KR20060103257A

KR20060103257A - 롤러 나사

Info

Publication number: KR20060103257A
Application number: KR1020067007481A
Authority: KR
Inventors: 아끼히로 데라마찌; 히데까즈 미찌오까; 히로시 니와; 겐따로 니시무라
Original assignee: 티에치케이 가부시끼가이샤
Priority date: 2003-10-20
Filing date: 2004-09-06
Publication date: 2006-09-28
Also published as: TW200519307A; CN1898485A; US20070028712A1; CA2542377A1; EP1677031A1; WO2005038300A1; JPWO2005038300A1

Abstract

롤러 나사는 외주면에 나선 형상의 롤러 전주 홈(1a)이 형성된 나사축(1)과, 내주면에 롤러 전주 홈(1a)에 대향하는 나선 형상의 부하 롤러 전주 홈(2a)이 형성된 너트 부재(2)와, 너트 부재(2)의 부하 롤러 전주 홈(2a)의 일단부와 타단부를 연결하는 리턴 파이프(4)와, 부하 롤러 전주로(3) 및 리턴 파이프(4) 내에 수용되는 복수의 롤러(6)를 구비한다. 인접하는 한 쌍의 롤러(6, 6) 사이에는, 한 쌍의 롤러(6, 6)가 서로 접촉하는 것을 방지하는 스페이서(31)가 개재된다. 이러한 롤러 나사에 의해, 스큐를 일으키는 일 없이 롤러를 원활하게 순환시킬 수 있다.

롤러 전주 홈, 부하 롤러 전주 홈, 너트 부재, 롤러, 스페이서, 리턴 파이프

Description

롤러 나사{ROLLER SCREW}

본 발명은 나사축과 너트 부재 사이에 구름 운동 가능하게 롤러를 개재시킨 롤러 나사에 관한 것이다.

나사축과 너트 부재 사이에 구름 운동 가능하게 볼을 개재시킨 볼 나사가 알려져 있다. 볼은 나사축의 외주면에 형성되는 나선 형상의 볼 전주 홈과 너트 부재의 내주면에 형성되는 나선 형상의 부하 볼 전주 홈 사이에 개재된다. 너트 부재에 대해 나사축을 상대적으로 회전시키면, 복수의 볼이 나사축의 볼 전주 홈 및 너트 부재의 부하 볼 전주 홈 상을 구른다. 너트 부재의 부하 볼 전주 홈의 일단부까지 구른 볼은, 부하 볼 전주 홈의 일단부와 타단부를 연결하는 볼 복귀 부재에 의해 퍼 올려지고, 부하 볼 전주 홈의 원래의 위치로 복귀된다. 이에 의해 볼이 순환된다.

볼 나사를 사용하면, 너트 부재에 대해 나사축을 회전시킬 때 마찰계수를 저감할 수 있으므로, 공작 기계의 위치 결정 기구, 이송 기구, 혹은 자동차의 스티어링 기어 등에 실용화되어 있다. 그러나, 볼과 상기 볼 주위의 나사축의 볼 전주 홈 및 너트 부재의 부하 볼 전주 홈과의 접촉이 점 접촉에 근접하게 되므로, 볼 나사에 가해지는 허용 하중을 크게 할 수 없다는 결점이 있었다.

허용 하중을 크게 하기 위해, 볼 대신에 롤러를 사용한 롤러 나사가, 예를 들어 특허 문헌 1, 2에 개시되어 있다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 평11-210858호 공보

[특허 문헌 2] 일본 실용신안 공개 평6-87764호 공보

구름 이동체에 볼을 사용한 볼 나사는 제품화되어 있지만, 구름 이동체로서 롤러를 사용한 롤러 나사는 예를 들어 특허 문헌 1 및 2와 같이 고안되어 있지만 아직 제품화되어 있는 것은 없다. 볼은 사방팔방 어느 방향으로도 굴러 갈 수 있지만, 롤러는 그 구름 운동하는 방향으로 제한이 있는 것이 원인 중 하나로 생각된다. 구름 이동체로서 롤러를 사용하는 경우, 구름 운동하는 롤러의 축선이 소정의 축선에 대해 기울지 않도록(소위 스큐를 일으키지 않도록) 롤러를 순환시킬 필요가 있다. 롤러가 스큐를 일으키면, 롤러가 순환로 내에서 막혀 원활하게 순환할 수 없게 된다. 게다가 롤러를 순환시키는 경우, 롤러의 궤도는 부하 롤러 전주로에 있어서 나선 형상이 되고, 한편 복귀 부재 내에서는 예를 들어 직선 형상이 된다. 이 2개의 다른 궤도를 롤러가 스큐를 일으키지 않고 순환시킬 필요가 있다.

그래서 본 발명은, 스큐를 일으키는 일 없이 롤러를 원활하게 순환시킬 수 있는 롤러 나사를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도1은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 롤러 나사를 도시하는 측면도이다.

도2는 나사축을 도시하는 측면도이다.

도3은 롤러 전주 홈 및 부하 롤러 전주 홈의 상세 단면도이다.

도4는 너트 부재를 도시하는 평면도이다.

도5는 너트 부재를 도시하는 정면도이다.

도6은 너트 부재를 도시하는 평면도(리턴 파이프를 제거한 상태)이다.

도7은 너트 부재를 도시하는 정면도(리턴 파이프를 제거한 상태)이다.

