(57)【要約】【課題】コロ状転動体と転動体軌道との接触部に発生する滑り摩擦力による転動体の軸方向への移動を防止しながら転動体端面の摩擦を低減して動摩擦トルクを小さくすることのできる転がりねじ装置を提供する。【解決手段】ねじ軸１１の外周面１１ａおよび／又はナット１２の内周面１２ａに、コロ状転動体１５の軸方向の滑りを規制する螺旋状のストッパー部１７，１８を転動体軌道１３，１４に隣接して設ける。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に螺旋状の転動体軌道を有するねじ軸と、このねじ軸の前記転動体軌道に対向する螺旋状の転動体軌道を内周面に有するナットと、前記ねじ軸または前記ナットの回転に伴って前記ねじ軸およびナットの転動体軌道間を転動する多数のコロ状転動体とを備えた転がりねじ装置において、
前記ねじ軸の外周面および／又は前記ナットの内周面に、前記コロ状転動体の端面と接触して前記コロ状転動体の軸方向の滑りを規制する螺旋状のストッパー部を前記転動体軌道に隣接して設けたことを特徴とする転がりねじ装置。
【請求項２】
前記コロ状転動体の端面と前記ストッパー部との接触高さを前記コロ状転動体の外径の２〜１５％の範囲内に設定したことを特徴とする請求項１記載の転がりねじ装置。
【請求項３】
前記コロ状転動体の端面と前記ストッパー部との接触部との合成表面粗さを０．２２μｍＲＭＳ以下にしたことを特徴とする請求項１又は２記載の転がりねじ装置。
【請求項４】
前記ストッパー部は前記コロ状転動体の端面と接触する転動体接触面を有し、該転動体接触面および／又は前記コロ状転動体の端面は、摩擦を低減するための被膜で被覆されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の転がりねじ装置。
【請求項５】
前記ストッパー部は前記コロ状転動体の端面と接触する転動体接触面を有し、該転動体接触面および／又は前記コロ状転動体の端面に、耐摩耗性を向上させる被膜が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の転がりねじ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形機やプレス成形機などで使用される転がりねじ装置に関し、特に、転動体としてコロ状転動体を用いた転がりねじ装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
射出成形機やプレス成形機などでは、従来、可動型を油圧装置で駆動していたが、近年の機械設備の省力化に伴い、可動型を進退駆動する装置に機械効率の高い転がりねじ装置を利用したものが増えてきている。従来、この種の転がりねじ装置は、例えば、図１０に示すように、ねじ軸１と、このねじ軸１の外径より大径の内径を有するナット２と、このナット２とねじ軸１との間に組み込まれた転動体としての多数のボール３とを備えており、ねじ軸１またはナット２の一方が軸回りに回転すると、これに同期してボール３がねじ軸１の外周面とナット２の内周面に相対向して形成された螺旋状のボール軌道溝５，６間を転動するようになっている。なお、ボール軌道溝５，６間を転動したボール３は転動体循環チューブ４内を通って元の位置に戻るようになっている。
【０００３】
このような転がりねじ装置は、モータ等の回転運動を直線運動に変換する装置として広く使用されているが、射出成形機やプレス成形機などで使用する場合には、負荷容量が油圧装置に比べて劣るという難点がある。これは、油圧装置が負荷を油圧ピストンの面で受けるのに対して、上述した転がりねじ装置は負荷をボールと軌道溝との接触点で受けるためである。そこで、負荷容量を大きくして射出成形機やプレス成形機での使用を可能とするために、転動体として円筒コロや円錐コロ等のコロ状転動体を用いた転がりねじ装置が下記の特許文献１などに開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１３−２４１５２７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、円筒コロや円錐コロ等のコロ状転動体を用いた従来の転がりねじ装置では、コロ状転動体がねじ軸の外周面やナットの内周面に形成された転動体軌道上を該転動体軌道と線接触した状態で転動するため、コロ状転動体と転動体軌道との接触部に滑り摩擦力が転動体の軸方向に発生し、コロ状転動体が軸方向に移動することによって転動体軌道に損傷を与えるおそれがあり、そうかといってコロ状転動体の軸方向への移動を防止するためにストッパーを設けるとコロ状転動体の端面がストッパーに接触し、動摩擦トルクを増大させるという問題がある。
【０００６】
そこで本発明は、上述した問題点に着目してなされたもので、コロ状転動体と転動体軌道との接触部に発生する滑り摩擦力による転動体の軸方向への移動を防止しながら転動体端面の摩擦を低減して動摩擦トルクを小さくすることのできる転がりねじ装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【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、本発明は、外周面に螺旋状の転動体軌道を有するねじ軸と、このねじ軸の前記転動体軌道に対向する螺旋状の転動体軌道を内周面に有するナットと、前記ねじ軸または前記ナットの回転に伴って前記ねじ軸およびナットの転動体軌道間を転動する多数のコロ状転動体とを備えた転がりねじ装置において、前記ねじ軸の外周面および／又は前記ナットの内周面に、前記コロ状転動体の端面と接触して前記コロ状転動体の軸方向の滑りを規制する螺旋状のストッパー部を前記転動体軌道に隣接して設けたことを特徴とする。
