JP3821030B2

JP3821030B2 - Ball screw device

Info

Publication number: JP3821030B2
Application number: JP2002077121A
Authority: JP
Inventors: 淳二水口; 滋沖田; 徹神田; 靖巳渡辺
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2002-03-19
Filing date: 2002-03-19
Publication date: 2006-09-13
Anticipated expiration: 2022-03-19
Also published as: JP2003269564A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の機器の送り機構等に用いられるボールねじ装置に関し、特に、各ボール間にリテーニングピースが介装されたボールねじ装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のボールねじ装置としては、例えば図４および図７に示すものが知られている。このボールねじ装置１は、外周面に螺旋状のねじ溝２を有して軸方向に延びるねじ軸３に、内周面に螺旋状のねじ溝４を有するボールナット６が遊嵌されている。
ボールナット６のねじ溝４とねじ軸３のねじ溝２とは互いに対向して両者の間に螺旋状通路を形成しており、該螺旋状通路には転動体としての多数のボール５が転動可能に装填されている。また、多数のボール５の各ボール５間には、駆動時のボール５同士の衝突音を無くして低騒音化を図るべく、該ボール５に対向する両側面にそれぞれ円弧状の凹面１１を有するリテーニングピース１０が介装されている。そして、ねじ軸３の回転により、ボールナット６がボール５の転動を介して直線移動するようになっている。
【０００３】
なお、ボールナット６が直線移動する際には、ボール５が両ねじ溝２，４で形成される螺旋状通路を転動しつつ移動するが、ボールナット６を継続して移動させていくためには、ボール５を無限循環させる必要がある。
このため、例えばボールナット６の外周面の一部を平坦面にしてこの平坦部に両ねじ溝２，４に連通する２個一組の孔５１をねじ軸３を跨ぐように形成し、この一組の孔５１にボール循環部材としてのコ字状の循環チューブ５０Ａの両端を嵌め込むことにより、両ねじ溝２，４間の螺旋状通路と循環チューブ５０Ａによってボール５を無限循環させるボール循環路５２を形成している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、リテーニングピース入りのボールねじ装置においては、図５を参照して、ボール循環路５２に挿入した全てのボール５と全てのリテーニングピース１０とを一方に寄せ集めたと仮定したとき、先頭のボール５と最後尾のリテーニングピース１０との間には、リテーニングピース１０が転倒しない程度の隙間Ｓ１を設けるようにしている。
【０００５】
しかしながら、上記従来のボールねじ装置においては、循環チューブ５０Ａを切削加工により形成しているため、該切削加工により循環チューブ５０Ａの端面が加工されたままの形状（図６参照）で加工箇所の内外周部でバリが残っている。
このバリをそのままにしておくと、運転中に生ずる前記隙間Ｓ１の変動により、図３に示す循環チューブ５０Ａのすくい上げ部分の段差個所ａ，ｂにリテーニングピース１０のエッジ部１０ａ（図４（ｂ）参照）が干渉してリテーニングピース１０の破損を引き起こすことがあり、特に段差箇所ａに干渉したときに該リテーニングピース１０が引っかかって破損に至る可能性が高く、ボールねじ装置の寿命低下を招く原因になることがある。
【０００６】
なお、この段差箇所ａ，ｂは、ボールナット６の座面の内径と循環チューブ５０Ａの内径が完全に一致し、且つ、組付状態が良好であれば存在しないが、実際にはそのような加工あるいは組み付けは不可能である。
そこで、このバリを除去するために更に別工程でバリの除去加工を行わなければならず、生産効率を悪化させる原因となっている。
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、ボール循環部材への干渉によるリテーニングピースの破損を防止して寿命の向上を図ることができ、且つ、生産効率の良いボールねじ装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
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して前記ねじ軸に遊嵌されるボールナットと、前記両ねじ溝間に転動可能に装填された多数のボールと、前記両ねじ溝間を転動するボールを無限循環させるボール循環路を形成すべく前記ボールナットに固定されるボール循環部材と、前記多数のボールの各ボール間に介装されたリテーニングピースとを備えたボールねじ装置において、前記ボール循環部材は循環チューブであり、該循環チューブは板金を破断したときのダレ部がプレス成形時に該チューブ内径面に位置するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
