JP2009121562A - 遊星ローラねじ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】遊星ローラねじ装置のナット内の異物を円滑に外部へ排出する手段を提供する。
【解決手段】外周面に軸ねじ３を形成した中央ねじ軸２と、内周面にナットねじ５を形成した円筒状のナット４と、外周面に軸ねじ３とナットねじ５とに噛合うローラねじ７を有し、中央ねじ軸２とナット４との間を自転しながら公転する複数の遊星ローラ６とを備えた遊星ローラねじ装置１において、中央ねじ軸２に、軸ねじ３のねじリードＬｓと異なる溝リードＬｍで異物排出溝１７を形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、射出成形機やプレス成形機等の機械装置の送り機構や動力伝達用等に用いられる遊星ローラねじ装置に関する。

従来の遊星ローラねじ装置は、外周面に軸ねじを形成した中央ねじ軸と内周面にナットねじを形成したナットとの間にこれらのねじと噛合うローラねじを有する複数の遊星ローラを配置し、遊星ローラの両側に設けた遊星ピニオンギヤとナットに設けた内歯式のリングギヤとを噛合わせて遊星ローラを中央ねじ軸周りに自転させながら公転させ、ナットに設けた、ナットねじとローラねじとの噛合面に開口する給油穴からグリース等の潤滑剤を供給して遊星ローラの自転や公転を円滑にしている（例えば、特許文献１参照。）。

このような遊星ローラねじ装置の遊星ローラは、遊星ピニオンギヤをリングギヤと噛合わせて姿勢を拘束しながら回転する構造となっており、遊星ローラの外径を小さくしなくても、小さいねじリードでローラねじを形成してナットねじや軸ねじとの接点数を多くすることができ、接点一つあたりの面圧を小さくして大きな荷重に耐えることができるため、射出成形機やプレス成形機等の重荷重の機械装置に多く用いられている。
特開２００６−９８７１号公報（第３頁段落０００８−００１１、第４頁段落００１５、第２図）

しかしながら、上述した従来の技術においては、遊星ローラを中央ねじ軸周りに自転させながら公転させ、ナットに設けた給油穴からグリースを供給しているため、外部から侵入した切削屑や小部品、内部で発生した磨耗粉や剥離片等の異物が、自転しながら公転する遊星ローラにより、グリースと共にローラねじと、ナットねじおよび軸ねじとの間に噛み込みやすくなり、かつ遊星ローラはナットの軸方向に移動しないので、ナットの内部に供給されたグリースを円滑に外部に排出することが難しく、異物が混入したグリースがナットの内部に滞留して、ローラねじ等の各ねじが磨耗等により損傷し、遊星ローラねじ装置の寿命を低下させるという問題がある。

この場合に、磨耗粉や剥離片は硬度が高く、ローラねじ等の各ねじの磨耗や剥離を促進してしまうので、特に問題になる。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、遊星ローラねじ装置のナット内の異物を円滑に外部へ排出する手段を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、外周面に負荷ねじとしての軸ねじを形成した中央ねじ軸と、内周面に負荷ねじとしてのナットねじを形成した円筒状のナットと、外周面に前記軸ねじと前記ナットねじとに噛合う負荷ねじとしてのローラねじを有し前記中央ねじ軸とナットとの間を自転しながら公転する複数の遊星ローラと、を備えた遊星ローラねじ装置において、前記中央ねじ軸、前記ナット、および前記遊星ローラの、少なくとも一つに、前記負荷ねじのねじリードと異なる溝リードで異物排出溝を形成したことを特徴とする。

これにより、本発明は、各負荷ねじの噛合において、異物排出溝により遊星ローラの公転時に噛合が生じない空間を形成することができ、ナット内に充填されたグリースを、遊星ローラの公転により異物排出溝に押出してナットの外部に排出すると同時に、そのグリースに混入している異物をナットの外部に円滑に排出することができ、負荷ねじ間に異物を噛み込むことによる各負荷ねじの磨耗等の損傷を防止することができるという効果が得られる。

以下に、図面を参照して本発明による遊星ローラねじ装置の実施例について説明する。

図１は実施例１の遊星ローラねじ装置の側方断面を示す説明図、図２は実施例１の異物排出溝を示す説明図である。
図１において、１は遊星ローラねじ装置である。本実施例の遊星ローラねじ装置１は内歯リングギヤ式の遊星ローラねじ装置である。
２は遊星ローラねじ装置１の中央ねじ軸であり、合金鋼等の鋼材で製作された棒状部材であって、その外周面には負荷を受ける負荷ねじとしての軸ねじ３が、所定のねじピッチＰ、およびねじリードＬｓで螺旋状に形成されている。

