JP5069555B2 - 運動案内装置 - Google Patents

Description

本発明は、軌道部材に対して移動部材が相対的に移動する運動案内装置、例えばねじ装置、リニアガイド、ボールスプライン等に関する。

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。

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を配列・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を設け、この無負荷戻し通路により負荷ローラ転走路を転がるローラを循環させる。

図２６は、出願人が提案したローラねじに組み込まれるリテーナ５１を示す。このリテーナ５１は、複数のローラ間にローラ同士の接触を防止するために介在される。リテーナ５１の進行方向の両端にはローラの外周面に形状を合わせた凹面５３が形成される。

図２７はこのリテーナ５１を組み込んだローラ列を示す。ローラ５２はローラ５２の進行方向から見て隣接するローラ５２の軸線が互いに直交するようにクロス配列される。

ローラねじでは、一般的に無負荷ローラ戻し通路がねじれていて、ローラはその姿勢を回転しながら無負荷ローラ戻し通路を移動する。この他にも、負荷ローラ転走路から無負荷ローラ戻し通路へ移行する部分も僅かにねじれていて、ローラは僅かに回転しながら方向転換する。また細かくみれば、負荷ローラ転走路自体も螺旋になっているので、ねじれている。

このねじれた循環経路をローラが移動するとき、前方のローラが後方のローラに対してその姿勢を回転する（詳しくは、ローラの進行方向から見て、後方のローラの軸線に対して直交状態を保っていた前方のローラの軸線が、相対的に僅かに回転する）必要がある。

従来のリテーナを使用すると、図２７（Ａ）に示されるように、リテーナ５１ａは、リテーナ５１ａと後方のローラ５２ａとの接触面に沿った第１の方向(1)に移動できる。また一つ手前のリテーナ５１ｂは、後方のローラ５２ｂに対して、リテーナ５１ｂと後方のローラ５２ｂとの接触面に沿った第２の方向(2)（すなわちローラ７の進行方向(3)から見て第１の方向(1)と直交する方向）に移動できる。しかしこれ以外には移動することができず、したがってローラ列はローラの進行方向(3)に対して直交する２方向にしか転走方向を変化することができない（言い換えればローラ列は２自由度しか有さない）。図２７（Ｂ）はローラ列が転走方向を変化した場合を示す。

また図示しないが、隣接するローラの軸線を平行に保つようにローラをパラレル配列させると、ローラ列は、ローラの進行方向に対して直交する１方向、すなわち第１の方向(1)又は第２の方向(2)にしか転走方向を変化することができない（言い換えればローラ列は１自由度しか有さない）。

このような従来のリテーナを使用すると、ローラ列が２自由度又は１自由度しか有さないので、前方のローラが後方のローラに対してその姿勢を回転する循環経路に対処することができない。従来のリテーナを使用してローラ列をローラねじの複雑な循環経路をあえて循環させると、ローラとリテーナとの間に僅かな隙間が生じたり、リテーナに無理な力が掛かったり、またローラとローラ転走溝との間で過大なすべりが発生するおそれがある。

