JPH0777261A - Screw device - Google Patents

Screw device

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Publication number
JPH0777261A
JPH0777261A JP24876493A JP24876493A JPH0777261A JP H0777261 A JPH0777261 A JP H0777261A JP 24876493 A JP24876493 A JP 24876493A JP 24876493 A JP24876493 A JP 24876493A JP H0777261 A JPH0777261 A JP H0777261A
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JP
Japan
Prior art keywords
nut body
screw
nut
screw shaft
peripheral surface
Prior art date
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Pending
Application number
JP24876493A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hisayoshi Inokuchi
久與志 井ノ口
Junichi Hashimoto
純一 橋本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JTEKT Machine Systems Corp
Original Assignee
Koyo Machine Industries Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Koyo Machine Industries Co Ltd filed Critical Koyo Machine Industries Co Ltd
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Publication of JPH0777261A publication Critical patent/JPH0777261A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a screw unit that is equipped with a characteristic as a low frictional mechanism being equal to a ball screw and high in rigidity as well as long-livedness. CONSTITUTION:With relative rotational motion between a screw shaft 1 and a nut body 2, each cylindrical roller 5 is rolling on each raceway surface of two section V-shaped helical grooves 3 and 4 formed in space between the screw shaft 1 and the nut body 2, and thereby the screw shaft 1 and the nut body 2 are relatively shifted in the axial direction. In this screw structure, a screw unit is provided with a characteristic as a flow frictional mechanism being equal to a ball screw owing to a rolling contact of the cylindrical roller 5, while the contact between the cylindrical roller 5 and each raceway surface of the helical grooves 3 and 4 is linear contact, whereby rigidity in the unit itself is high and its service life is long enough. This structure is adoptable to various screw structures so far adopted in the conventional ball screw.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はねじ装置に関し、さらに
詳細には、工作機械の位置決め装置や自動車用ステアリ
ングギヤなどに好適に使用されるねじ駆動技術に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a screw device, and more particularly, to a screw driving technique suitably used for a positioning device of a machine tool, a steering gear for an automobile, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】ねじ装置は各種装置・機器の機械要素と
して多方面にわたって使用されており、とりわけボール
ねじは、ボールのころがり接触による低摩擦機構として
の特性から、例えば工作機械におけるテーブルや主軸台
などの精密な駆動制御や自動車用ステアリングギヤなど
の円滑な駆動制御に最適なものとして、近時種々の技術
分野での需要が急速に高まっている。
2. Description of the Related Art A screw device is used in various fields as a machine element for various devices and equipment. In particular, a ball screw is used as a low friction mechanism due to rolling contact of balls. Demand for various kinds of technical fields is rapidly increasing in recent years as the most suitable for precise drive control such as and smooth drive control for automobile steering gears.

【0003】ボールねじの基本構造は、ねじ軸の外周面
に螺旋溝が形成されるとともに、このねじ軸に外嵌され
るナット体の内周面に螺旋溝が形成され、これら両螺旋
溝間に複数のボールが一列に回転自在に介装されてな
り、上記ねじ軸とナット体との相対的な回転運動によ
り、ボールが上記両螺旋溝に沿って転動しながら、ねじ
軸とナット体とが相対的に軸方向へ移動するように構成
されている。
In the basic structure of a ball screw, a spiral groove is formed on the outer peripheral surface of a screw shaft, and a spiral groove is formed on the inner peripheral surface of a nut body fitted on the screw shaft. A plurality of balls are rotatably interposed in a row, and the balls are rolled along both the spiral grooves by the relative rotational movement of the screw shaft and the nut body while the screw shaft and the nut body are rotated. And are configured to move relative to each other in the axial direction.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、ボールねじ
の場合、一般のすべり接触のねじ装置に比べて摩擦係数
がきわめて小さく、作動効率にすぐれる反面、転動体と
してボールと螺旋溝の軌道面との接触が点当たり(点接
触)であることから、装置自体の剛性が低く、また上記
接触部分の早期磨耗により寿命が短いという問題があっ
た。
By the way, in the case of a ball screw, the coefficient of friction is extremely smaller than that of a general sliding contact screw device and the operating efficiency is excellent, but on the other hand, a ball and a raceway surface of a spiral groove are used as rolling elements. Since there is a point contact (point contact), the rigidity of the device itself is low, and there is a problem that the contact portion has a short life due to early wear.

【0005】本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてな
されたものであって、その目的とするところは、ボール
ねじと同等の低摩擦機構としての特性を備えるととも
に、剛性が高くしかも寿命の長いねじ装置の提供にあ
る。
The present invention has been made in view of the above conventional problems, and an object thereof is to have characteristics as a low friction mechanism equivalent to a ball screw, and to have high rigidity and long life. In providing a long screw device.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のねじ装置は、ねじ軸の外周面に螺旋溝が形
成されるとともに、このねじ軸に外嵌されるナット体の
内周面に螺旋溝が形成され、これら両螺旋溝間に複数の
円筒ころが回転自在に介装されてなり、上記ねじ軸の螺
旋溝と上記ナット体の螺旋溝は、それぞれ断面V字形状
に形成されて、相互に平行して対向する軌道面を備え、
上記ねじ軸とナット体との相対的な回転運動により、円
筒ころが上記両螺旋溝の軌道面上を転動しながら、ねじ
軸とナット体とが相対的に軸方向へ移動するように構成
されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the screw device of the present invention has a spiral groove formed on the outer peripheral surface of a screw shaft and a nut body fitted externally to the screw shaft. A spiral groove is formed on the peripheral surface, and a plurality of cylindrical rollers are rotatably interposed between the spiral grooves. The spiral groove of the screw shaft and the spiral groove of the nut body each have a V-shaped cross section. Formed with parallel raceway surfaces facing each other,
By the relative rotational movement of the screw shaft and the nut body, the cylindrical roller rolls on the raceway surfaces of the spiral grooves while the screw shaft and the nut body move relatively in the axial direction. It is characterized by being.

