JP2940295B2 - 送りねじ装置 - Google Patents
送りねじ装置Info
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- JP2940295B2 JP2940295B2 JP9108792A JP9108792A JP2940295B2 JP 2940295 B2 JP2940295 B2 JP 2940295B2 JP 9108792 A JP9108792 A JP 9108792A JP 9108792 A JP9108792 A JP 9108792A JP 2940295 B2 JP2940295 B2 JP 2940295B2
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- roller
- diameter
- screw shaft
- outer peripheral
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
- F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
- F16H25/20—Screw mechanisms
- F16H25/22—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members
- F16H25/2247—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with rollers
- F16H25/2261—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with rollers arranged substantially perpendicular to the screw shaft axis
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
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- F16H25/2266—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with rollers arranged substantially in parallel to the screw shaft axis
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は送りねじ装置に関する。
本発明の装置は、例えば回転軸の回転運動をブロックの
直線運転に変換する装置として各種のロボット、工作機
械、産業機械などに採用される。
本発明の装置は、例えば回転軸の回転運動をブロックの
直線運転に変換する装置として各種のロボット、工作機
械、産業機械などに採用される。
【0002】
【従来の技術】従来、送りねじ装置の第1の先行技術グ
ループとして三角ねじ、台形ねじ、角ねじなどが形成さ
れたねじ軸と、このねじ軸に相対回転可能に嵌着された
ナットを用い、このナットのねじ面を滑らせて動力を伝
達する方法や、第2の先行技術グループとしてボールね
じやスパイラルボールスプラインなど、ねじ軸とナット
との間のねじ溝に鋼球を多数介在させて動力を伝達する
方法や、第3の先行技術グループとして図9(アメリカ
特許2525326)および図10(フランス特許14
87424)に開示されるように、ねじ軸にロ−ラーを
押し当てて動力を伝達する方法(いわゆるロ−ラーね
じ)が知られている。
ループとして三角ねじ、台形ねじ、角ねじなどが形成さ
れたねじ軸と、このねじ軸に相対回転可能に嵌着された
ナットを用い、このナットのねじ面を滑らせて動力を伝
達する方法や、第2の先行技術グループとしてボールね
じやスパイラルボールスプラインなど、ねじ軸とナット
との間のねじ溝に鋼球を多数介在させて動力を伝達する
方法や、第3の先行技術グループとして図9(アメリカ
特許2525326)および図10(フランス特許14
87424)に開示されるように、ねじ軸にロ−ラーを
押し当てて動力を伝達する方法(いわゆるロ−ラーね
じ)が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする問題点】ところが第1の先行
技術グループでは、機械効率が低いということと、滑り
による動力伝達のため高速でねじ軸やナットを回転でき
ないために高速送りができないという問題点がある。第
2の先行技術グループでは、鋼球が総玉形式で組み込ま
れていることから鋼球同士の衝突音による騒音や摩擦・
磨耗が発生し、特にボールねじの場合にはナット加工の
制約上、リ−ドがねじ軸径の2倍程度までが限界であ
り、高速送りに限界がある。
