JP2004084743A - Ball screw device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンドキャップ式のボールねじ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
エンドキャップ式のボールねじ装置は、外周面に螺旋溝を有するねじ軸と、内周面にねじ軸の螺旋溝に相対する螺旋溝を有したナットと、ナットの両端に装着した一対のエンドキャップとから構成されている。
【0003】
ねじ軸とナットは、各々の相対する螺旋溝内を転動するボールによって螺合している。ボールは、相対する螺旋溝、一方のエンドキャップの転換路、ナットの戻し通路、他方のエンドキャップの転換路を転動して循環する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
エンドキャップの転換路は、螺旋溝に連通する経路と、ナットの戻し通路に連通する経路とからなる。
【0005】
すなわち、エンドキャップは、螺旋溝を転動するボールをすくい上げてナットの戻し通路に送る機能と、戻し通路を通って戻されたボールを螺旋溝に送る機能とを含む。
【0006】
ボールが螺旋溝に連通する経路とナットの戻し通路に連通する経路との間で方向転換する際、ボールはナットの外面に沿って移動する。すなわち、ナットの外面がボールの転動面となる。
【0007】
よって、ボールの移動が円滑に行えるように、ナットの外面に、エンドミル加工等による複雑な加工が必要であった。
【0008】
このように、ナットの加工が困難であることから、大量生産に適しておらず、エンドキャップ式のボールねじ装置は高価になるという問題があった。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明のボールねじ装置は、外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、内周面に前記ねじ軸の螺旋溝に相対する螺旋溝を有し、かつ、軸方向に延設された戻し通路を有したナットと、前記ナットの両端に外嵌装着され、前記相対する両螺旋溝と前記戻し通路との間を連通する転換路を有した一対のエンドキャップと、前記相対する両螺旋溝、前記転換路および前記戻し通路を転動しつつ循環可能に介装された多数のボールとを含み、前記転換路のうち前記戻し通路に連絡される部分が、前記戻し通路と前記ねじ軸の中心とを結ぶ径方向の仮想線に対し、30°以下の傾きに形成されている。
【0010】
具体的には、外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、軸方向中央部に外径側に膨出した大径部を有すると共に、内周面に前記ねじ軸の螺旋溝に相対する螺旋溝を有し、かつ、前記大径部に軸方向に貫通した戻し通路を有したナットと、前記ナットの両端小径部に外嵌装着され、前記相対する両螺旋溝と前記戻し通路との間を連通する転換路を有した一対のエンドキャップと、前記相対する両螺旋溝、前記転換路および前記戻し通路を転動しつつ循環可能に介装された多数のボールとを含み、前記転換路が、前記相対する両螺旋溝に連通し略周方向に延びる周方向軌道部と、前記周方向軌道部と前記戻し通路との間を連通し軸方向に延びる軸方向軌道部とからなり、前記転換路の周方向軌道部のうち前記軸方向軌道部に連絡される部分が、前記戻し通路と前記ねじ軸の中心とを結ぶ径方向の仮想線に対し、30°以下の傾きに形成されている。
【0011】
なお、転換路のうち戻し通路に連絡される部分が、戻し通路とねじ軸の中心とを結ぶ径方向の仮想線に対し、30°以下の傾きに形成されていればよく、その傾き角は小さい方が好ましい。すなわち、30°以下の傾き角には0°も含むものとし、傾き角が0°の場合が最も好ましい。
【0012】
本発明のボールねじ装置によると、エンドキャップの転換路のうち、戻し通路に連絡される部分が、戻し通路とねじ軸の中心とを結ぶ径方向の仮想線に対し、30°以下の傾きに形成されている。すなわち、転換路のうち戻し通路に連絡される部分が略径方向に延び、戻し通路との間でボールを方向転換させる際、ボールは略径方向から軸方向、あるいはその逆方向に、略直角の軌跡を描いて方向転換する。これにより、ボールがナットの外面に沿って容易に方向転換でき、ナットに複雑なエンドミル加工が不要となり、大量生産により安価なエンドキャップ式のボールねじ装置を提供できる。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図1ないし図18を用いて説明する。