【0007】[0007]

【作用】ねじ軸とナット体との相対的な回転運動によ
り、円筒ころがこれらねじ軸とナット体間に形成された
断面V字形状の螺旋溝の軌道面上を転動しながら、ねじ
軸とナット体とが相対的に軸方向へ移動する。
By the relative rotational movement of the screw shaft and the nut body, the cylindrical roller rolls on the raceway surface of the spiral groove having a V-shaped cross section formed between the screw shaft and the nut body, And the nut body relatively move in the axial direction.

【0008】この場合のねじ軸とナット体との相対的な
回転運動は、円筒ころのころがり接触により達成されて
おり、これら両者間の摩擦係数はきわめて低く、高い作
動効率が確保される。
The relative rotational movement between the screw shaft and the nut body in this case is achieved by the rolling contact of the cylindrical rollers, the friction coefficient between them is extremely low, and high operating efficiency is secured.

【0009】また、転動体としての円筒ころと螺旋溝の
軌道面との接触は線当たり(線接触)であり、装置自体
の剛性が高く、装置寿命も長い。
Further, the contact between the cylindrical roller as the rolling element and the raceway surface of the spiral groove is line contact (line contact), the rigidity of the device itself is high, and the device life is long.

【0010】上記円筒ころを用いた低摩擦機構は、いわ
ゆるシングルナット方式、ダブルナット予圧方式、およ
びインテグラル予圧方式など、従来のボールねじに採用
されていた各種ねじ構造に採用可能である。
The low-friction mechanism using the cylindrical rollers can be applied to various screw structures such as the so-called single nut system, double nut preload system, and integral preload system, which have been adopted in conventional ball screws.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面に基づい
て説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0012】実施例1 本発明に係るねじ装置を図1に示し、このねじ装置は、
ねじ軸1の外周面に単一のナット体2が外嵌されてなる
シングルナット方式のものであって、具体的には、ねじ
軸1の外周面に螺旋溝3が形成されるとともに、ナット
体2の内周面に螺旋溝4が設けられて、これら両螺旋溝
3,4間に複数の円筒ころ5,5,…が回転自在に介装
されてなる。
Embodiment 1 A screw device according to the present invention is shown in FIG.
A single nut type in which a single nut body 2 is externally fitted on the outer peripheral surface of a screw shaft 1, and more specifically, a spiral groove 3 is formed on the outer peripheral surface of the screw shaft 1, and a nut A spiral groove 4 is provided on the inner peripheral surface of the body 2, and a plurality of cylindrical rollers 5, 5, ... Are rotatably interposed between the spiral grooves 3 and 4.

【0013】ねじ軸1とナット体2の螺旋溝3,4は、
図1、図3および図4に示すように、断面V字形状とさ
れて、その対向する傾斜溝面3a,4aおよび3b,4
b同士がそれぞれ円筒ころ5の軌道面とされている。
The screw shaft 1 and the spiral grooves 3, 4 of the nut body 2 are
As shown in FIG. 1, FIG. 3 and FIG. 4, it has a V-shaped cross section, and the inclined groove surfaces 3 a, 4 a and 3 b, 4 facing each other are formed.
b is the raceway surface of the cylindrical roller 5, respectively.

【0014】具体的には、ねじ軸1の軌道面3a,3b
およびナット体2の軌道面4a,4bのなす角度θはそ
れぞれ90°に設定されている。また、螺旋溝3,4の
軌道面3aと4aおよび軌道面3bと4bが、相互に平
行して対向する断面直線状の軌道面とされるとともに、
これら両軌道面3a,4a間および3b,4b間の距離
a ,Wb が後述する円筒ころ5の形状寸法に対応して
同一距離に設定されている。
Specifically, the raceways 3a, 3b of the screw shaft 1
The angle θ formed by the raceway surfaces 4a and 4b of the nut body 2 is set to 90 °. In addition, the raceway surfaces 3a and 4a and the raceway surfaces 3b and 4b of the spiral grooves 3 and 4 are raceway surfaces having a linear cross section that face each other in parallel with each other.
The distances W a and W b between the two raceway surfaces 3a and 4a and between the raceways 3b and 4b are set to the same distance corresponding to the geometrical dimensions of the cylindrical roller 5 described later.

【0015】円筒ころ5は、図5に示すように、その全
長にわたり同一外径とされるとともに、その両端面6,
6がクラウニング加工により球面状とされている。
As shown in FIG. 5, the cylindrical roller 5 has the same outer diameter over its entire length, and its both end surfaces 6, 6.
6 is made spherical by crowning.

【0016】円筒ころ5の外径Dは、上記軌道面間距離
a ,Wb とほぼ同一寸法とされて、円筒ころ5がそれ
ぞれ軌道面3a,4aおよび3b,4b上を転動可能と
されている。一方、円筒ころ5の長さLは、上記軌道面
間距離Wa ,Wb よりも若干小さいほぼ同一寸法とされ
ている。
The outer diameter D of the cylindrical roller 5, the raceway surface distance W a, is substantially the same dimensions as W b, the cylindrical rollers 5 each raceway surfaces 3a, 4a and 3b, and can roll on the 4b Has been done. On the other hand, the length L of the cylindrical roller 5 has substantially the same dimension, which is slightly smaller than the above-mentioned raceway surface distances W a and W b .

【0017】また、円筒ころ5の端面6の曲率半径は、
図6に示すように、ナット体2の螺旋溝4の溝底つまり
傾斜溝面4a,4bの曲率半径よりもわずかに小さく
(図示例においてはほぼ同一)に設定されて、端面6と
螺旋溝4との接触時の摩擦抵抗が円筒ころ5A,5Bの
回転を阻害しないように設定されている。この場合、円
筒ころ5の端面6と螺旋溝3の傾斜溝面3a,3bとの
接触は図示のごとく点接触となる。
The radius of curvature of the end surface 6 of the cylindrical roller 5 is
As shown in FIG. 6, it is set to be slightly smaller than the radius of curvature of the groove bottom of the spiral groove 4 of the nut body 2, that is, the inclined groove surfaces 4a and 4b (almost the same in the illustrated example), and the end surface 6 and the spiral groove are set. The frictional resistance at the time of contact with 4 is set so as not to hinder the rotation of the cylindrical rollers 5A and 5B. In this case, the contact between the end surface 6 of the cylindrical roller 5 and the inclined groove surfaces 3a and 3b of the spiral groove 3 is point contact as shown in the figure.

