JP2009222209A - Ball screw with spline - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、スプライン付きボールねじに関する。 The present invention relates to a ball screw with a spline.
スプライン付きボールねじとして、ねじみぞおよび軸方向にのびる複数の直線状スプラインみぞが交差して外周面に形成されたねじ軸と、ねじ軸が通されてねじ軸のねじみぞに対応するねじ用ボール循環路が形成されたねじ用ナットと、ねじ軸に通されてねじ軸のスプラインみぞに対するスプライン用ボール循環路が形成されたスプライン用ナットと、ねじ用ナットのねじ用ボール循環路に配設された複数のねじ用ボールと、スプライン用ナットのスプライン用ボール循環路に配設された複数のスプライン用ボールとを備えているものが知られている(特許文献1参照)。
上記特許文献1のスプライン付きボールねじでは、ねじ軸において、ねじみぞとスプラインみぞとが交差しており、ねじ用ボールがねじみぞから外れてスプラインみぞに乗り上げる、いわゆる肩乗り上げを生じるおそれがあり、さらに、スプライン用ボールが、軸方向に移動する際にスプラインみぞの角に衝突して騒音を生じるおそれがある。 In the ball screw with a spline of Patent Document 1 described above, the screw groove and the spline groove intersect each other on the screw shaft, so that there is a risk of causing a so-called shoulder climbing in which the screw ball comes off the screw groove and rides on the spline groove. Furthermore, when the spline ball moves in the axial direction, it may collide with the corner of the spline groove to generate noise.
この発明の目的は、従来のスプライン付きボールねじと同等の大きさを維持しつつ、ねじみぞ内のボールがスプラインみぞへ肩乗り上げすることがなくなり、さらに騒音を防止することができるスプライン付きボールねじを提供することにある。 An object of the present invention is to maintain a size equivalent to that of a conventional splined ball screw, while preventing the ball in the screw groove from climbing over the spline groove and further preventing noise. Is to provide.
この発明によるスプライン付きボールねじは、ねじみぞが外周面に形成されたねじ軸と、ねじ軸が通されてねじ軸のねじみぞに対応するねじ用ボール循環路が形成されたねじ用ナットと、ねじ用ナットのねじ用ボール循環路に配設された複数のねじ用ボールと、ねじ軸に通されるスプライン用ナットとを備えているスプライン付きボールねじにおいて、ねじ軸には、ねじみぞと交差しかつ軸方向に延びる複数の直線状の雄スプラインが形成されており、スプライン用ナットは、その内周面に雄スプラインに嵌め合わされる雌スプラインが設けられ、雌スプラインとねじ軸の雄スプラインとが嵌め合わされる嵌合式スプライン用ナットとされており、雌スプラインあるいは雄スプラインの少なくとも一方には、緩衝材としての樹脂コーティングが施されていることを特徴とするものである。 A splined ball screw according to the present invention includes a screw shaft having a screw groove formed on the outer peripheral surface, a screw nut having a screw ball passage formed through the screw shaft and corresponding to the screw groove of the screw shaft, A spline ball screw comprising a plurality of screw balls disposed in a screw ball circulation path of a screw nut and a spline nut passed through the screw shaft. The screw shaft intersects with a screw groove. A plurality of straight male splines extending in the axial direction are formed, and the spline nut is provided with a female spline fitted to the male spline on its inner peripheral surface, and the female spline and the male spline of the screw shaft Is a fitting spline nut that fits together, and at least one of the female spline or male spline has a resin coating as a cushioning material It has been subjected and is characterized in.
雄スプラインおよびこれに嵌まり合わされる雌スプラインは、例えば、インボリュートスプライン(スプラインの断面形状がインボリュート曲線に形成されたスプライン)であってもよく、断面形状が円弧のスプラインや方形の角スプラインなどであってもよい。 The male spline and the female spline fitted to the male spline may be, for example, an involute spline (spline in which the cross-sectional shape of the spline is formed in an involute curve), such as an arc spline having a circular cross section or a square spline having a square shape. There may be.
