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JP2003329101A - Ball screw - Google Patents

Ball screw

Info

Publication number
JP2003329101A
JP2003329101A JP2002138957A JP2002138957A JP2003329101A JP 2003329101 A JP2003329101 A JP 2003329101A JP 2002138957 A JP2002138957 A JP 2002138957A JP 2002138957 A JP2002138957 A JP 2002138957A JP 2003329101 A JP2003329101 A JP 2003329101A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ball
screw
balls
screw groove
groove
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2002138957A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideyuki Uyama
英幸 宇山
Susumu Tanaka
進 田中
Shigeru Okita
滋 沖田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NSK Ltd filed Critical NSK Ltd
Priority to JP2002138957A priority Critical patent/JP2003329101A/en
Priority to EP03008015A priority patent/EP1353092B1/en
Priority to DE60327964T priority patent/DE60327964D1/en
Priority to CNB031101267A priority patent/CN1262773C/en
Priority to US10/411,329 priority patent/US20030221502A1/en
Publication of JP2003329101A publication Critical patent/JP2003329101A/en
Priority to US11/433,423 priority patent/US20060230856A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動射出成形機やプレス機械に用いられる比
較的大型、且つ高速回転、高荷重の負荷が作用するボー
ルねじの長寿命化を図る。 【解決手段】 本発明のボールねじは、ボール9に夫々
対面する2個の凹面23を有するリテーニングピース2
1を隣接するボール9間に夫々配設すると共に、雄ねじ
溝3a又は雌ねじ溝5の少なくとも一方のねじ溝の軸線
に沿った断面の曲率半径Rgを、ボールの直径Dの5
2.5%以上、且つ55%以下とした構成を特徴とす
る。
[PROBLEMS] To extend the life of a relatively large ball screw used in an electric injection molding machine or a press machine, which is subjected to a high-speed rotation and a high load. SOLUTION: The ball screw of the present invention includes a retaining piece 2 having two concave surfaces 23 each facing a ball 9.
1 are disposed between adjacent balls 9, respectively, and the radius of curvature Rg of the cross section along the axis of at least one of the male screw groove 3 a or the female screw groove 5 is set to 5 of the ball diameter D.
It is characterized by a configuration of 2.5% or more and 55% or less.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ボールねじに関
し、詳しくは電動射出成形機やプレス機械等に用いられ
る比較的大型、且つ高速回転、高荷重の負荷が作用する
ボールねじに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ball screw, and more particularly, to a ball screw used in an electric injection molding machine, a press machine or the like, which has a relatively large size, a high speed rotation, and a high load.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ボールねじが油圧シリンダの代わ
りとして、電動射出成形機や電動プレス機等の回転運動
から直進運動への変換や、直進移動を摩擦損失なく円滑
に行うために多用されている。ボールねじは、外周面に
雄ねじ溝が形成されたねじ軸と、該雄ねじ溝と同一ピッ
チの雌ねじ溝が内周面に形成されたナットと、該雄ねじ
溝と雌ねじ溝との間に転動自在に介裝された複数個のボ
ールとから構成され、ナットには雌ねじ溝の一端側と他
端側とを連通させる循環通路が形成されている。
2. Description of the Related Art In recent years, ball screws have been widely used as a substitute for hydraulic cylinders for converting rotary motion of an electric injection molding machine, electric press machine or the like into straight motion, and smoothly performing straight motion without friction loss. There is. A ball screw is freely rotatable between a screw shaft having an external thread groove formed on the outer peripheral surface thereof, a nut having an internal thread groove having the same pitch as the external thread groove formed on the inner peripheral surface, and the male thread groove and the female thread groove. The nut is formed with a circulation passage that communicates one end side and the other end side of the female thread groove with each other.

【0003】ねじ軸とナットとを相対的に回転させる
と、ボールは雄ねじ溝と雌ねじ溝とで形成される転動路
内を転動しながら雌ねじ溝内を前進し、雌ねじ溝の一端
側に達したボールは循環通路を通って該雌ねじ溝の一端
側から他端側へと循環して、再び雄ねじ溝と雌ねじ溝と
の間に供給されて転動路内を転動するようになってい
る。
When the screw shaft and the nut are rotated relative to each other, the balls roll forward in the female screw groove while rolling in the rolling passage formed by the male screw groove and the female screw groove to reach one end of the female screw groove. The reached ball circulates from the one end side to the other end side of the female thread groove through the circulation passage, is supplied again between the male thread groove and the female thread groove, and rolls in the rolling path. There is.

【0004】雄ねじ溝と雌ねじ溝との間で転動するボー
ルは、同一方向に回転しており、該ボール同士が直接接
触すると、接触部であるボールの表面においては、相対
的に反対方向に運動しているため、転動速度の2倍の速
度の相対すべりが生じ、ボールの競り合いと呼ばれる現
象が発生してボール表面が早期に摩耗したり、摩擦熱に
よってボールやねじ溝の焼付きが発生する等の不具合が
生じることがあった。ボールとねじ軸、又はボールとナ
ットの接触点は、グリース或いは潤滑剤を介して接触楕
円と呼ばれる非常に小さな楕円形になり、該接触点にお
ける面圧は、極端に高くなる。
The balls rolling between the male screw groove and the female screw groove are rotating in the same direction, and when the balls come into direct contact with each other, on the surface of the ball, which is the contact portion, in the opposite directions. Because of the motion, relative slip at a speed twice as high as the rolling speed occurs, a phenomenon called ball competition occurs and the ball surface is prematurely worn or frictional heat causes seizure of the ball or thread groove. Occasionally, problems such as occurrence may occur. The contact point between the ball and the screw shaft or the ball and nut becomes a very small ellipse called a contact ellipse through the grease or the lubricant, and the surface pressure at the contact point becomes extremely high.

【0005】従来のボールねじは、該高い面圧に耐え得
るように、特殊材料が用いられて製作されている。即
ち、ねじ軸及びナットには、SCM420等の浸炭軸受
用鋼や、SAE4150等の高周波焼入れ用鋼を用い、
熱処理して表面硬度をHRC56〜63程度の硬度に調
整したものが使用されている。また、ボールには、SU
J2等の高炭素クロム軸受鋼が用いられ、焼入れを施し
て表面硬度をHRC60以上としている。
The conventional ball screw is manufactured by using a special material so as to withstand the high surface pressure. That is, for the screw shaft and the nut, steel for carburizing bearings such as SCM420 and steel for induction hardening such as SAE4150 are used.
The one that is heat-treated to adjust the surface hardness to HRC 56-63 is used. In addition, the ball has SU
A high carbon chrome bearing steel such as J2 is used and is hardened to have a surface hardness of HRC60 or more.

