(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に螺旋状のローラ転走部を有するねじ軸と、内周面に前記ローラ転走部に対向する螺旋状の負荷ローラ転走部を有すると共に、前記負荷ローラ転走部の一端と他端を接続する無負荷ローラ戻し通路を有するナットと、前記ローラ転走部と前記負荷ローラ転走部との間の負荷ローラ転走路及び前記無負荷ローラ戻し通路で構成されるローラ循環経路に、隣接するローラの軸線がほぼ平行を保つようにパラレル配列される複数のローラと、を備えるローラねじにおいて、
前記無負荷ローラ戻し通路の長手方向の少なくとも一部が、前記ローラが無負荷ローラ戻し通路を移動するときに前記ローラの中心軸が傾くようにねじられ、
そして、前記無負荷ローラ戻し通路のねじられた部分の断面形状において、前記ローラの側面に対向する一対の側面対応部それぞれが、前記無負荷ローラ戻し通路の内側に向かって凸形状に形成されることを特徴とするローラねじ。
【請求項２】
外周面に螺旋状のローラ転走部を有するねじ軸と、内周面に前記ローラ転走部に対向する螺旋状の負荷ローラ転走部を有すると共に、前記負荷ローラ転走部の一端と他端を接続する無負荷ローラ戻し通路を有するナットと、前記ローラ転走部と前記負荷ローラ転走部との間の負荷ローラ転走路及び前記無負荷ローラ戻し通路で構成されるローラ循環経路に、隣接するローラの軸線がほぼ平行を保つようにパラレル配列される複数のローラと、を備えるローラねじにおいて、
前記無負荷ローラ戻し通路の長手方向の少なくとも一部が、前記ローラが無負荷ローラ戻し通路を移動するときに前記ローラの中心軸が傾くようにねじられ、
そして、前記無負荷ローラ戻し通路のねじられた部分の断面形状において、前記ローラの端面に対向する一対の端面対応部それぞれが、前記無負荷ローラ戻し通路の外側に向かって凸形状に形成されることを特徴とするローラねじ。
【請求項３】
外周面に螺旋状のローラ転走部を有するねじ軸と、内周面に前記ローラ転走部に対向する螺旋状の負荷ローラ転走部を有すると共に、前記負荷ローラ転走部の一端と他端を接続する無負荷ローラ戻し通路を有するナットと、前記ローラ転走部と前記負荷ローラ転走部との間の負荷ローラ転走路及び前記無負荷ローラ戻し通路で構成されるローラ循環経路に、隣接するローラの軸線がほぼ平行を保つようにパラレル配列される複数のローラと、を備えるローラねじにおいて、
前記無負荷ローラ戻し通路の長手方向の少なくとも一部が、前記ローラが無負荷ローラ戻し通路を移動するときに前記ローラの中心軸が傾くようにねじられ、
前記無負荷ローラ戻し通路のねじられた部分の断面形状において、前記ローラの側面に対向する一対の側面対応部それぞれが、前記無負荷ローラ戻し通路の内側に向かって凸形状に形成され、
そして、前記無負荷ローラ戻し通路のねじられた部分の断面形状において、前記ローラの端面に対向する一対の端面対応部それぞれが、前記無負荷ローラ戻し通路の外側に向かって凸形状に形成されることを特徴とするローラねじ。
【請求項４】
前記負荷ローラ転走路に接続される前記無負荷ローラ戻し通路の両端部の断面形状が、前記ローラの中心軸に沿った断面形状と相似の四角形に形成されることを特徴とする請求項１ないし３いずれかに記載のローラねじ。
【請求項５】
前記無負荷ローラ戻し通路の前記両端部は、前記ローラを同じ姿勢を保ったまま直線状の軌道に沿って移動させることを特徴とする請求項４に記載のローラねじ。
【請求項６】
前記無負荷ローラ戻し通路は、直線状の軌道に沿ってローラを移動させる直線通路と、曲線状の軌道に沿ってローラを移動させる方向転換路と、を組み合わせて構成され、
前記無負荷ローラ戻し通路の前記直線通路は、前記ローラが前記直線通路を移動するときに前記ローラの中心軸が傾くようにねじられ、
前記無負荷ローラ戻し通路の前記方向転換路は、前記ローラが前記方向転換路を移動するときに前記ローラの中心軸が傾かないようにねじられていない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】
外周面に螺旋状のローラ転走部を有するねじ軸と、内周面に前記ローラ転走部に対向する螺旋状の負荷ローラ転走部を有すると共に、前記負荷ローラ転走部の一端と他端を接続する無負荷ローラ戻し通路を有するナットと、前記ローラ転走部と前記負荷ローラ転走部との間の負荷ローラ転走路及び前記無負荷ローラ戻し通路で構成されるローラ循環経路に隣接するローラの軸線がほぼ平行を保つようにパラレル配列される複数のローラと、を備えるローラねじの無負荷ローラ戻し通路の設計方法において、
前記無負荷ローラ戻し通路における前記ローラの中心点の移動軌跡を線の形に設計する線設計工程と、
