专利名称：滚珠螺杆、运动导向装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在螺纹轴与螺母之间可滚动运动地装有滚珠的滚珠 螺杆，或在轨道构件和滑动构件之间可滚动运动地装有滚珠的运动导向装置。
背景技术：
在螺纹轴与螺母之间可滚动运动地装有滚珠的滚珠螺杆，与滑动接触 的螺杆相比，由于能够降低螺纹轴相对于螺母旋转时的摩擦系数，所以在 工作机械的定位机构、汽车转向装置、导向装置、运动用螺杆等各个领域 已经实用化。
滚珠螺杆的构成为，将螺纹轴的螺旋状的滚珠滚道槽和螺母的滚珠滚 道槽配合在同一位置，在其形成的槽中装入多个滚珠，在螺母的循环构件 中形成用于使滚珠循环的循环路。在螺纹轴的滚珠滚道槽中滚动的滚珠接
触到图1所示的循环构件1的唇部2 (也被称为舌部，下同)时，被掬入 循环构件的循环路内。
但是，随着要求工作机械等以高速运行，滚珠螺杆也要以高速旋转的 情况多了起来。在现有滚珠螺杆中，滚珠螺杆以高速旋转时(螺纹轴的每 一分钟的转速乘于滚珠的旋转直径所得到的值即DN值被用作旋转速度的 标准)，由于滚珠反复冲击唇部，导致循环构件1的唇部2的根部产生应 力集中，因此，存在着唇部2因金属疲劳而破损的问题。
为了解决该问题，申请人提出了即使不设置唇部2，也可以掬起滚珠 的滚珠螺杆(参照专利文献l)。其中，如图2所示，循环构件3的两端部 设有由宽度逐渐变窄的槽构成的船底掬起(舟底掬V、)部4，滚珠5由船 底掬起部4的槽的两侧慢慢抱起，并被掬入循环路内。由于即使不设置容 易破损的唇部2也能够将滚珠5掬起，因此，该发明能够实际应用于高速
另外，申请人提出了对船底掬起部进一步改进了的如专利文献2所述 的发明。如图3所示，该发明的目的是防止装在滚珠5之间的隔离物6啮 入船底掬起部4。而且，如图4所示，在船底掬起部4的底部设有不与滚 珠5接触而仅与隔离物6接触的隔离物掬起部7，从而防止隔离物6的啮 入。在此，为了避免与滚珠5接触，将隔离物掬起部7的内周面8相对循 环路的内周面9向着前端且向外侧倾斜(换言之，形成喇叭状)。
专利文献1:日本特开2000-18359号公报
专利文献2:日本特幵2004-28192号公报
可是，最近提出了使滚珠螺杆以更高的DN值高速旋转的要求。发明 人观察了使滚珠螺杆以更高的DN值长时间旋转后的船底掬起部，并调査 对船底掬起部产生了怎样的影响。于是发现用于掬起滚珠的船底掬起部4 有异常磨损，船底掬起部4的槽宽渐渐变宽，其结果如图5 (A)所示， 船底掬起部4自螺纹轴的滚珠滚道槽开始掬起滚珠的掬起点IO渐渐地向 循环路的内侧移动。而且，由于该船底掬起部4的异常磨损，最终，滚珠 撞击到隔离物掬起部7，正如现有用唇部2 (参照图1)掬起滚珠一样，形 成用隔离物掬起部7掬起滚珠的状态，结果发现，由于滚珠的冲击使隔离 物掬起部7产生破损。
可认为，船底掬起部4的磨损，区分为如图5 (A)所示，滚珠5自 螺纹轴的滚珠滚道槽被掬入循环构件的循环路11时产生的磨损，和与其 相反，如图5 (B)所示，滚珠5自循环构件的循环路ll向螺纹轴返回时 产生的磨损。首先，如图5 (A)所示，对滚珠5自螺纹轴的滚珠滚道槽 被掬入循环构件的循环路11时产生的磨损进行说明。循环路11设置在螺 纹轴的切线方向上，滚珠5被掬起到螺纹轴的切线方向时，理论上船底掬 起部4不存在过大的力。但是实际上可以确认其轨迹为，在掬起滚珠5时， 滚珠5稍微落入螺纹轴的轴线方向，然后在船底掬起部4的掬起点10，滚 珠5被掬入循环路11内。因此，如果滚珠5以高速移动，则由于滚珠5 和隔离物掬起部7接触，因此隔离物掬起部7产生磨损。
另一方面，如图5 (B)所示，在滚珠5自循环构件返回螺纹轴的滚 珠滚道槽时，由于在装于螺母和螺纹轴之间的滚珠上施加有预压力，因此
