专利名称：滚柱丝杠的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种介装有能够在丝杠轴与螺母之间滚动的滚柱的滚柱丝杠。
背景技术：
近年来，开发有介装有能够在丝杠轴与螺母之间滚动的滚柱的滚柱丝杠。由于滚 柱与滚柱滚动面线接触，因此滚柱丝杠与滚珠丝杠相比具有能够使可承受的载荷变大的优 点。但是，与能够向四面八方的任意方向滚动的滚珠相比，由于滚柱的前进方向被限制为单 一方向，因此存在使滚柱循环极为困难的问题。滚柱丝杠的循环路径由负载滚柱滚动路和无负载返回通路构成，负载滚柱滚动路 形成于丝杠轴的外周面的螺旋状的滚柱滚动面和螺母的内周面的螺旋状的负载滚柱滚动 面之间且为螺旋状，无负载返回通路将负载滚动路的一端和另一端连接。无负载返回通路 形成于安装在螺母上的循环构件。在循环构件上，作为将在螺旋状的负载滚柱滚动路中移 动的滚柱掬起的掬起部，设置有将在丝杠轴的滚柱滚动面上滚动的滚柱掬起的突起部。突 起部从螺母侧朝向丝杠轴的滚柱滚动面突出。在无负载返回通路中，由于在滚柱的周围设有间隙，因此无负载返回通路的直径 大于负载滚柱滚动路的直径。在现有的滚柱丝杠中，为了消除无负载返回通路与负载滚柱 滚动路的直径的差异，循环构件的突起部的内壁面形成为从无负载返回通路朝向负载滚柱 滚动路宽度逐渐变窄的锥形(参照专利文献1)。然后，使在无负载返回通路中移动的滚柱 齐整后向负载滚柱滚动路弓I导。并且，如上所述，在螺旋状的负载滚柱滚动路中移动的滚柱被循环构件的掬起部 掬起，向无负载返回通路引导。在现有的滚柱丝杠中，为了将在负载滚柱滚动路中移动的滚 柱顺畅地掬起，形成有掬起部的无负载返回通路配置于负载滚柱滚动路的切线方向(参考 专利文献2)。即，从螺母的轴线方向观察时，配置于环状的负载滚柱滚动路的切线方向上， 并且在从螺母的侧面方向观察时，配置于负载滚柱滚动路的导程角方向上。专利文献1 日本特开2006-118649号公报专利文献2 日本特开平11-210858号公报但是，滚柱还从负载滚柱滚动路向无负载返回通路移动。即使希望通过入口较窄 的突起部将滚柱掬起，也会产生在滚柱落入丝杠轴的滚柱滚动面侧等时，滚柱与突起部的 边缘碰撞，无法将滚柱良好地掬起的情况。若滚柱与突起部的边缘碰撞，则可能引发突起部 的边缘破损，或滚柱堵塞。并且，如图30所示，若无负载返回通路配置在负载滚柱滚动路的切线方向，则循 环构件131的掬起部132无法接近负载滚柱滚动路133。这时因为，若过于接近，则为了避 免掬起部132与丝杠轴接触而无法确保具有足够的强度对应的厚度。因此，在滚柱134从 负载滚柱滚动路133脱落直至被掬起部132限制之前产生无限制的区间。并且，滚柱在该 无限制的区间发生倾斜，如图31所示，产生滚柱134的侧面的轴线方向的端部与掬起部132 的边缘碰撞的情况。从负载滚柱滚动路向无负载返回通路转移的滚柱134在被后续的滚柱
5134按压的同时进入掬起部。若滚柱134与掬起部132的边缘碰撞，则可能引发掬起部132 的边缘破损，或滚柱134堵塞。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种能够防止从无负载返回通路向负载滚柱滚动 路转移的滚柱与掬起部碰撞的滚柱丝杠。并且，本发明的另一目的在于，提供一种防止从无负载返回通路向负载滚柱滚动 路转移的滚柱倾斜，而能够顺畅地动作的滚柱丝杠。为了解决上述问题，在本发明的第一技术方案的滚柱丝杠中，具有丝杠轴，其在 外周面具有螺旋状的滚柱滚动面；螺母，其在内周面具有与所述丝杠轴的所述滚柱滚动面 对置的负载滚柱滚动面；循环构件，其设置于所述螺母，且具有连接所述螺母的所述负载滚 柱滚动面的一端与另一端的无负载返回通路；多个滚柱，该多个滚柱在负载滚柱滚动路及 所述循环构件的无负载返回通路上排列，所述负载滚柱滚动路位于所述丝杠轴的所述滚柱 滚动面与所述螺母的所述负载滚柱滚动面之间；所述循环构件的掬起部，该掬起部向所述 无负载返回通路内掬起在所述负载滚柱滚动路中移动的所述滚柱，其中，所述掬起部具有 一对对角对应部，该一对对角对应部与滚柱的四边形的侧面的对角部接触，且宽度以所述 无负载返回通路的截面随着向所述无负载返回通路的内部进展而逐渐接近四边形的方式 变窄，所述滚柱在其对角部被所述一对对角对应部包夹的同时被导向所述无负载返回通路 内，该滚柱从所述负载滚柱滚动路向所述无负载返回通路移动。在本发明的第二技术方案的滚柱丝杠中，具有丝杠轴，其在外周面具有螺旋状的 滚柱滚动面；螺母，其在内周面具有与所述丝杠轴的所述滚柱滚动面对置的负载滚柱滚动 面；循环构件，其设置于所述螺母，且具有连接所述螺母的所述负载滚柱滚动面的一端与另 一端的无负载返回通路；多个滚柱，该多个滚柱在负载滚柱滚动路及所述循环构件的无负 载返回通路上排列，所述负载滚柱滚动路位于所述丝杠轴的所述滚柱滚动面与所述螺母的 所述负载滚柱滚动面之间；所述循环构件的掬起部，该掬起部向所述无负载返回通路内掬 起在所述负载滚柱滚动路中移动的所述滚柱，其中，所述掬起部具有一对对角对应部，该一 对对角对应部从截面呈“V”字形状的连续通路的边缘向所述丝杠轴一侧伸出且与滚柱的四 边形的侧面的对角部对应，所述连续通路与所述螺母的所述负载滚柱滚动面相连，所述一 对对角对应部之间的宽度随着向所述无负载返回通路的内部进展，而以所述无负载返回通 路的截面随着向所述无负载返回通路的内部进展而逐渐接近四边形的方式逐渐变窄，该无 负载返回通路由所述连续通路及所述一对对角对应部形成。本发明的第三技术方案在第一技术方案或第二技术方案所述的滚柱丝杠的基础 上，其特征在于，所述滚珠丝杠还具有多个止动器，该多个止动器介装在所述多个滚柱之 间，而防止相邻的一对滚柱接触，在所述一对对角对应部之间设有用于将从循环轨道脱离 的所述止动器向无负载返回通路内掬起的突起部，所述突起部的内壁面与由所述一对对角 对应部掬起的所述滚柱的轨道分离。本发明的第四技术方案在第三技术方案所述的滚柱丝杠的基础上，其特征在于， 所述突起部的内壁面中的、与所述无负载返回通路正交的截面形状形成为，将对角线上的 顶点和所述一对对角对应部的内壁连结且顶角未满90度的“V”字形状，其中所述对角线连
