专利名称：滚珠循环构件和滚珠丝杠的制作方法
技术领域：
本发明涉及在各种工业机器等中使用的滚珠丝杠。
背景技术：
如图10所示，这种滚珠丝杠100包括螺纹轴12，该轴具有在其外圆周表面形成的并且沿轴向方向延伸的螺旋滚珠滚动槽。螺母14，该螺母具有在其内圆周中形成的(与螺纹轴中的滚珠滚动槽相对应的)螺旋滚珠滚动槽，且螺母14装配在螺纹轴12上。螺母14的滚珠滚动槽和螺纹轴12的滚珠滚动槽彼此相对，从而形成它们之间的滚珠轨道通路8。多个滚珠15(用作滚动构件)可滚动地设置在滚珠轨道通路8中。
近几年来，所述类型的滚珠丝杠广泛地应用了滚珠循环构件类型，其中为了确保滚珠进行平滑地循环(即，为了将在螺旋滚珠轨道通路内滚动的滚珠平滑地导入滚珠循环构件，并且将滚珠循环构件内移动的滚珠平滑地返回滚珠轨道通路)，沿着与滚珠轨道通路相切的方向提起滚珠，并且沿与滚珠轨道通路相切的方向使滚珠返回到滚珠轨道通路(例如参看专利文献1)。
例如，在所述类型的滚珠丝杠中，如图10所示，滚珠循环构件的固定表面16(由平面形成或者设定)在螺母14的外周表面上形成。一对切口20在滚珠循环构件的固定表面16上形成，并且这些切口20与滚珠轨道通路8连通。滚珠循环构件170固定在这些滚珠循环构件固定表面16上(例如参见专利文献2)。
JP-A-2003-232421[专利文献2]JP-A-2005-083519(对应于美国专利公开No.US2005/0087031A1)如图10所示，滚珠循环构件170具有在其中央部分的相对两侧分别形成的一对支腿部分190。如图11所示，支腿部分190相对于滚珠循环构件170的中央部分以相反方向倾斜预定的角度，以便与螺纹轴12的导入角相对应。这对支腿部分190可以沿着垂直于螺纹轴12的方向分别紧密地装配到(在滚珠循环构件的固定表面16中形成的)切口20中。
这种滚珠循环构件170可以例如使用合成树脂制成，并且通过将一对滚珠循环构件的形成构件230和230组合在一起而形成，如图11所示。即，用于使滚珠15在其中循环的滚珠循环通路形成于滚珠循环构件170的内部，并且滚珠循环构件170包括一对沿着分割线(沿着滚珠循环构件170中的滚珠15的前进方向延伸)彼此分割开的旁盖形成构件230和230。图11中的附图标记PL′表示分割线，滚珠循环构件170沿着该分割线被分成两个旁盖形成构件230。
可以建议，按照滚珠15中心的移动路径设置分割线PL′。即，当分割线PL′设置于这一位置处并且滚珠循环构件170被分成一对旁盖形成构件230和230时，两个滚珠循环构件形成构件230基本上相等地围绕或者包围滚珠15的圆周，并且因此认为该分割位置是所希望的并且在稳定地约束滚珠15的功能方面是有效的。
然而，通常，滚珠循环构件170具有在滚珠循环构件170的滚珠提起(scooping-up)(返回)通路210的末端部分处形成的滚珠提起部分240，如图12所示。滚珠提起部分240具有舌状的形状从而使其可插入到螺纹轴12的滚珠滚动槽11中，以便从滚珠轨道通路8中顺利地提起(在滚珠轨道通路8中滚动的)滚珠15，并导入到滚珠提起(返回)通路210中。滚珠提起部分240从滚珠提起(返回)通路210朝向滚珠滚动槽伸出。因此，槽口部分250形成于与滚珠提起部分240和滚珠提起(返回)通路210相互连接的提起近端部分240a，槽口部分250可以是例如锐角的V形槽。
因此，当按照滚珠中心的移动路径(由图12中的线BCD表示)沿着如图12所示的滚珠循环构件170的整个长度设置分割线PL′时，槽口部分250保留在提起近端部分240a处(参见图12中的F′部分)，如图13所示。
即，在提起近端部分240a处的分割线PL′只设定于这一位置的情况下，当滚珠丝杠100在高速旋转期间有负载重复地施加到滚珠提起部分240上时，由于密集的应力，提起近端部分240a处的槽口部分250变成了破损的开始点，人们担心这会成为阻碍高速设计的原因。
另外，如图16A所示，滚珠循环构件170p固定在滚珠循环构件的固定表面16p上。
这种滚珠循环构件170p可以例如使用合成树脂制成，并且通过将一对滚珠循环构件形成构件230p和230p组合在一起而形成，如图16A所示。滚珠循环通路27p形成于滚珠循环构件170p内部，如图16B所示。滚珠循环通路27p包括分别在中央通路22p的相对的两端处以与之连续的关系形成的一对引导通路21p。引导通路21p分别由围绕这些引导通路21p的外周壁形成或者设定，并且这些外周壁分别形成一对支腿部分190p(参见图16A)。
如图16A和16B所示，一对支腿部分190p相对于中央通路21p以预定的角度沿相反方向倾斜从而与螺纹轴12p的导入角相对应，并且这些支腿部分190p与其中形成的引导通路22p一起以三维的方式形成。这对支腿部分190p可沿着垂直于螺纹轴12p的方向分别紧密地装配到(在滚珠循环构件的固定表面16p中形成的)滚珠循环构件固定孔20p中。在图16A中，滚珠15p在滚珠循环通路27p中移动的移动路径以三维方式由箭头A至C表示。
然而，这种滚珠循环构件170p形成如下的结构，即一对支腿部分190p可以如上所述沿垂直于螺纹轴12p的方向分别紧密地装配到滚珠循环构件固定孔20p中。因此，较厚的部分(图16中由附图标记D表示)局部形成于每个支腿部分190p处。因此，滚珠循环构件170p的厚度在其整个长度上是不均匀的。因此，浇铸作业期间浇铸产品在整个长度上的铸造材料收缩不均匀，因此很难提高在滚珠循环构件170p内部形成的滚珠循环通路的精确性。
