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JPH054533B2 - - Google Patents
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JPH054533B2 - - Google Patents

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JPH054533B2
JPH054533B2 JP62235073A JP23507387A JPH054533B2 JP H054533 B2 JPH054533 B2 JP H054533B2 JP 62235073 A JP62235073 A JP 62235073A JP 23507387 A JP23507387 A JP 23507387A JP H054533 B2 JPH054533 B2 JP H054533B2
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JP
Japan
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nut
ball
screw shaft
annular flange
thread groove
Prior art date
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JP62235073A
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JPS6474353A (en
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Hiroshi Teramachi
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はねじ軸とナツトとの間のボールを入れ
て相対的な回転運動又は直線運動ができるように
なし、ナツト外周のほぼ中央に環状フランジを設
けたボールねじユニツトを用いた直線送り装置に
関する。
Detailed Description of the Invention (Industrial Application Field) The present invention has a ball inserted between the screw shaft and the nut to enable relative rotational or linear movement, and an annular ball located approximately in the center of the outer periphery of the nut. This invention relates to a linear feed device using a ball screw unit provided with a flange.

(従来の技術および発明が解決しようとする問題
点) 従来より、カツテイングツールやワークテーブ
ル等の送り装置には、ねじ軸とナツトのねじ溝間
に一連状のボールを多数介在させて該ボールを転
動自在となし、従来のすべり摩擦による送り動作
をするものに変えて、ころがり摩擦により非常に
軽快な送り動作が行なえるボールねじユニツトが
提供されている。
(Problems to be solved by the prior art and the invention) Conventionally, feeding devices such as cutting tools and work tables have a series of balls interposed between the screw shaft and the thread groove of the nut. A ball screw unit has been provided which is capable of freely rolling and can perform a very light feeding operation using rolling friction, instead of the conventional one that uses sliding friction to perform feeding operation.

しかしながら、従来のボールねじユニツトにあ
つては、例えばギヤ等の如き伝動部材固定用の環
状フランジが円筒状ナツトの一端部に設けられて
いることから、ナツト内周に形成したねじ溝の硬
度を出すためナツト内周を浸炭焼入れした場合、
フランジ形成側と反対側のナツト内周に生じる熱
処理歪が相対的に大きくなり、従つてナツト内周
に形成したねじ溝の寸法精度を出す目的で該ねじ
溝を研削仕上げしても、第5図に示されるよう
に、硬化層の深さが不均一となる欠点を生じてい
た。また、ややもするとナツトの素地金属が外部
露出して、ボール転動時にねじ溝面に圧痕が出来
る等ナツトの品質を劣化される欠点があつた。そ
こで、上記の対策として、一般的に硬化層を厚く
して研削代を多きくとる方法が採用されている
が、硬化層を厚くすると熱処理の時間が多くかか
つて製品のコスト高を招来するという別の欠点を
生じていた。
However, in conventional ball screw units, an annular flange for fixing a transmission member such as a gear is provided at one end of a cylindrical nut. If the inner periphery of the nut is carburized and quenched to release the
The heat treatment strain that occurs on the inner periphery of the nut on the side opposite to the flange forming side becomes relatively large. As shown in the figure, the problem was that the depth of the hardened layer was uneven. In addition, if the base metal of the nut is exposed to the outside, there is a drawback that the quality of the nut is deteriorated, such as impressions being formed on the thread groove surface when the balls roll. Therefore, as a countermeasure to the above problem, a method is generally adopted in which the hardened layer is made thicker to increase the grinding allowance, but it is said that making the hardened layer thicker requires more time for heat treatment and increases the cost of the product. This caused another drawback.

