(57)【要約】【課題】遊星ローラに作用するモーメント力により遊星ローラがねじ軸及びナットの軸芯に対して傾くことを抑制することのできる遊星ローラねじ装置を提供する。【解決手段】遊星ローラの一端部に設けられたピニオン歯車６ａの位相と遊星ローラの他端部に設けられたピニオン歯車６ｂの位相とを、ピニオン歯車６ａ，６ｂと内歯歯車７とのバックラッシュ量Ｂに相当する分だけずらした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナットと同ナットの中心部を挿通するねじ軸との間に回転自在に設けられた複数の遊星ローラが前記ナットの内周面に形成された雌ねじと前記ねじ軸の外周面に形成された雄ねじの両方と噛合うねじ部を外周面に有するとともに、前記ナットまたは前記ねじ軸に固設された一対の固定側歯車と噛合うピニオン歯車を軸方向の一端部と他端部に有し、かつ前記一対の固定側歯車が前記ナットに固設されている場合に前記ねじ軸の外周面に形成された雄ねじと前記遊星ローラのねじ部との噛合いが交差噛合いとなり、前記一対の固定側歯車が前記ねじ軸に固設されている場合に前記ナットの内周面に形成された雌ねじと前記遊星ローラのねじ部との噛合いが交差噛合いとなる遊星ローラねじ装置において、
前記遊星ローラの一端部に設けられたピニオン歯車の位相と前記遊星ローラの他端部に設けられたピニオン歯車の位相とを前記固定側歯車とのバックラッシュ量に相当する分だけずらし、前記ピニオン歯車の歯面を前記固定側歯車の歯面に当接させて前記遊星ローラに作用するモーメント力を前記固定側歯車で受け止めるようにしたことを特徴とする遊星ローラねじ装置。
【請求項２】
前記遊星ローラの一端部と他端部に設けられたピニオン歯車の位相ずれ量を、前記固定側歯車と前記ピニオン歯車とのバックラッシュ量の１．１倍としたことを特徴とする請求項１記載の遊星ローラねじ装置。
【請求項３】
ナットと同ナットの中心部を挿通するねじ軸との間に回転自在に設けられた複数の遊星ローラが前記ナットの内周面に形成された雌ねじと前記ねじ軸の外周面に形成された雄ねじの両方と噛合うねじ部を外周面に有するとともに、前記ナットまたは前記ねじ軸に固設された一対の固定側歯車と噛合うピニオン歯車を軸方向の一端部と他端部に有し、かつ前記一対の固定側歯車が前記ナットに固設されている場合に前記ねじ軸の外周面に形成された雄ねじと前記遊星ローラのねじ部との噛合いが交差噛合いとなり、前記一対の固定側歯車が前記ねじ軸に固設されている場合に前記ナットの内周面に形成された雌ねじと前記遊星ローラのねじ部との噛合いが交差噛合いとなる遊星ローラねじ装置において、
前記一対の固定側歯車のうち一方の固定側歯車の位相と他方の固定側歯車の位相とを前記ピニオン歯車と前記固定側歯車とのバックラッシュ量に相当する分だけずらし、前記固定側歯車の歯面を前記ピニオン歯車の歯面に当接させて前記遊星ローラに作用するモーメント力を前記固定側歯車で受け止めるように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、たとえば射出成形機など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の一例を図４に示す。同図に示される遊星ローラねじ装置は円筒状のナット１と、このナット１の中心部を挿通するねじ軸２とを備えており、ナット１とねじ軸２との間には複数の遊星ローラ３が回転自在に設けられている。これらの遊星ローラ３は、ナット１の内周面に形成された右ねじである雌ねじ４とねじ軸２の外周面に形成された右ねじである雄ねじ５の両方と噛合う右ねじであるねじ部３１を外周面に有している。また、遊星ローラ３は軸方向の一端部と他端部にピニオン歯車６ａ，６ｂを有しており、ナット１の内周面には、ピニオン歯車６と所要のバックラッシュを有して噛合う固定側歯車としての一対の内歯歯車７，７が固設されている。したがって、遊星ローラ３のねじ部３１とねじ軸２の雄ねじ５とはその溝筋が平行でない噛合い（交差噛合い）となっており、例えばナット１の回転が内歯歯車７及びピニオン歯車６ａ，６ｂを介して遊星ローラ３に伝わると、遊星ローラ３がねじ軸２の回りを公転しながら回転するとともに、ねじ軸２が軸方向に直線運動する。
