KR20070099529A

KR20070099529A - 롤러 나사

Info

Publication number: KR20070099529A
Application number: KR1020077007890A
Authority: KR
Inventors: 아끼히로 데라마찌; 히데까즈 미찌오까; 히로시 니와; 아끼마사 요시다
Original assignee: 티에치케이 가부시끼가이샤
Priority date: 2004-09-08
Filing date: 2005-09-07
Publication date: 2007-10-09
Also published as: CN101036004B; CN101036004A; JPWO2006028124A1; JP4712717B2; WO2006028124A1; KR101232398B1; EP1801458A1; US20080245170A1; EP1801458B1; US8272289B2; EP1801458A4

Abstract

롤러를 순환시키는 데 적합한 구조의 롤러 나사를 제공한다. 롤러 나사는, 외주면에 나선 형상의 롤러 구름 주행 홈(5a)이 형성된 나사 축(5)과, 내주면에 나사 축(5)의 롤러 구름 주행 홈(5a)에 대향하는 나선 형상의 롤러 구름 주행 홈(6a)이 형성된 너트(6)와, 나사 축(5)의 롤러 구름 주행 홈(5a)과 너트(6)의 롤러 구름 주행 홈(6a)과의 사이의 부하 롤러 굴림 주행로(9)에 배열되는 복수의 롤러(7)를 구비한다. 너트(6)의 내부에는, 너트(6)의 축선과 평행하게 직선 형상으로 신장되는 롤러 복귀 통로(11)가 마련된다. 너트(6)의 축선 방향의 양단부면에는, 부하 롤러 구름 주행로(9)와 롤러 복귀 통로(11)를 접속하는 방향 전환로(10)를 구성하는 방향 전환로 구성 부재(13)가 설치된다. 롤러(7)가 롤러 복귀 통로(11)를 이동하는 동안, 롤러(7)의 자세가 회전하도록 롤러 복귀 통로(11)가 비틀린다.

롤러, 너트, 롤러 구름 주행 홈, 나사 축, 롤러 복귀 통로

Description

롤러 나사 {ROLLER SCREW}

본 발명은, 나사 축과 너트와의 사이에 구름 운동 가능하게 롤러를 개재시킨 롤러 나사에 관한 것이다.

나사 축과 너트와의 사이에 구름 운동 가능하게 볼을 개재시킨 볼 나사는, 미끄럼 접촉하는 나사에 비해, 너트에 대해 나사 축을 회전시킬 때의 마찰 계수를 저감할 수 있으므로, 공작 기계의 위치 결정 기구, 이송 기구, 혹은 자동차의 스티어링 기어 등에 실용화되어 있다.

최근 허용 하중을 증대시키기 위해, 구름 이동체로서 볼 대신에 롤러를 사용한 롤러 나사가 특허 문헌 1과 같이 고안되어 있다. 이 롤러 나사에서는, 롤러의 순환에 리턴 파이프를 사용하고 있다. 리턴 파이프에 의해 나사 축의 롤러 구름 주행 홈을 구르는 롤러는 들어 올려지고, 리턴 파이프 내를 통해 원래의 위치로 복귀하여 무한 순환한다. 이 리턴 파이프는, 전체 형상이 대략 문(門)형으로 형성되고, 중앙부와 중앙부에 대해 절곡된 양단부로 이루어진다. 중앙부와 양단부와의 연결 부분은, 롤러를 원활하게 순환시키기 위해 원호 형상으로 형성된다.

특허 문헌 1 : 일본 특허 출원 공개 제2001-241527호 공보

도19에 도시한 바와 같이, 롤러(1a, 1b)는 나사 축(2)의 롤러 구름 주행 홈(2a)과 너트(3)의 롤러 구름 주행 홈(3a)과의 사이에 수용된다. 롤러 구름 주행 홈(2a) 상의 롤러(1a)와, 인접한 롤러 구름 주행 홈(2a) 상의 롤러(1b)는, 롤러(1a, 1b)의 대각선의 길이 이상의 거리를 두어야만 하므로, 볼 나사에 비해 롤러 구름 주행 홈(2a, 3a)의 리드(L)가 커지는 경향이 있다. 허용 하중을 크게 하기 위해, 롤러 직경을 증가시키거나, 개수를 증가시키면 리드(L)가 더 커진다.

리턴 파이프의 형상에 대해서도, 롤러를 원활하게 순환시키기 위해서는, 리턴 파이프의 중앙부와 양단부와의 연결 부분의 원호의 곡률 반경을 볼 나사의 경우에 비해 크게 하여, 원호 부분에서 롤러가 막히지 않도록 할 필요가 있었다.

