JP2010014236A

JP2010014236A - Ball screw

Info

Publication number: JP2010014236A
Application number: JP2008176250A
Authority: JP
Inventors: Masaru Saito; 勝齋藤
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2008-07-04
Filing date: 2008-07-04
Publication date: 2010-01-21

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve durability by maximally securing thickness of a tip of a scooping part while securing smooth circulation of balls. <P>SOLUTION: In the ball screw, when three adjacent balls Bs, Bm, Bs are mutually closely contacted in a position T astride a ball circulating track 8 and a ball raceway 6, a scooping limit Rk is defined, satisfying a condition of a center position Bmc of the center ball Bm of the three matching a line segment SS connecting centers Bsc, Bsc of the balls Bs, Bs on both sides, and the tip 17 and a top face 16 of the scooping part 15 are provided in predetermined positions based upon the scooping limit Rk. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、各種産業機械等に用いられるボールねじに係り、特に、ボールねじ稼働時の使用速度が高速で且つ使用環境が高温であっても、樹脂製のボール循環部材を好適に用い得るボールねじに関する。 The present invention relates to a ball screw used in various industrial machines and the like, and in particular, a ball in which a resin ball circulating member can be suitably used even when the ball screw is operating at high speed and in a high usage environment. Regarding screws.

ボールねじは、例えば図８に示すボールねじ１０１のように、ねじ軸２と、そのねじ軸２に嵌合するナット４とを有して構成されている。これらねじ軸２およびナット４は、螺旋状のボール転動溝をそれぞれ有し、互いのボール転動溝が対向して両者の間にボール軌道路６を構成している。そして、このボール軌道路６には、転動体としての複数のボールＢが転動自在に装填されている。 The ball screw has a screw shaft 2 and a nut 4 fitted to the screw shaft 2, for example, as a ball screw 101 shown in FIG. 8. Each of the screw shaft 2 and the nut 4 has a spiral ball rolling groove. The ball rolling grooves face each other to form a ball raceway 6 therebetween. The ball raceway 6 is loaded with a plurality of balls B as rolling elements so as to roll freely.

また、同図に示すボールねじ１０１は、ナット４の側面に、一対の脚部１２０を有するとともに内部にボール循環通路８が構成されたボール循環部材１００が固定されており、このボール循環部材１００によって、上記ボール軌道路６を転動するボールＢを、一方の脚部１２０の掬い上げ部１５０から掬い上げてボール循環通路８内に導き、他方の脚部１２０からボール軌道路６に戻す無限循環軌道を形成している。 Further, a ball screw 101 shown in FIG. 1 has a ball circulation member 100 having a pair of legs 120 and a ball circulation passage 8 formed therein fixed to the side surface of the nut 4. Thus, the ball B rolling on the ball track 6 is lifted from the scooping portion 150 of one leg 120 and guided into the ball circulation path 8 and returned to the ball track 6 from the other leg 120. A circular orbit is formed.

近年、この種のボール循環部材を備えるボールねじでは、ボールの円滑な循環を確保するために、つまり、螺旋状のボール軌道路を転がるボールをボール循環部材内のボール循環通路に円滑に導き、且つボール循環通路を移動するボールをボール軌道路に円滑に戻すために、ボール軌道路の接線方向にボールを掬い上げ、且つボール軌道路の接線方向からボール軌道路内にボールを戻すことが多くなってきた（例えば特許文献１参照）。
特開２００３−２３２４２１号公報 In recent years, in a ball screw provided with this kind of ball circulation member, in order to ensure smooth circulation of the ball, that is, the ball rolling on the spiral ball raceway is smoothly guided to the ball circulation path in the ball circulation member, In order to smoothly return the ball moving in the ball circulation path to the ball track, the ball is often picked up in the tangential direction of the ball track and returned to the ball track from the tangential direction of the ball track. (For example, see Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 2003-232421

ところで、この種のボール循環部材は、その製造コスト等の問題から、樹脂成形によって製造されることが一般的である。しかしながら、この種のボール循環部材では、その掬い上げ部の先端部は、ボール循環通路と負荷圏側のボール軌道路とを跨ぐ位置でボールを円滑に掬い上げる必要があるために薄肉になっている。そのため、特に、ボールねじ稼働時の使用速度が高速で且つ使用環境が高温の場合、温度や油（グリス）等の影響で樹脂が劣化すると、薄肉な掬い上げ部の先端部が割れたり欠けたりすることがある。 By the way, this type of ball circulation member is generally manufactured by resin molding because of problems such as manufacturing cost. However, in this type of ball circulation member, the tip of the scooping portion is thinned because it is necessary to smoothly scoop the ball at a position straddling the ball circulation path and the ball track on the load zone side. Yes. Therefore, especially when the operating speed is high when the ball screw is operating and the operating environment is high, if the resin deteriorates due to the effects of temperature, oil (grease), etc., the tip of the thin scooping part may crack or chip. There are things to do.

具体的には、図９に例示するように、ボール循環部材１００に、ボールが高速で接触する際に発生する振動で、掬い上げ部１５０の先端部１５０ａにクラックＫが発生し、掬い上げ部１５０の縦方向ＫｔにクラックＫが進行する場合がある。このようなクラックＫは、縦方向Ｋｔにある程度進行した後に横方向Ｋｙに進行することが多く、これにより、掬い上げ部１５０に大きな割れや欠けが生じる可能性がある。 Specifically, as illustrated in FIG. 9, a crack K is generated at the tip 150 a of the scooping portion 150 due to vibration generated when the ball contacts the ball circulating member 100 at a high speed, and the scooping portion In some cases, the crack K may progress in 150 longitudinal directions Kt. Such a crack K often progresses to some extent in the longitudinal direction Kt and then proceeds in the lateral direction Ky, which may cause a large crack or chip in the scooping portion 150.

