JP2012047333A

JP2012047333A - Ball screw device

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Publication number: JP2012047333A
Application number: JP2010287616A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Nagai; 豊永井; Masahito Kato; 将人加藤; Naoki Endo; 直樹遠藤; Hidenori Saito; 秀徳齋藤
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2009-12-25
Filing date: 2010-12-24
Publication date: 2012-03-08

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inner circulation type of a ball screw device, which can minimize troubles due to variation in acting torque by reducing variation in acting torque of a ball passage period.SOLUTION: In a ball screw device 1, a screw shaft 10 is arranged horizontally and rotates. A plurality of circulating tops 40 are all aligned in one raw in the shaft direction of a nut 20 and arranged in the inner peripheral surface of the nut 20. The nut 20 is engaged to the screw shaft 10 such that the phase of a plurality of the circulating tops 40 aligned in one raw in the shaft direction becomes close to the above.

Description

本発明は、ねじ軸とナットとの間に介在された複数のボールを循環するようにした、内部循環方式のボールねじ装置に関する。 The present invention relates to a ball screw device of an internal circulation system that circulates a plurality of balls interposed between a screw shaft and a nut.

従来より、この種の内部循環方式のボールねじ装置として、例えば、図１３に示すものが知られている（特許文献１参照）。
図１３に示すボールねじ装置１００は、ねじ軸１０１と、ナット１０２と、複数のボール１０３とを備えて構成されている。
ねじ軸１０１は、その外周面に、所定のリードを有する螺旋状のボール転動溝１０４が形成されている。ナット１０２は、略円筒状をなし、その内径はねじ軸１０１の外径よりも大きく形成され、ねじ軸１０１に所定の隙間をもって外装されている。ナット１０２は、一端部に案内対象と結合するフランジ１２２を有する。ナット１０２の内周面には、ねじ軸１０１のリードと等しいリードを有する螺旋状のボール転動溝１０５が形成されている。このボール転動溝１０５と対向するねじ軸１０１のボール転動溝１０４とによって断面略円状の軌道１０６が形成されている。そして、この軌道１０６内に複数のボール１０３が転動可能に充填配置される。そして、ナット１０２には、ボール１０３が循環できるように、軌道１０６の一端と他端とを連結し、軌道１０６を転がるボール１０３を一端から他端に戻す、ボール戻し溝１１３を有する複数の循環こま１０８が装着される。 Conventionally, as this type of internal circulation type ball screw device, for example, the one shown in FIG. 13 is known (see Patent Document 1).
A ball screw device 100 illustrated in FIG. 13 includes a screw shaft 101, a nut 102, and a plurality of balls 103.
The screw shaft 101 has a spiral ball rolling groove 104 having a predetermined lead formed on the outer peripheral surface thereof. The nut 102 has a substantially cylindrical shape, and an inner diameter thereof is formed larger than an outer diameter of the screw shaft 101, and is externally mounted on the screw shaft 101 with a predetermined gap. The nut 102 has a flange 122 that is coupled to a guide object at one end. A spiral ball rolling groove 105 having a lead equal to the lead of the screw shaft 101 is formed on the inner peripheral surface of the nut 102. A raceway 106 having a substantially circular cross section is formed by the ball rolling groove 105 and the ball rolling groove 104 of the screw shaft 101 facing the ball rolling groove 105. A plurality of balls 103 are filled in the track 106 so as to roll. The nut 102 is connected to one end and the other end of the raceway 106 so that the ball 103 can circulate, and a plurality of circulations having a ball return groove 113 for returning the ball 103 rolling on the raceway 106 from one end to the other end. A top 108 is attached.

循環こま１０８のボール戻し溝１１３により、循環こま１０８に向かって軌道１０６を転がってくるボール３をねじ軸１０１の径方向にすくい上げ、ねじ軸１０１のねじ山を乗り越えさせ、一巻き手前（一リード手前）の軌道１０６に戻すことでボール１０３を循環可能になっている。そして、このボール戻し溝１１３及び軌道１０６によって形成される通路によってねじ軸１０１の外側に略円環状の無限循環路が形成される。これにより、ナット１０２に対するねじ軸１０１の相対的な回転に伴って、ボール１０３がボール転動溝１０４とボール転動溝１０５との間を転がり運動することによって、ナット１０２がねじ軸１０１に対してねじ軸１０１の軸方向に直線運動することを可能にしている。
なお、内部循環方式のボールねじ装置１００においては、図１４（ａ），（ｂ）に示すように、複数の循環こま１０８を、ナット１０２の中心軸ＣＬが延びる方向に位置をずらしてナット１０２の周方向に均等間隔に配置してある。この理由は、ナット１０２の中心軸ＣＬに対する重量バランスが良好で回転時のアンバランスが抑制できるためである。 By the ball return groove 113 of the circulating top 108, the ball 3 rolling on the track 106 toward the circulating top 108 is scooped up in the radial direction of the screw shaft 101, overcoming the screw thread of the screw shaft 101, and one front (one lead) The ball 103 can be circulated by returning the track 106 to the front. A path formed by the ball return groove 113 and the track 106 forms a substantially annular endless circulation path outside the screw shaft 101. Accordingly, the ball 103 rolls between the ball rolling groove 104 and the ball rolling groove 105 with the relative rotation of the screw shaft 101 with respect to the nut 102, so that the nut 102 moves with respect to the screw shaft 101. Thus, it is possible to linearly move in the axial direction of the screw shaft 101.
In the internal circulation type ball screw device 100, as shown in FIGS. 14A and 14B, the plurality of circulation tops 108 are shifted in the direction in which the central axis CL of the nut 102 extends so that the nut 102 Are arranged at equal intervals in the circumferential direction. This is because the weight balance with respect to the central axis CL of the nut 102 is good and unbalance during rotation can be suppressed.

しかしながら、複数の循環こま１０８を、ナット１０２の軸方向に位置をずらしてナット１０２の周方向に均等間隔に配置する内部循環方式のボールねじ装置１００においては、循環こま１０８の位相の影響による作動性の低下（例えば、ボールが循環こまを通過するときの周期で生じる作動トルクの変動）というデメリットがある。
この循環こまの位相の影響による作動性の低下を含む作動トルク変動の低減を図る内部循環方式のボールねじ装置として、例えば、図１５に示すもの（特許文献２参照）が知られている。 However, in the internal circulation type ball screw device 100 in which the plurality of circulation tops 108 are displaced in the axial direction of the nut 102 and arranged at equal intervals in the circumferential direction of the nut 102, the operation is caused by the influence of the phase of the circulation top 108. There is a demerit of a decrease in performance (for example, fluctuations in the operating torque that occurs in the cycle when the ball passes through the circulation top).
As an internal circulation type ball screw device for reducing fluctuations in operating torque including reduction in operability due to the influence of the phase of the circulating top, for example, the one shown in FIG. 15 (see Patent Document 2) is known.

図１５に示すボールねじ装置２００では、ねじ軸２０１に形成されたねじ溝２０２とこれに対向するナット２０３に形成されたねじ溝２０４とによって構成されるボール転動路２０５と、ナット２０３に取り付けられた循環こま２０６の循環溝２０７とで循環軌道を構成している。この循環軌道内には、複数のボール２０８と、隣り合うボール２０８同士の接触を阻止する、ボール２０８と同数のセパレータ２０９とが交互に配置されている。そして、ねじ軸２０１とナット２０３との相対回転に伴って、複数のボール２０８及びセパレータ２０９が循環軌道内を無限循環するようになっている。循環こま２０６は、ナット２０３の軸方向に位置をずらしてナット２０３の周方向に均等間隔に複数配置されている。そして、ボールねじ装置２００においては、循環軌道を無限循環するボール２０８の個数を、ボール転動路２０５を軸方向に投影した円周上に配置可能な最大のボール数よりも１個乃至３個少ない個数とし、複数のセパレータ２０９の幅を、前記円周上に前記個数のボール２０８を等間隔に配置した場合における隣り合うボール２０８間の隙間の大きさに設定している。 In the ball screw device 200 shown in FIG. 15, a ball rolling path 205 constituted by a screw groove 202 formed in the screw shaft 201 and a screw groove 204 formed in the nut 203 facing the screw groove 202, and the nut 203 is attached. A circulation track is formed by the circulation groove 207 of the circulation top 206 formed. In this circulation track, a plurality of balls 208 and the same number of separators 209 that prevent contact between adjacent balls 208 are alternately arranged. Along with the relative rotation between the screw shaft 201 and the nut 203, the plurality of balls 208 and the separator 209 circulate infinitely in the circulation track. A plurality of circulating tops 206 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the nut 203 while being displaced in the axial direction of the nut 203. In the ball screw device 200, the number of balls 208 that circulate infinitely on the circulation track is one to three than the maximum number of balls that can be arranged on the circumference projected on the ball rolling path 205 in the axial direction. The number of separators 209 is set to a small number, and the width of the plurality of separators 209 is set to the size of the gap between adjacent balls 208 when the number of balls 208 are arranged at equal intervals on the circumference.

このように、セパレータ２０９によって、隣り合うボール２０８同士の接触を阻止することによって、ボール２０８が滑らかに転動し、作動トルク変動の低減を図ることができる。また、循環軌道に充填可能な最大のボール数に対し実際に充填されるボール２０８の個数の減少量が少ないため、負荷容量の低下が抑制される。さらに、複数のセパレータ２０９の幅を、隣り合うボール２０８間の隙間の大きさに設定し、それぞれ同幅としたため、即ち、ボールねじ装置２００が１種類のセパレータ２０９を用いて構成されるため、部品管理が容易で組み付け工数の削減することができる。 In this way, the separator 209 prevents the adjacent balls 208 from coming into contact with each other, whereby the balls 208 can roll smoothly and the variation in operating torque can be reduced. In addition, since the amount of decrease in the number of balls 208 that are actually filled is small with respect to the maximum number of balls that can be filled in the circulation track, a reduction in load capacity is suppressed. Furthermore, since the width of the plurality of separators 209 is set to the size of the gap between the adjacent balls 208 and set to the same width, that is, the ball screw device 200 is configured using one type of separator 209. Parts management is easy and the number of assembly steps can be reduced.