【0006】電動射出成形機や電動プレス機等で使用さ
れるボールねじは、瞬間的に高負荷が加わる短いストロ
ークで使用され、最大負荷が作用した状態で一端停止し
た後、逆回転する往復運動の厳しい条件下で使用される
ものである。このため、ボール転動面での油膜が掻き取
られ、ねじ溝とボールとの接触面に潤滑剤が入り難く、
油膜形成が不十分となる傾向があり、ねじ軸、ナット及
びボールの転動面に、表面損傷による摩耗、剥離が生じ
易い問題点があった。特に、転動速度の2倍の速度の相
対すべりが生じるボール同士の接触面において、ボール
の競り合いによる損傷が著しいものがあった。
A ball screw used in an electric injection molding machine, an electric press machine or the like is used with a short stroke to which a high load is momentarily applied. It is used under severe conditions. Therefore, the oil film on the ball rolling surface is scraped off, and it is difficult for the lubricant to enter the contact surface between the screw groove and the ball.
There is a problem that the oil film formation tends to be insufficient, and the rolling surfaces of the screw shaft, the nut, and the ball are likely to be worn or peeled due to surface damage. In particular, in the contact surface between the balls where relative sliding at a speed twice as high as the rolling speed occurs, there was some damage caused by the competition of the balls.

【0007】更に、高負荷が作用することによる機台の
変形、或いは取付け時のミスアライメント等が上述した
ボールの競り合いをさらに顕著にし、一層寿命を低下さ
せていた。
Further, deformation of the machine base due to the action of a high load, misalignment at the time of mounting, or the like makes the above-described ball competition even more remarkable and further shortens the life.

【0008】ボールの競り合いを解消する手段として、
特開2000−291770号公報には、負荷荷重を支
持する負荷ボール間に、該負荷ボールより数μm〜数拾
μm程度、直径の小さいスペーサボールを介在させた形
式のボールねじが提案されている。スペーサボールの介
在により、ボール同士の競り合いを解消することはでき
るが、スペーサボールは負荷を受けることはできず、実
質的に負荷を受けるボールの数が減少することになり、
ボールねじの許容負荷荷重が低下するという問題点があ
った。
[0008] As a means for canceling the ball bidding,
Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-291770 proposes a ball screw of a type in which a spacer ball having a diameter of about several μm to several μm is interposed between load balls supporting a load. . The interposition of the spacer balls can eliminate the competition between the balls, but the spacer balls cannot receive the load, and the number of the balls that receive the load is substantially reduced.
There is a problem that the allowable load of the ball screw is reduced.

【0009】許容負荷荷重の大幅な低減がなく、且つボ
ールの競り合いを防止したボールねじとして、例えば特
開平11−315835号公報、特開2000−199
556号公報、特開2001−21018号公報、特開
2001−124172号公報に、各ボール間に夫々対
面する2個の凹面を有するリテーニングピースを介裝さ
せるようにしたボールねじが開示されている。
As a ball screw which does not significantly reduce the allowable load and prevents the balls from competing with each other, for example, JP-A-11-315835 and JP-A-2000-199.
Japanese Patent Laid-Open No. 556, 2001-21018, and Japanese Patent Laid-Open No. 2001-124172 disclose ball screws in which a retaining piece having two concave surfaces facing each other is interposed. There is.

【0010】リテーニングピースの凹面に夫々ボールを
接触させて配置することにより、スペーサボールを用い
たボールねじに比較して遙かに多くの個数の負荷ボール
を配置することができ、許容負荷容量の低下を抑えるこ
とができる。また、ボール同士の競り合いがなく、リテ
ーニングピースの凹面内に潤滑剤を保持させることも可
能となって潤滑不良を著しく軽減させる利点を有する。
By arranging the balls in contact with the concave surface of the retaining piece, a much larger number of load balls can be arranged as compared with a ball screw using spacer balls, and the allowable load capacity can be increased. Can be suppressed. Further, there is an advantage that balls do not compete with each other and the lubricant can be retained in the concave surface of the retaining piece, so that poor lubrication can be significantly reduced.

【0011】ボールとねじ軸、又はボールとナットの接
触点である接触楕円における面圧を低下させるために、
所謂ゴシックアーチ形のねじ溝の曲率半径を小さくする
ようにしたものも提案されている。例えば、特開200
0−39052号公報には、ねじ軸の雄ねじ溝の曲率半
径を、ナットの雌ねじ溝の曲率半径より小さくすること
により、雄ねじ溝とボールとの接触面圧を低減させて、
ナットより損傷を受け易いねじ軸の条件を緩和し、長寿
命化を図ったボールねじが開示されている。
In order to reduce the surface pressure at the contact ellipse which is the contact point between the ball and the screw shaft or the ball and the nut,
There is also proposed a so-called Gothic arch-shaped screw groove with a smaller radius of curvature. For example, JP-A-200
In JP-A-0-39052, the contact surface pressure between the male thread groove and the ball is reduced by making the radius of curvature of the male thread groove of the screw shaft smaller than the radius of curvature of the female thread groove of the nut.
A ball screw is disclosed which has a longer life by relaxing the condition of a screw shaft that is more easily damaged than a nut.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ボール
ねじが高負荷条件下で使用される場合、接触楕円直下の
材料内部には大きな剪断力が作用しており、リテーニン
グピースを用いてボールの競り合いを解消し、ねじ軸の
雄ねじ溝の曲率半径を小さくして雄ねじ溝とボールとの
接触面圧を低減させたにも係わらず、ねじ軸或いはナッ
トが剥離に至るという問題点があった。従って、リテー
ニングピースを介裝してボール同士の競り合いを防止
し、雄ねじ溝の曲率半径を小さくして接触面圧を低減さ
せただけでは、高速、高負荷、短ストローク往復運動の
厳しい使用条件に耐えることは困難であり、ボールねじ
の長寿命を達成するためには、更に改善の余地があっ
た。
However, when the ball screw is used under a high load condition, a large shearing force acts on the inside of the material just below the contact ellipse, and the ball is auctioned with the retaining piece. However, although the radius of curvature of the male screw groove of the screw shaft is reduced to reduce the contact surface pressure between the male screw groove and the ball, there is a problem that the screw shaft or the nut is separated. Therefore, if the balls are prevented from competing against each other through the retaining piece and the radius of curvature of the male thread groove is reduced to reduce the contact surface pressure, it is difficult to operate under high-speed, high-load, short-stroke reciprocating motion. However, there is room for further improvement in order to achieve a long life of the ball screw.

【0013】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、厳しい使用条件下での、さらなる長寿命化を
図ったボールねじを提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a ball screw which has a longer life under severe operating conditions.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1記載の
ボールねじは、外周面に螺旋状の雄ねじ溝が形成された
ねじ軸と、内周面に螺旋状の雌ねじ溝が形成されたナッ
トと、前記雄ねじ溝と前記雌ねじ溝とにより形成された
転動路内に転動自在に配設された複数個のボールとから
なるボールねじにおいて、前記ボールに夫々対面する2
個の凹面を有するリテーニングピースを隣接する前記ボ
ール間に夫々配設すると共に、前記雄ねじ溝又は前記雌
ねじ溝の少なくとも一方のねじ溝の軸線に沿った断面の
曲率半径が、前記ボールの直径の52.5%以上、且つ
55%以下であることを特徴とする。
The ball screw according to claim 1 of the present invention has a screw shaft having a spiral male thread groove formed on the outer peripheral surface and a spiral female thread groove formed on the inner peripheral surface. A ball screw comprising a nut and a plurality of balls rollably arranged in a rolling path formed by the male screw groove and the female screw groove, each of which faces the ball.
Retaining pieces having concave surfaces are respectively arranged between the adjacent balls, and the radius of curvature of the cross section along the axis of at least one of the male screw groove or the female screw groove is equal to the diameter of the ball. It is characterized by being 52.5% or more and 55% or less.