ここで、このようなクラックは、掬い上げ部の肉厚が厚くなると進展しづらくなることから、掬い上げ部の先端部の肉厚を厚くしておけばクラックの発生を防止または抑制することが可能となる。一方、掬い上げ部の先端部の肉厚を単に厚くしてしまえば、ボールを円滑に掬い上げるという本来の機能に影響が及ぶため、度を越して掬い上げ部の先端部の肉厚を厚くすることもできない。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、ボールの円滑な循環を確保しつつ、ボール循環部材の掬い上げ部の先端部の肉厚を可及的に確保してその耐久性を向上させることのできるボールねじを提供することを目的としている。 Here, since such cracks are difficult to progress as the thickness of the scooping portion increases, it is possible to prevent or suppress the occurrence of cracks by increasing the thickness of the tip portion of the scooping portion. It becomes possible. On the other hand, if the wall thickness of the scooping part is simply increased, the original function of scooping the ball smoothly will be affected. I can't do that either.
Therefore, the present invention has been made paying attention to such problems, and as much as possible to increase the thickness of the tip of the scooping portion of the ball circulation member while ensuring smooth circulation of the ball. An object of the present invention is to provide a ball screw that can be secured to improve its durability.

上記課題を解決するために、本発明者は、ボール軌道路とボール循環通路とを跨ぐ位置において、掬い上げ部の先端部がどの程度まで必要なのかという問題について改めて子細に検討した。つまり、上述した問題点に係る従来の技術常識では、ボールを円滑に掬い上げるためには、掬い上げ部の先端部を負荷圏側に可及的に延長すべきであるという思想であったために掬い上げ部の先端部が薄肉になっており、それ故、上述のような問題点が生じていたからである。 In order to solve the above-mentioned problem, the present inventor has re-examined the problem of how much the tip of the scooping portion is necessary at a position straddling the ball raceway and the ball circulation passage. In other words, in the conventional technical common sense related to the above-mentioned problem, in order to scoop up the ball smoothly, the idea was that the tip of the scooping part should be extended as far as possible to the load zone side. This is because the tip portion of the scooping portion is thin, and thus the above-described problem has occurred.

具体的には、本発明者は、図１に例示するように、ボール軌道路６とボール循環通路８とを跨ぐ位置Ｔにおいて、隣り合う３個のボールＢｓ，Ｂｍ，Ｂｓを相互に密着させたときのボールの挙動に着目した。その結果、同図（ａ）に示すように、その３個のうちの中央のボールＢｍは、負荷圏側のボール軌道路６においては、その両側のボールＢｓ，Ｂｓから受ける圧力Ｐによって、掬い上げ部の先端部側とは反対の側に向けて押し出すような外向きの力Ｆｓが作用する。そのため、この外向きの力Ｆｓによって、中央のボールＢｍの中心位置Ｂｍｃは、ねじ軸２の中心から常に遠い側に位置しつつ循環されており、このような循環状態のときには、掬い上げ部を不要とし得る。 Specifically, as illustrated in FIG. 1, the present inventor brings three adjacent balls Bs, Bm, and Bs into close contact with each other at a position T straddling the ball raceway 6 and the ball circulation path 8. We focused on the behavior of the ball when it hits. As a result, as shown in FIG. 6A, the central ball Bm among the three is scooped by the pressure P received from the balls Bs and Bs on both sides in the ball raceway 6 on the load zone side. An outward force Fs that pushes out toward the side opposite to the tip side of the raised portion acts. Therefore, the center position Bmc of the center ball Bm is circulated while being always located on the side far from the center of the screw shaft 2 by this outward force Fs. Can be unnecessary.

そして、この力の方向がねじ軸２の中心方向に反転する変化点は、ボール軌道路６とボール循環通路８とを跨ぐ位置Ｔにおいて、同図（ｂ）に示すように、隣り合う３個のボールＢｓ，Ｂｍ，Ｂｓの中心が一直線に並んだとき（中央のボールＢｍの中心位置Ｂｍｃがその両側のボールＢｓ，Ｂｓの中心を結んだ線分ＳＳと一致したとき）であり、これ以降では、同図に示すように内向きの力Ｆｎが作用することになる。本発明者は、この内向きの力Ｆｎの大きさが想像していたよりも大きいという知見を得た。 Then, there are three changing points at which the direction of the force reverses in the center direction of the screw shaft 2 at a position T straddling the ball raceway 6 and the ball circulation passage 8 as shown in FIG. When the centers of the balls Bs, Bm, and Bs of the ball are aligned in a straight line (when the center position Bmc of the center ball Bm coincides with the line segment SS connecting the centers of the balls Bs and Bs on both sides thereof), and thereafter Then, as shown in the figure, an inward force Fn is applied. The present inventor has obtained the knowledge that the magnitude of the inward force Fn is larger than expected.

