JP2010190396A - Ball screw - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ball screw capable of preventing generation of a large torque change when switching the operating direction from the normal direction to the reverse direction and capable of preventing an excessive preload in preload adjustment. <P>SOLUTION: This ball screw device includes: two nuts 1A and 1B; a screw shaft 2 passing through the inside of the nuts 1A and 1B in the axial direction; multiple balls 5 provided freely to roll between a nut side spiral groove 3 formed in the inner peripheral surface of the nuts 1A and 1B and a screw shaft side spiral groove 4 formed in the outer peripheral surface of the screw shaft 2; and spacers 6 as a preload giving member provided between the nut 1A and the nut 1B. In the state that the nuts 1A and 1B and the screw shaft 2 are not rotated, a gap Gs between the screw shaft side spiral groove 4 and the balls 5 is smaller than a gap Gn between the nut side spiral groove 3 and the balls 5. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は回転運動を直線運動に変換する機械要素として工作機械などで使用されるボールねじに関し、特に、予圧方式がバネ式ダブルナット予圧方式を含むダブルナット予圧方式又はオフセット予圧方式のボールねじに関する。   The present invention relates to a ball screw used in a machine tool or the like as a machine element that converts rotational motion into linear motion, and more particularly, to a ball screw of a double nut preloading method or an offset preloading method including a spring type double nut preloading method. .

ダブルナット予圧方式のボールねじは、一般に、二つのナットと、これらのナット内を軸方向に貫通するねじ軸と、ナットの内周面に形成されたナット側螺旋溝とねじ軸の外周面に形成されたねじ軸側螺旋溝との間に転動自在に設けられた多数のボールとを具備し、二つのナットの間には、ボールに予圧を付与する予圧付与部材として間座又はバネが介挿されている。   A double nut preload type ball screw generally has two nuts, a screw shaft that passes through the nut in the axial direction, a nut-side spiral groove formed on the inner peripheral surface of the nut, and an outer peripheral surface of the screw shaft. A plurality of balls rotatably provided between the formed screw shaft side spiral groove and a spacer or a spring as a preload applying member for applying preload to the balls between the two nuts. It is inserted.

このようなボールねじは、図５に示すように、ナット側螺旋溝３とねじ軸側螺旋溝４に対してボール５が各々１点で接触するため、ナット側螺旋溝とねじ軸側螺旋溝に対してボールが各々２点で接触するオーバーサイズボール予圧方式のボールねじと比較して、ねじ軸を低トルク（低摩擦）で回転させることができる。
しかし、ダブルナット予圧方式のボールねじは、従来、ナット側螺旋溝とねじ軸側螺旋溝の螺旋溝直角断面形状がゴシックアーク形状であることから、図６に示すように、ねじ軸の回転に伴ってボール５が転がり運動をすると、微小ではあるが、矢印で示す方向（転がり方向と直角方向）にボール５が変位し、ナット側螺旋溝３又はねじ軸側螺旋溝４に食い込む。そして、ボール５がナット側螺旋溝３又はねじ軸側螺旋溝４に食い込むと、螺旋溝３，４に対するボール５の接触形態が作動時に２点接触から３点接触に変化するため、摩擦トルクの増大を招く原因となっている。 As shown in FIG. 5, the ball screw contacts the nut-side spiral groove 3 and the screw shaft-side spiral groove 4 at a single point, as shown in FIG. On the other hand, the screw shaft can be rotated with a low torque (low friction) as compared with an oversized ball preload type ball screw in which the balls are in contact at two points.
However, since a double nut preload type ball screw has a Gothic arc shape as shown in FIG. 6, the nut-side spiral groove and the screw shaft-side spiral groove have a right-angle cross-sectional shape. When the ball 5 rolls, the ball 5 is displaced in the direction indicated by the arrow (perpendicular to the rolling direction), but bites into the nut side spiral groove 3 or the screw shaft side spiral groove 4. When the ball 5 bites into the nut-side spiral groove 3 or the screw shaft-side spiral groove 4, the contact form of the ball 5 with respect to the spiral grooves 3 and 4 changes from two-point contact to three-point contact during operation. This is the cause of the increase.

そこで、ナット側螺旋溝とねじ軸側螺旋溝の螺旋溝直角断面形状をサーキュラアーク形状とすることで、ボールの接触形態を常に２点接触に保つようにしたダブルナット予圧方式のボールねじが提案されている（特許文献１参照）。   Therefore, a double nut preload type ball screw is proposed in which the cross-sectional shape of the spiral groove perpendicular to the nut-side spiral groove and the screw shaft-side spiral groove is a circular arc shape, so that the contact form of the ball is always kept in two-point contact. (See Patent Document 1).

