送りネジ装置、リニアアクチュエータ及びリフト装置
【課題】ローラ４とネジ軸１の片当たり防止機構を搭載しても、大型化を抑制でき、製造コストの上昇を抑制できる送りネジ装置２０を提供する。
【解決手段】外周面に螺旋溝を形成したネジ軸１と、螺旋溝に接触しながら公転可能な複数のローラ４と、ローラ４を自転可能に支持するケージ２とを有し、ネジ軸１とケージ２との相対的な回転運動と直動運動を相互に変換する送りネジ装置２０において、ローラ４を自転可能に支持する軸受５と、軸受５を支持しケージ２に支持されるホルダ６とを有し、軸受５の外輪の外周面のネジ軸１に近い側に突起５ｄを設け、ホルダ６が突起５ｄのネジ軸１に遠い側から当接する。軸受５の円錐台形状のころ５ａを周方向に略隙間なく配置する。また、軸受５の外輪をホルダ６に螺着させるネジ部１８を設け、軸受５とローラ４を自転の軸方向に移動可能にする。
【解決手段】外周面に螺旋溝を形成したネジ軸１と、螺旋溝に接触しながら公転可能な複数のローラ４と、ローラ４を自転可能に支持するケージ２とを有し、ネジ軸１とケージ２との相対的な回転運動と直動運動を相互に変換する送りネジ装置２０において、ローラ４を自転可能に支持する軸受５と、軸受５を支持しケージ２に支持されるホルダ６とを有し、軸受５の外輪の外周面のネジ軸１に近い側に突起５ｄを設け、ホルダ６が突起５ｄのネジ軸１に遠い側から当接する。軸受５の円錐台形状のころ５ａを周方向に略隙間なく配置する。また、軸受５の外輪をホルダ６に螺着させるネジ部１８を設け、軸受５とローラ４を自転の軸方向に移動可能にする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転運動と直線運動を変換する送りネジ装置に係わり、特に、モータなどの回転駆動源の回転運動を直線運動に変換し対象物を直線的に駆動するリニアアクチュエータ、さらには、大推力が必要なリフト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境問題、特に温暖化対策の一環として、近年、各種機器のアクチュエータにおいて従来の油圧アクチュエータから電動アクチュエータへの変換を志向する動きが高まっている。これは、油圧アクチュエータでは必要な作動油を、電動アクチュエータでは使用しないので、環境汚染を発生させない点が評価されているからである。また、電動アクチュエータによる電動化は、効率を向上させ消費動力を削減し、更に、動力回生を活用することができるので一層の消費動力削減を狙うことができる。また、内燃機関を用いる場合であっても、油圧アクチュエータは内燃機関の直近に配置する必要があるが、電動アクチュエータでは内燃機関で発生した動力を一旦電力に変換するので、電動アクチュエータを内燃機関から離して配置することができ、アクチュエータ稼動現場というローカルエリアでの稼動環境の向上を狙うことができる。また、電動アクチュエータを深夜電力を蓄電したバッテリで駆動させることで、発電所を含めた電力供給のネットワークにおける電力の有効利用を狙うことができる。
【０００３】
この油圧アクチュエータから電動アクチュエータへの変換を志向する動きは、建設機械やプレス機械などのリフト装置に多用されている油圧シリンダの様に大きな推力を発生させる必要のあるリニアアクチュエータの世界にも及んでおり、大推力に耐える電動リニアアクチュエータのニーズが高まっている。
【０００４】
電動リニアアクチュエータには、回転直動変換機構（送りネジ装置）が用いられている。送りネジ装置としてはボールネジがすでに実用化されている。ボールネジは、小球を転動体とした転がり対偶を用いているので、動力伝達効率が高いが、小球の点接触に発生する大きなヘルツ応力によってフレーキングが発生し易く、大推力用に使用する場合には、要求される寿命に対して十分な耐久性を保証しにくい。
【０００５】
そこで、大推力用の送りネジ装置として、線接触による転がり対偶を用いて回転直動変換機構を構成し、発生するヘルツ応力を低減してフレーキングに対する耐久性を改善したものが提案されている。例えば、特許文献１と特許文献２には、ネジ軸の中心軸とほぼ平行で、且つ、ネジ軸の外部にある平面内に自転軸が存在する複数のローラを、ネジ軸に対するナットに相当するローラケージによって転がり軸受を介して回転支持し、ローラとネジ軸とを線接触させることが可能な送りネジ装置が記載されている。また、特許文献３と特許文献４には、ネジ軸の中心軸にほぼ直交する平面内に自転軸が存在し、その自転軸がネジ軸中心軸と交差あるいは近傍を通過する複数のローラを、ネジ軸に対するナットに相当するローラケージによって転がり軸受を介して回転支持し、ローラとネジ軸とを線接触させることが可能な送りネジ装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１−２８６６６３号公報
【特許文献２】実用新案登録第２５９４５３５号公報
【特許文献３】特公平６‐１７７１７号公報
【特許文献４】特開昭６２−９１０５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の送りネジ装置では、各構成部品の寸法誤差や組立て誤差などにより、ローラとネジ軸とが片当たりして線接触していない場合もあると考えられた。確実に線接触するように、送りネジ装置に、片当たりを防止する片当たり防止機構を搭載することが望まれる。しかし、片当たり防止機構を搭載すれば、その分、送りネジ装置は大型化し、製造コストも上昇する。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、ローラとネジ軸の片当たり防止機構を搭載しても、大型化を抑制でき、製造コストの上昇を抑制できる送りネジ装置を提供することであり、この送りネジ装置を搭載したリニアアクチュエータ及びリフト装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、外周面に螺旋溝を形成したネジ軸と、前記螺旋溝に接触しながら公転可能な複数のローラと、該複数のローラを自転可能に支持するローラケージとを有し、前記ネジ軸と前記ローラケージとの相対的な回転運動と、前記ネジ軸と前記ローラケージの相対的な前記ネジ軸の軸方向の直動運動とを相互に変換する送りネジ装置において、
前記複数のローラを前記自転可能に支持する軸受と、
該軸受を支持し、前記ローラケージに支持されるホルダとを有し、
前記軸受の外輪の外周面の前記ネジ軸に近い側に突起を設け、前記ホルダが前記突起の前記ネジ軸に遠い側から当接することを特徴としている。
【００１０】
また、本発明は、前記送りネジ装置において、
前記複数のローラを前記自転可能に支持し、外輪が前記ローラケージに支持される軸受を有し、
前記軸受には円錐台の形状の複数のころが用いられ、前記ころは前記外輪の内周面上に周方向に略隙間なく配置され、隣接する前記ころ同士が接触可能であることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明は、前記送りネジ装置において、
前記複数のローラを前記自転可能に支持する軸受と、
該軸受を支持し、前記ローラケージに支持されるホルダとを有し、
前記軸受の外輪を前記ホルダに螺着させるネジ部を設け、前記軸受と前記ローラを前記自転の軸方向に移動可能としたことを特徴としている。
また、本発明の送りネジ装置を搭載したリニアアクチュエータ及びリフト装置であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ローラとネジ軸の片当たり防止機構を搭載しても、大型化を抑制でき、製造コストの上昇を抑制できる送りネジ装置を提供でき、この送りネジ装置を搭載したリニアアクチュエータ及びリフト装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ベースの実施形態に係る送りネジ装置の側面図である。
【図２】ベースの実施形態に係る送りネジ装置の正面図である。
【図３】ベースの実施形態に係る送りネジ装置の上面図である。
【図４】ベースの実施形態に係る送りネジ装置の下面図である。
【図５】図３におけるＡ−Ａ方向の矢視断面図である。
【図６】図３の配置のままメインローラ部組と揺動ピンのみを取り出して示した上面（外観）図である。
【図７】図３の配置のままメインローラ部組とネジ軸のみを取り出して示した図３におけるＢ−Ｂ方向の矢視断面図である。
【図８】図６におけるメインローラ部組を揺動軸の方向から見た外観図である。
【図９】ローラとネジ軸の片当たり防止機構（自動調心機構）の原理説明図であり、（ａ）はネジ山の先端側での片当たりの発生により揺動軸周りに時計回りの回転モーメントが発生する様子を示し、（ｂ）はネジ山の基部側での片当たりの発生により揺動軸周りに反時計回りの回転モーメントが発生する様子を示し、（ｃ）はネジ山の先端と基部の中間でローラがネジ山に当接することにより回転モーメントが発生しなくなっている様子を示している。
【図１０】図４の配置のまま補助ローラ部組とネジ軸のみを取り出して示した図４におけるＣ−Ｃ方向の矢視断面図を上下反転して示した図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係る送りネジ装置の図５に相当する断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る送りネジ装置のメインローラ部組を回転軸方向から見た外観図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係る送りネジ装置のメインローラ部組のみの図７に相当する断面図である。
【図１４】本発明の第４の実施形態に係るリニアアクチュエータの概略図である。
【図１５】本発明の第５の実施形態に係るリフト装置（建設機械）の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。そして、まずは、本発明の実施形態の基礎となるベースの実施形態について説明し、そのベースの実施形態をふまえて、本発明の第１〜５の実施形態を説明する。
【００１５】
（ベースの実施形態）
まずは、ベースの実施形態の送りネジ装置２０について説明する。図１〜４に、ベースの実施形態の送りネジ装置２０の側面図（図１）、正面図（図２）、上面図（図３）、下面図（図４）を示す。送りネジ装置２０は、図１に示すように台形状断面の螺旋溝１ｃが外周面に形成されたネジ軸１と、そのネジ軸１が端面２ｅから端面２ｆへの間を貫通するケージ（ローラケージ）２と、図２に示すようにネジ軸１の周方向には略等間隔の１２０度の間隔で、ネジ軸１の軸方向には螺旋溝１ｃのリードＬの略三分の一の間隔ずつ互いにずらしてケージ２に装着された複数、例えば図２のように３個のメインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃを有している。
【００１６】
図１、３、４の螺旋溝１ｃに対して、左側の側面が、フランク面１ａとなり、右側の側面が、フランク面１ｂとなっている。螺旋溝１ｃを構成するネジ山１ｄの右側の側面がフランク面１ａとなり、ネジ山１ｄの左側の側面がフランク面１ｂとなっている。螺旋溝１ｃは、ネジ軸１の中心軸に向かって溝幅の小さくなる台形状断面を有している。
【００１７】
図１に示すように、メインローラ部組３ｃは、メインローラ４と、メインローラを自転可能に支持する円錐コロ軸受５と、円錐コロ軸受５を支持しケージ２に揺動ピン７を介して支持されるホルダ６とを有している。この点は、他のメインローラ部組３ａ、３ｂについても同じである。
【００１８】
図３に示すように、メインローラ部組３ｂ（ホルダ６）は、２本の揺動ピン７を介して、ケージ２に装着されている。２本の揺動ピン７は、ケージ２に設けられた揺動ピン穴２ａに嵌められている。他のメインローラ部組３ａ、３ｃについても同じである。２本の揺動ピン７の中心軸は同軸上に配置されており、この結果、各メインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃは、ケージ２に対して前記２本の揺動ピン７の共通軸回りに揺動運動可能になっている。ただし、図３に示すケージ２の２面幅寸法Ｗ1とメインローラ部組３ｂ（３ａ、３ｃ）の２面幅寸法Ｗ2はそれぞれある程度高精度に加工されており、ケージ２とメインローラ部組３ｂ（３ａ、３ｃ）の間の揺動ピン７の中心軸方向の隙間量を小さくするように管理している。これにより、各メインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃの位置が、ケージ２に対する揺動ピン７の中心軸方向（揺動軸方向）に、大きく変化しないようにしている。
【００１９】
ケージ２には、円弧状切欠２ｄを伴った補助ローラ挿入孔２ｂが、メインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃと同数設けられている。補助ローラ挿入孔２ｂと円弧状切欠２ｄには、後記する補助ローラ部組８が埋め込まれ、アジャストナット１０とロックナット１１によって、後記する補助ローラ部組８を補助ローラ挿入孔２ｂに埋め込む深さを変更して固定できるようになっている。
