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JP2006125544A - Ball screw device - Google Patents

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JP2006125544A
JP2006125544A JP2004315621A JP2004315621A JP2006125544A JP 2006125544 A JP2006125544 A JP 2006125544A JP 2004315621 A JP2004315621 A JP 2004315621A JP 2004315621 A JP2004315621 A JP 2004315621A JP 2006125544 A JP2006125544 A JP 2006125544A
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JP
Japan
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ball
path
circulation
nut
spiral track
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Withdrawn
Application number
JP2004315621A
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Japanese (ja)
Inventor
Tsutomu Okubo
努 大久保
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
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16HGEARING
    • F16H25/00Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
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    • F16H25/22Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members
    • F16H25/2204Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls
    • F16H25/2214Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls with elements for guiding the circulating balls
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

【課題】 耐久性の向上を図ることができると共に、高速化やボール径の大径化を実現することができ、更には、低振動化及び作動性の向上を図ることができるボールねじ装置を提供する。
【解決手段】 螺旋軌道を転動するボール15を該螺旋軌道の略接線方向に掬い上げる循環部品17内のボール循環経路21が、脚部19のタング部19aによって螺旋軌道から掬い上げたボール15をナット14の外部側に導く第1の湾曲経路R1を具備し、該第1の湾曲経路R1のボール中心軌跡42の曲率半径r1がボール15の直径の1.5倍以上とされている。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ball screw device capable of improving durability, realizing high speed and large ball diameter, and further reducing vibration and improving operability. provide.
A ball circulation path 21 in a circulating component 17 that lifts a ball 15 rolling on a spiral track in a substantially tangential direction of the spiral track is lifted from the spiral track by a tongue portion 19a of a leg portion 19. Is provided to the outside of the nut 14, and the radius of curvature r 1 of the ball center locus 42 of the first curved path R 1 is 1.5 times or more the diameter of the ball 15.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、例えば工作機械や射出成型機等の各種機械装置に用いられるボールねじ装置に関する。   The present invention relates to a ball screw device used in various machine devices such as machine tools and injection molding machines.

図6は従来の循環チューブ式ボールねじ装置の一例を示したものであり、このボールねじ装置1は、外周面に螺旋状のねじ溝2を有するねじ軸3に、内周面にねじ溝2に対応する螺旋状のねじ溝4を有するナット6が螺合されている。
ナット6のねじ溝4とねじ軸3のねじ溝2とは互いに対向して両者の間に螺旋軌道を形成しており、該螺旋軌道には転動体としての多数のボール5が転動可能に装填されている。そして、ねじ軸3(又はナット6)の回転により、ナット6(又はねじ軸3)がボール5の転動を介して軸方向に移動するようになっている。
FIG. 6 shows an example of a conventional circulation tube type ball screw device. This ball screw device 1 includes a screw shaft 3 having a helical thread groove 2 on the outer peripheral surface and a screw groove 2 on the inner peripheral surface. A nut 6 having a helical thread groove 4 corresponding to is screwed together.
The screw groove 4 of the nut 6 and the screw groove 2 of the screw shaft 3 face each other to form a spiral track, and a large number of balls 5 as rolling elements can roll on the spiral track. It is loaded. The nut 6 (or the screw shaft 3) is moved in the axial direction through the rolling of the ball 5 by the rotation of the screw shaft 3 (or the nut 6).

また、ナット6の外周面の一部は平坦面とされ、この平坦面に両ねじ溝2,4に連通する一対の循環孔7をねじ軸3を跨ぐように形成して、この一対の循環孔7に略コ字状をなすチューブ状の循環部品8の両端を嵌め込むことにより、両ねじ溝2,4間の螺旋軌道に沿って公転するボール5を該螺旋軌道の途中から循環部品8で掬い上げて元の負荷軌道に戻し、これにより、ボール5を無限循環させるようにしている。   Further, a part of the outer peripheral surface of the nut 6 is a flat surface, and a pair of circulation holes 7 communicating with both screw grooves 2 and 4 are formed on the flat surface so as to straddle the screw shaft 3, and this pair of circulations By fitting both ends of a tube-shaped circulation component 8 having a substantially U-shape into the hole 7, the ball 5 revolving along the spiral orbit between the screw grooves 2 and 4 is introduced from the middle of the spiral orbit into the circulation component 8. The ball 5 is rolled up and returned to the original load trajectory, whereby the ball 5 is infinitely circulated.

