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JP2007127284A - Ball screw device - Google Patents

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JP2007127284A
JP2007127284A JP2007031671A JP2007031671A JP2007127284A JP 2007127284 A JP2007127284 A JP 2007127284A JP 2007031671 A JP2007031671 A JP 2007031671A JP 2007031671 A JP2007031671 A JP 2007031671A JP 2007127284 A JP2007127284 A JP 2007127284A
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screw
groove
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努 大久保
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NSK Ltd
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    • F16HGEARING
    • F16H25/00Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20Screw mechanisms
    • F16H25/22Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members
    • F16H25/2204Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ball screw device of high work efficiency and durability, capable of being properly used for a small lead screw of a narrow clearance between thread grooves, and a multiple thread screw. <P>SOLUTION: In this ball screw device 30 having a ball circulation groove 21 making a load raceway formed between a thread groove 12 of a screw shaft 13 communicate with a thread groove 14 of a nut 16 for rolling a number of balls 15, and a ball return passage 17 of the nut 16, comprising a circulation piece 40 fitted to the end face of the nut 16, and a tongue 20 mounted on the tip of the ball circulation groove 21 in a state of being fitted to the thread groove 12 for scooping the balls 15 rolling between both thread grooves 12, 14, an axial inner part of the nut 16 of the ball circulation groove 21 including the tongue portion 20 of the circulation piece 40 is cut out. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば産業機械等に用いられ、特に、高剛性、高寿命、高速送りおよび低騒音が要求される場合に好適なボールねじ装置に関する。   The present invention relates to a ball screw device suitable for use in, for example, industrial machines and the like, particularly when high rigidity, long life, high speed feed and low noise are required.

従来のこの種のボールねじ装置としては、例えば図9および図10に示すものが知られている(ドイツ実用新案公報DE2437497参照)。
このボールねじ装置10は、外周面に螺旋状のねじ溝12を有して軸方向に延びるねじ軸13に、内周面に前記ねじ軸13のねじ溝12に対応するねじ溝14を有するナット16が嵌合されており、ナット16のねじ溝14とねじ軸13のねじ溝12とは互いに対向して両者の間に螺旋状の負荷軌道を形成している。該負荷軌道には転動体としての多数のボール15が転動可能に装填されており、ねじ軸13(又はナット16)の回転により、ナット16(又はねじ軸16)がボール15の転動を介して軸方向に移動するようになっている。
As a conventional ball screw device of this type, for example, the one shown in FIGS. 9 and 10 is known (see German Utility Model Publication DE 2437497).
The ball screw device 10 includes a screw shaft 13 having a spiral thread groove 12 on the outer peripheral surface and extending in the axial direction, and a nut having a screw groove 14 corresponding to the screw groove 12 of the screw shaft 13 on the inner peripheral surface. 16, and the screw groove 14 of the nut 16 and the screw groove 12 of the screw shaft 13 are opposed to each other to form a spiral load track. A large number of balls 15 as rolling elements are slidably loaded on the load track, and the nut 16 (or screw shaft 16) causes the balls 15 to roll by rotation of the screw shaft 13 (or nut 16). It moves in the axial direction.

ところで、ナット16(又はねじ軸13)が軸方向に移動する際には、ボール15が両ねじ溝12,14で形成される螺旋状の負荷軌道を転動しつつ移動するが、ナット16(又はねじ軸13)を継続して移動させていくためには、ボール15を無限循環させる必要がある。
ボールを無限循環させる方式としては、循環チューブ式やエンドキャップ式等が一般的であるが、コンパクトタイプのボールねじ装置では、ナット16に軸方向に貫通するボール戻し通路17を形成すると共に、ナット16の端面に切欠き19を形成して該切欠き19に該ボール戻し通路17と前記両ねじ溝12,14間の負荷軌道とを連通する循環こま18を嵌合して該循環こま18をナット16にねじ止めや止め輪等により固定している。
By the way, when the nut 16 (or the screw shaft 13) moves in the axial direction, the ball 15 moves while rolling on the spiral load track formed by the two screw grooves 12, 14, but the nut 16 ( Alternatively, in order to continuously move the screw shaft 13), it is necessary to circulate the ball 15 infinitely.
As a system for circulating the ball infinitely, a circulation tube type, an end cap type, or the like is generally used. In a compact type ball screw device, a ball return passage 17 penetrating in the axial direction is formed in the nut 16, and the nut 16 A notch 19 is formed on the end face of the stub, and a notch 19 is fitted with a circulating top 18 that communicates the ball return passage 17 and the load track between the screw grooves 12 and 14 so that the circulating top 18 is a nut. It is fixed to 16 with screws or retaining rings.

循環こま18は、例えば合成樹脂の成形品からなり、図11および図12に示すように、前記ボール戻し通路17と前記両ねじ溝12,14間の負荷軌道との間を連通する湾曲状のボール循環溝(ボール循環路)21と、該ボール循環溝21の先端に設けられ、ねじ軸13のねじ溝12に嵌合されて前記両ねじ溝12,14間の負荷軌道を転動するボール15を掬い上げるタング部20とを備えている。そして、タング部20を含むボール循環溝21、前記両ねじ溝12,14間の負荷軌道および前記ボール戻し通路17によってボール15の無限循環通路を形成している。   The circulation top 18 is made of, for example, a synthetic resin molded product, and has a curved shape that communicates between the ball return passage 17 and the load track between the screw grooves 12 and 14 as shown in FIGS. A ball circulation groove (ball circulation path) 21 and a ball which is provided at the tip of the ball circulation groove 21 and is fitted to the screw groove 12 of the screw shaft 13 to roll on the load track between the screw grooves 12 and 14. And a tongue portion 20 for scooping up 15. The ball circulation groove 21 including the tongue 20, the load trajectory between the screw grooves 12 and 14, and the ball return passage 17 form an infinite circulation passage of the ball 15.

