JP2007064444A - 遊星差動ネジ型回転−直動変換装置における内歯ネジが切られたナットにプラネタリシャフトアセンブリを組み付ける方法と装置 - Google Patents

Abstract

【課題】遊星差動ネジ型回転−直動変換装置を製造するときの、内歯ギヤ２１が形成されたナット２０にプラネタリシャフトアセンブリ１０を組み付ける作業を、より短い時間で行えるようにする。
【解決手段】ナット２０にプラネタリシャフトアセンブリ１０を挿入する組み付け工程の前に、各プラネタリシャフト１２に切られた外歯ネジ１１が全体としてナット２０に切られた内歯ネジ２１と同じ１つの外歯ネジを形成する軌跡１５を描くように、プラネタリシャフト１２の回転位相をあらかじめ調整する工程を行う。例えば、ナット２０に切られた内歯ネジ２１と同じ先端軌跡を備えた複数本のゲージピン５２を、組み付け工程前に、プラネタリシャフトアセンブリ１０の各プラネタリシャフト１２に形成した外歯ネジ１１に押し付ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、遊星差動ネジ型回転−直動変換装置における内歯ネジが切られたナットにプラネタリシャフトアセンブリを組み付けるための方法と装置に関する。

回転運動を直線運動に変換する装置として、特許文献１に記載されるような遊星差動ネジ型回転−直動変換装置が知られている。この変換装置は、外歯ネジが切られたサンシャフトと、内歯ネジが切られたナットと、サンシャフトとナットの間に配置され、サンシャフトに切られた外歯ネジとナットに切られた内歯ネジの双方に噛み合う外歯ネジが切られたプラネタリシャフトを複数本備えたプラネタリシャフトアセンブリとから構成され、サンシャフトの回転に伴って、各プラネタリシャフトはサンシャフトの周りを公転しながら転動（自転）し、この転動により、機器側に自転しないように装着されたナットに、なめらかに軸方向への移動を与える。すなわち、サンシャフトの回転運動は、ナットの直線運動に変換される。

装置の製造に当たっては、あらかじめプラネタリシャフトアセンブリが組み立てられ、それをナットに挿入して組み付けた後、プラネタリシャフトアセンブリ内にサンシャフトがネジ込まれる。

図５はプラネタリシャフトアセンブリ１０を示す正面図（図５ａ）と側面図（図５ｂ）であり、ナット２０（図６）に切られた内歯ネジ２１と噛み合うことができ、かつリードをその内歯ネジ２１のリードと同じくする外歯ネジ１１が切られた複数本（図のものでは７本）のプラネタリシャフト１２が、リテーナーリング１３、１３の間に、軸心線方向を同じにして、自由回転できるように、かつ所望角度で互いに離間するようにして支承されている。

このプラネタリシャフトアセンブリ１０をナット２０に軸方向に挿入するには、図６に示すように、ナット２０を固定しておき、そこに、プラネタリシャフトアセンブリ１０を回転させながら挿入する。その際、ナット２０の内歯ネジ２１の端部とプラネタリシャフト１２の外歯ネジ１１の端部とを衝接させた状態で、プラネタリシャフトアセンブリ１０を暫時回転させておく。それにより、複数本のプラネタリシャフト１２は互いに独立した自転を行い、その過程で、各プラネタリシャフト１２に切られた外歯ネジ１１におけるナット２０に切られた内歯ネジ２１に噛み合う領域が、全体として１つの外歯ネジを形成する軌跡を描くように、その回転位相を揃えた状態となる。その状態となったときに、プラネタリシャフトアセンブリ１０のナット２０の軸方向への挿入が始まり、プラネタリシャフトアセンブリ１０がさらに回転することにより、ナット２０は所定位置までプラネタリシャフトアセンブリ１０は送り込まれる。