【００２０】
図３に示すように、ネジ軸１と同一のリードＬ（図１参照）を有して中心軸を共有し、かつ、螺旋溝１ｃの略半分の深さにおける左側のフランク面１ａ上にある一つの螺旋を代表螺旋Ｅとする。代表螺旋Ｅと、ネジ軸１の中心軸を法線とする平面Ｇとの交点を、点Ｐ１とする。点Ｐ１におけるフランク面１ａと代表螺旋Ｅに対する接線を、接線Ｆとする。接線Ｆと前記平面Ｇのなす角を、リード角γとする。前記２本の揺動ピン７の中心軸の延長線（揺動軸）Ｈも、ネジ軸１の中心軸を法線とする平面Ｇとのなす角は、リード角γと等しくなっている。代表螺旋Ｅは、線状の接触区間内の一点Ｐ３を含みネジ軸１と中心軸を共有する架空円筒面上にあって、ネジ軸１と同一のリードＬを有し、一点Ｐ３を通る。
【００２１】
点Ｐ４は、前記延長線（揺動軸）Ｈの内のメインローラ４に架かる線分の中点である。点Ｐ４を通り延長線（揺動軸）Ｈを法線とする平面が、ネジ軸１の中心軸となす角は、リード角γと等しくなっている。
【００２２】
点Ｐ３は、点Ｐ１と同様に、代表螺旋Ｅとネジ軸１の中心軸を法線とする平面Ｇとの交点であり、点Ｐ３と点Ｐ１とは、リードＬ（図１参照）の２倍の距離、離れている。ネジ軸１の中心軸を含む平面と、点Ｐ４を通り延長線（揺動軸）Ｈを法線とする平面とは、点Ｐ３において交わっている。点Ｐ３において、点Ｐ４を通り延長線（揺動軸）Ｈを法線とする平面は、フランク面１ａ、特に、代表螺旋Ｅと直交している。点Ｐ３においてフランク面１ａとメインローラ４とが線状の接触区間で接している。
【００２３】
図４に示すように、円弧状切欠２ｄは、補助ローラ挿入孔２ｂの内壁を切り欠くように設けられ、補助ローラ挿入孔２ｂに対して、円弧状切欠２ｄの設けられる方向は、ネジ軸１の中心軸を含み、かつ、補助ローラ挿入孔２ｂの中心軸と平行な面から、角度γ´傾いた方向である。ネジ軸１の中心軸を含み、かつ、補助ローラ挿入孔２ｂの中心軸と平行な面と、円弧状切欠２ｄの中央を通り前記角度γ´傾いた面とは、点Ｐ７において交わっている。点Ｐ７においてフランク面１ｂと補助ローラ部組８とが接することになる。なお、角度γ´は、リード角γに略等しくてもよいのであるが、必ずしも等しくなければならないわけではなく、異なってもよいのである。
【００２４】
図５に、図３におけるＡ−Ａ方向の矢視断面図を示す。点Ｐ３において、メインローラ４は、フランク面１ａに接している。また、点Ｐ７において、補助ローラ部組８の補助ローラ１２は、フランク面１ｂに接している。メインローラ４を、各メインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃが有しているので、３つのメインローラ４が、それぞれ１箇所ずつ、合計３箇所で、ネジ軸１をフランク面１ａ側から支持し、支持されている。同様に、補助ローラ部組８も３つ設けられているので、３つの補助ローラ部組８の補助ローラ１２が、それぞれ１箇所ずつ、合計３箇所で、ネジ軸１をフランク面１ｂ側から支持し、支持されている。これにより、ケージ２は、ネジ軸１から離れ接触していない。
【００２５】
各メインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃは、図５にメインローラ部組３ｂの例で示されているように、メインローラ４と円錐コロ軸受５とホルダ（メインローラホルダ）６を有している。ケージ２と各メインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃとの間には隙間が確保されており、前記揺動運動の所定の揺動角範囲で両者が干渉するのを回避できる構成となっている。
【００２６】
メインローラ４には、端面４ｂが設けられ、端面４ｂは、ネジ軸１のネジ山１ｄに対向し、凹面鏡の表面形状のように窪んでネジ山１ｄから離れ接しないようになっている。
【００２７】
また、メインローラ４には、転動面４ａが設けられている。転動面４ａは、円錐台の側面の形状をしている。転動面４ａの円錐台の母線に沿って、転動面４ａは、ネジ軸１のフランク面１ａに線接触している。メインローラ４は円錐台の側壁形状部に転動面４ａを有し、転動面４ａはネジ軸１のフランク面１ａと線状の接触区間で接触している。揺動軸Ｈは、代表螺旋Ｅ（フランク面１ａ）と一点Ｐ３において直交するＢ−Ｂ断面（平面）に対してほぼ直交している。揺動軸Ｈは、代表螺旋Ｅの点Ｐ３における接線になっている。
【００２８】
なお、フランク面１ａ上の点Ｐ１と点Ｐ２と点Ｐ３は、代表螺旋Ｅ（図３参照）の通る点であり、図５では、点Ｐ３において、フランク面１ａが転動面４ａに接している様子を示している。メインローラ４は、転動面４ａを螺旋溝１ｃのフランク面１ａに接触させながら、ネジ軸１の周りを公転可能になっている。そして、ケージ２は、メインローラ４を自転可能に支持している。送りネジ装置２０は、ネジ軸１とケージ２との相対的な回転運動と、ネジ軸１とケージ２の相対的なネジ軸１の軸方向の直動運動とを相互に変換することができる。
【００２９】
メインローラ４は、円錐コロ軸受５を介して、ホルダ６に回転可能に支持されている。円錐コロ軸受５は、メインローラ４を自転可能に支持し、軸受外輪５ｂがケージ２に支持されている。円錐コロ軸受５は、円錐台の形状の複数個の円錐コロ５ａと、図示は省略したが、隣接する円錐コロ５ａ同士を離した状態に保持するリテーナと、メインローラ４の外周面に内周面が嵌め込まれ固定されている軸受内輪５ｃと、ホルダ６の内周面に外周面が嵌め込まれ固定されている軸受外輪５ｂとを有している。ホルダ６のネジ軸１の径方向外側には、突起６ｂが設けられている。この突起６ｂのネジ軸１の径方向内側が、円錐コロ軸受５の軸受外輪５ｂに当接し、軸受外輪５ｂさらには円錐コロ軸受５が、ネジ軸１の径方向外側に脱落するのを防止している。メインローラ４の転動面４ａの近傍には、鉤部４ｃが設けられている。鉤部４ｃのネジ軸１の径方向外側が、円錐コロ軸受５の軸受内輪５ｃに当接することで、メインローラ４が、ネジ軸１の径方向外側に脱落するのを防止している。
【００３０】
ケージ２のネジ軸１の周方向において、各メインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃのネジ軸１を挟んで対向するように略１８０度ずれた方向に、補助ローラ部組８がそれぞれ設けられている。すなわち、補助ローラ部組８も、メインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃと同様に、３個設けられ、具体的には、ネジ軸１の周方向には略１２０度の間隔で、軸方向にはリードＬ（図１参照）の略三分の一の間隔ずつずらして、ケージ２に装着されている。ケージ２のネジ軸１の軸方向に離れて配置された端面２ｅと端面２ｆに対して、各メインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃは、ケージ２の端面２ｆより端面２ｅに近い側に配置され、補助ローラ部組８は、ケージ２の端面２ｅより端面２ｆに近い側に配置されている。
【００３１】
補助ローラ部組８は、ネジ軸１のフランク面１ｂに接しながら転動可能な補助ローラ１２と、補助ローラ１２を自転可能に支持するニードル（ニードルコロ）１３と、補助ローラ１２の回転軸となる補助ローラ軸１４と、補助ローラ軸１４を支持する補助ローラホルダ１５と、補助ローラ軸１４を補助ローラホルダ１５に固定する固定ナット１６とを有している。補助ローラ部組８は、補助ローラ軸１４の固定ナット１６が締結されている側が、円弧状切欠２ｄに入るように、補助ローラ挿入孔２ｂに挿入されている。補助ローラ挿入孔２ｂの内壁にはねじが切られ、補助ローラ１２がネジ軸１のフランク面１ｂに接するように、補助ローラホルダ１５の補助ローラ挿入孔２ｂの深さ方向の位置を調整できるようになっている（補助ローラ位置調整機能）。また、調整されたアジャストナット１０がゆるみで回って位置がずれないように、ロックナット１１が設けられている。ロックナット１１は、アジャストナット１０を、補助ローラホルダ１５に押圧して、アジャストナット１０がゆるんで回転しないように固定している。複数の補助ローラ１２は、メインローラ４が転動するフランク面１ａと対向したもう一方のフランク面１ｂを転動する。補助ローラ１２の補助ローラ軸（自転軸）１４は、ケージ２に固定されている。ケージ２に固定された補助ローラ軸（自転軸）１４の固定位置を移動させることが可能な補助ローラ位置調整機能が、アジャストナット１０とロックナット１１等により構成されている。この補助ローラ位置調整機能によって、ネジ軸１と補助ローラ１２との間のネジ軸１の軸方向および半径方向のバックラッシの調整ができる。
【００３２】
補助ローラ部組８の補助ローラ１２は、ネジ軸１のフランク面１ｂ上の点Ｐ７を含む線上で線接触している。なお、補助ローラ１２は、メインローラ４より小さく、耐えられる荷重も小さい。逆に、メインローラ４は、補助ローラ１２より大きく、耐えられる荷重も大きい。このため、ケージ２に対して、端面２ｆから端面２ｅへの方向に作用する力は、端面２ｅから端面２ｆへの方向に作用する力に比べて、大きくすることができる。また、ケージ２に対して、端面２ｅから端面２ｆへの方向に作用する力を大きくしたい場合は、補助ローラ部組８の換わりに、メインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃを設ければよい。
【００３３】
次に、メインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃの揺動運動について詳細に説明する。
【００３４】
図６に、図３の配置のままメインローラ部組３ｂと揺動ピン７のみを取り出して示す。揺動ピン７は、ホルダ６に同軸に形成された２箇所の揺動ピン穴６ａに１個ずつ嵌入され、それらの共通軸（揺動軸）Ｈ周りに、メインローラ部組３ｂが、揺動するのを支持している。共通軸（揺動軸）Ｈを法線とする平面（Ｂ−Ｂ断面）は、ネジ軸１の中心軸に対して、リード角γと等しい角度傾いている。
【００３５】
各揺動ピン７は、ケージ２の揺動ピン穴２ａ（図３参照）とホルダ６の揺動ピン穴６ａの両方にまたがって嵌入されており、ケージ２に対する各メインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃを揺動させる揺動軸Ｈを構成させると同時に、そこに発生するせん断応力によってケージ２と各メインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃとの間で荷重を伝達する機能も果たしている。
【００３６】
図７に、図３の配置のままメインローラ部組３ｂとネジ軸１のみを取り出し、図３におけるＢ−Ｂ方向で切断した矢視断面図を示す。このＢ−Ｂ方向に切断した矢視断面、いわゆる、Ｂ−Ｂ断面は、ネジ軸１の中心軸に対してリード角γだけ傾いている。そして、図７に示すように、Ｂ−Ｂ断面には、メインローラ４の回転軸Ｄが含まれている。メインローラ４の回転軸Ｄに沿ってＢ−Ｂ断面は設けられている。回転軸Ｄは、ネジ軸１の径方向に向かって、転動面４ａとフランク面１ａとの接触区間側に傾斜している。このことによって、転動面４ａの端面４ｂは、転動面４ａが接触しているネジ山１ｄの１ピッチ右隣のネジ山１ｄの干渉を避ける方向に傾斜し、その右隣のネジ山１ｄを跨いで配置することが可能になっている。このため、転動面４ａの曲率半径を大きくすることが可能になり、前記自動調心機構によって、確実に線接触させることができることと合わせて、接触区間に発生するヘルツ面圧を大幅かつ確実に低減し、フレーキング寿命を延ばすことができる。なお、端面４ｂは、凹面に形成されており、これによっても、転動面４ａの曲率半径を大きくすることができている。
【００３７】
メインローラ４の回転軸（中心軸）Ｄは、代表螺旋Ｅと一点Ｐ３において直交するＢ−Ｂ断面とほぼ平行になり、Ｂ−Ｂ断面にほぼ含まれている。転動面４ａは、メインローラ４の回転軸（中心軸）Ｄに沿ってネジ軸１の中心軸に近づくにしたがって軸直角断面の外周径が減少する略円錐台側面形状になっている。
【００３８】
また、Ｂ−Ｂ断面には、メインローラ４の転動面４ａとネジ軸１のフランク面１ａとが線接触する線状の区間が含まれ、特に、その区間の中央に位置する点Ｐ３が含まれている。フランク面１ａに対して、メインローラ４の円錐状の転動面４ａは線接触状態で接触している。厳密には図７におけるフランク面１ａ上の線接触している区間の各点を通る各螺旋のリード角γは一定ではなく、Ｂ-Ｂ断面とネジ軸１の中心軸の交差角γと等しいリード角γを持つ代表螺旋Ｅのみが図７の点Ｐ３において円錐状の転動面４ａと紙面上で接することができる。点Ｐ３以外の点を通る螺旋と転動面４ａとの接点は、点Ｐ３以外の点を通る螺旋のリード角と、点Ｐ３におけるリード角γとの差に応じて図７の紙面上から紙面直角方向に変位する。しかし、それらの紙面上からの変位量は小さいとして、フランク面１ａと転動面４ａとの接触線は、概ね図７におけるフランク面１ａの断面輪郭（Ｂ−Ｂ断面）上にあると近似して考えることができる。