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のボール循環部品としての循環チューブを半割りにした状態を示す図、図２はプレス成形による本発明の循環チューブと切削加工による従来の循環チューブについて走行距離による耐久性能を比較した結果を示すグラフ図、図３は本発明に係るボールねじ装置を説明するための説明図である。なお、図３については、図７で説明した従来のボールねじ装置に対して、ボール循環部品としての循環チューブが相違するだけであるため、重複部分に同一符号を付して説明する。
【０００９】
図１に示すように、この循環チューブ２０はプレス成形により形成されたもので、図１では軸方向に沿って半割りにされた一方のみを図示している。そして、半割り状態のもの同士を合わせてコ字状チューブとし、その両端部をボールナット６の平坦面に形成された一組の孔５１に嵌め込んで図示しない止め具で固定することにより、前記ボール循環路５２が形成されるようになっている。
このようにこの実施の形態では、プレス成形品からなる循環チューブ２０を用いているので、循環チューブ２０の端面の角部ｃには切削加工のようなバリは発生せず、適度なＲ形状（ダレ部）に成形される。これにより、ボールねじ装置の運転中に生ずる前記隙間Ｓ１の変動により、循環チューブ２０のすくい上げ部分の段差個所ａ，ｂ（図３参照）にリテーニングピース１０のエッジ部１０ａ（図４（ｂ）参照）が干渉しても引っかからなくなり、この結果、リテーニングピース１０の破損が回避されてボールねじ装置の寿命延長を図ることができる。
【００１０】
また、プレス成形で製作されるため、従来の切削加工によって循環チューブを製作する場合に比べて生産性およびコストパフォーマンスに優れたものとすることができる。
なお、本発明のボールねじ装置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。
【００１１】
【実施例】
プレス成形品の循環チューブを用いたボールねじ装置（本発明例）と切削加工による循環チューブを用いたボールねじ装置（従来例）について耐久試験を行い、リテーニングピースの破損率を調査した。
耐久試験は図５のＳ１で示す隙間を通常の２００％としてリテーニングピースが図３の段差箇所ａ，ｂに干渉しやすい条件で行った。そして、本発明例の循環チューブと従来例の循環チューブの２種類の各試料ＴＰをそれぞれ１０本ずつ（ＴＰ１〜ＴＰ１０）用意し、１００ｋｍ走行、あるいはリテーニングピースの破損によってトルクが著しく増大した時点で試験終了とし、破損したときは該破損までの走行距離を記録した。なお、使用したボールねじ装置は、日本精工株式会社製の呼び番：ＮＳＫボールねじ１００×２５×７００−Ｃ７とし、耐久試験機は、ボールねじ負荷試験機を用いた。
【００１２】
試験条件は次の通りである。
試験荷重：アキシャル荷重＝１９６ｋＮ
最高回転速度：１６０ｍｉｎ^-1
ストローク：７０ｍｍ
結果を図２に示す。
図２から明らかなように、本発明例であるプレス成形品の循環チューブを用いたボールねじ装置は全てが１００ｋｍまで到達しているが、従来例である切削加工による循環チューブを用いたボールねじ装置は９０％が１００ｋｍ以下で破損しているのが判る。
【００１３】
【発明の効果】
上記の説明から明らかなように、本発明によれば、ボール循環部材への干渉によるリテーニングピースの破損を防止することができるので、ボールねじ装置の寿命の向上及び生産効率の向上を図ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例であるボールねじ装置のボール循環部品としての循環チューブを半割りにした状態を示す図である。
【図２】プレス成形による本発明の循環チューブと切削加工による従来の循環チューブについて走行距離による耐久性能を比較した結果を示すグラフ図である。
【図３】本発明に係るボールねじ装置を説明するための説明図である。
【図４】（ａ）は図３のボールねじ装置の循環チューブを避けた位置で切断した断面図、（ｂ）はリテーニングピースの拡大断面図である。
【図５】ボール循環路に挿入された全てのボールと全てのリテーニングピースを一方に寄せ集めたと仮定したときに先頭のボールと最後尾のリテーニングピースとの間にできる隙間を説明するための説明図である。
【図６】従来の切削加工による循環チューブの一部を示す斜視図である。
【図７】従来のボールねじ装置を説明するための説明図である。
【符号の説明】
２…ねじ溝
３…ねじ軸
４…ねじ溝
５…ボール
６…ボールナット
１０…リテーニングピース
２０…循環チューブ（ボール循環部材）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a ball screw device used for a feed mechanism of various devices, and more particularly to an improvement of a ball screw device in which a retaining piece is interposed between balls.