雌スプラインあるいは雄スプラインの少なくとも一方にコーティングされる樹脂は、衝撃を抑制することができる樹脂であればよく、例えば、ポリアミド11やポリアミド12などとされる。
The resin coated on at least one of the female spline and the male spline may be any resin that can suppress impact, and is, for example,
雄スプラインは、例えば、3本ずつあるいは4本ずつを等間隔でねじ軸に設けられてもよく、全周に設けられてもよい。 For example, three or four male splines may be provided on the screw shaft at equal intervals or may be provided on the entire circumference.
スプライン付きボールねじは、例えば、スプライン用ナットを軸方向の一定位置に回転も移動もしないように固定し、ねじ用ナットを軸方向の一定位置において回転はするが移動はしないように支持した状態で使用される。 A spline ball screw, for example, is a state in which the spline nut is fixed so that it does not rotate or move to a fixed position in the axial direction, and the screw nut is supported so that it rotates at a fixed position in the axial direction but does not move. Used in.
この発明によるスプライン付きボールねじにおいて、雄スプラインは、その頂面が雌スプラインの内底面に当接する大径合わせとなる形状とされていることが好ましい。 In the ball screw with a spline according to the present invention, it is preferable that the male spline has a shape with a large diameter in which the top surface is in contact with the inner bottom surface of the female spline.
このようにすると、ねじ軸に回転モーメントが負荷された場合、嵌合式スプライン用ナットがモーメント荷重を支持することができる。 In this way, when a rotational moment is applied to the screw shaft, the fitting spline nut can support the moment load.
従来のボールねじに使用されていたボールスプラインの代わりに雌スプラインと雄スプラインとを嵌め合わす構造の嵌合式スプラインに変更することにより、ボールの肩乗り上げを防止することができるが、スプライン用ナットが軸方向に移動することにより雌スプラインと雄スプラインとが嵌め合わされる時に衝突して騒音を生じるおそれがあり、この騒音に対しては、雌スプラインあるいは雄スプラインの少なくとも一方に樹脂がコーティングされることにより防止することができる。また、ボールスプラインを嵌合式スプラインに変更することにより、スプライン用ナットにボール循環路、ボールを保持する保持器および保持器を軸方向に固定する止め輪を設ける必要がなくなり、スプライン用ナットの大きさを従来のボールスプラインと同等にしつつ安価に製造することができる。 By replacing the ball spline used in conventional ball screws with a mating spline that fits a female spline and a male spline, it is possible to prevent the ball from climbing over the shoulder. Moving in the axial direction may cause noise when the female spline and male spline are fitted together, and for this noise, at least one of the female spline or male spline must be coated with resin. Can be prevented. In addition, by changing the ball spline to a fitting spline, it is not necessary to provide a ball circulation path, a cage for holding the ball, and a retaining ring for fixing the cage in the axial direction on the spline nut. It can be manufactured at low cost while maintaining the same thickness as a conventional ball spline.
この発明によるスプライン付きボールねじによると、ねじ軸には、ねじみぞと交差しかつ軸方向に延びる複数の直線状の雄スプラインが形成されており、スプライン用ナットは、その内周面に雄スプラインに嵌め合わされる雌スプラインが設けられ、雌スプラインとねじ軸の雄スプラインとが嵌め合わされる嵌合式スプライン用ナットとされており、雌スプラインあるいは雄スプラインの少なくとも一方には、緩衝材としての樹脂コーティングが施されているので、従来のスプライン付きボールねじと同等の大きさで、ねじみぞ内のボールがスプラインみぞへ肩乗り上げすることがなくなり、さらに騒音を防止することができる。また、スプライン用ナットが、従来のボールスプラインから嵌合式スプラインに変更されることで、ボール循環路、保持器および止め輪をスプライン用ナットに設ける必要がなくなるので安価構造とすることができる。 According to the ball screw with a spline according to the present invention, the screw shaft is formed with a plurality of straight male splines that intersect the screw groove and extend in the axial direction, and the spline nut is formed on the inner peripheral surface of the male spline. A female spline that is fitted to the male spline, and a female spline and a male spline of the screw shaft are fitted to each other, and at least one of the female spline and the male spline is coated with a resin coating as a cushioning material. Therefore, the ball in the screw groove does not ride on the shoulder to the spline groove, and noise can be further prevented. Further, since the spline nut is changed from the conventional ball spline to the fitting type spline, it is not necessary to provide the ball circulation path, the retainer and the retaining ring in the spline nut, so that an inexpensive structure can be achieved.