そこで本発明は、リテーナを介在させたローラ列が回転の自由度を持つことができる運動案内装置を提供することを目的とする。
特開平１１−２１０８５８号公報

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。

上記課題を解決するために本発明者は個々のリテーナを２分割し、リテーナ自体に回転方向の自由度を持たせた。すなわち請求項１に記載の発明は、ローラ（７）が転走するローラ転走部（５ａ）が形成される軌道部材（５）と、前記ローラ転走部（５ａ）に対向する負荷ローラ転走部（６ａ）が形成される移動部材（６）と、前記軌道部材（５）のローラ転走部（５ａ）と前記移動部材（６）のローラ転走部（６ａ）との間の負荷ローラ転走路（９）、及び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）を含むローラ循環経路（９，１０）に配列される複数のローラ（７）と、前記複数のローラ（７）間に介在される複数のリテーナ（８，３４，４３）と、を備える運動案内装置において、前記複数のリテーナ（８，３４，４３）が互いに分離され、前記リテーナ（８，３４，４３）が、前記リテーナ（８，３４，４３）が挟まれる一対のローラ（７）のうちの一方のローラ（７）に接触する第１の分割体（３１，４１）と、他方のローラ（７）に接触する第２の分割体（３２，４２）とに分割され、前記第１の分割体（３１，４１）が前記第２の分割体（３２，４２）に対して、前記ローラ（７）が進行する方向（（３））を回転軸として相対的に回転でき、前記ローラ（７）が前記無負荷ローラ戻し通路（１０）の直線部（１１）を通過する間、前記ローラ（７）の姿勢が回転するように前記直線部（１１）がねじられることを特徴とする運動案内装置により、上述した課題を解決する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の運動案内装置において、前記第１の分割体（３１，４１）と前記第２の分割体（３１，４２）とが、連結されていないことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の運動案内装置において、前記第１の分割体（３１）と前記第２の連結体（３２）とが弾性体（３３）で連結されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の運動案内装置において、前記第１の分割体（３１）の、前記第２の分割体（３２）に接触する第１のリテーナ接触面（３１ｂ）が、前記ローラ（７）の進行方向に直交する平面形状に形成され、前記第２の分割体（３２）の、前記第１の分割体（３１）に接触する第２のリテーナ接触面（３２ｂ）も、前記ローラの進行方向に直交する平面形状に形成されることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４いずれかに記載の運動案内装置において、前記ローラ（７）の進行方向から見た状態において、前記リテーナ（８）が挟まれる一対のローラ（７）の軸線が互いに交差するように、前記複数のローラ（７）がクロス配列されることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項２に記載の運動案内装置において、前記第１の分割体（４１）の、前記第２の分割体（４２）に接触する第１のリテーナ接触面（４１ｂ）が前記第２の分割体（４２）に向かって凸の曲面に形成され、前記第２の分割体（４２）の、前記第１の分割体（４１）に接触する第２のリテーナ接触面（４２ｂ）が前記第１の分割体（４１）に向かって凸の曲面に形成されることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の運動案内装置において、前記ローラ（７）の進行方向から見た状態において、前記リテーナ（４３）が挟まれる一対のローラ（７）の軸線が互いに平行を保つように、前記複数のローラ（７）がパラレル配列されることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項１ないし７いずれかに記載の運動案内装置において、前記第１の分割体（３１，４１）の、前記ローラ（７）に接触する第１のローラ接触面（３１ａ，４１ａ）は、前記ローラ（７）の外形形状に合わせて凹んだ曲面形状に形成され、前記第２の分割体（４２）の、前記ローラ（７）に接触する第２のローラ接触面（３２ａ，４２ａ）は、前記ローラ（７）の外形形状に合わせて凹んだ曲面形状に形成されることを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、外周面に螺旋状のローラ転走溝（５ａ）が形成されるねじ軸（５）と、前記ローラ転走溝（５ａ）に対向する負荷ローラ転走溝（６ａ）が形成されるナット（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）の前記負荷ローラ転走溝（６ａ）との間の負荷ローラ転走路（９）、及び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）を含むローラ循環経路（９，１０）に配列される複数のローラ（７）と、前記複数のローラ（７）間に介在される複数のリテーナ（８，３４，４３）と、を備えるローラねじにおいて、前記複数のリテーナ（８，３４，４３）が互いに分離され、前記リテーナ（８，３４，４３）が、前記リテーナ（８，３４，４３）が挟まれる一対のローラ（７）のうちの一方のローラ（７）に接触する第１の分割体（３１，４１）と、他方のローラ（７）に接触する第２の分割体（３２，４２）とに分割され、前記第１の分割体（３１，４１）が前記第２の分割体（３２，４２）に対して、前記ローラ（７）が進行する方向（（３））を回転軸として相対的に回転でき、前記ローラ（７）が前記無負荷ローラ戻し通路（１０）の前記直線部（１１）を通過する間、前記ローラ（７）の姿勢が回転するように前記直線部（１１）がねじられることを特徴とするローラねじにより、上述した課題を解決する。