리턴 파이프를 너트에 부착할 때, 너트의 측면에 홈을 가공하고, 이 홈에 리턴 파이프를 끼워 넣는다. 그러나 리드가 커지거나, 리턴 파이프의 원호 부분의 곡률 반경이 커지면, 너트의 롤러 구름 주행 홈을 릴리프하면서(리턴 파이프 설치 홈이 롤러 구름 주행 홈에 간섭하는 일 없이) 너트에 리턴 파이프가 설치되는 홈을 설계하는 데도 곤란함이 수반되고 있었다.

또한 롤러는 볼과 달리, 측면 형상이 직사각 형상이고, 나사 축과 너트의 사이의 부하 롤러 구름 주행로의 단면 형상도 직사각 형상이다. 부하 롤러 구름 주행로로부터 롤러를 들어 올리고, 또한 부하 롤러 구름 주행로로 롤러를 복귀시킬 때에, 롤러를 원활하게 순환시키기 위해서는, 롤러의 자세를 부하 롤러 구름 주행로의 형상에 일치시킬 필요가 있다.

그래서 본 발명은, 이들 문제점을 해소하고, 롤러를 순환시키는 데 적합한 구조의 롤러 나사를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이하, 본 발명에 대해 설명한다. 또한, 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해 첨부 도면의 참조 번호를 괄호 쓰기로 부기하지만, 그에 의해 본 발명이 도시한 형태에 한정되는 것은 아니다.

상기 과제를 해결하기 위해 청구항 1의 발명은, 외주면에 나선 형상의 롤러 구름 주행 홈(5a)이 형성된 나사 축(5)과, 내주면에 상기 나사 축(5)의 상기 롤러 구름 주행 홈(5a)에 대향하는 나선 형상의 롤러 구름 주행 홈(6a)이 형성된 너트(6)와, 상기 나사 축(5)의 상기 롤러 구름 주행 홈(5a)과 상기 너트(6)의 상기 롤러 구름 주행 홈(6a)과의 사이의 부하 롤러 구름 주행로(9)에 배열되는 복수의 롤러(7)를 구비하는 롤러 나사에 있어서, 상기 너트(6)의 내부에는, 상기 너트(6)의 축선과 평행하게 직선 형상으로 신장되는 롤러 복귀 통로(11)가 마련되고, 상기 너트(6)의 축선 방향의 양단부면에는 상기 부하 롤러 구름 주행로(9)와 상기 롤러 복귀 통로(11)를 접속하는 방향 전환로(10)가 형성되는 방향 전환로 구성 부재(13)가 설치되는 것을 특징으로 한다.

청구항 2의 발명은, 청구항 1에 기재된 롤러 나사에 있어서, 상기 롤러(7)가 상기 롤러 복귀 통로(11)를 이동하는 동안, 상기 롤러(7)의 자세가 회전하도록, 상기 롤러 복귀 통로(11)가 비틀리는 것을 특징으로 한다.

청구항 3의 발명은, 청구항 2에 기재된 롤러 나사에 있어서, 상기 너트(6)의 양단부면에 마련되는 한 쌍의 상기 방향 전환로(10)의 중심선은, 나사 축(5)의 축선 방향으로부터 본 상태에 있어서 소정의 개방 각도(α)에서 교차하고, 상기 롤러 복귀 통로(11)는, 상기 롤러(7)의 자세를 상기 소정의 개방 각도(α) 회전시키는 것을 특징으로 한다.

청구항 4의 발명은, 청구항 2 또는 3에 기재된 롤러 나사에 있어서, 상기 너트(6)에는, 상기 너트(6)의 축선 방향으로 신장되는 관통 구멍(17)이 형성되고, 상기 관통 구멍(17)에는, 상기 롤러 복귀 통로(11)가 형성되는 롤러 복귀 통로 구성 부재(12)가 삽입되는 것을 특징으로 한다.

청구항 5의 발명은, 청구항 2 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 롤러 나사에 있어서, 상기 나사 축(5)의 상기 롤러 구름 주행 홈(5a)은 단면 V자 형상으로 형성되고, 상기 너트(6)의 상기 롤러 구름 주행 홈(6a)도 단면 V자 형상으로 형성되고, 상기 부하 롤러 구름 주행로(9)에는, 상기 롤러(7)의 진행 방향으로부터 본 상태에 있어서, 인접하는 롤러(7)의 축선이 서로 직교하도록 상기 복수의 롤러가 크로스 배열되는 것을 특징으로 한다.

청구항 6의 발명은, 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 기재된 롤러 나사에 있어서, 상기 방향 전환로 구성 부재(13)에는, 상기 방향 전환로 구성 부재(13)가 설치되는 상기 너트(6)의 단부면보다도 너트측으로 돌출되는 동시에, 상기 방향 전환로(10)의 형상에 맞추어 곡선 형상으로 구부러지는 박육부(23)가 형성되고, 상기 방향 전환로 구성 부재(13)가 설치되는 상기 너트(6)의 단부면에는, 상기 방향 전환로 구성 부재(13)의 상기 박육부(23)에 형상을 맞춘 릴리프 홈(19)이 형성되는 것을 특징으로 한다.