【0018】円筒ころ5,5,…は、図2に示すよう
に、両螺旋溝3,4に沿って一列に配列されるととも
に、相隣接する円筒ころ5A,5B同士が相互に交差状
に配列されている(クロス配列)。
As shown in FIG. 2, the cylindrical rollers 5, 5, ... Are arranged in a row along the spiral grooves 3, 4, and the cylindrical rollers 5A, 5B adjacent to each other are crossed with each other. They are arranged (cross arrangement).

【0019】すなわち、軌道面3a,4a上を転動する
円筒ころ5Aと、軌道面3b,4b上を転動する円筒こ
ろ5Bとが交互に配列されて、相隣接する円筒ころ5
A,5B同士が点接触するとともに、図3における矢符
方向X1 のスラスト荷重が一方の円筒ころ5A,5A,
…に、また図4における矢符方向X2 のスラスト荷重が
他方の円筒ころ5B,5B,…にそれぞれ主として負担
されるように構成されている。
That is, the cylindrical rollers 5A rolling on the raceways 3a and 4a and the cylindrical rollers 5B rolling on the raceways 3b and 4b are alternately arranged, and the cylindrical rollers 5 adjacent to each other are arranged.
A and 5B are in point contact with each other, and the thrust load in the arrow direction X 1 in FIG.
, And the thrust load in the arrow direction X 2 in FIG. 4 is mainly borne by the other cylindrical rollers 5B, 5B ,.

【0020】このようなクロス配列とすることにより、
シングルナット方式において円筒ころ5A,5B,…の
円滑な回転調子が確保される。ちなみに、シングルナッ
ト方式においては、螺旋溝3,4と円筒ころ5A,5
B,…との間にある程度の隙間があるため、円筒ころ5
A,5B,…が全部同一方向に向いて配列されていると
(パラレル配列)、円筒ころ5A,5B間のスリップが
増大して、発熱、磨耗等の発生原因になる。
By using such a cross arrangement,
In the single nut system, a smooth rotational tone of the cylindrical rollers 5A, 5B, ... Is secured. By the way, in the single nut system, the spiral grooves 3, 4 and the cylindrical rollers 5A, 5
Since there is a certain amount of clearance between B, ...
If A, 5B, ... Are all arranged in the same direction (parallel arrangement), the slip between the cylindrical rollers 5A, 5B increases, which causes heat generation, wear, and the like.

【0021】しかして、以上のように構成されたねじ装
置において、ねじ軸1とナット体2が相対的に回転運動
すると、円筒ころ5,5,…が螺旋溝3,4に沿って転
動しながら、ねじ軸1とナット体2は相対的に軸方向へ
移動することとなる。
In the screw device constructed as described above, when the screw shaft 1 and the nut body 2 rotate relative to each other, the cylindrical rollers 5, 5, ... Roll along the spiral grooves 3, 4. However, the screw shaft 1 and the nut body 2 move relatively in the axial direction.

【0022】この場合、ころ非循環型であれば、円筒こ
ろ5,5,…は、予め設定されたねじ軸1とナット体2
の相対的な移動ストロークに対応した範囲内で転動す
る。一方ころ循環型であれば、円筒ころ5,5,…は、
螺旋溝3,4の一端から図示しないサーキュラーチュー
ブ等の循環路を経て他端へ戻って再循環される。
In this case, if the rollers are of the non-circulating type, the cylindrical rollers 5, 5, ... Have a preset screw shaft 1 and nut body 2.
Rolling within the range corresponding to the relative movement stroke of. On the other hand, if it is a roller circulation type, the cylindrical rollers 5, 5, ...
The spiral grooves 3 and 4 are returned from one end to a second end through a circulation path such as a circular tube (not shown) and then recirculated.

【0023】また、ねじ軸1とナット体2との相対的な
回転運動は、円筒ころ5A,5B,…のころがり接触に
より達成されており、これら両者1,2間の摩擦係数は
従来のボールねじ程度に低く抑えられ、高い作動効率が
確保される。
The relative rotational movement between the screw shaft 1 and the nut body 2 is achieved by the rolling contact of the cylindrical rollers 5A, 5B, ... It is kept as low as a screw, ensuring high operating efficiency.

【0024】さらに、転動体としての円筒ころ5,5と
螺旋溝3,4の軌道面3a,4aおよび3b,4bとの
接触は線接触となり、ねじ装置自体の高い剛性が確保さ
れるとともに、接触部の磨耗が少なく装置寿命も長い。
Further, the contact between the cylindrical rollers 5 and 5 as rolling elements and the raceway surfaces 3a, 4a and 3b and 4b of the spiral grooves 3 and 4 is line contact, and high rigidity of the screw device itself is ensured, and The contact part is less worn and the device life is long.

【0025】実施例2 本例は図7に示し、ねじ軸1の外周面に二つのナット体
2A,2Bが外嵌されるとともに、これら両ナット体2
A,2Bの間に予圧設定用の間座10が介装されてなる
ダブルナット予圧方式ものである。
Embodiment 2 This embodiment is shown in FIG. 7, in which two nut bodies 2A and 2B are fitted on the outer peripheral surface of the screw shaft 1 and both nut bodies 2
This is a double nut preload system in which a spacer 10 for preload setting is interposed between A and 2B.

【0026】本例においては、各ナット体2Aの円筒こ
ろ5A,5A,…および5B,5B,…は、図8(a) お
よび図9(a) にそれぞれ示すように、全部同一方向に配
列されている(パラレル配列)。
In this example, the cylindrical rollers 5A, 5A, ... And 5B, 5B, ... Of each nut body 2A are all arranged in the same direction as shown in FIGS. 8 (a) and 9 (a). Has been done (parallel array).