도8은 리턴 파이프를 도시하는 도면이다.

도9는 리턴 파이프를 도시하는 도면이다.

도10은 리턴 파이프를 도시하는 도면이다.

도11은 리턴 파이프의 중앙부에 있어서의 롤러 복귀로의 단면 형상의 변화를 도시하는 단면도이다.

도12는 롤러의 자세 변화를 도시하는 도면이다.

도13은 스페이서를 도시하는 상세도(도면 중 a는 정면도, 도면 중 b는 측면도)이다.

도14는 롤러 사이에 개재되는 스페이서를 도시하는 도면[도면 중 (A)는 A-A선 단면, 도면 중 (B)는 B-B선 단면도, 도면 중 (C)는 정면도]이다.

도15는 롤러 사이에 개재되는 스페이서의 비교예를 도시하는 도면[도면 중 (A)는 A-A선 단면, 도면 중 (B)는 B-B선 단면도, 도면 중 (C)는 정면도]이다.

도16은 부하 롤러 전주로와 리턴 파이프의 이음매를 도시하는 평면도이다.

도17은 도16의 A부 확대도이다.

도18은 부하 롤러 전주로와 리턴 파이프의 이음매를 도시하는 단면도이다.

<부호의 설명>

1 : 너트 부재

1a : 롤러 전주 홈

2 : 너트 부재

2a : 부하 롤러 전주 홈

3 : 부하 롤러 전주로

4 : 리턴 파이프(복귀 부재)

6 : 롤러

6a, 6b : 롤러의 축선

14 : 중앙부

15 : 단부

15b : 선단부

31 : 스페이서

31a : 오목부

P1, P2 : 1대의 평면

이하, 본 발명에 대해 설명한다. 또, 본 발명의 이해를 쉽게 하기 위해 첨부 도면의 참조 번호를 괄호쓰기로 부기하지만, 그에 의해 본 발명이 도시한 형태로 한정되는 것은 아니다.

상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 1의 발명은 외주면에 나선 형상의 롤러 전주 홈(1a)이 형성된 나사축(1)과, 내주면에 상기 롤러 전주 홈(1a)에 대향하는 나선 형상의 부하 롤러 전주 홈(2a)이 형성된 너트 부재(2)와, 상기 너트 부재(2)의 상기 부하 롤러 전주 홈(2a)의 일단부와 타단부를 연결하고, 상기 나사축(1)의 상기 롤러 전주 홈(1a)과 상기 너트 부재(2)의 상기 부하 롤러 전주 홈(2a) 사이의 부하 롤러 전주로(3)를 구르는 롤러(6)를 순환시키는 복귀 부재(4)와, 상기 부하 롤러 전주로(3) 및 상기 복귀 부재(4) 내에 수용되는 복수의 롤러(6)를 구비하고, 인접하는 한 쌍의 롤러(6, 6) 사이에는, 상기 한 쌍의 롤러(6, 6)가 서로 접촉하는 것을 방지하는 스페이서(31)가 개재되는 것을 특징으로 한다.

청구항 2의 발명은, 청구항 1에 기재된 롤러 나사에 있어서, 상기 스페이서(31)의 진행 방향의 양단부에는 롤러(6)의 외주면에 접촉하는 오목부(31a, 31a)가 형성되어 상기 롤러(6)는 그 축선 방향의 길이의 대략 전체 길이에 걸쳐 상기 오목부(31a)에 접촉하는 것을 특징으로 한다.

청구항 3의 발명은, 청구항 2에 기재된 롤러 나사에 있어서, 상기 스페이서(31)의 진행 방향의 양단부에 배치되는 상기 한 쌍의 롤러(6, 6)가, 상기 스페이서(31)의 상기 오목부(31a, 31a)에 접촉한 상태로, 롤러(6, 6)의 한 쌍의 축선(6a, 6b) 각각은 실질적으로 평행한 한 쌍의 평면(P1, P2) 내 각각 배치되는 것을 특징으로 한다.

청구항 4의 발명은, 청구항 2 또는 3에 기재된 롤러 나사에 있어서, 상기 스페이서(31)의 상기 오목부(31a)와, 상기 오목부를 제외하는 스페이서(31)의 주위 면(31c)과의 교차 부분이 스페이서를 원활하게 순환할 수 있도록 모따기되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 5의 발명은, 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 롤러 나사에 있어서, 상기 복귀 부재(4)는 직선형에 신장하는 중앙부(14)와, 중앙부(14)의 양측에 절곡된 한 쌍의 단부(15, 15)를 구비하고, 상기 단부(15)의 선단부(15b)는 나사축(1)의 축선 방향으로부터 본 상태에 있어서, 상기 부하 롤러 전주로의 접선 방향으로 배치되고, 또한 나사축(1)의 측방으로부터 본 상태에 있어서, 상기 부하 롤러 전주로의 리드각 방향으로 기울어지는 것을 특징으로 한다.

청구항 6의 발명은, 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 기재된 롤러 나사에 있어서, 상기 나사축(1)의 상기 롤러 전주 홈(1a)과 상기 너트 부재(2)의 상기 부하 롤러 전주 홈(2a) 사이에 단면 정방형의 부하 롤러 전주로(3)가 형성되고, 상기 복수의 롤러(6)는 롤러(6)의 진행 방향으로부터 본 상태에 있어서, 인접하는 한 쌍의 롤러(6, 6)의 회전축이 직교하도록 크로스 배열되는 것을 특징으로 한다.