請求項１に記載の発明によれば、リテーナを第１の分割体と第２の分割体とに分割し、且つ第１の分割体が第２の分割体に対して回転できるようにすることで、リテーナ自体が回転の自由度を持つ。これによりローラ列は多自由度を得ることができ、複雑な循環経路においても円滑に方向転換する。

リテーナの第１の分割体と第２の分割体とは、請求項２に記載の発明のように連結されていなくてよい。第１の分割体及び第２の分割体は、隣接するローラあるいは通路の壁面にその位置が拘束されるので、第１の分割体と第２の分割体とを連結しなくても、第１の分割体が第２の分割体に対してずれたり、第１の分割体と第２の分割体とがばらばらになったりする問題が生じ難い。

請求項３に記載の発明のように、リテーナを弾性体で連結することで、運動案内装置の循環経路にリテーナを組み込み易くなる。

請求項４に記載の発明によれば、第１の分割体が第２の分割体に対して、ローラの進行方向を回転軸にして相対的に回転できる。

請求項５に記載の発明によれば、進行方向と直交する第１の方向及び第２の方向にローラの転走方向を変化させることができる。

請求項６に記載の発明によれば、第１の分割体を第２の分割体に対して３次元的に動かせることができるので、回転の自由度に加えてさらなる自由度を持たせることができる。特に請求項７に記載の発明のように、ローラをパラレル配列した場合に有効である。

請求項８に記載の発明によれば、リテーナによってローラの姿勢を正しく保つことができる。

ローラねじの循環経路は、ねじれが発生し易いので、本件発明は請求項９に記載の発明のようなローラねじに特に有効である。

本発明の一実施形態におけるローラねじの斜視図 ローラねじの主要部品の分解斜視図 全部品を組み合わせたローラねじの側面図 図３のIV−IV線矢視図 ねじ軸を示す側面図 ねじ軸のローラ転走溝の溝直角断面形状を示す図 ナット６の詳細図（図（Ａ）はナットの正面図を示し、（Ｂ）は軸線方向に沿った断面図を示し、（Ｃ）裏面図を示す） ナットのローラ転走溝の溝直角断面形状を示す図 ローラの側面図 負荷ローラ転走路内のローラを示す断面図 螺旋状の負荷ローラ転走路、円弧状の方向転換路及び直線部を循環するローラの軌道の中心線を示す図 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材と他方側の端面に取付けられる方向転換路構成部材との位置関係を示す図（（Ａ）はナットの正面図を示し、（Ｂ）はナットの断面図を示す） 方向転換路構成部材の内周側を示す図（（Ａ）は正面図を示し、（Ｂ）は側面図を示す） 方向転換路構成部材の内周側を示す図（（Ａ）は側面図を示し、（Ｂ）は裏面図を示す） 方向転換路構成部材の外周側を示す図（（Ａ）は正面図を示し、（Ｂ）は側面図を示す） 方向転換路構成部材の外周側を示す図（（Ａ）は側面図を示し、（Ｂ）は正面図を示す） パイプの断面図 直線部を移動するローラの姿勢の回転を示す図 リテーナを示す斜視図（（Ａ）は組み合わせた場合の斜視図を示し、（Ｂ）は分離した場合の斜視図を示す） リテーナを介在させたローラ列を示す斜視図 ローラの転走方向を変化させた場合のローラ列を示す斜視図 リテーナの他の例を示す斜視図 リテーナを介在させたローラ列を示す斜視図 リテーナの他の例を示す断面図 リテーナの他の例を示す断面図 従来のリテーナを示す断面図 従来のリテーナを組み込んだローラ列を示す斜視図

符号の説明

５ａ…ローラ転走溝（ローラ転走部）
５…ねじ軸（軌道部材）
６…ナット（移動部材）
６ａ…負荷ローラ転走溝（負荷ローラ転走部）
７…ローラ
８，３４，４３…リテーナ
９…負荷ローラ転走路
１０…無負荷ローラ戻し通路
３１，４１…第１の分割体
３１ａ，４１ａ…第１のローラ接触面
３１ｂ，４１ｂ…第１のリテーナ接触面
３２，４２…第２の分割体
３２ａ，４２ａ…第２のローラ接触面
３２ｂ，４２ｂ…第２のリテーナ接触面
３３…弾性体