４は遊星ローラねじ装置１のナットであり、合金鋼等の鋼材で製作された円筒状部材であって、その内周面には負荷ねじとしての多条のナットねじ５が、軸ねじ３と同じねじピッチＰ、および所定のねじリードＬｎで形成されている。
６は遊星ローラであり、合金鋼等の鋼材で製作された棒状部材であって、その外周面には軸ねじ３とナットねじ５とに噛合う負荷ねじとしてのローラねじ７が、ねじピッチＰ、および所定のねじリードＬｒで形成されている。

また、遊星ローラ６の両端部には、円柱状の突起軸部８が形成されており、突起軸部８とローラねじ７との間には、遊星ローラ６と同軸に平歯車からなる遊星ピニオンギヤ９が設けられている。
上記の軸ねじ３、ナットねじ５、ローラねじ７のねじピッチＰおよびねじリードＬは、例えば、軸ねじ３は、ねじリードＬｓ＝１５ｍｍ、ピッチＰ３ｍｍ、５条と、ナットねじ５は、ねじリードＬｎ＝１５ｍｍ、ピッチＰ３ｍｍ、５条と、ローラねじ７は、ねじリードＬｒ＝３ｍｍ、１条とされる。

１１は保持器であり、樹脂材料や金属材料で製作された円環状部材であって、遊星ローラ６の突起軸部８を回転自在に保持する保持穴１１ａが所定の角度ピッチで複数設けられており、遊星ローラ６の突起軸部８を保持穴１１ａで保持して中央ねじ軸２とナット４の間に複数の遊星ローラ６を所定の角度ピッチで配置する機能を有している。
１２はＣ型輪止め等の止め輪であり、ナット４の内周面にピン１３で取付けられたリングギヤ１４の軸方向の外側の突出部に設けられた係止溝に係止され、保持器１１の軸方向の移動を制限する機能を有している。

リングギヤ１４は、保持器１１に保持された複数の遊星ピニオンギヤ９に噛合う内歯の平歯車であって、ナット４の回転に伴って噛合っている遊星ピニオンギヤ９回転させ、遊星ローラ６の公転を案内する機能を有している。
１５は給油穴であり、ナット４の外周面から内周面に向けてナット４を半径方向に貫通する貫通穴であって、ナット４の内部へグリースを供給するときに用いられる。

１７は異物排出溝であり、中央ねじ軸２の外周面に形成された螺旋状の溝であって、図２に示すように、その溝筋に直交する断面形状（溝直角断面形状という。）は矩形に形成されており、軸ねじ３のねじリードＬｓと異なる溝リードＬｍで、ねじリードＬｓの捩れ方向（本実施例では右捩れ）とは逆の捩れ方向（逆捻れという。）で形成されている。
また、異物排出溝１７と軸ねじ３との交線１８、つまり異物排出溝１７の側面と、負荷ねじとしての軸ねじ３のねじ面との角部には、Ｒ面取が施されている（図３参照）。

このようなＲ面取は、粘弾性流動研磨により形成する。
すなわち、中央ねじ軸２が収容可能な円筒状の治具の一端から高分子材料等の粘弾性流体に砥粒を混合したメディアをピストン等により高圧（例えば８Ｍｐａ）で押込み、治具の他端から流出させて、異物排出溝１７と軸ねじ３との交線１８に形成されたバリやまくれ等を除去すると共に、交線１８を砥粒により研磨して滑らかなＲ面取を形成する。

このＲ面取は、その円弧の半径を０．１ｍｍ以上、１ｍｍ以下に形成することが望ましい。
Ｒ面取が、０．１ｍｍ未満であると、エッジロードの緩和効果が発揮されず、１ｍｍを超える加工は粘弾性流動研磨による加工に時間を要し、生産効率が低下するからである。
上記の異物排出溝１７は、図２に示すように、矩形の溝直角断面形状に形成されており、その溝深さＦｍは軸ねじ３の溝深さＦｓの１倍以上、１．５倍以下に形成することが望ましい。

溝深さＦｍが、軸ねじ３の溝深さＦｓの１倍未満であると、軸ねじ３の溝底とローラねじ７のねじ山の頂部が噛合って異物排出溝１７を移動するグリースに混入した異物を噛み込む虞があり、１．５倍を超えると中央ねじ軸２の剛性が損なわれるからである。
また、異物排出溝１７の溝幅Ｗｍは、軸ねじ３のねじピッチＰの１倍以上、２倍以下に形成することが望ましい。

