JP2009052670A - Planetary roller screw device, rotation-linear motion converting device and its operation method - Google Patents

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JP2009052670A JP2007220124A JP2007220124A JP2009052670A JP 2009052670 A JP2009052670 A JP 2009052670A JP 2007220124 A JP2007220124 A JP 2007220124A JP 2007220124 A JP2007220124 A JP 2007220124A JP 2009052670 A JP2009052670 A JP 2009052670A
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Yasumi Watanabe
靖巳 渡辺
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a planetary roller screw device having excellent operation efficiency for converting rotation motion into linear motion in an axial direction. <P>SOLUTION: The planetary roller screw device is provided with a screw shaft 1 in which a screw groove 1a is formed in its outer circumferential surface, a nut 2 in which a screw groove 2a confronting the screw groove 1a of the screw shaft 1 is formed in its inner circumferential surface, and a roller array consisting of a plurality of rollers 3 rollably interposed between both the screw grooves 1a, 2a. By relative rotation motion of the screw shaft 1 and the nut 2, the screw shaft 1 and the nut 2 move relatively and linearly in the axial direction through rolling of the rollers 3. A lubricant for lubricating between both the screw grooves 1a, 2a and the rollers 3 is provided in the planetary roller screw device and an extreme-pressure agent is added to the lubricant. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は遊星ローラねじ装置に関する。また、本発明は回転直動変換装置及びその運転方法に関する。   The present invention relates to a planetary roller screw device. The present invention also relates to a rotation / linear motion conversion device and an operation method thereof.

従来の遊星ローラねじ装置としては、螺旋状のねじ溝が外周面に形成されたねじ軸と、ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝が内周面に形成されたナットと、両ねじ溝間に転動自在に介装された複数のローラからなるローラ列と、を備え、ローラ列のうち両端のローラを回転自在に支持する保持器がねじ軸とナットとの間に介装されたものが知られている。
この遊星ローラねじ装置においては、ローラ列のうち両端のローラに形成された歯と噛み合う歯車がねじ軸又はナットに固定されていて、これによりローラのねじ軸周りの公転が案内されている(例えば特許文献1を参照)。
米国特許第2683379号明細書 特開2003−232373号公報 大塚二郎ら,「遊星ねじの基礎的研究−その構造と見掛け摩擦係数−」,精密工学会誌,1986,第52巻,第1号,p.176−180
Conventional planetary roller screw devices include a screw shaft having a helical thread groove formed on the outer peripheral surface, a nut having a screw groove facing the screw groove of the screw shaft formed on the inner peripheral surface, and a gap between both screw grooves. And a roller array composed of a plurality of rollers interposed in a freely rolling manner, and a cage that rotatably supports the rollers at both ends of the roller array is interposed between the screw shaft and the nut. It has been known.
In this planetary roller screw device, a gear that meshes with teeth formed on rollers at both ends of a roller row is fixed to a screw shaft or nut, thereby guiding revolving around the screw shaft of the roller (for example, (See Patent Document 1).
US Pat. No. 2,683,379 JP 2003-232373 A Jiro Otsuka et al., “Fundamental Study of Planetary Screws—Structure and Apparent Friction Coefficients”, Journal of Precision Engineering, 1986, Vol. 52, No. 1, p. 176-180

遊星ローラねじ装置及びボールねじにおける転動体の運動を説明する図を、図7に示す。遊星ローラねじ装置においては、転動体であるローラが転動(自転)しながらねじ軸の周りを螺旋状に公転するが、ローラとねじ軸とが平行に配されておりローラの自転軸と運動軌跡とが直角をなしていないので、ローラはねじ軸の周りを周方向に転がり運動するとともに軸方向に滑り運動する(図7の(a)を参照)。
これに対してボールねじの場合は、転動体であるボールの自転軸と運動軌跡とがほぼ直角であり、ボールの転がり方向と運動軌跡の方向とがほぼ一致している。よって、差動滑りやスキューによる滑りは存在するもののボールはほぼ転がり運動をしており、遊星ローラねじ装置ほどの大きな滑りは発生しない(図7の(b)を参照)。
FIG. 7 is a view for explaining the motion of the rolling elements in the planetary roller screw device and the ball screw. In a planetary roller screw device, a roller as a rolling element rolls (rotates) and revolves around a screw shaft in a spiral shape, but the roller and the screw shaft are arranged in parallel and move with the rotation shaft of the roller. Since the locus does not form a right angle, the roller rolls around the screw shaft in the circumferential direction and slides in the axial direction (see FIG. 7A).
On the other hand, in the case of a ball screw, the rotation axis of the ball, which is a rolling element, and the motion trajectory are substantially perpendicular to each other, and the ball rolling direction and the motion trajectory direction substantially coincide. Therefore, although there is differential slip and slip due to skew, the ball is in a rolling motion and does not generate as much slip as the planetary roller screw device (see FIG. 7B).

一般に転がり摩擦に比べて滑り摩擦の値は大きいので、遊星ローラねじ装置はボールねじに比べて見かけの摩擦係数が大きく、摩擦損失が大きくなる。よって、遊星ローラねじ装置は、回転運動を軸方向の直線運動に変換する際の作動効率が低く(ボールねじは概ね90%以上であるのに対して、遊星ローラねじ装置は80%程度)、発熱が大きいという問題点があった。そして、この発熱により、潤滑不良や寿命低下が引き起こされるおそれがあった。なお、遊星ローラねじ装置の見かけの摩擦係数が大きいことは、例えば非特許文献1にも述べられている。
そこで、本発明は、上記のような従来の遊星ローラねじ装置が有する問題点を解決し、回転運動を軸方向の直線運動に変換する作動効率が優れた遊星ローラねじ装置を提供することを課題とする。また、回転運動を軸方向の直線運動に変換する作動効率が優れた回転直動変換装置及びその運転方法を提供することを併せて課題とする。
Generally, since the value of sliding friction is larger than that of rolling friction, the planetary roller screw device has an apparent coefficient of friction larger than that of the ball screw, and the friction loss increases. Therefore, the planetary roller screw device has low operation efficiency when converting rotational motion into axial linear motion (the ball screw is approximately 90% or more, whereas the planetary roller screw device is approximately 80%) There was a problem that heat generation was large. And this heat generation may cause poor lubrication and reduced life. Note that the apparent friction coefficient of the planetary roller screw device is also described in Non-Patent Document 1, for example.
Therefore, the present invention solves the problems of the conventional planetary roller screw device as described above, and provides a planetary roller screw device excellent in operating efficiency for converting rotational motion into linear linear motion. And It is another object of the present invention to provide a rotation / linear motion conversion device that excels in operating efficiency for converting rotational motion into axial linear motion and an operation method thereof.

前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る請求項1の遊星ローラねじ装置は、螺旋状に連続するねじ溝が外周面に形成されたねじ軸と、前記ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝が内周面に形成されたナットと、前記両ねじ溝間に転動自在に介装された複数のローラと、前記両ねじ溝と前記ローラとの間の潤滑を行う潤滑剤と、を備え、前記ねじ軸と前記ナットとの相対回転運動により、前記ローラの転動を介して、前記ねじ軸と前記ナットとが軸方向へ相対直線移動するようになっている遊星ローラねじ装置において、前記潤滑剤は極圧剤を含有していることを特徴とする。   In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration. That is, in the planetary roller screw device according to the first aspect of the present invention, a screw shaft in which a spirally continuous screw groove is formed on the outer peripheral surface, and a screw groove facing the screw groove of the screw shaft on the inner peripheral surface. A nut that is formed, a plurality of rollers interposed between the screw grooves so as to be freely rollable, and a lubricant that lubricates between the screw grooves and the rollers, and the screw shaft. In the planetary roller screw device in which the screw shaft and the nut are relatively linearly moved in the axial direction through the rolling of the roller by the relative rotational motion with the nut, the lubricant is an extreme pressure. It contains an agent.