【０００８】
このような構成によると、ねじ軸の外周面および／又はナットの内周面に設けられたストッパー部によってコロ状転動体の軸方向の滑りが規制されるため、コロ状転動体と転動体軌道との接触部に発生する滑り摩擦力による転動体の軸方向への移動を防止しながら転動体端面の摩擦を低減して動摩擦トルクを小さくすることができる。
【０００９】
この場合、請求項２記載の発明のように、前記コロ状転動体の端面と前記ストッパー部との接触高さを前記コロ状転動体の外径の２〜１５％の範囲内に設定することが望ましい。また、請求項３記載の発明のように、前記コロ状転動体の端面と前記ストッパー部との接触部との合成表面粗さを０．２２μｍＲＭＳ以下にすることが望ましく、このような構成を採用することにより、コロ状転動体の端面とストッパー部との接触部に油膜が形成されやすくなるので、耐焼付き性を向上させることができる。さらに、請求項４記載の発明のように、前記ストッパー部は前記コロ状転動体の端面と接触する転動体接触面を有し、該転動体接触面および／又は前記コロ状転動体の端面が摩擦を低減するための被膜で被覆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により、動摩擦トルクをさらに小さくすることができる。さらにまた、請求項５記載の発明のように、前記ストッパー部は前記コロ状転動体の端面と接触する転動体接触面を有し、該転動体接触面および／又は前記コロ状転動体の端面に耐摩耗性を向上させる被膜が形成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により、耐摩耗性を高めることができる。
【００１０】
【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は、本発明の第１の実施形態に係る転がりねじ装置の軸方向断面図である。同図に示されるように、本発明の第１の実施形態に係る転がりねじ装置１０は、ねじ軸１１と、このねじ軸１１の外径より大径の内径を有するナット１２とを備えており、ねじ軸１１の外周面とナット１２の内周面には、螺旋状の転動体軌道１３，１４が相対向して形成されている。また、転がりねじ装置１０は多数のコロ状転動体１５を備えており、これらのコロ状転動体１５は、ねじ軸１１またはナット１２の一方が回転すると、これに同期して転動体軌道１３，１４間を転動するようになっている。なお、転動体軌道１３，１４間を転動したコロ状転動体１５は、転動体循環チューブ１６内を通って元の位置に戻るようになっている。
【００１１】
図２は図１の一部を示す図であり、同図に示されるように、ねじ軸１１の外周面１１ａとナット１２の内周面１２ａには、コロ状転動体の軸方向の滑りを規制する螺旋状のストッパー部１７，１８が転動体軌道１３，１４に隣接してそれぞれ設けられている。これらのストッパー部１７，１８はコロ状転動体１５の端面１５ａ，１５ｂと接触しており、これにより、コロ状転動体の軸方向の滑りが規制されるようになっている。また、ストッパー部１７，１８は、コロ状転動体１５の端面１５ａ，１５ｂとの接触高さｈがコロ状転動体１５の外径Ｄａの２〜１５％となるように、ねじ軸１１の外周面１１ａとナット１２の内周面１２ａに設けられている。さらに、ストッパー部１７，１８はコロ状転動体１５の端面１５ａ又は１５ｂと接触する転動体接触面１７ａ，１８ａをそれぞれ有しており、この転動体接触面１７ａ，１８ａとコロ状転動体１５の端面１５ａ，１５ｂとの接触部の合成表面粗さが０．２２μｍＲＭＳ以下、好ましくは０．１６μｍＲＭＳ以下となっている。また、図示を省略したが、コロ状転動体１５の端面１５ａ，１５ｂおよび／又はストッパー部１７，１８の転動体接触面１７ａ，１８ａには、転動体接触面とストッパー部との接触部に発生する摩擦を低減するために、例えばポリテトラフルオロエチレン（登録商標：テフロン）、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、鉛、錫、亜鉛、銀等からなる被膜が形成されている。なお、ストッパー部１７，１８と転動体軌道１３，１４との境界部には、ストッパー部１７，１８とコロ状転動体１５との干渉を防ぐために、逃げ１９が設けられている。
【００１２】
上述のように、コロ状転動体１５の軸方向の滑りを規制する螺旋状のストッパー部１７，１８をねじ軸１１の外周面１１ａとナット１２の内周面１２ａに設けると、コロ状転動体１５の軸方向の滑りがストッパー部１７，１８によって規制されるため、コロ状転動体１５と転動体軌道１３，１４との接触部に発生する滑り摩擦力による転動体１５の軸方向への移動を防止しながら転動体端面１５ａ，１５ｂの摩擦を低減して動摩擦トルクを小さくすることができる。
【００１３】
また、上述した実施形態のように、コロ状転動体１５とストッパー部１７，１８との接触部の合成表面粗さを０．２２μｍＲＭＳ以下にすることにより、コロ状転動体１５とストッパー部１７，１８との接触部に油膜が形成されやすくなり、低トルク化を図れると共に摩擦損失を低減できる。
