JP4932711B2 - ローラねじ及びその製造方法 - Google Patents

Description

【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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、工作機械の位置決め機構、自動車のステアリング、案内装置、運動用ねじ等の様々な分野で実用化されている。ボールねじは、ねじ軸の螺旋状のボール転走溝とナットのボール転走溝とを同一位置に合わせ、それで生じた溝の中に複数のボールを入れ、ナットにボールを循環させるための循環路を形成したものである。
【０００３】
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特許文献１のように考案されている。ローラねじでは、ねじ軸及びナットにはボール転走溝の替わりにローラが転走するローラ転走溝が形成される。ローラとローラ転走溝とは線接触するので、点接触するボールねじに較べて許容荷重を上げることができる。
【０００４】
ローラ転走路へのローラの配列方法には、様々な方法が考えられる。例えば、特許文献１には、ローラの循環路に隣接するローラの軸線が直交するようにクロス配列するローラの配列方法が記載されている。この配列方法によれば、ねじ軸の軸線方向の一方向及び反対方向の荷重を負荷できる。この他にも出願人は、ローラ転走路に、ねじ軸の軸線方向の一方向の荷重を受けることができる一群の行き荷重負荷用ローラ列と、ねじ軸の軸線方向の反対方向の荷重を受けることができる一群の帰り荷重負荷用ローラ列とを、ねじ軸の軸線方向に分離して配列したローラの配列方法を提案している（特許文献２、１頁参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２１０８５８号公報
【特許文献２】
特開２００１−２４１５２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、ローラ転走路にローラをクロス配列した場合、一つのローラが転動するローラ転走溝の壁面を隣のローラの端面が通過する。このため、隣のローラの端面がローラ転走溝の壁面に干渉することがある。実際に三次元ＣＡＤ上で一定のリードを保ってローラを移動させた後、ローラ転走路からローラを抜き去ると、図２４に示されるように、ローラ転走溝４１の片側の壁面に窪み４２が生ずることがある。ローラ転走溝４１の壁面に窪み４２が生ずると、当該窪みが形成された壁面を図２４に示されるローラ４３の隣のローラの側面（周囲）が転動するので、ローラの側面とローラ転走溝４１の壁面との接触長さが短くなってしまう。
【０００７】
ここで、軸線方向の長さが短いローラを使用すると、ローラの端面がローラ転走溝の壁面に干渉するのを防止することができる。しかし、ローラの軸線方向の長さが短くなると、その分ローラが受けられる許容荷重も減ってしまう。ローラねじのリードが大きくなると、ローラの長さをより短くする必要がある。
【０００８】
同じ問題は、特許文献１に記載のように、ローラ転走路にローラをクロス配列した場合だけでなく、特許文献２に記載のように、ローラ転走路に一群の行き荷重負荷用ローラ列と一群の帰り荷重負荷用ローラ列とを分離して配列した場合にも同様に生ずる。なぜならば、ねじ軸の一つの条のローラ転走溝を、行き荷重負荷用ローラ列及び帰り荷重負荷用ローラ列の双方が転動するからである。
【０００９】
そこで本発明は、ねじ軸の軸線方向の両方向の荷重を受けることができ、しかもローラの端面とローラ転走溝とが干渉し難いローラねじを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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。