また、本発明に係る請求項2の遊星ローラねじ装置は、請求項1に記載の遊星ローラねじ装置において、前記潤滑剤は、40℃における動粘度が50mm2 /s以上500mm2 /s以下である基油と、増ちょう剤と、有機ニッケル化合物,有機モリブデン化合物,及び有機テルル化合物のうちの少なくとも1種からなる極圧剤と、を含有し、JIS2220に規定された混和ちょう度が220以上395以下であるグリース組成物であるとともに、前記潤滑剤中の前記極圧剤の含有量は0.1質量%以上15質量%以下であることを特徴とする。 The planetary roller screw device according to claim 2 of the present invention is the planetary roller screw device according to claim 1, wherein the lubricant has a kinematic viscosity at 40 ° C. of 50 mm 2 / s to 500 mm 2 / s. A base oil, a thickener, and an extreme pressure agent composed of at least one of an organic nickel compound, an organic molybdenum compound, and an organic tellurium compound, and has a miscibility of 220 or more as defined in JIS 2220 The grease composition is 395 or less, and the content of the extreme pressure agent in the lubricant is from 0.1% by mass to 15% by mass.

さらに、本発明に係る請求項3の遊星ローラねじ装置は、請求項2に記載の遊星ローラねじ装置において、前記潤滑剤中の前記増ちょう剤の含有量は3質量%以上40質量%以下であることを特徴とする。
さらに、本発明に係る請求項4の遊星ローラねじ装置は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の遊星ローラねじ装置において、動定格荷重負荷時の面圧1GPa以上4.5GPa以下、回転速度100min-1超過という条件で使用されることを特徴とする。
Furthermore, the planetary roller screw device according to claim 3 of the present invention is the planetary roller screw device according to claim 2, wherein the content of the thickener in the lubricant is 3% by mass or more and 40% by mass or less. It is characterized by being.
Furthermore, the planetary roller screw device according to claim 4 of the present invention is the planetary roller screw device according to any one of claims 1 to 3, wherein the surface pressure is 1 GPa or more and 4.5 GPa or less when a dynamic load rating is applied. It is used under the condition that the rotational speed exceeds 100 min −1 .

さらに、本発明に係る請求項5の回転直動変換装置は、入力された回転駆動力を直線駆動力に変換して出力する回転直動変換装置において、請求項1〜3のいずれか一項に記載の遊星ローラねじ装置と、前記遊星ローラねじ装置を構成するねじ軸及びナットの一方に取り付けられた第一部材と、前記遊星ローラねじ装置を構成するねじ軸及びナットの他方に取り付けられた第二部材と、を備え、前記第一部材を介して入力された回転駆動力を前記遊星ローラねじ装置によって軸方向の直線駆動力に変換して前記第二部材を介して出力するようになっていて、前記遊星ローラねじ装置は、運転時の少なくとも一時期に面圧1GPa以上4.5GPa以下、回転速度100min-1超過という条件で使用されることを特徴とする。 Furthermore, the rotation / linear motion conversion device according to claim 5 of the present invention is a rotation / linear motion conversion device that converts an input rotation driving force into a linear driving force and outputs the linear rotation driving force. The planetary roller screw device according to claim 1, a first member attached to one of a screw shaft and a nut constituting the planetary roller screw device, and a screw shaft and a nut constituting the planetary roller screw device. And a second member, wherein the rotational driving force input through the first member is converted into an axial linear driving force by the planetary roller screw device and output through the second member. The planetary roller screw device is used under the conditions that the surface pressure is 1 GPa or more and 4.5 GPa or less and the rotational speed exceeds 100 min −1 at least at the time of operation.

さらに、本発明に係る請求項6の回転直動変換装置の運転方法は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の遊星ローラねじ装置と、前記遊星ローラねじ装置を構成するねじ軸及びナットの一方に取り付けられた第一部材と、前記遊星ローラねじ装置を構成するねじ軸及びナットの他方に取り付けられた第二部材と、を備え、前記第一部材を介して入力された回転駆動力を前記遊星ローラねじ装置によって軸方向の直線駆動力に変換して前記第二部材を介して出力するようになっている回転直動変換装置を運転するに際して、前記回転直動変換装置の運転時の少なくとも一時期に、前記遊星ローラねじ装置の使用条件が面圧1GPa以上4.5GPa以下、回転速度100min-1超過になるような運転を行うことを特徴とする。 Furthermore, the driving | running method of the rotation / linear motion conversion apparatus of Claim 6 which concerns on this invention is a planetary roller screw apparatus as described in any one of Claims 1-3, the screw shaft which comprises the said planetary roller screw apparatus, A first member attached to one of the nuts, and a second shaft attached to the other of the screw shaft and the nut constituting the planetary roller screw device, and the rotational drive input via the first member When operating the rotation / linear motion conversion device adapted to convert a force into an axial linear driving force by the planetary roller screw device and output the force via the second member, the operation of the rotation / linear motion conversion device is performed. At least at one time of the operation, the planetary roller screw device is operated such that the usage conditions of the planetary roller screw device are a surface pressure of 1 GPa or more and 4.5 GPa or less and a rotational speed exceeding 100 min −1 .

本発明の遊星ローラねじ装置及び回転直動変換装置は、回転運動を軸方向の直線運動に変換する作動効率が優れている。また、本発明の回転直動変換装置の運転方法によれば、回転直動変換装置を優れた作動効率で運転することができる。   The planetary roller screw device and the rotation / linear motion conversion device of the present invention are excellent in operating efficiency for converting the rotational motion into the linear motion in the axial direction. Moreover, according to the operation method of the rotation / linear motion conversion device of the present invention, the rotation / linear motion conversion device can be operated with excellent operation efficiency.

本発明に係る遊星ローラねじ装置及び回転直動変換装置の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態である遊星ローラねじ装置を軸方向に平行な平面で破断した断面図である。なお、以降の説明に用いる各図においては、同一又は相当する部分には同一の符号を付してある。
図1に示すように、本実施形態の遊星ローラねじ装置は、螺旋状に連続する断面略V字状のねじ溝1aが外周面に形成されたねじ軸1と、ねじ軸1のねじ溝1aに対向する断面略V字状のねじ溝2aが内周面に形成されたナット2と、両ねじ溝1a,2a間に転動自在に介装された複数のローラ3からなるローラ列と、ナット2の内周面に嵌合された2つの歯車4,4と、を備えている。
Embodiments of a planetary roller screw device and a rotation / linear motion conversion device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of a planetary roller screw device according to an embodiment of the present invention, taken along a plane parallel to the axial direction. In the drawings used for the following description, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.
As shown in FIG. 1, the planetary roller screw device of the present embodiment includes a screw shaft 1 having a substantially V-shaped screw groove 1 a formed in a spiral shape on the outer peripheral surface, and a screw groove 1 a of the screw shaft 1. A roller array comprising a nut 2 having a substantially V-shaped thread groove 2a opposed to the inner peripheral surface thereof, and a plurality of rollers 3 interposed between the thread grooves 1a and 2a so as to be able to roll. And two gears 4 and 4 fitted to the inner peripheral surface of the nut 2.

前記ローラ列の外周面は、両ねじ溝1a,2aに噛み合うようなねじ状に形成されており、両ねじ溝1a,2a及びローラ3のねじれ方向は、全て同じ方向である。ねじ軸1,ナット2,及びローラ3の材質は特に限定されるものではないが、SCM415H等のような鋼が好ましい。
歯車4,4は、軸方向に離れて配されており、前記ローラ列のうち両端のローラ3’,3’に形成された歯6とそれぞれ噛み合っている。そして、ねじ軸1とナット2との相対回転運動により、ローラ3の転動を介して、ねじ軸1とナット2とが軸方向へ相対直線移動するようになっている。
The outer peripheral surface of the roller row is formed in a screw shape so as to mesh with both screw grooves 1a, 2a, and the screw threads 1a, 2a and the roller 3 are all twisted in the same direction. The material of the screw shaft 1, nut 2, and roller 3 is not particularly limited, but steel such as SCM415H is preferable.
The gears 4 and 4 are disposed apart from each other in the axial direction, and mesh with the teeth 6 formed on the rollers 3 ′ and 3 ′ at both ends of the roller train. The screw shaft 1 and the nut 2 are moved relative to each other in the axial direction through the rolling of the roller 3 by the relative rotational movement between the screw shaft 1 and the nut 2.

