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JP-2026076928-A - 遊星ローラねじ

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Abstract

【課題】従来の遊星ローラねじは精密運動による制御時の構造強度が不足するという問題点を解決する。 【解決手段】主ねじ、ナット及び遊星ユニットを含み、主ねじは第一おねじを有し、ナットはめねじを有し、遊星ユニットは複数個のローラを有し、且つそれぞれのローラは第二おねじを有し、第一おねじの螺旋方向とめねじの螺旋方向とは反対方向であり、めねじの螺旋方向と第二おねじの螺旋方向とは同じであり、受動部の間のピッチ円直径の比と螺旋線の数の比とは同じであり、ナットの螺旋線の数は主ねじの螺旋線の数と二つのローラの螺旋線の数の合計とは等しくないことに基づき、原動部を回動させると、原動部はそれぞれの受動部に対して軸方向において相対変位を生じさせ、且つ受動部の間は軸方向において相対変位を生じさせない。本発明によって精密運動を維持することができるとともに、構造の強度を高めることができる。 【選択図】図１

Inventors

  • ▲呉▼▲参▼貴

Assignees

  • 詮豐精密工具股▲分▼有限公司

Dates

Publication Date
20260512
Application Date
20250403
Priority Date
20241024

Claims (10)

  1. 主ねじ、ナット及び遊星ユニットを含み、 前記主ねじはその外周に軸方向に沿って延伸する第一おねじが形成され、 前記ナットは軸方向において延伸する貫通孔を有し、前記ナットは前記貫通孔の内周壁において軸方向に沿って延伸するめねじが形成され、前記主ねじの前記第一おねじの全部又は一部は前記ナットの前記貫通孔の中に位置し、 前記遊星ユニットは複数個のローラを有し、それぞれの前記ローラは軸方向に沿って延伸し、且つそれぞれの前記ローラの外周に第二おねじを有し、それぞれの前記ローラは少なくとも前記ナットの前記貫通孔の中に局部的に位置し、且つそれぞれの前記ローラの前記第二おねじはそれぞれ前記第一おねじ及び前記めねじと螺合し、 前記第一おねじのねじピッチ、前記めねじのねじピッチ及び前記第二おねじのねじピッチは同じであり、前記第一おねじの螺旋方向と前記めねじの螺旋方向とは反対方向であり、前記めねじの螺旋方向と前記第二おねじの螺旋方向とは同じであり、 前記主ねじ又は前記ナットの中の一つを原動部とし、さらに前記主ねじ、前記ナット及び前記遊星ユニットの中で前記原動部ではない他の二つをそれぞれ受動部として定義し、遊星ローラねじは配置規則に基づいて、前記原動部を回動させると、前記原動部はそれぞれの受動部に対して軸方向において相対変位を生じさせ、且つ前記二つの受動部の間は軸方向において相対変位を生じさせず、 前記配置規則は、前記受動部の間のピッチ円直径の比と螺旋線の数の比とは同じであり、前記ナットの螺旋線の数は、前記主ねじの螺旋線の数と前記二つのローラの螺旋線の数の合計とは等しくないことを特徴とする遊星ローラねじ。
  2. 前記配置規則において、前記ナットを原動部とし、前記主ねじのピッチ円直径と前記ローラのピッチ円直径の比は、前記主ねじの螺旋線の数と前記ローラの螺旋線の数の比とは同じであり、前記原動部を回動させると、前記遊星ユニットは軸方向において前記ナットに対して相対変位を生じさせ、且つ前記主ねじと前記遊星ユニットとの間は軸方向において相対変位を生じさせないことを特徴とする請求項１に記載の遊星ローラねじ。