溝幅Ｗｍが、軸ねじ３のねじピッチＰの１倍未満であると、軸ねじ３とローラねじ７との噛合い部分が残って異物排出溝１７を移動するグリースに混入した異物を噛み込む虞があり、２倍を超えると、軸ねじ３とローラねじ７との噛合い量が減少しすぎて、定格荷重が減少するからである。
更に、異物排出溝１７の溝リードＬｍは、ローラねじ７の軸方向長さＥｒの０．５倍以上、２倍以下に形成することが望ましい。

溝リードＬｍが、ローラねじ７の軸方向長さＥｒの０．５倍未満であると、ローラねじ７と軸ねじ３の噛合い量が減少しすぎて作動特性が悪化し、２倍を超えると、異物の排出効果が損なわれるからである。
更に、異物排出溝１７の捩れ方向は、軸ねじ３の捩れ方向の順方向にしてもよいが、逆捩れにすることが望ましい。

異物排出溝１７の捩れ方向を、軸ねじ３の捩れ方向に対して逆捩れにすれば、軸ねじ３と異物排出溝１７とが順方向に較べて、軸ねじ３と異物排出溝１７とをより直角に近い状態で交差させることができ、軸ねじ３とローラねじ７との噛合い量を多くして、定格荷重の減少を抑制することができるからである。
上記の中央ねじ軸２の軸ねじ３とナット４のナットねじ５とに、保持器１１に保持されてリングギヤ１４と遊星ピニオンギヤ９により公転を案内された遊星ローラ６のローラねじ８が噛合い、中央ねじ軸２を回転させることによって、給油穴１５から供給されたグリースにより潤滑されながら遊星ローラ６が中央ねじ軸２の周りを自転しながら公転してナット４を軸方向に移動させる。これにより中央ねじ軸２の回転運動がナット４の直線運動に変換される。

このとき、本実施例の中央ねじ軸２には、異物排出溝１７が設けられており、異物排出溝１７が遊星ローラ６の公転時にローラねじ７との噛合が生じない空間となるので、ナットねじ５と軸ねじ３との間の、遊星ローラ６間に充填されたグリースは、遊星ローラ６の公転に伴って異物排出溝１７に押出され、異物排出溝１７を移動してナット４の外部に排出されると同時に、排出されるグリースに混入している磨耗粉や剥離片等の異物もナット４の外部に排出され、ローラねじ７と、ナットねじ５および軸ねじ３との間に異物を噛み込むことによる各ねじの早期損傷が防止して、遊星ローラねじ装置１の寿命を向上させることができる。

また、高面圧、高温度により劣化したグリースを、異物排出溝１７によりナット４の外部に排出するので、常に新鮮なグリースを用いて遊星ローラねじ装置１の潤滑を行うことができ、遊星ローラねじ装置１の寿命を更に向上させることができる。
更に、異物排出溝１７と軸ねじ３との交線１８には、Ｒ面取が設けられているので、ローラねじ７のねじ面に生ずるエッジロードを緩和してローラねじ７のねじ面の損傷を防止することができ、その損傷に起因する遊星ローラねじ装置１の軸ねじ３やナットねじ５の摩耗を防止することができる。

更に、遊星ローラ６のローラねじ７と中央ねじ軸２の軸ねじ３とは、多数の接点を有しているので、軸ねじ３に異物排出溝１７による不連続部が形成されたとしても、騒音が増大することはなく、遊星ローラ６の公転における異物排出溝１７による作動特性への影響を軽微なものとすることができる。
なお、本実施例では、異物排出溝１７の溝直角断面形状は、矩形であるとして説明したが、図３（ａ）に示す円弧状断面であっても、図３（ｂ）に示す三角形状断面であってもよい。要は上記した溝深さＦｍおよび溝幅Ｗｍを満たすものであれば、どのような形状であってもよい。

以上説明したように、本実施例では、遊星ローラねじ装置の中央ねじ軸に、軸ねじのねじリードＬｓと異なる溝リードＬｍで異物排出溝を形成したことによって、軸ねじとローラねじとの噛合において、異物排出溝により遊星ローラの公転時にローラねじとの噛合が生じない空間を形成することができ、ナット内に充填されたグリースを、遊星ローラの公転により異物排出溝に押出してナットの外部に排出すると同時に、そのグリースに混入している磨耗粉や剥離片等の異物をナットの外部に円滑に排出することができ、ローラねじと、ナットねじおよび軸ねじとの間に異物を噛み込むことによる各ねじの損傷を防止して、遊星ローラねじ装置の寿命を向上させることができる。