ところで、このようなチューブ式の循環部品では、ナット6の側面方向からボール5をナット6のねじ溝4から完全に離し、多列化が可能な外部循環方式であるため、特に小リード品の高負荷容量化には好適であるが、最近のボールねじ装置の高回転化に伴って、ボールが循環部品に衝突するスピードが速くなって衝突エネルギーが大きくなると、循環部品やねじ溝(ねじ溝の両肩部など含む)が破損して高速化への妨げとなるため、図7及び図8に示すように、循環部品によるボールの掬い上げ方向を螺旋軌道の略接線方向に傾けたボールねじ装置を本出願人は先に提案した(特願2003−318123号明細書)。なお、図8では、説明の便宜上、1巻未満のナット断面を描いている。   By the way, in such a tube-type circulation part, since the ball 5 is completely separated from the screw groove 4 of the nut 6 from the side surface direction of the nut 6 and is an external circulation system that can be multi-rowed, especially for a small lead product. It is suitable for high load capacity. However, with the recent increase in the rotation of the ball screw device, the speed at which the ball collides with the circulating component increases and the collision energy increases. As shown in FIG. 7 and FIG. 8, the ball screw in which the direction of scooping up the balls by the circulating parts is inclined substantially in the tangential direction of the spiral track is damaged. The present applicant has previously proposed a device (Japanese Patent Application No. 2003-318123). In addition, in FIG. 8, the nut cross section of less than 1 volume is drawn for convenience of explanation.

このボールねじ装置10は、図7及び図8に示すように、外周面に螺旋状のねじ溝11を有するねじ軸12に、内周面にねじ溝11に対応する螺旋状のねじ溝13を有するナット14が嵌合されており、ナット14のねじ溝13とねじ軸12のねじ溝11とは互いに対向して両者の間に負荷を受ける螺旋軌道を形成している。
該螺旋軌道には転動体としての多数のボール15が転動可能に装填されており、ねじ軸12(又はナット14)の回転により、ナット14(又はねじ軸12)がボール15の転動を介して軸方向に移動するようになっている。
As shown in FIGS. 7 and 8, the ball screw device 10 has a screw shaft 12 having a spiral thread groove 11 on the outer peripheral surface and a spiral screw groove 13 corresponding to the screw groove 11 on the inner peripheral surface. A nut 14 having a nut 14 is fitted, and the screw groove 13 of the nut 14 and the screw groove 11 of the screw shaft 12 face each other to form a spiral track that receives a load therebetween.
A large number of balls 15 as rolling elements are slidably loaded in the spiral track, and the nut 14 (or screw shaft 12) rolls the ball 15 by the rotation of the screw shaft 12 (or nut 14). It moves in the axial direction.

ナット14の周方向の側面の一部には平坦面14aが形成されており、該平坦面14aには一対の循環孔20がナット14の軸線に対して略直交する方向に穿孔され、一対の循環孔20には循環部品17が図示しない押え具(キャップ等)を介して例えば止めねじ等によって固定されている。
該循環部品17は、一対の循環孔20に嵌合される一対の脚部19と、一対の脚部19を接続する本体17aとを備えて、内部がボール15の循環経路21とされており、該ボール循環経路21の略経路方向に沿って点対称で2つに分割された分割体22(図9参照)を分割面で互いに接合して組み立てられ、分割体22の分割面にはボール循環経路21を構成する循環溝21aが形成されている。
A flat surface 14 a is formed on a part of the circumferential side surface of the nut 14, and a pair of circulation holes 20 are drilled in the flat surface 14 a in a direction substantially orthogonal to the axis of the nut 14. The circulation component 17 is fixed to the circulation hole 20 by a set screw or the like via a presser (cap or the like) (not shown).
The circulation component 17 includes a pair of legs 19 fitted in the pair of circulation holes 20 and a main body 17 a connecting the pair of legs 19, and the inside is a circulation path 21 of the ball 15. The divided body 22 (see FIG. 9) divided into two in a point-symmetric manner along the substantially circular direction of the ball circulation path 21 is assembled by joining together at a divided surface. A circulation groove 21 a constituting the circulation path 21 is formed.

一対の脚部19は、ねじ軸12の軸方向に互いに離間し、且つねじ軸12の略経路方向に互いに離間して配置されており、各脚部19の先端に設けられたタング部19a(図9参照)によって両ねじ溝11,13間の螺旋軌道を転動するボール15を螺旋軌道の略接線方向に掬い上げるようになっている。
また、この例では、ボール15が前記螺旋軌道から離れる掬い上げ点のねじ軸12の軸中心から見た角度を見かけの掬い上げ角度γとした場合、この見かけの掬い上げ角度γをある程度大きくして負荷を受けるボール15の数を多くし、これにより、ボールねじ装置の負荷容量を増やすようにしている。見かけの掬い上げ角度γは、0<θ≦90°(実質的には20〜45°程度)の範囲とされている。
The pair of leg portions 19 are spaced apart from each other in the axial direction of the screw shaft 12 and spaced apart from each other substantially in the path direction of the screw shaft 12, and are provided with tongue portions 19 a ( As shown in FIG. 9, the ball 15 rolling on the spiral track between the screw grooves 11 and 13 is scooped up in a substantially tangential direction of the spiral track.
Further, in this example, when the angle seen from the axial center of the screw shaft 12 at the scooping point where the ball 15 is separated from the spiral trajectory is the apparent scooping angle γ, the apparent scooping angle γ is increased to some extent. Thus, the number of balls 15 to be loaded is increased, thereby increasing the load capacity of the ball screw device. The apparent scooping angle γ is in the range of 0 <θ ≦ 90 ° (substantially about 20 to 45 °).