此外，当铸模形成时，必须考虑用于处理不均匀厚度的校正措施。另外，已经遇到一个问题，即为了使滚珠循环通路中的滚珠的光滑的运动不受阻碍，需要进行一些测量，例如通过预先增大滚珠循环通路内径的方式来校正铸模。另外，在用于预先增大滚珠循环通路内径的这种校正使滚珠循环通路的内径变得太大的情况下，人们担心滚珠在滚珠循环通路内部以交错的方式排列并且彼此干扰。尤其当滚珠循环构件170p使用树脂制成时，人们担心会加剧滚珠循环通路内部的磨损。
发明内容
本发明的提出就是为了解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种滚珠循环构件和滚珠丝杠，其中能够提高相对较弱的滚珠循环构件的提起近端部分的强度，因此提高了高速运作性能和耐久性能。
另外，本发明的另一个目的是提供一种滚珠循环构件和滚珠丝杠，其中可以提高在滚珠循环构件内部形成的滚珠循环通路的精确性。
根据如权利要求1所述的为了解决上述问题的本发明，提供了一种用于滚珠丝杠的滚珠循环构件，该滚珠丝杠包括螺纹轴，所述螺纹轴具有在其外圆周表面内形成的滚珠滚动槽；螺母，所述螺母具有在其与螺纹轴的外圆周表面相对的内圆周表面内形成的滚珠滚动槽；和多个滚珠，所述滚珠设置在螺母与螺纹轴的滚珠滚动槽之间形成的滚珠轨道通路中；所述滚珠循环构件包括滚珠提起部分，每个滚珠提起部分都用于从滚珠轨道通路的一侧提起滚珠；滚珠循环通路，用于将在滚珠提起部分处提起的滚珠返回到滚珠轨道通路的另一侧中；滚珠提起部分和滚珠循环通路彼此形成一个整体；槽口部分，分别在提起近端部分处形成，并且分别整体地将滚珠提起部分连接至滚珠循环通路；以及两个滚珠循环构件形成构件，它们沿着在滚珠循环构件内部的滚珠的前进方向上延伸的分割线被彼此分割开，其中，分割线经过一侧的槽口部分的最深部分，并且经过另一侧的槽口部分的最深部分。
就术语“槽口部分的最深部分”而言，当例如槽口部分呈V形时，最深的部分是V形的顶点，当槽口部分呈U形或者半圆形时，最深的部分是U形或者半圆形的最向滚珠循环通路内部凹入的那部分。
在如权利要求1所述的本发明中，分割线(滚珠循环构件沿着该分割线被分成两个滚珠循环构件形成构件)提前切割形成于每个提起近端部分处的槽口部分。因此，槽口部分实际上并未形成于提起近端部分处，而此前的形成于提起近端部分处的槽口部分会遇到应力集中的问题。因此，即使当(在滚珠循环构件中循环的)滚珠向滚珠提起部分施加冲击时，也可减小提起近端部分上的应力集中。因此，提起近端部分处开始疲劳失效的可能性减弱。因此，当该滚珠循环构件用在滚珠丝杠中时，可以提高滚珠丝杠的高速运作性能和耐久性能。
分割线最好由平缓的线形成。这样，就可以进一步减小提起近端部分上的应力集中。因此，提起近端部分处开始疲劳失效的可能性就可以更适当地减弱。
如权利要求1所述的滚珠循环构件可以适当地减少提起近端部分上的应力集中。然而，上述位置中的分割线(在远离滚珠提起部分的一端处)相对于滚珠中心的移动路径偏向滚珠提起部分。即，在提起近端部分处的分割区域中，两个滚珠循环构件形成构件的外周壁不相等地包围滚珠。因此，作为这种结构的负面影响，人们存在如下顾虑，即由提起近端部分附近的外周壁约束滚珠的能力变得不稳定。因此，本发明的发明者深入地研究了可以减少提起近端部分上的应力集中并且可以使提起近端部分附近处对滚珠的约束能力稳定的结构。因此，提起近端部分附近的外周壁形成了可以实现预计的滚珠约束能力的有效结构。
即，如从属于权利要求1的权利要求2所述的本发明的滚珠循环构件，其特征在于，两个滚珠循环构件形成构件都具有从外周壁延伸的外周壁延伸部分，并且每个滚珠循环构件形成构件的外周壁延伸部覆盖住相匹配滚珠循环构件形成构件的提起近端部分的相对侧。
在权利要求2所述的本发明中，虽然所确定的分割位置使两个滚珠循环构件形成构件的外周壁在每个提起近端部分处以不同的比率围绕着滚珠，但是外周壁通过外周壁之一覆盖住另一个外周壁的这种方式组合在一起。因此，可以使由提起近端部分附近的外周壁约束滚珠的能力变得稳定。
如权利要求3所述的本发明的滚珠丝杠，其特征在于，该滚珠丝杠包括如权利要求1或者权利要求2所述的滚珠循环构件。
在如权利要求3所述的本发明中，设置了可以实现如权利要求1或者权利要求2所述的滚珠循环构件的运作和优点的滚珠丝杠。
在本发明中，提供了可以提高高速运作性能和耐久性能的一种滚珠循环构件和滚珠丝杠。另外，本发明的提出是为了解决上述问题，并且本发明的一个目的是提供一种滚珠循环构件和滚珠丝杠，其中可以提高在滚珠循环构件内部形成的滚珠循环通路的精确性。
另外，根据如权利要求4所述的为了解决上述问题的本发明，提供了一种用于滚珠丝杠的滚珠循环构件，该滚珠丝杠包括螺纹轴，所述螺纹轴具有在其外圆周表面内形成的滚珠滚动槽；螺母，所述螺母具有在其与螺纹轴的外圆周表面相对的内圆周表面内形成的滚珠滚动槽；和多个滚珠，所述滚珠设置在螺母与螺纹轴的滚珠滚动槽之间形成的滚珠轨道通路中；滚珠循环构件包括在其中形成的滚珠循环通路，用于从滚珠轨道通路的一侧提起滚珠，并且将提起的滚珠返回到滚珠轨道通路的另一侧中；滚珠循环通路包括中央通路，并且一对引导通路分别在中央通路的相对的端部处以与之连续的方式形成，其中，分别形成引导通路的每个外周壁的外表面设置成基本上与相应的引导通路中的滚珠的移动路径相平行，并且分别形成引导通路的每个外周壁的厚度基本上等于形成中央通路的外周壁的厚度。
