トップ :: F 機械工学 照明 加熱 武器 爆破 :: F16 機械要素または単位;機械または装置の効果的機能を生じ維持するための一般的手段

【発明の名称】 遊星ローラねじ装置
【発明者】 【氏名】大久保 努
【氏名】渡辺 靖巳
【課題】遊星ローラねじ装置のナット内の異物を円滑に外部へ排出する手段を提供する。

【解決手段】外周面に軸ねじ3を形成した中央ねじ軸2と、内周面にナットねじ5を形成した円筒状のナット4と、外周面に軸ねじ3とナットねじ5とに噛合うローラねじ7を有し、中央ねじ軸2とナット4との間を自転しながら公転する複数の遊星ローラ6とを備えた遊星ローラねじ装置1において、中央ねじ軸2に、軸ねじ3のねじリードLsと異なる溝リードLmで異物排出溝17を形成する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
外周面に負荷ねじとしての軸ねじを形成した中央ねじ軸と、内周面に負荷ねじとしてのナットねじを形成した円筒状のナットと、外周面に前記軸ねじと前記ナットねじとに噛合う負荷ねじとしてのローラねじを有し前記中央ねじ軸とナットとの間を自転しながら公転する複数の遊星ローラと、を備えた遊星ローラねじ装置において、
前記中央ねじ軸、前記ナット、および前記遊星ローラの、少なくとも一つに、前記負荷ねじのねじリードと異なる溝リードで異物排出溝を形成したことを特徴とする遊星ローラねじ装置。
【請求項2】
請求項1において、
前記異物排出溝の溝リードを、前記ねじリードに対して逆捩れに形成したことを特徴とする遊星ローラねじ装置。
【請求項3】
請求項1または請求項2において、
前記異物排出溝の溝リードを、前記ローラねじの軸方向長さの0.5倍以上、2倍以下としたことを特徴とする遊星ローラねじ装置。
【請求項4】
請求項1ないし請求項3のいずれか一項において、
前記異物排出溝と前記負荷ねじとの交線に、R面取を設けたことを特徴とする遊星ローラねじ装置。
【請求項5】
請求項4において、
前記R面取を、粘弾性流動研磨により形成したことを特徴とする遊星ローラねじ装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、射出成形機やプレス成形機等の機械装置の送り機構や動力伝達用等に用いられる遊星ローラねじ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の遊星ローラねじ装置は、外周面に軸ねじを形成した中央ねじ軸と内周面にナットねじを形成したナットとの間にこれらのねじと噛合うローラねじを有する複数の遊星ローラを配置し、遊星ローラの両側に設けた遊星ピニオンギヤとナットに設けた内歯式のリングギヤとを噛合わせて遊星ローラを中央ねじ軸周りに自転させながら公転させ、ナットに設けた、ナットねじとローラねじとの噛合面に開口する給油穴からグリース等の潤滑剤を供給して遊星ローラの自転や公転を円滑にしている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
このような遊星ローラねじ装置の遊星ローラは、遊星ピニオンギヤをリングギヤと噛合わせて姿勢を拘束しながら回転する構造となっており、遊星ローラの外径を小さくしなくても、小さいねじリードでローラねじを形成してナットねじや軸ねじとの接点数を多くすることができ、接点一つあたりの面圧を小さくして大きな荷重に耐えることができるため、射出成形機やプレス成形機等の重荷重の機械装置に多く用いられている。
【特許文献1】特開2006−9871号公報(第3頁段落0008−0011、第4頁段落0015、第2図)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上述した従来の技術においては、遊星ローラを中央ねじ軸周りに自転させながら公転させ、ナットに設けた給油穴からグリースを供給しているため、外部から侵入した切削屑や小部品、内部で発生した磨耗粉や剥離片等の異物が、自転しながら公転する遊星ローラにより、グリースと共にローラねじと、ナットねじおよび軸ねじとの間に噛み込みやすくなり、かつ遊星ローラはナットの軸方向に移動しないので、ナットの内部に供給されたグリースを円滑に外部に排出することが難しく、異物が混入したグリースがナットの内部に滞留して、ローラねじ等の各ねじが磨耗等により損傷し、遊星ローラねじ装置の寿命を低下させるという問題がある。
【0005】
