JP3993414B2 - Ball screw - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボールねじに関し、特に、過大な力や不均一な圧力、荷重の発生を抑制するボールねじに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ボールねじは、回転運動を直線運動に換えて部品の位置を移動させる目的に用いる送りねじであり、ねじ軸とナットがボール（鋼球）を介して作動する機械部品である。ねじ軸とナットの相対回転に伴って、ねじ溝の中でボールが転動しながら無限循環する。ボールねじは、機械効率と負荷容量と作動長期安定性の点で優れている。数値制御工作機械の普及に伴い、その重要性は更に増している。
【０００３】
ボールねじは、ねじ軸とナットの中心軸を正確に合わせて使用することが、位置精度や寿命などの点で必要である。特にボールねじの据付け時に、正確に取り付けることが重要である。しかし、ねじ軸とナットの中心軸のずれの許容範囲は、１０^−４ｒａｄ．以下（〜１０^−２ｄｅｇ．以下）と非常に小さく、かつ、そのねじ軸が非常に長いため、正確な取り付けは容易では無い。取付け誤差が生じた場合、ボール、ねじ軸及びナットに対して過大な面圧が生じ、ボールねじ駆動の障害になる他、ボールねじの寿命が低減することになる。
【０００４】
また、ボールねじに対して、著しく不均一な負荷がかかる場合も同様に、ねじ軸とナットの中心軸がずれ、ボール、ねじ軸及びナットに対して過大な面圧が生じ、ボールねじ駆動の障害になる他、ボールねじの寿命が低減することになる。
【０００５】
ボールねじの駆動が長期間安定な寿命の長いボールねじが求められている。また、荷重に強いボールねじが求められている。取付け誤差や負荷方向のずれ等に対して、鈍感なボールねじが求められている。そして、ねじ軸とナットの中心軸のずれの許容範囲の広い（例えば１０^−３〜１０^−２ｒａｄ．以下）ボールねじが求められている。更に、荷重（面圧）を平均的にボールに伝達するボールねじが求められている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、長期にわたり使用することが可能な寿命の長いのボールねじを提供することである。
【０００７】
また、本発明の他の目的は、誤差鈍感型のボールねじを提供することである。
【０００８】
本発明の更に他の目的は、ナットの中心軸とねじ軸の中心軸とのずれの許容範囲の広いボールねじを提供することである。
【０００９】
本発明の別の目的は、ナットに加わる荷重に対して強いボールねじを提供することである。
【００１０】
また、本発明の更に別の目的は、ナットに加わる荷重を平均化してボールに伝えるボールねじを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
以下に、［発明の実施の形態]で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明の実施の形態］との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１２】
従って、上記課題を解決するために、本発明のボールねじは、外周面に螺旋状の第１溝（５）を有するねじ軸（２）と、ねじ軸（２）に外嵌され、内周面に螺旋状の第２溝（４）を有するナット（１）と、第１溝（５）に取り付けられ、第１溝（５）からはみ出している凸部を有する調心弾性体（７，８）と、第２溝（４）とその凸部とで形成される通路を転動するボール（６）とを具備する。
【００１３】
また、本発明のボールねじは、調心弾性体（７，８）が、第１溝（５）を埋めるような螺旋状の形状を有する。
【００１４】
また、本発明のボールねじは、調心弾性体（７，８）が、第１溝（５）内において可動である。
【００１５】
更に、本発明のボールねじは、調心弾性体（８）が、ねじ軸（２）との間で空間を形成する。
【００１６】
更に、本発明のボールねじは、外周面に螺旋状の第１溝（５）を有するねじ軸（２）と、ねじ軸（２）に外嵌され、内周面に螺旋状の第２溝（４）を有するナット（１）と、第２溝（４）に取り付けられ、第２溝（４）からはみ出している凸部を有する調心弾性体（７，８）と、第１溝（５）とその凸部とで形成される通路を転動するボール（６）とを具備する。
【００１７】
更に、本発明のボールねじは、調心弾性体（７，８）が、第２溝（４）を埋めるように螺旋状の形状を有する。
【００１８】
更に、本発明のボールねじは、調心弾性体（７，８）が、第２溝（４）内において可動である。
【００１９】
更に、本発明のボールねじは、調心弾性体（８）が、ナット（１）との間で空間を形成する。
【００２０】
更に、本発明のボールねじは、調心弾性体（７，８）が、内部に空間を含む。
【００２１】
更に、本発明のボールねじは、外周面に螺旋状の第１溝（５）を有するねじ軸（２）と、ねじ軸（２）に外嵌され、内周面に螺旋状の第２溝（４）を有するナット（１）と、第１溝（５）と第２溝（４）とで形成される通路を転動するボール（６）とを具備し、ねじ軸（２）は、その外周面に、第１溝（５）に沿うよう螺旋状に形成された第３溝（９）を更に有する。
【００２２】
更に、本発明のボールねじは、外周面に螺旋状の第１溝（５）を有するねじ軸（２）と、ねじ軸（２）に外嵌され、内周面に螺旋状の第２溝（４）を有するナット（１）と、第１溝（５）と第２溝（４）とで形成される通路を転動するボール（６）とを具備し、ナット（１）は、その内周面に第２溝（４）に沿うよう螺旋状に形成された第４溝（９）を更に有する。
【００２３】
更に、本発明のボールねじは、外周面に螺旋状の第１溝（５）を有するねじ軸（２）と、荷重を負荷されるフランジ部（１−２）とフランジ部（１−２）の一方の面に同体に接合された胴体部（１−１）とを有し、ねじ軸（２）に外嵌され、内周面に螺旋状の第２溝（４）を有するナット（１）と、第１溝（５）と第２溝（４）とで形成される通路を転動するボール（６）とを具備し、胴体部（１−１）の肉厚は、その荷重によりボール（６）が受ける玉荷重が最小となる第２溝（４）近傍において最大となる。
【００２４】
更に、本発明のボールねじは、その荷重が、フランジ部（１−２）に対して胴体部（１−１）と反対側の面（３−１）から負荷される場合、その肉厚は、胴体部（１−１）において、ねじ軸（２）の中心軸方向の中間近傍において最大となる。
【００２５】
更に、本発明のボールねじは、その荷重が、フランジ部（１−２）に対して胴体部（１−１）と同じ側の面（３−２）から負荷される場合、その肉厚は、胴体部（１−１）とフランジ部（１−２）との接合部近傍において最大となる。
【００２６】
更に、本発明のボールねじは、外周面に螺旋状の第１溝（５）を有するねじ軸（２）と、荷重を負荷されるフランジ部（３１−２）とフランジ部（３１−２）の一方の面に同体に接合された胴体部（３１−１）とを有し、ねじ軸（２）に外嵌され、内周面に螺旋状の第２溝（４）を有するナット（３１）と、第１溝（５）と第２溝（４）とで形成される通路を転動するボール（６）とを具備し、胴体部（３１−１）の肉厚は、フランジ部（３１−２）と胴体部（３１−１）との接合部近傍が、他の胴体部（３１−１）よりも薄い。
【００２７】
更に、本発明のボールねじは、胴体（３１−１）部が、接合部近傍（３１−４）で括れている。
【００２８】
更に、本発明のボールねじは、接合部近傍（３１−４）が、概ねねじ軸（２）の中心軸に垂直な方向に向かう複数の孔（３１−５）を有する。
【００２９】
更に、本発明のボールねじは、ボール（１６）が、内部に空間を有する。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明であるボールねじの実施の形態に関して、添付図面を参照して説明する。
なお、各実施の形態において同一又は相当部分には同一の符号を付して説明する。
【００３１】
図１は、本発明であるボールねじの実施の形態に関わる、ボールねじの基本的な構成を示す斜投影図である。ただし、図１については、ボールねじの基本構成を示したものであり、本発明の詳細構成については省略している。また、ボール（鋼球）については、省略している。ここで、ねじ軸２の中心軸をｘ軸（図面に平行）とし、ｘ軸と垂直で、互いに垂直な２軸の内、図面に平行な方向をｚ軸とし、他をｙ軸とする（他の図面について同様）。例えば、図２では、ｙ軸は図面に垂直になる。
【００３２】
ボールねじは、胴体部１−１とフランジ部１−２とを有するナット１及びねじ軸２を具備する。ナット１は、ねじ軸２に螺合（外嵌）している。
【００３３】
また、図２は、本発明であるボールねじの実施の形態に関わる、ボールねじの基本的な構成を示す図である。ただし、図２については、ボールねじの基本構成を示したものであり、本発明の詳細構成については省略している。また、ボール（鋼球）についても、省略している。
【００３４】
図２を参照して、ボールねじの基本的な構成について説明する。
ボールねじは、胴体部１−１とフランジ部１−２とを有するナット１及びねじ軸２を具備する。
【００３５】
ナット１は、円柱形状を有する胴体部１−１と、胴体部１−１よりも半径の大きな円盤形状を有するフランジ部１−２とが、同軸を成して同体に接合された構造を有する。そして、その内部に、ねじ軸２（後述）に螺合（外嵌）可能な円筒状の空間３−３を有している。その空間の内周面には、螺旋状の第２溝としての案内溝４（−１〜８）を有する。図２で示される各案内溝４は、案内溝４−１−案内溝４−２−案内溝４−３−案内溝４−４−案内溝４−５−案内溝４−６−案内溝４−７−案内溝４−８とひとつながりの溝である。材料は、ＳＵＪ２やＳＣＭ材等を使用する。
フランジ部１−２の内、胴体部１−１と接合していない面を第１荷重面３−１、その裏面（胴体部１−１と接合している側）であって胴体部１−１が存在していない面を第２荷重面３−２と記すことにする。材料は、ＳＵＪ２やＳＣＭ材等を使用する。
【００３６】
ねじ軸２は、円柱形状を有する。そして、その外周面に螺旋状の第１溝としての螺旋溝５（−１〜５）を有する。図２で示される各螺旋溝は、螺旋溝５−１−螺旋溝５−２−螺旋溝５−３−螺旋溝５−４−螺旋溝５−５とひとつながりの溝である。図では、ナット１のある付近のみを示している。材料は、ＳＵＪ２やＳＣＭ材等を使用する。
【００３７】
ねじ軸２は、ナット１の空間３−３を貫通し、ナット１と螺合（嵌合）している。このとき、ねじ軸２の中心軸とナット１の中心軸とのずれが、角度にして１０^−４ｒａｄ．以下であることが好ましい（ただし、両中心軸がねじれの位置の関係にある場合は、例えば、ｘｙ平面、ｙｚ平面及びｚｘ平面に射影した両中心軸の角度の内の最大値とする）。より好ましくは、合致していることである。
【００３８】
ボール（６：図示せず）は、鋼製、セラミック製（例示：Ｓｉ_３Ｎ_４）の球である。案内溝４及び螺旋溝５の内の少なくとも一方を有する通路を転動し、ナット１内にあるボールを循環させるための戻り孔（図示せず）を通り、無限循環可能である。例えば、転動して案内溝４−１に達したボールは、戻り孔を経由して、案内溝４−８に移動し、そこから再び通路（案内溝４や螺旋溝５など）を移動する。逆も可能である。ボールは、例えば、一つのボールねじで５０〜５００個程度あり、通路上を並んで移動する。
【００３９】
（実施例１）
次に、本発明のボールねじの第１の実施の形態について説明する。
まず、本発明のボールねじの第１の実施の形態の構成について、図面を参照して説明する。基本的なナット１及びねじ軸２の構成は、図１及び図２に示した通りである。
図３は、本発明のボールねじの第１の実施の形態の構成を示す断面図である。ボールねじは、案内溝４−３／４−５を有するナット１、螺旋溝５−２／５−３を有するねじ軸２、ボール６、調心弾性体７−２／７−３とを具備する。なお、本図は、ねじ軸２の中心軸に対して、片方の側の断面の一部（案内溝４−３／４−５、螺旋溝５−２／５−３付近のみ）を示している。
【００４０】
ナット１は、図２で説明したものと同様である。ただし、ナット１全体が、ｘ軸方向であってフランジ部１−２の方向にややずれている（ボール半個分程度）点が図２と異なる。また、本実施例では、螺旋方向に垂直な方向の案内溝４の断面は、概ね半円形状を有する。
【００４１】
ねじ軸２は、図２で説明したものと同様である。ただし、螺旋溝５中に、調心弾性体（後述）が設置されている点が図２と異なる。また、本実施例では、螺旋方向に垂直な方向の螺旋溝５の断面は、概ね半円形状を有する。
【００４２】
ボール６は、既述のものと同様である。ただし、案内溝４と調心弾性体７（の凸部）（とねじ軸２の螺旋溝５近傍の側面）とで形成される通路を転動する点が図２と異なる。
【００４３】
調心弾性体７（−１〜５）は、螺旋溝５（−１〜５）を埋めるように螺旋状の形状を有し、かつ、螺旋溝５からはみだしている凸部（螺旋全体に存在）を有する弾性体である。本実施例において、調心弾性体７の螺旋方向に垂直な方向の断面は、螺旋溝５を埋める螺旋溝５の断面と同様の半円形状（直径は螺旋溝５と等しいかやや小さい）の部分と、螺旋溝５から突き出た凸部である山型（富士山型）形状（ただし、山型形状における山の稜線部分は、ボール６の曲率と概ね等しい）の部分とが一体となった形状を有する。従って、調心弾性体７は、半円形部分で螺旋溝５中で可動である。図３中では、調心弾性体７のうち、螺旋溝５−２／５−３に対応する調心弾性体７−２／７−３のみを示している。
調心弾性体７（−１〜５）は、ボール６、ナット１及びねじ軸２よりも少ない応力（荷重）で大きく弾性変形する材料で製造されている。すなわち、ボール６、ナット１及びねじ軸２と比較して、相対的に剛性が低い（柔らかい）材料である。例えば、ナット１及びねじ軸２を、軸受鋼ＳＵＪ２で製造し、調心弾性体７をばね鋼で製造する。前述の条件を満たす、あるいは、調心さえ可能ならば、調心弾性体７にＳＵＪ２、ＳＣＭ材も使用可能である。なお、予測される最大応力（荷重）においても、塑性変形しない材料が好ましい。