また、従来のボールねじユニツトでは、ねじ軸
とナツトの両ねじ溝間に嵌め込まれたボールにバ
ツクラツシユ(軸方向すきま)があるため、ねじ
軸又はナツトのいずれか一方が軸方向へ移動する
際に、ボールとねじ溝間のバツクラツシユによつ
て偏摩耗や騒音を生じるばかりか、ねじ時又はナ
ツトの対応性が悪いという問題点があつた。これ
に対しては、左右一対のナツト間に予圧(予備圧
縮)をかける間座を入れて、該ナツトを圧縮方向
又は拡張方向へ強制的にずらしてバツクラツシユ
を解消させる等の対策が提案されているが、ナツ
トに無用の応力を作用せしめるので機械的補強を
十分に施す必要が生じ、組付け時のかかる圧力作
業が非能率となるなどの問題があつた。このよう
なバツクラツシユを解消するべく従来から間座を
用いずに単一のナツトのねじ軸間のねじ溝を間に
ピツチ差を設けて予圧を付与する技術も知られて
いる。このようにピツチ差を設けたものは、ナツ
トおよびねじ溝のねじ溝とボールとのコンタクト
方向が、ナツトの中央部を境にして左側と右側が
ねじ軸と直交する直交面に対して対称的に傾斜す
るようなコンタクト構造となり、左右のボールに
よつてねじ溝を介してねじ軸あるいはナツトにス
ラスト方向に引張りあるいは圧主荷重をかけ、そ
の反力を利用してボールに予圧を付与するもので
ある。
In addition, in conventional ball screw units, there is backlash (axial clearance) in the balls fitted between both thread grooves of the screw shaft and nut, so when either the screw shaft or the nut moves in the axial direction, However, there were problems in that not only uneven wear and noise occurred due to backlash between the ball and the thread groove, but also the compatibility of the screw or nut was poor. To counter this, countermeasures have been proposed, such as inserting a spacer to apply preload (preliminary compression) between the left and right pairs of nuts, and forcibly shifting the nuts in the compression direction or expansion direction to eliminate backlash. However, since unnecessary stress is applied to the nut, it becomes necessary to provide sufficient mechanical reinforcement, and the pressure work applied during assembly becomes inefficient. In order to eliminate such backlash, a technique has been known in which a preload is applied by providing a pitch difference between the thread grooves between the screw shafts of a single nut without using a spacer. With a pitch difference like this, the direction of contact between the nut and the thread groove and the ball is symmetrical with respect to the orthogonal plane where the left and right sides are perpendicular to the screw axis with the center of the nut as the border. It has a contact structure that is inclined to the left and right, and the left and right balls apply tension or pressure load to the screw shaft or nut in the thrust direction through the thread groove, and the reaction force is used to apply preload to the balls. It is.

しかしながら、ボールねじユニツトにモーメン
ト荷重とスラスト荷重との複合荷重が作用した場
合に、スラスト荷重によつて左右のボールのいず
れかの接触荷重が大きくなり、反対側が小さくな
る。この状態でナツトにモーメント荷重が作用す
ると、接触荷重が大きい側のボールには所定の予
圧以上の荷重が加わつているのでがたつきが防止
されるが、接触荷重が小さくなつている側では加
わるモーメント荷重によつてがたつきが生じる可
能性があつた。
However, when a combined load of a moment load and a thrust load is applied to the ball screw unit, the contact load on either the left or right ball increases due to the thrust load, and decreases on the opposite side. When a moment load is applied to the nut in this state, the ball on the side where the contact load is larger is loaded with a load greater than the predetermined preload, which prevents rattling, but the ball on the side where the contact load is smaller is loaded. There was a possibility that rattling would occur due to the moment load.

また、このようなボールねじユニツトを用いて
直線送り装置を構成する場合、モーメント荷重に
よつてねじ軸が軸振れしやすく、ねじ軸を正確に
直線送りすることが困難であつた。
Furthermore, when constructing a linear feed device using such a ball screw unit, the screw shaft tends to run out due to a moment load, making it difficult to accurately feed the screw shaft linearly.

本発明は従来技術の斯かる欠点を解決するため
になされたもので、その目的とするところは、ナ
ツト外周のほぼ中央に伝動部材固定用の半径方向
外方へのびる環状フランジを設けて、熱処理時に
ナツト内周に歪が発生するのを極力押さえ、これ
によりナツトの品質向上とナツトの価格低減を図
り、さらに、ナツトとねじ軸間に介在されるボー
ル列を環状フランジを境にして左右に振り分けて
左右のボール列それぞれにピツチ差を設けて予圧
を付与することにより、スラスト荷重とモーメン
ト荷重の複合荷重が作用した場合でもがたつきを
有効に防止し得、ねじ軸によつて送られる可動部
材を正確に直線送りすることができる直線送り装
置を提供することにある。
The present invention was made in order to solve the above drawbacks of the prior art, and its purpose is to provide an annular flange extending radially outward for fixing a transmission member at approximately the center of the outer periphery of the nut, and to heat-treat the nut. By suppressing the distortion that occurs on the inner periphery of the nut as much as possible, we aim to improve the quality of the nut and reduce the price of the nut.Furthermore, the row of balls interposed between the nut and the screw shaft is arranged to the left and right with the annular flange as the border. By distributing and applying preload to the left and right ball rows with a pitch difference, rattling can be effectively prevented even when a combined load of thrust load and moment load is applied, and the ball is fed by the screw shaft. It is an object of the present invention to provide a linear feeding device capable of accurately linearly feeding a movable member.