청구항 1의 발명에 따르면, 스페이서의 오목부가 롤러에 접촉하여 롤러를 소정의 자세로 유지하기 때문에, 롤러가 스큐를 일으키는 일 없이 원활하게 순환한다.

청구항 2의 발명에 따르면, 롤러의 스큐를 확실하게 방지할 수 있다.

청구항 3의 발명에 따르면, 부하 롤러 전주로의 나선 형상의 궤도 및 복귀 부재 내의 예를 들어 직선형의 궤도 중 어디에 대해서도 롤러가 스큐를 일으키는 일 없이 원활하게 순환한다. 상세하게는 후술하지만, 나사축의 축선 방향으로부터 본 상태에 있어서 나선 형상의 부하 롤러 전주로 내 롤러의 축선이 나사축의 중심을 향하도록 스페이서의 양단부의 오목부를 기울여 형성하면, 롤러가 복귀 부재 내의 예를 들어 직선형의 궤도 내에서 사방으로 흐트러져 원활하게 순환할 수 없는 것을 실험에 의해 확인하고 있다.

청구항 4의 발명에 따르면, 부하 롤러 전주로와 복귀 부재와의 이음매 등으로 스페이서가 걸리는 것을 방지할 수 있다.

본 발명은 청구항 5에 기재와 같이, 직선 형상으로 신장하는 중앙부와, 중앙부의 양측으로 절곡된 한 쌍의 단부를 구비하는 복귀 부재에 바람직하게 적용할 수 있다. 또 단부의 선단부 배치를 부하 롤러 전주로의 접선 방향 또한 리드각 방향으로 함으로써 부하 롤러 전주로와 복귀 부재와의 이음매로 롤러 및 스페이서를 원활하게 이동시킬 수 있다.

본 발명은 청구항 6에 기재와 같이, 스큐를 일으키기 쉬운 크로스 배열된 롤러에 바람직하게 적용할 수 있다.

도1은, 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 롤러 나사를 도시한다. 롤러 나사는 외주면에 나선 형상의 롤러 전주 홈(1a)이 형성된 나사축(1)과, 내주면에 상기 롤러 전주 홈(1a)에 대응하는 나선 형상의 부하 롤러 전주 홈(2a)이 형성되고, 나사축(1)에 상대적으로 회전 가능하게 부착된 너트 부재(2)를 구비한다. 너트 부재(2)에는 나사축(1)의 롤러 전주 홈(1a)과 너트 부재(2)의 부하 롤러 전주 홈(2a) 사이의 부하 롤러 전주로(3)의 일단부와 타단부를 연결하는 복귀 부재로서의 리턴 파이프(4)가 부착된다. 리턴 파이프(4)의 내부에는 축선 방향에 따라서 단면 사각 형, 본 실시 형태에서는 정방형의 롤러 복귀로(5)가 형성된다. 나사축(1)의 롤러 전주 홈(1a)과 너트 부재(2)의 부하 롤러 전주 홈(2a) 사이의 부하 롤러 전주로(3) 및 리턴 파이프(4) 내의 롤러 복귀로(5)에는 복수의 롤러(6)가 배열 및 수용된다. 인접하는 한 쌍의 롤러 사이에는 한 쌍의 롤러가 서로 접촉하는 것을 방지하는 리테이너(31)가 개재된다.

나사축(1)의 너트 부재(2)에 대한 상대적인 회전에 수반하여, 너트 부재(2)가 나사축(1)에 대해 나사축(1)의 축선 방향에 상대적으로 직선 운동한다. 이 때 롤러(6)는 롤러 전주 홈(1a)과 부하 롤러 전주 홈(2a) 사이를 구름 운동한다. 롤러(6, 6) 사이에는 스페이서(31)가 개재되어 있기 때문에, 롤러(6)가 스페이서(31)에 대해 미끄럼 운동하면서 스페이서(31)는 롤러(6)와 같이 부하 롤러 전주로(3)를 이동한다. 부하 롤러 전주 홈(2a)의 일단부까지 구른 롤러(6)는 스페이서(31)와 같이 리턴 파이프(4) 내의 롤러 복귀로(5)에 유도되고, 수권취 전의 부하 롤러 전주 홈(2a)의 타단부로 복귀된다. 이에 의해 롤러(6) 및 스페이서(31)가 부하 롤러 전주로(3) 및 롤러 복귀로(5)로 구성되는 롤러 순환로를 순환한다.

도2는 나사축(1)을 도시한다. 나사축(1)의 외주에는 소정의 리드를 갖는 나선 형상의 롤러 전주 홈(1a)이 형성된다. 롤러 전주 홈(1a)의 단면은 V자 형상으로 그 개방 각도는 90도로 설정된다. 나사에는 1조 나사, 2조 나사, 3조 나사 등 다양한 것을 이용할 수 있지만, 본 실시 형태에서는 2조 나사를 이용하고 있다.

