JP4634116B2 - Roller screw - Google Patents
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Description
本発明は、ねじ軸とナットとの間に転がり運動可能にローラを介在させたローラねじに関する。 The present invention relates to a roller screw in which a roller is interposed between a screw shaft and a nut so as to allow rolling motion.
ねじ軸とナットとの間に転がり運動可能にボールを介在させたボールねじは、すべり接触するねじに比べて、ナットに対してねじ軸を回転させる際の摩擦係数を低減できるので、工作機械・ロボットの位置決め機構、送り機構、あるいは自動車のステアリングギヤ等に実用化されている。 A ball screw with a ball that allows rolling motion between the screw shaft and the nut can reduce the coefficient of friction when rotating the screw shaft relative to the nut compared to a screw that makes sliding contact. It has been put to practical use in robot positioning mechanisms, feed mechanisms, automobile steering gears, and the like.
近年許容荷重を増大するために、転動体としてボールの替わりにローラを使用したローラねじが、例えば特許文献1のように考案されている。このローラねじでは、ねじ軸の外周面にローラ転走溝を形成し、ナットの内周面にもねじ軸のローラ転走溝に対向する螺旋状の負荷ローラ転走溝を形成する。ねじ軸のローラ転走溝とナットのローラ転走溝との間の負荷ローラ転走路に、転動体として複数のローラが配列・収容する。ナットに、負荷転走の一端と他端を接続する無負荷ローラ戻し通路が形成される循環部材を設け、この循環部材により負荷ローラ転走路を転がるローラを循環させる。
In recent years, in order to increase the allowable load, a roller screw using a roller instead of a ball as a rolling element has been devised, for example, as in
負荷ローラ転走路では、ローラが荷重を受けながら転がるので、ローラの側面が転がる対向する一対の壁面間の距離がローラの直径より僅かに狭められる。一方無負荷ローラ戻し通路では、ローラが後続するローラで押されて移動するので、無負荷ローラ戻し通路とローラとの間に隙間が空けられる。したがってローラは遊びをもって移動する。 In the loaded roller rolling path, the roller rolls while receiving a load, so that the distance between a pair of opposing wall surfaces on which the side surfaces of the roller roll is slightly narrower than the diameter of the roller. On the other hand, in the no-load roller return path, the roller is pushed and moved by the succeeding roller, so that a gap is made between the no-load roller return path and the roller. Therefore, the roller moves with play.
ボールは四方八方いずれの方向にも転がることができるが、ローラはその転がり運動する方向に制限がある。無負荷ローラ戻し通路から負荷ローラ転走路にローラが移動する際に、無負荷ローラ戻し通路におけるローラの遊びが原因でローラが蛇行して詰まってしまうおそれがある。 The ball can roll in either direction, but the roller is limited in its rolling direction. When the roller moves from the no-load roller return path to the loaded roller rolling path, the roller may meander and clog due to play of the roller in the no-load roller return path.
転動体にボールを使用したボールねじは製品化されているが、転動体としてローラを使用したローラねじは例えば特許文献1のように考案されてはいるものの未だ製品化されていない。ローラを循環させることが困難であることも原因の一つだと考えられる。
Although a ball screw using a ball as a rolling element has been commercialized, a roller screw using a roller as the rolling element has been devised, for example, as in
そこで本発明は、無負荷ローラ戻し通路から負荷ローラ転走路へ移動する際に、ローラが蛇行して詰まることがないローラねじを提供することを目的とする。
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照番号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものでない。 The present invention will be described below. In addition, in order to make an understanding of this invention easy, the reference number of an accompanying drawing is attached in parenthesis writing, However, This invention is not limited to the form of illustration.
上記課題を解決するために請求項1の発明は、外周面に螺旋状のローラ転走溝(5a)
が形成されたねじ軸(5)と、内周面に前記ねじ軸(5)の前記ローラ転走溝(5a)に
対向する螺旋状のローラ転走溝(6a)が形成されたナット(6)と、前記ねじ軸(5)
の前記ローラ転走溝(5a)と前記ナット(6)の前記ローラ転走溝(6a)との間の負
荷ローラ転走路(9)に配列される複数の側面四角形のローラ(7)と、前記ナット(6
)に取り付けられ、前記負荷ローラ転走路(9)の一端と他端を接続する無負荷ローラ戻
し通路(10)が形成される循環部材(12,13)と、を備えるローラねじにおいて、
前記負荷ローラ転走路(9)に接続される前記循環部材の前記無負荷ローラ戻し通路(1
0)内周面は、ローラ(7)の進行方向に直交する断面が四角形状に形成され、前記循環
部材の前記無負荷ローラ戻し通路(10)の内周面は、互いに対向する一対の壁面間(3
6a−36c)の距離並びに前記一対の壁面と交差し、互いに対向する他の一対の壁面間
(36b−36d)の距離が、前記負荷ローラ転走路に向かって徐々に幅が狭くなるテー
パ部(36a〜36d)を有し、前記循環部材の前記無負荷ローラ戻し通路(10)の内周面は、前記テーパ部(36a〜36d)と、ローラ(7)との間に隙間を有し、前記テーパ部(36a〜36d)に繋がる大径部(35a〜35d)と、前記テーパ部(36a〜36d)よりも前記無負荷ローラ戻し通路(10)の先端側に設けられ、ローラ(7)との間の隙間が前記大径部(35a〜35d)よりも少ない小径部(37a〜37d)と、を有することを特徴とすることをローラねじである。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention of
And a nut (6) in which a spiral roller rolling groove (6a) facing the roller rolling groove (5a) of the screw shaft (5) is formed on the inner peripheral surface. ) And the screw shaft (5)
A plurality of side face rollers (7) arranged in a loaded roller rolling path (9) between the roller rolling groove (5a) of the roller and the roller rolling groove (6a) of the nut (6); The nut (6
) And a circulating member (12, 13) in which a no-load roller return passage (10) connecting one end and the other end of the load roller rolling path (9) is formed.