特開２００２−２７６７６５号公報JP 2002-276765 A

しかしながら、ナット側螺旋溝とねじ軸側螺旋溝の螺旋溝直角断面形状をサーキュラアーク形状にすると、図７に示すように、ボールが３点の接触点を持つダブルナット予圧式ボールねじ（Ｚ予圧方式）に比べ、ナットの移動方向が正方向から逆方向に切り替わるフリーゾーン領域でトルクが定常作動時のトルクよりも大幅に小さくなる。このため、特許文献１に開示されたボールねじでは、ナットの移動方向が正方向から逆方向に切り替わるときに大きなトルク変動が生じてしまうという問題があった。   However, when the cross-sectional shape of the nut-side spiral groove and the screw shaft-side spiral groove is perpendicular to the circular arc shape, as shown in FIG. 7, the ball has a double nut preload type ball screw (Z preload) having three contact points. Compared to the system), the torque in the free zone region where the nut moving direction is switched from the forward direction to the reverse direction is significantly smaller than the torque during steady operation. For this reason, the ball screw disclosed in Patent Document 1 has a problem that a large torque fluctuation occurs when the moving direction of the nut is switched from the normal direction to the reverse direction.

また、ナット側螺旋溝とねじ軸側螺旋溝の螺旋溝直角断面形状をサーキュラアーク形状にすると、図８に示すように、予圧量に対するトルクの上昇率が小さいため、予圧調整時に過大予圧となる可能性もあった。
本発明は上述した問題点に着目してなされたものであり、その目的は、作動方向が正方向から逆方向に切り替わるときに大きなトルク変動が生じることを防止できると共に、予圧調整時に過大予圧となることを防止することのできるボールねじを提供することにある。 Further, when the cross-sectional shape of the spiral groove perpendicular to the nut side spiral groove and the screw shaft side spiral groove is a circular arc shape, as shown in FIG. There was also a possibility.
The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and its purpose is to prevent large torque fluctuations when the operating direction is switched from the forward direction to the reverse direction, and to prevent excessive preload during preload adjustment. It is an object of the present invention to provide a ball screw that can be prevented from becoming.

上記課題を解決するために、請求項１記載の発明に係るボールねじは、ナットと、前記ナット内を軸方向に貫通するねじ軸と、前記ナットの内周面に形成されたナット側螺旋溝と前記ねじ軸の外周面に形成されたねじ軸側螺旋溝との間に転動自在に設けられた多数のボールとを具備し、前記ボールが複数巻の螺旋回路を形成し、前記ナットの軸方向中央近傍部分のリードを予圧量だけ大きくすることにより予圧が付与されるボールねじにおいて、前記ナット側螺旋溝と前記ボールとの接触点と前記ねじ軸側螺旋溝と前記ボールとの接触点とを結ぶ直線に対して略直交し且つ前記ボールの中心を通る仮想直線を引き、前記仮想直線と前記両螺旋溝とが交差する点における、前記ボールと前記ナット側螺旋溝との間の前記仮想直線方向の隙間の大きさと、前記ボールと前記ねじ軸側螺旋溝との間の前記仮想直線方向の隙間の大きさとが、前記ナット及び前記ねじ軸が回転していない状態においては、異なっていることを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, a ball screw according to the invention described in claim 1 includes a nut, a screw shaft that passes through the nut in the axial direction, and a nut-side spiral groove formed on an inner peripheral surface of the nut. And a plurality of balls rotatably provided between the screw shaft side spiral groove formed on the outer peripheral surface of the screw shaft, and the balls form a spiral circuit of a plurality of turns, In a ball screw to which preload is applied by increasing the lead in the vicinity of the center in the axial direction by a preload amount, the contact point between the nut side spiral groove and the ball, and the contact point between the screw shaft side spiral groove and the ball The virtual straight line passing through the center of the ball is drawn substantially perpendicular to the straight line connecting the ball, and the virtual straight line and the spiral groove at the point where the virtual straight line intersects the spiral groove between the nut and the nut side spiral groove. Large gap in the virtual straight line direction Sato, the size of the virtual straight line direction of the gap between the ball and the screw shaft side spiral groove, in a state where the nut and the screw shaft is not rotating, characterized in that different.