特開２００７−２１１８９８号公報JP 2007-21118A 特開２００３−３１４６５８号公報JP 2003-314658 A

しかしながら、この従来の図１５に示した内部循環方式のボールねじ装置２００にあっては、以下の問題点があった。
即ち、図１５に示した内部循環方式のボールねじ装置２００では、セパレータ２０９によって、ボールが循環こまを通過するときの周期で生じる作動トルクの変動（以下、ボール通過周期の作動トルクの変動という）を含む作動トルク変動の低減を図れる。しかし、金型加工などの高精度の加工に用いられる高精度工作機械においては、以前には問題とならなかった小さなボール通過周期の作動トルクの変動すらも低減したいという要請がある。 However, the conventional internal ball screw device 200 shown in FIG. 15 has the following problems.
In other words, in the internal circulation type ball screw device 200 shown in FIG. 15, the separator 209 causes fluctuations in operating torque that occurs when the ball passes through the circulation top (hereinafter referred to as fluctuations in the operating torque of the ball passage period). It is possible to reduce the fluctuation of the operating torque including However, in a high-precision machine tool used for high-precision machining such as die machining, there is a demand for reducing even a fluctuation in operating torque with a small ball passage cycle, which was not a problem before.

図１５に示した内部循環方式のボールねじ装置２００をこの種の高精度工作機械に使用した場合には、未だボール通過周期の作動トルクの変動の低減効果が足りないということが発明者らの実験で分かった。
近年、高精度のマシニングセンターによる金型加工において金型の加工面に縞模様が発生してしまうという問題が発生し、発明者らはその原因を究明すべく種々の実験を行った。 When the internal circulation type ball screw device 200 shown in FIG. 15 is used in this type of high-precision machine tool, the inventors have still found that the effect of reducing fluctuations in the operating torque during the ball passage period is still insufficient. I found out through experiments.
In recent years, there has been a problem that a striped pattern is generated on the processed surface of a mold in the mold processing by a high-precision machining center, and the inventors have conducted various experiments to find out the cause.

その実験の結果、金型の加工面に縞模様が発生する原因は作動トルクの変動が原因ということが分かった。実験の中で図１５に示したセパレータ入りの内部循環方式のボールねじ装置２００をマシニングセンターに使用して実験を行ったが、未だボール通過周期の作動トルクの変動の低減効果が足りず、金型の加工面に縞模様が未だに発生してしまった。
従って、本発明は上述の課題を解決すべくなされたものであり、その目的は、ボール通過周期の作動トルクの変動を低減してかかる作動トルクの変動に伴う不具合を極力低減できる内部循環方式のボールねじ装置を提供することにある。 As a result of the experiment, it was found that the cause of the striped pattern on the machined surface of the mold was the fluctuation of the operating torque. In the experiment, an experiment was performed using the internal circulation type ball screw device 200 with a separator shown in FIG. 15 as a machining center. However, the effect of reducing the variation in the operating torque of the ball passing cycle was still insufficient, and the mold Striped patterns still occurred on the processed surface.
Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to reduce the fluctuation of the operating torque in the ball passing cycle and reduce the problems associated with the fluctuation of the operating torque as much as possible. The object is to provide a ball screw device.

上記課題を解決するため、本発明のうち請求項１に係るボールねじ装置は、外周面に螺旋状の第１ボール転動溝を有するねじ軸と、該ねじ軸に外嵌して内周面に前記第１ボール転動溝に対向する第２ボール転動溝を有するナットと、前記第１ボール転動溝と前記第２ボール転動溝とによって形成される軌道内に転動可能に充填された複数のボールと、前記ナットに装着され、前記ボールを手前の軌道に戻すためのボール戻し溝を有する複数の循環こまとを備えたボールねじ装置において、前記ねじ軸が、水平状態に配置されて回転するとともに、前記複数の循環こまは、全て前記ナットの軸方向に一列に並べて前記ナットの内周面に配置され、前記ナットは、前記軸方向に一列に並べて配置された前記複数の循環こまの位相がほぼ上となるように前記ねじ軸に外嵌されることを特徴としている。 In order to solve the above problems, a ball screw device according to claim 1 of the present invention includes a screw shaft having a spiral first ball rolling groove on an outer peripheral surface, and an inner peripheral surface that is externally fitted to the screw shaft. And a nut formed with a second ball rolling groove facing the first ball rolling groove, and a track formed by the first ball rolling groove and the second ball rolling groove so as to be rollable. A ball screw device including a plurality of balls and a plurality of circulating tops mounted on the nut and having a ball return groove for returning the balls to a previous track, wherein the screw shaft is disposed in a horizontal state And the plurality of circulating tops are all arranged in a line in the axial direction of the nut and arranged on the inner peripheral surface of the nut, and the nuts are arranged in a line in the axial direction. The top of the circulation top is almost above It is characterized by being fitted on the screw shaft.

また、本発明のうち請求項２に係るボールねじ装置は、請求項１記載のボールねじ装置において、前記軌道内に充填された複数のボールの充填率が７０％以上８０％以下であることを特徴としている。
更に、本発明のうち請求項３に係るボールねじ装置は、請求項１又は２記載のボールねじ装置において、前記軌道内に充填された複数のボールの隣接するボール間にスペーサボールを介在させたことを特徴としている。
また、本発明のうち請求項４に係るボールねじ装置は、請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載のボールねじ装置において、前記複数の循環こまを一体で形成した循環こま部材を備え、前記ナットの内周面に前記循環こま部材を収容する凹部を形成したことを特徴としている。 Moreover, the ball screw device according to claim 2 of the present invention is the ball screw device according to claim 1, wherein the filling rate of the plurality of balls filled in the track is 70% or more and 80% or less. It is a feature.
Furthermore, the ball screw device according to claim 3 of the present invention is the ball screw device according to claim 1 or 2, wherein spacer balls are interposed between adjacent balls of the plurality of balls filled in the track. It is characterized by that.
A ball screw device according to a fourth aspect of the present invention is the ball screw device according to any one of the first to third aspects, further comprising a circulating top member formed integrally with the plurality of circulating tops. A recess for accommodating the circulating top member is formed on the inner peripheral surface of the nut.

本発明のうち請求項１に係るボールねじ装置によれば、ねじ軸が、水平状態に配置されて回転するとともに、複数の循環こまは、全てナットの軸方向に一列に並べてナットの内周面に配置され、ナットは、軸方向に一列に並べて配置された複数の循環こまの位相がほぼ上となるようにねじ軸に外嵌されるので、軸方向に一列に並べて配置された複数の循環こまの位相がほぼ上の状態が維持されてナットがねじ軸に外嵌されており、複数のボールが循環こまのボール戻し溝を転動する際に先頭のボールが押されて自重でボール戻し溝の出口まで移動することが可能となり、循環こまのボール戻し溝内に常に隙間が生じることになる。このため、ボールのつまり現象が生じないため、ボール通過周期の作動トルクの変動を極力抑制することができる。これにより、かかる作動トルクの変動に伴う不具合を極力低減できる内部循環方式のボールねじ装置を提供できる。 According to the ball screw device of the present invention, the screw shaft is arranged in a horizontal state and rotates, and the plurality of circulating tops are all arranged in a line in the axial direction of the nut, and the inner peripheral surface of the nut. The nuts are externally fitted to the screw shaft so that the phases of the plurality of circulation tops arranged in a line in the axial direction are substantially above, so that the plurality of circulations arranged in a line in the axial direction The top phase is maintained at almost the top and the nut is externally fitted to the screw shaft. When multiple balls roll in the ball return groove of the circulating top, the top ball is pushed and the ball is returned by its own weight. It becomes possible to move to the exit of the groove, and a gap is always generated in the ball return groove of the circulating top. For this reason, since the clogging phenomenon of the ball does not occur, fluctuations in the operating torque during the ball passage cycle can be suppressed as much as possible. Thereby, the ball screw device of the internal circulation system which can reduce the trouble accompanying the fluctuation | variation of this operating torque as much as possible can be provided.

また、本発明のうち請求項２に係るボールねじ装置によれば、請求項１記載のボールねじ装置において、前記軌道内に充填された複数のボールの充填率が７０％以上８０％以下であるので、作動トルクの変動の低減効果をより一層効果的に発揮できるとともに、負荷容量の低下をも回避することができる。
更に、本発明のうち請求項３に係るボールねじ装置によれば、請求項１又は２記載のボールねじ装置において、前記軌道内に充填された複数のボールの隣接するボール間にスペーサボールを介在させたので、ボール通過周期で生じる作動トルク変動の低減効果に加えて、負荷圏内の隣接するボール同士の競い合いに起因した長波長トルク変動の低減をも図ることができる。 Moreover, according to the ball screw device according to claim 2 of the present invention, in the ball screw device according to claim 1, the filling rate of the plurality of balls filled in the track is 70% or more and 80% or less. As a result, the effect of reducing fluctuations in the operating torque can be more effectively exhibited, and a decrease in load capacity can be avoided.
Furthermore, according to the ball screw device according to claim 3 of the present invention, in the ball screw device according to claim 1 or 2, spacer balls are interposed between adjacent balls of the plurality of balls filled in the track. Thus, in addition to the effect of reducing the operating torque fluctuation that occurs in the ball passage cycle, it is possible to reduce the long wavelength torque fluctuation caused by the competition between adjacent balls in the load range.

また、本発明のうち請求項４に係るボールねじ装置によれば、請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載のボールねじ装置において、前記複数の循環こまを一体で形成した循環こま部材を備え、前記ナットの内周面に前記循環こま部材を収容する凹部を形成したので、一体の循環こま部材をナットに形成された凹部に収容されることにより、複数の循環こまがナットの軸方向に一列に並べて配置されることになる。このため、各循環こまに相当する部分をナットに固定する必要はなく、複数の循環こまをナットに固定するための軸方向スペースを小さくできる。これにより、ナットの軸方向長さを小さくできる。 According to a ball screw device according to a fourth aspect of the present invention, in the ball screw device according to any one of the first to third aspects, the circulating top member formed integrally with the plurality of circulating tops. And a recess that accommodates the circulating top member is formed on the inner peripheral surface of the nut, so that a plurality of circulating tops can be connected to the nut shaft by accommodating the integral circulating top member in the recess formed in the nut. It will be arranged in a line in the direction. For this reason, it is not necessary to fix the part corresponding to each circulation top to a nut, and the axial space for fixing several circulation tops to a nut can be made small. Thereby, the axial direction length of a nut can be made small.