The no-load roller return passage (1 of the circulating member connected to the load roller rolling path (9)
0) The inner peripheral surface is formed in a quadrangular cross section perpendicular to the traveling direction of the roller (7), and the inner peripheral surface of the unloaded roller return passage (10) of the circulation member is a pair of wall surfaces facing each other. Between (3
6a-36c) and a distance between another pair of wall surfaces (36b-36d) crossing the pair of wall surfaces and facing each other, a taper portion where the width gradually decreases toward the load roller rolling path ( have a 36 a to 36 d), the inner peripheral surface of the unloaded roller return path (10) of the circulation member has a tapered portion and (36 a to 36 d), a gap between the roller (7), A large-diameter portion (35a-35d) connected to the tapered portion (36a-36d), a roller (7) provided on the tip side of the unloaded roller return passage (10) with respect to the tapered portion (36a-36d) The roller screw is characterized by having a small diameter portion (37a to 37d) smaller than the large diameter portion (35a to 35d) .
請求項2の発明は、請求項1に記載のローラねじにおいて、前記無負荷ローラ戻し通路(10)の前記小径部(37a〜37d)は、前記ねじ軸(5)の軸線方向からみて前記
ねじ軸(5)のねじ山の内側に入り込むことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the roller screw according to the first aspect , the small-diameter portion (37a to 37d) of the unloaded roller return passage (10) is the screw as viewed from the axial direction of the screw shaft (5). It is characterized by entering inside the thread of the shaft (5).
請求項3の発明は、請求項1又は2に記載のローラねじにおいて、前記循環部材(12,13)の前記大径部(35a〜35d)、前記テーパ部(36a〜36d)、前記小径
部(37a〜37d)が形成される部分は、断面四角形の対角線の位置で2分割されるこ
とを特徴とする。
The invention according to
請求項4の発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載のローラねじにおいて、前記ねじ軸(5)の前記ローラ転走溝(5a)は断面V字形状に形成され、前記ナット(6)の前記ローラ転走溝(6a)も断面V字形状に形成され、前記負荷ローラ転走路(9)には、ローラ(7)の進行方向から見た状態において、隣接するローラ(7)の軸線が互いに直交するように複数のローラ(7)がクロス配列されることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the roller screw according to any one of the first to third aspects, the roller rolling groove (5a) of the screw shaft (5) is formed in a V-shaped cross section, and the nut (6 The roller rolling groove (6a) is also formed in a V-shaped cross section, and the loaded roller rolling path (9) has a roller (7) adjacent to the roller (7) when viewed from the traveling direction of the roller (7). A plurality of rollers (7) are cross-arranged so that the axes are orthogonal to each other.
請求項1の発明によれば、無負荷ローラ戻し通路にテーパ部を設けることで、テーパ部でローラを整列させた後、ローラを負荷ローラ転走路に導くことができる。したがって、無負荷ローラ戻し通路から負荷ローラ転走路へローラを蛇行させることなく移動させることができる。 According to the first aspect of the present invention, by providing the tapered portion in the unloaded roller return passage, the rollers can be guided to the loaded roller rolling path after the rollers are aligned at the tapered portion. Therefore, the roller can be moved from the no-load roller return path to the loaded roller rolling path without meandering.
請求項2の発明によれば、側面形状が四角形のローラを整列させることができる(ローラの軸線方向及び軸線方向に直交する方向の位置を一定にすることができる)。 According to the second aspect of the present invention, it is possible to align the rollers having a quadrangular side shape (the positions of the rollers in the axial direction and the direction perpendicular to the axial direction can be made constant).
請求項3の発明によれば、負荷ローラ転走路の断面形状に近い形状の小径部から負荷ローラ転走路へローラを遊ばせないで移動させることができる。 According to the third aspect of the present invention, the roller can be moved from the small diameter portion having a shape close to the cross-sectional shape of the load roller rolling path to the load roller rolling path without playing.
請求項4の発明によれば、ローラの周囲が小径部で囲まれていない区間を短くすることができ、小径部を出た直後にローラを負荷ローラ転走路に導くことができる。 According to invention of Claim 4, the area where the circumference | surroundings of a roller are not enclosed by the small diameter part can be shortened, and a roller can be guide | induced to a load roller rolling path immediately after leaving a small diameter part.
請求項5の発明によれば、循環部材にテーパ部を容易に形成することができる。
According to invention of
請求項6の発明のように、複数のローラはクロス配列されてもよい。 As in the sixth aspect of the invention, the plurality of rollers may be arranged in a cross arrangement.
