[发明专利]滚柱丝杠及滚柱丝杠的无负载滚柱返回通路的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在丝杠轴和螺母之间夹设有可滚动运动的滚柱的滚柱丝杠及该滚柱丝杠的无负载滚柱返回通路的设计方法。 

背景技术

由于在丝杠轴和螺母之间夹设有可滚动运动的滚柱的滚柱丝杠可降低丝杠轴相对于螺母旋转时的摩擦系数，因此，在机床·机器人的定位机构、进给机构、或汽车的转向装置等中被广泛应用。 

近年，为增大许用载荷，开发了用滚柱代替滚珠的滚柱丝杠。滚柱丝杠由丝杠轴、螺母及多个滚柱构成，所述丝杠轴在外周面具有螺旋状的滚柱滚道部，所述螺母在螺母的内周面具有与丝杠轴的滚柱滚道部对置的螺旋状的负载滚柱滚道部，所述多个滚柱夹设在丝杠轴和螺母之间并可滚动运动。滚柱伴随螺母相对于丝杠轴的相对旋转而在丝杠轴和螺母之间滚动运动。滚动到螺母的负载滚柱滚道部的一端的滚柱被导入设于螺母的无负载滚柱返回通路内。并经由无负载滚柱返回通路再次返回负载滚柱滚道的另一端。 

滚珠能够在四面八方的任一方向滚动。但是，滚柱的滚动方向被限定于一个方向。为了使滚柱从无负载滚柱返回通路向负载滚柱滚道顺利地转移，则需要在无负载滚柱返回通路和负载滚柱滚道的连接部分，使在无负载滚柱返回通路内的滚柱的姿势与在负载滚柱滚道内的滚柱的姿势一致。根据该要求，如图18及图19所示，扭曲无负载滚柱返回通路51的中途，使在无负载滚柱返回通路51中移动时滚柱52的姿势改变(使滚柱52的中心轴倾斜)(例如参照专利文献1)。并且，无负载滚柱返回通路51的截面形状形成为与沿滚柱52的中心轴的滚柱52的截面形状相似的四边形。 

专利文献1：日本特开平11-210858号公报。

发明内容

如图20所示，发明者为了使无负载滚柱返回通路的截面形状形成为与滚柱53的截面形状相似的四边形，扫描滚柱53的截面来设计无负载滚柱返回通路。具体的是，将无负载滚柱返回通路的滚柱53的中心轴的移动轨迹设计为带状的面的形状，并使带状的面的形状的移动轨迹54扭曲。并且，使该带状的面的形状的移动轨迹54平行移动滚柱直径加上间隙的距离来设计无负载滚柱返回通路的壁面55。最初打算在这样设计的无负载滚柱返回通路内以游隙少的状态收容滚柱53。 

但是，将无负载滚柱返回通路的截面形状作成与沿滚柱53的中心轴的截面形状相似的四边形，滚柱53与无负载滚柱返回通路的壁面55干涉。干涉的原因是，位于圆筒形状的滚柱53的外形线56的前后的突起57、58。仅扫描滚柱53的截面，只是以包括滚柱53的外形线56的一个截面捕获滚柱53的形状，并没有考虑滚柱53的外形线56的前后部分的突起。当为了消除干涉而相似地扩大无负载滚柱返回通路的截面形状时，反使滚柱53的游隙变大。这种滚柱的游隙会导致滚柱的循环不良。 

虽然开发了滚柱丝杠，但是并没有被产品化。原因在于当实际试作时，很难使滚柱顺利移动。认为上述的无负载滚柱返回通路的现有的设计方法也成为妨碍滚柱顺利循环的主要原因。 

因此，本发明的目的在于提供一种能够使滚柱顺利移动的无负载滚柱返回通路的新形状，以及滚柱丝杠的无负载滚柱返回通路的新的设计方法。 

以下对本发明进行说明。为使本发明容易理解，将附图的参照符号标上括号，但本发明并不由此而限定于图示的方式。 

为解决上述课题，技术方案1所述的发明提供一种滚柱丝杠，包括：丝杠轴(1)，其在外周面具有螺旋状的滚柱滚道部(1a)；螺母(2、36)，其在内周面具有与所述滚柱滚道部(1a)对置的螺旋状的负载滚柱滚道部(2a、36a)，并具有连接所述负载滚柱滚道部(2a、36a)的一端和另一端的无负载滚柱返回通路(10、32)；以及多个滚柱(4)，其并行排列在滚柱循环路径中，使相邻滚柱(4)的轴线保持大致平行，所述滚柱循环路径由所述滚柱滚道部(1a)和所述负载滚柱滚道部(2a、36a)之间的负载 滚柱滚道(9)及所述无负载滚柱返回通路(10、32)构成，所述滚柱丝杠的特征在于，所述无负载滚柱返回通路(10、32)的长度方向的至少一部分(10a、32a)被扭曲，以使所述滚柱(4)在无负载滚柱返回通路(10、32)中移动时所述滚柱(4)的中心轴(13)倾斜，并且，在所述无负载滚柱返回通路(10、32)的被扭曲的部分的截面形状中，与所述滚柱(4)的侧面对置的一对侧面对应部(25c、25d)分别朝向所述无负载滚柱返回通路(10、32)的内侧形成为凸形状。