請求項２記載の発明に係るボールねじは、請求項１記載のボールねじであって、前記ナット又は前記ねじ軸を略無負荷状態で軸方向に移動させたときに前記ナット側螺旋溝と前記ボールとの接触点の数及び前記ねじ軸側螺旋溝と前記ボールとの接触点の数の合計が、前記ナットのリードを予圧量だけ大きくした前記軸方向中央近傍部分を境にして、軸方向一方で２点、軸方向他方で３点となっていることを特徴とする。   A ball screw according to a second aspect of the present invention is the ball screw according to the first aspect, wherein when the nut or the screw shaft is moved in the axial direction in a substantially no-load state, the nut-side spiral groove and the ball screw The sum of the number of contact points with the ball and the number of contact points between the screw shaft side spiral groove and the ball is axially separated from the axially central portion where the lead of the nut is increased by a preload amount. On the other hand, there are 2 points and 3 points on the other side in the axial direction.

請求項３記載の発明に係るボールねじは、請求項１又は２記載のボールねじであって、前記ねじ軸側螺旋溝と前記ナット側螺旋溝のうち一方の螺旋溝の螺旋溝直角断面形状がゴシックアーク形状であり、他方の螺旋溝の螺旋溝直角断面形状がサーキュラアーク形状であることを特徴とする。
請求項４記載の発明に係るボールねじは、請求項１〜３のいずれか一項記載のボールねじであって、前記螺旋回路が多条ねじとして構成され、その条間のねじ軸側螺旋溝とナット側螺旋溝のピッチを変えることを特徴とする。 A ball screw according to a third aspect of the invention is the ball screw according to the first or second aspect, wherein one of the screw shaft side spiral groove and the nut side spiral groove has a spiral groove perpendicular cross-sectional shape. It is a Gothic arc shape, and the spiral groove perpendicular cross-sectional shape of the other spiral groove is a circular arc shape.
A ball screw according to a fourth aspect of the present invention is the ball screw according to any one of the first to third aspects, wherein the helical circuit is configured as a multi-threaded screw, and a screw shaft side spiral groove between the threads. And changing the pitch of the nut side spiral groove.

請求項５記載の発明に係るボールねじは、請求項１〜４のいずれか一項記載のボールねじであって、前記ねじ軸又は前記ナットが二つの分割部品からなることを特徴とする。
請求項６記載の発明に係るボールねじは、請求項５記載のボールねじであって、前記二つの分割部品がばね予圧されていることを特徴とする。
請求項７記載の発明に係るボールねじは、請求項１〜６のいずれか一項記載のボールねじであって、前記ボールより軟質の材料で形成され且つ前記ボールより小さい直径のスペーサボールを前記ボールの間に有することを特徴とする。 A ball screw according to a fifth aspect of the present invention is the ball screw according to any one of the first to fourth aspects, wherein the screw shaft or the nut is composed of two divided parts.
A ball screw according to a sixth aspect of the present invention is the ball screw according to the fifth aspect, wherein the two divided parts are preloaded with a spring.
A ball screw according to a seventh aspect of the present invention is the ball screw according to any one of the first to sixth aspects, wherein a spacer ball made of a material softer than the ball and having a diameter smaller than the ball is used. It is characterized by having between balls.

本発明に係るボールねじによれば、ナット側螺旋溝とねじ軸側螺旋溝の螺旋溝直角断面形状をサーキュラアーク形状としたダブルナット予圧式ボールねじのように、ナットの移動方向が正方向から逆方向に切り替わるときのトルクが定常作動時のトルクよりも大幅に小さくなることがないので、作動方向が正方向から逆方向に切り替わるときに大きなトルク変動が生じることを防止することができる。   According to the ball screw according to the present invention, the nut moving direction from the positive direction, like a double nut preload type ball screw in which the spiral groove perpendicular cross-sectional shape of the nut side spiral groove and the screw shaft side spiral groove is a circular arc shape. Since the torque at the time of switching in the reverse direction is not significantly smaller than the torque at the time of steady operation, it is possible to prevent a large torque fluctuation from occurring when the operating direction is switched from the normal direction to the reverse direction.

また、予圧量に対するトルクの上昇率が小さくなり過ぎてしまうこともないので、予圧調整時に過大予圧となることを防止することができる。   Moreover, since the rate of increase in torque with respect to the amount of preload does not become too small, it is possible to prevent an excessive preload during preload adjustment.