前記線の形の移動軌跡に沿って前記ローラの中心軸を移動させて、前記ローラの中心軸の移動軌跡を帯状の面の形に設計すると共に、前記帯状の面の形の移動軌跡の長手方向の少なくとも一部をねじる面設計工程と、
前記帯状の面の形の移動軌跡に沿ってローラを移動させて、前記無負荷ローラ戻し通路のねじられた部分の断面形状において、前記ローラの側面に対向する一対の側面対応部それぞれが、前記無負荷ローラ戻し通路の内側に向かって凸形状に形成され、及び／又は前記ローラの端面に対向する一対の端面対応部それぞれが、前記無負荷ローラ戻し通路の外側に向かって凸形状に形成されるように、前記無負荷ローラ戻し通路を設計する無負荷ローラ戻し通路設計工程と、を備えることを特徴とするローラねじの無負荷ローラ戻し通路の設計方法。
【請求項８】
前記無負荷ローラ戻し通路設計工程では、実際に使用するローラよりもわずかに直径及び高さが大きい仮想ローラを用いることを特徴とする請求項７に記載のローラねじの無負荷ローラ戻し通路の設計方法。
【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及び該ローラねじの無負荷ローラ戻し通路の設計方法に関する。
【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は、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多用されている。【０００３】
近年許容荷重を増大するために、ボールの替わりにローラを使用したローラねじが開発されている。ローラねじは、外周面に螺旋状のローラ転走部を有するねじ軸と、ナットの内周面にねじ軸のローラ転走部に対向する螺旋状の負荷ローラ転走部を有するナットと、ねじ軸のローラ転走部とナットの負荷ローラ転走部との間に転がり運動可能に介在される複数のローラと、で構成される。ねじ軸に対するナットの相対的な回転に伴い、ローラがねじ軸とナットの間を転がり運動する。ナットの負荷ローラ転走部の一端まで転がったローラは、ナットに設けられる無負荷ローラ戻し通路内に導かれる。そして、無負荷ローラ戻し通路を経由して再び負荷ローラ転走路の他端に戻される。【０００４】
ボールは四方八方いずれの方向に転がることができる。しかしローラはその転がる方向が一方向に限られている。無負荷ローラ戻し通路から負荷ローラ転走路へローラを円滑に移行させるためには、無負荷ローラ戻し通路と負荷ローラ転走路との接続部分において、無負荷ローラ戻し通路内でのローラの姿勢と負荷ローラ転走路内でのローラの姿勢とを一致させる必要がある。この要請から、図１８及び図１９に示されるように、無負荷ローラ戻し通路５１の途中をねじり、無負荷ローラ戻し通路５１を移動するときにローラ５２の姿勢を変化させる（ローラ５２の中心軸を傾ける）ことが行われていた（例えば特許文献１参照）。そして、無負荷ローラ戻し通路５１の断面形状は、ローラ５２の中心軸に沿ったローラ５２の断面形状と相似の四角形に形成されていた。【０００５】
【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】
【０００６】
発明者は、図２０に示されるように、無負荷ローラ戻し通路の断面形状をローラ５３の断面形状と相似の四角形に形成すべく、ローラ５３の断面を掃引させて無負荷ローラ戻し通路を設計した。具体的には、無負荷ローラ戻し通路におけるローラ５３の中心軸の移動軌跡を帯状の面の形に設計すると共に、帯状の面の形の移動軌跡５４をねじった。そして、該帯状の面の形の移動軌跡５４をローラ径にクリアランスを加えた距離だけ平行移動させて無負荷ローラ戻し通路の壁面５５を設計した。当初は、このように設計された無負荷ローラ戻し通路内に遊びが少ない状態でローラ５３が収容されると思われた。【０００７】
しかし、無負荷ローラ戻し通路の断面形状をローラ５３の中心軸に沿った断面形状と相似の四角形にしたのでは、ローラ５３が無負荷ローラ戻し通路の壁面５５に干渉してしまう。干渉の原因は、円筒形状のローラ５３の外形線５６の前後にある膨らみ５７，５８にある。ローラ５３の断面を掃引させただけでは、ローラ５３の外形線５６を含む一つの断面でしかローラ５３の形状を捉えておらず、ローラ５３の外形線５６の前後の部分の膨らみを考慮していない。干渉をなくすために無負荷ローラ戻し通路の断面形状を相似的に拡大させると、今度は逆にローラ５３の遊びが大きくなってしまう。このようなローラの遊びはローラの循環不良を招く。【０００８】
ローラねじは開発されているものの、未だ製品化されていない。実際に試作してみると、ローラを円滑に移動させることが極めて困難だからである。上述の無負荷ローラ戻し通路の従来の設計方法もローラの円滑な循環を妨げる要因になっていると考えられる。【０００９】
