JP4779664B2

JP4779664B2 - Ball screw

Info

Publication number: JP4779664B2
Application number: JP2006011764A
Authority: JP
Inventors: 将人加藤
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2006-01-19
Filing date: 2006-01-19
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2026-01-19
Also published as: JP2007192332A

Description

本発明は、使用時に予張力を付与するためにねじ軸のリードをナットのリードに対して小さくしたボールねじに関する。 The present invention relates to a ball screw in which a lead of a screw shaft is made smaller than a lead of a nut in order to apply pretension during use.

従来、ボールねじとしては、例えば、断面半円状のねじ溝を有して軸方向に伸びているねじ軸と、そのねじ軸のねじ溝に対向する断面半円状のねじ溝を有し、前記ねじ軸に嵌合されたボールナットと、それら両ねじ溝間に挿入された複数の鋼球とを含んで構成され、複数の鋼球を介してボールナットがねじ軸の軸方向に相対移動可能としたものがある。
このようなボールねじにあっては、通常、ボールナットの肉厚部に、ねじ軸のねじ溝とボールナットのねじ溝とによる螺旋状通路に接線方向から連通するとともに、ねじ軸を跨いで一対をなしボールナット外部に開口する循環穴と、それら循環穴を連結するＵ字型のボールねじ循環チューブとを含んで構成され、ボールナットの相対移動につれて、鋼球も螺旋状通路内及びボールねじ循環チューブ内を転動しつつ移動して無限循環するボール循環路が設けられ、ボールナットが継続して移動可能となっている（特許文献１参照）。 Conventionally, as a ball screw, for example, a screw shaft having a semicircular cross-sectional thread groove and extending in the axial direction, and a semicircular thread groove facing the screw groove of the screw shaft, The ball nut fitted to the screw shaft and a plurality of steel balls inserted between the two screw grooves are configured, and the ball nut is relatively moved in the axial direction of the screw shaft via the plurality of steel balls. There is something that made it possible.
In such a ball screw, normally, a thick portion of the ball nut is communicated in a tangential direction with a spiral passage formed by a screw groove of the screw shaft and a screw groove of the ball nut, and a pair of the nuts straddling the screw shaft. And a U-shaped ball screw circulation tube that connects the circulation holes, and the steel ball moves into the spiral passage and the ball screw as the ball nut moves relative to each other. A ball circulation path that moves infinitely while moving while rolling in the circulation tube is provided, and the ball nut is continuously movable (see Patent Document 1).

ところで、工作機械に用いられるボールねじにあっては、ねじ軸のリード長がボールナットのリード長より若干短く形成され、ボールねじを機械に組み付ける際に、ねじ軸を正規のリード長になるまで引っ張ることで（ねじ軸に予張力を付与することで）、ボールねじ駆動時のねじ軸の熱膨張による発生応力を前記予張力によって予め発生させていた引っ張り応力で吸収し、送り精度・剛性の低下や軸受への過大負荷を防止するものがある。
特開平１１―６３１４２号公報 By the way, in the case of a ball screw used in a machine tool, the lead length of the screw shaft is formed slightly shorter than the lead length of the ball nut, and when the ball screw is assembled to the machine, the screw shaft becomes a regular lead length. By pulling (by applying pre-tension to the screw shaft), the stress generated by thermal expansion of the screw shaft during driving of the ball screw is absorbed by the tensile stress generated in advance by the pre-tension. There are some that prevent the drop and the excessive load on the bearing.
JP-A-11-63142

ところで、ねじ軸とボールナットとにリード差があると、負荷圏における鋼球の公転速度にばらつきを生じ、玉つまりが発生する恐れがある。そのため、ねじ軸に予張力を付与して使用するタイプのボールねじにあっては、リード長を揃えた実際の使用時には玉つまりを生じない場合にも、ボールねじメーカの出荷検査で玉つまりの発生が認められ、より詳しい検査が必要となり、その結果、出荷検査に多くの手間がかかる恐れがあった。
本発明は、上記従来の技術の未解決の課題を解決することを目的とするものであって、ねじ軸とボールナットとのリード差による玉つまりを防止可能なボールねじを提供することを課題とする。 By the way, if there is a lead difference between the screw shaft and the ball nut, the revolution speed of the steel ball in the load zone may vary, which may cause clogging. Therefore, in the case of a ball screw that is used with a pre-tension applied to the screw shaft, even if the ball does not clog during actual use with the same lead length, the ball c Occurrence was recognized, and more detailed inspection was required. As a result, there was a risk that a lot of labor was required for the shipping inspection.
An object of the present invention is to provide a ball screw capable of preventing a ball clogging due to a lead difference between a screw shaft and a ball nut. And