【0015】前記構成のボールねじによれば、ボールに
夫々対面する2個の凹面を有するリテーニングピース
を、隣接するボール間に夫々配設するようにしたので、
ボールは、例えばリテーニングピースのゴシックアーチ
形状の凹面に極めて低摩擦で接触しながら該リテーニン
グピースと共に転動路内を転動循環し、ボール同士の競
り合いが防止される。従って、競り合いによる作動不
良、騒音及び異常音の発生、ボールの摩擦による損傷を
防止することができる。また、スペーサボールを用いた
ボールねじと比較して遙かに多くの負荷ボールを配置す
ることができ、許容負荷容量を低減させることなく、長
寿命化を図ることができる。
According to the ball screw having the above structure, the retaining pieces having two concave surfaces facing the balls are arranged between the adjacent balls.
For example, the balls roll and circulate in the rolling path together with the retaining piece while contacting the Gothic arch-shaped concave surface of the retaining piece with extremely low friction, thereby preventing the balls from competing with each other. Therefore, it is possible to prevent malfunction due to competition, noise and abnormal noise, and damage due to friction of the balls. Further, a much larger number of load balls can be arranged as compared with a ball screw using spacer balls, and the life can be extended without reducing the allowable load capacity.

【0016】また、雄ねじ溝又は雌ねじ溝の少なくとも
一方のねじ溝の軸線に沿った断面の曲率半径を、ボール
の直径の52.5%以上、且つ55%以下としたので、
転がり疲労に起因する異常組織の生成を抑制し、該異常
組織に伴う剥離を防止することができる。
Further, since the radius of curvature of the cross section along the axis of at least one of the male thread groove and the female thread groove is set to 52.5% or more and 55% or less of the diameter of the ball,
It is possible to suppress the generation of abnormal tissue due to rolling fatigue and prevent peeling due to the abnormal tissue.

【0017】本発明の請求項2記載のボールねじは、上
記ボールねじであって、前記雄ねじ溝及び前記雌ねじ溝
の前記断面が、ゴシックアーチ形状に形成されているこ
とを特徴とする。
A ball screw according to a second aspect of the present invention is the ball screw described above, wherein the male screw groove and the female screw groove are formed in a Gothic arch shape in cross section.

【0018】前記構成のボールねじによれば、ねじ溝の
断面形状をゴシックアーチ形状としたので、接触楕円の
面積を小さくして該接触点におけるすべりを小さくする
ために、ねじ溝の曲率半径を通常よりも大きくしても、
ねじ溝の縁とボールとの隙間が過大になるのを防止する
ことができ、ねじ軸とナットとの位置決め精度を良好な
状態に維持することができる。
According to the ball screw having the above structure, since the cross-sectional shape of the thread groove is a Gothic arch shape, the radius of curvature of the thread groove is reduced in order to reduce the area of the contact ellipse and the slip at the contact point. Larger than usual,
It is possible to prevent the gap between the edge of the screw groove and the ball from becoming excessively large, and it is possible to maintain the positioning accuracy between the screw shaft and the nut in a good state.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明のボールねじの一実
施形態を図1乃至図5に基づいて説明する。図1は本発
明のボールねじの一実施形態を示す平面図、図2は図1
におけるA−A矢視縦断面図、図3はリテーニングピー
スの拡大断面図、図4はボールねじの軸方向に沿った断
面の拡大図、図5はねじ軸の雄ねじ溝の曲率半径/ボー
ル直径と寿命比との関係を示す相関図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the ball screw of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 is a plan view showing an embodiment of the ball screw of the present invention, and FIG.
3 is an enlarged sectional view of the retaining piece, FIG. 4 is an enlarged sectional view taken along the axial direction of the ball screw, and FIG. 5 is a radius of curvature of the male screw groove of the screw shaft / ball. It is a correlation diagram which shows the relationship between a diameter and a life ratio.

【0020】図1乃至図4に示すように、本実施形態の
ボールねじ1は、雄ねじ溝3aが外周面に形成されたね
じ軸3と、雌ねじ溝5が内周面に形成された円筒形状の
ナット7と、雄ねじ溝3aと雌ねじ溝5との間に介裝さ
れた複数個のボール9とから構成されている。
As shown in FIGS. 1 to 4, the ball screw 1 of the present embodiment has a cylindrical shape in which a male screw groove 3a is formed on the outer peripheral surface and a female screw groove 5 is formed on the inner peripheral surface. Nut 7 and a plurality of balls 9 interposed between the male screw groove 3a and the female screw groove 5.

【0021】図4に示すように、ねじ軸3は、ナット7
を該ねじ軸3の軸線方向に沿って案内するためのもので
あって、外周面の全長にわたってボール9の直径Dの5
2.5%以上、且つ55%以下の曲率半径Rgを有する
円弧同士を中間部で交差させた、所謂ゴシックアーチ形
状の雄ねじ溝3aが螺旋状に形成されている。ねじ軸3
は、SCM420等の浸炭軸受用鋼や、SAE4150
等の高周波焼入れ用鋼を用い、熱処理して表面硬度をH
RC56〜63程度の硬度に調整されている。また、雄
ねじ溝3aのピッチは、ボールねじ1が組み込まれる装
置(図示せず)の仕様に従って任意のピッチとすること
ができる。
As shown in FIG. 4, the screw shaft 3 has a nut 7
For guiding along the axial direction of the screw shaft 3 and having a diameter D of 5 of the ball 9 over the entire length of the outer peripheral surface.
A so-called Gothic arch-shaped male screw groove 3a is formed in a spiral shape in which arcs having a radius of curvature Rg of 2.5% or more and 55% or less intersect at an intermediate portion. Screw shaft 3
Is steel for carburized bearings such as SCM420 and SAE4150
Induction hardening steel such as
The hardness is adjusted to about RC56 to 63. Further, the pitch of the male screw groove 3a can be set to an arbitrary pitch in accordance with the specifications of a device (not shown) in which the ball screw 1 is incorporated.

【0022】ナット7は、ねじ軸3の軸線方向に沿って
直線移動するものであって、円筒形であり、一端には装
置のテーブル(図示せず)等に固定するためのフランジ
11が形成され、外周面の一部は切り欠かれて平面部1
3が形成されている。ナット7は、SCM420等の浸
炭軸受用鋼や、SAE4150等の高周波焼入れ用鋼を
用いて製作され、熱処理して表面硬度がHRC56〜6
3程度に硬化処理されている。
The nut 7 linearly moves along the axial direction of the screw shaft 3 and has a cylindrical shape, and a flange 11 for fixing to a table (not shown) or the like of the apparatus is formed at one end. The outer peripheral surface is partially cut away to form the flat surface portion 1.
3 is formed. The nut 7 is manufactured by using steel for carburizing bearings such as SCM420 and steel for induction hardening such as SAE4150, and heat treated to have a surface hardness of HRC56 to HRC56 to 6.
Hardened to about 3.

【0023】ナット7の内周面には、雄ねじ溝3aと同
一形状、同一ピッチの雌ねじ溝5、即ちボール9の直径
Dの52.5%以上、且つ55%以下の曲率半径Rgを
有する円弧同士を中間部で交差させた、所謂ゴシックア
ーチ形状の雌ねじ溝5が形成されている。
On the inner peripheral surface of the nut 7, an arc having a curvature radius Rg of 52.5% or more and 55% or less of the diameter D of the female thread groove 5 having the same shape and pitch as the male thread groove 3a, that is, the ball 9 is formed. A so-called Gothic arch-shaped internal thread groove 5 is formed by intersecting each other at an intermediate portion.