在循环构件的循环路ll内，后面的滚珠5压挤前面的滚珠5，并且前面的 滚珠5被压入螺母与螺纹轴之间。在此，由于隔离物掬起部7相对循环路 11的内周面以规定的倾斜角度a (a为IO度左右)倾斜，因此在该部分循 环路11内滚珠5的移动空间变大，如图5 (B)所示，后面的滚珠5a以交 错齿的方式歪斜，并且形成对前面的滚珠5的挤压。由于该滚珠5的蛇行 现象，引起每间隔一个的滚珠5挤压船底掬起部4。由于该每间隔一个的 滚珠挤压船底掬起部4的分力，导致船底掬起部4容易产生磨损。图6是 表示船底掬起部产生的磨损情况的一例。显然，向船底掬起部4的底部4a 产生了磨损。
发明人为了防止因船底掬起部4的磨损，滚珠和隔离物掬起部7接触， 而使隔离物掬起部破损，将隔离物掬起部7的倾斜角度a进行了变更，由 现有的10度增大到15度。但是，仍然产生了同样的磨损。即，即使增大 隔离物掬起部7的倾斜角度，也不能解决根本问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种滚珠螺杆及运动导向装置，使得即使滚珠螺 杆以高DN值高速旋转，在其船底掬起部也不易产生磨损。
下面，对本发明进行说明。为了容易理解本发明，将附图的参照编号 加上书写括号，但本发明并不局限于附图所示的方式。
用于解决上述课题的本发明的第一方面提供一种滚珠螺杆，其具有
在外周面形成有螺旋状的滚珠滚道槽(21a)的螺纹轴(21);在内周面形 成有与上述螺纹轴(21)的上述滚珠滚道槽(21a)对置的螺旋状的负载 滚珠滚道槽(22a)的螺母(22);介于上述螺纹轴(21)的滚珠滚道槽(21a) 和上述螺母(22)的负载滚珠滚道槽(22a)之间的多个滚珠(23);具有 使在上述螺纹轴(21)的滚珠滚道槽(21a)和上述螺母(22)的上述负 载滚珠滚道槽(22a)之间滚动的滚珠(23)循环的循环路(25)的循环 构件(28)，其特征在于，在上述循环构件(28)上设有船底掬起部(42)， 该船底掬起部(42)具有向上述循环路(25)的内侧宽度逐渐变窄的槽(41)， 用上述船底掬起部(42)的槽(41)的两侧将在上述螺纹轴(21)的滚珠 滚道槽(21a)内滚动的上述滚珠(23)抱住，同时将其掬入上述循环构
件(28)的上述循环路(25)内，在上述船底掬起部(42)上设有向上述 螺纹轴(21)的滚珠滚道槽(21a)内突出的唇部(43)，在上述船底掬起 部(42)从上述螺纹轴(21)的滚珠滚道槽(21a)开始掬起上述滚珠(23) 的掬起点(P)，上述船底掬起部(42)及上述唇部(43)双方与上述滚珠 (23)接触。
如本发明第一方面所述的滚珠螺杆，本发明第二方面的特征在于，在 上述唇部(43)上形成有相对于上述循环构件(28)的内周面朝向前端且 向外侧倾斜的锥面(43b)，在上述掬起点(P)，上述唇部(43)的上述锥 面(43b)与上述滚珠(23)接触。
本发明第三方面提供一种滚珠螺杆，其具有在外周面形成有螺旋状 的滚珠滚道槽(21a)的螺纹轴(21);在内周面形成有与上述螺纹轴(21) 的滚珠滚道槽(21a)对置的螺旋状的负载滚珠滚道槽(22a)的螺母(22); 介于上述螺纹轴(21)的滚珠滚道槽(21a)和上述螺母(22)的负载滚 珠滚道槽(22a)之间的多个滚珠(23);具有使在上述螺纹轴(21)的滚 珠滚道槽(21a)和上述螺母(22)的负载滚珠滚道槽(22a)之间滚动的 滚珠(23)循环的循环路(25)的循环构件(28)，其特征在于，在上述 循环构件(28)上设有船底掬起部(42)，该船底掬起部(42)具有向上 述循环路(25)的内侧宽度逐渐变窄的槽(41)，用上述船底掬起部(42) 的槽(41)的两侧将在上述螺纹轴(21)的上述滚珠滚道槽(21a)内滚 动的上述滚珠(23)抱住，同时将其掬入上述循环构件(28)的上述循环 路(25)内，在所述船底掬起部(42)上设有向上述螺纹轴(21)的上述 滚珠滚道槽(21a)内突出的唇部(43)，上述唇部(43)具有基部(43a) 和前端部(43b)，上述基部(43a)的内周面相对于上述循环构件(28) 的上述循环路(25)的内周面，没有倾斜或者朝向前端且向外侧倾斜不足 5度，使得能够与用上述船底掬起部(42)掬起的上述滚珠接触。
