(57)【要約】【課題】装置の大型化及びコスト高を招くことなく回転軸の回転を効率よく直線運動に変換できると共に、簡単な構造で従動軸の傾斜角の調整を行うことを可能にする。【解決手段】入力軸としての回転軸４と、該回転軸４の外径面に転がり接触すると共に、その軸線が前記回転軸４の軸線に対して傾斜配置された従動軸としての複数のニードル６を有して前記回転軸４に組み込まれたニードル軸受２０とを備え、前記回転軸４の回転で前記ニードル６にスキューを発生させることにより、前記ニードル軸受２０ひいてはハウジング１０を軸方向に移動させるようにした直動装置。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸としての回転軸と、該回転軸の外径面に転がり接触すると共に、その軸線が前記回転軸の軸線に対して傾斜配置された従動軸としての複数のニードルを有して前記回転軸に組み込まれたニードル軸受とを備え、前記回転軸の回転で前記ニードルにスキューを発生させることにより、前記ニードル軸受を軸方向に移動させるようにしたことを特徴とする直動装置。
【請求項２】
前記ニードル軸受の端面が当接するスラスト軸受を有して該ニードル軸受に取り付けられたハウジングを備えたことを特徴とする請求項１記載の直動装置。
【請求項３】
前記ハウジングを前記ニードル軸受に外装し、且つ該ハウジングを周方向の少なくとも一部で切断して該切断箇所を締め付けることにより、該ニードル軸受にラジアル予圧を付与するようにしたことを特徴とする請求項２記載の直動装置。
【請求項４】
前記ハウジングの内径寸法を変えること、及び／又は前記切断箇所に異なる寸法の間座を介装することにより前記予圧を可変可能としたことを特徴とする請求項３記載の直動装置。
【請求項５】
前記ニードル軸受の外輪の内径面が、軸方向の中央部から端面側に向けて次第に円弧状に拡径する鼓形状になっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の直動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば産業機械等の送り装置として用いられる直動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
直動装置にはボールねじ装置、リニアガイド装置及び摩擦駆動装置等があり、これらの中で摩擦駆動装置にはツイストローラ式摩擦駆動装置がある（  例えば特許文献１参照）。
このツイストローラ式摩擦駆動装置は、入力軸としての回転軸と、該回転軸の外径面に転がり接触し、且つ回転軸の軸線に対して傾斜した軸線を有する従動軸としての複数のローラと、回転軸に対して前記ローラを外接支持し、且つ回転軸の回転に起因してローラが発生させるスキューによって軸方向に移動するようにされたハウジングとを備えたもので、ローラの傾斜角の調整とラジアル方向の予圧付与をハウジングとローラとの間に設けられた静圧軸受によって行うようにしたものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開平４−１３１５４８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のツイストローラ式摩擦駆動装置においては、回転軸の回転を効率よく直線運動に変換するために従動軸としてのローラの数を多くすると、ローラが大きいために装置の大型化及びコスト高を招き、また、ローラの傾斜角の調整とラジアル方向の予圧付与に静圧を使用するために付帯装置が必要になって装置が複雑化する等の問題がある。
【０００５】
本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、装置の大型化及びコスト高を招くことなく回転軸の回転を効率よく直線運動に変換することができ、しかも簡単な構造で従動軸の傾斜角の調整とラジアル方向の予圧付与を行うことができる直動装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、入力軸としての回転軸と、該回転軸の外径面に転がり接触すると共に、その軸線が前記回転軸の軸線に対して傾斜配置された従動軸としての複数のニードルを有して前記回転軸に組み込まれたニードル軸受とを備え、前記回転軸の回転で前記ニードルにスキューを発生させることにより、前記ニードル軸受を軸方向に移動させるようにしたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１において、前記ニードル軸受の端面が当接するスラスト軸受を有して該ニードル軸受に取り付けられたハウジングを備えたことを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項２において、前記ハウジングを前記ニードル軸受に外装し、且つ該ハウジングを周方向の少なくとも一部で切断して該切断箇所を締め付けることにより、該ニードル軸受にラジアル予圧を付与するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