そこで本発明は、ローラを円滑に移動させることができる無負荷ローラ戻し通路の新しい形状、並びにローラねじの無負荷ローラ戻し通路の新たな設計方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下、本発明について説明する。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。【００１１】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、外周面に螺旋状のローラ転走部(1a)を有するねじ軸(1)と、内周面に前記ローラ転走部(1a)に対向する螺旋状の負荷ローラ転走部(2a,36a)を有すると共に、前記負荷ローラ転走部(2a,36a)の一端と他端を接続する無負荷ローラ戻し通路(10,32)を有するナット(2,36)と、前記ローラ転走部(1a)と前記負荷ローラ転走部(2a,36a)との間の負荷ローラ転走路(9)及び前記無負荷ローラ戻し通路(10,32)で構成されるローラ循環経路に、隣接するローラ(4)の軸線がほぼ平行を保つようにパラレル配列される複数のローラ(4)と、を備えるローラねじにおいて、前記無負荷ローラ戻し通路(10,32)の長手方向の少なくとも一部(10a,32a)が、前記ローラ(4)が無負荷ローラ戻し通路(10,32)を移動するときに前記ローラ(4)の中心軸(13)が傾くようにねじられ、そして、前記無負荷ローラ戻し通路(10,32)のねじられた部分の断面形状において、前記ローラ(4)の側面に対向する一対の側面対応部(25c,25d)それぞれが、前記無負荷ローラ戻し通路(10,32)の内側に向かって凸形状に形成されることを特徴とする。【００１２】
請求項２に記載の発明は、外周面に螺旋状のローラ転走部(1a)を有するねじ軸(1)と、内周面に前記ローラ転走部(1a)に対向する螺旋状の負荷ローラ転走部(2a,36a)を有すると共に、前記負荷ローラ転走部(2a,36a)の一端と他端を接続する無負荷ローラ戻し通路(10,32)を有するナット(2,36)と、前記ローラ転走部(1a)と前記負荷ローラ転走部(2a,36a)との間の負荷ローラ転走路(9)及び前記無負荷ローラ戻し通路(10,32)で構成されるローラ循環経路に、隣接するローラ(4)の軸線がほぼ平行を保つようにパラレル配列される複数のローラ(4)と、を備えるローラねじにおいて、前記無負荷ローラ戻し通路(10,32)の長手方向の少なくとも一部(10a,32a)が、前記ローラ(4)が無負荷ローラ戻し通路(10,32)を移動するときに前記ローラ(4)の中心軸(13)が傾くようにねじられ、そして、前記無負荷ローラ戻し通路(10,32)のねじられた部分の断面形状において、前記ローラ(4)の端面に対向する一対の端面対応部(25a,25b)それぞれが、前記無負荷ローラ戻し通路(10,32)の外側に向かって凸形状に形成されることを特徴とする。【００１３】
請求項３に記載の発明は、外周面に螺旋状のローラ転走部(1a)を有するねじ軸(1)と、内周面に前記ローラ転走部(1a)に対向する螺旋状の負荷ローラ転走部(2a,36a)を有すると共に、前記負荷ローラ転走部(2a,36a)の一端と他端を接続する無負荷ローラ戻し通路(10,32)を有するナット(2,36)と、前記ローラ転走部(1a)と前記負荷ローラ転走部(2a,36a)との間の負荷ローラ転走路(9)及び前記無負荷ローラ戻し通路(10,32)で構成されるローラ循環経路に、隣接するローラ(4)の軸線がほぼ平行を保つようにパラレル配列される複数のローラ(4)と、を備えるローラねじにおいて、前記無負荷ローラ戻し通路(10,32)の長手方向の少なくとも一部(10a,32a)が、前記ローラ(4)が無負荷ローラ戻し通路(10,32)を移動するときに前記ローラ(4)の中心軸(13)が傾くようにねじられ、前記無負荷ローラ戻し通路(10,32)のねじられた部分の断面形状において、前記ローラ(4)の側面に対向する一対の側面対応部(25c,25d)それぞれが、前記無負荷ローラ戻し通路(10,32)の内側に向かって凸形状に形成され、そして、前記無負荷ローラ戻し通路(10,32)のねじられた部分の断面形状において、前記ローラ(4)の端面に対向する一対の端面対応部(25a,25b)それぞれが、前記無負荷ローラ戻し通路(10,32)の外側に向かって凸形状に形成されることを特徴とする。