如本发明第三方面所述的滚珠螺杆，本发明第四方面的特征在于，在 上述唇部(43)的前端部(43b)的内周面，形成有相对于上述循环构件 (28)的上述循环路(25)的内周面朝向前端且向外侧倾斜的锥面(43b)， 在上述船底掬起部(42)从上述螺纹轴(21)的滚珠滚道槽(21a)开始 掬起上述滚珠(23)的掬起点(P)，上述船底掬起部(42)及上述唇部(43)
的上述锥面(43b)双方与上述滚珠(23)接触。
如本发明第三或者第四方面所述的滚珠螺杆，本发明第五方面的特征 在于，从上述螺纹轴(21)的轴线方向看，将上述唇部(43)的上述基部 (43a)切成圆弧形状(圆(l))。
如本发明第一至第五方面中的任一方面所述的滚珠螺杆，本发明第六 方面的特征在于，在上述多个滚珠(23)之间设有防止相邻的滚珠(23) 彼此接触的多个隔离物(24)，上述唇部(43)与上述隔离物(24)接触， 将上述隔离物(24)掬入上述循环构件(28)内。
如本发明第六方面所述的滚珠螺杆，本发明第七方面的特征在于，对 上述隔离物(24)接触的上述唇部(43)的前端(43c)进行倒角。
本发明的第八方面提供一种运动导向装置，其具备具有滚珠滚道槽 (51a)的轨道构件(51);具有与该滚珠滚道槽(51a)相对应的负载滚 珠滚道槽，相对运动自如地组装在上述轨道构件(51)上的滑动构件(52); 介于上述轨道导轨(51)的滚珠滚道槽(51a)和上述滑动构件(52)的 负载滚珠滚道槽之间的多个滚珠；具有使在上述轨道构件(51)的滚珠滚 道槽(51a)和上述滑动构件(52)的上述负载滚珠滚道槽之间滚动的上 述滚珠循环的循环路(55)的循环构件(53)，其特征在于，在上述循环 构件(53)上设有船底掬起部(61)，该船底掬起部(61)具有向上述循 环路(55)的内侧宽度逐渐变窄的槽，用上述船底掬起部(61)的槽的两 侧将在上述轨道构件(51)的上述滚珠滚道槽(51a)内滚动的上述滚珠 抱住，并且将其掬入上述循环构件(53)的上述循环路(55)内，在上述 船底掬起部(61)上设有向上述轨道构件(51)的上述滚珠滚道槽(51a)内 突出的唇部(62)，在上述船底掬起部(61)从上述轨道构件(51)的滚 珠滚道槽(51a)开始掬起上述滚珠的掬起点，上述船底掬起部(61)及 上述唇部(62)双方与所述滚珠接触。
发明效果
根据本发明的第一方面，在掬起点，由于用船底掬起部上的两个点和 唇部上的一个点(其中，唇部和滚珠在两个点以上接触也可以)合计三个 点掬起滚珠，所以能够减少在船底掬起部上产生的磨损。
根据本发明第二方面，在掬起点，由船底掬起部和唇部的锥面双方掬
起滚珠。
根据本发明第三方面，滚珠自循环构件的循环路返回到螺母(及螺纹 轴)时，由于唇部的基部将歪斜的滚珠加以约束，因此，滚珠挤压船底掬 起部的分力也会减小。所以，能够减少在船底掬起部上产生的磨损。
根据本发明第四方面，在掬起点，由于用船底掬起部上的两个点和唇 部的前端侧的内周面上的一个点(其中，唇部和滚珠在两个点以上接触也 可以)合计三个点掬起滚珠，所以能够减少在船底掬起部上产生的磨损。
根据本发明第五方面，其能够缓和在唇部产生的应力集中。所以，能 够防止唇部产生破损。
根据本发明第六方面，可以防止介于滚珠之间的隔离物啮入船底掬起部。
根据本发明第七方面，可以防止隔离物卡在唇部的前端部。 根据本发明第八方面，在掬起点，由于用船底掬起部上的两个点和唇
部上的一个点(其中，唇部和滚珠在两个点以上接触也可以)合计三个点
掬起滚珠，能够减少在船底掬起部产生的磨损。
图1是表示现有滚珠螺杆的循环构件(返回管)的立体图； 图2是表示现有设有船底掬起部的循环构件(返回管)的立体图； 图3是表示介于滚珠之间的隔离物啮入船底掬起部的例子的主视图； 图4是表示现有设有隔离物掬起部的船底掬起部的剖面图； 图5是现有循环构件的剖面图(图中(A)表示掬起点，图中(B)