  3. 前記配置規則において、前記主ねじを原動部とし、前記ナットのピッチ円直径と前記ローラのピッチ円直径の比は、前記ナットの螺旋線の数と前記ローラの螺旋線の数の比とは同じであり、前記原動部を回動させると、前記遊星ユニットは軸方向において前記主ねじに対して相対変位を生じさせ、且つ前記ナットと前記遊星ユニットの間は軸方向において相対変位を生じさせないことを特徴とする請求項１に記載の遊星ローラねじ。
  4. 前記遊星ユニットはさらに、前記主ねじと前記ナットとの間に設置される環状枠部を有し、前記環状枠部は複数個の収容部を有し、前記複数個の収容部の数量は少なくとも前記複数個のローラの数量と同じであり、それぞれの前記ローラは前記複数個の収容部の中の対応する一個に収容されることを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の遊星ローラねじ。
  5. 前記環状枠部は環状体であり、前記複数個の収容部はそれぞれ前記環状枠部の半径方向において複数個の貫通孔を形成し、それぞれの前記ローラが前記複数個の収容部の中の対応する一個に収容される場合、それぞれの前記ローラと対応する収容部との間は円周上において隙間を有することを特徴とする請求項４に記載の遊星ローラねじ。
  6. 前記遊星ユニットはさらに、前記主ねじと前記ナットの間に設置される環状枠部を有し、前記環状枠部は軸方向において相対的に配置する二個の環状体を有し、前記二個の環状体はそれぞれ軸方向において相対する複数個の凹部を有し、前記凹部はそれぞれの前記ローラの突出部が局部的に対応する前記凹部の中に套設されるのに用いられることを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の遊星ローラねじ。
  7. それぞれの前記ローラは、軸方向における両端にそれぞれ突出部を有し、それぞれの前記ローラのそれぞれの前記突出部には対応する弾性部材が設置され、且つそれぞれの前記弾性部材は前記環状枠部と前記ローラとの間に当接されることを特徴とする請求項６記載の遊星ローラねじ。
  8. 前記主ねじの前記第一おねじ、前記ナットの前記めねじ及びそれぞれの前記ローラの前記第二おねじの中のいずれか一個の歯面は弧状であることを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の遊星ローラねじ。
  9. 前記主ねじの前記第一おねじはさらに少なくとも一個の主ねじ歯部を有し、前記遊星ユニットのそれぞれの前記ローラの前記第二おねじは少なくとも一個のローラ歯部を有し、前記第一おねじと前記第二おねじとの間に螺合回動が生じる場合、前記少なくとも一個の主ねじ歯部と前記少なくとも一個のローラ歯部との間は噛合回動が生じることを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の遊星ローラねじ。
  10. 前記ナットの前記めねじは少なくとも一個のナット歯部を有し、前記遊星ユニットのそれぞれの前記ローラの前記第二おねじは少なくとも一個のローラ歯部を有し、前記めねじと前記第二おねじの間に螺合回動が生じる場合、前記少なくとも一個のナット歯部と前記少なくとも一個のローラ歯部との間は噛合回動が生じることを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の遊星ローラねじ。