(問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するために、本発明にあつて
は、螺旋状のねじ溝を形成したねじ軸と、内周に
前記ねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝をピツチ差
を設けて形成し且つ外周のほぼ中央に半径方向外
方へ延びる環状フランジを設けたナツトと、上記
環状フランジに取付けられた伝動部材と、ナツト
外周に装着されて上記ねじ軸及びナツトの対応ね
じ溝内のボールを拾い上げて再びこれを該ねじ溝
内に帰還させるボールガイドと、ナツト及びボー
ルガイドの外周に装着されるボルベアリングと、
該ボールベアリングを介して前記ナツトを回転自
在に支持するハウジングと、前記ボールガイドを
介してねじ軸とナツトの対応ねじ溝間を整列循環
する複数のボール列とから成り、前記伝動部材を
介してナツトを回転駆動することにより、前記ね
じ軸を直線運動させる直線送り装置において、ボ
ールガイドは環状フランジの左右にそれぞれ設置
されており、また当該ボールガイドを介してねじ
軸とナツトの対応ねじ溝間を整列循環するボール
列も環状フランジの左右に独立してそれぞれ設
け、各ボール列それぞれに前記ねじ軸とナツトの
ねじ溝との間にピツチ差を設けて予圧を付与し、
さらに前記ボールベアリングも環状フランジの左
右にそれぞれ設けることにより、前記ナツトをハ
ウジングに対して環状フランジの左右で支持した
ことを特徴とする。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention provides a screw shaft having a helical thread groove formed thereon, and a helical thread having a spiral thread corresponding to the thread groove on the inner periphery. A nut having grooves formed with pitch differences and an annular flange extending radially outward at approximately the center of the outer periphery; a transmission member attached to the annular flange; a ball guide that picks up a ball in a corresponding thread groove of a nut and returns it to the thread groove; a ball bearing that is attached to the outer periphery of the nut and the ball guide;
It consists of a housing that rotatably supports the nut via the ball bearing, and a plurality of ball rows that align and circulate between the screw shaft and the corresponding thread groove of the nut via the ball guide, and In a linear feed device that linearly moves the screw shaft by rotationally driving a nut, ball guides are installed on the left and right sides of the annular flange, and are connected between the screw shaft and the corresponding thread groove of the nut via the ball guide. Ball rows for aligning and circulating are also independently provided on the left and right sides of the annular flange, and a preload is applied to each ball row by providing a pitch difference between the screw shaft and the thread groove of the nut,
Furthermore, the ball bearings are also provided on the left and right sides of the annular flange, so that the nut is supported with respect to the housing on the left and right sides of the annular flange.

(作用) 本発明にあつては、ナツト外周中央に環状フラ
ンジを設けたので、ナツト内周の熱硬化処理をす
る場合、ナツト中央部の熱歪が抑制され、ナツト
両端開口部と中央部との熱歪の差が小さくなる。
また、ナツトとねじ軸の各ねじ溝間を転動するボ
ールは、ねじ溝のピツチ差によつて予圧が付与さ
れねじ軸とナツト間の相対移動時におけるバツク
ラツシユが解消され、伝動部材からの駆動に対す
る応答性が良い。そして、ボール列を環状フラン
ジの左右に振り分けて、それぞれのボール列に予
圧を付与しているので、各負荷ボールのコンタク
ト方向はねじ軸と直交する面に対して、左右がそ
れぞれに1組づつの対称的なコンタクト構造が構
成されている。
(Function) In the present invention, since the annular flange is provided at the center of the outer periphery of the nut, when heat-hardening the inner periphery of the nut, thermal distortion at the center of the nut is suppressed, and the openings at both ends and the center of the nut are The difference in thermal strain becomes smaller.
In addition, the balls rolling between the thread grooves of the nut and screw shaft are preloaded by the difference in the pitch of the thread grooves, eliminating backlash during relative movement between the screw shaft and the nut, and reducing the drive from the transmission member. Good responsiveness to. Since the ball rows are distributed to the left and right sides of the annular flange and a preload is applied to each ball row, the contact direction of each load ball is one set on the left and right with respect to the plane perpendicular to the screw axis. A symmetrical contact structure is constructed.

このボールねじユニツトにスラスト荷重が作用
すると、環状フランジの左右いづれに半部にもス
ラスト荷重によつて圧縮された負荷ボールが存在
し、環状フランジを境にしてナツトに回転させよ
うとするモーメント荷重が作用しても、このモー
メント荷重は環状フランジの左右に存在する高剛
性の負荷ボールによつて受け持たれ、がたつきが
防止される。
When a thrust load is applied to this ball screw unit, there are loaded balls compressed by the thrust load on both the left and right halves of the annular flange, and a moment load is generated that tries to rotate the nut across the annular flange. Even if the moment load is applied, this moment load is borne by the highly rigid load balls located on the left and right sides of the annular flange, thereby preventing rattling.

そして、ナツトを支持するボールベアリングを
環状フランジを隔てて左右に設けることにより、
ナツトをバランス良く、安定して回転させ得る。
By installing ball bearings that support the nut on the left and right sides of the annular flange,
The nut can be rotated in a well-balanced and stable manner.

(実施例) 以下に本発明を図示の実施例に基づいて説明す
る。本発明の一実施例に係る直線送り装置を示す
第1図乃至第4図において、1′はこの直線送り
装置に用いられるボールねじユニツト全体を示し
ており、このボールねじユニツト1′は概略ねじ
軸2とナツト4より成るボールねじ1と、ナツト
4をボールベアリング16,17を介して回転自
在に支持するハウジング20と、ナツト4に回転
駆動力を伝動する伝動部材13とから構成されて
いる。
(Example) The present invention will be explained below based on the illustrated example. In FIGS. 1 to 4 showing a linear feed device according to an embodiment of the present invention, 1' indicates the entire ball screw unit used in this linear feed device, and this ball screw unit 1' generally has a threaded It consists of a ball screw 1 consisting of a shaft 2 and a nut 4, a housing 20 that rotatably supports the nut 4 via ball bearings 16 and 17, and a transmission member 13 that transmits rotational driving force to the nut 4. .

