のボール掬い上げ接点aとの距離である。 Dwはボール3の直径である。Riは、ねじ軸1の螺旋溝12の溝直角断面をなす円弧の半径である。αは、ボール3のねじ軸1の螺旋溝12に対する接触角である。θは、ねじ軸1の螺旋溝12の有効範囲を示す溝直角断面での角度(ねじ軸螺旋溝の有効範囲角度)である。Dmは、軌道内の複数のボール3の中心点Oを結んだ円の直径(BCD)である。Dnは、ナット2の内径(内周面の直径)である。
第一実施形態のボールねじ10は、(1) 式および(2) 式を満たしていることで、ねじ軸螺旋溝の有効範囲角度θを大きく取った場合でも、ボールの掬い上げを円滑に行うことができる。以下に、その理由を説明する。
In the equations (1) and (2), P is the distance between the ball center position (the position of the circle connecting the center points O of the plurality of balls 3) T and the ball scooping contact point a of the
By satisfying the equations (1) and (2), the
<(1) 式および(2) 式の導出方法>
図3〜図5を用いて(1) 式および(2) 式の導出方法を説明する。
図3〜図5に、ナット2の径方向におけるボール中心位置Tと螺旋溝12の円弧の中心点eとの距離をbで示す。図4から分かるように、ボール3の中心点Oと点eとの距離はRi−Dw/2である。図5では点O−点e間をZで差す。つまり、Z=Ri−Dw/2とする。図5から分かるように、距離bは距離Zを用いてb=Zcosαで表される。よって、下記の(11)式が成立する。
<Method of Deriving Formula (1) and Formula (2)>
The derivation method of (1) Formula and (2) Formula is demonstrated using FIGS. 3-5.
In FIG. 3 to FIG. 5, the distance between the ball center position T in the radial direction of the
b=(Ri−Dw/2)cosα…(11)
また、ねじ軸1の螺旋溝12の面取り部13との境界位置を示す点fと、ボール中心位置Tとの距離をcとした場合、「b+c」は、図4から分かるように、b+c=Ri・cosβで表され、β=θであるため、下記の(12)式が成立する。
b+c=Ri・cosβ=Ri・cosθ…(12)
また、点fと点eを結ぶ線分を点eから延長した直線がボール3をなす円と交わる点gと、ボール中心位置Tとの距離をdとした場合、図3および図4から分かるように、点fと点gを結ぶ直線yはDwとほぼ等しく、直線yを斜辺とした直角三角形の点gでの内角γは角度θと等しいため、下記の(13)式が成立する。
d+c=y・cosγ≒Dw・cosθ…(13)
b = (Ri-Dw / 2) cos α (11)
Also, assuming that the distance between the ball center position T and the point f indicating the boundary position between the
b + c = Ri · cos β = Ri · cos θ (12)
Further, when a distance between a ball center position T and a point g where a straight line extending from the point e and a line connecting the point f and the point e intersects the
d + c = y · cos γ ≒ Dw · cos θ (13)
(13)式から距離dは
d=Dw・cosθ−cで表され、
(12)式から得られたc=Ri・cosθ−bを代入して
d=Dw・cosθ−(Ri・cosθ−b)となり、
(11)式のb=(Ri−Dw/2)cosαを代入して
d=Dw・cosθ−Ri・cosθ+(Ri−Dw/2)cosαとなり、
最終的に距離dは下記の(14)式で表される。
d=(Dw−Ri)cosθ+(Ri−Dw/2)cosα…(14)
From equation (13), the distance d is expressed by d = Dw · cos θ−c,
Substituting c = Ri · cos θ−b obtained from the equation (12), d = Dw · cos θ− (Ri · cos θ−b) is obtained.