Description

本発明は、線形平行運動の技術に関するものであり、特に遊星ローラねじに係るものである。 工業技術の発展が進み、特に電気自動車や人型ロボットの開発において、遊星ローラねじを利用して線形平行運動の制御を行っており、高負荷に耐え、位置決め精度が高く、運動速度が速い等の特性があるため、従来の油圧機構に取って代わることができる。 図１２に示されるように、従来の遊星ローラねじ９は、主ねじ９１とナット９２の間に複数個のローラ９３が設けられたものであり、主ねじ９１は第一おねじ９１１を有し、ナット９２はめねじ９２１を有し、複数個のローラ９３は互いに同様且つ共同で遊星ユニットを形成し、複数個のローラ９３はそれぞれ第二おねじ９３１を有し、主ねじ９１を原動部として回動させることにより、ローラ９３とナット９２は一体になって主ねじ９１の軸方向に沿って運動する。 上述した従来の遊星ローラねじ９の運動メカニズムに基づき、回動させようとする主ねじ９１又はナット９２の中の一方を原動部と定義し、且つ直線運動を生じさせようとする主ねじ９１又はナット９２の中のもう一方を受動部と定義し、主ねじ９１、ナット９２及び複数個のローラ９３が比較的大きいねじピッチを有する時、原動部が一周する回動による受動部の直線運動量が比較的大きいため、比較的高い直線運動の速度を有し、且つそれぞれの部材は比較的大きい耐荷重／耐圧能力を有する。主ねじ９１、ナット９２及び複数個のローラ９３が比較的小さいねじピッチを有する時、原動部が一周する回動による受動部の直線運動量が比較的小さく、比較的低い直線運動の速度を有するため、運動量を精確に制御することができるが、それぞれの部材の耐荷重能力はねじピッチの減少に従って小さくなる。そのため、電気自動車や人型ロボットの応用において、従来の遊星ローラねじ９では比較的精確な運動量の制御と比較的大きい耐荷重能力を同時に実現することができない。 また、従来の技術では、主ねじ９１の螺旋線の数Ｔ９１は、ローラ９３の螺旋線の数Ｔ９３に主ねじ９１のピッチ円直径ピッチＤ９１を乗じてローラ９３のピッチ円直径Ｄ９３で割った数でなければならないという設計規則が開示されており、すなわち、対応する式はＴ９１＝Ｔ９３（Ｄ９１／Ｄ９３）と表すことができ、さらに同時にナット９２の螺旋線の数Ｔ９２は、主ねじ９１の螺旋線の数Ｔ９１に二つのローラ９３の螺旋線の数Ｔ９３を加えた数でなければならないと限定し、すなわち、対応する式はＴ９２＝Ｔ９１+２Ｔ９３と表すことができる。 特に、上述の設計規則による限定條件において、ナット９２のピッチ円直径Ｄ９２は、主ねじ９１のピッチ円直径Ｄ９１と二つのローラ９３のピッチ円直径Ｄ９３の合計に等しくなければならず、すなわち、対応する式はＤ９２＝Ｄ９１＋２Ｄ９３と定義することができる。このように、従来の寸法の規格は次のように推定することができ、[主ねじ９１のピッチ円直径Ｄ９１とローラ９３のピッチ円直径Ｄ９３の比]は、[主ねじ９１の螺旋線の数Ｔ９１とローラ９３の螺旋線の数Ｔ９３の比]に等しく、且つナット９２の螺旋線の数Ｔ９２は、主ねじ９１の螺旋線の数Ｔ９１と二つのローラ９３の螺旋線の数Ｔ９３の合計に等しく、すなわち、対応する式はＤ９１／Ｄ９3＝Ｔ９１／Ｔ９３、且つＴ９２＝Ｔ９１＋２Ｔ９３として表すことができる。 しかし、上記設計規則に従って製造された遊星ローラ９が実際に原動部を回動させると、主ねじ９１、ローラ９３及びナット９２の間では摺動や滑りが生じやすく、予期される回動と出力ストロークの比を効果的に生み出すことができない。 上述した問題点に基づき、従来の遊星ローラねじをさらに改善する必要がある。 台湾公告Ｉ６７３４４６号 本発明の遊星ローラねじの第一実施例の分解斜視図である。図１の組み立てられた状態の断面図である。図２のＡエリアの部分構造の拡大図である。本発明の遊星ローラねじがナットを原動部とする場合の運動関係の模式図である。