【００１１】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、外周面にローラ（４ａ，４ｂ）が転走する二条以上の螺旋状のローラ転走面（１ａ，１ｂ）が形成されるねじ軸（１）と、内周面に前記ねじ軸（１）の前記ローラ転走面（１ａ，１ｂ）に対向する二条以上の螺旋状のローラ転走面（２ａ，２ｂ）が形成されるナット（２）と、前記ねじ軸（１）の前記ローラ転走面（１ａ，１ｂ）と前記ナット（２）の前記ローラ転走面（２ａ，２ｂ）との間の二条以上のローラ転走路（３ａ，３ｂ，３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂ）に配列される複数のローラ（４ａ，４ｂ）と、を備え、前記二条以上のローラ転走路（３ａ，３ｂ，３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂ）のうち、一つの条のローラ転走路（３ａ，３２ａ，３３ａ）には一列のみの複数のローラ（４ａ）がパラレル配列され、他の条のローラ転走路（３ｂ，３２ｂ，３３ｂ）にも一列のみの複数のローラ（４ｂ）がパラレル配列され、前記一つの条のローラ転走路（３ａ，３２ａ，３３ａ）に配列される前記複数のローラ（４ａ）は、前記ねじ軸（１）の軸線方向の一方向（(1)）のみの荷重を負荷でき、前記他の条のローラ転走路（３ｂ，３２ｂ，３３ｂ）に配列される前記複数のローラ（４ｂ）は、前記ねじ軸（１）の軸線方向の反対方向（(2)）のみの荷重を負荷できることを特徴とするローラねじである。ここで、ローラねじのリードｌとピッチｐとの関係式は、ｌ＝ｎ×ｐ（ｎは２以上の整数）である。
［００１２］
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のローラねじにおいて、前記ねじ軸（１）の軸線を含む断面において、前記ローラ（４ａ，４ｂ）の軸線と前記ねじ軸（２）の軸線とのなす角度が、前記一つの条のローラ転走路（３２ａ）に配列されるローラ（４ａ）と前記他の条のローラ転走路（３２ｂ）に配列されるローラ（４ｂ）とで異なることを特徴とする。
［００１３］
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のローラねじにおいて、前記ローラ（４ａ，４ｂ）は円筒形状であり、前記ねじ軸（１）の軸線を含む断面において、前記ローラ（４ａ，４ｂ）の軸線と前記ねじ軸（１）の軸線とのなす角度が、前記一つの条のローラ転走路（３３ａ）に配列されるローラ（４ａ）、及び前記他の条のローラ転走路（３３ｂ）に配列されるローラ（４ｂ）共に４５度以外に設定されることを特徴とする。
［００１４］
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３いずれかに記載のローラねじにおいて、前記ねじ軸（１）の外周面に形成されるねじ山（１ｄ）の一方の壁面を前記一つの条のローラ転走路（３ａ，３２ａ，３３ａ）に配列されたローラ（４ａ）の側面が転動し、前記ねじ軸（１）の前記ねじ山（１ｄ）の他方の壁面を前記他の条のローラ転走路（３ｂ，３２ｂ，３３ｂ）に配列されたローラ（４ｂ）の側面が転動し、前記ナット（２）の内周面に形成されるねじ山（２ｄ）の一方の壁面を前記一つの条のローラ転走路（３ａ，３２ａ，３３ａ）に配列されたローラ（４ａ）の側面が転動し、前記ナット（２）の前記ねじ山（２ｄ）の他方の壁面を前記他の条のローラ転走路（３ｂ，３２ｂ，３３ｂ）に配列されたローラの側面が転動することを特徴とする。
［００１５］
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のローラねじにおいて、前記ねじ軸（１）及び前記ナット（２）の少なくとも一方のねじ山（１ｄ又は２ｄ）とねじ山（１ｄ又は２ｄ）との間には、前記ローラ転走路に配列されたローラの端面から離間する円筒形状の谷底部（１ｅ，２ｅ）が形成されることを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、ねじ軸（１）のローラ転走面（１ａ，１ｂ）とナット（２）のローラ転走面（２ａ，２ｂ）との間の二条以上のローラ転走路（３ａ，３ｂ，３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂ）に複数のローラ（４ａ，４ｂ）を配列するローラねじの製造方法において、前記二条以上のローラ転送路（３ａ，３ｂ，３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂ）のうち、一つの条のローラ転走路（３ａ，３２ａ，３３ａ）に一列のみの複数のローラ（４ａ）をパラレル配列する工程と、他の条のローラ転走路（３ｂ，３２ｂ，３３ｂ）に一列のみの複数のローラ（４ｂ）をパラレル配列する工程と、を備え、前記一つの条のローラ転走路（３ａ，３２ａ，３３ａ）に配列される前記複数のローラ（４ａ）は、前記ねじ軸（１）の軸線方向の一方向（(1)）のみの荷重を負荷でき、前記他の条のローラ転走路（３ｂ，３２ｂ，３３ｂ）に配列される前記複数のローラ（４ｂ）は、前記ねじ軸（１）の軸線方向の反対方向（(2)）のみの荷重を負荷できることを特徴とする。ここで、ローラねじのリードｌとピッチｐとの関係式は、ｌ＝ｎ×ｐ（ｎは２以上の整数）である。
