ローラねじ

【課題】組立て易くて構造的にも簡単で、しかも円滑にローラを循環させることができるローラねじを提供する。
【解決手段】外周面に螺旋状のローラ転走溝1aが形成されたねじ軸1と、内周面にローラ転走溝1aに対向する螺旋状の負荷ローラ転走溝2aが形成されたナット部材2と、ねじ軸1のローラ転走溝1aとナット部材2の負荷ローラ転走溝2aとの間の負荷ローラ転走路3の一端と他端を繋ぐローラ戻し路5が内部に形成されるリターンパイプ4と、負荷ローラ転走路3及びローラ戻し路5内に収容される複数のローラ6と、を備え、ローラ6がリターンパイプ4の軸線方向に移動するにしたがってその姿勢を変化するように、ローラ戻し路5がねじられるようにする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ねじ軸とナット部材との間に転がり運動可能にローラを介在させたローラねじに関する。
【背景技術】
【0002】
ねじ軸とナット部材との間に転がり運動可能にボールを介在させたボールねじは、ボールを介在させずにすべり接触するねじに比べて、ナット部材に対してねじ軸を回転させる際の摩擦係数を低減できるので、工作機械の位置決め機構、送り機構、あるいは自動車のステアリングギヤ等に実用化されている。
【0003】
ボールねじでは、ねじ軸の外周面に形成される螺旋状のボール転走溝とナット部材の内周面に形成される螺旋状の負荷ボール転走溝との間に複数のボールを介在させている。ナット部材に対してねじ軸を相対的に回転させると、複数のボールがねじ軸のボール転走溝及びナット部材の負荷ボール転走溝上を転がる。ナット部材の負荷ボール転走溝の一端まで転がったボールは、負荷ボール転走溝の一端と他端を繋ぐボール戻し路が内部に形成されたリターンパイプによって掬い上げられ、負荷ボール転走溝の元の位置に戻される。これによりボールが循環する。
【0004】
近年転動体としてボールの替わりにローラを使用したローラねじが考案されている。ボールは四方八方いずれの方向にも転がることができるが、ローラはその転がり運動する方向に制限がある。このためローラねじの循環路の構造も複雑になる傾向がある。
【0005】
特許文献1には、ナット体の螺旋溝の一端と他端を繋ぎ、ローラを循環させる断面四角形状のローラ循環路を、ナット体の螺旋溝におけるローラ転動部分の両端に連通される直線状のローラ掬い上げ部と、これらローラ掬い上げ部を連通するローラ循環部とで構成することが開示されている。ローラ掬い上げ部は、二つ割り構造のサーキュレータ部材から構成される。一方、ローラ掬い上げ部を連通するローラ循環部は、断面V字形状の循環溝が形成されたナット体の外周に断面V字形状の循環溝が形成されたリターンプレートを組み付けて構成される。ローラ掬い上げ部は、ナット体の螺旋溝とローラ循環部との間でローラの転動姿勢が変化するようにローラをスパイラル状に案内する。ローラ循環部は、ローラを一方の掬い上げ部から他方の掬い上げ部へその転動姿勢を変化することなく直線状に案内する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開平11−210858号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
転動体にボールを使用したボールねじは製品化されているが、転動体としてローラを使用したローラねじは、例えば特許文献1のように考案されてはいるものの、未だ製品化されているものはない。これは、ローラをナットの負荷ローラ転走溝から掬い上げる際にローラが掬い上げ部分に引っ掛かったり、あるいはローラに複雑な動きをさせるために循環路の構造が複雑になったりすることが原因であると思われる。
【0008】
また、ボールは四方八方いずれの方向にも転がることができるが、ローラはその転がり運動する方向に制限がある。これは、ローラをナット部材の負荷ローラ転走溝からローラ戻し路内に掬い上げる際、あるいはローラ戻し路から負荷ローラ転走溝に戻す際に、ローラが負荷ローラ転走路からローラ戻し路へ到る継ぎ目部分に引っ掛かってしまうのが原因の一つであると思われる。
【0009】
そこで本発明は、組立て易くて構造的にも簡単で、しかも円滑にローラを循環させることができるローラねじを提供することを目的とする。
【0010】
また、本発明は、負荷ローラ転走路からローラ戻し路へ到る継ぎ目部分において、ローラを円滑に循環させることができるローラねじを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照番号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【0012】