【００４４】
調心弾性体７の製造方法については、例えば以下のような方法がある。
まず、ねじ軸２の螺旋溝５に正確に嵌め込み可能な螺旋形状である「ばね」を準備する。ばねは円形（直径は螺旋溝の直径と同程度）の断面を有する線材を使用する。次に、ばねを、ねじ軸２と同様の構造（螺旋溝を含む）を有する治具Ａに嵌め込む。そのとき、ばねの内側半分は、螺旋溝に埋まり、その外側の半分が治具Ａから出ている。その後、その出ている部分について、図３で示す形状となるように、治具Ａを固定して旋盤で切削する。まず図中左側の部分を切削により加工し、その後図中右側の部分を切削により加工することで、調心弾性体７が製造される。
ただし、本発明が、この製造方法に限定されるものでは無い。
【００４５】
次に、本発明のボールねじの第１の実施の形態の動作について、図２及び図３を参照して説明する。
フランジ部１−２の第１荷重面３−１側に、ｘ軸方向の荷重が負荷されている場合、図３においては図面上、左側から荷重が負荷されていることになる。
ボールねじは、ボールねじが取り付けられた機器の動作に対応して、ねじ軸２が回転し、それに伴い、ナット１がｘ軸方向に移動する。
ここで、ボールねじの取付け誤差がある場合や、第１荷重面３−１にかかる荷重が面に対して著しく不均一の場合などでは、ナット１の中心軸とねじ軸２の中心軸とがずれる。そのとき、図３において、ナット１は、ねじ軸２に対して角度を有するようになる。
それに伴い、ボール６とナット１との間、ボール６と調心弾性体７との間（ボール６とねじ軸２との間）の面圧が増加する。特に、ボール６と調心弾性体７との間の面圧が増加する。それに伴い玉荷重も増加する。ところが、調心弾性体７は、ボール６、ナット１及びねじ軸２よりも剛性が低く、弾性変形し易い。また、螺旋溝５において可動である。従って、調心弾性体７が変形し、必要に応じて動き、面圧及び玉荷重の増加を抑制する。
【００４６】
上記動作により、面圧及び玉荷重の増加を、調心弾性体７の変形により抑制することが出来る。従って、面圧及び玉荷重の増加に伴うボールねじの駆動の障害や、寿命の低下を抑えることが可能となる。
すなわち、ボールねじの取付け誤差に対して、その許容範囲を広げることが可能となる。更に、ボールねじの取り付けられた機器に関わる、第１荷重面３−１にかかる荷重について、荷重の負荷が面に対して著しく不均一の場合でも、面圧及び玉荷重が過大となることを防止することが可能となる。
【００４７】
また、図４に示すように、調心弾性体７（第２調心弾性体）を、ナット１の案内溝４（−１〜８）を埋めるように設置することも可能である。その場合にも同様の効果を得ることが可能である。
なお、製造方法については、例えば、ばねを、ナット１と同様の構造（案内溝を含む）を有する治具に嵌め込み、内周面側を旋盤で切削することで製造可能である。
【００４８】
また、図３及び図４に示す例では、調心弾性体７は、ボール６を一方の側（図３及び図４では、図面のボール６の右側）からのみ支えている。これは、ボールねじのナット１にかかる荷重は、第１荷重面３−１から負荷される場合が多いからである。
ここで、第２荷重面３−２にも荷重がかかる場合、もう一方の側（図３及び図４における図面のボール６の左側）からも同時に別の調心弾性体７’でボール６を支えるようにすることも可能である。その場合には、ねじ軸２／ナット１上に螺旋溝５／案内溝４と並行に螺旋溝５’／案内溝４’を形成し、そこに調心弾性体７’を設置することで実施可能である。
これにより、ｘ軸方向の両方の向き（第１荷重面３−１及び第２荷重面３−２に垂直な向き）の荷重に対して、対応することが可能となる。
【００４９】
（実施例２）
次に、本発明のボールねじの第２の実施の形態について説明する。
まず、本発明のボールねじの第２の実施の形態の構成について、図面を参照して説明する。基本的なナット１及びねじ軸２の構成は、図１及び図２に示した通りである。
図５は、本発明のボールねじの第２の実施の形態の構成を示す断面図である。ボールねじは、案内溝４−３／４−５を有するナット１、螺旋溝５’−２／５’−３を有するねじ軸２、ボール６、調心弾性体８−２／８−３とを具備する。なお、本図は、ねじ軸２の中心軸に対して、片方の側の断面の一部（案内溝４−３／４−５、螺旋溝５’−２／５’−３付近のみ）を示している。
【００５０】
ナット１は、図２で説明したものと同様である。ただし、ナット１全体が、ｘ軸方向であってフランジ部１−２の方向にややずれている点が図２と異なる。また、本実施例では、螺旋方向に垂直な方向の案内溝４の断面は、概ね半円形状を有する。
【００５１】
ねじ軸２は、図２で説明したものと同様である。ただし、螺旋溝５’中に、調心弾性体（後述）が設置されている点が図２と異なる。また、本実施例では、螺旋方向に垂直な方向の螺旋溝５’の断面は、概ね逆向きの台形状を有する点が実施例１と異なる。
【００５２】
ボール６は、既述のものと同様である。ただし、案内溝４と調心弾性体８（の凸部）とで形成される通路を転動する点が図２と異なる。
【００５３】
調心弾性体８（−１〜５）は、螺旋溝５’（−１〜５）を埋めるように螺旋状の形状を有し、かつ、螺旋溝５からはみだしている凸部（螺旋全体に存在）を有する弾性体である。本実施例において、調心弾性体８の螺旋方向に垂直な方向の断面は、螺旋溝５’を埋める螺旋溝５の断面と同様の逆台形状（ただし、逆Ｕ字型の空間を有する）と、螺旋溝５’から突き出た凸部である山形（富士山型）形状（ただし、山型形状における山の稜線部分は、その一部がボール６の曲率と概ね等しい）の部分とが一体となった形状を有する。図３中では、調心弾性体７のうち、螺旋溝５’−２／５’−３に対応する調心弾性体８−２／８−３のみを示している。
調心弾性体８（−１〜５）は、ボール６、ナット１及びねじ軸２よりも少ない応力（荷重）で大きく弾性変形するような形状である。すなわち、内部に逆Ｕ字型のトンネル状の空間を有しており、ボール６と接する部分の肉厚が薄くなっている。従って、ボール６を介して荷重が加わると、その大きさに応じて、ボール６、ナット１及びねじ軸２と比較して、容易に弾性変形を行なう。ただし、予測される最大応力（荷重）においても、塑性変形しない材料が好ましい。
ここで、調心弾性体８の材料については、ボール６、ナット１及びねじ軸２と同様でも良い。トンネル上の空間により剛性が低くなるからである。また、調心弾性体８は、ボール６、ナット１及びねじ軸２よりも少ない応力（荷重）で大きく弾性変形する材料でも良い。すなわち、ボール６、ナット１及びねじ軸２と比較して、相対的に剛性が低い（柔らかい）材料である。例えば、ナット１及びねじ軸２を、軸受鋼ＳＵＪ２で製造し、調心弾性体８をばね鋼で製造する。その場合には、内部にトンネル状の空間を小さくするか、有さなくても良い。充分な弾性変形が起きるからである。そのとき、形状が簡単になるので、製造が容易となる。
【００５４】
調心弾性体８の製造方法については、例えば以下のような方法がある。
まず、螺旋形状である「ばね」を準備する。ばねは矩形の断面を有する線材を使用する。次に、ばねの外周面側を固定し、ねじ軸２の螺旋溝５’に正確に嵌め込み可能なように、その内周面側の角部を旋盤で切削する（必要に応じて、逆Ｕ字型の部分を切削）。次に、ばねを、ねじ軸２と同様の構造（螺旋溝５’を含む）を有する治具Ｂに嵌め込む。そのとき、ばねの内側半分は、螺旋溝に埋まり、その外側の半分が治具から出ている。その後、その出ている部分について、図５で示す形状となるように、治具Ｂを固定して旋盤で切削する。まず図中左側の部分を切削により加工し、その後図中右側の部分を切削により加工することで、調心弾性体８が製造される。
ただし、本発明が、この製造方法に限定されるものでは無い。
【００５５】
次に、本発明のボールねじの第２の実施の形態の動作について、図２及び図５を参照して説明する。
フランジ部１−２の第１荷重面３−１側に、ｘ軸方向の荷重が負荷されている場合、図５においては図面上、左側から荷重が負荷されていることになる。
ボールねじは、ボールねじが取り付けられた機器の動作に対応して、ねじ軸２が回転し、それに伴い、ナット１がｘ軸方向に移動する。
ここで、ボールねじの取付け誤差がある場合や、第１荷重面３−１にかかる荷重が面に対して著しく不均一の場合などでは、ナット１の中心軸とねじ軸２の中心軸とがずれる。そのとき、図５において、ナット１は、ねじ軸２に対して角度を有するようになる。
それに伴い、ボール６とナット１との間、ボール６と調心弾性体８との間の面圧が増加する。特に、ボール６と調心弾性体８との間の面圧が増加する。それに伴い玉荷重も増加する。ところが、調心弾性体８は、ボール６、ナット１及びねじ軸２よりも弾性変形し易い。従って、調心弾性体８が変形し、面圧及び玉荷重の増加を抑制する。
【００５６】
上記動作により、面圧及び玉荷重の増加を、調心弾性体８の変形により抑制することが出来る。従って、面圧及び玉荷重の増加に伴うボールねじの駆動の障害や、寿命の低下を抑えることが可能となる。
すなわち、ボールねじの取付け誤差に対して、その許容範囲を広げることが可能となる。更に、ボールねじの取り付けられた機器に関わる、第１荷重面３−１にかかる荷重について、荷重の負荷が面に対して著しく不均一の場合でも、面圧及び玉荷重が過大となることを防止することが可能となる。
【００５７】
また、図６に示すように、調心弾性体８（第２調心弾性体）を、ナット１の案内溝４’（−１〜８）を埋めるように設置することも可能である。その場合にも同様の効果を得ることが可能である。
なお、製造方法については、例えば、矩形断面を有する線材製のばねを、内周側において固定し、外周面側の角部を旋盤で切削し、ナット１と同様の構造（案内溝を含む）を有する治具に嵌め込み、内周面側を旋盤で切削することで製造可能である。
【００５８】
また、図５及び図６に示す例では、調心弾性体８は、ボール６を一方の側（図５及び図６では、図面のボール６の右側）からのみ支えている。これは、ボールねじのナット１にかかる荷重は、第１荷重面３−１から負荷される場合が多いからである。
ここで、第２荷重面３−２にも荷重がかかる場合、もう一方の側（図５及び図６における図面のボール６の左側）からも同時に別の調心弾性体８’でボール６を支えるようにすることも可能である。その場合には、ねじ軸２／ナット１上に螺旋溝５’／案内溝４’と並行に螺旋溝５’’／案内溝４’’を形成し、そこに調心弾性体８’を設置することで実施可能である。
これにより、ｘ軸方向の両方の向き（第１荷重面３−１及び第２荷重面３−２に垂直な向き）の荷重に対して、対応することが可能となる。
【００５９】
（実施例３）
次に、本発明のボールねじの第３の実施の形態について説明する。
まず、本発明のボールねじの第３の実施の形態の構成について、図面を参照して説明する。基本的なナット１及びねじ軸２の構成は、図１及び図２に示した通りである。
図７は、本発明のボールねじの第３の実施の形態の構成を示す断面図である。ボールねじは、案内溝４−３／４−５を有するナット１、螺旋溝５−２／５−３を有するねじ軸２、ボール６、第４溝としての補助溝９−２／９−３とを具備する。なお、本図は、ねじ軸２の中心軸に対して、片方の側の断面の一部（案内溝４−３／４−５、螺旋溝５−２／５−３付近のみ）を示している。
【００６０】
ナット１は、図２で説明したものと同様である。ただし、本実施例では、螺旋方向に垂直な方向の案内溝４の断面は、概ね半円形状を有する。
【００６１】
ねじ軸２は、図２で説明したものと同様である。ただし、螺旋溝５の脇に、第３溝としての補助溝９（−１〜５）（後述）が設置されている点が図２と異なる。また、本実施例では、螺旋方向に垂直な方向の螺旋溝５の断面は、概ね半円形状を有する。
【００６２】
ボール６は、既述のものと同様である。
【００６３】
補助溝９（−１〜５）は、ねじ軸２の外周面に、螺旋溝５（−１〜５）に沿うよう螺旋状に形成されている。本実施例において、調心弾性体８の螺旋方向に垂直な方向の断面は、Ｕ字型の形状を有する。図３中では、補助溝９のうち、螺旋溝５−２／５−３に対応する補助溝９−２／９−３のみを示している。
補助溝９（−１〜５）が形成されている領域は、ボール６、ナット１よりも少ない応力（荷重）で大きく弾性変形する。すなわち、補助溝９−２のある側の螺旋溝５−２の壁面は、補助溝９−２の空間を有しているので、その部分の肉厚が薄くなっている。従って、その壁面は、補助溝９−２の方向へ容易に変形することができる。従って、ボール６を介して荷重が加わると、その大きさに応じて、ボール６、ナット１と比較して、容易に弾性変形を行なう。ただし、予測される最大応力（荷重）においても、塑性変形しない材料が好ましい。
【００６４】
補助溝９の製造方法は、例えば、ねじ軸２の螺旋溝５の製造方法と同様にすれば形成可能である。
ただし、本発明が、この製造方法に限定されるものでは無い。
【００６５】
次に、本発明のボールねじの第３の実施の形態の動作について、図２及び図７を参照して説明する。
フランジ部１−２の第１荷重面３−１側に、ｘ軸方向の荷重が負荷されている場合、図７においては図面上、左側から荷重が負荷されていることになる。
ボールねじは、ボールねじが取り付けられた機器の動作に対応して、ねじ軸２が回転し、それに伴い、ナット１がｘ軸方向に移動する。
ここで、ボールねじの取付け誤差がある場合や、第１荷重面３−１にかかる荷重が面に対して著しく不均一の場合などでは、ナット１の中心軸とねじ軸２の中心軸とがずれる。そのとき、図７において、ナット１は、ねじ軸２に対して角度を有するようになる。
それに伴い、ボール６とナット１との間、ボール６とねじ軸２との間の面圧が増加する。特に、ボール６とねじ軸２との間の面圧が増加する。それに伴い玉荷重も増加する。ところが、ねじ軸２の螺旋溝５における補助溝９のある側（面圧が高まる側）は、ボール６、ナット１よりも弾性変形し易い。従って、螺旋溝５における補助溝９のある側の壁面が変形し、面圧及び玉荷重の増加を抑制する。