【発明の効果】
［００１７］
請求項１に記載の発明によれば、一条毎のローラ転走路にローラがパラレル配列されるので、例えばローラの端面側のローラ転走溝を窪ませることもでき、ローラの端面とローラ転走溝とが干渉するのを防止することができる（なお、ローラの端面側のローラ転走溝を窪ませない場合もある）。そして、一条に配列されるローラ列がねじ軸の軸線方向の一方向の荷重を負荷し、他の条に配列されるローラ列がねじ軸の軸線方向の反対方向の荷重を負荷できるので、ねじ軸の軸線方向の両方向の荷重を負荷することができる。
［００１８］
請求項２に記載の発明によれば、往復で負荷容量の異なるローラねじが得られる。
［００１９］
請求項３に記載の発明によれば、１種類のローラ径であっても、軸線方向の負荷容量を自由に増減できる。
［００２０］
請求項４に記載の発明によれば、一つのねじ山の両方の壁面をローラの側面が転動するので、ねじ山にかかる荷重のバランスがよくなる。
［００２１］
請求項５に記載の発明によれば、ローラの端面が谷底部に干渉するのを防止することができる。そして、ねじ軸及びナット共に形状が単純になるので、前加工（荒加工）が簡単にでき、溝形状測定等の製品評価もやり易い。
【００２２】
請求項６に記載の発明によれば、一条毎のローラ転走路にローラがパラレル配列されるので、例えばローラの端面側のローラ転走溝を窪ませることで、ローラの端面とローラ転走溝とが干渉するのを防止することができる（なお、ローラの端面側のローラ転走溝を窪ませない場合もある）。そして、一条に配列されるローラ列がねじ軸の軸線方向の一方向の荷重を負荷し、他の条に配列されるローラ列がねじ軸の軸線方向の反対方向の荷重を負荷できるので、ねじ軸の軸線方向の両方向の荷重を負荷することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態におけるローラねじの斜視図
【図２】上記ローラねじの側面図
【図３】上記ローラねじのねじ軸の軸線に沿った断面図
【図４】上記ローラねじの正面図
【図５】ローラを示す側面図
【図６】ローラ転走路に配列されるローラを示す側面図
【図７】ねじ軸を示す図
【図８】ねじ軸及びナットの斜視図
【図９】ねじ軸及びナットの側面図
【図１０】ねじ軸及びナットの正面図
【図１１】ナットに組み込まれる循環部材を示す斜視図
【図１２】一つの条のローラの軌道の中心線を示す（図中（Ａ）はねじ軸の軸線方向からみた状態を示し、図中（Ｂ）はねじ軸１の側方からみた状態を示す）
【図１３】ナットの一方側の端面に取付けられる方向転換路構成部と他方側の端面に取付けられる方向転換路構成部との位置関係を示す図（図中（Ａ）はナットの正面図を示し、図中（Ｂ）はねじ軸の軸線に沿ったナットの断面図を示す）
【図１４】方向転換路構成部の内周側を示す図（（Ａ）は正面図を示し、（Ｂ）は側面図を示す）
【図１５】方向転換路構成部の内周側を示す図（（Ａ）は側面図を示し、（Ｂ）は正面図を示す）
【図１６】方向転換路構成部の外周側を示す図（（Ａ）は正面図を示し、（Ｂ）は側面図を示す）
【図１７】方向転換路構成部の外周側を示す図（（Ａ）は側面図を示し、（Ｂ）は正面図を示す）
【図１８】パイプの断面図
【図１９】パイプ内の直線軌道を移動するローラの姿勢の変化を示す図
【図２０】接触角を４５度に設定した上記実施形態のローラねじを示す断面図
【図２１】接触角を一つの条のローラ転走路に配列されるローラと他の条のローラ転走路に配列されるローラとで異ならせている例を示すローラねじの断面図
【図２２】接触角を４５度以外に設定したローラねじの例を示す断面図
【図２３】シンプル構造のローラねじの例を示す断面図
【図２４】ローラをクロス配列したときのローラとローラ転走溝の干渉を示す模式図
【符号の説明】
【００２４】
１…ねじ軸
１ａ，１ｂ…ねじ軸のローラ転走溝
１ｄ…ねじ軸のねじ山
１ｅ…ねじ軸の谷底部
２…ナット
２ａ，２ｂ…ナットのローラ転走溝
２ｄ…ナットのねじ山
２ｅ…ナットの谷底部
２ａ，２ｂ…ナットのローラ転走溝
３ａ，３ｂ…ローラ転走路