本発明に係るボールねじ装置の第１実施形態の斜視図である。1 is a perspective view of a first embodiment of a ball screw device according to the present invention. 図１に示すボールねじ装置の主要部の断面図である。It is sectional drawing of the principal part of the ball screw apparatus shown in FIG. 図１に示すボールねじ装置に用いられる循環こまの斜視図である。It is a perspective view of the circulation top used for the ball screw apparatus shown in FIG. 図１に示すボールねじ装置において、循環こまの配置を模式的に示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図である。In the ball screw apparatus shown in FIG. 1, it is a figure which shows typically arrangement | positioning of a circulation top, (a) is a front view, (b) is a right view. 図１に示したボールねじ装置の使用状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the use condition of the ball screw apparatus shown in FIG. 複数の循環こまが全てナットの軸方向に一列に並べてナットの内周面に配置されているが、ナットが、複数の循環こまの位相が下となるようにねじ軸に外嵌されているとき（比較例）の、循環こまの内部のボールの状態を示し、（ａ）は負荷圏内でボールが転動する状態、（ｂ）は１つめのボールが循環こま内に進入した状態、（ｃ）は２つ目のボールが循環こま内に進入した状態，（ｄ）は３つ目のボールが循環こま内に進入した状態、（ｅ）は４つ目のボールが循環こま内に進入した状態、（ｆ）は５つ目のボールが循環こま内に進入した状態、（ｇ）は６つ目のボールが循環こま内に進入しようとする状態を示している。A plurality of circulating tops are all arranged in a line in the axial direction of the nut and are arranged on the inner peripheral surface of the nut, but when the nuts are externally fitted to the screw shaft so that the phases of the circulating tops are at the bottom (Comparative example) shows the state of the ball inside the circulating top, (a) is the state where the ball rolls within the load range, (b) is the state where the first ball has entered the circulating top, (c ) Is the state where the second ball has entered the circulation top, (d) is the state where the third ball has entered the circulation top, and (e) is the state where the fourth ball has entered the circulation top. The state, (f) shows the state where the fifth ball has entered the circulation top, and (g) shows the state where the sixth ball is about to enter the circulation top. 複数の循環こまが全てナットの軸方向に一列に並べてナットの内周面に配置され、かつ、ナットが、複数の循環こまの位相が上となるようにねじ軸に外嵌されているとき（本発明例）の、循環こまの内部のボールの状態を示し、（ａ）は負荷圏内でボールが転動する状態、（ｂ）は１つめのボールが循環こま内に進入した状態、（ｃ）は２つ目のボールが循環こま内に進入した状態，（ｄ）は３つ目のボールが循環こま内に進入した状態、（ｅ）は４つ目のボールが循環こま内に進入する状態を示している。When a plurality of circulating tops are all arranged in a line in the axial direction of the nut and arranged on the inner peripheral surface of the nut, and the nut is externally fitted to the screw shaft so that the phases of the plurality of circulating tops are on ( (Example of the present invention) shows the state of the ball inside the spinning top, (a) is the state where the ball rolls within the load range, (b) is the state where the first ball has entered the circulation top, (c ) Is the state where the second ball has entered the circulation top, (d) is the state where the third ball has entered the circulation top, (e) is the state where the fourth ball enters the circulation top. Indicates the state. 本発明例（図７）のボールねじ装置の作動トルク変動の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the operation torque fluctuation | variation of the ball screw apparatus of the example of this invention (FIG. 7). 比較例（図６）のボールねじ装置の作動トルク変動の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the operating torque fluctuation | variation of the ball screw apparatus of a comparative example (FIG. 6). 本発明に係るボールねじ装置の第２実施形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating 2nd Embodiment of the ball screw apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るボールねじ装置の第３実施形態を説明するための図である。図１１においては、ねじ軸及びボールは省略してある。It is a figure for demonstrating 3rd Embodiment of the ball screw apparatus which concerns on this invention. In FIG. 11, the screw shaft and the ball are omitted. 図１１に示すボールねじ装置に用いられる循環こま部材を示し、（ａ）は底面図、（ｂ）は右側面図である。FIG. 12 shows a circulating top member used in the ball screw device shown in FIG. 11, (a) is a bottom view, and (b) is a right side view. 従来例の内部循環方式のボールねじ装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the ball screw apparatus of the internal circulation system of a prior art example. 従来の内部循環方式のボールねじ装置における、循環こまの配置を模式的に示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図である。It is a figure which shows typically arrangement | positioning of the circulation top in the conventional ball screw apparatus of an internal circulation system, (a) is a front view, (b) is a right view. 従来の他の例の内部循環方式のボールねじ装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the ball screw apparatus of the other internal circulation type of the past.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明に係るボールねじ装置の第１実施形態の斜視図である。図２は、図１に示すボールねじ装置の主要部の断面図である。
図１に示す内部循環方式のボールねじ装置１は、工作機械や産業機械等の搬送や精密位置決めに用いられるものであり、特に、金型加工などの高精度の加工に用いられる高精度工作機械に好適に用いられる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a first embodiment of a ball screw device according to the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of the main part of the ball screw device shown in FIG.
An internal circulation type ball screw device 1 shown in FIG. 1 is used for conveying and precision positioning of machine tools and industrial machines, and in particular, a high-precision machine tool used for high-precision processing such as mold processing. Is preferably used.

このボールねじ装置１は、ねじ軸１０と、ナット２０と、複数のボール３０と、複数の循環こま４０とを備えて構成されている。ねじ軸１０は、水平状態（中心軸ＣＬが水平になる状態）に配置されて回転するようになっている。
ねじ軸１０は、中心軸ＣＬを中心とした円筒形状で、その外周面に、所定のリードを有する螺旋状の第１ボール転動溝１１が形成されている。 The ball screw device 1 includes a screw shaft 10, a nut 20, a plurality of balls 30, and a plurality of circulating tops 40. The screw shaft 10 is arranged in a horizontal state (a state in which the central axis CL is horizontal) and rotates.
The screw shaft 10 has a cylindrical shape centered on the central axis CL, and a spiral first ball rolling groove 11 having a predetermined lead is formed on the outer peripheral surface thereof.

ナット２０は、略円筒状をなし、その内径はねじ軸１０の外径よりも大きく形成されており、ねじ軸１０に所定の隙間をもって外嵌している。ナット２０の一端部には、案内対象と結合するためのフランジ２５が設けられている。ナット２０の内周面には、ねじ軸１０の第１ボール転動溝１１と等しいリードを有し、第１ボール転動溝１１と対向する第２ボール転動溝２１が形成されている。そして、ねじ軸１０の第１ボール転動溝１１とナット２０の第２ボール転動溝２１とによって断面略円形状の軌道２３が形成されている。この軌道２３内に複数のボール３０が転動可能に充填配置されている。 The nut 20 has a substantially cylindrical shape, and an inner diameter thereof is formed to be larger than an outer diameter of the screw shaft 10. The nut 20 is externally fitted to the screw shaft 10 with a predetermined gap. One end of the nut 20 is provided with a flange 25 for coupling with the object to be guided. On the inner peripheral surface of the nut 20, a second ball rolling groove 21 having a lead equal to the first ball rolling groove 11 of the screw shaft 10 and facing the first ball rolling groove 11 is formed. A track 23 having a substantially circular cross section is formed by the first ball rolling groove 11 of the screw shaft 10 and the second ball rolling groove 21 of the nut 20. A plurality of balls 30 are filled in the track 23 so as to roll.

また、ナット２０の内周面には、図１及び図２に示すように、ボール３０を手前の軌道２３に戻すための複数の循環こま４０が装着されている。各循環こま４０には、軌道２３の一端と一巻き手前の軌道２３の他端とを連結するボール戻し溝４２が形成されている。このボール戻し溝４２により、各循環こま４０に向かって軌道２３を転がってくるボール３０をねじ軸１０の径方向にすくい上げ、さらに、ねじ軸１０のねじ山１２を乗り越えさせ、一巻き手前（一リード手前）の軌道２３に戻すことでボール３０を循環可能になっている。そして、このボール戻し溝４２及び軌道２３によってねじ軸１０の外側に略円環状の無限循環路２４が形成される。これにより、ナット２０に対するねじ軸１０の相対的な回転に伴って、複数のボール３０が無限循環路２４内を無限循環することによって、ナット２０がねじ軸１０に対してねじ軸１０の軸方向に直線運動することが可能となる。 Further, as shown in FIGS. 1 and 2, a plurality of circulating tops 40 for returning the balls 30 to the track 23 on the near side are mounted on the inner peripheral surface of the nut 20. Each circulating top 40 is formed with a ball return groove 42 that connects one end of the track 23 and the other end of the track 23 one roll before. With this ball return groove 42, the ball 30 rolling on the track 23 toward each circulation top 40 is scooped up in the radial direction of the screw shaft 10, and over the screw thread 12 of the screw shaft 10, before one winding (one The ball 30 can be circulated by returning it to the track 23 before the lead. The ball return groove 42 and the track 23 form a substantially annular endless circulation path 24 outside the screw shaft 10. As a result, the plurality of balls 30 endlessly circulate in the endless circulation path 24 with the relative rotation of the screw shaft 10 with respect to the nut 20, whereby the nut 20 is in the axial direction of the screw shaft 10 with respect to the screw shaft 10. It is possible to move linearly.