【００６６】
上記動作により、面圧及び玉荷重の増加を、螺旋溝５における補助溝９のある側の壁面の変形により抑制することが出来る。従って、面圧及び玉荷重の増加に伴うボールねじの駆動の障害や、寿命の低下を抑えることが可能となる。
すなわち、ボールねじの取付け誤差に対して、その許容範囲を広げることが可能となる。更に、ボールねじの取り付けられた機器に関わる、第１荷重面３−１にかかる荷重について、荷重の負荷が面に対して著しく不均一の場合でも、面圧及び玉荷重が過大となることを防止することが可能となる。
【００６７】
この場合、余計な部材を追加することなく、容易に、面圧を低減し、誤差の許容範囲を広くすることが出来る。
【００６８】
また、図８に示すように、第４溝としての補助溝９を、ナット１の案内溝４（−１〜８）を埋めるように設置することも可能である。その場合にも同様の効果を得ることが可能である。
なお、製造方法については、例えば、案内溝４の形成方法と同様に行うことにより形成可能である。
【００６９】
また、図７及び図８に示す例では、補助溝９を螺旋溝５／案内溝４の一方の側（図７及び図８では、図面の螺旋溝５／案内溝４の右側）にのみ形成している。これは、ボールねじのナット１にかかる荷重は、第１荷重面３−１から負荷される場合が多いからである。
ここで、第２荷重面３−２にも荷重がかかる場合、もう一方の側（図７及び図８における螺旋溝５／案内溝４の図面の左側）からも同時に別の補助溝９’で螺旋溝５／案内溝４の弾性変形を容易にすることも可能である。
その場合には、ねじ軸２／ナット１上に、螺旋溝５／案内溝４を挟んで反対側にも補助溝９’を設置することで実施可能である。
これにより、ｘ軸方向の両方の向き（第１荷重面３−１及び第２荷重面３−２に垂直な向き）の荷重に対して、対応することが可能となる。
【００７０】
さらに、図７及び図８を同時に実施することも可能である。その場合、取付け誤差や著しく不均一荷重に対して、ナット１の中心軸とねじ軸２の中心軸との誤差の許容範囲を、より広くすることが可能となる。
【００７１】
（実施例４）
次に、本発明のボールねじの第４の実施の形態について説明する。
まず、本発明のボールねじの第４の実施の形態の構成について、図面を参照して説明する。基本的なナット１及びねじ軸２の構成は、図１及び図２に示した通りである。
図９は、本発明のボールねじの第４の実施の形態に関わる構成の一部を示す斜投射図である。本実施例では、図１及び図２の基本構造において、ナット１が図９のナット３１になっている点が、他の実施例と異なる。従って、その他の構成についてはその説明を省略する。
【００７２】
図９（ｂ）は、ボールねじのうち、ナット３１のみを示している。ナット３１は、図１及び図２のナット１と同様の機能を有する。但し、図１及び図２の胴体部１−１は、胴体部３１−１及び絞り部３１−４に対応する。フランジ部１−２はフランジ部３１−２に、第１荷重面３３−１は第１荷重面３−１に、第２荷重面３３−２は第２荷重面３−２に、それぞれ対応する。また、図９（ａ）は、図９（ｂ）におけるＡ−Ａ’断面を示す。ただし、案内溝４は省略している。
【００７３】
ナット３１は、円柱形状を有する胴体部３１−１、先細りの回転体形状の絞り部３１−４、及び胴体部３１−１よりも半径の大きな円盤形状を有するフランジ部３１−２が、同軸を成して同体に接合された構造を有する。そして、その内部に、ねじ軸２に螺合（外嵌）可能な円筒状の空間３１−３を有している。その空間及びその内周面の第２溝としての案内溝４（−１〜８）については、図２での説明と同様である。
【００７４】
ここで、絞り部３１−４について更に説明する。絞り部３１−４の胴体部３１−１側は、胴体部３１−１と等しい半径を有する円形の底面である。また、フランジ部３１−２側は、胴体部３１−１よりも小さい半径を有する円形の頂面である。そして、絞り部３１−４は、その底面と頂面を有する回転体の形状を有する。例えば、単双曲線回転面で形成される頂面の小さな柱状である。ナット３１が、絞り部３１−４を有することにより、その部分の剛性を低くすることができる。すなわち、ボールねじの取り付け誤差や、著しい不均一荷重によるナット３１のずれに対して、絞り部３１−４が弾性変形することにより、誤差やずれを吸収することが出来る。従って、誤差やずれの許容範囲を広くする（緩くする）ことが可能となる。
ただし、予測される最大応力（荷重）においても、塑性変形しない材料が好ましい。また、スラスト方向（ｘ軸方向）については、従来と同様の強度を有することが望ましい。
【００７５】
また、絞り部３１−４の剛性を、より低くするには、図９に示すように、絞り部３１−４に孔３１−５を複数、中心軸対称に設ける方法がある。すなわち、図９（ａ）の断面図で例示されるように、ナット３１の中心軸を中心として、６０°間隔で孔３１−５を形成する。この場合、ねじ軸２方向（ｘ軸方向）に長い孔が空いていることが望ましい。スラスト方向（ｘ軸方向）の強度を維持するためである。孔の形状、位置、大きさについては、ナット３１の強度、求める許容範囲等を勘案し、シミュレーションや実験等により決定する。
【００７６】
また、絞り部３１−４が無い場合でも、孔３１−５があれば、本実施例の効果を得ることが出来る。
【００７７】
ナット３１の製造方法は、例えば、従来のナットの製造後に旋盤等で絞り部３１−４を切削し、フライス盤等で孔３１−５を形成することで可能である。
ただし、本発明が、この製造方法に限定されるものでは無い。
【００７８】
次に、本発明のボールねじの第４の実施の形態の動作について、図２及び図９を参照して説明する。
フランジ部３１−２の第１荷重面３３−１側に、ｘ軸方向の荷重が負荷されている場合、図９においては図面上、左側から荷重が負荷されていることになる。ボールねじは、ボールねじが取り付けられた機器の動作に対応して、ねじ軸２（図９中、図示せず）が回転し、それに伴い、ナット３１がｘ軸方向に移動する。
ここで、ボールねじの取付け誤差がある場合や、第１荷重面３３−１にかかる荷重が面に対して著しく不均一の場合などでは、ナット３１の中心軸とねじ軸２の中心軸とがずれる。そのとき、図９において、ナット３１は、ねじ軸２（図示せず）に対して角度を有するようになる。
それに伴い、ボール６とナット３１との間、ボール６とねじ軸２との間の面圧が増加する。それに伴い玉荷重も増加する。ところが、ナット３１の絞り部３１−４が荷重を受けて弾性変形し、誤差やずれを吸収し、緩和する。従って、過大な面圧及び玉荷重がボール６、ナット３１及びねじ軸２にかからなくなる。
【００７９】
上記動作により、面圧及び玉荷重の増加を、絞り部３１−４の変形により抑制することが出来る。従って、面圧及び玉荷重の増加に伴うボールねじの駆動の障害や、寿命の低下を抑えることが可能となる。
すなわち、ボールねじの取付け誤差に対して、その許容範囲を広げることが可能となる。更に、ボールねじの取り付けられた機器に関わる、第１荷重面３３−１にかかる荷重について、荷重の負荷が面に対して著しく不均一の場合でも、面圧及び玉荷重が過大となることを防止することが可能となる。
【００８０】
また、荷重が第２荷重面３３−２の側から負荷された場合でも、第１荷重面３３−１での場合と同様に対応することが出来る。従って、同様の効果を得ることが可能である。
【００８１】
また、本実施例では、ナット３１の効果についてい説明しているが、このナット３１を用い、かつ、実施例１〜実施例３の技術を併用することも可能である。それにより、更に、誤差やずれの許容範囲を向上することが可能となる。
【００８２】
（実施例５）
次に、本発明のボールねじの第５の実施の形態について説明する。
まず、本発明のボールねじの第５の実施の形態の構成について、図面を参照して説明する。基本的なナット１及びねじ軸２の構成は、図１及び図２に示した通りである。
図１０は、本発明のボールねじの第５の実施の形態に関わる構成の一部を示す断面図である。ボールねじは、案内溝４−３／４−５を有するナット１、螺旋溝５−２／５−３を有するねじ軸２、ボール１６とを具備する。なお、本図は、ねじ軸２の中心軸に対して、片方の側の断面の一部（案内溝４−３／４−５、螺旋溝５−２／５−３付近のみ）を示している。
【００８３】
本実施例では、図１及び図２の基本構造を有するボールねじにおいて、ボール６が、図１０に示す中空のボール１６になっている点が、他の実施例と異なる。従って、その他の構成についてはその説明を省略する。
【００８４】
図１０に示すように、本実施例におけるボール１６（他の実施例でのボール６に対応）は、内部が中空である。これは、強い荷重（圧力）を受けた場合、弾性変形が可能なようにするためである。ボール１６は、従来のボールねじの標準の材料（例示：軸受鋼ＳＵＪ２）のような硬い材料の場合でも、中空にすることで剛性を低くし、柔軟性を持たせることが出来る。すなわち、弾性変形を容易に行わせることが出来る。ただし、ボール１６の材料として、他のより弾性変形し易い材料を用いることも可能である。
【００８５】
ボール１６の製造方法は、例えば、球を製造した後、それを半分にして半球とし、その半球の内部をくりぬき、しかる後、再び球形になるように溶接することで可能である。
ただし、本発明が、この製造方法に限定されるものでは無い。
【００８６】
次に、本発明のボールねじの第５の実施の形態の動作について、図２及び図１０を参照して説明する。
フランジ部１−２の第１荷重面３−１側に、ｘ軸方向の荷重が負荷されている場合、図１０においては図面上、左側から荷重が負荷されていることになる。
ボールねじは、ボールねじが取り付けられた機器の動作に対応して、ねじ軸２が回転し、それに伴い、ナット１がｘ軸方向に移動する。
ここで、ボールねじの取付け誤差がある場合や、第１荷重面３−１にかかる荷重が面に対して著しく不均一の場合などでは、ナット１の中心軸とねじ軸２の中心軸とがずれる。そのとき、図１０において、ナット１は、ねじ軸２に対して角度を有するようになる。
それに伴い、ボール１６とナット１との間、ボール１６とねじ軸２との間の面圧が増加する。それに伴い玉荷重が増加する。ところが、ボール１６が荷重を受けて弾性変形し、誤差やずれを吸収し、緩和する。従って、過大な面圧及び玉荷重がボール１６に掛かっても、ナット１及びねじ軸２の運動に影響を及ぼさなくなる。
【００８７】
上記動作により、面圧及び玉荷重の増加を、ボール１６の変形により抑制することが出来る。従って、面圧及び玉荷重の増加に伴うボールねじの駆動の障害や、寿命の低下を抑えることが可能となる。
すなわち、ボールねじの取付け誤差に対して、その許容範囲を広げることが可能となる。更に、ボールねじの取り付けられた機器に関わる、第１荷重面３３−１にかかる荷重について、荷重の負荷が面に対して著しく不均一の場合でも、面圧及び玉荷重が過大となることを防止することが可能となる。
【００８８】
また、荷重が第２荷重面３３−２の側から負荷された場合でも、第１荷重面３３−１での場合と同様に対応することが出来る。従って、同様の効果を得ることが可能である。
【００８９】
また、本実施例では、ボール１６の効果についてい説明しているが、このボール１６を用い、かつ、実施例１〜実施例４の技術を併用することも可能である。それにより、更に、誤差やずれの許容範囲を向上することが可能となる。
【００９０】
（実施例６）
次に、本発明のボールねじの第６の実施の形態について説明する。
まず、本発明のボールねじの第６の実施の形態の構成について、図面を参照して説明する。基本的なナット１及びねじ軸２の構成は、図１及び図２に示した通りである。
図１１及び図１２は、本発明のボールねじの第６の実施の形態に関わるナット１１及びナット２１の構成を示す断面図である。ただし、中心軸の片側の断面のみを示している。その他の構成については、図１及び図２と同様であるので、その説明を省略する。
【００９１】
図１１及び図１２を参照して、ナット１１及びナット２１について説明する。図１１では、ナット１１及びナット２１は、基本的には図２で説明したナット１と同様である。ナット１１では、胴体部１１−１が胴体部１−１に、フランジ部１１−２がフランジ部１−２に対応する。第１荷重面１３−１が第１荷重面３−１に、第２荷重面１３−２が第２荷重面３−２に対応する。ナット２１では、胴体部２１−１が胴体部１−１に、フランジ部２１−２がフランジ部１−２に対応する。第１荷重面２３−１が第１荷重面３−１に、第２荷重面２３−２が第２荷重面３−２に対応する。
ただし、ナット１１及びナット２１の胴体部（１１−１及び２１−１）の内周面と外周面との間の肉厚が、ｘ軸方向の位置により変化している点が、ナット１と異なる（図１１中には、案内溝４が、案内溝４−１／案内溝４−３／案内溝４−５だけであるが、図２のように案内溝４−７を有していても良い）。
【００９２】
次に、図１１及び図１２のような胴体部の形状の理由について、図１３を用いて説明する。
図１３は、ボールねじに負荷される荷重と、それに伴う各ボールに対する面圧及び玉荷重との関係を示すグラフである。
【００９３】
図１３（ａ）は、ボールねじに負荷する荷重Ｆａ及びＦｂを説明する図である。Ａの場合は、ナットとしてナット１（図２）を用い、荷重Ｆａが第２荷重面３−２に負荷されている状態を示す。Ｂの場合は、ナットとしてナット１（図２）を用い、荷重Ｆｂが第１荷重面３−１に負荷されている状態を示す。
図１３（ｂ）は、横軸はボール（玉）の番号、縦軸は各ボールにかかる面圧（ｋｇｆ/ｍｍ^２）である。ただし、ボール番号１は、図１３（ａ）のＡ及びＢの場合におけるナット１中での、最も左側の位置のボールを示す。ボール番号２５０は、図１３（ａ）のＡ及びＢの場合におけるナット１中での、最も右側の位置のボールを示す。ボール（玉）は、案内溝4及び螺旋溝５で形成される通路中に存在する。
図１３（ｃ）は、横軸はボール（玉）の番号、縦軸は各ボールのねじ軸２側にかかる玉荷重（ｋｇｆ）である。横軸の意味は、図１３（ｂ）と同様である。