【００３９】
揺動軸Ｈ上の点である点Ｐ４は、回転軸Ｄから離れて、点Ｐ３の側に位置している。点Ｐ４は、回転軸Ｄと点Ｐ３の間に位置している。点Ｐ３におけるフランク面１ａの法線Ｉ上に、点Ｐ４は配置されている。また、法線Ｉ上を横切って転がるように、円錐コロ５ａが配置されている。揺動軸ＨとＢ−Ｂ断面（平面）との交点Ｐ４は、Ｂ−Ｂ断面（平面）内にあって一点Ｐ３を通り線状の接触区間とほぼ直交する法線（線分）Ｉ上またはその近傍に配置されている。
【００４０】
図８に、図６におけるメインローラ部組３ｂを揺動軸Ｈの方向から見た外観図を示す。揺動ピン穴６ａの中心軸は、揺動軸Ｈに一致し、点Ｐ４上を通っている。
【００４１】
次に、図９を用いて、メインローラ部組３ｂの揺動運動による、メインローラ４とネジ軸１の片当たり防止機構（自動調心機構）について、その原理を説明する。
【００４２】
まず、図９（ａ）は、ネジ軸１のネジ山１ｄの先端側の点Ｐ５での片当たりの発生により、揺動軸Ｈ周りに時計回りの回転モーメントＭ１が発生する様子を示している。片当たりは、フランク面１ａと転動面４ａとが寸法誤差などによって、点Ｐ３周辺において平行にならなかった場合に生じる。ネジ山１ｄの点Ｐ３より先端側の点Ｐ５で、片当たりが発生したとすると、フランク面１ａから転動面４ａに作用する接触力Ｆ１は、点Ｐ５を作用点として、点Ｐ５におけるフランク面１ａの法線方向でネジ軸１からメインローラ４への方向に生じる。前記の如く、点Ｐ５も接触力Ｆ１も、図９（ａ）の紙面外に若干偏位しているので、図９（ａ）に示された接触力Ｆ１は、Ｂ-Ｂ断面へ投影された投影成分となるが、偏位成分は小さいので無視しても大勢に影響はなく、図９（ａ）に示された接触力Ｆ１を、正味の接触力Ｆ１とみなすことができる。
【００４３】
その接触力Ｆ１が、揺動軸Ｈ（点Ｐ４）に向かっておらず、揺動軸Ｈ（点Ｐ４）から偏位した位置を通るので、揺動軸Ｈ（点Ｐ４）周りに回転モーメントＭ１が発生する。この回転モーメントＭ１によって、メインローラ部組３ｂ全体が時計回転方向に回転し、フランク面１ａと転動面４ａが、点Ｐ５よりネジ山１ｄの基部側（ネジ軸１の径方向、中心軸側）でも、例えば、点Ｐ３周辺でも、フランク面１ａと転動面４ａとが当接する状態に移行する。図９（ｂ）のように極端な片当たり状態でなくても、フランク面１ａから転動面４ａへ作用する接触力Ｆ２の合力の作用点が、点Ｐ３よりもネジ山１ｄの基部側にあれば、回転モーメントＭ２と同方向の回転モーメントが発生し、メインローラ部組３ｂの全体が、接触力Ｆ２の合力の作用点を、ネジ山１ｄの先端側に移動させる方向に自動的に回転（揺動）する。
【００４４】
次に、図９（ｂ）は、ネジ山１ｄの基部側の点Ｐ６での片当たりの発生により、揺動軸Ｈ周りに反時計回りの回転モーメントＭ２が発生する様子を示している。ネジ山１ｄの点Ｐ３より基部側の点Ｐ６で、片当たりが発生したとすると、フランク面１ａから転動面４ａに作用する接触力Ｆ２は、点Ｐ６を作用点として、点Ｐ６におけるフランク面１ａの法線方向でネジ軸１からメインローラ４への方向に生じる。その接触力Ｆ２が、揺動軸Ｈ（点Ｐ４）に向かっておらず、揺動軸Ｈ（点Ｐ４）から偏位した位置を通るので、揺動軸Ｈ（点Ｐ４）周りに回転モーメントＭ２が発生する。この回転モーメントＭ２によって、メインローラ部組３ｂ全体が反時計回転方向に回転し、フランク面１ａと転動面４ａが、点Ｐ５よりネジ山１ｄの先端側（ネジ軸１の径方向、外側）でも、例えば、点Ｐ３周辺でも、フランク面１ａと転動面４ａとが当接する状態に移行する。図９（ａ）のように極端な片当たり状態でなくても、フランク面１ａから転動面４ａへ作用する接触力Ｆ１の合力の作用点が、点Ｐ３よりもネジ山１ｄの基部側にあれば、回転モーメントＭ２と同方向の回転モーメントが発生し、メインローラ部組３ｂの全体が、接触力Ｆ２の合力の作用点を、ネジ山１ｄの先端側に移動させる方向に自動的に回転（揺動）する。
【００４５】
最後に、図９（ｃ）は、ネジ山１ｄの先端と基部の中間の点Ｐ３で、メインローラ４がネジ山１ｄに当接することにより、回転モーメントが発生しなくなっている様子を示している。フランク面１ａから転動面４ａへ作用する接触力Ｆ３の合力の作用点が、ネジ山１ｄの先端と基部の中間の点Ｐ３に生じている。接触力Ｆ３は、点Ｐ３を作用点として、点Ｐ３におけるフランク面１ａの法線方向でネジ軸１からメインローラ４への方向に生じる。その接触力Ｆ３は、揺動軸Ｈ（点Ｐ４）に向かっており、揺動軸Ｈ（点Ｐ４）から偏位していないので、揺動軸Ｈ（点Ｐ４）周りに回転モーメントが発生しない。このため、メインローラ部組３ｂ全体は、回転せず、姿勢は安定しそのままの状態を維持する。また、フランク面１ａから転動面４ａへの接触力Ｆ３の合力の作用点は、点Ｐ３から移動しない。実際には、フランク面１ａから転動面４ａへの接触力Ｆ３は、線分布荷重として作用するが、その合力の作用点を、ネジ山１ｄの先端と基部の略中間の点Ｐ３に維持することができるということは、荷重の線分布においては、略一定値の均等な分布が可能になることを意味し、荷重の線分布における最大値を小さく抑えることができる。
【００４６】
図９（ａ）と図９（ｂ）と図９（ｃ）における上記説明を総合すると、フランク面１ａや転動面４ａ等の構成部品に寸法誤差などがあっても、回転モーメントＭ１、Ｍ２がゼロになるまで、メインローラ部組３ｂは自動的にケージ２に対して揺動して、フランク面１ａと転動面４ａとを最大接触面圧の小さい線接触状態にする機能を有し、そして、メインローラ４とネジ軸１の片当たりを防止する機構（自動調心機構）を有していることが分かる。メインローラ４とネジ軸１の接触部が線状の接触区間の一端側に偏位すると、接触部を介してメインローラ４に作用する力によって揺動軸Ｈ周りにホルダ６を回動させる回転モーメントＭ１、Ｍ２が発生し、接触区間の他端側においてメインローラ４をネジ軸１に近づける方向にホルダ６を回動（揺動）させる。これはメインローラ部組３ａ、３ｃの場合も全く同様である。
【００４７】
図１０に、図４の配置のまま補助ローラ部組８とネジ軸１のみを取り出して示した図４におけるＣ−Ｃ方向の矢視断面図を示す。このＣ−Ｃ方向に切断した矢視断面、いわゆる、Ｃ−Ｃ断面は、ネジ軸１の中心軸に対してリード角γ´傾いている。そして、図１０に示すように、Ｃ−Ｃ断面には、補助ローラ軸１４の中心軸である補助ローラ１２の回転軸Ｊが含まれている。補助ローラ１２の回転軸Ｊに沿ってＣ−Ｃ断面は設けられている。また、Ｃ−Ｃ断面には、補助ローラ１２とネジ軸１のフランク面１ｂとが線接触する線状の区間が含まれ、特に、その区間の中央に位置する点Ｐ７が含まれている。フランク面１ｂに対して、補助ローラ１２は線接触状態で接触している。補助ローラ１２の外周の断面輪郭は、端部から中央へ向けて、直径が若干大きくなるようにわずかな曲率を持っており、ネジ軸１の螺旋溝１ｃにおける右側のフランク面１ｂと厳密には一点Ｐ７において接触している。このことは、ネジ軸１と同一のリードＬを有して中心軸を共有しフランク面１ｂ上の点Ｐ７を通る代表螺旋Ｅのリード角をγ´とした時、図４のＣ-Ｃ断面もネジ軸１の中心軸とγ´の角度で交差する平面であることを意味する。
【００４８】
補助ローラ部組８は、ケージ２の半径方向に形成された補助ローラ挿入孔２ｂに挿入されている。また、補助ローラ部組８の突出部との干渉を避けるための円弧状切欠２ｄが形成されている。突出部とは、具体的に、補助ローラ軸１４の端部と固定ナット１６である。補助ローラ部組８は、図示を省略したキー等によって、補助ローラ挿入孔２ｂ内で回動しないように拘束され、補助ローラ１２の回転軸（中心軸）Ｊを常にＣ-Ｃ断面内に維持している。アジャストナット１０は、その外周のオネジ部が補助ローラ挿入孔２ｂのメネジ部にねじ込まれて行くことによって、補助ローラ部組８をケージ２の外周側から内周側へ移動させることができる。ロックナット１１が補助ローラホルダ１５にねじ込まれてアジャストナット１０を補助ローラ部組８に固定することで、アジャストナット１０が回転できなくなり、補助ローラ部組８も補助ローラ挿入孔２ｂ内で、ケージ２の外周側から内周側への方向に固定される。
【００４９】
そして、前記に説明したような送りネジ装置２０によれば、例えば、図１に示すように、ケージ２の端面２ｅ、２ｆがネジ軸１の中心軸に対して垂直となり、３個のメインローラ４が同時にフランク面１ａに接触した状態を保持して、３個の補助ローラ部組８をアジャストナット１０によってケージ２の内周方向に移動させて補助ローラ１２を３方向からフランク面１ｂに接触させ、それぞれその位置でロックナット１１により固定すれば、ケージ２はメインローラ４と補助ローラ１２とを介して、ネジ軸１の軸方向にガタが無い状態で、ネジ軸１に装着できる。また、その状態から更に各アジャストナット１０を所定量ねじ込んでからロックナット１１により固定すれば、一定の予圧量を付加する事もでき、各アジャストナット１０を逆方向に所定量回転させてからロックナット１１により固定すれば、一定のバックラッシに管理することもできる。つまり、予圧量やバックラッシ量が構成部品の寸法誤差の集積によって大きくばらつくことを回避することができる。
【００５０】
また、ネジ軸１の螺旋溝１ｃは、ネジ軸１の中心軸に向かって、溝幅の小さくなる断面の螺旋溝１ｃになっており、そのフランク面１ａに接触して転動するメインローラ４の転動面４ａは、メインローラ４の回転軸（中心軸）Ｄに沿ってネジ軸１の中心軸に向かうにしたがって、回転軸（中心軸）Ｄの直角断面の円の半径が減少する略円錐側面形状になっている。このため、フランク面１ａ上のネジ軸１の中心軸から離れた外周側にあって転動距離の大きな螺旋上を、円錐状の転動面４ａの大きな径の部分が転動し、フランク面１ａ上の内周側にあって転動距離の小さな螺旋上を転動面４ａの小さな径の部分が転動するようにすることができる。すなわち、線接触区間の全ての点において局部的なすべりも微小に抑えることができ、送りネジ装置２０の長寿命化と同時に高効率化も実現することができる。
【００５１】
前記では、ベースの実施形態となる送りネジ装置２０について説明した。後記では、このベースの実施形態に基づいて、本発明の実施形態に係る送りネジ装置について説明する。
【００５２】
（第１の実施形態）
図１１に、本発明の第１の実施形態に係る送りネジ装置２０の図５に相当する断面図を示す。第１の実施形態の送りネジ装置２０が、ベースの実施形態の送りネジ装置２０と異なる第１の点は、図５に示すメインローラ４と円錐コロ軸受５の軸受内輪５ｃとが一体化されて、メインローラ４’となっている点である。この一体化により、部品点数を削減でき、組立精度を向上させることができる。これにより、送りネジ装置２０の信頼性も向上し、送りネジ装置２０をリニアアクチュエータに用いた場合には、位置制御や推力制御などの制御精度の向上も実現することができる。
【００５３】
また、第１の実施形態の送りネジ装置２０が、ベースの実施形態の送りネジ装置２０と異なる第２の点は、図５に示すホルダ６の突起６ｂがなくなり、替わりに段差部６ｃが、ホルダ６’のネジ軸１に近い側に設けられている点である。これに伴い、円錐コロ軸受５の軸受外輪５ｂ’のネジ軸１に近い側には、突起部５ｄが設けられている。ホルダ６’のネジ軸１の径方向内側には、段差部６ｃが設けられている。この段差部６ｃのネジ軸１の径方向内側が、軸受外輪５ｂ’の突起部５ｄのネジ軸１に遠い側から当接し、軸受外輪５ｂ’さらには円錐コロ軸受５、メインローラ４が、ネジ軸１の径方向外側に脱落するのを防止している。図５に示すホルダ６の突起６ｂが省けるので、ホルダ６’のネジ軸１に遠い側が省け、ホルダ６’を小型化することができる。また、ホルダ６’のネジ軸１に遠い側の端面と、軸受外輪５ｂ’のネジ軸１に遠い側の端面を、テーパー面にすることができるので、ホルダ６’だけでなく、メインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃを小型化することができる。そして、これらにより、送りネジ装置２０の径方向の寸法を小さくでき、送りネジ装置２０を搭載するリニアアクチュエータの小型化を実現できる。
【００５４】
（第２の実施形態）
図１２に、本発明の第２の実施形態に係る送りネジ装置に搭載されるメインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃを、メインローラ４の回転軸方向から見た外観図を示す。第２の実施形態のメインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃが、ベースの実施形態のメインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃと異なる点は、複数の円錐コロ５ａが、隣接する円錐コロ５ａとの間に略隙間はないが、互いに転がりを干渉しない状態で、メインローラ４’と軸受外輪５ｂ’の間に配置されている点である。複数の円錐コロ５ａは、軸受外輪５ｂ’の内周面上に周方向に略隙間なく配置され、隣接する円錐コロ５ａ同士が接触可能になっている。これに伴い、円錐コロ軸受５のリテーナを省いている。リテーナを省いた分、円錐ころ５ａの数を増やせるので、メインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃの構造を簡素化しつつ、同じ体格で大きな許容推力を得ることができる。
