JP2005207527A - Cylindrical roller screw device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、非循環式の円筒ころねじ装置に関する。 The present invention relates to a non-circular cylindrical roller screw device.
直線運動する機械部品を駆動するために転がりねじ装置が使用されており、その中でも、転動体としてボールを用いたボールねじ装置が最もよく使用されている。ボールねじ装置は、ボールと軌道面とが点接触しているため、作動効率が良好である反面、負荷容量が小さいという問題があった。よって、射出成形機,プレス機等における駆動装置のように大きな負荷容量が必要となる場合には、ボールねじ装置は適用できない場合があった。 Rolling screw devices are used to drive linearly moving mechanical parts, and among them, ball screw devices using balls as rolling elements are most often used. Since the ball screw device is in point contact with the ball and the raceway surface, the operation efficiency is good, but the load capacity is small. Therefore, when a large load capacity is required as in a drive device in an injection molding machine, a press machine, etc., the ball screw device may not be applicable.
このようなことから、高負荷容量の転がりねじ装置として、転動体としてころを用いたころねじ装置が提案されている(特許文献1,2を参照)。
特許文献1,2に記載のころねじ装置は、循環式のころねじ装置である。すなわち、ねじ軸とナットとの間に形成された転動体転動路内を転動するころを、転動体転動路の終点において掬い上げ、転動体戻し路を介して転動体転動路の始点に戻すことによって、ころを無限に循環させるという機構を有しているころねじ装置である。
しかしながら、このような循環式のころねじ装置は、ころを循環させる機構が複雑であるため、作動不良が生じやすく、また、製造コストが高いという問題があった。さらに、転動体転動路内に複数のころが配置されているとともに、転動体戻し路を有しているため、転動体転動路内においてころが等配に配置されず(隣接するころ間の隙間にばらつきが生じる)、ころ同士に競り合いが生じる場合があった。
The roller screw device described in
However, such a circulation type roller screw device has a problem that operation failure is likely to occur and the manufacturing cost is high because the mechanism for circulating the rollers is complicated. Furthermore, since the plurality of rollers are arranged in the rolling element rolling path and the rolling element return path is provided, the rollers are not evenly arranged in the rolling element rolling path (between adjacent rollers). In some cases, there is a variation in the gap between the rollers).
このような競り合いを抑制することを目的として、ころ用リテーナを備えたころねじ装置が特許文献3に提案されている。しかしながら、リテーナの構造が複雑であるため、ころねじ装置の製造コストが高くなるという問題があった。
そこで、本発明は、上記のような従来のころねじ装置が有する問題点を解決するものであり、作動不良や競り合いが生じにくく且つ安価なころねじ装置を提供することを課題とする。
Therefore, the present invention solves the problems of the conventional roller screw device as described above, and an object thereof is to provide an inexpensive roller screw device that is unlikely to cause malfunction and competition.
前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る円筒ころねじ装置は、螺旋状に連続する断面略V字状のねじ溝が外周面に形成されたねじ軸と、前記ねじ軸のねじ溝に対向する断面略V字状のねじ溝が内周面に形成されたナットと、前記両ねじ溝間に転動自在に介装された複数の円筒ころと、を備え、前記ねじ軸と前記ナットとの相対回転運動により、前記円筒ころの転動を介して、前記ねじ軸と前記ナットとが軸方向へ相対移動するようになっている円筒ころねじ装置において、前記両ねじ溝間に前記円筒ころを転動自在に保持する略円筒形状の保持器が、前記ねじ軸と前記ナットとの間に介装されていて、前記円筒ころは前記保持器の所定位置に保持された状態で転動するようになっていることを特徴とする。
前記保持器は、かご形型式又はもみ抜き型式の保持器としてもよい。また、前記保持器は、耐摩耗性を向上させる硬質皮膜を有していてもよい。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration. That is, the cylindrical roller screw device according to the present invention includes a screw shaft in which a spiral groove having a substantially V-shaped cross section is formed on the outer peripheral surface, and a substantially V-shaped cross section facing the screw groove of the screw shaft. And a plurality of cylindrical rollers interposed between the two screw grooves so as to be capable of rolling, and by a relative rotational motion of the screw shaft and the nut, In the cylindrical roller screw device in which the screw shaft and the nut move relative to each other in the axial direction via the rolling of the cylindrical roller, the cylindrical roller is rotatably held between the screw grooves. A substantially cylindrical retainer is interposed between the screw shaft and the nut, and the cylindrical roller is configured to roll while being held at a predetermined position of the retainer. It is characterized by.