【００９４】
荷重Ｆａの場合、図１３（ｂ）及び（ｃ）に示すように、各ボールにかかる面圧及び玉荷重は、ボール番号が小さいほど小さくなる。すなわち、フランジ部１−２に近いほど面圧及び玉荷重が小さいことがわかる。しかし、ボールにかかる面圧及び荷重は、正確な動作や寿命などの面から、位置に依らず均一であることが望ましい。ここで、面圧及び玉荷重はナット１の剛性が低いほど小さくなる。従って、フランジ部１−２に近いほど、相対的にナット１の剛性を高くし、遠いほど相対的に剛性を低くすれば良い。その形状を示したのが、図１２のナット２１である。ナット２１では、フランジ部２１−２に近い胴体部２１−１の内周面と外周面との間の肉厚が厚くなっている。一方、フランジ部２１−２から遠ざかるに連れて、肉厚が薄くなっている。すなわち、胴体部２１−１の肉厚は、荷重によりボール６が受ける面圧及び玉荷重が最小となるフランジ部１１−２との接合部において最大となる。なお、厚みの変化は、図１２の様に直線的に薄くなっても良いし、最初緩やかに、徐々に急激に薄くなっても良い。この変化の傾向は、実験やシミュレーションにより決定する。
【００９５】
荷重Ｆｂの場合、図１３（ｂ）及び（ｃ）に示すように、各ボールにかかる面圧及び玉荷重は、ボール番号の中間部分で最小となる。すなわち、ナット１のｘ軸方向の中間部分ほど面圧及び玉荷重が小さいことがわかる。しかし、ボールにかかる面圧及び荷重は、正確な動作や寿命などの面から、位置に依らず均一であることが望ましい。ここで、面圧及び荷重はナット１の剛性が低いほど小さくなる。従って、ナット１のｘ軸方向の中間部分に近いほど、相対的にナット１の剛性を高くし、遠いほど相対的に剛性を低くすれば良い。その形状を示したのが、図１１のナット１１である。ナット１１では、ナット１のｘ軸方向の中間部分の胴体部２１−１の内周面と外周面との間の肉厚が厚くなっている。一方、ナット１のｘ軸方向の中間部分から遠ざかるに連れて、肉厚が薄くなっている。すなわち、胴体部１１−１の肉厚は、荷重によりボール６が受ける面圧及び玉荷重が最小となる中間近傍の案内溝４において最大となる。なお、厚みの変化は、図１１の様に緩やかな曲線状に薄くなっても良いし、直線的に薄くなっても良い。この変化の傾向は、実験やシミュレーションにより決定する。
【００９６】
図１３の説明にあるように、図１１及び図１２のようなナットの構造を用いることにより、ボールねじに負荷される荷重に対して、ボールにかかる面圧及び玉荷重が均一化される。
【００９７】
ナット１１及びナット２１の製造方法については、従来のナット１の製造方法において、ナットの外径を位置により変化させることにより製造可能である。
ただし、本発明が、この製造方法に限定されるものでは無い。
【００９８】
次に、本発明のボールねじの第６の実施の形態の動作について、図１１を参照して説明する。
フランジ部１１−２の第１荷重面１３−１側に、ｘ軸方向の荷重が負荷されている場合、図３においては図面上、左側から荷重が負荷されていることになる。ボールねじは、ボールねじが取り付けられた機器の動作に対応して、ねじ軸２が回転し、それに伴い、ナット１がｘ軸方向に移動する。
ここで、ボールねじには、ナット１１が用いられているので、ナットの位置に依らず全てのボール６に概ね均一の面圧及び玉荷重が負荷される。従って、ボール６は、案内溝４と螺旋溝５とで形成される通路を転動する際、場所による面圧及び玉荷重の差がなく、滑らかに移動することが出来る。
【００９９】
従って、面圧及び玉荷重の増減に伴うボールねじの駆動の障害や、寿命の低下を押さえることが可能となる。
【０１００】
また、図１３（ａ）のＡの場合において、ナットではなく、ねじ軸２の内部を中空とし、その肉厚を図１２のように変化させることで、ボールに負荷される面圧及び玉荷重を概ね均一にすることが可能である。すなわち、ねじ軸２の外径は均一であるので、図１３中ねじ軸２の左側から、内径の大きさを徐々に小さくし、右端で肉厚が最小となるように変化させることで実施可能である。
【０１０１】
更に、図１３（ａ）のＢの場合において、ナットではなく、ねじ軸２の内部を中空とし、その肉厚を図１１のように変化させることで、ボールに負荷される面圧及び玉荷重を概ね均一にすることが可能である。ただし、ねじ軸２の外径は均一であるので、図１３中ねじ軸２のボールねじのある部分において、ナット１中央の肉厚を最大とし、ナット１の両端で肉厚が最小となるように変化させることで実施可能である。
【０１０２】
また、本実施例は、実施例１〜実施例４の技術を併用することも可能である。それにより、更に、ボールねじの駆動の障害や、寿命の低下を押さえることが可能となる。
【０１０３】
【発明の効果】
本発明により、寿命が長く、取付け時の許容誤差の範囲が広いボールねじを得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明であるボールねじの実施の形態に関わるボールねじの基本的な構成を示す斜投影図である。
【図２】本発明であるボールねじの実施の形態に関わる、ボールねじの基本的な構成を示す図である。
【図３】本発明のボールねじの第１の実施の形態の構成を示す断面図である。
【図４】本発明のボールねじの第１の実施の形態の他の構成を示す断面図である。
【図５】本発明のボールねじの第２の実施の形態の構成を示す断面図である。
【図６】本発明のボールねじの第２の実施の形態の他の構成を示す断面図である。
【図７】本発明のボールねじの第３の実施の形態の構成を示す断面図である。
【図８】本発明のボールねじの第３の実施の形態の他の構成を示す断面図である。
【図９】（ａ）本発明のボールねじの第４の実施の形態に関わる構成の括れ部の断面図である。
（ｂ）本発明のボールねじの第４の実施の形態に関わる構成の一部を示す斜投射図である。
【図１０】本発明のボールねじの第５の実施の形態に関わる構成の一部を示す断面図である。
【図１１】本発明のボールねじの第６の実施の形態に関わる構成の一部を示す断面図である。
【図１２】本発明のボールねじの第６の実施の形態に関わる他の構成の一部を示す断面図である。
【図１３】（ａ）ボールねじに負荷される荷重とボールねじとの関係を示す図である。
（ｂ）ボールねじに負荷される荷重と各ボールに対する面圧及び玉荷重との関係を示すグラフである。
（ｃ）ボールねじに負荷される荷重と各ボールに対する面圧及び玉荷重との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ ナット
１−１ 胴体部
１−２ フランジ部
２ ねじ軸
３−１ 第１荷重面
３−２ 第２荷重面
３−３ 空間
４ 案内溝
４’ 案内溝
４−１〜８ 案内溝
４’−１〜８ 案内溝
５ 螺旋溝
５’ 螺旋溝
５−１〜５ 螺旋溝
５’−１〜５ 螺旋溝
６ ボール
７ 調心弾性体
７’ 調心弾性体
７−１〜５ 調心弾性体
７’−１〜５ 調心弾性体
８ 調心弾性体
８’ 調心弾性体
８−１〜５ 調心弾性体
８’−１〜５ 調心弾性体
９ 補助溝
９’ 補助溝
９−１〜５ 補助溝
９’−１〜５ 補助溝
１１ ナット
１１−１ 胴体部
１１−２ フランジ部
１３−１ 第１荷重面
１３−２ 第２荷重面
１６ ボール
２１ ナット
２１−１ 胴体部
２１−２ フランジ部
２３−１ 第１荷重面
２３−２ 第２荷重面
３１ ナット
３１−１ 胴体部
３１−２ フランジ部
３１−３ 空間
３１−４ 絞り部
３１−５ 孔
３３−１ 第１荷重面
３３−２ 第２荷重面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a ball screw, and more particularly to a ball screw that suppresses generation of excessive force, uneven pressure, and load.
[0002]
[Prior art]
A ball screw is a feed screw used for the purpose of moving the position of a component by converting rotational motion into linear motion, and is a mechanical component in which a screw shaft and a nut are operated via a ball (steel ball). As the screw shaft and nut rotate relative to each other, the ball circulates infinitely while rolling in the thread groove. Ball screws are excellent in terms of mechanical efficiency, load capacity, and long-term stability of operation. With the spread of numerically controlled machine tools, their importance has further increased.
[0003]
For ball screws, it is necessary from the standpoint of positional accuracy and life that the screw shaft and the central shaft of the nut are used in precise alignment. In particular, it is important that the ball screw is accurately installed when the ball screw is installed. However, the allowable range of deviation between the screw shaft and the central axis of the nut is 10 ⁻⁴ rad. Since it is very small below (less than 10 ⁻² deg.) And the screw shaft is very long, accurate mounting is not easy. If an installation error occurs, excessive surface pressure is generated on the ball, screw shaft, and nut, which hinders ball screw drive and reduces the life of the ball screw.
[0004]
Similarly, when a significantly uneven load is applied to the ball screw, the center axis of the screw shaft and the nut is shifted, resulting in excessive surface pressure on the ball, the screw shaft and the nut. Besides being an obstacle, the life of the ball screw is reduced.
[0005]
There is a need for a ball screw with a long life that is stable for a long time. There is also a need for a ball screw that is resistant to loads. There is a demand for ball screws that are insensitive to mounting errors and load direction deviations. A ball screw having a wide allowable range of deviation between the screw shaft and the central axis of the nut (for example, 10 ⁻³ to 10 ⁻² rad or less) is demanded. Furthermore, there is a need for a ball screw that transmits a load (surface pressure) to the ball on average.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a long-life ball screw that can be used over a long period of time.
[0007]
Another object of the present invention is to provide an error insensitive ball screw.
[0008]
Still another object of the present invention is to provide a ball screw having a wide allowable range of deviation between the central axis of the nut and the central axis of the screw shaft.
[0009]
Another object of the present invention is to provide a ball screw that is strong against the load applied to the nut.
