JP6859688B2 - Ball screw - Google Patents
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Description
この発明は、戻し路を形成する部品としてコマを有するボールねじに関する。 The present invention relates to a ball screw having a top as a component forming a return path.
ボールねじは、ねじ軸とナットと複数のボールを有する。ねじ軸はナット内に配置されている。ねじ軸の螺旋溝とナットの螺旋溝とでボールの軌道が形成される。ナットは、ボールを軌道の終点から始点に戻す戻し路を備えている。ボールは、軌道と戻し路内とからなる循環路内に配置されている。ボールねじは、循環路を循環し軌道内で転動(負荷状態で回転しながら移動)するボールを介して、ねじ軸とナットとが相対移動する装置である。戻し路は、ナットにリターンチューブやコマを取り付けることで形成される。
戻し路を形成する部品としてコマを有するコマ式ボールねじでは、コマはナットを径方向に貫通する貫通穴内に取り付けられている。従来より、コマ式ボールねじにおいては、貫通内でのコマの位置を保持するために、例えば別部材を使ったり、カシメなどの作業を行って、貫通穴内にコマを固定している。また、作業時間やコストの低減を目的として、ナットの貫通穴に対するコマの取り付け構造に関する提案がなされている。
A ball screw has a screw shaft, a nut, and a plurality of balls. The screw shaft is located inside the nut. A ball trajectory is formed by the spiral groove of the screw shaft and the spiral groove of the nut. The nut has a return path that returns the ball from the end of the trajectory to the start. The ball is arranged in a circulation path consisting of a trajectory and a return path. A ball screw is a device in which a screw shaft and a nut move relative to each other via a ball that circulates in a circulation path and rolls in an orbit (moves while rotating under a load). The return path is formed by attaching a return tube or top to the nut.
In a top-type ball screw having a top as a component forming a return path, the top is mounted in a through hole that penetrates the nut in the radial direction. Conventionally, in a top type ball screw, in order to maintain the position of the top in the through hole, for example, another member is used or work such as caulking is performed to fix the top in the through hole. Further, for the purpose of reducing working time and cost, a proposal has been made regarding a structure for attaching a top to a through hole of a nut.
特許文献1には、コマを配置するナットの貫通穴のナット外周側に、貫通穴より大きな角形状の溝を設け、この溝にくさび部材を入れてコマを貫通穴に固定することが記載されている。コマの平面形状は、戻し路をなすS字状溝に対応した細長い長方形の長手方向両端が円弧状にされた形状である。
特許文献2には、円板状の本体と、その外周から突出する一対の突起とからなり、本体の円板面にS字状溝を有するコマが記載されている。一対の突起を嵌める一対の凹部が、ナットの貫通穴の周面の互いに対向する位置に形成されている。これらの突起と凹部による位置合わせでコマがナットの貫通穴に配置された後、ナットへの取り付け方向がコマとは異なる固定部品を用いて、コマが貫通穴に固定されている。
Patent Document 2 describes a frame composed of a disk-shaped main body and a pair of protrusions protruding from the outer periphery thereof, and having an S-shaped groove on the disk surface of the main body. A pair of recesses for fitting the pair of protrusions are formed at positions facing each other on the peripheral surfaces of the through holes of the nut. After the top is arranged in the through hole of the nut by the alignment by these protrusions and recesses, the top is fixed to the through hole by using a fixing component whose attachment direction to the nut is different from that of the top.
コマ式ボールねじでは、コマのS字状溝とナットの螺旋溝との接続部に大きな段差が生じると、ボールがこの段差を通過する際に瞬間的にボールねじのトルクが上昇し、ボールねじがロックする可能性があるため、この段差を小さくする必要がある。現状では、コマおよびナットの加工精度を上げることで、この段差を小さくしている。つまり、現状のコマ式ボールねじは、コマの取付時にナットの貫通穴に対する位置調整を行って段差を小さくできる構造にはなっていない。
また、ボールねじの作動性に対する要求も高いため、この段差をより厳しく管理する必要がある。
In the top type ball screw, if a large step is generated at the connection between the S-shaped groove of the top and the spiral groove of the nut, the torque of the ball screw momentarily increases when the ball passes through this step, and the ball screw It is necessary to reduce this step because it may lock. At present, this step is reduced by increasing the processing accuracy of the top and nut. That is, the current top-type ball screw does not have a structure in which the step can be reduced by adjusting the position of the nut with respect to the through hole when mounting the top.