Substituting b = (Ri-Dw / 2) cos α of the equation (11), d = Dw · cos θ-Ri · cos θ + (Ri-Dw / 2) cos α,
Finally, the distance d is expressed by the following equation (14).
d = (Dw-Ri) cos θ + (Ri-Dw / 2) cos α (14)
ここで、点gの位置がナット2の径方向でナット内周面21より外側にあれば(図3のように、θ<δであれば)、ボール3が軌道とナット2の循環溝5との境界で円滑に掬い上げられて戻し路(ナット2の循環溝5とねじ軸1の外周面11とで構成される空間)内に導かれる。これに対して、図7に示すように、点gの位置がナット2の径方向でナット内周面21より内側にあると、ボール3の掬い上げが困難になる。
Here, if the position of point g is outside the inner
なお、角度δは、循環溝5のボール掬い上げ接点aと点eとを結ぶ直線Lと、図3の状態でボール3の中心点Oを通りナット2の径方向に沿う直線Mとのなす角度である。直線Mは、ねじ軸1の螺旋溝12の溝直角断面をなす円弧の二等分線、つまり有効範囲角度θの基準線でもある。
θ=δの場合には、ボール中心位置Tとボール掬い上げ接点aとの距離Pは、点gとボール中心位置Tとの距離dに等しく、θ<δの場合にはP<dであるため、上記(14)式で「d=」を「P<」とした下記の(1) 式を満たすことで、ボール3が軌道とナット2の循環溝5との境界で円滑に掬い上げられて戻し路内に導かれる。つまり、ボール3の循環溝5での掬い上げ性能が良好になる。
P<(Dw−Ri)cosθ+(Ri−Dw/2)cosα…(1)
The angle δ is defined by a straight line L connecting the ball scooping contact point a of the
In the case of θ = δ, the distance P between the ball center position T and the ball raising contact a is equal to the distance d between the point g and the ball center position T, and in the case of θ <δ, P <d. Therefore, the
P <(Dw−Ri) cos θ + (Ri−Dw / 2) cos α (1)
そして、第一実施形態のボールねじ10は、循環溝5の外縁部にダレなどの丸みを有さないため、図3から分かるようにP=(Dn−Dm)/2になっている。よって、第一実施形態のボールねじ10は、(1) 式と(2) 式の両方を満たしている。
(Dn−Dm)/2<(Dw−Ri)cosθ+(Ri−Dw/2)cosα…(2)
つまり、円筒状のナット素材の内周面に循環溝が鍛造工程により形成されたボールねじ用ナットであって、ダレを有さないもの(鍛造工程でダレが生じた場合にはダレを除去したもの)は、(2) 式を満たすものとすることで、ボール3の循環溝5での掬い上げ性能を良好にすることができる。
And since the
(Dn−Dm) / 2 <(Dw−Ri) cos θ + (Ri−Dw / 2) cos α (2)
That is, a nut for ball screw in which a circulation groove is formed by a forging process on an inner peripheral surface of a cylindrical nut material, which has no sagging (in the case where sagging occurs in the forging process, sagging is removed) Can satisfy the equation (2) to improve the scooping performance of the
<有効範囲角度θの違いについて>
ねじ軸螺旋溝の有効範囲角度θに応じて、ボールの掬い上げを円滑に行うことができるナットの内径Dnは異なる。図6に示すように、有効範囲角度θがδよりも小さい場合は点gがボール掬い上げ接点aよりナットの径方向外側に存在するため、ボールの掬い上げを円滑に行うことができる。
しかし、図7に示すように、有効範囲角度θがδよりも大きい場合に、ナットの内径Dnを図6と同じにすると、点gがナットの内周面よりナットの径方向内側に存在するため、ボールの掬い上げを円滑に行うことができない。
<About the difference of effective range angle θ>
According to the effective range angle θ of the screw shaft spiral groove, the inner diameter Dn of the nut which can smoothly perform the scooping of the ball differs. As shown in FIG. 6, when the effective range angle θ is smaller than δ, the point g is present radially outward of the nut from the ball-raising contact point a, so that the ball can be smoothly raised.
However, as shown in FIG. 7, when the inside diameter Dn of the nut is the same as that of FIG. 6 when the effective range angle θ is larger than δ, the point g exists radially inward of the inner circumferential surface of the nut. Therefore, the ball can not be scooped up smoothly.