３２ａ，３２ｂ…ローラ転走路
３３ａ，３３ｂ…ローラ転走路
４ａ，４ｂ…ローラ
６…ローラの端面
１０ａ…ローラの軸線
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下添付図面に基づいて、本発明のローラねじの実施形態を説明する。図１ないし図４は、本発明の一実施形態におけるローラねじを示す。図１は斜視図、図２は側面図、図３は断面図、図４は正面図である。図１及び図２において、ローラ転走路に配列されるローラを示すためにナット内部は透けている。図５ないし図２０についても同一の構成部品については同一の符号を附す。
【００２６】
図１ないし図４に示されるローラねじは、二条ねじである。ねじ軸１の外周面には螺旋状のローラ転走溝１ａ，１ｂが隣接して二条形成され、ナット２の内周面にも螺旋状のローラ転走溝２ａ，２ｂが二条形成される。そして、ねじ軸１を１回転させたときにナット２が軸方向に動く距離であるリードｌと、ねじ山間の距離であるピッチｐとの関係は、ｌ＝２×ｐの関係がある。なお、ローラねじは二条以上のねじであればよく、三条ねじ、四条ねじ等にすることも可能である。
【００２７】
ねじ軸１のローラ転走溝１ａ，１ｂとナット２のローラ転走溝２ａ，２ｂとの間には、二条のローラ転走路３ａ，３ｂが形成される。二条のローラ転走路３ａ，３ｂのうちの一つの条のローラ転走路３ａには、ねじ軸１の軸線方向の一方向(1)の荷重を負荷できるローラ４ａが配列される。そして、このローラ転走路３ａには、ローラ４ａの進行方向から見て隣接するローラ４ａの軸線が略同じ方向を向くように、複数のローラ４ａがパラレル配列される。この図１には、一巻き当たり一つのローラ４ａが示されているが、実際にはローラ転走路の全体に亘りローラ４ａが充填される。
【００２８】
他方、他の条のローラ転走路３ｂには、ねじ軸１の軸線方向の反対方向(2)の荷重を負荷できるローラ４ｂが配列される。このローラ転走路３ｂにも、隣接するローラ４ｂの軸線がローラ４ｂの進行方向から見て略同じ方向を向くように、複数のローラ４ｂがパラレル配列される。
【００２９】
ローラ４ａ，４ｂが荷重を負荷できる方向について説明する。図５は本実施形態で使用されるローラ４ａ，４ｂを示す。ローラ４ａ，４ｂの形状は、円筒形状でその長さＬと直径φＤが略等しい。このため、ローラ４ａ，４ｂの側面形状は略正方形で、ローラ４ａ，４ｂが転動するローラ転走路３ａ，３ｂの断面形状も略正方形になる。図６はローラ転走路３ａに配列されるローラ４ａを示す。ローラ４ａは、その側面がねじ軸１のローラ転走溝１ａの壁面１ａ１と該壁面に対向するナット２のローラ転走溝２ａの壁面２ａ１との間で圧縮されることで荷重を負荷する。一方、ローラ４ａの端面６と壁面１ａ２，２ａ２との間には僅かな隙間が空く。このため、一つのローラ４ａは、ねじ軸１の軸線方向の一方向(1)の荷重のみを負荷する。ここで、ローラ４ａの側面とねじ軸１のローラ転走溝１ａの接触線７と、ローラ４ａの側面とナット２のローラ転走溝２ａとの接触線８とを、これらの接触線７，８に対して直交するように結んだ線を接触角線９ａと定義する（接触角線９ａはローラ４ａの軸線１０ａに直交する）と、この接触角線９ａは荷重を負荷できる方向を示す。ローラ４ａの軸線１０ａ及び接触角線９ａについては、図１及び図２にも示される。
【００３０】
このように、本実施形態のローラねじでは、一つの条のローラ転走路３ａに配列される複数のローラ４ａは、ねじ軸１の軸線方向の一方向(1)の荷重を負荷でき、他方、残りの一条のローラ転走路３ｂに配列される複数のローラ４ｂは、ねじ軸１の軸線方向の反対方向(2)の荷重を負荷できる。これにより、ねじ軸１の軸線方向の両方向の荷重を負荷できる実用的なローラねじが得られる。
【００３１】
ローラ４ａ，４ｂをパラレル配列した意義について説明する。ローラ４ａ，４ｂの進行方向から見て隣接するローラの軸線が直交するようにローラをクロス配列した場合、ローラ転走溝の片側の壁面をローラの側面が転動すると共にローラの端面が通過する。上述したように、長さが長いローラを使用すると、ローラの端面がローラ転走溝の壁面に干渉する。これを防止するために、従来は軸線方向の長さが短いローラを使用していた。しかし、一条毎のローラ転走路３ａ，３ｂにローラ４ａ，４ｂをパラレル配列することで、例えばローラ４ａの端面側の壁面１ａ２，２ａ２（図６参照）を窪ませることができ、ローラ４ａの端面６と壁面１ａ２，２ａ２とが干渉するのを防止することができる。したがって、ローラ４ａの軸線方向の長さを短くする必要がなくなる。なお、ローラ４ａの面取り等により、ローラ４ａの端面と１ａ２，２ａ２とが干渉しない場合は、壁面ローラ４ａの端面側の壁面１ａ２，２ａ２を窪ませなくてもよい。