청구항 1의 발명에 따르면, 리드가 커져도, 너트의 롤러 구름 주행 홈에 간섭하지 않고 롤러 복귀 통로 및 방향 전환로를 설계할 수 있다.

청구항 2의 발명에 따르면, 부하 롤러 구름 주행로로부터 롤러를 들어 올리고, 또한 부하 롤러 구름 주행로로 롤러를 복귀시킬 때에, 측면 직사각 형상의 롤러의 자세를 단면 직사각 형상의 부하 롤러 구름 주행로의 형상에 일치시킬 수 있다. 또한, 방향 전환로에서 롤러의 자세를 회전시키면 롤러가 막힐 우려가 있지만, 직선 형상의 롤러 복귀 통로에서 롤러를 회전시키고 있으므로, 롤러가 막힐 우려도 없다.

청구항 3과 같이 롤러의 자세를 회전시키면, 나사 축의 축선의 일방향으로부터의 하중을 부하하고 있었던 롤러가, 반전하지 않고(다시 나사 축의 축선의 상기 일방향으로부터의 하중을 부하할 수 있는 상태에서) 부하 롤러 구름 주행로로 복귀된다.

청구항 4의 발명에 따르면, 직선 형상으로 신장되는 롤러 복귀 통로 구성 부재가 너트와는 별개의 부재이므로, 비틀린 방향 전환로를 제조하기 쉬워진다.

본 발명은, 청구항 5에 기재한 바와 같이 크로스 배열되는 롤러 나사에 적합하게 이용된다.

청구항 6의 발명에 따르면, 너트의 롤러 구름 주행 홈에 방향 전환로 구성 부재가 간섭하는 것을 방지할 수 있다.

도1은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 롤러 나사의 사시도.

도2는 롤러 나사의 주요 부품의 분해 사시도.

도3은 모든 부품을 조합한 롤러 나사의 측면도.

도4는 도3의 IV-IV선 화살표도.

도5는 나사 축을 도시하는 측면도.

도6은 나사 축의 롤러 구름 주행 홈의 홈 직각 단면 형상을 도시하는 도면.

도7은 너트(6)의 상세도[도7의 (A)는 너트의 정면도를 도시하고, 도7의 (B)는 축선 방향을 따른 단면도를 도시하고, 도7의 (C)는 이면도를 도시함].

도8은 방향 전환로 구성 부재의 설치 시트의 상세도[도8의 (B)는 도8의 (A)의 B-B선 단면도].

도9는 너트의 롤러 구름 주행 홈의 홈 직각 단면 형상을 도시하는 도면.

도10은 무한 순환로를 순환하는 롤러의 궤도를 도시하는 도면[도10의 (A)는 나사 축의 축선 방향으로부터 본 상태를 도시하고, 도10의 (B)는 나사 축의 측방으로부터 본 상태를 도시함].

도11은 한 쌍의 방향 전환로 구성 부재의 위치 관계를 도시하는 도면[도11의 (A)는 너트의 축선 방향으로부터 본 상태를 도시하고, 도11의 (B)는 너트의 축선을 따른 단면도].

도12는 방향 전환로 구성 부재의 내주측을 도시하는 도면[도12의 (A)는 정면도를 도시하고, 도12의 (B)는 측면도를 도시함].

도13은 방향 전환로 구성 부재의 내주측을 도시하는 도면[도12의 (A)는 측면도를 도시하고, 도12의 (B)는 이면도를 도시함].

도14는 방향 전환로 구성 부재의 외주측을 도시하는 도면[도14의 (A)는 정면 도를 도시하고, 도14의 (B)는 측면도를 도시함].

도15는 방향 전환로 구성 부재의 외주측을 도시하는 도면[도15의 (A)는 측면도를 도시하고, 도15의 (B)는 정면도를 도시함].

도16은 롤러 복귀 통로 구성 부재의 단면도.

도17은 롤러 복귀 통로를 이동하는 롤러의 자세의 회전을 도시하는 도면.

도18은 리테이너의 상세도.

도19는 부하 구름 주행로의 수용되는 롤러를 도시하는 도면.

[부호의 설명]

5 : 나사 축

5a, 6a : 롤러 구름 주행 홈

6 : 너트

7 : 롤러

9 : 부하 롤러 구름 주행로

10 : 방향 전환로

11 : 롤러 복귀 통로

12 : 롤러 복귀 통로 구성 부재

13 : 방향 전환로 구성 부재

13a : 방향 전환로 구성 부재의 내주측

13b : 방향 전환로 구성 부재의 외주측

17 : 관통 구멍

19 : 릴리프 홈

23 : 박육부

α : 개방 각도

도1은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 롤러 나사의 사시도를 도시한다. 롤러 나사는, 외주면에 나선 형상의 롤러 구름 주행 홈(5a)이 형성된 나사 축(5)과, 내주면에 롤러 구름 주행 홈(5a)에 대향하는 나선 형상의 롤러 구름 주행 홈(6a)이 형성되는 너트(6)를 구비한다. 나사 축(5)의 롤러 구름 주행 홈(5a)과 너트(6)의 롤러 구름 주행 홈(6a)과의 사이에는, 복수의 롤러(7)가 인접하는 롤러(7)의 축선이 서로 직교하도록 크로스 배열된다. 롤러(7) 사이에는 롤러(7)끼리의 접촉을 방지하는 리테이너(8)가 개재된다.