本発明は、軌道部材に対して移動部材が相対的に移動する運動案内装置、例えばねじ、リニアガイド、ボールスプライン等に適用することができる。以下では運動案内装置として、ローラねじに適用した場合について説明する。

図１は、ローラねじの斜視図を示す。ローラねじは、外周面にローラが転走する螺旋状のローラ転走溝５ａが形成された軌道部材としてのねじ軸５と、内周面にローラ転走溝５ａに対向する螺旋状の負荷ローラ転走溝６ａが形成される移動部材のナット６とを備える。ねじ軸５のローラ転走溝５ａとナット６の負荷ローラ転走溝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。複数のローラ７間には、ローラ７同士の接触を防止する複数のリテーナ８が介在される。複数のリテーナは、連結されることなく、互いに分離されている。

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と負荷ローラ転走溝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。これら負荷ローラ転走路９と無負荷ローラ戻し通路１０で、エンドレスのローラ循環経路が構成される。

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部１１と、直線部１１の両端に設けられ、直線部１１と負荷ローラ転走路９とを接続する曲線部としての円弧状の方向転換路１６からなる。

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断面四角形状の直線部１１が形成される。詳しくは後述するが、ローラ７が直線部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部１１はねじれている。

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材１３の内周側１３ａ及び外周側１３ｂ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１３ａ及び外周側１３ｂ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。

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。

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４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。

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。

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負荷ローラ転走溝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は負荷ローラ転走溝６ａの条数と等しい数（この実施形態では４つ）設けられ、４条の負荷ローラ転走溝６ａそれぞれを転がるローラ７を循環させる。

図８はナット６の負荷ローラ転走溝６ａの溝直角断面形状を示す。負荷ローラ転走溝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。負荷ローラ転走溝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。

図９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。

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１０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の負荷ローラ転走溝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１０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１９，２０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。

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の負荷ローラ転走溝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。

図１１は螺旋状の負荷ローラ転走路９、円弧状の方向転換路１６及び直線部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の直線部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。

これら負荷ローラ転走路９、方向転換路１６及び直線部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。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。また直線部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、直線部１１の中心線の伸びる方向と一致する。

図１２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の直線部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γ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γが大きくなる傾向がある。詳しくは後述するが、直線部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γ回転させる。

図１３及び図１４は方向転換路構成部材の内周側１３ａを示す。この方向転換路構成部材の内周側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６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、負荷ローラ転走路９内に入ってローラ７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に沿ってローラを移動させる。

図１５及び図１６は方向転換路構成部材の外周側１３ｂを示す。この方向転換路構成部材の外周側１３ｂは、曲率半径Rの方向転換路１６が形成される本体部２５と、ナット６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、負荷ローラ転走路９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。外周側の掬上げ部２５ａは、内周側の掬上げ部２１ａと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に沿ってローラを移動させる。またこの方向転換路構成部材の外周側１３ｂには、ねじ軸５のローラ転走溝５ａ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。方向転換路構成部材１３は金属製であっても樹脂製であってもよい。

図１７はパイプ１２の断面図を示す。ローラ７が無負荷ローラ戻し通路１０の直線部１１を通過する間、ローラ７の姿勢が回転するように直線部１１はねじられる。ローラ７は直線部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γ（図１２参照））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。

図１８は直線部１１を移動するローラ７の姿勢の変化を示す。この図１８から直線部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。

直線部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。

また、ローラ７の姿勢を一対の方向転換路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。

このようにローラねじでは、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を掬い上げるとき、並びに無負荷ローラ戻し通路１０から負荷ローラ転走路９にローラ７を戻すとき、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必要があるため、上述のように無負荷ローラ戻し通路１０の直線部１１がねじれている。この他にも、負荷ローラ転走路９から無負荷ローラ戻し通路１０へ移行する部分も僅かにねじれていて、ローラ７は僅かに回転しながら方向転換する。また細かくみれば、負荷ローラ転走路９も螺旋になっている以上ねじれている。