請求項7の発明によれば、無負荷ローラ戻し通路にローラとの間の隙間が少ない小径部を設けることで、小径部でローラを整列させた後、ローラを負荷ローラ転走路に導くことができる。したがって、無負荷ローラ戻し通路から負荷ローラ転走路へローラを蛇行させることなく移動させることができる。 According to the seventh aspect of the present invention, by providing the small-diameter portion with a small gap between the rollers in the no-load roller return path, the rollers can be guided to the loaded roller rolling path after the rollers are aligned at the small-diameter portion. it can. Therefore, the roller can be moved from the no-load roller return path to the loaded roller rolling path without meandering.
図1は、本発明の一実施形態におけるローラねじの斜視図を示す。ローラねじは、外周面に螺旋状のローラ転走溝5aが形成されたねじ軸5と、内周面にローラ転走溝5aに対向する螺旋状のローラ転走溝6aが形成されるナット6とを備える。ねじ軸5のローラ転走溝5aとナット6のローラ転走溝6aとの間の負荷ローラ転走路には、複数のローラ7が隣接するローラ7の軸線が互いに直交するようにクロス配列される。ローラ7間にはローラ7同士の接触を防止するリテーナ9が介在される。
FIG. 1 is a perspective view of a roller screw according to an embodiment of the present invention. The roller screw includes a
ナット6をねじ軸5に対して相対的に回転させると、複数のローラ7がローラ転走溝5aとローラ転走溝6aとの間の負荷ローラ転走路9を転がりながら移動する。負荷ローラ転走路9の一端まで転がったローラ7は無負荷ローラ戻し通路10を経由した後、数巻き手前の負荷ローラ転走路9の他端に戻される。
When the
図2は無負荷ローラ戻し通路10が形成される循環部材12,13の斜視図を示す。無負荷ローラ戻し通路10は、ナット6の軸線と平行に伸びる直線通路11と、直線通路11の両端に設けられ、直線通路11と負荷ローラ転走路9とを接続する円弧状の方向転換路16からなる。
FIG. 2 is a perspective view of the
ナット6には、ねじ軸5の軸線と平行に伸びる貫通孔が形成され、この貫通孔にパイプ12が挿入される。このパイプ12内に直線的な軌道を有すると共に断面四角形状の直線通路11が形成される。詳しくは後述するが、ローラ7が直線通路11を移動するにしたがってローラ7の姿勢が回転するように直線通路11はねじれている。
A through hole extending in parallel with the axis of the
ナット6の軸線方向の両端面には、方向転換路構成部材13が取付けられる。方向転換路構成部材13には、円弧状の軌道を有すると共に断面四角形状の方向転換路16が形成される。方向転換路構成部材13は、方向転換路16の四角形断面の対角線の位置で内周側32と外周側31とに2分割されている。これら方向転換路構成部材13の内周側32及び外周側31それぞれはフランジ部を有する。方向転換路構成部材13の内周側32及び外周側31を重ね合わせてナット6の端面に位置決めし、ボルト等の固定手段でフランジ部をナット6の端面に固定する。パイプ12の両端は方向転換路構成部材13に嵌まるので、方向転換路構成部材13をナット6に固定することで、パイプ12もナット6に固定される。
Direction change
図3はローラねじの側面図を示し、図4は図3のIV−IV線矢視図を示す。上記パイプ12及び方向転換路構成部材13が組み込まれたナット6の軸線方向の両端面には、異物を除去するため並びにナット6の内部から潤滑剤が漏れるのを防止するために、ラビリンスシール14が取付けられる。そしてナット6の端面には、ラビリンスシール14を覆うキャップ15が取付けられる。
3 shows a side view of the roller screw, and FIG. 4 shows a view taken along line IV-IV in FIG. A
図5はねじ軸5を示す。ねじ軸5の外周には所定のリードを有する螺旋状のローラ転走溝5aが形成される。この実施形態では、許容荷重を増加させ、且つナット6の全長を短くするためにローラ転走溝5aの条数を四条に設定している。勿論ローラ転走溝5aの条数は一条、二条、三条等様々に設定することができる。
FIG. 5 shows the
図6はねじ軸5のローラ転走溝5aの溝直角断面形状を示す。ローラ転走溝5aの断面はV字形状でその開き角度は90度に設定される。ローラ転走溝5aの底には90度の交差部分も研削加工できるように研削逃げのための円弧部5bが形成される。
FIG. 6 shows a cross-sectional shape perpendicular to the groove of the