次に、各循環こま４０の詳細について図２及び図３を参照して説明する。図３は、図１に示すボールねじ装置に用いられる循環こまの斜視図である。
各循環こま４０は、例えば焼結合金から形成されており、図３に示すように、その上面４１が、細長い小判形の面をなし、ナット２０の内周面をなす曲面に応じた曲率で湾曲している。そして、循環こま４０の上面４１は、ナット２０に装着された際に、ナット２０の内周面のねじ山２２と同じ高さになる。そして、循環こま４０の高さは、ボール３０の直径よりも大きな寸法を有している。各循環こま４０は、ナット２０の内周面上に存在するので、ナット２０の外径が小さくなり、コンパクトな構造の内部循環方式のボールねじ装置１とすることができる。 Next, the details of each circulating top 40 will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a perspective view of a circulating top used in the ball screw device shown in FIG.
Each circulating top 40 is made of, for example, a sintered alloy. As shown in FIG. 3, the upper surface 41 forms an elongated oval surface with a curvature corresponding to the curved surface forming the inner peripheral surface of the nut 20. It is curved. Then, the upper surface 41 of the circulating top 40 becomes the same height as the thread 22 on the inner peripheral surface of the nut 20 when attached to the nut 20. The height of the circulating top 40 is larger than the diameter of the ball 30. Since each circulation top 40 exists on the inner peripheral surface of the nut 20, the outer diameter of the nut 20 is reduced, and the ball screw device 1 of an internal circulation system having a compact structure can be obtained.

そして、各循環こま４０の上面４１には、およそＳの字を裏返した形のボール戻し溝４２が形成されている。ボール戻し溝４２は、循環こま４０の一端にある出入り口４３ａから他端にある出入り口４３ｂまで延び、出入り口４３ａ側にある出入り通路４４ａと、出入り口４３ｂ側にある出入り通路４４ｂと、出入り通路４４ａと出入り通路４４ｂとをつなぐ中間通路４５とを備えている。ボール戻し溝４２の断面はＵ字形をなし、その底はボール３０の球面に対応した曲面で構成されている。 A ball return groove 42 having an approximately S-shaped shape is formed on the upper surface 41 of each circulation top 40. The ball return groove 42 extends from the entrance / exit 43a at one end of the circulation top 40 to the entrance / exit 43b at the other end. An intermediate passage 45 connecting the passage 44b is provided. The cross section of the ball return groove 42 is U-shaped, and its bottom is formed by a curved surface corresponding to the spherical surface of the ball 30.

そして、循環こま４０の出入り口４３ａは軌道２３の一端に連なり、その一方、循環こま４０の出入り口４３ｂは一巻き手前の軌道２３の他端に連なっている。軌道２３の一端と一巻き手前の軌道２３の他端までは、ねじ軸１０の外周沿いにほぼ１旋回しており、出入り口４３ａと出入り口４３ｂとの間には、ねじ軸１０のねじ山１２及びナット２０のねじ山２２が各１条存在している。中間通路４５は、出入り口４３ａと出入り口４３ｂとの間にあるねじ山１２を乗り越えるように、ナット２０の外周側へ緩やかに湾曲している。 The entrance / exit 43a of the circulation top 40 is connected to one end of the track 23, while the entrance / exit 43b of the circulation top 40 is connected to the other end of the track 23 one turn before. From the one end of the track 23 to the other end of the track 23 just before the winding, almost one turn is made along the outer periphery of the screw shaft 10, and the screw thread 12 and the screw shaft 10 of the screw shaft 10 are provided between the entrance 43a and the entrance 43b. There is one thread 22 of the nut 20. The intermediate passage 45 is gently curved toward the outer peripheral side of the nut 20 so as to get over the thread 12 between the entrance 43a and the entrance 43b.

そして、軌道２３の一端側へ移動したボール３０ボール３０は出入り口４３ａを通って出入り通路４４ａに入り、出入り通路４４ａに沿って進行を曲げて中間通路４５に入る。中間通路４５に入ったボール３０は、中間通路４５沿いにねじ山１２を乗り越えて出入り通路４４ｂへ入り、出入り通路４４ｂに沿って進行方行を曲げて進み、出入り口４３ｂを通って一巻き手前の軌道２３の他端に戻るようになっている。ボールねじ装置１は、かかる軌道２３と循環こま４０内のボール戻し溝４２とからなる無限循環路２４を複数有している。 Then, the ball 30 moved to one end side of the track 23 enters the entrance / exit passage 44a through the entrance / exit 43a, bends along the entrance / exit passage 44a, and enters the intermediate passage 45. The ball 30 that has entered the intermediate passage 45 gets over the screw thread 12 along the intermediate passage 45 and enters the entrance / exit passage 44b, bends along the traveling direction along the entrance / exit passage 44b, and passes through the entrance / exit 43b. It returns to the other end of the track 23. The ball screw device 1 has a plurality of infinite circulation paths 24 including the track 23 and the ball return groove 42 in the circulation top 40.

ここで、循環こま４０は複数（本実施形態にあっては６個）設けられ、複数の循環こま４０は、図４に示すように、全て、ナット２０の中心軸ＣＬが延びる軸方向に一列に並べてナット２０の内周面に配置されている。また、ナット２０は、軸方向に一列に並べて配置された複数の循環こま４０の位相がほぼ上（図４及び図７参照）となるようにねじ軸１０に外嵌されている。ここで、「複数の循環こま４０の位相がほぼ上」とは、図４（ａ）において、複数のこま４０の位相が、水平なｘ軸に対して垂直なｙ軸上にある場合を最良とし、当該ｙ軸に対して±４５°以内であればよいことを意味する。
このように構成されたボールねじ装置１は、例えば、図５に示すような態様で使用される。 Here, a plurality of circulation tops 40 (six in this embodiment) are provided, and all of the plurality of circulation tops 40 are aligned in the axial direction in which the central axis CL of the nut 20 extends as shown in FIG. Are arranged on the inner peripheral surface of the nut 20. The nut 20 is externally fitted to the screw shaft 10 so that the phases of the plurality of circulating tops 40 arranged in a line in the axial direction are substantially above (see FIGS. 4 and 7). Here, “the phase of the plurality of circulating tops 40 is substantially above” is the best when the phase of the plurality of tops 40 is on the y-axis perpendicular to the horizontal x-axis in FIG. It means that it may be within ± 45 ° with respect to the y-axis.
The ball screw device 1 configured as described above is used, for example, in a manner as shown in FIG.

図５において、ボールねじ装置１は、ねじ軸１０を水平状態に配置し、ねじ軸１０の両端を１対のサポートユニット５０によって回転可能且つ軸方向移動不能に支持している。また、ナット２０は、軸方向に一列に並べて配置された複数（本実施形態では６個だが、図５においては模式的に２個としている）の循環こま４０の位相がほぼ上となるようにねじ軸１０に外嵌されている。そして、ねじ軸１０の一端部にはモータ５２の出力軸が連結され、ねじ軸１０はそのモータ５２によって回転するようになっている。また、ナット２０のフランジ２５には移動テーブル５１が固定され、この移動テーブル５１は直動案内装置５３によって案内されるようになっている。 In FIG. 5, the ball screw device 1 arranges the screw shaft 10 in a horizontal state, and supports both ends of the screw shaft 10 by a pair of support units 50 so as to be rotatable and not movable in the axial direction. Further, the nuts 20 are arranged so that the phases of a plurality of circulating tops 40 arranged in a line in the axial direction (six in this embodiment, but two in FIG. 5) are substantially above. The screw shaft 10 is externally fitted. The output shaft of the motor 52 is connected to one end of the screw shaft 10, and the screw shaft 10 is rotated by the motor 52. A moving table 51 is fixed to the flange 25 of the nut 20, and the moving table 51 is guided by a linear motion guide device 53.

そして、ねじ軸１０が回転すると、ナット２０がねじ軸１０の軸方向に移動し、これに伴って移動テーブル５１が直動案内装置５３によって案内される。この際に、ボールねじ装置１においては、ボール３０が無限循環路２４内を循環する。このとき、軸方向に一列に並べて配置された複数の循環こま４０の位相がほぼ上の状態に維持されてナット２０がねじ軸１０に外嵌されているので、複数のボール３０が循環こま４０のボール戻し溝４２を転動する際に先頭のボール３０が押されて自重でボール戻し溝４２の出口まで移動することが可能となり、循環こま４０のボール戻し溝４２内に常に隙間が生じることになる。このため、ボール３０のつまり現象が生じないため、ボール通過周期の作動トルクの変動を極力抑制することができる。これにより、かかる作動トルクの変動に伴う不具合、例えば、工作機械の加工物表面に生じる縞模様の発生等の不具合を極力低減できる内部循環方式のボールねじ装置１を提供できる。 When the screw shaft 10 rotates, the nut 20 moves in the axial direction of the screw shaft 10, and accordingly, the moving table 51 is guided by the linear motion guide device 53. At this time, in the ball screw device 1, the ball 30 circulates in the infinite circulation path 24. At this time, the phases of the plurality of circulating tops 40 arranged in a line in the axial direction are maintained in a substantially upper state, and the nut 20 is externally fitted to the screw shaft 10. When the ball return groove 42 rolls, the leading ball 30 is pushed and can move to the exit of the ball return groove 42 by its own weight, and a gap is always generated in the ball return groove 42 of the circulating top 40. become. Therefore, the clogging phenomenon of the ball 30 does not occur, so that the fluctuation of the operating torque during the ball passing period can be suppressed as much as possible. Thereby, it is possible to provide the internal circulation type ball screw device 1 that can reduce problems associated with fluctuations in the operating torque, for example, problems such as the occurrence of stripes on the surface of the workpiece of the machine tool as much as possible.

次に、本発明例（軸方向に一列に並べて配置された複数の循環こまの位相が上の状態に維持されてナットがねじ軸に外嵌されているもの）が比較例（軸方向に一列に並べて配置された複数の循環こまの位相が下の状態に維持されてナットがねじ軸に外嵌されているもの）に対して作動トルクの変動の低減において有効であることを図６及び図７を参照して以下に説明する。 Next, an example of the present invention (in which the phases of a plurality of circulating tops arranged in a line in the axial direction are maintained in an upward state and nuts are fitted on the screw shaft) is a comparative example (in a line in the axial direction). 6 and FIG. 6 are effective in reducing fluctuations in the operating torque with respect to a plurality of circulating tops arranged side by side in a state where the phases of the circulating tops are maintained in a lower state and the nut is fitted on the screw shaft). This will be described below with reference to FIG.