そして、この循環部品17によって、前記両ねじ溝11,13間の螺旋軌道を転動するボール15を一方の脚部19から掬い上げてナット14外部の本体17a内に導き、他方の脚部19から前記螺旋軌道に戻すボールの無限循環軌道を形成している。
このように、掬い上げ点で螺旋軌道の略接線方向にボール15を掬い上げることで、循環部品17と螺旋軌道との間でのボール15の出入りをスムースにして、掬い上げ位置付近のねじ軸12や循環部品17のタング部19a等へのボール15の衝突力を小さくし、これにより、従来のチューブ循環式ボールねじ装置等よりも高速化が図れるようにしている。
Then, by this circulating component 17, the ball 15 that rolls on the spiral track between the screw grooves 11 and 13 is scooped up from one leg 19 and guided into the body 17 a outside the nut 14, and the other leg 19 An infinite circulation trajectory of the ball returning to the spiral trajectory is formed.
In this way, the ball 15 is scooped up at the scooping point in a direction substantially tangential to the spiral trajectory, so that the ball 15 smoothly enters and exits between the circulating component 17 and the spiral trajectory. 12, the impact force of the ball 15 against the tongue 19a or the like of the circulating component 17 is reduced, and thereby, the speed can be increased as compared with the conventional tube circulating ball screw device or the like.

しかしながら、上記のように螺旋軌道の略接線方向(見かけの掬い上げ角度γ位置でのリード角方向)へのボール15の掬い上げでは、掬い上げ点での角度変化が少ない分、循環部品17内のボール循環経路21が複雑になり、循環部品17の本体17aのナット14からの突出寸法を小さくしようとすると、ボール循環経路21内の曲げRを小さくしたり、曲げ角度を大きくしなければならないため、循環部品17が運動するボール15の方向変換時の反力が大きくなりやすく、ボール循環経路21内の摩耗やボール15のつまりが発生する可能性がある。   However, as described above, when the ball 15 is scooped up in the substantially tangential direction of the spiral trajectory (in the lead angle direction at the apparent scooping angle γ position), the change in angle at the scooping point is small, so that the inside of the circulating component 17 When the ball circulation path 21 of the circulation part 17 is complicated and the protrusion dimension of the circulation part 17 from the nut 14 of the main body 17a is to be reduced, the bending R in the ball circulation path 21 must be reduced or the bending angle must be increased. Therefore, the reaction force at the time of changing the direction of the ball 15 in which the circulating component 17 moves is likely to increase, and wear in the ball circulation path 21 or clogging of the ball 15 may occur.

このため、ボール循環経路21内の耐久性が低下すると共に、振動の発生により高速化やボール径の大径化に限界が生じ、更には、振動による騒音の増加やボール15のつまり抵抗による作動特性の悪化等が懸念される。
本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、螺旋軌道の略接線方向へのボールの掬い上げを容易に実現することができるのは勿論のこと、耐久性の向上を図ることができると共に、高速化やボール径の大径化を実現することができ、更には、低振動化及び作動性の向上を図ることができるボールねじ装置を提供することを目的とする。
For this reason, the durability in the ball circulation path 21 is lowered, and there is a limit to the increase in speed and the diameter of the ball due to the occurrence of vibration. There is concern about deterioration of characteristics.
The present invention has been made in order to eliminate such inconveniences, and it is possible to easily achieve the scooping of the ball in the substantially tangential direction of the spiral trajectory as well as to improve the durability. An object of the present invention is to provide a ball screw device that can achieve high speed and a large ball diameter, and that can reduce vibration and improve operability.

上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、外周面に螺旋状のねじ溝を有するねじ軸と、該ねじ軸の前記ねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝を内周面に有して前記ねじ軸に螺合されるナットと、前記両ねじ溝間の螺旋軌道に転動可能に装填された多数のボールと、前記螺旋軌道を転動する前記ボールを、前記ナットの周方向の側面に該ナットの軸線に対して略直交する方向に穿孔された一対の循環孔の内の一方の循環孔から該ナットの外部に導き、他方の循環孔から前記螺旋軌道に戻すボール循環経路を内部に形成すべく前記各循環孔に両端部が嵌合された循環部品とを備えたボールねじ装置において、
前記循環部品は、両端部に前記ナットの前記循環孔に嵌合されると共に、各先端に前記螺旋軌道を転動する前記ボールを該螺旋軌道の略接線方向に掬い上げるタング部を有する一対の脚部と、該一対の脚部を接続する本体とを備え、
該循環部品内の前記ボール循環経路が、前記脚部の前記タング部によって前記螺旋軌道から掬い上げた前記ボールを前記ナットの外部側に導く第1の湾曲経路を具備し、前記第1の湾曲経路のボール中心軌跡の曲率半径を前記ボールの直径の1.5倍以上としたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is directed to a screw shaft having a spiral thread groove on the outer peripheral surface, and a spiral thread groove corresponding to the screw groove of the screw shaft on the inner peripheral surface. A nut that is screwed onto the screw shaft, a plurality of balls that are slidably loaded on the spiral track between the screw grooves, and the ball that rolls on the spiral track. Ball circulation that leads to the outside of the nut from one circulation hole of a pair of circulation holes drilled in a direction substantially perpendicular to the axis of the nut on the side surface in the direction, and returns to the spiral track from the other circulation hole In a ball screw device including a circulating component having both ends fitted to each circulation hole to form a path therein,
The circulation component is fitted to the circulation hole of the nut at both ends, and has a pair of tongue portions that roll up the ball that rolls the spiral track at each end in a substantially tangential direction of the spiral track. A leg, and a main body connecting the pair of legs,
The ball circulation path in the circulation part includes a first curved path that guides the ball scooped up from the spiral track by the tongue portion of the leg portion to the outside of the nut, and the first curved path. The radius of curvature of the ball center trajectory of the path is 1.5 times or more the diameter of the ball.