6结由所述一对对角对应部掬起的滚柱的、与所述一对对角对应部不接触的对角部。本发明的第五技术方案在第三技术方案或第四技术方案所述的滚柱丝杠的基础 上，其特征在于，所述突起部的内壁面形成为，随着从所述无负载返回通路朝向所述负载滚 柱滚动路而所述无负载返回通路的截面积逐渐变宽的锥形。在本发明的第六技术方案的滚柱丝杠中，具有丝杠轴，其在外周面具有螺旋状的 滚柱滚动面；螺母，其在内周面具有与所述丝杠轴的所述滚柱滚动面对置的负载滚柱滚动 面；循环构件，其设置于所述螺母，且具有连接所述螺母的所述负载滚柱滚动面的一端与另 一端的无负载返回通路；多个滚柱，该多个滚柱在负载滚柱滚动路及所述循环构件的无负 载返回通路上排列，所述负载滚柱滚动路位于所述丝杠轴的所述滚柱滚动面与所述螺母的 所述负载滚柱滚动面之间；所述无负载返回通路的掬起路径，该掬起路径形成有掬起部，该 掬起部向所述无负载返回通路内掬起在所述负载滚柱滚动路中移动的所述滚柱，其中，在 从所述螺母的轴线方向观察时，从所述负载滚柱滚动路向所述无负载返回通路转移的滚柱 的、在所述掬起路径内的前进方向比所述负载滚柱滚动路的切线方向更朝向外侧。在本发明的第七技术方案的滚柱丝杠中，具有丝杠轴，其在外周面具有螺旋状的 滚柱滚动面；螺母，其在内周面具有与所述丝杠轴的所述滚柱滚动面对置的负载滚柱滚动 面；循环构件，其设置于所述螺母，且具有连接所述螺母的所述负载滚柱滚动面的一端与另 一端的无负载返回通路；多个滚柱，该多个滚柱在负载滚柱滚动路及所述循环构件的无负 载返回通路上排列，所述负载滚柱滚动路位于所述丝杠轴的所述滚柱滚动面与所述螺母的 所述负载滚柱滚动面之间；所述无负载返回通路的掬起路径，该掬起路径形成有掬起部，该 掬起部向所述无负载返回通路内掬起在所述负载滚柱滚动路中移动的所述滚柱，其中，在 从所述螺母的轴线方向观察时，所述掬起路径的中心线比所述负载滚柱滚动路的切线方向 更朝向外侧。本发明的第八技术方案在第六技术方案或第七技术方案所述的滚柱丝杠的基础 上，其特征在于，所述循环构件的所述无负载返回通路具有与所述螺母的轴线平行延伸的 直线通路；设于所述直线通路的两端且具有所述掬起路径的方向转换路，在从所述螺母的 轴线方向观察时，所述方向转换路的所述掬起路径的中心线比所述负载滚柱滚动路的中心 线的切线方向更朝向外侧，并且所述方向转换路在到达所述直线通路的中途弯曲以能够将 所述掬起路径与所述直线通路连接。在本发明的第九技术方案的滚柱丝杠中，具有丝杠轴，其在外周面具有螺旋状的 滚柱滚动面；螺母，其在内周面具有与所述丝杠轴的所述滚柱滚动面对置的负载滚柱滚动 面；循环构件，其设置于所述螺母，且具有连接所述螺母的所述负载滚柱滚动面的一端与另 一端的无负载返回通路；多个滚柱，该多个滚柱在负载滚柱滚动路及所述循环构件的无负 载返回通路上排列，所述负载滚柱滚动路位于所述丝杠轴的所述滚柱滚动面与所述螺母的 所述负载滚柱滚动面之间；所述循环构件的掬起部，该掬起部向所述无负载返回通路内掬 起在所述负载滚柱滚动路中移动的所述滚柱，其中，在所述滚柱的中心位于从所述负载滚 柱滚动路向所述无负载返回通路转移的部位时，所述掬起部覆盖在所述滚柱上。本发明的第十技术方案在第九技术方案所述的滚柱丝杠的基础上，其特征在于， 所述无负载返回通路具有形成有所述掬起部的掬起路径，在从所述螺母的轴线方向观察 时，从所述负载滚柱滚动路向所述无负载返回通路转移的滚柱的、在所述掬起路径内的前进方向比所述负载滚柱滚动路的切线方向更朝向外侧。本发明的第十一技术方案在第六技术方案、第七技术方案或第九技术方案所述的 滚柱丝杠的基础上，其特征在于，所述滚柱的端面含有球面。本发明的第十二技术方案在第六技术方案、第七技术方案或第九技术方案所述的 滚柱丝杠的基础上，其特征在于，所述多个滚柱以保持相邻的滚柱的轴线大致平行的方式 并列排列，所述掬起部由山形状的突起部构成，所述突起部向所述丝杠轴一侧突出，且具有 与所述滚柱的端面侧对应的第一壁部和与所述滚柱的侧面对应的第二壁部，所述第二壁部 的边缘比所述第一壁部的边缘更接近所述负载滚柱滚动路，以能够使所述第二壁部比所述 第一壁部更早限制从所述负载滚柱滚动路向所述无负载返回通路移动的滚柱。发明效果根据本发明的第一技术方案，能够在掬起部的对角对应部包夹滚柱的对角部的同 时将滚柱掬起。由于无需在掬起部设置突起部，因此也无需担心突起部破损。根据本发明的第二技术方案，能够在掬起部的对角对应部包夹滚柱的对角部的同 时将滚柱掬起。由于无需在掬起部设置突起部，因此也无需担心突起部破损。根据本发明的第三技术方案，能够通过止动器掬起用的突起部将从循环轨道脱离 的止动器掬起。