도3은 나사축(1)의 롤러 전주 홈(1a) 및 너트 부재(2)의 부하 롤러 전주 홈(2a)의 상세도를 도시한다. 너트 부재(2)에는 롤러 전주 홈(1a)에 대향하는 나 선 형상의 부하 롤러 전주 홈(2a)이 형성된다. 너트 부재(2)의 부하 롤러 전주 홈(2a)의 단면도 V자 형상으로 그 개방 각도는 90도로 설정된다. 롤러 전주 홈(1a)과 부하 롤러 전주 홈(2a)에 의해 단면 사각형, 본 실시 형태에서는 정방형의 부하 롤러 전주로(3)가 형성된다. 부하 롤러 전주로(3)에는 복수의 롤러(6)가 롤러의 진행 방향으로부터 본(부하 롤러 전주로에 따라서 본) 상태에 있어서 인접하는 롤러(6)의 회전축(7, 8)이 서로 직교하도록 크로스 배열된다.

볼 나사에서는 볼이 나사축의 축선 방향의 한쪽 방향 및 상기 한쪽 방향과 반대의 다른 쪽 방향의 하중을 부하한다. 이에 대해 롤러(6)는, 그 주위면이 롤러 전주 홈(1a)의 한쪽 벽면과 상기 벽면에 대향하는 부하 롤러 전주 홈(2a)의 한쪽 벽면 사이에서 압축됨으로써 하중을 부하하기 때문에, 나사축(1)의 축선 방향의 한쪽 방향의 하중 밖에 부하할 수 없다. 본 실시 형태와 같이 롤러(6)를 크로스 배열함으로써, 나사축(1)의 축선 방향의 한 방향 1 및 다른 방향 2의 하중을 부하할 수 있다.

롤러(6)의 직경(D)은 축선 방향의 길이(L)보다도 크다. 롤러(6)의 직경(D)에는 롤러 전주 홈(1a)의 벽면(9)과 상기 벽면(9)에 대향하는 부하 롤러 전주 홈(2a)의 벽면(10) 사이의 거리보다도 큰 소위 오버 사이즈의 것이 이용된다. 이로 인해 부하 롤러 전주로(3) 내에서 롤러는 탄성 변형하고 있게 되고, 그에 적당한 하중이 예압 하중으로서 너트 부재(2)의 내부에 존재한다. 롤러(6)는 부하 롤러 전주로(3) 내에서 크로스 배열되어 있기 때문에, 롤러(6)로부터 너트 부재(2)에 가해지는 하중은 인접하는 롤러(6, 6)로 서로 반발하는 방향으로 작용한다.

도3에 도시된 바와 같이, 나사축(1)의 롤러 전주 홈(1a) 및 너트 부재(2)의 부하 롤러 전주 홈(2a) 각각의 홈의 바닥부에는 홈에 따라서 또한 릴리프 홈(1b, 2b)이 형성된다. 롤러(6)의 상면과 주위면과의 교차 부분 및 바닥면과 주위면과의 교차 부분에는 라운딩(6a)이 부여되어 있다. 롤러(6)의 축선 방향의 치수(L)는 롤러(6)의 직경(D)보다도 작기 때문에, 구름 운동하고 있을 때에 롤러(6)가 치우쳐 롤러(6)의 라운딩(6a)이 릴리프 홈(1b, 2b)에 접촉하는 것이 있다. 롤러(6)에 예압을 부여하면 이 치우침 현상이 생기기 쉽다. 롤러(6)가 치우쳤을 때 저항이 생겨 롤러(6)의 회전을 방해하지 않도록, 릴리프 홈(1b, 2b)의 라운딩 반경은 롤러의 라운딩 반경보다도 크게 설정된다. 또한 릴리프 홈(1b, 2b)을 형성함으로써, V 홈의 뾰족한 선단부를 절삭 가공할 필요도 없어지기 때문에, 절삭의 가공성도 물론 향상한다.

도4 및 도5는 너트 부재(2)를 도시하고, 도6 및 도7은 리턴 파이프(4)를 제거한 너트 부재(2)를 도시한다. 도4 및 도6은 너트 부재의 평면도를 도시하고, 도5 및 도7은 나사축(1)의 축선 방향으로부터 본 너트 부재(2)의 정면도를 도시한다. 도4에 도시된 바와 같이 너트 부재(2)는 2개의 분리 너트(12, 12)로 분리되어 있고, 2개의 분리 너트(12, 12) 사이에는 시임(13)이 개재되어 있다. 이 시임(13)은 롤러(6)에 예압을 가하기 위해 마련되는 것은 아니며, 제조를 쉽게 하는 관점에서 설치되어 있다. 너트 부재(2)가 축선 방향으로 길어지면, 리드를 정밀도 좋게 가공하는 것도 곤란해진다. 너트 부재(2)의 절반의 축선 방향의 길이의 분리 너트(12, 12) 각각 리드를 형성하고, 후에 시임(13)을 통해 2개의 분리 너트를 결합 시킨다. 그리고 2개의 분리 너트(12, 12)의 축선 방향으로 비워진 볼트 삽입 구멍(22)에 볼트(25)를 통과시키고, 분리 너트(12, 12)를 끼우도록 볼트(25)와 너트 부재(2)를 상대방의 부품에 부착하기 위한 플랜지(16)를 나사 결합하고, 2개의 분리 너트(12, 12)를 결합한다. 시임(13)은 2개의 분리 너트(12, 12)가 주위 방향으로 어긋나 있을 때에, 주위 방향으로 위치 결정하는 역할을 한다. 2개의 분리 너트(12, 12)의 서로 마주 보는 단부면이 합쳐졌을 때에 2개의 분리 너트(12, 12)의 볼트 삽입 구멍(22)이 위치 결정되는 것이면 시임(13)은 불필요하게 된다. 또한 볼트 삽입 구멍(22)의 직경이 볼트(25)보다도 쓸모없는 구멍이면 시임(13)이 불필요하게 된다.