本発明の第１の実施形態に係るボールねじ装置の軸方向断面図である。1 is an axial sectional view of a ball screw device according to a first embodiment of the present invention. ナット側螺旋溝及びねじ側螺旋溝とボールとの間に形成される隙間を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the clearance gap formed between a nut side spiral groove and a screw side spiral groove, and a ball | bowl. 本発明の第２の実施形態を示す図である。It is a figure which shows the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施形態を示す図である。It is a figure which shows the 3rd Embodiment of this invention. ダブルナット予圧式ボールねじ装置の一部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a part of double nut preload type ball screw apparatus. ダブルナット予圧式ボールねじ装置の作動時におけるボールの状態を示す図である。It is a figure which shows the state of the ball | bowl at the time of the action | operation of a double nut preload type ball screw apparatus. ボールねじ装置のボールが２点接触、３点接触、４点接触である場合の動トルクの変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the dynamic torque in case the ball | bowl of a ball screw apparatus is 2 point contact, 3 point contact, and 4 point contact. ボールねじ装置のボールが２点接触、３点接触、４点接触である場合の予圧トルクと予圧量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the preload torque and the amount of preload in case the ball | bowl of a ball screw apparatus is 2 point contact, 3 point contact, and 4 point contact.

本発明の第１の実施形態に係るボールねじの概略構成を図１に示す。同図において、符号１Ａ，１Ｂはナット、２はナット１Ａ，１Ｂ内を軸方向に貫通するねじ軸を示し、ナット１Ａ，１Ｂの内周面に形成されたナット側螺旋溝３とねじ軸２の外周面に形成されたねじ軸側螺旋溝４との間には、多数のボール５が転動自在に設けられている。
ボール５は、ナット１Ａ側とナット１Ｂ側とで螺旋回路をそれぞれ形成している。また、ボール５はナット１Ａ，１Ｂの軸方向移動に伴って螺旋溝３，４の間を転走するようになっており、ナット１Ａとナット１Ｂとの間には、ボール５に予圧を付与する予圧付与部材として間座６が介挿されている。さらに、ボール５は例えば合金鋼などの金属材料で形成されており、各ボール５の間には、ボール５より軟質の材料（例えば合成樹脂）で形成され且つボール５より小さい直径のスペーサボール７が介挿されている。 FIG. 1 shows a schematic configuration of the ball screw according to the first embodiment of the present invention. In the figure, reference numerals 1A and 1B denote nuts, 2 denotes a screw shaft that passes through the nuts 1A and 1B in the axial direction, and a nut-side spiral groove 3 and a screw shaft 2 formed on the inner peripheral surfaces of the nuts 1A and 1B. A large number of balls 5 are provided so as to roll freely between the screw shaft side spiral groove 4 formed on the outer peripheral surface of the screw shaft.
The balls 5 form a helical circuit on the nut 1A side and the nut 1B side, respectively. The ball 5 rolls between the spiral grooves 3 and 4 as the nuts 1A and 1B move in the axial direction, and a preload is applied to the ball 5 between the nut 1A and the nut 1B. A spacer 6 is inserted as a preload applying member. Further, the balls 5 are made of a metal material such as alloy steel, for example, and spacer balls 7 made of a material softer than the balls 5 (for example, synthetic resin) and having a smaller diameter than the balls 5 are disposed between the balls 5. Is inserted.

なお、螺旋溝３，４の間を転走したボール５はナット１Ａ，１Ｂにそれぞれ組み付けられたボール循環部材としてのボールリターンチューブ８内を通過して元の位置に戻されるようになっている。
ナット側螺旋溝３は、その螺旋溝直角断面形状がボール５の半径より大きい曲率半径Ｒｎを有するサーキュラアーク形状となるように、ナット１Ａ，１Ｂの内周面に形成されている。また、ねじ軸側螺旋溝４は、その螺旋溝直角断面形状が曲率中心の異なる２つの同一円弧を組み合わせた略Ｖ字状であるゴシックアーク形状となるように、ねじ軸２の外周面に形成されている。 The ball 5 rolling between the spiral grooves 3 and 4 passes through the ball return tube 8 as a ball circulation member assembled to the nuts 1A and 1B, and is returned to the original position. .
The nut-side spiral groove 3 is formed on the inner peripheral surfaces of the nuts 1A and 1B so that the cross-sectional shape perpendicular to the spiral groove has a circular arc shape having a radius of curvature Rn larger than the radius of the ball 5. Further, the screw shaft side spiral groove 4 is formed on the outer peripheral surface of the screw shaft 2 so that the right-angle cross-sectional shape of the spiral groove is a Gothic arc shape that is a substantially V shape combining two identical arcs having different curvature centers. Has been.