さらに、上述した実施形態のように、コロ状転動体１５の端面１５ａおよび／又はストッパー部１７，１８の転動体接触面１７ａ，１８ｂに摩擦係数の小さい被膜を設けることにより、動摩擦トルクをさらに小さくすることができる。
【００１４】
図３はコロ状転動体１５とストッパー部１７，１８との関係を模式的に示す図であり、図中矢印Ｃはねじ軸１１の回転方向を示し、矢印Ｄはコロ状転動体１５の転動方向を示している。また、図４はコロ状転動体１５とストッパー部１７，１８間の相対滑りを説明するための図であり、図中縦軸はコロ状転動体１５の周速度を示し、横軸はコロ状転動体１５とストッパー部１７との接点高さｈを示している。
【００１５】
図３及び図４に示すように、コロ状転動体１５の端面１５ａ，１５ｂとストッパー部１７，１８との間の相対滑りは、コロ状転動体１５とストッパー部１７との接点高さｈに比例する。滑りを抑えるためには、コロ状転動体１５とストッパー部１７，１８との接点高さｈが低ければ低いほどよいが、接点高さｈが低すぎると、コロ状転動体１５の面取り部１５ｃ（図２参照）のエッジと接触することになるので、前述したように、接点高さｈはコロ状転動体１５の外径の２〜１５％程度とすることが望ましい。
【００１６】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。たとえば、上述した第１の実施形態ではストッパー部１７，１８をねじ軸１１の外周面とナット１２の内周面にそれぞれ設けたが、図５に示す第２の実施形態のように、ストッパー部１７，１８をねじ軸１１の外周面１１ａのみに設けても第１の実施形態と同様の効果を得ることができ、さらに、図６に示す第３の実施形態のように、ストッパー部１７，１８をナット１２の内周面１２ａのみに設けても第１及び第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００１７】
また、上述した第１の実施形態では、コロ状転動体１５の端面１５ａ，１５ｂおよびストッパー部１７，１８の転動体接触面１７ａ，１８ｂにポリテトラフルオロエチレン（登録商標：テフロン）等からなる被膜を設けたが、耐摩耗性を向上させるために、ダイヤモンドライクカーボン膜、ＣｒＮ、ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ、セラミック溶射（Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２）等の被膜をコロ状転動体１５の端面１５ａ，１５ｂおよび／又はストッパー部１７，１８の転動体接触面１７ａ，１８ａに設けてもよい。
【００１８】
上述した第２の実施形態ではコロ状転動体１５の端面１５ａ側を支持するストッパー部１７と端面１５ｂ側を支持するストッパー部１８の両方をねじ軸１１の外周面１１ａに設けたが、図７に示す第４の実施形態のように、ストッパー部１７をねじ軸１１の外周面１１ａに設け、ストッパー部１８をナット１２の内周面１２ａに設けてもよい。また、ストッパー部１７，１８は図８または図９に示すような形状であってもよい。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１及び２の発明によれば、ねじ軸の外周面および／又はナットの内周面に設けられたストッパー部によってコロ状転動体の軸方向の滑りが規制されるため、コロ状転動体と転動体軌道との接触部に発生する滑り摩擦力による転動体の軸方向への移動を防止しながら転動体端面の摩擦を低減して動摩擦トルクを小さくすることができる。。
【００２０】
請求項３の発明によれば、コロ状転動体の端面とストッパー部との接触部に油膜が形成されやすくなるので、上述した効果に加え、耐焼付き性を向上させることができる
請求項４の発明によれば、請求項１乃至３の発明の効果に加え、動摩擦トルクをさらに小さくすることができる。
請求項５の発明によれば、請求項１乃至３の発明の効果に加え、耐摩耗性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る転がりねじ装置の軸方向断面図である。
【図２】図１の一部を示す図である。
【図３】図２のコロ状転動体とストッパー部との関係を模式的に示す図である。
【図４】コロ状転動体の周速度とコロ状転動体の端面とストッパー部との接触高さとの関係を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施形態を示す図である。
【図７】本発明の第４の実施形態を示す図である。
【図８】本発明の第５の実施形態を示す図である。
【図９】本発明の第６の実施形態を示す図である。
【図１０】ボールねじ装置の軸方向断面図である。
【符号の説明】
１１    ねじ軸
１２    ナット
１３    コロ状転動体
１４，１５    転動体軌道
１６    転動体循環チューブ
１７，１８    ストッパー部
【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】
2004162819.tif 000009
【図８】
2004162819.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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