ねじれた循環経路をローラ７が移動するとき、前方のローラ７が後方のローラ７に対してその姿勢を回転する（詳しくは、ローラ７の進行方向から見て、後方のローラ７の軸線に対して直交状態を保っていた前方のローラ７の軸線が、相対的に僅かに回転する）ことになる。

本実施形態では、リテーナ８を第１の分割体と第２の分割体とに分割し、且つ第１の分割体が第２の分割体に対して回転できるようにすることで、リテーナ８自体に回転の自由度を持たせている。これにより、前方のローラ７が後方のローラ７に対してその姿勢を回転するのを許容している。

図１９はリテーナ８を示す。リテーナ８は、一対のローラ７間に挟まれる。図１９に示されるリテーナ８は略円筒形状で、上下方向（ローラ７の進行方向(3)）に第１の分割体３１と第２の分割体３２とに２分割される。第１の分割体３１には、一対のローラ７のうちの一方のローラ７に接触する第１のローラ接触面３１ａが形成される。第２の分割体３２ａにも、一対のローラ７のうちの他方のローラ７に接触する第２のローラ接触面３２ａが形成される。第１のローラ接触面３１ａ及び第２のローラ接触面３２ａはローラ７の外形形状に合わせて凹んだ曲面形状に形成されている。そして第１のローラ接触面３１ａ及び第２のローラ接触面３２ａの凹みの曲率半径は、ローラ７の半径よりも若干大きい。このため第１及び第２の接触面３１ａ，３２ａとローラ７とは、第１及び第２のローラ接触面３１ａ，３２ａの凹みの底部にて線接触する。

リテーナ８は水平面（ローラ７の進行方向(3)と直交する面）で２分割される。第１の分割体３１の、第２の分割体３２に接触する第１のリテーナ接触面３１ｂは、ローラ７の進行方向(3)と直交する平面形状に形成される。第２の分割体３２の、第１の分割体３１に接触する第２のリテーナ接触面３３２ｂもローラ７の進行方向(3)と直交する平面形状に形成される。これにより、ローラ７が進行する方向(3)を回転軸として、第１の分割体３１が第２の分割体３２に対して相対的に回転する。

図２０はリテーナ８ａ，８ｂを介在させたローラ列を示す。リテーナ８ａは、リテーナ８ａと後方のローラ７ａとの接触面に沿った第１の方向(4)に移動できる。また一つ手前のリテーナ８ｂは、後方のローラ７ｂに対して、リテーナ８ｂと後方のローラ７ｂとの接触面に沿った第２の方向(5)（ローラ７の進行方向(3)から見て第１の方向(4)と直交する方向）に移動できる。すなわち、ローラ７の進行方向(3)に対して直交する２方向に転走方向を変化することができる。のみならず、この例のリテーナ８ａ，８ｂを使用すると、ローラ７ａはローラ７ｂに対してローラの進行方向(3)を回転軸として回転できる。

図１２はローラ７の転走方向を変化させた場合を示す。ローラ列は多自由度を得ることができ、複雑な循環経路においても円滑に方向転換することができる。

この例のリテーナの第１の分割体３１と第２の分割体３２は、連結されておらず、各々独立して動く。第１の分割体３１及び第２の分割体３２は、隣接するローラ７あるいは循環経路の壁面にその位置が拘束される。このため、第１の分割体３１と第２の分割体３２とを連結しなくても、第１の分割体３１が第２の分割体３２に対してずれたり、第１の分割体３１と第２の分割体３２とがばらばらになったりする問題が生じ難い。