技術グループでは、機械効率が低いということと、滑り
による動力伝達のため高速でねじ軸やナットを回転でき
ないために高速送りができないという問題点がある。第
2の先行技術グループでは、鋼球が総玉形式で組み込ま
れていることから鋼球同士の衝突音による騒音や摩擦・
磨耗が発生し、特にボールねじの場合にはナット加工の
制約上、リ−ドがねじ軸径の2倍程度までが限界であ
り、高速送りに限界がある。
【0004】第3の先行技術グループでは、リ−ドは大
きくできるものの、ねじ軸とロ−ラーの間で回転時にス
リップを生じることから、やはり高速送りに限界があ
る。この回転時のスリップについてもう少し詳しく説明
すると、まず、図6の例では、ねじ軸101のねじ山1
01aは、谷部側と頂部側では径に差が有り、軸101
が回転した時、ねじ山101aの谷部側でのリ−ドに沿
った周長はその頂部側のでのリ−ドに沿った周長に比べ
て短くなる。
きくできるものの、ねじ軸とロ−ラーの間で回転時にス
リップを生じることから、やはり高速送りに限界があ
る。この回転時のスリップについてもう少し詳しく説明
すると、まず、図6の例では、ねじ軸101のねじ山1
01aは、谷部側と頂部側では径に差が有り、軸101
が回転した時、ねじ山101aの谷部側でのリ−ドに沿
った周長はその頂部側のでのリ−ドに沿った周長に比べ
て短くなる。
【0005】なお本明細書では、ねじ軸のねじ面上のリ
ード方向等径360度進み距離を、「周長」と定義しま
す。一方、ねじ山101aと係合するロ−ラー102の
突起102aの係合部は、ねじ山101aの谷部側に接
面する方が径大、頂部側と相対する方が径小となるた
め、ロ−ラー102の接触面の内、ねじ山101aの谷
部側に接触する径大側の周長が長く、逆に頂部側と接触
する径小側の周長が短くなる。
ード方向等径360度進み距離を、「周長」と定義しま
す。一方、ねじ山101aと係合するロ−ラー102の
突起102aの係合部は、ねじ山101aの谷部側に接
面する方が径大、頂部側と相対する方が径小となるた
め、ロ−ラー102の接触面の内、ねじ山101aの谷
部側に接触する径大側の周長が長く、逆に頂部側と接触
する径小側の周長が短くなる。
【0006】このように接触面におけるねじ軸101と
ロ−ラー102の周長が逆対関係にあるので、回転時に
は当然、ねじ山101aと突起102aとの接触面でス
リップが発生する。このスリップ率が5%程度に達する
と、摩擦が大きくなり、磨耗・焼き付きや騒音が発生
し、機械効率も低下するという問題が生じ、この傾向は
高速になるほど顕著となる。
ロ−ラー102の周長が逆対関係にあるので、回転時に
は当然、ねじ山101aと突起102aとの接触面でス
リップが発生する。このスリップ率が5%程度に達する
と、摩擦が大きくなり、磨耗・焼き付きや騒音が発生
し、機械効率も低下するという問題が生じ、この傾向は
高速になるほど顕著となる。
【0007】図10の例においても、ねじ103に対し
てロ−ラー104の接触面を等径円筒面にするという工
夫によりスリップ低減を図っているものの、依然として
上記問題点を内包しており、高速送りに限界があるとい
う問題があった。本発明は上記の問題点に鑑みなされる
ものであって、高い機械効率を得るとともに、大リ−ド
で静粛な高速送りが可能な送りねじ装置を提供すること
をその目的としている。
てロ−ラー104の接触面を等径円筒面にするという工
夫によりスリップ低減を図っているものの、依然として
上記問題点を内包しており、高速送りに限界があるとい
う問題があった。本発明は上記の問題点に鑑みなされる
ものであって、高い機械効率を得るとともに、大リ−ド
で静粛な高速送りが可能な送りねじ装置を提供すること
をその目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の送りねじ装置
は、螺旋状のねじ部が外周に形成されたねじ軸と、外周
面部が前記ねじ部の側面からなるねじ面に外接する複数
のローラーと、前記各ローラーを回転自在に支持する共
通のブロックとを備え、前記ローラーは、径小側の前記
外周面部が前記ねじ面の谷部側に接し、径大側の前記外
周面部が前記ねじ面の頂部側に接する先細ローラーから
なる送りねじ装置において、前記各ローラーはそれぞ
れ、前記ねじ部の両側面からなる一対のねじ面のどちら
か一方に接し、前記両ねじ面の他方から離れていること
を特徴としている。
は、螺旋状のねじ部が外周に形成されたねじ軸と、外周
面部が前記ねじ部の側面からなるねじ面に外接する複数
のローラーと、前記各ローラーを回転自在に支持する共
通のブロックとを備え、前記ローラーは、径小側の前記
外周面部が前記ねじ面の谷部側に接し、径大側の前記外
周面部が前記ねじ面の頂部側に接する先細ローラーから
なる送りねじ装置において、前記各ローラーはそれぞ
れ、前記ねじ部の両側面からなる一対のねじ面のどちら