在如权利要求4所述的本发明中，形成引导通路的每个外周壁的外表面基本上平行于引导通路中的滚珠的移动路径。这个外周壁的厚度基本上等于形成中央通路的外周壁的厚度。因此，外周壁的厚度在滚珠循环通路的整个长度上基本上比较均匀。因此，滚珠循环构件的壁厚在其整个长度基本上比较均匀。因此，浇铸操作期间铸造材料中的收缩变化很难扩大，这样就能提高在滚珠循环构件内部形成的滚珠循环通路的精确性。
在此，术语“厚度基本上等于(或者基本上均匀)”指的是外周壁的厚度变化在±50％内。即，当外周壁的厚度变化在±50％内时，浇铸操作期间在浇铸产品的整个长度上铸造材料的收缩更稳定，因此这一点是很希望的。并且，当外周壁的厚度变化在±20％内时，浇铸操作期间铸造材料的收缩更稳定，因此这一点是更希望的。
如从属于权利要求4的权利要求5所述的本发明的滚珠循环构件，其特征在于，当滚珠循环通路的内径由Lw表示，并且滚珠的直径由Dw表示时，滚珠循环通路通过Lw和Dw之间的关系以满足如下公式(1)的方式形成Lw-Dw≤0.1Dw(1)如权利要求5所述的本发明基于如权利要求4所述的本发明，因此滚珠循环通路的内径可以设置成预定的范围。即，当控制滚珠循环通路的精确性满足上面的公式(1)时，滚珠循环通路的内径可以保持低于期望的容许值。因此，可以减小对滚珠交错布置并且彼此干扰的顾虑。尤其当滚珠循环构件使用树脂制成时，在滚珠循环通路内部很难产生磨损。
根据如权利要求6所述的本发明，提供了一种用于滚珠丝杠的滚珠循环构件，该滚珠丝杠包括螺纹轴，所述螺纹轴具有在其外圆周表面内形成的滚珠滚动槽；螺母，所述螺母具有在其与螺纹轴的外圆周表面相对的内圆周表面内形成的滚珠滚动槽；和多个滚珠，所述滚珠设置在螺母与螺纹轴的滚珠滚动槽之间形成的滚珠轨道通路中；滚珠循环构件包括在其中形成的滚珠循环通路，用于从滚珠轨道通路的一侧提起滚珠，并且将提起的滚珠返回到滚珠轨道通路的另一侧中；滚珠循环通路包括中央通路，并且一对引导通路分别在中央通路的相对的端部处以与之连续的方式形成；其中，用于防止异物经过各个滚珠循环构件固定孔侵入的防止异物侵入的罩子部分，通过一个防止异物侵入的罩子部分的支撑部分而形成于每个外周壁的外表面上，所述固定孔形成于螺母中从而用于安装滚珠循环构件，所述外周壁分别形成了引导通路，所述支撑部分基本上竖直地形成在外周壁的外表面上，从而支撑着防止异物侵入的罩子部分。
在如权利要求6所述的本发明中，防止异物经过(用于固定滚珠循环构件的)滚珠循环构件固定孔侵入。此外，形成引导通路的每个外周壁的外表面基本上平行于引导通路中的滚珠的移动路径。另外，形成引导通路的这种外周壁的厚度基本上等于形成中央通路的外周壁的厚度。因此，例如，当使外周壁的厚度在滚珠循环通路的整个长度上大体均匀时，就可以使滚珠循环构件的壁厚沿着整个长度基本上比较均匀。因此，浇铸操作期间铸造材料中的收缩变化很难扩大，这样就能提高在滚珠循环构件内部形成的滚珠循环通路的精确性。
如权利要求7所述的本发明的滚珠丝杠包括在权利要求4至6中任一项所界定的滚珠循环构件。
在如权利要求7所述的本发明中，提供了可以实现如权利要求4至6任一项所述的滚珠循环构件的运作和优点的滚珠丝杠。
在本发明中，提供了一种滚珠循环构件和使用这种滚珠循环构件的滚珠丝杠，其中可以提高在滚珠循环构件内部形成的滚珠循环通路的精确性。
图1是本发明的旁盖式滚珠丝杠的解释性视图。
图2是图1的滚珠丝杠的重要部分的横向剖视图。
图3是按照图2的箭头E的方向所得的视图，示出了旁盖还没有固定在上面时的螺母。
图4是按照图2的箭头E的方向所得的视图，示出了在其上固定有本发明的旁盖后的螺母。
图5是示出了本发明的旁盖的解释性视图。
图6是示出了旁盖形成构件的解释性视图。
图7是示出了本发明旁盖的分割线的重要部分(即图6中的F部分)的解释性放大视图。
图8是示出了外周壁组合于提起近端部分处的状态的解释性剖视图。
图9是示出了外周壁组合于提起近端部分处的状态的解释性透视图。
图10是旁盖式滚珠丝杠的视图。
图11是示出了作为比较实例的旁盖的解释性透视图。
图12是示出了按照滚珠中心的移动路径设置的分割线的重要部分的解释性放大视图。
图13是示出了旁盖沿着与滚珠中心移动路径一致的分割线被分开的情况的解释性透视图。
图14A和14B是示出了本发明的旁盖(第三实施例)的解释性视图，图14A是示出了旁盖的外观的解释性透视图并且说明了旁盖中的滚珠中心的移动路径，图14B是示出了已分割的旁盖的旁盖形成构件的解释性透视图。
图15A和15B是示出了本发明的旁盖(第四实施例)的解释性视图，图15A是防止异物侵入的罩子部分的透视解释性透视图，图15B是说明防止异物侵入的罩子部分的重要部分(图15A中的支腿部分)的放大透视图。
图16A和16B是示出了作为比较实例的旁盖的解释性透视图。
具体实施例方式
现在将参照附图描述本发明的优选实施例。在下面的每个实施例中，与前面已经提到的滚珠丝杠类似的部分将分别使用相同的附图标记表示。
(第一实施例)首先，将描述本发明的第一实施例。