上記課題を解決するために、請求項1の発明は、外周面に螺旋状のローラ転走溝(1a)が形成されたねじ軸(1)と、内周面に前記ローラ転走溝(1a)に対向する螺旋状の負荷ローラ転走溝(2a)が形成されたナット部材(2)と、前記ねじ軸(1)の前記ローラ転走溝(1a)と前記ナット部材(2)の前記負荷ローラ転走溝(2a)との間の負荷ローラ転走路(3)を転がるローラ(6)が循環できるように、前記負荷ローラ転走路(3)に繋がるローラ戻し路(5)が内部に形成される循環部材(4)と、前記負荷ローラ転走路(3)及び前記ローラ戻し路(5)内に収容される複数のローラ(6)と、を備え、前記循環部材(4)の先端部(15b)には、前記循環部材(4)と前記ねじ軸(1)のねじ山との接触を避けるように切れ目(18)が形成され、前記切れ目(18)の内側には、前記ねじ軸(1)の軸線方向から見た状態において、前記ねじ山の内部に入り込むローラ案内部(19)が形成され、前記ローラ案内部(19)の位置における、前記ローラ戻し路(5)の断面形状が四角形に形成されることを特徴とするローラねじにより、上述した課題を解決する。
【0013】
請求項2の発明は、請求項1に記載のローラねじにおいて、前記ローラ戻し路(5)の軸線方向に沿った前記ローラ案内部(19)の断面形状は、前記ローラ案内部(19)の先端(20)に向かって徐々に幅が狭くなるテーパに形成されることを特徴とする。
【0014】
請求項3の発明は、外周面に螺旋状のローラ転走溝(1a)が形成されたねじ軸(1)と、内周面に前記ローラ転走溝(1a)に対向する螺旋状の負荷ローラ転走溝(2a)が形成されたナット部材(2)と、前記ねじ軸(1)の前記ローラ転走溝(1a)と前記ナット部材(2)の前記負荷ローラ転走溝(2a)との間の負荷ローラ転走路(3)を転がるローラ(6)を循環できるように、前記負荷ローラ転走路(3)に繋がるローラ戻し路(5)が内部に形成される循環部材(4)と、前記負荷ローラ転走路(3)及び前記ローラ戻し路(5)内に収容される複数のローラ(6)と、を備え、前記循環部材(4)の先端部(15b)には、前記ローラ(6)の側面形状に対応した断面四角形の前記ローラ戻し路(5)が形成され、前記負荷ローラ転走路(3)と前記循環部材(4)の先端部(15b)との継ぎ目部分において、前記ナット部材(2)の前記負荷ローラ転走溝(2a)と先端部(15b)のローラ戻し路(5)の形状とを一致させることができるように、前記ナット部材(2)の前記負荷ローラ転走溝(2a)が削られることを特徴とするローラねじにより、上述した課題を解決する。
【0015】
請求項4の発明は、外周面に螺旋状のローラ転走溝(1a)が形成されたねじ軸(1)と、内周面に前記ローラ転走溝(1a)に対向する螺旋状の負荷ローラ転走溝(2a)が形成されたナット部材(2)と、前記ねじ軸(1)の前記ローラ転走溝(1a)と前記ナット部材(2)の前記負荷ローラ転走溝(2a)との間の負荷ローラ転走路(3)を転がるローラ(6)を循環できるように、前記負荷ローラ転走路(3)に繋がるローラ戻し路(5)が内部に形成される循環部材(4)と、前記負荷ローラ転走路(3)及び前記ローラ戻し路(5)内に収容される複数のローラ(6)と、を備え、前記循環部材(4)の先端部(15b)には、前記ローラ(6)の側面形状に対応した断面四角形の前記ローラ戻し路(5)が形成され、前記先端部(15b)は、前記ねじ軸(1)の軸線方向から見た状態において前記負荷ローラ転走路(3)の接線方向に配置され、且つねじ軸(1)の側方から見た状態において前記負荷ローラ転走路(3)のリード角方向に傾けられることを特徴とするローラねじにより、上述した課題を解決する。
【発明の効果】
【0016】
請求項1の発明によれば、循環部材の先端部にローラ案内部を設けることによって、負荷ローラ転走路とローラ戻し路との断面形状の連続性をもたせることができ、これにより負荷ローラ転走路からローラ戻し路へ到る継ぎ目部分において、ローラを円滑に循環させることができる。
【0017】
請求項2の発明によれば、断面四角形のローラ戻し路が形成されていない、負荷ローラ転走溝とローラ案内部との隙間をより小さくすることができ、したがって、負荷ローラ転走路とローラ戻し路との断面形状の連続性をよりもたせることができる。
【0018】
ローラ戻し路は、負荷ローラ転走路よりも若干その径が大きく設定される。請求項3の発明によれば、ナット部材の負荷ローラ転走溝と循環部材の先端部の形状を一致させることができ、負荷ローラ転走路からローラ戻し路へ到る継ぎ目部分において段差が生じることがない。したがって、ローラを円滑に循環させることができる。また、ローラが循環部材から負荷ローラ転走溝に入っていくときの応力を緩和することができる。