か一方に接し、前記両ねじ面の他方から離れていること
を特徴としている。
【0009】ここで、先細ローラーとは、ねじ面に接す
る外周面部の先端側が径小で基端側が径大となる切頭先
細円柱形状(テーパー状)を有し、外周面部が軸方向断
面において直線となるものの他、外周面部が軸方向断面
において凹んだ曲線となるものも含む。好適な態様にお
いて、前記ねじ軸の前記ねじ部は、一対の前記ローラー
により挟持される。好適な態様において、前記ローラー
の前記外周面部上の任意の二個の円の直径比は、前記両
円に個別に接触する前記ねじ面上の二本の接線のリード
方向の前記等径等角進み距離の比に対し、0.95〜
1.05の範囲に設定される。
る外周面部の先端側が径小で基端側が径大となる切頭先
細円柱形状(テーパー状)を有し、外周面部が軸方向断
面において直線となるものの他、外周面部が軸方向断面
において凹んだ曲線となるものも含む。好適な態様にお
いて、前記ねじ軸の前記ねじ部は、一対の前記ローラー
により挟持される。好適な態様において、前記ローラー
の前記外周面部上の任意の二個の円の直径比は、前記両
円に個別に接触する前記ねじ面上の二本の接線のリード
方向の前記等径等角進み距離の比に対し、0.95〜
1.05の範囲に設定される。
【0010】好適な態様において、前記ローラーの外周
面部は切頭円錐面からなる。好適な態様において、前記
直径比は、前記等径等角進み距離の比に等しい。好適な
態様において、前記ローラーの軸心を通る平面の一つは
前記ねじ軸の軸心と直交する。
面部は切頭円錐面からなる。好適な態様において、前記
直径比は、前記等径等角進み距離の比に等しい。好適な
態様において、前記ローラーの軸心を通る平面の一つは
前記ねじ軸の軸心と直交する。
【0011】
【作用】ねじ軸が回転駆動される場合は、ブロックに回
転自在に支持されたローラーがねじ軸のねじに沿って回
転する作動により、ブロックがねじ軸の軸方向に沿って
直線移動、いわゆる送り移動される。また、ブロックが
回転駆動される場合は、ローラーとねじの作動により、
ねじ軸がその軸方向へ送り移動される。
転自在に支持されたローラーがねじ軸のねじに沿って回
転する作動により、ブロックがねじ軸の軸方向に沿って
直線移動、いわゆる送り移動される。また、ブロックが
回転駆動される場合は、ローラーとねじの作動により、
ねじ軸がその軸方向へ送り移動される。
【0012】ここで、ローラーの先細の外周面部(以
下、テーパー面ともいう)は、径小側の外周面部がねじ
軸のねじ面の谷部側(すなわちねじ面の径小側)に接
し、径大側の外周面部がねじ軸のねじ面の頂部側(すな
わちねじ面の径大側)に接しているので、回転時におけ
るねじとローラーとの間のスリップは大幅に低減され
る。更に、本構成では、複数のローラーがねじ軸のねじ
面に接し、特に、各ローラーはそれぞれ、ねじ部の両側
面からなる一対のねじ面のどちらか一方に接し、両ねじ
面の他方から離れている。このため、ねじ軸およびロー
ラーの回転に際して、ローラーの外周面部がねじ軸の両
側の一対のねじ面に同時接触することがないので、ロー
ラーの外周面部とねじ軸のねじ面との間でスリップが生
じることが少ない。
下、テーパー面ともいう)は、径小側の外周面部がねじ
軸のねじ面の谷部側(すなわちねじ面の径小側)に接
し、径大側の外周面部がねじ軸のねじ面の頂部側(すな
わちねじ面の径大側)に接しているので、回転時におけ
るねじとローラーとの間のスリップは大幅に低減され
る。更に、本構成では、複数のローラーがねじ軸のねじ
面に接し、特に、各ローラーはそれぞれ、ねじ部の両側
面からなる一対のねじ面のどちらか一方に接し、両ねじ
面の他方から離れている。このため、ねじ軸およびロー
ラーの回転に際して、ローラーの外周面部がねじ軸の両
側の一対のねじ面に同時接触することがないので、ロー
ラーの外周面部とねじ軸のねじ面との間でスリップが生
じることが少ない。
【0013】
(実施例1)次に、本発明の一実施例を図1から図4に
基づいて説明する。図1から図3は、本発明の一実施例
を示す平面図、側面図、正面図で、図3は図1のAーA
線に沿う断面図で、ローラーを破断せずに示したもので
ある。図4は図2におけるBーB線に沿う部分断面図
で、BーB線はねじ面の有効径におけるリ−ド角に対し
直角な線である。
基づいて説明する。図1から図3は、本発明の一実施例
を示す平面図、側面図、正面図で、図3は図1のAーA
線に沿う断面図で、ローラーを破断せずに示したもので
ある。図4は図2におけるBーB線に沿う部分断面図
で、BーB線はねじ面の有効径におけるリ−ド角に対し
直角な線である。
【0014】図中、1は単条の台形ねじ(本発明でいう
ねじ部)10が形成されたねじ軸であって不図示のフレ
ームに回転自在に支持されている。台形ねじ10の側面
に形成されたねじ面1aは図4に示すように有効径Dm