上記従来のボールねじ装置においては、循環こま18をナット16の端面側から切欠き19に軸方向に押し込んで嵌合するため、タング部20を含むボール循環溝21のナット16の軸方向の両側には肉部が設けられ、該両側の肉部の端面は軸線に直角方向に沿う面となって互いに平行とされている。
しかしながら、循環こま18のこのような形状とすると、ねじ溝間の間隔が狭い小リードねじや、多条ねじの場合には、図13に示すように、循環こま18のナット16の軸方向の内側部分の肉部にボール15が干渉することになるため、適応が困難となり、また、同様の理由で、ボール径を大きくして動定格荷重を増すことも困難になる。
In the conventional ball screw device described above, the circulating top 18 is axially pushed into the notch 19 from the end face side of the nut 16 to be fitted, so that both sides of the nut 16 of the ball circulating groove 21 including the tongue 20 in the axial direction. Are provided with meat portions, and the end surfaces of the meat portions on both sides are parallel to each other along a plane perpendicular to the axis.
However, with such a shape of the circulating top 18, in the case of a small lead screw having a narrow space between the thread grooves or a multi-threaded screw, as shown in FIG. Since the ball 15 interferes with the flesh of the inner part, adaptation becomes difficult, and for the same reason, it is also difficult to increase the ball diameter and increase the dynamic load rating.

更に、小リードねじに適応するため、循環こま18の幅B(図12(a)参照)を短くすると、ボール循環溝21のボール15をボール戻し通路17に導く経路の曲げR(図12(b)参照)が小さくなるため、ボール15が急激に曲げられて装置の作動性や耐久性に間題が生じるおそれがある。
本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、ねじ溝間の間隔が狭い小リードねじや、多条ねじにも好適に用いることができると共に、作動性および耐久性に優れたボールねじ装置を提供することを目的とする。
Further, if the width B of the circulating top 18 (see FIG. 12A) is shortened in order to adapt to the small lead screw, the path bending R (see FIG. Since b)) becomes smaller, the ball 15 may be bent suddenly and there may be a problem in the operability and durability of the apparatus.
The present invention has been made to eliminate such inconveniences, and can be suitably used for small lead screws having a narrow space between screw grooves and multi-threaded screws, and has excellent operability and durability. Another object is to provide a ball screw device.

上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、外周面に螺旋状のねじ溝を有するねじ軸と、該ねじ軸のねじ溝に対応するねじ溝を内周面に有すると共に軸方向に貫通するボール戻し通路を有して前記ねじ軸に遊嵌されるナットと、前記両ねじ溝間と前記ボール戻し通路とを連通させるボール循環路を有して前記ナットの端面に嵌合される循環こまと、前記両ねじ溝間、前記ボール戻し通路および前記ボール循環路を転動しつつ循環可能に装填された多数のボールとを備え、前記循環こまが前記ボール循環路の先端に、前記ねじ軸のねじ溝に嵌合されて前記両ねじ溝間を転動する前記ボールを掬い上げるタング部を具備するボールねじ装置において、前記循環こまにおける前記タング部を含む前記ボール循環路の前記ナットの軸方向内側部分を切除し、この切除した部分の該ボール循環路の一部としての代わりを、前記ナット側に設けられたねじ溝で行うことを特徴とする。   In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 includes a screw shaft having a helical thread groove on an outer peripheral surface, and a thread groove corresponding to the screw groove of the screw shaft on an inner peripheral surface and in an axial direction. A ball return passage that penetrates the screw shaft and a nut that is loosely fitted to the screw shaft, and a ball circulation passage that communicates between the two screw grooves and the ball return passage, and is fitted to the end face of the nut. And a plurality of balls loaded so as to be able to circulate between the screw grooves, the ball return passage and the ball circulation path, and the circulation top at the tip of the ball circulation path. In the ball screw device comprising a tongue portion that scoops up the ball that is fitted in the screw groove of the screw shaft and rolls between the two screw grooves, the ball circulation path including the tongue portion in the circulation top Nut axially inside It was excised minutes, instead of as part of the ball circulation path of the cut portion, and performs a screw groove provided on the nut side.

請求項2に係る発明は、請求項1において、前記循環こまの前記ボール循環路以外に突起を設けると共に、前記ナットに該突起が嵌合される凹部を設けたことを特徴とする。
請求項3に係る発明は、請求項1又は2において、前記タング部の前記ねじ軸のねじ溝側を向く背面部の該ねじ溝に沿う長さを前記ボールの径寸法の1.5倍以上10倍以下としたことを特徴とする。
The invention according to a second aspect is characterized in that, in the first aspect, a projection is provided in addition to the ball circulation path of the circulation top, and a recess into which the projection is fitted is provided in the nut.
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the length of the tongue portion along the screw groove of the back surface facing the screw groove side of the screw shaft is 1.5 times or more the radial dimension of the ball. It is characterized by being 10 times or less.

