JPH04203649A - ローラースクリュー - 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、ローラーを用いて回転運動と直線運動とを相
互に変換することが可能なローラースクリューに関する
。

［従来の技術１ 従来、産業用機械等の分野においては、回転運動と直線
運動とを相互に変換する装置としてボールスクリューが
一般に多用されている。

このボールスクリューは、所定のリード角を有する螺旋
状の転走溝が刻設されたスクリューシャフトと、上記転
走溝と相俟ってポールを挟み込む螺旋状の負荷転走溝及
びこの負荷転走溝の一端から他端へボールが循環するボ
ールリターン通路を備えたナンドとから構成されており
、例えば、シャフトあるいはナンドのいずれか一方に回
転運動を与えることにより、他方がら直線運動を導き出
すことができる。

しかし、このような構成の基に多用されているボールス
クリューは以下に示すような幾つかの問題点を有してい
る。

■ポールは断面略半円形状の転走溝及び負荷転走溝の内
部を面接触しながら転走するため、回転軸心を中心とす
るボールの外側接触直径と内側接触直径との間には差が
生じ、ボールの自転には上記多溝との間の滑りが必ず伴
なうので、動作時の発熱量が大きい。

■リターン通路によってボールを無限循環させているの
で、シャフトの転走溝からリターン通路へボールを掬い
上げる際に衝突音が発生し、又、リターン通路内でボー
ル同志が接触することから高い騒音を発生する。

この様なボールスクリューの問題点に鑑み、近年におい
ては上記欠点を補填する直線運動・回転運動の変換装置
として、実開平１−１１３６５６号に示される送り装置
が提案されている。

具体的には、所定のリード角に合致して傾いた姿勢のロ
ーラー複数個を円筒状シャフトの外周面に配すると共に
、これらローラーをシャフト外周面とナツト内周面との
間に挟み込んだものであり、ローラーがシャフト外周面
を公転する際に生じる軸方向の力を利用してナツトある
いはシャフトを軸方向に駆動する仕組みとなっている。

この装置（以下、ローラースクリュー）によれば、ロー
ラーはナツト内周面を円周方向に沿って転走するので、
ボールスクリューのように転動体を無限循環させるため
のリターン通路をナンドに設ける必要がなく、非常に静
粛な動作をなし得る他、ローラーの自転はシャフト外周
面とナツト内周面に対する滑りを伴なわないので、動作
時の発熱を最小限に押さえられる。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、このローラースクリューにおいては、ローラ
ーとシャフト外周面との間に生じる摩擦力がナツトある
いはシャフトの軸方向推力に利用されているため、当該
摩擦力をより大きく設定することができれば、ローラー
数を減じて装置の小型化が図れるといった面で好ましい
。

しかしながら、従来のローラースクリューにあっては、
カムフォロア等のローラーベアリングに用いられている
円筒状ローラーを流用しているに過ぎないので、上述の
ように所定の角度をもってローラーをシャフト周囲に配
した場合、ローラーは軸方向の中央部のみがシャフト外
周面に接触する構造となってしまう。従って、両者の間
に十分な接触面積を生み出すことができず、十分な軸方
向推力を生み出すためにはローラー数を必要以上に多く
しなければならなかった。

軸方向推力を向上させる手段としては、ローラーとシャ
フト外周面との圧接力を高める方法、すなわち、ローラ
ーにより大きな予圧を付与する方法も考えられるが、そ
の場合には、シャフトあるいはナツトの回転に一層大き
なトルクが必要になるといった弊害が生じる。

又、上述したようにローラーとシャフト外周面との接触
が一様でなく、同様にしてローラーとナツト内周面との
接触も一様でないことから、ローラーに付与する予圧を
大きくした場合にはローラーに無理な弾性変形が生じて
破損を招く可能性や、ローラーのスキューによって運動
不能に陥る可能性もある。

本発明はこの様な問題点に鑑みなされたものであり、そ
の目的とするところは、コンパクトな構成で軸方向の推
力が大きく、且つ、安定した運動を達成することか可能
なローラースクリューを提供することにある。

［課題を解決するための手段１ 上記目的を達成するために、本発明のローラースクリュ
ーは、円筒状シャフトと、このシャフトの軸心に対して
所定角度に傾斜させた状態でシャフトの円周方向に沿っ
て配列されると共に、外形略鼓状に形成されて上記シャ
フト外周面と線接触し、当該外周面を螺旋状に転走する
複数のローラーと、これらローラーが線接触しながら転
走する凸曲面状の負荷転走面を内周面の円周方向に沿っ
て有し、上記シャフトと相俟ってローラーを挟み込む外
筒部材とからなることを特徴とするものである。