图1是本发明的旁盖式(side cap-type)滚珠丝杠的解释性视图，图2是图1的滚珠丝杠的重要部分的横向剖视图，图3和4是按照图2的箭头E的方向所得的视图，图3示出了旁盖还没有固定在其上的螺母，而图4示出了本发明的旁盖固定在其上之后的螺母。
如图1和2所示，该滚珠丝杠10包括螺纹轴12和螺母14。
螺纹轴12具有形成于其外圆周表面上的螺旋滚珠滚动槽11。螺母14具有形成于内圆周表面上的螺旋滚珠滚动槽13，并且该槽与螺纹轴12的滚珠滚动槽11相对应。螺母14装配在螺纹轴12上，并且螺母14的滚珠滚动槽13和螺纹轴12的滚珠滚动槽11彼此相对，以形成它们之间的滚珠轨道通路。多个滚珠15(用作滚动构件)可滚动地设置在滚珠轨道通路8中。
如图3所示，通过矩形平面界定的旁盖固定表面16形成于螺母14的外圆周表面。一对切口20形成于旁盖固定表面16。这些切口20与在滚珠滚动槽11和13之间形成的滚珠轨道通路8连通。
如图4所示，作为滚珠循环构件的旁盖17(side cap)固定在旁盖固定表面16上。旁盖17具有一对支腿部分19，并且这对支腿部分19可以沿着垂直于螺纹轴12的方向(见图1)分别紧密地装配到(在旁盖固定表面16中形成的)切口20中。如图4所示，整个旁盖17通过罩子状的旁盖外壳26(该外壳盖住整个旁盖17)被保持靠住旁盖固定表面16，并且通过固定螺钉18固定到螺母14上。
滚珠提起(scooping-up)(返回)通路21形成于旁盖17的每个支腿部分19中(参见图2)。滚珠提起(返回)通路21的延伸方向相对于支腿部分19的外圆周表面是倾斜的。滚珠提起(返回)通路21沿着滚珠循环通路的方向倾斜。每个滚珠提起(返回)通路21与滚珠供给通路22连通，并且该滚珠供给通路22和这对滚珠提起(返回)通路21共同地形成滚珠循环通路27。
即，如图2和4所示，旁盖17具有由滚珠提起(返回)通路21和滚珠供给通路22形成的滚珠循环通路27(该通路在滚珠循环通路27的延伸方向上的整个长度上具有整体结构)。此外，尽管事实上支腿部分19可以很容易地分别装配进旁盖固定表面16中的切口20内，但是滚珠15在(形成于支腿部分19内部的)每个滚珠提起(返回)通路21中的前进方向通过这样的三维方式形成，即滚珠可以在与螺纹轴12基本上相切并且基本上与每个滚珠滚动槽11和13的导入角一致的方向上被提起。因此，螺母14的形成很简单，此外还可提高滚珠循环通路27(即滚珠提起(返回)通路21和滚珠供给通路22)的设计自由度。
滚珠15的环形循环通路是通过滚珠循环通路27和滚珠轨道通路8形成的。例如，马达(未显示)的输出轴可以经由联结件连接至螺纹轴12的一端，并且当螺纹轴12旋转时，螺母14通过滚动滚珠15沿轴向方向移动。
接下来，将详细描述旁盖17的分割结构。图5和图6是示出了本发明的旁盖的解释性视图，图5是旁盖的透视图，图6示出了旁盖中已经彼此分割开的旁盖形成构件之一。
旁盖17由树脂浇铸而成，并且通过将树脂浇铸型的旁盖形成构件(即一对滚珠循环构件形成构件)23和23组合在一起而形成。在图5中，由附图标记PL表示的线示出了分割线，沿着该分割线滚珠循环构件17被分成两个旁盖形成构件23。
如图6所示，旁盖17具有在其内部形成的滚珠循环通路27(由滚珠提起(返回)通路21和滚珠供给通路22形成)，并且包括沿着滚珠15的前进方向以点对称的方式彼此分割开的两个旁盖形成构件23。因此，分割表面23d(也分别用作将要连接在一起的接合表面)分别形成于两个旁盖形成构件23上，即两个旁盖形成构件23沿着图6所示的分割线PL彼此分割开的区域。
接下来，将更详细地描述分割线PL(或者分割表面23d)，两个旁盖形成构件23沿着该分割线被彼此分割开。图7是示出了旁盖分割线的重要部分(即，图6中的F部分及其附近)的解释性放大视图，并且该图也示出了本发明的滚珠提起部分的提起近端部分处的分割实例。图8和9是示出了在提起近端部分附近一对旁盖形成构件的外周壁彼此组合的情况的解释性视图。
如上所述，旁盖17沿着分割线PL被分成两个旁盖形成构件23，因此这对旁盖形成构件23和23分别具有分割表面(接合表面)23d(参见图6)。
如图7所示，旁盖17具有在每个滚珠提起(返回)通路21的末端部分处形成的滚珠提起部分24。滚珠提起部分24具有舌状的形状以便该部分可插入螺纹轴12的滚珠滚动槽11中，从而从滚珠轨道通路8中顺利地提起(在滚珠轨道通路8中滚动的)滚珠15，并将其导入滚珠提起(返回)通路21中。该滚珠提起部分24从滚珠提起(返回)通路21朝向滚珠滚动槽11伸出。因此，槽口部分25在与(在支腿部分19中形成的)滚珠提起(返回)通路21和滚珠提起部分24相互连接的提起近端部分24a处形成，槽口部分25可以采用例如是锐角的V形槽。
在本发明的旁盖17中，分割线PL形成于如下的位置，即该线经过这对支腿部分19的槽口部分25的最深部分，如图7所示。即，(将旁盖17分成两个旁盖形成构件23和23的)分割线PL形成于如下的位置，即该线在(V形槽口部分25的)顶点处提前切割旁盖17一侧的槽口部分25并切割另一侧的槽口部分25，并且通过这种方式形成两个旁盖形成构件23的分割表面23d。