【0014】
図1はボールねじ装置の組立状態の斜視図、図2はボールねじ装置の分解斜視図、図3はナットの断面図、図4はナットの正面図、図5,6はエンドキャップの斜視図、図7はエンドキャップの内側面図、図8はエンドキャップの外側面図、図9は図7のIX− IX断面図、図10は図7のX−X断面図、図11は図8のXI−XI断面図、図12はエンドキャップの部分内側面図、図13はエンドキャップの側面図、図14は図13のXIV部分の拡大図、図15はボールねじ装置の部分斜視図、図16,17はボールねじ装置の断面図、図18はボールの軌跡を示す図である。
【0015】
本実施の形態のボールねじ装置は、ねじ軸1、ナット2、一対のエンドキャップ3,3、ボール4、連結具5にて構成されている。
【0016】
ナット2は、例えば、合成樹脂や金属にて形成されている。エンドキャップ3は、例えば、合成樹脂にて形成されている。
【0017】
ねじ軸1の外周面には、4条の螺旋溝11が形成されている。
【0018】
ナット2は、図3および図4に示すように、筒状に形成されている。ナット2の内周面には、ねじ軸1の螺旋溝11に対向する4条の螺旋溝21が形成されている。ナット2は、軸方向中央の大径部22と、軸方向両端の小径部23,23とから構成されている。大径部22には、各々軸方向に穿孔し周方向等間隔に配置した4本の戻し通路24と、各々軸方向に貫通し周方向等間隔に配置した4本の連結具取付孔25とが、周方向交互に設けられている。
【0019】
戻し通路24は、径方向内端が小径部23の外周面23bと面一となるように形成されており、ボール4が円滑に戻し通路24に出入りするように構成されている。あるいは、ボール4の出入りに影響がない程度に、戻し通路24の径方向内端を小径部23の外周面23bより若干外径側に位置させ、大径部22に戻し通路24を穿孔する際に、小径部23の外周面23bが削られないようにしてもよい。
【0020】
一対のエンドキャップ3,3は、各々同一形状に形成され、ナット2の両小径部23,23に軸方向対称に外嵌される。
【0021】
各エンドキャップ3は、図5ないし図15に示すように、軸方向内側面にナット2の両小径部23が嵌合可能な凹部31を有し、中心にはねじ軸1が貫通可能な貫通穴32を有している。エンドキャップ3の内面には、4本の転換路33が周方向等間隔に形成されている。また、各々軸方向に貫通し周方向等間隔に配置した4本の連結具挿通孔34が形成されている。
【0022】
エンドキャップ3の各転換路33は、ねじ軸1の4条のねじ溝11と、ナット2の4条のねじ溝21とで構成される4条の転送路6に、それぞれ連通し略周方向に延びる周方向軌道部331と、周方向軌道部331と戻し通路24の間を連通し軸方向に延びる軸方向軌道部332とからなる。
【0023】
周方向軌道部331ならびに軸方向軌道部332は、各軌道部331,332を転動するボール4の外側軌道となるように断面円弧状に形成されている。
【0024】
周方向軌道部331は、螺旋溝11,21のピッチ角(リード角)と同じ角度にて直線状に延びる内側部331aと、内側部331aから径方向外向きに延びると共に軸方向に湾曲して軸方向軌道部332に連通した外側部331bとからなる。
【0025】
内側部331aの内端には、リップ35が形成されている。リップ35は、ねじ軸1の螺旋溝11に入り込み、補強のために螺旋溝11に沿う方向に所定の厚みを有している。
【0026】
図12に示すように、各周方向軌道部331の外側部331bの中心線L1と、ねじ軸1の中心軸P1と軸方向軌道部332の中心P2とを結ぶ径方向の仮想線L2との成す角度θは、θ≦30°となるように設定されている。なお、角度θは小さい方が好ましく、0°となる場合が最も好ましい。
【0027】
これにより、周方向軌道部331の外側部331bが略径方向に延び、軸方向軌道部332との間でボール4を方向転換させる際、ボール4は略径方向から軸方向、あるいはその逆方向に、略直角の軌跡を描いて方向転換する。これにより、ボール4が、ナット2の端面23aと外周面23bの肩部表面に沿って容易に方向転換でき、ナット2の肩部に複雑なエンドミル加工が不要となり、大量生産により安価なエンドキャップ式のボールねじ装置を提供できる。
【0028】
図13および図14に示すように、各周方向軌道部331の内側部331aにおけるボール4の中心軌道Cと、エンドキャップ3の凹部31の底面31aとの交点O1から、中心軌道Cに対して直交する仮想線L3を引き、内側部331aの底部との交点をO2とすると、点O2よりボール4の出入口側の領域Lにおいて、内側部331aの曲率半径Rを、