この様な技術的手段において、上記ローラーはシャフト
外周面と線接触することが要求され、その形状は、中央
部直径か両端部直径に比して小さい略鼓状に形成され、
外周面は軸方向に沿った凹曲面となる。この凹曲面の面
形状は、ローラーがシャフト軸心に対して傾斜している
角度、すなわちリード角に応じて適宜設計変更して差支
えない。

又、上記外筒部材としては、その内周面の円周方向に沿
って上記ローラーの転走する負荷転走面を有すると共に
、この負荷転走面が軸方向に沿った凸曲面状に形成され
てローラーと線接触するものであれば、固定用のフラン
ジ部やグリース封入のためのシール部材を設ける等、そ
の構造を適宜設計変更して差支えない。

更に、本発明のローラースクリューにおいては、ローラ
ーに付与する予圧を調整することで外筒部材のシャフト
に対する剛性を高め、更に、軸方向の推進力を調整可能
である。この際、上記予圧を調整するための手段として
は、外筒部材の外周面をテーパー状に形成し、その外周
面をテーパースリーブのテーパー状内周面に圧入してロ
ーラーに予圧を付与する構成が好ましい。この構成によ
れば、外筒部材のテーパースリーブへの圧入量に応じて
容易に予圧量を調整できる他、外筒部材の周囲に突呂物
がないので、外筒部材を容易にテーブル等に組み込むこ
とが可能となる。

［作　用１ この様な技術的手段によれば、ローラーはその軸方向の
全長がシャフト及び外筒部材と接触した状態で両者の間
を転勤するので、ローラーとシャフトとの間の摩擦力が
増加して外筒部材あるいはシャフトの軸方向推力が向上
する。

又、ローラーとシャフトとの間の摩擦力が大きいことか
ら予圧量が小さい場合でも十分な軸方向推進力を得られ
、その分シャフトあるし）は外筒部材の回転に必要なト
ルクが軽減される。

更に、ローラーの外周面は略均−にシャフト及び外筒部
材に当接し、ローラーに無理な弾性変形の発生したり、
荷重が偏って作用することがない。

［実施例］ 以下、添付図面に基づいて本発明のローラースクリュー
を詳細に説明する。

第１図は本発明の第一実施例を示すものでり、円筒状に
形成されてその外周面１１がローラー転走面となるシャ
フト１と、このシャフト１の円周方向に沿って配列され
た複数のローラー２と、内周面に上記ローラー２の転走
する負荷転走面３１を有し、上記シャフト１と相俟って
ローラー２を挟み込むリング状外筒部材３と、この外筒
部材３の外周面３２に嵌合して上記ローラー２に予圧を
付与するテーパースリーブ４とから構成されている。

上記ローラー２は、シャフト１の軸心に対して所定の角
度θだけ傾斜した姿勢で外筒部材３の負荷転走面３１と
シャフト外周面１１とに接触しており、シャフト１ある
いは外筒部材３が回転すると、シャフト外周面１１に関
しては螺旋状の軌跡を描きながら当該面１１を転走する
一方、上記負荷転走面３１に関しては円周方向に沿って
転走するようになっている。

このローラー２の姿勢は第６図及び第７図に示すところ
の保持器５によって維持されている。この保持器５には
ローラー２を組み付けるポケット５１が円周方向を１２
等分するよう開設される一方、各ボケ・ノド５１にはロ
ーラー２を挾持する保持片５２が突出しており、ローラ
ー２の姿勢を維持する他、外筒部材３をシャフト１から
抜いた際のローラー２の脱落を防止している。

又、第２図に示すように、ローラー２はシャフト１外周
面との接触長を大きく採るために、軸方向中央部２１の
直径が両端部２２の直径よりも小さい略鼓状に形成され
て、その外周面は軸方向に沿った凹状曲面となっている
。この凹状曲面は、第３図に示すように、ローラー２の
軸方向に合致してシャフト１を切断した際に生じる楕円
の短軸と直交する円弧１２より若干大きい曲率あるいは
同一の曲率を有している。

一方、上記外筒部材３は、その負荷転走面３１がローラ
ー２の凹状曲面に対応した凸状曲面に形成されており、
ローラー２と外筒部材３との間においてもローラー２の
接触長の増加が図られている（第３図参照）。