この場合に、磨耗粉や剥離片は硬度が高く、ローラねじ等の各ねじの磨耗や剥離を促進してしまうので、特に問題になる。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、遊星ローラねじ装置のナット内の異物を円滑に外部へ排出する手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、上記課題を解決するために、外周面に負荷ねじとしての軸ねじを形成した中央ねじ軸と、内周面に負荷ねじとしてのナットねじを形成した円筒状のナットと、外周面に前記軸ねじと前記ナットねじとに噛合う負荷ねじとしてのローラねじを有し前記中央ねじ軸とナットとの間を自転しながら公転する複数の遊星ローラと、を備えた遊星ローラねじ装置において、前記中央ねじ軸、前記ナット、および前記遊星ローラの、少なくとも一つに、前記負荷ねじのねじリードと異なる溝リードで異物排出溝を形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
これにより、本発明は、各負荷ねじの噛合において、異物排出溝により遊星ローラの公転時に噛合が生じない空間を形成することができ、ナット内に充填されたグリースを、遊星ローラの公転により異物排出溝に押出してナットの外部に排出すると同時に、そのグリースに混入している異物をナットの外部に円滑に排出することができ、負荷ねじ間に異物を噛み込むことによる各負荷ねじの磨耗等の損傷を防止することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
以下に、図面を参照して本発明による遊星ローラねじ装置の実施例について説明する。
【実施例1】
【0009】
図1は実施例1の遊星ローラねじ装置の側方断面を示す説明図、図2は実施例1の異物排出溝を示す説明図である。
図1において、1は遊星ローラねじ装置である。本実施例の遊星ローラねじ装置1は内歯リングギヤ式の遊星ローラねじ装置である。
2は遊星ローラねじ装置1の中央ねじ軸であり、合金鋼等の鋼材で製作された棒状部材であって、その外周面には負荷を受ける負荷ねじとしての軸ねじ3が、所定のねじピッチP、およびねじリードLsで螺旋状に形成されている。
【0010】
4は遊星ローラねじ装置1のナットであり、合金鋼等の鋼材で製作された円筒状部材であって、その内周面には負荷ねじとしての多条のナットねじ5が、軸ねじ3と同じねじピッチP、および所定のねじリードLnで形成されている。
6は遊星ローラであり、合金鋼等の鋼材で製作された棒状部材であって、その外周面には軸ねじ3とナットねじ5とに噛合う負荷ねじとしてのローラねじ7が、ねじピッチP、および所定のねじリードLrで形成されている。
【0011】
また、遊星ローラ6の両端部には、円柱状の突起軸部8が形成されており、突起軸部8とローラねじ7との間には、遊星ローラ6と同軸に平歯車からなる遊星ピニオンギヤ9が設けられている。
上記の軸ねじ3、ナットねじ5、ローラねじ7のねじピッチPおよびねじリードLは、例えば、軸ねじ3は、ねじリードLs=15mm、ピッチP3mm、5条と、ナットねじ5は、ねじリードLn=15mm、ピッチP3mm、5条と、ローラねじ7は、ねじリードLr=3mm、1条とされる。
【0012】
11は保持器であり、樹脂材料や金属材料で製作された円環状部材であって、遊星ローラ6の突起軸部8を回転自在に保持する保持穴11aが所定の角度ピッチで複数設けられており、遊星ローラ6の突起軸部8を保持穴11aで保持して中央ねじ軸2とナット4の間に複数の遊星ローラ6を所定の角度ピッチで配置する機能を有している。
12はC型輪止め等の止め輪であり、ナット4の内周面にピン13で取付けられたリングギヤ14の軸方向の外側の突出部に設けられた係止溝に係止され、保持器11の軸方向の移動を制限する機能を有している。
【0013】
リングギヤ14は、保持器11に保持された複数の遊星ピニオンギヤ9に噛合う内歯の平歯車であって、ナット4の回転に伴って噛合っている遊星ピニオンギヤ9回転させ、遊星ローラ6の公転を案内する機能を有している。
15は給油穴であり、ナット4の外周面から内周面に向けてナット4を半径方向に貫通する貫通穴であって、ナット4の内部へグリースを供給するときに用いられる。
【0014】
17は異物排出溝であり、中央ねじ軸2の外周面に形成された螺旋状の溝であって、図2に示すように、その溝筋に直交する断面形状(溝直角断面形状という。)は矩形に形成されており、軸ねじ3のねじリードLsと異なる溝リードLmで、ねじリードLsの捩れ方向(本実施例では右捩れ)とは逆の捩れ方向(逆捻れという。)で形成されている。
