(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周にリードを有する螺旋状のローラ転走面が形成されたねじ軸と、
内周に前記ねじ軸の前記ローラ転走面に対向する螺旋状のローラ転走面が形成されたナットと、
前記ねじ軸の前記ローラ転走面と前記ナットの前記ローラ転走面との間の転走路に配列され、自転しながら前記ねじ軸の回りを公転する複数のローラと、を備え、
各ローラの自転軸が、前記ねじ軸の中心線を実質的に通り、
前記各ローラの自転軸が、前記ねじ軸の中心線を実質的に通ることができるように、前記各ローラは、前記各ローラの自転軸と前記ねじ軸の中心線を含む断面内の初期接触線からわずかにずれた二次接触線で、前記ねじ軸の前記ローラ転走面及び前記ナットの前記ローラ転走面と接触することを特徴とするローラねじ。
【請求項２】
前記各ローラの自転軸と、前記各ローラの中心から前記ねじ軸の中心線に向かって下ろした垂線とのなす角度を一定に保ったまま、前記各ローラが前記ねじ軸の回りを公転することを特徴とする請求項１に記載のローラねじ。
【請求項３】
前記各ローラは円筒形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載のローラねじ。
【請求項４】
前記転走路には、前記複数のローラの進行方向から見た状態において、隣接するローラの自転軸が互いに直交するように前記複数のローラがクロス配列されることを特徴とする請求項３に記載のローラねじ。
【請求項５】
前記ローラの軸線方向の長さＬと外径Ｄとの比は、Ｌ／Ｄ＜１であることを特徴とする請求項３又は４に記載のローラねじ。
【請求項６】
隣接するローラ間に、前記各ローラの自転軸が前記ねじ軸の中心線を実質的に通るように前記各ローラの姿勢を保持するスペーサが設けられることを特徴とする請求項１ないし５いずれかに記載のローラねじ。
【請求項７】
ねじ軸の外周の螺旋状のローラ転走面と、前記ローラ転走面に対向するナットの内周の螺旋状のローラ転走面との間の転走路に配列される複数のローラが、自転しながら前記ねじ軸の回りを公転するローラねじのローラの循環方法において、
各ローラの自転軸が前記ねじ軸の中心線を実質的に通りながら、前記各ローラが公転し、
前記各ローラの自転軸が、前記ねじ軸の中心線を実質的に通ることができるように、前記各ローラは、前記各ローラの自転軸と前記ねじ軸の中心線を含む断面内の初期接触線からわずかにずれた二次接触線で、前記ねじ軸の前記ローラ転走面及び前記ナットの前記ローラ転走面と接触するローラねじのローラの循環方法。
【請求項８】
外周にリードを有する螺旋状のローラ転走面が形成されたねじ軸と、内周に前記ねじ軸の前記ローラ転走面に対向する螺旋状のローラ転走面が形成されたナットと、前記ねじ軸の前記ローラ転走面と前記ナットの前記ローラ転走面との間の転走路に配列され、自転しながら前記ねじ軸の回りを公転する複数のローラと、を備えるローラねじの、ねじ軸のローラ転走面及びナットのローラ転走面の設計方法であって、
ローラの自転軸をねじ軸の中心線に向け、かつローラの自転軸とねじ軸の中心線とのなす角度を所定度に設定し、ローラの自転軸とねじ軸の中心線を含む断面でローラを切断し、該断面内のローラの初期接触線を得る工程と、
この初期接触線を三次元空間で螺旋状に展開して帯状のねじ軸及びナットの初期接触面を得る工程と、
この初期接触面上に、再びローラをその自転軸がねじ軸の中心線を通り、かつローラの自転軸とねじ軸の中心線とのなす角度を所定度に設定したローラを配置し、干渉の最も深いローラの二次接触線の位置を求める工程と、
求めた二次接触線を三次元空間で螺旋状に展開することにより、ねじ軸及びナットのローラ転走面を得る工程と、を備えるローラねじの、ねじ軸のローラ転走面及びナットのローラ転走面の設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ねじ軸とナットとの間に転がり運動可能にローラを介在させたローラねじに関する。
【背景技術】
【０００２】