請求項４に係る発明は、請求項３において、前記ハウジングの内径寸法を変えること、及び／又は前記切断箇所に異なる寸法の間座を介装することにより前記予圧を可変可能としたことを特徴とする。
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか一項において、前記ニードル軸受の外輪の内径面が、軸方向の中央部から端面側に向けて次第に円弧状に拡径する鼓形状になっていることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態の一例を図を参照して説明する。
図１は本発明の実施の形態の一例である直動装置を説明するための一部を破断した平面図、図２は図１の正面図、図３は図１の部分拡大図、図４は図３のＡ−Ａ線断面図で、ハウジングの右半分を破断した図、図５はラジアル予圧付与方法の変形例を説明するための一部を破断した図、図６は回転軸とニードル軸受の保持器及びニードルとを示す図、図７はニードル軸受の外輪の断面図、図８はニードル軸受外輪の鼓形状の内径面の曲率半径Ｒを算出する方法を説明するための説明図である。
【００１０】
本発明の実施の形態の一例である直動装置は、図１〜図４に示すように、入力軸としての回転軸４と、該回転軸４の外径面に転がり接触すると共に、その軸線が回転軸４の軸線に対して傾斜配置された従動軸としての複数のニードル６を有して回転軸４に組み込まれたニードル軸受２０と、該ニードル軸受２０に外装されたハウジング１０とを備えている。
【００１１】
回転軸４の両端部はベース２上に固定された軸受ブロック５に回転可能に支持されており、また、回転軸４の一端部（図中右端部）にはベース２上に固定されたパルスモータ等の駆動モータ１の駆動軸がカップリング３を介して連結されている。
ニードル軸受２０は、前記複数のニードル６、該ニードル６を周方向に転動可能に保持する保持器７及び回転軸４に対してニードル６を外接支持する外輪８を備えている。保持器７のポケット１５は、図６に示すように、回転軸４の軸線１６に対して交差角をもって傾斜した軸線１７を有しており、これにより、ニードル６を該軸線１７の方向に傾斜配置した状態で転動可能に保持している。本実施の形態では、ニードル６の傾斜角（スキュー角）を１．０°としたが、傾斜角は例えば１．０〜２０．０°の範囲で適宜選択して設定することができる。
【００１２】
ハウジング１０は、周方向の二カ所で切断されて径方向に二つに分割されており、該分割部分をニードル軸受２０の外輪８の外径面に外装した状態で前記二カ所の切断部分をボルト１４を介して締め付けることにより、ニードル６と回転軸４にラジアル方向の予圧を付与するようにしている。
この際、分割されたハウジング１０の外輪８の外径面と接する内径寸法を変えることにより、前記予圧を調整することができる。また、ハウジング１０の前記切断部分に数種類の厚さの異なる間座を介装して前記予圧を調整するようにしてもよい。
【００１３】
更に、図５に示すように、周方向の一カ所を切断して該切断部分に間座２１を介装した状態でボルト１４を介して締め付けるようにしたハウジング１０ａとしてもよく、この場合も、上記同様に、ニードル６と回転軸４にラジアル方向の予圧を付与することができると共に、間座２１の寸法を変えて前記予圧を調整することができる。
【００１４】
ハウジング１０の軸方向の両端側はそれぞれボルト等により固定された蓋１１で覆われており、かかる状態においては、ハウジング１０内で前記ニードル軸受２０が軸方向に移動可能とされ、また、前記両端側の各蓋２１の内面側にはニードル軸受２０の保持器７の端面が当接するスラスト・ニードル軸受９が設けられている。更に、ハウジング１０は軸受ブロック５に両端が固定された案内軸１２によって軸方向に移動可能に支持されている。
【００１５】
ここで、本実施の形態では、図７に示すように、ニードル軸受２０の外輪８の内径面１９を軸方向の中央部から端面側に向けて次第に円弧状に拡径する鼓形状としている。これは、軸線が回転軸４の軸線に対して傾斜配置されたニードル６が安定して傾斜角度を保つためになされたものであるが、この点については後述する。
【００１６】
上記構成の直動装置においては、駆動モータ１により回転軸４を回転駆動させて該回転軸４の回転運動がニードル６に伝わると、ニードル６がスキューしているのでスキュー作用により回転軸４の回転運動がニードル６の軸方向運動に変換され、該ニードル６が保持器７を回転させながら軸方向に動かす。そして、保持器７の軸方向の運動がスラストニードル軸受９を経てハウジング１０に伝わり、該ハウジング１０が軸方向に移動する。
【００１７】
次に、図８を参照して、ニードル軸受２０の外輪８の内径面１９を鼓形状として点について詳述する。
図８（ａ）は、回転軸４の軸線１６に対してニードル６がθ°傾斜した状態を示したものであり、この状態では、ニードル６の軸方向の端面中心は、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、軸線１６から（Ｌ／２）ｔａｎθだけずれを生じる。このずれにより、ニードル６の軸方向の両端面外径の外輪８の内径との接線ｅが大きくなる。ここで、回転軸４の半径Ｒａ、ニードル６の軸半径Ｒｂ、ニードル６の軸線１６上で接する外輪８の内径半径Ｒｃ、ニードル６の軸方向の端面部で接する外輪８の内径半径Ｒｄとすると、