DS≦R≦2×DS
とする。
【0029】
ここで、DSは、ねじ軸1の肩径である。
【0030】
これにより、内側部331aのボール4の出入口側断面が若干小さくなり、周方向軌道部331の内側部331aと、螺旋溝11,21との境界における段差がなくなり軌道面が滑らかに連接し、エンドキャップ3に対するボール4の出入りが円滑に行える。
【0031】
図15に示すように、リップ35のPCD1を、ねじ軸1のPCD2に対して、
PCD1=1.05×PCD2
とする。
【0032】
ここで、リップ35のPCD1とは、ねじ軸1の螺旋溝11に入り込む各リップ35の径方向中心を結んだ円の直径である。
【0033】
また、ねじ軸1のPCD2とは、ねじ軸1の4条の螺旋溝11と、ナット2の4条の螺旋溝21とで構成される4条の転送路6の径方向中心を結んだ円の直径である。
【0034】
すなわち、リップ35のPCD1を、ねじ軸1のPCD2の1.05倍とすることで、図15のように、リップ35と螺旋溝11の間に隙間Sが生じる。
【0035】
このように、リップ35のPCD1をねじ軸1のPCD2より大きくしたことで、製造誤差が発生してもリップ35と螺旋溝11の干渉を確実に避けることができる。
【0036】
図16に示すように、ねじ軸1を、エンドキャップ3の貫通穴32ならびにナット2に挿通させる。4条の転送路6にそれぞれ多数のボール4を介装させる。ねじ軸1とナット2は、転送路6内を転動するボール4によって螺合している。
【0037】
図17に示すように、各エンドキャップ3の4本の転換路33は、各々対応する転送路6と戻し通路24とに連通しており、各転送路6に介装されたボール4は、それぞれ対応する転換路33ならびに戻し通路24を転動しつつ循環する。
【0038】
図18は、4条のボール軌跡a,b,c,dを示している。
【0039】
転送路6を転動するボール4は、転動方向のエンドキャップ3のリップ35の先端35aにて、周方向軌道部331内にすくい上げられる。ボール4は、内側部331aから外側部331bに沿って径方向に転動した後、軸方向軌道部332に沿って軸方向に転動する。そして、ナット2の戻し通路24を通って反対側のエンドキャップ3の軸方向軌道部332に達する。その後、周方向軌道部331に沿って転動し、リップ35の先端35aから転送路6に戻る。
【0040】
なお、ボール4は4条に限らない。エンドキャップ3の転換路33は、転送路6と戻し通路24の間を連通するものであればよく、特に形状は限定されない。
【0041】
【発明の効果】
本発明のボールねじ装置によると、転換路のうち戻し通路に連絡される部分が略径方向に延び、戻し通路との間でボールを方向転換させる際、ボールは略径方向から軸方向、あるいはその逆方向に、略直角の軌跡を描いて方向転換し、ボールがナットの外面に沿って容易に方向転換でき、ナットに複雑なエンドミル加工が不要となり、大量生産により安価なエンドキャップ式のボールねじ装置を提供できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態におけるボールねじ装置の組立状態の斜視図
【図2】図1のボールねじ装置の分解斜視図
【図3】図1のボールねじ装置におけるナットの断面図
【図4】図1のボールねじ装置におけるナットの正面図
【図5】図1のボールねじ装置におけるエンドキャップの斜視図
【図6】図1のボールねじ装置におけるエンドキャップの斜視図
【図7】図1のボールねじ装置におけるエンドキャップの内側面図
【図8】図1のボールねじ装置におけるエンドキャップの外側面図
【図9】図7のIX−IX断面図
【図10】図7のX−X断面図
【図11】図8のXI−XI断面図
【図12】図1のボールねじ装置におけるエンドキャップの部分内側面図
【図13】図1のボールねじ装置におけるエンドキャップの側面図
【図14】図13のXIV部分の拡大図
【図15】図1のボールねじ装置の部分斜視図
【図16】図1のボールねじ装置の断面図
【図17】図1のボールねじ装置の断面図
【図18】図1のボールねじ装置におけるボールの軌跡を示す図
【符号の説明】
1 ねじ軸
2 ナット
3 エンドキャップ
4 ボール
11,21 螺旋溝
22 大径部
23 小径部
24 戻し通路
33 転換路
331 周方向軌道部
331a 内側部
331b 外側部
332 軸方向軌道部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an end cap type ball screw device.