【0024】雌ねじ溝5には、一端側と他端側とを連通
させる循環経路たる鋼管製のチューブ15が、チューブ
押え17によって平面部13に固定されている。そし
て、チューブ15内を通してボール9を移送して雌ねじ
溝5の一端側から他端側へボール9を循環させるように
構成されている。ナット7の両端には、プラスチィック
製のダストシール19が配設され、異物が外部からナッ
ト7内に侵入するのを防止するようになっている。
In the female thread groove 5, a tube 15 made of steel pipe, which is a circulation path for communicating one end side with the other end side, is fixed to the flat surface portion 13 by a tube retainer 17. Then, the ball 9 is transferred through the tube 15 to circulate the ball 9 from one end side to the other end side of the female thread groove 5. Dust seals 19 made of plastic are arranged at both ends of the nut 7 to prevent foreign matter from entering the nut 7 from the outside.

【0025】ボール9は、転動することによって摩擦損
失なく滑らかにナット7を直線移動させるためのもので
あって、雄ねじ溝3aと雌ねじ溝5とから構成された転
動路内に転動自在に複数個が配設されている。また、ボ
ール9は、SUJ2等の高炭素クロム軸受鋼が用いら
れ、焼入れを施して表面硬度がHRC60以上となって
いる。
The ball 9 is for rolling the nut 7 smoothly without friction loss by rolling, and is free to roll in the rolling path constituted by the male screw groove 3a and the female screw groove 5. A plurality of them are arranged. The balls 9 are made of high carbon chrome bearing steel such as SUJ2 and are hardened to have a surface hardness of HRC60 or more.

【0026】図3に示すように、リテーニングピース2
1は、ボール9同士の直接接触を防止するためのもので
あって、夫々のボール9間に複数個が介裝されている。
リテーニングピース21は、例えば、それ自体に潤滑作
用を有するポリアミドやフッ素樹脂、或いは潤滑油を含
浸させたポリエチレン等を射出成形して製作されてい
る。
As shown in FIG. 3, the retaining piece 2
Reference numeral 1 is for preventing direct contact between the balls 9, and a plurality of balls 9 are interposed between the balls 9.
The retaining piece 21 is manufactured, for example, by injection-molding polyamide, fluororesin, or polyethylene impregnated with lubricating oil, which itself has a lubricating action.

【0027】リテーニングピース21は、両端にボール
9の半径r(D/2)よりも大きい曲率半径Rを有する
凹球面23が形成された円盤状に製作されている。これ
によって、全長Lに対して中央部の厚みtを小さくして
多数個のボール9を配設することができると共に、該ボ
ール9とリテーニングピース21の接触面積を小さくし
て摺動抵抗を最小とするように構成されている。
The retaining piece 21 is manufactured in a disk shape having concave spherical surfaces 23 having a radius of curvature R larger than the radius r (D / 2) of the ball 9 at both ends. This makes it possible to arrange a large number of balls 9 by reducing the thickness t of the central portion with respect to the total length L and reduce the contact area between the balls 9 and the retaining piece 21 to reduce sliding resistance. It is configured to be minimal.

【0028】凹球面23の形状は、球面形状に限定され
るものではなく、2個の円弧を中間部で交差させて形成
される、所謂ゴシックアーチ形の凹面であったり、円錐
形状の凹面であってもよい。また、両凹面間に貫通穴を
設けたり、該貫通穴内に潤滑剤を保持させてボール9と
の接触抵抗を低減させるようにしてもよい。
The shape of the concave spherical surface 23 is not limited to the spherical shape, and is a so-called Gothic arch-shaped concave surface formed by intersecting two arcs at the intermediate portion or a conical concave surface. It may be. Further, a through hole may be provided between both concave surfaces, or a lubricant may be retained in the through hole to reduce the contact resistance with the ball 9.

【0029】リテーニングピース21の直径寸法(d
s)は、ボール9の直径D、及び該ボール9に最大負荷
が作用して弾性変形した時のボール9の直径よりも小さ
く設定されており、リテーニングピース21が雄ねじ溝
3aと雌ねじ溝5から構成された転動路及び循環経路た
るチューブ15内を通過する際に、該転動路、チューブ
15及びそれらの接続部に干渉せず、滑らかに循環でき
るようになっている。具体的には、ボール9の直径寸法
Dの0.5倍〜0.9倍の直径(ds=0.5D〜0.
9D)するのが好ましい。
The diameter dimension of the retaining piece 21 (d
s) is set to be smaller than the diameter D of the ball 9 and the diameter of the ball 9 when the ball 9 is elastically deformed by the maximum load acting on the ball 9, and the retaining piece 21 has the male screw groove 3a and the female screw groove 5 When passing through the tube 15 which is a rolling path and a circulating path constituted by, the rolling path, the tube 15 and their connecting portions do not interfere with each other, so that they can smoothly circulate. Specifically, the diameter is 0.5 to 0.9 times the diameter dimension D of the ball 9 (ds = 0.5D to 0.
9D) is preferable.

【0030】転動路内に配設されたボール9及びリテー
ニングピース21の隙間は、該隙間が大きすぎるとリテ
ーニングピース21が倒れて機能を発揮することができ
ず、小さすぎるとリテーニングピース21とボール9と
の摩擦力が大きくなって作動不良の一因となるので、適
正な隙間となるように設定されている。
If the clearance between the ball 9 and the retaining piece 21 arranged in the rolling path is too large, the retaining piece 21 will fall down and cannot perform its function. Since the frictional force between the piece 21 and the ball 9 becomes large and causes a malfunction, the gap is set to be appropriate.

【0031】具体的には、転動路内に配設した全てのボ
ール9及びリテーニングピース21を一方に寄せ集めた
と仮定したとき、先頭に当たるボール9と最後尾に当た
るリテーニングピース21との間にできる隙間を総隙間
S1とし、総隙間S1が0より大きく(S1>0)、且
つ最後尾に当たる1個のリテーニングピース21を除去
したと仮定したとき、先頭のボール9と最後尾のボール
9との隙間(S2)が、リテーニングピース21の直径
(ds)の0.8倍より小さくなるように(S2<0.
8×ds)、ボール9及びリテーニングピース21の個
数が設定されている。これにより、リテーニングピース
21が転動路内で約60°以上倒れることがなくなり、
良好に機能を発揮することができる。
Specifically, assuming that all the balls 9 and the retaining pieces 21 arranged in the rolling path are gathered together on one side, between the ball 9 at the head and the retaining piece 21 at the tail. Assuming that the total clearance S1 is the total clearance S1, the total clearance S1 is larger than 0 (S1> 0), and one retaining piece 21 at the end is removed, the first ball 9 and the last ball 9 (S2) is smaller than 0.8 times the diameter (ds) of the retaining piece 21 (S2 <0.
8 × ds), the number of balls 9 and the number of retaining pieces 21 are set. This prevents the retaining piece 21 from falling more than about 60 ° in the rolling path,
The function can be exhibited well.