【0019】
クロスローラリングのような環状のローラ転走路に比べて、ローラねじの負荷ローラ転走路ではローラがリード角分傾いた状態で転動している。請求項4の発明によれば、ローラの姿勢をリード角分傾けて循環部材から負荷ローラ転走路へ戻すことで、循環部材から負荷ローラ転走路へ入るときにローラの姿勢が変化することがなく(ローラの軸線が傾く所謂スキューが生じることがなく)、負荷ローラ転走路内にローラをすんなり戻すことができる。また、負荷ローラ転走路から循環部材内にローラをすんなり導くこともできる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】図1は、本発明の一実施形態におけるローラねじを示す側面図である。
【図2】図2は、ねじ軸を示す側面図である。
【図3】図3は、ローラ転走溝及び負荷ローラ転走溝の詳細断面図である。
【図4】図4は、荷重と予圧による変位の関係を示すグラフである。
【図5】図5は、ナット部材を示す平面図である。
【図6】図6は、ナット部材を示す正面図である。
【図7】図7は、ナット部材を示す平面図(リターンパイプを取り外した状態)である。
【図8】図8は、ナット部材を示す正面図(リターンパイプを取り外した状態)である。
【図9】図9は、リターンパイプを示す図である。
【図10】図10は、リターンパイプを示す図である。
【図11】図11は、リターンパイプの分割体を示す図である。
【図12】図12は、リターンパイプの分割体を示す図である。
【図13】図13は、ナット部材の、リターンパイプが据え付けられる部分の詳細図である。
【図14】図14は、リターンパイプを示す図である。
【図15】図15は、リターンパイプの中央部におけるローラ戻し路の断面形状の変化を示す断面図である。
【図16】図16は、ローラの姿勢の変化を示す図である。
【図17】図17は、ローラ間に介在されるスペーサを示す図である。
【図18】図18は、負荷ローラ転走路とリターンパイプの継ぎ目を示す平面図である。
【図19】図19は、図18のA部拡大図である。
【図20】図20は、負荷ローラ転走路とリターンパイプの継ぎ目を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
図1は、本発明の一実施形態におけるローラねじを示す。ローラねじは、外周面に螺旋状のローラ転走溝1aが形成されたねじ軸1と、内周面に前記ローラ転走溝1aに対応する螺旋状の負荷ローラ転走溝2aが形成されて、ねじ軸1に相対的に回転可能に組み付けられたナット部材2とを備える。ナット部材2には、ねじ軸1のローラ転走溝1aとナット部材2の負荷ローラ転走溝2aとの間の負荷ローラ転走路3の一端と他端を繋ぐ循環部材としてのリターンパイプ4が取り付けられる。リターンパイプ4の内部には軸線方向に沿って断面四角形、この実施形態では正方形のローラ戻し路5が形成される。ねじ軸1のローラ転走溝1aとナット部材2の負荷ローラ転走溝2aとの間の負荷ローラ転走路3、及びリターンパイプ4内のローラ戻し路5には複数のローラ6が配列・収容される。ねじ軸1のナット部材2に対する相対的な回転に伴って、ナット部材2がねじ軸1に対してねじ軸1の軸線方向に相対的に直線運動する。このとき、ローラ6はローラ転走溝1aと負荷ローラ転走溝2aとの間を転がり運動する。負荷ローラ転走溝2aの一端まで転がったローラ6は、リターンパイプ4内のローラ戻し路5に導かれ、数巻き前の負荷ローラ転走溝2aの他端に戻される。これにより、ローラ6が負荷ローラ転走路3及びローラ戻し路5で構成されるローラ循環路を循環する。
【0022】
図2はねじ軸1を示す。ねじ軸1の外周には所定のリードを有する螺旋状のローラ転走溝1aが形成される。ローラ転走溝1aの断面はV字形状で、その開き角度は90°に設定される。ねじには一条ねじ、二条ねじ、三条ねじ等様々なものを用いることができるが、この実施形態では二条ねじを用いている。
【0023】
図3はねじ軸1のローラ転走溝1a及びナット部材2の負荷ローラ転走溝2aの詳細図を示す。ナット部材2にはローラ転走溝1aに対向する螺旋状の負荷ローラ転走溝2aが形成される。ナット部材2の負荷ローラ転走溝2aの断面もV字形状で、その開き角度は90°に設定される。ローラ転走溝1aと負荷ローラ転走溝2aとにより断面四角形、この実施形態では断面正方形の負荷ローラ転走路3が形成される。負荷ローラ転走路3には、複数のローラ6が負荷ローラ転走路に沿って見た状態において隣接するローラ6の回転軸7,8が互いに直交するようにクロス配列される。