つまり、ボールが拘束を受けない循環通路内であっても、３個並んだボールＢｓ，Ｂｍ，Ｂｓのうち中央のボールＢｍに作用する内向きの力Ｆｎは無視できない大きさであり、掬い上げ部先端よりも手前にある状態でこの内向きの力Ｆｎが作用すると、掬い上げ部をスムーズに乗り越えるのに障害となる場合があることがわかった。換言すれば、中央のボールに作用する力の向きが内向きに変わったときに、ボールが掬い上げ部に達していればよいということである。したがって、この位置が、ボールを円滑に掬い上げるために掬い上げ部の先端部を設けるべき「掬い限界点」であり、この掬い限界点よりも負荷圏側（同図（ｂ）の例で掬い上げ部（１５０）のハッチングを施した先端部（１５０ａ）の部分）においては、掬い上げ部の先端部を省略し得るということである。 That is, the inward force Fn acting on the center ball Bm among the three balls Bs, Bm, Bs arranged in the circulation path where the ball is not restrained is a non-negligible magnitude. It has been found that if this inward force Fn is applied in the state of being in front of the tip of the part, it may be an obstacle to smoothly get over the scooping part. In other words, it is only necessary that the ball reaches the scooping portion when the direction of the force acting on the central ball changes inward. Therefore, this position is a “scribing limit point” where the tip of the scooping portion should be provided in order to smoothly scoop up the ball. The scooping limit point is higher than the scooping limit point (in the example of FIG. In the tip portion (150a) where the raised portion (150) is hatched, the tip portion of the scooping portion can be omitted.

また、本発明者は、上記知見に加えて、ボールねじの稼働中の振動や温度に対して十分な耐久性を確保するために確保すべき掬い上げ部の先端部の最小の肉厚についても更に検討を加えた。本発明者は、上記図９に例示した、クラックＫの進行が、縦方向Ｋｔにある程度進行した後に、横方向Ｋｙに進行する多くの例は、ボール径の３％（例えばφ６．３５ｍｍの鋼球で０．２ｍｍ）近傍の箇所であることを見いだした。つまり、上記知見に加えて、少なくともボール径の３％以上の先端部の肉厚（例えばφ６．３５ｍｍの鋼球で０．２ｍｍ以上の肉厚）とすることが望ましいということがわかった。 In addition to the above knowledge, the present inventor is also concerned with the minimum thickness of the tip of the scooping portion that should be secured in order to ensure sufficient durability against vibration and temperature during operation of the ball screw. Further investigation was added. The present inventor has shown that in many cases in which the progress of the crack K illustrated in FIG. 9 progresses in the longitudinal direction Kt to some extent and then proceeds in the lateral direction Ky, 3% of the ball diameter (for example, steel having a diameter of 6.35 mm). It was found to be a location in the vicinity of 0.2 mm). In other words, in addition to the above findings, it has been found that it is desirable to make the thickness of the tip portion at least 3% or more of the ball diameter (for example, a thickness of 0.2 mm or more for a φ6.35 mm steel ball).

すなわち、本発明は、外周面にボール転動溝を有するねじ軸と、該ねじ軸の外周面と対向する内周面にボール転動溝を有するナットと、前記ナットおよびねじ軸の両ボール転動溝間で構成する負荷圏となるボール軌道路に配置された複数のボールと、前記ボール軌道路内のボールを一方の側から掬い上げる掬い上げ部、およびその掬い上げ部で掬い上げたボールを他方の側へ戻すボール循環通路を有するボール循環部材と、を備えるボールねじであって、
前記ボール軌道路と前記ボール循環通路とを跨ぐ位置で隣り合う３個のボールを相互に密着させたときに、その３個のうちの中央のボールの中心位置がその両側のボールの中心を結んだ線分と一致する掬い限界点を規定したときに、前記掬い上げ部の先端部が、前記掬い限界点に在る中央のボールに当接するように前記掬い限界点を含みこれよりも負荷圏側に配置されるとともに、その掬い限界点よりも負荷圏側にある中央のボールの中心位置がその両端のボールの中心を結んだ線分の外側（ねじ軸の中心から遠い側）にあり、また、その掬い限界点よりも反負荷圏側にある中央のボールの中心位置がその両端のボールの中心を結んだ線分の内側（ねじ軸の中心に近い側）に位置させるボール経路構成となっていることを特徴としている。 That is, the present invention provides a screw shaft having a ball rolling groove on the outer peripheral surface, a nut having a ball rolling groove on the inner peripheral surface facing the outer peripheral surface of the screw shaft, and both the nut and screw shaft. A plurality of balls arranged in a ball raceway that is a load zone formed between the moving grooves, a scooping part that scoops up the ball in the ball raceway from one side, and a ball scooped up by the scooping part A ball circulation member having a ball circulation passage for returning the ball to the other side,
When three adjacent balls are brought into close contact with each other at a position straddling the ball raceway and the ball circulation path, the center position of the center ball of the three connects the centers of the balls on both sides. When the scooping limit point coinciding with the elbow line segment is defined, the scooping-up portion includes the scooping limit point so that the tip of the scooping part comes into contact with the center ball at the scooping limit point, and the load range The center position of the center ball located on the load zone side of the scooping limit point is outside the line segment connecting the centers of the balls at both ends (the side far from the center of the screw shaft) In addition, a ball path configuration in which the center position of the center ball on the side opposite to the load limit area from the scooping limit point is located on the inner side of the line segment connecting the centers of the balls at both ends (the side closer to the center of the screw shaft). It is characterized by becoming.