【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３いずれかに記載のローラねじにおいて、前記負荷ローラ転走路(9)に接続される前記無負荷ローラ戻し通路(10,32)の両端部の断面形状が、前記ローラ(4)の中心軸(13)に沿った断面形状と相似の四角形に形成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４に記載のローラねじにおいて、前記無負荷ローラ戻し通路(10,32)の前記両端部は、前記ローラ(4)を同じ姿勢を保ったまま直線状の軌道に沿って移動させ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、前記無負荷ローラ戻し通路(10,32)は、直線状の軌道に沿ってローラ(4)を移動させる直線通路(10a,32a)と、曲線状の軌道に沿ってローラ(4)を移動させる方向転換路(10b,32b)と、を組み合わせて構成され、前記無負荷ローラ戻し通路(10,32)の前記直線通路(10a,32a)は、前記ローラ(4)が前記直線通路(10a,32a)を移動するときに前記ローラ(4)の中心軸(13)が傾くようにねじられ、前記無負荷ローラ戻し通路(10,32)の前記方向転換路(10b,32b)は、前記ローラ(4)が前記方向転換路(10b,32b)を移動するときに前記ローラ(4)の中心軸(13)が傾かないようにねじられていないことを特徴とする。【００１７】
請求項７に記載の発明は、外周面に螺旋状のローラ転走部(1a)を有するねじ軸(1)と、内周面に前記ローラ転走部(1a)に対向する螺旋状の負荷ローラ転走部(2a,36a)を有すると共に、前記負荷ローラ転走部(2a,36a)の一端と他端を接続する無負荷ローラ戻し通路(10,32)を有するナット(2,36)と、前記ローラ転走部(1a)と前記負荷ローラ転走部(2a,36a)との間の負荷ローラ転走路(9)及び前記無負荷ローラ戻し通路(10,32)で構成されるローラ循環経路に隣接するローラ(4)の軸線がほぼ平行を保つようにパラレル配列される複数のローラ(4)と、を備えるローラねじの無負荷ローラ戻し通路の設計方法において、前記無負荷ローラ戻し通路(10,32)における前記ローラ(4)の中心点の移動軌跡(17,18)を線の形に設計する線設計工程と、前記線の形の移動軌跡(17,18)に沿って前記ローラ(4)の中心軸(13)を移動させて、前記ローラ(4)の中心軸(13)の移動軌跡(20)を帯状の面の形に設計すると共に、前記帯状の面の形の移動軌跡(20)の長手方向の少なくとも一部をねじる面設計工程と、前記帯状の面の形の移動軌跡(20)に沿ってローラ(4)を移動させて、前記無負荷ローラ戻し通路(10,32)のねじられた部分の断面形状において、前記ローラ(4)の側面に対向する一対の側面対応部(25c,25d)それぞれが、前記無負荷ローラ戻し通路(10,32)の内側に向かって凸形状に形成され、及び／又は前記ローラ(4)の端面に対向する一対の端面対応部(25a,25b)それぞれが、前記無負荷ローラ戻し通路(10,32)の外側に向かって凸形状に形成されるように、前記無負荷ローラ戻し通路(10,32)を設計する無負荷ローラ戻し通路設計工程と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のローラねじの無負荷ローラ戻し通路の設計方法において、前記無負荷ローラ戻し通路設計工程では、実際に使用するローラ(4)よりもわずかに直径及び高さが大きい仮想ローラ(21)を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１ないし３いずれかに記載の発明によれば、無負荷ローラ戻し通路の断面形状がローラの中心軸に沿った断面形状と相似な四角形ではなく、ローラの移動軌跡の断面形状になる。よって、ローラが通過できる最小限のクリアランスをもった無負荷ローラ戻し通路が得られる。【００２０】
請求項４に記載の発明によれば、無負荷ローラ戻し通路の両端部の断面形状を負荷ローラ転走路の断面形状に近似させることにより、無負荷ローラ戻し通路から負荷ローラ転走路へローラを円滑に移行させることができる。【００２１】
請求項５に記載の発明によれば、無負荷ローラ戻し通路から負荷ローラ転走路へローラをより円滑に移行させることができる。【００２２】
請求項６に記載の発明によれば、ローラを曲線状の軌道に沿って移動させる方向転換路がねじられていないので、方向転換路においてローラに傾きが生じてローラの動きが悪くなるのを防止できる。【００２３】
請求項７又は８に記載の発明によれば、無負荷ローラ転走路の断面形状をローラの中心軸に沿った断面形状と相似な四角形ではなく、ローラの移動軌跡の断面形状にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第一の実施形態におけるローラねじの斜視図
【図２】上記ローラねじの分解斜視図
【図３】負荷ローラ転走路に配列されるローラを示す斜視図
【図４】ねじ軸を示す側面図
【図５】ナットを示す図（図中（Ａ）は正面図を示し、図中（Ｂ）は断面図を示し、図中（Ｃ）は背面図を示す）
