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JP7103734B2 - Ball screw device - Google Patents
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Description

本発明は、予圧量の調整が可能なボールねじ装置に関するものである。 The present invention relates to a ball screw device capable of adjusting a preload amount.

ボールねじ装置は回転運動と直線運動を相互に変換することが可能な機械要素であり、各種工作機械、搬送装置、産業用ロボット等において、サーボモータが発生する回転運動を直線運動に変換する目的で多用されている。前記ボールねじ装置は、多数のボールと、これらボールが転走する螺旋状の転動溝が外周面に形成されたねじ軸と、前記ボールを介して前記ねじ軸の周囲に螺合するナット部材と、を備えている。 The ball screw device is a mechanical element capable of mutually converting rotary motion and linear motion, and is intended to convert rotary motion generated by a servomotor into linear motion in various machine tools, conveyors, industrial robots, etc. It is often used in. The ball screw device includes a large number of balls, a screw shaft having a spiral rolling groove on which these balls roll, formed on the outer peripheral surface thereof, and a nut member screwed around the screw shaft via the balls. And have.

前記ねじ軸と前記ナット部材の間の剛性を高めると共に、前記ねじ軸の逆転時におけるバックラッシュの発生を防止するため、前記ボールねじ装置では、使用用途に応じて、前記ねじ軸と前記ナット部材との間に配列されるボールに適切な予圧を付与することが行われている。 In order to increase the rigidity between the screw shaft and the nut member and prevent the occurrence of backlash when the screw shaft is reversed, the ball screw device uses the screw shaft and the nut member according to the intended use. Appropriate preload is applied to the balls arranged between and.

前記ボールに予圧を付与する構造としては所謂ダブルナット方式が知られている。このダブルナット方式は、前記ねじ軸に螺合する一対のナット部材の間にスペーサを挟み込んだものであり、スペーサの厚さに応じて各ナット部材と前記ねじ軸の間に存在するボールの予圧を付与することが可能となっている。 A so-called double nut method is known as a structure for applying a preload to the ball. In this double nut method, a spacer is sandwiched between a pair of nut members screwed into the screw shaft, and a preload of a ball existing between each nut member and the screw shaft is applied according to the thickness of the spacer. Can be given.

その一方、使用開始当初にはボールに対して適切な予圧が付与されていたボールねじ装置であっても、経時的な使用に伴う摩耗や前記ナット部材の熱膨張に起因して、ボールの予圧量が低下してしまう所謂予圧抜けを生じる可能性がある。この予圧抜けが発生すると、作用する荷重に対してボールねじ装置が十分な剛性を発揮することが不能となる他、バックラッシュの発生による位置決め精度の低下、前記ねじ軸や前記ナット部材に対してボールがスリップすることによる偏摩耗の発生が懸念される。 On the other hand, even in a ball screw device in which an appropriate preload is applied to the ball at the beginning of use, the preload of the ball is caused by wear due to use over time and thermal expansion of the nut member. There is a possibility of causing so-called preload release, which reduces the amount. When this preload release occurs, the ball screw device cannot exert sufficient rigidity against the applied load, the positioning accuracy is lowered due to the occurrence of backlash, and the screw shaft and the nut member are subjected to deterioration. There is a concern that uneven wear may occur due to the ball slipping.

このような予圧抜けが生じた場合の対応策としては、前記スペーサをより厚いものに交換し、あるいはボールねじ装置そのものを新品に交換することが考えられるが、そのためにはボールねじ装置そのものを工作機械や産業用ロボット等の機械装置から取り外す必要があり、労力と時間のかかる大がかりな作業を行わなければならない。 As a countermeasure when such preload release occurs, it is conceivable to replace the spacer with a thicker one or replace the ball screw device itself with a new one. For that purpose, the ball screw device itself is machined. It needs to be removed from mechanical devices such as machines and industrial robots, and requires laborious and time-consuming large-scale work.

前記ナット部材を前記ねじ軸から抜き取ることなく、ボールの予圧量を調整可能なダブルナット方式のボールねじ装置としては、特許文献1や特許文献2に開示されたものが知られている。 As a double nut type ball screw device capable of adjusting the preload amount of the ball without pulling out the nut member from the screw shaft, those disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 are known.

特許文献1に開示されるボールねじ装置では、一対のナット部材の間に設けられるスペーサが2枚の予圧片から構成されており、これら予圧片は当該ナット部材の軸方向に対して傾斜した斜面で互いに接触している。これら2枚の予圧片は所謂テーパーギブを構成しており、調整ねじの締結量を増減して一方の予圧片を他方の予圧片に対してスライドさせると、前記スペーサの厚さが一対のナット部材の間で増減し、それによって前記ボールの予圧量を変更している。 In the ball screw device disclosed in Patent Document 1, a spacer provided between a pair of nut members is composed of two preload pieces, and these preload pieces are slopes inclined with respect to the axial direction of the nut member. Are in contact with each other. These two preload pieces form a so-called taper give, and when one preload piece is slid with respect to the other preload piece by increasing or decreasing the fastening amount of the adjusting screw, the thickness of the spacer is a pair of nut members. The amount of preload of the ball is changed accordingly.