ねじ軸とナットとの間に転がり運動可能にボールを介在させたボールねじが知られている。ボールねじは、すべり接触するねじに比べて、ナットに対してねじ軸を回転させる際の摩擦係数を低減できるので、工作機械・ロボットの位置決め機構、送り機構、あるいは自動車のステアリングギヤ等に実用化されている。【０００３】
近年許容荷重を増大するために、転動体としてボールの替わりにローラを使用したローラねじが、例えば特許文献１のように考案されている。この種のローラねじでは、ねじ軸の外周に螺旋状のローラ転走面を形成し、ナットの内周にもねじ軸のローラ転走面に対向する螺旋状のローラ転走面を形成し、ねじ軸のローラ転走面とナットのローラ転走面との間の転走路に、転動体として複数のローラを配列している。そして、ねじ軸又はナットの一方を回転させると、ローラが自転しながらねじ軸の回りを公転する。
【特許文献１】特開平１１−２１０８５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ローラねじは上述のように考案されているものの、いまだ実用化されているものはない。発明者はこのローラねじを実用化すべく、転動体にローラを用いた回転ベアリングの発想からローラねじの開発を試みた。【０００５】
回転ベアリングでは、一平面内に複数のローラが円環状に配置され、各ローラの自転軸が、円環状の転走路の中心を向く。ローラねじはローラベアリングにリードを付けたものと考えることができるので、回転ベアリングの転走路にリードを付けてローラねじを設計し、そしてリードを付けた螺旋状の転走路にローラ３２を配置した。【０００６】
転動体に四方八方に転がることができるボールを用いたときは、回転ベアリングの発想からボールねじを設計しても、問題は発生することはなかった。しかし、転動体に転がる方向が一方向に限られるローラを用いたとき、ボールのときには予期しない問題、すなわちローラが円滑に移動しない（ひどい場合にはロックして移動できない）という問題が途端に発生した。【０００７】
図２０は、リードを付けた螺旋状の転走路に配置したローラの自転軸の移動を示す（図中（Ａ）は転走路に配置されたローラの斜視図、図中（Ｂ）は自転軸の移動を示す斜視図、図中（Ｃ）は自転軸の移動を示す正面図、図中（Ｄ）は自転軸の移動を示す側面図）。発明者は、問題が発生するローラねじの転走路に配置した各ローラの自転軸に着目したところ、各ローラ３２の自転軸３２ａがねじ軸３１の中心線３１ａを通ることなく、各ローラ３２の移動に伴い、ローラ３２の自転軸３２ａ上の点Ｐが、ねじ軸３１の中心線３１ａを中心にしてコイル状に移動することを見出した。そして、転走路にリードを付けると、ローラ３２の自転軸３２ａがねじ軸３１の中心線３１ａからずれてしまう（言い換えればローラが最初からスキューを起こしている）から、ローラ３２が円滑に移動することができないことを知見した。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照番号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものでない。【０００９】
発明者は、転走路にリードを付けた場合でも、ローラの自転軸がねじ軸の中心線を通るようにすることで、上述の課題を解決した。すなわち請求項１に記載の発明は、外周にリードを有する螺旋状のローラ転走面（１ａ）が形成されたねじ軸（１）と、内周に前記ねじ軸（１）の前記ローラ転走面（１ａ）に対向する螺旋状のローラ転走面（２ａ）が形成されたナット（２）と、前記ねじ軸（１）の前記ローラ転走面（１ａ）と前記ナット（２）の前記ローラ転走面（２ａ）との間の転走路（３）に配列され、自転しながら前記ねじ軸（１）の回りを公転する複数のローラ（４）と、を備え、各ローラ（４）の自転軸（４ａ）が、前記ねじ軸（１）の中心線（１ｂ）を実質的に通り、前記各ローラ（４）の自転軸（４ａ）が前記ねじ軸（１）の中心線（１ｂ）を実質的に通ることができるように、前記各ローラ（４）は、前記各ローラ（４）の自転軸（４ａ）と前記ねじ軸（１）の中心線（１ｂ）を含む平面内の初期接触線（４ｄ）からわずかにずれた二次接触線（１７，１８）で、前記ねじ軸（１）の前記ローラ転走面（１ａ）及び前記ナット（２）の前記ローラ転走面（２ａ）と接触することを特徴とするローラねじにより、上述した課題を解決する。