第１の分割体３１及び第２の分割体３２は、樹脂又はエラストマを射出成形することで製造される。

図２２及び図２３は、リテーナ３４の他の例を示す。第１の分割体３１と第２の分割体３２とが連結されていないと、２分割された細かいリテーナを循環経路に組み込むことになるので、組み立て作業に困難を伴うおそれがある。この例のリテーナ３４では、この問題を解決するために、第１の分割体３１と第２の分割体３２とをゴム等の弾性体３３で連結している。第１の分割体３１及び第２の分割体３２自体の構成は上記例のリテーナ８と同一であるので、同一の符号を付してその説明を省略する。

この例のリテーナ３４では、第１の分割体３１及び第２の分割体３２が、弾性体３３を介して連結されている。このため、ローラ７の進行方向(3)を回転軸にして、第１の分割体３１が第２の分割体３２に対して相対的に僅かに回転できる。したがって、図１９に示されるリテーナ８と同様に、ローラ列は多自由度を得ることができ、複雑な循環経路においても円滑に方向転換する。また、弾性体３３が部分的に伸びたり縮んだりすることで、第１の分割体３１が第２の分割体３２に対して傾くこともでき、さらなる自由度が得られる。この例のリテーナは例えば樹脂とゴムを二色成形することで製造される。

この例のリテーナ３４は、図１９に示されるリテーナ８に比べて、リテーナ３４が厚くなり易く、したがって循環経路に配置されるローラの数が減ってしまうというデメリットが生じやすい。このため弾性体３３の厚みはできるだけ薄くされる。

図２４はリテーナ４３のさらに他の例を示す。この例のリテーナ４３もローラ７の進行方向(3)に第１の分割体４１と第２の分割体４２とに分割されている。第１の分割体４１には、ローラ７の外周面に沿った凹んだ曲面形状の第１のローラ接触面４１ａが形成される。第２の分割体４２にも、ローラ７の外周面に沿った凹んだ曲面形状の第２のローラ接触面４２ａが形成される。第１の分割体４１の、第２の分割体４２に接触する第１のリテーナ接触面４１ｂが凸の曲面、例えば球面に形成される。第２の分割体４２の、第１の分割体４１に接触する第２のリテーナ接触面４２ｂも凸の曲面、例えば球面に形成される。

ローラねじに主荷重方向を持たせる場合、負荷するローラ７を平行に配列し、負荷する側のローラ７の巻数を多くする。この場合、ローラ７の進行方向(3)から見た状態において、リテーナ４３が挟まれる一対のローラ７の軸線が互いに平行を保つ。この配列をパラレル配列と呼ぶ。

ローラ７をパラレル配列した場合も、クロス配列した場合と同様に、負荷ローラ転走路９や無負荷ローラ戻し通路１０でローラ同士の位置関係が変化していく。一例として、図２５（Ａ）は直線軌道を移動するローラ７の位置関係を示し、図２５（Ｂ）は円弧軌道を移動するローラ７の位置関係を示す。

ローラ７をパラレル配列したとき、図１９に示されるリテーナ８を使用すると、前方のローラ７が後方のローラ７に対して、ローラ７の進行方向(3)に対して直交する１方向（(4)方向又は(5)方向のいずれか一つ）にしか転走方向を変化させることができない。このため自由度が少ない。この例のリテーナ４３のように、第１及び第２の分割体４１，４２の接触面を曲面に形成することで、回転の自由度に加えてさらなる自由度を持たせることができる。第１の分割体４１を第２の分割体４２に対して３次元的に動かせることができるので、ローラ７同士の位置関係の変化にリテーナ４３を容易に追従させることができる。

なおこの例のリテーナ４３はローラ７をパラレル配列した場合に特に有効だが、ローラ７をクロス配列した場合にも適用できるのは勿論である。また図１９に示されるリテーナ８も、多少自由度は少なくなるがローラ７をパラレル配列した場合にも適用できる。

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。例えばローラねじの循環方式には、この実施形態のようなエンドキャップ方式に限られることなく、リターンパイプ方式、デフレクタ方式等様々な方式を用いることができる。

またリテーナは、ローラねじに限られることなく、リニアガイド、曲線運動案内装置、スプライン等様々な運動案内装置に組み込むことができる。

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、ローラ循環経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、ローラ循環経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、ローラ循環経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。