【0027】また、一方のナット体2Aの円筒ころ5
A,5A,…と他方のナット体2Bの円筒ころ5B,5
B,…とが、互いに交差する方向に配列されている。
Further, the cylindrical roller 5 of the one nut body 2A
A, 5A, ... and cylindrical rollers 5B, 5 of the other nut body 2B
B, ... Are arranged in a direction intersecting with each other.

【0028】すなわち、ナット体2A側に配列される円
筒ころ5A,5A,…が軌道面3a,4a上を転動する
とともに、ナット体2B側に配列される円筒ころ5B,
5B,…が軌道面3b,4b上を転動するように構成さ
れている。これにより、一方の円筒ころ5A,5A,…
が、図8(b) における矢符方向X1 のスラスト荷重を主
として負担するとともに、他方の円筒ころ5B,5B,
…が、図9(b) における矢符方向X2 のスラスト荷重を
主として負担することとなる。
That is, the cylindrical rollers 5A, 5A, ... Arranged on the side of the nut body 2A roll on the raceways 3a, 4a, and the cylindrical rollers 5B arranged on the side of the nut body 2B ,.
Are configured to roll on the raceway surfaces 3b and 4b. As a result, one of the cylindrical rollers 5A, 5A, ...
Mainly bears the thrust load in the arrow direction X 1 in FIG. 8 (b), while the other cylindrical rollers 5B, 5B,
, Mainly bears the thrust load in the arrow direction X 2 in FIG. 9 (b).

【0029】しかして、本例のねじ装置においては、間
座10の厚み調整により適正な予圧が与えられ、螺旋溝
3,4と円筒ころ5Aまたは5Bとの間の隙間がなくな
って、前述したシングルナット方式に比べてスラスト荷
重に対する剛性が高まるとともに、各円筒ころ5A,5
Aまたは5B,5B間のスリップも最小限度に抑えられ
て、発熱、磨耗等の発生も少なく、円滑な回転調子が確
保される。
In the screw device of this embodiment, however, an appropriate preload is applied by adjusting the thickness of the spacer 10, and the gap between the spiral grooves 3 and 4 and the cylindrical roller 5A or 5B disappears, and the above-mentioned operation is performed. The rigidity against thrust load is higher than that of the single nut type, and each cylindrical roller 5A, 5
The slip between A or 5B, 5B is also suppressed to a minimum, heat generation, wear, etc. are less likely to occur, and a smooth rotational tone is secured.

【0030】また、ねじ装置全体としても、円筒ころ5
A,5B,…の配設数が実施例1のシングルナット方式
の2倍で、スラスト荷重に対する剛性も2倍以上とな
り、より高い負荷下での用途に適した構造で、寿命も長
い。その他の構成および作用は実施例1と同様である。
Also, the cylindrical roller 5 can be used as the whole screw device.
The number of A, 5B, ... Arranged is twice that of the single nut system of the first embodiment, and the rigidity against thrust load is also twice or more, which is a structure suitable for applications under higher loads and has a long life. Other configurations and operations are similar to those of the first embodiment.

【0031】実施例3 本例は図10に示し、ねじ軸1の外周面に単一のナット
体2Cが外嵌されるとともに、このナット体2Cの内周
面に形成された螺旋溝4のリードlにおいて、その軸方
向中央位置近傍に予圧設定用のリード(補正リード)l
+αが設定されてなるインテグラル予圧方式のものであ
る。
Example 3 This example is shown in FIG. 10, in which a single nut body 2C is externally fitted to the outer peripheral surface of the screw shaft 1 and the spiral groove 4 formed on the inner peripheral surface of the nut body 2C. In the lead l, a lead (correction lead) l for setting a preload is provided near the axial center position
This is an integral preloading system in which + α is set.

【0032】本例においては、ナット体2Cの円筒ころ
5A,5A,…および5B,5B,…は、実施例2と同
様に図11(a) および図12(a) にそれぞれ示すよう
に、全部同一方向に配列されている(パラレル配列)。
In this example, the cylindrical rollers 5A, 5A, ... And 5B, 5B, ... Of the nut body 2C are, as in Example 2, as shown in FIGS. 11 (a) and 12 (a), respectively. All are arranged in the same direction (parallel arrangement).

【0033】また、上記予圧設定用リード部分Cを境界
として、一方側A部の円筒ころ5A,5A,…と他方側
B部の円筒ころ5B,5B,…とが、互いに交差する方
向に配列されている。
Further, with the preload setting lead portion C as a boundary, the cylindrical rollers 5A, 5A, ... On the one side A and the cylindrical rollers 5B, 5B, ... On the other side B are arranged in a direction intersecting with each other. Has been done.

【0034】すなわち、A部に配列される円筒ころ5
A,5A,…が軌道面3a,4a上を転動するととも
に、2部に配列される円筒ころ5B,5B,…が軌道面
3b,4b上を転動するように構成されている。これに
より、一方の円筒ころ5A,5A,…が、図11(b) に
おける矢符方向X1 のスラスト荷重を主として負担する
とともに、他方の円筒ころ5B,5B,…が、図12
(b) における矢符方向X2 のスラスト荷重を主として負
担することとなる。
That is, the cylindrical rollers 5 arranged in the section A
Are configured to roll on raceway surfaces 3a and 4a, and cylindrical rollers 5B, 5B, ... Arranged in two parts to roll on raceway surfaces 3b and 4b. As a result, one cylindrical roller 5A, 5A, ... mainly bears the thrust load in the arrow direction X 1 in FIG. 11 (b), while the other cylindrical roller 5B, 5B ,.
It mainly bears the thrust load in the arrow direction X 2 in (b).

【0035】しかして、本例のねじ装置においては、予
圧設定用リード部分Cの補正リードl+αの設定(リー
ド補正)により適正な予圧が与えられ、螺旋溝3,4と
円筒ころ5Aまたは5Bとの間の隙間がなくなって、上
述した実施例2のダブルナット予圧方式のものと同様な
効果が得られる。その他の構成および作用は実施例1と
同様である。
Therefore, in the screw apparatus of this embodiment, an appropriate preload is given by setting the correction lead l + α (lead correction) of the preload setting lead portion C, and the spiral grooves 3 and 4 and the cylindrical roller 5A or 5B are connected. Since there is no gap between them, the same effect as that of the double nut preloading method of the second embodiment described above can be obtained. Other configurations and operations are similar to those of the first embodiment.