本発明に係るボールねじによれば、上述した知見に基づいて、ボール軌道路とボール循環通路とを跨ぐ位置で隣り合う３個のボールを相互に密着させたときに、その３個のうちの中央のボールの中心位置がその両側のボールの中心を結んだ線分と一致する掬い限界点を規定しており、掬い上げ部の先端部を、掬い限界点に在る中央のボールに当接するように掬い限界点を含みこれよりも負荷圏側に配置するとともに、その掬い限界点よりも負荷圏側にある中央のボールの中心位置がその両端のボールの中心を結んだ線分の外側にあり、また、その掬い限界点よりも反負荷圏側にある中央のボールの中心位置がその両端のボールの中心を結んだ線分の内側に位置させるボール経路構成としたので、上記知見にて述べたように、ボールの円滑な循環を確保しつつ、ボール循環部材の掬い上げ部の先端部の肉厚を可及的に確保してその耐久性を向上させることが可能である。さらに、本発明に係るボールねじにおいて、掬い上げ部の先端部の肉厚を、ボールの直径の３％以上の厚さに設定するようにすれば、ボールねじの稼働中の振動や温度変化などがある場合でもボール循環部材の掬い上げ部の耐久性を向上させる上でより好適である。 According to the ball screw according to the present invention, based on the above-described knowledge, when three adjacent balls are brought into close contact with each other at a position straddling the ball raceway and the ball circulation path, It defines a scooping limit point where the center position of the center ball coincides with the line segment connecting the centers of the balls on both sides, and the tip of the scooping part touches the center ball at the scooping limit point In this way, it is arranged on the load zone side including the scooping limit point, and the center position of the center ball on the load range side of the scooping limit point is outside the line segment connecting the centers of the balls at both ends. In addition, since the center position of the center ball on the side opposite to the load-bearing area from the scooping limit point is positioned inside the line segment connecting the centers of the balls at both ends, As mentioned, the smooth circulation of the ball While ensuring, it is possible to improve the durability by securing the wall thickness of the distal end portion of the scooping portion of the ball circulation members as much as possible. Furthermore, in the ball screw according to the present invention, if the thickness of the tip of the scooping portion is set to 3% or more of the diameter of the ball, vibration or temperature change during operation of the ball screw, etc. Even if there is, it is more suitable for improving the durability of the scooping portion of the ball circulation member.

なお、本明細書において、「隣り合う３個のボール」とは、ボール同士の間にスペーサが介装されていない場合には、相互に隣接する３個のボールを意味し、ボール同士の間にスペーサが介装されている場合には、隣り合う３個のボールとこれら３個のボール間に介装される２個のスペーサを含む意味である。また、「相互に密着」とは、ボール同士の間にスペーサが介装されていない場合には、隣接する３個のボール相互の密着を意味し、ボール同士の間にスペーサが介装されている場合には、隣り合う３個のボールとこれら３個のボール間に介装される２個のスペーサを含む全体が相互に密着する意味である。なおさらに、本明細書において、「隣り合う３個のボール」には、スペーサボールを含む意味で用いる。つまり、「スペーサボール」は、負荷を受ける負荷ボールとは別の、負荷ボールよりも僅かに直径の小さいボールであって、負荷ボール同士の間に介装されるボールであるが、この、「スペーサボール」については、「隣り合う３個のボール」に含むものとする。 In the present specification, “adjacent three balls” means three adjacent balls when no spacer is interposed between the balls. When a spacer is interposed between the three balls, it means that three adjacent balls and two spacers interposed between the three balls are included. The term “closely attached to each other” means that, when no spacer is interposed between the balls, the three adjacent balls are closely connected to each other, and the spacer is interposed between the balls. In this case, it means that the whole including three adjacent balls and two spacers interposed between the three balls are in close contact with each other. Furthermore, in this specification, “three adjacent balls” are used to include spacer balls. That is, the “spacer ball” is a ball having a slightly smaller diameter than the load ball, which is different from the load ball that receives the load, and is a ball interposed between the load balls. “Spacer balls” are included in “three adjacent balls”.

上述のように、本発明によれば、ボールの円滑な循環を確保しつつ、ボール循環部材の掬い上げ部の先端部の肉厚を可及的に確保してその耐久性を向上させることのできるボールねじおよびその使用方法、並びにボールねじの掬い上げ部設定方法を提供することができる。 As described above, according to the present invention, while ensuring the smooth circulation of the ball, the thickness of the tip of the scooping portion of the ball circulation member is secured as much as possible to improve its durability. It is possible to provide a ball screw that can be used, a method of using the same, and a method of setting a scooping portion of the ball screw.

以下、本発明に係るボールねじの一実施形態を、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、図２は本発明の一実施形態であるボールねじの平面図、図３は図２の右側面図、図４は循環路を説明するための横断面図（図２でのＡ−Ａ断面図）、図５はボール循環部材を構成する一方の分割体を示す斜視図である。
図２及び図３に示すように、このボールねじ１は、外周面に螺旋状のボール転動溝３が形成されたねじ軸２を有し、このねじ軸２に、ねじ軸２のボール転動溝３に対応する螺旋状のボール転動溝５の内周面に形成されたナット４が嵌合されている。ナット４のボール転動溝５とねじ軸２のボール転動溝３とは、互いに対向して両者の間に負荷を受けるボール軌道路６を構成している。そして、このボール軌道路６には、転動体としての複数のボールＢが転動自在に装填されており、ねじ軸２（又はナット４）の回転により、ナット４（又はねじ軸２）がボールＢの転動を介して軸方向に移動するようになっている。なお、本実施形態は、隣り合うボール間にスペーサを介装していない例である。 Hereinafter, an embodiment of a ball screw according to the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. 2 is a plan view of a ball screw according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a right side view of FIG. 2, and FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a circulation path (AA in FIG. 2). FIG. 5 is a perspective view showing one divided body constituting the ball circulation member.
As shown in FIGS. 2 and 3, the ball screw 1 has a screw shaft 2 having a spiral ball rolling groove 3 formed on the outer peripheral surface thereof. A nut 4 formed on the inner peripheral surface of the spiral ball rolling groove 5 corresponding to the moving groove 3 is fitted. The ball rolling groove 5 of the nut 4 and the ball rolling groove 3 of the screw shaft 2 constitute a ball raceway 6 that faces each other and receives a load therebetween. A plurality of balls B as rolling elements are slidably loaded in the ball raceway 6, and the nut 4 (or screw shaft 2) is moved to the ball by rotation of the screw shaft 2 (or nut 4). It moves in the axial direction via the rolling of B. This embodiment is an example in which no spacer is interposed between adjacent balls.