におけるリ−ド角に対し直角な面で断面したときに傾斜
角θが一定となるように形成されている。ねじ面1aに
外接して2対のローラー2はブロック3に回転自在に支
持されており、各ローラー2の先端部の先細外周面2a
(本発明でいう外周面部)はテ−パー角2θの切頭円錐
面(テーパー面)となっている。図1中、左上及び右下
のローラー2は台形ねじ10の図1中、上向きのねじ面
1aに当接し、左下及び右上のローラー2は台形ねじ1
0の図1中、下向きのねじ面1aに当接している。
ねじ部)10が形成されたねじ軸であって不図示のフレ
ームに回転自在に支持されている。台形ねじ10の側面
に形成されたねじ面1aは図4に示すように有効径Dm
におけるリ−ド角に対し直角な面で断面したときに傾斜
角θが一定となるように形成されている。ねじ面1aに
外接して2対のローラー2はブロック3に回転自在に支
持されており、各ローラー2の先端部の先細外周面2a
(本発明でいう外周面部)はテ−パー角2θの切頭円錐
面(テーパー面)となっている。図1中、左上及び右下
のローラー2は台形ねじ10の図1中、上向きのねじ面
1aに当接し、左下及び右上のローラー2は台形ねじ1
0の図1中、下向きのねじ面1aに当接している。
【0015】また、左上及び右上のローラー2はその軸
心を通る平面の一つが各々ねじ軸1の軸心と直交するよ
うにねじ軸1を挟んで配設され、左下及び右下のローラ
ー2もその軸心を通る平面の一つが各々ねじ軸1の軸心
と直交するようにねじ軸1を挟んで配設されている。更
に、左上及び左下のローラー2は台形ねじ10をその幅
方向に挟んで配設されており(図2参照)、右上及び右
下のローラー2も同様に配設されている。
心を通る平面の一つが各々ねじ軸1の軸心と直交するよ
うにねじ軸1を挟んで配設され、左下及び右下のローラ
ー2もその軸心を通る平面の一つが各々ねじ軸1の軸心
と直交するようにねじ軸1を挟んで配設されている。更
に、左上及び左下のローラー2は台形ねじ10をその幅
方向に挟んで配設されており(図2参照)、右上及び右
下のローラー2も同様に配設されている。
【0016】ブロック3は図1、図2に示すように、一
端開口の角箱形状を有し、その対向側壁(図中、上下側
壁)にはねじ軸1が貫通する孔が貫孔されている。ま
た、ブロック3の他の対向側壁(図中、左右側壁)には
ローラー2固定用の2対の軸孔が貫孔されており、これ
ら軸孔にはローラー2を枢支用のピン5が貫通され、ピ
ン5はナット6によりブロック3の側壁に固定されてい
る。
端開口の角箱形状を有し、その対向側壁(図中、上下側
壁)にはねじ軸1が貫通する孔が貫孔されている。ま
た、ブロック3の他の対向側壁(図中、左右側壁)には
ローラー2固定用の2対の軸孔が貫孔されており、これ
ら軸孔にはローラー2を枢支用のピン5が貫通され、ピ
ン5はナット6によりブロック3の側壁に固定されてい
る。
【0017】ローラー2は、図4中下端部が先細外周面
2aとなった上端開口の短軸円筒形状を有し、その内部
にはアンギュラ玉軸受4を介してピン5に回転自在に支
持されている。7はアンギュラ玉軸受4を係止する止め
輪であり、8はブロック3とアンギュラ玉軸受4との間
の間隙を一定に保持する間座である。なお、ピン5の軸
心は、軸方向におけるアンギュラ玉軸受4の位置5aに
対し、ブロック3に嵌挿されるピン5のスタッド部の位
置5bで僅かに偏心している。したがってピン5を回転
させると、ローラー2はねじ面1a方向に僅かに移動す
るので、ピン5の回転を調整してねじ面1aとローラー
2との距離を微調整し、それによりねじ軸1のねじ面1
aとローラー2のテ−パー面2aとの間に所定の予圧を
与えている。
2aとなった上端開口の短軸円筒形状を有し、その内部
にはアンギュラ玉軸受4を介してピン5に回転自在に支
持されている。7はアンギュラ玉軸受4を係止する止め
輪であり、8はブロック3とアンギュラ玉軸受4との間
の間隙を一定に保持する間座である。なお、ピン5の軸
心は、軸方向におけるアンギュラ玉軸受4の位置5aに
対し、ブロック3に嵌挿されるピン5のスタッド部の位
置5bで僅かに偏心している。したがってピン5を回転
させると、ローラー2はねじ面1a方向に僅かに移動す
るので、ピン5の回転を調整してねじ面1aとローラー
2との距離を微調整し、それによりねじ軸1のねじ面1
aとローラー2のテ−パー面2aとの間に所定の予圧を
与えている。
【0018】ねじ軸1のねじ面の傾斜角θとローラー2
のテ−パー角αの設定は、ねじ軸1とローラー2が外接
して回転したときにスリップが発生しないようにする必
要があるので、その寸法関係について以下に説明する。
図5は、ねじ軸1が1回転したときのリ−ドに沿った周
長、すなわち等高(等径)進み距離を表したもので、台
形ねじ10のリ−ドをL、その谷径(ローラー2と接す
る最小径)をDi、その頂径(外径)をDoとし、ねじ