【0024】
ボールねじでは、ボールがねじ軸の軸線方向の一方向及び該一方向と反対の他方向の荷重を負荷する。これに対してローラ6は、その周面がローラ転走溝1aの一方の壁面と該壁面に対向する負荷ローラ転走溝2aの一方の壁面との間で圧縮されることで荷重を負荷するので、ねじ軸1の軸線方向の一方向の荷重しか負荷できない。本実施形態のようにローラ6をクロス配列することで、ねじ軸1の軸線方向の一方向(1)及び他方向(2)の荷重を負荷することができる。ねじ軸1の軸線方向の一方向(1)の荷重を負荷するローラをα群といい、他方向(2)の荷重を負荷するローラをβ群という。
【0025】
ローラ6の直径Dは軸線方向の長さLよりも大きい。ローラ6の直径Dには、ローラ転走溝1aの壁面9と該壁面9に対向する負荷ローラ転走溝2aの壁面10との間の距離よりも大きい所謂オーバーサイズのものが用いられる。このため負荷ローラ転走路3内でローラは弾性変形していることになり、それに見合う荷重が予圧荷重としてナット部材2の内部に存在する。ローラ6は負荷ローラ転走路3内でクロス配列されているので、ローラ6からナット部材2に加わる荷重は隣接するローラ6,6で互いに反発する方向に作用する。初期状態では、各ローラ6には予圧荷重Aが作用しており、上下左右方向に荷重が釣り合っている。この状態からナット部材2に軸線方向荷重Pを作用させ、ナット部材2が軸線方向にδ変位したとする。ナット部材2の変位によってローラα群の各ローラ6の荷重はBだけ増えてA+Bとなり、ローラβ群の各ローラの荷重はCだけ減ってA−Cとなる。
【0026】
図4はこの関係を詳しく示す。オーバーサイズのローラ6を挿入して予圧を付与しているので、初期状態でローラα群のローラはδ1だけ、ローラβ群のローラはδ2だけ、それぞれ弾性変形している。そのときに生じている荷重が予圧荷重でAとなる。そこに軸線方向荷重Pが作用して軸線方向変位δを生じると、ローラα群では弾性変位線図に沿って変位が増加し、ローラβ群では弾性変位線図に沿って変位が減少していることになる。これによりローラα群に作用している荷重はA+Bとなり、ローラβ群に作用している荷重はA−Cになる。したがって作用荷重PがBとCとに分けられ、ローラα群及びローラβ群に方向を変えて作用したことになる。この状態に変わっても内部荷重は釣り合っていなければならないので、簡略的に式で表すと、
(A+B)−(A−C)−P=0
∴B+C=P
となる。
【0027】
予圧を付与することによって剛性が高くなるのは、荷重を受けるローラ数が増えて、一個あたりのローラ荷重が減ったことに因る。ローラ6の直径に規定寸法よりも小さい予圧の無いローラを用いると、軸線方向荷重を受けるローラ6はα群又はβ群の一方のみである。しかし、予圧を付与することによって、上述のようにローラα群及びローラβ群の双方が荷重を受けるようになるので、荷重を受けるローラ数が倍になる。このため作用する外力に対してナット部材2内に存在するローラ6を有効に活かし、本来荷重を受けないローラ6も荷重を受けられるように負荷を分布させることができる。
【0028】
図3に示されるように、ねじ軸1のローラ転走溝1a及びナット部材2の負荷ローラ転走溝2aそれぞれの溝の底部には溝に沿ってさらに逃げ溝1b,2bが形成される。ローラ6の上面と周囲面との交差部分、及び底面と周囲面との交差部分には、丸み6aが付けられている。ローラ6の軸線方向の寸法Lはローラ6の直径Dよりも小さいので、転がり運動しているときにローラ6が偏ってローラ6の丸み6aが逃げ溝1b,2bに接触することがある。ローラ6に予圧を与えるとこの偏り現象が生じ易い。ローラ6が偏ったとき抵抗が生じてローラ6の回転を妨げないように、逃げ溝1b,2bの丸み半径はローラの丸み半径よりも大きく設定される。また逃げ溝1b,2bを形成することで、V溝の尖った先端を切削加工する必要もなくなるので、切削の加工性も勿論向上する。
【0029】
図5及び図6はナット部材2を示し、図7及び図8はリターンパイプ4を取り外したナット部材2を示す。図5及び図7はナット部材の平面図を示し、図6及び図8はねじ軸1の軸線方向からみたナット部材2の正面図を示す。図1に示されるようにナット部材2は2つの分離ナット12,12に分離されていて、2つの分離ナット12,12間にはシム13が介在されている。このシム13は、ローラ6に予圧をかけるために設けられるのではなく、製造を容易にする観点から設けられている。ナット部材2が軸線方向に長くなると、リードを精度良く加工するのも困難になる。ナット部材2の半分の軸線方向の長さの分離ナット12,12それぞれにリードを形成し、後にシム13を介して2つの分離ナットを結合させる。