(57)【要約】【課題】ローラの周面部と端面部との境界部にエッジロードが発生することを抑制することのできるローラねじ装置を提供する。【解決手段】螺旋溝１２，１４は、相対向する二つの溝面１２ａ，１２ｂ及び１４ａ，１４ｂを有している。これらの溝面のうちローラ１５の周面部１５ａと接触する側の溝面１２ａ，１４ａは、１μｍ〜５０μｍ程度の加工量でクラウニング加工が施されている。【選択図】  図２
2004190767.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に内側螺旋溝を有するねじ軸と、このねじ軸の外周面と対向する内周面に外側螺旋溝を有するナットと、前記ねじ軸またはナットの相対回転運動に伴って前記内側螺旋溝と前記外側螺旋溝との間を転動する多数のローラとを備えたローラねじ装置において、
前記内側螺旋溝および／又は前記外側螺旋溝の相対向する二つの溝面のうち前記ローラの周面部と接触する側の溝面にクラウニング加工を施したことを特徴とするローラねじ装置。
【請求項２】
前記クラウニング加工の加工量を１μｍ〜５０μｍ程度としたことを特徴とする請求項１記載のローラねじ装置。
【請求項３】
前記ローラの周面部と接触する側の溝面は、断面Ｖ字状の外径部を有するディスク状砥石を使用してクラウニング加工されていることを特徴とする請求項１又は２記載のローラねじ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ等の回転運動を直線運動に変換する機械部品として、例えば工作機械や射出成形機などで使用されるローラねじ装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、工作機械や射出成形機などでは、モータ等の回転運動を直線運動に変換する機械部品として、特許文献１あるいは特許文献２に開示されているようなローラねじ装置を使用することが検討されている。上記文献に開示されたローラねじ装置は、外周面に内側螺旋溝を有するねじ軸と、このねじ軸の外周面と対向する内周面に外側螺旋溝を有するナットと、このナットに間に組込まれた多数のローラとを備えており、ねじ軸がナットに対して相対回転すると上記ローラがねじ軸とナットの両螺旋溝間を転動し、これに伴ってナットがねじ軸の軸方向に相対移動するようになっている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−７７２６１号公報
【特許文献２】
特開２００１−２４１５２７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようなローラねじ装置は、転動体としてボールを使用したボールねじ装置に比べて負荷容量が大きいという利点を有しているが、ローラの周面部と端面部との境界部（角部）が螺旋溝の溝面に当接することによってローラの周面部と端面部との境界部にエッジロードと呼ばれる応力集中が発生し、この応力集中によってローラや螺旋溝が損傷してしまうことがあった。
本発明は上記のような問題点に着目してなされたもので、低コストでローラの周面部と端面部との境界部にエッジロードが発生することを抑制することのできるローラねじ装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１記載の発明は、外周面に内側螺旋溝を有するねじ軸と、このねじ軸の外周面と対向する内周面に外側螺旋溝を有するナットと、前記ねじ軸またはナットの相対回転運動に伴って前記内側螺旋溝と前記外側螺旋溝との間を転動する多数のローラとを備えたローラねじ装置において、前記内側螺旋溝および／又は前記外側螺旋溝の相対向する二つの溝面のうち前記ローラの周面部と接触する側の溝面にクラウニング加工を施したことを特徴とする。
【０００６】
請求項１記載の発明のように、ローラの周面部と接触する側の溝面にクラウニング加工を施すと、ローラの周面部と接触する側の溝面の断面形状がローラの周面部に対して凸形の円弧形状となる。これにより、内側螺旋溝および／又は外側螺旋溝の溝面とローラの周面部とがローラの軸方向に線接触しなくなり、ローラの周面部と端面部との境界部にエッジロードが発生することを抑制することができる。
【０００７】