经过槽口部分25的分割线PL在每个提起近端部分24a附近的(由弧形部分和与该弧形部分连续的直线部分形成的)外周壁延伸部23f处连续地平稳延伸，如图7所示。换句话说，如图6所示，在提起近端部分24a的附近(即在图中显示的F部分)，在该提起近端部分24a中的分割线PL的位置如下，即滚珠循环构件形成构件23的分割表面23d(在远离滚珠提起部分24并且在该图中靠近支腿部分19的一端处)相对于滚珠中心15的移动路径偏向滚珠提起部分24从而形成外周壁延伸部分23f。因此，提起近端部分24a处的分割表面23d由外周壁延伸部23f的微微弯曲的脊部形成，并且因此提起近端部分24a上应力的集中可以更适当地减小。在图7中，附图标记Z表示提起每个滚珠15的点。旁盖17在其整个长度上按照如上所述被分成两部分，并且除了在提起部分24a的近端附近，分割线PL都按照滚珠中心的移动路径而形成，从而使两个旁盖形成构件23基本上一样地围绕或者包围在滚珠的圆周。
接下来，将描述第一实施例的滚珠丝杠10和旁盖17的运转和优点。
如上所述，在该滚珠丝杠10中，旁盖17固定在螺母14的旁盖固定表面16上，并且在滚珠滚动槽11和13之间滚动的每个滚珠15由旁盖17的滚珠提起部分24沿滚珠滚动槽11和13的导入角的方向提起，并且被顺利地导入到滚珠供给通路22中。因此，在该滚珠丝杠10中，即使滚珠滚动槽的导距大小与在管状循环式滚珠丝杠中相同时，在滚珠循环部分中滚珠15的前进方向也很难突然改变。因此，当提起滚珠15时，可以抑制滚珠15的损坏和噪音的产生。此外，滚珠循环回路的数目并不局限于相对于例如端盖式滚珠丝杠的丝杠槽的螺纹数目，因此负载容量可以增大而不会增大滚珠的数目(圈的数目)。
在滚珠丝杠10中，旁盖17包括一对沿着滚珠15的前进方向彼此分开的滚珠循环构件形成构件23和23，因此滚珠循环通路27(每个滚珠15沿着与滚珠滚动槽11和13的导入角一致的方向由滚珠循环通路27提起，然后返回到初始位置)可以很容易地通过树脂浇铸等在旁盖17内部形成。
此外，在滚珠丝杠10中，通过将该对(具有相同的外部形状的)旁盖形成构件23和23组合在一起而形成旁盖17，采用这种结构可以使用单个模具来浇铸旁盖形成构件23和23，因此可以很容易地生产旁盖17。
另外，每个旁盖形成构件23和23的分割表面23d由分割线PL形成，该分割线PL在槽口部分25的最深部分处提前切割槽口部分25(该部分形成于滚珠提起部分24的提起近端部分24a处)。即，在旁盖17中，将两个旁盖形成构件23和23彼此分开的分割线PL形成于如下的位置，即该线提前切割分别在提起近端部分24a处形成的槽口部分25。因此，槽口部分25实际上并未形成于每个提起近端部分24a处，而此前的形成于提起近端部分的槽口部分会遇到应力集中的问题。因此，即使当(在旁盖17中循环的)滚珠15向旁盖形成构件23施加冲击力时，也几乎不必担心从提起近端部分24a处或者其附近开始发生疲劳失效。因此，可以提高滚珠丝杠10的高速运转性能和耐久性能。
如上所述，旁盖通过如下方式分割，即分割线PL开始于(并且终止于)槽口部分25的最深部分处，即其方式为槽口部分25实际上并未形成于每个提起近端部分24a处。作为这种结构的负面影响，每个滚珠循环构件形成构件23的分割表面(在远离滚珠提起部分24的一端处)相对于滚珠中心15的移动路径偏向滚珠提起部分24。因此，存在下面的顾虑，即由提起近端部分24a附近的外周壁约束滚珠15的能力会变得不稳定。
(第二实施例)因此，作为本发明的第二实施例，将会对可以减少提起近端部分上的应力集中并且可以使在提起近端部分附近处约束滚珠的能力稳定的结构进行说明。
第二实施例的旁盖17与第一实施例的旁盖17的不同之处仅仅在于外周壁延伸部23f的结构不同，其它的结构与如上所述的第一实施例的相同。因此，仅仅描述外周壁延伸部23f的配置，而省略了对其它部分和构件的说明。
在第二实施例的旁盖17中，每个旁盖形成构件23和23的外周壁延伸部23f(该部分形成外周壁)(在这里分割线PL被偏移)都延伸至覆盖住相配合滚珠循环构件形成构件23的提起近端部分24a的相对侧，如图8和图9所示。
使用这种结构，虽然所确定的分割位置使两个滚珠循环构件形成构件23和23的外周壁在每个提起近端部分24a处以不同的比率围绕滚珠，但是外周壁通过外周壁之一覆盖住另一个外周壁的这种方式组合在一起，如图8所示。因此，可以使由提起近端部分24a附近的外周壁约束滚珠15的能力变得稳定。在图8中，附图标记O表示滚珠15的中心。
因此，在第二实施例的旁盖17中，两个旁盖形成构件23和23可以按照如下方式组合在一起，即每个旁盖形成构件23的外周壁延伸部23f覆盖住相匹配旁盖形成构件23的提起近端部分24a的相对侧。因此，可以使由提起近端部分24a附近的外周壁约束滚珠的能力变得稳定。
如上所述，在本发明的滚珠丝杠10中，提高了(用作滚珠循环构件的)旁盖17的滚珠提起部分24的提起近端部分24a的强度(该部分具有较小的强度)，并且通过这样做，就可以提供能够增强高速运作性能和耐久性能的旁盖17以及具有该旁盖17的滚珠丝杠10。
本发明的滚珠丝杠并不局限于上面的实施例，可以在不脱离发明的主题的前提下进行各种改进。
例如，在每个上述实施例中，可在分割表面(接合表面)23d处设置用作定位装置的凸块和孔，从而使两个分割表面相对于彼此定位。用于使固定螺钉18直接穿过的旁盖固定孔可以形成于旁盖17中。