【００１０】
ここで、ローラの自転軸がねじ軸の中心線を実質的に通るとは、ローラの自転軸がねじ軸の中心線を通る場合のほか、ローラが円滑に移動できる程度にねじ軸の中心線からわずかにずれた場合も含む。【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のローラねじにおいて、前記各ローラ（４）の自転軸（４ａ）と、前記各ローラ（４）の中心から前記ねじ軸（１）の中心線（１ｂ）に向かって下ろした垂線（９）とのなす角度（θ）を一定に保ったまま、前記各ローラ（４）が前記ねじ軸（１）の回りを公転することを特徴とする。【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のローラねじにおいて、前記各ローラ（４）は円筒形状であることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のローラねじにおいて、前記転走路（３）には、前記複数のローラ（４）の進行方向から見た状態において、隣接するローラ（４）の自転軸（４ａ）が互いに直交するように前記複数のローラ（４）がクロス配列されることを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項３又は４に記載のローラねじにおいて、前記ローラ（４）の軸線方向の長さＬと外径Ｄとの比は、Ｌ／Ｄ＜１であることを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５いずれかに記載のローラねじにおいて、隣接するローラ（４）間に、前記各ローラ（４）の自転軸（４ａ）が前記ねじ軸（１）の中心線（１ｂ）を実質的に通るように前記各ローラ（４）の姿勢を保持するスペーサ（１１）が設けられることを特徴とする。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、ねじ軸（１）の外周の螺旋状のローラ転走面（１ａ）と、前記ローラ転走面（１ａ）に対向するナット（２）の内周の螺旋状のローラ転走面（２ａ）との間の転走路（３）に配列される複数のローラ（４）が、自転しながら前記ねじ軸（１）の回りを公転するローラねじのローラの循環方法において、各ローラ（４）の自転軸（４ａ）が前記ねじ軸（１）の中心線（１ｂ）を実質的に通りながら、前記各ローラ（４）が公転し、前記各ローラ（４）の自転軸（４ａ）が前記ねじ軸（１）の中心線（１ｂ）を実質的に通ることができるように、前記各ローラ（４）は、前記各ローラ（４）の自転軸（４ａ）と前記ねじ軸（１）の中心線（１ｂ）を含む平面内の初期接触線（４ｄ）からわずかにずれた二次接触線（１７，１８）で、前記ねじ軸（１）の前記ローラ転走面（１ａ）及び前記ナット（２）の前記ローラ転走面（２ａ）と接触するローラねじのローラの循環方法により、上述した課題を解決する。
請求項８に記載の発明は、外周にリードを有する螺旋状のローラ転走面（１ａ）が形成されたねじ軸（１）と、内周に前記ねじ軸（１）の前記ローラ転走面（１ａ）に対向する螺旋状のローラ転走面（２ａ）が形成されたナット（２）と、前記ねじ軸（１）の前記ローラ転走面（１ａ）と前記ナット（２）の前記ローラ転走面（２ａ）との間の転走路（３）に配列され、自転しながら前記ねじ軸（１）の回りを公転する複数のローラ（４）と、を備えるローラねじの、ねじ軸（１）のローラ転走面（１ａ）及びナット（２）のローラ転走面（２ａ）の設計方法であって、ローラ（４）の自転軸（４ａ）をねじ軸（１）の中心線（１ｂ）に向け、かつローラ（４）の自転軸（４ａ）とねじ軸（１）の中心線（１ｂ）とのなす角度を所定度に設定し、ローラ（４）の自転軸（４ａ）とねじ軸（１）の中心線（１ｂ）を含む断面でローラ（４）を切断し、該断面内のローラ（４）の初期接触線（４ｄ）を得る工程と、この初期接触線（４ｄ）を三次元空間で螺旋状に展開して帯状のねじ軸