ナット１Ａ，１Ｂ及びねじ軸２が回転していない状態においては、図２（ａ）に示すように、ねじ軸側螺旋溝４とボール５との間の隙間（ナット側螺旋溝３とボール５との接触点Ｃｎ1 とねじ軸側螺旋溝４とボール５との接触点Ｃｓ1 とを結ぶ直線に対して略直交し且つボール５の中心を通る仮想直線を引いた場合に、この仮想直線とねじ軸側螺旋溝４とが交差する点における、ボール５とねじ軸側螺旋溝４との間の仮想直線方向の隙間）Ｇｓが、ナット側螺旋溝３とボール５との間の隙間（前記仮想直線とナット側螺旋溝３とが交差する点における、ボール５とナット側螺旋溝３との間の仮想直線方向の隙間）Ｇｎよりも小さくなる。 In a state where the nuts 1A and 1B and the screw shaft 2 are not rotating, as shown in FIG. 2A, the gap between the screw shaft side spiral groove 4 and the ball 5 (the nut side spiral groove 3 and the ball 5 When a virtual straight line that is substantially orthogonal to the straight line that connects the contact point Cn 1 with the screw shaft side spiral groove 4 and the contact point Cs 1 with the ball 5 and passes through the center of the ball 5 is drawn, The gap between the ball 5 and the screw shaft side spiral groove 4 in the imaginary straight line direction) Gs at the point where the screw shaft side spiral groove 4 and the screw shaft side spiral groove 4 intersect with each other is the gap between the nut side spiral groove 3 and the ball 5 ( It is smaller than the gap (Gn in the imaginary linear direction) between the ball 5 and the nut side spiral groove 3 at the point where the imaginary straight line and the nut side spiral groove 3 intersect.

この状態でナット１Ａ，１Ｂが図２に示す矢印方向に移動すると共に予圧荷重より小さい外部荷重Ｆがナット１Ａ，１Ｂに移動方向と逆方向に作用すると、ナット１Ａのナット側螺旋溝３とねじ軸側螺旋溝４との間に設けられたボール５は隙間Ｇｓが大きくなる方向に微小変位し、ナット１Ｂのナット側螺旋溝３とねじ軸側螺旋溝４との間に設けられたボール５は隙間Ｇｓが小さくなる方向に微小変位する。これにより、図２（ｂ）に示すように、ナット１Ｂ側ではねじ軸側螺旋溝４に対するボール５の接触点数が１点から２点から変化し、ナット１Ａ側ではねじ軸側螺旋溝４に対するボール５の接触点数が１点のままに保たれる。   In this state, when the nuts 1A and 1B move in the direction of the arrow shown in FIG. 2 and an external load F smaller than the preload acts on the nuts 1A and 1B in the direction opposite to the moving direction, the nut-side spiral groove 3 of the nut 1A and the screw The ball 5 provided between the shaft side spiral groove 4 is slightly displaced in the direction in which the gap Gs increases, and the ball 5 provided between the nut side spiral groove 3 and the screw shaft side spiral groove 4 of the nut 1B. Is slightly displaced in the direction in which the gap Gs decreases. Accordingly, as shown in FIG. 2B, the number of contact points of the ball 5 with respect to the screw shaft side spiral groove 4 on the nut 1B side changes from one point to two points, and on the nut 1A side, the number of contact points with respect to the screw shaft side spiral groove 4 is changed. The number of contact points of the ball 5 is kept at one point.

一方、ナット１Ａ，１Ｂが図２に示す矢印方向と逆方向に移動すると共に予圧荷重より小さい外部荷重Ｆがナット１Ａ，１Ｂに移動方向と同じ方向に作用すると、ナット１Ａのナット側螺旋溝３とねじ軸側螺旋溝４との間に設けられたボール５は隙間Ｇｓが小さくなる方向に微小変位し、ナット１Ｂのナット側螺旋溝３とねじ軸側螺旋溝４との間に設けられたボール５は隙間Ｇｓが大きくなる方向に微小変位する。これにより、図２（ｃ）に示すように、ナット１Ａ側ではねじ軸側螺旋溝４に対するボール５の接触点数が１点から２点から変化し、ナット１Ｂ側ではねじ軸側螺旋溝４に対するボール５の接触点数が１点のままに保たれる。   On the other hand, when the nuts 1A and 1B move in the direction opposite to the arrow direction shown in FIG. 2 and an external load F smaller than the preload is applied to the nuts 1A and 1B in the same direction as the moving direction, the nut-side spiral groove 3 of the nut 1A. And the ball 5 provided between the screw shaft side spiral groove 4 is slightly displaced in the direction in which the gap Gs is reduced, and is provided between the nut side spiral groove 3 and the screw shaft side spiral groove 4 of the nut 1B. The ball 5 is slightly displaced in the direction in which the gap Gs increases. As a result, as shown in FIG. 2C, the number of contact points of the ball 5 with respect to the screw shaft side spiral groove 4 on the nut 1A side changes from one point to two points, and on the nut 1B side, the number of contact points with respect to the screw shaft side spiral groove 4 is changed. The number of contact points of the ball 5 is kept at one point.