【００５５】
（第３の実施形態）
図１３に、本発明の第３の実施形態に係る送りネジ装置に搭載されるメインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃのみの図７に相当する断面図である。第３の実施形態のメインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃが、第１の実施形態のメインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃと異なる点は、メインローラ４’を、ホルダ６’’さらにはケージ２やネジ軸１に対して、回転軸Ｄの方向に移動可能とした点である。このために、ホルダ６’’と軸受外輪５ｂ’の互いに対抗する両面に、ネジ部１８を設けている。ネジ部１８は、軸受外輪５ｂ’をホルダ６’’に螺着させるとともに、軸受外輪５ｂ’をホルダ６’’に対して回転軸Ｄの方向に移動可能にしている。
【００５６】
また、固定ナット１７が、軸受外輪５ｂ’の側のネジ部１８に螺着し、ホルダ６’’とでダブルナットとして機能させることで、ホルダ６’’に対して軸受外輪５ｂ’が移動しないように、固定（位置決め）することができる。これによれば、図１１に示すメインローラ４’とネジ軸１との接触点である点Ｐ３における隙間の量、いわゆるバックラッシを調整可能とすることができる。高い部品精度を必要とすることなく、送りネジ装置の組み立て後に適切な微少値にバックラッシを調整、あるいは予圧量を調整できるので、高いロバスト性を実現できる。
【００５７】
また、ネジ部１８と固定ナット１７とによって、ホルダ６’’に対して軸受外輪５ｂ’を固定（位置決め）することができるので、図５に示すホルダ６の突起６ｂを省くことができ、さらに、ホルダ６’’のネジ軸１に遠い側の端面と、軸受外輪５ｂ’のネジ軸１に遠い側の端面を、テーパー面にすることができる。このため、ホルダ６’’だけでなく、メインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃを小型化することができる。そして、これらにより、送りネジ装置２０の径方向の寸法を小さくでき、送りネジ装置２０を搭載するリニアアクチュエータの小型化を実現できる。
【００５８】
（第４の実施形態）
図１４に、本発明の第４の実施形態に係るリニアアクチュエータ２１の概略図を示す。リニアアクチュエータ２１は、第１の実施形態から第３の実施形態で説明した送りネジ装置２０を備えている。送りネジ装置２０は、既に説明したように、ネジ軸１とケージ２を有している。リニアアクチュエータ２１は、送りネジ装置２０の他に、モータ２２と、リニアスライダ（外筒）２３と、伸縮腕（内筒）２４とを有している。モータ２２の回転軸（図示省略）に、ネジ軸１が両方の軸心が同一となるように、連結されており、モータ２２の筐体（図示省略）に、リニアスライダ（外筒）２３が固定され、リニアスライダ（外筒）２３は、その筒の内部においてケージ２をネジ軸１の軸方向にスライド可能にしている。そして、モータ２２が回転すると、ネジ軸１も回転し、ネジ軸１とケージ２とが相対的に回転することで、ネジ軸１とケージ２の間に相対的なネジ軸１の軸方向の直動運動が生じ、ケージ２は、リニアスライダ（外筒）２３の筒内部を、ネジ軸１の軸方向にスライドする。ケージ２には、伸縮腕（内筒）２４が取り付けられており、ケージ２のスライドに応じて、リニアスライダ（外筒）２３から外に露出される伸縮腕（内筒）２４の長さが変わる。こうして、リニアアクチュエータ２１の軸方向の長さを伸縮することができる。
【００５９】
特に、第１と第３の実施形態に係る送りネジ装置２０を、リニアアクチュエータ２１に用いると、送りネジ装置２０の径方向の寸法を小さくできるので、リニアスライダ（外筒）２３の径方向の寸法、さらには、リニアアクチュエータ２１の径方向の寸法を小さくすることができる。
【００６０】
（第５の実施形態）
図１５に、本発明の第５の実施形態に係るショベル（リフト装置、建設機械）２９を示す。第５の実施形態のショベル２９は、第４の実施形態のリニアアクチュエータ２１と同じ構造の複数のリニアアクチュエータ２１ａ〜２１ｃを備えている。ショベル２９は、リニアアクチュエータ２１ａ〜２１ｃの他に、バケット２５と、アーム２６と、ブーム２７と、上部旋回体２８を有している。バケット２５は、アーム２６に対して回転可能に直接連結され、さらに、リニアアクチュエータ２１ａを介して間接的に連結されている。リニアアクチュエータ２１ａが伸縮することで、バケット２５は、アーム２６に対して回動することができる。アーム２６は、ブーム２７に対して回転可能に直接連結され、さらに、リニアアクチュエータ２１ｂを介して間接的に連結されている。リニアアクチュエータ２１ｂが伸縮することで、アーム２６は、ブーム２７に対して回動することができる。ブーム２７は、上部旋回体２８に対して回転可能に直接連結され、さらに、リニアアクチュエータ２１ｃを介して間接的に連結されている。リニアアクチュエータ２１ｃが伸縮することで、ブーム２７は、上部旋回体２８に対して回動することができる。上部旋回体２８は、下部走行体（図示省略）上に旋回可能に設けられている。なお、ショベル２９を例に説明したが、同様な、リニアアクチュエータ２１、２１ａ〜２１ｃが必要な機器に対しても採用が可能であり、例として、建設機械や射出成型機などの昇降動作を伴うリフト装置や、水平動作を伴うあらゆる装置に活用できる。
【符号の説明】
【００６１】
１ ネジ軸
１ａ、１ｂ フランク面
１ｃ 螺旋溝
１ｄ ネジ山
２ ケージ（ローラケージ）
２ａ 揺動ピン穴
２ｂ 補助ローラ挿入孔
２ｄ 円弧状切欠
２ｅ、２ｆ 端面
３ａ、３ｂ、３ｃ メインローラ部組
４ メインローラ
４ａ 転動面
４ｂ 端面
４ｃ 鉤部
５ 円錐コロ軸受
５ａ 円錐コロ
５ｂ 軸受外輪
５ｃ 軸受内輪
５ｄ 突起部
６ ホルダ（メインローラホルダ）
６ａ 揺動ピン穴
６ｂ 突起
６ｃ 段差部
７ 揺動ピン
８ 補助ローラ部組
１０ アジャストナット
１１ ロックナット
１２ 補助ローラ
１３ ニードル（ニードルコロ）
１４ 補助ローラ軸
１５ 補助ローラホルダ
１６ 固定ナット
１７ 固定ナット
１８ ネジ部
２０ 送りネジ装置
２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ リニアアクチュエータ
２２ モータ
２３ リニアスライダ（外筒）
２４ 伸縮腕（内筒）
２５ バケット
２６ アーム
２７ ブーム
２８ 上部旋回体
２９ ショベル（リフト装置、建設機械）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転運動と直線運動を変換する送りネジ装置に係わり、特に、モータなどの回転駆動源の回転運動を直線運動に変換し対象物を直線的に駆動するリニアアクチュエータ、さらには、大推力が必要なリフト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境問題、特に温暖化対策の一環として、近年、各種機器のアクチュエータにおいて従来の油圧アクチュエータから電動アクチュエータへの変換を志向する動きが高まっている。これは、油圧アクチュエータでは必要な作動油を、電動アクチュエータでは使用しないので、環境汚染を発生させない点が評価されているからである。また、電動アクチュエータによる電動化は、効率を向上させ消費動力を削減し、更に、動力回生を活用することができるので一層の消費動力削減を狙うことができる。また、内燃機関を用いる場合であっても、油圧アクチュエータは内燃機関の直近に配置する必要があるが、電動アクチュエータでは内燃機関で発生した動力を一旦電力に変換するので、電動アクチュエータを内燃機関から離して配置することができ、アクチュエータ稼動現場というローカルエリアでの稼動環境の向上を狙うことができる。また、電動アクチュエータを深夜電力を蓄電したバッテリで駆動させることで、発電所を含めた電力供給のネットワークにおける電力の有効利用を狙うことができる。
【０００３】
この油圧アクチュエータから電動アクチュエータへの変換を志向する動きは、建設機械やプレス機械などのリフト装置に多用されている油圧シリンダの様に大きな推力を発生させる必要のあるリニアアクチュエータの世界にも及んでおり、大推力に耐える電動リニアアクチュエータのニーズが高まっている。
【０００４】
電動リニアアクチュエータには、回転直動変換機構（送りネジ装置）が用いられている。送りネジ装置としてはボールネジがすでに実用化されている。ボールネジは、小球を転動体とした転がり対偶を用いているので、動力伝達効率が高いが、小球の点接触に発生する大きなヘルツ応力によってフレーキングが発生し易く、大推力用に使用する場合には、要求される寿命に対して十分な耐久性を保証しにくい。
【０００５】
そこで、大推力用の送りネジ装置として、線接触による転がり対偶を用いて回転直動変換機構を構成し、発生するヘルツ応力を低減してフレーキングに対する耐久性を改善したものが提案されている。例えば、特許文献１と特許文献２には、ネジ軸の中心軸とほぼ平行で、且つ、ネジ軸の外部にある平面内に自転軸が存在する複数のローラを、ネジ軸に対するナットに相当するローラケージによって転がり軸受を介して回転支持し、ローラとネジ軸とを線接触させることが可能な送りネジ装置が記載されている。また、特許文献３と特許文献４には、ネジ軸の中心軸にほぼ直交する平面内に自転軸が存在し、その自転軸がネジ軸中心軸と交差あるいは近傍を通過する複数のローラを、ネジ軸に対するナットに相当するローラケージによって転がり軸受を介して回転支持し、ローラとネジ軸とを線接触させることが可能な送りネジ装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１−２８６６６３号公報
【特許文献２】実用新案登録第２５９４５３５号公報
【特許文献３】特公平６‐１７７１７号公報
【特許文献４】特開昭６２−９１０５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の送りネジ装置では、各構成部品の寸法誤差や組立て誤差などにより、ローラとネジ軸とが片当たりして線接触していない場合もあると考えられた。確実に線接触するように、送りネジ装置に、片当たりを防止する片当たり防止機構を搭載することが望まれる。しかし、片当たり防止機構を搭載すれば、その分、送りネジ装置は大型化し、製造コストも上昇する。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、ローラとネジ軸の片当たり防止機構を搭載しても、大型化を抑制でき、製造コストの上昇を抑制できる送りネジ装置を提供することであり、この送りネジ装置を搭載したリニアアクチュエータ及びリフト装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、外周面に螺旋溝を形成したネジ軸と、前記螺旋溝に接触しながら公転可能な複数のローラと、該複数のローラを自転可能に支持するローラケージとを有し、前記ネジ軸と前記ローラケージとの相対的な回転運動と、前記ネジ軸と前記ローラケージの相対的な前記ネジ軸の軸方向の直動運動とを相互に変換する送りネジ装置において、
前記複数のローラを前記自転可能に支持する軸受と、
該軸受を支持し、前記ローラケージに支持されるホルダとを有し、
前記軸受の外輪の外周面の前記ネジ軸に近い側に突起を設け、前記ホルダが前記突起の前記ネジ軸に遠い側から当接することを特徴としている。
【００１０】
また、本発明は、前記送りネジ装置において、
前記複数のローラを前記自転可能に支持し、外輪が前記ローラケージに支持される軸受を有し、
前記軸受には円錐台の形状の複数のころが用いられ、前記ころは前記外輪の内周面上に周方向に略隙間なく配置され、隣接する前記ころ同士が接触可能であることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明は、前記送りネジ装置において、
前記複数のローラを前記自転可能に支持する軸受と、
該軸受を支持し、前記ローラケージに支持されるホルダとを有し、
前記軸受の外輪を前記ホルダに螺着させるネジ部を設け、前記軸受と前記ローラを前記自転の軸方向に移動可能としたことを特徴としている。