该突起部由于从滚柱的轨道分离，不会与滚柱接触，因此不会由于滚柱的接 触而破损。根据本发明的第四技术方案，突起部的内壁面与滚柱不接触。根据本发明的第五技术方案，能够使突起部的丝杠轴侧的边缘不与滚柱抵接。并 且，能够将通过止动器掬起用的突起部掬起的止动器顺畅地导向无负载返回通路。根据本发明的第六技术方案，由于在掬起路径上的滚柱的前进方向比负载滚柱滚 动路的切线方向更朝向外侧，因此能够在确保掬起部的厚度的基础上使掬起部的边缘接近 负载滚柱滚动路。由于使滚柱被掬起部限制的区间变长，无限制的区间变短，因此能够防止 滚柱倾斜。根据本发明的第七技术方案，由于在掬起路径的上的滚柱的前进方向比负载滚柱 滚动路的切线方向更朝向外侧，因此能够在确保掬起部的厚度的基础上使掬起部的边缘接 近负载滚柱滚动路。由于使滚柱被掬起部限制的区间变长，无限制的区间变短，因此能够防 止滚柱倾斜。根据本发明的第八技术方案，能够连接从切线方向朝向外侧的掬起路径和直线通路。根据本发明的第九技术方案，滚柱的前进方向的端部在滚柱从负载滚柱滚动路完 全出来之前进入循环构件的掬起部。因此，能够消除滚柱的无限制的区间。根据本发明的第十技术方案，由于在无负载返回通路上的滚柱的前进方向比负载 滚柱滚动路的切线方向更朝向外侧，因此能够在确保掬起部的厚度的基础上使掬起部的边 缘接近负载滚柱滚动路。根据本发明的第十一技术方案，在滚柱进入循环构件的掬起部时，滚柱的端面不 会卡挂在掬起部的边缘。并且，在滚柱通过部件间的台阶时，滚柱的端面也不会卡挂在台阶 上。根据本发明的第十二技术方案，由于滚柱的侧面侧更早被突起部限制，因此能够防止滚柱的端面侧与突起部的边缘抵接，而导致突起部受到损伤。
图1是本发明的一实施方式的滚柱丝杠的立体图。图2是上述滚柱丝杠的螺母的立体图。图3是表示夹在丝杠轴与螺母之间的滚柱的侧视图。图4是丝杠轴和循环构件的立体图。图5是循环管的立体图。图6是方向转换路结构构件的立体图。图7是R部分的立体图。图8是外端部分的立体图。图9是插入有循环管的螺母的立体图。图10是安装有方向转换路结构构件的螺母的立体图。图11是安装有方向转换路结构构件的螺母的主视图。图12是表示在螺旋状的负载滚柱滚动路中移动的滚柱及止动器的掬起的立体 图。图13是表示通过一对对角对应部的滚柱的开始掬起的状态(图中(A))和掬起过 程中的状态(图13(B))的截面图。图14是表示突起部的立体图(图中(A)表示R部分和外端部分组合后的状态，(B) 表示将外端部分取下后的状态)。图15是突起部的内壁部的截面图。
图16是对角对应部及突起部的立体图。
图17是循环构件的另一例的立体图。
图18是循环构件的立体图(取下分割部分后的状态)。
图19是方向转换路结构构件的立体图。
图20是R部分的立体图。
图21是外端部分的立体图。
图22是表示安装于螺母的R部分及外端部分的图。
图23是表示从丝杠轴的轴线方向观察的方向转换路的结构的图。
图24是表示在突起部的滚柱的掬起的立体图。
图25是表示在突起部的滚柱的掬起的示意图(从丝杠轴的轴线方向观察的图)。
图26是表示形成于R部分的方向转换路的图。
图27是表示形成于外端部分的方向转换路的图。
图28是表示在台阶上移动的滚柱的示意图(图中(A)表示端面为球面的滚柱，
(B)表示端面为R形状的滚柱)。图29是表示突起部的另一例的立体图。图30是表示从丝杠轴的轴线方向观察的循环构件的掬起的图(现有例)。图31是表示掬起部与滚柱的接触的示意图(现有例)。附图文字
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1丝杠轴
Ia滚柱滚动面
2螺母
2a负载滚柱滚动面
3循环构件
4滚柱
4a端面
4e对角部
5止动器
6负载滚柱滚动路
6a负载滚柱滚动路的切线方向
7方向转换路
12方向转换路结构构件
13连续通路
14对角对应部
15突起部
15b内壁面
32对角线
33顶点
α顶角
107方向转换路
107a方向转换路的中心线
107b掬起路径
110R 部分(R e。一 ^ )
111外端部分(工> K e—ζ )
112方向转换路结构构件
114突起部(掬起部(掬上(f部))
114a 边缘
具体实施例方式图1及图2表示本发明的一实施方式中的滚柱丝杠的立体图。图1是表示滚柱丝 杠的立体图(包含一部分截面图)。滚柱丝杠具有丝杠轴1，其在外周面形成有螺旋状的滚柱滚动面Ia ；螺母2，其在 内周面形成有与滚柱滚动面Ia对置的螺旋状的负载滚柱滚动面2a。丝杠轴1是在碳素钢、铬钢或不锈钢等棒钢的外周面通过切削及磨削加工或滚压 加工形成具有规定导程的螺旋状的滚柱滚动面Ia的部件。负载滚柱滚动面2a的截面为“V” 字形状且其开口角度约为90度。在本实施方式中，在丝杠轴1的外周面形成有两条滚柱滚 动面la。并且，在两条滚柱滚动面Ia上分别并列排列有多个滚柱。在两条滚柱滚动面Ia 中并列排列的多个滚柱的轴线朝向彼此相反的方向。用来承受丝杠轴1的轴线方向的相反
