JPH01164856A - 回転運動を軸方向運動に変換する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は回転運動を軸方向運動に変換する装置に関する
ものであり、更に詳しくいえば、ねじ溝つきスピンドル
と、このねじ溝つきスピンドルを囲み、そのねじ溝つき
スピンドルに対して回転できる内部に輪郭つけられ、輪
郭つけられた何個かのローラーを有するナツトとを有す
る、回転運動を軸方向運動に変換する装置に関するもの
である。

〔従来の技術およびその課題〕

従来の技術には、玉スクリューまたは遊星ローラー装置
を有するいわゆるローラースピンドルの多くの例がある
が、たとえば、ＤＴ　２，７１５，７６２、ＤＥ　２，
７５０，０５４、ＤＥ　２，８１０，００１、ＤＴ　２
，７１５，７６１またはＤＴ　２，０５１，４１３に開
示され、詳しく示されているように玉スクリュー装置を
用いて実現することは不可能である。というのは、直径
か０．５ｍｍまたはそれより小さい玉を妥当なコストで
精密に製作することはほとんど不可能だからである。更
に、玉カイトが接待に必要であるとすると、玉が滑らか
に動くことおよび玉の摩耗が問題となる。

たとえは、ＤＴ　２，０６５，４４２およびＤＥ　２，
８３８，３２９に詳しく開示されているように、遊星ロ
ーラースピンドルはスピンドル、ローラー、およびナツ
トの部品の種々の具体例で動作する。たとえば、部品に
ねじ溝すなわち溝を機械加工できる。しかし、基本的に
は、力の軸方向の流れを生じさせるために、ローラーの
輪郭はスピンドルの輪郭およびナツトの輪郭と係合する
。したがって、３つの部品の全てに適合する溝すなわち
ねじ溝を設けなければならない。

ローラーの軸方向のふらつきを阻止または補償するため
に＝　ＤＥ　２，３２０，４０６、ＤＥ　２，８２３，
７２９およびＤＴ　２，１５０，７３９に詳しく開示さ
れているようないわゆる停止装置すなわちリセット装置
、またはＤＴ　２，６０１，４９３に開示されているよ
うな歯付き環がローラーの確実な駆動のために設けられ
る。

同様に、ローラーが軸方向運動を行うことができず、ス
ピンドルか多速伝動装置で実現されるようにローラーと
ナツトに溝だけを設けることができる。たとえは、ＤＥ
　２，８０７，９５２に記載されているように、その多
速伝動装置の歯の数がローラーの数に一致し、またはロ
ーラーの数の倍数である。

このようにして、より高いピッチのローラースピンドル
を製作することは簡単である。しかし、３より多い有用
な数のローラーを有し、０．３市／ターンより小さい、
非常に小さなピッチを持つローラースピンドルの場合に
は、妥当な経済的やり方で製作することが非常に困雛で
あるそのように細かいねじ溝輪郭を製作する必要かある
。

更に、ＤＴ　２，０５９，５２８、ＤＴ　２，７１５，
２０３およびＤＴ２．７２１，９７７には、上記ローラ
ースピンドル構造中の基本的な部品で構成され、移動さ
せることもできる伝動装置が開示されている。

たとえば、ＤＥ　２，０２６，５５０、ＤＴ　１，７５
０，６３７、およびＤＥ　３，２１９，９７２に開示さ
れているように、回転運動を軸方向運動に変換するなめ
に種々の装置が提案されており、しばしば、斜めに配置
された玉軸受が設けられることもある。

しかし、ピッチが非常に小さく、たとえばロボットの用
途に常に反復され、多くの文献に記載されている数多く
の設計に全く適合できないか、多額の費用をかけること
によってのみ適合でき、ま　。