以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。以下の説明において、図1の左右を、左右というものとする。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, the left and right in FIG.
図1は、この発明のスプライン付きボールねじの主要部の縦断面図を示している。図2は、スプライン用ナットおよびねじ軸の拡大断面図を示したものである。 FIG. 1 shows a longitudinal sectional view of the main part of a splined ball screw according to the present invention. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the spline nut and the screw shaft.
ボールねじは、左右方向にのびる鋼製ねじ軸(1)、ねじ用ナット(2)、嵌合式スプライン用ナット(3)および多数のねじ用ボール(4)を備えている。 The ball screw includes a steel screw shaft (1) extending in the left-right direction, a screw nut (2), a fitting spline nut (3), and a large number of screw balls (4).
ねじ軸(1)は横断面円形の中実軸であり、ねじ軸(1)の外周面に、1条のねじみぞ(おねじみぞ)(6)と、軸方向(左右方向)にのびる複数の直線状雄スプライン(5)が形成されている。 The screw shaft (1) is a solid shaft with a circular cross section. The screw shaft (1) has a single thread groove (male thread groove) (6) on the outer peripheral surface of the screw shaft (1), and a plurality of axial directions (left and right directions). The straight male spline (5) is formed.
ねじ用ナット(2)は、円筒状の金属製ナット本体(8)と、ナット本体(8)の軸方向両端面に取り付けられた1対の環状の合成樹脂製エンドキャップ(9)とを備えている。エンドキャップ(9)は、互いに同一形状の短円筒状の環体よりなり、ナット本体(8)の軸方向両端面に図示しないボルトなどの連結具を用いて固定されている。ナット(2)は、ねじ軸(1)の外周に径方向に若干の隙間をあけて嵌められている。 The screw nut (2) includes a cylindrical metal nut body (8) and a pair of annular synthetic resin end caps (9) attached to both axial end faces of the nut body (8). ing. The end cap (9) is composed of a short cylindrical ring having the same shape, and is fixed to both end surfaces in the axial direction of the nut body (8) using a coupling tool such as a bolt (not shown). The nut (2) is fitted to the outer periphery of the screw shaft (1) with a slight gap in the radial direction.
ナット本体(8)の内周面に、おねじみぞ(6)に対応する1条のねじみぞ(めねじみぞ)(10)が形成されている。ナット本体(8)のめねじみぞ(10)とこれに対向するねじ軸(1)のおねじみぞ(6)との対向空間が、ねじ用ボール(4)が転動する主通路(11)となっている。ナット本体(8)の周壁の1箇所に、戻し通路(12)が形成されている。戻し通路(12)は、ナット本体(8)を軸方向全長にわたって貫通する断面円形の貫通穴よりなる。
各エンドキャップ(9)のナット本体(8)側の端面に、主通路(11)と戻し通路(12)を連通させるみぞ状の方向転換路(13)が形成されている。
A single thread groove (female thread groove) (10) corresponding to the male thread groove (6) is formed on the inner peripheral surface of the nut body (8). The space between the female thread groove (10) of the nut body (8) and the thread groove (6) of the screw shaft (1) facing this is the main passage (11) where the ball (4) rolls. It has become. A return passage (12) is formed at one location on the peripheral wall of the nut body (8). The return passage (12) includes a through hole having a circular cross section that penetrates the nut body (8) over the entire length in the axial direction.
A groove-shaped direction changing path (13) for communicating the main passage (11) and the return passage (12) is formed on the end face of each end cap (9) on the nut body (8) side.
ねじ用ボール(4)は、主通路(11)、戻し通路(12)および方向転換路(13)内に配設され、主通路(11)を転動するねじ用ボール(4)がねじ軸(1)とねじ用ナット(2)の相対回転を案内するようになっている。主通路(11)、戻し通路(12)および方向転換路(13)により、ねじ用ボール循環路が構成されている。 The screw ball (4) is disposed in the main passage (11), the return passage (12), and the direction changing passage (13), and the screw ball (4) rolling on the main passage (11) is a screw shaft. It is designed to guide the relative rotation of (1) and the screw nut (2). A screw ball circulation path is constituted by the main path (11), the return path (12), and the direction changing path (13).