軸1が1回転したときの上記リ−ドに沿った周長を、D
i位置においてli、Do位置においてloとすれば、
これらの周長li、loは次の数式1、数式2によって
与えられる。
のテ−パー角αの設定は、ねじ軸1とローラー2が外接
して回転したときにスリップが発生しないようにする必
要があるので、その寸法関係について以下に説明する。
図5は、ねじ軸1が1回転したときのリ−ドに沿った周
長、すなわち等高(等径)進み距離を表したもので、台
形ねじ10のリ−ドをL、その谷径(ローラー2と接す
る最小径)をDi、その頂径(外径)をDoとし、ねじ
軸1が1回転したときの上記リ−ドに沿った周長を、D
i位置においてli、Do位置においてloとすれば、
これらの周長li、loは次の数式1、数式2によって
与えられる。
【0019】
【数式1】li=〔(π・Di)2 +L2 〕1/2
【0020】
【数式2】lo=〔(π・Do)2 +L2 〕1/2 また、有効径Dmを(Di+Do)/2と定義する。こ
こで、ねじ軸1の谷径Di上の線と接するローラー2の
径小側の外周面部21の直径をdi、ねじ軸1の頂径D
o上の線と接するローラー2の径大側の外周面部22の
直径をdoとするとき、この外周面部21、22でスリ
ップが発生しないためには次の数式3が成立すればよ
い。
こで、ねじ軸1の谷径Di上の線と接するローラー2の
径小側の外周面部21の直径をdi、ねじ軸1の頂径D
o上の線と接するローラー2の径大側の外周面部22の
直径をdoとするとき、この外周面部21、22でスリ
ップが発生しないためには次の数式3が成立すればよ
い。
【0021】
【数式3】lo/li=do/di 数式3は、ねじ軸1の回転時、ねじ面1aの谷径Diと
頂径Doではリ−ドに沿った周長li、loが互いに異
なるが、この周長比lo/liに等しく上記ローラーの
径比do/diを設定すれば、これら両方の接線におい
てはスリップが発生しないことを示している。
頂径Doではリ−ドに沿った周長li、loが互いに異
なるが、この周長比lo/liに等しく上記ローラーの
径比do/diを設定すれば、これら両方の接線におい
てはスリップが発生しないことを示している。
【0022】この時、ねじ面の傾斜角θ、およびテ−パ
ー角αは次の数式4、数式5で表される。
ー角αは次の数式4、数式5で表される。
【0023】
【数式4】 θ=tan-1{(doーdi)/(DoーDi)}
【0024】
【数式5】α=2θ 次にこの送りねじ装置の作動を説明する。ねじ軸1の一
端に駆動モ−ターなどを連結して(図示せず)回転駆動
可能とするとともに、ブロック3をねじ軸1の軸方向に
沿って設けられる直線状のガイド(図示せず)上に軸方
向摺動自在かつ回転不能に保持し、ねじ軸1を回転駆動
する。
端に駆動モ−ターなどを連結して(図示せず)回転駆動
可能とするとともに、ブロック3をねじ軸1の軸方向に
沿って設けられる直線状のガイド(図示せず)上に軸方
向摺動自在かつ回転不能に保持し、ねじ軸1を回転駆動
する。
【0025】ブロック3に回転自在に支持されたローラ
ー2はねじ軸1のねじ面1aに沿って回転し、ブロック
3は回転することなくガイドに沿って直線駆動(すなわ
ち送り駆動)される。また、ねじ軸1を回転不能かつ軸
方向摺動自在に保持するとともに、ブロック3を回転駆
動すると、ローラー2とねじ軸1の作動によりねじ軸1
がその軸方向に送り駆動される。
ー2はねじ軸1のねじ面1aに沿って回転し、ブロック
3は回転することなくガイドに沿って直線駆動(すなわ
ち送り駆動)される。また、ねじ軸1を回転不能かつ軸
方向摺動自在に保持するとともに、ブロック3を回転駆
動すると、ローラー2とねじ軸1の作動によりねじ軸1
がその軸方向に送り駆動される。
【0026】更に、上記実施例ではスリップの最小化の
ために寸法比率を厳密に設定したがローラーを採用する
だけでも従来のローラー送り装置よりスリップ低減を実
現できることは明白である。また、lo/li=K×
(do/di)、K=0.95〜1.05としても実用
範囲内のスリップとすることができる。 (実施例2)次に、本発明の他の実施例を図6、図7に
基づいて説明する。ただし、実施例1と共通機能を有す
る構成要素には同一符号を付す。
ために寸法比率を厳密に設定したがローラーを採用する
だけでも従来のローラー送り装置よりスリップ低減を実
現できることは明白である。また、lo/li=K×
(do/di)、K=0.95〜1.05としても実用
範囲内のスリップとすることができる。 (実施例2)次に、本発明の他の実施例を図6、図7に
基づいて説明する。ただし、実施例1と共通機能を有す
る構成要素には同一符号を付す。
【0027】この実施例では、各ローラー2の先細外周
面2aは図6に示すように中凹み形状の先細円柱面とな
っている。一方、台形ねじ10の側面からなるねじ面1
aは先細外周面2aに底部から頂部まで全面にわたって