【００３２】
また、ローラ４ａの端面６が通過するのはローラ転走溝１ａ，２ａの片側の壁面１ａ２，２ａ２のみなので、ローラ４ａの側面が転動する残りのローラ転走溝１ａ，２ａの壁面１ａ１，２ａ１に、ローラ４ａの端面６がすべり接触することによる悪影響が及ばない。さらに、ローラ４ａの側面が転動するローラ転走溝１ａ，２ａの片側の壁面１ａ１，２ａ１のみを精度良く仕上げればよいので、ローラ転走溝１ａ，２ａの加工が容易になる。
【００３３】
図１に示されるように、ローラ４ａ，４ｂの軸線はねじ軸１の軸線を通る。たとえローラ４ａ，４ｂがローラ転走路３ａ，３ｂのどの位置にいても、ローラ４ａ，４ｂの軸線はねじ軸１の軸線を通る。これにより、ローラ４ａ，４ｂの姿勢が一定に保たれるので、ローラ４ａ，４ｂがローラ転走路３ａ，３ｂを移動する際にローラ４ａ，４ｂが傾いてスキューを起こすのを防止することができる。ローラ４ａ，４ｂはこのような姿勢でローラ転走路３ａ，３ｂに配列されているので、厳密に言うと隣接するローラ４ａ同士又はローラ４ｂ同士の軸線は平行であるとはいえない。しかし、ローラ４ａ，４ｂの進行方向から見て隣接するローラ４ａ又はローラ４ｂの軸線は同方向を向く。
【００３４】
図１及び図２に示されるように、ナット２の軸線方向の両端には、ねじ軸１の表面に付着する異物がナット２の内部に入るのを防止するため、並びにナット２の内部から潤滑剤が漏れるのを防止するために、シール部材１４が取り付けられる。
【００３５】
以下に、ローラねじのねじ軸１及びナット２の構造について説明する。図７はねじ軸１を示す。ねじ軸１の外周面には所定のリードを有する断面Ｖ字形状の二条の螺旋状のローラ転走溝１ａ，１ｂが形成される。一条のローラ転走溝１ａにねじ軸１の軸線方向の一方向(1)の荷重を負荷できるローラ４ａがパラレル配列され、もう一つの条のローラ転走溝１ｂにねじ軸１の軸線方向の反対方向(2)の荷重を負荷できるローラ４ｂがパラレル配列される。
【００３６】
図８ないし図１０は、ねじ軸１及びナット２を示す。図８はねじ軸１及びナット２の斜視図を示し、図９は側面図を示し、図１０は正面図を示す。ナット２には、ねじ軸１のローラ転走溝１ａ，１ｂに対向し、所定のリードを有する断面Ｖ字形状の二条の螺旋状のローラ転走溝２ａ，２ｂが形成される。一条のローラ転走溝２ａにねじ軸１の軸線方向の一方向(1)の荷重を負荷できるローラ４ａがパラレル配列され、もう一つの条のローラ転走溝２ｂにねじ軸１の軸線方向の反対方向(2)の荷重を負荷できるローラ４ｂがパラレル配列される。ナット２をねじ軸１に対して相対的に回転させると、複数のローラ４ａ，４ｂが螺旋状のローラ転走路３ａ，３ｂを移動する。ローラ転走路３ａ，３ｂの一端まで転がったローラ４ａ，４ｂは、ナット２に取り付けられる循環部材１２，１３（図１１参照）によって、数巻き手前のローラ転走路３ａ，３ｂの他端に戻される。この実施形態ではローラねじが二条であるので、循環部材１２，１３は二組取り付けられる。図８ないし図１０には、循環部材１２，１３を取り外した状態が示されている。
【００３７】
図１１はナット２に組み込まれる二組の循環部材１２，１３のうちの一組を示す。循環部材１２，１３は、ナット２の軸線と平行に伸びるパイプ１２と、パイプ１２の両端に設けられる方向転換路構成部１３からなる。ナット２には、ねじ軸１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断面四角形状の直線軌道１１が形成される。方向転換路構成部１３は、ナット２の軸線方向の両端面に取り付けられる。この方向転換路構成部に円弧状の曲線軌道１６が形成される。方向転換路構成部１３は、内周側１３ａと外周側１３ｂとに２分割されている。これら方向転換路構成部１３の内周側１３ａ及び外周側１３ｂを重ね合わせてナット２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２の端面に固定する。パイプ１２の両端は方向転換路構成部１３に嵌まるので、方向転換路構成部１３をナット２に固定することで、パイプ１２もナット２に固定される。
【００３８】