また、異物排出溝17と軸ねじ3との交線18、つまり異物排出溝17の側面と、負荷ねじとしての軸ねじ3のねじ面との角部には、R面取が施されている(図3参照)。
【0015】
このようなR面取は、粘弾性流動研磨により形成する。
すなわち、中央ねじ軸2が収容可能な円筒状の治具の一端から高分子材料等の粘弾性流体に砥粒を混合したメディアをピストン等により高圧(例えば8Mpa)で押込み、治具の他端から流出させて、異物排出溝17と軸ねじ3との交線18に形成されたバリやまくれ等を除去すると共に、交線18を砥粒により研磨して滑らかなR面取を形成する。
【0016】
このR面取は、その円弧の半径を0.1mm以上、1mm以下に形成することが望ましい。
R面取が、0.1mm未満であると、エッジロードの緩和効果が発揮されず、1mmを超える加工は粘弾性流動研磨による加工に時間を要し、生産効率が低下するからである。
上記の異物排出溝17は、図2に示すように、矩形の溝直角断面形状に形成されており、その溝深さFmは軸ねじ3の溝深さFsの1倍以上、1.5倍以下に形成することが望ましい。
【0017】
溝深さFmが、軸ねじ3の溝深さFsの1倍未満であると、軸ねじ3の溝底とローラねじ7のねじ山の頂部が噛合って異物排出溝17を移動するグリースに混入した異物を噛み込む虞があり、1.5倍を超えると中央ねじ軸2の剛性が損なわれるからである。
また、異物排出溝17の溝幅Wmは、軸ねじ3のねじピッチPの1倍以上、2倍以下に形成することが望ましい。
【0018】
溝幅Wmが、軸ねじ3のねじピッチPの1倍未満であると、軸ねじ3とローラねじ7との噛合い部分が残って異物排出溝17を移動するグリースに混入した異物を噛み込む虞があり、2倍を超えると、軸ねじ3とローラねじ7との噛合い量が減少しすぎて、定格荷重が減少するからである。
更に、異物排出溝17の溝リードLmは、ローラねじ7の軸方向長さErの0.5倍以上、2倍以下に形成することが望ましい。
【0019】
溝リードLmが、ローラねじ7の軸方向長さErの0.5倍未満であると、ローラねじ7と軸ねじ3の噛合い量が減少しすぎて作動特性が悪化し、2倍を超えると、異物の排出効果が損なわれるからである。
更に、異物排出溝17の捩れ方向は、軸ねじ3の捩れ方向の順方向にしてもよいが、逆捩れにすることが望ましい。
【0020】
異物排出溝17の捩れ方向を、軸ねじ3の捩れ方向に対して逆捩れにすれば、軸ねじ3と異物排出溝17とが順方向に較べて、軸ねじ3と異物排出溝17とをより直角に近い状態で交差させることができ、軸ねじ3とローラねじ7との噛合い量を多くして、定格荷重の減少を抑制することができるからである。
上記の中央ねじ軸2の軸ねじ3とナット4のナットねじ5とに、保持器11に保持されてリングギヤ14と遊星ピニオンギヤ9により公転を案内された遊星ローラ6のローラねじ8が噛合い、中央ねじ軸2を回転させることによって、給油穴15から供給されたグリースにより潤滑されながら遊星ローラ6が中央ねじ軸2の周りを自転しながら公転してナット4を軸方向に移動させる。これにより中央ねじ軸2の回転運動がナット4の直線運動に変換される。
【0021】
このとき、本実施例の中央ねじ軸2には、異物排出溝17が設けられており、異物排出溝17が遊星ローラ6の公転時にローラねじ7との噛合が生じない空間となるので、ナットねじ5と軸ねじ3との間の、遊星ローラ6間に充填されたグリースは、遊星ローラ6の公転に伴って異物排出溝17に押出され、異物排出溝17を移動してナット4の外部に排出されると同時に、排出されるグリースに混入している磨耗粉や剥離片等の異物もナット4の外部に排出され、ローラねじ7と、ナットねじ5および軸ねじ3との間に異物を噛み込むことによる各ねじの早期損傷が防止して、遊星ローラねじ装置1の寿命を向上させることができる。
【0022】
また、高面圧、高温度により劣化したグリースを、異物排出溝17によりナット4の外部に排出するので、常に新鮮なグリースを用いて遊星ローラねじ装置1の潤滑を行うことができ、遊星ローラねじ装置1の寿命を更に向上させることができる。
更に、異物排出溝17と軸ねじ3との交線18には、R面取が設けられているので、ローラねじ7のねじ面に生ずるエッジロードを緩和してローラねじ7のねじ面の損傷を防止することができ、その損傷に起因する遊星ローラねじ装置1の軸ねじ3やナットねじ5の摩耗を防止することができる。
【0023】