請求項2に係る発明は、請求項1において、前記第1の湾曲経路を含む前記ボール循環経路内の各湾曲経路のボール中心軌跡と直線経路のボール中心軌跡とを接線で接続したことを特徴とする。
請求項3に係る発明は、請求項1又は2において、前記第1の湾曲経路のボール中心軌跡を、該ボール中心軌跡が前記脚部の外径と平行になる前に次の湾曲経路又は直線経路のボール中心軌跡と接線で接続したことを特徴とする。
請求項4に係る発明は、請求項1〜3のいずれか一項において、前記循環部品を、前記ボール循環経路の略経路方向に沿って2つ以上に分割したことを特徴とする。
The invention according to claim 2 is characterized in that, in claim 1, the ball center trajectory of each curved path in the ball circulation path including the first curved path and the ball center trajectory of the straight path are connected by a tangent line. And
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the ball center trajectory of the first curved path is changed to the next curved path or straight line before the ball center trajectory becomes parallel to the outer diameter of the leg portion. It is characterized by being connected by a tangent to the ball center locus of the route.
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the circulating component is divided into two or more along a substantially path direction of the ball circulation path.

本発明によれば、循環部品内のボール循環経路に、脚部のタング部によって螺旋軌道から掬い上げたボールをナットの外部側に導く第1の湾曲経路を有して、該第1の湾曲経路のボール中心軌跡の曲率半径をボールの直径の1.5倍以上としているので、ボール循環経路の内壁に作用するボールの方向転換時の反力を小さくすることができ、これにより、ボール循環経路内での摩耗を抑制することができると共に、ボールのつまりを防止することができ、ボールのスムースな運動を確保することができる。
この結果、耐久性及び作動性の向上を図ることができ、また、振動が小さくなることから高速化やボールの大径化及び低騒音化を実現することができると共に、循環部品が樹脂等の材料でも大きなサイズのボール径に対応することができる。
According to the present invention, the ball circulation path in the circulation component has the first curved path for guiding the ball scooped up from the spiral track by the tongue portion of the leg part to the outside of the nut, and the first curved line. Since the radius of curvature of the ball center trajectory of the path is 1.5 times or more of the diameter of the ball, the reaction force when changing the direction of the ball acting on the inner wall of the ball circulation path can be reduced. Wear in the path can be suppressed, and the clogging of the ball can be prevented, and a smooth movement of the ball can be ensured.
As a result, it is possible to improve durability and operability, and since vibration is reduced, it is possible to realize high speed, a large ball diameter and low noise, and the circulating parts are made of resin or the like. Even the material can cope with a large ball diameter.

以下、本発明の実施の形態の一例を図を参照して説明する。図1は本発明の実施の形態の一例であるボールねじ装置の循環部品(分割体)を説明するための模式的斜視図、図2はボール循環経路(ボール中心軌跡)の曲率半径とDN値との関係を示すグラフ図、図3はねじ軸の軸方向から見たボール循環経路(ボール中心軌跡)の比較を示す図、図4はねじ軸のリード角方向から見たボール循環経路(ボール中心軌跡)の比較を示す図、図5は第1の湾曲経路R1と第2の湾曲経路R2との接続例を説明するための説明図である。なお、この実施の形態では、既に図7〜図9で説明したボールねじ装置との相違点についてのみ説明し、重複又は相当する部材等の符号は図7〜図9を流用して説明する。   Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic perspective view for explaining a circulating component (divided body) of a ball screw device which is an example of an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a curvature radius and a DN value of a ball circulating path (ball center locus). FIG. 3 is a graph showing a comparison of the ball circulation path (ball center locus) seen from the axial direction of the screw shaft, and FIG. 4 is a ball circulation path (ball) seen from the lead angle direction of the screw shaft. FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a connection example between the first curved path R1 and the second curved path R2. In this embodiment, only differences from the ball screw device already described with reference to FIGS. 7 to 9 will be described, and reference numerals of overlapping or corresponding members will be described with reference to FIGS.

本発明の実施の形態の一例であるボールねじ装置は、図1に示すように、循環部品17内のボール循環経路21が、脚部19のタング部19aによって両ねじ溝11,13間の螺旋軌道から掬い上げたボール15をナット14の外部側に導く第1の湾曲経路R1を備え、該第1の湾曲経路R1におけるボール循環経路21のボール中心軌跡42の曲率半径r1をボールの直径の1.5倍以上としている。   As shown in FIG. 1, the ball screw device which is an example of the embodiment of the present invention is configured such that the ball circulation path 21 in the circulation component 17 is spirally formed between the screw grooves 11 and 13 by the tongue 19 a of the leg 19. A first curved path R1 for guiding the ball 15 scooped up from the track to the outside of the nut 14 is provided, and the radius of curvature r1 of the ball center path 42 of the ball circulation path 21 in the first curved path R1 is set to the diameter of the ball. 1.5 times or more.