図7はナット6の詳細図を示す。図7(A)はナット6の正面図を示し、図7(B)は軸線方向に沿った断面図を示し、図7(C)はナット6の裏面図を示す。ナット6の内周面にはねじ軸5のローラ転走溝5aに対向する螺旋状のローラ転走溝6aが形成される。またナット6にはナット6の軸線方向に伸びる貫通孔17が形成される。貫通孔17は中央部17aが小径に形成され、中央部の両側の両端部17bが中央部17aよりも僅かに大径に形成される。貫通孔17の中央部17aにパイプ12が挿入され、両端部17bに方向転換路構成部材13が挿入される。ナット6の端面には、方向転換路構成部材13をナット6に取付けるための取付け座18が形成される。パイプ12及び方向転換路構成部材13はローラ転走溝6aの条数と等しい数(この実施形態では4つ)設けられ、4条のローラ転走溝6aそれぞれを転がるローラ7を循環させる。
FIG. 7 shows a detailed view of the
図8は取付け座18の詳細図を示す。取付け座18には、後述する方向転換路構成部材13の薄肉部(23、図15(A)参照)に形状を合わせた円弧形状の逃げ溝19が形成される。通常のエンドキャップ方式のボールねじでは、ナットの端面はフラットに形成され、逃げ溝19は形成されることがない。そしてフラットな部分に方向転換路を構成する部材を取付ける。しかしローラねじの場合、ローラ7を円滑に循環させるためには方向転換路16の曲率半径が大きくなる傾向がある。方向転換路16の曲率半径が大きくなると、方向転換路構成部材13がナット6のローラ転走溝6aに干渉し易くなる。方向転換路構成部材13に薄肉部23を形成し、且つナット6の端面に方向転換路構成部材13の薄肉部23に形状を合わせた逃げ溝19を形成することで、方向転換路16の曲率半径が大きくなってもローラ転走溝6aに方向転換路構成部材13が干渉するのを防止することができる。
FIG. 8 shows a detailed view of the mounting
図9はナット6のローラ転走溝6aの溝直角断面形状を示す。ローラ転走溝6aの断面はV字形状でその開き角度は90度に設定される。ローラ転走溝6aの底には90度の交差部分も研削加工できるように研削逃げのための円弧部6bが形成される。
FIG. 9 shows a cross-sectional shape perpendicular to the groove of the
図10はローラ7の側面図を示す。負荷ローラ転走路9を転がるローラ7は円筒形状でその直径Dと高さLが略等しい(正確にはローラ7の直径Dがローラの高さLよりも僅かに大きい)。このため側面からみたローラ7の形状は正方形に近くなる。
FIG. 10 shows a side view of the
この実施形態では、ローラ7の側面形状に合わせて負荷ローラ転走路9及び無負荷ローラ戻し通路10の断面形状が正方形に形成される。図11は負荷ローラ転走路9に収容されたローラ7を示す。ローラ7は、その周面がローラ転走溝5aの壁面と該壁面に対向するナット6のローラ転走溝6aの壁面との間で圧縮されることで荷重を負荷する。このため、ねじ軸5の軸線方向の一方向の荷重しか負荷できない。すなわち、一つのボールがねじ軸の軸線方向の一方向及び該一方向と反対方向の荷重を負荷するのとは対照的に、一つのローラ7は、ねじ軸5の軸線方向の一方向(1)又は他方向(2)の荷重(図11では一方向(1)の荷重のみ)を負荷する。ねじ軸5の軸線方向の一方向(1)及び他方向(2)の荷重を負荷するためには、ローラの7進行方向から見た状態において、隣接するローラ7の軸線7a,7bが互いに直交するようにクロス配列する必要がある。なお、この実施形態のようにクロス配列して、一方向(1)の荷重を負荷するローラ7の数と他方向(2)の荷重を負荷するローラ7の数を等しくてもよいが、両方向の許容荷重を変えたい場合には、一方向(1)の荷重を負荷するローラ7の数と他方向(2)の荷重を負荷するローラ7の数を異ならせてもよい。ローラ7の数を適宜異ならせると、一方向(1)の許容荷重と他方向(2)の許容荷重を任意に変えることができる。
In this embodiment, the sectional shape of the loaded
ローラ7の直径Dには、ねじ軸5のローラ転走溝5aの壁面と該壁面に対向するナット6のローラ転走溝6aの壁面との間の距離よりも僅かに大きい所謂オーバーサイズのものが用いられる。このため負荷ローラ転走路9内でローラは弾性変形していることになり、それに見合う荷重が予圧荷重としてナット6の内部に存在する。ローラ7は負荷ローラ転走路9内でクロス配列されているので、ローラ7からナット6に加わる荷重は隣接するローラ7で互いに反発する方向に作用する。
The diameter D of the
図12は螺旋状の負荷ローラ転走路9、無負荷ローラ戻し通路10としての円弧状の方向転換路16及び直線通路11を循環するローラ7の軌道の中心線を示す。図(A)は負荷ローラ転走路9を移動するローラ7の軌道(ねじ軸5の軸線方向からみた状態)を示し、図(B)は無限循環路の全体を循環するローラ7の軌道を示す(ねじ軸5の側方からみた状態)。負荷ローラ転走路9でのローラ7の軌道は、ねじ軸5の軸線方向からみて半径がRCD/2の円形状になる。無負荷ローラ戻し通路10の直線通路11でのローラの軌道は、ねじ軸5の軸線5cに平行な直線になる。方向転換路16でのローラ7の軌道は、曲率半径Rの円弧になる。
FIG. 12 shows the center line of the trajectory of the
これら負荷ローラ転走路9、方向転換路16及び直線通路11の繋ぎ目では、ローラ7の軌道の接線方向が連続になっている。これによりこれらの繋ぎ目が滑らかになる。具体的には、負荷ローラ転走路9と方向転換路16との繋ぎ部分では、方向転換路16の接線方向は、ねじ軸5の軸線方向から見た状態において、負荷ローラ転走路9の中心線の接線方向と一致し、且つねじ軸5の側方から見た状態において、負荷ローラ転走路9のリード角と一致する。また直線通路11と方向転換路16の繋ぎ部分では、方向転換路16の接線方向は、直線通路11の中心線の伸びる方向と一致する。
At the joint between the load