更に、遊星ローラ6のローラねじ7と中央ねじ軸2の軸ねじ3とは、多数の接点を有しているので、軸ねじ3に異物排出溝17による不連続部が形成されたとしても、騒音が増大することはなく、遊星ローラ6の公転における異物排出溝17による作動特性への影響を軽微なものとすることができる。
なお、本実施例では、異物排出溝17の溝直角断面形状は、矩形であるとして説明したが、図3(a)に示す円弧状断面であっても、図3(b)に示す三角形状断面であってもよい。要は上記した溝深さFmおよび溝幅Wmを満たすものであれば、どのような形状であってもよい。
【0024】
以上説明したように、本実施例では、遊星ローラねじ装置の中央ねじ軸に、軸ねじのねじリードLsと異なる溝リードLmで異物排出溝を形成したことによって、軸ねじとローラねじとの噛合において、異物排出溝により遊星ローラの公転時にローラねじとの噛合が生じない空間を形成することができ、ナット内に充填されたグリースを、遊星ローラの公転により異物排出溝に押出してナットの外部に排出すると同時に、そのグリースに混入している磨耗粉や剥離片等の異物をナットの外部に円滑に排出することができ、ローラねじと、ナットねじおよび軸ねじとの間に異物を噛み込むことによる各ねじの損傷を防止して、遊星ローラねじ装置の寿命を向上させることができる。
【0025】
また、異物排出溝の溝リードLmを、軸ねじのねじリードLsに対して逆捩れに形成したことによって、溝リードLmがねじリードLsに対して順方向の場合に較べて、軸ねじと異物排出溝とをより直角に近い状態で交差させることができ、負荷ねじである軸ねじをより多く残して、定格荷重の減少を抑制することができる。
更に、異物排出溝と軸ねじとの交線に、R面取を設けたことによって、ローラねじのねじ面に生ずるエッジロードを緩和してローラねじのねじ面の損傷を防止することができ、その損傷に起因する遊星ローラねじ装置の摩耗を防止することができる。
【実施例2】
【0026】
図4は実施例2のナットの側方断面を示す説明図である。
なお、上記実施例1と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施例の異物排出溝17は、上記実施例1の中央ねじ軸2に代えて、ナット4の内周面に螺旋状に形成され、図4に示すように、その溝直角断面形状は矩形に形成され、ナットねじ5のねじリードLnと異なる溝リードLmで、ねじリードLsに対して逆捻れに形成されており、異物排出溝17の両端部はナット4のそれぞれの端面に開口するように形成されている。
【0027】
また、異物排出溝17と負荷ねじとしてナットねじ5との交線18には、上記実施例1と同様のR面取が施されている。
この場合の粘弾性流動研磨は、円筒状部材であるナット4の両端の開口を治具等で塞ぎ、一端から砥粒を混合したメディアを高圧で押込み、他端から流出させて、異物排出溝17とナットねじ5との交線18に形成されたバリやまくれ等を除去すると共に、交線18を砥粒により研磨して滑らかなR面取を形成するようにする。
【0028】
本実施例の異物排出溝17の溝深さFmは、上記実施例1と同様の理由により、ナットねじ5の溝深さFnの1倍以上、1.5倍以下に形成されている。
また、異物排出溝17の溝幅Wmは、上記実施例1と同様の理由により、ナットねじ5のねじピッチP(軸ねじ3のねじピッチPと同じ。)の1倍以上、2倍以下に形成されている。
【0029】
更に、異物排出溝17の溝リードLmは、上記実施例1と同様の理由により、ローラねじ7の軸方向長さErの0.5倍以上、2倍以下に形成されている。
このように構成しても、遊星ローラねじ装置1の作動のときに、ナット4に設けられた異物排出溝17を、遊星ローラ6の公転時にローラねじ7との噛合が生じない空間とすることができ、ナット4内に充填されたグリースを、遊星ローラ6の公転により異物排出溝17に押出して、ナット4の両端面に設けられた開口からナット4の外部に排出すると同時に、排出されるグリースに混入している磨耗粉や剥離片等の異物をナット4の外部に排出することができ、ローラねじ7と、ナットねじ5および軸ねじ3との間に異物を噛み込むことによる各ねじの早期損傷が防止して、遊星ローラねじ装置1の寿命を向上させることができる。
【0030】
また、高面圧、高温度により劣化したグリースを、異物排出溝17によりナット4の両端面に設けられた開口から外部に排出するので、常に新鮮なグリースを用いて遊星ローラねじ装置1の潤滑を行うことができ、遊星ローラねじ装置1の寿命を更に向上させることができる。