【0036】続いて、本発明の特性を調べるために従来
のボールねじと比較して行った特性値計算結果について
説明する。
Next, the result of the characteristic value calculation performed in comparison with the conventional ball screw in order to investigate the characteristic of the present invention will be described.

【0037】I.試料: (a) ・試料1−ボールねじBS1 (従来品) ボール循環型のシングルナット方式のボールねじで、ね
じ軸の外径が36mm、リードが10mm、螺旋溝の回
路数が2.5(巻数2.5×列数1)のもの ・試料2−ねじ装置RS1 (本発明品) ボール循環型のシングルナット方式(実施例1)の構造
を備え、上記試料1と同一規格のもの
I. Sample: (a) ・ Sample 1-Ball screw BS 1 (conventional product) Ball circulation type single nut type ball screw with an outer diameter of the screw shaft of 36 mm, a lead of 10 mm and a spiral groove circuit number of 2.5. (Number of turns 2.5 × Number of rows 1) Sample 2-Screw device RS 1 (Invention product) Ball circulation type single nut system (Example 1) structure and the same standard as Sample 1 above

【0038】(b) ・試料3−ボールねじBS2 (従来品) ボール循環型のシングルナット方式のボールねじで、ね
じ軸の外径が40mm、リードが10mm、螺旋溝の回
路数が5(巻数2.5×列数2)のもの ・試料4−実施例1のねじ装置RS2 (本発明品) ボール循環型のシングルナット方式(実施例1)の構造
を備え、上記試料3と同一規格のもの
(B) Sample 3-Ball screw BS 2 (conventional product) A ball circulation type single nut type ball screw having an outer diameter of the screw shaft of 40 mm, a lead of 10 mm, and a spiral groove having 5 circuits ( turns 2.5 with the structure of × rows 2) things sample 4 in example 1 of the screw device RS 2 (present invention) ball circulation type single nut system (example 1), identical to the sample 3 Of standard

【0039】(c) ・試料5−ボールねじBS3 (従来品) ボール循環型のシングルナット方式のボールねじで、ね
じ軸の外径が63mm、リードが10mm、螺旋溝の回
路数が5(巻数2.5×列数2)のもの ・試料6−実施例1のねじ装置RS3 (本発明品) ボール循環型のシングルナット方式(実施例1)の構造
を備え、上記試料5と同一規格のもの
(C) Sample 5-Ball screw BS 3 (conventional product) A ball-circulation type single nut type ball screw having an outer diameter of the screw shaft of 63 mm, a lead of 10 mm, and a spiral groove having 5 circuits ( Number of turns 2.5 × number of rows 2) Sample 6-Screw device RS 3 of Example 1 (product of the present invention) The structure of the ball circulation type single nut system (Example 1) is provided, and is the same as Sample 5 above. Of standard

【0040】(d) ・試料7−ボールねじBS4 (従来品) ボール循環型のダブルナット予圧方式またはインテグラ
ル予圧方式のボールねじで、ねじ軸の外径が36mm、
リードが10mm、螺旋溝の回路数が2.5(巻数2.
5×列数1)のもの ・試料8−実施例2または実施例3のねじ装置RS
4 (本発明品) ボール循環型のダブルナット予圧方式またはインテグラ
ル予圧方式の構造を備え、上記試料7と同一規格のもの
(D) Sample 7-Ball screw BS 4 (conventional product) A ball-circulation type double nut preload type or integral preload type ball screw with an outer diameter of 36 mm.
The lead has a length of 10 mm and the number of circuits in the spiral groove is 2.5 (the number of turns is 2.
5 × column number 1) Sample 8-Screw device RS of Example 2 or Example 3
4 (Invention product) Ball circulation type double nut preload system or integral preload system structure, and the same standard as sample 7 above

【0041】(e) ・試料9−ボールねじBS5 (従来品) ボール循環型のダブルナット予圧方式またはインテグラ
ル予圧方式のボールねじで、ねじ軸の外径が40mm、
リードが10mm、螺旋溝の回路数が5(巻数2.5×
列数2)のもの ・試料10−実施例2または実施例3のねじ装置RS
5 (本発明品) ボール循環型のダブルナット予圧方式またはインテグラ
ル予圧方式の構造を備え、上記試料9と同一規格のもの
(E) Sample 9-Ball screw BS 5 (conventional product) A ball circulation type double nut preload type or integral preload type ball screw having an outer diameter of the screw shaft of 40 mm,
The lead is 10 mm, the number of circuits in the spiral groove is 5 (the number of turns is 2.5 x
Number of rows 2) -Sample 10-Screw device RS of Example 2 or Example 3
5 (Invention product) Ball circulation type double nut preload system or integral preload system structure, which has the same standard as sample 9 above

【0042】(f) ・試料11−ボールねじBS6 (従来品) ボール循環型のダブルナット予圧方式またはインテグラ
ル予圧方式のボールねじで、ねじ軸の外径が63mm、
リードが10mm、螺旋溝の回路数が5(巻数2.5×
列数2)のもの ・試料12−実施例2または実施例3のねじ装置RS
6 (本発明品) ボール循環型のダブルナット予圧方式またはインテグラ
ル予圧方式の構造を備え、上記試料11と同一規格のもの
(F) Sample 11-Ball screw BS 6 (conventional product) A ball circulation type double nut preload type or integral preload type ball screw with an outer diameter of 63 mm,
The lead is 10 mm, the number of circuits in the spiral groove is 5 (the number of turns is 2.5 x
Number of rows 2) -Sample 12-Screw device RS of Example 2 or Example 3
6 (Invention product) Ball circulation type double nut preload type or integral preload type structure, and the same standard as sample 11 above

【0043】なお、以下の計算式における他の寸法値
(ボール径,ころ径等)はいずれも同一寸法規格のもの
を用いた。
All the other dimensional values (ball diameter, roller diameter, etc.) in the following calculation formulas have the same dimensional standard.