上記課題を解決するために、本発明のボールねじは、ねじ軸のリード長がボールナットのリード長より短く形成され、前記ねじ軸に予張力を付与して使用されるボールねじであって、前記ボールナットは、軸方向に互いに離間された３つ以上のボール循環回路を備え、前記ボール循環回路は、軸方向中央側のボール循環回路の巻き数よりも軸方向端部側のボール循環回路の巻き数が少ないことを特徴とする。
また、前記ボールナットは、前記ボール循環回路を４つ備えるようにしてもよい。
このような構成によれば、各ボール循環回路におけるリード差を小さくすることができ、負荷圏におけるボールの公転速度の変動幅を抑制することができ、その結果、ねじ軸とボールナットとのリード差による玉つまりを防止することができる。 In order to solve the above-mentioned problems, the ball screw of the present invention is a ball screw that is used by forming a lead length of a screw shaft shorter than a lead length of a ball nut, and applying a pretension to the screw shaft, The ball nut includes three or more ball circulation circuits spaced apart from each other in the axial direction, and the ball circulation circuit has a ball circulation circuit on the axial end portion side than the number of turns of the ball circulation circuit on the central side in the axial direction. The number of windings is small .
The ball nut may include four ball circulation circuits .
According to such a configuration, the lead difference in each ball circulation circuit can be reduced, and the fluctuation range of the revolution speed of the ball in the load zone can be suppressed. As a result, the lead between the screw shaft and the ball nut can be reduced. Ball clogging due to the difference can be prevented.

以下、本発明のボールねじの一実施形態を図面に基づいて説明する。
＜ボールねじの構成＞
図１は、本発明のボールねじの一実施形態の概略構成を破断して示す側面図である。この図１に示すように、ボールねじ１は、断面半円状のねじ溝２ａを有して軸方向に伸びているねじ軸２と、そのねじ軸２のねじ溝２ａに対向する断面半円状のねじ溝３ａを有し、ねじ軸２に嵌合されたボールナット３と、それら両ねじ溝間に挿入された複数の鋼球４と、を含んで構成される。そして、ボールねじ１は、複数の鋼球４を介してボールナット３がねじ軸２の軸方向に相対移動可能となっている。 Hereinafter, an embodiment of a ball screw according to the present invention will be described with reference to the drawings.
<Configuration of ball screw>
FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration of a ball screw according to an embodiment of the present invention in a cutaway manner. As shown in FIG. 1, a ball screw 1 includes a screw shaft 2 having a semicircular thread groove 2a extending in the axial direction, and a semicircular cross section facing the screw groove 2a of the screw shaft 2. And a ball nut 3 fitted to the screw shaft 2 and a plurality of steel balls 4 inserted between the two screw grooves. In the ball screw 1, the ball nut 3 is relatively movable in the axial direction of the screw shaft 2 via a plurality of steel balls 4.

ここで、ねじ軸２のリード長は、図２に示すように、正規のリード長より短く形成され、ボールナット３のリード長は、正規のリード長で形成されている（ねじ軸２のリード長は、ボールナット３のリード長より短く形成されている）。
なお、図２〜図５は、ねじ軸径４０mm、リード２０mm、ボール径６．３５mm、６巻き１列のボールねじに関して解析を行った際のデータである。 Here, as shown in FIG. 2, the lead length of the screw shaft 2 is shorter than the normal lead length, and the lead length of the ball nut 3 is formed with the normal lead length (the lead of the screw shaft 2). The length is shorter than the lead length of the ball nut 3).
2 to 5 are data obtained when analysis was performed on a ball screw having a screw shaft diameter of 40 mm, a lead of 20 mm, a ball diameter of 6.35 mm, and a six-turn single row.