ナット４には、その周方向の側面の一部に平坦面４ａが形成されており、この平坦面４ａに、ボール循環部材１０が押え具１９を介して止めねじ１８によって固定されている。このボール循環部材１０は、上記ボール軌道路６の略接線方向からボールＢを掬い上げるタイプのボール循環部材である。
詳しくは、このボール循環部材１０は、図４に示すように、一対の脚部１２と、その一対の脚部１２相互を接続する本体部１４とを備えており、その内部が上記ボール循環通路８になっている。上記ナット４の平坦面４ａには、ナット４の軸線に対して略直交する方向に一対の循環孔７が形成されている。この一対の循環孔７は、ボール軌道路６に連通して穿孔されており、一対の脚部１２は、一対の循環孔７に嵌合されている。なお、図４において、符号Ｔは、ボール循環通路８とボール軌道路６とを跨ぐ位置を示しており、ボール軌道路６部分のハッチングは、負荷圏にあるボールＢを示している。 A flat surface 4 a is formed on a part of the side surface in the circumferential direction of the nut 4, and the ball circulating member 10 is fixed to the flat surface 4 a by a set screw 18 through a presser 19. The ball circulation member 10 is a type of ball circulation member that scoops up the ball B from the substantially tangential direction of the ball raceway 6.
Specifically, as shown in FIG. 4, the ball circulation member 10 includes a pair of leg portions 12 and a main body portion 14 that connects the pair of leg portions 12, and the inside thereof includes the ball circulation passage. It is eight. A pair of circulation holes 7 are formed in the flat surface 4 a of the nut 4 in a direction substantially orthogonal to the axis of the nut 4. The pair of circulation holes 7 are drilled in communication with the ball raceway 6, and the pair of leg portions 12 are fitted in the pair of circulation holes 7. In FIG. 4, the symbol T indicates a position straddling the ball circulation path 8 and the ball track 6, and hatching of the ball track 6 indicates the ball B in the load zone.

このボール循環部材１０は、樹脂成形によって製造されており、図５に拡大図示するように、上記ボール循環通路８をその経路方向に沿って点対称で二つに分割された分割体１１を互いに接合して構成されている。各分割体１１には、互いの対向する側に溝がそれぞれ形成されており、同一形状の２つの分割体１１を接合して一のボール循環部材１０とし、その内部に上記ボール循環通路８が構成されている。
そして、図５に示すように、一対の脚部１２には、各脚部１２の先端に、上記負荷圏側のボール軌道路６を転動するボールＢを、ボール軌道路６の接線方向とは略一致する方向に掬い上げる掬い上げ部１５が設けられている。なお、掬い上げ部１５が設けられていない側の脚部１２の先端には、ねじ軸２と接触しないように逃げ部１３が形成されている。 The ball circulation member 10 is manufactured by resin molding. As shown in an enlarged view in FIG. 5, the ball circulation passage 8 is divided into two parts 11 that are divided into two symmetrically along the path direction. It is constructed by joining. Each divided body 11 is formed with grooves on opposite sides thereof, and two divided bodies 11 having the same shape are joined to form one ball circulation member 10, and the ball circulation passage 8 is formed therein. It is configured.
Then, as shown in FIG. 5, a pair of legs 12 has a ball B rolling on the load path side ball raceway 6 at the tip of each leg 12 and a tangential direction of the ball raceway 6. Is provided with a scooping portion 15 that scoops up in a substantially coincident direction. An escape portion 13 is formed at the tip of the leg portion 12 on the side where the scooping portion 15 is not provided so as not to contact the screw shaft 2.

このボール循環部材１０は、一対の脚部１２の掬い上げ部１５によって、ボール軌道路６から掬い上げたボールＢの進行方向をナット４の外部側の方向で、且つ循環孔７の軸線方向に対して略一致又は所定の角度を持った方向に導くようになっている。そして、このボール循環部材１０は、一方の脚部１２の掬い上げ部１５によって、ボール軌道路６を転動するボールＢを掬い上げて、ナット４外部に位置する本体部１４内のボール循環通路８に導き、他方の脚部１２からボール軌道路６に戻すというボールの循環回路（無限循環軌道）を形成している。なお、本実施形態は、ボール循環部材１０を２つ配置して２つの循環回路を有する例である。 The ball circulation member 10 is configured so that the traveling direction of the ball B scooped up from the ball raceway 6 by the scooping portion 15 of the pair of leg portions 12 is the direction of the outside of the nut 4 and the axial direction of the circulation hole 7. On the other hand, it is guided in a direction substantially coincident or with a predetermined angle. The ball circulating member 10 is configured to scoop up the ball B rolling on the ball raceway 6 by the scooping portion 15 of the one leg portion 12, so that the ball circulating passage in the main body portion 14 located outside the nut 4. 8, a ball circulation circuit (infinite circulation track) is formed in which the other leg 12 returns to the ball track 6. This embodiment is an example in which two ball circulation members 10 are arranged to have two circulation circuits.