10的两个方向的载荷。为了使在两条滚柱滚动面Ia中移动的滚柱循环，设置有两组循环构件 3。当然，滚柱丝杠的条数可以根据滚柱丝杠的用途而适当地决定为一条、两条、三条等。图2表示螺母2的立体图。螺母2在是在碳素钢、铬钢或不锈钢等圆筒的内周面 通过切削及磨削加工或滚压加工形成的具有规定导程的螺旋状的负载滚柱滚动面2a。负载 滚柱滚动面2a的截面为“V”字形状且其开口角度约为90度。在螺母2的外周的轴线方向 的端部形成有用于将螺母2安装到匹配部件上的法兰盘2b。图3表示夹在丝杠轴1的滚柱滚动面Ia和螺母2的负载滚柱滚动面2a之间的滚 柱4。滚柱4为圆筒形状且其直径和长度大致相等。从侧面观察滚柱4的形状接近正方形。 在滚柱4的端面4a实施有曲率半径R为一定的球面状的倒角。由于端面4a为球面，因此 滚柱4的端面4a与滚柱滚动面Ia以一点接触。以相邻的滚柱4的轴线大致平行的方式分 别并列排列在螺母2的负载滚柱滚动面2a和丝杠轴1的滚柱滚动面Ia之间的两条负载滚 柱滚动路6中。在相邻的滚柱4之间安装有止动器5 (参照图12)。止动器5以使滚柱4的 轴线通过丝杠轴1的中心线的方式保持滚柱4的姿态。在滚柱4中，由其与丝杠轴1的滚柱滚动面Ia及螺母2的负载滚柱滚动面2a接 触的侧面4c承受载荷，其端面4a不承受载荷。因此，各滚柱4只能承受丝杠轴1的轴线方 向的单一方向的载荷。通过使并列排列的多个滚柱4的轴线4b的朝向在两条负载滚柱滚 动路6的各条中互不相同，从而能够承受相反的两个方向((1)及(2)方向)的载荷。图4表示安装于螺母2的循环构件3与丝杠轴1的位置关系。循环构件3具有插 入沿螺母2的轴线方向延伸的贯通孔中的循环管8、安装于循环管8的轴线方向的端部的 一对方向转换路结构构件12。在循环构件3上形成有将负载滚柱滚动路6的一端与另一 端连接的无负载返回通路。无负载返回通路由直线通路9 (参照图5)和曲线状的一对方向 转换路7 (参照图6)构成，其中直线通路9形成于循环管8且与螺母2的中心线平行地直 线性延伸，一对方向转换路7与直线通路9的两端连接且形成于一对方向转换路结构构件 12。滚动到负载滚柱滚动路6的一端的滚柱4被引导到循环构件3的方向转换路7内，在 经由直线通路9后，从另一个方向转换路7再次返回负载滚柱滚动路6的另一端。图5表示循环管8。循环管8是使被一分为二的分割部分8a、8b结合而成的构件。 在循环管8的内部形成有相对于螺母2的轴线方向平行呈直线状延伸的直线通路9。该直 线通路9以使在直线通路9中移动的滚柱4的姿态能够旋转的方式扭转。通过在直线通路 9中使滚柱的姿态旋转，能够使从负载滚柱滚动路6的一端掬起的滚柱4以与负载滚柱滚动 路6的另一端姿态一致的状态返回。分割部分8a、8b的对合面位于截面为四边形的直线通路9的对角线上。由于直线 通路9扭转，因此分割部分8a、8b的对合面16也扭转。在循环管8的轴线方向的中途，成 为对合面16的四边形的顶点发生改变。这是为了在分割部分8a、8b上加工扭转的直线通 路9时不会产生沉割(undercut)。在循环管8的轴线方向的两端面上开设有用于定位循环 管8的定位孔Sc。图6表示方向转换路结构构件12的立体图。方向转换路结构构件12安装于螺母 2的端面。方向转换路结构构件12是使构成方向转换路7的内周侧的R部分10和构成方 向转换路7的外周侧的外端部分11结合而成的构件。在方向转换路结构构件12上形成有与螺母2的负载滚柱滚动面2a连续的截面呈
11“V”字形状的连续通路13。连续通路13沿螺旋状的负载滚柱滚动面2a的切线方向呈直线 状地延伸。方向转换路7在连续通路13处呈直线状地延伸后弯曲成圆弧状。在方向转换 路7上，在滚柱4的周围设有间隙。连续通路13的深度比螺母2的负载滚柱滚动面2a更 深。在负载滚柱滚动面2a上实施有倒角，使得在负载滚柱滚动面2a与连续通路13的连接 部分上不产生台阶。在连续通路13的边缘形成有一对对角对应部14，所述一对对角对应部14向螺旋 轴1 一侧伸出且与滚柱的四边形的侧面的对角部对应。该一对对角对应部14作为将在负 载滚柱滚动路6中移动的滚柱4向方向转换路7内掬起的掬起部而发挥作用。在一对对角 对应部14之间，形成有用于将从循环轨道脱离的止动器5向无负载返回通路内掬起的“V” 字的山形状的突起部('J , 7部)15(参照图7)。在方向转换路结构构件12安装到螺母2 后，突起部15接近丝杠轴1的截面“V”字形状的滚柱滚动面。所述一对对角对应部14及 突起部15的结构后述。在方向转换路结构构件12的与循环管8的接合面上加工有定位孔12a。通过在循 环管8及方向转换路结构构件12的定位孔8c、12a中插入定位销，从而能够将它们定位。图7表示R部分10的立体图，图8表示外端部分11的立体图。如上所述，方向转 换路7在连续通路13处呈直线状地延伸，然后弯曲成圆弧等曲线状。方向转换构成构件12 沿着方向转换路7的截面的四边形的对角线分割成内周侧的R部分10和外周侧的外端部 分11。如图7所示，R部分10具有安装于螺母2的端面的凸缘部IOa和形成有方向转换路 7的主体部10b。在凸缘部IOa上，加工有用于将R部分10安装到螺母2上的安装孔17。 在凸缘部IOa的形成连续通路13的部分形成有将在负载滚柱滚动路6中移动的滚柱4掬 起的一对对角对应部14中的一个。并且，在对角对应部14形成有用于将从循环轨道脱离 的止动器5掬起的突起部15的一半。R部分10可以通过将金属进行切削加工或进行金属 射出成型来制造，也可以为树脂的成型品。如图8所示，外端部分11具有安装于螺母2的端面的凸缘部Ila和形成有方向转 换路7的主体部lib。在凸缘部Ila的形成连续通路13的部分形成有将在负载滚柱滚动 路6中移动的滚柱4掬起的一对对角对应部14中的一个。