また、異物排出溝の溝リードＬｍを、軸ねじのねじリードＬｓに対して逆捩れに形成したことによって、溝リードＬｍがねじリードＬｓに対して順方向の場合に較べて、軸ねじと異物排出溝とをより直角に近い状態で交差させることができ、負荷ねじである軸ねじをより多く残して、定格荷重の減少を抑制することができる。
更に、異物排出溝と軸ねじとの交線に、Ｒ面取を設けたことによって、ローラねじのねじ面に生ずるエッジロードを緩和してローラねじのねじ面の損傷を防止することができ、その損傷に起因する遊星ローラねじ装置の摩耗を防止することができる。

図４は実施例２のナットの側方断面を示す説明図である。
なお、上記実施例１と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施例の異物排出溝１７は、上記実施例１の中央ねじ軸２に代えて、ナット４の内周面に螺旋状に形成され、図４に示すように、その溝直角断面形状は矩形に形成され、ナットねじ５のねじリードＬｎと異なる溝リードＬｍで、ねじリードＬｓに対して逆捻れに形成されており、異物排出溝１７の両端部はナット４のそれぞれの端面に開口するように形成されている。

また、異物排出溝１７と負荷ねじとしてナットねじ５との交線１８には、上記実施例１と同様のＲ面取が施されている。
この場合の粘弾性流動研磨は、円筒状部材であるナット４の両端の開口を治具等で塞ぎ、一端から砥粒を混合したメディアを高圧で押込み、他端から流出させて、異物排出溝１７とナットねじ５との交線１８に形成されたバリやまくれ等を除去すると共に、交線１８を砥粒により研磨して滑らかなＲ面取を形成するようにする。

本実施例の異物排出溝１７の溝深さＦｍは、上記実施例１と同様の理由により、ナットねじ５の溝深さＦｎの１倍以上、１．５倍以下に形成されている。
また、異物排出溝１７の溝幅Ｗｍは、上記実施例１と同様の理由により、ナットねじ５のねじピッチＰ（軸ねじ３のねじピッチＰと同じ。）の１倍以上、２倍以下に形成されている。

更に、異物排出溝１７の溝リードＬｍは、上記実施例１と同様の理由により、ローラねじ７の軸方向長さＥｒの０．５倍以上、２倍以下に形成されている。
このように構成しても、遊星ローラねじ装置１の作動のときに、ナット４に設けられた異物排出溝１７を、遊星ローラ６の公転時にローラねじ７との噛合が生じない空間とすることができ、ナット４内に充填されたグリースを、遊星ローラ６の公転により異物排出溝１７に押出して、ナット４の両端面に設けられた開口からナット４の外部に排出すると同時に、排出されるグリースに混入している磨耗粉や剥離片等の異物をナット４の外部に排出することができ、ローラねじ７と、ナットねじ５および軸ねじ３との間に異物を噛み込むことによる各ねじの早期損傷が防止して、遊星ローラねじ装置１の寿命を向上させることができる。

また、高面圧、高温度により劣化したグリースを、異物排出溝１７によりナット４の両端面に設けられた開口から外部に排出するので、常に新鮮なグリースを用いて遊星ローラねじ装置１の潤滑を行うことができ、遊星ローラねじ装置１の寿命を更に向上させることができる。
以上説明したように、本実施例では、遊星ローラねじ装置のナットに、ナットねじのねじリードＬｎと異なる溝リードＬｍで異物排出溝を形成したことによって、上記実施例１と同様の効果を得ることができる。

なお、上記実施例１または実施例２においては、異物排出溝を中央ねじ軸またはナットに設けるとして説明したが、遊星ローラの外周面に異物排出溝を設けるようにしても、上記の同様の効果を得ることができる。
また、上記各実施例においては、異物排出溝を、中央ねじ軸、ナット、遊星ローラのいずれか一つに設けるとして説明したが、これらの２つまたは全部に設けるようにしてもよい。

更に、上記各実施例においては、内歯リングギヤ式の遊星ローラねじ装置１に異物排出溝１７を形成する場合を例に説明したが、図５に示す外歯リングギヤ式の遊星ローラねじ装置２１の場合も同様である。
以下に、図５に示す遊星ローラねじ装置２１について説明する。
なお、上記実施例１と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。