Ｒｄ＝Ｒｂ＋√（Ｒａ２  ＋（Ｒａ＋Ｒｂ）２  ）
ｅ＝Ｒｄ−Ｒｃ
図８（ｃ）の外輪８の内径面において、ニードル６が軸線１６に対してθ°傾斜すると、ニードル６の軸方向の両端面は片側で（Ｌ／２）ｔａｎθずつ、合計Ｌｔａｎθずれるので、外輪８の内径面を鼓形状にして軸方向の端面側の内径寸法を中央部に比べて上記のｅ寸法だけ大きくしている。
【００１８】
ニードル６の傾斜角をθ°に設定した時の外輪８の内径面の鼓形状のＲ寸法は次の通りである。
Ｒ−Ｒｃｏｓα＝ｅ
Ｒｓｉｎα＝Ｌ／２、ｓｉｎα＝Ｌ／２Ｒ
Ｒ（１−ｃｏｓα）＝ｅ
Ｒ［１−√｛１−（Ｌ／２Ｒ）２  ｝］＝ｅ
１−√｛１−（Ｌ／２Ｒ）２  ｝＝ｅ／Ｒ
１−（Ｌ／２Ｒ）２  ＝｛（ｅ／Ｒ）−１｝２  
１−Ｌ２  ／４Ｒ２  ＝（ｅ２  ／Ｒ２  ）−（２ｅ／Ｒ）＋１
４Ｒ２  −Ｌ２  ＝４ｅ２  −８ｅＲ＋４Ｒ２  
８ｅＲ＝４ｅ２  ＋Ｌ２  
Ｒ＝（４ｅ２  ＋Ｌ２  ）／８ｅ
上記から、本実施の形態では、回転軸４の直径をφ３０ｍｍ、ニードル６の直径をφ４．７ｍｍ、ニードル６の傾斜角θを１°に設定したときの外輪８の内径面のＲ寸法はＲ＝２２０００ｍｍとなる。このことから、ニードル６が回転軸４の外径面上でスキューすると、スキューしたニードル６が外輪８の内径面に対して線接触するようになり、これにより、ニードル６のスキューを安定させることができると共に、ラジアル予圧をニードル６の軸方向に均等に作用させることができる。
【００１９】
上記の説明から明らかなように、この実施の形態では、従動軸としてニードル６を用いているので、従来のローラに比べて径を小さくすることができ（ニードル６の外径寸法は回転軸４の外径寸法の８〜１０％で可）、この結果、装置の大型化及びコスト高を招くことなく数多くの従動軸を配置することが可能になって回転軸４の回転を効率よく直線運動に変換することができる。
【００２０】
また、保持器７のポケット１５を回転軸４の軸線に対して傾けて配置するだけでニードル６をスキューさせることができ、しかもハウジング１０の周方向の切断箇所をボルト１４で締め付けることでニードル６及び回転軸４にラジアル方向の予圧を付与することができると共に、ハウジング１０の内径寸法を変えること、及び／又は前記切断箇所に異なる寸法の間座を介装することで前記予圧を調整することができるので、従来のような静圧軸受用の大掛かりな付帯設備が不要になって装置を大幅に簡略化することができ、装置の小型化及び低コスト化に貢献することができる。
【００２１】
【発明の効果】
上記の説明から明らかなように、請求項１又は２の発明では、装置の大型化及びコスト高を招くことなく回転軸の回転を効率よく直線運動に変換することができると共に、簡単な構造で従動軸の傾斜角の調整を行うことができるという効果が得られる。
【００２２】
請求項３の発明では、請求項２の発明に加えて、簡単な構造でニードル及び回転軸にラジアル方向の予圧を付与することができるという効果が得られる。
請求項４の発明では、請求項３の発明に加えて、簡単な構造で前記予圧を調整することができるという効果が得られる。
請求項５の発明では、請求項１〜４のいずれか一項の発明に加えて、スキューしたニードルを外輪の内径面に対して線接触させることができるので、ニードルのスキューを安定させることができると共に、ラジアル予圧をニードルの軸方向に均等に作用させることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例である直動装置を説明するための一部を破断した平面図である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】図１の部分拡大図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線断面図で、ハウジングの右半分を破断した図である。
【図５】ラジアル予圧付与方法の変形例を説明するための一部を破断した図である。
【図６】回転軸とニードル軸受の保持器及びニードルとを示す図である。
【図７】ニードル軸受の外輪の断面図である。
【図８】ニードル軸受外輪の鼓形状の内径面の曲率半径Ｒを算出する方法を説明するための説明図で、（ａ）はニードルの軸線が回転軸の軸線に対してθ°傾斜（スキュー）した状態を示す図、（ｂ）は（ａ）のニードルを軸方向から見た図、（ｃ）はニードル軸受の外輪とニードルを示す図である。
【符号の説明】
４…回転軸
６…ニードル
７…保持器
８…外輪
９…スラストニードル軸受
１０…ハウジング
１４…ボルト
２０…ニードル軸受
２１…間座
【図１】
2004183816.tif 000003
【図２】
2004183816.tif 000004
【図３】
2004183816.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2004183816.tif 000008
【図７】
2004183816.tif 000009
【図８】
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