在上述实施例中，除了每个提起近端部分24a附近之外，在其它地方按照滚珠中心的移动路径相等地对旁盖进行分割，通过这种方式来设置分割线PL(旁盖17沿着该分割线在其整个长度上被分割)。然而，本发明并不局限于这种结构，分割线也可以设置成使旁盖并不是这样的相等地分割。然而，为了使两个滚珠循环构件形成构件可以基本上相等地围绕着滚珠从而稳定约束滚珠的能力，最好采用按照滚珠中心的移动路径，通过除了每个提起近端部分附近之外在其它地方相等地分割旁盖的方式来设置分割线PL。
在上述实施例中，虽然在提起近端部分24a处形成的槽口部分25具有呈锐角的V形槽，但是槽口部分25并不局限于这种V形槽。即，槽口部分仅仅需要包括凹部，例如凹入处和凹槽，比如槽口部分也可以是U形或者半圆形。
在上述实施例的滚珠丝杠10中，虽然旁盖17(旁盖形成构件23和23)由树脂形成，但是旁盖17也可以例如由金属形成，例如使用烧结材料，例如烧结钢，或者金属喷射造型法(MIM)。使用这件结构，滚珠丝杠甚至可以用于高温的状况下，而在这种高温的状况下使用树脂浇铸型旁盖是不合适的。
另外，用于从滚珠轨道通路8p提起滚珠或者将滚珠返回到滚珠轨道通路8p中的引导通路21p成形在旁盖17p的每个支腿部分19p内(见图2)。引导通路21p的延伸方向相对于支腿部分19p的外圆周表面倾斜。即，引导通路21p沿着滚珠循环通路的方向倾斜。每个引导通路21p与中央通路22p连通，并且该中央通路22p和该对引导通路21p共同地形成滚珠循环通路27p。用于滚珠15p的环形循环通路通过滚珠循环通路27p和滚珠轨道通路8p形成。例如，马达(未显示)的输出轴可以经由联结件连接至螺纹轴12p的一端，并且当螺纹轴12p旋转时，螺母14p通过滚动滚珠15p沿轴向方向移动。
更具体地说，如图2和4所示，旁盖17p具有由引导通路21p和中央通路22p形成的滚珠循环通路27p(该通路在滚珠循环通路27p的延伸方向上的整个长度上具有整体结构)。此外，尽管事实上支腿部分19p可以容易地分别装配入旁盖固定表面16p中的滚珠循环构件固定孔20p内，但是滚珠15p在(支腿部分19p内部形成的)每个滚珠提起(返回)通路21p中的前进方向通过这样的三维方式形成，即滚珠可以在与螺纹轴12p基本上相切并且基本上与每个滚珠滚动槽11p和13p的导入角一致的方向上被提起。因此，螺母14p的形成很简单，此外还提高了滚珠循环通路27p(即引导通路21p和中央通路22p)的设计自由度。旁盖17p具有在每个引导通路21p的末端部分处形成的滚珠提起部分(在图15中由附图标记PU表示)。滚珠提起部分具有类似舌状的形状，以便该部分可以插入螺纹轴12p的滚珠滚动槽11p中，从而从滚珠轨道通路8p中顺利地提起(或者铲起)(在滚珠轨道通路8p中滚动的)滚珠15p，并将其导入到引导通路21p中。该滚珠提起部分从引导通路21p伸向滚珠滚动槽11p。
接下来，将更详细地描述形成旁盖17p的外周壁，以及其中形成的滚珠循环通路。图14和15是示出了旁盖17p的解释性视图，图14是旁盖的透视图，图14A示出了旁盖形成构件组合在一起的情况，图14B示出了其中的一个旁盖形成构件。
旁盖17p由树脂浇铸而成，并且通过将树脂浇铸形成的旁盖形成构件(即一对滚珠循环构件形成构件)23p和23p组合在一起而形成。在图14中，由附图标记PL指定的线表示分割线，沿着该分割线滚珠循环构件17p被分成两个旁盖形成构件23p。分割线PL(旁盖17p在其整个长度上沿着该分割线被分割)按照滚珠中心的移动路径均一地形成，以便两个旁盖形成构件23p基本上相等地围绕或者包围滚珠的圆周。两个旁盖形成构件23p以点对称的方式相对于分割线PL被分割开。
由引导通路21p和中央通路22p形成的滚珠循环通路27p在如图14B所示的已分割的旁盖17p内部形成。
即，形成在旁盖17p内部的滚珠循环通路27p包括分别在中央通路22p的相对的两端处以与之连续的方式形成的一对引导通路21p。引导通路21p分别由围绕这些引导通路21p的外周壁形成或者界定，并且这些外周壁分别形成一对支腿部分19p(参见图14A)。该对支腿部分19p是倾斜的从而与螺纹轴12p的导入角相对应，即相对于中央通路21p以预定的角度沿相反方向倾斜，如图14A和14B所示，并且这些支腿部分19p与其中形成的引导通路22p一起以三维的方式形成。在图14A中，滚珠15p以三维方式前进的方向由箭头A至C表示。
如图14B所示，形成引导通路21p的外周壁由基本上设置成平行于引导通路21p的外周壁表面23ap形成。形成引导通路21p的外周壁的厚度TA基本上等于形成中央通路22p的外周壁的厚度TC，也等于曲线部分的厚度TB。这里，术语“厚度基本上等于(或者基本上均匀)”指的是外周壁的厚度变化在±50％内。即，当外周壁的厚度变化在±50％内时，浇铸操作期间铸造材料的收缩在模铸产品的整个长度上比较稳定，因此这一点是所希望的。并且，当外周壁的厚度变化在±20％内时，浇铸操作期间铸造材料的收缩更稳定，因此这一点是更希望的。最好除了在整个长度上规定产品的厚度之外，该产品(滚珠循环构件)通过如下的方式进行浇铸，即在其整个长度上在垂直于滚珠前进方向的平面中的外周壁的横截面形状基本上比较均匀(即，外圆周表面基本上平行于内圆周表面，而不论外圆周表面的形状如何)。当整个长度上的厚度减小以致使厚度在整个长度上基本上相等(基本上均匀)时，人们担心产品易碎。在这种情形下，当选取具有小于40kg/cm2的弯曲模量并且不小于5的悬臂冲击值的铸造材料时，这种材料就很合适，因为它可以耗散滚珠的冲击值。