【０００３】
なお、ここで言う「交差噛合い」とは、噛合う２つのねじの溝筋が平行でない場合を言い、雄ねじ同士の噛合い、つまりねじ軸２の雄ねじ５と遊星ローラ３のねじ部３１との噛合いの場合は、捩れ方向が逆方向でリード角の絶対値が同一の場合を除く全ての組合せで生じ、雄ねじと雌ねじの噛合い、つまりナット１の雌ねじ４と遊星ローラ３のねじ部３１との噛合いの場合は、捩れ方向が同方向でリード角が同一の場合を除く全ての組合せで生じる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような遊星ローラねじ装置では、遊星ローラ３の軸芯がねじ軸２の軸芯と平行な状態でピニオン歯車６ａ，６ｂが位相を一致させて遊星ローラ３の一端部と他端部に設けられている場合が多い（図６参照）。このため、遊星ローラ３の外周面に形成されたねじ部３１と雄ねじ５との間に接触圧力が作用する場合、その溝筋同士が平行になろうとすることにより、図５（ａ）に矢印で示す方向のモーメント力Ｍ１が前記した接触圧力の作用部分に発生する。また、遊星ローラ３の外周面に形成されたねじ部３１の捩れ方向が雌ねじ４の捩れ方向と逆方向である場合（交差噛合い）、つまりピニオン歯車６ａ，６ｂと噛合う歯車がねじ軸２に固定されている場合は、同様に、図５（ｂ）に矢印で示す方向のモーメント力Ｍ２が前記した接触圧力の作用部分に発生する。そして、このようなモーメント力が発生すると、ピニオン歯車６ａ，６ｂと相手側歯車７との噛合いがバックラッシュ量分だけずれ、その結果、遊星ローラ３がナット１及びねじ軸２の中心軸線に対して傾いた状態となる。このため、図７に示すように、遊星ローラ３とねじ軸２とが接触する面や遊星ローラ３とナット１とが接触する面の圧力分布が遊星ローラ３の軸方向に不均一となり、ナット１またはねじ軸２に作用する軸方向荷重が比較的大きい場合には、遊星ローラねじ装置の寿命が比較的早期に達し易いという問題があった。
【０００５】
本発明は上述した問題点に着目してなされたものであり、その目的は、遊星ローラに作用するモーメント力により遊星ローラがねじ軸及びナットの軸芯に対して傾くことを抑制することのできる遊星ローラねじ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、請求項１記載の発明に係る遊星ローラねじ装置は、ナットと同ナットの中心部を挿通するねじ軸との間に回転自在に設けられた複数の遊星ローラが前記ナットの内周面に形成された雌ねじと前記ねじ軸の外周面に形成された雄ねじの両方と噛合うねじ部を外周面に有するとともに、前記ナットまたは前記ねじ軸に固設された一対の固定側歯車と噛合うピニオン歯車を軸方向の一端部と他端部に有し、かつ前記一対の固定側歯車が前記ナットに固設されている場合に前記ねじ軸の外周面に形成された雄ねじと前記遊星ローラのねじ部との噛合いが交差噛合いとなり、前記一対の固定側歯車が前記ねじ軸に固設されている場合に前記ナットの内周面に形成された雌ねじと前記遊星ローラのねじ部との噛合いが交差噛合いとなる遊星ローラねじ装置において、前記遊星ローラの一端部に設けられたピニオン歯車の位相と前記遊星ローラの他端部に設けられたピニオン歯車の位相とを前記固定側歯車とのバックラッシュ量に相当する分だけずらし、前記ピニオン歯車の歯面を前記固定側歯車の歯面に当接させて前記遊星ローラに作用するモーメント力を前記固定側歯車で受け止めるようにしたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明に係る遊星ローラねじ装置は、請求項１記載の遊星ローラねじ装置において、前記遊星ローラの一端部と他端部に設けられたピニオン歯車の位相ずれ量を、前記固定側歯車と前記ピニオン歯車とのバックラッシュ量の１．１倍としたことを特徴とする。