本発明の遊星ローラねじが主ねじを原動部とする場合の運動関係の模式図である。主ねじとローラとが有する、互いに噛み合うねじ歯部の模式図である。主ねじとローラとが有する、互いに噛み合うねじ歯部と平歯車の模式図である。ナットとローラとが有する、互いに噛み合うねじ歯部の模式図である。ナットとローラとが有する、互いに噛み合うねじ歯部と平歯車の模式図である。本発明の遊星ローラねじの遊星ユニットのさらなる好ましい配置の模式図である。図１０に示されるローラの突出部が対応の弾性部材を有することを示す模式図である。従来の遊星ローラねじ構造の断面図である。 本発明の上記目的、その他の目的、特徴及び利点をより理解し易くするために、下記のように本発明の実施例を挙げ、さらに図面を参照して詳しく説明する。 また、異なる図面において、同じ符号を標示するものは、同じものと見なし、その説明を省く。 図１、２に示されるように、本発明の遊星ローラねじの第一実施例は、主ねじ１、ナット２及び遊星ユニット３が含まれる。遊星ユニット３はナット２の中に位置し、かつ主ねじ１の周囲を囲むように形成される。上述した配置によって、前記遊星ローラねじはさらに、本発明に開示される配置規則に基づき、特定な運動方式を有することができる。特に、前記配置規則に基づき、前記遊星ローラねじは第一配置又は第二配置を有することにより、それぞれ異なる運動方式を有することができる。上述の配置規則の詳細は以下において記載する。 主ねじ１の外周には軸方向に沿って延伸する第一おねじ１１を有し、第一おねじ１１の螺旋方向は右巻きと左巻きの内の一つであっても良い。選択的に、主ねじ１の外周はさらに連接部１２を有し、好ましくは、第一おねじ１１は主ねじ１に近づく一端に設置することができ、連接部１２は主ねじ１に近づくもう一端に設置することができる。また、本発明における方向配置を明確に説明するため、主ねじ１に中心軸Ｃを有するように定義することができ、且つ中心軸Ｃから延伸する方向を本発明の全文において述べられる「軸方向」として定義することができる。 ナット２は軸方向に延伸する貫通孔２０を有し、ナット２は貫通孔２０の内周壁において軸方向に沿って延伸するめねじ２１を有する。めねじ２１の螺旋方向は右巻きと左巻きの内の一つであっても良い。特に、めねじ２１の螺旋方向と第一おねじ１１の螺旋方向は反対方向である。主ねじ１は少なくとも一部がナット２の貫通孔２０の中に位置する。特に、主ねじ１の第一おねじ１１の全部又は一部がナット２の貫通孔２０の中に位置する。言い換えれば、半径方向において第一おねじ１１の全部又は一部はめねじ２１と位置合わせされる。 遊星ユニット３は複数個のローラ３１を有し、さらに環状枠部３２を有することが好ましい。それぞれのローラ３１は軸方向に沿って延伸し、且つそれぞれのローラ３１の外周は第二おねじ３１１を有し、第二おねじ３１１の螺旋方向は右巻きと左巻きの内の一つであっても良い。特に、第二おねじ３１１の螺旋方向とナット２のめねじ２１の螺旋方向は同じで、すなわち第二おねじ３１１の螺旋方向と主ねじ１の第一おねじ１１の螺旋方向は反対方向である。それぞれのローラ３１は少なくとも一部がナット２の貫通孔２０の中に位置し、且つそれぞれのローラ３１の第二おねじ３１１はそれぞれ第一おねじ１１及びめねじ２１と螺合する。好ましくは、それぞれのローラ３１はその数量によって主ねじ１の外周に均一に分布する。例を挙げて言えば、複数個のローラ３１の数量がＮ個とすると、それぞれのローラ３１は等角度間隔（３６０°をＮで割る）をもって主ねじ１の外周を囲む。Ｎは正の整数であり、且つ１より大きく、さらに好ましくは３６０°が割り切られる数量である。 好ましくは、遊星ユニット３はさらに対応する環状枠部３２を有し、環状枠部３２は主ねじ１とナット２の間に設置され、且つ複数個の収容部３２０を有し、複数個の収容部３２０の数量は少なくとも複数個のローラ３１の数量と同じであり、これにより、それぞれのローラ３１を対応する収容部３２０の中に収容することができる。