（１）及びナット（４）の初期接触面（１３，１４）を得る工程と、この初期接触面（１３，１４）上に、再びローラ（４）をその自転軸（４ａ）がねじ軸（１）の中心線（１ｂ）を通り、かつローラ（４）の自転軸（４ａ）とねじ軸（１）の中心線（１ｂ）とのなす角度を所定度に設定したローラ（４）を配置し、干渉の最も深いローラ（４）の二次接触線（１７，１８）の位置を求める工程と、求めた二次接触線（１７，１８）を三次元空間で螺旋状に展開することにより、ねじ軸（１）及びナット（２）のローラ転走面（１ａ，２ａ）を得る工程と、を備えるローラねじの、ねじ軸のローラ転走面及びナットのローラ転走面の設計方法。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に記載の発明によれば、転走路にリードを付けた場合でも、ローラの自転軸がねじ軸の中心線を通る（言い換えれば転走路に配列されたローラが最初からスキューを起こしていない）ので、ローラを円滑に移動させることができる。【００１９】
請求項２に記載の発明によれば、ローラをより円滑に移動させることができる。【００２１】
請求項３に記載の発明によれば、すべりが発生しやすく、スキューを起こしやすい円筒形のローラを使用しても、ローラを円滑に移動させることができる。
【００２２】
請求項４に記載の発明によれば、ねじ軸の軸線方向の相反する２方向の荷重を受けることができ、実用化に近いローラねじが得られる。
【００２３】
請求項５に記載の発明によれば、ローラを転走路内に収容することができる。
【００２４】
請求項６に記載の発明によれば、リテーナがローラの姿勢をローラの自転軸がねじ軸の中心線を通るように保持するので、ローラをより円滑に移動させることができる。
【００２５】
請求項７及び８に記載の発明によれば、転走路にリードを付けた場合でも、ローラの自転軸がねじ軸の中心線を通る（言い換えれば転走路に配列されたローラが最初からスキューを起こしていない）ので、ローラを円滑に移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態におけるローラねじの斜視図（ナットは断面図で表示）。
【図２】ローラの位置を変えたローラねじの斜視図。
【図３】ローラの位置を変えたローラねじの斜視図。
【図４】ローラの位置を変えたローラねじの斜視図。
【図５】ローラの位置を変えたローラねじの斜視図。
【図６】クロス配列されたローラを示す斜視図。
【図７】ねじ軸の軸線方向からみたローラねじを示す図。
【図８】ねじ軸のローラ転走面上を転がるローラの詳細図。
【図９】ねじ軸のローラ転走面上を転がるローラの詳細図。
【図１０】ナットのローラ転走面上を転がるローラの詳細図。
【図１１】ナットのローラ転走面上を転がるローラの詳細図。
【図１２】ねじ軸とナットとの間を移動するローラの概念図。
【図１３】従来例のローラの配置において、ローラに発生するすべりを示す図。
【図１４】ローラ転走面の設計方法を示す図。
【図１５】ねじ軸のローラ転走面の設計方法を示す図。
【図１６】ナットのローラ転走面の設計方法を示す図。
【図１７】ローラねじに循環経路を設けた例を示す斜視図（エンドキャップ方式）。
【図１８】ローラねじに循環経路を設けた例を示す斜視図（エンドキャップ方式）。
【図１９】ローラねじに循環経路を設けた例を示す斜視図（リターンパイプ方式）。
【図２０】リードを付けた螺旋状の転走路に配置したローラの自転軸の移動を示す（図中（Ａ）は転走路に配置されたローラの斜視図、図中（Ｂ）は自転軸の変化を示す斜視図、図中（Ｃ）は自転軸の変化を示す正面図、図中（Ｄ）は自転軸の変化を示す側面図）。
【符号の説明】
【００２７】
１…ねじ軸
１ａ…ローラ転走面
２…ナット
２ａ…ローラ転走面
３…転走路
４…ローラ
４ａ…自転軸
４ｄ…初期接触線
９…垂線
１１…スペーサ
１７，１８…二次接触線
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下添付図面に基づいて、本発明の一実施形態におけるローラねじについて添付図面に基づいて説明する。各図において同一の機械要素には同一の符号を附す。【００２９】