并且，在对角对应部14形成有 用于将从循环轨道脱离的止动器5掬起的突起部15的一半。外端部分11可以通过将金属 进行切削加工或进行金属射出成型来制造，也可以为树脂的成型品。图9表示螺母2的立体图。在螺母2上加工有与螺母2的轴线平行直线性延伸的 贯通孔2c。循环管8插入于该贯通孔2c中。并且，在螺母2的轴线方向的端面2d加工有 与方向转换路结构构件12的凸缘部IOaUla的形状配合的凹部2e。通过使R部分10与外 端部分11重合，将这些凸缘部IOaUla嵌于凹部2e，并将未图示的螺栓旋入螺母2中，从而 能够将方向转换路结构构件12安装于螺母2。图10及图11将方向转换路结构构件12安装到螺母2的端面2d的状态。在将方 向转换路结构构件12安装到螺母2后，山形状的突起部15向比螺母2的负载滚柱滚动面 2a的螺纹顶更靠内侧，即向丝杠轴1侧突出。虽然比丝杠轴1的滚柱滚动面Ia的螺纹顶 Ib更靠螺纹底Ic侧，但不与螺纹底Ic接触。并且，该突起部15的顶点15a沿着丝杠轴1 的滚柱滚动面Ia的螺旋。从丝杠轴1的轴线方向观察时，顶点15a的曲率半径大于螺纹底 Ic的半径且小于螺纹顶Ib的曲率半径。
12
图12是表示通过一对对角对应部14及突起部15将在螺旋状的负载滚柱滚动路6 中移动的滚柱4及止动器5掬起的状态。一对对角对应部14之间的宽度随着朝向方向转 换路7的内部而逐渐变窄。方向转换路结构构件12的丝杠轴1侧的对置面12b为成为圆 筒的一部分的曲面，与此相对，连续通路13呈直线地延伸，从而能够使一对对角对应部14 之间的宽度自然地变窄。从负载滚柱滚动路6向方向转换路7移动的滚柱4在其对角部4e 被一对对角对应部14包夹的同时向方向转换路7内被引导。在滚柱4之间安装的止动器5通常与滚柱4在同样的循环轨道中循环。但是，在 滚柱4与止动器5之间空有间隙的情况下等，存在止动器5从通常的循环轨道脱离的情况。 突起部15将从循环轨道脱离的止动器5掬起，向方向转换路7内引导。该突起部15的内 壁面15b从滚柱4的轨道分离，而不会与滚柱4接触。因此，能够防止滚柱4与突起部15 的负载滚柱滚动路侧的边缘15c接触，从而防止边缘15c破损。图13表示通过一对对角对应部14的滚柱4的开始掬起的状态(图13(A))和掬 起过程中的状态(图13(B))。在滚柱4从负载滚柱滚动路6向方向转换路7转移时，设置 于R部分10及外端部分11的对角对应部14夹着滚柱的对角部4e，向方向转换路7内引 导。一对对角对应部14之间的宽度以由连续通路13及一对对角对应部14形成的方向转 换路7的截面随着向方向转换路7的内部进展而逐渐接近四边形的方式，随着向方向转换 路7的内部进展而逐渐变窄。因此，滚柱4的对角部4e与对角对应部14的接触面积逐渐 变大，滚柱4容易进入方向转换路7的内部。图14表示突起部15。图14 (A)表示将R部分10和外端部分11组合后的状态，图 14(B)表示取下外端部分11后的状态。突起部15的内壁面15b被挖开为(B)的构成虚拟 三棱柱31的侧面31a的锥形。突起部15的内壁面15b形成为，方向转换路7的截面积随 着从方向转换路7向负载滚柱滚动路6进展而逐渐变宽的锥形。这是为了使滚柱4不会与 突起部15的内壁面15b接触。并且，若突起部15的内壁面15b形成为锥形，则突起部15 边缘的顶点会偏移。图15表示突起部15的内壁面15b的截面形状。被赋以上述锥形的突起部15的 内壁面15b形成为，将对角线32上的顶点33与一对对角对应部14的内壁连结的、顶角α 未满90度的“V”字形状，其中对角线32连结由一对对角对应部14掬起的滚柱4的、与所 述一对对角对应部不接触的对角部4f。图16表示对角对应部14及突起部15的详细立体图。滚柱4通过形成于连续通 路13的边缘的对角对应部14被掬起。一对对角对应部14之间的宽度随着向连续通路13 的内部进展而逐渐变窄，最终不空有间隙地紧贴。从循环轨道脱离的止动器5与突起部15 的内壁面15b接触而向方向转换路7内被掬起。滚柱4在循环中不会接触突起部15的内 壁面15b。图中的点划线表示连续通路13的直线部分与圆弧部分的分界线。图17及图18表示安装于螺母2的循环构件3的另一例。循环构件3具有插入 沿螺母2的轴线方向延伸的贯通孔中的循环管108、安装于循环管108的轴线方向的端部的 一对方向转换路结构构件112。在循环构件3上形成有将负载滚柱滚动路6的一端与另一 端连接的无负载返回通路。无负载返回通路由与螺母2的中心线平行地呈直线延伸的直线 通路109 (参照图23)、连接直线通路109的两端且形成于一对方向转换路结构构件112的 曲线状的一对方向转换路构成。滚动到负载滚柱滚动路6的一端的滚柱4被引导到循环构