表示将滚珠返回到滚道槽中的状态)；
图6是表示船底掬起部的磨损情况的图(图中(A)表示船底掬起部
的整体图，图中(B)表示(A)的放大图)；
图7是本发明的第一实施方式的滚珠螺杆的剖面图8是沿螺母主体的轴线方向的剖面图9是表示端构件向螺母主体紧固的例子的分解立体图IO是表示滚珠轨道的图(图中(A)表示自螺纹轴的轴线方向看到 的滚珠的轨道中心线，图中(B)表示自螺纹轴的侧方看到的滚珠的轨道
中心线)；
图11是表示滚珠的掬起方向的图(图中(A)表示自螺纹轴的轴线方 向看到的滚珠的掬起方向，图中(B)表示自螺纹轴的侧方看到的滚珠的 掬起方向)；
图12是端构件的立体图13是端构件的分解立体图14是端部分的立体图15是R部分的立体图16是表示去掉唇部的船底掬起部的图(图中(A)表示自螺纹轴的 轴线方向看到的船底掬起部，图中(B)表示自螺纹轴侧看到的船底掬起 部，图中(C)表示船底掬起部的槽宽和滚珠的掬起量的关系)；
图17是设有唇部的船底掬起部的剖面图18是表示将唇部的内周面设计为直线的船底掬起部的图(自螺纹 轴的轴线方向看到的状态)；
图19是表示将唇部的内周面设计为直线的船底掬起部的立体图20是表示唇部的去掉部分的图(自螺纹轴的轴线方向看到的状态);
图21是最终的唇部的主视图22是表示本发明的第二实施方式的运动导向装置的立体图23是循环构件的立体图24是沿循环构件的方向转换路的剖面图。
符号说明
21螺纹轴
21a滚珠滚道槽
22螺母
22a负载滚珠滚道槽 23滚珠 24隔离物
25方向转换路(循环路) 26滚珠返回通路(循环路) 27管体(循环构件)
28端构件(循环构件) 41船底掬起部的槽 42船底掬起部 43唇部 43a基部
43b前端部(锥面) 43c前端
51轨道导轨(轨道构件) 51a滚珠滚道槽 52滑动构件 53循环构件
55方向转换路(循环路) 61船底掬起部 62唇部
具体实施例方式
图7是本发明的第一实施方式的滚珠螺杆的剖面图。滚珠螺杆具有在 外周面上形成螺旋状的滚珠滚道槽21a的螺纹轴21和在内周面上相对滚 珠滚道槽21a形成螺旋状的负载滚珠滚道槽22a的螺母22。在螺纹轴21 的滚珠滚道槽21a和螺母22的负载滚珠滚道槽22a之间的负载滚道路A 中，可以滚动运动地排列有多个滚珠23。在滚珠23上施加预压力，也就 是说，用螺纹轴21和螺母22给予压缩负载。在滚珠23之间装有防止滚 珠23彼此接触的隔离物24。
为了使在负载滚道路A上滚动的多个滚珠23能够循环，在螺母22上 形成连接负载滚道路A的一端和另一端的循环路B。循环路B在组装在螺 母22内的循环构件27、 28内形成。该实施方式中，循环构件27、 28由 管体27和设在管体27的两端的端构件28构成。螺母22相对于螺纹轴21 相对旋转时，滚珠23承受滚珠滚道槽21a和负载滚珠滚道槽22a之间的 负载且滚动。滚动到负载滚道路A的一端的滚珠23由端构件28掬起。然 后，经由管体27自相反侧的端构件28返回到初始的负载滚道路A。
下面对各部的结构详细地进行说明。如图7所示，在螺纹轴21的外 周面上形成具有规定导程(导程角e)的螺旋状的滚珠滚道槽21a。螺纹 轴21的截面形状是，例如由两个圆弧组合形成的尖端拱门槽形状等。该 实施方式中，为了增加容许负荷而且縮短螺母22的总长度，将滚珠滚道 槽21a的条数设成两条。当然滚珠滚道槽21a的条数也可以设定为一条、 两条、三条等各种样式。
图8表示沿螺母主体29的轴线方向的剖面图。在螺母主体29的内周 面，形成和螺纹轴21的滚珠滚道槽21a对置的螺旋状的负载滚珠滚道槽 22a。负载滚珠滚道槽22a的截面形状，与螺纹轴21的滚珠滚道槽21a的
截面形状一样，也为两个圆弧组合形成的尖端拱门槽形状等。在螺母主体 29内，形成和螺母主体29的轴线平行延伸的贯通孔30a。在该贯通孔30a 内插入管体27，在管体27的内部形成直线状的滚珠返回通路26 (参照图 7)。在螺母主体29的轴线方向的两端面，形成凹部30b，端构件28安装 在该凹部30b中。在端构件28上，形成圆弧状延伸的方向转换路25 (参 照图7)。