[0010]
Yet another object of the present invention is to provide a ball screw that averages the load applied to the nut and transmits it to the ball.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
Hereinafter, means for solving the problem will be described using the numbers and symbols used in the embodiments of the present invention. These numbers and symbols are added to clarify the correspondence between the description of [Claims] and [Embodiments of the Invention]. However, these numbers and symbols should not be used for the interpretation of the technical scope of the invention described in [Claims].
[0012]
Therefore, in order to solve the above-mentioned problem, the ball screw of the present invention is externally fitted to a screw shaft (2) having a spiral first groove (5) on the outer peripheral surface and the screw shaft (2). A nut (1) having a spiral second groove (4) on the surface, and a self-aligning elastic body (7, 5) attached to the first groove (5) and having a protrusion protruding from the first groove (5) 8), and a ball (6) that rolls in a passage formed by the second groove (4) and the convex portion thereof.
[0013]
The ball screw of the present invention has a spiral shape in which the aligning elastic body (7, 8) fills the first groove (5).
[0014]
In the ball screw of the present invention, the aligning elastic body (7, 8) is movable in the first groove (5).
[0015]
Further, in the ball screw of the present invention, the aligning elastic body (8) forms a space between the screw shaft (2).
[0016]
Furthermore, the ball screw of the present invention has a screw shaft (2) having a spiral first groove (5) on the outer peripheral surface and a screw second shaft that is externally fitted on the screw shaft (2). A nut (1) having (4), a centering elastic body (7, 8) having a convex portion attached to the second groove (4) and protruding from the second groove (4), and a first groove ( 5) and a ball (6) rolling in a passage formed by the convex portion.
[0017]
Furthermore, the ball screw of the present invention has a spiral shape so that the aligning elastic body (7, 8) fills the second groove (4).
[0018]
Further, in the ball screw of the present invention, the aligning elastic body (7, 8) is movable in the second groove (4).
[0019]
Further, in the ball screw of the present invention, the aligning elastic body (8) forms a space with the nut (1).
[0020]
Further, in the ball screw of the present invention, the aligning elastic body (7, 8) includes a space inside.
[0021]
Furthermore, the ball screw of the present invention has a screw shaft (2) having a spiral first groove (5) on the outer peripheral surface and a screw second shaft that is externally fitted on the screw shaft (2). A nut (1) having (4), a ball (6) rolling in a passage formed by the first groove (5) and the second groove (4), and the screw shaft (2) The outer peripheral surface further has a third groove (9) formed in a spiral shape along the first groove (5).
[0022]
Furthermore, the ball screw of the present invention has a screw shaft (2) having a spiral first groove (5) on the outer peripheral surface and a screw second shaft that is externally fitted on the screw shaft (2). A nut (1) having (4) and a ball (6) rolling in a passage formed by the first groove (5) and the second groove (4), the nut (1) A fourth groove (9) formed in a spiral shape along the second groove (4) is further provided on the inner peripheral surface.
[0023]
Furthermore, the ball screw of the present invention includes a screw shaft (2) having a spiral first groove (5) on the outer peripheral surface, a flange portion (1-2) and a flange portion (1-2) to which a load is applied. A nut (1) having a body portion (1-1) joined to the same body on one side of the screw, and fitted on the screw shaft (2) and having a spiral second groove (4) on the inner peripheral surface (1) ) And a ball (6) that rolls in a passage formed by the first groove (5) and the second groove (4), and the thickness of the body part (1-1) depends on the load. It becomes maximum in the vicinity of the second groove (4) where the ball load received by the ball (6) is minimum.
[0024]
Furthermore, when the load of the ball screw of the present invention is applied from the surface (3-1) opposite to the body part (1-1) with respect to the flange part (1-2), the thickness thereof is as follows. In the body part (1-1), the maximum is in the vicinity of the middle in the central axis direction of the screw shaft (2).
[0025]
Furthermore, when the load of the ball screw of the present invention is loaded from the same side surface (3-2) as the body portion (1-1) with respect to the flange portion (1-2), the wall thickness is The maximum is in the vicinity of the joint between the body (1-1) and the flange (1-2).
[0026]
Furthermore, the ball screw of the present invention includes a screw shaft (2) having a spiral first groove (5) on the outer peripheral surface, a flange portion (31-2) and a flange portion (31-2) to which a load is applied. A nut (31-1) having a body part (31-1) joined to the same body on one side of the screw, and fitted on the screw shaft (2) and having a spiral second groove (4) on the inner peripheral surface. ) And a ball (6) that rolls in a passage formed by the first groove (5) and the second groove (4), and the thickness of the body part (31-1) is the flange part ( 31-2) and the vicinity of the joint between the body part (31-1) are thinner than the other body part (31-1).
[0027]
Furthermore, as for the ball screw of this invention, the trunk | drum (31-1) part is bundled in the junction part vicinity (31-4).
[0028]
Furthermore, the ball screw of the present invention has a plurality of holes (31-5) in which the vicinity of the joint (31-4) is directed in a direction substantially perpendicular to the central axis of the screw shaft (2).
[0029]
Further, in the ball screw of the present invention, the ball (16) has a space inside.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a ball screw according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
In each embodiment, the same or equivalent parts will be described with the same reference numerals.
[0031]
FIG. 1 is an oblique projection showing a basic configuration of a ball screw according to an embodiment of the ball screw of the present invention. However, FIG. 1 shows a basic configuration of the ball screw, and a detailed configuration of the present invention is omitted. Further, balls (steel balls) are omitted. Here, the central axis of the screw shaft 2 is the x-axis (parallel to the drawing), the two axes perpendicular to the x-axis and perpendicular to each other are the z-axis and the other is the y-axis ( The same applies to other drawings). For example, in FIG. 2, the y-axis is perpendicular to the drawing.
[0032]
The ball screw includes a nut 1 and a screw shaft 2 having a body part 1-1 and a flange part 1-2. The nut 1 is screwed (externally fitted) to the screw shaft 2.
[0033]
FIG. 2 is a diagram showing a basic configuration of the ball screw related to the embodiment of the ball screw according to the present invention. However, FIG. 2 shows the basic configuration of the ball screw, and the detailed configuration of the present invention is omitted. Also, balls (steel balls) are omitted.
[0034]
A basic configuration of the ball screw will be described with reference to FIG.
The ball screw includes a nut 1 and a screw shaft 2 having a body part 1-1 and a flange part 1-2.
[0035]
The nut 1 has a structure in which a body part 1-1 having a columnar shape and a flange part 1-2 having a disk shape having a larger radius than the body part 1-1 are coaxially joined to the same body. . And, it has a cylindrical space 3-3 that can be screwed (externally fitted) to a screw shaft 2 (described later). On the inner peripheral surface of the space, there are guide grooves 4 (-1 to 8) as spiral second grooves. Each guide groove 4 shown in FIG. 2 has a guide groove 4-1-guide groove 4-2-guide groove 4-3-guide groove 4-4-guide groove 4-5-guide groove 4-6-guide groove 4. -7- It is a groove connected to the guide groove 4-8. As the material, SUJ2 or SCM material is used.
The surface of the flange portion 1-2 that is not joined to the body portion 1-1 is the first load surface 3-1, the back surface thereof (the side that is joined to the body portion 1-1), and the body portion 1- A surface where 1 is not present is referred to as a second load surface 3-2. As the material, SUJ2 or SCM material is used.
[0036]
The screw shaft 2 has a cylindrical shape. And it has the spiral groove 5 (-1-5) as a helical 1st groove | channel on the outer peripheral surface. Each spiral groove shown in FIG. 2 is a groove connected to a spiral groove 5-1-a spiral groove 5-2-a spiral groove 5-3-a spiral groove 5-4-a spiral groove 5-5. In the figure, only the vicinity of the nut 1 is shown. As the material, SUJ2 or SCM material is used.
[0037]
The screw shaft 2 passes through the space 3-3 of the nut 1 and is screwed (fitted) with the nut 1. At this time, the deviation between the central axis of the screw shaft 2 and the central axis of the nut 1 is 10 ⁻⁴ rad. The following is preferable (however, when both the central axes are in the relationship of the torsion position, for example, the maximum value among the angles of the central axes projected onto the xy plane, the yz plane, and the zx plane). More preferably, they match.
[0038]
The ball (6: not shown) is a sphere made of steel or ceramic (example: Si ₃ N ₄ ). Rolling through a passage having at least one of the guide groove 4 and the spiral groove 5 and passing through a return hole (not shown) for circulating the ball in the nut 1 is possible infinite circulation. For example, a ball that has rolled to reach the guide groove 4-1 moves to the guide groove 4-8 via the return hole, and then moves again through the passage (such as the guide groove 4 and the spiral groove 5). . The reverse is also possible. For example, there are about 50 to 500 balls with one ball screw, and the balls move side by side on the passage.
[0039]
Example 1
Next, a first embodiment of the ball screw of the present invention will be described.
First, the structure of the ball screw according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The basic configuration of the nut 1 and the screw shaft 2 is as shown in FIGS.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the first embodiment of the ball screw of the present invention. The ball screw includes a nut 1 having a guide groove 4-3 / 4-5, a screw shaft 2 having a spiral groove 5-2 / 5-3, a ball 6, and a centering elastic body 7-2 / 7-3. To do. This figure shows a part of a cross section on one side with respect to the central axis of the screw shaft 2 (only in the vicinity of the guide groove 4-3- / 4-5 and the spiral groove 5-2 / 5-3). Yes.
[0040]
The nut 1 is the same as that described in FIG. However, the whole nut 1 is different from FIG. 2 in that it is slightly displaced in the x-axis direction and in the direction of the flange portion 1-2 (about half a ball). In the present embodiment, the cross section of the guide groove 4 in the direction perpendicular to the spiral direction has a substantially semicircular shape.
[0041]
The screw shaft 2 is the same as that described in FIG. However, the point which the centering elastic body (after-mentioned) is installed in the spiral groove 5 differs from FIG. In this embodiment, the cross section of the spiral groove 5 in the direction perpendicular to the spiral direction has a substantially semicircular shape.
[0042]
The ball 6 is the same as described above. However, the point which rolls the channel | path formed by the guide groove 4 and the aligning elastic body 7 (the convex part) (and the side surface of the screw shaft 2 near the spiral groove 5) is different from FIG.
[0043]
The aligning elastic body 7 (-1 to 5) has a spiral shape so as to fill the spiral groove 5 (-1 to 5), and is protruded from the spiral groove 5 (exists in the whole spiral). ). In this embodiment, the cross section of the aligning elastic body 7 in the direction perpendicular to the spiral direction has a semicircular shape (the diameter is equal to or slightly smaller than the spiral groove 5) similar to the cross section of the spiral groove 5 filling the spiral groove 5. A shape in which a portion and a mountain-shaped (Mt. Fuji-shaped) shape that is a protrusion protruding from the spiral groove 5 (however, the ridge portion of the mountain in the mountain-shaped shape is approximately equal to the curvature of the ball 6) are integrated. Have Therefore, the aligning elastic body 7 is movable in the spiral groove 5 in a semicircular portion. In FIG. 3, among the aligning elastic bodies 7, only the aligning elastic bodies 7-2 / 7-3 corresponding to the spiral grooves 5-2 / 5-3 are shown.
The aligning elastic body 7 (-1 to 5) is manufactured of a material that is elastically deformed greatly with less stress (load) than the ball 6, the nut 1, and the screw shaft 2. That is, the material is relatively low in rigidity (soft) as compared with the ball 6, the nut 1, and the screw shaft 2. For example, the nut 1 and the screw shaft 2 are manufactured from the bearing steel SUJ2, and the aligning elastic body 7 is manufactured from the spring steel. As long as the above conditions are met or alignment is possible, SUJ2 and SCM materials can be used for the alignment elastic body 7. It should be noted that a material that does not plastically deform even at the predicted maximum stress (load) is preferable.
[0044]
As a manufacturing method of the aligning elastic body 7, for example, there are the following methods.
First, a “spring” having a spiral shape that can be accurately fitted into the spiral groove 5 of the screw shaft 2 is prepared. The spring uses a wire having a circular cross section (the diameter is about the same as the diameter of the spiral groove). Next, the spring is fitted into a jig A having the same structure as the screw shaft 2 (including a spiral groove). At that time, the inner half of the spring is buried in the spiral groove, and the outer half of the spring protrudes from the jig A. Then, the jig A is fixed and cut with a lathe so that the protruding portion has the shape shown in FIG. First, the alignment elastic body 7 is manufactured by processing the left portion in the drawing by cutting and then processing the right portion in the drawing by cutting.
However, the present invention is not limited to this manufacturing method.
[0045]
Next, the operation of the first embodiment of the ball screw of the present invention will be described with reference to FIGS.
When a load in the x-axis direction is applied to the first load surface 3-1 side of the flange portion 1-2, in FIG. 3, the load is applied from the left side in the drawing.
In the ball screw, the screw shaft 2 rotates corresponding to the operation of the device to which the ball screw is attached, and accordingly, the nut 1 moves in the x-axis direction.
Here, when there is a mounting error of the ball screw or when the load applied to the first load surface 3-1 is extremely uneven with respect to the surface, the central axis of the nut 1 and the central axis of the screw shaft 2 are not aligned. Shift. At that time, in FIG. 3, the nut 1 has an angle with respect to the screw shaft 2.