【0032】本実施形態のボールねじの作用を説明す
る。図1及び図2に示すように、本実施形態のボールね
じ1は、モータ(図示せず)によってねじ軸3を回転さ
せると、複数個のボール9を介して螺合したナット7
は、該ねじ軸3の軸線方向に螺進する。このとき、雄ね
じ溝3aと雌ねじ溝5とは、相対的に逆方向に回転する
ので、ボール9は雄ねじ溝3a及び雌ねじ溝5に対して
転動して雌ねじ溝5内を前進し、雌ねじ溝5の一端側に
達したボール9は、チューブ15内を転動して雌ねじ溝
5の他端側に供給され、再び循環する。
The operation of the ball screw of this embodiment will be described. As shown in FIGS. 1 and 2, when the screw shaft 3 is rotated by a motor (not shown), the ball screw 1 of this embodiment has a nut 7 screwed through a plurality of balls 9.
Moves in the axial direction of the screw shaft 3. At this time, since the male screw groove 3a and the female screw groove 5 rotate relatively in opposite directions, the ball 9 rolls with respect to the male screw groove 3a and the female screw groove 5 to move forward in the female screw groove 5, The ball 9 that has reached one end side of 5 rolls in the tube 15 and is supplied to the other end side of the female thread groove 5 and circulates again.

【0033】ボールねじ1は、雄ねじ溝3a及び雌ねじ
溝5からなる転動路が螺旋状に連続していることに加え
て、該転動路と循環経路たるチューブ15との接続部に
おいて運動方向が変化し、該接続部ではボール9に作用
する負荷が、負荷状態から無負荷状態へ、或いは逆に無
負荷状態から負荷状態への急激な変動があり、ボール9
の挙動は複雑となる。
In the ball screw 1, in addition to the rolling passage consisting of the male screw groove 3a and the female screw groove 5 being continuous in a spiral shape, the ball screw 1 has a moving direction at a connecting portion between the rolling passage and the tube 15 which is a circulation passage. And the load acting on the ball 9 at the connecting portion changes suddenly from the unloaded state to the unloaded state, or vice versa.
Behavior is complicated.

【0034】雄ねじ溝3a及び雌ねじ溝5がゴシックア
ーチ形状となっているため、該雄ねじ溝3a及び雌ねじ
溝5とボール9の接触状態は、負荷によって変化し、2
点接触、3点接触又は4点接触と変化しながら転動して
いる。また、転動路が螺旋状に連続していることによ
り、理想的な転がり状態での転動ではなく、雄ねじ溝3
a及び雌ねじ溝5とボール9の間には、スピン運動によ
るすべりが生じている。
Since the male screw groove 3a and the female screw groove 5 have a Gothic arch shape, the contact state between the male screw groove 3a and the female screw groove 5 and the ball 9 changes depending on the load.
Rolling while changing to point contact, 3 point contact or 4 point contact. Further, since the rolling path is spirally continuous, the rolling does not occur in an ideal rolling state, but the male screw groove 3
A slip is generated between a and the female screw groove 5 and the ball 9 by spin motion.

【0035】雄ねじ溝3a及び雌ねじ溝5とボール9と
の接触点は、グリース又は潤滑油を介して接触楕円と呼
ばれる微小面積の楕円状をしており、該接触楕円部には
非常に高い面圧が生じている。また、高荷重が作用して
いるボールねじ1では、接触楕円が大きくなるため、接
触楕円における差動すべりが大きい。
The contact point between the male screw groove 3a and the female screw groove 5 and the ball 9 has an elliptical shape of a small area called a contact ellipse through grease or lubricating oil, and the contact ellipse has a very high surface. There is pressure. Further, in the ball screw 1 on which a high load is applied, the contact ellipse becomes large, so that the differential slip in the contact ellipse is large.

【0036】射出成形機やプレス機等の高荷重が断続的
に作用する条件で使用されるボールねじ1では、ボール
ねじ特有のボール9の競り合いが発生してボール9の摩
耗が促進される傾向がある。しかし、各ボール9間には
リテーニングピース21が介裝されているので、ボール
9同士の直接接触は防止されている。また、リテーニン
グピース21とボール9との相対滑り速度は、ボール9
同士が直接接触する場合の1/2の速度となっている。
In the ball screw 1 used under the condition that a high load is intermittently applied, such as an injection molding machine or a press machine, the balls 9 tend to compete with each other, which is peculiar to the ball screw, and the wear of the balls 9 is accelerated. There is. However, since the retaining piece 21 is interposed between the balls 9, direct contact between the balls 9 is prevented. Further, the relative sliding speed between the retaining piece 21 and the ball 9 is
The speed is half that when they directly contact each other.

【0037】従って、リテーニングピース21及びボー
ル9の摩擦は少なくなり、リテーニングピース21の素
材自身が持つ潤滑性及びリテーニングピース21とボー
ル9との隙間に保持されているグリースの潤滑性によっ
て、リテーニングピース21及びボール9の摩耗は防止
される。これにより、ボール9同士の競り合いによる作
動不良、騒音の発生、音質の悪化等はなく、転動路内を
滑らかに循環することができ、長期間にわたって滑らか
で且つ静粛な運転を行うことができる。
Therefore, the friction between the retaining piece 21 and the ball 9 is reduced, and the lubricity of the material of the retaining piece 21 and the lubricity of the grease retained in the gap between the retaining piece 21 and the ball 9 are reduced. The wear of the retaining piece 21 and the ball 9 is prevented. As a result, there is no malfunction due to competition between the balls 9, noise is not generated, sound quality is not deteriorated, and the balls can be smoothly circulated in the rolling path, and smooth and quiet operation can be performed for a long period of time. .

【0038】図3に示すように、リテーニングピース2
1の中央部に形成された凹球面23の厚みtが小さいの
で、スペーサボールを用いるボールねじに比較して、多
数個のボール9を配設することができる。これにより、
大きな負荷に耐え、より大きな剛性を持つボールねじ1
を製作することができる。凹球面23の曲率半径Rは、
ボール9の半径rよりも大きく設定されているので、ボ
ール9とリテーニングピース21の接触面積が小さくな
って摺動抵抗が比較的小さくなると共に、ボール9と凹
球面23との隙間にグリースが侵入し易くなって駆動抵
抗が減少する。
As shown in FIG. 3, the retaining piece 2
Since the thickness t of the concave spherical surface 23 formed in the central portion of 1 is small, a large number of balls 9 can be arranged as compared with a ball screw using spacer balls. This allows
Ball screw 1 that can withstand a large load and has greater rigidity
Can be manufactured. The radius of curvature R of the concave spherical surface 23 is
Since the radius is set to be larger than the radius r of the ball 9, the contact area between the ball 9 and the retaining piece 21 becomes small and the sliding resistance becomes relatively small, and the grease is not filled in the gap between the ball 9 and the concave spherical surface 23. It becomes easy to invade and drive resistance decreases.

【0039】リテーニングピース21の外径寸法ds
は、ボール9の直径寸法Dの0.5倍〜0.9倍の外径
寸法となっているので、リテーニングピース21がボー
ル9と共に、転動路及びチューブ15を通過する際に該
転動路、チューブ15及びそれらの接続部に干渉するこ
とはなく、滑らかに循環し、トルク変動やリテーニング
ピース21の摩耗も抑えられる。
Outer diameter dimension ds of the retaining piece 21
Has an outer diameter of 0.5 to 0.9 times the diameter dimension D of the ball 9, so that when the retaining piece 21 passes through the rolling path and the tube 15 together with the ball 9, the rolling piece It smoothly circulates without interfering with the moving path, the tube 15, and the connecting portion thereof, and suppresses torque fluctuations and wear of the retaining piece 21.