図13は、ナット6の一方側の端面に取付けられる方向転換路構成部材13と他方側の端面に取付けられる方向転換路構成部材13との位置関係を示す。上述したように無負荷ローラ戻し通路10の直線通路11の中心線は、ねじ軸5の軸線5cと平行に伸びる。方向転換路16の中心線は、図(A)に示されるようにねじ軸5の軸線方向から見た状態において、負荷ローラ転走路9の中心線の接線方向に伸びる。そして手前側の方向転換路16の中心線と奥側の方向転換路16の中心線とは、所定の開き角度αで交差する。方向転換路16の曲率半径が大きいほど開き角度αが大きくなる傾向がある。この実施形態では方向転換路16の曲率半径が例えばローラ7の直径Dの5倍程度に設定され、開き角度が例えば90度〜100度に設定される。詳しくは後述するが、直線通路11は通路内を移動するローラ7の姿勢をこの開き角度と略等しい角度α回転させる。
FIG. 13 shows the positional relationship between the direction change
ところでリターンパイプ方式のローラねじでは、図13(A)の負荷ローラ転走路9と水平線20の交点P1からローラを掬い上げて反対側の交点P2へと戻す。このため、ローラの巻き数が2.5,3.5,4.5巻き等になり、端数が0.5になる。これに対して本実施形態のローラねじでは、方向転換路16の開き角度αが90〜100度になり、P3点から掬い上げてP4点に戻す。このため、ローラの巻き数が2.7,3.7,4.7巻き等になり、端数が0.7になる。リターンパイプ方式のローラねじに比べ、負荷ローラ転走路9の周方向のより長い範囲にローラが収容されることになるので、ローラねじの負荷バランスがよくなる。
By the way, in the return pipe type roller screw, the roller is scooped up from the intersection P1 of the loaded
図14は方向転換路構成部材13の外周側31を示す。図14(A)は方向転換路構成部材13の内周側32から見た正面図を示し、図14(B)は側面図を示す。方向転換路構成部材13の外周側31(以下単に外周側31という)は、曲率半径Rの方向転換路16が形成される本体部33と、ナット6の端面に取付けられるフランジ部34とを有する。方向転換路16は断面四角形の対角線の位置で2分割されていて、外周側31には断面V字形状の溝からなる方向転換路16の外周側が形成されている。V字形状の溝の壁面16a,16bそれぞれには、大径部35a,35bと、この大径部35a,35bに繋がるテーパ部36a,36bと、テーパ部36a,36bよりも方向転換路の先端側に設けられる小径部37a,37bが形成される。
FIG. 14 shows the outer
ねじ軸側の小径部37bは、ねじ軸5のローラ転走溝5aとの干渉を避けるために、ナット側の小径部37aよりも短くされる。またこのねじ軸側の小径部37bは、図14(A)に示されるねじ軸5の軸線方向から見た状態において、ねじ軸5のねじ山の内側に、より詳しくは曲率半径RCD/2のローラ7の軌道中心線(負荷ローラ転走路9の中心線)よりも内側に入り込む。これによりローラ7の周囲が小径部37a,37bで囲まれていない区間を短くすることができ、小径部37a,37bを出た直後にローラ7を負荷ローラ転走路9に導くことができる。図14(B)に方向転換路構成部材13の内周側32の小径部を組み合わせた状態を2点鎖線で示す。小径部37b,37cの先端は、ねじ軸5のローラ転走溝5aのリード角に合わせて傾けられている。
The
また外周側31には、ねじ軸5のローラ転走溝5aに向かって突出する突出部27が形成され、これにより小径部37b、テーパ部36bの強度を確保している。
Further, the outer
図15は大径部35a,35b、テーパ部36a,36b、小径部37a,37bの詳細図を示す。図15(A)は図14(B)とは反対側から見た外周側31の側面形状を示し、図15(B)は図15(A)のB部詳細図を示し、図15(C)は図15(A)のC−C線断面図を示し、図15(D)は図15(B)のD−D線断面図を示し、図15(E)は図15(B)のE−E線断面図を示す。図15(C)乃至図15(E)では、方向転換路構成部材13の内周側32を組み合わせた状態を2点鎖線で示す。
FIG. 15 is a detailed view of the
図15(C)に示されるように、大径部35a,35bでは、断面四角形の方向転換路16の互いに対向する壁面間の距離L1は、ローラ7の直径よりも大きく、ローラ7との間に隙間を有するように設定される。この隙間は、ローラ7が後続のローラ7に押されながら円弧状軌道の方向転換路16に沿って円滑に移動できる大きさに、例えばローラ7の直径の4〜10%に決定される。
As shown in FIG. 15C, in the
図15(D)に示されるように、テーパ部36a,36bの大径部側の端では、断面四角形の方向転換路16の互いに対向する壁面間の距離L2は、大径部35a,35bにおける距離L1に等しい。そしてテーパ部36a,36bにおいて、互いに対向する一対の壁面間の距離L2、及び該壁面と直交し、互いに対向する他の一対の壁面間の距離L2が小径部37a,37bに向かって徐々に幅が狭くなる。この結果、図15(E)に示される小径部37a,37bでは、断面四角形の方向転換路16の互いに対向する壁面間の距離L3は、大径部における距離L1よりも小さくなり、方向転換路16とローラ7との間の隙間が大径部35a,35bよりも少なくなる。小径部37a,37bでの隙間は、ローラ7が遊びを有さずに移動できる大きさに例えばローラ7の直径の0.5〜3%に決定される。
As shown in FIG. 15D, at the ends of the