도8 및 도9는 너트 부재(2)에 부착되는 리턴 파이프(4)를 도시한다. 너트 부재(2)에는 순환해야 할 롤러열에 대응하여 복수의 리턴 파이프(4)가 부착된다. 리턴 파이프(4)는 부하 롤러 전주로(3)의 일단부와 타단부를 연결하고, 부하 롤러 전주로(3)의 일단부까지 구른 롤러(6)를 수권취 전방의 부하 롤러 전주로(3)의 타단부로 복귀한다. 리턴 파이프(4)의 내부에는 축선 방향에 따라서 단면 정방형의 롤러 복귀로(5)가 형성된다. 이 리턴 파이프(4)는 직선 형상으로 신장하는 중앙부(14)와, 중앙부의 양측으로 약 90°절곡된 한 쌍의 단부(15)를 갖고, 그 전체 형상이 문 형태로 형성된다. 단부(15)는 곡률 일정한 원호부(15a)와 원호부(15a)로부터 신장하는 직선형의 선단부(15b)로 이루어진다. 도9의 (c)에 도시된 바와 같이 중앙부(14)의 축선에 대해 한 쌍의 단부(15)는 서로 반대 방향으로 어긋나고, 이에 의해 도8의 (b), 도9의 (a)에 도시된 바와 같이 선단부(15b)는 나사축(1)의 측방으로부터 본 상태에 있어서, 리드각 방향에 서로 역방향으로 기울어진다. 또한 도9의 (c)에 도시된 바와 같이, 나사축(1)의 축선 방향으로부터 본 상태에 있어서, 선단부(15b)는 부하 롤러 전주로의 접선 방향을 향하고 있다. 리턴 파이프(4)를 너트 부재(2)에 설치하고, 리턴 파이프(4)의 중앙부(14)를 수평 방향으로 배치한 상태에 있어서, 리턴 파이프(4)의 단부의 선단부(28)는 나사축(1)의 축선을 포함하는 수평면(17)까지 신장한다. 리턴 파이프(4)는 절삭 가공에 의해 제조되어도 수지 성형에 의해 제조되어도 좋다.

크로스 롤러링과 같은 환형의 롤러 전주로에 비해, 나선 형상의 부하 롤러 전주로(3)에서는 롤러(6)의 축선이 리드각만큼 기울어져 있다. 원활하게 롤러를 순환시키기 위해서는, 롤러(6)가 부하 롤러 전주로(3)로부터 리턴 파이프(4) 내에 유도되었을 때, 또한 리턴 파이프(4) 내에서 부하 롤러 전주로(3)로 복귀될 때 롤러(6)의 자세가 매우 중요하다. 롤러(6)의 자세를 리드각만큼 기울여 리턴 파이프(4)로부터 부하 롤러 전주로(3)로 복귀함으로써 리턴 파이프(4)로부터 부하 롤러 전주로(3)로 들어갈 때에 롤러(6)의 자세가 변화하지 않고[롤러(6)의 축선이 기우는 소위 스큐가 생기는 일이 없고), 부하 롤러 전주로(3)에 롤러(6)를 순조롭게 복귀할 수 있다. 또한 부하 롤러 전주로(3)로부터 리턴 파이프(4) 내에 롤러(6)를 순조롭게 유도할 수도 있다.

리턴 파이프(4)와 나사축(1)의 나사산과의 간섭을 피하기 위해, 선단부(15b)에는 롤러(6)의 궤도의 중심선을 따른 아치 형상의 틈(18)이 형성된다. 나사축(1)의 축선 방향으로부터 본 틈(18)의 형상은 원호 형상으로 형성된다. 또한 틈(18) 의 내측에는 나사축(1)의 축선 방향으로부터 본 상태에 있어서, 나사산의 내부에 들어가는 롤러 안내부(19)가 형성된다. 롤러 안내부(19)의 위치에 있어서의, 롤러 복귀로(5)의 단면 형상은 사각형, 본 실시 형태에서는 정방형으로 형성된다. 롤러 안내부(19)를 마련함으로써 리턴 파이프(4)의 축선에 직교하는 면에서의 롤러 복귀로(5)의 단면 형상이 정방형으로 형성되는 구간이 길어진다. 이로 인해, 단면 정방형의 롤러 복귀로(5)가 형성되어 있지 않은 간극(h)을 작게 할 수 있고, 부하 롤러 전주로(3)와 롤러 복귀로(5)와의 단면 형상의 연속성을 가질 수 있다. 도8의 (b)에 도시된 바와 같이, 롤러 안내부(19)의 선단부(20)는 나사축(1)의 측방으로부터 본 상태에 있어서, 직선형으로 수평면(17)에 대해 리드각만큼 기울어지고 있다. 또한 간극(h)을 보다 작게 할 수 있게, 리턴 파이프(4)의 축선 방향에 따른 롤러 안내부(19)의 단면은 선단부(20)를 향해 서서히 폭이 좁아지는 테이퍼로 형성된다.