先ず、図６を参照して、ナットが複数の循環こまの位相が下となるようにねじ軸に外嵌されているとき（比較例）の作動トルクの変動について説明する。
この場合、先ず、図６（ａ）に示すように、ねじ軸１０が回転し、負荷圏内のボール３０が転動する。このときには、循環こま４０のボール戻し溝４２内にボール３０が存在しない。 First, with reference to FIG. 6, the fluctuation | variation of the operating torque when the nut is externally fitted to the screw shaft so that the phase of the plurality of circulating tops is downward (comparative example) will be described.
In this case, first, as shown in FIG. 6A, the screw shaft 10 rotates and the ball 30 in the load range rolls. At this time, the ball 30 does not exist in the ball return groove 42 of the circulating top 40.

次いで、図６（ｂ）に示すように、１つ目のボール３０が循環こま４０のボール戻し溝４２内に進入する。このとき、ボール３０は自重でボール戻し溝４２の底部へ移動する。
更に、図６（ｃ）に示すように、２つ目のボール３０が循環コま４０のボール戻し溝４２内に進入する。このとき、この２つ目のボール３０は自重でボール戻し溝４２の下方に向けて移動し、１つ目のボール３０に接触する。１つ目のボール３０は２つ目のボール３０に押されて前へ進む。１つ目のボール３０はボール戻し溝４２内で底部を超えて斜めに延びる上り傾斜の部分に位置し、２つ目のボール３０は下り傾斜の部分に位置する。 Next, as shown in FIG. 6B, the first ball 30 enters the ball return groove 42 of the circulating top 40. At this time, the ball 30 moves to the bottom of the ball return groove 42 by its own weight.
Furthermore, as shown in FIG. 6C, the second ball 30 enters the ball return groove 42 of the circulating top 40. At this time, the second ball 30 moves toward the lower side of the ball return groove 42 by its own weight and comes into contact with the first ball 30. The first ball 30 is pushed by the second ball 30 and moves forward. The first ball 30 is located in an upwardly inclined portion extending diagonally beyond the bottom in the ball return groove 42, and the second ball 30 is located in a downwardly inclined portion.

そして、図６（ｄ）に示すように、３つ目のボール３０が循環コま４０のボール戻し溝４２内に進入する。このとき、この３つ目のボール３０は自重でボール戻し溝４２の下方に向けて移動し、２つ目のボール３０に接触する。２つ目のボール３０、１つ目のボール３０は順次押されて前へ進む。１つ目のボール３０はボール戻し溝４２内で上り傾斜の部分に位置し、２つ目のボール３０はボール戻し溝４２の底部に位置し、３つ目のボール３０はボール戻し溝４２の下り傾斜の部分に位置する。 Then, as shown in FIG. 6 (d), the third ball 30 enters the ball return groove 42 of the circulating top 40. At this time, the third ball 30 moves toward the lower side of the ball return groove 42 by its own weight and comes into contact with the second ball 30. The second ball 30 and the first ball 30 are pushed in order and go forward. The first ball 30 is located at an upwardly inclined portion in the ball return groove 42, the second ball 30 is located at the bottom of the ball return groove 42, and the third ball 30 is located in the ball return groove 42. Located on the downward slope.

次いで、図６（ｅ）に示すように、４つ目のボール３０が循環コま４０のボール戻し溝４２内に進入する。このとき、この４つ目のボール３０は自重でボール戻し溝４２の下方に向けて移動し、３つ目のボール３０に接触する。３つ目のボール３０、２つ目のボール３０、及び１つ目のボール３０は順次押されて前へ進む。１つ目のボール３０及び２つ目のボール３０はボール戻し溝４２内で上り傾斜の部分に位置し、３つ目のボール３０及び４つ目のボール３０はボール戻し溝４２内の下り傾斜の部分に位置する。 Next, as shown in FIG. 6 (e), the fourth ball 30 enters the ball return groove 42 of the circulating top 40. At this time, the fourth ball 30 moves toward the lower side of the ball return groove 42 by its own weight and comes into contact with the third ball 30. The third ball 30, the second ball 30, and the first ball 30 are sequentially pushed and moved forward. The first ball 30 and the second ball 30 are located in an upwardly inclined portion in the ball return groove 42, and the third ball 30 and the fourth ball 30 are downwardly inclined in the ball return groove 42. Located in the part.

そして、図６（ｆ）に示すように、５つ目のボール３０が循環コま４０のボール戻し溝４２内に進入する。このとき、この５つ目のボール３０は自重でボール戻し溝４２の下方に向けて移動し、４つ目のボール３０に接触する。４つ目のボール３０、３つ目のボール３０、２つ目のボール３０、及び１つ目のボール３０が順次押されて前へ進む。１つ目のボール３０がボール戻し溝４２の出口近傍に位置し、２つ目のボール３０はボール戻し溝４２内で上り傾斜の部分に位置し、３つ目のボール３０はボール戻し溝４２の底部に位置し、４つ目のボール３０及び５つ目のボール３０はボール戻し溝４２内の下り傾斜の部分に位置する。 Then, as shown in FIG. 6 (f), the fifth ball 30 enters the ball return groove 42 of the circulating top 40. At this time, the fifth ball 30 moves toward the lower side of the ball return groove 42 by its own weight and comes into contact with the fourth ball 30. The fourth ball 30, the third ball 30, the second ball 30, and the first ball 30 are pushed in order to advance. The first ball 30 is positioned in the vicinity of the exit of the ball return groove 42, the second ball 30 is positioned in an upwardly inclined portion in the ball return groove 42, and the third ball 30 is the ball return groove 42. The fourth ball 30 and the fifth ball 30 are located at a downwardly inclined portion in the ball return groove 42.

次に、図６（ｇ）に示すように、６つ目のボール３０が循環こま４０のボール戻し溝４２内に入ろうとすると、ボール戻し溝内の５個のボール３０を押すが、ボール戻し溝４２の出口近傍に１つ目のボール３０があるため、６つ目のボール３０はボール戻し溝４２内に入れない。このため、ボール３０のつまりが発生し、ボールねじの作動トルクが瞬間的に増加する。しかし、ボール戻し溝４２の出口側のボール３０が負荷圏に移動することにより、作動トルクの増加が解消される。この作動トルクの増加と減少を繰り返すことによって、ボール通過周期の作動トルクの変動が発生する。
一方、ナットが複数の循環こまの位相が上となるようにねじ軸に外嵌されているとき（本発明例）の作動トルクの変動について図７を参照して説明すると、先ず、図７（ａ）に示すように、ねじ軸１０が回転し、負荷圏内のボール３０が転動する。このときには、循環こま４０のボール戻し溝４２内にボール３０が存在しない。 Next, as shown in FIG. 6 (g), when the sixth ball 30 tries to enter the ball return groove 42 of the circulating top 40, the five balls 30 in the ball return groove are pushed. Since the first ball 30 is in the vicinity of the exit of the groove 42, the sixth ball 30 cannot enter the ball return groove 42. For this reason, the clogging of the ball 30 occurs, and the operating torque of the ball screw increases instantaneously. However, when the ball 30 on the outlet side of the ball return groove 42 moves to the load zone, the increase in operating torque is eliminated. By repeating the increase and decrease of the operating torque, the operating torque varies during the ball passing period.
On the other hand, fluctuations in the operating torque when the nut is externally fitted to the screw shaft so that the phases of a plurality of circulating tops are on (example of the present invention) will be described with reference to FIG. As shown to a), the screw shaft 10 rotates and the ball | bowl 30 in the load range rolls. At this time, the ball 30 does not exist in the ball return groove 42 of the circulating top 40.

次いで、図７（ｂ）に示すように、１つ目のボール３０が循環こま４０のボール戻し溝４２内に進入する。このとき、ボール３０は自重で循環こま４０のボール戻し溝４２の入り口近傍に留まる。
更に、図７（ｃ）に示すように、２つ目のボール３０が循環コま４０のボール戻し溝４２内に進入する。このとき、この２つ目のボール３０は１つ目のボール３０に接触して１つ目のボール３０を押し上げる。１つ目のボール３０はボール戻し溝４２内で上り傾斜部分に位置し、２つ目のボール３０はボール戻し溝４２の入り口近傍に位置する。 Next, as shown in FIG. 7B, the first ball 30 enters the ball return groove 42 of the circulating top 40. At this time, the ball 30 stays in the vicinity of the entrance of the ball return groove 42 of the circulating top 40 by its own weight.
Further, as shown in FIG. 7C, the second ball 30 enters the ball return groove 42 of the circulating top 40. At this time, the second ball 30 contacts the first ball 30 and pushes up the first ball 30. The first ball 30 is located in the upward inclined portion in the ball return groove 42, and the second ball 30 is located in the vicinity of the entrance of the ball return groove 42.

そして、図７（ｄ）に示すように、３つ目のボール３０が循環コま４０のボール戻し溝４２内に進入する。このとき、この３つ目のボール３０は２つ目のボール３０に接触して２つ目のボール３０及び１つ目のボール３０を押し上げる。１つ目のボール３０はボール戻し溝４２内で底部に位置し、２つ目のボール３０はボール戻し溝４２の上り傾斜部分に位置し、３つ目のボール３０はボール戻し溝４２の入り口近傍に位置する。 Then, as shown in FIG. 7 (d), the third ball 30 enters the ball return groove 42 of the circulating top 40. At this time, the third ball 30 contacts the second ball 30 and pushes up the second ball 30 and the first ball 30. The first ball 30 is located at the bottom in the ball return groove 42, the second ball 30 is located in the upward inclined portion of the ball return groove 42, and the third ball 30 is the entrance of the ball return groove 42. Located in the vicinity.