請求項4に係る発明は、外周面に螺旋状のねじ溝を有するねじ軸と、該ねじ軸のねじ溝に対応するねじ溝を内周面に有すると共に軸方向に貫通するボール戻し通路を有して前記ねじ軸に遊嵌されるナットと、前記両ねじ溝間と前記ボール戻し通路とを連通させるボール循環路を有して前記ナットの端面に嵌合される循環こまと、前記両ねじ溝間、前記ボール戻し通路および前記ボール循環路を転動しつつ循環可能に装填された多数のボールとを備え、前記ボール循環路の先端に、前記ねじ軸のねじ溝に嵌合されて前記両ねじ溝間を転動する前記ボールを掬い上げるタング部を具備するボールねじ装置において、前記タング部の前記ねじ軸のねじ溝側を向く背面部の基端側の断面積より該タング部の先端の断面積を小さくし、且つ、前記タング部の先端を該ねじ軸のねじ溝に非接触としたことを特徴とする   The invention according to claim 4 has a screw shaft having a helical thread groove on the outer peripheral surface, and a ball return passage having a thread groove corresponding to the screw groove of the screw shaft on the inner peripheral surface and penetrating in the axial direction. A nut that is loosely fitted to the screw shaft, a circulation top that has a ball circulation path that communicates between the two screw grooves and the ball return passage, and is fitted to an end face of the nut; A plurality of balls loaded so as to be able to circulate while rolling between the balls, the ball return path and the ball circulation path, and fitted into a thread groove of the screw shaft at the tip of the ball circulation path. In the ball screw device having a tongue portion that scoops up the ball that rolls between both screw grooves, the tongue portion has a cross-sectional area on the base end side of the back portion facing the screw groove side of the screw shaft of the tongue portion. The cross-sectional area of the tip is reduced and the tongue The tip, characterized in that the non-contact to the screw groove of the screw shaft

上記の説明から明らかなように、本発明によれば、ねじ溝間の間隔が狭い小リードねじや、多条ねじの場合においても、ボールが循環こまに干渉するのを回避することができるので、ねじ溝間の間隔が狭い小リードねじや、多条ねじの場合にも好適に用いることができると共に、ボール径を大きくして動定格荷重を増すことも可能になり、更には、装置の作動性や耐久性も優れたものとすることができるという効果が得られる。   As is apparent from the above description, according to the present invention, the ball can be prevented from interfering with the circulation top even in the case of a small lead screw having a narrow space between the screw grooves or a multi-thread screw. In addition, it can be suitably used for small lead screws with narrow gaps between thread grooves and multi-threaded screws, and it is also possible to increase the dynamic load rating by increasing the ball diameter. The effect that the operability and durability can be improved is obtained.

以下、本発明の実施の形態の一例を図を参照して説明する。
図1は本発明の実施の形態の一例であるボールねじ装置を軸方向から見た説明図、図2(a)は図1の右側面図で一部に図1のX−X線断面図を示す図、図2(b)は図2(a)の循環こまの装着前の状態を示す図、図3は循環こまを示す図で(b)は正面図、(a)は(b)の左側面図、(c)は(b)の右側面図、図4は図3の循環こまの斜視図で、(a)はタング部の背面側から見た図、(b)はボール循環溝側から見た図、図5は本発明の作用効果を説明するための説明図、図6はタング部背面長さL/ボール径Dwと音響エネルギー比との関係を示すグラフ図、図7は循環こまの変形例を示す斜視図、図8はタング部先端形状とタング部基端側背面形状との違いを説明するための説明的断面図である。なお、図9および図10に示した従来例と重複する部分については、各図に同一符号を付して説明する。
Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an explanatory view of a ball screw device as an example of an embodiment of the present invention viewed from the axial direction, FIG. 2A is a right side view of FIG. 1, and a partial cross-sectional view taken along line XX of FIG. FIG. 2 (b) is a diagram showing a state before the circulation top of FIG. 2 (a) is mounted, FIG. 3 is a diagram showing the circulation top, (b) is a front view, and (a) is (b). 4C is a right side view of FIG. 4B, FIG. 4 is a perspective view of the circulating top of FIG. 3, FIG. 4A is a view seen from the back side of the tongue portion, and FIG. FIG. 5 is a diagram viewed from the groove side, FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the function and effect of the present invention, FIG. 6 is a graph diagram showing the relationship between tongue portion rear surface length L / ball diameter Dw and acoustic energy ratio, FIG. FIG. 8 is a perspective view showing a modified example of the circulating top, and FIG. 8 is an explanatory cross-sectional view for explaining the difference between the tongue portion distal end shape and the tongue portion proximal end side rear surface shape. In addition, about the part which overlaps with the prior art example shown in FIG. 9 and FIG. 10, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to each figure.