如图9所示，端构件28用螺栓31等连接件连结在螺母主体29的端 面32上。由于将端构件28安装在螺母主体29上，因此管体27被夹在一 对端构件28之间。该实施方式中，由于使用了两条螺栓，用一对端构件 28及管体27构成的循环构件27、 28合计设为两组，当然循环构件27、 28的个数要按照螺纹轴21的条数等来分别设定。
如图7所示，在螺母主体29的端面上安装有覆盖端构件28的端盖34。 在该端盖34上，为了去掉附着在螺纹轴21上的异物以及防止润滑剂自螺 母主体29的内部漏出，而装入迷宫式密封或者环状密封构件33 。
图IO表示在螺旋状负载滚道路A、圆弧状的方向转换路25及直线状 的滚珠返回通路26中进行循环的滚珠23的轨道。图中(A)表示自螺纹 轴21的轴线方向看到的滚珠23的轨道的中心线，图中(B)表示自螺纹 轴21的侧方看到的滚珠23的轨道中心线。如该图IO所示，在负载滚道 路A中形成的滚珠23的轨道为半径BCD/2的螺旋状。另一方面，在滚珠 返回通路26中形成的滚珠23的轨道为与螺纹轴21的轴线21c平行的直 线。而且，在方向转换路25中形成的滚珠23的轨道为曲率半径R的圆弧。
这些负载滚道路A、方向转换路25及无负载返回通路26的接合，使滚珠 23的轨道的切线方向连续。
图11表示滚珠23的掬起方向。如图11 (A)所示，自螺纹轴21的 轴线方向看，滚珠23沿负载滚道路A的圆形状的轨道的切线方向被掬起。 而且，如图ll (B)所示，自螺纹轴21的侧方看，滚珠23沿和导程角一 致的方向被掬起。
图12表示构成循环构件的端构件28的立体图。本发明的特征在该端 构件28中被具体化。在端构件28中，形成具有朝向方向转换路的内侧宽 度逐渐变窄的槽41的船底掬起部42。用该船底掬起部42的槽41的两侧 抱起滚珠23，同时，掬入端构件28的方向转换路25内。而且，在该船 底掬起部42的槽41的底部(方向转换路25的内侧)，设有向螺纹轴21 的滚珠滚道槽21a内突出的唇部43。
如图13所示，将端构件28沿方向转换路25的中心线二分割为内周 侧的R部分28a和外周侧的端部分28b两部分。船底掬起部42及唇部43 也同样被分割为两部分。R部分28a，由安装在螺母主体29的端面上的凸 缘部44、与该凸缘部44 一体成形且形成有方向转换路25的主体部45构 成。另一方面，端部分28b具有与R部分28a的凸缘部44重叠的凸缘部 45、与该凸缘部45 —体形成且形成有方向转换路25的主体部46。
对唇部的基部和前端部进行说明。图14是表示端部分28b的立体图， 图15是表示R部分28a的立体图。唇部43具有船底掬起部42的底部侧 的基部43a和前端侧的前端部43b。基部43a的内周面相对于方向转换路 25的内周面没有倾斜。另一方面，前端部43b的内周面相对于方向转换路 25的内周面具有倾斜。
以下对船底掬起部及唇部的详细结构进行说明。图16表示去掉唇部 43的船底掬起部42。图中(A)表示自螺纹轴的轴线方向看到的船底掬起 部42,图中(B)表示自螺纹轴侧看到的船底掬起部42，图中(C)表示 船底掬起部42的槽宽w和滚珠的掬起量t的关系。如图中(A)所示，自 螺纹轴的轴线方向看到的船底掬起部42的槽41的形状以圆弧形状形成。 槽41的曲率半径R1小于在螺纹轴21的滚珠滚道槽21a中滚动的滚珠23 的轨道中心线47的曲率半径R2，而且，比螺纹轴21的外径21b的曲率
半径R3大一些。而且，如图中(B)所示，槽21的宽度向方向转换路的 内侧逐渐地变窄。