In addition, since the demand for the operability of the ball screw is high, it is necessary to control this step more strictly.
この発明の課題は、コマの取付時にナットの貫通穴に対する位置調整が行える構造のコマ式ボールねじを提供することである。 An object of the present invention is to provide a top-type ball screw having a structure capable of adjusting the position of a nut with respect to a through hole when mounting a top.
上記課題を解決するために、この発明の一態様のボールねじは、以下の構成(1) 〜(4) を有する。
(1) 外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、ねじ軸が内挿され、内周面に螺旋溝が形成された円筒体からなるナットと、を有する。ナットの螺旋溝とねじ軸の螺旋溝とで軌道が形成されている。ナットは、円筒体の径方向に貫通する円柱状の貫通穴を有する。
(2) 軌道の終点と始点を接続して循環路を形成する戻し路をS字状溝として有するコマを有する。コマは、ナットの貫通穴をなす円柱よりも直径の小さい円柱体からなり、この円柱体の二つの軸方向端面のうちの第一端面に、円柱体の外周部の少なくとも一部を欠く切欠き部が形成され、第二端面にS字状溝が形成されている。
(3) コマをナットの貫通穴に固定する固定部品を有する。この固定部品は、第一端面をナットの外周側に向けて貫通穴に挿入されたコマの切欠き部に圧入されて、貫通穴を押圧する。
(4) 軌道および戻し路に配置される複数のボールを有する。軌道内で転動するボールを介して、ねじ軸とナットとが相対移動する。
In order to solve the above problems, the ball screw of one aspect of the present invention has the following configurations (1) to (4).
(1) It has a screw shaft having a spiral groove formed on the outer peripheral surface and a nut made of a cylindrical body having the screw shaft inserted and a spiral groove formed on the inner peripheral surface. A trajectory is formed by the spiral groove of the nut and the spiral groove of the screw shaft. The nut has a columnar through hole that penetrates in the radial direction of the cylinder.
(2) It has a top having a return path as an S-shaped groove that connects the end point and the start point of the orbit to form a circulation path. The top consists of a cylinder whose diameter is smaller than that of the cylinder forming the through hole of the nut, and the first end surface of the two axial end faces of the cylinder is notched so as to have at least a part of the outer peripheral portion of the cylinder. A portion is formed, and an S-shaped groove is formed on the second end surface.
(3) It has a fixing part that fixes the top to the through hole of the nut. This fixing component is press-fitted into the notch of the top inserted into the through hole with the first end surface facing the outer peripheral side of the nut to press the through hole.
(4) Has multiple balls placed on the track and return path. The screw shaft and the nut move relative to each other through the ball that rolls in the orbit.
この発明の一態様のボールねじによれば、円柱体からなるコマをナットの貫通穴内でナットの径方向に移動したり回転したりすることで、コマの取付時にナットの貫通穴に対する位置調整が行える。また、この位置調整で、コマのS字状溝とナットの螺旋溝との接続部の段差を小さくした状態で、コマがナットの貫通穴に固定部品で固定されることで、コマ式ボールねじの作動性が向上する。 According to the ball screw of one aspect of the present invention, by moving or rotating the top made of a cylindrical body in the radial direction of the nut in the through hole of the nut, the position of the top with respect to the through hole of the nut can be adjusted when the top is attached. You can. In addition, by adjusting this position, the top is fixed to the through hole of the nut with a fixing part while the step at the connection between the S-shaped groove of the top and the spiral groove of the nut is reduced, so that the top ball screw Operability is improved.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, but the present invention is not limited to the embodiments shown below. In the embodiments shown below, technically preferable limitations are made for carrying out the present invention, but this limitation is not an essential requirement of the present invention.