図１ないし図５は、ローラねじの斜視図（ナットは断面図で表示）を示す。ローラねじは、外周に螺旋状のローラ転走面１ａが形成されるねじ軸１と、内周に螺旋状のローラ転走面２ａが形成されるナット２とを備える。ねじ軸１のローラ転走面１ａとナット２のローラ転走面２ａとは互いに対向し、これらローラ転走面１ａ，２ａ間に螺旋状の転走路３が形成される。ここで螺旋状の転走路３の中心線３ａを図中一点鎖線で示す。【００３０】
転走路３には複数のローラ４が転がり運動可能に収容される（図１ないし図５では、ローラ４の動きを示すために一つのローラ４のみを示している）。ナット２に対してねじ軸１を相対的に回転させると、ねじ軸１及びナット２のローラ転走面１ａ，２ａのリードによって、ナット２がねじ軸１の軸線方向に相対的に直線移動する。このとき、転走路３に収容されたローラ４が、ねじ軸１のローラ転走面１ａ及びナット２のローラ転走面２ａ上を転がり運動する。ねじ軸１及びナット２のローラ転走面１ａ，２ａとローラ４とは線接触するので、点接触するボールねじに比べ、ローラねじに掛けられる許容加重を大きくすることができる。【００３１】
ねじ軸１の外周には、ローラ転走面１ａを構成する螺旋状の断面Ｖ字形状の溝６が形成され、ナット２の内周にもローラ転走面２ａを構成する螺旋状の断面Ｖ字形状の溝７が形成される。ねじ軸１及びナット２の断面Ｖ字形状の溝６，７によって断面正方形の転走路３が形成される。この転走路３に円筒形状のローラ４が収容される。ローラ４は、その外周面がねじ軸１の溝６の壁面（ローラ転走面１ａ）と、該壁面に対向するナット２の溝７の壁面（ローラ転走面２ａ）との間に挟まれる。またこの実施形態では、複数のローラ４は、その進行方向からみて隣接するローラ４の軸線が互いに直交するようにクロス配列される（図６参照）。クロス配列することで、ねじ軸１の中心線の一方向(1)及び他方向(2)の双方からの荷重を負荷することができる。なお、一方向(1)の荷重を負荷するローラ４の数と他方向(2)の荷重を負荷するローラ４の数を等しくてもよいし、両方向の許容荷重を変えたい場合には、一方向(1)の荷重を負荷するローラ４の数と他方向(2)の荷重を負荷するローラ４の数を異ならせてもよい。【００３２】
ローラ４は自転しながらねじ軸１の回りを公転する。本発明の本質的特徴は、ローラ４が自転しながらねじ軸１の回りを公転する際、図１ないし図５に示されるようにローラ４の自転軸がねじ軸１の中心線を通ることにある。たとえ図１→図５にしたがってローラ４の位置が変化したとしても、ローラ４の自転軸４ａは常にねじ軸１の中心線１ｂを通る。なお、ねじ軸１の中心線１ｂは、ローラ４の公転軌道の中心線と一致する。またローラ４は、その自転軸４ａと、ローラ４の中心からねじ軸１の中心線１ｂに向かって下ろした垂線９とのなす角度θを一定に保ったまま、この実施形態では４５度を保ったまま、ねじ軸１の回りを公転する。このため、ねじ軸１の中心線とローラ４の自転軸のなす角度も一定で４５度になる。【００３３】
図７はねじ軸１の軸線方向からみたローラねじを示す。ローラ４がねじ軸１の回りのどの位置にいても、ローラ４の自転軸４ａはねじ軸１の中心線１ｂを通る。この図では、１つのみのローラ４が示されているが、ねじ軸１の回りを公転する全てのローラ４がねじ軸１の中心線１ｂを通る。逆にいえば、ねじ軸１の中心線１ｂから放射状に複数のローラ４の自転軸４ａが伸びる。【００３４】
図８及び図９は、ねじ軸１のローラ転走面１ａ上を転がるローラ４の詳細図を示す。ローラ４は断面Ｖ字形状の溝６の片側の壁面であるローラ転走面１ａ上を転がる。ローラ４がローラ転走面１ａ上を転がる際、ローラ４の端面４ｂが溝６の残りの壁面１ｃに接触することにより、ローラ４の姿勢が徐々に変化する。ローラ４の位置が変化してもローラ４の自転軸４ａはねじ軸１の中心線１ｂを向く。【００３５】