図５において、２２は遊星ローラねじ装置２１の中央ねじ軸であり、合金鋼等の鋼材で製作された棒状部材であって、その一方の端部の外周面には遊星ローラ６の遊星ピニオンギヤ９間のローラねじ７に噛合う負荷ねじとしての軸ねじ２３が所定のねじピッチＰおよびねじリードＬｓで螺旋状に形成されている。
２４は遊星ローラねじ装置２１のナットであり、合金鋼等の鋼材で製作された実施例１のナット４より軸方向長さが長い円筒状部材であって、その内周面には負荷ねじとしてのナットねじ２５が、軸ねじ３と同じねじピッチＰ、および所定のねじリードＬｎで形成されている。

３１は保持器であり、上記実施例１の保持器１１と同様に複数の保持穴３１ａが設けられており、リングギヤ３４の外側の中央ねじ軸２２の外周面に設けられた係止溝に嵌合する止め輪３２によりその軸方向の移動が制限される。
リングギヤ３４は、保持器３１に保持された遊星ローラ６の遊星ピニオンギヤ９に噛合う外歯の平歯車であって、軸ねじ２３の両端部の中央ねじ軸２２の外周面に設けられ、遊星ピニオンギヤ９がリングギヤ３４に噛合うことにより遊星ローラ６の公転を案内する。

上記の中央ねじ軸２２の軸ねじ２３とナット２４のナットねじ２５とに、保持器３１に保持されてリングギヤ３４と遊星ピニオンギヤ９により公転を案内された遊星ローラ６のローラねじ７が噛合い、中央ねじ軸２２を回転させることによって、給油穴１５から供給されたグリースにより潤滑されながら遊星ローラ６が中央ねじ軸２２の周りを自転しながら公転してナット２４をその長さの範囲で軸方向に移動させる。これにより中央ねじ軸２２の回転運動がナット２４の直線運動に変換される。

上記の中央ねじ軸２２またはナット２４等に、上記実施例１または実施例２等と同様の異物排出溝を設けるようにしても、上記と同様の効果を得ることができる。
なお、本発明は、軸ねじ、ナットねじ、ローラねじの捩れ方向や捩れ角に関らず、適用することができる。
例えば、国際公開第２００４／０９４８７０号に記載された、軸ねじとローラねじが逆の捩れ方向にとなるものであっても、特開平８−３０３５４６号公報に記載された、ローラねじの捩れ角が「０」になるものであっても適用することができる。

実施例１の遊星ローラねじ装置の側方断面を示す説明図 実施例１の異物排出溝を示す説明図 実施例１の異物排出溝の溝直角断面形状の他の態様示す説明図 実施例２のナットの側方断面を示す説明図 実施例の遊星ローラねじ装置の他の態様を示す説明図

符号の説明

１、２１ 遊星ローラねじ装置
２、２２ 中央ねじ軸
３、２３ 軸ねじ
４、２４ ナット
５、２５ ナットねじ
６ 遊星ローラ
７ ローラねじ
８ 突起軸部
９ 遊星ピニオンギヤ
１１、３１ 保持器
１１ａ、３１ａ 保持穴
１２、３２ 止め輪
１３ ピン
１４、３４ リングギヤ
１５ 給油穴
１７ 異物排出溝
１８ 交線

Claims (5)

1. 外周面に負荷ねじとしての軸ねじを形成した中央ねじ軸と、内周面に負荷ねじとしてのナットねじを形成した円筒状のナットと、外周面に前記軸ねじと前記ナットねじとに噛合う負荷ねじとしてのローラねじを有し前記中央ねじ軸とナットとの間を自転しながら公転する複数の遊星ローラと、を備えた遊星ローラねじ装置において、
   前記中央ねじ軸、前記ナット、および前記遊星ローラの、少なくとも一つに、前記負荷ねじのねじリードと異なる溝リードで異物排出溝を形成したことを特徴とする遊星ローラねじ装置。
2. 請求項１において、
   前記異物排出溝の溝リードを、前記ねじリードに対して逆捩れに形成したことを特徴とする遊星ローラねじ装置。
3. 請求項１または請求項２において、
   前記異物排出溝の溝リードを、前記ローラねじの軸方向長さの０．５倍以上、２倍以下としたことを特徴とする遊星ローラねじ装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか一項において、
   前記異物排出溝と前記負荷ねじとの交線に、Ｒ面取を設けたことを特徴とする遊星ローラねじ装置。
5. 請求項４において、
   前記Ｒ面取を、粘弾性流動研磨により形成したことを特徴とする遊星ローラねじ装置。