当接するために中凸形状となっている。ただし、図6で
は理解を簡単とするためにこれら先細外周面2a及びね
じ面1aの曲率は拡大してある。また図6では先細外周
面2aはねじ面1aに当接しない部位をも中凹み形状と
しているが、加工上などの観点から少なくとも当接部位
のみを中凹み形状とすればよく、または先細外周面2a
の非当接部位を極力縮小できることは当然である。
面2aは図6に示すように中凹み形状の先細円柱面とな
っている。一方、台形ねじ10の側面からなるねじ面1
aは先細外周面2aに底部から頂部まで全面にわたって
当接するために中凸形状となっている。ただし、図6で
は理解を簡単とするためにこれら先細外周面2a及びね
じ面1aの曲率は拡大してある。また図6では先細外周
面2aはねじ面1aに当接しない部位をも中凹み形状と
しているが、加工上などの観点から少なくとも当接部位
のみを中凹み形状とすればよく、または先細外周面2a
の非当接部位を極力縮小できることは当然である。
【0028】ねじ軸1のねじ面1aとローラー2の先細
外周面2aの当接部位の形状は、両者の当接回転時のス
リップを極小とするために以下の寸法関係を有する。図
7は、ねじ軸1が1回転したときのリ−ドに沿った周
長、すなわち等高等径進み距離を表したもので、台形ね
じ10のリ−ドをL、その谷径(ローラー2と接する最
小径)をDiからその頂径(外径)Doまでの任意の直
径をDnとし、ねじ軸1が1回転したときの上記リ−ド
に沿った周長を、Dn位置においてlnとすれば、周長
lnは次の数式6によって与えられる。
外周面2aの当接部位の形状は、両者の当接回転時のス
リップを極小とするために以下の寸法関係を有する。図
7は、ねじ軸1が1回転したときのリ−ドに沿った周
長、すなわち等高等径進み距離を表したもので、台形ね
じ10のリ−ドをL、その谷径(ローラー2と接する最
小径)をDiからその頂径(外径)Doまでの任意の直
径をDnとし、ねじ軸1が1回転したときの上記リ−ド
に沿った周長を、Dn位置においてlnとすれば、周長
lnは次の数式6によって与えられる。
【0029】
【数式6】ln=〔(π・Dn)2 +L2 〕1/2 また、有効径Dmを(Di+Do)/2と定義する。こ
こで、ねじ軸1の任意のni直径Dn上の線と接するロ
ーラー2の外周面2aの直径をdn(図4参照)とする
とき、この外周面2aでスリップが発生しないためには
次の数式3が成立すればよい。
こで、ねじ軸1の任意のni直径Dn上の線と接するロ
ーラー2の外周面2aの直径をdn(図4参照)とする
とき、この外周面2aでスリップが発生しないためには
次の数式3が成立すればよい。
【0030】
【数式7】l1 /l2 =d1 /d2 ここで、l1 はねじ軸1の任意の直径D1 上の周長l
n、d1 は周長l1 に当接するローラー2の外周面2a
の部位の直径、l2 はねじ軸1の任意の直径D2上の周
長ln、d2 は周長l2 に当接するローラー2の外周面
2aの部位の直径であり、D1 はD2 と異なる値とす
る。
n、d1 は周長l1 に当接するローラー2の外周面2a
の部位の直径、l2 はねじ軸1の任意の直径D2上の周
長ln、d2 は周長l2 に当接するローラー2の外周面
2aの部位の直径であり、D1 はD2 と異なる値とす
る。
【0031】すなわち数式2はねじ軸1の回転時、ねじ
面1a上の任意の二螺旋線の直径D 1 、D2 ではリ−ド
に沿った周長l1 、l2 が異なるが、この周長比l1 /
l2に等しくローラー2の径比d1 /d2 を設定すれ
ば、これら両方の接線においてはスリップが発生しない
ことを示している。更に、この実施例ではスリップの最
小化のために寸法比率を厳密に設定したがローラーを採
用するだけでも従来のローラー送り装置よりスリップ低
減を実現できることは明白である。また、l1 /l2 =
K×(d1 /d2 )、K=0.95〜1.05としても
実用範囲内のスリップとすることができる。 (実施例3)次に、本発明の他の実施例を図8に基づい
て説明する。ただし、実施例1と共通機能を有する構成
要素には同一符号を付す。
面1a上の任意の二螺旋線の直径D 1 、D2 ではリ−ド
に沿った周長l1 、l2 が異なるが、この周長比l1 /
l2に等しくローラー2の径比d1 /d2 を設定すれ
ば、これら両方の接線においてはスリップが発生しない
ことを示している。更に、この実施例ではスリップの最
小化のために寸法比率を厳密に設定したがローラーを採
用するだけでも従来のローラー送り装置よりスリップ低
減を実現できることは明白である。また、l1 /l2 =
K×(d1 /d2 )、K=0.95〜1.05としても
実用範囲内のスリップとすることができる。 (実施例3)次に、本発明の他の実施例を図8に基づい
て説明する。ただし、実施例1と共通機能を有する構成