次いで、図７（ｅ）に示すように、４つ目のボール３０が循環こま４０のボール戻し溝４２内に進入する。このとき、この４つ目のボール３０は３つ目のボール３０に接触して３つ目のボール３０及び２つ目のボール３０を押し上げ、１つ目のボール３０は押されて自重でボール戻し溝４２の出口まで移動する。このため、循環こま４０のボール戻し溝４２内に常に隙間が生じることになる。従って、ボール３０のつまり現象が生じないため、ボール通過周期の作動トルクの変動を極力抑制できる。これにより、かかる作動トルクの変動に伴う不具合、例えば、工作機械の加工物表面に生じる縞模様の発生等の不具合を極力低減できる内部循環方式のボールねじ装置１を提供できる。
なお、ナットが複数の循環こまの位相が横となるようにねじ軸に外嵌されているときには、ボール３０が下から上に上がる方向で循環こまの位相が下の場合と同じ現象になる。また、ボール３０が上から下に下がる方向で循環こまの位相が上の場合と同じ現象になる。 Next, as shown in FIG. 7 (e), the fourth ball 30 enters the ball return groove 42 of the circulating top 40. At this time, the fourth ball 30 comes into contact with the third ball 30 and pushes up the third ball 30 and the second ball 30. It moves to the exit of the return groove 42. For this reason, a gap is always generated in the ball return groove 42 of the circulating top 40. Therefore, since the clogging phenomenon of the ball 30 does not occur, the fluctuation of the operating torque during the ball passing period can be suppressed as much as possible. Thereby, it is possible to provide the internal circulation type ball screw device 1 that can reduce problems associated with fluctuations in the operating torque, for example, problems such as the occurrence of stripes on the surface of the workpiece of the machine tool as much as possible.
When the nut is externally fitted to the screw shaft so that the phases of the plurality of circulation tops lie sideways, the same phenomenon occurs when the phase of the circulation top is downward in the direction in which the ball 30 rises from below. Further, the same phenomenon occurs when the phase of the circulating top is in the direction in which the ball 30 descends from top to bottom.

次に、ナットが複数の循環こまの位相が上となるようにねじ軸に外嵌されているとき（本発明例、図７）のボールねじ装置の作動トルク変動、及びナットが複数の循環こまの位相が下となるようにねじ軸に外嵌されているとき（比較例、図６）のボールねじ装置の作動トルク変動を測定した。
測定に使用したボールねじの仕様及び測定条件は下記の通りである。
ボールねじの仕様：ねじ軸の軸径７０ｍｍ、リード１２ｍｍ、ダブルナット予圧方式、回路数１巻×６列（×２）、予圧荷重３５００Ｎ
測定条件：回転速度３０ｍｉｎ^−１、ストローク３６ｍｍ（３ｒｅｖ．）、ＩＳＯＶＧ＃６８潤滑、５０往復後
本発明例（図７）のボールねじ装置の作動トルク変動の測定結果を図８に、比較例（図６）のボールねじ装置の作動トルク変動の測定結果を図９に示す。
図８及び図９を参照すると、本発明例の方が比較例に比べて作動トルクの変動が著しく低減されていることがわかる。 Next, the fluctuation of the operating torque of the ball screw device when the nut is fitted on the screw shaft so that the phases of the plurality of circulation tops are on (example of the present invention, FIG. 7), and the nut is the plurality of circulation tops. The fluctuation of the operating torque of the ball screw device was measured when it was externally fitted to the screw shaft so that the phase of the ball screw device was lower (Comparative Example, FIG. 6).
The specifications and measurement conditions of the ball screw used for the measurement are as follows.
Ball screw specifications: Screw shaft diameter 70mm, lead 12mm, double nut preload, number of circuits 1 roll x 6 rows (x 2), preload load 3500N
Measurement conditions: rotational speed 30 min ⁻¹ , stroke 36 mm (3 rev.), ISO VG # 68 lubrication, after 50 reciprocations Measurement results of the operating torque fluctuation of the ball screw device of the present invention example (FIG. 7) are shown in FIG. FIG. 9 shows the measurement results of the operating torque fluctuation of the ball screw device of FIG.
8 and 9, it can be seen that the variation of the operating torque is significantly reduced in the example of the present invention compared to the comparative example.

なお、循環こま４０のボール戻し溝４２内に常に隙間が生じるように、ナット２０を、軸方向に一列に並べて配置された複数の循環こま４０の位相がほぼ上となるようにねじ軸１０に外嵌すると、ボール通過周期の作動トルクの変動を極力抑制できるが、ボール３０の充填率が８０％よりも大きいとボール通過周期の作動トルクの変動を抑制する効果がやや減少する。このため、ボール３０の充填率を８０％以下とすることが好ましい。また、ボール３０の充填率を下げると、負荷を受けるボール３０の数が減り、負荷容量の低下が懸念される。このため、ボール３０の充填率は７０％以上とすることが好ましい。ボール３０の充填率を７０％より下げると、負荷容量の低下が著しく懸念される。従って、ボール３０の充填率は７０％以上８０％以下とすることが好ましい。なお、ボール３０の充填率とは、無限循環路２４内に入る最大のボール３０の個数に対する充填したボール３０の個数の割合をいう。 It should be noted that the nuts 20 are arranged on the screw shaft 10 so that the phases of the plurality of circulation tops 40 arranged in a line in the axial direction are substantially upward so that a gap is always generated in the ball return groove 42 of the circulation top 40. When fitted, the variation in the operating torque during the ball passage cycle can be suppressed as much as possible. However, when the filling rate of the balls 30 is greater than 80%, the effect of suppressing the variation in the operating torque during the ball passage cycle is slightly reduced. For this reason, it is preferable that the filling rate of the balls 30 is 80% or less. Further, when the filling rate of the balls 30 is lowered, the number of balls 30 that receive a load is reduced, and there is a concern that the load capacity is reduced. For this reason, it is preferable that the filling rate of the balls 30 be 70% or more. When the filling rate of the balls 30 is lowered from 70%, there is a significant concern about a decrease in load capacity. Therefore, the filling rate of the balls 30 is preferably 70% or more and 80% or less. The filling rate of the balls 30 refers to the ratio of the number of filled balls 30 to the maximum number of balls 30 entering the infinite circulation path 24.

次に、本発明に係るボールねじ装置の第２実施形態を図１０を参照して説明する。図１０は、本発明に係るボールねじ装置の第２実施形態を説明するための図である。
図１０に示すボールねじ装置１は、図１乃至図４に示すボールねじ装置１と基本構成は同様であるが、軌道２３内に充填された複数のボール３０の隣接するボール３０間にスペーサボール３１を介在させた点で図１乃至図４に示すボールねじ装置１と異なっている。即ち、隣接するボール３０間にスペーサボール３１が交互に、すなわちボール３０とスペーサ３１の個数が１体１の割合で介在されている。 Next, a second embodiment of the ball screw device according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a view for explaining a second embodiment of the ball screw device according to the present invention.
The ball screw device 1 shown in FIG. 10 has the same basic configuration as that of the ball screw device 1 shown in FIGS. 1 to 4, but spacer balls are disposed between adjacent balls 30 of a plurality of balls 30 filled in the track 23. 3 is different from the ball screw device 1 shown in FIGS. 1 to 4 in that 31 is interposed. That is, spacer balls 31 are alternately interposed between adjacent balls 30, that is, the number of balls 30 and spacers 31 is interposed at a ratio of one body.

このように、複数のボール３０の隣接するボール３０間にスペーサボール３１を介在させることにより、ナット２０を複数の循環こま４０の位相が上となるようにねじ軸１０に外嵌させてボール通過周期で生じる作動トルク変動の低減効果を図ることに加えて、負荷圏内のボール３０同士の競い合いに起因した長波長トルク変動の低減が可能となる。
なお、スペーサボール３１はボール３０と交互に入れる他、ボール３０の２つおきに１個、３つおきに１個等、スペーサボール３１の介在の仕方に限定されない。少なくとも隣接する１組のボール３０間に１個スペーサボール３１が介在されていればよい。
ここで、スペーサボール３１は、ボール３０と同様の鋼製であり、その直径はボール３０の直径よりも３０μｍ程度小さくされている。 In this way, by interposing the spacer balls 31 between the adjacent balls 30 of the plurality of balls 30, the nut 20 is externally fitted to the screw shaft 10 so that the phases of the plurality of circulating tops 40 are upward, and the balls pass. In addition to the effect of reducing the operating torque fluctuation that occurs in the cycle, it is possible to reduce the long wavelength torque fluctuation caused by the competition between the balls 30 in the load range.
The spacer balls 31 are inserted alternately with the balls 30 and are not limited to the manner in which the spacer balls 31 are interposed, such as one every two balls 30 and one every three balls. It is sufficient that at least one spacer ball 31 is interposed between a pair of adjacent balls 30.
Here, the spacer ball 31 is made of the same steel as the ball 30, and the diameter thereof is smaller than the diameter of the ball 30 by about 30 μm.

更に、本発明に係るボールねじ装置の第３実施形態を図１１及び図１２を参照して説明する。図１１は、本発明に係るボールねじ装置の第３実施形態を説明するための図である。図１１においては、ねじ軸及びボールは省略してある。図１２は、図１１に示すボールねじ装置に用いられる循環こま部材を示し、（ａ）は底面図、（ｂ）は右側面図である。
図１１及び図１２に示すボールねじ装置１は、図１乃至図４に示すボールねじ装置１と基本構成は同様であるが、図１乃至図４における複数（第１実施形態にあっては６個）の循環こま４０を用いず、複数の循環こまを一体で形成した循環こま部材６０を備えている点で異なっている。そして、ナット２０の内周面には、循環こま部材６０を収容する凹部２６が形成されている。 Furthermore, a third embodiment of the ball screw device according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 11 is a view for explaining a third embodiment of the ball screw device according to the present invention. In FIG. 11, the screw shaft and the ball are omitted. FIG. 12 shows a circulating top member used in the ball screw device shown in FIG. 11, wherein (a) is a bottom view and (b) is a right side view.
The ball screw device 1 shown in FIGS. 11 and 12 has the same basic configuration as that of the ball screw device 1 shown in FIGS. 1 to 4, but a plurality of the screw screws 1 shown in FIGS. 1 to 4 (6 in the first embodiment). This is different in that a circulating top member 60 is formed by integrally forming a plurality of circulating tops without using the individual tops 40. A recess 26 that accommodates the circulating top member 60 is formed on the inner peripheral surface of the nut 20.