また、特許文献2に開示されるボールねじ装置では、一対のナット部材の接続部に設けられた4本の調整ねじの締結量を調整することにより、一方のナット部材の軸線の周囲で他方のナット部材を僅かに回転させて位相をずらし、それによって前記スペーサの厚みを増減した場合と同じ効果を得てボールの予圧量を変更している。 Further, in the ball screw device disclosed in Patent Document 2, by adjusting the fastening amount of the four adjusting screws provided at the connecting portion of the pair of nut members, the other is around the axis of one nut member. The nut member is slightly rotated to shift the phase, thereby changing the preload amount of the ball with the same effect as when the thickness of the spacer is increased or decreased.

特開2007-285350JP-A-2007-285350 特開2016-223493JP 2016-223493

しかし、これら特許文献1又は特許文献2に開示されるボールねじ装置では、調整ねじの締結量とボールの予圧量との間に一定の関係性がなく、調整ねじの締結量によってボールの予圧量を管理することが困難であった。 However, in the ball screw device disclosed in Patent Document 1 or Patent Document 2, there is no fixed relationship between the tightening amount of the adjusting screw and the preload amount of the ball, and the preload amount of the ball depends on the fastening amount of the adjusting screw. Was difficult to manage.

本発明はこのような課題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、ボール予圧量を適切に管理することが可能であると共に、予圧抜けが発生した際にナット部材をねじ軸から抜き取ることなくボールを再度予圧することが可能なボールねじ装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is that the amount of preload of the ball can be appropriately controlled and the nut member is pulled from the screw shaft when the preload is released. It is an object of the present invention to provide a ball screw device capable of preloading a ball again without removing the ball.

すなわち本発明のボールねじ装置は、ボールの転動溝が所定のリードで螺旋状に形成されたねじ軸と、多数のボールを介して前記ねじ軸に螺合するナット部材と、を備えている。前記ナット部材は、前記ねじ軸に対して互いに直列に配置された第一ナット要素及び第二ナット要素と、前記ねじ軸の周囲における前記第一ナット要素と前記第二のナット要素の回転運動を同期させる回り止め部材と、前記第一のナット要素と前記第二のナット要素の間に配置されてこれらナット要素を互いに反対の軸方向へ押圧するスペーサと、を備えている。また、前記スペーサは前記ねじ軸が挿通されるリング状に形成された固定板及び調整板を組み合わせてなり、前記調整板を前記固定板に対して前記ねじ軸の周方向へ回転させることにより、前記ボールの予圧量が変化する。 That is, the ball screw device of the present invention includes a screw shaft in which a rolling groove of a ball is spirally formed by a predetermined lead, and a nut member screwed into the screw shaft via a large number of balls. .. The nut member exhibits a first nut element and a second nut element arranged in series with each other with respect to the screw shaft, and a rotational movement of the first nut element and the second nut element around the screw shaft. It includes a detent member to be synchronized and a spacer arranged between the first nut element and the second nut element to press these nut elements in opposite axial directions. Further, the spacer is formed by combining a fixing plate and an adjusting plate formed in a ring shape through which the screw shaft is inserted, and by rotating the adjusting plate with respect to the fixing plate in the circumferential direction of the screw shaft. The amount of preload of the ball changes.

本発明によれば、前記スペーサを構成する調整板を固定板に対してねじ軸の周方向へ回転させるのみで、前記ねじ軸と前記ナット部材との間に配置されたボールの予圧量を変化させられるので、ボールの予圧量を適切に管理することが可能であると共に、予圧抜けが発生した際にナット部材をねじ軸から抜き取ることなくボールを再度予圧することが可能となる。 According to the present invention, the preload amount of the ball arranged between the screw shaft and the nut member is changed only by rotating the adjusting plate constituting the spacer in the circumferential direction of the screw shaft with respect to the fixing plate. Therefore, it is possible to appropriately manage the amount of preload of the ball, and it is possible to preload the ball again without pulling out the nut member from the screw shaft when the preload is released.

本発明を適用したボールねじ装置の第一実施形態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the 1st Embodiment of the ball screw apparatus to which this invention is applied. ねじ軸、第一ナット要素及び第二ナット要素の螺合状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the screwed state of a screw shaft, a 1st nut element and a 2nd nut element. 第一実施形態に係るナット部材の分解斜視図である。It is an exploded perspective view of the nut member which concerns on 1st Embodiment. 前記固定板と前記調整板の接触状態を示す図である。It is a figure which shows the contact state of the fixing plate and the adjusting plate. 前記固定板に対して前記調整板を回転させた際のスペーサの厚みの変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the thickness of the spacer when the adjusting plate is rotated with respect to the fixing plate. 本発明を適用したボールねじ装置の第二実施形態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the 2nd Embodiment of the ball screw apparatus to which this invention was applied.