図16は方向転換路構成部材13の内周側32を示す。図16(A)は側面図を示し、図16(B)は背面図を示し、図(C)はナット側からみた内周側の正面図を示す。方向転換路構成部材13の内周側32(以下単に内周側32という)は、曲率半径RCD/2の方向転換路16が形成される本体部38と、フランジ部39とを有する。方向転換路16は断面四角形の対角線の位置で2分割されていて、内周側32には断面V字形状の溝からなる方向転換路16の内周側が形成されている。V字形状の溝の壁面16c,16dそれぞれには、大径部35c,35dと、この大径部35c,35dに繋がるテーパ部36c,36dと、テーパ部36c,36dよりも方向転換路16の先端側に設けられる小径部37c,37dとが形成される。
FIG. 16 shows the inner
ねじ軸側の小径部37cは、ねじ軸5のローラ転走溝5aとの干渉を避けるために、ナット側の小径部37dよりも短くされる。またこのねじ軸側の小径部37cは、図16(B)に示されるねじ軸5の軸線方向から見た状態において、ねじ軸5のねじ山の内側に、より詳しくは曲率半径RCD/2のローラ7の軌道中心線(負荷ローラ転走路9の中心線)よりも内側に入り込む。図16(A)に方向転換路構成部材13の外周側31の小径部37bを組み合わせた状態を2点鎖線で示す。小径部37b,37cの先端は、ねじ軸5のローラ転走溝5aのリード角に合わせて傾けられている。図16(C)に示されるように、方向転換路構成部材13の外周側31を組み合わせることで断面正方形の方向転換路16が形成される。
The
方向転換路構成部材13の内周側32には、ナット6の端面よりもナット側に突出すると共に、方向転換路16の形状に合わせて曲線状に曲げられる薄肉部23が形成される。薄肉部23の断面形状はV字形状に形成される。この薄肉部23がナット6の端面に形成された逃げ溝19(図8参照)に嵌り込む。
On the inner
図17は大径部35c,35d、テーパ部36c,36d、小径部37c,37dの詳細図を示す。図17(A)は内周側32の側面形状を示し、図17(B)は図17(A)のB−B線断面図を示し、図17(C)は図17(A)のC−C線断面図を示し、図17(D)は図17(A)のD部詳細図を示し、図17(E)は図17(D)のE−E線断面図を示し、図17(F)は図17(D)のF−F線断面図を示す。図17(B)、(C)、(E)、(F)に方向転換路構成部材13の外周側31を組み合わせた状態を2点鎖線で示す。
FIG. 17 is a detailed view of the
上述したように、図17(B)及び(C)に示される大径部35c,35dでは、断面四角形の方向転換路16の互いに対向する壁面間の距離L1は、ローラ7の直径よりも大きく、ローラ7との間に隙間を有するように設定される。図17(E)に示されるテーパ部36c,36dの大径部側の端では、断面四角形の方向転換路16の互いに対向する壁面間の距離L2は、大径部35c,35dにおける距離L1に等しい。そしてテーパ部36c,36dにおいて、互いに対向する一対の壁面間36a−36cの距離、及び該壁面と直交し、互いに対向する他の一対の壁面間36b−36dの距離が小径部37c,37dに向かって徐々に幅が狭くなる。この結果、図17(F)に示される小径部側37c,37dでは、断面四角形の方向転換路16の互いに対向する壁面間の距離L3は、大径部35c,35dにおける距離L1よりも小さくなり、方向転換路16とローラ7との間の隙間が大径部35c,35dよりも少なくなる。またこれにより小径部37a〜37dの内径の形状は、負荷ローラ転走路9のローラ転走溝5aの断面形状に略等しくなる。
As described above, in the
なお方向転換路構成部材13の外周側31及び内周側32は金属製であっても樹脂製であってもよい。
In addition, the outer
方向転換路構成部材13の外周側31の小径部37a,37bと内周側の小径部37c,37dとは、互いに協働して螺旋状の負荷ローラ転走路9を転がるローラ7を接線方向に掬い上げる。方向転換路16は掬い上げた直後にローラ7を方向転換させ、円弧状の方向転換路16に沿ってローラ7を移動させる。またこれとは逆に、方向転換路16は無負荷戻し通路10の直線通路11から入ってくるローラ7を円弧状の方向転換路16に沿って移動させ、小径部37a〜37dから負荷ローラ転走路9へと導く。
The small-
負荷ローラ転走路9では、ローラ7が荷重を受けながら転がるので、負荷ローラ転走路9の対向する一対の壁面間の距離がローラ7の直径より僅かに狭められる。一方、方向転換路16を含む無負荷ローラ戻し通路10では、ローラ7が後続するローラ7で押されて移動するので、無負荷ローラ戻し通路10とローラ7との間に隙間が設けられる。したがってローラ7は遊びをもって移動する。この無負荷ローラ戻し通路10における遊びが原因でローラ7が傾いたまま負荷ローラ転走路9に入ると、ローラ7が詰まってしまうおそれがある。
In the loaded
方向転換路16にテーパ部36a〜36dを設けることで、テーパ部36a〜36dでローラ7を整列させた後、ローラ7を負荷ローラ転走路9に導くことができる。したがって、無負荷ローラ戻し通路10から負荷ローラ転走路9へローラ7を蛇行させることなく移動させることができる。また負荷ローラ転走路9の内径に近い形状の小径部37a〜37dを設けることで、小径部37a〜37dから負荷ローラ転走路9へローラ7を遊ばせないで移動させることができる。
By providing the
これとは逆に負荷ローラ転走路9から無負荷ローラ戻し通路10にローラ7が移動する際にも、ローラ7が小径部37a〜37d、テーパ部36a〜36dを経由することで、ローラ7に急激に大きな遊びを持たせることがなく、徐々に大きな遊びをもたせることができ、ローラ7が円滑に移動する。
On the contrary, when the