また、ボールねじ１は、ボールナット３の相対移動につれて、鋼球４も螺旋状通路５内及びボールねじ循環チューブ８（後述）内を転動しつつ移動させて無限循環させるボール循環回路６が１つのボールナット３に軸方向に互いに離間され、負荷圏が３等分されるように３つ設けられている。具体的には、ボールねじ１は、ボールナット３の肉厚部に、ねじ溝２ａ、３ａによる螺旋状通路５に接線方向から連通するとともにねじ軸２を跨いで対をなしボールナット３外部に開口する３対の循環穴７と、それら各対の循環穴７それぞれを連結するＵ字型の３つのボールねじ循環チューブ８と、を含んで構成される。 Further, the ball screw 1 has a ball circulation circuit 6 that moves the steel ball 4 while rolling in the spiral passage 5 and the ball screw circulation tube 8 (described later) as the ball nut 3 moves relative to the ball screw 3 for infinite circulation. Three ball nuts 3 are provided so as to be separated from each other in the axial direction and to divide the load zone into three equal parts. Specifically, the ball screw 1 communicates with the thick portion of the ball nut 3 in a tangential direction to the spiral passage 5 formed by the screw grooves 2a and 3a, and is paired across the screw shaft 2 to the outside of the ball nut 3. It comprises three pairs of circulation holes 7 that open and three U-shaped ball screw circulation tubes 8 that connect the respective pairs of circulation holes 7.

このように、本実施形態のボールねじ１にあっては、ボールナット３に３つのボール循環回路６を軸方向に互いに離間して設けるようにした。そのため、各ボール循環回路６におけるリード差を小さくすることができ、図３に示すように、負荷圏における鋼球４の公転速度の変動幅を抑制することができ、その結果、ねじ軸２とボールナット３とのリード差による玉つまりを防止することができる。そのため、ねじ軸２に予張力を付与して使用するタイプのボールねじ１の製造現場にあっては、出荷検査でリード差による玉つまりを防止でき、その結果、出荷検査に要する手間を低減することができる。 Thus, in the ball screw 1 of the present embodiment, the ball nut 3 is provided with the three ball circulation circuits 6 separated from each other in the axial direction. Therefore, the lead difference in each ball circulation circuit 6 can be reduced, and as shown in FIG. 3, the fluctuation range of the revolution speed of the steel ball 4 in the load zone can be suppressed. Ball clogging due to a lead difference from the ball nut 3 can be prevented. Therefore, at the manufacturing site of a ball screw 1 of a type that is used with a pretension applied to the screw shaft 2, ball clogging due to a lead difference can be prevented in shipping inspection, and as a result, labor required for shipping inspection is reduced. be able to.

ちなみに、負荷圏が２等分されるように、２つのボール循環回路６を設ける方法にあっては、図４に示すように、負荷圏における鋼球４の公転速度の変動幅が大きくなってしまうため（ボールナット３に１つのボール循環回路６のみを設けた場合と等しいため）、ねじ軸２とボールナット３とのリード差による玉つまりが発生する恐れがある。
なお、本発明のボールねじは、上記実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 Incidentally, in the method of providing the two ball circulation circuits 6 so that the load zone is divided into two equal parts, as shown in FIG. 4, the fluctuation range of the revolution speed of the steel ball 4 in the load zone becomes large. For this reason (because it is equivalent to the case where only one ball circulation circuit 6 is provided in the ball nut 3), there is a possibility that a ball clogging due to a lead difference between the screw shaft 2 and the ball nut 3 may occur.
The ball screw of the present invention is not limited to the contents of the above embodiment, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.