【図６】ローラの中心点の移動軌跡を示す図（図中（Ａ）はねじ軸の軸線方向からみた移動軌跡を示し、図中（Ｂ）はねじ軸の側方からみた移動軌跡を示す）
【図７】ローラの中心軸の移動軌跡を示す図
【図８】移動軌跡に沿って移動する仮想ローラを示す図
【図９】仮想ローラの集合を示す図
【図１０】設計された無負荷ローラ戻し通路の壁面を示す図
【図１１】設計された無負荷ローラ戻し通路の直線通路を示す図
【図１２】設計された無負荷ローラ戻し通路の直線通路を示す図
【図１３】無負荷ローラ戻し通路の断面形状を示す図（図（Ａ）は長方形に形成された例を示し、図（Ｂ）は異形の四角形に形成された例を示す）
【図１４】無負荷ローラ戻し通路の断面形状を示す図
【図１５】本発明の第二の実施形態におけるローラねじのナットを示す図
【図１６】ナットの平面図
【図１７】ナットの断面図
【図１８】従来のローラねじの断面図
【図１９】従来のローラねじのねじられた無負荷ローラ戻し通路を示す図
【図２０】無負荷ローラ戻し通路とローラの干渉を示す図
【符号の説明】
【００２５】
１ａ…ローラ転走溝（ローラ転走部）
１…ねじ軸
２，３６…ナット
２ａ，３６ａ…負荷ローラ転走溝（負荷ローラ転走部）
４…ローラ
７…直線通路構成部材（循環部材）
８…方向転換路構成部材（循環部材）
９…負荷ローラ転走路
１０，３２…無負荷ローラ戻し通路
１０ａ，３２ａ…直線通路
１０ｂ，３２ｂ…方向転換路
１３，１３ａ，１３ｂ…中心軸
１６，１７，１８…線の形の移動軌跡
２０…面の形の移動軌跡
２１…仮想ローラ
２４…無負荷ローラ戻し通路の断面形状
２５ａ，２５ｂ…端面対応部
２５ｃ，２５ｄ…側面対応部
３３…リターンパイプ（循環部材）
３８，３９，４０…線の形の移動軌跡
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下添付図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。図１及び図２は本発明の一実施形態におけるローラねじを示す。【００２７】
図１はローラねじの斜視図を示す。ローラねじは、外周面に螺旋状のローラ転走部としてのローラ転走溝１ａが形成されたねじ軸１と、内周面にローラ転走溝１ａに対向する螺旋状の負荷ローラ転走部としての負荷ローラ転走溝２ａが形成されるナット２とを備える。ねじ軸１のローラ転走溝１ａとナット２の負荷ローラ転走溝２ａとの間の負荷ローラ転走路には、複数のローラ４が配列される。ローラ４間にはローラ４同士の接触を防止するリテーナ５が介在される。ナット２の軸線方向の両端には、ねじ軸１の表面に付着する異物がナット２の内部に入るのを防止するため、並びにナット２の内部から潤滑剤が漏れるのを防止するために、シール部材６が取り付けられる。【００２８】
図２に示されるように、ナット２には循環部材７，８が装着される。循環部材７，８には、ナット２の負荷ローラ転走溝２ａの一端と他端を接続する無負荷ローラ戻し通路１０が形成される。ねじ軸１に対してナット２を相対的に回転させると、複数のローラ４がローラ転走溝１ａと負荷ローラ転走溝２ａとの間の負荷ローラ転走路９を転がり運動する。負荷ローラ転走路９の一端まで転がったローラ４は、循環部材７，８の無負荷ローラ戻し通路１０を経由した後、数巻き手前の負荷ローラ転走路９の他端に戻される。【００２９】
循環部材７，８は、直線通路構成部材７と、直線通路構成部材７の両端に設けられる一対の方向転換路構成部材８とからなる。ナット２には、ねじ軸１の軸線と平行に伸びる貫通孔１１が形成され、この貫通孔１１にパイプ状の直線通路構成部材７が挿入される。直線通路構成部材７には、直線状の軌道に沿ってローラを移動させる直線通路１０ａが形成される。直線通路１０ａは、ねじ軸１の軸線と平行に直線状に伸びる。【００３０】
ナット２の軸線方向の両端面には、方向転換路構成部材８が取付けられる。方向転換路構成部材８には、曲線状、例えば円弧状の軌道に沿ってローラを移動させる方向転換路１０ｂが形成される。方向転換路構成部材８は、円弧状の軌道の外周側８ａと内周側８ｂとに二分割される。これら方向転換路構成部材８の外周側８ａ及び内周側８ｂそれぞれはフランジ部を有する。方向転換路構成部材８の外周側８ａ及び内周側８ｂを重ね合わせてナット２の端面に位置決めし、ボルト等の固定手段でフランジ部をナット２の端面に固定する。直線通路構成部材７の両端は方向転換路構成部材８に嵌まるので、方向転換路構成部材８をナット２に固定することで、直線通路構成部材７もナット２に固定される。【００３１】
図３は負荷ローラ転走路９に配列されるローラ４ａ，４ｂを示す。この図では負荷ローラ転走路に配列されるローラ４ａ，４ｂを示すためにナット２が透けている。ローラねじは二条ねじである。すなわち、ねじ軸１の外周面には螺旋状のローラ転走溝１ａが二条形成され、ナット２の内周面にも螺旋状の負荷ローラ転走溝２ａが二条形成される。循環部材７，８も二条に対応できるようにナット２に二組装着される。【００３２】