[第一実施形態]
図1に示すように、第一実施形態のボールねじは、ねじ軸1、ナット2、複数のボール3、および三個のコマ4を有する。また、一つのコマ4に対してそれぞれ二個の固定部品5を有する。ねじ軸1の外周面10とナット2の内周面20に、螺旋溝11,21が形成されている。ねじ軸1はナット2を貫通している。ナット2は、円筒部2Aの軸方向一端にフランジ部2Bを有する。ねじ軸1の螺旋溝11とナット2の螺旋溝21とにより、ボール3が転動する軌道が形成される。
ナット2の円筒部2Aは、径方向に貫通する円柱状の貫通穴22を有する。貫通穴22内にコマ4が挿入され、後述の方法により固定部品5を用いて固定されている。
[First Embodiment]
As shown in FIG. 1, the ball screw of the first embodiment has a
The
図2に示すように、コマ4は円柱体からなる。コマ4の直径は、ナット2の貫通穴22の直径よりも僅かに小さい。コマ4をなす円柱体の二つの軸方向端面のうちの第一端面(ナット2の外周側に配置される面)41に、一対の切欠き部42が形成されている。
切欠き部42は円柱体の外周部の一部が欠かれた部分であり、第一端面41と平行な底面42aと、対向する一対の壁面42bと、径方向で中心側の面である奥面42cを有する。壁面42bと奥面42cは第一端面41に対して垂直な面である。一対の切欠き部42は、円柱体の径方向で互いに反対側となる一対の円弧40の位置に形成されている。
コマ4の第二端面43は、ねじ軸1の外周面12と対向する円弧面になっている。第二端面43をなす円弧面の直径は、ねじ軸1の外径よりも大きく、ナット2の内径とほぼ同じである。第二端面43に、ボール3の戻し路をなすS字状溝44が形成されている。図2(c)にはボール3の移動経路30を一点鎖線で示す。
As shown in FIG. 2, the
The
The
図3に示すように、固定部品5は、ナット2の貫通穴22に接触させる円弧面50と、コマ4の切欠き部42の底面42aに接触させる下面51aと、切欠き部42の壁面42bに接触させる側面51bと、下面51aと平行な上面51dを有する。固定部品5の円弧面50の直径は、ナット2の貫通穴22の直径より少し大きい。固定部品5の側面51b間の距離d51は、コマ4の切欠き部42の壁面42b間の距離d41より少し大きい。固定部品5の下面51aと上面51dとの距離d52は、コマ4の切欠き部42の軸方向寸法d42と同じである。
As shown in FIG. 3, the fixing
この実施形態において、コマ4は合成樹脂製であり、固定部品5はゴムまたは熱可塑性エラストマーからなる。コマ4をなす合成樹脂としては、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、POM(ポリアセタール)、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、6ナイロン、4,6ナイロン、6,6ナイロン等が挙げられる。また、コマ4は、これらの合成樹脂にガラス繊維、チタン酸カリウム繊維等からなる強化材が混合された樹脂組成物で形成されていてもよい。
なお、コマ4は金属製でもよく、例えば、金属粉末射出成形法(MIM)により形成されたものであってもよい。使用するMIM用合金としては、例えば、Fe−Ni−C(1〜8%Ni、〜0.8%C)が挙げられる。
In this embodiment, the top 4 is made of synthetic resin, and the fixing
The
ボール3は、軌道とコマ4のS字状溝(戻し路)44とからなる循環路内に配置されている。ボール3は、軌道内で負荷転動し循環路内を循環する。ボール3を介してねじ軸1とナット2が相対移動する。
ボールねじの組立の際には、先ず、例えば、ねじ軸1をナット2に内挿し、貫通穴22から軌道(螺旋溝11,21間)内にボール3を充填する。または、仮軸をナット2に内挿して螺旋溝21内にボール3を配置した後、仮軸を本軸であるねじ軸1に差し替えることで、軌道内にボール3を充填する。
The
When assembling the ball screw, for example, the
この状態で、コマ4を、第一端面41を上に向けてナット2の上側からナット2の貫通穴22に挿入する。これにより、コマ4の第一端面41がナット2の外周側に向き、第二端面43がねじ軸1と対向する。次に、貫通穴22内でコマ4をナット2の径方向に移動したりコマ4を回転したりすることで、ナット2の螺旋溝21とコマ4のS字状溝44との段差が小さくなるように調整する。
次に、二個の固定部品5を、貫通穴22内のコマ4の二個の切欠き部42に圧入する。その際に、固定部品5は、切欠き部42の底面42aに接触するまで軸方向に挿入され、壁面42bおよび奥面42cを押圧するとともに、 円弧面50で貫通穴22を押圧する。これにより、固定部品5の摩擦力でコマ4がナット2の貫通穴22に固定される。
In this state, the top 4 is inserted into the through
Next, the two fixing
第一実施形態のボールねじによれば、上述のように、円柱体からなるコマ4をナット2の貫通穴22内で、ナット2の径方向に移動したり回転させたりすることで、コマ4の取付時に、コマ4のS字状溝44とナット2の螺旋溝21との接続部の段差が小さくなるような位置調整を行うことができる。その結果、コマ4のS字状溝44とナット2の螺旋溝21との接続部をボール3が通過する際に、瞬間的にボールねじのトルクが上昇することを防止できる。
また、第一実施形態のボールねじによる段差を小さくする対策は、コマおよびナットの加工精度を上げることで段差を小さくする現状の対策と比較して、製造コストが低い方法であると言える。
According to the ball screw of the first embodiment, as described above, the top 4 made of a cylindrical body is moved or rotated in the radial direction of the nut 2 in the through
Further, it can be said that the measure for reducing the step by the ball screw of the first embodiment is a method in which the manufacturing cost is lower than the current measure for reducing the step by increasing the processing accuracy of the top and the nut.