上記実施形態では、ボール循環回路６を３つ設ける例を示したが、これに限られるものではない。例えば、図５に示すように、負荷圏が４等分されるように、ボール循環回路６を４つ設けるようにしてもよい。すなわち、負荷圏におけるボール公転速度は、ボールナット３の端部側ほど大きくなることから、ボールナット３の端部側のボール循環回路６によって構成される負荷圏を十分に小さくすることができない場合には、玉つまり防止の効果が十分に得られない恐れもある。また、ボール循環回路６の数を増やすと、ボールナット３の端部側のボール循環回路６によって構成される負荷圏を小さくすることができるが、ボール循環回路６の数を増やし過ぎると、部品数の増加によるコストアップにつながる。そのため、玉つまりを防止しつつ、部品数の増加によるコストアップを抑制できるように、ボール循環回路６を４つ設ける方法が最も好ましいといえる。具体的には、ボールナット３にボール循環回路６を３つ設ける方法に比べ、負荷圏の両端部に設けられるボール循環回路６における公転速度の変動幅を３０％近く小さくすることができる。 In the above embodiment, an example in which three ball circulation circuits 6 are provided has been described, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 5, four ball circulation circuits 6 may be provided so that the load zone is divided into four equal parts. That is, since the ball revolution speed in the load zone increases toward the end of the ball nut 3, the load zone constituted by the ball circulation circuit 6 on the end of the ball nut 3 cannot be sufficiently reduced. In some cases, there is a risk that the effect of preventing clogging will not be sufficiently obtained. Further, if the number of the ball circulation circuits 6 is increased, the load area constituted by the ball circulation circuit 6 on the end side of the ball nut 3 can be reduced. However, if the number of the ball circulation circuits 6 is excessively increased, the components It leads to cost increase by increase of the number. Therefore, it can be said that the method of providing four ball circulation circuits 6 is most preferable so that the increase in the number of parts can be suppressed while preventing clogging. Specifically, as compared with a method in which three ball circulation circuits 6 are provided on the ball nut 3, the fluctuation range of the revolution speed in the ball circulation circuits 6 provided at both ends of the load zone can be reduced by nearly 30%.

さらに、複数のボール循環回路６を負荷圏が等分されるように設ける例を示したが、これに限られるものではない。例えば、図６に示すように、ボールナット３の軸方向中央側のボール循環回路６の負荷圏よりも軸方向端部側のボール循環回路６の負荷圏を小さくしてもよい（軸方向中央側のボール循環回路６の巻き数よりも軸方向端部側のボール循環回路６の巻き数を少なくしてもよい）。そのようにすれば、ボールナット３の軸方向端部側のボール循環回路６によって構成される負荷圏を小さくすることができ、また、ボール循環回路６の数を増やすことで、軸方向端部側のボール循環回路６によって構成される負荷圏を小さくする方法に比べ、部品数の増加によるコストアップを抑制することができる。 Furthermore, although the example which provides the some ball circulation circuit 6 so that a load zone may be equally divided was shown, it is not restricted to this. For example, as shown in FIG. 6, the load sphere of the ball circulation circuit 6 on the axial end side may be smaller than the load sphere of the ball circulation circuit 6 on the axial center side of the ball nut 3 (the axial center). The number of turns of the ball circulation circuit 6 on the axial end side may be smaller than the number of turns of the ball circulation circuit 6 on the side). By doing so, it is possible to reduce the load zone constituted by the ball circulation circuit 6 on the axial end side of the ball nut 3, and by increasing the number of ball circulation circuits 6, the axial end portion Compared with the method of reducing the load zone formed by the ball circulation circuit 6 on the side, the cost increase due to the increase in the number of components can be suppressed.

本発明のボールねじの一実施形態を示す構成図である。It is a block diagram which shows one Embodiment of the ball screw of this invention. 図１のねじ軸のリード長を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the lead length of the screw shaft of FIG. 本発明の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. 比較例を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating a comparative example. 本発明の変形例を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the modification of this invention. 本発明の変形例を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the modification of this invention.

Explanation of symbols

１はボールねじ、２はネジ軸、２ａはねじ溝、３はボールナット、３ａはねじ溝、４は鋼球、５は螺旋状通路、６はボール循環回路、７は循環穴、８はボールねじ循環チューブ 1 is a ball screw, 2 is a screw shaft, 2a is a screw groove, 3 is a ball nut, 3a is a screw groove, 4 is a steel ball, 5 is a spiral passage, 6 is a ball circulation circuit, 7 is a circulation hole, and 8 is a ball Screw circulation tube

Claims

The screw shaft is formed with a lead length shorter than the lead length of the ball nut, and is a ball screw used by applying a pretension to the screw shaft,
The ball nut includes three or more ball circulation circuits axially spaced from each other ,
The ball circulation circuit is characterized in that the number of turns of the ball circulation circuit on the axial end side is smaller than the number of turns of the ball circulation circuit on the axial center side .

The ball screw according to claim 1, wherein the ball nut includes four ball circulation circuits.