The cage may be a cage type or a machined type cage. The cage may have a hard film that improves wear resistance.
本発明の円筒ころねじ装置は、作動不良や競り合いが生じにくく且つ安価である。 The cylindrical roller screw device of the present invention is less prone to malfunction and competition, and is inexpensive.
本発明に係る円筒ころねじ装置の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態である円筒ころねじ装置の軸方向に平行な平面で破断した断面図であり、図2は、図1の円筒ころねじ装置の部分拡大断面図である。
図1,2に示すように、本実施形態の円筒ころねじ装置は、螺旋状に連続する断面略V字状のねじ溝1aが外周面に形成されたねじ軸1と、ねじ軸1のねじ溝1aに対向する断面略V字状のねじ溝2aが内周面に形成されたナット2と、両ねじ溝1a,2a間に転動自在に介装された複数の円筒ころ3と、を備えている。ナット2の軸方向両端には、略円筒形状の保持器案内円筒部5,5が設けられていて、保持器案内円筒部5に挿通されるねじ軸1のねじ溝1a上に位置する円筒ころ3が、保持器案内円筒部5の内周面に接触するようになっている。
Embodiments of a cylindrical roller screw device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view taken along a plane parallel to the axial direction of a cylindrical roller screw device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partially enlarged sectional view of the cylindrical roller screw device of FIG.
As shown in FIGS. 1 and 2, the cylindrical roller screw device according to the present embodiment includes a
また、両ねじ溝1a,2a間に円筒ころ3を転動自在に保持する略円筒形状の保持器4が、ねじ軸1とナット2との間に介装されている。この保持器4は、円筒ころ3が収納されるポケット4aを有しており、円筒ころ3は保持器4の所定位置(すなわちポケット4a)に保持された状態で転動するようになっている。
このような円筒ころねじ装置のねじ軸1とナット2とを相対回転運動させると、円筒ころ3は保持器4に保持された状態で両ねじ溝1a,2a間を転動し、この円筒ころ3の転動を介して、ナット2と保持器4とがねじ軸1に対して軸方向へ相対移動する。ねじ軸1の外周面とナット2の内周面との間(以降は「ねじ軸−ナット間」と記す)以外の部分に位置している保持器4及び円筒ころ3は、ねじ軸1の外周面と保持器案内円筒部5の内周面との間に位置しているので、円筒ころ3が軸方向へ相対移動する際には、ねじ軸−ナット間以外の部分に位置している円筒ころ3は保持器案内円筒部5の内周面に案内されて軸方向に相対移動することとなり、この円筒ころ3の相対移動に伴って保持器4も相対移動することとなる。
Further, a substantially
When the
例えば、図3に示すように、ねじ軸1とナット2との相対回転運動により、ナット2が長さLだけ右方に移動したとすると、円筒ころ3及び保持器4は長さL1だけ右方に移動する。
従来のころねじ装置は、前述のように、ころを循環させる機構を備えた循環式のころねじ装置である。すなわち、ねじ軸とナットとの間に形成された転動体転動路内を転動するころを、転動体転動路の終点において掬い上げ、転動体戻し路を介して転動体転動路の始点に戻すことによって、ころを無限に循環させるという機構を有しているころねじ装置である。
For example, as shown in FIG. 3, if the
As described above, the conventional roller screw device is a circulating roller screw device provided with a mechanism for circulating rollers. That is, the roller that rolls in the rolling element rolling path formed between the screw shaft and the nut is scooped up at the end of the rolling element rolling path, and the rolling element rolling path passes through the rolling element return path. It is a roller screw device having a mechanism of circulating the rollers infinitely by returning to the starting point.