この遊星ローラねじ装置には2つの環状保持器5,5が備えられており、ねじ軸1とナット2との間で且つ両端のローラ3’,3’の軸方向外側に介装されている。環状保持器5,5には周方向に沿って複数のローラ支持孔5aが設けられており、両端のローラ3’,3’に設けられた軸方向外側に突出する突起7をローラ支持孔5aに挿通することにより、環状保持器5,5はローラ3’,3’を回転自在に支持している。なお、ローラ支持孔5aは、貫通孔であってもよいし、有底孔であってもよい。   This planetary roller screw device is provided with two annular cages 5 and 5 and is interposed between the screw shaft 1 and the nut 2 and outside the rollers 3 ′ and 3 ′ at both ends in the axial direction. . The annular cages 5 and 5 are provided with a plurality of roller support holes 5a along the circumferential direction, and the protrusions 7 projecting outward in the axial direction provided in the rollers 3 ′ and 3 ′ at both ends are provided in the roller support holes 5a. The annular cages 5 and 5 support the rollers 3 ′ and 3 ′ so as to be rotatable. The roller support hole 5a may be a through hole or a bottomed hole.

さらに、ナット2における環状保持器5,5の軸方向外側には、環状保持器5,5と接触するように抜け止めリング9が取り付けられていて、ローラ3’の突起7が環状保持器5のローラ支持孔5aから抜けることが防止されている。また、抜け止めリング9は、環状保持器5がナット2に対して軸方向に位置ズレしたり、環状保持器5が遊星ローラねじ装置から脱落することを防ぐ機能も有している。この抜け止めリング9は、ナット2と一体のものでもよいし、別体の部材でもよい。   Further, a retaining ring 9 is attached to the nut 2 on the outer side in the axial direction of the annular cages 5 and 5 so as to contact the annular cages 5 and 5, and the protrusion 7 of the roller 3 ′ is connected to the annular cage 5. Is prevented from coming out of the roller support hole 5a. The retaining ring 9 also has a function of preventing the annular retainer 5 from being displaced in the axial direction relative to the nut 2 and preventing the annular retainer 5 from falling off the planetary roller screw device. The retaining ring 9 may be integral with the nut 2 or may be a separate member.

さらに、この遊星ローラねじ装置の内部には、両ねじ溝1a,2aとローラ3との間の潤滑を行う潤滑剤(図示せず)が配されている。この潤滑剤には極圧剤が添加されているので、遊星ローラねじ装置の見かけの摩擦係数が低くなる。その結果、回転運動を軸方向の直線運動に変換する作動効率が優れたものとなり、発熱が抑えられる。これは、ローラ3と両ねじ溝1a,2aとの接触部に極圧剤が引き込まれ、油膜の形成が強化されるためであると考えられる。油膜の形成が強化されると、滑り部分における摩擦による接線力が低下し、作動効率が向上する。   Further, inside this planetary roller screw device, a lubricant (not shown) that lubricates between the screw grooves 1a, 2a and the roller 3 is disposed. Since the extreme pressure agent is added to this lubricant, the apparent friction coefficient of the planetary roller screw device is lowered. As a result, the operation efficiency for converting the rotational motion into the linear motion in the axial direction becomes excellent, and heat generation is suppressed. This is considered to be because the extreme pressure agent is drawn into the contact portion between the roller 3 and both screw grooves 1a and 2a, and the formation of the oil film is strengthened. When the formation of the oil film is strengthened, the tangential force due to friction at the sliding portion is reduced, and the operating efficiency is improved.

ボールねじにおいては、極圧剤により作動効率が向上するという作用は得られないが、その理由は以下のように推定される。ボールねじにおいては、面圧が最大となる接触中心では滑りが発生せず、より面圧が低い接触楕円の周辺部で滑りが発生する。これに対して、遊星ローラねじ装置においては、発明が解決しようとする課題の項で図7を用いて説明したように、面圧と関係なく一様に滑りが発生する。よって、ボールねじと比べて高面圧且つ高い滑り速度となる遊星ローラねじ装置の方が、極圧剤による摩擦低減効果が大きく現れやすく、その結果、作動効率向上の効果が大きく現れやすいと思われる。   In the ball screw, the effect that the operating efficiency is improved by the extreme pressure agent cannot be obtained, but the reason is estimated as follows. In the ball screw, no slip occurs at the contact center where the surface pressure is maximum, and slip occurs at the periphery of the contact ellipse having a lower surface pressure. On the other hand, in the planetary roller screw device, as described with reference to FIG. 7 in the section of the problem to be solved by the invention, slip occurs uniformly regardless of the surface pressure. Therefore, the planetary roller screw device, which has a higher surface pressure and higher sliding speed than the ball screw, is more likely to exhibit a friction reduction effect due to the extreme pressure agent, and as a result, an effect of improving the operation efficiency is likely to appear greatly. It is.

この潤滑剤は、基油と増ちょう剤と極圧剤とを含有し、JIS2220に規定された混和ちょう度が220以上395以下であるグリース組成物であることが好ましい。混和ちょう度が220未満であると、硬すぎるためグリース組成物の流動性が悪く潤滑性が不十分となるおそれがある。一方、混和ちょう度が395超過であると、軟らかすぎるため遊星ローラねじ装置から漏洩するグリース組成物の量が多くなるおそれがある。このような問題点がより生じにくくするためには、グリース組成物の混和ちょう度は265以上350以下であることがより好ましい。   This lubricant is preferably a grease composition containing a base oil, a thickener, and an extreme pressure agent, and having a penetration degree specified in JIS 2220 of 220 or more and 395 or less. If the penetration is less than 220, the grease composition is too hard and the fluidity of the grease composition is poor, and the lubricity may be insufficient. On the other hand, if the blending degree exceeds 395, the amount of grease composition leaking from the planetary roller screw device may increase because it is too soft. In order to make such problems less likely to occur, the penetration of the grease composition is more preferably from 265 to 350.

そして、基油は、40℃における動粘度が50mm2 /s以上500mm2 /s以下のものが好ましく、極圧剤は、有機ニッケル化合物,有機モリブデン化合物,及び有機テルル化合物のうちの少なくとも1種であることが好ましい。また、グリース組成物中の極圧剤の含有量は、0.1質量%以上15質量%以下であることが好ましい。基油の40℃における動粘度が50mm2 /s未満であると、十分な厚さの油膜の確保が難しくなるので、金属同士の直接接触が生じて遊星ローラねじ装置の耐久性が低下するおそれがある。一方、500mm2 /s超過であると、遊星ローラねじ装置の作動効率が低下し発熱が増大するおそれがある。 The base oil preferably has a kinematic viscosity at 40 ° C. of 50 mm 2 / s or more and 500 mm 2 / s or less, and the extreme pressure agent is at least one of an organic nickel compound, an organic molybdenum compound, and an organic tellurium compound. It is preferable that Further, the content of the extreme pressure agent in the grease composition is preferably 0.1% by mass or more and 15% by mass or less. When the base oil has a kinematic viscosity at 40 ° C. of less than 50 mm 2 / s, it is difficult to secure an oil film having a sufficient thickness, which may cause direct contact between metals and reduce the durability of the planetary roller screw device. There is. On the other hand, if it exceeds 500 mm 2 / s, the operation efficiency of the planetary roller screw device may be lowered and heat generation may be increased.