そして2つの分離ナット12,12の軸線方向に明けられたボルト挿入穴22にボルト25を通し、分離ナット12,12を挟むようにボルト25とナット部材2を相手方の部品に取り付けるためのフランジ16とをねじ結合して、2つの分離ナット12,12を結合する。シム13は、2つの分離ナット12,12が周方向にずれているときに、周方向に位置決めする役割を果たす。2つの分離ナット12,12の互いに向かい合う端面が合わされたときに、2つの分離ナット12,12のボルト挿入穴22が位置決めされるのであれば、シム13は不要になる。また、ボルト挿入穴22の径がボルト25よりも大きい馬鹿穴であれば、シム13が不要になる。
【0030】
図9及び図10はナット部材2に取り付けられるリターンパイプ4を示す。ナット部材2には、循環すべきローラ列に対応して複数のリターンパイプ4が取り付けられる。リターンパイプ4は、負荷ローラ転走路3の一端と他端とを繋ぎ、負荷ローラ転走路3の一端まで転がったローラ6を数巻き手前の負荷ローラ転走路3の他端に戻す。リターンパイプ4の内部には軸線方向に沿って断面正方形のローラ戻し路5が形成される。このリターンパイプ4は、直線状に延びる中央部14と、中央部の両側に約90°折り曲げられた一対の端部15とを有し、その全体形状が門形に形成される。端部15は曲率一定の円弧部15aと円弧部15aから伸びる直線状の先端部15bとからなる。図9(c)に示されるように中央部14の軸線に対して一対の端部15は互いに反対方向にねじられ、これにより図9(b)、図10(a)に示されるように、先端部15bはねじ軸1の側方から見た状態において、リード角方向に互いに逆方向に傾けられる。また、図10(c)に示されるように、ねじ軸1の軸線方向から見た状態において、先端部15bは負荷ローラ転走路の接線方向を向いている。リターンパイプ4をナット部材2に据え付け、リターンパイプ4の中央部14を水平方向に配置した状態において、リターンパイプ4の端部の先端28は、ねじ軸1の軸線を含む水平面17まで伸びる。
【0031】
クロスローラリングのような環状のローラ転走路に比べて、螺旋状の負荷ローラ転走路3ではローラ6の軸線がリード角分傾いている。円滑にローラを循環させるためには、ローラ6が負荷ローラ転走路3からリターンパイプ4内に導かれる際、またリターンパイプ4内から負荷ローラ転走路3に戻される際のローラ6の姿勢が極めて大事である。ローラ6の姿勢をリード角分傾けてリターンパイプ4から負荷ローラ転走路3へ戻すことで、リターンパイプ4から負荷ローラ転走路3へ入るときにローラ6の姿勢が変化することがなく(ローラ6の軸線が傾く所謂スキューが生じることがなく)、負荷ローラ転走路3にローラ6をすんなり戻すことができる。また、負荷ローラ転走路3からリターンパイプ4内にローラ6をすんなり導くこともできる。
【0032】
リターンパイプ4とねじ軸1のねじ山との干渉を避けるために、先端部15bにはローラ6の軌道の中心線に沿ったアーチ形状の切れ目18が形成される。ねじ軸1の軸線方向からみた切れ目18の形状は、円弧形状に形成される。また、切れ目18の内側にはねじ軸1の軸線方向から見た状態において、ねじ山の内部に入り込むローラ案内部19が形成される。ローラ案内部19の位置における、ローラ戻し路5の断面形状は四角形、この実施形態では正方形に形成される。ローラ案内部19を設けることによって、リターンパイプ4の軸線に直交する面でのローラ戻し路5の断面形状が正方形に形成される区間が長くなる。このため、断面正方形のローラ戻し路5が形成されていない隙間hを小さくすることができ、負荷ローラ転走路3とローラ戻し路5との断面形状の連続性をもたせることができる。図9(b)に示されるように、ローラ案内部19の先端20は、ねじ軸1の側方からみた状態において直線状で、水平面17に対してリード角だけ傾けられている。また、隙間hをより小さくすることができるように、リターンパイプ4の軸線方向に沿ったローラ案内部19の断面は、先端20に向かって徐々に幅が狭くなるテーパに形成される(図11参照)。
【0033】
ローラ6は、断面正方形の負荷ローラ転走路3内を転がった後、リターンパイプ4内に導かれる。負荷ローラ転走路3で負荷を受けながら螺旋状に移動するローラから負荷を解放すれば、ローラは自然に負荷ローラ転走路3のリード角方向及び接線方向に移動する。上述の隙間hが大きいと、負荷ローラ転走路3とリターンパイプ4との継ぎ目部分にローラ6が引っ掛かったり、ローラ6の軸線が傾いたりする所謂スキューが生じるおそれがある。ローラ案内部19を設けることにより、隙間hを小さくすることができ、したがって、ローラ6を負荷ローラ転走路3のリード角方向及び接線方向へ円滑に移動させることができる。ローラ6は、切れ目18が形成されている部分の先端部15bにも勿論案内されているが、ねじ山の内部に入り込むローラ案内部19を設けることによって、さらに安定して案内することが可能になる。