図１２は、一つの条のローラ転走路３ａ、円弧状の曲線軌道１６及び直線軌道１１を循環するローラ４ａの軌道の中心線を示す。図１２（Ａ）はローラ転走路３ａを移動するローラ４ａの軌道（ねじ軸１の軸線方向からみた状態）を示し、図１２（Ｂ）は無限循環路の全体を循環するローラ４ａの軌道を示す（ねじ軸１の側方からみた状態）。ローラ転走路３ａでのローラ４ａの軌道は、ねじ軸１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としての直線軌道１１でのローラ４ａの軌道は、ねじ軸１の軸線１ｃに平行な直線になる。そして、曲線軌道１６でのローラ４ａの軌道は、曲率半径Ｒの円弧になる。
【００３９】
これらローラ転走路３ａ、曲線軌道１６及び直線軌道１１の繋ぎ目では、ローラ４ａの軌道の接線方向が連続になっている。具体的には、ローラ転走路３ａと曲線軌道１６との繋ぎ部分では、曲線軌道１６の接線方向は、ねじ軸１の軸線方向から見た状態において、ローラ転走路３ａの中心線の接線方向と一致し、且つねじ軸１の側方から見た状態において、ローラ転走路３ａのリード角と一致する。また直線軌道１１と曲線軌道１６の繋ぎ部分では、曲線軌道１６の接線方向は、直線軌道１１の中心線の伸びる方向と一致する。
【００４０】
図１３は、ナット２の一方側の端面に取付けられる方向転換路構成部１３と他方側の端面に取付けられる方向転換路構成部１３との位置関係を示す。上述したように直線軌道１１は、ねじ軸１の軸線１ｃと平行に伸びる。曲線軌道１６は、図１３（Ａ）に示されるようにねじ軸１の軸線方向から見た状態において、ローラ転走路３ａの中心線の接線方向に伸びる。そして手前側の曲線軌道１６の中心線と奥側の曲線軌道１６の中心線とは、所定の開き角度γで交差する。詳しくは後述するが、直線軌道１１は通路内を移動するローラ４ａの姿勢をこの開き角度と略等しい角度γ回転させる。ここで曲線軌道１６が含まれる平面Ｐ１，Ｐ２（正確には曲線軌道１６の中心線が含まれる平面）は、ねじ軸１の軸線１ｃに略平行になる。
【００４１】
図１４及び図１５は、方向転換路構成部１３の内周側１３ａを示す。この方向転換路構成部の内周側１３ａは、曲率半径Ｒの方向転換路が形成される本体部２１と、ナット２の端面に取付けられるフランジ部２２とを有する。本体部２１の一端には、ローラ転走路３ａ内に入ってローラ４ａを掬い上げる掬上げ部２１ａが形成される。本体部２１の他端はパイプ１２に嵌め込まれる。内周側１３ａの掬上げ部２１ａは、外周側１３ｂの掬上げ部と協働して螺旋状のローラ転走路３ａを転がるローラ４ａを接線方向に掬い上げる。曲線軌道１６は掬い上げた直後にローラ４ａを方向転換させ、円弧状の曲線軌道１６に沿ってローラを移動させる。
【００４２】
図１６及び図１７は、方向転換路構成部１３の外周側１３ｂを示す。この方向転換路構成部の外周側１３ｂは、曲率半径Ｒの曲線軌道１６が形成される本体部２５と、ナット２の端面に取付けられるフランジ部２６とを有する。本体部２５の一端には、ローラ転走路３ａ内に入ってローラを掬い上げる掬上げ部２５ａが形成される。本体部２５の他端はパイプ１２に嵌め込まれる。外周側１３ｂの掬上げ部２５ａは、内周側１３ａの掬上げ部２１ａと協働して螺旋状のローラ転走路３ａを転がるローラ４ａを接線方向に掬い上げる。曲線軌道１６は掬い上げた直後にローラ４ａを方向転換させ、円弧状の曲線軌道１６に沿ってローラ４ａを移動させる。また、この方向転換路構成部１３の外周側１３ｂには、ねじ軸１のローラ転走溝１ａの形状に合わせた突出部２７が形成され、これにより掬上げ部２５ａの強度を確保している。方向転換路構成部１３は金属製であっても樹脂製であってもよい。
【００４３】
図１８はパイプ１２の断面図を示す。ローラ４ａが直線軌道１１を通過する間、ローラ４ａの姿勢が回転するように直線軌道１１はねじられる。すなわち、ローラ４ａは直線軌道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。この例では、直線軌道１１の一端から他端に至るまでローラ４ａは、約９０度＋２β度（ねじ軸１の軸線方向から見た一対の方向転換路の開き角度γ）回転する。パイプ１２は中心線に沿って２分割される。
【００４４】