너트(6)를 나사 축(5)에 대해 상대적으로 회전시키면, 복수의 롤러(7)가 롤러 구름 주행 홈(5a)과 롤러 구름 주행 홈(6a)과의 사이의 부하 롤러 구름 주행로(9)를 구르면서 이동한다. 부하 롤러 구름 주행로(9)의 일단부까지 구른 롤러는 방향 전환로(10)에서 들어 올려지고, 너트(6) 내부에 형성된 롤러 복귀 통로(11)를 경유하여 원래의 위치로 복귀된다.

도2는 상기 롤러 나사의 주요 부품의 분해 사시도를 도시한다. 너트(6)에는 롤러 복귀 통로 구성 부재(12)가 삽입된다. 롤러 복귀 통로 구성 부재(12)는 파이프 형상으로 형성되고, 그 내부에 롤러(7)를 나사 축(5)의 축선 방향으로 이동시키는 롤러 복귀 통로(11)가 형성된다.

너트(6)의 축선 방향의 양단부면에는, 방향 전환로 구성 부재(13)가 설치된다. 방향 전환로 구성 부재(13)에는, 부하 롤러 구름 주행로(9)와 롤러 복귀 통로(11)를 접속하는 원호 형상의 방향 전환로(10)가 형성된다. 방향 전환로 구성 부재(13)는, 나사 축(5)의 롤러 구름 주행 홈(5a)을 구르는 롤러(7)를 들어 올리고, 방향 전환로(10)를 통과 시킨 후, 롤러 복귀 통로(11)로 유도한다. 방향 전환로 구성 부재(13)는 내주측(13a)과 외주측(13b)으로 2분할되어 있다. 볼트 등의 체결 수단으로 방향 전환로 구성 부재(13)의 내주측(13a) 및 외주측(13b)의 플랜지를 너트(6)의 단부면에 결합한다.

도3은 모든 부품을 조합한 롤러 나사의 측면도를 도시하고, 도4는 도3의 IV-IV선 화살표도를 도시한다. 상기 롤러 복귀 통로 구성 부재(12) 및 방향 전환로 구성 부재(13)가 조립된 너트(6)의 축선 방향의 양단부면에는, 이물질을 제거하기 위해, 및 너트(6)의 내부로부터 윤활제가 누설되는 것을 방지하기 위해, 래버린스 밀봉재(labyrinth seal)(14)가 설치된다. 그리고, 래버린스 밀봉재(14)가 설치된 너트(6)의 단부면의 전체를 덮도록 캡(15)이 설치된다.

도5는 나사 축(5)을 도시한다. 나사 축(5)의 외주에는 소정의 리드를 갖는 나선 형상의 롤러 구름 주행 홈(5a)이 형성된다. 본 실시 형태에서는 허용 하중을 증가시키고, 또한 너트(6)의 전체 길이를 짧게 하기 위해 롤러 구름 주행 홈(5a)의 개수를 4개로 설정하고 있다. 물론, 롤러 구름 주행 홈(5a)의 개수는 1개, 2개, 3개 등 다양하게 설정할 수 있다.

도6은 나사 축(5)의 롤러 구름 주행 홈(5a)의 홈 직각 단면 형상을 도시한 다. 롤러 구름 주행 홈(5a)의 단면은 V자 형상이고 그 개방 각도는 90도로 설정된다. 롤러 구름 주행 홈(5a)의 바닥에는 90도의 교차 부분도 연삭 가공할 수 있도록 연삭 릴리프를 위한 원호부(5b)가 형성된다.