したがって、上述した第１の実施形態では、ナット１Ａ，１Ｂが矢印方向に移動すると、ねじ軸側螺旋溝４に対するボール５の接触点数がナット１Ｂ側では１点から２点から変化するのに対し、ナット１Ａ側ではねじ軸側螺旋溝４に対するボール５の接触点数が１点のままに保たれ、ナット側螺旋溝３とねじ軸側螺旋溝４の螺旋溝直角断面形状をサーキュラアーク形状としたダブルナット予圧式ボールねじのように、ナット１Ａ，１Ｂの移動方向が正方向から逆方向に切り替わるときのトルクが定常作動時のトルクよりも大幅に小さくなることがないので、作動方向が正方向から逆方向に切り替わるときに大きなトルク変動が生じることを防止することができる。   Therefore, in the first embodiment described above, when the nuts 1A and 1B move in the direction of the arrow, the number of contact points of the ball 5 with respect to the screw shaft side spiral groove 4 changes from 1 to 2 on the nut 1B side. On the nut 1A side, the number of contact points of the balls 5 with respect to the screw shaft side spiral groove 4 is maintained at one point, and the cross section of the nut side spiral groove 3 and the screw shaft side spiral groove 4 is a circular arc shape. Like the double nut preload type ball screw, the torque when the movement direction of the nuts 1A and 1B is switched from the normal direction to the reverse direction is not significantly smaller than the torque at the normal operation, so the operation direction is the positive direction. Therefore, it is possible to prevent a large torque fluctuation from occurring when switching in the reverse direction.

また、ナット側螺旋溝３とねじ軸側螺旋溝４の螺旋溝直角断面形状をサーキュラアーク形状としたダブルナット予圧式ボールねじのように、予圧量に対するトルクの上昇率が小さくなり過ぎてしまうこともないので、予圧調整時に過大予圧となることも防止することができる。
なお、ボールねじの作動時にナット１Ａ，１Ｂに作用する外部荷重としては、ボール５に付与される予圧荷重より小さい外部荷重が好ましく、具体的には、例えばボールねじに付設されるシールの抵抗等を含む荷重が予圧荷重の１／１００以下、あるいは静定格荷重の１／１０００以下であることが望ましい。 Further, the rate of increase in torque with respect to the preload amount becomes too small as in a double nut preload type ball screw in which the spiral groove perpendicular cross-sectional shape of the nut side spiral groove 3 and the screw shaft side spiral groove 4 is a circular arc shape. Therefore, it is possible to prevent an excessive preload during preload adjustment.
The external load acting on the nuts 1A and 1B during the operation of the ball screw is preferably an external load smaller than the preload applied to the ball 5, and specifically, for example, the resistance of a seal attached to the ball screw, etc. It is desirable that the load including 1/100 or less of the preload or 1/1000 or less of the static load rating.

図１に示した第１の実施形態では、ナット１Ａとナット１Ｂとの間に介挿される予圧付与部材として間座６を例示したが、これに限られるものでなく、二つのナットとの間に介挿される予圧付与部材として、コイルバネ等の弾性部材を用いてもよい。
さらに、図１に示した第１の実施形態では、ボール５を無限循環させるボール循環部材としてボールリターンチューブ８を例示したが、ボール循環部材として例えばエンドデフレクタ等を用いた内部循環式のボールねじについても本発明を適用することが可能である。 In the first embodiment shown in FIG. 1, the spacer 6 is illustrated as a preload imparting member inserted between the nut 1 </ b> A and the nut 1 </ b> B, but the present invention is not limited to this, and the space between the two nuts is not limited thereto. An elastic member such as a coil spring may be used as the preload application member inserted into the coil.
Further, in the first embodiment shown in FIG. 1, the ball return tube 8 is exemplified as a ball circulation member for infinite circulation of the ball 5, but an internal circulation type ball screw using, for example, an end deflector or the like as the ball circulation member. The present invention can also be applied to the above.