図1および図2に示すように、このボールねじ装置30は、外周面に螺旋状のねじ溝12を有して軸方向に延びるねじ軸13に、内周面に前記ねじ溝12に対応するねじ溝14を有するナット16が嵌合されている。
ナット16のねじ溝14とねじ軸13のねじ溝12とは互いに対向して両者の間に螺旋状の負荷軌道を形成しており、該負荷軌道には転動体としての多数のボール15が転動可能に装填されている。そして、ねじ軸13(又はナット16)の回転により、ナット16(又はねじ軸13)がボール15の転動を介して軸方向に移動するようになっている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the ball screw device 30 corresponds to a screw shaft 13 having a spiral thread groove 12 on the outer peripheral surface and extending in the axial direction, and to the screw groove 12 on an inner peripheral surface. A nut 16 having a thread groove 14 is fitted.
The screw groove 14 of the nut 16 and the screw groove 12 of the screw shaft 13 are opposed to each other to form a spiral load raceway between which a large number of balls 15 as rolling elements are rolled. It is loaded movably. The nut 16 (or the screw shaft 13) is moved in the axial direction via the rolling of the ball 15 by the rotation of the screw shaft 13 (or the nut 16).

なお、前記両ねじ溝12,14間の負荷軌道を転動する多数のボール15の各ボール15間に、駆動時のボール同士の衝突音を無くして低騒音化を図るべく、該ボール15に対向する両側面にそれぞれ円弧状等の凹面を有する保持ピースを介装してもよい。この保持ピースは各ボール15間に個別に介装するタイプ、各保持ピースが互いに連結されたタイプのどちらでもよい。   In order to reduce the noise between the balls 15 of a large number of balls 15 rolling on the load trajectory between the screw grooves 12 and 14 by eliminating the collision noise between the balls during driving, You may interpose the holding piece which has concave surfaces, such as circular arc shape, in the both opposing side surfaces, respectively. This holding piece may be either a type in which the holding pieces are interposed between the balls 15 or a type in which the holding pieces are connected to each other.

ナット16の壁部には軸方向に貫通するボール戻し通路17が穿設されており、また、ナット16の両端面には図3および図4に示す循環こま40が所定の締め代をもって嵌合される切欠き41が前記ボール戻し通路17および前記両ねじ溝12,14間の負荷軌道に連通して形成されている。
循環こま40は、例えば合成樹脂の成形品からなり、図3および図4に示すように、前記ボール戻し通路17と前記両ねじ溝12,14間の負荷軌道との間を連通する湾曲状のボール循環溝(ボール循環路)21と、該ボール循環溝21の先端に設けられ、ねじ軸13のねじ溝12に嵌合されて両ねじ溝間12,14の負荷軌道を転動するボール15を掬い上げるタング部20とを備えている。タング部20、ボール循環溝21、前記両ねじ溝12,14間の負荷軌道および前記ボール戻し通路17によってボール15の無限循環通路を形成している。
A ball return passage 17 penetrating in the axial direction is formed in the wall portion of the nut 16, and circulating tops 40 shown in FIGS. 3 and 4 are fitted to both end surfaces of the nut 16 with a predetermined tightening allowance. A notch 41 is formed in communication with the load track between the ball return passage 17 and the screw grooves 12 and 14.
The circulating top 40 is made of, for example, a synthetic resin molded product, and has a curved shape that communicates between the ball return passage 17 and the load track between the screw grooves 12 and 14, as shown in FIGS. A ball circulation groove (ball circulation path) 21 and a ball 15 provided at the tip of the ball circulation groove 21 and fitted on the screw groove 12 of the screw shaft 13 to roll on the load track between the two screw grooves 12 and 14. And a tongue section 20 for scooping up An infinite circulation path of the ball 15 is formed by the tongue portion 20, the ball circulation groove 21, the load track between the screw grooves 12 and 14, and the ball return path 17.

そして、循環こま40を切欠き41に嵌合固定した状態においては、循環こま40は切欠き41内で径方向および周方向に拘束されている。
ここで、この実施の形態では、タング部20を含むボール循環溝21のナット16の軸方向の外側には肉部が設けられて該肉部の端面は軸線に直角方向に沿う面とされ、タング部20を含むボール循環溝21のナット16の軸方向の内側部分の肉部は切除されている。
In a state where the circulating top 40 is fitted and fixed to the notch 41, the circulating top 40 is restrained in the notch 41 in the radial direction and the circumferential direction.
Here, in this embodiment, a meat part is provided on the outer side in the axial direction of the nut 16 of the ball circulation groove 21 including the tongue part 20, and an end surface of the meat part is a surface along a direction perpendicular to the axis, The flesh portion of the inner portion in the axial direction of the nut 16 of the ball circulation groove 21 including the tongue portion 20 is cut off.

これにより、ねじ溝間の間隔が狭い小リードねじや、多条ねじの場合においても、図5に模式的に示すように、ボール15が循環こま40に干渉するのを回避することができ、この結果、ねじ溝間の間隔が狭い小リードねじや、多条ねじの場合にも好適に用いることができると共に、ボール径を大きくして動定格荷重を増すことも可能になり、更には、装置の作動性や耐久性も優れたものとすることができる。   Thereby, even in the case of a small lead screw having a narrow space between the thread grooves or a multi-thread screw, it is possible to avoid the ball 15 from interfering with the circulating top 40 as schematically shown in FIG. As a result, it can be suitably used in the case of a small lead screw having a narrow space between the thread grooves and a multi-thread screw, and it is also possible to increase the dynamic load rating by increasing the ball diameter. The operability and durability of the device can also be made excellent.