【0040】転動路、チューブ15内でのボール9及び
リテーニングピース21の隙間は、総隙間S1>0、且
つ最後尾に当たる1個のリテーニングピース21を除去
したと仮定したとき、先頭のボール9と最後尾のボール
9との隙間S2<0.8×dsとなるように設定されて
いるので、転動路内でリテーニングピース21が倒れる
ことはなく、良好な作動を維持することができる。
Assuming that the rolling path, the clearance between the ball 9 and the retaining piece 21 in the tube 15 is the total clearance S1> 0, and that one retaining piece 21 at the end is removed, Since the clearance S2 between the ball 9 and the rearmost ball 9 is set to 0.8 <ds ×, the retaining piece 21 does not fall down in the rolling path, and good operation is maintained. You can

【0041】本発明者は、リテーニングピース21を転
動するボール9間に介裝させてボール9同士の競り合い
を解消したにも係わらず、高速回転、高負荷の使用条件
において発生する疲労損傷について、長年にわたり研究
した結果、損傷モードには、従来考えられていた潤滑不
良に起因する表面起点型剥離以外に、内部起点型剥離が
あることを見出した。即ち、接触楕円直下の材料内部に
は大きな剪断力が作用しており、材料内部の転がり疲労
に伴い、異常組織が生成され、これが剥離の一因となっ
ている知見を得た。
The inventor of the present invention eliminates the competition between the balls 9 by rolling the retaining piece 21 between the rolling balls 9, but the fatigue damage occurs under the high-speed rotation and high-load use conditions. As a result of research over a long period of time, it was found that in the damage mode, in addition to the surface-originating type delamination caused by poor lubrication, which has been conventionally considered, there is an internal origin type delamination. That is, it was found that a large shearing force acts on the inside of the material just below the contact ellipse, and an abnormal structure is generated due to rolling fatigue inside the material, which is one of the causes of peeling.

【0042】異常組織とは、転がり疲労によって金属組
織中のセメンタイトに含まれる炭素の拡散を伴う組織で
あり、白色組織と呼ばれるものである。異常組織の発生
メカニズムは、現時点では明らかではないが、負荷状態
の変動によるすべり、接触楕円における差動すべり及び
スピンすべりが大きく、高負荷の条件化で発生しやす
く、メカノケミカル反応や、鋼中に侵入する水素が原因
していると考えられる。
The abnormal structure is a structure accompanied by diffusion of carbon contained in cementite in the metal structure due to rolling fatigue, and is called a white structure. The mechanism of abnormal tissue generation is not clear at this time, but slips due to changes in the load state, differential slips and spin slips in the contact ellipse are large, and they tend to occur under high load conditions, causing mechanochemical reactions and It is thought that the cause is hydrogen penetrating into.

【0043】図4に示すように、本実施形態のボールね
じ1は、雄ねじ溝3a及び雌ねじ溝5の少なくとも一方
のねじ溝の曲率半径Rgが、ボール9の直径Dの52.
5%以上、且つ55%以下となっている。従って、従来
採用されていた曲率半径より大きな曲率半径Rgとなっ
ているので、接触楕円の面積が小さくなり、接触点での
すべりが少なく、異常組織の生成が抑制されて長寿命化
することができる。
As shown in FIG. 4, in the ball screw 1 of this embodiment, the radius of curvature Rg of at least one of the male screw groove 3 a and the female screw groove 5 is 52.
It is 5% or more and 55% or less. Therefore, since the radius of curvature Rg is larger than the radius of curvature that has been conventionally used, the area of the contact ellipse is reduced, the slippage at the contact point is small, the generation of abnormal tissue is suppressed, and the life is extended. it can.

【0044】ねじ溝の曲率半径Rgが52.5%未満で
あると、すべりを小さくする効果が少ないため、異常組
織の抑制効果が小さい。また、ねじ溝の曲率半径Rgが
55%を超えると、接触楕円の面積が小さくなり過ぎ、
面圧が高くなってボールねじ1の寿命が低下する。ま
た、ボールねじ1の剛性が低下し、位置決め精度に悪影
響を与える。異常組織の抑制効果と、接触楕円の面圧を
考慮すると、ねじ溝の曲率半径Rgは、ボール9の直径
Dの52.5%以上、且つ55%以下、好ましくは53
%以上、且つ54%以下とするのがよい。
If the radius of curvature Rg of the thread groove is less than 52.5%, the effect of reducing slippage is small and the effect of suppressing abnormal tissue is small. When the radius of curvature Rg of the thread groove exceeds 55%, the area of the contact ellipse becomes too small,
The surface pressure increases and the life of the ball screw 1 decreases. Moreover, the rigidity of the ball screw 1 is reduced, which adversely affects the positioning accuracy. Considering the effect of suppressing abnormal tissue and the surface pressure of the contact ellipse, the radius of curvature Rg of the thread groove is 52.5% or more and 55% or less of the diameter D of the ball 9, preferably 53.
% And 54% or less is preferable.

【0045】[0045]

【実施例】本発明のボールねじに係る実施例と、該実施
例と比較する比較例について説明する。即ち、本発明の
ボールねじの効果を確認するために行った実施例1〜実
施例8、及び各実施例と比較するために行った比較例1
〜比較例5の試験について説明する。
EXAMPLES Examples of the ball screw of the present invention and comparative examples for comparison with the examples will be described. That is, Examples 1 to 8 performed to confirm the effect of the ball screw of the present invention, and Comparative Example 1 performed to compare with each Example.
-The test of Comparative Example 5 will be described.

【0046】試験には、JIS1192の呼び番25×
10×500−C5のボールねじを用い、下記試験条件
でNSK製ボールねじ耐久寿命試験機にかけ、一定時間
毎に試験を中断してねじ軸の剥離の有無を確認し、剥離
が発生するまでの試験時間を寿命時間した。
For the test, JIS 1192 number 25 ×
A ball screw of 10 × 500-C5 is used and subjected to a ball screw durability life tester made by NSK under the following test conditions, the test is interrupted at regular intervals to confirm the presence or absence of peeling of the screw shaft, and until peeling occurs. The test time was the life time.

【0047】ねじ軸及びナットは、SCM420の浸炭
軸受用鋼を用い、浸炭焼入れして製作した。また、雄ね
じ溝及び雌ねじ溝の形状は、表1にボールの直径Dに対
する%で示す曲率半径を有するゴシックアーチ形状とし
て製作した。ボールは、直径4.76mm(3/16イ
ンチ)であり、SUJ2で製作した鋼球を用いた。な
お、実施例1〜実施例6は、ねじ軸及びナット共に、本
実施形態で規定する範囲の曲率半径を有するねじ溝であ
る。実施例7及び実施例8は、ねじ軸の雄ねじ溝は本実
施形態で規定する範囲の曲率半径を有するが、ナットの
雌ねじ溝の曲率半径は本実施形態で規定する範囲より小
さい曲率半径となっている。
The screw shaft and the nut were made by carburizing and quenching using SCM420 steel for carburized bearings. Further, the shapes of the male screw groove and the female screw groove were manufactured as a Gothic arch shape having a radius of curvature shown in Table 1 with respect to the diameter D of the ball. The ball had a diameter of 4.76 mm (3/16 inch), and a steel ball manufactured by SUJ2 was used. In addition, in Examples 1 to 6, both the screw shaft and the nut are thread grooves having a radius of curvature within the range defined in the present embodiment. In Example 7 and Example 8, the male screw groove of the screw shaft has a radius of curvature in the range defined in the present embodiment, but the radius of curvature of the female screw groove of the nut is smaller than the range defined in the present embodiment. ing.