Accordingly, the surface pressure between the ball 6 and the nut 1 and between the ball 6 and the aligning elastic body 7 (between the ball 6 and the screw shaft 2) increases. In particular, the surface pressure between the ball 6 and the aligning elastic body 7 increases. Along with this, the ball load also increases. However, the aligning elastic body 7 has lower rigidity than the ball 6, the nut 1, and the screw shaft 2 and is easily elastically deformed. Further, it is movable in the spiral groove 5. Therefore, the aligning elastic body 7 is deformed, moves as necessary, and suppresses increase in surface pressure and ball load.
[0046]
By the above operation, the increase in the surface pressure and the ball load can be suppressed by the deformation of the aligning elastic body 7. Therefore, it is possible to suppress a failure in driving the ball screw and a decrease in the life due to an increase in the surface pressure and the ball load.
That is, it is possible to widen the permissible range for the mounting error of the ball screw. Further, regarding the load applied to the first load surface 3-1 related to the device to which the ball screw is attached, even if the load is extremely uneven with respect to the surface, the surface pressure and the ball load are excessive. It becomes possible to prevent.
[0047]
As shown in FIG. 4, the aligning elastic body 7 (second aligning elastic body) can be installed so as to fill the guide grooves 4 (−1 to 8) of the nut 1. In that case, the same effect can be obtained.
In addition, about a manufacturing method, it can manufacture, for example by inserting a spring in the jig | tool which has the structure (a guide groove is included) similar to the nut 1, and cuts the internal peripheral surface side with a lathe.
[0048]
3 and 4, the aligning elastic body 7 supports the ball 6 only from one side (in FIGS. 3 and 4, the right side of the ball 6 in the drawing). This is because the load applied to the nut 1 of the ball screw is often applied from the first load surface 3-1.
Here, when a load is also applied to the second load surface 3-2, the ball 6 is simultaneously moved from the other side (the left side of the ball 6 in FIGS. 3 and 4) with another aligning elastic body 7 ′. It is also possible to support it. In that case, the spiral groove 5 ′ / guide groove 4 ′ is formed on the screw shaft 2 / nut 1 in parallel with the spiral groove 5 / guide groove 4, and the aligning elastic body 7 ′ is installed there. Is possible.
Accordingly, it is possible to cope with loads in both directions in the x-axis direction (directions perpendicular to the first load surface 3-1 and the second load surface 3-2).
[0049]
(Example 2)
Next, a second embodiment of the ball screw of the present invention will be described.
First, the structure of 2nd Embodiment of the ball screw of this invention is demonstrated with reference to drawings. The basic configuration of the nut 1 and the screw shaft 2 is as shown in FIGS.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of the ball screw according to the second embodiment of the present invention. The ball screw includes a nut 1 having a guide groove 4-3 / 4-5, a screw shaft 2 having a spiral groove 5'-2 / 5'-3, a ball 6, and a centering elastic body 8-2 / 8-3. It comprises. This figure shows a part of the cross section on one side with respect to the central axis of the screw shaft 2 (only in the vicinity of the guide groove 4-3-4-5 and the spiral groove 5′-2 / 5′-3). Show.
[0050]
The nut 1 is the same as that described in FIG. However, it differs from FIG. 2 in that the entire nut 1 is slightly displaced in the x-axis direction and in the direction of the flange portion 1-2. In the present embodiment, the cross section of the guide groove 4 in the direction perpendicular to the spiral direction has a substantially semicircular shape.
[0051]
The screw shaft 2 is the same as that described in FIG. However, it differs from FIG. 2 in that a centering elastic body (described later) is installed in the spiral groove 5 ′. Further, the present embodiment is different from the first embodiment in that the cross section of the spiral groove 5 ′ in the direction perpendicular to the spiral direction has a trapezoid shape that is substantially opposite.
[0052]
The ball 6 is the same as described above. However, the point which rolls the channel | path formed with the guide groove 4 and the aligning elastic body 8 (the convex part) differs from FIG.
[0053]
The aligning elastic body 8 (-1 to 5) has a spiral shape so as to fill the spiral groove 5 '(-1 to 5), and is protruded from the spiral groove 5 (on the entire spiral). It is an elastic body having a presence. In the present embodiment, the cross section of the aligning elastic body 8 in the direction perpendicular to the spiral direction has an inverted trapezoidal shape similar to the cross section of the spiral groove 5 filling the spiral groove 5 ′ (however, it has an inverted U-shaped space). And a mountain-shaped (Mt. Fuji type) shape which is a convex portion protruding from the spiral groove 5 ′ (however, the mountain ridge line portion in the mountain-shaped shape is partially equal to the curvature of the ball 6). Has a different shape. In FIG. 3, among the aligning elastic bodies 7, only the aligning elastic bodies 8-2 / 8-3 corresponding to the spiral grooves 5′-2 / 5′-3 are shown.
The aligning elastic body 8 (-1 to 5) is shaped so as to be greatly elastically deformed with less stress (load) than the ball 6, the nut 1, and the screw shaft 2. That is, it has an inverted U-shaped tunnel-like space inside, and the thickness of the portion in contact with the ball 6 is thin. Therefore, when a load is applied via the ball 6, the elastic deformation is easily performed as compared with the ball 6, the nut 1, and the screw shaft 2 according to the size. However, a material that does not undergo plastic deformation even at the predicted maximum stress (load) is preferable.
Here, the material of the aligning elastic body 8 may be the same as that of the ball 6, the nut 1, and the screw shaft 2. This is because the rigidity is lowered by the space above the tunnel. The aligning elastic body 8 may be made of a material that is elastically deformed greatly with less stress (load) than the ball 6, the nut 1, and the screw shaft 2. That is, the material is relatively low in rigidity (soft) as compared with the ball 6, the nut 1, and the screw shaft 2. For example, the nut 1 and the screw shaft 2 are manufactured from the bearing steel SUJ2, and the aligning elastic body 8 is manufactured from the spring steel. In that case, the tunnel-like space may be reduced or not provided inside. This is because sufficient elastic deformation occurs. At that time, since the shape becomes simple, the manufacture becomes easy.
[0054]
As a manufacturing method of the aligning elastic body 8, for example, there are the following methods.
First, a “spring” having a spiral shape is prepared. The spring uses a wire having a rectangular cross section. Next, the outer peripheral surface side of the spring is fixed, and the corner portion on the inner peripheral surface side is cut with a lathe so that it can be accurately fitted into the spiral groove 5 ′ of the screw shaft 2 (if necessary, a reverse U Cutting the letter-shaped part). Next, the spring is fitted into a jig B having the same structure as the screw shaft 2 (including the spiral groove 5 ′). At that time, the inner half of the spring is buried in the spiral groove, and the outer half of the spring protrudes from the jig. After that, the jig B is fixed and cut with a lathe so that the protruding portion has the shape shown in FIG. First, the alignment elastic body 8 is manufactured by processing the left part in the drawing by cutting and then processing the right part in the drawing by cutting.
However, the present invention is not limited to this manufacturing method.
[0055]
Next, the operation of the second embodiment of the ball screw of the present invention will be described with reference to FIGS.
When a load in the x-axis direction is applied to the first load surface 3-1 side of the flange portion 1-2, in FIG. 5, the load is applied from the left side in the drawing.
In the ball screw, the screw shaft 2 rotates corresponding to the operation of the device to which the ball screw is attached, and accordingly, the nut 1 moves in the x-axis direction.
Here, when there is a mounting error of the ball screw or when the load applied to the first load surface 3-1 is extremely uneven with respect to the surface, the central axis of the nut 1 and the central axis of the screw shaft 2 are not aligned. Shift. At that time, in FIG. 5, the nut 1 has an angle with respect to the screw shaft 2.
Accordingly, the surface pressure between the ball 6 and the nut 1 and between the ball 6 and the aligning elastic body 8 increases. In particular, the surface pressure between the ball 6 and the aligning elastic body 8 increases. Along with this, the ball load also increases. However, the aligning elastic body 8 is more easily elastically deformed than the ball 6, the nut 1, and the screw shaft 2. Therefore, the aligning elastic body 8 is deformed, and increases in surface pressure and ball load are suppressed.
[0056]
By the above operation, the increase in the surface pressure and the ball load can be suppressed by the deformation of the aligning elastic body 8. Therefore, it is possible to suppress a failure in driving the ball screw and a decrease in the life due to an increase in the surface pressure and the ball load.
That is, it is possible to widen the permissible range for the mounting error of the ball screw. Further, regarding the load applied to the first load surface 3-1 related to the device to which the ball screw is attached, even if the load is extremely uneven with respect to the surface, the surface pressure and the ball load are excessive. It becomes possible to prevent.
[0057]
In addition, as shown in FIG. 6, the aligning elastic body 8 (second aligning elastic body) can be installed so as to fill the guide grooves 4 ′ (−1 to 8) of the nut 1. In that case, the same effect can be obtained.
In addition, about a manufacturing method, the spring made from a wire which has a rectangular cross section is fixed in an inner peripheral side, the corner | angular part of an outer peripheral surface side is cut with a lathe, and the structure similar to the nut 1 (a guide groove is included). It can be manufactured by being fitted in a jig having a cutting edge and cutting the inner peripheral surface side with a lathe.
[0058]
5 and 6, the aligning elastic body 8 supports the ball 6 only from one side (in FIGS. 5 and 6, the right side of the ball 6 in the drawing). This is because the load applied to the nut 1 of the ball screw is often applied from the first load surface 3-1.
Here, when a load is also applied to the second load surface 3-2, the ball 6 is moved from the other side (left side of the ball 6 in FIGS. 5 and 6) at the same time with another aligning elastic body 8 ′. It is also possible to support it. In that case, a spiral groove 5 ″ / guide groove 4 ″ is formed on the screw shaft 2 / nut 1 in parallel with the spiral groove 5 ′ / guide groove 4 ′, and a centering elastic body 8 ′ is installed there. This is possible.
Accordingly, it is possible to cope with loads in both directions in the x-axis direction (directions perpendicular to the first load surface 3-1 and the second load surface 3-2).
[0059]
(Example 3)
Next, a third embodiment of the ball screw of the present invention will be described.
First, the configuration of the third embodiment of the ball screw of the present invention will be described with reference to the drawings. The basic configuration of the nut 1 and the screw shaft 2 is as shown in FIGS.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the configuration of the third embodiment of the ball screw of the present invention. The ball screw includes a nut 1 having a guide groove 4-3 / 4-5, a screw shaft 2 having a spiral groove 5-2 / 5-3, a ball 6, and an auxiliary groove 9-2 / 9-3 as a fourth groove. It comprises. This figure shows a part of a cross section on one side with respect to the central axis of the screw shaft 2 (only in the vicinity of the guide groove 4-3- / 4-5 and the spiral groove 5-2 / 5-3). Yes.
[0060]
The nut 1 is the same as that described in FIG. However, in the present embodiment, the cross section of the guide groove 4 in a direction perpendicular to the spiral direction has a substantially semicircular shape.
[0061]
The screw shaft 2 is the same as that described in FIG. However, it differs from FIG. 2 in that auxiliary grooves 9 (−1 to 5) (described later) as third grooves are provided beside the spiral grooves 5. In this embodiment, the cross section of the spiral groove 5 in the direction perpendicular to the spiral direction has a substantially semicircular shape.
[0062]
The ball 6 is the same as described above.
[0063]
The auxiliary grooves 9 (-1 to 5) are spirally formed on the outer peripheral surface of the screw shaft 2 so as to follow the spiral grooves 5 (-1 to 5). In the present embodiment, the cross section of the aligning elastic body 8 in the direction perpendicular to the spiral direction has a U-shape. In FIG. 3, only the auxiliary groove 9-2 / 9-3 corresponding to the spiral groove 5-2 / 5-3 is shown among the auxiliary grooves 9.
The region where the auxiliary grooves 9 (−1 to 5) are formed is greatly elastically deformed with less stress (load) than the ball 6 and the nut 1. That is, since the wall surface of the spiral groove 5-2 on the side where the auxiliary groove 9-2 is provided has the space of the auxiliary groove 9-2, the thickness of that portion is thin. Therefore, the wall surface can be easily deformed in the direction of the auxiliary groove 9-2. Therefore, when a load is applied via the ball 6, it is easily elastically deformed according to its size as compared with the ball 6 and the nut 1. However, a material that does not undergo plastic deformation even at the predicted maximum stress (load) is preferable.
[0064]
The auxiliary groove 9 can be formed by, for example, the same manufacturing method as that of the spiral groove 5 of the screw shaft 2.
However, the present invention is not limited to this manufacturing method.
[0065]
Next, the operation of the third embodiment of the ball screw of the present invention will be described with reference to FIGS.
When a load in the x-axis direction is applied to the first load surface 3-1 side of the flange portion 1-2, in FIG. 7, the load is applied from the left side in the drawing.
In the ball screw, the screw shaft 2 rotates corresponding to the operation of the device to which the ball screw is attached, and accordingly, the nut 1 moves in the x-axis direction.
Here, when there is a mounting error of the ball screw or when the load applied to the first load surface 3-1 is extremely uneven with respect to the surface, the central axis of the nut 1 and the central axis of the screw shaft 2 are not aligned. Shift. At that time, in FIG. 7, the nut 1 has an angle with respect to the screw shaft 2.