たは精度、円滑な動作および使用寿命を犠牲にしてのみ
適合できる。

したかって、本発明の目的は、高い減速比および高い動
力利得で回転運動を軸方向運動に変換できる、できるた
け摩擦の小さいスピンドル装置を得ることである。

〔課題を解決するための手段および作用〕本発明に従っ
て、ねじ溝つきスピンドルと、このねじ溝つきスピンド
ルを囲み、そのねじ溝つきスピンドルに対して回転でき
る内部に輪郭づけられ、輪郭つけられた何個かのローラ
ーを有するナツトとを有する回転運動を軸方向運動に変
換する装置において、ねじ溝つきスピンドル（１）の外
面に単一のひれまたは多数の細目ねじ溝（１０）を有し
、スピンドルに対して回転できるナツト（２）の内部輪
郭は比較的粗い溝（２０）を備え、ローラー（３ａ〜３
ｆ）は１つおきの部分に異なる２つの輪郭（３１，３２
）を有し、それにより、−４の輪郭（３１）はスピンド
ル（１）上の細目ねじ溝（１０）にはめ合わされ、別の
溝輪郭（３２）はナツト（２）の内部の比較的粗な溝（
２０）に対応し、一方の輪郭（３１）はスピンドル（１
）上の細目ねじ溝（１０）との軸方向摩擦連結を生じ、
他方の輪郭（３２）はナツト（２）の内部の粗な溝輪郭
（２０）と軸方向摩擦連結を生ずることを特徴とする回
転運動を軸方向運動に変換する装置が得られる。

本発明の上記目的を達成するために、非常に小さいねじ
湧ピッチを持つスピンドル装置を使用せねばならない。

更に、精密な機構、たとえば、出力と位置を調整できる
、電気的に動作させられるロボットグリッパ−において
用いられる場合には、とくに小型で、コンパクトな構造
が条件であり、前提条件である。非常に細かいピッチを
設ける場合には、高い減速比から大きな出力が得られる
。

また、本発明に従って、溝ナツトとスピンドルの間に遊
星のようにして配置されているローラーに２種類の輪郭
か設けられる。一方の輪郭はスピンドルと摩擦連結を行
い、他方の輪郭は溝ナツトと摩擦連結する。以下、それ
らの輪郭をそれぞれナツト側輪郭およびスピンドル側輪
郭と呼ぶことにする。

ローラーのナツト側輪郭と、ナツト自体内の輪郭はスピ
ンドル側輪郭と比較してはるかに大きいピッチを有し、
■形の横断面を持つことか好ましい。妥当なコストで可
能である切込み深さを用いて非常に小さいピッチを得る
ために、ローラーにおけるスピンドル側の円形輪郭およ
びスピンドル自体のらせん状輪郭は次のようにして具体
化される。スピンドルに単一のねじ溝まなは多数のねじ
溝が設けられる。遊星ローラーは、隣接する溝の形で具
体化され、スピンドルねじ溝に対応するピッチを有し、
それによりスピンドルのねじ溝ピッチに正確に係合でき
る。したかって、全ての遊星ローラーはスピンドルのね
じ溝に正確に係合し、個々の遊星ローラーのスピンドル
側溝にはローラーことにずれた特定のピッチか設けられ
、したがって、ローラーごとに一定ねじ溝ピッチの点状
の展開（ｐｕｎｃｔｉｆｏｒｌｄｅｖｅｌｏｐｅｌｅｎ
ｔ）を発生する。

したがって、隣接する遊星ローラーの間に発生されたピ
ッチオフセットと、それらのそのようにして厳密に予め
定められた相互の間隔のために、各遊星ローラーはスピ
ンドルを中心とする相対的な回転運動だけを行い、遊星
ローラーはスピンドルのねじ溝輪郭により駆動される。

したかって、とくに、案内かごまたはローラーの拘束ま
たはリセットは求められない。

そのような装置のためのピッチＳはスピンドルピッチＳ
ｓと、スピンドルの半径Ｒｓと、遊星口一う−の半径Ｒ
ｒとから次式に従っておよそ計算される。

５＝Ｓｓ　（１−Ｒｓ／（２Ｒｓ＋２Ｒｒ））・・・・
・・・・・（１） 別の実施例は上記構造とほぼ同じｉ造を有するか、上記
′！Ｉ４造とは逆で、遊星ローラーに正または負のピッ
チを持つねじ溝が設けられ、本発明の技術的思想と同様
に、スピンドルに溝か設けられる。