以下、添付図面を用いて本発明のボールねじ装置を詳細に説明する。 Hereinafter, the ball screw device of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は本発明を適用したボールねじ装置の第一実施形態を示すものである。 FIG. 1 shows a first embodiment of a ball screw device to which the present invention is applied.

このボールねじ装置1は、外周面にボールの転動溝20が螺旋状に形成されたねじ軸2と、多数のボールを介して前記ねじ軸2の周囲に螺合する円筒状のナット部材3とから構成されている。前記ボールは前記ねじ軸2とナット部材3との間に介在しており、例えば前記ねじ軸2を前記ナット部材3に対して回転させることにより、当該ナット部材3が前記ねじ軸2の軸方向へ移動し、又は前記ナット部材3を前記ねじ軸2に対して回転させることにより、当該ねじ軸2が前記ナット部材3の軸方向へ移動する。 The ball screw device 1 has a screw shaft 2 in which a ball rolling groove 20 is spirally formed on the outer peripheral surface, and a cylindrical nut member 3 screwed around the screw shaft 2 via a large number of balls. It is composed of and. The ball is interposed between the screw shaft 2 and the nut member 3. For example, by rotating the screw shaft 2 with respect to the nut member 3, the nut member 3 is moved in the axial direction of the screw shaft 2. The screw shaft 2 moves in the axial direction of the nut member 3 by moving to or rotating the nut member 3 with respect to the screw shaft 2.

前記ナット部材3は、前記ねじ軸2の軸方向に沿って直列に配置された第一ナット要素31及び第二ナット要素32を備えている。また、前記第一ナット要素31と前記第二ナット要素32との間には、これら第一ナット要素31と第二ナット要素32との間隔を調整するためのスペーサ33が配置されている。 The nut member 3 includes a first nut element 31 and a second nut element 32 arranged in series along the axial direction of the screw shaft 2. Further, a spacer 33 for adjusting the distance between the first nut element 31 and the second nut element 32 is arranged between the first nut element 31 and the second nut element 32.

前記第一ナット要素31は前記ねじ軸2が挿通される貫通孔を有して円筒状に形成されている。貫通孔の内周面には前記ねじ軸2に形成された螺旋状の転動溝20と対向する負荷転動溝(図示せず)が形成されている。ボール4は前記ねじ軸2の転動溝と前記第一ナット要素の負荷転動溝の間に配列されており、荷重を負荷しながら前記第一ナット要素31と前記ねじ軸2との間を転動する。また、前記第一ナット要素31の軸方向の一端には鍔部30が形成されている。前記鍔部30には固定ボルトの取付孔30aが設けられており、前記ナット部材3は当該鍔部30を貫通する固定ボルトによって他の機械装置に固定される。 The first nut element 31 has a through hole through which the screw shaft 2 is inserted and is formed in a cylindrical shape. A load rolling groove (not shown) facing the spiral rolling groove 20 formed on the screw shaft 2 is formed on the inner peripheral surface of the through hole. The balls 4 are arranged between the rolling groove of the screw shaft 2 and the load rolling groove of the first nut element, and while applying a load, the balls 4 are placed between the first nut element 31 and the screw shaft 2. Roll. Further, a collar portion 30 is formed at one end of the first nut element 31 in the axial direction. The crosspiece 30 is provided with a fixing bolt mounting hole 30a, and the nut member 3 is fixed to another mechanical device by a fixing bolt penetrating the crossguard 30.

前記第二ナット要素32は前記第一ナット要素31と略同一の構成を有している。但し、前記第二ナット要素32には前記鍔部30は存在せず、この点が第一ナット要素31と大きく異なっている。 The second nut element 32 has substantially the same configuration as the first nut element 31. However, the flange portion 30 does not exist in the second nut element 32, and this point is significantly different from the first nut element 31.

前記第一ナット要素31と前記第二ナット要素32との間にはこれらに跨るようにして回り止め部材34が設けられている。前記回り止め部材34は矩形断面を有する棒状に形成されており、長手方向の一端が前記第一ナット要素31に形成された溝31aに嵌合する一方、他端は前記第二ナット要素32に形成された溝32aに嵌合している。この回り止め部材34の存在により、前記第一ナット要素31及び第二ナット要素32は前記ねじ軸2の周囲における回転運動が同期する。 A detent member 34 is provided between the first nut element 31 and the second nut element 32 so as to straddle them. The detent member 34 is formed in a rod shape having a rectangular cross section, and one end in the longitudinal direction fits into the groove 31a formed in the first nut element 31, while the other end fits into the second nut element 32. It is fitted in the formed groove 32a. Due to the presence of the detent member 34, the rotational movements of the first nut element 31 and the second nut element 32 around the screw shaft 2 are synchronized.