上記ボールねじ1は、軸の外周に所定のピツチ
により螺旋状のねじ溝3を形成したねじ軸2と、
該ねじ軸2に鋼球よりなるボール列5を介して螺
合された軸方向又は回転方向に移動自在な円筒状
のナツト4とから成る。
The ball screw 1 includes a screw shaft 2 having a spiral thread groove 3 formed at a predetermined pitch on the outer periphery of the shaft;
It consists of a cylindrical nut 4 which is screwed onto the screw shaft 2 through a ball row 5 made of steel balls and is movable in the axial direction or rotational direction.

このナツト4の内周にもボール列5が転動する
ための螺旋状ねじ溝6が設けられており、該螺旋
状ねじ溝6は前記ねじ軸側のねじ溝3と相互に対
応せしめられている。
A spiral thread groove 6 for rolling the ball row 5 is also provided on the inner circumference of the nut 4, and the spiral thread groove 6 is made to correspond to the thread groove 3 on the screw shaft side. There is.

ここで、ナツト4のねじ溝6は、第4図に明示
するように、ナツトの中央側におけるねじ溝6,
6間のピツチP1、P2(但しP1=P2の条件があるも
のとする)が他のねじ溝6,6間のピツチP3
P4(P3=P4の条件があるものとする)より大き
く、P1、P2=P3+αおよびP1、P2=P4+αの関
係になつている。従つて、ナツト4中央の左側に
位置する負荷ボール51は左方向へ、一方右側に
位置する負荷ボール52は右方向へ、それぞれナ
ツト4の軸方向外方に向う拡張方向へ予圧を受け
ることになる。なお、これとは逆にピツチP1
P2を両側のピツチP3、P4より小さくし、P1、P2
=P3−αおよびP1、P2=P4−αの関係を成立さ
せることによつて、左側の負荷ボール51と右側
の負荷ボール52に対して、それぞれナツト4の
軸方向内方に向う圧縮方向へ予圧をかけることが
できる。
Here, the thread groove 6 of the nut 4 is the thread groove 6 on the center side of the nut, as shown in FIG.
The pitches P 1 and P 2 between the thread grooves 6 and 6 (provided that the condition P 1 = P 2 exists) are the pitches P 3 between the other thread grooves 6 and 6,
It is larger than P 4 (assuming that there is a condition of P 3 =P 4 ), and has the relationship of P 1 , P 2 =P 3 +α and P 1 , P 2 =P 4 +α. Therefore, the load ball 51 located on the left side of the center of the nut 4 is preloaded to the left, while the load ball 52 located on the right side is preloaded to the right, in the direction of axially outward expansion of the nut 4. It turns out. In addition, on the contrary, Pitzchi P 1 ,
Make P 2 smaller than the pitches P 3 and P 4 on both sides, and P 1 and P 2
By establishing the relationship of = P 3 - α and P 1 , P 2 = P 4 - α, the load ball 5 1 on the left side and the load ball 5 2 on the right side are respectively placed inside the nut 4 in the axial direction. Preload can be applied in the compression direction.

7はナツト4外周のほぼ中央に半径方向外方へ
延びるように設けられた環状のフランジで、ナツ
ト4の外径より大きい寸法の外径を有しており、
また円周方向へ所定の間隔を設けて複数の取次孔
8を備えている。環状フランジ7に予め取付孔8
を設けておけば、当該環状フランジ7を介してナ
ツト4を被固定部材に固定する際に、改めてボル
ト挿通用の取付孔を穿孔する必要がなく、従つて
ナツト4の固定操作が比較的に簡単なものとな
る。
7 is an annular flange provided approximately at the center of the outer circumference of the nut 4 so as to extend radially outward, and has an outer diameter larger than the outer diameter of the nut 4;
Further, a plurality of access holes 8 are provided at predetermined intervals in the circumferential direction. A mounting hole 8 is provided in the annular flange 7 in advance.
If this is provided, when fixing the nut 4 to the member to be fixed via the annular flange 7, there is no need to drill a mounting hole for the bolt insertion, and therefore the fixing operation of the nut 4 is relatively simplified. It will be easy.