図18はパイプ12の断面図を示す。ローラが無負荷ローラ戻し通路10の直線通路11を通過する間、ローラ7の姿勢が回転するように直線通路11はねじられる。ローラ7は直線通路11の中心線12aに沿って移動しながら、中心線12aの周りを回転する。ここでローラ7の移動距離とローラ7の回転角度が比例する。この例では、無負荷ローラ戻し通路10の一端から他端に至るまでローラ7は、約90度+2β度(=ねじ軸の軸線方向から見た一対の方向転換路の開き角度α)回転する。パイプ12は中心線に沿って2分割される。このパイプ12は金属製であっても樹脂製であってもよい。
FIG. 18 shows a cross-sectional view of the
図19は直線通路11を移動するローラ7の姿勢の回転を示す。この図19から直線通路11を移動するに従って、ローラ7のA1の位置が左斜め上から左斜め下へと移動し、ローラ7の姿勢が約90度回転するのがわかる。
FIG. 19 shows the rotation of the posture of the
直線通路11でローラ7の姿勢を回転させることにより、負荷ローラ転走路9からローラ7を掬い上げ、また負荷ローラ転走路9にローラ7を戻すときに、側面形状が四角形のローラ7の姿勢を断面四角形状の負荷ローラ転走路9の形状に一致させることができる。
By rotating the posture of the
また、ローラ7の姿勢を一対の方向転換路16の開き角度αと略等しい角度回転させることで、ねじ軸5の軸線の一方向(1)からの荷重を負荷していたローラが、反転しないで(再びねじ軸5の軸線の前記一方向(1)からの荷重を負荷できる状態で)負荷ローラ転走路9に戻る。またローラ7間に介在されるリテーナ8も反転しないで戻すことができる。
リテーナ8にはねじ軸5の軸線方向からみて、円環状の負荷ローラ転走路9を転がるローラ7の軸線をねじ軸5の中心線に向けられるように(これによりローラ7が所定の軸線から傾く現象、所謂スキューを防止することができる)、扇形に形成されるものがある。扇形のリテーナ8が反転すると、リテーナ8の外周側の幅が広くなければいけないのに逆に内周側の幅が広くなってしまう。ローラ7の姿勢を一対の方向転換路16と略等しい角度α回転させることで、ローラ7及びリテーナ8を反転させないことができる。
Further, by rotating the posture of the
When viewed from the axial direction of the
図20は本実施形態で使用されるリテーナ8の一例の詳細図を示す。リテーナ8は隣接するローラ7の軸線が直角を保つようにローラ7の姿勢を保持する。この図20のリテーナ8は、上記扇形のリテーナ8と異なり、円環状の負荷ローラ転走路9の内周側と外周側とで厚みが変わることがないフラットなものである。もちろんリテーナ8には扇形のものも用いることができる。
FIG. 20 shows a detailed view of an example of the
なお本発明は上記実施形態に限られることなく、本発明の要旨を変更しない範囲で他の実施形態にも具現化できる。例えば循環部材には、この実施形態のようなエンドキャップ方式の循環部材に限られることなく、リターンパイプ方式等様々な方式の循環部材を用いることができる。またこの実施形態では、直径と長さが略等しい円筒形状のローラを用い、無負荷ローラ戻し通路の断面形状を正方形に形成したが、この他にも直径と長さとが異なる円筒形状のローラを用い、無負荷ローラ戻し通路の断面形状をローラの形状に合わせて長方形に形成してもよいし、他にも円錐形状のローラを用い、無負荷ローラ戻し通路の断面形状を円錐形状のローラに合わせた台形形状に形成してもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be embodied in other embodiments without changing the gist of the present invention. For example, the circulation member is not limited to the end cap type circulation member as in this embodiment, and various types of circulation members such as a return pipe method can be used. In this embodiment, cylindrical rollers having substantially the same diameter and length are used, and the cross-sectional shape of the unloaded roller return passage is formed in a square shape. However, other cylindrical rollers having different diameters and lengths may be used. The cross-sectional shape of the unloaded roller return path may be formed in a rectangular shape according to the shape of the roller, or a conical roller may be used, and the cross-sectional shape of the unloaded roller return path is changed to a conical roller. A combined trapezoidal shape may be formed.