図2は前記ねじ軸2、前記第一ナット要素31及び前記第二ナット要素32の螺合状態を示す図である。前記第一ナット要素31及び前記第二ナット要素32の内周面には前記ねじ軸2の転動溝20と対向する負荷転動溝21が形成されている。前記第一ナット要素31及び前記第二ナット要素32はこれら転動溝20及び負荷転動溝21を転動する多数のボール22を介して前記ねじ軸2に螺合している。同図において、前記転動溝20及び前記負荷転動溝21の軸方向ピッチはPであり、前記ねじ軸2の周囲における前記第一ナット要素31と第二ナット要素32との回転運動が前記回り止め部材34によって同期すると、前記ねじ軸2の軸方向における前記第一ナット要素31と前記第二ナット要素32の位置関係は前記ボール22によって拘束される。すなわち、前記第一ナット要素31と前記第二ナット要素32は前記ねじ軸2の軸方向に関して分離することなく一体化され、仮にスペーサ33が存在しないとすると、前記第一ナット要素31と前記第二ナット要素32の間隔Lは自ずと決定する。 FIG. 2 is a diagram showing a screwed state of the screw shaft 2, the first nut element 31, and the second nut element 32. A load rolling groove 21 facing the rolling groove 20 of the screw shaft 2 is formed on the inner peripheral surfaces of the first nut element 31 and the second nut element 32. The first nut element 31 and the second nut element 32 are screwed onto the screw shaft 2 via a large number of balls 22 that roll through the rolling groove 20 and the load rolling groove 21. In the figure, the axial pitch of the rolling groove 20 and the load rolling groove 21 is P, and the rotational movement of the first nut element 31 and the second nut element 32 around the screw shaft 2 is the said. Synchronized by the detent member 34, the positional relationship between the first nut element 31 and the second nut element 32 in the axial direction of the screw shaft 2 is constrained by the ball 22. That is, the first nut element 31 and the second nut element 32 are integrated without being separated with respect to the axial direction of the screw shaft 2, and if the spacer 33 does not exist, the first nut element 31 and the second nut element 32 are integrated. The distance L between the two nut elements 32 is naturally determined.

図3は前記ナット部材3の分解斜視図である。同図に示されるように、前記第一ナット要素31と第二ナット要素32との間に配置されたスペーサ33は固定板33a及び調整板33bを備えている。前記固定板33a及び調整板33bは前記ねじ軸2が挿通する貫通孔を有してリング状に形成されており、互いに重なった状態で前記第一ナット要素31の軸方向端面と前記第二ナット要素32の軸方向端面との間に挟まれている。 FIG. 3 is an exploded perspective view of the nut member 3. As shown in the figure, the spacer 33 arranged between the first nut element 31 and the second nut element 32 includes a fixing plate 33a and an adjusting plate 33b. The fixing plate 33a and the adjusting plate 33b have a through hole through which the screw shaft 2 is inserted and are formed in a ring shape, and the axial end surface of the first nut element 31 and the second nut are overlapped with each other. It is sandwiched between the element 32 and the axial end face.

前記調整板33bと対向する前記固定板33aの軸方向端面には、周方向に沿って複数の受圧面40が形成されている。これら受圧面40は前記ナット部材3の軸方向と直交する平面に対して傾斜しており、当該固定板33aの周方向に沿って鋸刃状の凹凸をなしている。一方、前記固定板33aと対向する前記調整板33bの軸方向端面には、前記固定板33aの受圧面40と接触する複数の押圧面41が形成されている。これら押圧面41も前記受圧面40と同様に前記ナット部材3の軸方向と直交する平面に対して傾斜しており、その傾斜方向は前記受圧面40と同じである。すなわち、前記複数の押圧面41も前記調整板33bの周方向に沿って鋸刃状の凹凸をなしている。 A plurality of pressure receiving surfaces 40 are formed along the circumferential direction on the axial end surface of the fixing plate 33a facing the adjusting plate 33b. The pressure receiving surface 40 is inclined with respect to a plane orthogonal to the axial direction of the nut member 3, and has a saw blade-like unevenness along the circumferential direction of the fixing plate 33a. On the other hand, a plurality of pressing surfaces 41 in contact with the pressure receiving surface 40 of the fixing plate 33a are formed on the axial end surface of the adjusting plate 33b facing the fixing plate 33a. Like the pressure receiving surface 40, these pressing surfaces 41 are also inclined with respect to a plane orthogonal to the axial direction of the nut member 3, and the inclination direction is the same as that of the pressure receiving surface 40. That is, the plurality of pressing surfaces 41 also have saw blade-like irregularities along the circumferential direction of the adjusting plate 33b.

前記固定板33aの外周面にはキー溝42が設けられており、このキー溝42には前記第一ナット要素31と前記第二ナット要素32とに架け渡された前記回り止め部材34が嵌合している。このため、前記固定板33aは前記ねじ軸2の周方向に関して前記第一固定要素31及び第二固定要素32と一体化されている。 A key groove 42 is provided on the outer peripheral surface of the fixing plate 33a, and the detent member 34 bridged between the first nut element 31 and the second nut element 32 is fitted in the key groove 42. It fits. Therefore, the fixing plate 33a is integrated with the first fixing element 31 and the second fixing element 32 in the circumferential direction of the screw shaft 2.