ここで、このボールねじ１では、上記掬い上げ部１５を設けるに際し、所定の掬い限界点を規定し、この掬い限界点において、所定の条件を満たすように掬い上げ部１５を設けている。
詳しくは、本実施形態では、「課題を解決するための手段」で述べた知見に基づいて、図６に示すように、ボール軌道路６とボール循環通路８とを跨ぐ位置Ｔで隣り合う３個のボールＢｓ，Ｂｍ，Ｂｓを相互に密着させたときに、その３個のうちの中央のボールＢｍの中心位置Ｂｍｃがその両側のボールＢｓ，Ｂｓの中心Ｂｓｃ，Ｂｓｃを結んだ線分ＳＳと一致する掬い限界点Ｒｋを規定しており、これに基づいて、ボールねじ１の掬い上げ部１５を設定している。 Here, in the ball screw 1, when the scooping portion 15 is provided, a predetermined scooping limit point is defined, and the scooping portion 15 is provided so as to satisfy a predetermined condition at the scooping limit point.
Specifically, in the present embodiment, based on the knowledge described in “Means for Solving the Problems”, as shown in FIG. 6, 3 adjacent to each other at a position T straddling the ball raceway 6 and the ball circulation passage 8. When the balls Bs, Bm, Bs are brought into close contact with each other, a line segment SS in which the center position Bmc of the center ball Bm among the three balls connects the centers Bsc, Bsc of the balls Bs, Bs on both sides thereof. The scooping limit point Rk that coincides with is defined, and based on this, the scooping portion 15 of the ball screw 1 is set.

すなわち、同図に示すように、この掬い上げ部１５は、その先端部１７が、掬い限界点Ｒｋに在る中央のボールＢｍに当接するように設けられている。また、この掬い上げ部１５は、その先端部１７の厚さＷが、ボールＢの直径の３％以上の厚さになっている。
なお、図６の例では、掬い上げ部１５の先端部１７の位置が、掬い限界点Ｒｋの位置と一致するように設定していることにより、ボール循環部材１０の掬い上げ部１５の先端部１７の肉厚（厚さ）Ｗを可及的に確保し得る最大値として得られる。
但し、掬い上げ部１５の先端部１７は、その肉厚（厚さ）ＷがボールＢの直径の３％（例えばφ６．３５ｍｍの鋼球で０．２ｍｍ）以上ならば、同図の位置を含み、この位置からこれよりも負荷圏側に（ボール軌道路６側に）ボールＢの直径の３％の厚さとなる範囲（同図での符号Ｈに示す範囲）内で任意に配置することができる。 That is, as shown in the figure, the scooping portion 15 is provided such that the tip portion 17 abuts on the central ball Bm at the scooping limit point Rk. Further, the scooping portion 15 has a thickness W of the tip end portion 17 of 3% or more of the diameter of the ball B.
In the example of FIG. 6, the tip end portion of the scooping portion 15 of the ball circulation member 10 is set by the position of the tip portion 17 of the scooping portion 15 being set to coincide with the position of the scooping limit point Rk. The thickness (thickness) W of 17 is obtained as the maximum value that can be secured as much as possible.
However, if the thickness (thickness) W of the scooping portion 15 is 3% or more of the diameter of the ball B (for example, 0.2 mm for a φ6.35 mm steel ball), the position shown in FIG. Including from this position to the load zone side (to the ball raceway 6 side) from this position, it is arbitrarily arranged within a range (a range indicated by symbol H in the figure) that is 3% of the diameter of the ball B Can do.

次に、このボールねじ１の作用・効果について説明する。
このボールねじ１の稼働時は、負荷圏であるボール軌道路６を転動していたボールＢが、ボール循環部材１０の一方の脚部１２の掬い上げ部１５によってボール軌道路６の略接線方向に掬い上げられてボール軌道路６から外れ、ボール循環通路８内に進入する。そして、ボール循環通路８に進入したボールＢは、ボール循環通路８に沿って進行し、他方の脚部１２を通ってからボール軌道路６に戻される。 Next, functions and effects of the ball screw 1 will be described.
During operation of the ball screw 1, the ball B that has been rolling on the ball raceway 6, which is a load zone, is substantially tangent to the ball raceway 6 by the scooping portion 15 of one leg 12 of the ball circulation member 10. The ball is lifted in the direction and deviates from the ball raceway 6 and enters the ball circulation passage 8. Then, the ball B that has entered the ball circulation path 8 travels along the ball circulation path 8 and returns to the ball track 6 after passing through the other leg portion 12.