特開平１１−１５９５９３号公報

現在行われている、遊星差動ネジ型回転−直動変換装置における内歯ネジ２１が切られたナット２０にプラネタリシャフトアセンブリ１０を組み付ける方法では、上記のように、各プラネタリシャフト１２の回転位相がそろうのを偶発性に依存しており、全体として１つの外歯ネジ軌跡を形成するまでに要する時間が一定しない。プラネタリシャフトアセンブリ１０の組み付け開始初期の成り行き状態では、プラネタリシャフト１２の回転位相のずれがそのまま持続し、他の製品と比較して、１つの外歯ネジ軌跡を形成するまでに長い時間を要することも起こる。このように、プラネタリシャフトアセンブリ１０のナット２０への挿入開始までの時間にバラツキがあると、サイクルタイムが不揃いとなり、時間のロスとともに、製造計画の遂行も不安定となる。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、遊星差動ネジ型回転−直動変換装置を製造するときに、内歯ギヤが形成されたナットにプラネタリシャフトアセンブリを組み付ける作業を、組み付け時間にバラツキを生じさせることなく、同じ条件下で行えるようにした、改良された組み付け方法とそのための組み付け装置を提供することを目的とする。

本発明による組み付け方法は、内歯ネジが切られたナットと、ナットの内歯ネジに噛み合いかつリードを該内歯ネジのリードと同じくする外歯ネジが切られたプラネタリシャフトの複数本を各プラネタリシャフトの外歯ネジがナットの内歯ネジに噛み合うことができるように組み立てられたプラネタリシャフトアセンブリと、プラネタリシャフトアセンブリのプラネタリシャフトに噛み合う外歯ネジが切られたサンシャフトと、で構成される遊星差動ネジ型回転−直動変換装置における、前記ナットに前記プラネタリシャフトアセンブリを挿入して組み付ける方法であって、ナットにプラネタリシャフトアセンブリを挿入する組み付け工程の前に、各プラネタリシャフトに切られた外歯ネジにおける前記ナットに切られた内歯ネジに噛み合う領域が全体として前記ナットに切られた内歯ネジと同じ１つの外歯ネジを形成する軌跡を描くようにあらかじめ位置決めをする工程を行い、そのように位置決めされた状態のプラネタリシャフトアセンブリをナットに挿入することを特徴とする。

本発明において、前提となる遊星差動ネジ型回転−直動変換装置は従来知られたものであり、内歯ネジが切られたナット、外歯ネジが切られたプラネタリシャフト、プラネタリシャフトを組み立てて形成されるプラネタリシャフトアセンブリ、および外歯ネジが切られたサンシャフトは、いずれもそれ自体が新規なものではない。

本発明による組み付け方法は、プラネタリシャフトアセンブリをナットに挿入する前工程として、各プラネタリシャフトに切られた外歯ネジにおけるナットに切られた内歯ネジに噛み合う領域が全体としてナットに切られた内歯ネジと同じ１つの外歯ネジを形成する軌跡を描くようにあらかじめ位置決めをする工程を行うことが特徴であり、この前工程を行うことにより、ナットの内歯ネジの端部にプラネタリシャフトの外歯ネジの端部が接触した後、直ちに、プラネタリシャフトアセンブリのナット軸線方向へ挿入が開始する。そのために、従来の組み付け法による場合よりも、平均的作業時間は短縮する。また、サイクルタイムも一定となるので、計画に沿った製造が可能となる。

本発明の方法において、各プラネタリシャフトに切られた外歯ネジが全体として１つの外歯ネジを形成する軌跡を描くように位置決めする方法は任意であるが、作業の容易性から、前記位置決めする工程を、先端がナットに切られた内歯ネジの軌跡と同じ軌跡を描くように設定された複数本のゲージピンの先端を各プラネタリシャフトに切られた外歯ネジの谷部にあてがうことにより行うことは好ましい。ゲージピンの先端を各プラネタリシャフトに切られた外歯ネジの谷部に押し付けるようにしてあてがうことにより、その押し付け力によって各プラネタリシャフトは所要に自転し、全体としてナットに切られた内歯ネジと同じ１つの外歯ネジの軌跡を描くように自動的に整列するので、前記前作業は容易かつ確実に行われる。