旁盖17p的外周壁在整个长度上具有基本上相等的(基本上均匀的)厚度，并且因此当滚珠循环通路27p的内径由Lw表示(参见图14B)，以及滚珠15p的直径由Dw表示时，滚珠循环通路27p按照Lw和Dw之间的关系满足如下的公式(1)的方式形成。换句话说，旁盖17p(一对滚珠循环构件形成构件23p和23p)以这样的方式形成，即外周壁的厚度在满足如下公式(1)的范围内变化。
Lw-Dw≤0.1Dw(1)(第三实施例)接下来，将描述第三实施例的滚珠丝杠10p和旁盖17p的操作和优点。
如上所述，在这个滚珠丝杠10p中，旁盖17p固定在螺母14p的旁盖固定表面16p上，并且在滚珠滚动槽11p和13p之间滚动的每个滚珠15p由旁盖17p的滚珠提起部分24p沿滚珠滚动槽11p和13p的导入角的方向提起，并且被顺利地导入到中央通路22p中。因此，在该滚珠丝杠10p中，即使滚珠滚动槽的导程大小如同在管状循环式滚珠丝杠中时，在滚珠循环部分中滚珠15p的前进方向也很难突然改变。因此，当提起滚珠15p时，可以抑制滚珠15p的损坏和噪音的产生。此外，滚珠循环回路的数目并不局限于例如相对于端盖式滚珠丝杠的丝杠槽的螺纹数目，因此负载容量可以增大而不会增大滚珠的数目(圈的数目)。
在滚珠丝杠10p中，旁盖17p包括一对沿着滚珠15p的前进方向彼此分开的滚珠循环构件形成构件23p和23p，因此滚珠循环通路27p(每个滚珠15p沿着与滚珠滚动槽11p和13p的导入角一致的方向由滚珠循环通路27p提起，然后返回到初始位置)可以很容易地通过树脂浇铸等在旁盖17p内部形成。
此外，在滚珠丝杠10p中，通过将该对(具有相同的外部形状的)旁盖形成构件23p和23p组合在一起而形成旁盖17p，并且通过这种结构可以使用单个铸模来浇铸旁盖形成构件23p和23p，因此可以很容易地生产旁盖17p。
尤其在该滚珠丝杠10p中，形成引导通路21p的每个外周壁23ap的外表面基本上平行于引导通路21p中的(由箭头A表示的)滚珠的移动路径。该外周壁23ap的厚度TA基本上等于形成中央通路22p的外周壁的厚度TC。即，外周壁的厚度在滚珠循环通路27p的整个长度上基本上均匀(TA＝TC)。因此，旁盖17p的壁厚沿着其整个长度基本上比较均匀。因此，铸造材料中的收缩变化很难扩大，这样就能提高在旁盖17p内部形成的滚珠循环通路27p的精确性。
此外，需控制滚珠循环通路27p的精确性以满足上述公式(1)，因此滚珠循环通路27p的内径可被保持低于期望的容许值。因此，就能够减少对滚珠15p以交错方式布置并且彼此干扰的担心，尤其是当旁盖由树脂制成时，可以适当地抑制滚珠循环通路内部的磨损。
旁盖17p的该对支腿部分19p可以沿垂直于螺纹轴12p的方向分别紧密地装配到一对类似切口的滚珠循环构件固定孔20p中(见图1)。如上所述，在每个支腿部分19p中形成的引导通路21p的外周壁23ap的外表面设置成基本上平行于滚珠的移动路径，因此外壁表面23ap以倾斜的方式形成。因此，在旁盖17p固定到螺母14p上之后，凹入处会形成于每个滚珠循环构件固定孔20p的支腿部分19p插入侧。即，当凹入处形成于每个孔20p的支腿部分19p插入侧处时，支腿部分19p就不能完全地封闭该孔20p，因此就会担心异物经过该凹入处侵入。因此，希望凹入处通过例如类似罩子的构件封闭。
(第四实施例)因此，将说明本发明的第四实施例，其中在旁盖17p的一对支腿部分19p的每个支腿处形成防止异物侵入的罩子部分，用于适当地防止异物经过(用于固定旁盖17p的)滚珠循环构件固定孔20p侵入。
即，在本发明的第四实施例中，设置有其外周壁在滚珠循环通路的整个长度上基本上均匀的旁盖，并且在支腿部分处形成了防止异物经过滚珠循环构件固定孔侵入的罩子部分。该第四实施例的旁盖17p与第三实施例的旁盖17p的不同之处仅仅在于设置有防止异物侵入的罩子部分和分别支撑防止异物侵入的罩子部分的支撑部分，其它的结构与如上所述的第三实施例相同。因此，仅仅描述防止异物侵入的罩子部分和支撑其的支撑部分，而省略了对其它部分和构件的说明。
在该第四实施例的旁盖17p中，防止异物侵入的罩子部分24p和防止异物侵入的罩子的支撑部分25p(该部分支撑着防止异物侵入的罩子部分24p)在形成有引导通路21p的每个外周壁的外表面23ap上形成。
为使防止异物侵入的罩子部分24p可以适当地防止异物经过滚珠循环构件固定孔20p侵入，该防止异物侵入的罩子部分24p具有与滚珠循环构件固定孔20p的内部形状一致的外圆周部分24ap，并且当旁盖固定在螺母上时，防止异物侵入的罩子部分24p封闭了在滚珠循环构件固定孔20p的支腿部分19p插入侧处形成的凹入处。防止异物侵入的罩子部分的支撑部分25p在外周壁的外表面23ap上竖直地以支撑着防止异物侵入的罩子部分24p的方式形成。即，防止异物侵入的罩子部分24p通过一个防止异物侵入的罩子部分的支撑部分25p而设置于外周壁的外表面23ap上。
因此，在该第四实施例的旁盖17p中，可以防止异物经过其中固定有旁盖17p的滚珠循环构件固定孔20p而侵入，而且可以实现与第三实施例的旁盖相似的操作和优点。
如上所述，在本发明中，提供了具有精确性得以改善的具有滚珠循环通路27p的旁盖17p，并且也提供了设置有该旁盖的滚珠丝杠10p。
本发明的滚珠丝杠并不局限于上述实施例，可以在不脱离发明的主题的前提下进行各种改进。