嵌合式スプライン用ナット(3)には、その内周面においてインボリュート形状とされた複数の雌スプラインが周方向に等間隔で形成されており、ねじ軸(1)には、その外周面において雌スプラインに摺動自在に噛み合うインボリュート形状とされた雄スプライン(5)が形成されている。雄スプライン(5)同士の間隔は、ねじ用ボール(4)が乗り上げることができない程度の狭い幅とされている。 The fitting spline nut (3) has a plurality of involute shaped female splines on its inner peripheral surface formed at equal intervals in the circumferential direction, and the screw shaft (1) has a female spline on its outer peripheral surface. A male spline (5) having an involute shape slidably meshed with the spline is formed. The interval between the male splines (5) is set to such a narrow width that the screw balls (4) cannot ride on.
図3に示すように、雄スプライン(5)の頂面(5a)は、雌スプライン(14)の内底面(14a)に当接する大径合わせとされており、雄スプライン(5)および雌スプライン(14)には、ポリアミド系(例えば、ポリアミド11、ポリアミド12)の樹脂がコーティングされている。
As shown in FIG. 3, the top surface (5a) of the male spline (5) has a large diameter contact with the inner bottom surface (14a) of the female spline (14). The male spline (5) and the female spline (14) is coated with a polyamide-based resin (for example,
上記のボールねじは、例えば、スプライン用ナット(3)を軸方向の一定位置に回転も移動もしないように固定し、ねじ用ナット(2)を軸方向の一定位置において回転はするが移動はしないように支持した状態で使用される。 The above ball screw, for example, fixes the spline nut (3) so that it does not rotate or move to a fixed position in the axial direction, and rotates the screw nut (2) at a fixed position in the axial direction but does not move. It is used in a state of being supported so as not to.
上記の状態で、ねじ用ナット(2)を回転させることにより、ねじ軸(1)がスプライン用ナット(3)を案内にして、回転はせずに、軸方向に直線移動する。 By rotating the screw nut (2) in the above-described state, the screw shaft (1) moves linearly in the axial direction without rotating by using the spline nut (3) as a guide.
このとき、ねじ用ナット(2)の部分では、主通路(11)を転動していたねじ用ボール(4)が、一方のエンドキャップ(9)の方向転換路(13)で方向転換されてナット本体(8)の戻し通路(12)に導入され、戻し通路(12)内を他方のエンドキャップ(9)側に移動し、戻し通路(12)を移動してきたねじ用ボール(4)が、他方のエンドキャップ(9)の方向転換路(13)で方向転換されて、主通路(11)に導入される。これにより、ねじ用ボール(4)は、ねじ用ボール循環路を循環させられる。スプライン用ナット(3)の部分は、ねじ用ナット(2)の回転に伴って雄スプライン(5)に沿って軸方向に移動される。 At this time, in the portion of the screw nut (2), the screw ball (4) rolling in the main passage (11) is changed in direction by the direction changing path (13) of one end cap (9). Screw nut (4) that has been introduced into the return passage (12) of the nut body (8), moved in the return passage (12) toward the other end cap (9), and moved through the return passage (12). Is changed in the direction change path (13) of the other end cap (9) and introduced into the main path (11). Thus, the screw ball (4) is circulated through the screw ball circulation path. The portion of the spline nut (3) is moved in the axial direction along the male spline (5) as the screw nut (2) rotates.