図１９は、直線軌道１１を移動するローラ４ａの姿勢の変化を示す。直線軌道１１を移動するに従って、ローラ４ａのA１の位置が左斜め上から左斜め下へと移動し、ローラ４ａの姿勢が約９０度回転するのがわかる。直線軌道１１でローラ４ａの姿勢を回転させることにより、ローラ転走路３ａからローラ４ａを掬い上げ、またローラ転走路３ａにローラ４ａを戻すときに、側面形状が四角形のローラ４ａの姿勢を断面四角形状のローラ転走路３ａの形状に一致させることができる。また、ローラ４ａの姿勢を一対の曲線軌道１６の開き角度γと略等しい角度回転させることで、ねじ軸１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１の軸線の前記一方向(1)からの荷重を負荷できる状態で）ローラ転走路３ａに戻る。
【００４５】
なお、上記実施形態では、ローラ４ａを循環させる循環部材１２，１３及びローラ転走路３ａについて説明したが、ローラ４ｂを循環させる循環部材１２，１３及びローラ転走路３ｂも同様な構成である。
【００４６】
図２０は、接触角（接触角線９ａ，９ｂとねじ軸１の軸線とのなす角度）を４５度に設定した上記実施形態のローラねじを示す。この場合、接触角線９ａ，９ｂとローラ４ａ，４ｂの軸線とは直交するので、ローラ４ａ，４ｂの軸線とねじ軸の軸線とのなす角度も４５度になる。接触角を４５度に設定すると、往路及び復路で等荷重を支えることができるが、往復で負荷容量を変えたいときに対応が困難である。
【００４７】
この問題を解決するのが、図２１に示されるローラねじである。この例では、接触角（接触角線３１ａ，３１ｂとねじ軸１とのなす角度）を一つの条のローラ転走路に配列されるローラ４ａと他の条のローラ転走路に配列されるローラ４ｂとで異ならせている。接触角線３１ａ，３１ｂとローラ４ａ，４ｂの軸線とは直交するので、ローラ４ａ，４ｂの軸線とねじ軸１の軸線とのなす角度を、一つの条のローラ転走路に配列されるローラ４ａと他の条のローラ転走路に配列されるローラ４ｂとで異ならせている、と言い換えることもできる。ここでは、一つの条のローラ転走路３３ａに配列されるローラ群４ａの接触角は全て共通であり、他の条のローラ転走路３３ｂに配列されるローラ群４ｂの接触角も全て共通である。しかし、ローラ群４ａの接触角とローラ群４ｂの接触角とは相違する。これにより、往復で負荷容量の異なるローラねじが得られる。
【００４８】
図２０に示されるように、接触角を４５度に設定すると、同じ直径のローラ４ａ，４ｂであれば、負荷容量も一定に定められる。負荷容量を自由に増減できるのが、図２２に示されるような、接触角を４５度以外に設定した例である。この例では、一つの条のローラ転走路３３ａに配列されるローラ群４ａの接触角と、他の条のローラ転走路３３ｂの配列されるローラ群４ｂの接触角とは同一であるが、４５度以外に設定される。
【００４９】
これらの図２０ないし図２２に示されるローラねじにおいて、ねじ軸１の外周面に形成されるねじ山１ｄの一方の壁面を一つの条のローラ転走路３ａ，３２ａ，３３ａに配列されたローラ４ａの側面が転動し、ねじ山１ｄの他方の壁面を残りの一つの条のローラ転走路３ｂ，３２ｂ，３３ｂに配列されたローラ４ｂの側面が転動する。そして、ナット２の内周面に形成されるねじ山２ｄの一方の壁面を一つの条のローラ転走路３ａ，３２ａ，３３ａに配列されたローラ４ａの側面が転動し、ねじ山２ｄの他方の壁面を残りの一つの条のローラ転走路３ｂ，３２ｂ，３３ｂに配列されたローラ４ｂの側面が転動する。このように、ねじ山１ｄ，２ｄの両方の壁面をローラ４ａ，４ｂが転動するように構成すると、ねじ山１ｄ，２ｄにかかる荷重のバランスがよくなる。
【００５０】
図２３は、図２０に示されるローラねじの構造をさらにシンプルに示した例である。ねじ軸１のねじ山１ｄとねじ山１ｄとの間には、ローラ転走路に配列されたローラ４ａ，４ｂの端面から離間する円筒形状の谷底部１ｅが形成される。谷底部１ｅの外径はねじ山１ｄの外径よりも小さい。ナットにも同様に谷底部２ｅが形成される。これにより、ねじ軸１は丸棒の表面にねじ山１ｄが突出したように形成され、ナット２は筒の内面にねじ山２ｄが突出したように形成される。このように谷底部１ｅ，２ｅを形成すると、ローラ４の端面がナット２に干渉するのを防止することができる。そして、ねじ軸１及びナット２共に形状が単純になるので、前加工（荒加工）が簡単にでき、溝形状測定等の製品評価もやり易くなる。特にねじ山１ｄ，２ｄの壁面を研削加工するときに谷底部１ｅ，２ｅが砥石の逃げになるので、容易に研削加工することができる。
【００５１】