[0002]
[Prior art]
As a conventional ball screw device of this type, for example, those shown in FIGS. 4 and 7 are known. In this ball screw device 1, a ball nut 6 having a spiral thread groove 4 on an inner peripheral surface is loosely fitted on a screw shaft 3 having a spiral thread groove 2 on an outer peripheral surface and extending in the axial direction. .
The thread groove 4 of the ball nut 6 and the thread groove 2 of the screw shaft 3 are opposed to each other to form a spiral path between them, and a large number of balls 5 as rolling elements are rolled into the spiral path. It is loaded movably. Further, between the balls 5 of the large number of balls 5, arc-shaped concave surfaces 11 are respectively provided on both side surfaces facing the balls 5 in order to eliminate the collision noise between the balls 5 during driving and to reduce noise. A retaining piece 10 is interposed. The ball nut 6 moves linearly through the rolling of the ball 5 by the rotation of the screw shaft 3.
[0003]
When the ball nut 6 moves linearly, the ball 5 moves while rolling in the spiral passage formed by the two screw grooves 2 and 4, but the ball nut 6 is continuously moved. For this, it is necessary to circulate the ball 5 infinitely.
For this reason, for example, a part of the outer peripheral surface of the ball nut 6 is made flat, and a set of two holes 51 communicating with both screw grooves 2 and 4 are formed in the flat portion so as to straddle the screw shaft 3. By inserting both ends of a U-shaped circulation tube 50A as a ball circulation member into a set of holes 51, a ball circulation is performed in which the ball 5 is infinitely circulated by the spiral passage between the screw grooves 2 and 4 and the circulation tube 50A. A path 52 is formed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the ball screw device with retaining pieces, referring to FIG. 5, when it is assumed that all the balls 5 inserted into the ball circulation path 52 and all the retaining pieces 10 are gathered together, A gap S1 is provided between the ball 5 and the last retaining piece 10 so that the retaining piece 10 does not fall down.
[0005]
However, in the conventional ball screw device, since the circulation tube 50A is formed by cutting, the shape of the end of the circulation tube 50A being processed by the cutting (see FIG. 6) is the inside and outside of the processing location. There are burrs around the periphery.
If this burr is left as it is, the edge portion 10a (FIG. 4 (b) of the retaining piece 10 is formed at the stepped portions a and b of the scooping portion of the circulation tube 50A shown in FIG. )) May cause damage to the retaining piece 10, especially when the retaining piece 10 interferes with the stepped portion a, the retaining piece 10 is likely to be caught and damaged, and the life of the ball screw device is reduced. May be a cause.
[0006]
These stepped portions a and b do not exist if the inner diameter of the seating surface of the ball nut 6 and the inner diameter of the circulation tube 50A are completely matched and the assembled state is good. Processing or assembly is not possible.
Therefore, in order to remove the burrs, the burrs must be removed in a separate process, which causes a reduction in production efficiency.
The present invention has been made in order to eliminate such inconvenience, and can prevent damage to the retaining piece due to interference with the ball circulation member, thereby improving the service life and improving the production efficiency. An object is to provide a screw device.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the 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 the inner peripheral surface. To form a ball circulation path for infinite circulation of a ball nut loosely fitted on the screw shaft, a large number of balls loaded in a rollable manner between the screw grooves, and a ball that rolls between the screw grooves. In the ball screw device including a ball circulation member fixed to the ball nut and a retaining piece interposed between the balls of the multiple balls, the ball circulation member is a circulation tube, and the circulation tube Is characterized in that the sag portion when the sheet metal is broken is positioned on the inner surface of the tube during press molding.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a view showing a state in which a circulation tube as a ball circulation part of a ball screw device which is an example of an embodiment of the present invention is halved, and FIG. 2 is a conventional circulation tube according to the present invention by press molding and cutting. FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a ball screw device according to the present invention. FIG. 3 is different from the conventional ball screw device described in FIG. 7 only in a circulation tube as a ball circulation component, and therefore, the same reference numerals are given to the overlapping portions.
