JPH0341248A - ボールねじの予圧装置 - Google Patents

ボールねじの予圧装置

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JPH0341248A
JPH0341248A JP17496989A JP17496989A JPH0341248A JP H0341248 A JPH0341248 A JP H0341248A JP 17496989 A JP17496989 A JP 17496989A JP 17496989 A JP17496989 A JP 17496989A JP H0341248 A JPH0341248 A JP H0341248A
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ball
ball screw
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JP17496989A
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Taiji Honma
本間 泰治
Kazuo Miyaguchi
宮口 和男
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/22—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members
    • F16H25/2204—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls
    • F16H2025/2242—Thread profile of the screw or nut showing a pointed "gothic" arch in cross-section

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ステッパなど揺動を伴う高精度位置決め用装
置の送りねじとして用いられるボールねじの予圧装置に
関し、特にねじの摩耗による精度寿命の低下を改良した
ものである。
〔従来の技術〕
一般に、ボールねじて高精度の位置決めを行う場合は、
ボールねじの軸方向のすきまを零とし、さらに軸方向荷
重に対する弾性変位量を小さくし剛性を高めるための手
段として、ボールねじに予圧を付与する。
その予圧方式に、シングルナツト方式とダブルナツト方
式とがある。前者はナツトを1個だけ使用して予圧を付
与するものであり、後者はナツト2個を使用して予圧を
付与するものである。
シングルナツト方式の場合は、ボール溝空間より大きな
ボールを使用するとか、又はナツト側のねじのリードを
部分的に軸側より大きくするなどしてボールとのすきま
をマイナスにして予圧を付与する。そのため、圧縮方向
にも引張り方向にも剛性があり、揺動運動時のトルク特
性に優れていて、高い周波数による制御に適している。
ダブルナツト方式には、定位置予圧方式のものと定圧予
圧方式のものとがある。定位置予圧方式の場合は、共通
のねじ軸に螺合した両ナツトの間に間座を介挿すること
により引張り方向の又は圧縮方向の荷重をかけて予圧を
付与するもので、前記シングルナツト同様の利点がある
。
これに対して、定圧予圧のダブルナンド方式の場合は、
共通のねじ軸に螺合した両ナツトにバネを介挿して引張
り方向の荷重をかけることにより予圧を付与する。ボー
ルやねじ溝の摩耗をハネの弾性変位で吸収できるため、
精度低下が殆どないという利点がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来のシングルナツト方式及び定位置予圧のダブル
ナツト方式は、ステソパなどのように揺動運転を繰り返
す場合の用途に通しているが、ボールやねじ溝が摩耗す
るとボールと溝面との間にプラスのすきまが生していわ
ゆる予圧後は現象が発生するから1.精度寿命が短いと
いう問題点があった。
一方、定圧予圧のダブルナツト方式では、ナツト剛性が
シングルナツト方式や定位置予圧のダブルナツト方式に
比し小さいが、予圧後は現象は発生しない。
そこで本発明は、上記従来の問題点に着目してなされた
ものであり、その目的とするところは、高剛性であり、
揺動時のトルク特性が優れ、しかも予圧後は現象がない
ことに力nえて、精度寿命も長いボールねじの予圧装置
を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため、本発明の第1の発明は、共通
のねじ軸に多数のボールを介して螺合する第1のナツト
及び第2のナツトを有し、両ナツトの相対回転を阻止す
ると共に両ナツトに弾性部材を介挿して予圧を付与する
ようにしたボールねじの予圧装置であって、前記第1の
ナツトのボールねじ溝と前記ねじ軸のボールねじ溝との
間には4点接触状態で予圧されたボールが組込まれ、前
記第2のナツトのボーねじ溝と前記ねじ軸のボールねじ
溝との間には2点接触状態で予圧されたボールが組込ま
れている。
又、第2の発明は、共通のねじ軸に多数のボールを介し
て螺合する第1のナツト及び第2のナツトを有し、両ナ
ツトの相対回転を阻止すると共に両ナツトに弾性部材を