この場合、請求項２記載の発明のように、ローラの周面部と接触する側の溝面に対するクラウニング加工量は１μｍ〜５０μｍ程度であることが望ましい。また、請求項３記載の発明のように、ローラの周面部と接触する側の溝面は断面Ｖ字状の外径部を有するディスク状砥石を使用してクラウニング加工されていることが望ましく、このような構成を採用することで、クラウニングのついた螺旋状溝面を従来通りのねじ研削方法で得ることができるので、コストアップになることがない。また、周面部がクラウニング加工されていないローラを使用できるので、ローラ毎にクラウニング加工量を管理する必要がなく、加工コストの上昇を抑制することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１乃至図３は本発明の一実施形態を示す図で、図１は本発明の一実施形態に係るローラねじ装置の概略断面図である。同図に示すように、ローラねじ装置１０は、外周面に断面Ｖ字状の内側螺旋溝１２を有するねじ軸１１と、このねじ軸１１の外周面と対向する内周面に断面Ｖ字状の外側螺旋溝１４を有するナット１３とを備えており、ねじ軸１１の内側螺旋溝１２とナット１３の外側螺旋溝１４との間には、転動体としての多数のローラ１５が転動自在に組込まれている。これらのローラ１５は円錐状に形成されており、ねじ軸１１がナット１３に対して相対回転すると、各ローラ１５がねじ軸１１とナット１３の両螺旋溝１２，１４間を転動するようになっている。なお、図示を省略したが、ローラねじ装置１０は、螺旋溝１２，１４間を転動したローラ１５を元の位置に戻して循環させるための循環チューブ等のローラ循環部材を備えている。
【０００９】
図２は、図１におけるＡ部の詳細構造を示す図である。同図に示すように、螺旋溝１２，１４は相対向する二つの溝面１２ａ，１２ｂ及び１４ａ，１４ｂを有しており、これらの溝面のうちローラ１５の周面部１５ａと接触する側の溝面１２ａ，１４ａは、１μｍ〜５０μｍ程度の加工量でクラウニング加工が施されている。また、ローラ１５の周面部１５ａと接触する側の溝面１２ａ，１４ａは、外径部の断面がＶ字状に形成されたディスク状砥石１６（図３参照）を使用してクラウニング加工が施されている。
【００１０】
このように、内側螺旋溝１２および外側螺旋溝１４の相対向する二つの溝面のうちローラ１５の周面部１５ａと接触する側の溝面１２ａ，１４ａにクラウニング加工を施すと、図２に示すように、溝面１２ａ，１４ａの断面形状がローラ１５の周面部１５ａに対して凸形の円弧形状となる。これにより、内側螺旋溝１２および外側螺旋溝１４の溝面１２ａ，１４ａとローラ１５の周面部１５ａとがローラ１５の軸方向に線接触しなくなり、ローラ１５の周面部１５ａと端面部１５ｂ（図２参照）との境界部にエッジロードが発生することを抑制することができる。
【００１１】
なお、上述した実施形態ではねじ軸１１とナット１３の両螺旋溝１２，１４間を転動するローラ１５として円錐形状のものを示したが、これに限定されるものではなく、例えば、円筒状のものをローラとして用いた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。また、上述した実施形態では内側螺旋溝１２の溝面１２ｂと外側螺旋溝１４の溝面１４ｂの両方にクラウニング加工を施したローラねじ装置を示したが、例えば、溝面１２ａ，１４ａの一方のみにクラウニング加工を施してもよい。
次に、螺旋溝１２，１４の溝面１２ａ，１４ａをクラウニング加工するときに使用するディスク状砥石１６の直径とクラウニング加工量との関係を、図４乃至図６および表１、表２を参照して説明する。
【００１２】
【表１】
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【００１３】
【表２】
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【００１４】
図４及び図５において、ローラ１５の自転軸Ｃに対する周面部１５ａのテーパ角をγ（ｒａｄ）、ローラ１５の最大直径をＤｍａｘ（ｍｍ）、ローラ１５の最小直径をＤｍｉｎ（ｍｍ）、ローラ自転軸Ｃ上に位置する任意の点からローラ中心ＯＢまでの距離をｂ（ｍｍ）、ねじ軸１１の中心軸線Ｓに対するローラ自転軸Ｃの傾き角度をα（ｒａｄ）、ローラ中心ＯＢに対応する位置でのディスク状砥石の直径をｄｃ（ｍｍ）、任意のｂに対応するローラ中心からローラ外周面までの距離をｒ、ローラ中心（ｂ＝０）におけるローラ中心からローラ外周面までの距離をｒ０とすると、螺旋溝１２，１４の溝面１２ａ，１４ａをクラウニング加工するときに使用するディスク状砥石の刃面座標（Ｕ、Ｔ）は、次式で表わされる。
【００１５】
【数１】