ここで、このボールねじ１によれば、ボール軌道路６とボール循環通路８とを跨ぐ位置Ｔで隣り合う３個のボールＢｓ，Ｂｍ，Ｂｓを相互に密着させたときに、その３個のうちの中央のボールＢｍの中心位置Ｂｍｃがその両側のボールＢｓ，Ｂｓの中心Ｂｓｃ，Ｂｓｃを結んだ線分ＳＳと一致する掬い限界点Ｒｋを規定しており、掬い上げ部１５の先端部１７を、掬い限界点Ｒｋに在る中央のボールＢｍに当接するように前記掬い限界点Ｒｋを含みこれよりも負荷圏側（ボール軌道路６側）に設けたので、上記知見にて述べたように、掬い上げ部１５に到達する前の中央のボールＢｍには、内向きの力Ｆｎが作用することはないため、ボールＢの円滑な循環を確保できる。すなわち、掬い上げ部１５とボール軌道路との段差が障害となることがない。また、上記範囲内で掬い上げ部１５の先端部１７を負荷圏側から遠い位置（最も遠い場合では、図６に示すように掬い限界点Ｒｋと一致する位置）に設定することにより、ボール循環部材１０の掬い上げ部１５の先端部１７の肉厚Ｗを可及的に確保してその耐久性を向上させることが可能である。さらに、このボールねじ１では、掬い上げ部１０の先端部１７の厚さＷを、ボールの直径の３％以上の厚さに設定しているので、ボールねじが振動や温度変化の厳しい条件下で使用される場合でも、ボール循環部材１０の掬い上げ部１５の先端部１７の肉厚Ｗを可及的に確保してその耐久性を向上させることができる。 Here, according to the ball screw 1, when the three adjacent balls Bs, Bm, Bs are brought into close contact with each other at the position T straddling the ball raceway 6 and the ball circulation passage 8, the three The center position Bmc of the center ball Bm defines a scooping limit point Rk that coincides with the line segment SS connecting the centers Bsc and Bsc of the balls Bs and Bs on both sides thereof, and the tip 17 of the scooping portion 15 Is provided on the load zone side (ball track 6 side) including the scooping limit point Rk so as to contact the center ball Bm at the scooping limit point Rk, as described in the above knowledge In addition, since the inward force Fn does not act on the central ball Bm before reaching the scooping portion 15, smooth circulation of the ball B can be ensured. That is, the step between the scooping portion 15 and the ball track does not become an obstacle. Further, by setting the distal end portion 17 of the scooping portion 15 within the above range to a position far from the load zone side (in the farthest position, a position that coincides with the scooping limit point Rk as shown in FIG. 6), It is possible to secure the thickness W of the distal end portion 17 of the scooping portion 15 of the member 10 as much as possible to improve its durability. Furthermore, in this ball screw 1, since the thickness W of the tip portion 17 of the scooping portion 10 is set to 3% or more of the diameter of the ball, the ball screw is subject to severe vibration and temperature changes. Even when used, the thickness W of the tip portion 17 of the scooping portion 15 of the ball circulation member 10 can be ensured as much as possible to improve its durability.

ここで、３個のボールＢｓ，Ｂｍ，Ｂｓが互いに密着したまま、図６の状態から同図で右側へさらに移動すると、中央のボールＢｍの中心Ｂｍｃは、両側のボールＢｓ，Ｂｓの中心Ｂｓｃ，Ｂｓｃを結んだ線分よりも内側に位置するため、中央のボールＢｍは、内向きの力Ｆｎを受けることになるが、このとき、中央のボールＢｍは、掬い上げ部１５の先端部１７を通過しているため、問題ない。 Here, when the three balls Bs, Bm, and Bs are in close contact with each other and further moved to the right side in FIG. 6, the center Bmc of the center ball Bm becomes the center Bsc of the balls Bs and Bs on both sides. , Bsc are located on the inner side of the line segment connecting Bsc, the central ball Bm receives an inward force Fn. At this time, the central ball Bm is at the tip 17 of the scooping portion 15. Because there is no problem.

以上説明したように、このボールねじ１によれば、ボールＢの円滑な循環を確保しつつ、ボール循環部材１０の掬い上げ部１５の先端部１７の肉厚Ｗを可及的に確保してその耐久性を向上させることができる。
なお、本発明に係るボールねじは、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。 As described above, according to the ball screw 1, the wall thickness W of the tip end portion 17 of the scooping portion 15 of the ball circulation member 10 is ensured as much as possible while ensuring smooth circulation of the ball B. Its durability can be improved.
In addition, the ball screw which concerns on this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible unless it deviates from the meaning of this invention.

例えば、上記実施形態は、隣り合うボールＢ間にスペーサを介装していない例で説明したが、これに限定されず、本発明は隣り合うボールＢ間にスペーサを介装したボールねじについても適用することができる。
図７に変形例を示す。なお、この変形例は、図６に示す実施形態の例に対して、隣り合うボールＢ間にスペーサ２０が介装されている点のみが異なっている。 For example, although the said embodiment demonstrated in the example which did not interpose a spacer between the adjacent balls B, it is not limited to this, The present invention is also about the ball screw which interposed the spacer between the adjacent balls B. Can be applied.
FIG. 7 shows a modification. This modification differs from the example of the embodiment shown in FIG. 6 only in that a spacer 20 is interposed between adjacent balls B.

同図に示すように、隣り合うボールＢ間にスペーサ２０が介装されている場合においても、上述した知見に基づいて、上記実施形態の例同様に、掬い上げ部１５を設定することができる。なおさらに、スペーサ２０に替えて、負荷を受けるボールＢとは別の、ボールＢよりも僅かに直径の小さい「スペーサボール」を介装してもよい。但し、この場合においては、負荷ボール同士の間に介装される「スペーサボール」は、「隣り合う３個のボール」に含むものとする。 As shown in the figure, even when the spacer 20 is interposed between the adjacent balls B, the scooping portion 15 can be set based on the above-described knowledge as in the above-described embodiment. . Furthermore, instead of the spacer 20, a “spacer ball” having a slightly smaller diameter than the ball B may be interposed instead of the ball B receiving the load. However, in this case, “spacer balls” interposed between the load balls are included in “three adjacent balls”.