一方、調整板33bの外周面には前記固定板33aのキー溝42と重なった位置に逃げ溝43が設けられている。この逃げ溝43の溝幅は当該キー溝42よりも大きく設定されており、前記第一固定要素31と第二固定要素32との間に架け渡された前記回り止め部材34は前記逃げ溝43に遊嵌している。このため、前記固定板33aは周方向の回転を前記回り止め部材34によって係止されているが、前記調整板33bは前記回り止め部材34の存在に関わりなく前記逃げ溝43の溝幅の範囲内で周方向へ回転可能である。前記調整板33bの外周面には六角スパナ等の工具を引掛ける係止面を形成することができ、当該工具を用いて前記調整板33bを前記ねじ軸2の周方向へ回転させることができる。 On the other hand, a relief groove 43 is provided on the outer peripheral surface of the adjusting plate 33b at a position overlapping the key groove 42 of the fixing plate 33a. The groove width of the relief groove 43 is set to be larger than that of the key groove 42, and the detent member 34 bridged between the first fixing element 31 and the second fixing element 32 is the relief groove 43. I'm playing around with. Therefore, the fixing plate 33a is locked in the circumferential direction by the detent member 34, but the adjusting plate 33b has a range of the groove width of the relief groove 43 regardless of the presence of the detent member 34. It can rotate in the circumferential direction. A locking surface on which a tool such as a hexagon wrench is hooked can be formed on the outer peripheral surface of the adjusting plate 33b, and the adjusting plate 33b can be rotated in the circumferential direction of the screw shaft 2 by using the tool. ..

図4は前記固定板33aの受圧面40と前記調整板33bの押圧面41の接触状態を示す図である。同図の紙面左右方向が前記ナット部材3の軸方向と、紙面上下方向が前記ナット部材3の周方向と合致している。前記受圧面40及び前記押圧面41は前記ナット部材3の軸方向と直交する平面に対して傾斜しているので、図中の矢線Aに示すように、前記固定板33aに対して前記調整板33bを周方向へ回転させると、これら固定板33a及び調整板33bから構成される前記スペーサ33の厚みが増加する。図4は前記スペーサ33の厚みが最小の場合を示している。また、図5は前記調整板33aを周方向へ回転させて、前記スペーサ33の厚みを増加させた場合を示している。 FIG. 4 is a diagram showing a contact state between the pressure receiving surface 40 of the fixing plate 33a and the pressing surface 41 of the adjusting plate 33b. The left-right direction of the paper surface in the figure coincides with the axial direction of the nut member 3, and the vertical direction of the paper surface coincides with the circumferential direction of the nut member 3. Since the pressure receiving surface 40 and the pressing surface 41 are inclined with respect to a plane orthogonal to the axial direction of the nut member 3, the adjustment is made with respect to the fixing plate 33a as shown by an arrow A in the drawing. When the plate 33b is rotated in the circumferential direction, the thickness of the spacer 33 composed of the fixing plate 33a and the adjusting plate 33b increases. FIG. 4 shows a case where the thickness of the spacer 33 is the minimum. Further, FIG. 5 shows a case where the adjusting plate 33a is rotated in the circumferential direction to increase the thickness of the spacer 33.

前記スペーサ33の最小厚みが当該スペーサ33の配置される前記第一ナット要素31と前記第二ナット要素32の間隔Lよりも僅かに大きい場合、すなわち前記スペーサ33の厚みがL+αである場合、当該スペーサ33を前記第一ナット要素31と前記第二ナット要素32との間に強引に挟み込むと、当該スペーサ33は前記第一ナット要素31及び前記第二ナット要素32を前記ねじ軸2上で互いに反対方向へ押圧することになる。この際の押圧力は前記スペーサ33の余分な厚みαに対応したものとなる。これにより、前記第一ナット要素31と前記ねじ軸2の間に存在するボール22、及び前記第二ナット要素32と前記ねじ軸2との間に存在するボール22は、前記厚みαに対応した押圧力で圧縮され、当該ボール22には予圧が付与されることになる。 When the minimum thickness of the spacer 33 is slightly larger than the distance L between the first nut element 31 on which the spacer 33 is arranged and the second nut element 32, that is, when the thickness of the spacer 33 is L + α, the spacer 33 is concerned. When the spacer 33 is forcibly sandwiched between the first nut element 31 and the second nut element 32, the spacer 33 puts the first nut element 31 and the second nut element 32 on the screw shaft 2 with each other. It will be pressed in the opposite direction. The pressing force at this time corresponds to the extra thickness α of the spacer 33. As a result, the ball 22 existing between the first nut element 31 and the screw shaft 2 and the ball 22 existing between the second nut element 32 and the screw shaft 2 correspond to the thickness α. It is compressed by the pressing force, and a preload is applied to the ball 22.