【0044】II.計算方法: 基本定格荷重(Ca )計算: ボールねじ(試料1,
3,5,7,9,11)については、従来周知の計算式
によるとともに、本発明のねじ装置(試料2,4,6,
8,10,12)については、次の日本工業規格JISB15
18のスラストころ軸受計算式による。 Ca (N)=fc (i×Lwe×cos α)7/9 ×Z3/4 ×
we 29/27
II. Calculation method: Basic load rating ( Ca ) Calculation: Ball screw (Sample 1,
3, 5, 7, 9, 11) according to a conventionally known calculation formula and the screw device (samples 2, 4, 6, 6) of the present invention.
8, 10, 12), the following Japanese Industrial Standard JIS B15
Based on 18 thrust roller bearing calculation formulas. C a (N) = f c (i × L we × cos α) 7/9 × Z 3/4 ×
D we 29/27

【0045】基本静定荷重(Coa)計算:ボールねじ
(試料1,3,5,7,9,11)については、従来周
知の計算式によるとともに、本発明のねじ装置(試料
2,4,6,8,10,12)については、次の日本工
業規格JISB1519のスラストころ軸受計算式による。 Coa(N)=220(1−Dwe×cos α/Dpw)×i×
Z×Lwe×Dwe×sin α
Basic static constant load (C oa ) calculation: For the ball screw (Samples 1, 3, 5, 7, 9, 11), the well-known calculation formula is used and the screw device of the present invention (Samples 2, 4) is used. , 6, 8, 10, 12) is based on the following Japanese Industrial Standard JIS B1519 thrust roller bearing calculation formula. C oa (N) = 220 (1-D we × cos α / D pw ) × i ×
Z × L we × D we × sin α

【0046】剛性計算:ボールねじ(試料1,3,
5,7,9,11)については、従来周知の計算式によ
るとともに、本発明のねじ装置(試料2,4,6,8,
10,12)については、次の円すいころ軸受(軸方向
変位量)計算式による。 δa (mm)=0.0006/sin α×Q0.9 /Lwe 0.8
Stiffness calculation: Ball screw (Samples 1, 3,
5, 7, 9, 11) is based on a conventionally known calculation formula, and the screw device of the present invention (samples 2, 4, 6, 8,
For 10 and 12), the following tapered roller bearing (axial displacement) calculation formula is used. δ a (mm) = 0.0006 / sin α × Q 0.9 / L we 0.8

【0047】ただし、上記各計算式において、Lwe:こ
ろ有効長(mm)、i:巻数×列数、α:接触角、Z:1
巻のころ数(負荷)、Dwe:ころ径(mm)、Dpw:ピッ
チ円径(mm)、Q:ころ1個当たりの荷重(kgf )とす
る。
However, in each of the above formulas, L we : effective roller length (mm), i: number of turns × number of rows, α: contact angle, Z: 1
The number of rollers (load), D we : Roller diameter (mm), D pw : Pitch circle diameter (mm), Q: Load per roller (kgf).

【0048】III.計算結果:上記各試料1〜12につい
ての計算結果を表1〜表6にそれぞれ示す。
III. Calculation results: Tables 1 to 6 show the calculation results of the above samples 1 to 12, respectively.

【0049】(a)試料1および試料2についての計算結
果を表1に示す。
(A) Table 1 shows the calculation results for Sample 1 and Sample 2.

【0050】[0050]

【表1】 [Table 1]

【0051】(b)試料3および試料4についての計算結
果を表2に示す。
(B) Table 2 shows the calculation results of Sample 3 and Sample 4.

【0052】[0052]

【表2】 [Table 2]

【0053】(c)試料5および試料6についての計算結
果を表3に示す。
(C) Table 3 shows the calculation results of Sample 5 and Sample 6.

【0054】[0054]

【表3】 [Table 3]

【0055】(d)試料7および試料8についての計算結
果を表4に示す。
(D) Table 4 shows the calculation results of Sample 7 and Sample 8.

【0056】[0056]

【表4】 [Table 4]

【0057】(e)試料9および試料10についての計算
結果を表5に示す。
(E) Table 5 shows the calculation results of Sample 9 and Sample 10.

【0058】[0058]

【表5】 [Table 5]

【0059】(f)試料11および試料12についての計
算結果を表6に示す。
(F) Table 6 shows the calculation results for Sample 11 and Sample 12.

【0060】[0060]

【表6】 [Table 6]

【0061】以上の各表1〜6に示す計算結果より、シ
ングルナット方式の構造においては、本発明のねじ装置
は従来のボールねじに比較して、基本定格荷重Ca が約
1.5倍、基本静定荷重Coaが約1.8倍、および剛性
が約2.5倍であることが判明した。
From the above calculation results shown in Tables 1 to 6, in the structure of the single nut type, the screw device of the present invention has a basic rated load C a of about 1.5 times that of the conventional ball screw. It was found that the basic static constant load Coa was about 1.8 times, and the rigidity was about 2.5 times.

【0062】また、ダブルナット予圧方式またはインテ
グラル予圧方式の構造においては、本発明のねじ装置は
従来のボールねじに比較して、基本定格荷重Ca が約
2.5倍、基本静定荷重Coaが約3.8倍、および剛性
が約4.5倍であることが判明した。
Further, in the structure of the double nut preload system or the integral preload system, the screw device of the present invention has a basic rated load C a of about 2.5 times and a basic static constant load as compared with the conventional ball screw. It was found that the Coa was about 3.8 times and the stiffness was about 4.5 times.

【0063】なお、上述した実施例1〜3はあくまでも
本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明は
これに限定されることなくその範囲内で種々設計変更可
能である。
The first to third embodiments described above are merely preferred embodiments of the present invention, and the present invention is not limited to this, and various design changes can be made within the scope.

【0064】例えば、実施例2および3における円筒こ
ろ5,5,…の配列は、実施例1と同様に、図2に示す
ごとく、相隣接する円筒ころ5A,5B同士が相互に交
差状に配列されるクロス配列とされてもよい。
For example, in the arrangement of the cylindrical rollers 5, 5, ... In the second and third embodiments, as in the first embodiment, as shown in FIG. 2, the cylindrical rollers 5A, 5B adjacent to each other are crossed with each other. The array may be a cross array.