13件3的方向转换路内，在经由直线通路109后，从另一个方向转换路再次返回负载滚柱滚动 路6的另一端。循环管108是使被一分为二的分割部分108a、108b结合而成的结构。图18表示 将一个分割部分108b取下后的状态。在循环管108的内部形成有相对于螺母2的轴线方 向平行呈直线状延伸的直线通路109。该直线通路109以使在直线通路109中移动的滚柱 4的姿态能够旋转的方式扭转。通过在直线通路109中使滚柱的姿态旋转，从而能够使从 负载滚柱滚动路6的一端掬起的滚柱4以与负载滚柱滚动路6的另一端姿态一致的状态返 回。分割部分108a、108b的对合面位于截面为四边形的直线通路109的对角线上。由 于直线通路109扭转，因此分割部分108a、108b的对合面116也扭转。在循环管108的轴 线方向的中途，成为对合面116的四边形的顶点改变。这是为了在分割部分108a、108b上 加工扭转的直线通路109时不会产生沉割。在循环管108的轴线方向的两端面上开设有用 于定位循环管108的定位孔108c。方向转换路结构构件112安装于螺母2的端面。图19表示方向转换路结构构件 112的立体图。方向转换路结构构件112是使构成方向转换路的内周侧的R部分110和构 成方向转换路107的外周侧的外端部分111结合而成的结构。在方向转换路结构构件112上，作为向丝杠轴1的截面呈“V”字形状的滚柱滚动 面Ia突出而将在负载滚柱滚动路6中移动的滚柱4向方向转换路内掬起的掬起部，设置有 “V”字山形状的突起部114。在将方向转换路结构构件112安装到螺母2后，突起部114的 边缘114a接近丝杠轴1的截面“V”字形状的滚柱滚动面la。方向转换路107的与突起部 114相反的一侧的端部107e与螺母2的截面“V”字形状的负载滚柱滚动面2a连续。在方 向转换路结构构件112的与循环管108的接合面112a上加工有定位孔115。通过在循环管 108及方向转换路结构构件112的定位孔115中插入定位销，从而能够将它们定位。图20表示R部分110的立体图，图21表示外端部分111的立体图。方向转换路 107虽然为曲线状，但未被扭转。方向转换路结构构件112沿着截面为四边形的方向转换 路107的对角线分割成内周侧的R部分110和外周侧的外端部分111。如图20所示，R部 分110具有安装于螺母2的端面的凸缘部IlOa和形成有方向转换路107的主体部110b。 在凸缘部IlOa上加工有用于将R部分110安装到螺母2上的安装孔117。在凸缘部IlOa 的形成方向转换路107的部分形成有将在负载滚柱滚动路6中移动的滚柱4掬起的突起部 114的一半。R部分110可以通过将金属进行切削加工来制造，也可以为树脂的成型品。如图21所示，外端部分111具有安装于螺母2的端面的凸缘部Illa和形成有方 向转换路107的主体部111b。在凸缘部Illa的形成方向转换路107的部分形成有将在负 载滚柱滚动路6中移动的滚柱4掬起的突起部114的一半。外端部分111可以通过将金属 进行切削加工来制造，也可以为树脂的成型品。如图22所示，通过使R部分110与外端部分111重合，将所述的凸缘部110a、11 Ia 通过未图示的螺栓旋入螺母2中，从而能够将方向转换路结构构件112安装于螺母2。在将 方向转换路结构构件112安装到螺母上时，突起部114进入到比丝杠轴1的滚柱滚动面Ia 的螺纹顶Ic更靠内侧，但不与滚柱滚动面Ia的螺纹底Id接触。图23表示从丝杠轴1的轴线方向观察的方向转换路107的构造。在该图23中表
14示取下外端部分111的状态。图中的双点划线表示方向转换路107的中心线107a，图中的 虚线表示负载滚柱滚动路6的切线方向6a。方向转换路107具有形成突起部114的掬起路 径107b。在负载滚柱滚动路6与无负载返回通路的连接点，与负载滚柱滚动路6连接的掬 起路径107b的中心线107a比负载滚柱滚动路6的中心线6b的切线方向6a更朝向外侧，即 朝向螺母2的内侧。换言之，即从负载滚柱滚动路6向掬起路径107b转移的滚柱4的、在 掬起路径107b内的前进方向比负载滚柱滚动路6的切线方向更朝向外侧。并且，方向转换 路107在到达直线通路109的中途弯曲为圆弧状而与直线通路109的端部连接，以能够将 掬起路径107b与直线通路109连接。在如上述地设计方向转换路107的中心线107a后， 通过使滚柱4沿着中心线107a移动从而能够设计方向转换路107。并且，从丝杠轴1的侧 面方向观察时，方向转换路107的中心线107a朝向丝杠轴1的导程的方向。通过使在掬起路径107b内的滚柱4的前进方向比切线方向6a更朝向外侧，从而 能够在确保突起部114的基础上使突起部114的边缘114a朝向负载滚柱滚动路6延伸。由 此，由于滚柱4从负载滚柱滚动路6到进入突起部114位置的无限制的区间缩短，因此能够 防止滚柱4在无限制的区间发生倾斜。图24表示通过突起部114掬起的滚柱4的轨道。在负载滚柱滚动路6中，滚柱4 在与丝杠轴1的滚柱滚动面Ia及螺母2的负载滚柱滚动面2a的两个部位线接触的同时滚 转运动。移动到负载滚柱滚动路6的端部的滚柱4进入突起部114内。在此，在滚柱4即 将从负载滚柱滚动路6脱出之前，其前进方向的端部进入突起部114内。准确地说，如图25 所示，在滚柱4的中心4d位于从负载滚柱滚动路6移动到无负载返回通路的地点时，突起 部114的边缘114a覆盖在滚柱4的前进方向的端部上。换言之，从负载滚柱滚动路6与无 负载返回通路的分界线120到突起部114的距离Ll (参照图25)小于滚柱4的半径。掬起 路径107的中心线107a与切线方向6a所成的角度α 1(参照图23)设定为使突起部114 的边缘114a覆盖在滚柱4的前进方向的端部上。如图25所示，滚柱4保持位于负载滚柱滚动路6内的位置时的姿态进入突起部 114内。因此，能够防止从负载滚柱滚动路6向突起部114内转移的滚柱4发生倾斜。由于 在滚柱4进入突起部114内时，突起部114的边缘114a与滚柱4不接触，因此突起部114 的边缘114a不会破损。