一方、厚みL+αのスペーサ33を前記第一ナット要素31と前記第二ナット要素32との間に挟み込んだ状態で、前記調整板33bを前記固定板33aに対して図4中の矢線A方向へ回転させると、当該スペーサ33の厚みはL+βに増加する(β>α)。これにより、前記スペーサ33が前記第一ナット要素31及び前記第二ナット要素32を互いに反対方向へ押圧する力は増強され、前記ボール22にはより大きな予圧が付与される。すなわち、前記スペーサ33の調整板33bを周方向へ回転させることにより、ボール22に与える予圧を任意に増加させることが可能である。 On the other hand, with the spacer 33 having a thickness L + α sandwiched between the first nut element 31 and the second nut element 32, the adjusting plate 33b is oriented with respect to the fixing plate 33a in the direction of arrow A in FIG. When rotated to, the thickness of the spacer 33 increases to L + β (β> α). As a result, the force with which the spacer 33 presses the first nut element 31 and the second nut element 32 in opposite directions is increased, and a larger preload is applied to the ball 22. That is, the preload applied to the ball 22 can be arbitrarily increased by rotating the adjusting plate 33b of the spacer 33 in the circumferential direction.

また、これとは逆に、L+βの厚みのスペーサ33を前記第一ナット要素31と前記第二ナット要素32との間に挟み込んだ状態で、前記調整板33bを前記固定板33aに対して図4中の矢線A方向と反対方向へ回転させると、当該スペーサ33の厚みはL+αに減少する。このため、前記スペーサ33が前記第一ナット要素31及び前記第二ナット要素32を互いに反対方向へ押圧する力は軽減され、前記ボール22に与えられる予圧は小さくなる。 On the contrary, in a state where the spacer 33 having a thickness of L + β is sandwiched between the first nut element 31 and the second nut element 32, the adjusting plate 33b is shown with respect to the fixing plate 33a. When the spacer 33 is rotated in the direction opposite to the arrow A direction in 4, the thickness of the spacer 33 decreases to L + α. Therefore, the force with which the spacer 33 presses the first nut element 31 and the second nut element 32 in opposite directions is reduced, and the preload applied to the ball 22 is reduced.

前記ボール22に与えられる予圧の大きさ、すなわち予圧量は、前記スペーサ33が前記第一ナット要素31と第二ナット要素32を押圧する力に対応しており、前記固定板33aの受圧面40と前記調整板33bの押圧面41の間に発生している圧力に比例している。このため、前記ボール22の予圧量は前記調整板33bを周方向へ回転させるトルクの大きさに比例している。 The magnitude of the preload applied to the ball 22, that is, the preload amount corresponds to the force with which the spacer 33 presses the first nut element 31 and the second nut element 32, and the pressure receiving surface 40 of the fixing plate 33a. It is proportional to the pressure generated between the pressing surface 41 of the adjusting plate 33b and the pressing surface 41 of the adjusting plate 33b. Therefore, the preload amount of the ball 22 is proportional to the magnitude of the torque for rotating the adjusting plate 33b in the circumferential direction.

従って、前記調整板33bを回転させるためのトルクの大きさ、すなわち入力トルクを管理することにより、ボールねじ装置1におけるボール22の予圧量を適切に管理することができる。例えば、ボールねじ装置1の出荷時におけるボール22の予圧量の管理が容易になる他、当該ボールねじ装置1を工作機械等の他の機械装置に組み付けた後でも、容易にボール22の予圧量を調整することが可能である。また、経時的な使用に伴う摩耗や前記ナット部材3の熱膨張に起因して所謂予圧抜けが生じた場合であっても、前記調整板33bを一定の入力トルクで回転させることにより、ボール22の予圧量を所定の値に容易に回復させることができる。更に、ボール22に与えられている予圧が過大な場合には、これを軽減して、予圧量の最適化を図ることも可能である。 Therefore, by controlling the magnitude of the torque for rotating the adjusting plate 33b, that is, the input torque, the preload amount of the ball 22 in the ball screw device 1 can be appropriately managed. For example, the preload amount of the ball 22 at the time of shipment of the ball screw device 1 can be easily managed, and the preload amount of the ball 22 can be easily managed even after the ball screw device 1 is assembled to another mechanical device such as a machine tool. It is possible to adjust. Further, even when so-called preload release occurs due to wear due to use over time or thermal expansion of the nut member 3, the ball 22 is rotated by rotating the adjusting plate 33b with a constant input torque. The preload amount can be easily restored to a predetermined value. Further, when the preload applied to the ball 22 is excessive, it is possible to reduce this and optimize the preload amount.