【0065】また、螺旋溝3,4の形状寸法(例えば、
傾斜溝面3a,3bまたは4a,4bのなす角度θ、あ
るいは、傾斜溝面3a,4a間および3b,4b間の距
離Wa ,Wb など)、および円筒ころ5の形状寸法(例
えば、端面6の形状寸法、外径Dあるいは長さLなど)
は、使用目的・対象等に応じて適宜設定される。
The geometrical dimensions of the spiral grooves 3 and 4 (for example,
The angle θ formed by the inclined groove surfaces 3a, 3b or 4a, 4b, or the distances W a , W b between the inclined groove surfaces 3a, 4a and 3b, 4b, and the shape and dimensions of the cylindrical roller 5 (for example, end face) 6 dimensions, outer diameter D or length L, etc.)
Is set as appropriate according to the purpose of use and target.

【0066】さらに、円筒ころ5の端面形状は、図13
に示すように、少なくともナット体2の螺旋溝4側の端
面6が球面状とされていればよく、ねじ軸1側の端面1
6は平面状とされていてもよい。
Further, the end surface shape of the cylindrical roller 5 is shown in FIG.
As shown in FIG. 3, at least the end surface 6 of the nut body 2 on the side of the spiral groove 4 may be spherical, and the end surface 1 on the side of the screw shaft 1 may be formed.
6 may be planar.

【0067】[0067]

【発明の効果】本発明は、以上説明したように、従来の
ボールねじと同様の基本構造を備えるとともに、転動体
として円筒ころが採用されているから、ボールねじと同
様、ねじ軸とナット体との間の摩擦係数がきわめて低
く、高い作動効率が確保される。
As described above, the present invention has the same basic structure as the conventional ball screw and uses the cylindrical roller as the rolling element. Therefore, like the ball screw, the screw shaft and the nut body are used. The coefficient of friction between and is extremely low, and high operating efficiency is ensured.

【0068】しかも、転動体としての円筒ころと断面V
字形状の螺旋溝の軌道面との接触は線当たり(線接触)
であるため、ボールねじに比較して装置自体の剛性が高
く、装置寿命も長い。
Moreover, the cylindrical roller as the rolling element and the cross section V
The line-shaped spiral groove is in line contact with the raceway surface (line contact)
Therefore, the rigidity of the device itself is higher than that of the ball screw, and the life of the device is long.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例1であるシングルナット方式の
ねじ装置を一部断面で示す正面図である。
FIG. 1 is a front view showing a partial cross-section of a single-nut type screw device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同ねじ装置における螺旋溝に対する円筒ころの
配列構成を示す拡大図である。
FIG. 2 is an enlarged view showing an arrangement configuration of cylindrical rollers in a spiral groove in the screw device.

【図3】同じく螺旋溝と円筒ころとの配列構成を示す図
2のIII-III 線に沿った拡大断面である。
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view taken along line III-III of FIG. 2, which also shows the arrangement of spiral grooves and cylindrical rollers.

【図4】同じく螺旋溝と円筒ころとの配列構成を示す図
2のIV-IV 線に沿った拡大断面である。
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 2 showing the arrangement configuration of spiral grooves and cylindrical rollers.

【図5】同ねじ装置の円筒ころを示す図で、図5(a) は
斜視図、図5(b) は正面図である。
FIG. 5 is a view showing a cylindrical roller of the screw device, FIG. 5 (a) is a perspective view, and FIG. 5 (b) is a front view.

【図6】同円筒ころの端面と螺旋溝との関係を示す断面
図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a relationship between an end surface of the cylindrical roller and a spiral groove.

【図7】本発明の実施例2であるダブルナット予圧方式
のねじ装置を一部断面で示す正面図である。
FIG. 7 is a front view showing, in a partial cross section, a double nut preload type screw device according to a second embodiment of the present invention.

【図8】同ねじ装置における一方のナット体側の円筒こ
ろの配列構成を示す図で、図8(a) は図2に対応する拡
大図、図8(b) は図8(a) のVIII-VIII 線に沿った拡大
断面である。
FIG. 8 is a diagram showing an arrangement configuration of cylindrical rollers on one nut body side in the screw device, FIG. 8 (a) is an enlarged view corresponding to FIG. 2, and FIG. 8 (b) is VIII of FIG. 8 (a). -It is an enlarged cross section along line VIII.

【図9】同じく他方のナット体側の円筒ころの配列構成
を示す図で、図9(a) は図2に対応する拡大図、図9
(b) は図9(a) のIX-IX 線に沿った拡大断面である。
9 is a view showing the arrangement of cylindrical rollers on the other side of the nut body, and FIG. 9 (a) is an enlarged view corresponding to FIG.
(b) is an enlarged cross section taken along line IX-IX in FIG. 9 (a).

【図10】本発明の実施例3であるインテグラル予圧方
式のねじ装置を一部断面で示す正面図である。
FIG. 10 is a front view showing, in a partial cross section, an integral preload type screw device according to a third embodiment of the present invention.

【図11】同ねじ装置におけるナット体の一方側の円筒
ころの配列構成を示す図で、図11(a) は図2に対応す
る拡大図、図11(b) は図11(a) のXI-XI 線に沿った
拡大断面である。
FIG. 11 is a diagram showing an arrangement configuration of cylindrical rollers on one side of a nut body in the screw device, FIG. 11 (a) is an enlarged view corresponding to FIG. 2, and FIG. 11 (b) is that of FIG. 11 (a). It is an enlarged cross section along line XI-XI.

【図12】同じくナット体の他方側の円筒ころの配列構
成を示す図で、図12(a) は図2に対応する拡大図、図
12(b) は図12(a) のXII-XII 線に沿った拡大断面で
ある。
FIG. 12 is a view showing the arrangement of cylindrical rollers on the other side of the nut body, FIG. 12 (a) is an enlarged view corresponding to FIG. 2, and FIG. 12 (b) is XII-XII of FIG. 12 (a). It is an enlarged cross section along a line.