さらに第１の分割体と第２の分割体とに分割されたリテーナと、分割されていない従来型のリテーナとを組み合わせて使用してもよい。

本明細書は、２００５年２月７日出願の特願２００５−０３０８４８に基づく。この内容はすべてここに含めておく。

Claims (9)

1. ローラが転走するローラ転走部が形成される軌道部材と、
   前記ローラ転走部に対向する負荷ローラ転走部が形成される移動部材と、
   前記軌道部材のローラ転走部と前記移動部材のローラ転走部との間の負荷ローラ転走路、及び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を含むローラ循環経路に配列される複数のローラと、
   前記複数のローラ間に介在される複数のリテーナと、を備える運動案内装置において、
   前記複数のリテーナが互いに分離され、
   前記リテーナが、前記リテーナが挟まれる一対のローラのうちの一方のローラに接触する第１の分割体と、他方のローラに接触する第２の分割体とに分割され、
   前記第１の分割体が前記第２の分割体に対して、前記ローラが進行する方向を回転軸として相対的に回転でき、
   前記ローラが前記無負荷ローラ戻し通路の直線部を通過する間、前記ローラの姿勢が回転するように前記直線部がねじられることを特徴とする運動案内装置。
2. 前記第１の分割体と前記第２の分割体とが、連結されていないことを特徴とする請求項１に記載の運動案内装置。
3. 前記第１の分割体と前記第２の連結体とが弾性体で連結されていることを特徴とする請求項１に記載の運動案内装置。
4. 前記第１の分割体の、前記第２の分割体に接触する第１のリテーナ接触面が、前記ローラの進行方向に直交する平面形状に形成され、
   前記第２の分割体の、前記第１の分割体に接触する第２のリテーナ接触面も、前記ローラの進行方向に直交する平面形状に形成されることを特徴とする請求項２に記載の運動案内装置。
5. 前記ローラの進行方向から見た状態において、前記リテーナが挟まれる一対のローラの軸線が互いに交差するように、前記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４いずれかに記載の運動案内装置。
6. 前記第１の分割体の、前記第２の分割体に接触する第１のリテーナ接触面が前記第２の分割体に向かって凸の曲面に形成され、
   前記第２の分割体の、前記第１の分割体に接触する第２のリテーナ接触面が前記第１の分割体に向かって凸の曲面に形成されることを特徴とする請求項２に記載の運動案内装置。
7. 前記ローラの進行方向から見た状態において、前記リテーナが挟まれる一対のローラの軸線が互いに平行を保つように、前記複数のローラがパラレル配列されることを特徴とする請求項６に記載の運動案内装置。
8. 前記第１の分割体の、前記ローラに接触する第１のローラ接触面は、前記ローラの外形形状に合わせて凹んだ曲面形状に形成され、
   前記第２の分割体の、前記ローラに接触する第２のローラ接触面は、前記ローラの外形形状に合わせて凹んだ曲面形状に形成されることを特徴とする請求項１ないし７いずれかに記載の運動案内装置。
9. 外周面に螺旋状のローラ転走溝が形成されるねじ軸と、
   前記ローラ転走溝に対向する負荷ローラ転走溝が形成されるナットと、
   前記ねじ軸の前記ローラ転走溝と前記ナットの前記負荷ローラ転走溝との間の負荷ローラ転走路、及び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を含むローラ循環経路に配列される複数のローラと、
   前記複数のローラ間に介在される複数のリテーナと、を備えるローラねじにおいて、
   前記複数のリテーナが互いに分離され、
   前記リテーナが、前記リテーナが挟まれる一対のローラのうちの一方のローラに接触する第１の分割体と、他方のローラに接触する第２の分割体とに分割され、
   前記第１の分割体が前記第２の分割体に対して、前記ローラが進行する方向を回転軸として相対的に回転でき、
   前記ローラが前記無負荷ローラ戻し通路の直線部を通過する間、前記ローラの姿勢が回転するように前記直線部がねじられることを特徴とするローラねじ。

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