尚、前記ボール22に予圧が与えられている場合、前記固定板33aの受圧面40と前記調整板33bの押圧面41は圧接しており、両者の間にはある程度の大きさの摩擦力が作用している。このため、前記固定板33aの受圧面40と前記調整板33bの押圧面41の傾斜角度が小さければ、前記調整板33bが前記固定板33aの押圧力によって前記スペーサ33の厚みが薄くなる方向へ自ずと回転してしまうことはない。 When a preload is applied to the ball 22, the pressure receiving surface 40 of the fixing plate 33a and the pressing surface 41 of the adjusting plate 33b are in pressure contact with each other, and a certain amount of frictional force is generated between the two. It's working. Therefore, if the inclination angle between the pressure receiving surface 40 of the fixing plate 33a and the pressing surface 41 of the adjusting plate 33b is small, the thickness of the spacer 33 tends to be reduced by the pressing force of the fixing plate 33a. It does not rotate naturally.

図6は、本発明を適用したボールねじ装置の第二実施形態を示すものであり、図2と同様な分解斜視図である。 FIG. 6 shows a second embodiment of the ball screw device to which the present invention is applied, and is an exploded perspective view similar to FIG.

この第二実施形態のボールねじ装置5は基本的な構成において前記第一実施形態のボールねじ装置3と同じであるが、ウォームギヤを用いて前記スペーサ33の調整板を回転させる点において前記第一実施形態と異なる。 The ball screw device 5 of the second embodiment is the same as the ball screw device 3 of the first embodiment in a basic configuration, but the first is that the adjusting plate of the spacer 33 is rotated by using a worm gear. Different from the embodiment.

前記スペーサ33は固定板33a及び調整板33cから構成されている。前記調整板33cの外周面には周方向に沿ってウォームホイール44が設けられており、当該ウォームホイール44と噛み合うウォーム45を回転させることによって、前記調整板33cが周方向に回転するように構成されている。また、前記ナット部材3の第一ナット要素には半円筒形状のハウジング6が固定されており、前記ウォーム45は当該ハウジング6の支持孔60に対して回転自在に設けられている。前記ウォーム45の軸方向の端面には六角穴46が設けられており、当該六角穴46を利用して前記ウォーム45を任意量だけ回転させることが可能である。尚、以上に説明したい以外の構成は第一実施形態のボールねじ装置1と同一なので、図6中に図2と同一符号を付して、ここではそれらの詳細な説明を省略する。 The spacer 33 is composed of a fixing plate 33a and an adjusting plate 33c. A worm wheel 44 is provided on the outer peripheral surface of the adjusting plate 33c along the circumferential direction, and the adjusting plate 33c is configured to rotate in the circumferential direction by rotating the worm 45 that meshes with the worm wheel 44. Has been done. A semi-cylindrical housing 6 is fixed to the first nut element of the nut member 3, and the worm 45 is rotatably provided with respect to the support hole 60 of the housing 6. A hexagonal hole 46 is provided on the axial end surface of the worm 45, and the worm 45 can be rotated by an arbitrary amount by using the hexagonal hole 46. Since the configurations other than those to be described above are the same as those of the ball screw device 1 of the first embodiment, the same reference numerals as those in FIG. 2 are given in FIG. 6, and detailed description thereof will be omitted here.

以上説明したように、この第二実施形態のボールねじ装置5では、前記ウォーム45を回転させることによって前記スペーサ33の調整板33cが前記ねじ軸2の周方向へ回転し、前述の第一実施形態と同様に、ボール22に与える予圧を任意に増加させることが可能である。この際、前記ウォーム45を回転させるためのトルクの大きさ、すなわち入力トルクを管理することにより、第一実施形態のボールねじ装置1と同様にボール22の予圧量を適切に管理することが可能となる。 As described above, in the ball screw device 5 of the second embodiment, the adjusting plate 33c of the spacer 33 is rotated in the circumferential direction of the screw shaft 2 by rotating the worm 45, and the first embodiment described above. Similar to the form, the preload applied to the ball 22 can be arbitrarily increased. At this time, by managing the magnitude of the torque for rotating the worm 45, that is, the input torque, it is possible to appropriately manage the preload amount of the ball 22 as in the ball screw device 1 of the first embodiment. It becomes.

また、ウォームの歯の進み角が小さくなると、ウォームホイールからウォームを回すことが理論的にできなくなる所謂セルフロックが発生する。このため、前記調整板33bのウォームホイール44が前記ウォーム45と噛み合っている状態では、積極的に前記ウォーム45を回転させない限り、前記調整板33bが周方向へ回転することはない。従って、前記ウォーム45とウォームホイール44の組み合わせは、前記調整板33bを所定の位置に確実に固定しておくロック機構も兼ねており、前記ウォーム45を回転させてボール22の予圧量を調整した後は、経時的な使用に伴う摩耗や前記ナット部材5の熱膨張等の後天的要因が生じない限り、調整した予圧量を確実に維持することが可能となる。 Further, when the advance angle of the teeth of the worm becomes small, so-called self-locking occurs in which it is theoretically impossible to rotate the worm from the worm wheel. Therefore, in a state where the worm wheel 44 of the adjusting plate 33b is engaged with the worm 45, the adjusting plate 33b does not rotate in the circumferential direction unless the worm 45 is positively rotated. Therefore, the combination of the worm 45 and the worm wheel 44 also serves as a lock mechanism for securely fixing the adjusting plate 33b at a predetermined position, and the worm 45 is rotated to adjust the preload amount of the ball 22. After that, the adjusted preload amount can be reliably maintained as long as no acquired factors such as wear due to use over time and thermal expansion of the nut member 5 occur.