また、図１に示した第１の実施形態では、ねじ軸２の外周面に一条のねじ軸側螺旋溝４が形成されたものを例示したが、ねじ軸の外周面やナットの内周面に複数状の螺旋溝が形成されたボールねじについても本発明を適用することが可能である。
また、図１に示した第１の実施形態では、ナット側に形成されたボール戻し経路をボールが循環する形式のボールねじを例示したが、例えば特開２００５−３４４７８２号公報に示されている形式のボールねじ、すなわち、ねじ軸側に形成されたボール戻し経路をボールが循環する形式のボールねじについても本発明を適用することが可能である。 Moreover, in 1st Embodiment shown in FIG. 1, although the thread shaft side spiral groove 4 was formed in the outer peripheral surface of the screw shaft 2, the outer peripheral surface of the screw shaft and the inner peripheral surface of the nut were illustrated. The present invention can also be applied to a ball screw in which a plurality of spiral grooves are formed.
Further, in the first embodiment shown in FIG. 1, a ball screw in which the ball circulates through a ball return path formed on the nut side is exemplified, but for example, disclosed in JP-A-2005-344882. The present invention can also be applied to a type of ball screw, that is, a type of ball screw in which a ball circulates through a ball return path formed on the screw shaft side.

さらに、図１に示した第１の実施形態では、ナット側螺旋溝３の螺旋溝直角断面形状をボール５の半径より大きい曲率半径Ｒｎを有するサーキュラアーク形状とし、且つねじ軸側螺旋溝４の螺旋溝直角断面形状をボール５の半径より大きく且つ上記曲率半径Ｒｎより小さい曲率半径Ｒｓを有するゴシックアーク形状としたが、図３に示す第２の実施形態や図４に示す第３の実施形態のように、ナット軸側螺旋溝３の螺旋溝直角断面形状をボール５の半径より大きい曲率半径Ｒｎを有するゴシックアーク形状とし、且つねじ軸側螺旋溝４の螺旋溝直角断面形状をボールの半径より大きく且つ上記曲率半径Ｒｎより小さい曲率半径Ｒｓを有するゴシックアーク形状としてもよい。なお、曲率半径Ｒｎ，Ｒｓを同一としてもよい。   Further, in the first embodiment shown in FIG. 1, the cross-sectional shape of the nut-side spiral groove 3 perpendicular to the spiral groove is a circular arc shape having a curvature radius Rn larger than the radius of the ball 5, and the screw shaft-side spiral groove 4 The cross-sectional shape perpendicular to the spiral groove is a Gothic arc shape having a radius of curvature Rs larger than the radius of the ball 5 and smaller than the radius of curvature Rn. However, the second embodiment shown in FIG. 3 and the third embodiment shown in FIG. As shown in the figure, the cross section shape of the nut shaft side spiral groove 3 is a Gothic arc shape having a radius of curvature Rn larger than the radius of the ball 5, and the screw groove side spiral groove 4 is A Gothic arc shape having a radius of curvature Rs that is larger and smaller than the radius of curvature Rn may be used. The curvature radii Rn and Rs may be the same.

また、図１に示した第１の実施形態では、本発明をダブルナット予圧式ボールねじに適用した場合を示したが、これに限定されるものではなく、例えばナットの中央付近のリードを予圧量だけ大きくして予圧を与えるオアセット予圧方式のボールねじについても本発明を適用することが可能である。   Further, in the first embodiment shown in FIG. 1, the case where the present invention is applied to a double nut preloading ball screw is shown, but the present invention is not limited to this. For example, a lead near the center of a nut is preloaded. The present invention can also be applied to an oaset preloading type ball screw that applies a preload by increasing the amount.