要素には同一符号を付す。
【0032】この実施例では、ねじ軸1のねじ山10の
頂面にリード方向に螺旋条溝1bを凹設したものであ
る。したがってねじ山10は実際には螺旋条溝1bを挟
んで平行にリード方向に突設された二本の薄肉のねじ山
からなる。このようにすればねじ山10が弾性変形しや
すくなるので、加工上の誤差や組付け誤差があっても、
それらによる予圧の変動を低減することができる。その
結果として、送り位置精度を高くでき、負荷トルクの変
動が減り、摩耗も減り、耐久性が向上するという優れた
効果を奏することができる。
頂面にリード方向に螺旋条溝1bを凹設したものであ
る。したがってねじ山10は実際には螺旋条溝1bを挟
んで平行にリード方向に突設された二本の薄肉のねじ山
からなる。このようにすればねじ山10が弾性変形しや
すくなるので、加工上の誤差や組付け誤差があっても、
それらによる予圧の変動を低減することができる。その
結果として、送り位置精度を高くでき、負荷トルクの変
動が減り、摩耗も減り、耐久性が向上するという優れた
効果を奏することができる。
【0033】なお上述の各実施例において、ローラー2
は2個2組であったが、2個1組以上であればいいし、
ねじ軸1に加わる荷重が1方向であれば2個を組にする
必要もない。また上述の各実施例では、ねじ軸1に形成
されたねじが1条の台形ねじであったが、これは2条以
上でも、また、三角ねじであっても同様の効果を有する
ことは言うまでもない。
は2個2組であったが、2個1組以上であればいいし、
ねじ軸1に加わる荷重が1方向であれば2個を組にする
必要もない。また上述の各実施例では、ねじ軸1に形成
されたねじが1条の台形ねじであったが、これは2条以
上でも、また、三角ねじであっても同様の効果を有する
ことは言うまでもない。
【0034】更に上述の各実施例において、台形ねじ以
外のねじを用いることもでき、ねじ軸の軸心とローラー
の軸心を通る平面の一つとは直交しなくてもよい。また
更に、上記各実施例では、ねじ軸1の台形ねじ(本発明
でいうねじ部)10は、図1に示す合計4個のローラー
2のうち、ねじ軸1の図1中、左側に上下に位置する一
対のローラー2により挟持されているので、ねじ軸1と
ブロック3との間でがたが生じることがなく、ねじ軸1
の回転が反転する際でもバックラッシュ現象が生じるこ
とがないので、高精度の回転運動ー直線運動変換を実現
することができる。
外のねじを用いることもでき、ねじ軸の軸心とローラー
の軸心を通る平面の一つとは直交しなくてもよい。また
更に、上記各実施例では、ねじ軸1の台形ねじ(本発明
でいうねじ部)10は、図1に示す合計4個のローラー
2のうち、ねじ軸1の図1中、左側に上下に位置する一
対のローラー2により挟持されているので、ねじ軸1と
ブロック3との間でがたが生じることがなく、ねじ軸1
の回転が反転する際でもバックラッシュ現象が生じるこ
とがないので、高精度の回転運動ー直線運動変換を実現
することができる。
【0035】
【発明の効果】以上述べた様に本発明の送りねじ装置は
ローラーを用いているので、ねじ軸とロ−ラーとの接触
面でのスリップを従来より大幅に低減することができ、
その結果、次の効果を奏することができる。 1、摩擦が小さく、機械効率が非常に高い。
ローラーを用いているので、ねじ軸とロ−ラーとの接触
面でのスリップを従来より大幅に低減することができ、
その結果、次の効果を奏することができる。 1、摩擦が小さく、機械効率が非常に高い。
【0036】2、磨耗が殆ど発生しない。 3、高速運転においても、焼き付けは発生せず、騒音も
大変小さい。
大変小さい。
【図1】本発明の送りねじ装置の実施例1を示す平面図
【図2】図1の側面図
【図3】図1のAーA線矢視断面図、
【図4】ねじ面の有効径におけるリ−ド角に対し直交す
る図2のBーB線の対するBーB線矢視部分断面図
る図2のBーB線の対するBーB線矢視部分断面図
【図5】ねじ軸1が回転したときのリ−ドに沿った周長
(ねじ面の谷部側及び頂部側の2線のリード方向の等径
等角進み距離)を示す説明図、
(ねじ面の谷部側及び頂部側の2線のリード方向の等径
等角進み距離)を示す説明図、
【図6】当接部位の曲率を拡大して図示した実施例2の
要部拡大断面図、
要部拡大断面図、
【図7】実施例2におけるねじ軸1が回転したときのリ
−ドに沿った周長(ねじ面の谷部側及び頂部側の2線の
リード方向の等径等角進み距離)を示す説明
−ドに沿った周長(ねじ面の谷部側及び頂部側の2線の
リード方向の等径等角進み距離)を示す説明
【図8】実施例3の要部拡大断面図、
【図9】従来のローラー送りねじ装置の一例を示す断面
図、
図、
【図10】従来のローラー送りねじ装置の他例を示す断
面図、
面図、
1…ねじ軸、2…ローラー、3…ブロック、4…アンギ
ュラ玉軸受、5…ピン、6…ナット、7…止め輪、10
…台形ねじ(ねじ部)