図１０及び図１１は、ナット２のローラ転走面２ａ上を転がるローラ４の詳細図を示す。ナット２側においても、ローラ４は断面Ｖ字形状の溝７の片側の壁面であるローラ転走面２ａ上を転がる。ローラ４がローラ転走面２ａ上を転がる際、ローラ４の端面４ｂが溝７の残りの壁面２ｂに接触して、ローラ４の自転軸４ａがねじ軸１の中心線１ｂを向くようにローラ４の姿勢が徐々に変化する。【００３６】
図１１からわかるように、ローラ４の軸線方向の長さＬと外径Ｄとの比は、Ｌ／Ｄ＜１である。これは、回転ベアリングの円環状の転走路に収容されるローラと同様に、ローラ４の端面４ｂと転走路３の壁面とが干渉するのを防止するためである。Ｌ／Ｄの値にはねじ軸１のリードも影響する。ねじ軸１のリードを大きくするにつれて、Ｌ／Ｄをより小さくする必要がある。【００３７】
図１２はねじ軸１とナット２との間を移動するローラ４の概念図である（ねじ軸の中心線の方向からみた図）。図中破線は従来例のローラ４の配置を示し、破線のローラに隠れている実線は本発明のローラの配置を示す。実線で示されるローラ４では、その自転軸４ａがねじ軸１の中心線１ｂを通る（言い換えれば転走路３に配列されたローラ４が最初からスキューを起こしていない）ので、ローラ４を円滑に移動させることができる。これに対し、破線で示されるローラ４は、その自転軸４ｃがねじ軸１の中心線１ｂの方向を向いていないので、ローラ４が最初からスキューを起こしている状態で配置されていることになる。このためローラ４が矢印の方向に移動しようとすると、ねじ軸１やナット２の壁面にローラ４が衝突し、ローラ４に大きな荷重が発生してしまう。【００３８】
図１３は従来例のローラ４の配置において、ローラ４に発生するすべりを示す。ローラ４に発生するすべりは、回転ベアリングと同種のすべりＳ１と、それ以外のリード角によるすべりＳ２と、に分けることができる。回転ベアリングと同種のすべりＳ１は、内側と外側との円周差によるものである。すべりＳ１の量は、ローラ４の大きさとローラ４の回転中心径（ＲＣＤ）との関係により決まる。ローラ４の長さに対して、回転中心径が大きくなるほどすべり量は小さくなり、回転中心径が小さくなるほどすべり量は増える。【００３９】
本実施形態のように、ローラ４の自転軸４ａがねじ軸１の中心線１ｂを通るようにすると、リード角によるすべりＳ２は、無くなりはしないが、スキューを起こすようには働かなくなる。回転ベアリングと同種のすべりＳ１は、内側と外側との円周差によるものであるので、本実施形態でも完全にはなくすことはできない。【００４０】
以下にねじ軸１のローラ転走面１ａ及びナット２のローラ転走面２ａの設計方法について説明する。【００４１】
まず、図１４（Ａ）及び（Ｂ）に示されるようにローラ４の自転軸４ａをねじ軸１の中心線１ｂに向け、かつローラ４の自転軸４ａとねじ軸１の中心線１ｂとのなす角度を４５度に設定する。次に図中（Ｃ）に示されるように、ローラ４の自転軸４ａとねじ軸１の中心線１ｂを含む断面でローラ４を切断し、該断面内のローラ４の初期接触線４ｄを得る。この初期接触線４ｄを三次元空間で螺旋状に展開（すなわち掃引）して、図中（Ｃ）に示されるような帯状のねじ軸の初期接触面１３を得る。図１５（Ａ）はねじ軸１の初期接触面１３を示し、図１６（Ａ）は同様にして求めたナット２側の初期接触面１４を示す。【００４２】
次に、図１４（Ｄ）及び（Ｅ）に示されるように、このねじ軸１の初期接触面１３上に、再びローラ４を、その自転軸４ａがねじ軸１の中心線１ｂを通り、かつローラ４の自転軸４ａとねじ軸１の中心線１ｂとのなす角度を４５度に設定したローラ４を配置する。すると、ねじ軸１の初期接触面はリードを有するので、さきほどの初期接触線４ｄの位置からわずかにずれた位置でローラ４がねじ軸１の初期接触面に接触・干渉する。【００４３】
図１５（Ｂ）はローラ４がねじ軸１の初期接触面１３に干渉する部分１５を示し、図１６（Ｂ）はローラ４がナットの初期接触面１４に干渉する部分１６を示す。ねじ軸１とナット２とで干渉する部分１５，１６の形状が相違するのは、ローラ４とねじ軸１とは大小２つの円が外側で接触するのに対し、ローラ４とナット２とは小径の円の外側が大径の円の内側に接触するからである。この図１５（Ｂ）及び図１６（Ｂ）に示されるように、干渉部分は三次元ＣＡＤ上では長方形状や鼓形状に形成されるが、実際に目視で干渉部分を確認すると線に近い。【００４４】