請求項３記載の発明に係る遊星ローラねじ装置は、ナットと同ナットの中心部を挿通するねじ軸との間に回転自在に設けられた複数の遊星ローラが前記ナットの内周面に形成された雌ねじと前記ねじ軸の外周面に形成された雄ねじの両方と噛合うねじ部を外周面に有するとともに、前記ナットまたは前記ねじ軸に固設された一対の固定側歯車と噛合うピニオン歯車を軸方向の一端部と他端部に有し、かつ前記一対の固定側歯車が前記ナットに固設されている場合に前記ねじ軸の外周面に形成された雄ねじと前記遊星ローラのねじ部との噛合いが交差噛合いとなり、前記一対の固定側歯車が前記ねじ軸に固設されている場合に前記ナットの内周面に形成された雌ねじと前記遊星ローラのねじ部との噛合いが交差噛合いとなる遊星ローラねじ装置において、前記一対の固定側歯車のうち一方の固定側歯車の位相と他方の固定側歯車の位相とを前記ピニオン歯車と前記固定側歯車とのバックラッシュ量に相当する分だけずらし、前記固定側歯車の歯面を前記ピニオン歯車の歯面に当接させて前記遊星ローラに作用するモーメント力を前記固定側歯車で受け止めるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１及び３記載の発明に係る遊星ローラねじ装置によれば、遊星ローラの両端部に設けられたピニオン歯車のうち一方のピニオン歯車の歯面が固定側歯車の一方の歯面に当接し、他方のピニオン歯車の歯面が固定側歯車の他方の歯面に当接する。したがって、遊星ローラに作用するモーメント力を固定側歯車で受け止めることができ、その結果、遊星ローラがねじ軸及びナットの軸芯に対して傾くことを抑制することができる。よって、遊星ローラとねじ軸またはナットとの接触面圧分布が遊星ローラの軸方向に不均一となることを抑制でき、ナットまたはねじ軸に作用する軸方向荷重が比較的大きい場合でも寿命の延長を図ることができる。
【０００９】
請求項２記載の発明に係る遊星ローラねじ装置によれば、ピニオン歯車の位相ずれ量がピニオン歯車と噛合う固定側歯車のバックラッシュ量に加え、固定側歯車や遊星ローラのの弾性変形を考慮した位相ずれ量となるので、ナットまたはねじ軸に作用する軸方向荷重が比較的大きい場合でも寿命を確実に延ばすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図４に示したものと同一の部分には同一符号を付し、その部分の詳細な説明は省略する。
図１は本発明の第１の実施形態に係る遊星ローラねじ装置の要部を示す図であって、第１の実施形態に係る遊星ローラねじ装置が図４に示した従来の遊星ローラねじ装置と異なる点は、ピニオン歯車６ａとピニオン歯車６ｂとの位相差をＸ、ピニオン歯車６ａ，６ｂと内歯歯車７とのバックラッシュ量をＢとすると、位相差ＸをＸ＝Ｂとした点である。詳しくは、ピニオン歯車６ａ，６ｂの相手側歯車７との噛合い位相を交差噛合い部の溝筋方向が平行となる方向のモーメントによる遊星ローラ３の傾斜を抑制する方向にバックラッシュ量Ｂに相当する分だけずらした点である。
【００１１】
このように、ピニオン歯車６ａ，６ｂの相手側歯車７との噛合い位相をバックラッシュ量Ｂに相当する分だけずらすと、図１に示すように、ピニオン歯車６ａの歯面が内歯歯車７の一方の歯面７ａに当接し、ピニオン歯車６ｂの歯面が内歯歯車７の他方の歯面７ｂに当接する。したがって、遊星ローラ３に作用するモーメント力を固定側歯車である内歯歯車７で受け止めることができ、その結果、遊星ローラ３に作用するモーメント力Ｍ１又はＭ２（図５参照）により遊星ローラ３がねじ軸２及びナット１の軸芯に対して傾くことを抑制することができる。また、遊星ローラ３がねじ軸２及びナット１の軸芯に対して傾くことによって遊星ローラ３とねじ軸２とが接触する面の圧力分布が遊星ローラ３の軸方向に不均一となることがないので、ナット１またはねじ軸２に作用する軸方向荷重が比較的大きい場合でも遊星ローラねじ装置の寿命の延長を図ることができる。
【００１２】
遊星ローラ３とねじ軸２とが接触する面の圧力分布の比を図２に示す。同図において、■はピニオン歯車６ａ，６ｂの位相差ＸをＸ＝０とした場合の遊星ローラ３とねじ軸２との接触面圧分布を示し、▲はピニオン歯車６ａ，６ｂの位相差ＸをＸ＝０とした場合の遊星ローラ３とねじ軸２との接触面圧分布を示している。また、○はピニオン歯車６ａ，６ｂの設計上の位相差ＸをＸ＝１．１Ｂとした場合の遊星ローラ３とねじ軸２との接触面圧分布を示している。
