[发明专利]滚珠丝杠及使用它的直线运动装置

说明书

本发明涉及滚珠丝杠，特别涉及滚珠的移动路径为开式的滚珠丝杠和使用它的直线运动装置。

如图17所示，原来的滚珠丝杠是将许多的滚珠(100)夹在丝杠轴(1)和外嵌在丝杠轴的螺母构件(2a)(2b)之间的滚珠丝杠。在设在上述丝杠轴(1)和上述螺母构件(2a)(2b)上的螺纹沟(11)(21)中上述滚珠(100)以滚动接触状态被夹装着，因此，与螺纹牙直接接触的丝杠相比，螺纹对偶部的摩擦阻抗极端地降低，在构成了由丝杠轴(1)的旋转使螺母(2a)(2b)进行直线移动的直线运动装置时，丝杠轴(1)的旋转力有效地变换为螺母构件(2a)(2b)的轴向移动力。

可是，在该现有的滚珠丝杠中，由于上述螺母构件(2a)(2b)可以进行无限移动，上述滚珠(100)的移动路径闭环式地连续着。因此，在螺母构件(2a)(2b)上具有滚珠归还路(未图示)。由此，成为在螺纹沟(21)和该滚珠归还路之间滚珠(100)可以循环的构造。

为了确保该滚珠归还路中的滚珠的圆滑地移动，该滚珠归还路不能长。因此，有着如下的问题、即螺母构件(2)的收容螺纹沟(21)中的滚珠(100)的有效螺纹牙的数量少，从而由该螺母构件(2)产生的轴向的支承负荷不能大的问题。

另外，螺母构件(2)在沿长距离移动的条件下，该滚珠归还路是必须的，但是，在丝杠轴(1)和螺母构件(2)的轴向的相对移动距离短时，滚珠(100)有时只不过在小范围内进行往复移动。这时，收容在滚珠归还路中的滚珠不仅浪费，而且还容易产生作为滚珠归还路金属管损伤、或由滚珠相互的接触所产生的动作不良和由此而引起的断油、烧伤等的不良情况。在产生了这些不良情况时，在滚珠丝杠的整体的滚珠移动路径中不能进行滚珠的圆滑的动作。在高速动作时，上述的不良情况更加显著。

另外，使用了上述现有的滚珠丝杠的直线运动装置，如图17所示，为了增大由螺母构件产生的轴向的支承负荷能力，多将2个螺母构件(2a)(2b)串联地连接起来进行使用。而且，一方的螺母构件(2a)安装在由设在该螺母构上的法兰盘(20)进行往复运动的移动构件的安装壁(3)上。由此，在旋转驱动上述丝杆轴(1)时，上述移动构件沿轴向进退移动。

在由该丝杠轴(1)的往复转动使上述移动构件沿轴向往复运动时，由于一般在上述螺纹沟(11)和滚珠(100)之间有滚动移动的余裕，所以，会产生相当于该余裕的轴向的晃动。这就是侧隙。该侧隙成为提高丝杠轴(1)的移动距离精度的障碍。为了消除该侧隙，该现有的滚珠丝杠在上述两个螺母构件(2a)(2b)之间夹装着垫圈(4)，通过适当地设定该垫圈(4)的厚度，在图17的右侧的螺母构件(2a)和左侧的螺母构件(2b)之间产生螺距的偏移，由此，产生同图所示的预压负荷。由此，防止上述侧隙。

可是，该现有的滚珠丝杠，由于是由上述垫圈(4)的厚度来决定预压负荷的，难以进行预压设定。另外，以一次设定的预压负荷继续使用下去时，由于磨耗，预压负荷会减少下去。这种情况下，为了增大预压负荷只能更换为别的厚度的垫圈(4)，有着其本身几乎不能进行预压负荷的调节的问题。

本发明的第1目的是提供这样的滚珠丝杆，该滚珠丝杆可以使由螺母构件的轴向的支承负荷增大，并且在螺母构件的直线移动距离短时，不形成上述滚珠归还路，由丝杠轴的旋转可使螺母构件圆滑地进行往复直线移动。

本发明的第2目的是提供使用了滚珠丝杠的直线运动装置，该直线运动装置即使在往复直线运动距离长时，也可以圆滑且可靠地进行该移动动作。

本发明的第3目的是提供使用了滚珠丝杆的直线运动装置，该直线运动装置可确实地防止侧隙，在要使预压负荷作用于螺母构件和丝杠轴之间而不产生侧隙时，容易施加上述预压负荷，而且，容易进行预压负荷的加重。

为了达到上述第1目的，本发明的滚珠丝杠，其特征在于由丝杠轴、螺母构件及筒状的保持架组成，该丝杠轴和螺母构件通过多个的滚珠相互螺纹对偶地形成着螺纹沟，该保持架相对上述丝杠轴及螺母构件自由相对移动地夹在上述丝杠轴与螺母构件之间；在上述保持架上与上述螺纹沟对合地形成着多个的滚珠保持孔，该滚珠保持孔将上述滚珠保持为从保持架内外面露出的状态；上述滚珠保持孔设定为将上述滚珠自由自转地保持着的状态，并且，上述保持孔的周壁的外侧端部面临螺母构件的上述螺纹沟内，上述周壁的至少外侧端部的最小间隔设定得比上述滚珠的直径小，上述丝杆轴比上述螺母构件长。