次に、干渉の最も深い二次接触線１７，１８の位置を求め、求めた二次接触線１７，１８を干渉研削のように、三次元空間で螺旋状に展開する。以上により、最終的にねじ軸１及びナット２のローラ転走面１ａ，２ａが設計される。最終的に設計されたローラ転走面１ａ，２ａ間に挟まれたローラ４の自転軸４ａは、ねじ軸１の中心線１ｂを通る。そして、ローラ４とねじ軸１及びナット２のローラ転走面１ａ，２ａとは、二次接触線１７，１８の位置で接触する。【００４５】
上述のように設計されたローラ転走面１ａ，２ａの加工方法の一例について説明する。例えば、ローラ径と同じ径の砥石を用い、砥石の中心線がねじ軸の中心線を通るように砥石を配置し、該砥石でローラ転走面を研削加工することで、上記複合的な形状のローラ転走面を加工することができる。また研削加工以外にも、ローラ転走面を大まかな形状に切削又は転造加工し、熱処理した後に、超硬チップで上記複合的な形状に切削加工し、最後にフィニッシャで仕上げ加工してもよい。【００４６】
図１７及び図１８は、上記実施形態のローラねじに循環経路を設けた例を示す。この例では、転走路３を移動するローラ４を戻すための無負荷戻し通路１９を設けている。転走路３の一端から他端まで転がったローラ４は、無負荷戻し通路１９を経由した後、数巻き手前の元の転走路３の一端に戻される。【００４７】
図１８に示されるように、無負荷戻し通路１９は、中央部の直線通路２０と、両端部の方向転換路２１とから構成される。ナット２には、ねじ軸１の中心線と平行に伸びる貫通孔が形成され、この貫通孔にパイプ状の直線部２２が挿入される。この直線部２２内に、直線的な軌道を有する断面四角形状の直線通路２０が形成される。直線通路２０は、ねじ軸１の中心線１ｂと平行に直線状に伸びる。方向転換路２１は、曲線状、例えば円弧状に伸びる。【００４８】
ナット２の軸線方向の両端面には、方向転換路構成部２３が取付けられる。方向転換路構成部２３には、円弧状の軌道を有すると共に断面四角形状の方向転換路２１が形成される。方向転換路構成部２３は、方向転換路２１の四角形断面の対角線の位置で内周側と外周側とに２分割されている。【００４９】
図１７に示されるように、ローラ４間には、ローラ４の自転軸がねじ軸の中心線を通るようにローラ４の姿勢を保持するスペーサ１１が設けられる。スペーサ１１の進行方向の両端には、ローラ４の外形形状に合わせた曲面状凹部が形成され、該曲面状凹部がローラ４の外周面に接触することでローラ４を所定の姿勢に保持する。スペーサ１１を設けることで、ローラ４の端面４ｂがねじ軸１及びナット２の溝６，７の壁面１ｃ，２ｂ（図８及び図１１参照）に接触しなくても、ローラ転走面１ａ，２ａを転がるローラ４の姿勢を変化させることができる。【００５０】
図１９はローラの循環経路の他の例を示す。この例では、ナット２に門型のリターンパイプ２５を取り付け、このリターンパイプ２５で転走路３の一端から他端まで転がったローラ４を掬い上げ、リターンパイプ２５内の無負荷戻し通路を経由させた後、数巻手前の転走路３の他端に戻す。【００５１】
なお、本発明は上記実施形態に限られることなく、本発明の要旨を変更しない範囲で他の実施形態にも具現化できる。例えば、ローラの配列は、隣接するローラの軸線が直交するクロス配列に限られることなく、隣接するローラの軸線が平行なパラレル配列であってもよい。またローラには、円筒形状のものではなくて、テーパ形状のローラを用いてもよい。テーパ形状のローラを用いると、内側と外側の円周差によるすべりを少なくすることができるので、よりローラを円滑に移動させることができる。さらにローラ転走面の条数は一条、二条、三条等様々に設定することができる。【００５２】
本明細書は、２００５年３月９日出願の特願２００５−０６５４１０に基づく。この内容はすべてここに含めておく。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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