在每个上述的通过将一对旁盖形成构件23p和23p组合在一起而形成旁盖17p的实施例中，可以在分割表面(接合表面)处设置用作定位装置的凸块和孔，以便使两个分割表面相对于彼此定位。用于使固定螺钉18p直接穿过的旁盖固定孔可以在旁盖17p中形成。虽然旁盖17p是通过将该对旁盖形成构件23p和23p组合在一起而形成，但是旁盖不必总是被分成两个部分。例如，旁盖可以被分成四个部分，并且因此可以通过四个旁盖形成构件而形成，其中上述的旁盖17p还在中央通路的中央部处被分割开。一对引导通路分别在中央通路的相对的端部处通过连续的方式形成，术语“连续”并不局限于表明形成构件直接彼此整体地形成，而且还包括相互分割开的多个构件彼此“功能上连续地”组合在一起的意思。
在上述实施例中，分割线PL(旁盖17p沿着该分割线在它的整个长度上进行分割)按照滚珠中心的移动路径并且以相等地分割旁盖的方式进行设置。然而，本发明并不局限于这种结构，分割线也可以设置成使旁盖结构并不是这样相等地被分割。
权利要求
1.一种用于滚珠丝杠的滚珠循环构件，该滚珠丝杠包括螺纹轴，所述螺纹轴具有在其外圆周表面上形成的滚珠滚动槽；螺母，所述螺母具有在其与所述螺纹轴的外圆周表面相对的内圆周表面上形成的滚珠滚动槽；和多个滚珠，所述滚珠设置在所述螺母与所述螺纹轴的滚珠滚动槽之间形成的滚珠轨道通路中；所述滚珠循环构件包括滚珠提起部分，每个滚珠提起部分都用于从所述滚珠轨道通路的一侧提起滚珠；滚珠循环通路，用于将在所述滚珠提起部分处提起的滚珠返回到滚珠轨道通路的另一侧中；所述滚珠提起部分和所述滚珠循环通路彼此形成一个整体；槽口部分，分别在提起近端部分处形成，并且分别整体地将所述滚珠提起部分连接至所述滚珠循环通路；以及两个滚珠循环构件形成构件，该构件沿着经过所述滚珠循环构件内部的滚珠的前进方向上延伸的分割线被彼此分割开，其中，所述分割线经过一侧的所述槽口部分的最深部分，并且经过另一侧的所述槽口部分的最深部分。
2.如权利要求1所述的滚珠循环构件，其中，两个所述滚珠循环构件形成构件的每一个均具有从其外周壁延伸的外周壁延伸部分，并且两个所述滚珠循环构件形成构件的每一个的外周壁延伸部均覆盖住相匹配滚珠循环构件形成构件的提起近端部分的相对侧。
3.一种滚珠丝杠，包括如权利要求1所述的滚珠循环构件。
4.一种用于滚珠丝杠的滚珠循环构件，该滚珠丝杠包括螺纹轴，所述螺纹轴具有在其外圆周表面内形成的滚珠滚动槽；螺母，所述螺母具有在其与螺纹轴的外圆周表面相对的内圆周表面内形成的滚珠滚动槽；和多个滚珠，所述滚珠设置在所述螺母与所述螺纹轴的滚珠滚动槽之间形成的滚珠轨道通路中；所述滚珠循环构件包括在其中形成的滚珠循环通路，用于从滚珠轨道通路的一侧提起滚珠，并且将所提起的滚珠返回到滚珠轨道通路的另一侧中；所述滚珠循环通路包括中央通路，并且一对引导通路分别在所述中央通路的相对端处以与之连续的方式形成；其中，分别形成所述引导通路的每个外周壁的外表面设置成基本上与所述相应引导通路中的滚珠的移动路径相平行，并且分别形成所述引导通路的每个外周壁的厚度基本上等于形成于所述中央通路的外周壁的厚度。
5.如权利要求4所述的滚珠循环构件，其中，当所述滚珠循环通路的内径由Lw表示，并且所述滚珠的直径由Dw表示时，所述滚珠循环通路按照Lw和Dw之间的关系满足如下的公式(1)的方式形成Lw-Dw≤0.1Dw(1)
6.一种用于滚珠丝杠的滚珠循环构件，该滚珠丝杠包括螺纹轴，所述螺纹轴具有在其外圆周表面内形成的滚珠滚动槽；螺母，所述螺母具有在其与螺纹轴的外圆周表面相对的内圆周表面内形成的滚珠滚动槽；和多个滚珠，所述滚珠设置在所述螺母与所述螺纹轴的滚珠滚动槽之间形成的滚珠轨道通路中；所述滚珠循环构件包括在其中形成的滚珠循环通路，用于从所述滚珠轨道通路的一侧提起滚珠，并且将所提起的滚珠返回到所述滚珠轨道通路的另一侧中；所述滚珠循环通路包括中央通路，并且一对引导通路分别在所述中央通路的相对端处以与之连续的方式形成，其中，用于防止异物经过各个滚珠循环构件固定孔侵入的防止异物侵入的罩子部分，该部分通过所述防止异物侵入的罩子部分的支撑部分而形成于所述每个外周壁的外表面上，所述固定孔形成于所述螺母中从而用于将所述滚珠循环构件安装于其中，所述外周壁分别形成有所述引导通路，所述支撑部分基本上竖直地形成在所述外周壁的外表面上从而支撑所述防止异物侵入的罩子部分。
7.一种滚珠丝杠，包括如权利要求4所述的滚珠循环构件。
8.一种滚珠丝杠，包括如权利要求6所述的滚珠循环构件。
全文摘要
旁盖17由两个沿着分割线PL彼此分割开的滚珠循环构件形成构件23和23形成，其中分割线PL沿着旁盖内部的滚珠15的前进方向延伸。旁盖17包括用于在滚珠轨道通路8的一端从该通路中提起滚珠15的滚珠提起部分24，和用于将从滚珠提起部分24处提起的滚珠15返回至滚珠轨道通路8另一端的滚珠循环通路27(该通路与滚珠提起部分形成整体)。旁盖具有槽口部分25，该槽口部分分别形成于提起近端部分24a处，并且分别整体地将滚珠提起部分24连接至滚珠循环通路27。分割线PL形成于如下的位置，即该线提前切割一侧和另一侧的槽口部分25。
文档编号F16H25/22GK1740590SQ200510109850
公开日2006年3月1日 申请日期2005年8月8日 优先权日2004年8月6日
发明者大久保努, 林荣治, 梶田敏治 申请人:日本精工株式会社