9,10はナツト4の外周であつて環状フラン
ジ7の左右に対称配置されたリターンチユーブ等
のボールガイドで、略U字形の断面形状を有する
このボールガイド9,10の両端部はナツト4を
貫通してナツト内部に開口する半径方向の連絡孔
4a,4a,4b,4bに挿着されている。而し
て各連絡孔4a,4a,4b,4bのうちの一方
側の連絡孔4a,4aは、ねじ軸2のねじ溝3と
ナツト4のねじ溝6間を螺旋状に転動するボール
列5の転動始端位置でナツト内部に開口してお
り、また他方側の連絡孔4b,4bはボール列5
の転動終端位置でナツト内部に開口している。
Numerals 9 and 10 are ball guides such as return tubes that are arranged symmetrically on the left and right sides of the annular flange 7 on the outer periphery of the nut 4. Both ends of the ball guides 9 and 10, which have a substantially U-shaped cross section, They are inserted into radial communicating holes 4a, 4a, 4b, 4b that penetrate through and open into the inside of the nut. The communication holes 4a, 4a on one side of the respective communication holes 4a, 4a, 4b, 4b have a row of balls that roll spirally between the thread groove 3 of the screw shaft 2 and the thread groove 6 of the nut 4. The communication holes 4b, 4b on the other side are opened inside the nut at the rolling start end position of the ball row 5.
It opens inside the nut at the rolling end position.

これによつて、ねじ軸2とナツト4のねじ溝
3,6間を螺旋状に転動する2条のボール列5を
なす各ボール50は、その転動終端位置において
ボールガイド9,10によりねじ溝3,6内か
ら、拾い上げられた後に、該ボールガイド9,1
0内を通つてその転動始端位置で再びねじ溝3,
6内へ回帰し、整列循環を繰返すものである。そ
して各ボールガイド9,10はガイド押え11,
12によりナツト4外周に一体的に取付られてい
る。
As a result, each ball 50 forming the two ball rows 5 that spirally rolls between the thread grooves 3 and 6 of the screw shaft 2 and the nut 4 moves toward the ball guides 9 and 10 at its rolling end position. After being picked up from inside the screw grooves 3 and 6 by the ball guides 9 and 1,
0 and returns to the thread groove 3 at the rolling start position.
6 and repeats the alignment cycle. Each ball guide 9, 10 has a guide presser 11,
12, it is integrally attached to the outer periphery of the nut 4.

13はボルト10によつて前記環状フランジ7
の外周部に固着されたウオーム歯車等の伝動部材
で、動力側のウオーム15と噛合せしめられてい
る。16,17はナツト4の外周の両端部に装着
されたアンギユラーコンタクトベアリングよりな
るボールベアリングで、外輪と内輪の間にボール
を介在させて構成される。18,19はナツト4
外周中央の環状フランジ7と両ボールベアリング
16,17間に圧入せしめられる間座で、ボール
ベアリング16,17側のボールに拡張方向の予
圧をかけている。
13 is connected to the annular flange 7 by bolts 10.
A transmission member such as a worm gear is fixed to the outer periphery of the worm 15 and is meshed with the worm 15 on the power side. Ball bearings 16 and 17 are angular contact bearings mounted on both ends of the outer periphery of the nut 4, and are constructed with balls interposed between an outer ring and an inner ring. 18 and 19 are Natsu 4
A spacer press-fitted between the annular flange 7 at the center of the outer periphery and both ball bearings 16 and 17 applies preload in the expansion direction to the balls on the ball bearings 16 and 17 side.

20はボールねじユニツト1′を固定支持する
ためのハウジング、21は該ハウジング20にボ
ールねじユニツト1′を固定する際に、ボールね
じユニツト1′をハウジングの開口側より奥端側
へ向けて押圧するための固定用ナツトである。ま
たこの固定用ナツト21は間座19を用いて一方
側のボールベアリング17に予圧をかける際の反
力とる部材としても作用する。
20 is a housing for fixedly supporting the ball screw unit 1', and 21 is a housing for pressing the ball screw unit 1' from the opening side of the housing toward the rear end side when fixing the ball screw unit 1' to the housing 20. This is a fixing nut for The fixing nut 21 also acts as a member for taking up a reaction force when applying preload to the ball bearing 17 on one side using the spacer 19.

上記構成のボールねじユニツトにあつては、図
示しない駆動モータによりウオーム15を回転さ
せると、伝動部材13を介してナツト4が回転
し、ねじ軸2は図中左方または右方の一方へ軸方
向移動する。ナツト4回転時において、中央のフ
ランジ7を介して左右に設けた2条のボール列
5,5がねじ軸2とナツト4のねじ溝3,6間と
ボールガイド9,10を通つて循環移動する。そ
してナツト4とねじ軸2のねじ溝3,6間に介在
されるボール5……には予圧が付与されており、
ねじ軸2とナツト4間のバツクラツシユ(軸方向
すきま)が零となるので、ねじ軸2はウオーム1
5の回転に応じて正確に追従する。また軸方向の
送り方向を変更する場合も遊びがなく追従性が良
い。
In the ball screw unit configured as described above, when the worm 15 is rotated by a drive motor (not shown), the nut 4 is rotated via the transmission member 13, and the screw shaft 2 is rotated to either the left or the right in the figure. Move in direction. When the nut rotates four times, the two rows of balls 5, 5 provided on the left and right through the central flange 7 circulate between the screw shaft 2 and the thread grooves 3, 6 of the nut 4 and through the ball guides 9, 10. do. A preload is applied to the ball 5 interposed between the nut 4 and the thread grooves 3 and 6 of the screw shaft 2.
Since the backlash (axial clearance) between the screw shaft 2 and the nut 4 is zero, the screw shaft 2 is
Accurately follows the rotation of 5. Also, when changing the axial feed direction, there is no play and the followability is good.