<まとめ>
第一実施形態のボールねじは(1) 式および(2) 式を満たすことで、点gがボール掬い上げ接点aよりナットの径方向外側に存在するため、ねじ軸螺旋溝の有効範囲角度θを大きく取った場合でも、ボールの掬い上げを円滑に行うことができる。
また、第一実施形態のボールねじ10は、循環溝5とナット2の内周面21との境界部に丸みを有さないため、P=(Dn−Dm)/2となっている。よって、(2) 式を満たすようにBCDとナットの内径Dnを設定することで、ねじ軸螺旋溝の有効範囲角度θを大きく取った場合でも、ボールの掬い上げを円滑に行うことができる。
なお、循環溝5とナット2の内周面21との境界部に丸み(微小な丸みである面取りよりも大きな丸み)を設ける場合は、P≠(Dn−Dm)/2となり、ナットの径方向における丸みの最外点の位置がボール掬い上げ接点aになるため、(1) 式を満たすように、丸みの大きさとBCDとナットの内径Dnを設定する。
<Summary>
The ball screw of the first embodiment satisfies the equations (1) and (2), and the point g is located radially outward of the nut from the ball-clad raised contact point a. Even if you take a large, you can smoothly perform the crawling of the ball.
In addition, since the
In the case where a rounding (larger rounding than a small rounding) is provided at the boundary between the
[第二実施形態]
第二実施形態のボールねじ10は、図8に示すように、循環溝5の外縁部にダレ55を有する。よって、循環溝5の掬い上げ部におけるボールねじ10の断面図は図9に示すようになる。
そして、第二実施形態のボールねじ10は下記の(3) 式を満たしている。
Q<(Dw−Ri)cosθ+(Ri−Dw/2)cosα…(3)
Second Embodiment
The ball screw 10 of the second embodiment has a
The ball screw 10 of the second embodiment satisfies the following equation (3).
Q <(Dw−Ri) cos θ + (Ri−Dw / 2) cos α (3)
(3) 式において、Dwはボール3の直径である。Riは、ねじ軸1の螺旋溝12の溝直角断面をなす円弧の半径である。αは、ボール3のねじ軸1の螺旋溝12に対する接触角である。θは、ねじ軸1の螺旋溝12の有効範囲を示す溝直角断面での角度(ねじ軸螺旋溝の有効範囲角度)である。Dmは、軌道内の複数のボール3の中心点Oを結んだ円の直径(BCD)である。Dnは、ナット2の内径(内周面の直径)である。Qは、ナット2の径方向でのダレ55の最外点sとボール中心位置Tとの距離である。
In the equation (3), Dw is the diameter of the
ダレ55を有する場合、ダレ55のナット2の径方向での最外点sがボール掬い上げ接点aになるため、距離Qの概念は図3の距離P(ボール中心位置Tとボール掬い上げ接点aとの距離)の概念と等しく、(3) 式は前述の(1) 式と同じである。
つまり、円筒状のナット素材の内周面に循環溝が鍛造工程により形成されたボールねじ用ナットであって、鍛造工程で生じたダレを除去しないものは、図9に示すように、Q≠(Dn−Dm)/2であるため、(3) 式を満たすものとすることで、ボール3の循環溝5での掬い上げ性能を良好にすることができる。
Since the outermost point s of the
That is, a nut for ball screw in which a circulation groove is formed by a forging process on the inner peripheral surface of a cylindrical nut material, and which does not remove the sagging produced in the forging process, as shown in FIG. Since (Dn-Dm) / 2, by satisfying the expression (3), it is possible to improve the scooping performance of the
<まとめ>
第二実施形態のボールねじは(3) 式((1) 式と同じ)を満たすことで、点gがボール掬い上げ接点aよりナットの径方向外側に存在するため、ねじ軸螺旋溝の有効範囲角度θを大きく取った場合でも、ボールの掬い上げを円滑に行うことができる。
つまり、(3) 式を満たすようにダレ55のナット2の径方向での最外点s(ボール掬い上げ接点a)を設定することで、ねじ軸螺旋溝の有効範囲角度θを大きく取った場合でも、ボールの掬い上げを円滑に行うことができる。
また、ダレのあり無しに関わらず、ねじ軸の螺旋溝の深さに応じて、前述の(1) 式を満たすように(点gがボール掬い上げ接点aよりナットの径方向で外側に配置されるように)設計することで、ボール3の循環溝5での掬い上げ性能を良好にすることができる。
<Summary>
The ball screw of the second embodiment satisfies the equation (3) (the same as the equation (1)), and the point g is located radially outside the nut from the ball-raising contact point a. Even when the range angle θ is made large, it is possible to smoothly raise the ball.