도7은 너트(6)의 상세도를 도시한다. 도7의 (A)는 너트(6)의 정면도를 도시하고, 도7의 (B)는 축선 방향을 따른 단면도를 도시하고, 도7의 (C)는 너트(6)의 이면도를 도시한다. 너트(6)의 내주면에는 나사 축(5)의 롤러 구름 주행 홈(5a)에 대향하는 나선 형상의 롤러 구름 주행 홈(6a)이 형성된다. 또한 너트(6)에는 너트(6)의 축선 방향으로 신장되는 관통 구멍(17)이 형성된다. 관통 구멍(17)은 중앙부(17a)가 소직경으로 형성되고, 중앙부의 양측의 양단부(17b)가 중앙부(17a)보다도 약간 큰 직경으로 형성된다. 관통 구멍(17)의 중앙부(17a)에 롤러 복귀 통로 구성 부재(12)가 삽입되고, 양단부(17b)에 방향 전환로 구성 부재(13)가 삽입된다. 너트(6)의 축선 방향의 단부면에는, 방향 전환로 구성 부재(13)를 너트에 설치하기 위한 설치 시트(18)가 형성되고, 이 설치 시트(18)에 방향 전환로 구성 부재(13)가 설치된다. 롤러 복귀 통로 구성 부재(12) 및 방향 전환로 구성 부재(13)는 롤러 구름 주행 홈(6a)의 개수와 동등한 수(본 실시 형태에서는 4개) 설치되고, 4개의 롤러 구름 주행 홈(6a) 각각을 구르는 롤러(7)를 순환시킨다.

도8은 방향 전환로 구성 부재(13)의 설치 시트(18)의 상세도를 도시한다. 설치 시트(18)에는, 후술하는 방향 전환로 구성 부재(13)의 박육부에 형상을 맞춘 원호 형상의 릴리프 홈(19)이 형성된다. 통상의 엔드 캡 방식의 볼 나사에서는, 너트의 단부면은 편평하게 형성되어, 릴리프 홈은 형성되는 일이 없다. 그리고 편 평한 부분에 방향 전환로를 구성하는 부재를 설치한다. 그러나 롤러 나사의 경우, 롤러(7)를 원활하게 순환시키기 위해서는 방향 전환로(10)의 곡률 반경이 커져, 방향 전환로 구성 부재(13)가 너트(6)의 롤러 구름 주행 홈(6a)에 간섭하기 쉬워진다. 너트(6)의 단부면에 방향 전환로 구성 부재(13)의 형상에 맞춘 릴리프 홈(19)을 형성함으로써 롤러 구름 주행 홈(6a)에 방향 전환로 구성 부재(13)가 간섭하는 것을 방지할 수 있다.

도9는 너트(6)의 롤러 구름 주행 홈(6a)의 홈 직각 단면 형상을 도시한다. 롤러 구름 주행 홈(6a)의 단면은 V자 형상이고 그 개방 각도는 90도로 설정된다. 롤러 구름 주행 홈(6a)의 바닥에는 90도의 교차 부분도 연삭 가공할 수 있도록 연삭 릴리프를 위한 원호부(6b)가 형성된다.

나사 축(5)과 너트(6)와의 사이에 개재되는 롤러(7)에 대해 설명한다. 부하 롤러 구름 주행로(9)를 구르는 롤러(7)는 원통 형상이고 그 직경과 높이가 대략 동등하다. 정확하게는, 롤러(7)의 직경이 롤러의 높이보다도 약간 크다. 이로 인해, 측면으로부터 본 롤러(7)의 형상은 정방형에 가까워진다. 볼 나사에서는, 볼이 나사 축의 축선 방향의 일방향 및 상기 일방향과 반대 방향의 하중을 부하한다. 이에 대해 롤러(7)는, 그 원주면이 롤러 구름 주행 홈(5a)의 벽면과 상기 벽면에 대향하는 너트(6)의 롤러 구름 주행 홈(6a)의 벽면과의 사이에서 압축됨으로써 하중을 부하하므로, 나사 축(5)의 축선 방향의 일방향의 하중밖에 부하할 수 없다. 롤러(7)를 크로스 배열함으로써 나사 축(5)의 축선 방향의 일방향 (1) 및 다른 방향 (2)의 하중(도3 참조)을 부하할 수 있다.

롤러(7)의 직경(D)에는, 나사 축(5)의 롤러 구름 주행 홈(5a)의 벽면과 상기 벽면에 대향하는 너트(6)의 롤러 구름 주행 홈(6a)의 벽면과의 사이의 거리보다도 큰 소위 오버 사이즈인 것이 이용된다. 이로 인해, 부하 롤러 구름 주행로(9) 내에서 롤러는 탄성 변형하고 있게 되어, 그게 상응하는 하중이 예압(豫壓) 하중으로서 너트(6)의 내부에 존재한다. 롤러(7)는 부하 롤러 구름 주행로(9) 내에서 크로스 배열되어 있으므로, 롤러(7)로부터 너트(6)에 가해지는 하중은 인접하는 롤러(7)에 의해 서로 반발하는 방향으로 작용한다.