[0002]
[Prior art]
The ball screw device of the end cap type includes a screw shaft having a spiral groove on the outer peripheral surface, a nut having a spiral groove on the inner peripheral surface corresponding to the spiral groove of the screw shaft, and a pair of end caps mounted on both ends of the nut. It is composed of
[0003]
The screw shaft and the nut are screwed together by balls rolling in the respective spiral grooves. The ball rolls and circulates through the opposing spiral grooves, the turning path of one end cap, the return path of the nut, and the turning path of the other end cap.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The conversion path of the end cap includes a path communicating with the spiral groove and a path communicating with the return path of the nut.
[0005]
That is, the end cap has a function of picking up a ball rolling in the spiral groove and sending the ball to the return passage of the nut, and a function of sending the ball returned through the return passage to the spiral groove.
[0006]
As the ball turns between a path communicating with the spiral groove and a path communicating with the return path of the nut, the ball moves along the outer surface of the nut. That is, the outer surface of the nut becomes the rolling surface of the ball.
[0007]
Therefore, complicated processing such as end milling is required on the outer surface of the nut so that the ball can be moved smoothly.
[0008]
As described above, since the processing of the nut is difficult, it is not suitable for mass production, and there is a problem that the end cap type ball screw device becomes expensive.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The ball screw device of the present invention has a screw shaft having a spiral groove formed on the outer peripheral surface, and a spiral groove on the inner peripheral surface facing the spiral groove of the screw shaft, and has a return extending in the axial direction. A nut having a passage, a pair of end caps externally fitted to both ends of the nut and having a conversion path communicating between the opposed spiral grooves and the return passage, and the opposed spiral grooves A plurality of balls interposed so as to be able to circulate while rolling on the return path and the return path, and a portion of the return path connected to the return path is provided between the return path and the screw shaft. It is formed at an inclination of 30 ° or less with respect to a radial imaginary line connecting the center.
[0010]
Specifically, it has a screw shaft with a spiral groove formed on the outer peripheral surface, a large diameter portion bulging outward on the center in the axial direction, and a spiral groove of the screw shaft on the inner peripheral surface. A nut having a spiral groove, and having a return passage penetrating in the axial direction in the large diameter portion, and a nut which is externally fitted to both ends of the nut at a small diameter portion, and the opposed spiral groove and the return passage A pair of end caps having a turning path communicating between them, and a number of balls interposed so as to be able to circulate while rolling the opposite spiral grooves, the turning path and the return path, The path is composed of a circumferential track portion that communicates with the opposed spiral grooves and extends substantially in the circumferential direction, and an axial track portion that communicates between the circumferential track portion and the return passage and extends in the axial direction, A portion of the circumferential track portion of the turning path that is connected to the axial track portion is the Respect to the passage and the virtual line in the radial direction connecting the center of the screw shaft are formed on the inclination of 30 ° or less.
[0011]
The portion of the turning path that is connected to the return passage may be formed at an inclination of 30 ° or less with respect to the imaginary line in the radial direction connecting the return passage and the center of the screw shaft. A smaller one is preferred. That is, the inclination angle of 30 ° or less includes 0 °, and the inclination angle of 0 ° is most preferable.