また各ボール5に予圧を付与しているので剛性
が高く、ワークテーブル等の可動部材が急発進し
た場合等のように衝撃的な荷重がかかつてもボー
ル5……変形によつてねじ軸2の移動がガタ付く
ようなことはなく応答性は飛躍的に向上する。
In addition, since a preload is applied to each ball 5, the rigidity is high, and even if a shock load is applied, such as when a movable member such as a work table suddenly starts, the ball 5... deforms and the screw shaft 2 There is no wobbling when moving, and responsiveness is dramatically improved.

さらに、本実施例ではボールベアリング16,
17にも間座19によつて予圧を付与している
が、ボールねじ1側のナツト4が単一構造より成
つていることから、ボールベアリング16,17
側にかけた予圧によつてボールねじ1側にかけた
予圧が干渉されることはなく、従つてボールねじ
1側の予圧調整を正確に行ない得る。
Furthermore, in this embodiment, the ball bearing 16,
Preload is also applied to 17 by the spacer 19, but since the nut 4 on the ball screw 1 side has a single structure, the ball bearings 16, 17
The preload applied to the ball screw 1 side is not interfered with by the preload applied to the ball screw 1 side, and therefore the preload on the ball screw 1 side can be adjusted accurately.

第6図a〜dには、本発明と従来例の負荷ボー
ルのコンタクト方向を、模式的に示したものであ
る。すなわち、従来の各負荷ボールのコンタクト
方向は、第6図cおよびdに示すように、ナツト
12の中央部を境にしてラジアル方向に対してそ
れぞれ対称的に傾斜した一組のコンタクト構造
(BLとBr)となる。
6a to 6d schematically show the contact directions of the loaded balls of the present invention and the conventional example. That is, as shown in FIGS. 6c and d, the contact direction of each conventional load ball is a pair of contact structures (B L and B r ).

このようなナツト12に図中右向きのスラスト
荷重Tと時計回り方向のモーメント荷重Mが使用
した場合、スラスト荷重Tによつてナツト12の
左半部のボールBrに加えた予圧は小さくなる傾
向がある(第6図c参照)。したがつて、この状
態でモーメント荷重Mが作用すると、全体的に右
半部のボール例、特に右端に位置するボールBr1
がモーメント荷重方向によつてつぶされて変形
し、ボールの円滑な循環が阻害されてしまう(第
6図d参照)。
When such a nut 12 is subjected to a thrust load T directed to the right in the figure and a moment load M clockwise, the preload applied to the ball B r in the left half of the nut 12 due to the thrust load T tends to become smaller. (See Figure 6c). Therefore, when the moment load M acts in this state, the ball example in the right half as a whole, especially the ball B r1 located at the right end
is crushed and deformed by the direction of the moment load, and the smooth circulation of the balls is obstructed (see Figure 6d).

これに対して、本願発明は、第6図a,bに示
すように、予圧付与によるボールのコンタクト方
向は、ナツト4の左右半部の領域をそれぞれに対
称的に傾斜した一組のコンタクト配置構造(BL0
とBL1およびBr0とBr1)の組合わせが存在する。
On the other hand, in the present invention, as shown in FIGS. 6a and 6b, the contact direction of the ball due to the application of preload is determined by a pair of contact arrangements that are symmetrically inclined in the left and right halves of the nut 4. Structure (B L0
and B L1 and B r0 and B r1 ).

このようなナツト4にスラスト荷重Tとモーメ
ント荷重Mの複合荷重が作用した場合、ナツト4
の左右半部に振り分けたボール列それぞれに予圧
を付与するコンタクト構造を採つているので、そ
れぞれのボール列にはスラスト荷重Tの方向に拘
らず予圧が付与された高剛性の負荷ボールBL0
Br0が存在する。したがつて、この状態でモーメ
ント荷重Mが作用しても、モーメント荷重Mが各
高剛性の負荷ボールBL0,Br0によつて分担して支
承され、ボールBr1の荷重の増大は低減されてボ
ールのスムーズな循環移動を確保できる。
When a combined load of a thrust load T and a moment load M is applied to such a nut 4, the nut 4
Since a contact structure is adopted that applies preload to each row of balls distributed in the left and right halves of the ball, each row of balls is loaded with high rigidity and preload is applied regardless of the direction of the thrust load T.
B r0 exists. Therefore, even if a moment load M acts in this state, the moment load M is shared and supported by each highly rigid load ball B L0 and B r0 , and the increase in the load on the ball B r1 is reduced. This ensures smooth circulation of the ball.