도10은 나선 형상의 부하 롤러 구름 주행로(9), 원호 형상의 방향 전환로(10) 및 직선 형상의 롤러 복귀 통로(11)를 순환하는 롤러의 궤도를 도시한다. 도10의 (A)는 부하 롤러 구름 주행로(9)를 이동하는 롤러의 궤도(나사 축의 축선 방향으로부터 본 상태)를 도시하고, 도10의 (B)는 전체의 무한 순환로를 순환하는 롤러의 궤도를 도시한다(나사 축의 측방으로부터 본 상태). 부하 롤러 구름 주행로(9)에서의 롤러의 궤도는, 반경 RCD/2의 나선 형상이 된다. 롤러 복귀 통로(11)에서의 롤러의 궤도는, 나사 축(5)의 축선(5c)에 평행한 직선이 된다. 방향 전환로(10)에서의 롤러의 궤도는, 곡률 반경(R)의 원호가 된다. 이들 부하 롤러 구름 주행로(9), 방향 전환로(10) 및 롤러 복귀 통로(11)의 이음매에서는, 롤러의 궤도의 접선 방향이 연속으로 되어 있다. 이에 의해 이들 이음매가 매끄러워진다.

도11은 너트(6)의 한쪽 측의 단부면에 설치되는 방향 전환로 구성 부재(13)와 다른 쪽측의 단부면에 설치되는 방향 전환로 구성 부재(13)와의 위치 관계를 도시한다. 상술한 바와 같이 롤러 복귀 통로(11)의 중심선은 나사 축(5)의 축선(5c) 과 평행하게 신장된다. 방향 전환로(10)의 중심선은 도11의 (A)에 도시된 바와 같이 나사 축(5)의 축선 방향으로부터 본 상태에 있어서, 부하 롤러 구름 주행로(9)의 중심선의 접선 방향으로 신장된다. 그리고, 앞쪽의 방향 전환로(10)의 중심선과 깊이측의 방향 전환로(10)의 중심선은, 소정의 개방 각도(α)에서 교차한다. 상세한 것은 후술하지만, 롤러 복귀 통로(11)는 통로 내를 이동하는 롤러(7)의 자세를 이 개방 각도와 동등한 각도(α)만큼 회전시킨다. 방향 전환로(10)의 곡률 반경이 클수록 개방 각도가 커지는 경향이 있다. 본 실시 형태에서는 방향 전환로(10)의 곡률 반경이, 예를 들어 롤러(7)의 직경(D)의 5배 정도로 설정되고, 개방 각도가 예를 들어 90도 내지 100도로 설정된다.

그런데, 리턴 파이프 방식의 롤러 나사에서는, 도11의 (A) 중의 부하 롤러 구름 주행로(9)와 수평선(20)의 교점(P1)으로부터 롤러를 들어 올려 반대측의 교점(P2)으로 복귀시키므로, 롤러의 권취수가 2.5, 3.5, 4.5 권취 등이 되고, 끝자리수가 0.5가 된다. 이에 대해, 본 실시 형태의 롤러 나사에서는, 방향 전환로의 개방 각도(α)가 90 내지 100도가 되고, P3점으로부터 들어 올려 P4점으로 복귀시키므로, 롤러의 권취수가 2.7, 3.7, 4.7 권취 등이 되고, 끝자리수가 0.7이 된다. 리턴 파이프 방식의 롤러 나사에 비해, 부하 롤러 구름 주행로(9)의 원주 방향에 의해 균등하게 롤러가 수용되게 되므로, 롤러 나사의 부하 밸런스가 좋아진다.

도12 및 도13은 방향 전환로 구성 부재의 내주측(13a)을 도시한다. 이 방향 전환로 구성 부재의 내주측(13a)은 곡률 반경(R)의 방향 전환로가 형성되는 본체부(21)와, 너트(6)의 단부면에 설치되는 플랜지부(22)를 갖는다. 본체부(21)의 일 단부에는, 부하 롤러 구름 주행로(9) 내에 들어가 롤러(7)를 들어 올리는 들어 올림부(21a)가 형성된다. 본체부(21)의 타단부는 롤러 복귀 통로 구성 부재(12)에 끼워 넣어진다. 내주측(13a)의 들어 올림부(21a)는 외주측(13b)의 들어 올림부와 협동하여 나선 형상의 부하 롤러 구름 주행로(9)를 구르는 롤러(7)를 접선 방향으로 들어 올린다. 방향 전환로(10)는 들어 올린 직후에 롤러(7)를 방향 전환시키고, 원호 형상의 방향 전환로(10)를 따라 롤러를 이동시킨다.

방향 전환로 부재의 내주측(13a)에는, 방향 전환로 구성 부재(13)가 설치되는 너트(6)의 단부면보다도 너트측으로 돌출되는 동시에, 방향 전환로(10)의 형상에 맞추어 곡선 형상으로 구부러지는 박육부(23)가 형성된다. 박육부(23)의 단면 형상은 V자 형상으로 형성된다. 이 박육부(23)가 너트(6)의 단부면에 형성된 릴리프 홈(19)(도8 참조)에 끼워 넣어진다.