因みに、本実施形態では、ボール径/ねじ溝ピッチが0.8程度まで対応できるようになり、ねじ軸径40mm、リード30mm、2条ねじの場合、従来の循環こま18では、ボール径は5.5mm程度までしか対応できなかったのに対し、本実施形態の循環こま40では、ボール径は7.14mm程度まで対応できることが確認された。これにより、動定格荷重は43700Nから61000Nまで40%程度大きくすることができ、寿命を従来の2.7倍程度に向上できる。   Incidentally, in this embodiment, the ball diameter / thread groove pitch can be accommodated up to about 0.8. In the case of a screw shaft diameter of 40 mm, a lead of 30 mm, and a double thread, the ball diameter is 5 in the conventional circulating top 18. It was confirmed that the ball diameter can be accommodated up to about 7.14 mm in the circulating top 40 of the present embodiment, whereas it could only cope up to about .5 mm. Thereby, the dynamic load rating can be increased by about 40% from 43700N to 61000N, and the life can be improved to about 2.7 times the conventional one.

なお、この実施の形態では、循環こま40のタング部20を含むボール循環溝21のナット16の軸方向の内側部分の肉部を切除し、この切除した部分の該ボール循環溝21の一部としての代わりに、ナット16側にナット16のねじ溝14から連続した案内用のねじ溝(図2(b)参照)を形成して該案内用ねじ溝と循環こま40のボール循環溝21とによってタング部20で掬い上げたボール15をボール戻し通路17に導くようにしている。   In this embodiment, the flesh portion of the inner side of the nut 16 in the axial direction of the nut 16 of the ball circulation groove 21 including the tongue portion 20 of the circulation top 40 is cut out, and a part of the ball circulation groove 21 in the cut portion is removed. As a guide, a guide screw groove (see FIG. 2B) continuous from the screw groove 14 of the nut 16 is formed on the nut 16 side, and the guide screw groove and the ball circulation groove 21 of the circulation top 40 are formed. Thus, the ball 15 picked up by the tongue portion 20 is guided to the ball return passage 17.

この案内用ねじ溝は、ナット16のねじ溝14とボール戻し通路17とを結ぶなめらかな経路とすることが望ましい。また、案内用ねじ溝とナット16のねじ溝(螺旋経路)14とのつなぎ目は、極力、段差をなくすことが望ましい。この段差の大きさは、掬い上げ角度や循環経路径の関係から決める必要があるが、ボール径の3%以下(φ6.35mmの鋼球で0.2mm以下の段差)とすると低騒音化が図れて有利である。   It is desirable that the guide thread groove be a smooth path connecting the thread groove 14 of the nut 16 and the ball return passage 17. Further, it is desirable that the joint between the guide screw groove and the screw groove (spiral path) 14 of the nut 16 should have as few steps as possible. The size of this step needs to be determined from the relationship between the scooping angle and the circulation path diameter, but if it is 3% or less of the ball diameter (step of 0.2 mm or less for φ6.35 mm steel balls), the noise will be reduced. This is advantageous.

また、循環こま40は両ねじ溝12,14間の負荷軌道からボール15を掬い上げてナット16のボール戻し通路17までボール15の運動方向を変えることが主目的であるため、循環こま40はボール15が方向転換する反力を受けて回転力を受ける。従って、この回転力に対抗するための固定力が必要となる。
この実施の形態では、上述したように、循環こま40のタング部20を含むボール循環溝21のナット16の軸方向の内側部分の肉部を切除しているため、かかる固定力を得るために、タング部20の背面部をねじ軸13のねじ溝12に軽接触若しくは微すきまで配置すると共に、循環こま40のナット16の端面側にナット16の周方向に延びる帯状の突出片(突起)50を設けて該突出片50をナット16の端面に設けた凹部51に所定の締め代で嵌合している。
The main purpose of the circulating top 40 is to scoop up the ball 15 from the load trajectory between the screw grooves 12 and 14 and change the direction of movement of the ball 15 to the ball return passage 17 of the nut 16. The ball 15 receives a reaction force that changes direction and receives a rotational force. Therefore, a fixing force is required to counter this rotational force.
In this embodiment, as described above, since the meat part of the inner part in the axial direction of the nut 16 of the ball circulation groove 21 including the tongue part 20 of the circulation top 40 is cut out, in order to obtain such a fixing force. In addition, the back surface of the tongue 20 is disposed in the thread groove 12 of the screw shaft 13 until light contact or fine clearance, and a strip-shaped protruding piece (protrusion) extending in the circumferential direction of the nut 16 on the end face side of the nut 16 of the circulating top 40. 50 and the protruding piece 50 is fitted into a recess 51 provided on the end face of the nut 16 with a predetermined tightening allowance.

ここで、タング部20の背面部とは、ボール15を掬い上げるためにねじ軸13のねじ溝12にせり出した部分の該ねじ溝12の溝面を向く側を含み、ねじ溝12に沿って形成された該ねじ溝12と略同等形状の部分をいう。なお、循環こま40の回転方向ではタング部20の背面部のねじ溝12への軽接触若しくは微すき間での配置により回転方向固定し、ねじ溝方向にも固定するため、循環こま40に上記突出片50を設ける。   Here, the back surface portion of the tongue portion 20 includes the side facing the groove surface of the screw groove 12 of the portion protruding from the screw groove 12 of the screw shaft 13 in order to scoop up the ball 15, and along the screw groove 12. A portion having substantially the same shape as the formed screw groove 12 is said. In addition, in the rotational direction of the circulating top 40, the rotational direction is fixed by light contact with the screw groove 12 on the back surface of the tongue portion 20 or by the arrangement of a minute gap, and also fixed in the thread groove direction. A piece 50 is provided.