また、ナツト4に作用するモーメント荷重Mは
環状フランジ7を介して作用することになるが、
この環状フランジ7は中央に設けられていること
から、ナツト4両端部に位置するボールBL0およ
びBr1に加わる荷重は左右に均等に振り分けられ
て、モーメント荷重Mをバランスよく支承するこ
とができ、より一層、モーメント荷重Mに対する
負荷能力を高めることができる。
Furthermore, the moment load M acting on the nut 4 acts through the annular flange 7,
Since this annular flange 7 is provided at the center, the load applied to the balls B L0 and B r1 located at both ends of the nut 4 is equally distributed to the left and right, and the moment load M can be supported in a well-balanced manner. , it is possible to further increase the load capacity against the moment load M.

(発明の効果) 本発明のボールねじユニツトは、以上のように
ナツト外周のほぼ中央に半径方向外方へ延びる環
状のフランジを設けたので、ナツト内周のねじ溝
を浸炭焼入れしてもナツト両端部内周に生じる熱
処理歪の程度が減少することから、ねじ溝研削を
行つた際に効果層の深さをほぼ均一に仕上ること
ができるばかりか、ナツトの素地金属が外部露出
することもない。このように本発明においては、
研削仕上げ後もナツトのねじ溝のボール転走面上
に均一な深さの硬化層を形成することができるの
で、ボールねじの組立て後にねじ軸及びナツトの
ねじ溝内でボールを循環させても、従来のような
硬化層の浅い部分或は素地金属の外方露出部に圧
痕を生じたりする不都合は完全に解消され、これ
によつてボールの円滑な整列循環を長期にわたつ
て保障し得る等ボールねじの品質を大いに向上さ
せる効果がある。また研削仕上げ後においても、
硬化層の深さをほぼ均一にし得ることから、従来
のよう研削仕上げ前に硬化層を予め厚くしておく
必要もなくなり、従つてナツトの熱処理工程も短
時間で終了させることができて、コストの低減に
役立つ。
(Effects of the Invention) As described above, the ball screw unit of the present invention is provided with an annular flange extending radially outward at approximately the center of the outer periphery of the nut, so even if the thread groove on the inner periphery of the nut is carburized and quenched, the nut remains intact. Since the degree of heat treatment distortion that occurs on the inner periphery of both ends is reduced, not only can the depth of the effect layer be almost uniform when thread grooves are ground, but the base metal of the nut will not be exposed to the outside. . In this way, in the present invention,
Even after finishing the grinding, a hardened layer of uniform depth can be formed on the ball rolling surface of the thread groove of the nut, so even if the balls are circulated within the thread groove of the screw shaft and nut after the ball screw is assembled, , the conventional inconvenience of creating impressions on the shallow part of the hardened layer or on the externally exposed parts of the base metal is completely eliminated, thereby ensuring smooth alignment and circulation of the balls over a long period of time. This has the effect of greatly improving the quality of ball screws. Also, even after finishing the grinding,
Since the depth of the hardened layer can be made almost uniform, it is no longer necessary to thicken the hardened layer before finishing by grinding as in the past, and the heat treatment process of nuts can be completed in a short time, reducing costs. Helps reduce

また、ナツト中央駆動及びナツト両端支持の構
成を採つており、また、ナツトの左右半部に振り
分けたボール列にピツチ差を設けて予圧を付与し
ているので、環状フランジの左右いづれの側のボ
ール列にも、スラスト荷重によつて圧縮された高
剛性の負荷ボールが存在し、この状態でモーメン
ト荷重が作用しても左右に存在する高剛性の負荷
ボールによつて受け持つことができ、スラスト荷
重とモーメント荷重の複合荷重を有効に支承する
ことができる。
In addition, the nut is driven at the center and supported at both ends, and preload is applied by creating a pitch difference between the rows of balls distributed between the left and right halves of the nut. There are also high-rigidity load balls in the ball row that are compressed by the thrust load, and even if a moment load is applied in this state, it can be taken care of by the high-rigidity load balls on the left and right, and the thrust It can effectively support the combined load of load and moment load.