また無負荷ローラ戻し通路に小径部を設けることなく、テーパ部の直後に負荷ローラ転走路がくるようにしてもよい。テーパ部は無負荷ローラ戻し通路の四つの壁面全てに形成されなくても、無負荷ローラ戻し通路の互いに対向する一対の壁面のみに形成されてもよいし、対向する一対の壁面のうち一方の壁面のみ(すなわち合計四つの壁面のうちの一つの壁面のみ)に形成されてもよい。さらにローラの循環が多少は悪くはなるが、無負荷戻し通路にテーパ部を設けることなく、大径部と小径部の間に段差をつけてもよい。 Moreover, you may make it a load roller rolling path come immediately after a taper part, without providing a small diameter part in a no-load roller return path. The taper portion may not be formed on all four wall surfaces of the no-load roller return passage, but may be formed only on a pair of opposite wall surfaces of the no-load roller return passage, or one of the pair of opposite wall surfaces. It may be formed only on the wall surface (that is, only one of the four wall surfaces in total). Furthermore, although the roller circulation is somewhat worse, a step may be provided between the large diameter portion and the small diameter portion without providing a taper portion in the no-load return passage.
さらに方向転換路の軌道は曲率一定の円弧状でなくても、クロソイド曲線等様々な曲線であってもよい。 Furthermore, the trajectory of the direction change path may not be an arc having a constant curvature, but may be various curves such as a clothoid curve.
5a…ローラ転走溝
5…ねじ軸
6…ナット
6a…ローラ転走溝
7…ローラ
9…負荷ローラ転走路
10…無負荷ローラ戻し通路
12…パイプ(循環部材)
13…方向転換路構成部材(循環部材)
16…方向転換路(無負荷ローラ戻し通路)
31…方向転換路構成部材の外周側
32…方向転換路構成部材の内周側
35a〜35d…大径部
36a〜36d…テーパ部
37a〜37d…小径部
5a ...
13 ... Direction change path component (circulation member)
16. Direction change path (unloaded roller return path)
31 ... Outer
Claims (4)
内周面に前記ねじ軸の前記ローラ転走溝に対向する螺旋状のローラ転走溝が形成された
ナットと、
前記ねじ軸の前記ローラ転走溝と前記ナットの前記ローラ転走溝との間の負荷ローラ転
走路に配列される複数の側面四角形のローラと、
前記ナットに取り付けられ、前記負荷ローラ転走路の一端と他端を接続する無負荷ロー
ラ戻し通路が形成される循環部材と、を備えるローラねじにおいて、
前記負荷ローラ転走路に接続される前記循環部材の前記無負荷ローラ戻し通路の内周面
は、ローラの進行方向に直交する断面が四角形状に形成され、
前記循環部材の前記無負荷ローラ戻し通路の内周面は、互いに対向する一対の壁面間の
距離並びに前記一対の壁面と交差し、互いに対向する他の一対の壁面間の距離が、前記負
荷ローラ転走路に向かって徐々に幅が狭くなるテーパ部を有し、
前記循環部材の前記無負荷ローラ戻し通路の内周面は、
前記テーパ部と、
ローラとの間に隙間を有し、前記テーパ部に繋がる大径部と、
前記テーパ部よりも前記無負荷ローラ戻し通路の先端側に設けられ、ローラとの間の隙
間が前記大径部よりも少ない小径部と、を有することを特徴とするローラねじ。 A screw shaft having a spiral roller rolling groove formed on the outer peripheral surface;
A nut in which a spiral roller rolling groove facing the roller rolling groove of the screw shaft is formed on the inner peripheral surface;
A plurality of square-shaped rollers arranged in a loaded roller rolling path between the roller rolling groove of the screw shaft and the roller rolling groove of the nut;
A circulating member attached to the nut and formed with a no-load roller return path connecting one end and the other end of the loaded roller rolling path,
The inner peripheral surface of the unloaded roller return passage of the circulating member connected to the loaded roller rolling path is formed in a quadrangular cross section perpendicular to the roller traveling direction,
The inner peripheral surface of the no-load roller return passage of the circulation member has a distance between a pair of wall surfaces facing each other and a distance between the other pair of wall surfaces intersecting the pair of wall surfaces and facing each other. rolling toward the runway and gradually have a tapered portion in which the width is narrowed,
The inner peripheral surface of the no-load roller return passage of the circulation member is
The tapered portion;
A large-diameter portion having a gap between the rollers and connected to the tapered portion;
Provided on the tip side of the no-load roller return path from the taper portion,
A roller screw having a small-diameter portion that is less than the large-diameter portion.
前記ねじ軸の軸線方向からみて前記ねじ軸のねじ山の内側に入り込むことを特徴とする
請求項1に記載のローラねじ。 The small diameter portion of the no-load roller return path is:
2. The roller screw according to claim 1 , wherein the roller screw enters an inner side of a screw thread of the screw shaft as viewed from an axial direction of the screw shaft.
形の対角線の位置で2分割されることを特徴とする請求項1又は2に記載のローラねじ。 3. The roller screw according to claim 1, wherein a portion where the large diameter portion, the taper portion, and the small diameter portion of the circulation member are formed is divided into two at the position of a diagonal line of a square cross section.
前記ナットの前記ローラ転走溝も断面V字形状に形成され、
前記負荷ローラ転走路には、ローラの進行方向から見た状態において、隣接するローラの軸線が互いに直交するように複数のローラがクロス配列されることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のローラねじ。 The roller rolling groove of the screw shaft is formed in a V-shaped cross section,
The roller rolling groove of the nut is also formed in a V-shaped cross section,
The the load roller rolling path, when viewed from the traveling direction of the roller, any one of claims 1, wherein a plurality of rollers such that the axis line of adjacent rollers are perpendicular to each other are cross-arranged 3 Roller screw as described in.
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