【0034】
ここで、リターンパイプ4は、切削加工により製造されても樹脂成型により製造されてもよい。この図9及び図10では、切削加工により製造した例を示す。リターンパイプ4は中央部の中央で軸線方向に分割され、且つ軸線方向に沿って分割され、トータルで4分割されている。図10(b)に示される分割体23aと分割体24bとは同じ形状で、分割体23bと分割体24aとも同じ形状である。図11は分割体23aを示し、図12は分割体23bを示す。リターンパイプ4の外形が円形であるのに対してローラ戻し路5は正方形であるので、正方形の対角の位置でリターンパイプ4を分割すると、リターンパイプ4の肉厚が薄くなってしまう。このため、正方形の一辺の中心位置と該一辺に向かい合う他の辺の中心位置とを結ぶ線でリターンパイプ4を分割し、この線でローラ案内部19も分割する。なお、この実施例ではリターンパイプを4分割した例について示しているが、部品点数を削減する観点からリターンパイプは2分割されてもよい。
【0035】
各分割体23a,23bには、ローラ戻し路5を構成する溝部26,27が形成される。溝部26,27は、一対の壁面と26a,27aと、底部26b,27bとから構成される。詳しくは後述するが、溝部26,27は端部15区間でねじられることなく、その断面形状は端部15の軸線方向に移動しても変化することがない。一方溝部26,27は中央部14区間でねじられており、その断面形状は端部15の軸線方向に移動するにしたがって変化する。図9(c)に示されるように、端部15から中央部14の軸線方向の中央まででローラ6がα°姿勢を回転され、また中央部の軸線方向の中央から端部まででローラ6がα°姿勢を回転される。これにより、あたかもリターンパイプ4の端部15で掬い上げられたローラ6の姿勢が、中央部14の軸線方向の中央で一致するようになる。
【0036】
図13は、ナット部材2の、リターンパイプ4が据え付けられる部分の詳細図を示す。ナット部材2には、リターンパイプ4の端部15が挿入されるリターンパイプ嵌合穴21が複数明けられる。このリターンパイプ嵌合穴21は、平面図上ねじ軸1の両側に数ピッチの間隔を空けて明けられ、負荷ローラ転走路3まで延びている。リターンパイプ4の端部15がリターンパイプ嵌合穴21に嵌入される。リターンパイプ4には、取り付け座が形成され、ボルト等によってナット部材2に固定される。
【0037】
リターンパイプ嵌合穴21は複数の座ぐりから構成される。上述のようにリターンパイプ4の端部15はリード角に応じて傾けられ、また負荷ローラ転走路3の接線方向に向けられている。このような複雑な形状のリターンパイプ4を据え付けることができるように、ナット部材2には複数の座ぐり(a)〜(e)が互いに平面図上位置をずらせて、また互いに深さを異ならせて複数空けられる。ローラねじではローラ戻し路5の断面形状が正方形であるのに対し、リターンパイプ4の外形が円形である。このためナット部材2に大きな穴を空ける必要がある。仮にナット部材2に負荷ローラ転走溝2aまで貫通する長穴を形成して、該長穴内にリターンパイプ4を据え付けると、ナット部材2の負荷ローラ転走溝2aを必要以上に破ってしまうおそれがあるが、座ぐりにすることでこの問題を解決することができる。
【0038】
図14はリターンパイプ4を示し、図15はリターンパイプ4の中央部14におけるローラ戻し路5の断面形状の変化を示す。リターンパイプ4の中央部14のローラ戻し路5は、ローラ6が中央部14の軸線方向に移動するにしたがってその姿勢を変化するようにねじられている。中央部14内のローラ戻し路5は、中央部14の軸線方向の中央位置E−Eから両端A−A又はI−Iに向かって等しい角度ねじられていて、位置A−Aから位置E−Eまでのねじり角度α°は、位置E−EからI−Iまでのねじり角度α°に等しい。すなわち、ここでは一対の端部15,15から掬い上げられたローラ6を中央部14の中央位置E−Eで姿勢を一致させることができるように、ローラ戻し路5をねじっている。なお、ローラ戻し路5は中央部14のみでねじれるのに限られることなく、ねじり区間を長くとるために端部15,15に至ってねじってもよい。
【0039】