ここで、循環こま部材６０は、例えば焼結合金から略直方体形状に形成され、図１２（ｂ）に示すように、その上面（図１２（ａ）では下方を向いている）６１が、ナット２０の内周面をなす曲面に応じた曲率で湾曲している。そして、循環こま部材６０の上面６１は、ナット２０に装着された際に、ナット２０の内周面のねじ山２２（図１及び図２参照）と同じ高さになる。そして、循環こま部材６０の高さは、ボール３０の直径よりも大きな寸法を有している。循環こま部材６０は、ナット２０の内周面上に存在するので、ナット２０の外径が小さくなり、コンパクトな構造の内部循環方式のボールねじ装置１とすることができる。 Here, the circulating top member 60 is formed in, for example, a substantially rectangular parallelepiped shape from a sintered alloy, and as shown in FIG. 12B, the upper surface 61 (facing downward in FIG. 12A) is a nut. It is curved with a curvature corresponding to the curved surface forming the inner peripheral surface of 20. When the top surface 61 of the circulating top member 60 is attached to the nut 20, the top surface 61 becomes the same height as the thread 22 (see FIGS. 1 and 2) on the inner peripheral surface of the nut 20. The height of the circulating top member 60 is larger than the diameter of the ball 30. Since the circulating top member 60 exists on the inner peripheral surface of the nut 20, the outer diameter of the nut 20 is reduced, and the ball screw device 1 having an internal circulation system with a compact structure can be obtained.

そして、循環こま部材６０の上面６１には、およそＳの字を裏返した形の複数（本実施形態にあっては６個）のボール戻し溝６２が形成されている。複数のボール戻し溝６２は、図１２（ａ）に示すように、循環こま部材６０の長手方向（ナット２０の軸方向と同一方向）に沿って所定ピッチで一列に並べて形成されている。また、循環こま部材６０には、この循環こま部材６０をナット２０に取り付けるための複数のねじ孔６３が形成されている。そして、各ボール戻し溝６２は、循環こま部材６０の一端にある出入り口６４ａから他端にある出入り口６４ｂまで延び、出入り口６４ａ側にある出入り通路６５ａと、出入り口６４ｂ側にある出入り通路６５ｃと、出入り通路６５ａと出入り通路６５ｃとをつなぐ中間通路６５ｂとを備えている。各ボール戻し溝６２の断面はＵ字形をなし、その底はボール３０の球面に対応した曲面で構成されている。 A plurality of (six in the present embodiment) ball return grooves 62 each having an approximately S-shaped shape are formed on the upper surface 61 of the circulating top member 60. As shown in FIG. 12A, the plurality of ball return grooves 62 are formed in a line at a predetermined pitch along the longitudinal direction of the circulating top member 60 (the same direction as the axial direction of the nut 20). The circulating top member 60 is formed with a plurality of screw holes 63 for attaching the circulating top member 60 to the nut 20. Each ball return groove 62 extends from an entrance / exit 64a at one end of the circulation top member 60 to an entrance / exit 64b at the other end, and an entrance / exit passage 65a on the entrance / exit 64a side, an entrance / exit passage 65c on the entrance / exit 64b side, An intermediate passage 65b that connects the passage 65a and the entrance / exit passage 65c is provided. The cross section of each ball return groove 62 is U-shaped, and its bottom is formed by a curved surface corresponding to the spherical surface of the ball 30.

そして、循環こま部材６０の出入り口６４ａは軌道２３（図２参照）の一端に連なり、その一方、循環こま部材６０の出入り口６４ｂは一巻き手前の軌道２３の他端に連なっている。軌道２３の一端と一巻き手前の軌道２３の他端までは、ねじ軸１０の外周沿いにほぼ１旋回しており、出入り口６４ａと出入り口６４ｂとの間には、ねじ軸１０のねじ山１２及びナット２０のねじ山２２が各１条存在している。中間通路６５ｂは、出入り口６４ａと出入り口６４ｂとの間にあるねじ山１２を乗り越えるように、ナット２０の外周側へ緩やかに湾曲している。 The entrance / exit 64a of the circulating top member 60 is connected to one end of the track 23 (see FIG. 2), while the entrance / exit 64b of the circulating top member 60 is connected to the other end of the track 23 before one winding. From the one end of the track 23 to the other end of the track 23 just before the winding, almost one turn is made along the outer periphery of the screw shaft 10, and the screw thread 12 and the screw shaft 10 of the screw shaft 10 are provided between the entrance / exit 64a and the entrance / exit 64b. There is one thread 22 of the nut 20. The intermediate passage 65b is gently curved toward the outer periphery of the nut 20 so as to get over the thread 12 between the entrance 64a and the entrance 64b.

そして、軌道２３の一端側へ移動したボール３０は出入り口６４ａを通って出入り通路６５ａに入り、出入り通路６５ａに沿って進行を曲げて中間通路６５ｂに入る。中間通路６５ｂに入ったボール３０は、中間通路６５ｂ沿いにねじ山１２を乗り越えて出入り通路６５ｃへ入り、出入り通路６５ｃに沿って進行方行を曲げて進み、出入り口６４ｂを通って一巻き手前の軌道２３の他端に戻るようになっている。ボールねじ装置１は、かかる軌道２３と循環こま部材６０内のボール戻し溝６２とからなる無限循環路を複数有している。 Then, the ball 30 moved to one end side of the track 23 enters the entrance / exit passage 65a through the entrance / exit 64a, bends along the entrance / exit passage 65a, and enters the intermediate passage 65b. The ball 30 that has entered the intermediate passage 65b gets over the thread 12 along the intermediate passage 65b and enters the entrance / exit passage 65c, bends along the direction of travel along the entrance / exit passage 65c, and passes through the entrance / exit 64b. It returns to the other end of the track 23. The ball screw device 1 has a plurality of infinite circulation paths including the track 23 and the ball return groove 62 in the circulation top member 60.

一方、ナット２０の内周面に設けられる凹部２６は、図１１に示すように、ナット２０の端面からナット２０の中心軸ＣＬが延びる軸方向に延びている。凹部２６は、ナット２０の端面から循環こま部材６０を収容可能な形状に形成される。
循環こま部材６０が凹部２６内に収容されると、循環こま部材６０の上面６１が、ナット２０の内周面のねじ山２２（図１及び図２参照）と同じ高さになる。そして、循環こま部材６０の各ボール戻し溝６２の出入り口６４ａは軌道２３の一端に連なり、その一方、循環こま部材６０の各ボール戻し溝６２の出入り口６４ｂは一巻き手前の軌道２３の他端に連なることになる。 On the other hand, the recessed part 26 provided in the inner peripheral surface of the nut 20 extends in the axial direction in which the central axis CL of the nut 20 extends from the end surface of the nut 20 as shown in FIG. The recess 26 is formed in a shape that can accommodate the circulating top member 60 from the end face of the nut 20.
When the circulating top member 60 is accommodated in the recess 26, the upper surface 61 of the circulating top member 60 becomes the same height as the thread 22 (see FIGS. 1 and 2) on the inner peripheral surface of the nut 20. Then, the entrance / exit 64a of each ball return groove 62 of the circulating top member 60 is connected to one end of the track 23, while the entrance / exit 64b of each ball return groove 62 of the circulating top member 60 is connected to the other end of the track 23 one turn before. It will be a series.

そして、ナット２０は、軸方向に一列に並べて配置されたボール戻し溝６２を有する（複数の循環こまを一体で形成した）循環こま部材６０の位相がほぼ上（図４及び図７参照）となるようにねじ軸１０に外嵌される。ここで、「循環こま部材６０の位相がほぼ上」とは、循環こま部材６０の位相が、水平なｘ軸（図４（ａ）参照）に対して垂直なｙ軸（図４（ａ）参照）上にある場合を最良とし、当該ｙ軸に対して±４５°以内であればよいことを意味する。
このように構成されたボールねじ装置１は、図１乃至図４に示すボールねじ装置１と同様に、例えば、図５に示すような態様で使用される。 The nut 20 has ball return grooves 62 arranged in a line in the axial direction (a plurality of circulation tops are integrally formed) and the phase of the circulation top member 60 is substantially above (see FIGS. 4 and 7). Thus, the screw shaft 10 is externally fitted. Here, “the phase of the circulating top member 60 is substantially above” means that the phase of the circulating top member 60 is perpendicular to the horizontal x axis (see FIG. 4A) (see FIG. 4A). (Refer to the above description) The best case is that it is within ± 45 ° with respect to the y-axis.
The ball screw device 1 configured as described above is used, for example, in a manner as shown in FIG. 5, similarly to the ball screw device 1 shown in FIGS. 1 to 4.

即ち、ボールねじ装置１は、ねじ軸１０を水平状態に配置し、ねじ軸１０の両端を１対のサポートユニット５０によって回転可能且つ軸方向移動不能に支持している。また、ナット２０は、循環こま部材６０の位相がほぼ上となるようにねじ軸１０に外嵌されている。そして、ねじ軸１０の一端部にはモータ５２の出力軸が連結され、ねじ軸１０はそのモータ５２によって回転するようになっている。また、ナット２０のフランジ２５には移動テーブル５１が固定され、この移動テーブル５１は直動案内装置５３によって案内されるようになっている。 That is, the ball screw device 1 arranges the screw shaft 10 in a horizontal state, and supports both ends of the screw shaft 10 by a pair of support units 50 so as to be rotatable and not movable in the axial direction. The nut 20 is externally fitted to the screw shaft 10 so that the phase of the circulating top member 60 is substantially upward. The output shaft of the motor 52 is connected to one end of the screw shaft 10, and the screw shaft 10 is rotated by the motor 52. A moving table 51 is fixed to the flange 25 of the nut 20, and the moving table 51 is guided by a linear motion guide device 53.