また、本発明の送りネジ装置を搭載したリニアアクチュエータ及びリフト装置であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ローラとネジ軸の片当たり防止機構を搭載しても、大型化を抑制でき、製造コストの上昇を抑制できる送りネジ装置を提供でき、この送りネジ装置を搭載したリニアアクチュエータ及びリフト装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ベースの実施形態に係る送りネジ装置の側面図である。
【図２】ベースの実施形態に係る送りネジ装置の正面図である。
【図３】ベースの実施形態に係る送りネジ装置の上面図である。
【図４】ベースの実施形態に係る送りネジ装置の下面図である。
【図５】図３におけるＡ−Ａ方向の矢視断面図である。
【図６】図３の配置のままメインローラ部組と揺動ピンのみを取り出して示した上面（外観）図である。
【図７】図３の配置のままメインローラ部組とネジ軸のみを取り出して示した図３におけるＢ−Ｂ方向の矢視断面図である。
【図８】図６におけるメインローラ部組を揺動軸の方向から見た外観図である。
【図９】ローラとネジ軸の片当たり防止機構（自動調心機構）の原理説明図であり、（ａ）はネジ山の先端側での片当たりの発生により揺動軸周りに時計回りの回転モーメントが発生する様子を示し、（ｂ）はネジ山の基部側での片当たりの発生により揺動軸周りに反時計回りの回転モーメントが発生する様子を示し、（ｃ）はネジ山の先端と基部の中間でローラがネジ山に当接することにより回転モーメントが発生しなくなっている様子を示している。
【図１０】図４の配置のまま補助ローラ部組とネジ軸のみを取り出して示した図４におけるＣ−Ｃ方向の矢視断面図を上下反転して示した図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係る送りネジ装置の図５に相当する断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る送りネジ装置のメインローラ部組を回転軸方向から見た外観図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係る送りネジ装置のメインローラ部組のみの図７に相当する断面図である。
【図１４】本発明の第４の実施形態に係るリニアアクチュエータの概略図である。
【図１５】本発明の第５の実施形態に係るリフト装置（建設機械）の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。そして、まずは、本発明の実施形態の基礎となるベースの実施形態について説明し、そのベースの実施形態をふまえて、本発明の第１〜５の実施形態を説明する。
【００１５】
（ベースの実施形態）
まずは、ベースの実施形態の送りネジ装置２０について説明する。図１〜４に、ベースの実施形態の送りネジ装置２０の側面図（図１）、正面図（図２）、上面図（図３）、下面図（図４）を示す。送りネジ装置２０は、図１に示すように台形状断面の螺旋溝１ｃが外周面に形成されたネジ軸１と、そのネジ軸１が端面２ｅから端面２ｆへの間を貫通するケージ（ローラケージ）２と、図２に示すようにネジ軸１の周方向には略等間隔の１２０度の間隔で、ネジ軸１の軸方向には螺旋溝１ｃのリードＬの略三分の一の間隔ずつ互いにずらしてケージ２に装着された複数、例えば図２のように３個のメインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃを有している。
【００１６】
図１、３、４の螺旋溝１ｃに対して、左側の側面が、フランク面１ａとなり、右側の側面が、フランク面１ｂとなっている。螺旋溝１ｃを構成するネジ山１ｄの右側の側面がフランク面１ａとなり、ネジ山１ｄの左側の側面がフランク面１ｂとなっている。螺旋溝１ｃは、ネジ軸１の中心軸に向かって溝幅の小さくなる台形状断面を有している。
【００１７】
図１に示すように、メインローラ部組３ｃは、メインローラ４と、メインローラを自転可能に支持する円錐コロ軸受５と、円錐コロ軸受５を支持しケージ２に揺動ピン７を介して支持されるホルダ６とを有している。この点は、他のメインローラ部組３ａ、３ｂについても同じである。
【００１８】
図３に示すように、メインローラ部組３ｂ（ホルダ６）は、２本の揺動ピン７を介して、ケージ２に装着されている。２本の揺動ピン７は、ケージ２に設けられた揺動ピン穴２ａに嵌められている。他のメインローラ部組３ａ、３ｃについても同じである。２本の揺動ピン７の中心軸は同軸上に配置されており、この結果、各メインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃは、ケージ２に対して前記２本の揺動ピン７の共通軸回りに揺動運動可能になっている。ただし、図３に示すケージ２の２面幅寸法Ｗ1とメインローラ部組３ｂ（３ａ、３ｃ）の２面幅寸法Ｗ2はそれぞれある程度高精度に加工されており、ケージ２とメインローラ部組３ｂ（３ａ、３ｃ）の間の揺動ピン７の中心軸方向の隙間量を小さくするように管理している。これにより、各メインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃの位置が、ケージ２に対する揺動ピン７の中心軸方向（揺動軸方向）に、大きく変化しないようにしている。
【００１９】
ケージ２には、円弧状切欠２ｄを伴った補助ローラ挿入孔２ｂが、メインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃと同数設けられている。補助ローラ挿入孔２ｂと円弧状切欠２ｄには、後記する補助ローラ部組８が埋め込まれ、アジャストナット１０とロックナット１１によって、後記する補助ローラ部組８を補助ローラ挿入孔２ｂに埋め込む深さを変更して固定できるようになっている。
【００２０】
図３に示すように、ネジ軸１と同一のリードＬ（図１参照）を有して中心軸を共有し、かつ、螺旋溝１ｃの略半分の深さにおける左側のフランク面１ａ上にある一つの螺旋を代表螺旋Ｅとする。代表螺旋Ｅと、ネジ軸１の中心軸を法線とする平面Ｇとの交点を、点Ｐ１とする。点Ｐ１におけるフランク面１ａと代表螺旋Ｅに対する接線を、接線Ｆとする。接線Ｆと前記平面Ｇのなす角を、リード角γとする。前記２本の揺動ピン７の中心軸の延長線（揺動軸）Ｈも、ネジ軸１の中心軸を法線とする平面Ｇとのなす角は、リード角γと等しくなっている。代表螺旋Ｅは、線状の接触区間内の一点Ｐ３を含みネジ軸１と中心軸を共有する架空円筒面上にあって、ネジ軸１と同一のリードＬを有し、一点Ｐ３を通る。
【００２１】
点Ｐ４は、前記延長線（揺動軸）Ｈの内のメインローラ４に架かる線分の中点である。点Ｐ４を通り延長線（揺動軸）Ｈを法線とする平面が、ネジ軸１の中心軸となす角は、リード角γと等しくなっている。
【００２２】
点Ｐ３は、点Ｐ１と同様に、代表螺旋Ｅとネジ軸１の中心軸を法線とする平面Ｇとの交点であり、点Ｐ３と点Ｐ１とは、リードＬ（図１参照）の２倍の距離、離れている。ネジ軸１の中心軸を含む平面と、点Ｐ４を通り延長線（揺動軸）Ｈを法線とする平面とは、点Ｐ３において交わっている。点Ｐ３において、点Ｐ４を通り延長線（揺動軸）Ｈを法線とする平面は、フランク面１ａ、特に、代表螺旋Ｅと直交している。点Ｐ３においてフランク面１ａとメインローラ４とが線状の接触区間で接している。
【００２３】
図４に示すように、円弧状切欠２ｄは、補助ローラ挿入孔２ｂの内壁を切り欠くように設けられ、補助ローラ挿入孔２ｂに対して、円弧状切欠２ｄの設けられる方向は、ネジ軸１の中心軸を含み、かつ、補助ローラ挿入孔２ｂの中心軸と平行な面から、角度γ´傾いた方向である。ネジ軸１の中心軸を含み、かつ、補助ローラ挿入孔２ｂの中心軸と平行な面と、円弧状切欠２ｄの中央を通り前記角度γ´傾いた面とは、点Ｐ７において交わっている。点Ｐ７においてフランク面１ｂと補助ローラ部組８とが接することになる。なお、角度γ´は、リード角γに略等しくてもよいのであるが、必ずしも等しくなければならないわけではなく、異なってもよいのである。
【００２４】
図５に、図３におけるＡ−Ａ方向の矢視断面図を示す。点Ｐ３において、メインローラ４は、フランク面１ａに接している。また、点Ｐ７において、補助ローラ部組８の補助ローラ１２は、フランク面１ｂに接している。メインローラ４を、各メインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃが有しているので、３つのメインローラ４が、それぞれ１箇所ずつ、合計３箇所で、ネジ軸１をフランク面１ａ側から支持し、支持されている。同様に、補助ローラ部組８も３つ設けられているので、３つの補助ローラ部組８の補助ローラ１２が、それぞれ１箇所ずつ、合計３箇所で、ネジ軸１をフランク面１ｂ側から支持し、支持されている。これにより、ケージ２は、ネジ軸１から離れ接触していない。
【００２５】
各メインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃは、図５にメインローラ部組３ｂの例で示されているように、メインローラ４と円錐コロ軸受５とホルダ（メインローラホルダ）６を有している。ケージ２と各メインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃとの間には隙間が確保されており、前記揺動運動の所定の揺動角範囲で両者が干渉するのを回避できる構成となっている。
【００２６】
メインローラ４には、端面４ｂが設けられ、端面４ｂは、ネジ軸１のネジ山１ｄに対向し、凹面鏡の表面形状のように窪んでネジ山１ｄから離れ接しないようになっている。
【００２７】
また、メインローラ４には、転動面４ａが設けられている。転動面４ａは、円錐台の側面の形状をしている。転動面４ａの円錐台の母線に沿って、転動面４ａは、ネジ軸１のフランク面１ａに線接触している。メインローラ４は円錐台の側壁形状部に転動面４ａを有し、転動面４ａはネジ軸１のフランク面１ａと線状の接触区間で接触している。揺動軸Ｈは、代表螺旋Ｅ（フランク面１ａ）と一点Ｐ３において直交するＢ−Ｂ断面（平面）に対してほぼ直交している。揺動軸Ｈは、代表螺旋Ｅの点Ｐ３における接線になっている。
【００２８】
なお、フランク面１ａ上の点Ｐ１と点Ｐ２と点Ｐ３は、代表螺旋Ｅ（図３参照）の通る点であり、図５では、点Ｐ３において、フランク面１ａが転動面４ａに接している様子を示している。メインローラ４は、転動面４ａを螺旋溝１ｃのフランク面１ａに接触させながら、ネジ軸１の周りを公転可能になっている。そして、ケージ２は、メインローラ４を自転可能に支持している。送りネジ装置２０は、ネジ軸１とケージ２との相対的な回転運動と、ネジ軸１とケージ２の相対的なネジ軸１の軸方向の直動運動とを相互に変換することができる。
【００２９】
メインローラ４は、円錐コロ軸受５を介して、ホルダ６に回転可能に支持されている。円錐コロ軸受５は、メインローラ４を自転可能に支持し、軸受外輪５ｂがケージ２に支持されている。円錐コロ軸受５は、円錐台の形状の複数個の円錐コロ５ａと、図示は省略したが、隣接する円錐コロ５ａ同士を離した状態に保持するリテーナと、メインローラ４の外周面に内周面が嵌め込まれ固定されている軸受内輪５ｃと、ホルダ６の内周面に外周面が嵌め込まれ固定されている軸受外輪５ｂとを有している。ホルダ６のネジ軸１の径方向外側には、突起６ｂが設けられている。この突起６ｂのネジ軸１の径方向内側が、円錐コロ軸受５の軸受外輪５ｂに当接し、軸受外輪５ｂさらには円錐コロ軸受５が、ネジ軸１の径方向外側に脱落するのを防止している。メインローラ４の転動面４ａの近傍には、鉤部４ｃが設けられている。鉤部４ｃのネジ軸１の径方向外側が、円錐コロ軸受５の軸受内輪５ｃに当接することで、メインローラ４が、ネジ軸１の径方向外側に脱落するのを防止している。
【００３０】
ケージ２のネジ軸１の周方向において、各メインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃのネジ軸１を挟んで対向するように略１８０度ずれた方向に、補助ローラ部組８がそれぞれ設けられている。すなわち、補助ローラ部組８も、メインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃと同様に、３個設けられ、具体的には、ネジ軸１の周方向には略１２０度の間隔で、軸方向にはリードＬ（図１参照）の略三分の一の間隔ずつずらして、ケージ２に装着されている。ケージ２のネジ軸１の軸方向に離れて配置された端面２ｅと端面２ｆに対して、各メインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃは、ケージ２の端面２ｆより端面２ｅに近い側に配置され、補助ローラ部組８は、ケージ２の端面２ｅより端面２ｆに近い側に配置されている。
【００３１】