リターンパイプ4内に導かれたローラ6は、端部15内で一定の姿勢を保ったまま軸線方向に移動する。中央部14内に導かれると、ローラ6は位置A−Aから位置I−Iまで除々に、例えば右回りに回転しながら軸線方向に移動する。ローラ6が他方の端部15に移動すると、端部15内で一定の姿勢を保ったまま軸線方向に移動する。その後、ローラは負荷ローラ転走路3に戻される。
【0040】
分割体23a,23bは、ローラ戻し路5を構成する溝部26,27を有する。中央部14のローラ戻し路5がねじられる区間において、溝部26の一方の壁面26aが他方の壁面26a´に対して傾斜し、そして一方の分割体23aの壁面26a´(分割面29に直交する面)と、当該壁面26aと対向する他方の分割体23bの壁面27a´(分割面29に直交する面)との間でローラ6を案内する。これはリターンパイプ4を樹脂成型した場合の型抜きの容易さ、すなわちアンダーカットを生じさせないことを考慮したものである。このように構成しても、ローラ6の姿勢は一方の壁面26a´と他方の壁面27a´との間で確実に規制される。なお分割体23a,23bの分割面29もローラ戻し路5のねじりに合わせてねじれているが、樹脂成型の容易さを考慮するとねじらないこともある。
【0041】
図16はローラ6の姿勢の変化を示す図である。図中(a)は平面図を示し、図中(b)はねじ軸1の軸線方向からみた図を示す。ローラ6は負荷ローラ転走路3の一端から数巻き手前の負荷ローラ転走路3の他端に戻される。ローラ戻し路5においてローラ6の姿勢を回転させる角度を最小にすべく、ローラ6はリターンパイプ4を通過することでちょうど反転する。具体的には、図中一端P1に位置するローラ6の辺ABがねじ軸1のローラ転走溝1a上を転がり、ローラ6の辺CDがナット部材2の負荷ローラ転走溝2a上を転がり、軸線方向(1)の荷重を負荷する。ローラ6がリターンパイプ4を通過して他端P2まで移動すると、ローラ6はリターンパイプ4に直交する線30を中心として反転する。そしてローラ6の辺CDがねじ軸1のローラ転走溝1a上を転がり、ローラ6の辺ABがナット部材2の負荷ローラ転走溝2aを転がり、方向(2)の荷重を負荷するようになる。このようにローラ6を反転させると、ローラ戻し路5のねじり角度を最小にすることができる。ローラ6を反転させないことも可能であるが、この場合はリターンパイプ内でローラをさらに45°,90°等姿勢を回転させる必要がある。
【0042】
図17はローラ6間に介在されるスペーサ31を示す。スペーサ31の両端には、隣り合うローラ6の外周面に形状を合わせ、ローラ6の外周面に摺動自在に接触する曲面状凹部31a,31aが形成される。曲面状凹部31a,31aはローラをクロス配列できるように形成され、その曲率半径はローラ6の半径よりも若干大きく設定される。スペーサ31の角部31aが鋭く尖っていると、負荷ローラ転走路3とリターンパイプ4との継ぎ目にスペーサ31が引っ掛かるおそれがある。このため、スペーサ31の角部31aは面取りされる。
【0043】
図18は負荷ローラ転走路3とリターンパイプ4の継ぎ目を示し、図19は図18のA部詳細図(ナット部材のローラ転走溝の入り口の断面形状と、リターンパイプの入り口の断面形状とを比較した図)を示す。リターンパイプ4の入り口のローラ戻し路5の断面形状は、ナット部材2の負荷ローラ転走溝2aの断面形状よりも若干大きい。このためナット部材2の負荷ローラ転走溝2aとリターンパイプ4のローラ戻し路5との継ぎ目でわずかな段差が生じる。しかし、ナット部材2の負荷ローラ転走溝2aとリターンパイプ4のローラ戻し路5とは、90°の開き角度を有する断面V字形状の相似形なので、図20に示されるように、ナット部材2の負荷ローラ転走溝2aのリターンパイプ4に近い部分32をクラウニングする(斜めに削りこむ)ことで、ナット部材2の負荷ローラ転走溝2aとリターンパイプ4のローラ戻し路5の形状を一致させることができる。これにより継ぎ目に段差が生じることなく、ローラ6を円滑に循環させることができる。また、ローラ6がリターンパイプ4から負荷ローラ転走溝2aに入っていくときの応力を緩和することができる。
【0044】
なお、本発明の実施形態は、本発明の要旨を変更しない範囲で種々変更可能である。例えば本実施形態では、軸線方向の許容荷重を上げるためにナット部材は2つの分割ナットを組み合わせて構成されているが、勿論単独のナットから構成されてもよい。また、ローラに規定の寸法よりも小さいものを用い、シムにより予圧を付与してもよい。さらに循環部材は、ローラ戻し路が形成されるものであればリターンパイプに限られることなく、例えばナット部材のローラ転走溝の両端に連通される直線状のローラ掬い上げ部と、これらローラ掬い上げ部を連通するローラ循環部とで構成してもよい。ローラ循環部は、断面V字形状の循環溝が形成されたナット体の外周に断面V字形状の循環溝が形成されたリターンプレートを組み付けて構成される。