本発明は、上記の組み付け方法を好適に実施する装置として、前記ナットと前記プラネタリシャフトアセンブリとを双方の中心軸線を一致するようにして支持し、かついずれか一方または双方を中心軸線方向に移動できるようにした支持装置と、支持装置で支持されたナットとプラネタリシャフトアセンブリのいずれか一方または双方に回転を与える回転機構と、支持装置で支持されたプラネタリシャフトアセンブリの外側周囲に位置するゲージピン手段とを少なくとも備えており、前記ゲージピン手段は、支持装置に支持されたプラネタリシャフトアセンブリの各プラネタリシャフトに対向するゲージピンと、各ケージピンをプラネタリシャフトアセンブリに対して進退させるゲージピン進退手段と、各ゲージピンの先端が各プラネタリシャフトの外歯ネジの谷部に当接した状態で、各ゲージピンの先端が全体でナットに切られた内歯ネジの軌跡と同じ軌跡を描くように各ゲージピンを位置決めする位置決め手段とを備えていることを特徴とする、遊星差動ネジ型回転−直動変換装置におけるナットにプラネタリシャフトアセンブリを挿入して組み付ける装置、をも開示する。

好ましい態様において、前記ゲージピンの位置決め手段は、各ゲージピンをプラネタリシャフトアセンブリの中心軸線方向に移動させる手段をさらに有しており、各ゲージピンの先端が全体で異なったピッチのネジ軌跡を描くことができるようにされる。

装置の使用に当たっては、支持装置に、ナットとプラネタリシャフトアセンブリとを、双方の中心軸線を一致するようにして取り付ける。そのとき、ゲージピン進退手段を動かしてゲージピンを退避位置に置いておく。プラネタリシャフトアセンブリを取り付けた後、ゲージピン進退手段を動かして退避位置にある各ゲージピンをその先端が各プラネタリシャフトの外歯ネジの谷部に当接するまで前進させる。

各ゲージピンの先端が各プラネタリシャフトの外歯ネジの谷部に当接した状態では、各ゲージピンの先端は全体でナットに切られた内歯ネジの軌跡と同じ軌跡を描くようになるので、各プラネタリシャフトの外歯ネジの回転位相が当初はバラバラであっても、ゲージピンの先端が外歯ネジのネジ面に当接して谷間の底部に達する間に、それぞれのプラネタリシャフトはゲージピンの押し付け力により所要に自転し、すべてのゲージピンの先端が外歯ネジの谷間の底部に達した時点では、各プラネタリシャフトはその回転位相を、全体としてナットに切られた内歯ネジと同じ１つの外歯ネジの軌跡を描くように自動的に整列させる。

その状態で、ナットとプラネタリシャフトアセンブリのいずれか一方または双方を中心軸線方向に互いに接近する方向に移動させ、ナットの内歯ネジの端部にプラネタリシャフトの外歯ネジの端部が接触する状態となったときに、ナットとプラネタリシャフトアセンブリのいずれか一方または双方に回転を与えると、前記方法の説明で記載したように、直ちに、プラネタリシャフトアセンブリのナット軸線方向へ挿入、すなわち組み付けが開始する。

本発明の装置では、前記のように、組み付け開始前にプラネタリシャフトアセンブリを構成する各プラネタリシャフトの位相合わせが終了しているので、ナット内へプラネタリシャフトアセンブリを挿入するときに、そのいずれか一方にのみ、または双方に回転を与えて挿入を行っても、円滑な挿入が進行する。そのために、装置の設計自由度が大きくなるとともに、組み付けに要する時間も短縮することができる。

前記のように、本発明による装置の好ましい態様において、ゲージピン位置決め手段は、各ゲージピンをプラネタリシャフトアセンブリの中心軸線に沿う方向に移動させる手段をさらに有していて、各ゲージピンの先端が全体で異なったピッチのネジ軌跡を描くことができるようにされる。この態様では、ナットに形成した内歯ネジの軌跡に関する情報（ネジピッチなどの情報）をあらかじめ制御手段に入力しておき、その情報に基づいて、各ゲージピンをプラネタリシャフトアセンブリの中心軸線に沿う方向に移動させることにより、異なったネジピッチを持つ他種類の遊星差動ネジ型回転−直動変換装置の組み付けに用いることが可能となり、装置の汎用化が図られる。

上記のように、本発明による方法と装置を用いることにより、遊星差動ネジ型回転−直動変換装置を製造するときの、内歯ギヤが形成されたナットにプラネタリシャフトアセンブリを組み付ける作業を、組み付け時間にバラツキを生じさせることなく、またより短い時間で、行うことが可能となる。