That is, the effective range angle θ of the screw shaft spiral groove is made large by setting the outermost point s (ball-raising contact point a) in the radial direction of the
In addition, regardless of the presence or absence of sagging, according to the depth of the spiral groove of the screw shaft, the above equation (1) is satisfied (point g is disposed outside in the radial direction of the nut than the ball contact) By designing, it is possible to improve the scooping performance of the
10 ボールねじ
1 ねじ軸
11 ねじ軸の外周面
12 ねじ軸の螺旋溝
13 面取り部
2 ナット
21 ナットの内周面
22 ナットの螺旋溝
23 フランジ
3 ボール
4 戻し路
5 循環溝(ナットの内周面に直接形成された凹部)
51 端部
52 中間部
55 ダレ(丸み)
a ボール掬い上げ接点
s ダレの最外点(丸みの最外点)
T ボール中心位置(複数のボールの中心点を結んだ円の位置)
DESCRIPTION OF
51
a Ball scooping contact point s Dall's outermost point (roundness outermost point)
T ball center position (the position of the circle connecting the center points of multiple balls)
Claims (3)
前記ねじ軸が内挿され、内周面に螺旋溝が形成されたナットと、
前記ナットの螺旋溝と前記ねじ軸の螺旋溝で形成される軌道と、
前記軌道の終点と始点を接続して循環路を形成する戻し路と、
前記軌道および前記戻し路に配置され、前記軌道内を負荷状態で転動し、前記循環路を循環する複数のボールと、
前記ナットの内周面に直接形成された凹部からなり、前記戻し路を構成する循環溝と、を有し、
前記ボールの直径をDw、
前記ねじ軸の螺旋溝の溝直角断面をなす円弧の半径をRi、
前記ボールの前記ねじ軸の螺旋溝に対する接触角をα、
前記ねじ軸の螺旋溝の有効範囲を示す溝直角断面での角度をθ、
前記ナットの径方向における、前記軌道内の前記複数のボールの中心を結んだ円の位置と前記循環溝のボール掬い上げ接点との距離をP、
としたときに、下記の(1) 式を満たすボールねじ。
P<(Dw−Ri)cosθ+(Ri−Dw/2)cosα…(1) A screw shaft having a spiral groove formed on the outer peripheral surface,
A nut into which the screw shaft is inserted and a spiral groove is formed on the inner circumferential surface;
A track formed by a helical groove of the nut and a helical groove of the screw shaft;
A return path connecting the end point and the start point of the track to form a circulation path;
A plurality of balls disposed in the track and the return path, rolling under load in the track and circulating in the circulation path;
And a circulation groove which is formed of a recess directly formed on the inner peripheral surface of the nut, and which constitutes the return path,
The diameter of the ball is Dw,
The radius of the arc forming the groove-perpendicular cross section of the spiral groove of the screw shaft is Ri,
The contact angle of the ball with the spiral groove of the screw shaft is α,
An angle at a groove perpendicular section showing the effective range of the helical groove of the screw shaft, θ,
A distance between a position of a circle connecting centers of the plurality of balls in the track and a ball-raising contact point of the circulation groove in a radial direction of the nut,
And a ball screw that satisfies the following equation (1).