【符号の説明】
【0045】
1 ナット部材、1a ローラ転走溝、2 ナット部材、2a 負荷ローラ転走溝、3 負荷ローラ転走路、4 リターンパイプ、5 ローラ戻し路、6 ローラ、14 中央部、15 端部、15a 円弧部、15b 先端部、18 切れ目、19 ローラ案内部、20 ローラ案内部の先端、23a,23b 分割体、26,27 溝部、26a´,27a´ 壁面。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
外周面に螺旋状のローラ転走溝が形成されたねじ軸と、内周面に前記ローラ転走溝に対向する螺旋状の負荷ローラ転走溝が形成されたナット部材と、前記ねじ軸の前記ローラ転走溝と前記ナット部材の前記負荷ローラ転走溝との間の負荷ローラ転走路を転がるローラが循環できるように、前記負荷ローラ転走路に繋がるローラ戻し路が内部に形成される循環部材と、前記負荷ローラ転走路及び前記ローラ戻し路内に収容される複数のローラと、を備え、
前記循環部材の先端部には、前記循環部材と前記ねじ軸のねじ山との接触を避けるように切れ目が形成され、
前記切れ目の内側には、前記ねじ軸の軸線方向から見た状態において、前記ねじ山の内部に入り込むローラ案内部が形成され、
前記ローラ案内部の位置における、前記ローラ戻し路の断面形状が四角形に形成されることを特徴とするローラねじ。
【請求項2】
前記ローラ戻し路の軸線方向に沿った前記ローラ案内部の断面形状は、前記ローラ案内部の先端に向かって徐々に幅が狭くなるテーパに形成されることを特徴とする請求項1に記載のローラねじ。
【請求項3】
外周面に螺旋状のローラ転走溝が形成されたねじ軸と、内周面に前記ローラ転走溝に対向する螺旋状の負荷ローラ転走溝が形成されたナット部材と、前記ねじ軸の前記ローラ転走溝と前記ナット部材の前記負荷ローラ転走溝との間の負荷ローラ転走路を転がるローラを循環できるように、前記負荷ローラ転走路に繋がるローラ戻し路が内部に形成される循環部材と、前記負荷ローラ転走路及び前記ローラ戻し路内に収容される複数のローラと、を備え、
前記循環部材の先端部には、前記ローラの側面形状に対応した断面四角形の前記ローラ戻し路が形成され、
前記負荷ローラ転走路と前記循環部材の先端部との継ぎ目部分において、前記ナット部材の前記負荷ローラ転走溝と前記先端部の前記ローラ戻し路の形状とを一致させることができるように、前記ナット部材の前記負荷ローラ転走溝が削られることを特徴とするローラねじ。
【請求項4】
外周面に螺旋状のローラ転走溝が形成されたねじ軸と、内周面に前記ローラ転走溝に対向する螺旋状の負荷ローラ転走溝が形成されたナット部材と、前記ねじ軸の前記ローラ転走溝と前記ナット部材の前記負荷ローラ転走溝との間の負荷ローラ転走路を転がるローラを循環できるように、前記負荷ローラ転走路に繋がるローラ戻し路が内部に形成される循環部材と、前記負荷ローラ転走路及び前記ローラ戻し路内に収容される複数のローラと、を備え、
前記循環部材の先端部には、前記ローラの側面形状に対応した断面四角形の前記ローラ戻し路が形成され、
前記先端部は、前記ねじ軸の軸線方向から見た状態において前記負荷ローラ転走路の接線方向に配置され、且つねじ軸の側方から見た状態において前記負荷ローラ転走路のリード角方向に傾けられることを特徴とするローラねじ。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【図17】
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【図18】
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【図19】
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【図20】
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【公開番号】特開2011−80602(P2011−80602A)
【公開日】平成23年4月21日(2011.4.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−273421(P2010−273421)
【出願日】平成22年12月8日(2010.12.8)
【分割の表示】特願2005−513850(P2005−513850)の分割
【原出願日】平成16年9月2日(2004.9.2)
【出願人】(390029805)THK株式会社 (408)
【Fターム(参考)】