Accordingly, the surface pressure between the ball 6 and the nut 1 and between the ball 6 and the screw shaft 2 increases. In particular, the surface pressure between the ball 6 and the screw shaft 2 increases. Along with this, the ball load also increases. However, the side of the spiral groove 5 of the screw shaft 2 where the auxiliary groove 9 is present (the side pressure is increased) is more elastically deformed than the ball 6 and the nut 1. Accordingly, the wall surface of the spiral groove 5 on the side where the auxiliary groove 9 is located is deformed, and an increase in surface pressure and ball load is suppressed.
[0066]
By the above operation, increase in the surface pressure and ball load can be suppressed by deformation of the wall surface of the spiral groove 5 on the side where the auxiliary groove 9 is present. Therefore, it is possible to suppress a failure in driving the ball screw and a decrease in the life due to an increase in the surface pressure and the ball load.
That is, it is possible to widen the permissible range for the mounting error of the ball screw. Further, regarding the load applied to the first load surface 3-1 related to the device to which the ball screw is attached, even if the load is extremely uneven with respect to the surface, the surface pressure and the ball load are excessive. It becomes possible to prevent.
[0067]
In this case, it is possible to easily reduce the surface pressure and widen the error tolerance without adding extra members.
[0068]
Moreover, as shown in FIG. 8, it is also possible to install the auxiliary groove 9 as the fourth groove so as to fill the guide grooves 4 (−1 to 8) of the nut 1. In that case, the same effect can be obtained.
In addition, about a manufacturing method, it can form by performing similarly to the formation method of the guide groove 4, for example.
[0069]
In the example shown in FIGS. 7 and 8, the auxiliary groove 9 is formed only on one side of the spiral groove 5 / guide groove 4 (in FIGS. 7 and 8, the right side of the spiral groove 5 / guide groove 4 in the drawing). is doing. This is because the load applied to the nut 1 of the ball screw is often applied from the first load surface 3-1.
Here, when a load is also applied to the second load surface 3-2, another auxiliary groove 9 ′ is simultaneously used from the other side (the left side of the drawing of the spiral groove 5 / guide groove 4 in FIGS. 7 and 8). It is also possible to facilitate the elastic deformation of the spiral groove 5 / guide groove 4.
In this case, the auxiliary groove 9 'can be installed on the opposite side of the screw shaft 2 / nut 1 with the spiral groove 5 / guide groove 4 interposed therebetween.
Accordingly, it is possible to cope with loads in both directions in the x-axis direction (directions perpendicular to the first load surface 3-1 and the second load surface 3-2).
[0070]
Further, FIG. 7 and FIG. 8 can be performed simultaneously. In that case, the tolerance of the error between the central axis of the nut 1 and the central axis of the screw shaft 2 can be made wider with respect to mounting errors and extremely uneven loads.
[0071]
(Example 4)
Next, a fourth embodiment of the ball screw of the present invention will be described.
First, the structure of 4th Embodiment of the ball screw of this invention is demonstrated with reference to drawings. The basic configuration of the nut 1 and the screw shaft 2 is as shown in FIGS.
FIG. 9 is an oblique projection showing a part of the configuration related to the fourth embodiment of the ball screw of the present invention. This embodiment differs from the other embodiments in that the nut 1 is the nut 31 shown in FIG. 9 in the basic structure shown in FIGS. Therefore, the description of other configurations is omitted.
[0072]
FIG. 9B shows only the nut 31 among the ball screws. The nut 31 has the same function as the nut 1 in FIGS. 1 and 2. However, the body part 1-1 in FIGS. 1 and 2 corresponds to the body part 31-1 and the throttle part 31-4. The flange portion 1-2 corresponds to the flange portion 31-2, the first load surface 33-1 corresponds to the first load surface 3-1, and the second load surface 33-2 corresponds to the second load surface 3-2. . FIG. 9A shows the AA ′ cross section in FIG. However, the guide groove 4 is omitted.
[0073]
The nut 31 has a cylindrical body portion 31-1, a tapered rotary body-shaped throttle portion 31-4, and a flange portion 31-2 having a disk shape having a larger radius than the body portion 31-1, and is coaxial. And has a structure joined to the same body. In addition, a cylindrical space 31-3 that can be screwed (externally fitted) to the screw shaft 2 is provided therein. The space and the guide grooves 4 (-1 to 8) as the second grooves on the inner peripheral surface thereof are the same as described with reference to FIG.
[0074]
Here, the diaphragm 31-4 will be further described. The throttle part 31-4 has a circular bottom surface having a radius equal to that of the trunk part 31-1 on the trunk part 31-1 side. The flange portion 31-2 side is a circular top surface having a smaller radius than the body portion 31-1. And the aperture | diaphragm | squeeze part 31-4 has the shape of the rotary body which has the bottom face and top face. For example, it is a columnar shape with a small top surface formed by a single hyperbolic rotating surface. Since the nut 31 has the throttle portion 31-4, the rigidity of the portion can be reduced. In other words, the error or deviation can be absorbed by the elastic deformation of the throttle portion 31-4 with respect to a deviation of the nut 31 due to a ball screw attachment error or a significantly uneven load. Therefore, it is possible to widen (relax) the allowable range of errors and deviations.
However, a material that does not undergo plastic deformation even at the predicted maximum stress (load) is preferable. Further, it is desirable that the thrust direction (x-axis direction) has the same strength as the conventional one.
[0075]
In order to further reduce the rigidity of the throttle portion 31-4, as shown in FIG. 9, there is a method of providing a plurality of holes 31-5 in the throttle portion 31-4 symmetrically with respect to the central axis. That is, as illustrated in the cross-sectional view of FIG. 9A, the holes 31-5 are formed at intervals of 60 ° around the central axis of the nut 31. In this case, it is desirable that a long hole is formed in the screw shaft 2 direction (x-axis direction). This is to maintain the strength in the thrust direction (x-axis direction). The shape, position, and size of the hole are determined by simulation, experiment, etc. in consideration of the strength of the nut 31, the allowable range to be obtained, and the like.
[0076]
Even if there is no throttle part 31-4, if there is a hole 31-5, the effect of this embodiment can be obtained.
[0077]
The nut 31 can be manufactured by, for example, cutting the narrowed portion 31-4 with a lathe after manufacturing a conventional nut and forming the hole 31-5 with a milling machine or the like.
However, the present invention is not limited to this manufacturing method.
[0078]
Next, operation | movement of 4th Embodiment of the ball screw of this invention is demonstrated with reference to FIG.2 and FIG.9.
When a load in the x-axis direction is applied to the first load surface 33-1 side of the flange portion 31-2, the load is applied from the left side in FIG. In the ball screw, the screw shaft 2 (not shown in FIG. 9) rotates corresponding to the operation of the device to which the ball screw is attached, and accordingly, the nut 31 moves in the x-axis direction.
Here, when there is a mounting error of the ball screw or when the load applied to the first load surface 33-1 is extremely uneven with respect to the surface, the central axis of the nut 31 and the central axis of the screw shaft 2 are not aligned. Shift. At that time, in FIG. 9, the nut 31 has an angle with respect to the screw shaft 2 (not shown).
Accordingly, the surface pressure between the ball 6 and the nut 31 and between the ball 6 and the screw shaft 2 increases. Along with this, the ball load also increases. However, the throttle portion 31-4 of the nut 31 is elastically deformed by receiving a load, and absorbs and relaxes errors and deviations. Accordingly, excessive surface pressure and ball load are not applied to the ball 6, the nut 31 and the screw shaft 2.
[0079]
By the said operation | movement, the increase in a surface pressure and a ball | bowl load can be suppressed by the deformation | transformation of the throttle part 31-4. Therefore, it is possible to suppress a failure in driving the ball screw and a decrease in the life due to an increase in the surface pressure and the ball load.
That is, it is possible to widen the permissible range for the mounting error of the ball screw. Furthermore, regarding the load applied to the first load surface 33-1 related to the device to which the ball screw is attached, even if the load is extremely uneven with respect to the surface, the surface pressure and the ball load are excessive. It becomes possible to prevent.
[0080]
Further, even when a load is applied from the second load surface 33-2 side, it can be handled in the same manner as in the case of the first load surface 33-1. Therefore, the same effect can be obtained.
[0081]
In the present embodiment, the effect of the nut 31 is described. However, it is possible to use the nut 31 and also use the techniques of the first to third embodiments. Thereby, it is possible to further improve the tolerance of error and deviation.
[0082]
(Example 5)
Next, a fifth embodiment of the ball screw of the present invention will be described.
First, the structure of 5th Embodiment of the ball screw of this invention is demonstrated with reference to drawings. The basic configuration of the nut 1 and the screw shaft 2 is as shown in FIGS.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a part of the configuration related to the fifth embodiment of the ball screw of the present invention. The ball screw includes a nut 1 having a guide groove 4-3 / 4-5, a screw shaft 2 having a spiral groove 5-2 / 5-3, and a ball 16. This figure shows a part of a cross section on one side with respect to the central axis of the screw shaft 2 (only in the vicinity of the guide groove 4-3- / 4-5 and the spiral groove 5-2 / 5-3). Yes.
[0083]
In this embodiment, the ball screw having the basic structure shown in FIGS. 1 and 2 is different from the other embodiments in that the ball 6 is a hollow ball 16 shown in FIG. Therefore, the description of other configurations is omitted.
[0084]
As shown in FIG. 10, the ball 16 in this embodiment (corresponding to the ball 6 in other embodiments) is hollow. This is to enable elastic deformation when a strong load (pressure) is applied. Even in the case of a hard material such as a standard material of a conventional ball screw (example: bearing steel SUJ2), the ball 16 can be made hollow to have low rigidity and flexibility. That is, elastic deformation can be easily performed. However, it is also possible to use another material that is more elastically deformable as the material of the ball 16.
[0085]
The ball 16 can be manufactured by, for example, manufacturing a sphere, then halving it into a hemisphere, hollowing out the inside of the hemisphere, and then welding again to form a sphere.
However, the present invention is not limited to this manufacturing method.
[0086]
Next, the operation of the fifth embodiment of the ball screw of the present invention will be described with reference to FIGS.
When a load in the x-axis direction is applied to the first load surface 3-1 side of the flange portion 1-2, in FIG. 10, the load is applied from the left side in the drawing.
In the ball screw, the screw shaft 2 rotates corresponding to the operation of the device to which the ball screw is attached, and accordingly, the nut 1 moves in the x-axis direction.
Here, when there is a mounting error of the ball screw or when the load applied to the first load surface 3-1 is extremely uneven with respect to the surface, the central axis of the nut 1 and the central axis of the screw shaft 2 are not aligned. Shift. At that time, in FIG. 10, the nut 1 has an angle with respect to the screw shaft 2.
Accordingly, the surface pressure between the ball 16 and the nut 1 and between the ball 16 and the screw shaft 2 increases. As a result, the ball load increases. However, the ball 16 is elastically deformed by receiving a load and absorbs and relaxes errors and deviations. Therefore, even if an excessive surface pressure and a ball load are applied to the ball 16, the movement of the nut 1 and the screw shaft 2 is not affected.
[0087]
By the above operation, increase in the surface pressure and ball load can be suppressed by deformation of the ball 16. Therefore, it is possible to suppress a failure in driving the ball screw and a decrease in the life due to an increase in the surface pressure and the ball load.
That is, it is possible to widen the permissible range for the mounting error of the ball screw. Furthermore, regarding the load applied to the first load surface 33-1 related to the device to which the ball screw is attached, even if the load is extremely uneven with respect to the surface, the surface pressure and the ball load are excessive. It becomes possible to prevent.
[0088]
Further, even when a load is applied from the second load surface 33-2 side, it can be handled in the same manner as in the case of the first load surface 33-1. Therefore, the same effect can be obtained.
[0089]
In the present embodiment, the effect of the ball 16 is described. However, it is possible to use the ball 16 and use the techniques of the first to fourth embodiments in combination. Thereby, it is possible to further improve the tolerance of error and deviation.
[0090]
(Example 6)
Next, a sixth embodiment of the ball screw of the present invention will be described.
First, the configuration of the sixth embodiment of the ball screw of the present invention will be described with reference to the drawings. The basic configuration of the nut 1 and the screw shaft 2 is as shown in FIGS.
FIG.11 and FIG.12 is sectional drawing which shows the structure of the nut 11 and the nut 21 in connection with 6th Embodiment of the ball screw of this invention. However, only a cross section on one side of the central axis is shown. Other configurations are the same as those shown in FIGS. 1 and 2, and the description thereof is omitted.
[0091]
The nut 11 and the nut 21 will be described with reference to FIGS. 11 and 12. In FIG. 11, the nut 11 and the nut 21 are basically the same as the nut 1 described in FIG. In the nut 11, the body part 11-1 corresponds to the body part 1-1, and the flange part 11-2 corresponds to the flange part 1-2. The first load surface 13-1 corresponds to the first load surface 3-1, and the second load surface 13-2 corresponds to the second load surface 3-2. In the nut 21, the body part 21-1 corresponds to the body part 1-1, and the flange part 21-2 corresponds to the flange part 1-2. The first load surface 23-1 corresponds to the first load surface 3-1, and the second load surface 23-2 corresponds to the second load surface 3-2.
However, the point that the thickness between the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the trunk portions (11-1 and 21-1) of the nut 11 and the nut 21 varies depending on the position in the x-axis direction is the same as that of the nut 1. Different in FIG. 11, the guide groove 4 is only the guide groove 4-1 / guide groove 4-3 / guide groove 4-5, but has a guide groove 4-7 as shown in FIG. Is also good).