롤러(6)는 단면 정방형의 부하 롤러 전주로(3) 내를 구른 후, 리턴 파이프(4) 내로 유도된다. 부하 롤러 전주로(3)에서 부하를 받으면서 나선 형상으로 이동하는 롤러(6)로부터 부하를 개방하면, 롤러(6)는 자연스럽게 부하 롤러 전주로(3)의 리드각 방향 및 접선 방향으로 이동한다. 상술한 간극(h)이 크면, 부하 롤러 전주로(3)와 리턴 파이프(4)와의 이음매 부분에 롤러(6)가 걸리거나, 롤러(6)의 축선이 기울거나 하는 소위 스큐가 생길 우려가 있다. 롤러 안내부(19)를 마련함으로써, 간극(h)을 작게 할 수 있고, 따라서 롤러(6)를 부하 롤러 전주로(3)의 리드각 방향 및 접선 방향으로 원활하게 이동시킬 수 있다. 롤러(6)는 틈(18)이 형성되어 있는 부분의 선단부(15b)에도 물론 안내되어 있지만, 나사산의 내부에 들 어가는 롤러 안내부(19)를 마련함으로써 또한 안정적으로 안내하는 것이 가능해진다.

도10은 리턴 파이프(4)를 도시하고, 도11은 리턴 파이프(4)의 중앙부(14)에 있어서의 롤러 복귀로(5)의 단면 형상의 변화를 도시한다. 리턴 파이프(4)의 중앙부(14)의 롤러 복귀로(5)는 롤러(6)가 중앙부(14)의 축선 방향으로 이동함에 따라서 그 자세를 변화하도록 어긋나 있다. 중앙부(14) 내의 롤러 복귀로(5)는 중앙부(14)의 축선 방향의 중앙 위치 E-E로부터 양단부 A-A 또는 I-I를 향해 같은 각도 어긋나 있고, 위치 A-A로부터 위치 E-E까지의 어긋남 각도(α°) 위치 E-E로부터 I-I까지의 어긋남 각도(α°)와 같다. 즉, 여기서는 한 쌍의 단부(15, 15)로부터 퍼 올려진 롤러(6)를 중앙부(14)의 중앙 위치 E-E에서 자세를 일치시킬 수 있게 롤러 복귀로(5)를 어긋나 있다. 또 롤러 복귀로(5)는 중앙부(14)만으로 어긋나는 데 한정되는 일 없이, 어긋남 구간을 길게 취하기 위해 단부(15, 15)에 도달하여 어긋나게 해도 좋다.

리턴 파이프(4) 내에 유도된 롤러(6)는 단부(15) 내에서 일정한 자세를 유지한 상태로 축선 방향으로 이동한다. 중앙부(14) 내에 유도되면, 롤러(6)는 위치 A-A로부터 위치 I-I까지 서서히 예를 들어 우측 방향으로 회전하면서 축선 방향으로 이동한다. 롤러(6)가 다른 쪽의 단부(15)로 이동하면, 단부(15) 내에서 일정한 자세를 유지한 상태로 축선 방향으로 이동한다. 그 후 롤러는 부하 롤러 전주로(3)로 복귀된다.

리턴 파이프(4)의 분할체(23a, 23b)는 롤러 복귀로(5)를 구성하는 홈부(26, 27)를 갖는다. 중앙부(14)의 롤러 복귀로(5)가 어긋나는 구간에 있어서, 홈부(26)의 한쪽 벽면(26a)이 다른 쪽 벽면(26a')에 대해 경사지고, 그리고 한쪽 분할체(23a)의 벽면(26a')[분할면(29)에 직교하는 면]과, 상기 벽면(26a)과 대향하는 다른 쪽 분할체(23b)의 벽면(27a')[분할면(29)에 직교하는 면] 사이에서 롤러(6)를 안내한다. 이는 리턴 파이프(4)를 수지 성형한 경우의 탈형의 용이함, 즉 언더 커트를 생기지 않게 하는 것을 고려한 것이다. 이와 같이 구성해도 롤러(6)의 자세는 한쪽 벽면(26a')과 다른 쪽 벽면(27a') 사이에서 확실하게 규제된다. 또 분할체(23a, 23b)의 분할면(29)도 롤러 복귀로(5)의 어긋남에 맞춰 어긋나게 하고 있지만, 수지 성형의 용이함을 고려하면 어긋나지 않게 하는 경우도 있다.

도12는 롤러(6)의 자세의 변화를 도시하는 도면이다. 도면 중 (a)는 평면도를 도시하고, 도면 중 (b)는 나사축(1)의 축선 방향으로부터 본 도면을 도시한다. 롤러(6)는 부하 롤러 전주로(3)의 일단부로부터 수권취 전방의 부하 롤러 전주로(3)의 타단부로 복귀된다. 롤러 복귀로(5)에 있어서 롤러(6)의 자세를 회전시키는 각도를 최소로 하기 위해, 롤러(6)는 리턴 파이프(4)를 통과함으로써 정확히 반전한다. 구체적으로는 도면 중 일단부(P1)에 위치하는 롤러(6)의 변 AB가 나사축(1)의 롤러 전주 홈(1a) 상을 구르고, 롤러(6)의 변 CD가 너트 부재(2)의 부하 롤러 전주 홈(2a) 상을 굴러 축선 방향(1)의 하중을 부하한다. 롤러(6)가 리턴 파이프(4)를 통과하여 타단부 P2까지 이동하면, 롤러(6)는 리턴 파이프(4)에 직교하는 선(30)을 중심으로 하여 반전한다. 그리고 롤러(6)의 변 CD가 나사축(1)의 롤러 전주 홈(1a) 상을 구르고, 롤러(6)의 변 AB가 너트 부재(2)의 부하 롤러 전주 홈(2a)을 굴러, 방향 2의 하중을 부하하게 된다.