図2のコマ4は、切欠き部42を二個有し、二個の固定部品5でナット2の貫通穴22に固定されている。このコマ4に代えて、図4に示すような、切欠き部42を一個だけ有するコマ4Aを用いてもよい。その場合には、コマ4Aを、コマ4と同様に、ナット2の貫通穴22に挿入して上述の調整を行った後に、一つの固定部品5をコマ4Aの切欠き部42に圧入することで、コマ4Aをナット2の貫通穴22に固定する。
The
[第二実施形態]
図5に示すように、第二実施形態のボールねじは、図6に示すコマ4Bを図7に示す固定部品6を用いてナット2の貫通穴22に固定している。これ以外の点は第一実施形態のボールねじと同じである。
図6に示すように、コマ4Bは円柱体からなる。コマ4Bの直径は、ナット2の貫通穴22の直径よりも僅かに小さい。コマ4Bをなす円柱体の二つの軸方向端面のうちの第一端面(ナット2の外周側に配置される面)41に、切欠き部45が形成されている。
[Second Embodiment]
As shown in FIG. 5, in the ball screw of the second embodiment, the
As shown in FIG. 6, the
切欠き部45は、円柱体の外周部の全体が欠かれた部分である。よって、切欠き部45は、第一端面41と平行な底面45aと、径方向で中心側の面である奥面45cを有するが、図2のコマ4の切欠き部42が有する壁面42bに対応する面を有さない。つまり、コマ4Bでは、切欠き部45が円柱体の周方向全体に形成されている。
コマ4Bの第二端面43は、ねじ軸1の外周面12と対向する円弧面になっている。第二端面43をなす円弧面の直径は、ねじ軸1の外径よりも大きく、ナット2の内径とほぼ同じである。第二端面43に、ボール3の戻し路をなすS字状溝44が形成されている。図6(c)にはボール3の移動経路30を一点鎖線で示す。
The
The
また、コマ4Bの形状は、図6(b)(d)に示すように、円柱状の本体410と円板状の取付部420とが同軸に一体化された形状と言うこともできる。本体410は、ナット2の貫通穴22の直径よりも僅かに小さい円柱体からなる。取付部420の直径は本体410の直径よりも小さい。本体410と取付部420との境界に、切欠き部45の底面45aが環状に存在する。
Further, as shown in FIGS. 6 (b) and 6 (d), the shape of the
図7に示すように、固定部品6は断面が長方形の環状部品である。固定部品6の外径(外周面61の直径)はナット2の貫通穴22の直径より少し大きく、内径(内周面62の直径)は切欠き部45の奥面45cの直径より少し小さい。固定部品6の軸方向寸法d6は、コマ4Bの取付部420の軸方向寸法d420と同じである。
コマ4Bは合成樹脂製または金属製であり、固定部品5はゴムまたは熱可塑性エラストマーからなる。コマ4Bの具体的な材料としては、第一実施形態で挙げたコマ4と同様のものが使用できる。
As shown in FIG. 7, the
The top 4B is made of synthetic resin or metal, and the fixing
ボールねじの組立の際には、先ず、例えば、ねじ軸1をナット2に内挿し、貫通穴22から軌道(螺旋溝11,21間)内にボール3を充填する。または、仮軸をナット2に内挿して螺旋溝21内にボール3を配置した後、仮軸を本軸であるねじ軸1に差し替えることで、軌道内にボール3を充填する。
この状態で、コマ4Bを、第一端面41を上に向けてナット2の上側からナット2の貫通穴22に挿入する。これにより、コマ4Bの第一端面41がナット2の外周側に向き、第二端面43がねじ軸1と対向する。次に、貫通穴22内でコマ4Bをナット2の径方向に移動したりコマ4Bを回転したりすることで、ナット2の螺旋溝21とコマ4BのS字状溝44との段差が小さくなるように調整する。
When assembling the ball screw, for example, the
In this state, the top 4B is inserted into the through
次に、固定部品6を、貫通穴22内のコマ4Bの切欠き部45に圧入する。その際に、固定部品6は、切欠き部45の底面45aに接触するまで軸方向に挿入され、内周面62で奥面45cを押圧するとともに、 外周面61で貫通穴22を押圧する。これにより、固定部品6の摩擦力でコマ4Bがナット2の貫通穴22に固定される。
第二実施形態のボールねじによれば、上述のように、円柱体からなるコマ4Bを、ナット2の貫通穴22内でナット2の径方向に移動したり回転したりすることで、コマ4Bの取付時に、コマ4BのS字状溝44とナット2の螺旋溝21との接続部の段差が小さくなるような位置調整を行うことができる。その結果、コマ4BのS字状溝44とナット2の螺旋溝21との接続部をボール3が通過する際に、瞬間的にボールねじのトルクが上昇することを防止できる。
Next, the fixing
According to the ball screw of the second embodiment, as described above, the top 4B made of a cylindrical body is moved or rotated in the radial direction of the nut 2 in the through
また、第二実施形態のボールねじによる段差を小さくする対策は、コマおよびナットの加工精度を上げることで段差を小さくする現状の対策と比較して、製造コストが低い方法であると言える。
さらに、第二実施形態のコマ4Bは、切欠き部45が円柱体の周方向全体に形成され、環状の固定部品6でナット2の貫通穴22内に固定されているため、貫通穴22とコマ4Bとの間に隙間が生じない。