また、極圧剤の含有量が0.1質量%未満であると、極圧剤の作用が十分に発揮されず作動効率が十分に向上しないおそれがある。一方、15質量%超過としても、それ以上の作動効率の向上効果が得られないばかりか、極圧剤の化学的作用により遊星ローラねじ装置の耐久性が低下するおそれがある。このような問題点がより生じにくくするためには、グリース組成物中の極圧剤の含有量は、0.5質量%以上5質量%以下であることがより好ましい。   Further, if the content of the extreme pressure agent is less than 0.1% by mass, the action of the extreme pressure agent may not be sufficiently exhibited, and the operation efficiency may not be sufficiently improved. On the other hand, even if it exceeds 15% by mass, not only the improvement effect of the operating efficiency can be obtained, but also the durability of the planetary roller screw device may be lowered by the chemical action of the extreme pressure agent. In order to make such problems more difficult to occur, the content of the extreme pressure agent in the grease composition is more preferably 0.5% by mass or more and 5% by mass or less.

さらに、グリース組成物中の増ちょう剤の含有量は、3質量%以上40質量%以下であることが好ましい。3質量%未満であると、半固体状のグリース組成物を形成することが困難となるおそれがあり、グリース組成物が遊星ローラねじ装置から漏洩するおそれがある。一方、40質量%超過であると、グリース組成物が硬くなりすぎて潤滑性が不十分となり作動効率が低下するおそれがある。このような問題点がより生じにくくするためには、グリース組成物中の増ちょう剤の含有量は、5質量%以上25質量%以下であることがより好ましい。   Further, the content of the thickener in the grease composition is preferably 3% by mass or more and 40% by mass or less. If it is less than 3% by mass, it may be difficult to form a semi-solid grease composition, and the grease composition may leak from the planetary roller screw device. On the other hand, if it exceeds 40% by mass, the grease composition becomes too hard, the lubricity becomes insufficient, and the operation efficiency may be lowered. In order to make such problems more difficult to occur, the content of the thickener in the grease composition is more preferably 5% by mass or more and 25% by mass or less.

このようなグリース組成物を潤滑剤として使用すれば、遊星ローラねじ装置を高温,高速,高圧条件で使用しても、見かけの摩擦係数を下げることができ、その結果作動効率が向上する。特に、動定格荷重負荷時の面圧が1GPa以上4.5GPa以下で、回転速度が100min-1超過という条件で使用された場合に、作動効率向上の効果が大きい。なお、回転速度が200min-1以上である場合に、作動効率向上の効果がより大きく、300min-1以上である場合に、作動効率向上の効果がさらに大きい。 If such a grease composition is used as a lubricant, the apparent friction coefficient can be lowered even when the planetary roller screw device is used under high temperature, high speed and high pressure conditions, and as a result, the operating efficiency is improved. In particular, when it is used under the condition that the surface pressure at the time of dynamic load rating is 1 GPa or more and 4.5 GPa or less and the rotation speed exceeds 100 min −1 , the effect of improving the operation efficiency is great. In addition, when the rotational speed is 200 min −1 or more, the effect of improving the operation efficiency is larger, and when it is 300 min −1 or more, the effect of improving the operation efficiency is further increased.

このような遊星ローラねじ装置は、入力された回転駆動力を直線駆動力に変換して出力する回転直動変換装置を構成する部品として好適である。この回転直動変換装置は、遊星ローラねじ装置と、遊星ローラねじ装置のねじ軸及びナットの一方に取り付けられた第一部材と、ねじ軸及びナットの他方に取り付けられた第二部材と、を備えている。そして、回転駆動力の動力源(例えばモータ)から第一部材を介して入力された回転駆動力を、遊星ローラねじ装置によって軸方向の直線駆動力に変換して、第二部材を介して出力するようになっている。この回転直動変換装置においては、遊星ローラねじ装置は、運転時の少なくとも一時期に面圧1GPa以上4.5GPa以下、回転速度100min-1超過という条件で使用されることが好ましい。 Such a planetary roller screw device is suitable as a component constituting a rotation / linear motion conversion device that converts an input rotation driving force into a linear driving force and outputs the linear driving force. The rotation / linear motion conversion device includes a planetary roller screw device, a first member attached to one of a screw shaft and a nut of the planetary roller screw device, and a second member attached to the other of the screw shaft and the nut. I have. Then, the rotational driving force input via the first member from the power source (for example, motor) of the rotational driving force is converted into the linear linear driving force by the planetary roller screw device, and output via the second member. It is supposed to be. In this rotation / linear motion conversion device, the planetary roller screw device is preferably used under the conditions that the surface pressure is 1 GPa or more and 4.5 GPa or less and the rotational speed exceeds 100 min −1 at least at the time of operation.

このような回転直動変換装置は、電動射出成形機,電動プレス機等の機械装置の送り機構や、自動車の電動ブレーキ用アクチュエータに好適に使用可能である。例えば、電動射出成形機においては、電動モータから第一部材を介して入力された回転駆動力が、遊星ローラねじ装置によって軸方向の直線駆動力に変換され、第二部材を介してスクリューに出力される。   Such a rotation / linear motion conversion device can be suitably used for a feed mechanism of a mechanical device such as an electric injection molding machine or an electric press machine or an actuator for an electric brake of an automobile. For example, in an electric injection molding machine, a rotational driving force input from an electric motor through a first member is converted into an axial linear driving force by a planetary roller screw device and output to a screw through a second member. Is done.

なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態の遊星ローラねじ装置は、ローラ3の軸方向位置がナット2によって拘束されていたが(ナット2に嵌合された2つの歯車4,4とローラ列のうち両端のローラ3’,3’に形成された歯6とが噛み合っているため、ローラ3の軸方向位置がナット2によって拘束されている)、図2に示す遊星ローラねじ装置のように、ローラ3の軸方向位置がねじ軸1によって拘束されていてもよい(ねじ軸1に嵌合された2つの歯車4,4とローラ列のうち両端のローラ3’,3’に形成された歯とが噛み合っているため、ローラ3の軸方向位置がねじ軸1によって拘束されている)。   In addition, this embodiment shows an example of this invention and this invention is not limited to this embodiment. For example, in the planetary roller screw device of the present embodiment, the axial position of the roller 3 is restrained by the nut 2 (the two gears 4 and 4 fitted to the nut 2 and the rollers 3 at both ends of the roller train). Since the teeth 6 formed on ', 3' are engaged with each other, the axial position of the roller 3 is restrained by the nut 2). As in the planetary roller screw device shown in FIG. The position may be constrained by the screw shaft 1 (the two gears 4 and 4 fitted to the screw shaft 1 and the teeth formed on the rollers 3 ′ and 3 ′ at both ends of the roller train mesh with each other. Therefore, the axial position of the roller 3 is restrained by the screw shaft 1).

以下に、図2の遊星ローラねじ装置の構造を詳細に説明する。なお、図2の遊星ローラねじ装置の構成及び作用は、図1の遊星ローラねじ装置の場合とほぼ同様であるので、異なる部分のみ説明し、同様の部分の説明は省略する。
図2の遊星ローラねじ装置は、螺旋状に連続する断面略V字状のねじ溝1aが外周面に形成されたねじ軸1と、ねじ軸1のねじ溝1aに対向する断面略V字状のねじ溝2aが内周面に形成されたナット2と、両ねじ溝1a,2a間に転動自在に介装された複数のローラ3からなるローラ列と、ねじ軸1に嵌合された2つの歯車4,4と、を備えている。前記ローラ列の外周面は、両ねじ溝1a,2aに噛み合うようなねじ状に形成されており、両ねじ溝1a,2aのねじれ方向は同じ方向であるが、ローラ3のねじれ方向は両ねじ溝1a,2aのねじれ方向とは逆方向である。
Hereinafter, the structure of the planetary roller screw device of FIG. 2 will be described in detail. The configuration and operation of the planetary roller screw device of FIG. 2 are substantially the same as those of the planetary roller screw device of FIG. 1, and therefore only the different parts will be described and the description of the same parts will be omitted.
The planetary roller screw device of FIG. 2 has a screw shaft 1 having a substantially V-shaped thread groove 1a that is spirally continuous in the outer peripheral surface, and a substantially V-shaped cross-section facing the screw groove 1a of the screw shaft 1. The screw shaft 2 is fitted to a screw shaft 1 and a nut 2 having a screw groove 2a formed on the inner peripheral surface, a roller train composed of a plurality of rollers 3 interposed between the screw grooves 1a and 2a so as to be able to roll. Two gears 4 and 4 are provided. The outer peripheral surface of the roller row is formed in a screw shape so as to mesh with both screw grooves 1a and 2a, and the twist directions of both screw grooves 1a and 2a are the same, but the twist direction of the roller 3 is the both screws. The direction of twisting of the grooves 1a and 2a is opposite.