そして、ねじ軸１０が回転すると、ナット２０がねじ軸１０の軸方向に移動し、これに伴って移動テーブル５１が直動案内装置５３によって案内される。この際に、ボールねじ装置１においては、ボール３０が無限循環路内を循環する。このとき、循環こま部材６０の位相がほぼ上の状態に維持されてナット２０がねじ軸１０に外嵌されているので、複数のボール３０が循環こま部材６０のボール戻し溝６２を転動する際に先頭のボール３０が押されて自重でボール戻し溝６２の出口まで移動することが可能となり、循環こま部材６０のボール戻し溝６２内に常に隙間が生じることになる。このため、ボール３０のつまり現象が生じないため、ボール通過周期の作動トルクの変動を極力抑制することができる。これにより、かかる作動トルクの変動に伴う不具合、例えば、工作機械の加工物表面に生じる縞模様の発生等の不具合を極力低減できる内部循環方式のボールねじ装置１を提供できる。 When the screw shaft 10 rotates, the nut 20 moves in the axial direction of the screw shaft 10, and accordingly, the moving table 51 is guided by the linear motion guide device 53. At this time, in the ball screw device 1, the ball 30 circulates in the infinite circulation path. At this time, the phase of the circulating top member 60 is maintained in a substantially upper state and the nut 20 is externally fitted to the screw shaft 10, so that the plurality of balls 30 roll on the ball return groove 62 of the circulating top member 60. At this time, the leading ball 30 is pushed and can move to the exit of the ball return groove 62 by its own weight, and a gap is always generated in the ball return groove 62 of the circulating top member 60. Therefore, the clogging phenomenon of the ball 30 does not occur, so that the fluctuation of the operating torque during the ball passing period can be suppressed as much as possible. Thereby, it is possible to provide the internal circulation type ball screw device 1 that can reduce problems associated with fluctuations in the operating torque, for example, problems such as the occurrence of stripes on the surface of the workpiece of the machine tool as much as possible.

また、この第３実施形態に係るボールねじ装置１にあっては、軸方向に一列に並べて配置されたボール戻し溝６２を有する（複数の循環こまを一体で形成した）循環こま部材６０を備え、ナット２０の内周面には、この循環こま部材６０を収容する凹部２６が形成されているので、複数の循環こま４０を全てナット２０の軸方向に一列に並べてナット２０の内周面に配置した図１乃至図４に示す第１実施形態に係るボールねじ装置１と比べて以下の利点を有する。 Further, the ball screw device 1 according to the third embodiment includes a circulation top member 60 having ball return grooves 62 arranged in a line in the axial direction (a plurality of circulation tops are integrally formed). The inner peripheral surface of the nut 20 is formed with a recess 26 that accommodates the circulating top member 60, so that a plurality of the circulating tops 40 are arranged in a line in the axial direction of the nut 20 on the inner peripheral surface of the nut 20. Compared with the arranged ball screw device 1 according to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 4, the following advantages are obtained.

第１実施形態に係るボールねじ装置１のように、複数の循環こま４０をナット２０に一列に配置したものとすると、各循環こま４０を固定するためのスペースがナット２０に必要になる。このため、ナット２０の円周方向に対して等配に複数の循環こまを配するものに比べ、回路数（軌道とボール戻し溝によって作られる無限循環路の数）を同じ数にすると、ナット２０の軸方向長さが長くなってしまう。 As in the ball screw device 1 according to the first embodiment, if a plurality of circulating tops 40 are arranged in a row on the nut 20, a space for fixing the circulating tops 40 is required in the nut 20. For this reason, when the number of circuits (the number of infinite circulation paths formed by the raceway and the ball return groove) is the same as that in the case where a plurality of circulation tops are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the nut 20, the nut The axial length of 20 becomes long.

これに対して、第３実施形態に係るボールねじ装置１では、複数の回路（無限循環路）を設ける循環こまに相当する部分を一体とした循環こま部材６０を備えたので、この一体の循環こま部材６０をナット２０に固定すればよく、各循環こまをそれぞれナット２０に固定する必要はなく、各循環こまを固定するためのナット２０の軸方向スペースを小さくすることができる。従って、ナット２０の軸方向長さを短くすることができる。 On the other hand, the ball screw device 1 according to the third embodiment includes the circulation top member 60 in which a portion corresponding to a circulation top provided with a plurality of circuits (infinite circulation paths) is integrated. It is only necessary to fix the top member 60 to the nut 20, and it is not necessary to fix each circulating top to the nut 20, and the axial space of the nut 20 for fixing each circulating top can be reduced. Therefore, the axial length of the nut 20 can be shortened.

また、第１実施形態に係るボールねじ装置１のように、複数の循環こま４０をナット２０に一列に配置したものとすると、各循環こま４０を固定するためのスペースがナット２０に必要になる。このため、ねじピッチの短いねじの場合には、循環こま４０によって作られた回路の軸方向隣りの軌道に回路を作ることができないことがある。この場合、ねじを１条分軸方向に離れた軌道に回路を作ることになるので、ナット２０の軸方向長さが長くなってしまう。 Further, when the plurality of circulating tops 40 are arranged in a row on the nut 20 as in the ball screw device 1 according to the first embodiment, a space for fixing the circulating tops 40 is required in the nut 20. . For this reason, in the case of a screw having a short screw pitch, it may not be possible to make a circuit on the track adjacent to the axial direction of the circuit made by the circulating top 40. In this case, since the circuit is made on the track separated from the screw in the axial direction by one line, the axial length of the nut 20 becomes long.

これに対して、第３実施形態に係るボールねじ装置１では、複数の回路（無限循環路）を設ける循環こまに相当する部分を一体とした循環こま部材６０を備えたので、この一体の循環こま部材６０をナット２０に固定すればよく、各循環こまをそれぞれナット２０に固定する必要はなく、ねじピッチが短いねじに対しても隣り合う軌道に回路を作ることができる。このため、ナット２０の軸方向長さを短くすることができる。 On the other hand, the ball screw device 1 according to the third embodiment includes the circulation top member 60 in which a portion corresponding to a circulation top provided with a plurality of circuits (infinite circulation paths) is integrated. It is only necessary to fix the top member 60 to the nut 20, and it is not necessary to fix each circulating top to the nut 20, and a circuit can be formed on a track adjacent to a screw having a short screw pitch. For this reason, the axial direction length of the nut 20 can be shortened.

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、第１実施形態及び第２実施形態において、循環こま４０は１つのナット２０に６個設けられ、第３実施形態において、ボール戻し溝６２は６個設けられているが、循環こま４０及びボール戻し溝６２の個数は２個以上あればよい。
また、第３実施形態において、ボール３０の充填率を７０％以上８０％以下としてもよい。
更に、第３実施形態において、軌道２３内に充填された複数のボール３０の隣接するボール３０間にスペーサボール３１を介在させてもよい。 As mentioned above, although embodiment of this invention has been described, this invention is not limited to this, A various change and improvement can be performed.
For example, in the first embodiment and the second embodiment, six circulating tops 40 are provided in one nut 20, and in the third embodiment, six ball return grooves 62 are provided. The number of the ball return grooves 62 may be two or more.
In the third embodiment, the filling rate of the balls 30 may be 70% or more and 80% or less.
Furthermore, in the third embodiment, spacer balls 31 may be interposed between adjacent balls 30 of a plurality of balls 30 filled in the track 23.

１ボールねじ装置
１０ねじ軸
１１第１ボール転動溝
１２ねじ山
２０ナット
２１第２ボール転動溝
２２ねじ山
２３軌道
２４無限循環路
２５フランジ
２６凹部
３０ボール
３１スペーサボール
４０循環こま
４１上面
４２ボール戻し溝
４３ａ，４３ｂ出入り口
４４ａ，４４ｂ出入り通路
４５中間通路
５０サポートユニット
５１移動テーブル
５２モータ
５３直動案内装置
６０循環こま部材
６１上面
６２ボール戻し溝
６３ねじ孔
６４ａ，６４ｂ出入り口
６５ａ，６５ｃ出入り通路
６５ｂ中間通路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ball screw apparatus 10 Screw shaft 11 1st ball rolling groove 12 Thread 20 Nut 21 2nd ball rolling groove 22 Thread 23 Orbit 24 Endless circulation path 25 Flange 26 Recess 30 Ball 31 Spacer ball 40 Circulation top 41 Upper surface 42 Ball return groove 43a, 43b Entrance / exit 44a, 44b Entrance / exit passage 45 Intermediate passage 50 Support unit 51 Moving table 52 Motor 53 Linear motion guide device 60 Circulation top member 61 Upper surface 62 Ball return groove 63 Screw hole 64a, 64b Entrance / exit 65a, 65c Entrance / exit passage 65b Intermediate passage

Claims

A screw shaft having a spiral first ball rolling groove on the outer peripheral surface; and a nut having a second ball rolling groove which is fitted on the screw shaft and faces the first ball rolling groove on the inner peripheral surface; , A plurality of balls filled so as to be able to roll in a track formed by the first ball rolling groove and the second ball rolling groove, and mounted on the nut, and the ball is returned to the previous track. In a ball screw device comprising a plurality of circulating tops having a ball return groove for
The screw shaft is arranged in a horizontal state and rotates, and the plurality of circulating tops are all arranged in a line in the axial direction of the nut and arranged on the inner peripheral surface of the nut, and the nut is arranged in the axial direction. A ball screw device, wherein the ball screw device is externally fitted to the screw shaft so that a phase of the plurality of circulating tops arranged in a line is substantially above.

The ball screw device according to claim 1, wherein a filling rate of the plurality of balls filled in the track is 70% or more and 80% or less.

3. The ball screw device according to claim 1, wherein spacer balls are interposed between adjacent balls of the plurality of balls filled in the track.

The circulation top member which integrally formed these circulation tops was provided, and the crevice which stores the circulation top member in the inner peripheral surface of the nut was formed. A ball screw device according to claim 1.