在滚柱4进一步进入突起部114内时，突起部114的内壁面与滚柱 4的侧面接触，将滚柱4向方向转换路107内引导。图26及图27表示形成于R部分110及外端部分111的方向转换路107。R部分 110及外端部分111的方向转换路107具有比负载滚柱滚动路6的切线方向6a更朝向外 侧的掬起路径107b、折弯的中间路径107c、连接中间路径107c与直线通路109的连接路径 107d。图28表示在循环路径中移动的滚柱4的侧视图。图中(A)是端面为球面的滚柱 4，图中(B)表示在端面121a的角实施了圆弧形状的倒角的滚柱121。在使用在端面实施 了倒角的滚柱121而使滚柱121循环时，在突起部114的边缘114a上的滚柱121的限制较 大。通过使滚柱4的端面为球面，从而能够开始圆滑地使滚柱4移动。并且，若使滚柱4的 端面4a为球面，则与实施了圆弧状的倒角的情况相比，能够使端面4a的曲率半径更大。因 此，在通过部件间的台阶时，与端面4a的台阶接触的部分的切线方向4f的斜率变得比滚柱 121的斜率121e更平缓。由此，滚柱4不容易卡挂在台阶上。另外，若使滚柱4的端面4a
15为球面，则由于滚柱4容易倾斜，因此优选在相邻的滚柱4之间安装防止倾斜的止动器。图29表示突起部114的另一例。突起部114形成为第一壁部126b与第二壁部 126a在顶点126c对合的山形状。第一壁部126b位于滚柱4的端面侧，第二壁部126a位于 滚柱4的侧面侧。第一壁部126b被切断为较短。第一壁部126b的边缘128b以顶点126c 为边界从第二壁部126a的边缘128偏移，比第二壁部126a的边缘128a更远离负载滚柱滚 动路6。这样，通过使滚柱4的端面侧和侧面侧的突起部114的长度不同，从而能够更早限 制滚柱4的侧面，然后限制滚柱4的端面。若滚柱4的端面先与突起部114抵接，则突起部 114可能破损。通过先将滚柱4的侧面限制，将滚柱4的端面的角度保持为一定后再限制滚 柱4的端面，从而能够防止突起部114的破损。本发明不局限于上述实施方式，在不变更本发明的主旨的范围内能够进行各种变 更。例如，方向转换路结构构件的连续通路也可以不向螺母的负载滚柱滚动路的切线方向， 而是从螺母的轴线方向观察比切线方向更朝向外侧延伸。若这样，能够使一对对角对应部 包夹滚柱的对角部的量更大，能够包夹刚从负载滚柱滚动路脱出的滚柱。循环构件不局限于如本实施方式的端盖方式的循环构件，也可以为管的两端部折 弯的回管。此外，滚柱可以以保持相邻的滚柱的轴线平行的方式并列排列，也可以以正交的 方式交叉排列。对于滚柱也可以代替圆筒滚柱而使用对侧面赋以锥形的圆锥滚柱。并且， 在两条滚柱滚动面中并列排列的多个滚柱的轴线也可以朝向彼此相同的方向。另外，例如， 对于掬起部，除了如上述的向丝杠轴侧突出的突起部，还可以如滚珠丝杠的舟底掬起那样， 采用将滚柱的对角线的位置掬起的舟底掬起部(舟底掬…部)。本说明书基于2007年11月2日申请的专利申请2007-286791及2007年11月2 日申请的专利申请2007-286792。其内容全部包含于此。
1权利要求
一种滚柱丝杠，其特征在于，具有丝杠轴，其在外周面具有螺旋状的滚柱滚动面；螺母，其在内周面具有与所述丝杠轴的所述滚柱滚动面对置的负载滚柱滚动面；循环构件，其设置于所述螺母，且具有连接所述螺母的所述负载滚柱滚动面的一端与另一端的无负载返回通路；多个滚柱，该多个滚柱在负载滚柱滚动路及所述循环构件的无负载返回通路上排列，所述负载滚柱滚动路位于所述丝杠轴的所述滚柱滚动面与所述螺母的所述负载滚柱滚动面之间；所述循环构件的掬起部，该掬起部向所述无负载返回通路内掬起在所述负载滚柱滚动路中移动的所述滚柱，其中，所述掬起部具有一对对角对应部，该一对对角对应部与滚柱的四边形的侧面的对角部接触，且所述一对对角对应部的宽度以所述无负载返回通路的截面随着向所述无负载返回通路的内部进展而逐渐接近四边形的方式变窄，从所述负载滚柱滚动路向所述无负载返回通路移动的所述滚柱在其对角部被所述一对对角对应部包夹的同时被导向所述无负载返回通路内。
2.一种滚柱丝杠，其特征在于，具有丝杠轴，其在外周面具有螺旋状的滚柱滚动面；螺母，其在内周面具有与所述丝杠轴的所述滚柱滚动面对置的负载滚柱滚动面； 循环构件，其设置于所述螺母，且具有连接所述螺母的所述负载滚柱滚动面的一端与 另一端的无负载返回通路；多个滚柱，该多个滚柱在负载滚柱滚动路及所述循环构件的无负载返回通路上排列， 所述负载滚柱滚动路位于所述丝杠轴的所述滚柱滚动面与所述螺母的所述负载滚柱滚动 面之间；所述循环构件的掬起部，该掬起部向所述无负载返回通路内掬起在所述负载滚柱滚动 路中移动的所述滚柱， 其中，所述掬起部具有一对对角对应部，该一对对角对应部从截面呈“V”字形状的连接通路 的边缘向所述丝杠轴一侧伸出且与滚柱的四边形的侧面的对角部对应，所述连接通路与所 述螺母的所述负载滚柱滚动面相连，所述一对对角对应部之间的宽度随着向所述无负载返回通路的内部进展，而以所述连 接通路及所述一对对角对应部形成的所述无负载返回通路的截面随着向所述无负载返回 通路的内部进展而逐渐接近四边形的方式逐渐变窄。
3.根据权利要求1或2所述的滚柱丝杠，其特征在于，所述滚珠丝杠还具有多个止动器，该多个止动器装在所述多个滚柱之间，而防止相邻 的一对滚柱接触，在所述一对对角对应部之间设有用于将从循环轨道脱离的所述止动器向无负载返回 通路内掬起的凸起部，所述凸起部的内壁面与由所述一对对角对应部掬起的所述滚柱的轨道分离。