歯車4,4は、軸方向に離れて配されており、前記ローラ列のうち両端のローラ3’,3’に形成された歯とそれぞれ噛み合っている。また、ねじ軸1における環状保持器5,5の軸方向外側には、環状保持器5,5と接触するように抜け止めリング9が取り付けられていて、ローラ3’の突起7が環状保持器5のローラ支持孔5aから抜けることが防止されている。さらに、抜け止めリング9は、環状保持器5がねじ軸1に対して軸方向に位置ズレしたり、環状保持器5が遊星ローラねじ装置から脱落することを防ぐ機能も有している。この抜け止めリング9は、ねじ軸1と一体のものでもよいし、別体の部材でもよい。   The gears 4 and 4 are arranged apart from each other in the axial direction, and mesh with the teeth formed on the rollers 3 'and 3' at both ends of the roller train. Further, a retaining ring 9 is attached to the outer side in the axial direction of the annular cages 5 and 5 on the screw shaft 1 so as to come into contact with the annular cages 5 and 5, and the protrusion 7 of the roller 3 ′ is connected to the annular cage. 5 is prevented from coming out of the roller support hole 5a. Further, the retaining ring 9 has a function of preventing the annular retainer 5 from being displaced in the axial direction with respect to the screw shaft 1 and preventing the annular retainer 5 from dropping from the planetary roller screw device. The retaining ring 9 may be integral with the screw shaft 1 or may be a separate member.

以下に実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。
〔遊星ローラねじ装置の評価A〕
図1の遊星ローラねじ装置とほぼ同様の構成を有する遊星ローラねじ装置を用意して、内部にグリース組成物を配し、作動効率を測定した。使用した遊星ローラねじ装置の仕様は以下の通りである。また、グリース組成物の組成は、表1に示す通りである。
The present invention will be described more specifically with reference to the following examples.
[Evaluation A of planetary roller screw device A]
A planetary roller screw device having substantially the same configuration as that of the planetary roller screw device of FIG. 1 was prepared, a grease composition was disposed therein, and the operation efficiency was measured. The specifications of the planetary roller screw device used are as follows. The composition of the grease composition is as shown in Table 1.

ねじ溝有効径 :ねじ軸29.840mm、ナット50mm、ローラ10mm
リード :ねじ軸10mm、ナット10mm、ローラ2mm
リード角 :6°05’
条数 :ねじ軸5条、ナット5条、ローラ1条
有効噛み合い長さ:25mm
ローラの数 :6個
基本動定格荷重:3530N
Effective thread groove diameter: 29.840 mm screw shaft, 50 mm nut, 10 mm roller
Lead: Screw shaft 10mm, nut 10mm, roller 2mm
Lead angle: 6 ° 05 '
Number of threads: 5 screw shafts, 5 nuts, 1 roller Effective meshing length: 25 mm
Number of rollers: 6 Basic dynamic load rating: 3530N

Figure 2009052670
Figure 2009052670

まず、遊星ローラねじ装置の内部に比較例1のグリース組成物を配し、基本動定格荷重の35%の荷重を負荷しながら回転速度500min-1で慣らし運転を行った。慣らし運転において発熱するので、室温まで冷却した。そして、ナットの外径部をヒーターで覆い加熱し、一定の温度に保持しつつ基本動定格荷重の35%の荷重を負荷しながら回転速度500min-1で運転して、各温度での作動効率を測定した。 First, the grease composition of Comparative Example 1 was arranged inside the planetary roller screw device, and a running - in operation was performed at a rotational speed of 500 min −1 while applying a load of 35% of the basic dynamic load rating. Since it generated heat in the running-in operation, it was cooled to room temperature. Then, the outer diameter part of the nut is covered with a heater and heated, and it is operated at a rotational speed of 500 min -1 while applying a load of 35% of the basic dynamic load rating while maintaining a constant temperature. Was measured.

測定が終了したら、比較例1のグリース組成物を洗浄して取り除き、内部に比較例2のグリース組成物を配した。そして、比較例1の場合と全く同様にして、各温度での作動効率を測定した。
さらに、比較例2のグリース組成物を洗浄して取り除き、内部に実施例1のグリース組成物を配した。そして、比較例1,2の場合と全く同様にして、各温度での作動効率を測定した。結果を図3のグラフに示す。
When the measurement was completed, the grease composition of Comparative Example 1 was washed away and the grease composition of Comparative Example 2 was placed inside. The operating efficiency at each temperature was measured in exactly the same manner as in Comparative Example 1.
Further, the grease composition of Comparative Example 2 was removed by washing, and the grease composition of Example 1 was disposed inside. The operating efficiency at each temperature was measured in exactly the same manner as in Comparative Examples 1 and 2. The results are shown in the graph of FIG.

比較例1,2のグリース組成物は、混和ちょう度や基油の動粘度に関して言えば良好な潤滑状態であり、ボールねじ等の潤滑に一般的に用いられているものである。このようなグリース組成物を遊星ローラねじ装置に用いた場合は、図3のグラフに示すように、作動効率は81〜83%程度であった。これに対して、実施例1のグリース組成物は、極圧剤として有機モリブデン化合物が添加されているので、図3のグラフに示すように、85%以上という優れた作動効率であった。   The grease compositions of Comparative Examples 1 and 2 are in a good lubrication state with respect to the penetration and the kinematic viscosity of the base oil, and are generally used for lubrication of ball screws and the like. When such a grease composition was used for the planetary roller screw device, the operating efficiency was about 81 to 83% as shown in the graph of FIG. On the other hand, since the organic molybdenum compound was added as an extreme pressure agent, the grease composition of Example 1 had excellent operating efficiency of 85% or more as shown in the graph of FIG.

本試験においては、作動効率の測定前に回転速度500min-1で慣らし運転を行ったが、慣らし運転を行うことなく作動効率の測定を行うと、実施例1のグリース組成物を用いた場合でも比較例1,2のグリース組成物を用いた場合と同程度の作動効率(約82%)であった。このことから、高温,高速,高圧条件(本試験の慣らし運転では、温度60℃程度、回転速度500min-1、接触面圧1.8GPa)で慣らし運転を行うことにより、その後の運転の作動効率が向上することが分かった。 In this test, the running - in operation was performed at a rotational speed of 500 min −1 before measuring the operating efficiency. However, when the operating efficiency was measured without performing the running-in operation, even when the grease composition of Example 1 was used. The operating efficiency was about the same as when the grease compositions of Comparative Examples 1 and 2 were used (about 82%). From this, the operating efficiency of the subsequent operation can be obtained by performing the running-in operation at high temperature, high speed, and high pressure conditions (in the running-in operation of this test, the temperature is about 60 ° C., the rotation speed is 500 min −1 , and the contact surface pressure is 1.8 GPa) Was found to improve.