以下、詳述する。
図1は、循環部品17をボール循環経路21の略経路方向に沿って点対称で2つに分割した分割体22を模式的に示したものである。
ここで、図中の符号40は螺旋軌道(負荷圏)のボール中心軌跡、41は螺旋軌道の接線(掬い上げ方向)、42はボール循環経路21のボール中心軌跡、43は設計上の掬い上げ点でBCD上の見かけの掬い上げ位置、44は掬い上げ完了点でタング部19aの先端位置(=ボール15がボール循環経路21内に入ったとみなす位置)、45は第1の湾曲経路R1のボール中心軌跡42の曲げの開始点、46は第1の湾曲経路R1と第2の湾曲経路R2との間の直線経路S1におけるボール中心軌跡42の直線開始点、47は第2の湾曲経路R2のボール中心軌跡42の曲げの開始点、48は第2の湾曲経路R2の曲げの完了点で返還対称点50までの直線経路S2の開始点である。
Details will be described below.
FIG. 1 schematically shows a divided body 22 in which the circulation component 17 is divided into two in a point-symmetric manner along the substantially circular direction of the ball circulation path 21.
Here, reference numeral 40 in the figure denotes a ball center trajectory of a spiral trajectory (loading zone), 41 denotes a tangent to the spiral trajectory (crawling up direction), 42 denotes a ball center trajectory of the ball circulation path 21, and 43 denotes scooping up in design. An apparent scooping position on the BCD at a point, 44 is a scooping completion point, and a tip position of the tongue portion 19a (= position where the ball 15 is considered to have entered the ball circulation path 21), 45 is a first curving path R1 The bending start point of the ball center locus 42, 46 is the straight line starting point of the ball center locus 42 in the straight path S1 between the first bending path R1 and the second bending path R2, and 47 is the second bending path R2. The bending start point 48 of the ball center trajectory 42 is the starting point of the straight path S2 from the bending completion point of the second curved path R2 to the return symmetry point 50.

なお、ここでいう返還対称点50とは、ボール循環経路21の中間点で、循環部品17を点対称でボール循環経路21の略経路方向に2つに分割した際の対称点であ。また、図中のZはねじ軸12の軸方向、Yはナット14の平坦面14aと直交する方向、Xはナット14の平坦面14aの幅方向の沿う方向である。
図1から判るように、ボール15を螺旋軌道の接線方向に掬い上げることから、タング部19a付近の設計上の掬い上げ点43から掬い上げ完了点44までは直線経路S3とされ、タング部19aに加わる力を緩和させている。従来のチューブ式循環部品では、この直線経路S3の部分で図1のY軸方向へ強制的に方向転換していたので、タング部ヘの繰り返し荷重が大きかった。
Here, the return symmetry point 50 is an intermediate point of the ball circulation path 21 and is a symmetry point when the circulation component 17 is divided into two parts in a point-symmetrical direction along the ball circulation path 21. In the figure, Z is the axial direction of the screw shaft 12, Y is the direction perpendicular to the flat surface 14a of the nut 14, and X is the direction along the width direction of the flat surface 14a of the nut 14.
As can be seen from FIG. 1, since the ball 15 is scooped up in the tangential direction of the spiral trajectory, a straight path S3 from the scooping-up point 43 in the vicinity of the tongue 19a to the scooping-up completion point 44 is defined as a straight path S3. The power applied to is relaxed. In the conventional tube-type circulation component, since the direction is forcibly changed in the Y-axis direction of FIG. 1 at the portion of the straight path S3, the repeated load on the tongue portion is large.

図2は、循環部品17のボール循環経路21内の湾曲経路でどの程度の高速回転が実現可能かを試験した結果を示したものである。試験はボール循環経路21の湾曲経路におけるボール中心軌跡の曲率半径を変化させたものを用い、1000km走行した時点でボール循環経路21内の壁部に異常摩耗が発生したかどうかで判断した。
試験条件は次の通りである。
ねじ軸径:63mm
リード:16mm
循環部品材料:POM
ナット外径温度:80°C
FIG. 2 shows a result of testing how much high speed rotation can be realized in the curved path in the ball circulation path 21 of the circulation component 17. The test was performed by changing the radius of curvature of the ball center trajectory in the curved path of the ball circulation path 21 and judging whether or not abnormal wear occurred in the wall portion in the ball circulation path 21 when traveling for 1000 km.
The test conditions are as follows.
Screw shaft diameter: 63mm
Lead: 16mm
Circulating parts material: POM
Nut outer diameter temperature: 80 ° C