依据图16，对船底掬起部42自螺纹轴21的滚珠滚道槽21a开始掬起 滚珠23的掬起点进行说明。如图中(A)所示，将滚珠23在滚珠滚道槽 21a中滚动时的、船底掬起部42的槽41上的滚珠23的前迸方向的尺寸设 为x。滚珠23在滚珠滚道槽21a上滚动以后，该尺寸x始终为一定值。而 且，由于滚珠23为球形，在槽41的宽度尺寸y比该尺寸x小时，开始掬 起滚珠23。也就是说，船底掬起部42的槽41的宽度y变成比尺寸x小的 位置成为掬起点。该例中，因为ybx，宽度成为yl的位置即为掬起点。
滚珠移动到掬起点时，在滚珠滚道槽21a中滚动的滚珠23就由船底 掬起部42掬起。如果过了掬起点，如图中(B)所示，槽宽y就以yl y26 的方式逐渐变窄。如图中(C)所示，槽宽y的尺寸变窄时，与其相对应， 滚珠就按照tl ，"t26的大小浮起。图中(A)，表示滚珠23浮起时的滚珠 23的中心线轨道S。滚珠23通过掬起点以后，相对于方向转换路25的中 心线25a以规定的角度Y被掬起。该角度Y约为5度。
图17是表示设有唇部43的船底掬起部42的剖面图。唇部43的前端 43c比掬起点P向船底掬起部42的底部侧退后。而且，唇部43的基部43a 的内周面相对于方向转换路25的内周面没有倾斜，与之相对，唇部的前 端部43b的内周面相对于方向转换路25的内周面，向着前端且向外侧倾 斜角度S 。该倾斜角度S以在滚珠来到掬起点P时(此时，滚珠23落入 螺纹轴21的轴线方向)船底掬起部42及上述唇部43双方接触滚珠23的 方式设定。因此，船底掬起部42及唇部43，理想的是以船底掬起部42 的槽41的两个点和唇部43的前端部43b的一个点共计三个点掬起滚珠 23。这里，唇部43与其说是用点不如说是用面承受滚珠23。所以，用船 底掬起部42掬起滚珠23时，由滚珠23施加到船底掬起部42的力分散到 唇部43，因此可以减少船底掬起部42的磨损。即使歪斜的滚珠23从船底 掬起部42进入滚珠滚道槽21a内时，由于滚珠23沿前端部43b的锥面落 入螺纹轴21的轴线方向，因此也能够防止船底掬起部42的磨损。
在此，在掬起点P，即使滚珠23最初不是在掬起部42及唇部43的三 个点接触，掬起部42也仅仅磨损能够容许的程度，掬起点P移动，因此， 滚珠23开始以掬起部42及唇部43的三个点接触。理想的是从最初就以 三个点接触，但从实际设计和加工误差的观点出发，这种情况也是存在的。
唇部43的前端43c (确切说是前端部43b的更前端43c)，以极小的 曲率半径R，例如以R0.2倒角。与滚珠23不同，小直径的隔离物24也存 在与唇部43的前端43c碰撞的情况。由于进行了倒角，就能够防止隔离 物24卡到唇部43的前端43c。
另一方面，如上所述，唇部43的基部43a相对于方向转换路25的内 周面没有倾斜，仍然保持直线。这是为了在唇部43的基部43a将滚珠23 加以约束，从而抑制向滚珠滚道槽21a移动的滚珠23的歪斜。如图16(A) 所示，滚珠23被船底掬起部42以倾斜角度约为5度掬起。因此，在将基 部43a的倾斜角度设定为小于5度时，可以使滚珠23和基部43a接触。
图18及图19表示将唇部43的内周面从基部43a到前端部43b其整 体设定为直线的例子。这样的唇部43的形状经过试验性的制造 实验时， 确实能够减少滚珠23的歪斜量。但是，在用船底掬起部42掬起之前即用 唇部43掬起滚珠，在唇部43的薄壁部分48上产生缺口。这是滚珠23撞 击唇部43的薄壁部分48的原因。也就是说，这是滚珠23偏离轨道49而 通过靠近唇部43的轨道50的原因。
为了解决该唇部43的缺口问题，如图20所示，以斜线表示的形状去 掉了薄壁部分。也就是说，假定滚珠23通过最靠近唇部43的轨道50的 情况，从唇部43的前端43d引出垂线(1)，将垂线(1)作为中心位置， 而且绘出与唇部43的前端43d相接的滚珠23。在该滚珠23的端构件28 的内部位置引出垂线(2)。绘出与垂线(2)和端构件28的内侧R，即船 底掬起部的槽41相接的圆(1)(根据滚珠直径确定圆(1)的直径)，再 绘出连接圆(1)和唇部43的前端43d的线段(3),去掉斜线部分。将唇 部43的基部43a切成圆弧形状是为了缓和在滚珠23撞击基部43a时产生 的应力集中。另外，在该图中，唇部43的薄壁部分48看得到两个，是因 为唇部43倾斜了导程角的量。去除作业，例如可以通过立铣加工来完成。