이와 같이 롤러(6)를 반전시키면, 롤러 복귀로(5)의 어긋남 각도를 최소로 할 수 있다. 롤러(6)를 반전시키지 않는 것도 가능하지만, 이 경우에는 리턴 파이프(4) 내에서 롤러를 또한 45°, 90°등 자세를 회전시킬 필요가 있다.

도13은 롤러(6) 사이에 개재되는 스페이서(31)를 도시한다. 스페이서(31)의 진행 방향의 양단부에는, 인접하는 롤러(6)의 외주면에 형상을 맞추고, 롤러(6)의 외주면에 미끄럼 이동 가능하게 접촉하는 곡면형의 오목부(31a, 31a)가 형성된다. 스페이서(31)의 모서리부(31b)[오목부(31a)와 오목부를 제외하는 스페이서(31)의 주위면(31c)과의 교차 부분]가 예리하게 뾰족하면, 부하 롤러 전주로(3)와 리턴 파이프(4)와의 이음매에 스페이서(31)가 가해질 우려가 있다. 이로 인해 스페이서(31)의 모서리부(31b)는 모따기된다.

도14는 스페이서의 상세도를 도시한다. 오목부(31a, 31a)는 롤러를 크로스 배열할 수 있게 형성되고, 그 곡률 반경은 롤러(6)의 반경보다도 약간 크게 설정된다. 도면 중 (B)에 도시된 바와 같이, 롤러(6)는 그 축선 방향의 길이의 대략 전체 길이에 걸쳐 오목부(31b)에 접촉한다. 스페이서(31)의 진행 방향의 양단부에 배치되는 한 쌍의 롤러(6, 6)가, 스페이서(31)의 오목부(31a, 31a)에 접촉한 상태로, 롤러(6, 6)의 한 쌍의 축선(6a, 6b) 각각은 실질적으로 평행한 한 쌍의 평면(P1, P2) 내 각각 배치된다. 병렬 배열이 되도록 평면(P1) 내에서 롤러(6)의 축선(6a)을 90도 회전시키면, 롤러(6, 6)의 축선(6a, 6b)은 평행하게 된다. 복수의 롤러(6) 및 복수의 스페이서(6)는 롤러(6, 6)가 스페이서(31)의 오목부(31a, 31a) 에 접촉한 상태로 겹쳐 쌓으면, 직선 형상으로 연결되어 가게 된다. 이와 같이 복수의 롤러(6) 및 복수의 스페이서(31)를 직선 형상으로 연결시킴으로써 복수의 롤러(6) 및 복수의 스페이서(31)가, 부하 롤러 전주로(3)의 나선 형상의 궤도 및 리턴 파이프(4) 내의 직선 상의 궤도 어느 하나에 대해서도 스큐를 일으키는 일 없이 원활하게 순환하는 것을 실험에 의해 확인하고 있다. 여기서 실질적으로 평행이라 함은, 완전하게 평행한 경우뿐만 아니라, 복수의 롤러(6) 및 스페이서(31)가 2개의 궤도를 원활하게 순환하는 범위로, 약간 한쪽 평면이 다른 쪽의 평면에 대해 기울어져 있는 경우도 포함한다.

도15는, 롤러(6)의 축선(6b)이 배치되는 평면(P2)을 롤러(6)의 축선(6a)이 배치되는 평면(P1)에 대해 각도(β) 기울인 비교예를 도시한다. 이 경우, 복수의 롤러(6) 및 복수의 스페이서(6)는 롤러(6, 6)가 스페이서(31)의 오목부(31a, 31a)에 접촉한 상태로 겹쳐 쌓으면, 원환형으로 연결되어 가게 된다. 롤러를 조립한 롤러 베어링에서는 부하 롤러 전주로가 원환형으로 형성되기 때문에, 롤러(6)의 축선이 원환형의 부하 롤러 전주로의 중심을 향하도록, 스페이서 오목부의 한쪽(31a)이 다른 쪽(31a)에 대해 기울어지는 경우가 많다. 본 발명자는 오목부(31a)를 기울이면, 복수의 롤러(6) 및 복수의 스페이서(31)가 부하 롤러 전주로의 나선 형상의 궤도로서는 원활하게 순환하지만, 리턴 파이프(4) 내의 직선형의 궤도 내에서 사방으로 흐트러져 원활하게 순환할 수 없는 것을 실험에 의해 확인하였다.

다시 도14의 (A)에 도시된 바와 같이, 이 스페이서(31)의 정면 형상은 정방 형상의 부하 롤러 전주로(3) 내에서 스페이서(31)가 기울지 않도록 부하 롤러 전주 로(3)의 단면 형상으로 합쳐서 대략 정방형으로 형성된다. 스페이서(31)의 중앙에는, 한 쌍의 오목부(31a, 31a)를 연통하는 윤활제 유지 구멍(33)을 개방할 수 있다. 이 윤활제 유지 구멍(33)의 양단부에는 윤활제 유지 구멍(33)보다도 직경을 크게 한 윤활제 저장 오목부(34)가 형성되고, 이 윤활제 저장 오목부(34)로부터 롤러(6)와 스페이서(31)의 오목부(31a) 사이에 윤활제가 공급된다. 스페이서(31)의 주위면(31c)에는 윤활제를 다량으로 유지할 수 있게 윤활제 유지 홈(35)이 4 군데 형성된다. 또, 스페이서(31)의 1 코너에는 조립시의 눈금 표시로 절결(36)이 형성된다.