図2からボール循環経路21の湾曲経路の曲率半径をボール径の1.5倍程度にすると、現在の高速ボールねじ装置で要求されるDN値が20万程度を実現でき、また、1.5倍以上で高DN化の傾向が大きくなるのが判る。
これらより、この実施の形態では、ボール循環経路21の湾曲経路の内、ボール15の掬い上げ点43に近い第1の湾曲経路R1のボール中心軌跡42の曲率半径r1の大きさが循環部品17の耐久性に大きく関係することから、この曲率半径r1をボール径の1.5倍以上とする。
なお、第1の湾曲経路R1の曲率半径r1を単純に大きくすると、ボール循環経路21が外回りとなり、循環部品17の本体17aのナット14からの突出寸法が大きくなってしまう場合がある。
As shown in FIG. 2, when the radius of curvature of the curved path of the ball circulation path 21 is about 1.5 times the ball diameter, the DN value required for the current high-speed ball screw device can be about 200,000. It can be seen that the tendency to increase DN becomes larger at double or more.
Thus, in this embodiment, the radius of curvature r1 of the ball center locus 42 of the first curved path R1 close to the scooping point 43 of the ball 15 in the curved path of the ball circulation path 21 is the circulating component 17. Therefore, the radius of curvature r1 is set to be 1.5 times the ball diameter or more.
Note that if the radius of curvature r1 of the first curved path R1 is simply increased, the ball circulation path 21 may turn outward, and the projecting dimension of the circulation part 17 from the nut 14 of the body 17a may increase.

図3及び図4に、循環部品17の本体17aのナット14からの突出寸法を小さくしてナット14をコンパクトにすることができるボール循環経路21のボール中心軌跡の配置例を示す。
なお、図3はねじ軸12の軸方向から見たボール循環経路21(ボール中心軌跡)を示す図で、(a)が本発明例、(b)が比較例であり、図4はねじ軸12のリード角方向から見たボール循環経路21(ボール中心軌跡)の図で、(a)が本発明例、(b)が比較例である。また、図4のa〜dの部位は図3のa〜dの部位に対応している。
3 and 4 show examples of arrangement of the ball center trajectory of the ball circulation path 21 that can reduce the projecting dimension of the main body 17a of the circulation component 17 from the nut 14 and make the nut 14 compact.
3A and 3B are views showing a ball circulation path 21 (ball center locus) viewed from the axial direction of the screw shaft 12, wherein FIG. 3A is an example of the present invention, FIG. 4B is a comparative example, and FIG. FIGS. 12A and 12B are views of a ball circulation path 21 (ball center locus) viewed from the lead angle direction of FIG. 12, in which FIG. Further, the parts a to d in FIG. 4 correspond to the parts a to d in FIG. 3.

図3(b)及び図4(b)の比較例では、第1の湾曲経路R1のボール中心軌跡と第2の湾曲経路R2のボール中心軌跡とを図中Y軸の方向で接続している。このような接続を採用したのは、第2の湾曲経路R2以降はチューブ式の循環部品と同様として押え具等を含めた設計を単純化するためである。
これに対して、図3(a)及び図4(a)の本発明例では、ボール15の接線掬い上げ位置43から返還対称点50までをスムーズに接続するために、第1の湾曲経路R1のボール中心軌跡と第2の湾曲経路R2のボール中心軌跡とをY軸に対してα゜傾けた面内で接続している。即ち、第1の湾曲経路R1のボール中心軌跡を、該ボール中心軌跡が脚部19の外径と平行になる前に第2の湾曲経路R2のボール中心軌跡と接続している。なお、αの値は、通常の循環部品17の形状から5〜15°程度が望ましい。
In the comparative example of FIG. 3B and FIG. 4B, the ball center locus of the first curved path R1 and the ball center locus of the second curved path R2 are connected in the Y-axis direction in the figure. . The reason for adopting such a connection is to simplify the design including the presser and the like in the same manner as the tube-type circulation part after the second curved path R2.
On the other hand, in the example of the present invention shown in FIGS. 3A and 4A, in order to smoothly connect the tangential scooping position 43 of the ball 15 to the return symmetry point 50, the first curved path R1. Are connected in a plane inclined by α ° with respect to the Y axis. That is, the ball center locus of the first curved path R1 is connected to the ball center locus of the second curved path R2 before the ball center locus becomes parallel to the outer diameter of the leg portion 19. The value of α is preferably about 5 to 15 ° from the shape of the normal circulating component 17.

本来、接線掬い上げ位置43と返還対称点50とを一つの大きなRで接続するのがボール循環経路21内でのボール15のスムースな運動を確保するためには理想であるが、循環部品17をナット14の平坦面14aに複数配置して多回路とすることや、循環孔20の加工の単純化等の観点から、第1の湾曲経路R1と第2の湾曲経路R2とを接続した経路としている。   Originally, connecting the tangential scooping position 43 and the return symmetry point 50 with one large R is ideal for ensuring smooth movement of the ball 15 in the ball circulation path 21, but the circulation component 17 Are arranged on the flat surface 14a of the nut 14 to form a multi-circuit, and from the viewpoint of simplifying the processing of the circulation hole 20, the path connecting the first curved path R1 and the second curved path R2 It is said.