詳しく言えば、複数個の収容部３２０の数量はＭ個で、それぞれの収容部３２０は等角度間隔（３６０°をＭで割る）をもって環状枠部３２に形成される。Ｍは正の整数で、且つＮより小さくならず、さらに好ましくは３６０°が割り切られる数量である。このように、環状枠部３２とそれぞれの収容部３２０の配置によって、遊星ユニット３のそれぞれのローラ３１を強固かつ均一に主ねじの外周に分布させることができる。 本発明の図１に示される実施例において、環状枠部３２は軸方向において中心貫通孔を有した環状から延伸して環状体として形成され、複数個の収容部３２０はそれぞれ環状枠部３２の半径方向において対応するように複数個の貫通孔を形成し、且つそれぞれの貫通孔はそれぞれローラ３１に対応する輪郭を有するため、それぞれのローラ３１は複数個の収容部３２０の中の対応する一個に収容されることができる。一つの例として、それぞれのローラ３１が複数個の収容部３２０の中の対応する一個に収容される時、それぞれのローラ３１と対応する収容部３２０との間は円周上において相応な間隔を有するため、それぞれのローラ３１と主ねじ１／第一おねじ１１及びナット２／めねじ２１との間の回動に役立つことができる。このように、環状枠部３２の複数個の収容部３２０の配置によって、複数個のローラ３１を主ねじ１とナット２との間に簡単に取り付けることができるだけではなく、それぞれのローラ３１の主ねじ１とナット２の間における位置がしっかりと設置されるため、変位の情況は生じ難くなる。 選択的に、それぞれのローラ３１は軸方向における両端にそれぞれ突出部３１２を有し、突出部３１２は対応するローラ３１から軸方向（特にローラ３１の中心軸）に沿って外へ向かって延伸し、且つ突出部３１２の直径はローラ３１の直径より大きくならず、好ましくはローラ３１の直径より小さく、このように、それぞれのローラ３１が対応する収容部３２０に設置される時、且つそれぞれのローラ３１が軸方向において環状枠部３２と接触する情況が生じた時、それぞれのローラ３１はその突出部３１２によって環状枠部３２（収容部３２０に対応するエッジの位置）と接触するため、それぞれのローラ３が収容部３２０の中で自転する時の摩擦力が減少する。 特に、詳しく言えば、図３に示されるように、第一おねじ１１のねじピッチＰ１、めねじ２１のねじピッチＰ２及び第二おねじ３１１のねじピッチＰ３は同じである。 好ましくは、第二おねじ３１１の歯面（Flank）３１１Ｆは弧状であり、これにより、ローラ３１の第二おねじ３１１の第一おねじ１１及びめねじ２１それぞれとの間の接触面積を減らすことで、第二おねじ３１１の第一おねじ１１及びめねじ２１それぞれとの間の摩擦力を低減することができるため、騒音の発生を減少し、回転の滑らかさを向上させることができる。注意すべきことは、その他の例において、選択的に第一おねじ１１の歯面１１Ｆ、めねじ２１の歯面２１Ｆ及び第二おねじ３１１の歯面３１１Ｆの中のいずれか一つを弧状とすることもできるが、本発明はこれに限定されるものではない。 特に注意すべきことは、図１～図３に示されるように、それぞれのローラ３１が軸方向において主ねじ１とナット２との間に配置される高さは、主ねじ１とナット２のリード角（Lead Angle）、及びそれぞれのローラ３１が主ねじ１とナット２の円周上において分布する位置（相対的角度の差を有する）に基づいて変化する。一つの実例において、環状枠部３２のそれぞれの収容部３２０は、上述したそれぞれのローラ３１が軸方向における高さの変化に応じるべく、軸方向においてそれぞれのローラ３１の長さＬより大きい貫通孔の高さＨを形成させることができ、そして隙間Ｇ（図４、５に示されるように）が形成され、且つ貫通孔の高さＨ