また、タング部20の背面部での固定力が重要となるが、この場合、タング部背面部のねじ軸13のねじ溝12とのすき間をボール径Dwの1〜10%とすることが好ましく、循環こま40の熱膨張などを考慮するとボール径の3〜5%とすることが最適である。
更に、タング部20の背面部のねじ溝12に沿う長さL(図4(a)参照)も重要となる。ボール15を掬い上げるためには、チューブ循環式のボールねじ装置のチューブタングと同様に、タング部20先端の厚さはボール径の30%程度あればよいが、本実施形態では、タング部20の背面部をねじ軸13のねじ溝12に沿って延ばし、このタング部20の背面部をねじ溝12に軽接触若しくは微すきまになるようにすることにより、循環こま40が回転しないように固定している。
Further, the fixing force at the back surface of the tongue portion 20 is important. In this case, it is preferable that the clearance between the screw shaft 13 on the back surface of the tongue portion and the thread groove 12 is 1 to 10% of the ball diameter Dw. Considering the thermal expansion of the circulating top 40, it is optimal to set it to 3 to 5% of the ball diameter.
Furthermore, the length L (see FIG. 4A) along the screw groove 12 on the back surface of the tongue 20 is also important. In order to scoop up the ball 15, the thickness of the tip of the tongue portion 20 may be about 30% of the ball diameter as in the tube tongue of the tube circulation type ball screw device. The circulation top 40 is fixed so as not to rotate by extending the back surface portion of the tongue portion 20 along the screw groove 12 of the screw shaft 13 and making the back surface portion of the tongue portion 20 lightly contact or slightly gap the screw groove 12. is doing.

このとき、タング部20の背面部のねじ溝12に沿う長さLは、ボール径の1 .5 倍〜10倍程度がよい。図6にタング部背面部の長さL/ボール径Dwと音響エネルギー比との関係を示す。
音響試験は、測定ストロークの中心で軸心から高さ400mmの位置のマイクロフォンで音圧を測定した。なお、測定はAフィルターを用いている。また、図6の縦軸はタング部背面部の長さL/ボール径Dwが1のときの音響エネルギー比を1とした相対値で表示した。
At this time, the length L along the thread groove 12 on the back surface of the tongue 20 is 1. 5 to 10 times is preferable. FIG. 6 shows the relationship between the length L / ball diameter Dw of the tongue portion rear surface portion and the acoustic energy ratio.
In the acoustic test, sound pressure was measured with a microphone at a height of 400 mm from the axis at the center of the measurement stroke. The measurement uses an A filter. In addition, the vertical axis of FIG. 6 is expressed as a relative value where the acoustic energy ratio is 1 when the length L of the tongue portion / the ball diameter Dw is 1.

試験条件は以下の通りである。
試験ボールねじ装置:呼び番 日本精工株式会社製 NSKボールねじ40×40×1000C5(ボール径7/32インチ)
試験機名:日本精工株式会社製、ボールねじ音響測定試験機
予圧荷重:500N
試験荷重(加速度荷重):750〜1500N
最高回転速度:3000min-1
ストローク:500mm
潤滑:油 VG#68
図6から明らかなように、タング部背面部の長さL/ボール径Dwが1.5未満でタング部背面部長さLが短いと騒音が大きくなり、タング部背面部の長さLがボール径Dwの1.5倍以上では騒音が大幅に低下しているのが判る。但し、10倍以上としてもナットの長さが長くなるだけで効果は変わらないので、1.5倍以上10倍以下が望ましい。
The test conditions are as follows.
Test ball screw device: Model number NSK ball screw 40 × 40 × 1000C5 (ball diameter 7/32 inch) manufactured by NSK Ltd.
Test machine name: NSK Ltd., ball screw acoustic measurement tester Preload: 500N
Test load (acceleration load): 750 to 1500 N
Maximum rotational speed: 3000 min -1
Stroke: 500mm
Lubrication: Oil VG # 68
As is apparent from FIG. 6, when the length L / ball diameter Dw of the tongue portion is less than 1.5 and the length L of the tongue portion is short, the noise increases, and the length L of the tongue portion back portion is the ball. It can be seen that the noise is greatly reduced when the diameter Dw is 1.5 times or more. However, even if it is 10 times or more, the effect is not changed only by increasing the length of the nut, so 1.5 times or more and 10 times or less are desirable.