特に、ナツトをハウジングに対して組みつけて
直線送り装置を構成する際に、ナツトを支持する
ボ−ルベアリングを環状フランジを隔てて左右に
設けることにより、ナツトをバランスよく安定さ
せて回転させ得るので、ナツトのこじれを生じる
ことがなく、上記ナツトとねじ軸間のボールの予
圧構造と相まつて、ねじ軸と一体的に移動するワ
ークテーブル等の可動部材を正確に直線送りする
ことができる。
In particular, when assembling the nut to the housing to configure a linear feed device, by providing ball bearings that support the nut on the left and right sides across the annular flange, the nut can be rotated in a well-balanced and stable manner. This does not cause the nut to twist, and in combination with the ball preload structure between the nut and the screw shaft, it is possible to accurately linearly feed a movable member such as a work table that moves integrally with the screw shaft.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係るボールねじユニツトを示
す縦断面図、第2図は第1図のボールねじユニツ
トのボールねじを示す平面図、第3図は第1図
−線縦断面図、第4図はボールねじ側ナツトの
ねじ溝にピツチ差を設けた状態を示す要部縦断面
図、第5図は従来の端部フランジ付ボールねじを
示す要部縦断面図、第6図は本発明と従来例にお
ける負荷ボールのコンタクト構造を比較したもの
で、同図(a)および(b)は本発明のボールコンタクト
構造を示す模式的断面図、同図cおよびdは従来
のボールコンタクト構造を示す模式的断面図であ
る。 符号の説明、1……ボールねじ、1′……ボー
ルねじユニツト、2……ねじ軸、3……ねじ溝
(ねじ軸)、4……ナツト、4a,4b……連絡
孔、5……ボール例、50,51,52……ボール、
6……ねじ溝(ナツト)、7……フランジ、8…
…取付孔、9,10……ボールガイド、11,1
2……ガイド押え、13……伝動部材、14……
ボルト、15……ウオーム、16,17……ボー
ルベアリング、18,19……間座、20……ハ
ウジング、21……固定用ナツト。
1 is a longitudinal sectional view showing a ball screw unit according to the present invention, FIG. 2 is a plan view showing the ball screw of the ball screw unit of FIG. 1, and FIG. Figure 4 is a vertical cross-sectional view of the main part showing a state in which a pitch difference is provided in the thread groove of the ball screw side nut, Figure 5 is a vertical cross-sectional view of the main part showing a conventional ball screw with an end flange, and Figure 6 is a main part longitudinal cross-sectional view of the ball screw with a conventional end flange. This is a comparison of the contact structure of the loaded ball in the invention and the conventional example. Figures (a) and (b) are schematic cross-sectional views showing the ball contact structure of the present invention, and figures (c and d) are the conventional ball contact structure. FIG. Explanation of symbols, 1... Ball screw, 1'... Ball screw unit, 2... Screw shaft, 3... Thread groove (screw shaft), 4... Nut, 4a, 4b... Communication hole, 5... Ball example, 5 0 , 5 1 , 5 2 ... ball,
6... Thread groove (nut), 7... Flange, 8...
...Mounting hole, 9,10...Ball guide, 11,1
2... Guide presser, 13... Transmission member, 14...
Bolt, 15... Worm, 16, 17... Ball bearing, 18, 19... Spacer, 20... Housing, 21... Fixing nut.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 螺旋状のねじ溝を形成したねじ軸と、 内周に前記ねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝を
ピツチ差を設けて形成し且つ外周のほぼ中央に半
径方向へ延びる環状フランジを設けたナツトと、 上記環状フランジに取付けられた伝動部材と ナツト外周に装着されて上記ねじ軸及びナツト
の対応ねじ溝内のボールを拾い上げて再びこれを
該ねじ溝内に帰還させるボールガイドと、 ナツト及びボールガイドの外周に装着されるボ
ールベアリングと、 該ボールベアリングを介してナツトを回転自在
に支持するハウジングと、 前記ボールガイドを介してねじ軸とナツトの応
ねじ溝間を整列循環する複数のボール列とから成
り、前記伝動部材を介してナツトを回転駆動する
ことにより、前記ねじ軸を直線運動させる直線送
り装置において、 前記ボールガイドは環状フランジの左右にそれ
ぞれ設置されており、 また当該ボールガイドを介してねじ軸とナツト
の対応ねじ溝間を整列循環するボール列も環状フ
ランジの左右に独立してそれぞれ設けられ、 各ボール列それぞれに前記ねじ軸とナツトのね
じ溝間にピツチ差を設けて予圧を付与し、 さらに、前記ボールベアリングも環状フランジ
の左右にそれぞれ設けることにより、前記ナツト
をハウジングに対して環状フランジの左右で支持
してなることを特徴とする直線送り装置。
[Scope of Claims] 1. A screw shaft with a spiral thread groove formed thereon, and a spiral thread groove corresponding to the thread groove formed on the inner periphery with a pitch difference, and approximately in the center of the outer periphery in the radial direction. A nut provided with an extending annular flange, a transmission member attached to the annular flange, and a transmission member attached to the outer periphery of the nut to pick up the ball in the corresponding thread groove of the screw shaft and the nut and return it to the thread groove again. A ball guide, a ball bearing attached to the outer periphery of the nut and the ball guide, a housing that rotatably supports the nut via the ball bearing, and a connection between the screw shaft and the threaded groove of the nut via the ball guide. In the linear feeding device, which comprises a plurality of aligned and circulating ball rows, and which linearly moves the screw shaft by rotationally driving a nut through the transmission member, the ball guides are installed on the left and right sides of the annular flange, respectively. In addition, rows of balls that align and circulate between the corresponding thread grooves of the screw shaft and the nut via the ball guides are also provided independently on the left and right sides of the annular flange, and each ball row is connected to the thread grooves of the screw shaft and the nut. A straight line characterized in that a preload is applied by providing a pitch difference therebetween, and the ball bearings are also provided on the left and right sides of the annular flange, so that the nut is supported with respect to the housing on the left and right sides of the annular flange. Feeding device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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