二条の負荷ローラ転走路９のうちの一つの条の負荷ローラ転走路９には、ねじ軸１の軸線方向の一方向(1)の荷重を負荷できるローラ４ａが配列される。この負荷ローラ転走路９には、隣接するローラ４ａの軸線がほぼ平行を保つように複数のローラ４ａがパラレル配列される。図３では、一巻き当たり一つのローラ４ａが示されているが、実際には負荷ローラ転走路の全周に亘り複数のローラ４ａが充填される。残りの条の負荷ローラ転走路９には、ねじ軸１の軸線方向の反対方向(2)の荷重を負荷できるローラ４ｂが配列される。この負荷ローラ転走路９にも隣接するローラ４ｂの軸線が実質的に平行を保つように複数のローラ４ｂがパラレル配列される。【００３３】
なお、この実施形態では、ねじ軸の軸線方向の両方向の荷重を負荷できるようにローラねじを二条ねじにしているが、ねじ軸の軸線方向の一方向のみの荷重を負荷すればよい場合はローラねじを一条ねじにしてもよいし、さらにこの他にも三条ねじにしてもよい。【００３４】
図３に示されるように、負荷ローラ転走路において、ローラ４ａ，４ｂの中心軸１３ａ，１３ｂはねじ軸１の軸線を通る。たとえローラ４ａ，４ｂがねじ軸１の周囲のどの位置にいても、ローラ４ａ，４ｂの中心軸１３ａ，１３ｂはねじ軸１の軸線を通る。これにより、ローラ４ａ，４ｂが負荷ローラ転走路９を移動する際にローラ４ａ，４ｂが傾いてスキューを起こすのを防止することができる。ローラ４ａ，４ｂはこのような姿勢で負荷ローラ転走路９に配列されているので、厳密に言うと隣接するローラ４ａ同士又はローラ４ｂ同士の軸線は平行ではない。しかし、隣接するローラ４ａ同士又はローラ４ｂ同士の軸線は平行に近いので、ほぼ平行であるといえる。【００３５】
図４はねじ軸１を示す。ねじ軸１の外周面には所定のリードを有する断面ほぼＶ字形状の二条の螺旋状のローラ転走溝１ａが形成される。一条のローラ転走溝１ａにねじ軸１の軸線方向の一方向(1)の荷重を負荷できるローラ４ａがパラレル配列され、もう一つの条のローラ転走溝１ａにねじ軸１の軸線方向の反対方向(2)の荷重を負荷できるローラ４ｂがパラレル配列される。【００３６】
図５はナット２を示す。ナット２には、ねじ軸１のローラ転走溝１ａに対向し、所定のリードを有する断面ほぼＶ字形状の二条の螺旋状の負荷ローラ転走溝２ａが形成される。ナット２には直線通路構成部材７を挿入するための貫通孔１１が開けられる。ナット２の端面には、方向転換路構成部材８を装着するための凹部１５が形成される。この実施形態ではローラねじが二条であるので、ナットに循環部材７，８が二組装着される。【００３７】
図６は一つの条の負荷ローラ転走路及び無負荷ローラ戻し通路を移動するローラの中心点の移動軌跡を示す。図６（Ａ）はねじ軸１の軸線方向からみた移動軌跡を示し、図６（Ｂ）はねじ軸１の側方からみた移動軌跡を示す。負荷ローラ転走路９では、ローラ４の中心点の移動軌跡１６は、ねじ軸１の螺旋状のローラ転走溝１ａ又はナット２の負荷ローラ転走溝２ａの形状にローラ４の半径を加味した形状になる。よって移動軌跡１６は、ねじ軸１の軸線方向からみたときは半径RCD/2の円形状になり、ねじ軸１の側方からみたときは螺旋形状になる。【００３８】
負荷ローラ転走路９でのローラ４の中心点の螺旋状の移動軌跡１６を把握したら、この中心点の移動軌跡１６の両端を接線方向に伸ばす。無負荷ローラ戻し通路１０の直線通路１０ａでは、ローラ４の中心点の移動軌跡１７はねじ軸１の中心線１ｂに平行な直線になる。そして、接線方向に伸ばした移動軌跡１６と直線通路１０ａでの移動軌跡１７を曲線状、例えば曲率半径Ｒの円弧で繋げて、方向転換路１０ｂにおけるローラ４の中心点の移動軌跡１８を得る。以上により、無負荷ローラ戻し通路１０におけるローラ４の中心点の移動軌跡１７，１８を線の形に設計することができる。【００３９】
次に図７に示されるように、線の形の中心点の移動軌跡１６〜１８に沿ってローラ４の中心軸１３を移動させて、ローラ４の中心軸１３の移動軌跡２０を帯状の面の形に設計する。この図において、Ａ１，Ａ５が無負荷ローラ戻し通路１０の両端部の領域であり、Ａ２，Ａ４が方向転換路１０ｂの領域であり、Ａ３が直線通路１０ａの領域である。無負荷ローラ戻し通路１０から負荷ローラ転走路９へ円滑にローラを移動させるためには、無負荷ローラ戻し通路１０の両端部におけるローラ４の姿勢を負荷ローラ転走路９内のローラ４の姿勢に一致させる必要がある。しかもローラ４をパラレル配列した場合、ローラ４を反転させないで負荷ローラ転走路９に戻す必要がある。これらの要請から、無負荷ローラ戻し通路１０を移動するときのローラ４の中心軸が傾くように、無負荷ローラ戻し通路１０の長手方向の少なくとも一部がねじられている。この実施形態では、直線通路１０ａをねじり、直線通路１０ａの入口と出口でローラ４の中心軸を約９０度傾けている。よって直線通路１０ａの領域Ａ３では、ローラ４の中心軸の移動軌跡２０はねじられた帯状の面の形になる。この直線通路１０ａのねじり率（ローラ４の移動距離とローラ４の中心軸の傾き角度との比）は一定である。【００４０】