これに対して本実施形態の円筒ころねじ装置は、ころを循環させる機構を備えていない非循環式のころねじ装置である。すなわち、円筒ころ3は保持器4に保持され、しかも保持器4の所定位置(ポケット4a)に保持された状態を保ちながらねじ軸1とナット2との間で転動するようになっており、ナット2の相対移動に伴って保持器4に保持された状態で相対移動するようになっているので、円筒ころ3を循環させることなく円筒ころねじ装置を作動させることができる。
On the other hand, the cylindrical roller screw device of this embodiment is a non-circular roller screw device that does not include a mechanism for circulating the rollers. That is, the
このような本実施形態の円筒ころねじ装置は、ころを循環させる機構を備えておらず構造が単純であるため、製造が容易で安価であり且つ作動不良が生じにくい。また、保持器4により各円筒ころ3が所定の間隔を空けて等配に配され(隣接する円筒ころ間の隙間にばらつきがほとんどない)、且つ円筒ころ3の姿勢が一定に保たれるので、円筒ころ同士の競り合いが抑制される。よって、競り合いを抑制することを目的として、隣接する円筒ころ間にリテーナを介装する必要もない。
Since the cylindrical roller screw device of this embodiment is not provided with a mechanism for circulating the rollers and has a simple structure, it is easy to manufacture and inexpensive, and hardly causes malfunction. In addition, since the
ここで、保持器4について詳細に説明する。本実施形態の円筒ころねじ装置に使用される保持器4は、図4に示すようなかご形型式の保持器であり、軸方向に延びる帯状の開口からなるポケット4aを複数備え、全体として略円筒形状をなしている。そして、図5の部分斜視図(ただし、ナット2及び保持器案内円筒部5は存在しないものとして、円筒ころ3及び保持器4を図示してある)から分かるように、各ポケット4aに複数の円筒ころ3が一列に並んで収納されている。
Here, the
なお、保持器4の種類は、図6に示すようなもみ抜き型式の保持器でもよい。すなわち、全体として略円筒形状をなし、1個の円筒ころ3を収納する略円形のポケットの複数が、両ねじ溝1a,2aに対応するように螺旋状に並べて設けられた保持器でもよい。また、保持器4の材質としては、金属,樹脂等が好適である。さらに、保持器4の表面のうち、円筒ころ3,ねじ軸1,ナット2と接触する部分には、耐摩耗性を向上させる硬質皮膜を形成してもよい。そうすれば、保持器4の耐久性が向上し、円筒ころねじ装置が長寿命となる。硬質皮膜としては、例えば、ダイヤモンドライクカーボン,CrN,TiN等の皮膜があげられる。
The type of the
図7に示すように、保持器4のポケット4aの幅は、円筒ころ3の直径よりも若干大きく設計されており、このため円筒ころ3を円周上に均等に配置することができる。ポケット4aの幅は、円筒ころ3の直径よりも0.05〜0.4mm大きい方が好ましい。このように、ポケット4aの寸法が大きいので、保持器4を製造する際に高い加工精度を必要としない。よって、プレス加工を用いた打ち抜き保持器や、射出成形等を用いた成形保持器を採用することもできる。
As shown in FIG. 7, the width of the
また、図2から分かるように、保持器4は、その外周面がナット2の内周面と近接していて、軸方向に相対移動する際にはナット2によって案内される(ナット案内)。ただし、図8に示すように、保持器4の内周面をねじ軸1の外周面と近接させて、軸方向に相対移動する際にはねじ軸1によって案内されるようにしてもよい(ねじ軸案内)。ねじ軸1の直径が50〜120mmである場合には、近接する保持器4の外周面とナット2の内周面との間の隙間、又は、保持器4の内周面とねじ軸1の外周面との間の隙間は、0.1〜0.8mm程度とすることが好ましい。
As can be seen from FIG. 2, the
次に、円筒ころ3について詳細に説明する。図2から分かるように、本実施形態においては、円筒ころ3のころ直径ところ長さとはほぼ同一であるが、図9のように前記両者が同一でない円筒ころを用いてもよい。また、本実施形態のように端面が平面である円筒ころでもよいが、端面が曲面である円筒ころでもよいし、円すいころでもよい。
また、本実施形態の円筒ころねじ装置においては、ねじ軸1及びナット2のねじ溝1a,2aが2つの溝面10,10で構成され、断面略V字状をなしている(図10を参照)。そして、この溝面10とねじ軸1の外周面又はナット2の内周面とのなす角度は、45°である。ただし、この角度は必ずしも45°に設定する必要はなく、例えば図11に示すように60°としてもよい。
Next, the
Further, in the cylindrical roller screw device of the present embodiment, the