また、図3のグラフから分かるように、温度が高いほど作動効率が向上していることから、摩擦による発熱が抑制されており、従来の遊星ローラねじ装置よりも動作温度を低くすることが可能である。よって、温度上昇による潤滑不良や寿命低下を抑制することが可能である。温度が高いほど作動効率が優れているのは、低温での試験が慣らし運転として作用しているためとも考えられるため、実施例1のグリース組成物に関しては、温度を30℃から70℃まで上昇させながら作動効率を測定した後に、温度を70℃から30℃まで降下させながら作動効率を測定した。その結果、図3のグラフに示すように、温度上昇時と温度降下時とで作動効率にほとんど差はなかった。この結果から、低温での試験が慣らし運転として作用しているわけではなく、試験前の慣らし運転により作動効率が向上していることが確かめられた。   As can be seen from the graph of FIG. 3, the higher the temperature is, the higher the operating efficiency is. Therefore, heat generation due to friction is suppressed, and the operating temperature can be lower than that of the conventional planetary roller screw device. It is. Therefore, it is possible to suppress poor lubrication and life reduction due to temperature rise. The higher the temperature is, the better the operating efficiency is because the low temperature test is acting as a break-in operation. Therefore, for the grease composition of Example 1, the temperature is increased from 30 ° C. to 70 ° C. After measuring the operating efficiency, the operating efficiency was measured while the temperature was lowered from 70 ° C to 30 ° C. As a result, as shown in the graph of FIG. 3, there was almost no difference in operating efficiency when the temperature was rising and when the temperature was falling. From this result, it was confirmed that the test at low temperature did not act as a break-in operation, and the operating efficiency was improved by the break-in operation before the test.

なお、本試験では、図1のような構造の遊星ローラねじ装置を用いたが、図2のような構造の遊星ローラねじ装置でも同様の結果となる。また、遊星ローラねじ装置に使用するグリース組成物は、表1のものに限定されるものではない。例えば、基油の種類は特に限定されるものではなく、グリース組成物の基油として一般的に使用されるものであれば問題なく使用可能である。ただし、鉱油系潤滑油や合成潤滑油が好ましい。   In this test, the planetary roller screw device having the structure as shown in FIG. 1 was used. However, the same result is obtained with the planetary roller screw device having the structure as shown in FIG. Further, the grease composition used for the planetary roller screw device is not limited to the one shown in Table 1. For example, the type of the base oil is not particularly limited, and any base oil that is generally used as a base oil for a grease composition can be used without any problem. However, mineral oil-based lubricants and synthetic lubricants are preferred.

また、増ちょう剤は、リチウム石鹸に限定されるものではなく、カルシウム石鹸,ナトリウム石鹸,アルミニウム石鹸等の金属石鹸系増ちょう剤や、ベントナイト,クレイ等の無機系増ちょう剤も使用可能である。さらに、モノウレア化合物,ジウレア化合物,トリウレア化合物,テトラウレア化合物,ウレタン化合物等の有機系増ちょう剤も使用可能である。
さらに、グリース組成物には、グリース組成物の添加剤として一般的に使用される種々の添加剤を添加してもよい。例えば、酸化防止剤,防錆剤,油性剤,金属不活性化剤等である。これらは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
Further, the thickener is not limited to lithium soap, and metal soap-type thickeners such as calcium soap, sodium soap and aluminum soap, and inorganic thickeners such as bentonite and clay can be used. . Furthermore, organic thickeners such as monourea compounds, diurea compounds, triurea compounds, tetraurea compounds and urethane compounds can also be used.
Furthermore, you may add the various additive generally used as an additive of a grease composition to a grease composition. For example, antioxidants, rust inhibitors, oil agents, metal deactivators and the like. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

〔遊星ローラねじ装置の評価B〕
遊星ローラねじ装置の仕様を変更して、前述の評価Aとほぼ同様の試験を行った。使用した遊星ローラねじ装置の仕様は以下の通りである。グリース組成物は、表1の実施例1と比較例2のものを用いた。
ねじ溝有効径 :ねじ軸59.831mm、ナット100mm、ローラ20mm
リード :ねじ軸15mm、ナット15mm、ローラ3mm
リード角 :4°34’
条数 :ねじ軸5条、ナット5条、ローラ1条
有効噛み合い長さ:120mm
ローラの数 :11個
[Evaluation B of planetary roller screw device]
The specifications of the planetary roller screw device were changed, and a test almost similar to the evaluation A described above was performed. The specifications of the planetary roller screw device used are as follows. As the grease composition, those of Example 1 and Comparative Example 2 in Table 1 were used.
Effective thread groove diameter: Screw shaft 59.831 mm, nut 100 mm, roller 20 mm
Lead: Screw shaft 15mm, nut 15mm, roller 3mm
Lead angle: 4 ° 34 '
Number of threads: 5 screw shafts, 5 nuts, 1 roller Effective meshing length: 120 mm
Number of rollers: 11

作動効率の測定方法は評価Aの場合とほぼ同様であるが、慣らし運転の条件は面圧(ローラとねじ軸との間の面圧)1.6GPa、回転速度300min-1とし、このような慣らし運転を、作動効率が安定するまで500サイクル(500往復)行った。そして、慣らし運転終了後に、ナットの外径部をヒーターで60℃に保持しつつ種々の回転速度で運転して作動効率を測定した。結果を図4のグラフに示す。
実施例1のグリース組成物を用いた場合は、評価Aの場合と同様に、慣らし運転を行うことによって作動効率の向上が見られた。これに対して、比較例2のグリース組成物を用いた場合は、慣らし運転を行っても作動効率に変化はほとんどなかった。
The measuring method of the operating efficiency is almost the same as in the case of the evaluation A, but the conditions of the running-in operation are a surface pressure (surface pressure between the roller and the screw shaft) of 1.6 GPa and a rotational speed of 300 min −1 , The running-in operation was performed for 500 cycles (500 reciprocations) until the operation efficiency was stabilized. Then, after the break-in operation, the operation efficiency was measured by operating at various rotational speeds while maintaining the outer diameter portion of the nut at 60 ° C. with a heater. The results are shown in the graph of FIG.
When the grease composition of Example 1 was used, the operating efficiency was improved by performing a break-in operation as in the case of Evaluation A. On the other hand, when the grease composition of Comparative Example 2 was used, there was almost no change in the operating efficiency even after running-in.

〔遊星ローラねじ装置の評価C〕
次に、前述の評価Aに用いたものと同様の遊星ローラねじ装置の内部に前述の実施例1のグリース組成物を配し、ナットの外径部をヒーターで覆い加熱して60℃に保持しつつ、基本動定格荷重の35%の荷重を負荷しながら種々の回転速度で運転して、作動効率を測定した。
[Evaluation C of planetary roller screw device]
Next, the grease composition of Example 1 described above is placed inside a planetary roller screw device similar to that used in Evaluation A above, and the outer diameter portion of the nut is covered with a heater and heated to 60 ° C. However, operating efficiency was measured by operating at various rotational speeds while applying a load of 35% of the basic dynamic load rating.