도16은 부하 롤러 전주로(3)와 리턴 파이프(4)의 이음매를 나타내고, 도17은 도16의 A부 상세도[너트 부재의 롤러 전주 홈의 입구의 단면 형상과, 리턴 파이프(4)의 입구의 단면 형상을 비교한 도면]를 도시한다. 리턴 파이프(4)의 입구의 롤러 복귀로(5)의 단면 형상은 너트 부재(2)의 부하 롤러 전주 홈(2a)의 단면 형상보다도 약간 크다. 이로 인해 너트 부재(2)의 부하 롤러 전주 홈(2a)과 리턴 파이프(4)의 롤러 복귀로(5)와의 이음매에서 약간의 단차가 생긴다. 그러나 너트 부재(2)의 부하 롤러 전주 홈(2a)과 리턴 파이프(4)의 롤러 복귀로(5)는 90도의 개방 각도를 갖는 단면 V자 형상의 상사형이기 때문에, 도18에 도시된 바와 같이 너트 부재(2)의 부하 롤러 전주 홈(2a)의 리턴 파이프(4)에 가까운 부분(32)을 크라우닝함(비스듬히 깎아냄)으로써, 너트 부재(2)의 부하 롤러 전주 홈(2a)과 리턴 파이프(4)의 롤러 복귀로(5)의 형상을 일치시킬 수 있다. 이에 의해 이음매에 단차가 생기는 일 없이, 롤러(6)를 원활하게 순환시킬 수 있다. 또한 롤러(6)가 리턴 파 이프(4)로부터 부하 롤러 전주 홈(2a)에 들어갈 때 응력을 완화시킬 수 있다.

또 본 발명의 실시 형태는, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위에서 여러 가지 변경 가능하다. 예를 들어 본 실시 형태에서는, 롤러는 크로스 배열되어 있지만, 인접하는 롤러의 축선이 평행하게 되도록 병렬 배열되어도 좋다. 또 복수의 스페이서를 띠형의 가요성 밴드로 일련으로 연결하는 것도 가능하다. 또한 복귀 부재는 롤러 복귀로가 형성되는 것이라면 리턴 파이프로 한정되는 일은 없다.

Claims

외주면에 나선 형상의 롤러 전주 홈이 형성된 나사축과,

내주면에 상기 롤러 전주 홈에 대향하는 나선 형상의 부하 롤러 전주 홈이 형성된 너트 부재와,

상기 너트 부재의 상기 부하 롤러 전주 홈의 일단부와 타단부를 연결하고, 상기 나사축의 상기 롤러 전주 홈과 상기 너트 부재의 상기 부하 롤러 전주 홈 사이의 부하 롤러 전주로를 구르는 롤러를 순환시키는 복귀 부재와,

상기 부하 롤러 전주로 및 상기 복귀 부재 내에 수용되는 복수의 롤러를 구비하고,

인접하는 한 쌍의 롤러 사이에는, 상기 한 쌍의 롤러가 서로 접촉하는 것을 방지하는 스페이서가 개재되는 것을 특징으로 하는 롤러 나사.
제1항에 있어서, 상기 스페이서의 진행 방향의 양단부에는 롤러의 외주면에 접촉하는 오목부가 형성되고,

상기 롤러는 그 축선 방향의 길이의 대략 전체 길이에 걸쳐 상기 오목부에 접촉하는 것을 특징으로 하는 롤러 나사.
제2항에 있어서, 상기 스페이서의 진행 방향의 양단부에 배치되는 상기 한 쌍의 롤러가, 상기 스페이서의 상기 오목부에 접촉한 상태로,

롤러의 한 쌍의 축선 각각은, 실질적으로 평행한 한 쌍의 평면 내 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 롤러 나사.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 스페이서의 상기 오목부와, 상기 오목부를 제외하는 스페이서의 주위면과의 교차 부분이 스페이서를 원활하게 순환할 수 있도록 모따기되어 있는 것을 특징으로 하는 롤러 나사.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복귀 부재는 직선 형상으로 신장하는 중앙부와, 중앙부의 양측으로 절곡된 한 쌍의 단부를 구비하고,

상기 단부의 선단부는 나사축의 축선 방향으로부터 본 상태에 있어서, 상기 부하 롤러 전주로의 접선 방향으로 배치되고, 또한 나사축의 측방으로부터 본 상태에 있어서, 상기 부하 롤러 전주로의 리드각 방향으로 기울어지는 것을 특징으로 하는 롤러 나사.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 나사축의 상기 롤러 전주 홈과 상기 너트 부재의 상기 부하 롤러 전주 홈 사이에 단면 정방형의 부하 롤러 전주로가 형성되고,

상기 복수의 롤러는 롤러의 진행 방향으로부터 본 상태에 있어서, 인접하는 한 쌍의 롤러의 회전축이 직교하도록 크로스 배열되는 것을 특징으로 하는 롤러 나사.