ローラー上のナツト側案内溝とナツト内の対応する案内
溝は上記のままである。しかし、遊星ローラーを相互に
ある角度距離の所に保持するためにかごが要求される。

そのような装置のピッチＳは次式に従って計算される。

５＝Ｓｓ　（１−Ｒｓ／　（２Ｒｓ＋２Ｒｒ））＋Ｒｒ
　　Ｒｓ／Ｒｒ　　・・・・・１２）そのような装置に
おいては、スピンドルピッチを変える必要またはそれを
負にする必要なしに、ローラーピッチを変えることによ
り、実際上任意のピッチ、負ピッチでも：を実現できる
。

−１〇　　− 〔実施例〕 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

スピンドル１、またはスピンドル１として具体化されて
いる軸の端部または駆動モータの軸、が第１図の軸方向
断面図と、第１図のＩＩ−ＩＩ線に沿う第２図の断面図
の中央に示されている。ピッチＳが０．３〜０．２５ｍ
ｍまたはそれより小さい単一細目ねじ溝１０がそのスピ
ンドル１に設けられる。

スピンドル１の周囲に多数のローラー３ａ〜３ｆが配置
される。ローラーの数は、第２図から明らかなように、
この実施例では６個である。隣接して配置されている、
特定のピッチの平行な溝がいわゆる遊星ローラー３ａ〜
３ｆの所定の部分に設けられるから、この一定の溝ピッ
チと溝の深さにより、スピンドル１の小さいピッチのね
じ溝１０に正確に係合できる。

更に、横断面がＶ形である粗い案内溝３２が、スピンド
ル側溝輪郭を有する部分の間で個々の遊星ローラー３ａ
〜３ｆ上に形成される。それらの案内溝のピッチは、清
ナツト２の内部に形成されて、横断面がｖ形である負の
案内溝２０のピッチと正確に同じである。

この実施例においては、６個の遊星ローラー３ａ〜３ｆ
の全てが、ナツト２の内部の特定のピッチのナツト側溝
輪郭と、小さい溝ピッチを有するスピンドル１とに正確
かつ確実に係合するように、スピンドル側溝輪郭３１が
、ローラーごとに一定で、得べき全ピッチに依存する部
分的な移動をもって各遊星ローラー３上に配置される。

６個のローラー３ａ〜３ｆを有する、第３ａ図および第
３ｂ図に示す好適な実施例においては、断面図は、細か
い輪郭が設けられている個々の各部分中の第１の細かい
溝、ローラーごとに部分的な変位すなわちピッチオフセ
ットをそれぞれ有する。スピンドルの０．３の細かいね
じ溝ピッチおよび溝の対応するピッチでは、ローラーか
らローラーへのピッチ移動すなわちオフセットが０．０
５＋ｎｍ、または角度で測って６０度であることを意味
する。そのように小さいねじ溝ピッチ、したがって浅い
溝の深さの場合には、そのオフセットを肉眼で検出する
ことは不可能であるから、ローラー３ａ〜３ｆまたはそ
れらのローラーの設置順序が、たとえば、第３ａ図の１
番上の図が示すように、種々の間隔におけるドツトによ
り識別される。

このことは、同一構造の各ローラー３ａ〜３ｆか、それ
に設けられている中間部分に形成された細かい輪郭に関
して異なるピッチオフセットを有すること、したがって
、たとえば個々のローラー３ａ〜３ｆの面上のマークか
ら識別できる非常に特別な順序で取付けねばならないこ
とを意味する。

したがって、たとえば、第３ａ図と第３ｂ図の１番上の
ローラー３ａに対応するミ第１図と第２図の右側に設け
られているローラー３ａ上の細かいねじ溝３１のオフセ
ットの間に１００度の角度と、第１図と第２図に示され
ている左側ローラー３ｄ上の対応する第１の溝内に対応
するピッチオフセットとがある。そのローラーは、第３
ａ図と第３ｂ図において上からかぞえて、４番目のロー
ラーに対応する。その理由は、先に述べたように、図示
の実施例では全部で６個のローラー３ａ〜３でか設けら
れているからである。