도14 및 도15는 방향 전환로 구성 부재의 외주측(13b)을 도시한다. 이 방향 전환로 구성 부재의 외주측(13b)은, 곡률 반경(R)의 방향 전환로(10)가 형성되는 본체부(25)와, 너트(6)의 단부면에 설치되는 플랜지부(26)를 갖는다. 본체부(25)의 일단부에는, 부하 롤러 구름 주행로(9) 내에 들어가 롤러를 들어 올리는 들어 올림부(25a)가 형성된다. 본체부(25)의 타단부는 롤러 복귀 통로 구성 부재(12)에 끼워 넣어진다. 외주측의 들어 올림부(25a)는, 내주측의 들어 올림부(21a)와 협동하여 나선 형상의 부하 롤러 구름 주행로(9)를 구르는 롤러(7)를 접선 방향으로 들어 올린다. 방향 전환로(10)는 들어 올린 직후에 롤러(7)를 방향 전환시키고, 원호 형상의 방향 전환로(10)를 따라 롤러를 이동시킨다. 또한, 이 방향 전환로 구 성 부재의 외주측(13b)에는, 나사 축(5)의 롤러 구름 주행 홈(5a)의 형상에 맞춘 돌출부(27)가 형성되고, 이에 의해 들어 올림부(25a)의 강도를 확보하고 있다. 방향 전환로 구성 부재(13)는 금속제라도 좋고 수지제라도 좋다.

도16은 롤러 복귀 통로 구성 부재(12)의 단면도를 도시한다. 롤러가 롤러 복귀 통로(11)를 통과하는 동안, 롤러의 자세가 회전하도록 롤러 복귀 통로(11)는 비틀린다. 롤러는 롤러 복귀 통로(11)의 중심선(12a)을 따라 이동하면서, 중심선(12a)의 주위를 회전한다. 여기서 롤러(7)의 이동 거리와 롤러(7)의 회전 각도가 비례한다. 본 예에서는, 롤러 복귀 통로(11)의 일단부로부터 타단부에 이르기까지 롤러(7)는, 90도 + 2β도[나사 축의 축선 방향으로부터 본 한 쌍의 방향 전환로의 개방 각도(α)] 회전한다. 롤러 복귀 통로 구성 부재(12)는 중심선을 따라 2분할된다. 이 롤러 복귀 통로 구성 부재(12)는 금속제라도 좋고 수지제라도 좋다.

도17은 롤러 복귀 통로(11)를 이동하는 롤러(7)의 자세의 회전을 도시한다. 이 도17로부터 롤러 복귀 통로(11)를 이동함에 따라서, 롤러(7)의 A1의 위치가 좌측 경사 상부로부터 좌측 경사 하부로 이동하고, 롤러의 자세가 약 90도 회전하는 것을 알 수 있다.

롤러 복귀 통로(11)에서 롤러(7)의 자세를 회전시킴으로써, 부하 롤러 구름 주행로(9)로부터 롤러(7)를 들어 올리고, 또한 부하 롤러 구름 주행로(9)로 롤러(7)를 복귀시킬 때에, 측면 직사각 형상의 롤러(7)의 자세를 단면 직사각 형상의 부하 롤러 구름 주행로의 형상에 일치시킬 수 있다. 또한 원호 형상의 방향 전환로(10)에서 롤러(7)의 자세를 회전시키면, 롤러가 막혀 버릴 우려가 있지만, 직선 형상의 롤러 복귀 통로(11)에서 롤러를 회전시키고 있으므로, 롤러가 막힐 우려도 없다.

또한, 롤러(7)의 자세를 한 쌍의 방향 전환로(10)의 개방 각도(α)와 동등한 각도 회전시킴으로써, 나사 축(5)의 축선의 일방향 (1)로부터의 하중을 부하하고 있었던 롤러가, 반전하지 않고[다시 나사 축(5)의 축선의 상기 일방향 (1)로부터의 하중을 부하할 수 있는 상태에서] 부하 롤러 구름 주행로(9)로 복귀된다. 또한, 롤러 사이에 개재되는 리테이너(8)도 반전하지 않고 복귀시킬 수 있다. 리테이너(8)에는 나사 축(5)의 축선 방향으로부터 보아, 원환 형상의 부하 롤러 구름 주행로를 구르는 롤러의 축선을 나사 축의 중심선을 향해 이동시키도록[이에 의해, 롤러가 소정의 축선으로부터 기울어지는 현상, 소위 롤러의 스큐(skew)를 방지할 수 있음] 부채형으로 형성되는 것이 있다. 부채형의 리테이너가 반전하면, 리테이너의 외주측의 폭이 넓게 되어야 하는데, 반대로 내주측의 폭이 넓게 되어 버린다. 롤러(7)의 자세를 한 쌍의 방향 전환로의 개방 각도(α)와 동등한 각도 회전시킴으로써 롤러 및 리테이너를 반전시키지 않을 수 있다.