【図13】円筒ころの変形例を示し、その端面と螺旋溝
との関係を示す図6に対応する断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 6 showing a modified example of the cylindrical roller and showing the relationship between the end surface and the spiral groove.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ねじ軸 2 ナット体 2A ナット体 2B ナット体 2C ナット体 3 ねじ軸の螺旋溝 3a,3b ねじ軸の軌道面(傾斜溝面) 4 ナット体の螺旋溝 4a,4b ナット体の軌道面(傾斜溝面) 5(5A,5B) 円筒ころ 6 円筒ころの端面 10 間座 X1 ,X2 スラスト荷重方向 C ナット体の螺旋溝の予圧設定用リー
ド部分 l リード l+α 予圧設定用リード
1 screw shaft 2 nut body 2A nut body 2B nut body 2C nut body 3 screw shaft spiral groove 3a, 3b screw shaft raceway surface (tilted groove surface) 4 nut body spiral groove 4a, 4b nut body raceway surface (tilt Groove surface 5 (5A, 5B) Cylindrical roller 6 End face of cylindrical roller 10 Spacer X 1 , X 2 Thrust load direction C Lead portion for preload setting of spiral groove of nut body l Lead l + α Lead for preload setting

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ねじ軸の外周面に螺旋溝が形成されると
ともに、このねじ軸に外嵌されるナット体の内周面に螺
旋溝が形成され、これら両螺旋溝間に複数の円筒ころが
回転自在に介装されてなり、 上記ねじ軸の螺旋溝と上記ナット体の螺旋溝は、それぞ
れ断面V字形状に形成されて、相互に平行して対向する
軌道面を備え、 上記ねじ軸とナット体との相対的な回転運動により、円
筒ころが上記両螺旋溝の軌道面上を転動しながら、ねじ
軸とナット体とが相対的に軸方向へ移動するように構成
されていることを特徴とするねじ装置。
1. A spiral groove is formed on an outer peripheral surface of a screw shaft, and a spiral groove is formed on an inner peripheral surface of a nut body externally fitted to the screw shaft, and a plurality of cylindrical rollers are provided between these spiral grooves. Is rotatably interposed, and the spiral groove of the screw shaft and the spiral groove of the nut body are each formed in a V-shaped cross section, and have raceway surfaces facing each other in parallel to each other. And the nut body are rotated relative to each other, the cylindrical roller rolls on the raceways of the both spiral grooves while the screw shaft and the nut body move relatively in the axial direction. A screw device characterized in that
【請求項2】 ねじ軸の外周面に単一のナット体が外嵌
されてなるシングルナット方式のものであって、隣接す
る円筒ころ同士が相互に交差状に配列されている請求項
1に記載のねじ装置。
2. A single nut type in which a single nut body is externally fitted to the outer peripheral surface of a screw shaft, and adjacent cylindrical rollers are arranged in a cross shape with each other. The described screw device.
【請求項3】 ねじ軸の外周面に二つのナット体が外嵌
されるとともに、これら両ナット体の間に予圧設定用の
間座が介装されてなるダブルナット予圧方式ものであっ
て、一方のナット体の円筒ころと他方のナット体の円筒
ころとが、互いに交差する方向に配列されている請求1
に記載のねじ装置。
3. A double nut preloading system in which two nut bodies are fitted on the outer peripheral surface of a screw shaft, and a spacer for preload setting is interposed between these nut bodies. A cylindrical roller of one nut body and a cylindrical roller of the other nut body are arranged in directions intersecting with each other.
The screw device described in.
【請求項4】 ねじ軸の外周面に二つのナット体が外嵌
されるとともに、これら両ナット体の間に予圧設定用の
間座が介装されてなるダブルナット予圧方式ものであっ
て、隣接する円筒ころ同士が相互に交差状に配列されて
いる請求項1に記載のねじ装置。
4. A double nut preloading method, wherein two nut bodies are fitted onto the outer peripheral surface of a screw shaft, and a spacer for preload setting is interposed between these nut bodies. The screw device according to claim 1, wherein adjacent cylindrical rollers are arranged so as to intersect with each other.
【請求項5】 ねじ軸の外周面に単一のナット体が外嵌
されるとともに、このナット体の内周面に形成された螺
旋溝のリードにおいて、その軸方向中央位置近傍に予圧
設定用のリードが設定されてなるインテグラル予圧方式
のものであって、この予圧設定用リード部分を境界とし
て、一方側の円筒ころと他方側の円筒ころとが互いに交
差する方向に配列されている請求1に記載のねじ装置。
5. A single nut body is externally fitted to the outer peripheral surface of the screw shaft, and in the lead of the spiral groove formed on the inner peripheral surface of the nut body, the preload is set near the axial center position. Is an integral preloading method in which the leads are set, and the preload setting lead portion serves as a boundary, and the one side cylindrical roller and the other side cylindrical roller are arranged in a direction intersecting with each other. The screw device according to 1.
【請求項6】 ねじ軸の外周面に単一のナット体が外嵌
されるとともに、このナット体の内周面に形成された螺
旋溝のリードにおいて、その軸方向中央位置近傍に予圧
設定用のリードが設定されてなるインテグラル予圧方式
のものであって、隣接する円筒ころ同士が相互に交差状
に配列されている請求項1に記載のねじ装置。
6. A single nut body is externally fitted to the outer peripheral surface of the screw shaft, and in the lead of the spiral groove formed on the inner peripheral surface of the nut body, the preload is set near the axial center position. 2. The screw device according to claim 1, which is of an integral preloading type in which the leads are set, and adjacent cylindrical rollers are arranged to intersect each other.
【請求項7】 上記円筒ころの両端面の少なくとも一方
が球面状に形成されている請求項1から6のいずれか一
つに記載のねじ装置。
7. The screw device according to claim 1, wherein at least one of both end faces of the cylindrical roller is formed into a spherical shape.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005050063A1 (en) * 2003-11-19 2005-06-02 Schaeffler Kg Roller thread gear

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