以上説明したように、本実施例では、遊星ローラねじ装置のナットに、ナットねじのねじリードLnと異なる溝リードLmで異物排出溝を形成したことによって、上記実施例1と同様の効果を得ることができる。
【0031】
なお、上記実施例1または実施例2においては、異物排出溝を中央ねじ軸またはナットに設けるとして説明したが、遊星ローラの外周面に異物排出溝を設けるようにしても、上記の同様の効果を得ることができる。
また、上記各実施例においては、異物排出溝を、中央ねじ軸、ナット、遊星ローラのいずれか一つに設けるとして説明したが、これらの2つまたは全部に設けるようにしてもよい。
【0032】
更に、上記各実施例においては、内歯リングギヤ式の遊星ローラねじ装置1に異物排出溝17を形成する場合を例に説明したが、図5に示す外歯リングギヤ式の遊星ローラねじ装置21の場合も同様である。
以下に、図5に示す遊星ローラねじ装置21について説明する。
なお、上記実施例1と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
【0033】
図5において、22は遊星ローラねじ装置21の中央ねじ軸であり、合金鋼等の鋼材で製作された棒状部材であって、その一方の端部の外周面には遊星ローラ6の遊星ピニオンギヤ9間のローラねじ7に噛合う負荷ねじとしての軸ねじ23が所定のねじピッチPおよびねじリードLsで螺旋状に形成されている。
24は遊星ローラねじ装置21のナットであり、合金鋼等の鋼材で製作された実施例1のナット4より軸方向長さが長い円筒状部材であって、その内周面には負荷ねじとしてのナットねじ25が、軸ねじ3と同じねじピッチP、および所定のねじリードLnで形成されている。
【0034】
31は保持器であり、上記実施例1の保持器11と同様に複数の保持穴31aが設けられており、リングギヤ34の外側の中央ねじ軸22の外周面に設けられた係止溝に嵌合する止め輪32によりその軸方向の移動が制限される。
リングギヤ34は、保持器31に保持された遊星ローラ6の遊星ピニオンギヤ9に噛合う外歯の平歯車であって、軸ねじ23の両端部の中央ねじ軸22の外周面に設けられ、遊星ピニオンギヤ9がリングギヤ34に噛合うことにより遊星ローラ6の公転を案内する。
【0035】
上記の中央ねじ軸22の軸ねじ23とナット24のナットねじ25とに、保持器31に保持されてリングギヤ34と遊星ピニオンギヤ9により公転を案内された遊星ローラ6のローラねじ7が噛合い、中央ねじ軸22を回転させることによって、給油穴15から供給されたグリースにより潤滑されながら遊星ローラ6が中央ねじ軸22の周りを自転しながら公転してナット24をその長さの範囲で軸方向に移動させる。これにより中央ねじ軸22の回転運動がナット24の直線運動に変換される。
【0036】
上記の中央ねじ軸22またはナット24等に、上記実施例1または実施例2等と同様の異物排出溝を設けるようにしても、上記と同様の効果を得ることができる。
なお、本発明は、軸ねじ、ナットねじ、ローラねじの捩れ方向や捩れ角に関らず、適用することができる。
例えば、国際公開第2004/094870号に記載された、軸ねじとローラねじが逆の捩れ方向にとなるものであっても、特開平8−303546号公報に記載された、ローラねじの捩れ角が「0」になるものであっても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】実施例1の遊星ローラねじ装置の側方断面を示す説明図
【図2】実施例1の異物排出溝を示す説明図
【図3】実施例1の異物排出溝の溝直角断面形状の他の態様示す説明図
【図4】実施例2のナットの側方断面を示す説明図
【図5】実施例の遊星ローラねじ装置の他の態様を示す説明図
【符号の説明】
【0038】
1、21 遊星ローラねじ装置
2、22 中央ねじ軸
3、23 軸ねじ
4、24 ナット
5、25 ナットねじ
6 遊星ローラ
7 ローラねじ
8 突起軸部
9 遊星ピニオンギヤ
11、31 保持器
11a、31a 保持穴
12、32 止め輪
13 ピン
14、34 リングギヤ
15 給油穴
17 異物排出溝
18 交線

特許の図
【出願人】 【識別番号】000004204
【氏名又は名称】日本精工株式会社
【出願日】 平成19年11月13日(2007.11.13)
【代理人】 【識別番号】100069615
【弁理士】
【氏名又は名称】金倉 喬二
【公開番号】 特開2009−121562(P2009−121562A)
【公開日】 平成21年6月4日(2009.6.4)
【出願番号】 特願2007−294787(P2007−294787)