介挿して予圧を付与するようにしたボールねじの予圧装
置であって、前記第1のナツトのボニルねじ溝はナンド
の中央位置近傍でねじのリードが所定量シフトされ、該
第1のナツトのボールねじ溝と前記ねじ軸のボールねじ
溝との間には溝中心に対して異なった方向の荷重支持線
を有する2点接触状態で予圧されたボールが組込まれ、
前記第2のナンドのボールねじ溝と前記ねじ軸のボール
ねじ溝との間には2点接触状態で予圧されたボールが組
込まれている。
(作用) 第1のナツトのボールやボールねじ溝に摩耗が進行して
、その結果予圧抜は発生すると、その時点で第1のナツ
トと第2のナツトに介挿したバネの弾性力で、ナツトが
変位して自動的に定圧予圧のダブルナツトに切り替わる
。かくして摩耗によるすきまの発生が阻止されて予圧後
は現象が防止され、精度寿命を延長させることができる
。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図とともに説明する。
第1図は、本発明の第1実施例を示す縦断面である。共
通のねじ軸1に多数のボールBを介して第1のナンド3
と第2のす・ノド4が螺合され、両ナツト3,4間には
弾性部材としての2枚の皿パネ5Aが介挿されている。
第1のナンド3は、端側に取付は用フランジ6を有し、
他端側に皿ハネ5Aを案内するスリーブ7が固着されて
いる。
このスリーブ7には軸方向に複数のスライド用溝8が設
けられ、これに回り止めピン9が係合されている。その
回り止めピン9は、第2のナンド4の一端に植設されて
おり、そのため両ナツト34は相対回転が阻止されてい
る。
上記ねじ軸1およびナツト3,4のねじ溝は、ゴシック
アーチ溝形状を備えている。すなわち、中心の異なる2
つの円弧面でV字状に形成した溝とされている。そして
、第1のナツト3では、ボールBはボール溝空間よりも
僅かに大きな鋼球(オーバサイズボール)Boが使用さ
れており、ゴシックアーチ形ボール溝面に4点接触させ
ていわゆるオーバサイズボール方式で予圧を付与してい
る(第4図)。なおこの場合、作動性向上のため、第■
のナツト3におけるオーバサイズボールBoの列に小径
のスペーサボールを交互に挿入してもよい。
一方、第2のナツト4には、ボール溝空間よりも僅かに
小さいボールBsが使用され、ボール溝面とは2点接触
とされる。
第2図に示したものは第1図の変形例であり、弾性部材
として皿ハネ5Aに代えて圧縮コイルバネ5Bを使用し
ている。
又、第3図に示したものは更に他の変形例であり、弾性
部材としてウレタンゴム製部材5Cを使用している。な
お、10はキー溝11を有するハウジングであり、12
は回り止めキーである。
上記第1実施例およびその変形例にあっては、いずれも
弾性部材5A、5B、5Cは圧縮されて装着され、第4
図に示されるように両ナツト3゜4間に引張り方向に定
圧予圧力Faoを与えている。なお、図中の鎖線Jは荷
重支持線を表し、矢符号Fは弾性部材のバネ力で合成さ
れた予圧力を表したものである。第2のナツト4側の予
圧力Fがたとえ過大であっても、弾性部材5Bに吸収さ
れるから、第1のナツト3例のボールBoは4点接触を
維持できる。
かくして、初めは第1のナツト3におけるオーバサイズ
ボールBoにより設定した予圧量で駆動される。すなわ
ちボールBoはボール満面と4点接触しており、そのた
めナツト剛性が高く且つ方向性がないから、各ナツト3
,4がねじ軸lに対し揺動運動を繰り返す場合も、反転
時に低トルク状態になることがなく優れたトルク特性が
得られる。
しかして、ボールBoまたはボール満面が摩耗すると、
ボールBoとボール溝面とのあいだにすきまが生じて4
点接触を保てなくなる。すると従来のオーバサイズボー
ル方式であれば、予圧量は現象により適正予圧が付与で
きなくなり精度寿命が尽きる。しかしこの場合は、第5
図に示すように弾性部材5B (5A、5C)の弾性力
により、第1のナツト3をねじ軸1に対して相対移動さ
セる。これにより第1のナツト3のボールBOおよび第
2のナツト4のボールBsをそれぞれボール満面に2点
接触させ、引張り方向の予圧Faoを与えて、自動的に
バネ予圧方式に切り換わる。したがって、予圧量は現象
による精度劣化は防止され、寿命を大幅に延長すること
ができる。
第6図、第7図には第2実施例を示す。
この実施例は、上記第1実施例のオーバサイズボール予
圧方式を、オフセットリード予圧方式に変えたものであ
る。
すなわち、■第1のナツト3に使用するボールは、第2
のナツト4に使用するものと同様にボール溝空間よりも
僅かに小さいボールBsとした。
且つ、■第1のナツト3のねじのり一ドlを、中央位置
近傍のみ僅かに太きく (E+α)とすることにより、
ねじ溝面を第7図に示すように左右にシフトさせた。そ
して、第1のナツト3のボールねじ溝とねじ軸1のボー
ルねじ溝との間には、溝中心に対して異なった方向の荷
重支持線J、、J2を有する2点接触状態で予圧された
ボールBsが組込まれている。
こうして第1のナツト3の2点接触のボールBSに引張
り方向の荷重fを与えて、ボールねじに予圧を付与して
いるから、オーバサイズボール方式の場合と同様に、ナ
ツト剛性が高く且つ方向性もなくて、各ナツト3.4が
ねじ軸1に対し揺動運動を繰り返す場合も、反転時に低