Further, it can be said that the measure for reducing the step by the ball screw of the second embodiment is a method in which the manufacturing cost is lower than the current measure for reducing the step by increasing the processing accuracy of the top and the nut.
Further, in the top 4B of the second embodiment, since the
1 ねじ軸
10 ねじ軸の外周面
11 ねじ軸の螺旋溝
2 ナット
2A ナットの円筒部
2B ナットのフランジ部
20 ナットの内周面
21 ナットの螺旋溝
22 ナットの貫通穴
3 ボール
4 コマ
4A コマ
4B コマ
41 コマの第一端面
42 コマの切欠き部
43 コマの第二端面
44 S字状溝
45 コマの切欠き部
410 コマの本体
420 コマの取付部
5 固定部品
6 固定部品
61 固定部品の外周面
62 固定部品の内周面
1
Claims (1)
前記ねじ軸が内挿され、内周面に螺旋溝が形成された円筒体からなるナットであって、前記螺旋溝と前記ねじ軸の螺旋溝とで軌道が形成され、前記円筒体の径方向に貫通する円柱状の貫通穴を有するナットと、
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をS字状溝として有するコマであって、前記貫通穴をなす円柱よりも直径の小さい円柱体からなり、前記円柱体の二つの軸方向端面のうちの第一端面に、前記円柱体の外周部の少なくとも一部を欠く切欠き部が形成され、第二端面に前記S字状溝が形成されたコマと、
前記コマを前記貫通穴に固定する固定部品であって、前記第一端面を前記ナットの外周側に向けて前記貫通穴に挿入された前記コマの前記切欠き部に圧入されて、前記貫通穴を押圧する固定部品と、
前記軌道および前記戻し路に配置される複数のボールと、
を有し、
前記切欠き部は、前記円柱体の周方向全体に形成され、
前記軌道内で転動する前記ボールを介して、前記ねじ軸と前記ナットとが相対移動するボールねじ。 A screw shaft with a spiral groove formed on the outer peripheral surface,
A nut made of a cylindrical body in which the screw shaft is inserted and a spiral groove is formed on the inner peripheral surface. A trajectory is formed by the spiral groove and the spiral groove of the screw shaft in the radial direction of the cylindrical body. A nut with a cylindrical through hole that penetrates through
A top having a return path as an S-shaped groove that connects the end point and the start point of the orbit to form a circulation path, and is composed of a cylinder having a diameter smaller than that of a cylinder forming the through hole. A top in which a notch portion lacking at least a part of the outer peripheral portion of the cylindrical body is formed on the first end surface of the two axial end faces and the S-shaped groove is formed on the second end face.
A fixing component for fixing the top to the through hole, the first end surface of which is pressed into the notch of the top inserted into the through hole with the first end surface facing the outer peripheral side of the nut, and the through hole is formed. And the fixed parts that press
With a plurality of balls arranged on the trajectory and the return path,
Have,
The notch is formed in the entire circumferential direction of the cylinder.
A ball screw in which the screw shaft and the nut move relative to each other via the ball that rolls in the track.
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