図１は本発明による組み付け装置の一例を示す概略断面図であり、図２はプラネタリシャフトアセンブリを構成するプラネタリシャフトとゲージピンとの位置関係を説明するための図である。図３はゲージピンの先端が描く軌跡の一例を説明しており、図４はゲージピンの先端がプラネタリシャフトの外歯ネジに押し付けられるときの状態を模式的に示している。

図１に示す例において、組み付け装置Ａは、図５および図６に基づき説明した従来知られた遊星差動ネジ型回転−直動変換装置におけるナット２０を垂直姿勢で固定的に支持するためのナット固定治具３０と、プラネタリシャフトアセンブリ１０を把持しかつ回転させるためのチャッキング装置４０と、チャッキング装置４０に把持されたプラネタリシャフトアセンブリ１０の各プラネタリシャフト１２の回転位相を揃えるためのゲージピン手段５０、とを備える。

装置Ａは垂直方向の中心軸線Ｌを備えており、ナット２０はその中心軸線を前記中心軸線Ｌに一致させてナット固定用治具３０に垂直姿勢で固定的に支持される。

チャッキング装置４０は、装置Ａの中心軸線Ｌを回転中心軸とするモータ４１と、モータ４１の回転軸４２に取り付けた水平方向に移動方向を持つ直動アクチュエータ４３と、直動アクチュエータ４３の可動部４４に取り付けた複数のチャック４５とからなる。図示しない制御装置により直動アクチュエータ４３の移動量が制御され、各チャック４５の把持位置は、装置Ａの中心軸線Ｌを中心とする同心円上に位置するようにされる。また、チャッキング装置４０は、図示しない移動機構により装置Ａの中心軸線Ｌに沿って、上下動できるようになっている。

ゲージピン手段５０は、チャッキング装置４０で吊り下げられたプラネタリシャフトアセンブリ１０に対向する外側の周囲に位置して設けられる。ゲージピン手段５０は、水平方向に移動方向を持つ直動アクチュエータ５１と直動アクチュエータ５１の可動部に取り付けたゲージピン５２とからなるゲージピン進退手段５３を備える。ゲージピン進退手段５３は、組み付け処理を行おうとするプラネタリシャフトアセンブリ１０を構成するプラネタリシャフト１２の本数分（この例では７個）だけ備えられる。

各ゲージピン進退手段５３は、図２ａによく示すように、周方向に等間隔に、かつ各ゲージピン５２の進退方向が装置の中心軸線Ｌにほぼ一致するように配置され、かつ、チャッキング装置４０に吊り下げられたプラネタリシャフトアセンブリ１０を構成する各プラネタリシャフト１２にその先端が突き当たったときに、図２ｂに示すように、各ゲージピン５２の先端が全体として組み付け対象であるナット２０に形成した内歯ネジ２１の軌跡と同じ軌跡を描くことができるように、その上下方向の位置が調節されて、固定機枠５４に取り付けられている。

上記装置Ａを用いて、ナット２０にプラネタリシャフトアセンブリ１０を組み付ける手順を説明する。最初に、ゲージピン進退手段５３を動かしてゲージピン５２を図１に示す後退位置である退避位置とする。その状態で、ナット２０をその中心軸線が前記装置Ａの中心軸線Ｌに一致するようにしてナット固定用治具３０に垂直姿勢で固定する。

チャッキング装置４０を上昇させ、その直動アクチュエータ４３を操作して、チャック４５によりプラネタリシャフトアセンブリ１０のリテーナーリング１３の一方を把持し、プラネタリシャフトアセンブリ１０を吊り下げた状態とする。そのときに、吊り下げられたプラネタリシャフトアセンブリ１０の中心軸線が装置Ａの中心軸線Ｌに一致するようにするとともに、図示しない移動機構を操作して、プラネタリシャフトアセンブリ１０の下端を固定してあるナット２０の上端近くに位置させる。

その状態でモータ４１を作動し、吊り下げたプラネタリシャフトアセンブリ１０をわずかに回転させ、各プラネタリシャフト１２の中心軸線が各ゲージピン５２の前進方向の軌跡上に位置するようにプラネタリシャフトアセンブリ１０を位置決めする。位置決め後、直動アクチュエータ５１を作動して退避位置にある各ゲージピン５２をその先端が各プラネタリシャフト１２の外歯ネジ１１の谷部に当接するまで前進させる。その状態を上から見た図が図２ａに、正面から見た図が図２ｂに示される。