도18은 본 실시 형태에서 사용되는 리테이너(8)의 상세도를 도시한다. 리테이너(8)는 인접하는 롤러의 축선이 직각을 유지하도록 롤러의 자세를 유지한다. 이 리테이너는 상기 부채형의 리테이너와 달리, 원환 형상의 부하 롤러 구름 주행로(9)의 내주측과 외주측에서 두께가 바뀌는 일이 없는 편평한 것이다.

이하에 본 실시 형태의 롤러 나사가 리턴 파이프 방식의 롤러 나사보다도 우수한 점에 대해 통합하여 설명한다.

우선 리드가 커져도, 너트(6)의 롤러 구름 주행 홈(6a)에 간섭하지 않고 롤러 복귀 통로(11) 및 방향 전환로(10)를 설계할 수 있으므로, 대(大) 리드에 적합한 구조로 되어 있다.

리턴 파이프 방식에서는, 너트의 측면에 리턴 파이프가 설치되므로 너트가 대형화되기 쉽다. 본 실시 형태의 롤러 나사에서는 롤러 복귀 통로(11)가 너트(6)의 내부에 형성되므로, 너트(6)를 콤팩트하게 할 수 있다. 또한, 나사의 개수를 증가시킴으로써 너트(6)의 전체 길이를 짧게 할 수 있다.

순환 부품이, 방향 전환로 구성 부재(13)와 롤러 복귀 통로 구성 부재(12)로 분할되어, 직선 형상의 롤러 복귀 통로 구성 부재(12)에 형성된 롤러 복귀 통로(11)를 비틀기 때문에, 순환 부품을 용이하게 제조할 수 있고 금형화도 용이해진다.

리턴 파이프 방식에서는 순환로 내에 롤러를 삽입하기 어렵지만, 본 실시 형태의 롤러 나사에서는, 롤러 나사를 세워, 방향 전환로 구성 부재의 외주측(13b)을 떼어낸 상태에서 차례로 롤러를 넣으면 되므로 조립이 용이해진다.

본 명세서는, 2004년 9월 8일에 출원된 일본 특허 출원 제2004-260502호를 기초로 한 것이다. 이 내용은 모두 여기에 포함해 둔다.

Claims

외주면에 나선 형상의 롤러 구름 주행 홈이 형성된 나사 축과, 내주면에 상기 나사 축의 상기 롤러 구름 주행 홈에 대향하는 나선 형상의 롤러 구름 주행 홈이 형성된 너트와,

상기 나사 축의 상기 롤러 구름 주행 홈과 상기 너트의 상기 롤러 구름 주행 홈과의 사이의 부하 롤러 구름 주행로에 배열되는 복수의 롤러를 구비하는 롤러 나사에 있어서,

상기 너트의 내부에는, 상기 너트의 축선과 평행하게 직선 형상으로 신장되는 롤러 복귀 통로가 마련되고,

상기 너트의 축선 방향의 양단부면에는, 상기 부하 롤러 구름 주행로와 상기 롤러 복귀 통로를 접속하는 방향 전환로가 형성되는 방향 전환로 구성 부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 롤러 나사.
제1항에 있어서, 상기 롤러가 상기 롤러 복귀 통로를 이동하는 동안, 상기 롤러의 자세가 회전하도록, 상기 롤러 복귀 통로가 비틀리는 것을 특징으로 하는 롤러 나사.
제2항에 있어서, 상기 너트의 양단부면에 마련되는 한 쌍의 상기 방향 전환로의 중심선은, 나사 축의 축선 방향으로부터 본 상태에 있어서 소정의 개방 각도 에서 교차하고,

상기 롤러 복귀 통로는, 상기 롤러의 자세를 상기 소정의 개방 각도 회전시키는 것을 특징으로 하는 롤러 나사.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 너트에는, 상기 너트의 축선 방향으로 신장되는 관통 구멍이 형성되고,

상기 관통 구멍에는, 상기 롤러 복귀 통로가 형성되는 롤러 복귀 통로 구성 부재가 삽입되는 것을 특징으로 하는 롤러 나사.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 나사 축의 상기 롤러 구름 주행 홈은 단면 V자 형상으로 형성되고,

상기 너트의 상기 롤러 구름 주행 홈도 단면 V자 형상으로 형성되고,

상기 부하 롤러 구름 주행로에는, 상기 롤러의 진행 방향으로부터 본 상태에 있어서, 인접하는 롤러의 축선이 서로 직교하도록 상기 복수의 롤러가 크로스 배열되는 것을 특징으로 하는 롤러 나사.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방향 전환로 구성 부재에는, 상기 방향 전환로 구성 부재가 설치되는 상기 너트의 단부면보다도 너트측으로 돌출되는 동시에, 상기 방향 전환로의 형상에 맞추어 곡선 형상으로 구부러지는 박육부가 형성되고,

상기 방향 전환로 구성 부재가 설치되는 상기 너트의 단부면에는, 상기 방향 전환로 구성 부재의 상기 박육부에 형상을 맞춘 릴리프 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 롤러 나사.