ねじ用ナット(2)の部分において、雄スプライン(5)同士の間隔が、ねじ用ボール(4)の乗り上げを阻止する程度に狭くなっているので、おねじみぞ(6)内のねじ用ボール(4)がスプラインみぞ(7)へ肩乗り上げするおそれがなくなる。さらに、従来のボールスプラインを嵌合式スプラインに変更すると、スプライン用ナット(3)の移動により雌スプライン(14)と雄スプライン(5)とが嵌め合わされる時に衝突して騒音を生じるおそれがあるが、雌スプライン(14)および雄スプライン(5)には、緩衝材となるポリアミド系の樹脂がコーティングされているので、騒音を低減することができる。また、スプライン用ナット(3)は、ボール循環路、ボールを保持する保持器および保持器を軸方向に固定する止め輪を設けることなく、軸方向に移動できるので、従来のスプライン用ナットに比べて、ナット(3)を安価に製造することができる。さらに、雄スプライン(5)の頂面(5a)が大径合わせとされていることにより、ねじ軸(1)に回転モーメントが負荷された場合、そのモーメントを支持することができる。 In the portion of the screw nut (2), the distance between the male splines (5) is narrow enough to prevent the screw ball (4) from climbing, so the screw ball in the male thread groove (6) There is no risk that (4) shoulders on the spline groove (7). Furthermore, if the conventional ball spline is changed to a mating spline, there is a risk that noise will occur when the female spline (14) and the male spline (5) are fitted together due to the movement of the spline nut (3). Since the female spline (14) and the male spline (5) are coated with a polyamide resin serving as a buffer material, noise can be reduced. In addition, the spline nut (3) can move in the axial direction without providing a ball circulation path, a cage for holding the ball, and a retaining ring for fixing the cage in the axial direction. Thus, the nut (3) can be manufactured at low cost. Furthermore, since the top surface (5a) of the male spline (5) has a large diameter, when a rotational moment is applied to the screw shaft (1), the moment can be supported.
この実施形態において、嵌合式スプライン用ナット(3)に形成された雌スプライン(14)およびねじ軸(1)に形成された雄スプライン(5)は、インボリュート形状であるとして説明しているが、インボリュート形状に限定されるものではなく、雌スプラインの断面を略矩形状とした角形や略半円状とした円弧形に形成されてもよい。 In this embodiment, the female spline (14) formed on the fitting spline nut (3) and the male spline (5) formed on the screw shaft (1) are described as having an involute shape. The shape is not limited to the involute shape, and the female spline may be formed in a square shape having a substantially rectangular cross section or an arc shape having a substantially semicircular shape.
(1) ねじ軸
(2) ねじ用ナット
(3) スプライン用ナット
(4) ねじ用ボール
(5) 雄スプライン
(5a) 雄スプラインの頂面
(6) おねじみぞ
(7) スプラインみぞ
(10) めねじみぞ
(11) 主通路
(12) 戻し通路
(13) 方向転換路
(14) 雌スプライン
(14a) 雌スプラインの内底面
(1) Screw shaft
(2) Screw nut
(3) Spline nut
(4) Screw balls
(5) Male spline
(5a) Top surface of male spline
(6) Male thread groove
(7) Spline groove
(10) Female thread groove
(11) Main passage
(12) Return passage
(13) Direction change path
(14) Female spline
(14a) Inner bottom of female spline
Claims (2)
ねじ軸には、ねじみぞと交差しかつ軸方向に延びる複数の直線状の雄スプラインが形成されており、スプライン用ナットは、その内周面に雄スプラインに嵌め合わされる雌スプラインが設けられ、雌スプラインとねじ軸の雄スプラインとが嵌め合わされる嵌合式スプライン用ナットとされており、雌スプラインあるいは雄スプラインの少なくとも一方には、緩衝材としての樹脂コーティングが施されていることを特徴とするスプライン付きボールねじ。 A screw shaft in which a screw groove is formed on the outer peripheral surface; a screw nut in which a screw shaft is passed and a screw ball circulation path corresponding to the screw groove of the screw shaft is formed; and a screw ball circulation path of the screw nut In a ball screw with a spline comprising a plurality of screw balls disposed on the screw shaft and a spline nut passed through the screw shaft,
The screw shaft is formed with a plurality of linear male splines that intersect the screw groove and extend in the axial direction, and the spline nut is provided with a female spline that is fitted to the male spline on its inner peripheral surface. It is a fitting spline nut in which a female spline and a male spline of a screw shaft are fitted together, and at least one of the female spline or the male spline is provided with a resin coating as a cushioning material. Ball screw with spline.
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Cited By (2)
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CN110273994A (en) * | 2019-06-20 | 2019-09-24 | 深圳市世椿智能装备股份有限公司 | A kind of internal spline ball screw assembly, |
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EP2551948A1 (en) | 2010-07-12 | 2013-01-30 | Masstech Co., Ltd. | Lead storage battery |
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CN110273994B (en) * | 2019-06-20 | 2024-06-07 | 深圳市世椿智能装备股份有限公司 | Internal spline ball screw pair |
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