前記のように、各ゲージピン５２は、図３に模式的に示すように、各プラネタリシャフト１２の外歯ネジ１１の谷部に当接したときに、その先端が全体として組み付け対象であるナット２０に形成した内歯ネジ２１の軌跡と同じ軌跡２１ａを描くことができるように、その上下方向の位置が調節されて固定機枠５４に取り付けられている。そのために、各プラネタリシャフト１２は、各ゲージピン５２の先端の押し付け力により、図４ａに押し付け初期の状態を、図４ｂに押し付け後の状態を示すように、その回転位相に応じてそれぞれ自転し、最終的には、図２に示すように、全体としてナット２０に切られた内歯ネジ２１と同じ１つの外歯ネジの軌跡１５を描くように自動的に整列する。

その状態で、チャッキング装置４０を下降させ、ナット２０の内歯ネジ２１の端部にプラネタリシャフト１２の外歯ネジ１１の端部が接触した状態とし、モータ４１を作動してプラネタリシャフトアセンブリ１０に回転を与える。それにより、ナット２０内へプラネタリシャフトアセンブリ１０の挿入はすみやかに進行する。挿入開始直後に、ゲージピン進退手段５３の直動アクチュエータ５１を操作して各ゲージピン５２を退避位置に後退させる。その後も、モータ４１の回動を続けてプラネタリシャフトアセンブリ１０に回転を与えて、プラネタリシャフトアセンブリ１０をナット２０内の所定位置まで送り込む。所定位置まで挿入した後、直動アクチュエータ４３を操作してチャック４５を解放し、チャッキング装置４０を上昇位置に戻して、組み付け作業は終了する。

上記した装置Ａにおいて、組み付けようとする遊星差動ネジ型回転−直動変換装置が１種類の場合には、ゲージピン５２の位置決めする手段は、固定機枠５４の所定位置に位置決めされた手段であってよい。しかし、同じ装置でもって異なったネジピッチを持つ遊星差動ネジ型回転−直動変換装置の組み付けを行うことが望まれる場合には、各ゲージピン進退手段５３をプラネタリシャフトアセンブリ１０の中心軸線、すなわち装置Ａの中心軸線Ｌに沿う方向（図示の装置では、上下方向）の任意の位置に移動させ、その位置で固定するような手段を介して、各ゲージピン進退手段５３を固定機枠５４に取り付けることが望ましい。

その場合に、組み付けようとするナット２０に形成した内歯ネジ２１の軌跡に関する情報（ネジピッチなどの情報）を多数あらかじめ制御手段（不図示）に入力しておき、その情報に基づいて、各ゲージピン進退手段５３をプラネタリシャフトアセンブリ１０の中心軸線に沿う方向に適宜移動させるような手段を用いるにより、同じ装置Ａを、より容易にかつ確実に、異なったネジピッチを持つ他種類の遊星差動ネジ型回転−直動変換装置の組み付けに用いることができる。

なお、図１に示す例では、プラネタリシャフトアセンブリ１０のナット２０内への送り込みを、モータ４１でプラネタリシャフトアセンブリ１０を回転させることにより行ったが、ナット２０を回転することによっても、組み付けを行うことができる。また、プラネタリシャフトアセンブリ１０とナット２０の双方を互いに反対方向に回転させることによっても、組み付けを行うことができる。さらに、双方を異なった回転速度で回転することによっても、組み付けを行うことができる。直動アクチュエータ４３，５１の形態は任意であり、液圧式ピストンシリンダ方式であってもよく、電動モータなどを駆動源とする歯車伝導式であってもよく、電磁式のアクチュエータであってもよい。