【0048】[0048]

【表1】 [Table 1]

【0049】リテーニングピースは、ナイロン製のもの
を使用し、ボールと対面する凹面が円錐形状で、外径寸
法はボールの直径の0.8倍とした。また、総隙間S1
は0より大きく(S1>0)、且つ最後尾にあたる1個
のリテーニングピースを除去したと仮定したとき、先頭
のボールと最後尾のボールとの隙間S2が、リテーニン
グピースの外径dsの0.8倍より小さく(S2<0.
8×ds)なるように設定した。比較例5は、リテーニ
ングピースの効果を確認するために、リテーニングピー
スを使用せず、ボールが密に配置された総ボールねじと
した。潤滑グリースは、メカノケミカル的反応を生じや
すくするため、鉱油系グリースに極圧剤及び防錆剤を添
加したグリースを使用した。
The retaining piece was made of nylon, the concave surface facing the ball was conical, and the outer diameter dimension was 0.8 times the diameter of the ball. Also, the total gap S1
Is larger than 0 (S1> 0), and assuming that one retaining piece at the end is removed, the gap S2 between the leading ball and the trailing ball is equal to the outer diameter ds of the retaining piece. Smaller than 0.8 times (S2 <0.
8 × ds). In Comparative Example 5, in order to confirm the effect of the retaining piece, the retaining piece was not used and a full ball screw in which balls were densely arranged was used. As the lubricating grease, a grease obtained by adding an extreme pressure agent and a rust preventive agent to a mineral oil type grease was used in order to easily cause a mechanochemical reaction.

【0050】試験条件 呼び番 :NSKボールねじ25×10×500−C
5(ボール径3/16インチ) 試験機 :NSK製ボールねじ耐久寿命試験機 試験負荷 :アキシャル負荷 5800N(P/C=
0.5) 回転数 :500r.p.m. ストローク:40mm 潤滑剤 :鉱油系グリース
Test conditions Part number: NSK ball screw 25 × 10 × 500-C
5 (ball diameter 3/16 inch) Tester: NSK ball screw durability life tester Test load: Axial load 5800N (P / C =
0.5) Rotational speed: 500 r. p. m. Stroke: 40 mm Lubricant: Mineral oil grease

【0051】試験結果を表1に、また図5には該試験結
果をねじ軸の雄ねじ溝の曲率半径/ボール直径と寿命比
との相関関係として示す。なお、表1及び図5に示す寿
命比は、比較例10の寿命時間を基準(1.0)とし、
これに対する比で表した。
The test results are shown in Table 1, and FIG. 5 shows the test results as a correlation between the radius of curvature / ball diameter of the male screw groove of the screw shaft and the life ratio. The life ratios shown in Table 1 and FIG. 5 are based on the life time of Comparative Example 10 (1.0),
It is expressed as a ratio to this.

【0052】実施例1〜実施例6のボールねじは、ねじ
軸及びナットのねじ溝の曲率半径が本実施形態で規定す
る範囲のものである。ボールと雄ねじ溝、ボールと雌ね
じ溝の接触点におけるすべりが小さくなっているため、
異常組織の生成が抑制されており、寿命比が最低の実施
例6でも1.7、最高の値を示す実施例3及び実施例4
では2.8に達しており、大幅に向上しているのが分か
る。
In the ball screws of Examples 1 to 6, the radius of curvature of the screw shaft and the thread groove of the nut are within the range defined by this embodiment. Since the slip at the contact point between the ball and the male thread groove and the ball and the female thread groove is small,
The generation of abnormal tissues is suppressed, and even in Example 6 having the lowest life ratio, 1.7, and Example 3 and Example 4 showing the highest value.
It has reached 2.8, and it can be seen that it has improved significantly.

【0053】実施例7及び実施例8は、ねじ軸の雄ねじ
溝のみ、本実施形態で規定する範囲の曲率半径とされ、
ナットの雌ねじ溝の曲率半径は、本実施形態で規定する
範囲以下の曲率半径とした実施例である。今回実施した
寿命試験は、ねじ軸への疲労損傷が生じやすい試験条件
となっているが、本実施形態の規定範囲内の曲率半径を
有するねじ軸の接触点におけるすべりは小さく、異常組
織の生成が抑制されて寿命が向上している。この結果
は、ボールねじの使用条件によってねじ軸、ナットの
内、最も転がり疲労を生じやすい、どちらか一方の部材
のねじ溝の曲率半径を、本実施形態の規定範囲内の曲率
半径として製作することによって、寿命の向上が期待で
きることを示唆している。
In Example 7 and Example 8, only the male screw groove of the screw shaft has a radius of curvature within the range specified in this embodiment,
The radius of curvature of the female thread groove of the nut is an example in which the radius of curvature is equal to or less than the range specified in the present embodiment. The life test conducted this time is a test condition in which fatigue damage to the screw shaft is likely to occur, but the slip at the contact point of the screw shaft having a radius of curvature within the specified range of this embodiment is small, and an abnormal structure is generated. Is suppressed and the life is improved. As a result, the radius of curvature of the thread groove of either one of the screw shaft and the nut that is most likely to cause rolling fatigue depending on the usage conditions of the ball screw is manufactured as the radius of curvature within the specified range of the present embodiment. This suggests that the life expectancy can be expected to be improved.

【0054】一方、比較例1、比較例2は、ねじ軸及び
ナットのねじ溝の曲率半径が本実施形態で規定する範囲
より小さくなっている。このため、ボールと雄ねじ溝、
ボールと雌ねじ溝の接触点におけるすべりが大きくなっ
て異常組織が生成され易く、剥離が生じて寿命が短い結
果となっている。また、比較例3、比較例4は、ねじ軸
及びナットのねじ溝の曲率半径が本実施形態で規定する
範囲より大きくなっている。このため、ボールと雄ねじ
溝、ボールと雌ねじ溝の接触点におけるすべりは小さい
が、接触楕円の面積が小さくなって面圧が高くなり、転
がり疲労が生じやすく、寿命が短くなっている。比較例
5は、ねじ軸及びナットのねじ溝の曲率半径が共に、本
実施形態で規定する範囲内であるが、リテーニングピー
スを使用していないため、隣接するボール同士の競り合
いが発生してボール表面が著しく摩耗、損傷して最も短
い寿命となっている。
On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, the radius of curvature of the thread groove of the screw shaft and the nut is smaller than the range specified in this embodiment. Therefore, the ball and the male thread groove,
The slip at the contact point between the ball and the female thread groove becomes large, abnormal tissues are easily generated, and peeling occurs, resulting in a short life. In Comparative Examples 3 and 4, the radius of curvature of the thread groove of the screw shaft and the nut is larger than the range specified in the present embodiment. Therefore, although the slip at the contact point between the ball and the male screw groove and between the ball and the female screw groove is small, the area of the contact ellipse is small, the surface pressure is high, rolling fatigue is likely to occur, and the life is shortened. In Comparative Example 5, both the radius of curvature of the screw shaft and the radius of curvature of the screw groove of the nut are within the range specified in the present embodiment, but since the retaining piece is not used, a competition between adjacent balls occurs. The ball surface is extremely worn and damaged, resulting in the shortest life.