[0009]
As shown in FIG. 1, the circulation tube 20 is formed by press molding. FIG. 1 shows only one half of the circulation tube 20 that is halved along the axial direction. Then, by combining the half-divided ones together into a U-shaped tube, both ends thereof are fitted into a set of holes 51 formed on the flat surface of the ball nut 6 and fixed with a stopper (not shown), The ball circulation path 52 is formed.
Thus, in this embodiment, since the circulation tube 20 made of a press-formed product is used, the corner c of the end surface of the circulation tube 20 does not generate burrs such as cutting, and has an appropriate R shape ( (Sag). As a result, the edge portion 10a (FIG. 4 (b)) of the retaining piece 10 is formed at the stepped portions a and b (see FIG. 3) of the scooping portion of the circulation tube 20 due to the fluctuation of the gap S1 that occurs during operation of the ball screw device. (See below) will not be caught, and as a result, damage to the retaining piece 10 can be avoided and the life of the ball screw device can be extended.
[0010]
Moreover, since it is manufactured by press molding, the productivity and cost performance can be improved as compared with the case where the circulation tube is manufactured by conventional cutting.
The configuration of the ball screw device of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the gist of the present invention.
[0011]
【Example】
Durability tests were conducted on the ball screw device using the circulation tube of the press-formed product (example of the present invention) and the ball screw device using the circulation tube by cutting (conventional example), and the damage rate of the retaining piece was investigated.
The durability test was performed under the condition that the retaining piece is likely to interfere with the stepped portions a and b in FIG. Then, 10 samples (TP1 to TP10) of two types of the sample tubes TP each of the circulation tube of the present invention and the conventional circulation tube are prepared, and when the torque is remarkably increased due to the travel of 100 km or the damage of the retaining piece. When the test was completed, the distance traveled until the failure was recorded. In addition, the used ball screw apparatus was made into the NSK ball screw 100x25x700-C7 by Nippon Seiko Co., Ltd., and the endurance tester used the ball screw load tester.
[0012]
The test conditions are as follows.
Test load: Axial load = 196kN
Maximum rotation speed: 160 min ^-1
Stroke: 70mm
The results are shown in FIG.
As is clear from FIG. 2, all of the ball screw devices using the circulation tube of the press-formed product according to the present invention have reached 100 km, but the ball screw using the circulation tube by cutting according to the conventional example. It can be seen that 90% of the devices are broken below 100km.
[0013]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, it is possible to prevent the retaining piece from being damaged due to interference with the ball circulation member, thereby improving the life of the ball screw device and the production efficiency. The effect of being able to be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a state in which a circulation tube as a ball circulation part of a ball screw device as an example of an embodiment of the present invention is halved.
FIG. 2 is a graph showing the result of comparing the durability performance according to the travel distance of the circulation tube of the present invention by press molding and the conventional circulation tube by cutting.
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a ball screw device according to the present invention.
4A is a cross-sectional view of the ball screw device of FIG. 3 cut at a position avoiding the circulation tube, and FIG. 4B is an enlarged cross-sectional view of the retaining piece.
FIG. 5 is a view for explaining a gap formed between the leading ball and the trailing retaining piece when it is assumed that all the balls inserted into the ball circulation path and all the retaining pieces are gathered together. It is explanatory drawing of.
FIG. 6 is a perspective view showing a part of a circulation tube by a conventional cutting process.
FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining a conventional ball screw device;
[Explanation of symbols]
2 ... Screw groove 3 ... Screw shaft 4 ... Screw groove 5 ... Ball 6 ... Ball nut 10 ... Retaining piece 20 ... Circulation tube (ball circulation member)

Claims

A screw shaft having a helical thread groove on the outer peripheral surface, a ball nut that has a thread groove corresponding to the screw groove of the screw shaft on the inner peripheral surface and is loosely fitted to the screw shaft, and between the two screw grooves A ball circulating member fixed to the ball nut so as to form a ball circulation path for infinite circulation of the balls rolling between the screw grooves, and the balls. In the ball screw device including the retaining piece interposed between the balls, the ball circulation member is a circulation tube, and the circulation tube has a tube inner diameter when the sheet metal is broken when the sheet metal is pressed. A ball screw device characterized by being positioned on a surface.