なお、本発明のローラねじ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。例えば上記実施形態では、二条のローラねじを用いているが、三条のローラねじを用い、一条はねじ軸の軸線の一方向の荷重を負荷できるようにローラを配列し、残りの二条はねじ軸の軸線の反対方向の荷重を負荷できるようにローラを配列しもよい。この他にも四条のローラねじを用い、二条はねじ軸の軸線の一方向の荷重を負荷できるようにローラを配列し、残りの二条はねじ軸の軸線の反対方向の荷重を負荷できるようにローラを配列してもよい。さらに五条以上のローラねじにしてもよい。
【００５２】
また、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。さらに、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。さらに、ローラ間にローラ同士の接触を防止するリテーナを介在させてもよい。
【００５３】
本明細書は、２００５年６月３０日出願の特願２００５−１９２２４１に基づく。この内容はすべてここに含めておく。

Claims (6)

1. 外周面にローラが転走する二条以上の螺旋状のローラ転走面が形成されるねじ軸と、
   内周面に前記ねじ軸の前記ローラ転走面に対向する二条以上の螺旋状のローラ転走面が形成されるナットと、
   前記ねじ軸の前記ローラ転走面と前記ナットの前記ローラ転走面との間の二条以上のローラ転走路に配列される複数のローラと、を備え、
   前記二条以上のローラ転走路のうち、一つの条のローラ転走路には一列のみの複数のローラがパラレル配列され、
   他の条のローラ転走路にも一列のみの複数のローラがパラレル配列され、
   前記一つの条のローラ転走路に配列される前記複数のローラは、前記ねじ軸の軸線方向の一方向のみの荷重を負荷でき、
   前記他の条のローラ転走路に配列される前記複数のローラは、前記ねじ軸の軸線方向の反対方向のみの荷重を負荷できることを特徴とするローラねじ。
   ここで、ローラねじのリードｌとピッチｐとの関係式は、ｌ＝ｎ×ｐ（ｎは２以上の整数）である。
2. 前記ねじ軸の軸線を含む断面において、前記ローラの軸線と前記ねじ軸の軸線とのなす角度が、前記一つの条のローラ転走路に配列されるローラと前記他の条のローラ転走路に配列されるローラとで異なることを特徴とする請求項１に記載のローラねじ。
3. 前記ローラは円筒形状であり、
   前記ねじ軸の軸線を含む断面において、前記ローラの軸線と前記ねじ軸の軸線とのなす角度が、前記一つの条のローラ転走路に配列されるローラ、及び前記他の条のローラ転走路に配列されるローラ共に４５度以外に設定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。
4. 前記ねじ軸の外周面に形成されるねじ山の一方の壁面を、前記一つの条のローラ転走路に配列されたローラの側面が転動し、前記ねじ軸の前記ねじ山の他方の壁面を、前記他の条のローラ転走路に配列されたローラの側面が転動し、
   前記ナットの内周面に形成されるねじ山の一方の壁面を、前記一つの条のローラ転走路に配列されたローラの側面が転動し、前記ナットの前記ねじ山の他方の壁面を、前記他の条のローラ転走路に配列されたローラの側面が転動することを特徴とする請求項１ないし３いずれかに記載のローラねじ。
5. 前記ねじ軸及び前記ナットの少なくとも一方のねじ山とねじ山との間には、前記ローラ転走路に配列されたローラの端面から離間する円筒形状の谷底部が形成されることを特徴とする請求項４に記載のローラねじ。
6. ねじ軸のローラ転走面とナットのローラ転走面との間の二条以上のローラ転走路に複数のローラを配列するローラねじの製造方法において、
   前記二条以上のローラ転走路のうち、一つの条のローラ転走路に一列のみの複数のローラをパラレル配列する工程と、
   他の条のローラ転走路にも一列のみの複数のローラをパラレル配列する工程と、を備え、
   前記一つの条のローラ転走路に配列される前記複数のローラは、前記ねじ軸の軸線方向の一方向のみの荷重を負荷でき、
   前記他の条のローラ転走路に配列される前記複数のローラは、前記ねじ軸の軸線方向の反対方向のみの荷重を負荷できることを特徴とするローラねじの製造方法。
   ここで、ローラねじのリードｌとピッチｐとの関係式は、ｌ＝ｎ×ｐ（ｎは２以上の整数）である。

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