なお、小リードのボールねじ装置の場合、このタング部背面部の長さL/ボール径Dwの値は比較的容易に大きくとることができる。また、ねじ溝間ピッチが小さい場合、図7に示すように、ナット16の端面側でタング部背面部が嵌合されたねじ溝12に隣接するねじ溝12に嵌合される凸部60を循環こま40に設けて固定力を増すようにしてもよい。このことは多条ねじの場合も同様であり、多条ねじの場合は使用していない隣接ピッチのねじ溝12を使用できる。   In the case of a small lead ball screw device, the value of the length L of the tongue portion / the ball diameter Dw can be relatively large. Further, when the pitch between the thread grooves is small, as shown in FIG. 7, the convex portion 60 fitted to the screw groove 12 adjacent to the screw groove 12 fitted to the rear face portion of the tongue portion on the end face side of the nut 16 is provided. It may be provided in the circulation top 40 to increase the fixing force. The same applies to the case of a multi-thread screw, and in the case of a multi-thread screw, a thread groove 12 having an adjacent pitch that is not used can be used.

更に、ボール15をねじ軸13のねじ溝12からスムースに掬い上げるためにはタング部20の先端形状が重要となる。本実施形態では、ボールねじ装置の駆動時にタング部20の先端がねじ軸13のねじ溝12と接触して破損するのを回避するため、タング部20の先端がねじ溝12と接触しないようにしており、具体的には、図8に示すように、タング部20の先端の溝直角断面の面積をタング部20の基端側の背面部の溝直角断面の面積より小さくしてタング部20先端が直接ねじ溝12に当たらないようにしている。つまり、タング部20の基端側の背面部がねじ溝12に接触しても、タング部20先端はねじ溝12に当たらない構造にしている。   Further, the tip shape of the tongue portion 20 is important in order to smoothly lift the ball 15 from the screw groove 12 of the screw shaft 13. In this embodiment, in order to avoid the tip of the tongue portion 20 from coming into contact with the screw groove 12 of the screw shaft 13 and being damaged when the ball screw device is driven, the tip of the tongue portion 20 should not be in contact with the screw groove 12. Specifically, as shown in FIG. 8, the area of the groove perpendicular section at the distal end of the tongue section 20 is made smaller than the area of the groove perpendicular section of the back face section on the proximal end side of the tongue section 20. The tip is prevented from directly hitting the thread groove 12. That is, even if the rear surface portion on the proximal end side of the tongue portion 20 comes into contact with the screw groove 12, the tip of the tongue portion 20 does not hit the screw groove 12.

但し、タング部20先端がねじ溝12に接近していることがボール15を掬い上げるためには重要であり、これが低騒音化につながるため、タング部20の先端の長さはタング部20の背面部より長くてもよい。この場合も、タング部20の先端がねじ溝12に直接当たって破損しないように、タング部20の背面部の断面形状を考慮することが必要である。   However, the fact that the tip of the tongue 20 is close to the thread groove 12 is important for scooping up the ball 15, and this leads to low noise, so the length of the tip of the tongue 20 is the length of the tongue 20. It may be longer than the back part. Also in this case, it is necessary to consider the cross-sectional shape of the back surface portion of the tongue portion 20 so that the front end of the tongue portion 20 does not directly contact the screw groove 12 and is not damaged.

なお、本発明のボールねじ装置のねじ軸、ナット、循環こま、突起および凹部等の構成は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。   Note that the configurations of the screw shaft, nut, circulating top, protrusion, and recess of the ball screw device of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention. .

本発明の実施の形態の一例であるボールねじ装置を軸方向から見た説明図である。It is explanatory drawing which looked at the ball screw apparatus which is an example of embodiment of this invention from the axial direction. (a)は図1の右側面図で一部に図1のX−X線断面図を示す図、(b)は(a)の循環こまの装着前の状態を示す図である。(A) is a right side view of FIG. 1, partially showing a cross-sectional view taken along line XX of FIG. 1, (b) is a diagram showing a state before the circulating top of (a) is mounted. 循環こまの一例を示す図であり、(b)は正面図、(a)は(b)の左側面図、(c)は(b)の右側面図である。It is a figure which shows an example of a circulation top, (b) is a front view, (a) is a left view of (b), (c) is a right view of (b). 図3の循環こまの斜視図であり、(a)はタング部の背面側から見た図、(b)はボール循環溝側から見た図である。It is the perspective view of the circulation top of FIG. 3, (a) is the figure seen from the back side of the tongue part, (b) is the figure seen from the ball circulation groove side. 本発明の作用効果を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the effect of this invention. タング部背面長さL/ボール径Dwと音響エネルギー比との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between tongue part back surface length L / ball diameter Dw, and acoustic energy ratio. 循環こまの変形例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the modification of a circulation top. タング部先端形状とタング部基端側背面形状との違いを説明するための説明的断面図である。It is explanatory sectional drawing for demonstrating the difference of a tongue part front end shape and a tongue part base end side back surface shape. 従来のボールねじ装置を軸方向から見た説明図である。It is explanatory drawing which looked at the conventional ball screw apparatus from the axial direction. 図9の右側面図で一部に図9のX−X線断面図を示す図である。It is a figure which shows the XX sectional drawing of FIG. 9 in part by the right view of FIG. 従来の循環こまの一例を示す図であり、(b)は正面図、(a)は(b)の左側面図、(c)は(b)の右側面図である。It is a figure which shows an example of the conventional circulation top, (b) is a front view, (a) is a left view of (b), (c) is a right view of (b). 図11の循環こまの斜視図であり、(a)はタング部の背面側から見た図、(b)はボール循環溝側から見た図である。FIG. 12 is a perspective view of the circulating top of FIG. 11, (a) is a view from the back side of the tongue portion, and (b) is a view from the ball circulation groove side. 従来の問題点を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the conventional problem.