4.根据权利要求3所述的滚柱丝杠，其特征在于，所述凸起部的内壁面的、与所述无负载返回通路正交的截面形状形成为，将对角线上 的顶点和所述一对对角对应部的内壁连结且顶角不足90度的“V”字形状，其中所述对角线 连结由所述一对对角对应部掬起的滚柱的、与所述一对对角对应部不接触的对角部。
5.根据权利要求3或4所述的滚柱丝杠，其特征在于，所述凸起部的内壁面形成为，越从所述无负载返回通路向所述负载滚柱滚动路而所述 无负载返回通路的截面积越逐渐变宽的锥形。
6.一种滚柱丝杠，其特征在于，具有丝杠轴，其在外周面具有螺旋状的滚柱滚动面；螺母，其在内周面具有与所述丝杠轴的所述滚柱滚动面对置的负载滚柱滚动面； 循环构件，其设置于所述螺母，且具有连接所述螺母的所述负载滚柱滚动面的一端与 另一端的无负载返回通路；多个滚柱，该多个滚柱在负载滚柱滚动路及所述循环构件的无负载返回通路上排列， 所述负载滚柱滚动路位于所述丝杠轴的所述滚柱滚动面与所述螺母的所述负载滚柱滚动 面之间；所述无负载返回通路的掬起路径，该掬起路径形成有掬起部，该掬起部向所述无负载 返回通路内掬起在所述负载滚柱滚动路中移动的所述滚柱， 其中，在从所述螺母的轴线方向观察时，从所述负载滚柱滚动路向所述无负载返回通路转移 的滚柱在所述掬起路径内的前进方向比所述负载滚柱滚动路的切线方向更靠向外侧。
7. 一种滚柱丝杠，其特征在于，具有丝杠轴，其在外周面具有螺旋状的滚柱滚动面；螺母，其在内周面具有与所述丝杠轴的所述滚柱滚动面对置的负载滚柱滚动面； 循环构件，其设置于所述螺母，且具有连接所述螺母的所述负载滚柱滚动面的一端与 另一端的无负载返回通路；多个滚柱，该多个滚柱在负载滚柱滚动路及所述循环构件的无负载返回通路上排列， 所述负载滚柱滚动路位于所述丝杠轴的所述滚柱滚动面与所述螺母的所述负载滚柱滚动 面之间；所述无负载返回通路的掬起路径，该掬起路径形成有掬起部，该掬起部向所述无负载 返回通路内掬起在所述负载滚柱滚动路中移动的所述滚柱， 其中，在从所述螺母的轴线方向观察时，所述掬起路径的中心线比所述负载滚柱滚动路的切 线方向更靠向外侧。
8.根据权利要求6或7所述的滚柱丝杠，其特征在于，所述循环构件的所述无负载返回通路具有与所述螺母的轴线平行延伸的直线通路； 设于所述直线通路的两端且具有所述掬起路径的方向转换路，在从所述螺母的轴线方向观察时，所述方向转换路的所述掬起路径的中心线比所述负 载滚柱滚动路的中心线的切线方向更靠向外侧，并且所述方向转换路在到达所述直线通路 的中途弯曲以能够将所述掬起路径与所述直线通路连接。
9.一种滚柱丝杠，其特征在于，具有丝杠轴，其在外周面具有螺旋状的滚柱滚动面；螺母，其在内周面具有与所述丝杠轴的所述滚柱滚动面对置的负载滚柱滚动面；循环构件，其设置于所述螺母，且具有连接所述螺母的所述负载滚柱滚动面的一端与 另一端的无负载返回通路；多个滚柱，该多个滚柱在负载滚柱滚动路及所述循环构件的无负载返回通路上排列， 所述负载滚柱滚动路位于所述丝杠轴的所述滚柱滚动面与所述螺母的所述负载滚柱滚动 面之间；所述循环构件的掬起部，该掬起部向所述无负载返回通路内掬起在所述负载滚柱滚动 路中移动的所述滚柱，其中，在所述滚柱的中心位于从所述负载滚柱滚动路向所述无负载返回通路转移的部位时， 所述掬起部覆盖在所述滚柱上。
10.根据权利要求9所述的滚柱丝杠，其特征在于，所述无负载返回通路具有形成有所述掬起部的掬起路径，在从所述螺母的轴线方向观察时，从所述负载滚柱滚动路向所述无负载返回通路转移 的滚柱在所述掬起路径内的前进方向比所述负载滚柱滚动路的切线方向更靠向外侧。
11.根据权利要求6、7或9所述的滚柱丝杠，其特征在于，所述滚柱的端面含有球面。
12.根据权利要求6、7或9所述的滚柱丝杠，其特征在于，所述多个滚柱以保持相邻的滚柱的轴线大致平行的方式并列排列，所述掬起部由山形状的凸起部构成，所述凸起部向所述丝杠轴一侧突出，且具有与所 述滚柱的端面侧对应的第一壁部和与所述滚柱的侧面对应的第二壁部，所述第二壁部的边缘比所述第一壁部的边缘更接近所述负载滚柱滚动路，以能够使所 述第二壁部比所述第一壁部更早限制从所述负载滚柱滚动路向所述无负载返回通路移动 的滚柱。
全文摘要
本发明提供一种能够防止从无负载返回通路向负载滚柱滚动路转移的滚柱与掬起部碰撞的滚柱丝杠。滚柱丝杠具有丝杠轴(1)，其在外周面具有螺旋状的滚柱滚动面(1a)；螺母(2)，其在内周面具有负载滚柱滚动面(2a)；循环构件(3)，其具有将螺母(2)的负载滚柱滚动面(2a)的一端与另一端连接的无负载返回通路；多个滚柱(4)，该多个滚柱(4)排列在负载滚柱滚动路(6)及无负载返回通路中。在循环构件(3)中，作为向丝杠轴(1)侧突出而将在负载滚柱滚动路(6)中移动的滚柱(4)向无负载返回通路内掬起的掬起部设有一对对角对应部(14)，所述一对对角对应部(14)仅与滚柱4的四边形的侧面的对角部(4e)接触，且宽度随着朝向无负载返回通路的内部进展而以无负载返回通路的截面逐渐接近四边形的方式变窄。
文档编号F16H25/22GK101903686SQ20088011437
公开日2010年12月1日 申请日期2008年10月29日 优先权日2007年11月2日
发明者三浦彻也, 吉田明正, 宫原庄志, 富樫勉, 滕丽娜, 笑山隆, 芳野雅彦, 西村健太郎, 轰木雄介 申请人:Thk株式会社