又、外筒部材３の外周には当該部材３をテーブル等に固
定するためのフランジ部３３が突設されており、このフ
ランジ部３３には固定ボルト（図示せず）が貫通する取
付孔３４が穿設されている。又、上記フランジ部３３に
は、第５図に示すように、ローラー２の転走する負荷域
にグリースを供給するための供給通路３５が半径方向に
穿設されると共に、当該通路３５に連通する供給口３６
が軸方向に開設され、Ｌ字型の油送路が形成されている
。尚、符号３７は、上記供給通路３５の一端を塞ぐため
の盲栓、符号６は、負荷域からのグリース洩れを防止す
るオイルシールである。

又、外筒部材３の外周面３２は、フランジ部３３側で直
径が大きく他端側で直径の小さいテーパー状に形成され
ており、この外周面３２には内周面４１が逆テーパー状
に形成された上記テーパースリーブ４が嵌合している。

このテーパースリーブ４には、外筒部材３のフランジ部
３３を貫通する予圧調整ボルト４２が螺合しており、当
該ボルト４２を締結するとテーパースリーブ４がスライ
ドして外筒部材３が締め付けられ、負荷転走面３１を転
走するローラー２に予圧が付与される。更に、この実施
例では、上記フランジ部３３にスリット３８が形成され
ており、フランジ部３３の剛性によって外筒部材３の締
め付けが阻害されない構造となっている。従って、予圧
調整ボルト４２の締結量を任意に調整する二とでローラ
ー２の予圧量を自由に変化させることが可能となってい
る。尚、フランジ部３３に開設された捩子孔３９は、テ
ーパースリーブ４を外筒部材３から外す際に当該スリー
ブ４を押圧するボルト（図示せず）を螺合させるもので
ある。

このように構成された本実施例のローラースクリューは
、例えばシャフト１を回転自在に支持する一方、外筒部
材３はテーブル等の可動体へ回転不能に固定し、ステッ
ピングモータ等でシャフト１に所定の回転角を与えて外
筒部材３に生じる軸方向の推進力でテーブルを直線移動
させて使用される。

このとき、本実施例によれば、ローラー２を略鼓形状に
成形したことにより、ローラー２とシャフト１との接触
長が充分に発生するので、両者１，２の間に大きな摩擦
力が作用することとなり、当該摩擦力を利用した外筒部
材３の軸方向の推進力が向上したものとなる。

又、ローラー２の外周面は略均−にシャフト外周面１１
及び外筒部材３の負荷転走面３１に接触するので、ロー
ラー２に無理な弾性変形が生じることもなく、且つ、荷
重の偏りによってローラー２の転勤が不安定となること
もない。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明のローラースクリュー
によれば、ローラーとシャフトとの間の摩擦力が増加し
て外筒部材あるいはシャフトの軸方向推力が向上するの
で、従来に比してコンパクトな構成で同程度の軸方向推
進力を得ることが可能である。

又、小さな予圧量でも十分な軸方向推進力が生じるので
、シャフトあるいは外筒部材の回転に必要なトルクが軽
減され、起動力の小さなモータを動力源とすることがで
きる。

更に、ローラーの外周面がシャフト及び外筒部材に均一
に接触するので、ローラーの破損やスキューが防止され
、長期にわたって安定した運動性能を維持することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のローラースクリューの第一実施例を示
す正面断面図、第２図はローラーを示す斜視図、第３図
は第１図の■−■断面図、第４図は第一実施例に係るロ
ーラースクリューの側面図、第５図は第４図のＶ−Ｖ断
面図、第６図は第一実施例に係る保持器を示す側面類、
第７図は第６図のＡ矢視図（一部切欠き断面図）である
。 ［符号説明］ １：シャフト　　　　２：ローラー ３：外筒部材　　　　４：テーパースリーブ３１：負荷
転走面 特許出願人　　　　　　ティエチケー株式会社代　理　
人　　弁理士　成　瀬　　勝　夫（外１名）第１図 １　ンヤフト ２　ローラー ３　外筒部材 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）円筒状シャフトと、このシャフトの軸心に対して
   所定角度に傾斜させた状態でシャフトの円周方向に沿っ
   て配列されると共に、外形略鼓状に形成されて上記シャ
   フト外周面と線接触し、当該外周面を螺旋状に転走する
   複数のローラーと、これらローラーが線接触しながら転
   走する凸曲面状の負荷転走面を内周面の円周方向に沿っ
   て有し、上記シャフトと相俟ってローラーを挟み込む外
   筒部材とからなることを特徴とするローラースク リュー。
2. （２）外筒部材の外周面をテーパー状に形成し、その外
   周面をテーパースリーブのテーパー状内周面に圧入して
   ローラーに予圧を付与することを特徴とする請求項１記
   載のローラースクリュー。