さらに、円筒ころねじ装置においては、ねじ溝1a,2aを構成する2つの溝面10,10のうち一方に円筒ころ3の転動面が転がり接触し(すなわち、この溝面10上を円筒ころ3が転動する)、他方に円筒ころ3の端面が接触することとなり、いずれの溝面10に円筒ころ3が転がり接触するようにしても差し支えない。本実施形態の円筒ころねじ装置においては、図12に示すように、全ての円筒ころ3が同一の溝面10に転がり接触するようにしているが、一部の円筒ころ3を一方の溝面10に転がり接触させ、他部の円筒ころ3を他方の溝面10に転がり接触させてもよい。例えば、図13に示すように、一方の溝面10に転がり接触させた円筒ころ3Aと、他方の溝面10に転がり接触させた円筒ころ3Bとを、ねじ溝1a,2aに沿って交互に並べて配してもよい(以降は、クロス配置と記す)。このように円筒ころ3をクロス配置すれば、両方向の軸方向荷重を支持することが可能となる。
Further, in the cylindrical roller screw device, the rolling surface of the
保持器4が図6のもみ抜き型式の保持器である場合は、回転軸を傾斜させて配された円筒ころ3を収納するために、ポケット4aも傾斜して形成されている。例えば、図14に示すように、ポケット4aをなす穴は、保持器4の外周面に対して45°をなす方向を向いて形成されている。よって、前述のように円筒ころ3をクロス配置する場合には、図15に示すように、傾斜方向の異なる2種のポケット4aを、円筒ころ3の向きに合わせて交互に配置する必要がある。
When the
本発明の円筒ころねじ装置は、例えば、射出成形機やプレス機に使用可能である。 The cylindrical roller screw device of the present invention can be used in, for example, an injection molding machine or a press machine.
1 ねじ軸
1a ねじ溝
2 ナット
2a ねじ溝
3 円筒ころ
4 保持器
4a ポケット
5 保持器案内円筒部
10 溝面
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記両ねじ溝間に前記円筒ころを転動自在に保持する略円筒形状の保持器が、前記ねじ軸と前記ナットとの間に介装されていて、前記円筒ころは前記保持器の所定位置に保持された状態で転動するようになっていることを特徴とする円筒ころねじ装置。 A screw shaft having a substantially V-shaped thread groove continuous in a spiral shape formed on the outer peripheral surface, and a nut having a substantially V-shaped screw groove facing the screw groove of the screw shaft formed on the inner peripheral surface And a plurality of cylindrical rollers interposed so as to be freely rollable between the two screw grooves, and the screw is rotated by rolling of the cylindrical rollers by a relative rotational movement of the screw shaft and the nut. In the cylindrical roller screw device in which the shaft and the nut are adapted to move relative to each other in the axial direction,
A substantially cylindrical cage that holds the cylindrical roller in a freely rollable manner between the screw grooves is interposed between the screw shaft and the nut, and the cylindrical roller is positioned at a predetermined position of the cage. A cylindrical roller screw device which is configured to roll while being held by the roller.
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JP2011514492A (en) * | 2008-03-06 | 2011-05-06 | ツェットエフ、フリードリッヒスハーフェン、アクチエンゲゼルシャフト | Friction clutch device operating device and torque transmission device formed thereby |
CN107714420A (en) * | 2017-09-09 | 2018-02-23 | 邯郸学院 | A kind of medical apparatus |
CN109386581A (en) * | 2018-12-09 | 2019-02-26 | 扬州海通电子科技有限公司 | A kind of closely-pitched self-locking type gear hobbing lead screw |
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2004
- 2004-01-23 JP JP2004016047A patent/JP2005207527A/en not_active Withdrawn
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