【0055】以上の試験結果を、ねじ軸のねじ溝の曲率
半径/ボール直径と寿命比との相関関係として図5に示
す。ねじ溝の曲率半径がボール直径Dの52.5%〜5
5%の範囲におけるボールねじの寿命が大きく向上して
いるのが分かる。特に、53%〜54%の範囲で、著し
い向上を示している。以上の試験結果より、ねじ軸及び
ナットのねじ溝の少なくとも一方のねじ溝の曲率半径
を、本実施形態で規定する範囲内として最適化すること
によって、ボールねじの寿命を向上させることができ
た。
The above test results are shown in FIG. 5 as a correlation between the radius of curvature / ball diameter of the thread groove of the screw shaft and the life ratio. The radius of curvature of the thread groove is 52.5% to 5 of the ball diameter D.
It can be seen that the life of the ball screw is greatly improved in the range of 5%. Particularly, in the range of 53% to 54%, a remarkable improvement is shown. From the above test results, it was possible to improve the life of the ball screw by optimizing the radius of curvature of at least one of the screw grooves of the screw shaft and the nut within the range specified in the present embodiment. .

【0056】[0056]

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項1記
載のボールねじによれば、ボールに夫々対面する2個の
凹面を有するリテーニングピースを、隣接するボール間
に夫々配設するようにした。従って、ボールは、例えば
リテーニングピースのゴシックアーチ形状の凹面に極め
て低摩擦で接触しながら該リテーニングピースと共に転
動路内を循環転動し、ボール同士の競り合いが防止され
て、競り合いによる作動不良、騒音及び異常音の発生、
ボールの摩擦による損傷を防止することができる。
As described above, according to the ball screw of the first aspect of the present invention, the retaining pieces having the two concave surfaces facing the balls are respectively arranged between the adjacent balls. I chose Therefore, the ball circulates and rolls in the rolling path together with the retaining piece while contacting the Gothic arch-shaped concave surface of the retaining piece with extremely low friction, thereby preventing the balls from bidding and operating by bidding. Generation of defects, noise and abnormal sounds,
It is possible to prevent damage due to friction of the ball.

【0057】また、スペーサボールを用いたボールねじ
に比較して遙かに多くの負荷ボールを配置することがで
き、許容負荷容量を低減させることなく、長寿命化を図
ることができる。また、雄ねじ溝又は雌ねじ溝の少なく
とも一方のねじ溝の軸線に沿った断面の曲率半径を、ボ
ールの直径の52.5%以上、且つ55%以下としたの
で、転がり疲労による異常組織の生成が抑制され、該異
常組織に伴う剥離の発生を防止することができる。
Further, a much larger number of load balls can be arranged as compared with a ball screw using spacer balls, and the life can be extended without reducing the allowable load capacity. In addition, since the radius of curvature of the cross section along the axis of at least one of the male thread groove and the female thread groove is set to 52.5% or more and 55% or less of the diameter of the ball, abnormal tissue due to rolling fatigue is generated. It is suppressed, and the occurrence of exfoliation due to the abnormal tissue can be prevented.

【0058】本発明の請求項2記載のボールねじによれ
ば、ねじ溝の断面形状をゴシックアーチ形状としたの
で、接触楕円の面積を小さくして該接触点におけるすべ
りを小さくするために、該ねじ溝の曲率半径を通常より
も大きく設定しても、ねじ溝の縁とボールとの隙間が過
大になることはなく、ねじ軸とナットとの位置決め精度
を良好な状態に維持することができる。
According to the ball screw of the second aspect of the present invention, since the cross-sectional shape of the thread groove is a Gothic arch shape, in order to reduce the area of the contact ellipse and the slip at the contact point, Even if the radius of curvature of the screw groove is set larger than usual, the clearance between the edge of the screw groove and the ball does not become excessive, and the positioning accuracy between the screw shaft and the nut can be maintained in a good state. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のボールねじの一実施形態を示す平面図
である。
FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of a ball screw of the present invention.

【図2】図1におけるA−A矢視縦断面図である。FIG. 2 is a vertical sectional view taken along the line AA in FIG.

【図3】リテーニングピースの拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a retaining piece.

【図4】ボールねじの軸方向に沿った断面の拡大図であ
る。
FIG. 4 is an enlarged view of a cross section along the axial direction of the ball screw.

【図5】ねじ軸の雄ねじ溝の曲率半径/ボール直径と寿
命比との関係を示す相関図である。
FIG. 5 is a correlation diagram showing the relationship between the radius of curvature / ball diameter of the male thread groove of the screw shaft and the life ratio.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ボールねじ 3 ねじ軸 3a 雄ねじ溝 5 雌ねじ溝 7 ナット 9 ボール 21 リテーニングピース 23 凹面 D ボールの直径 Rg ねじ溝の曲率半径 1 ball screw 3 screw shaft 3a Male thread groove 5 female thread groove 7 nuts 9 balls 21 retaining piece 23 concave D ball diameter Rg radius of curvature of thread groove

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 沖田 滋 神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目5番50号 日本精工株式会社内 Fターム(参考) 3J062 AA25 AB22 AC07 BA17 BA26 CD06 CD47    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Shigeru Okita             1-5-50 Kumei, Kugenuma, Fujisawa-shi, Kanagawa             Within NSK Ltd. F-term (reference) 3J062 AA25 AB22 AC07 BA17 BA26                       CD06 CD47

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】外周面に螺旋状の雄ねじ溝が形成されたね
じ軸と、内周面に螺旋状の雌ねじ溝が形成されたナット
と、前記雄ねじ溝と前記雌ねじ溝とにより形成された転
動路内に転動自在に配設された複数個のボールとからな
るボールねじにおいて、 前記ボールに夫々対面する2個の凹面を有するリテーニ
ングピースを隣接する前記ボール間に夫々配設すると共
に、前記雄ねじ溝又は前記雌ねじ溝の少なくとも一方の
ねじ溝の軸線に沿った断面の曲率半径が、前記ボールの
直径の52.5%以上、且つ55%以下であることを特
徴とするボールねじ。
1. A screw shaft having a spiral male screw groove formed on an outer peripheral surface, a nut having a spiral female screw groove formed on an inner peripheral surface, and a rolling member formed by the male screw groove and the female screw groove. A ball screw comprising a plurality of balls rollably arranged in a moving path, wherein retaining pieces having two concave surfaces facing the balls are arranged between the adjacent balls. A ball screw having a radius of curvature of a cross section along an axis of at least one of the male screw groove and the female screw groove is 52.5% or more and 55% or less of a diameter of the ball.
【請求項2】前記雄ねじ溝及び前記雌ねじ溝の前記断面
が、ゴシックアーチ形状に形成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。
2. The ball screw according to claim 1, wherein the cross sections of the male screw groove and the female screw groove are formed in a Gothic arch shape.
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