根据以上说明，能够避免滚珠23通过最靠近唇部的轨道50时的、滚 珠23向薄壁部分48的撞击。不过，通过去除薄壁部分48平衡残余部分 的壁厚，因此也影响到唇部43的强度提高。另外，将唇部43从基部43a
到前端43d整体设定为直线时，即使去掉斜线部分，也残存有唇部43的 前端43d缺口的问题。为了最终解决该问题，如图17所示，将唇部43 的前端部43b的内周面设计成锥面。最终的唇部43的正面形状如图21所 示。
图22表示本发明的第二实施方式的运动导向装置。在该运动导向装 置中，运用了与上述滚珠螺杆的船底掬起部42及唇部43同样的技术构思。 运动导向装置是在机床床面或者滑板等的固定部上对台面等移动体进行 导向的装置，其具有轨道导轨51、滑动构件52、多个滚珠、多个隔离 物、循环构件53、 53。其中，轨道导轨51作为轨道构件配置在固定部上 并且沿长度方向形成有滚珠滚道槽51a;滑动构件52形成有包括与轨道导 轨51的滚珠滚道槽51a相对应的负载滚珠滚道槽的滚珠循环路，且相对 运动自如地组装在该轨道导轨51上；多个滚珠被收容在轨道导轨51的滚 珠滚道槽51a和滑动构件52的负载滚珠滚道槽之间；多个隔离物介于多 个滚珠之间；循环构件53、 53用于使滚珠及隔离物循环。
图23及图24表示循环构件53。图23是表示循环构件53的立体图， 图24是表示沿循环构件53的方向转换路55的剖面图。在循环构件53中， 形成有连接滚珠返回通路56和滚珠滚道路57之间的方向转换路55。再详 细点说就是，在循环构件53中，形成有构成方向转换路55的外周的外周 导向部58;在滑动构件52上，形成有构成方向转换路55的内周的拱门形 状的内周导向部59。
如图23所示，在循环构件53的下部，形成具有向方向转换路的内侧 宽度逐渐变窄的槽的船底掬起部61。而且，用船底掬起部61的槽的两侧 抱起在轨道导轨51的滚珠滚道槽51a中滚动的滚珠23，并且，将其掬入 方向转换路55内。如图24所示，船底掬起部61的槽在比方向转换路55 的中心线63更靠轨道导轨51侧形成。在船底掬起部61上，设有向轨道 导轨51的滚珠滚道槽51a内突出的唇部62。另外，在船底掬起部61从轨 道导轨51的滚珠滚道槽51a开始掬起滚珠23的掬起点，船底掬起部61 及唇部62双方接触滚珠23。这些与上述第一实施方式的滚珠螺杆是一样 的。
另外，本发明不局限于上述实施方式，可以在不变更本发明的要旨的
范围内进行种种变化。例如，在上述实施方式中，在唇部的基部及前端部 的内周面的交接处变更倾斜角度，如果仅考虑用三点掬起滚珠，那么，也 可以将基部及前端部的内周面以相同的角度倾斜。另外，本发明也可以用 于未装有隔离物的全滚珠式的滚珠螺杆。再者，本发明可以用于返回管方 式的滚珠螺杆，此时的返回管可以用金属制造，也可以用树脂制造。 实施例
发明人按照以上所述的方式制造出船底掬起部及唇部，并且实际地进
行了滚珠循环试验。其结果是，以DN值21万的高速旋转使滚珠螺杆试 验运行500km左右，船底掬起部及唇部没有产生显著的磨损。而且确认， 滚珠在掬起点掬起后，通过预想的理想的轨道。
本说明书基于2005年5月24日申请的特愿2005-151471。其内容全 部包含在此。
权利要求
1.一种滚珠螺杆，其具有在外周面形成有螺旋状的滚珠滚道槽的螺纹轴；在内周面形成有与所述螺纹轴的滚珠滚道槽对置的螺旋状的负载滚珠滚道槽的螺母；介于所述螺纹轴的滚珠滚道槽和所述螺母的负载滚珠滚道槽之间的多个滚珠；具有使在所述螺纹轴的滚珠滚道槽和所述螺母的所述负载滚珠滚道槽之间滚动的滚珠循环的循环路的循环构件，所述滚珠螺杆的特征在于，在所述循环构件上设有船底掬起部，该船底掬起部具有向所述循环路的内侧宽度逐渐变窄的槽，用所述船底掬起部的槽的两侧将在所述螺纹轴的所述滚珠滚道槽内滚动的滚珠抱住，同时将其掬入所述循环构件的所述循环路内，在所述船底掬起部上设有向所述螺纹轴的所述滚珠滚道槽内突出的唇部，在所述船底掬起部从所述螺纹轴的滚珠滚道槽开始掬起所述滚珠的掬起点，所述船底掬起部及所述唇部双方与所述滚珠接触。