また、上記実施形態では、掬い上げ部１５の先端部１７の断面形状等について特に言及しなかったが、種々の形状を採用可能である。たとえば、本発明の条件を満たす範囲において、掬い上げ部１５の先端部１７は、その肉厚（厚さ）Ｗが、図６の例での掬い限界点Ｒｋを含みこれよりも負荷圏側に配置されたときに、ボールＢの直径の３％（例えばφ６．３５ｍｍの鋼球で０．２ｍｍ）よりも厚ければ、負荷圏側に向けて徐々に肉厚を薄くすることは好ましい。このように構成すれば、掬い上げ部の先端部の肉厚を可及的に確保してその耐久性を向上させつつも、ボールの円滑な循環を確保する上で好適である。また、例えばボールに当接する側に平面取りを設けてもよいし、Ｒ（円弧状）面取りを形成してもよい。 Moreover, in the said embodiment, although it did not mention in particular about the cross-sectional shape of the front-end | tip part 17 of the scooping up part 15, various shapes are employable. For example, within the range satisfying the conditions of the present invention, the distal end portion 17 of the scooping portion 15 has a thickness (thickness) W that includes the scooping limit point Rk in the example of FIG. If it is thicker than 3% of the diameter of the ball B (for example, 0.2 mm for a φ6.35 mm steel ball), it is preferable to gradually reduce the thickness toward the load zone. If comprised in this way, it is suitable in ensuring smooth circulation of a ball | bowl, ensuring the thickness of the front-end | tip part of a scooping part as much as possible and improving the durability. Further, for example, a chamfer may be provided on the side in contact with the ball, or an R (arc-shaped) chamfer may be formed.

本発明の技術に思想に係る知見について説明する図であり、同図（ａ）は、ボール軌道路とボール循環通路とを跨ぐ位置において、隣り合う３個のボールを相互に密着させたときに、その３個のうちの中央のボールに対し、その両側のボールから受ける圧力によって、掬い上げ部の先端部側とは反対の側に向けて押し出すような外向きの力が作用している状態を説明する概略図であり、また、同図（ｂ）は、ボール軌道路とボール循環通路とを跨ぐ位置において、隣り合う３個のボールを相互に密着させたときに、隣り合う３個のボールの中心が一直線に並んだ状態を説明する概略図である。It is a figure explaining the knowledge concerning the idea of the technology of the present invention, and FIG. (A) is a view when three adjacent balls are brought into close contact with each other at a position straddling the ball raceway and the ball circulation passage. An outward force is exerted on the center ball of the three balls by the pressure received from the balls on both sides of the ball toward the opposite side of the scooping portion. FIG. 4B is a schematic diagram illustrating the three adjacent balls when the three adjacent balls are brought into close contact with each other at a position straddling the ball track path and the ball circulation path. It is the schematic explaining the state where the center of the ball was located in a straight line. 本発明の一実施形態であるボールねじの平面図である。It is a top view of the ball screw which is one embodiment of the present invention. 図２の右側面図である。FIG. 3 is a right side view of FIG. 2. 図２でのＡ−Ａ断面図である。It is AA sectional drawing in FIG. ボール循環部材を構成する一方の分割体を示す斜視図である。It is a perspective view which shows one division body which comprises a ball | bowl circulation member. ボールねじの掬い上げ部の設定位置を説明する図である。It is a figure explaining the setting position of the scooping part of a ball screw. ボールねじの掬い上げ部の設定位置を説明する図であり、同図では、図６に示す例に対して、隣り合うボール間にスペーサが介装されている例である。It is a figure explaining the setting position of the scooping part of a ball screw, and is the example in which the spacer is interposed between adjacent balls with respect to the example shown in FIG. 従来のボールねじを説明するための概略平面図である。It is a schematic plan view for demonstrating the conventional ball screw. 従来のボールねじの掬い上げ部の先端部に発生するクラックの例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the crack which generate | occur | produces in the front-end | tip part of the scooping up part of the conventional ball screw.

Explanation of symbols

１ボールねじ
２ねじ軸
３（ねじ軸の）ボール転動溝
４ナット
５（ナッの）ボール転動溝
６ボール軌道路
７循環孔
８ボール循環通路
１０ボール循環部材
１１分割体
１２脚部
１３逃げ部
１４本体部
１５掬い上げ部
１６（掬い上げ部の）上面
１７（掬い上げ部の）先端部
１８止めねじ
１９押え具
２０スペーサ
Ｂボール
Ｂｍ中央のボール
Ｂｓ両側のボール
Ｒｋ掬い限界点
Ｔボール循環通路とボール軌道路とを跨ぐ位置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ball screw 2 Screw shaft 3 Ball rolling groove 4 (Nut screw shaft) 4 Nut 5 Ball rolling groove 6 Ball raceway 7 Circulation hole 8 Ball circulation path 10 Ball circulation member 11 Divided body 12 Leg part 13 Escape Part 14 Body part 15 Scooping part 16 Top face 17 (scooping part) Top part 18 (Screwing part) Tip part 18 Set screw 19 Presser 20 Spacer B Ball Bm Central ball Bs Ball on both sides Rk Scoop limit point T Ball circulation Position across the aisle and ball track

Claims

A screw shaft having a ball rolling groove on the outer peripheral surface, a nut having a ball rolling groove on the inner peripheral surface facing the outer peripheral surface of the screw shaft, and both the ball rolling grooves of the nut and the screw shaft are configured. A plurality of balls arranged on a ball track that is a load zone, a scooping unit that scoops up the ball in the ball track from one side, and a ball scooped up by the scooping unit is returned to the other side A ball screw having a ball circulation path,
When three adjacent balls are brought into close contact with each other at a position straddling the ball raceway and the ball circulation path, the center position of the center ball of the three connects the centers of the balls on both sides. When the ugly limit point that coincides with the ellipse line is specified,
The tip of the scooping portion is disposed on the load zone side including the scooping limit point so as to abut on the center ball at the scooping limit point, and the load range is higher than the scooping limit point. The center position of the center ball on the side is outside the line segment connecting the centers of the balls at both ends, and the center position of the center ball on the side opposite to the load-bearing area from the scooping limit point is A ball screw having a ball path configuration that is positioned inside a line segment connecting the centers of balls.

The ball screw according to claim 1, wherein the scooping tip has a thickness of 3% or more of the diameter of the ball.