ュラ玉軸受、5…ピン、6…ナット、7…止め輪、10
…台形ねじ(ねじ部)
Claims (6)
- 【請求項1】 螺旋状のねじ部が外周に形成されたねじ
軸と、外周面部が前記ねじ部の側面からなるねじ面に外
接する複数のローラーと、前記各ローラーを回転自在に
支持する共通のブロックとを備え、前記ローラーは、径
小側の前記外周面部が前記ねじ面の谷部側に接し、径大
側の前記外周面部が前記ねじ面の頂部側に接する先細ロ
ーラーからなる送りねじ装置において、 前記各ローラーはそれぞれ、前記ねじ部の両側面からな
る一対のねじ面のどちらか一方に接し、前記両ねじ面の
他方から離れていることを特徴とする送りねじ装置。 - 【請求項2】 前記ねじ軸の前記ねじ部は、一対の前記
ローラーにより挟持されることを特徴とする請求項1記
載の送りねじ装置。 - 【請求項3】 前記ローラーの前記外周面部上の任意の
二個の円の直径比は、前記両円に個別に接触する前記ね
じ面上の二本の接線のリード方向の等径等角進み距離の
比に対し、0.95〜1.05の範囲にある請求項1記
載の送りねじ装置。 - 【請求項4】 前記直径比は、前記等径等角進み距離の
比に等しい請求項3記載の送りねじ装置。 - 【請求項5】 前記ローラーの外周面部は切頭円錐面か
らなる請求項3乃至4記載の送りねじ装置。 - 【請求項6】 前記ローラーの軸心を通る平面の一つは
前記ねじ軸の軸心と直交する請求項1記載の送りねじ装
置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4-24002 | 1992-02-10 | ||
JP2400292 | 1992-02-10 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05288253A JPH05288253A (ja) | 1993-11-02 |
JP2940295B2 true JP2940295B2 (ja) | 1999-08-25 |
Family
ID=12126364
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9108792A Expired - Lifetime JP2940295B2 (ja) | 1992-02-10 | 1992-04-10 | 送りねじ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2940295B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6679992B1 (en) * | 1999-01-25 | 2004-01-20 | Ebara Corporation | Method and apparatus for purifying polluted substances containing halogenated organic compound |
JP4147860B2 (ja) * | 2002-08-05 | 2008-09-10 | 日本精工株式会社 | ころねじ装置 |
EP2447572A4 (en) * | 2009-06-22 | 2013-05-15 | Hitachi Construction Machinery | LINEAR ACTUATOR AND FORKLIFT |
WO2011040690A1 (ko) * | 2009-09-29 | 2011-04-07 | Song Cheon Bok | 컨택 노출형 베어링 스크류 이송장치 |
JP2011074985A (ja) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Hitachi Ltd | リニアアクチュエータ及びそれを備えた車両用ステアリング装置 |
JP5091958B2 (ja) * | 2010-01-26 | 2012-12-05 | 株式会社日立製作所 | 送りネジ装置、リニアアクチュエータ及びリフト装置 |
JP2011174507A (ja) * | 2010-02-23 | 2011-09-08 | Tsubaki Emerson Co | 直線作動装置 |
KR102645826B1 (ko) * | 2021-09-14 | 2024-03-07 | 주식회사 위너 | 오픈형 만곡 슬라이딩 블록 및 이를 구비한 슬라이딩 블록 어셈블리 |
-
1992
- 1992-04-10 JP JP9108792A patent/JP2940295B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05288253A (ja) | 1993-11-02 |
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