[0012]
According to the ball screw device of the present invention, the part of the conversion path of the end cap, which is connected to the return path, has an inclination of 30 ° or less with respect to the imaginary radial line connecting the return path and the center of the screw shaft. Is formed. That is, a portion of the turning path that is connected to the return passage extends substantially in the radial direction, and when the ball is turned between the return passage and the return passage, the ball is substantially perpendicular to the axial direction from the substantially radial direction or vice versa. Change direction by drawing a trajectory. As a result, the direction of the ball can be easily changed along the outer surface of the nut, and complicated end mill processing is not required for the nut, so that an inexpensive end cap type ball screw device can be provided by mass production.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0014]
1 is a perspective view of an assembled state of the ball screw device, FIG. 2 is an exploded perspective view of the ball screw device, FIG. 3 is a sectional view of the nut, FIG. 4 is a front view of the nut, and FIGS. 7, FIG. 7 is an inner side view of the end cap, FIG. 8 is an outer side view of the end cap, FIG. 9 is a sectional view taken along line IX-IX of FIG. 7, FIG. 10 is a sectional view taken along line XX of FIG. XI-XI sectional view of FIG. 12, FIG. 12 is a partial inner side view of the end cap, FIG. 13 is a side view of the end cap, FIG. 14 is an enlarged view of the XIV portion of FIG. 13, FIG. 16 and 17 are cross-sectional views of the ball screw device, and FIG. 18 is a diagram illustrating the trajectory of the ball.
[0015]
The ball screw device according to the present embodiment includes a
[0016]
The
[0017]
On the outer peripheral surface of the
[0018]
The
[0019]
The
[0020]
The pair of
[0021]
As shown in FIGS. 5 to 15, each
[0022]
Each of the
[0023]
The
[0024]
The
[0025]
A
[0026]
As shown in FIG. 12, a virtual imaginary line in the radial direction connecting the center line L 1 of the
[0027]
As a result, when the
[0028]
As shown in FIGS. 13 and 14, the center trajectory C is determined from the intersection O 1 between the center trajectory C of the ball 4 in the
D S ≦ R ≦ 2 × DS
And
[0029]
Here, D S is the shoulder diameter of the
[0030]
As a result, the cross-section of the
[0031]
As shown in FIG. 15, the PCD 1 of the
PCD 1 = 1.05 × PCD 2
And
[0032]
Here, the PCD 1 of the
[0033]
Also, the PCD 2 of the
[0034]
That is, by setting the PCD 1 of the
[0035]
As described above, by making the PCD 1 of the
[0036]
As shown in FIG. 16, the
[0037]
As shown in FIG. 17, the four
[0038]
FIG. 18 shows four ball trajectories a, b, c, and d.
[0039]
The ball 4 rolling on the transfer path 6 is scooped into the
[0040]
The ball 4 is not limited to four. The shape of the
[0041]
【The invention's effect】
According to the ball screw device of the present invention, the portion of the turning path that is connected to the return path extends substantially in the radial direction, and when changing the direction of the ball between the return path and the ball, the ball moves from the substantially radial direction to the axial direction, or In the opposite direction, the direction is changed by drawing a substantially right-angled locus, and the ball can easily change the direction along the outer surface of the nut. The effect that a screw device can be provided is acquired.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an assembled state of a ball screw device according to an embodiment of the present invention; FIG. 2 is an exploded perspective view of the ball screw device of FIG. 1; FIG. 4 is a front view of a nut of the ball screw device of FIG. 1; FIG. 5 is a perspective view of an end cap of the ball screw device of FIG. 1; FIG. 6 is a perspective view of an end cap of the ball screw device of FIG. FIG. 8 is an inner side view of an end cap of the ball screw device of FIG. 1; FIG. 8 is an outer side view of an end cap of the ball screw device of FIG. 1; FIG. 9 is a sectional view taken along line IX-IX of FIG. 11 is a sectional view taken along line XI-XI of FIG. 8 FIG. 12 is a partial inner side view of an end cap of the ball screw device of FIG. 1 FIG. 13 is a side view of an end cap of the ball screw device of FIG. FIG. FIG. 15 is a partial perspective view of the ball screw device of FIG. 1; FIG. 16 is a cross-sectional view of the ball screw device of FIG. 1; FIG. 17 is a cross-sectional view of the ball screw device of FIG. FIG. 18 is a view showing a trajectory of a ball in the ball screw device of FIG.