P <(Dw−Ri) cos θ + (Ri−Dw / 2) cos α (1)
前記ねじ軸が内挿され、内周面に螺旋溝が形成されたナットと、
前記ナットの螺旋溝と前記ねじ軸の螺旋溝で形成される軌道と、
前記軌道の終点と始点を接続して循環路を形成する戻し路と、
前記軌道および前記戻し路に配置され、前記軌道内を負荷状態で転動し、前記循環路を循環する複数のボールと、
前記ナットの内周面に直接形成された凹部からなり、前記戻し路を構成する循環溝と、を有し、
前記ボールの直径をDw、
前記ねじ軸の螺旋溝の溝直角断面をなす円弧の半径をRi、
前記ボールの前記ねじ軸の螺旋溝に対する接触角をα、
前記ねじ軸の螺旋溝の有効範囲を示す溝直角断面での角度をθ、
前記軌道内の前記複数のボールの中心を結んだ円の直径をDm、
前記ナットの内周面の直径をDn、
としたときに、下記の(2) 式を満たすボールねじ。
(Dn−Dm)/2<(Dw−Ri)cosθ+(Ri−Dw/2)cosα…(2) A screw shaft having a spiral groove formed on the outer peripheral surface,
A nut into which the screw shaft is inserted and a spiral groove is formed on the inner circumferential surface;
A track formed by a helical groove of the nut and a helical groove of the screw shaft;
A return path connecting the end point and the start point of the track to form a circulation path;
A plurality of balls disposed in the track and the return path, rolling under load in the track and circulating in the circulation path;
And a circulation groove which is formed of a recess directly formed on the inner peripheral surface of the nut, and which constitutes the return path,
The diameter of the ball is Dw,
The radius of the arc forming the groove-perpendicular cross section of the spiral groove of the screw shaft is Ri,
The contact angle of the ball with the spiral groove of the screw shaft is α,
An angle at a groove perpendicular section showing the effective range of the helical groove of the screw shaft, θ,
A diameter of a circle connecting centers of the plurality of balls in the orbit is Dm,
The diameter of the inner circumferential surface of the nut is Dn,
And a ball screw that satisfies the following equation (2).
(Dn−Dm) / 2 <(Dw−Ri) cos θ + (Ri−Dw / 2) cos α (2)
前記ねじ軸が内挿され、内周面に螺旋溝が形成されたナットと、
前記ナットの螺旋溝と前記ねじ軸の螺旋溝で形成される軌道と、
前記軌道の終点と始点を接続して循環路を形成する戻し路と、
前記軌道および前記戻し路に配置され、前記軌道内を負荷状態で転動し、前記循環路を循環する複数のボールと、
前記ナットの内周面に直接形成された凹部からなり、前記戻し路を構成する循環溝と、を有し、
前記循環溝と前記ナットの内周面との境界部に丸みが存在し、
前記ボールの直径をDw、
前記ねじ軸の螺旋溝の溝直角断面をなす円弧の半径をRi、
前記ボールの前記ねじ軸の螺旋溝に対する接触角をα、
前記ねじ軸の螺旋溝の有効範囲を示す溝直角断面での角度をθ、
前記ナットの径方向における、前記軌道内の前記複数のボールの中心を結んだ円の位置と前記ナットの前記丸みの最外点との距離をQ、
としたときに、下記の(3) 式を満たすボールねじ。
Q<(Dw−Ri)cosθ+(Ri−Dw/2)cosα…(3) A screw shaft having a spiral groove formed on the outer peripheral surface,
A nut into which the screw shaft is inserted and a spiral groove is formed on the inner circumferential surface;
A track formed by a helical groove of the nut and a helical groove of the screw shaft;
A return path connecting the end point and the start point of the track to form a circulation path;
A plurality of balls disposed in the track and the return path, rolling under load in the track and circulating in the circulation path;
And a circulation groove which is formed of a recess directly formed on the inner peripheral surface of the nut, and which constitutes the return path,
Rounding is present at the boundary between the circulation groove and the inner circumferential surface of the nut,
The diameter of the ball is Dw,
The radius of the arc forming the groove-perpendicular cross section of the spiral groove of the screw shaft is Ri,
The contact angle of the ball with the spiral groove of the screw shaft is α,
An angle at a groove perpendicular section showing the effective range of the helical groove of the screw shaft, θ,
A distance Q between a position of a circle connecting centers of the plurality of balls in the orbit and a outermost point of the roundness of the nut in a radial direction of the nut,
And a ball screw that satisfies the following equation (3).
Q <(Dw−Ri) cos θ + (Ri−Dw / 2) cos α (3)
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