【００１３】
図２から明らかなように、ピニオン歯車６ａとピニオン歯車６ｂとの位相差ＸをＸ＝０にすると、遊星ローラ３がピニオン歯車６ａ，６ｂと内歯歯車７のバックラッシュ量分だけ傾くため、遊星ローラ３とねじ軸２との接触面圧分布が遊星ローラ３の軸方向に不均一な分布となるのに対し、ピニオン歯車６ａとピニオン歯車６ｂとの位相差ＸをＸ＝Ｂとした場合は、遊星ローラ３とねじ軸２との接触面圧が遊星ローラ３の軸方向にほぼ均一な分布となることがわかる。
【００１４】
また、固定側歯車や遊星ローラの弾性変形を考慮して、ピニオン歯車６ａとピニオン歯車６ｂとの設計上での位相差ＸをＸ＝１．１Ｂにすると、ピニオン歯車６ａとピニオン歯車６ｂとの位相差ＸをＸ＝Ｂとした場合と比較して、遊星ローラ３の傾きがより小さくなり、遊星ローラ３とねじ軸２との接触面圧が遊星ローラ３の軸方向により均一な分布となることがわかる。
【００１５】
したがって、ピニオン歯車６ａとピニオン歯車６ｂとの位相差ＸをＸ＝１．１Ｂにすることで、遊星ローラ３とねじ軸２との接触面圧が遊星ローラ３の軸方向により均一な分布となるので、ナット１またはねじ軸２に作用する軸方向荷重が比較的大きい場合でも遊星ローラねじ装置の寿命を確実に延ばすことができる。
なお、歯車のバックラッシュ量や位相ずらし量は測定誤差や設定誤差を含むことが多いため、実機において、位相ずれの方向が正しく、かつそのずれ量がバックラッシュ量の０．５倍〜１．５倍であれば、本発明の効果が得られると考えられ、これを「バックラッシュ量に相当する分」としている。
【００１６】
上述した第１の実施形態では、遊星ローラのピニオン歯車がナットの内周面に固定された内歯歯車と噛合う形式の遊星ローラねじ装置に本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。たとえば、図３に示すように、遊星ローラ３のピニオン歯車６ａ，６ｂがねじ軸２の外周面に固設された固定側歯車としての外歯歯車８と噛合う形式の遊星ローラねじ装置についても本発明を適用することができる。
【００１７】
また、第１の実施形態では遊星ローラの一端部に設けられたピニオン歯車の位相と遊星ローラの他端部に設けられたピニオン歯車の位相とをピニオン歯車と内歯歯車とのバックラッシュ量に相当する分だけずらしたが、ピニオン歯車と噛合う一対の固定側歯車のほうにバックラッシュ量に相当する分の位相差を与えても同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る遊星ローラねじ装置の要部を示す図である。
【図２】遊星ローラとねじ軸とが接触する面の圧力分布の比を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る遊星ローラねじ装置の概略構成を示す図である。
【図４】従来の遊星ローラねじ装置の一例を示す図である。
【図５】従来の遊星ローラねじ装置の問題点を説明するための説明図である。
【図６】従来の遊星ローラねじ装置におけるピニオン歯車と固定側歯車との噛合いを示し、（ａ）はピニオン歯車と固定側歯車との噛合いを図５の矢印ａ方向から見た図で、（ｂ）はピニオン歯車と固定側歯車との噛合いを図５の矢印ｂ方向から見た図である。
【図７】従来の遊星ローラねじ装置における遊星ローラとねじ軸との接触面圧分布の比を示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  ナット
２  ねじ軸
３  遊星ローラ
３１  ねじ部
４  雌ねじ
５  雄ねじ
６ａ，６ｂ  ピニオン歯車
７  内歯歯車（固定側歯車）
８  外歯歯車（固定側歯車）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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