第1の湾曲経路R1のボール中心軌跡と第2の湾曲経路R2のボール中心軌跡とは上述した角度αで直接接続しても良いが、図5に示すように、極短い直線経路S1を介して接続してもよい。この直線経路S1の長さはあまり意味がないので、極力短くすることが望ましい。また、図5に示すように、これらの湾曲経路R1,R2及び直線経路S1,S3,S3等の各ボール中心軌跡は全て接線でスムースに接続することが重要である。なお、図5の符号A,Bは各接線が交差する点を示す。   The ball center trajectory of the first curved path R1 and the ball center trajectory of the second curved path R2 may be directly connected at the angle α described above, but as shown in FIG. 5, via the extremely short straight path S1. May be connected. Since the length of the straight path S1 is not very meaningful, it is desirable to make it as short as possible. Further, as shown in FIG. 5, it is important that all the ball center trajectories such as the curved paths R1, R2 and the straight paths S1, S3, S3 are smoothly connected by tangent lines. Note that reference symbols A and B in FIG. 5 indicate points where the respective tangents intersect.

また、第2の湾曲経路R2のボール中心軌跡の曲率半径r2については、前記曲率半径r1と同様に大きくすることが望ましいが、第1の湾曲経路R1と比較して摩耗による影響が低く、曲率半径r2を大きくするためにはナット14側の加工も複雑になることから、r1≧r2で極力大きくすることが望ましい。
このようにこの実施の形態では、循環部品17内のボール循環経路21に、脚部19のタング部19aによって螺旋軌道から掬い上げたボール15をナット14の外部側に導く第1の湾曲経路R1を有して、該第1の湾曲経路R1のボール中心軌跡の曲率半径r1をボール15の直径の1.5倍以上としているので、ボール循環経路21の内壁に作用するボール15の方向転換時の反力を小さくすることができ、これにより、ボール循環経路21内での摩耗を抑制することができると共に、ボール15のつまりを防止することができ、ボール15のスムースな運動を確保することができる。
The curvature radius r2 of the ball center trajectory of the second curved path R2 is desirably large as in the case of the curvature radius r1, but is less affected by wear than the first curved path R1, and the curvature is small. In order to increase the radius r2, the processing on the nut 14 side becomes complicated, so it is desirable to increase it as much as possible by r1 ≧ r2.
As described above, in this embodiment, the first curved path R1 for guiding the ball 15 scooped up from the spiral track by the tongue portion 19a of the leg portion 19 to the ball circulation path 21 in the circulation component 17 to the outside of the nut 14. And the radius of curvature r1 of the ball center locus of the first curved path R1 is 1.5 times or more the diameter of the ball 15, so that the direction of the ball 15 acting on the inner wall of the ball circulation path 21 is changed. The reaction force of the ball 15 can be reduced, whereby it is possible to suppress wear in the ball circulation path 21 and to prevent the ball 15 from clogging and to ensure a smooth movement of the ball 15. Can do.

この結果、耐久性及び作動性の向上を図ることができ、また、振動が小さくなることから高速化やボール15の大径化及び低騒音化を実現することができると共に、循環部品17が樹脂等の材料でも大きなサイズのボール径に対応することができる。
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
As a result, durability and operability can be improved, and vibrations can be reduced, so that high speed, a large diameter of the ball 15 and low noise can be realized, and the circulating component 17 is made of resin. Even a material such as this can cope with a large ball diameter.
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it can change suitably.

例えば、上記実施の形態では、循環部品17を押え具を介してナット14の平坦面14aに固定した場合を例示したが、循環部品17をナット14の平坦面14aに止めねじ等によって直接固定してもよい。
その他、上記実施の形態においてねじ溝、ねじ軸、ナット、ボール、循環孔、循環部品、タング部、脚部、本体、第1の湾曲経路、第2の湾曲経路、直線経路、分割体等の材質,形状,寸法,形態,数,配置個所等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
For example, in the above-described embodiment, the case where the circulating component 17 is fixed to the flat surface 14a of the nut 14 via the presser is illustrated, but the circulating component 17 is directly fixed to the flat surface 14a of the nut 14 with a set screw or the like. May be.
In addition, in the above embodiment, the thread groove, the screw shaft, the nut, the ball, the circulation hole, the circulation part, the tongue part, the leg part, the main body, the first curved path, the second curved path, the straight path, the divided body, etc. The material, shape, dimensions, form, number, location, etc. are arbitrary as long as the present invention can be achieved, and are not limited.