2004190767.tif 000005
【００１６】
また、ローラねじのローラ中心直径をｄｍ（ｍｍ）、螺旋溝１２，１４のリードをＬ（ｍｍ）、螺旋溝１２，１４のリード角をβ（ｒａｄ）、リード角βの傾きをβ’（ｒａｄ）、座標角をθ（ｒａｄ）とすると、螺旋溝１２，１４の準ピッチｈ（ｍｍ）は
【００１７】
【数２】
2004190767.tif 000006
【００１８】
で表わされ、研削加工時におけるねじ軸１１と砥石刃面との位置関係は
【００１９】
【数３】
2004190767.tif 000007
【００２０】
で表わされる。
ここで、研削加工によって得られる螺旋溝１２，１４の溝面形状は、θによらず一定の断面形状でなければならない。従って、ｄＳ／ｄθ＝ｄＲ／ｄθ＝０、すなわちｄＳ＝ｄＲ＝０となるので、式（４）〜（６）を微分すると、
【００２１】
【数４】
2004190767.tif 000008
【００２２】
となり、式（７）〜（９）より次式が得られる。
【００２３】
【数５】
2004190767.tif 000009
【００２４】
式（１０）〜（１２）より、式（３）を用いてφを整理すると、次式が得られる。
【００２５】
【数６】
2004190767.tif 000010
【００２６】
式（１３）よりφが求められるので、式（３）より砥石刃面座標（Ｕ、Ｔ）に対応する仕上げ形状座標（Ｓ、Ｒ）をｂとｒ’に置き換えられる。これらの間には次式の関係があり、式（１４）及び（１５）より式（１６）及び（１７）が得られる。
【００２７】
【数７】
2004190767.tif 000011
【００２８】
このｒ’とｒとの差Δｒがクラウニング加工量ということになる。
【００２９】
【数８】
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【００３０】
以上の関係式を用いて、ｄｍ＝８３ｍｍ、Ｌ＝２０ｍｍ、ｒ０＝６ｍｍ、α＝４５°、γ＝５．８°のローラについて砥石径とクラウニング加工量との関係を求めてみると、表１、表２および図６に示すような結果となった。なお、図６のｄｃはローラ中心（ｂ＝０）に相当する位置での砥石直径である。
このようにして、エッジロードを軽減して負荷能力をアップするための螺旋軌道面のクラウニング加工量に対して、使用すべき砥石の直径が求められる。
【００３１】
上記の計算例では、砥石刃面のＶ字形状母線は直線としているが、直線に限る必要はなく、上記の幾何学的凸形状形成効果に加えて砥石刃面形状を任意に設定することで、さらに自由に螺旋軌道面のクラウニング量をコントロールすることができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ローラの周面部と接触する側の溝面の断面形状がローラの周面部に対して凸形の円弧形状となる。従って、内側螺旋溝および／又は外側螺旋溝の溝面とローラの周面部とがローラの軸方向に線接触しなくなり、内側螺旋溝および／又は外側螺旋溝の溝面とローラの周面部との接触部にローラを軸方向に滑らせる滑り速度成分が発生しなくなるので、ローラの周面部と端面部との境界部にエッジロードが発生することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るローラねじ装置の概略断面図である。
【図２】図１のＡ部における詳細構成を示す図である。
【図３】ローラと接触する側の溝面をクラウニング加工するときに使用するディスク状砥石の断面図である。
【図４】螺旋溝の溝面をディスク状砥石でクラウニング加工するときのディスク状砥石の直径とクラウニング加工量との関係を説明するための図である。
【図５】ディスク状砥石の直径とクラウニング加工量との関係を説明するための図である。
【図６】ディスク状砥石の直径とクラウニング加工量との関係を示す線図である。
【符号の説明】
１１    ねじ軸
１２    内側螺旋溝
１２ａ    ローラの周面部と接触する側の溝面
１２ｂ    ローラの周面部と接触しない側の溝面
１３    ナット
１４    外側螺旋溝
１４ａ    ローラの周面部と接触する側の溝面
１４ｂ    ローラの周面部と接触しない側の溝面
１５    ローラ
１６    ディスク状砥石
【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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