トルク状態にならず優れたトルク特性が得られる。
しかして、第1のナツト3のボールBsまたはボール溝
面が摩耗すると、予圧後は現象により適正予圧が付与で
きなくなる。すると第1実施例の場合と同様、第1のナ
ツト3のボールBsと第2のナツト4のボールBsとの
間で弾性部材5B(5A、5C)の弾性力により引張り
方向の予圧Faoが与えられて、自動的に定圧予圧のバ
ネ予圧方式に切り換えられる。したがって、予圧後は現
象による精度劣化は防止され、寿、命を大幅に延長する
ことができる。
なお、上記各実施例で示された弾性部材5B(5A、5
C)の介挿位置や、第1.第2の各ナツト3.4におけ
るボールの荷重支持線Jの方向等は実施例に限定される
ものではなく、例えば第8図(a)、中)、 (C)、
 (d)、 (e)に模式的に示すような各種の変形が
可能である。15は弾性部材取付は案内軸である。
〔発明の効果] 以上説明したように、本発明はダブルナツト方式のボー
ルねじナンドにおいて、一方のナツトはシングルナツト
予圧方式と同様オーバサイズボール方式またはオフセッ
トリード方式とし、そのボールまたはボール溝が摩耗し
たとき、弾性部材の弾性力により両ナツトのボールに引
張り方向の定圧予圧を付与するものとした。そのため、
圧縮方向にも引張り方向にも剛性があり、帰動運動時の
トルク特性に優れていて、高い周波数による制御に適す
るというシングルナツト予圧方式の特徴が十分に発揮さ
れると共に、摩耗による精度寿命の劣化が防止でき、揺
動を伴う高精度位置法めに最適なボールねじナツトの予
圧方法が得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例の縦断面図、第2図、第3
図はその変形例の側面図、第4図、第5図は第1図〜第
3図に示すものの作用を説明する模式断面図、第6図は
第2実施例の縦断面図、第7図はその作用を説明する模
式断面図、第8図(a)(b)、 (C)、 (d)、
 (e)は上記各実施例の他の態様を説明する要部の模
式断面図である。 1はねじ軸、3は第1のす・ント、4は第2のナンド、
5A、5B、5Cは弾性部材、B、B。 Sはボール。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)共通のねじ軸に多数のボールを介して螺合する第
    1のナット及び第2のナットを有し、両ナットの相対回
    転を阻止すると共に両ナットに弾性部材を介挿して予圧
    を付与するようにしたボールねじの予圧装置であって、 前記第1のナットのボールねじ溝と前記ねじ軸のボール
    ねじ溝との間には4点接触状態で利用されたボールが組
    込まれ、前記第2のナットのボーねじ溝と前記ねじ軸の
    ボールねじ溝との間には2点接触状態で利用されたボー
    ルが組込まれていることを特徴とするボールねじの予圧
    装置。
  2. (2)共通のねじ軸に多数のボールを介して螺合する第
    1のナット及び第2のナットを有し、両ナットの相対回
    転を阻止すると共に両ナットに弾性部材を介挿して利用
    を付与するようにしたボールねじの予圧装置であって、 前記第1のナットのボールねじ溝はナットの中央位置近
    傍でねじのリードが所定量シフトされ、該第1のナット
    のボールねじ溝と前記ねじ軸のボールねじ溝との間には
    溝中心に対して異なった方向の荷重支持線を有する2点
    接触状態で予圧されたボールが組込まれ、前記第2のナ
    ットのボールねじ溝と前記ねじ軸のボールねじ溝との間
    には2点接触状態で予圧されたボールが組込まれている
    ことを特徴とするボールねじの予圧装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5263381A (en) * 1991-03-15 1993-11-23 Thk Co., Ltd. Ball screw
KR20020090490A (ko) * 2001-05-28 2002-12-05 삼성전자 주식회사 볼 스크류 조립체
WO2006045643A1 (en) * 2004-10-22 2006-05-04 Shuton, S.A. Improved loaded ball screw having thread profile showing in a cross section a multiple pointed gothic arch shape

Cited By (3)

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KR20020090490A (ko) * 2001-05-28 2002-12-05 삼성전자 주식회사 볼 스크류 조립체
WO2006045643A1 (en) * 2004-10-22 2006-05-04 Shuton, S.A. Improved loaded ball screw having thread profile showing in a cross section a multiple pointed gothic arch shape

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