方向転換路１０ｂの領域Ａ２，Ａ４では、ローラ４の中心軸の移動軌跡２０はねじられていない。円弧状の軌道に沿ってローラ４を移動させるときに、ローラ４の中心軸が傾いてローラ４の動きが悪くなるのを防止するためである。方向転換路１０ｂでは、移動軌跡２０は帯を円弧に沿って折り曲げた形になる。【００４１】
無負荷ローラ戻し通路１０の両端部の、負荷ローラ転走路９に接続される部分の領域Ａ１−１，Ａ５−１でも、ローラ４の中心軸の移動軌跡２０はねじられていない。この領域Ａ１−１，Ａ５−１では、無負荷ローラ戻し通路１０の両端部がローラを同じ姿勢を保ったまま直線状の軌道に沿って移動させる。一方、方向転換路１０ｂに接続される部分の領域Ａ１−２，Ａ５−２では、方向転換路１０ｂに繋げるためにローラ４の中心軸の移動軌跡２０がねじられている。領域Ａ１−２，Ａ５−２では、ローラ４の中心軸の移動軌跡２０はねじられた帯状の面の形になる。【００４２】
以上に記載のＡ１〜Ａ５の領域が無負荷ローラ戻し通路１０の領域である。無負荷ローラ戻し通路１０は、ナット２に装着される循環部材７，８に形成される。この無負荷ローラ戻し通路１０では、ローラ４の周囲に僅かなクリアランスがあり、ローラ４が後続のローラに押されて移動する。一方、Ａ１〜Ａ５の領域以外の螺旋状領域が負荷ローラ転走路９の領域である。ここでは、ローラ４がねじ軸１のローラ転走溝１ａとナット２の負荷ローラ転走溝２ａとの間に挟まれて荷重を受ける。ローラ４はナット２に対するねじ軸１の相対的な回転に伴って転がり運動して、螺旋状に移動する。【００４３】
なお厳密に言うと、負荷ローラ転走路９の端部には、負荷ローラ転走路９から無負荷ローラ戻し通路１０へ、または無負荷ローラ戻し通路１０から負荷ローラ転走路９へのローラ４の移行を円滑にするためにナット２の負荷ローラ転走溝２ａにクラウニングが設けられることがある。クラウニングが設けられると、負荷ローラ転走路９から無負荷ローラ戻し通路へ移行するとき、負荷ローラ転走路９の端部でローラ４にかかる荷重が除々に解放され、最終的にはローラ４が荷重を受けなくなることもある。本実施形態では、このようなクラウニングが設けられる部分も負荷ローラ転走路９と呼ぶ。【００４４】
次に、図８に示されるように、帯状の面の形の移動軌跡２０に沿って仮想ローラ２１を移動させて無負荷ローラ戻し通路１０を設計する。ここでは、実際に使用するローラ４よりもわずかに直径及び高さが大きい仮想ローラ２１を用いる。そして、仮想ローラ２１を移動軌跡２０に沿って移動させる（より詳しくは、仮想ローラ２１の中心軸が線の形の移動軌跡１７，１８に直交し、且つ仮想ローラ２１の中心軸がねじられた帯状の面内に位置するように、仮想ローラ２１を少しずつ移動させる）。仮想ローラ２１を移動させる（例えば(1)から(2)に移動させる）ときに仮想ローラ２１の中心軸が傾くのがわかる。図９は少しずつ移動させた仮想ローラ２１の集合を示す。この図９に示されるように、体積のある仮想ローラ２１を移動させて掃引曲面２２を得る。そして図１０に示されるように、図９の掃引曲面２２から無負荷ローラ戻し通路の壁面２３を作成する。【００４５】
図１１及び図１２は、上述の設計方法により設計された無負荷ローラ戻し通路１０の直線通路１０ａを示す。直線通路１０ａの断面（より正確にはローラ４の中心点の線の移動軌跡１７に直交する面内での断面）を切ると、その断面形状２４は四角形ではなく、太鼓のような特徴的な形状になる。【００４６】
図１３は従来の無負荷ローラ戻し通路の断面形状と、本実施形態の無負荷ローラ戻し通路１０の直線通路１０ａの断面形状の比較を示す。従来の無負荷ローラ戻し通路の断面形状は、図１３（Ａ）に示されるように、ローラ４の中心線に沿ったローラ４の断面形状と相似の四角形であり、例えば長方形に形成されていた。これに対し、本実施形態の無負荷ローラ戻し通路１０の直線通路１０ａの断面形状は、ローラ４の側面に対向する一対の側面対応部２５ｃ，２５ｄそれぞれが、無負荷ローラ戻し通路１０の内側に向かって凸形状に形成される。より詳しくは、側面対応部２５ｃ，２５ｄの中央部２８が最も窪み、中央部２８から端部２７（図では左右の端部）に向かって除々に窪みが浅くなる。また、ローラ４の端面に対向する一対の端面対応部２５ａ，２５ｂそれぞれが、無負荷ローラ戻し通路１０の外側に向かって凸形状に形成される。より詳しくは、端面対応部２５ａ，２５ｂの中央部２６が外側に最も膨らんでいて、中央部２６から端部２７（図では上下の端部）に向かって徐々に膨らみが小さくなる。端面対応部２５ａ，２５ｂ及び側面対応部２５ｃ，２５ｄの凸形状は曲線から構成されてもよいし、複数の線分を組み合わせた多角形から構成されてもよい。【００４７】