補助ローラ部組８は、ネジ軸１のフランク面１ｂに接しながら転動可能な補助ローラ１２と、補助ローラ１２を自転可能に支持するニードル（ニードルコロ）１３と、補助ローラ１２の回転軸となる補助ローラ軸１４と、補助ローラ軸１４を支持する補助ローラホルダ１５と、補助ローラ軸１４を補助ローラホルダ１５に固定する固定ナット１６とを有している。補助ローラ部組８は、補助ローラ軸１４の固定ナット１６が締結されている側が、円弧状切欠２ｄに入るように、補助ローラ挿入孔２ｂに挿入されている。補助ローラ挿入孔２ｂの内壁にはねじが切られ、補助ローラ１２がネジ軸１のフランク面１ｂに接するように、補助ローラホルダ１５の補助ローラ挿入孔２ｂの深さ方向の位置を調整できるようになっている（補助ローラ位置調整機能）。また、調整されたアジャストナット１０がゆるみで回って位置がずれないように、ロックナット１１が設けられている。ロックナット１１は、アジャストナット１０を、補助ローラホルダ１５に押圧して、アジャストナット１０がゆるんで回転しないように固定している。複数の補助ローラ１２は、メインローラ４が転動するフランク面１ａと対向したもう一方のフランク面１ｂを転動する。補助ローラ１２の補助ローラ軸（自転軸）１４は、ケージ２に固定されている。ケージ２に固定された補助ローラ軸（自転軸）１４の固定位置を移動させることが可能な補助ローラ位置調整機能が、アジャストナット１０とロックナット１１等により構成されている。この補助ローラ位置調整機能によって、ネジ軸１と補助ローラ１２との間のネジ軸１の軸方向および半径方向のバックラッシの調整ができる。
【００３２】
補助ローラ部組８の補助ローラ１２は、ネジ軸１のフランク面１ｂ上の点Ｐ７を含む線上で線接触している。なお、補助ローラ１２は、メインローラ４より小さく、耐えられる荷重も小さい。逆に、メインローラ４は、補助ローラ１２より大きく、耐えられる荷重も大きい。このため、ケージ２に対して、端面２ｆから端面２ｅへの方向に作用する力は、端面２ｅから端面２ｆへの方向に作用する力に比べて、大きくすることができる。また、ケージ２に対して、端面２ｅから端面２ｆへの方向に作用する力を大きくしたい場合は、補助ローラ部組８の換わりに、メインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃを設ければよい。
【００３３】
次に、メインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃの揺動運動について詳細に説明する。
【００３４】
図６に、図３の配置のままメインローラ部組３ｂと揺動ピン７のみを取り出して示す。揺動ピン７は、ホルダ６に同軸に形成された２箇所の揺動ピン穴６ａに１個ずつ嵌入され、それらの共通軸（揺動軸）Ｈ周りに、メインローラ部組３ｂが、揺動するのを支持している。共通軸（揺動軸）Ｈを法線とする平面（Ｂ−Ｂ断面）は、ネジ軸１の中心軸に対して、リード角γと等しい角度傾いている。
【００３５】
各揺動ピン７は、ケージ２の揺動ピン穴２ａ（図３参照）とホルダ６の揺動ピン穴６ａの両方にまたがって嵌入されており、ケージ２に対する各メインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃを揺動させる揺動軸Ｈを構成させると同時に、そこに発生するせん断応力によってケージ２と各メインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃとの間で荷重を伝達する機能も果たしている。
【００３６】
図７に、図３の配置のままメインローラ部組３ｂとネジ軸１のみを取り出し、図３におけるＢ−Ｂ方向で切断した矢視断面図を示す。このＢ−Ｂ方向に切断した矢視断面、いわゆる、Ｂ−Ｂ断面は、ネジ軸１の中心軸に対してリード角γだけ傾いている。そして、図７に示すように、Ｂ−Ｂ断面には、メインローラ４の回転軸Ｄが含まれている。メインローラ４の回転軸Ｄに沿ってＢ−Ｂ断面は設けられている。回転軸Ｄは、ネジ軸１の径方向に向かって、転動面４ａとフランク面１ａとの接触区間側に傾斜している。このことによって、転動面４ａの端面４ｂは、転動面４ａが接触しているネジ山１ｄの１ピッチ右隣のネジ山１ｄの干渉を避ける方向に傾斜し、その右隣のネジ山１ｄを跨いで配置することが可能になっている。このため、転動面４ａの曲率半径を大きくすることが可能になり、前記自動調心機構によって、確実に線接触させることができることと合わせて、接触区間に発生するヘルツ面圧を大幅かつ確実に低減し、フレーキング寿命を延ばすことができる。なお、端面４ｂは、凹面に形成されており、これによっても、転動面４ａの曲率半径を大きくすることができている。
【００３７】
メインローラ４の回転軸（中心軸）Ｄは、代表螺旋Ｅと一点Ｐ３において直交するＢ−Ｂ断面とほぼ平行になり、Ｂ−Ｂ断面にほぼ含まれている。転動面４ａは、メインローラ４の回転軸（中心軸）Ｄに沿ってネジ軸１の中心軸に近づくにしたがって軸直角断面の外周径が減少する略円錐台側面形状になっている。
【００３８】
また、Ｂ−Ｂ断面には、メインローラ４の転動面４ａとネジ軸１のフランク面１ａとが線接触する線状の区間が含まれ、特に、その区間の中央に位置する点Ｐ３が含まれている。フランク面１ａに対して、メインローラ４の円錐状の転動面４ａは線接触状態で接触している。厳密には図７におけるフランク面１ａ上の線接触している区間の各点を通る各螺旋のリード角γは一定ではなく、Ｂ-Ｂ断面とネジ軸１の中心軸の交差角γと等しいリード角γを持つ代表螺旋Ｅのみが図７の点Ｐ３において円錐状の転動面４ａと紙面上で接することができる。点Ｐ３以外の点を通る螺旋と転動面４ａとの接点は、点Ｐ３以外の点を通る螺旋のリード角と、点Ｐ３におけるリード角γとの差に応じて図７の紙面上から紙面直角方向に変位する。しかし、それらの紙面上からの変位量は小さいとして、フランク面１ａと転動面４ａとの接触線は、概ね図７におけるフランク面１ａの断面輪郭（Ｂ−Ｂ断面）上にあると近似して考えることができる。
【００３９】
揺動軸Ｈ上の点である点Ｐ４は、回転軸Ｄから離れて、点Ｐ３の側に位置している。点Ｐ４は、回転軸Ｄと点Ｐ３の間に位置している。点Ｐ３におけるフランク面１ａの法線Ｉ上に、点Ｐ４は配置されている。また、法線Ｉ上を横切って転がるように、円錐コロ５ａが配置されている。揺動軸ＨとＢ−Ｂ断面（平面）との交点Ｐ４は、Ｂ−Ｂ断面（平面）内にあって一点Ｐ３を通り線状の接触区間とほぼ直交する法線（線分）Ｉ上またはその近傍に配置されている。
【００４０】
図８に、図６におけるメインローラ部組３ｂを揺動軸Ｈの方向から見た外観図を示す。揺動ピン穴６ａの中心軸は、揺動軸Ｈに一致し、点Ｐ４上を通っている。
【００４１】
次に、図９を用いて、メインローラ部組３ｂの揺動運動による、メインローラ４とネジ軸１の片当たり防止機構（自動調心機構）について、その原理を説明する。
【００４２】
まず、図９（ａ）は、ネジ軸１のネジ山１ｄの先端側の点Ｐ５での片当たりの発生により、揺動軸Ｈ周りに時計回りの回転モーメントＭ１が発生する様子を示している。片当たりは、フランク面１ａと転動面４ａとが寸法誤差などによって、点Ｐ３周辺において平行にならなかった場合に生じる。ネジ山１ｄの点Ｐ３より先端側の点Ｐ５で、片当たりが発生したとすると、フランク面１ａから転動面４ａに作用する接触力Ｆ１は、点Ｐ５を作用点として、点Ｐ５におけるフランク面１ａの法線方向でネジ軸１からメインローラ４への方向に生じる。前記の如く、点Ｐ５も接触力Ｆ１も、図９（ａ）の紙面外に若干偏位しているので、図９（ａ）に示された接触力Ｆ１は、Ｂ-Ｂ断面へ投影された投影成分となるが、偏位成分は小さいので無視しても大勢に影響はなく、図９（ａ）に示された接触力Ｆ１を、正味の接触力Ｆ１とみなすことができる。
【００４３】
その接触力Ｆ１が、揺動軸Ｈ（点Ｐ４）に向かっておらず、揺動軸Ｈ（点Ｐ４）から偏位した位置を通るので、揺動軸Ｈ（点Ｐ４）周りに回転モーメントＭ１が発生する。この回転モーメントＭ１によって、メインローラ部組３ｂ全体が時計回転方向に回転し、フランク面１ａと転動面４ａが、点Ｐ５よりネジ山１ｄの基部側（ネジ軸１の径方向、中心軸側）でも、例えば、点Ｐ３周辺でも、フランク面１ａと転動面４ａとが当接する状態に移行する。図９（ｂ）のように極端な片当たり状態でなくても、フランク面１ａから転動面４ａへ作用する接触力Ｆ２の合力の作用点が、点Ｐ３よりもネジ山１ｄの基部側にあれば、回転モーメントＭ２と同方向の回転モーメントが発生し、メインローラ部組３ｂの全体が、接触力Ｆ２の合力の作用点を、ネジ山１ｄの先端側に移動させる方向に自動的に回転（揺動）する。
【００４４】
次に、図９（ｂ）は、ネジ山１ｄの基部側の点Ｐ６での片当たりの発生により、揺動軸Ｈ周りに反時計回りの回転モーメントＭ２が発生する様子を示している。ネジ山１ｄの点Ｐ３より基部側の点Ｐ６で、片当たりが発生したとすると、フランク面１ａから転動面４ａに作用する接触力Ｆ２は、点Ｐ６を作用点として、点Ｐ６におけるフランク面１ａの法線方向でネジ軸１からメインローラ４への方向に生じる。その接触力Ｆ２が、揺動軸Ｈ（点Ｐ４）に向かっておらず、揺動軸Ｈ（点Ｐ４）から偏位した位置を通るので、揺動軸Ｈ（点Ｐ４）周りに回転モーメントＭ２が発生する。この回転モーメントＭ２によって、メインローラ部組３ｂ全体が反時計回転方向に回転し、フランク面１ａと転動面４ａが、点Ｐ５よりネジ山１ｄの先端側（ネジ軸１の径方向、外側）でも、例えば、点Ｐ３周辺でも、フランク面１ａと転動面４ａとが当接する状態に移行する。図９（ａ）のように極端な片当たり状態でなくても、フランク面１ａから転動面４ａへ作用する接触力Ｆ１の合力の作用点が、点Ｐ３よりもネジ山１ｄの基部側にあれば、回転モーメントＭ２と同方向の回転モーメントが発生し、メインローラ部組３ｂの全体が、接触力Ｆ２の合力の作用点を、ネジ山１ｄの先端側に移動させる方向に自動的に回転（揺動）する。
【００４５】
最後に、図９（ｃ）は、ネジ山１ｄの先端と基部の中間の点Ｐ３で、メインローラ４がネジ山１ｄに当接することにより、回転モーメントが発生しなくなっている様子を示している。フランク面１ａから転動面４ａへ作用する接触力Ｆ３の合力の作用点が、ネジ山１ｄの先端と基部の中間の点Ｐ３に生じている。接触力Ｆ３は、点Ｐ３を作用点として、点Ｐ３におけるフランク面１ａの法線方向でネジ軸１からメインローラ４への方向に生じる。その接触力Ｆ３は、揺動軸Ｈ（点Ｐ４）に向かっており、揺動軸Ｈ（点Ｐ４）から偏位していないので、揺動軸Ｈ（点Ｐ４）周りに回転モーメントが発生しない。このため、メインローラ部組３ｂ全体は、回転せず、姿勢は安定しそのままの状態を維持する。また、フランク面１ａから転動面４ａへの接触力Ｆ３の合力の作用点は、点Ｐ３から移動しない。実際には、フランク面１ａから転動面４ａへの接触力Ｆ３は、線分布荷重として作用するが、その合力の作用点を、ネジ山１ｄの先端と基部の略中間の点Ｐ３に維持することができるということは、荷重の線分布においては、略一定値の均等な分布が可能になることを意味し、荷重の線分布における最大値を小さく抑えることができる。
【００４６】
図９（ａ）と図９（ｂ）と図９（ｃ）における上記説明を総合すると、フランク面１ａや転動面４ａ等の構成部品に寸法誤差などがあっても、回転モーメントＭ１、Ｍ２がゼロになるまで、メインローラ部組３ｂは自動的にケージ２に対して揺動して、フランク面１ａと転動面４ａとを最大接触面圧の小さい線接触状態にする機能を有し、そして、メインローラ４とネジ軸１の片当たりを防止する機構（自動調心機構）を有していることが分かる。メインローラ４とネジ軸１の接触部が線状の接触区間の一端側に偏位すると、接触部を介してメインローラ４に作用する力によって揺動軸Ｈ周りにホルダ６を回動させる回転モーメントＭ１、Ｍ２が発生し、接触区間の他端側においてメインローラ４をネジ軸１に近づける方向にホルダ６を回動（揺動）させる。これはメインローラ部組３ａ、３ｃの場合も全く同様である。
【００４７】
図１０に、図４の配置のまま補助ローラ部組８とネジ軸１のみを取り出して示した図４におけるＣ−Ｃ方向の矢視断面図を示す。このＣ−Ｃ方向に切断した矢視断面、いわゆる、Ｃ−Ｃ断面は、ネジ軸１の中心軸に対してリード角γ´傾いている。そして、図１０に示すように、Ｃ−Ｃ断面には、補助ローラ軸１４の中心軸である補助ローラ１２の回転軸Ｊが含まれている。補助ローラ１２の回転軸Ｊに沿ってＣ−Ｃ断面は設けられている。また、Ｃ−Ｃ断面には、補助ローラ１２とネジ軸１のフランク面１ｂとが線接触する線状の区間が含まれ、特に、その区間の中央に位置する点Ｐ７が含まれている。フランク面１ｂに対して、補助ローラ１２は線接触状態で接触している。補助ローラ１２の外周の断面輪郭は、端部から中央へ向けて、直径が若干大きくなるようにわずかな曲率を持っており、ネジ軸１の螺旋溝１ｃにおける右側のフランク面１ｂと厳密には一点Ｐ７において接触している。このことは、ネジ軸１と同一のリードＬを有して中心軸を共有しフランク面１ｂ上の点Ｐ７を通る代表螺旋Ｅのリード角をγ´とした時、図４のＣ-Ｃ断面もネジ軸１の中心軸とγ´の角度で交差する平面であることを意味する。
【００４８】