2. 如权利要求1所述的滚珠螺杆，其特征在于，在所述唇部上形成有相对于所述循环构件的内周面朝向前端且向外 侧倾斜的锥面，在所述掬起点，所述唇部的所述锥面与所述滚珠接触。
3. —种滚珠螺杆，其具有 在外周面形成有螺旋状的滚珠滚道槽的螺纹轴；在内周面形成有与所述螺纹轴的滚珠滚道槽对置的螺旋状的负载滚 珠滚道槽的螺母；介于所述螺纹轴的滚珠滚道槽和所述螺母的负载滚珠滚道槽之间的 多个滚珠；具有使在所述螺纹轴的滚珠滚道槽和所述螺母的负载滚珠滚道槽之 间滚动的滚珠循环的循环路的循环构件， 所述滚珠螺杆的特征在于，在所述循环构件上设有船底掬起部，该船底掬起部具有向所述循环路 的内侧宽度逐渐变窄的槽，用所述船底掬起部的槽的两侧将在所述螺纹轴 的所述滚珠滚道槽内滚动的滚珠抱住，同时将其掬入所述循环构件的所述 循环路内，在所述船底掬起部上设有向所述螺纹轴的滚珠滚道槽内突出的唇部， 所述唇部具有基部和前端部，所述基部的内周面相对于所述循环构件的所述循环路的内周面，没有倾斜或者朝向前端且向外侧倾斜不足5度，使得能够与用所述船底掬起部 掬起的所述滚珠接触。
4. 如权利要求3所述的滚珠螺杆，其特征在于， 在所述唇部的前端部的内周面，形成有相对于所述循环构件的所述循环路的内周面朝向前端且向外侧倾斜的锥面，在所述船底掬起部从所述螺纹轴的滚珠滚道槽开始掬起所述滚珠的 掬起点，所述船底掬起部及所述唇部的所述锥面双方与所述滚珠接触。
5. 如权利要求3或4所述的滚珠螺杆，其特征在于， 从所述螺纹轴的轴线方向看，将所述唇部的所述基部切成圆弧形状。
6. 如权利要求1至5中任一项所述的滚珠螺杆，其特征在于， 在所述多个滚珠之间设有防止相邻滚珠彼此接触的多个隔离物， 所述唇部与所述隔离物接触，将所述隔离物掬入所述循环构件内。
7. 如权利要求6所述的滚珠螺杆，其特征在于， 对接触所述隔离物的所述唇部的前端进行倒角。
8. —种运动导向装置，其具有 具有滚珠滚道槽的轨道构件；具有与该滚珠滚道槽相对应的负载滚珠滚道槽，相对运动自如地组装 在所述轨道构件上的滑动构件；介于所述轨道构件的滚珠滚道槽和所述滑动构件的负载滚珠滚道槽 之间的多个滚珠； 具有使在所述轨道构件的滚珠滚道槽和所述滑动构件的所述负载滚 珠滚道槽之间滚动的所述滚珠循环的循环路的循环构件， 所述运动导向装置的特征在于，在所述循环构件上设有船底掬起部，该船底掬起部具有向所述循环路 的内侧宽度逐渐变窄的槽，用所述船底掬起部的槽的两侧将在所述轨道构 件的滚珠滚道槽内滚动的所述滚珠抱住，同时将其掬入所述循环构件的所 述循环路内，在所述船底掬起部上设有向所述轨道构件的滚珠滚道槽内突出的唇部，在所述船底掬起部从所述轨道构件的滚珠滚道槽开始掬起所述滚珠 的掬起点，所述船底掬起部及所述唇部双方与所述滚珠接触。
全文摘要
本发明提供一种滚珠螺杆及运动导向装置，即使该滚珠螺杆以高DN值高速旋转，在其船底掬起部也不易产生磨损。在滚珠螺杆的循环构件(28)上设置具有向循环路(25)的内侧宽度逐渐变窄的槽(41)的船底掬起部(42)。将在螺纹轴(21)的滚珠滚动槽(21a)内滚动的滚珠(23)用船底掬起部(42)的槽(41)的两侧抱住，并且将其掬入循环构件(28)的循环路(25)内。另外，在船底掬起部(42)上设有向螺纹轴(21)的滚珠滚道槽(21a)内突出的唇部(43)。在船底掬起部(42)从螺纹轴(21)的滚珠滚道槽(21a)开始掬起滚珠(23)的掬起点(P)，船底掬起部(42)及唇部(43)双方与滚珠(23)接触。
文档编号F16H25/22GK101184935SQ20068001802
公开日2008年5月21日 申请日期2006年5月19日 优先权日2005年5月24日
发明者宫原庄志 申请人:Thk株式会社