慣らし運転を行うことなく作動効率を測定した場合(図5のグラフの黒三角印のプロット)は、比較例1,2のグリース組成物を使用した場合と同様の作動効率となり、82%程度であった。これに対して、30℃に保持しつつ高圧(基本動定格荷重の35%の荷重)を負荷しながら高速(回転速度500min-1)で慣らし運転を行った後に作動効率を測定した場合(図5のグラフの黒四角印のプロット)は、作業効率が向上し86〜88%程度であった。また、70℃に保持しつつ高圧(基本動定格荷重の35%の荷重)を負荷しながら高速(回転速度500min-1)で慣らし運転を行った後に作動効率を測定した場合(図5のグラフの白丸印のプロット)も、同様に作業効率が向上した。
ところが、30℃に保持しつつ高圧(基本動定格荷重の35%の荷重)を負荷しながら高速(回転速度500min-1)で慣らし運転を行った後に、低速で運転すると(本実験では回転速度10min-1で50サイクル)、図5のグラフの黒菱形印のプロットで示したように、作業効率は慣らし運転を行わなかった場合と同レベルであった。
When operating efficiency is measured without running-in (black triangle mark in the graph of FIG. 5), the operating efficiency is the same as when the grease compositions of Comparative Examples 1 and 2 are used, which is about 82%. there were. In contrast, when operating efficiency was measured after running-in at high speed (rotation speed 500 min -1 ) while applying a high pressure (35% of the basic dynamic load rating) while maintaining 30 ° C (Fig. The plot of black square mark 5) was about 86 to 88% with improved work efficiency. In addition, when operating efficiency is measured after running-in at high speed (rotation speed 500 min −1 ) while applying a high pressure (35% of the basic dynamic load rating) while maintaining 70 ° C. (graph in FIG. 5) The plot of white circles) also improved the work efficiency.
However, after maintaining the temperature at 30 ° C and applying a high pressure (load of 35% of the basic dynamic load rating) and running in at a high speed (rotation speed 500 min -1 ), then operating at a low speed (in this experiment, the rotation speed 10min -1 at 50 cycles), as shown in the plot of the black diamonds in the graph of FIG. 5, the work efficiency was the case was not performed a test operation the same level.

これらの結果は、以下のような理由により生じたと推測される。すなわち、高速且つ高圧での慣らし運転によって極圧剤が固体潤滑被膜を形成し、摩擦係数が低下したため作動効率が向上したが、その後に低速で運転したため油膜の形成が悪くなって、固体潤滑被膜が剥離し摩擦係数が高くなったと考えられる。
なお、慣らし運転の回転速度は500min-1に限定されるものではなく、遊星ローラねじ装置の仕様,ねじ溝の表面粗さ,慣らし運転時の荷重,使用するグリース組成物の基油の動粘度,慣らし運転時の雰囲気温度等によって、好ましい回転速度は異なる。
These results are presumed to have occurred for the following reasons. That is, the extreme pressure agent formed a solid lubricating film by running-in operation at high speed and high pressure, and the operating efficiency was improved because the friction coefficient was lowered. Is considered to have peeled off and the coefficient of friction increased.
The rotational speed of the running - in operation is not limited to 500 min −1 , but the specification of the planetary roller screw device, the surface roughness of the thread groove, the load during the running-in operation, the kinematic viscosity of the base oil of the grease composition used , The preferred rotational speed varies depending on the ambient temperature during the running-in operation.

〔遊星ローラねじ装置の評価D〕
前述の評価Aに用いたものと同様の遊星ローラねじ装置の内部に前述の実施例1のグリース組成物を配し、種々の条件で慣らし運転を行った後に、ナットの外径部をヒーターで覆い加熱して60℃に保持しつつ、基本動定格荷重の35%の荷重を負荷しながら回転速度500min-1で運転して、作動効率を測定した。
[Evaluation D of planetary roller screw device]
The grease composition of Example 1 described above was placed inside a planetary roller screw device similar to that used in the evaluation A described above, and after running-in under various conditions, the outer diameter portion of the nut was heated with a heater. While covering and heating and maintaining at 60 ° C., operating efficiency was measured by operating at a rotational speed of 500 min −1 while applying a load of 35% of the basic dynamic load rating.

慣らし運転の面圧(ローラとねじ軸との間の面圧)は1.6GPa一定とし、回転速度を種々変更したところ、回転速度100min-1で1000サイクル慣らし運転を行っても、作動効率の向上効果は見られなかった。これに対して、回転速度150min-1で慣らし運転を行うと、複数の遊星ローラねじ装置のうち一部に作動効率の向上効果が見られ、回転速度200min-1で慣らし運転を行うと、20〜50サイクルでも明らかな作動効率の向上効果が見られた。
この結果から、慣らし運転の回転速度は100min-1超過が好ましく、150min-1以上がより好ましく、200min-1以上がさらに好ましいことが分かった。また、慣らし運転は、20サイクル以上必要であることが分かった。
The surface pressure of the running-in operation (surface pressure between the roller and the screw shaft) is fixed at 1.6 GPa, and the rotational speed is variously changed. Even when the running - in operation is performed for 1000 cycles at the rotational speed of 100 min −1 , The improvement effect was not seen. In contrast, when the break-in speed 150 min -1, the effect of improving the working efficiency in a part of the plurality of planetary roller screw device is observed, when the break-in speed 200 min -1, 20 A clear effect of improving the operating efficiency was seen even at -50 cycles.
From this result, the rotational speed of the running-in is preferably 100 min -1 exceeded, more preferably 150 min -1 or more, 200 min -1 or more has been found to be more preferable. Moreover, it was found that the break-in operation requires 20 cycles or more.

さらに、運転時の回転速度が10min-1等のような低速条件である場合でも、面圧1GPa以上4.5GPa以下、回転速度100min-1超過、20〜50サイクルの慣らし運転を随時行えば、優れた作動効率で遊星ローラねじ装置を運転することができる。例えば、低速条件で一定期間運転する毎に定期的に慣らし運転を行えば、低速条件での運転でも優れた作動効率で遊星ローラねじ装置を運転することができる。前述の一定期間がどの程度の期間であるかは、運転の条件(荷重,速度等)によって異なるため、実験等により求めることが好ましいが、例えば回転速度10min-1での運転の場合には、50サイクルに達する以前に慣らし運転を行うことが好ましい。
なお、慣らし運転の面圧は、作動効率を向上させるためには、1GPa以上4.5GPa以下とすることが好ましい。1GPa未満であると、作動効率の向上効果が得られにくい。一方、4.5GPa超過であると、接触において永久変形が生じるおそれがある。
Furthermore, even when the rotational speed during operation is a low speed condition such as 10 min −1 or the like, if the running-in operation of the surface pressure of 1 GPa to 4.5 GPa, the rotational speed of 100 min −1 excess, or 20 to 50 cycles is performed at any time, The planetary roller screw device can be operated with excellent operating efficiency. For example, the planetary roller screw device can be operated with excellent operation efficiency even if the operation is performed under a low speed condition by periodically performing a break-in operation every time the operation is performed under a low speed condition. Since how long the above-mentioned certain period is depends on the operating conditions (load, speed, etc.), it is preferable to obtain it by experiments or the like. For example, in the case of operation at a rotational speed of 10 min −1 , It is preferable to perform a break-in operation before reaching 50 cycles.
The surface pressure of the running-in operation is preferably 1 GPa or more and 4.5 GPa or less in order to improve the operation efficiency. If it is less than 1 GPa, it is difficult to obtain an effect of improving the operation efficiency. On the other hand, if it exceeds 4.5 GPa, permanent deformation may occur in contact.

〔ボールねじの評価〕
参考として、ボールねじの作動効率を測定した結果を示す。使用したボールねじの仕様は以下の通りである。グリース組成物は、表1の実施例1と比較例2のものを用いた。
ねじ軸の直径:63mm
リード :16mm
ボールの直径:12.7mm
回路数 :3.7巻×2列
基本動定格荷重:317kN
[Evaluation of Ball Screw]
As a reference, the results of measuring the operating efficiency of the ball screw are shown. The specifications of the used ball screw are as follows. As the grease composition, those of Example 1 and Comparative Example 2 in Table 1 were used.
Screw shaft diameter: 63mm
Lead: 16mm
Ball diameter: 12.7mm
Number of circuits: 3.7 windings x 2 rows Basic dynamic load rating: 317 kN

150kNの荷重を負荷しながら種々の回転速度で運転して作動効率を測定した。なお、面圧(ローラとねじ軸との間の面圧)は2.1GPaである。結果を図6のグラフに示す。図6のグラフから分かるように、グリース組成物中の極圧剤の有無によっては作動効率にほとんど差が見られなかった。また、実施例1及び比較例2のグリース組成物で慣らし運転を実施したが、それによる作動効率の向上は見られなかった。ボールねじにおいては、摩擦はほとんど転がり摩擦で作動効率が優れているため、作動効率の向上効果は見られなかったものと考えられる。このように、従来においては作動効率を向上させる有効な手段は知られていなかった。   The operation efficiency was measured by operating at various rotational speeds while applying a load of 150 kN. The surface pressure (surface pressure between the roller and the screw shaft) is 2.1 GPa. The results are shown in the graph of FIG. As can be seen from the graph of FIG. 6, there was almost no difference in operating efficiency depending on the presence or absence of the extreme pressure agent in the grease composition. In addition, a running-in operation was performed with the grease compositions of Example 1 and Comparative Example 2, but no improvement in operating efficiency was observed. In the ball screw, the friction is almost rolling friction and the operation efficiency is excellent. Therefore, it is considered that the effect of improving the operation efficiency was not seen. Thus, conventionally, no effective means for improving the operation efficiency has been known.