いいかえれば、ローラーに設けられている各輪郭３１の
第１ａ溝の、ローラーことに異なるピッチオフセットが
、特定のローラーからかぞえ始めるとして、（（対象と
するローラーの数）−１）×３６０度／（ローラーの総
数）の積だからである。

本発明の装置の第１図に示す断面図は１つのカバー４も
有する。各カバーはほこりから保護するために上下に設
けられ、ローラー３ａ〜３ｆを固定するための保持器と
して機能する。カバーの内面には突出部４３が設けられ
る。それらの突出部の傾斜面は、ローラー３の外周面上
の粗い溝３２のピッチに対応する。

以上説明した実施例は６個のローラーを有するが、それ
とは異なる数のローラーを使用できることがわかるであ
ろう。また、それらの実施例におけるローラーは直径か
長さより短いが、相対的な寸法は変えられること、ロー
ラーの直径をもっと長くして、長さを短くできることが
わかるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の軸方向横断面図、第２図は第１
図の■■−■■線に沿う断面図、第３ａ図は６個の遊星
ローラーを有する好適な実施例の上面図、第３ｂ図は、
設けられたスピンドル側輪郭におけるローラーごとのピ
ッチオフセットを示す６個の遊星ローラーを有する好適
な実施例の断面図である。 １・・・スピンドル、２・・・ナツト、３ａ〜３ｆ・・
・ローラー、２０・・・負案内溝、３１・・・細かいね
じ溝、３２・・・粗い案内溝。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ねじ溝つきスピンドルと、このねじ溝つきスピン
   ドルを囲み、そのねじ溝つきスピンドルに対して回転で
   きる内部に輪郭づけられ、輪郭づけられた何個かのロー
   ラーを有するナットとを有する回転運動を軸方向運動に
   変換する装置において、 ねじ溝つきスピンドル（１）の外面に単一のひれまたは
   多数の細目ねじ溝（１０）有し、スピンドルに対して回
   転できるナット（２）の内部輪郭は比較的粗い溝（２０
   ）を備え、ローラー（３ａ〜３ｆ）は１つおきの部分に
   異なる２つの輪郭（３１、３２）を有し、それにより、
   一方の輪郭（３１）はスピンドル（１）上の細目ねじ溝
   （１０）にはめ合わされ、別の溝輪郭（３２）はナット
   （２）の内部の比較的粗な溝（２０）に対応し、一方の
   輪郭（３１）はスピンドル（１）上の細目ねじ溝（１０
   ）との軸方向摩擦連結を生じ、他方の輪郭（３２）はナ
   ット（２）の内部の粗な溝輪郭（２０）と軸方向摩擦連
   結を生ずることを特徴とする回転運動を軸方向運動に変
   換する装置。
2. （２）ナット（２）の内壁には互いに隣接して走りかつ
   Ｖ型断面を有する比較的目の粗い溝（２０）が形成され
   、スピンドル（１）の外壁には単一の細目ねじ山（１０
   ）が形成され、各ローラー（３ａ〜３ｆ）の外壁にはス
   ピンドル（１）の単一の細目ねじ山に係合する所定数の
   細目溝（３１）が、ナットの内壁に形成された互いに隣
   接して走る比較的目の粗い溝（２０）に対応かつ係合す
   る粗い目の溝（３２）と交互の位置に形成されることを
   特徴とする請求項（１）記載の回転運動を軸方向運動に
   変換する装置。
3. （３）個々のローラーの位置を正確に定めるために、粗
   い溝（３２）は各ローラー（３ａ〜３ｆ）上の特定の数
   の細かい溝（３１）に対するオフセットを有し、そのオ
   フセットはローラーごとに異なるが、使用されているロ
   ーラー（３ａ〜３ｆ）の数に対応し、したがって、ピッ
   チオフセットが異なるローラー（３ａ〜３ｆ）がスピン
   ドルねじ溝（１）と、このスピンドルねじ溝を部分的に
   囲むナット（２）との間に非常に特定の順序で設けられ
   ることを特徴とする請求項（２）記載の回転運動を軸方
   向運動に変換する装置。