１Ａ，１Ｂ ナット
２ ねじ軸
３ ナット側螺旋溝
４ ねじ軸側螺旋溝
５ ボール
６ 間座
７ スペーサボール
８ ボールリターンチューブ 1A, 1B Nut 2 Screw shaft 3 Nut side spiral groove 4 Screw shaft side spiral groove 5 Ball 6 Spacer 7 Spacer ball 8 Ball return tube

Claims (7)

ナットと、前記ナット内を軸方向に貫通するねじ軸と、前記ナットの内周面に形成されたナット側螺旋溝と前記ねじ軸の外周面に形成されたねじ軸側螺旋溝との間に転動自在に設けられた多数のボールとを具備し、前記ボールが複数巻の螺旋回路を形成し、前記ナットの軸方向中央近傍部分のリードを予圧量だけ大きくすることにより予圧が付与されるボールねじにおいて、
前記ナット側螺旋溝と前記ボールとの接触点と前記ねじ軸側螺旋溝と前記ボールとの接触点とを結ぶ直線に対して略直交し且つ前記ボールの中心を通る仮想直線を引き、前記仮想直線と前記両螺旋溝とが交差する点における、前記ボールと前記ナット側螺旋溝との間の前記仮想直線方向の隙間の大きさと、前記ボールと前記ねじ軸側螺旋溝との間の前記仮想直線方向の隙間の大きさとが、前記ナット及び前記ねじ軸が回転していない状態においては、異なっていることを特徴とするボールねじ。 A nut, a screw shaft that passes through the nut in the axial direction, a nut-side spiral groove formed on the inner peripheral surface of the nut, and a screw-shaft side spiral groove formed on the outer peripheral surface of the screw shaft. A plurality of balls provided so as to be capable of rolling, and the balls form a multi-turn spiral circuit, and a preload is applied by increasing the lead in the vicinity of the axial center of the nut by a preload amount. In ball screw,
A virtual straight line that is substantially orthogonal to a straight line that connects the contact point between the nut-side spiral groove and the ball and the contact point between the screw shaft-side spiral groove and the ball is drawn through the center of the ball, and the virtual The size of the gap in the virtual linear direction between the ball and the nut-side spiral groove at the point where the straight line and the spiral grooves intersect, and the virtual between the ball and the screw shaft-side spiral groove A ball screw characterized in that the size of the gap in the linear direction differs when the nut and the screw shaft are not rotating. 請求項１記載のボールねじであって、前記ナット又は前記ねじ軸を略無負荷状態で軸方向に移動させたときに前記ナット側螺旋溝と前記ボールとの接触点の数及び前記ねじ軸側螺旋溝と前記ボールとの接触点の数の合計が、前記ナットのリードを予圧量だけ大きくした前記軸方向中央近傍部分を境にして、軸方向一方で２点、軸方向他方で３点となっていることを特徴とするボールねじ。   2. The ball screw according to claim 1, wherein the number of contact points between the nut-side spiral groove and the ball and the screw shaft side when the nut or the screw shaft is moved in the axial direction in a substantially unloaded state. The total number of contact points between the spiral groove and the ball is 2 points on the one side in the axial direction and 3 points on the other side in the axial direction, with the nut lead being increased by a preload amount as a boundary. A ball screw characterized by that. 請求項１又は２記載のボールねじであって、前記ねじ軸側螺旋溝と前記ナット側螺旋溝のうち一方の螺旋溝の螺旋溝直角断面形状がゴシックアーク形状であり、他方の螺旋溝の螺旋溝直角断面形状がサーキュラアーク形状であることを特徴とするボールねじ。   3. The ball screw according to claim 1, wherein a spiral groove perpendicular cross-sectional shape of one of the screw shaft side spiral groove and the nut side spiral groove is a Gothic arc shape, and the other spiral groove is a spiral. A ball screw characterized in that the cross-sectional shape perpendicular to the groove is a circular arc shape. 請求項１〜３のいずれか一項記載のボールねじであって、前記螺旋回路が多条ねじとして構成され、その条間のねじ軸側螺旋溝とナット側螺旋溝のピッチを変えることを特徴とするボールねじ。   The ball screw according to any one of claims 1 to 3, wherein the spiral circuit is configured as a multi-threaded screw, and the pitch of the screw-side spiral groove and the nut-side spiral groove between the threads is changed. And ball screw. 請求項１〜４のいずれか一項記載のボールねじであって、前記ナットが二つの分割部品からなることを特徴とするボールねじ。   The ball screw according to any one of claims 1 to 4, wherein the nut is composed of two divided parts. 請求項５記載のボールねじであって、前記二つの分割部品がばね予圧されていることを特徴とするボールねじ。   6. The ball screw according to claim 5, wherein the two divided parts are spring preloaded. 請求項１〜６のいずれか一項記載のボールねじであって、前記ボールより軟質の材料で形成され且つ前記ボールより小さい直径のスペーサボールを前記ボールの間に有することを特徴とするボールねじ。   The ball screw according to any one of claims 1 to 6, wherein a spacer ball made of a material softer than the ball and having a diameter smaller than that of the ball is interposed between the balls. .
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