1…ボールねじ装置、2…ねじ軸、3,5…ナット部材、20…転動溝、21…負荷転動溝、22…ボール、31…第一ナット要素、32…第二ナット要素、33…スペーサ、33a…固定板、33b…調整板、40…受圧面、41…押圧面
1 ... ball screw device, 2 ... screw shaft, 3, 5 ... nut member, 20 ... rolling groove, 21 ... load rolling groove, 22 ... ball, 31 ... first nut element, 32 ... second nut element, 33 ... Spacer, 33a ... Fixing plate, 33b ... Adjusting plate, 40 ... Pressure receiving surface, 41 ... Pressing surface

Claims (4)

ボールの転動溝が所定のリードで螺旋状に形成されたねじ軸と、多数のボールを介して前記ねじ軸に螺合するナット部材と、を備え、
前記ナット部材は、
前記ねじ軸に対して互いに直列に配置された第一ナット要素及び第二ナット要素と、
前記ねじ軸の周囲における前記第一ナット要素と前記第二ナット要素の回転運動を同期させる回り止め部材と、
前記第一ナット要素と前記第二ナット要素の間に配置されてこれらナット要素を互いに反対の軸方向へ押圧するスペーサと、を備え、
前記スペーサは前記ねじ軸が挿通されるリング状に形成された固定板及び調整板を組み合わせてなり、
前記固定板は、外周面に前記回り止め部材が嵌合するキー溝が設けられており、
前記調整板は、外周面の前記キー溝と重なった位置に前記回り止め部材が遊嵌する逃げ溝が設けられ、前記逃げ溝の溝幅の範囲内で周方向に回転可能であり、
前記調整板を前記固定板に対して前記ねじ軸の周方向へ回転させることにより、前記ボールの予圧量が変化することを特徴とするボールねじ装置。
A screw shaft in which a rolling groove of a ball is spirally formed by a predetermined lead and a nut member screwed into the screw shaft via a large number of balls are provided.
The nut member
The first nut element and the second nut element arranged in series with each other with respect to the screw shaft,
A detent member that synchronizes the rotational movement of the first nut element and the second nut element around the screw shaft.
A spacer disposed between the first nut element and the second nut element to press these nut elements in opposite axial directions.
The spacer is a combination of a ring-shaped fixing plate and an adjusting plate through which the screw shaft is inserted.
The fixing plate is provided with a key groove on the outer peripheral surface into which the detent member is fitted.
The adjusting plate is provided with a relief groove in which the detent member is loosely fitted at a position overlapping the key groove on the outer peripheral surface, and can rotate in the circumferential direction within the groove width of the relief groove.
A ball screw device characterized in that the preload amount of the ball is changed by rotating the adjusting plate with respect to the fixing plate in the circumferential direction of the screw shaft.
前記調整板を前記固定板に対して回転させる入力トルクの大きさによって前記ボールの予圧量が管理される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 the preload amount of the ball is controlled by the magnitude of the input torque for rotating the adjusting plate with respect to the fixed plate. 前記スペーサの固定板には前記ねじ軸の軸方向と直交する平面に対して傾斜した複数の受圧面が設けられ、これら受圧面がリング状に形成された前記固定板の周方向に配列される一方、
前記調整板には前記複数の受圧面と対向してこれら受圧面と接触する複数の押圧面が設けられ、これら押圧面がリング状に形成された前記調整板の周方向に配列されている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 fixing plate of the spacer is provided with a plurality of pressure receiving surfaces inclined with respect to a plane orthogonal to the axial direction of the screw shaft, and these pressure receiving surfaces are arranged in the circumferential direction of the fixing plate formed in a ring shape. on the other hand,
The adjusting plate is provided with a plurality of pressing surfaces facing the plurality of pressure receiving surfaces and in contact with the pressure receiving surfaces, and these pressing surfaces are arranged in the circumferential direction of the adjusting plate formed in a ring shape. The ball screw device according to claim 1 or 2.
前記調整板にはウォームホイールが設けられ、当該ウォームホイールと噛み合うウォームを回転させることで、前記調整板を前記ねじ軸の周方向へ回転させることを特徴とする請求項3記載のボールねじ装置。 The ball screw device according to claim 3, wherein a worm wheel is provided on the adjusting plate, and the adjusting plate is rotated in the circumferential direction of the screw shaft by rotating a worm that meshes with the worm wheel.
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