補助ローラ部組８は、ケージ２の半径方向に形成された補助ローラ挿入孔２ｂに挿入されている。また、補助ローラ部組８の突出部との干渉を避けるための円弧状切欠２ｄが形成されている。突出部とは、具体的に、補助ローラ軸１４の端部と固定ナット１６である。補助ローラ部組８は、図示を省略したキー等によって、補助ローラ挿入孔２ｂ内で回動しないように拘束され、補助ローラ１２の回転軸（中心軸）Ｊを常にＣ-Ｃ断面内に維持している。アジャストナット１０は、その外周のオネジ部が補助ローラ挿入孔２ｂのメネジ部にねじ込まれて行くことによって、補助ローラ部組８をケージ２の外周側から内周側へ移動させることができる。ロックナット１１が補助ローラホルダ１５にねじ込まれてアジャストナット１０を補助ローラ部組８に固定することで、アジャストナット１０が回転できなくなり、補助ローラ部組８も補助ローラ挿入孔２ｂ内で、ケージ２の外周側から内周側への方向に固定される。
【００４９】
そして、前記に説明したような送りネジ装置２０によれば、例えば、図１に示すように、ケージ２の端面２ｅ、２ｆがネジ軸１の中心軸に対して垂直となり、３個のメインローラ４が同時にフランク面１ａに接触した状態を保持して、３個の補助ローラ部組８をアジャストナット１０によってケージ２の内周方向に移動させて補助ローラ１２を３方向からフランク面１ｂに接触させ、それぞれその位置でロックナット１１により固定すれば、ケージ２はメインローラ４と補助ローラ１２とを介して、ネジ軸１の軸方向にガタが無い状態で、ネジ軸１に装着できる。また、その状態から更に各アジャストナット１０を所定量ねじ込んでからロックナット１１により固定すれば、一定の予圧量を付加する事もでき、各アジャストナット１０を逆方向に所定量回転させてからロックナット１１により固定すれば、一定のバックラッシに管理することもできる。つまり、予圧量やバックラッシ量が構成部品の寸法誤差の集積によって大きくばらつくことを回避することができる。
【００５０】
また、ネジ軸１の螺旋溝１ｃは、ネジ軸１の中心軸に向かって、溝幅の小さくなる断面の螺旋溝１ｃになっており、そのフランク面１ａに接触して転動するメインローラ４の転動面４ａは、メインローラ４の回転軸（中心軸）Ｄに沿ってネジ軸１の中心軸に向かうにしたがって、回転軸（中心軸）Ｄの直角断面の円の半径が減少する略円錐側面形状になっている。このため、フランク面１ａ上のネジ軸１の中心軸から離れた外周側にあって転動距離の大きな螺旋上を、円錐状の転動面４ａの大きな径の部分が転動し、フランク面１ａ上の内周側にあって転動距離の小さな螺旋上を転動面４ａの小さな径の部分が転動するようにすることができる。すなわち、線接触区間の全ての点において局部的なすべりも微小に抑えることができ、送りネジ装置２０の長寿命化と同時に高効率化も実現することができる。
【００５１】
前記では、ベースの実施形態となる送りネジ装置２０について説明した。後記では、このベースの実施形態に基づいて、本発明の実施形態に係る送りネジ装置について説明する。
【００５２】
（第１の実施形態）
図１１に、本発明の第１の実施形態に係る送りネジ装置２０の図５に相当する断面図を示す。第１の実施形態の送りネジ装置２０が、ベースの実施形態の送りネジ装置２０と異なる第１の点は、図５に示すメインローラ４と円錐コロ軸受５の軸受内輪５ｃとが一体化されて、メインローラ４’となっている点である。この一体化により、部品点数を削減でき、組立精度を向上させることができる。これにより、送りネジ装置２０の信頼性も向上し、送りネジ装置２０をリニアアクチュエータに用いた場合には、位置制御や推力制御などの制御精度の向上も実現することができる。
【００５３】
また、第１の実施形態の送りネジ装置２０が、ベースの実施形態の送りネジ装置２０と異なる第２の点は、図５に示すホルダ６の突起６ｂがなくなり、替わりに段差部６ｃが、ホルダ６’のネジ軸１に近い側に設けられている点である。これに伴い、円錐コロ軸受５の軸受外輪５ｂ’のネジ軸１に近い側には、突起部５ｄが設けられている。ホルダ６’のネジ軸１の径方向内側には、段差部６ｃが設けられている。この段差部６ｃのネジ軸１の径方向内側が、軸受外輪５ｂ’の突起部５ｄのネジ軸１に遠い側から当接し、軸受外輪５ｂ’さらには円錐コロ軸受５、メインローラ４が、ネジ軸１の径方向外側に脱落するのを防止している。図５に示すホルダ６の突起６ｂが省けるので、ホルダ６’のネジ軸１に遠い側が省け、ホルダ６’を小型化することができる。また、ホルダ６’のネジ軸１に遠い側の端面と、軸受外輪５ｂ’のネジ軸１に遠い側の端面を、テーパー面にすることができるので、ホルダ６’だけでなく、メインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃを小型化することができる。そして、これらにより、送りネジ装置２０の径方向の寸法を小さくでき、送りネジ装置２０を搭載するリニアアクチュエータの小型化を実現できる。
【００５４】
（第２の実施形態）
図１２に、本発明の第２の実施形態に係る送りネジ装置に搭載されるメインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃを、メインローラ４の回転軸方向から見た外観図を示す。第２の実施形態のメインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃが、ベースの実施形態のメインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃと異なる点は、複数の円錐コロ５ａが、隣接する円錐コロ５ａとの間に略隙間はないが、互いに転がりを干渉しない状態で、メインローラ４’と軸受外輪５ｂ’の間に配置されている点である。複数の円錐コロ５ａは、軸受外輪５ｂ’の内周面上に周方向に略隙間なく配置され、隣接する円錐コロ５ａ同士が接触可能になっている。これに伴い、円錐コロ軸受５のリテーナを省いている。リテーナを省いた分、円錐ころ５ａの数を増やせるので、メインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃの構造を簡素化しつつ、同じ体格で大きな許容推力を得ることができる。
【００５５】
（第３の実施形態）
図１３に、本発明の第３の実施形態に係る送りネジ装置に搭載されるメインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃのみの図７に相当する断面図である。第３の実施形態のメインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃが、第１の実施形態のメインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃと異なる点は、メインローラ４’を、ホルダ６’’さらにはケージ２やネジ軸１に対して、回転軸Ｄの方向に移動可能とした点である。このために、ホルダ６’’と軸受外輪５ｂ’の互いに対抗する両面に、ネジ部１８を設けている。ネジ部１８は、軸受外輪５ｂ’をホルダ６’’に螺着させるとともに、軸受外輪５ｂ’をホルダ６’’に対して回転軸Ｄの方向に移動可能にしている。
【００５６】
また、固定ナット１７が、軸受外輪５ｂ’の側のネジ部１８に螺着し、ホルダ６’’とでダブルナットとして機能させることで、ホルダ６’’に対して軸受外輪５ｂ’が移動しないように、固定（位置決め）することができる。これによれば、図１１に示すメインローラ４’とネジ軸１との接触点である点Ｐ３における隙間の量、いわゆるバックラッシを調整可能とすることができる。高い部品精度を必要とすることなく、送りネジ装置の組み立て後に適切な微少値にバックラッシを調整、あるいは予圧量を調整できるので、高いロバスト性を実現できる。
【００５７】
また、ネジ部１８と固定ナット１７とによって、ホルダ６’’に対して軸受外輪５ｂ’を固定（位置決め）することができるので、図５に示すホルダ６の突起６ｂを省くことができ、さらに、ホルダ６’’のネジ軸１に遠い側の端面と、軸受外輪５ｂ’のネジ軸１に遠い側の端面を、テーパー面にすることができる。このため、ホルダ６’’だけでなく、メインローラ部組３ａ、３ｂ、３ｃを小型化することができる。そして、これらにより、送りネジ装置２０の径方向の寸法を小さくでき、送りネジ装置２０を搭載するリニアアクチュエータの小型化を実現できる。
【００５８】
（第４の実施形態）
図１４に、本発明の第４の実施形態に係るリニアアクチュエータ２１の概略図を示す。リニアアクチュエータ２１は、第１の実施形態から第３の実施形態で説明した送りネジ装置２０を備えている。送りネジ装置２０は、既に説明したように、ネジ軸１とケージ２を有している。リニアアクチュエータ２１は、送りネジ装置２０の他に、モータ２２と、リニアスライダ（外筒）２３と、伸縮腕（内筒）２４とを有している。モータ２２の回転軸（図示省略）に、ネジ軸１が両方の軸心が同一となるように、連結されており、モータ２２の筐体（図示省略）に、リニアスライダ（外筒）２３が固定され、リニアスライダ（外筒）２３は、その筒の内部においてケージ２をネジ軸１の軸方向にスライド可能にしている。そして、モータ２２が回転すると、ネジ軸１も回転し、ネジ軸１とケージ２とが相対的に回転することで、ネジ軸１とケージ２の間に相対的なネジ軸１の軸方向の直動運動が生じ、ケージ２は、リニアスライダ（外筒）２３の筒内部を、ネジ軸１の軸方向にスライドする。ケージ２には、伸縮腕（内筒）２４が取り付けられており、ケージ２のスライドに応じて、リニアスライダ（外筒）２３から外に露出される伸縮腕（内筒）２４の長さが変わる。こうして、リニアアクチュエータ２１の軸方向の長さを伸縮することができる。
【００５９】
特に、第１と第３の実施形態に係る送りネジ装置２０を、リニアアクチュエータ２１に用いると、送りネジ装置２０の径方向の寸法を小さくできるので、リニアスライダ（外筒）２３の径方向の寸法、さらには、リニアアクチュエータ２１の径方向の寸法を小さくすることができる。
【００６０】
（第５の実施形態）
図１５に、本発明の第５の実施形態に係るショベル（リフト装置、建設機械）２９を示す。第５の実施形態のショベル２９は、第４の実施形態のリニアアクチュエータ２１と同じ構造の複数のリニアアクチュエータ２１ａ〜２１ｃを備えている。ショベル２９は、リニアアクチュエータ２１ａ〜２１ｃの他に、バケット２５と、アーム２６と、ブーム２７と、上部旋回体２８を有している。バケット２５は、アーム２６に対して回転可能に直接連結され、さらに、リニアアクチュエータ２１ａを介して間接的に連結されている。リニアアクチュエータ２１ａが伸縮することで、バケット２５は、アーム２６に対して回動することができる。アーム２６は、ブーム２７に対して回転可能に直接連結され、さらに、リニアアクチュエータ２１ｂを介して間接的に連結されている。リニアアクチュエータ２１ｂが伸縮することで、アーム２６は、ブーム２７に対して回動することができる。ブーム２７は、上部旋回体２８に対して回転可能に直接連結され、さらに、リニアアクチュエータ２１ｃを介して間接的に連結されている。リニアアクチュエータ２１ｃが伸縮することで、ブーム２７は、上部旋回体２８に対して回動することができる。上部旋回体２８は、下部走行体（図示省略）上に旋回可能に設けられている。なお、ショベル２９を例に説明したが、同様な、リニアアクチュエータ２１、２１ａ〜２１ｃが必要な機器に対しても採用が可能であり、例として、建設機械や射出成型機などの昇降動作を伴うリフト装置や、水平動作を伴うあらゆる装置に活用できる。
【符号の説明】
【００６１】
１ ネジ軸
１ａ、１ｂ フランク面
１ｃ 螺旋溝
１ｄ ネジ山
２ ケージ（ローラケージ）
２ａ 揺動ピン穴
２ｂ 補助ローラ挿入孔
２ｄ 円弧状切欠
２ｅ、２ｆ 端面
３ａ、３ｂ、３ｃ メインローラ部組
４ メインローラ
４ａ 転動面
４ｂ 端面
４ｃ 鉤部
５ 円錐コロ軸受
５ａ 円錐コロ
５ｂ 軸受外輪
５ｃ 軸受内輪
５ｄ 突起部
６ ホルダ（メインローラホルダ）
６ａ 揺動ピン穴
６ｂ 突起
６ｃ 段差部
７ 揺動ピン
８ 補助ローラ部組
１０ アジャストナット
１１ ロックナット
１２ 補助ローラ
１３ ニードル（ニードルコロ）
１４ 補助ローラ軸
１５ 補助ローラホルダ
１６ 固定ナット
１７ 固定ナット
１８ ネジ部
２０ 送りネジ装置
２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ リニアアクチュエータ
２２ モータ
２３ リニアスライダ（外筒）
２４ 伸縮腕（内筒）
２５ バケット
２６ アーム
２７ ブーム
２８ 上部旋回体
２９ ショベル（リフト装置、建設機械）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に螺旋溝を形成したネジ軸と、前記螺旋溝に接触しながら公転可能な複数のローラと、該複数のローラを自転可能に支持するローラケージとを有し、前記ネジ軸と前記ローラケージとの相対的な回転運動と、前記ネジ軸と前記ローラケージの相対的な前記ネジ軸の軸方向の直動運動とを相互に変換する送りネジ装置において、