本発明の実施の形態の一例であるボールねじ装置の循環部品(分割体)を説明するための模式的斜視図である。It is a typical perspective view for demonstrating the circulation components (partition body) of the ball screw apparatus which is an example of embodiment of this invention. ボール循環経路(ボール中心軌跡)の曲率半径とDN値との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the curvature radius of a ball circulation path (ball center locus | trajectory), and DN value. ねじ軸の軸方向から見たボール循環経路(ボール中心軌跡)の比較を示す図で、(a)が本発明例、(b)が比較例である。It is a figure which shows the comparison of the ball circulation path | route (ball center locus | trajectory) seen from the axial direction of the screw shaft, (a) is an example of this invention, (b) is a comparative example. ねじ軸のリード角方向から見たボール循環経路(ボール中心軌跡)の比較を示す図で、(a)が本発明例、(b)が比較例である。It is a figure which shows the comparison of the ball circulation path | route (ball center locus | trajectory) seen from the lead angle direction of the screw shaft, (a) is an example of the present invention, and (b) is a comparative example. 第1の湾曲経路R1と第2の湾曲経路R2との接続例を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the connection example of 1st curved path | route R1 and 2nd curved path | route R2. 従来のチューブ循環式ボールねじ装置の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the conventional tube circulation type ball screw apparatus. ボールの掬い上げ方向を螺旋軌道の略接線方向に傾けたボールねじ装置の一例を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating an example of the ball screw apparatus which inclined the scooping up direction of the ball | bowl to the substantially tangential direction of the spiral track. 図7の略経路方向に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the approximate path | route direction of FIG. 分割体の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of a division body.

符号の説明Explanation of symbols

11 ねじ溝
12 ねじ軸
13 ねじ溝
14 ナット
15 ボール
17 循環部品
17a 本体
19 脚部
19a タング部
20 循環孔
21 ボール循環経路
22 分割体
R1 第1の湾曲経路
R2 第2の湾曲経路
S1,S2,S3 直線経路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Screw groove 12 Screw shaft 13 Screw groove 14 Nut 15 Ball 17 Circulation component 17a Main body 19 Leg part 19a Tongue part 20 Circulation hole 21 Ball circulation path 22 Divided body R1 1st curved path R2 2nd curved path S1, S2, S3 Straight path

Claims (4)

外周面に螺旋状のねじ溝を有するねじ軸と、該ねじ軸の前記ねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝を内周面に有して前記ねじ軸に螺合されるナットと、前記両ねじ溝間の螺旋軌道に転動可能に装填された多数のボールと、前記螺旋軌道を転動する前記ボールを、前記ナットの周方向の側面に該ナットの軸線に対して略直交する方向に穿孔された一対の循環孔の内の一方の循環孔から該ナットの外部に導き、他方の循環孔から前記螺旋軌道に戻すボール循環経路を内部に形成すべく前記各循環孔に両端部が嵌合された循環部品とを備えたボールねじ装置において、
前記循環部品は、両端部に前記ナットの前記循環孔に嵌合されると共に、各先端に前記螺旋軌道を転動する前記ボールを該螺旋軌道の略接線方向に掬い上げるタング部を有する一対の脚部と、該一対の脚部を接続する本体とを備え、
該循環部品内の前記ボール循環経路が、前記脚部の前記タング部によって前記螺旋軌道から掬い上げた前記ボールを前記ナットの外部側に導く第1の湾曲経路を具備し、該第1の湾曲経路のボール中心軌跡の曲率半径を前記ボールの直径の1.5倍以上としたことを特徴とするボールねじ装置。
A screw shaft having a spiral thread groove on the outer peripheral surface, a nut having a spiral thread groove corresponding to the screw groove of the screw shaft on the inner peripheral surface and screwed onto the screw shaft; A large number of balls loaded so as to be able to roll on the spiral track between the thread grooves and the balls rolling on the spiral track in a direction substantially perpendicular to the axis of the nut on the circumferential side surface of the nut. One end of each of the pair of perforated holes is guided to the outside of the nut, and both ends are fitted to the respective circulating holes so as to form a ball circulation path that returns to the spiral track from the other circulation hole. In a ball screw device with combined circulating parts,
The circulation component is fitted to the circulation hole of the nut at both ends, and has a pair of tongue portions that roll up the ball that rolls the spiral track at each end in a substantially tangential direction of the spiral track. A leg, and a main body connecting the pair of legs,
The ball circulation path in the circulation component includes a first curved path that guides the ball scooped up from the spiral track by the tongue portion of the leg to the outside of the nut, and the first curved path A ball screw device characterized in that a radius of curvature of a ball center locus of a path is 1.5 times or more of a diameter of the ball.
前記第1の湾曲経路を含む前記ボール循環経路内の各湾曲経路のボール中心軌跡と直線経路のボール中心軌跡とを接線で接続したことを特徴とする請求項1に記載したボールねじ装置。   2. The ball screw device according to claim 1, wherein a ball center locus of each curved path in the ball circulation path including the first curved path and a ball center locus of the linear path are connected by a tangent line. 前記第1の湾曲経路のボール中心軌跡を、該ボール中心軌跡が前記脚部の外径と平行になる前に次の湾曲経路又は直線経路のボール中心軌跡と接線で接続したことを特徴とする請求項1又は2に記載したボールねじ装置。   The ball center locus of the first curved path is connected to the ball center locus of the next curved path or straight path by a tangent line before the ball center locus becomes parallel to the outer diameter of the leg portion. The ball screw device according to claim 1 or 2. 前記循環部品を、前記ボール循環経路の略経路方向に沿って2つ以上に分割したことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のボールねじ装置。   The ball screw device according to any one of claims 1 to 3, wherein the circulating component is divided into two or more along a substantially path direction of the ball circulation path.
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