本発明の一実施形態である遊星ローラねじ装置を軸方向に平行な平面で破断した断面図である。It is sectional drawing which fractured | ruptured the planetary roller screw apparatus which is one Embodiment of this invention by the plane parallel to an axial direction. 本実施形態の変形例の遊星ローラねじ装置を軸方向に平行な平面で破断した断面図である。It is sectional drawing which fractured | ruptured the planetary roller screw apparatus of the modification of this embodiment by the plane parallel to an axial direction. 遊星ローラねじ装置の作動効率の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the operation efficiency of a planetary roller screw device. 慣らし運転の有無による作業効率の差異を示すグラフである。It is a graph which shows the difference in work efficiency by the presence or absence of running-in operation. 種々の条件の慣らし運転後の運転時の作業効率を示すグラフである。It is a graph which shows the working efficiency at the time of the driving | running | working after running-in of various conditions. ボールねじの作動効率の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the operating efficiency of a ball screw. 遊星ローラねじ装置及びボールねじにおける転動体の運動を説明する図である。It is a figure explaining the motion of the rolling element in a planetary roller screw device and a ball screw.

符号の説明Explanation of symbols

1 ねじ軸
1a ねじ溝
2 ナット
2a ねじ溝
3 ローラ
3’ 端のローラ
3a 転動面
4 歯車
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Screw shaft 1a Thread groove 2 Nut 2a Thread groove 3 Roller 3 'End roller 3a Rolling surface 4 Gear

Claims (6)

螺旋状に連続するねじ溝が外周面に形成されたねじ軸と、前記ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝が内周面に形成されたナットと、前記両ねじ溝間に転動自在に介装された複数のローラと、前記両ねじ溝と前記ローラとの間の潤滑を行う潤滑剤と、を備え、前記ねじ軸と前記ナットとの相対回転運動により、前記ローラの転動を介して、前記ねじ軸と前記ナットとが軸方向へ相対直線移動するようになっている遊星ローラねじ装置において、前記潤滑剤は極圧剤を含有していることを特徴とする遊星ローラねじ装置。   A screw shaft in which a spiral groove is formed on the outer peripheral surface, a nut formed on the inner peripheral surface of the screw shaft opposite to the screw groove of the screw shaft, and a roll between the screw grooves. A plurality of intervening rollers, and a lubricant that lubricates between the screw grooves and the rollers, and the rolling of the rollers through the relative rotational movement of the screw shaft and the nut. In the planetary roller screw device in which the screw shaft and the nut are relatively linearly moved in the axial direction, the lubricant contains an extreme pressure agent. 前記潤滑剤は、40℃における動粘度が50mm2 /s以上500mm2 /s以下である基油と、増ちょう剤と、有機ニッケル化合物,有機モリブデン化合物,及び有機テルル化合物のうちの少なくとも1種からなる極圧剤と、を含有し、JIS2220に規定された混和ちょう度が220以上395以下であるグリース組成物であるとともに、前記潤滑剤中の前記極圧剤の含有量は0.1質量%以上15質量%以下であることを特徴とする請求項1に記載の遊星ローラねじ装置。 The lubricant is at least one of a base oil having a kinematic viscosity at 40 ° C. of 50 mm 2 / s to 500 mm 2 / s, a thickener, an organic nickel compound, an organic molybdenum compound, and an organic tellurium compound. And a grease composition having a penetration degree specified in JIS 2220 of 220 or more and 395 or less, and the content of the extreme pressure agent in the lubricant is 0.1 mass. The planetary roller screw device according to claim 1, wherein the planetary roller screw device is at least 15% and at most 15% by mass. 前記潤滑剤中の前記増ちょう剤の含有量は3質量%以上40質量%以下であることを特徴とする請求項2に記載の遊星ローラねじ装置。   The planetary roller screw device according to claim 2, wherein the content of the thickener in the lubricant is 3 mass% or more and 40 mass% or less. 動定格荷重負荷時の面圧1GPa以上4.5GPa以下、回転速度100min-1超過という条件で使用されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の遊星ローラねじ装置。 The planetary roller screw device according to any one of claims 1 to 3, wherein the planetary roller screw device is used under the conditions of a surface pressure of 1 GPa or more and 4.5 GPa or less when a dynamic rated load is applied, and a rotation speed exceeding 100 min- 1 . 入力された回転駆動力を直線駆動力に変換して出力する回転直動変換装置において、請求項1〜3のいずれか一項に記載の遊星ローラねじ装置と、前記遊星ローラねじ装置を構成するねじ軸及びナットの一方に取り付けられた第一部材と、前記遊星ローラねじ装置を構成するねじ軸及びナットの他方に取り付けられた第二部材と、を備え、前記第一部材を介して入力された回転駆動力を前記遊星ローラねじ装置によって軸方向の直線駆動力に変換して前記第二部材を介して出力するようになっていて、前記遊星ローラねじ装置は、運転時の少なくとも一時期に面圧1GPa以上4.5GPa以下、回転速度100min-1超過という条件で使用されることを特徴とする回転直動変換装置。 4. A rotation / linear motion conversion device that converts an input rotational driving force into a linear driving force and outputs the linear driving force, and constitutes the planetary roller screw device according to any one of claims 1 to 3 and the planetary roller screw device. A first member attached to one of the screw shaft and the nut, and a second member attached to the other of the screw shaft and the nut constituting the planetary roller screw device, and input via the first member. The rotational driving force is converted into an axial linear driving force by the planetary roller screw device and output via the second member, and the planetary roller screw device is in contact with at least one time during operation. A rotary-linear motion converter characterized by being used under the conditions of a pressure of 1 GPa or more and 4.5 GPa or less and a rotational speed exceeding 100 min −1 . 請求項1〜3のいずれか一項に記載の遊星ローラねじ装置と、前記遊星ローラねじ装置を構成するねじ軸及びナットの一方に取り付けられた第一部材と、前記遊星ローラねじ装置を構成するねじ軸及びナットの他方に取り付けられた第二部材と、を備え、前記第一部材を介して入力された回転駆動力を前記遊星ローラねじ装置によって軸方向の直線駆動力に変換して前記第二部材を介して出力するようになっている回転直動変換装置を運転するに際して、
前記回転直動変換装置の運転時の少なくとも一時期に、前記遊星ローラねじ装置の使用条件が面圧1GPa以上4.5GPa以下、回転速度100min-1超過になるような運転を行うことを特徴とする回転直動変換装置の運転方法。
The planetary roller screw device according to any one of claims 1 to 3, the first member attached to one of a screw shaft and a nut constituting the planetary roller screw device, and the planetary roller screw device. A second member attached to the other of the screw shaft and the nut, and the rotational driving force input via the first member is converted into an axial linear driving force by the planetary roller screw device, and the first member When operating the rotation / linear motion conversion device designed to output through two members,
The operation is performed such that the use condition of the planetary roller screw device is a surface pressure of 1 GPa or more and 4.5 GPa or less and a rotational speed exceeding 100 min −1 at least at the time of operation of the rotary / linear motion conversion device. Operation method of the rotation / linear motion conversion device.
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