符号の説明Explanation of symbols

12…ねじ溝(ねじ軸側)
13…ねじ軸
14…ねじ溝(ナット側)
15…ボール
16…ナット
17…ボール戻し通路
20…タング部
21…ボール循環溝(ボール循環路)
30…ボールねじ装置
40…循環こま
41…切欠き
50…突出片(突起)
51…凹部
12 ... Thread groove (screw shaft side)
13 ... Screw shaft 14 ... Thread groove (Nut side)
15 ... Ball 16 ... Nut 17 ... Ball return passage 20 ... Tang part 21 ... Ball circulation groove (ball circulation passage)
30 ... Ball screw device 40 ... Circulating top 41 ... Notch 50 ... Projection piece (projection)
51 ... concave

Claims (4)

外周面に螺旋状のねじ溝を有するねじ軸と、該ねじ軸のねじ溝に対応するねじ溝を内周面に有すると共に軸方向に貫通するボール戻し通路を有して前記ねじ軸に遊嵌されるナットと、前記両ねじ溝間と前記ボール戻し通路とを連通させるボール循環路を有して前記ナットの端面に嵌合される循環こまと、前記両ねじ溝間、前記ボール戻し通路および前記ボール循環路を転動しつつ循環可能に装填された多数のボールとを備え、前記循環こまが前記ボール循環路の先端に、前記ねじ軸のねじ溝に嵌合されて前記両ねじ溝間を転動する前記ボールを掬い上げるタング部を具備するボールねじ装置において、
前記循環こまにおける前記タング部を含む前記ボール循環路の前記ナットの軸方向内側部分を切除し、この切除した部分の該ボール循環路の一部としての代わりを、前記ナット側に設けられたねじ溝で行うことを特徴とするボールねじ装置。
A screw shaft having a spiral thread groove on the outer peripheral surface, a thread return corresponding to the screw groove of the screw shaft on the inner peripheral surface, and a ball return passage penetrating in the axial direction. A nut that is connected to the end of the nut with a ball circulation path that communicates between the two screw grooves and the ball return path, and between the two screw grooves, the ball return path, and A plurality of balls loaded so as to be able to circulate while rolling in the ball circulation path, and the circulation top is fitted into the thread groove of the screw shaft at the tip of the ball circulation path, In a ball screw device comprising a tongue portion for scooping up the ball rolling
A screw provided on the nut side to cut out the axially inner portion of the nut of the ball circulation path including the tongue portion in the circulation top, and to replace the removed part as a part of the ball circulation path A ball screw device characterized by being performed in a groove.
前記循環こまの前記ボール循環路以外に突起を設けると共に、前記ナットに該突起が嵌合される凹部を設けたことを特徴とする請求項1記載のボールねじ装置。   The ball screw device according to claim 1, wherein a protrusion is provided in addition to the ball circulation path of the circulation top, and a recess in which the protrusion is fitted is provided in the nut. 前記タング部の前記ねじ軸のねじ溝側を向く背面部の該ねじ溝に沿う長さを前記ボールの径寸法の1.5倍以上10倍以下としたことを特徴とする請求項1又は2記載のボールねじ装置。   The length along the screw groove of the back surface portion of the tongue portion facing the screw groove side of the screw shaft is set to be 1.5 times or more and 10 times or less of the diameter of the ball. The ball screw device described. 外周面に螺旋状のねじ溝を有するねじ軸と、該ねじ軸のねじ溝に対応するねじ溝を内周面に有すると共に軸方向に貫通するボール戻し通路を有して前記ねじ軸に遊嵌されるナットと、前記両ねじ溝間と前記ボール戻し通路とを連通させるボール循環路を有して前記ナットの端面に嵌合される循環こまと、前記両ねじ溝間、前記ボール戻し通路および前記ボール循環路を転動しつつ循環可能に装填された多数のボールとを備え、前記ボール循環路の先端に、前記ねじ軸のねじ溝に嵌合されて前記両ねじ溝間を転動する前記ボールを掬い上げるタング部を具備するボールねじ装置において、
前記タング部の前記ねじ軸のねじ溝側を向く背面部の基端側の断面積より該タング部の先端の断面積を小さくし、且つ、前記タング部の先端を該ねじ軸のねじ溝に非接触としたことを特徴とするボールねじ装置。
A screw shaft having a spiral thread groove on the outer peripheral surface, a thread return corresponding to the screw groove of the screw shaft on the inner peripheral surface, and a ball return passage penetrating in the axial direction. A nut that is connected to the end of the nut with a ball circulation path that communicates between the two screw grooves and the ball return path, and between the two screw grooves, the ball return path, and And a plurality of balls loaded so as to be able to circulate while rolling in the ball circulation path, and fitted between the screw grooves of the screw shaft at the tip of the ball circulation path to roll between the two screw grooves. In the ball screw device having a tongue portion for scooping up the ball,
The cross-sectional area of the front end of the tongue portion is made smaller than the cross-sectional area of the base end side of the back surface portion facing the screw groove side of the screw shaft of the tongue portion, and the front end of the tongue portion is used as the screw groove of the screw shaft A ball screw device characterized by non-contact.
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