REFERENCE SIGNS
Claims (2)
内周面に前記ねじ軸の螺旋溝に相対する螺旋溝を有し、かつ、軸方向に延設された戻し通路を有したナットと、
前記ナットの両端に外嵌装着され、前記相対する両螺旋溝と前記戻し通路との間を連通する転換路を有した一対のエンドキャップと、
前記相対する両螺旋溝、前記転換路および前記戻し通路を転動しつつ循環可能に介装された多数のボールとを含み、
前記転換路のうち前記戻し通路に連絡される部分が、前記戻し通路と前記ねじ軸の中心とを結ぶ径方向の仮想線に対し、30°以下の傾きに形成されている、ことを特徴とするボールねじ装置。A screw shaft with a spiral groove formed on the outer peripheral surface,
A nut having a helical groove on the inner peripheral surface that faces the helical groove of the screw shaft, and having a return passage extending in the axial direction;
A pair of end caps which are externally fitted to both ends of the nut and have a conversion path communicating between the opposed spiral grooves and the return path;
The opposing spiral grooves, including a number of balls circulatingly interposed while rolling the conversion path and the return path,
A portion of the conversion path connected to the return passage is formed at an inclination of 30 ° or less with respect to a virtual imaginary line connecting the return passage and the center of the screw shaft in a radial direction. Ball screw device.
軸方向中央部に外径側に膨出した大径部を有すると共に、内周面に前記ねじ軸の螺旋溝に相対する螺旋溝を有し、かつ、前記大径部に軸方向に貫通した戻し通路を有したナットと、
前記ナットの両端小径部に外嵌装着され、前記相対する両螺旋溝と前記戻し通路との間を連通する転換路を有した一対のエンドキャップと、
前記相対する両螺旋溝、前記転換路および前記戻し通路を転動しつつ循環可能に介装された多数のボールとを含み、
前記転換路が、前記相対する両螺旋溝に連通し略周方向に延びる周方向軌道部と、前記周方向軌道部と前記戻し通路との間を連通し軸方向に延びる軸方向軌道部とからなり、
前記転換路の周方向軌道部のうち前記軸方向軌道部に連絡される部分が、前記戻し通路と前記ねじ軸の中心とを結ぶ径方向の仮想線に対し、30°以下の傾きに形成されている、ことを特徴とするボールねじ装置。A screw shaft with a spiral groove formed on the outer peripheral surface,
A central portion in the axial direction has a large-diameter portion bulging outward, and an inner peripheral surface has a spiral groove facing the spiral groove of the screw shaft, and penetrates the large-diameter portion in the axial direction. A nut having a return passage;
A pair of end caps which are externally fitted to the small-diameter portions at both ends of the nut and have a conversion path communicating between the opposed spiral grooves and the return path;
The opposing spiral grooves, including a number of balls circulatingly interposed while rolling the conversion path and the return path,
The turning path is formed from a circumferential track portion that communicates with the opposed spiral grooves and extends substantially in the circumferential direction, and an axial track portion that communicates between the circumferential track portion and the return passage and extends in the axial direction. Become
A portion of the circumferential track portion of the turning path that is connected to the axial track portion is formed to have an inclination of 30 ° or less with respect to an imaginary radial line connecting the return passage and the center of the screw shaft. A ball screw device.
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Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2004084743A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015200375A (en) * | 2014-04-09 | 2015-11-12 | ヤマハ発動機株式会社 | ball screw nut |
-
2002
- 2002-08-26 JP JP2002244794A patent/JP2004084743A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2015200375A (en) * | 2014-04-09 | 2015-11-12 | ヤマハ発動機株式会社 | ball screw nut |
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