図１４に示されるように、実際には側面対応部２５ｃ，２５ｄの中央部２８の窪みはごく僅かであり、側面対応部２５ｃ，２５ｄの中央部２８間の距離Ｌ１と、側面対応部２５ｃ，２５ｄの端部２７間の距離Ｌ２との差は僅かである。【００４８】
無負荷ローラ戻し通路１０の両端部（負荷ローラ転走路９に接続される領域Ａ１−１，Ａ５−１）の断面形状は、ローラ４の中心軸に沿った断面形状と相似の四角形に形成される。負荷ローラ転走路９の断面形状はローラ４の中心軸に沿った断面形状と同一の四角形である。無負荷ローラ戻し通路１０の両端部の断面形状を負荷ローラ転走路９の断面形状に近似させることにより、無負荷ローラ戻し通路１０から負荷ローラ転走路９へローラ４を円滑に移行させることができる。【００４９】
図１５は本発明の第二の実施形態におけるローラねじのナットを示す。この実施形態では、所謂エンドキャップ方式のローラねじの替わりに、リターンパイプ方式のローラねじを用いている。本発明はリターンパイプ方式のローラねじにも適用することができる。【００５０】
リターンパイプ方式のローラねじでは、無負荷ローラ戻し通路３２はリターンパイプ３３内に形成される。リターンパイプ３３は、無負荷ローラ戻し通路３２の方向転換路３２ｂが形成される本体部３４と、直線通路３２ａが形成される一対の脚部３５とで構成される。ローラねじは上記第一の実施形態のローラねじと同様に二条ねじである。リターンパイプ３３もナット３６の上下の二箇所に取り付けられるが、この実施形態では下側のリターンパイプを省略している。【００５１】
方向転換路３２ｂは円弧状の軌道に沿ってローラを移動させるのみで、ねじられていない。方向転換路３２ｂでは、ローラの中心軸は常に水平方向を向く。方向転換路３２ｂの断面形状は、ローラの中心軸に沿った断面形状と相似の四角形に形成される。【００５２】
一方、脚部３５の直線通路３２ａはねじられている。無負荷ローラ戻し通路３２を経由したローラを反転させないで（ローラが受けられる荷重の方向を変えないで）負荷ローラ転走路に戻すためには、一対の脚部３５のひねり角度を合計９０度にしなければならない。一方の脚部３５は、ナット３６の負荷ローラ転走溝３６ａ内のローラの姿勢を方向転換路３２ｂ内の姿勢に合わせるために約１０度ねじられる。残りの脚部３５は、方向転換路３２ｂ内のローラを反転させないでナット３６の負荷ローラ転走溝３６ａに戻すために約８０度ねじられる。【００５３】
図１６はナットの平面図を、図１７はナット断面図を示す。ナット３６には負荷ローラ転走溝３６ａまで伸びる一対の貫通孔３７が開けられる。この一対の貫通孔３７にリターンパイプ３３の一対の脚部３５が挿入される。リターンパイプ方式のボールねじでは、ナット３６の負荷ローラ転走溝３６ａの端部がナット３６の中心線３６ｂに平行な水平面内で終了している。【００５４】
無負荷ローラ戻し通路３２はエンドキャップ方式のローラねじと同様に以下のように設計される。まず、負荷ローラ転走路でのローラの中心点の螺旋状の移動軌跡３８の両端を接線方向に伸ばす。そして、この接線方向に伸ばした移動軌跡３９と、方向転換路３２ｂにおけるローラの中心点の円弧状の移動軌跡とを垂直線４０（図１５参照）で結ぶ。接線方向に伸ばした移動軌跡３９をそのまま方向転換路３２ｂの移動軌跡に繋げることが望ましい。接線方向に移動軌跡３９を延ばすと脚部３５を突き破る場合には、垂直線４０を設ける。【００５５】
次に、線の形の移動軌跡３９，４０に沿ってローラの中心軸を移動させて、ローラの中心軸の移動軌跡を帯状の面の形にすると共に、帯状の面の形の移動軌跡を脚部３５内にてねじる。そして、帯状の面の形の移動軌跡に沿ってローラを移動させて無負荷ローラ戻し通路３２を設計する。設計された無負荷ローラ戻し通路は、ねじられた直線通路の断面形状が図１３（Ｂ）に示されるような異形の四角形になる。ねじられていない方向転換路３２ｂおよび両端部の断面形状は、図１３（Ａ）に示されるようなローラの断面形状に相似の四角形になる。【００５６】
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様々に変更可能である。例えば、ローラには円筒形のローラの他、円錐形のテーパローラを用いてもよい。【００５７】
本明細書は、２００６年４月２８日出願の特願２００６−１２６６１３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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