前記複数のローラを前記自転可能に支持する軸受と、
該軸受を支持し、前記ローラケージに支持されるホルダとを有し、
前記軸受の外輪の外周面の前記ネジ軸に近い側に突起を設け、前記ホルダが前記突起の前記ネジ軸に遠い側から当接することを特徴とする送りネジ装置。
【請求項２】
外周面に螺旋溝を形成したネジ軸と、前記螺旋溝に接触しながら公転可能な複数のローラと、該複数のローラを自転可能に支持するローラケージとを有し、前記ネジ軸と前記ローラケージとの相対的な回転運動と、前記ネジ軸と前記ローラケージの相対的な前記ネジ軸の軸方向の直動運動とを相互に変換する送りネジ装置において、
前記複数のローラを前記自転可能に支持し、外輪が前記ローラケージに支持される軸受を有し、
前記軸受には円錐台の形状の複数のころが用いられ、前記ころは前記外輪の内周面上に周方向に略隙間なく配置され、隣接する前記ころ同士が接触可能であることを特徴とする送りネジ装置。
【請求項３】
外周面に螺旋溝を形成したネジ軸と、前記螺旋溝に接触しながら公転可能な複数のローラと、該複数のローラを自転可能に支持するローラケージとを有し、前記ネジ軸と前記ローラケージとの相対的な回転運動と、前記ネジ軸と前記ローラケージの相対的な前記ネジ軸の軸方向の直動運動とを相互に変換する送りネジ装置において、
前記複数のローラを前記自転可能に支持する軸受と、
該軸受を支持し、前記ローラケージに支持されるホルダとを有し、
前記軸受の外輪を前記ホルダに螺着させるネジ部を設け、前記軸受と前記ローラを前記自転の軸方向に移動可能としたことを特徴とする送りネジ装置。
【請求項４】
前記軸受を支持し、揺動軸周りに揺動可能に前記ローラケージに支持されるホルダを有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の送りネジ装置。
【請求項５】
外周面に螺旋溝を形成したネジ軸と、前記螺旋溝に接触しながら公転可能な複数のローラと、該複数のローラを自転可能に支持するローラケージとを有し、前記ネジ軸と前記ローラケージとの相対的な回転運動と、前記ネジ軸と前記ローラケージの相対的な前記ネジ軸の軸方向の直動運動とを相互に変換する送りネジ装置において、
前記複数のローラを前記自転可能に支持し、外輪が前記ローラケージに支持される軸受と、
前記軸受を支持し、揺動軸周りに揺動可能に前記ローラケージに支持されるホルダとを有することを特徴とする送りネジ装置。
【請求項６】
前記ローラは円錐台の側壁形状部を有し、前記ローラの円錐台の側壁形状部は前記ネジ軸のフランク面と線状の接触区間で接触することが可能であり、
ローラとネジ軸の接触部が前記線状の接触区間の一端側に偏位すると、前記接触部を介して前記ローラに作用する力によって前記揺動軸周りに前記ホルダを回動させる回転モーメントが発生し、前記接触区間の他端側において前記ローラを前記ネジ軸に近づける方向に前記ホルダを回動させることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の送りネジ装置。
【請求項７】
前記ローラは円錐台の側壁形状部を有し、前記ローラの円錐台の側壁形状部は前記ネジ軸のフランク面と線状の接触区間で接触することが可能であり、
前記揺動軸は、前記線状の接触区間内の一点を含み前記ネジ軸と中心軸を共有する架空円筒面上にあって前記ネジ軸と同一のリードを有し前記一点を通る代表螺旋と前記一点において直交する平面に対してほぼ直交し、
前記揺動軸と前記平面との交点は、前記平面内にあって前記一点を通り前記線状の接触区間とほぼ直交する線分上またはその近傍にあることを特徴とする請求項４乃至請求項６のいずれか１項に記載の送りネジ装置。
【請求項８】
前記ローラの中心軸は、前記線状の接触区間内の一点を含み前記ネジ軸と中心軸を共有する架空円筒面上にあって前記ネジ軸と同一のリードを有し前記一点を通る代表螺旋と前記一点において直交する平面とほぼ平行であり、
かつ、前記ローラの中心軸は、前記ネジ軸の径方向に対して前記接触区間側に傾斜しており、
前記ネジ軸の螺旋溝は中心軸に向かって溝幅の小さくなる台形状断面の螺旋溝であり、
前記螺旋溝のフランク面に接触して転動する前記ローラの転動面は、前記ローラの中心軸に沿って前記ネジ軸の中心軸に近づくにしたがって軸直角断面の外周径が減少する略円錐台側面形状であることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の送りネジ装置。
【請求項９】
前記ネジ軸の螺旋溝が、台形状断面を有し、
前記螺旋溝において互いに対向している２つのフランク面の一方を転動する前記ローラの数が３個であることを特徴とする請求項４乃至請求項８のいずれか１項に記載の送りネジ装置。
【請求項１０】
前記ローラが転動する前記フランク面と対向したもう一方のフランク面を転動する補助ローラを複数有し、該補助ローラの自転軸は前記ローラケージに固定されており、
さらに、前記ローラケージに固定された前記自転軸の固定位置を移動させることが可能な補助ローラ位置調整機能を有しており、前記補助ローラ位置調整機能によって前記ネジ軸と前記補助ローラとの間の前記ネジ軸の軸方向および半径方向のバックラッシの調整が可能であることを特徴とする請求項９に記載の送りネジ装置。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の送りネジ装置を備え、
前記ネジ軸と前記ローラケージとを相対的に回転させて、前記ネジ軸と前記ローラケージの間に相対的な前記ネジ軸の軸方向の直動運動を生成させることを特徴とするリニアアクチュエータ。
【請求項１２】
請求項１１に記載のリニアアクチュエータを備えることを特徴とするリフト装置。
【請求項１】
外周面に螺旋溝を形成したネジ軸と、前記螺旋溝に接触しながら公転可能な複数のローラと、該複数のローラを自転可能に支持するローラケージとを有し、前記ネジ軸と前記ローラケージとの相対的な回転運動と、前記ネジ軸と前記ローラケージの相対的な前記ネジ軸の軸方向の直動運動とを相互に変換する送りネジ装置において、
前記複数のローラを前記自転可能に支持する軸受と、
該軸受を支持し、前記ローラケージに支持されるホルダとを有し、
前記軸受の外輪の外周面の前記ネジ軸に近い側に突起を設け、前記ホルダが前記突起の前記ネジ軸に遠い側から当接することを特徴とする送りネジ装置。
【請求項２】
外周面に螺旋溝を形成したネジ軸と、前記螺旋溝に接触しながら公転可能な複数のローラと、該複数のローラを自転可能に支持するローラケージとを有し、前記ネジ軸と前記ローラケージとの相対的な回転運動と、前記ネジ軸と前記ローラケージの相対的な前記ネジ軸の軸方向の直動運動とを相互に変換する送りネジ装置において、
前記複数のローラを前記自転可能に支持し、外輪が前記ローラケージに支持される軸受を有し、
前記軸受には円錐台の形状の複数のころが用いられ、前記ころは前記外輪の内周面上に周方向に略隙間なく配置され、隣接する前記ころ同士が接触可能であることを特徴とする送りネジ装置。
【請求項３】
外周面に螺旋溝を形成したネジ軸と、前記螺旋溝に接触しながら公転可能な複数のローラと、該複数のローラを自転可能に支持するローラケージとを有し、前記ネジ軸と前記ローラケージとの相対的な回転運動と、前記ネジ軸と前記ローラケージの相対的な前記ネジ軸の軸方向の直動運動とを相互に変換する送りネジ装置において、
前記複数のローラを前記自転可能に支持する軸受と、
該軸受を支持し、前記ローラケージに支持されるホルダとを有し、
前記軸受の外輪を前記ホルダに螺着させるネジ部を設け、前記軸受と前記ローラを前記自転の軸方向に移動可能としたことを特徴とする送りネジ装置。
【請求項４】
前記軸受を支持し、揺動軸周りに揺動可能に前記ローラケージに支持されるホルダを有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の送りネジ装置。
【請求項５】
外周面に螺旋溝を形成したネジ軸と、前記螺旋溝に接触しながら公転可能な複数のローラと、該複数のローラを自転可能に支持するローラケージとを有し、前記ネジ軸と前記ローラケージとの相対的な回転運動と、前記ネジ軸と前記ローラケージの相対的な前記ネジ軸の軸方向の直動運動とを相互に変換する送りネジ装置において、
前記複数のローラを前記自転可能に支持し、外輪が前記ローラケージに支持される軸受と、
前記軸受を支持し、揺動軸周りに揺動可能に前記ローラケージに支持されるホルダとを有することを特徴とする送りネジ装置。
【請求項６】
前記ローラは円錐台の側壁形状部を有し、前記ローラの円錐台の側壁形状部は前記ネジ軸のフランク面と線状の接触区間で接触することが可能であり、
ローラとネジ軸の接触部が前記線状の接触区間の一端側に偏位すると、前記接触部を介して前記ローラに作用する力によって前記揺動軸周りに前記ホルダを回動させる回転モーメントが発生し、前記接触区間の他端側において前記ローラを前記ネジ軸に近づける方向に前記ホルダを回動させることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の送りネジ装置。
【請求項７】
前記ローラは円錐台の側壁形状部を有し、前記ローラの円錐台の側壁形状部は前記ネジ軸のフランク面と線状の接触区間で接触することが可能であり、
前記揺動軸は、前記線状の接触区間内の一点を含み前記ネジ軸と中心軸を共有する架空円筒面上にあって前記ネジ軸と同一のリードを有し前記一点を通る代表螺旋と前記一点において直交する平面に対してほぼ直交し、
前記揺動軸と前記平面との交点は、前記平面内にあって前記一点を通り前記線状の接触区間とほぼ直交する線分上またはその近傍にあることを特徴とする請求項４乃至請求項６のいずれか１項に記載の送りネジ装置。
【請求項８】
前記ローラの中心軸は、前記線状の接触区間内の一点を含み前記ネジ軸と中心軸を共有する架空円筒面上にあって前記ネジ軸と同一のリードを有し前記一点を通る代表螺旋と前記一点において直交する平面とほぼ平行であり、
かつ、前記ローラの中心軸は、前記ネジ軸の径方向に対して前記接触区間側に傾斜しており、
前記ネジ軸の螺旋溝は中心軸に向かって溝幅の小さくなる台形状断面の螺旋溝であり、
前記螺旋溝のフランク面に接触して転動する前記ローラの転動面は、前記ローラの中心軸に沿って前記ネジ軸の中心軸に近づくにしたがって軸直角断面の外周径が減少する略円錐台側面形状であることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の送りネジ装置。
【請求項９】
前記ネジ軸の螺旋溝が、台形状断面を有し、
前記螺旋溝において互いに対向している２つのフランク面の一方を転動する前記ローラの数が３個であることを特徴とする請求項４乃至請求項８のいずれか１項に記載の送りネジ装置。
【請求項１０】
前記ローラが転動する前記フランク面と対向したもう一方のフランク面を転動する補助ローラを複数有し、該補助ローラの自転軸は前記ローラケージに固定されており、
さらに、前記ローラケージに固定された前記自転軸の固定位置を移動させることが可能な補助ローラ位置調整機能を有しており、前記補助ローラ位置調整機能によって前記ネジ軸と前記補助ローラとの間の前記ネジ軸の軸方向および半径方向のバックラッシの調整が可能であることを特徴とする請求項９に記載の送りネジ装置。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の送りネジ装置を備え、
前記ネジ軸と前記ローラケージとを相対的に回転させて、前記ネジ軸と前記ローラケージの間に相対的な前記ネジ軸の軸方向の直動運動を生成させることを特徴とするリニアアクチュエータ。
【請求項１２】
請求項１１に記載のリニアアクチュエータを備えることを特徴とするリフト装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−１４５２３１（Ｐ２０１２−１４５２３１Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１００７０９（Ｐ２０１２−１００７０９）
【出願日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【分割の表示】特願２０１０−１３９５７（Ｐ２０１０−１３９５７）の分割
【原出願日】平成２２年１月２６日（２０１０．１．２６）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【分割の表示】特願２０１０−１３９５７（Ｐ２０１０−１３９５７）の分割
【原出願日】平成２２年１月２６日（２０１０．１．２６）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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