[0092]
Next, the reason for the shape of the body as shown in FIGS. 11 and 12 will be described with reference to FIG.
FIG. 13 is a graph showing the relationship between the load applied to the ball screw and the accompanying surface pressure and ball load for each ball.
[0093]
FIG. 13A illustrates the loads Fa and Fb applied to the ball screw. In the case of A, the nut 1 (FIG. 2) is used as the nut, and the load Fa is applied to the second load surface 3-2. In the case of B, the nut 1 (FIG. 2) is used as the nut, and the load Fb is applied to the first load surface 3-1.
In FIG. 13B, the horizontal axis represents the number of the ball (ball), and the vertical axis represents the surface pressure (kgf / mm ² ) applied to each ball. However, the ball number 1 indicates the ball at the leftmost position in the nut 1 in the case of A and B in FIG. The ball number 250 indicates the ball at the rightmost position in the nut 1 in the case of A and B in FIG. The ball (ball) is present in a passage formed by the guide groove 4 and the spiral groove 5.
In FIG. 13C, the horizontal axis represents the number of the ball (ball), and the vertical axis represents the ball load (kgf) applied to the screw shaft 2 side of each ball. The meaning of the horizontal axis is the same as in FIG.
[0094]
In the case of the load Fa, as shown in FIGS. 13B and 13C, the surface pressure and ball load applied to each ball become smaller as the ball number becomes smaller. That is, it can be seen that the closer to the flange portion 1-2, the smaller the surface pressure and the ball load. However, it is desirable that the surface pressure and load applied to the ball be uniform regardless of the position in terms of accurate operation and life. Here, the surface pressure and the ball load become smaller as the rigidity of the nut 1 is lower. Therefore, the closer to the flange portion 1-2, the higher the rigidity of the nut 1, and the lower the distance, the lower the rigidity. The shape of the nut 21 shown in FIG. 12 is shown. In the nut 21, the thickness between the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the body portion 21-1 near the flange portion 21-2 is thick. On the other hand, the wall thickness decreases as the distance from the flange portion 21-2 increases. That is, the thickness of the body portion 21-1 is maximized at the joint portion with the flange portion 11-2 where the surface pressure and ball load received by the ball 6 due to the load are minimized. The change in thickness may be linearly thin as shown in FIG. 12, or may be gradually thinned gradually at first. The tendency of this change is determined by experiments and simulations.
[0095]
In the case of the load Fb, as shown in FIGS. 13B and 13C, the surface pressure and the ball load applied to each ball are minimized at an intermediate portion of the ball number. That is, it can be seen that the surface pressure and the ball load are smaller in the middle portion of the nut 1 in the x-axis direction. However, it is desirable that the surface pressure and load applied to the ball be uniform regardless of the position in terms of accurate operation and life. Here, the surface pressure and the load become smaller as the rigidity of the nut 1 is lower. Therefore, the rigidity of the nut 1 may be relatively increased as it is closer to the middle portion of the nut 1 in the x-axis direction, and the rigidity may be relatively decreased as it is farther away. The shape of the nut 11 shown in FIG. 11 is shown. In the nut 11, the wall thickness between the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the body portion 21-1 at the intermediate portion in the x-axis direction of the nut 1 is thick. On the other hand, the wall thickness decreases as the distance from the intermediate portion of the nut 1 in the x-axis direction increases. That is, the thickness of the body portion 11-1 is maximized in the guide groove 4 in the vicinity of the middle where the surface pressure received by the ball 6 due to the load and the ball load are minimized. Note that the change in thickness may be as thin as a gentle curve as shown in FIG. 11 or linearly as thin as possible. The tendency of this change is determined by experiments and simulations.
[0096]
As shown in FIG. 13, by using the nut structure as shown in FIGS. 11 and 12, the surface pressure and ball load applied to the ball are made uniform with respect to the load applied to the ball screw.
[0097]
About the manufacturing method of the nut 11 and the nut 21, in the manufacturing method of the conventional nut 1, it can manufacture by changing the outer diameter of a nut with a position.
However, the present invention is not limited to this manufacturing method.
[0098]
Next, operation | movement of 6th Embodiment of the ball screw of this invention is demonstrated with reference to FIG.
When a load in the x-axis direction is applied to the first load surface 13-1 side of the flange portion 11-2, in FIG. 3, the load is applied from the left side in the drawing. In the ball screw, the screw shaft 2 rotates corresponding to the operation of the device to which the ball screw is attached, and accordingly, the nut 1 moves in the x-axis direction.
Here, since the nut 11 is used for the ball screw, a substantially uniform surface pressure and ball load are applied to all the balls 6 regardless of the position of the nut. Therefore, when the ball 6 rolls in the passage formed by the guide groove 4 and the spiral groove 5, there is no difference in surface pressure and ball load depending on the location, and the ball 6 can move smoothly.
[0099]
Therefore, it is possible to suppress the failure of driving the ball screw and the decrease in the life due to the increase and decrease of the surface pressure and the ball load.
[0100]
Further, in the case of A in FIG. 13A, not the nut but the inside of the screw shaft 2 is made hollow, and the wall thickness is changed as shown in FIG. Can be made substantially uniform. That is, since the outer diameter of the screw shaft 2 is uniform, it can be implemented by gradually decreasing the inner diameter from the left side of the screw shaft 2 in FIG. 13 and changing the thickness to the minimum at the right end. It is.
[0101]
Further, in the case of B in FIG. 13 (a), not the nut but the inside of the screw shaft 2 is made hollow, and the wall thickness is changed as shown in FIG. Can be made substantially uniform. However, since the outer diameter of the screw shaft 2 is uniform, the thickness at the center of the nut 1 is maximized and the thickness is minimized at both ends of the nut 1 in a portion where the ball screw of the screw shaft 2 in FIG. It can be implemented by changing to.
[0102]
In addition, in this embodiment, the techniques of Embodiments 1 to 4 can be used in combination. As a result, it is possible to further suppress a failure in driving the ball screw and a decrease in life.
[0103]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to obtain a ball screw that has a long life and a wide range of allowable errors during mounting.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an oblique projection showing a basic configuration of a ball screw according to an embodiment of a ball screw according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a basic configuration of a ball screw according to an embodiment of the ball screw of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the ball screw according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing another configuration of the ball screw according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration of a ball screw according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing another configuration of the ball screw according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a sectional view showing a configuration of a third embodiment of the ball screw of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing another configuration of the ball screw according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 9A is a cross-sectional view of a constricted portion having a configuration according to a fourth embodiment of the ball screw of the present invention.
(B) It is an oblique projection figure which shows a part of structure concerning 4th Embodiment of the ball screw of this invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a part of a configuration related to a fifth embodiment of the ball screw of the present invention.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a part of a configuration related to a sixth embodiment of the ball screw of the present invention.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a part of another configuration related to the ball screw of the sixth embodiment of the present invention.
FIG. 13A is a diagram showing a relationship between a load applied to the ball screw and the ball screw.
(B) It is a graph which shows the relationship between the load loaded on a ball screw, the surface pressure with respect to each ball | bowl, and a ball | bowl load.
(C) It is a graph which shows the relationship between the load loaded on a ball screw, the surface pressure with respect to each ball | bowl, and a ball | bowl load.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nut 1-1 Body part 1-2 Flange part 2 Screw shaft 3-1 1st load surface 3-2 2nd load surface 3-3 Space 4 Guide groove 4 'Guide groove 4-1-8 Guide groove 4'- 1-8 Guide groove 5 Spiral groove 5 'Spiral groove 5-1-5 Spiral groove 5'-1-5 Spiral groove 6 Ball 7 Aligning elastic body 7' Aligning elastic body 7-1-5 Aligning elastic body 7 '-1-5 Alignment elastic body 8 Alignment elastic body 8' Alignment elastic body 8-1-5 Alignment elastic body 8'-1-5 Alignment elastic body 9 Auxiliary groove 9 'Auxiliary groove 9-1 5 Auxiliary groove 9′-1 to 5 Auxiliary groove 11 Nut 11-1 Body portion 11-2 Flange portion 13-1 First load surface 13-2 Second load surface 16 Ball 21 Nut 21-1 Body portion 21-2 Flange Portion 23-1 first load surface 23-2 second load surface 31 nut 31-1 body portion 31-2 flange portion 31-3 space 31-4 throttle portion 31-5 hole 33-1 first load surface 3-2 the second load surface

Claims (8)

外周面に螺旋状の第１溝を有するねじ軸と、
前記ねじ軸に外嵌され、内周面に螺旋状の第２溝を有するナットと、
前記第１溝と前記第２溝とで形成される通路を転動するボールと、
を具備し、
前記ねじ軸は、前記外周面に、前記第１溝に沿うよう螺旋状に形成され、前記第１溝を前記ボールが転動するとき、変形することにより前記第１溝の壁面の面圧及び玉荷重の増加を緩和するように設けられた第３溝を更に有する、
ボールねじ。A screw shaft having a spiral first groove on the outer peripheral surface;
A nut externally fitted to the screw shaft and having a spiral second groove on the inner peripheral surface;
A ball rolling in a passage formed by the first groove and the second groove;
Comprising
The screw shaft is spirally formed on the outer peripheral surface along the first groove, and when the ball rolls in the first groove, the screw shaft deforms to deform the surface pressure of the wall surface of the first groove. And a third groove provided to mitigate an increase in ball load ,
Ball screw. 前記ナットは、前記内周面に、前記第２溝に沿うよう螺旋状に形成され、前記第２溝を前記ボールが転動するとき、変形することにより前記第２溝の壁面の面圧及び玉荷重の増加を緩和するように設けられた第４溝を更に有する、
請求項１に記載のボールねじ。The nut is spirally formed on the inner peripheral surface along the second groove, and is deformed when the ball rolls in the second groove, whereby the surface pressure of the wall surface of the second groove is increased. And a fourth groove provided to mitigate an increase in ball load ,
The ball screw according to claim 1. 前記ねじ軸は、前記外周面における前記第１溝を挟んで前記第３溝と反対側に、前記第１溝に沿うよう螺旋状に形成され、前記第１溝を前記ボールが転動するとき、変形することにより前記第１溝の壁面の面圧及び玉荷重の増加を緩和するように設けられた第５溝を更に有する、
請求項１又は２に記載のボールねじ。The screw shaft is formed in a spiral shape along the first groove on the opposite side to the third groove across the first groove on the outer peripheral surface, and the ball rolls in the first groove. And further having a fifth groove provided to relieve an increase in surface pressure and ball load of the wall surface of the first groove by being deformed ,
The ball screw according to claim 1 or 2. 前記第１溝に沿う螺旋状の溝は、螺旋方向に垂直な断面がＵ字型の形状を有する
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のボールねじ。The ball screw according to any one of claims 1 to 3, wherein the spiral groove along the first groove has a U-shaped cross section perpendicular to the spiral direction. 外周面に螺旋状の第１溝を有するねじ軸と、
前記ねじ軸に外嵌され、内周面に螺旋状の第２溝を有するナットと、
前記第１溝と前記第２溝とで形成される通路を転動するボールと、
を具備し、
前記ナットは、前記内周面に、前記第２溝に沿うよう螺旋状に形成され、前記第２溝を前記ボールが転動するとき、変形することにより前記第２溝の壁面の面圧及び玉荷重の増加を緩和するように設けられた第４溝を更に有する、
ボールねじ。A screw shaft having a spiral first groove on the outer peripheral surface;
A nut externally fitted to the screw shaft and having a spiral second groove on the inner peripheral surface;
A ball rolling in a passage formed by the first groove and the second groove;
Comprising
The nut is spirally formed on the inner peripheral surface along the second groove, and is deformed when the ball rolls in the second groove, whereby the surface pressure of the wall surface of the second groove is increased. And a fourth groove provided to mitigate an increase in ball load ,
Ball screw. 前記ねじ軸は、前記外周面に、前記第１溝に沿うよう螺旋状に形成され、前記第１溝を前記ボールが転動するとき、変形することにより前記第１溝の壁面の面圧及び玉荷重の増加を緩和するように設けられた第３溝を更に有する、
請求項５に記載のボールねじ。The screw shaft is spirally formed on the outer peripheral surface along the first groove, and when the ball rolls in the first groove, the screw shaft deforms to deform the surface pressure of the wall surface of the first groove. And a third groove provided to mitigate an increase in ball load ,
The ball screw according to claim 5. 前記ナットは、前記内周面における前記第２溝を挟んで前記第４溝と反対側に、前記第２溝に沿うよう螺旋状に形成され、前記第２溝を前記ボールが転動するとき、変形することにより前記第２溝の壁面の面圧及び玉荷重の増加を緩和するように設けられた第６溝を更に有する、
請求項５又は６に記載のボールねじ。The nut is formed in a spiral shape along the second groove on the opposite side to the fourth groove across the second groove on the inner peripheral surface, and the ball rolls in the second groove. And further having a sixth groove provided to relieve an increase in surface pressure and ball load of the wall surface of the second groove by deformation ,
The ball screw according to claim 5 or 6. 前記第２溝に沿う螺旋状の溝は、螺旋方向に垂直な断面がＵ字型の形状を有する
請求項５乃至７のいずれか一項に記載のボールねじ。The ball screw according to any one of claims 5 to 7, wherein the spiral groove along the second groove has a U-shaped cross section perpendicular to the spiral direction.

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