本発明による組み付け装置の一例を示す概略断面図。 プラネタリシャフトアセンブリを構成するプラネタリシャフトとゲージピンとの組み付け時の位置関係を説明するための図であり、図２ａは上から見た図、図２ｂは側方から見た図である。 ゲージピンの先端が描く軌跡の一例を説明する図。 ゲージピンの先端がプラネタリシャフトの外歯ネジに押し付けられるときの状態を模式的に示す図であり、図４ａ押し付け初期の状態を、図４ｂに押し付け後の状態を示す。 プラネタリシャフトアセンブリを示す正面図（図５ａ）と側面図（図５ｂ）。 プラネタリシャフトアセンブリをナットに組み付ける状態を説明する図。

符号の説明

Ａ…組み付け装置、Ｌ…組み付け装置の中心軸線、１０…プラネタリシャフトアセンブリ、１１…プラネタリシャフトの外歯ネジ、１２…プラネタリシャフト、１３…リテーナーリング、１５…各プラネタリシャフトの外歯ネジが最終的に描く軌跡（ナットに切られた内歯ネジの軌跡と同じ軌跡）、２０…ナット、２１…ナットに形成した内歯ネジ、２１ａ…ゲージピンの先端が描く軌跡、３０…ナット固定治具、４０…チャッキング装置、４１…モータ、４２…モータの回転軸、４３…直動アクチュエータ、４５…チャック、５０…ゲージピン手段、５１…直動アクチュエータ、５２…ゲージピン、５３…ゲージピン進退手段、５４…固定機枠

Claims (4)

1. 内歯ネジが切られたナットと、ナットの内歯ネジに噛み合いかつリードを該内歯ネジのリードと同じくする外歯ネジが切られたプラネタリシャフトの複数本を各プラネタリシャフトの外歯ネジがナットの内歯ネジに噛み合うことができるように組み立てられたプラネタリシャフトアセンブリと、プラネタリシャフトアセンブリのプラネタリシャフトに噛み合う外歯ネジが切られたサンシャフトと、で構成される遊星差動ネジ型回転−直動変換装置における、前記ナットに前記プラネタリシャフトアセンブリを挿入して組み付ける方法であって、
   ナットにプラネタリシャフトアセンブリを挿入する組み付け工程の前に、各プラネタリシャフトに切られた外歯ネジにおける前記ナットに切られた内歯ネジに噛み合う領域が全体として前記ナットに切られた内歯ネジと同じ１つの外歯ネジを形成する軌跡を描くようにあらかじめ位置決めをする工程を行い、そのように位置決めされた状態のプラネタリシャフトアセンブリをナットに挿入することを特徴とする遊星差動ネジ型回転−直動変換装置におけるプラネタリシャフトアセンブリのナットへの組み付け方法。
2. 前記位置決めする工程は、先端がナットに切られた内歯ネジの軌跡と同じ軌跡を描くようにあらかじめ配列された複数本のゲージピンの先端を各プラネタリシャフトに切られた外歯ネジの谷部にあてがう工程であることを特徴とする請求項１に記載の組み付け方法。
3. 請求項２に記載の組み付け方法を実施する装置であって、前記ナットと前記プラネタリシャフトアセンブリとを双方の中心軸線を一致するようにして支持し、かついずれか一方または双方を中心軸線方向に移動できるようにした支持装置と、支持装置で支持されたナットとプラネタリシャフトアセンブリのいずれか一方または双方に回転を与える回転機構と、支持装置で支持されたプラネタリシャフトアセンブリの外側周囲に位置するゲージピン手段とを少なくとも備えており、
   前記ゲージピン手段は、支持装置に支持されたプラネタリシャフトアセンブリの各プラネタリシャフトに対向するゲージピンと、各ケージピンをプラネタリシャフトアセンブリに対して進退させるゲージピン進退手段と、各ゲージピンの先端が各プラネタリシャフトの外歯ネジの谷部に当接した状態で、各ゲージピンの先端が全体でナットに切られた内歯ネジの軌跡と同じ軌跡を描くように各ゲージピンを位置決めする位置決め手段とを備えていることを特徴とする、遊星差動ネジ型回転−直動変換装置におけるナットにプラネタリシャフトアセンブリを挿入して組み付ける装置。
4. 前記位置決め手段は、各ゲージピンをプラネタリシャフトアセンブリの中心軸線に沿う方向に移動させる手段をさらに有していて、各ゲージピンの先端が全体で異なったピッチのネジ軌跡を描くことができるようになっていることを特徴とする請求項３に記載の組み付け装置。

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