JP2009014025A - ねじロッドがスライド移動する装置。 - Google Patents

Abstract

【課題】ワーク部をスライドさせる装置のエアシリンダや油圧シリンダ等は、多大な設置場所に複雑な機械要素、電気設備等が必要であり、充分な簡素化を必要としていた。
【解決手段】ねじロッドに中空軸モータ及びその両側にねじナットを装着させ、中空軸モータの回転に伴い連結された緩衝部を介し、片方を主動側、他方を従動側とするねじナットが等しく回転する事で、回転規制されたねじロッドがスライドする。又、ねじロッドを固定すればモータ部をスライドさせる事も可能。緩衝部を要する為、温度変位等で各部に変化が生じた場合も、ギアの噛合せに存在する隙間や軸方向の微移動によりズレや誤差を吸収しスムーズな伝達を可能とする。従って本発明は、設置場所の省略や機械要素等の簡素化を実現させ、従来のシリンダの代用として半導体製造装置や省力化機械、航空機等の輸送機器の主要なアクチュエータとして組込む事で、装置の付加価値を飛躍的に伸ばせる。
【選択図】図１

Description

本発明は中空軸のモータにねじロッドを通し、モータの回転運動に伴いねじロッドがスライド移動する装置、又は、ねじロッドを固定してモータ部をスライド移動させる装置に関する。

従来、ワーク部をスライド移動させる装置としては、エアシリンダや油圧シリンダ、そして特許文献１のような、ボールねじにスプラインナット、ねじナットを装着させ、モータによりボールねじがスライド移動する装置等が用いられている。
特開平０５−１８０２９９号公報

しかしながら、エアシリンダや油圧シリンダでは、バルブや配管等の多大な設置スペースや、複雑な機械要素及び電気設備が必要という問題があった。又特許文献１のモータによるスライド装置は、スプラインナットのボールはスプライン溝を軸方向へ移動するが、ねじのリードが狭まれば、ねじ溝とスプライン溝の交差する箇所が多くなり、ボールが移動する転動面がその分小さくなる為、スライドする際にスムーズに走行出来なくなるという問題がある。

本発明は上述の問題を解決するもので、モータの回転運動に伴い、ねじナットを介して、ねじロッドがスライド移動する装置である。

中空モータにねじロッドを通し、中空モータの軸端部とねじナットＡを連結させる。

ブレーキ、エンコーダをモータの固定側と連結させ、ブレーキの回転盤をねじナットＡと連結させる。

（ねじナットＡの他方に位置する）中空モータ軸端部と中空軸を重ね合わせ、２個のキーを取り付け、中空モータ軸端部と中空軸を連結させる。

中空軸とフランジを連結させ、フランジとギアＡ（内歯）を連結させる。

ねじナットＢとギアＢ（外歯）を連結させて、ギアＡ（内歯）とギアＢ（外歯）を噛み合わせて設置する。

従って、中空モータ軸部の回転により、モータ軸端部に連結させるねじナットＡが回転、又中空軸に連結されるフランジに連なるギアＡ（内歯）も回転する。ギアＡ（内歯）の回転に伴い噛み合わせているギアＢ（外歯）も回転運動を起こし、連結しているねじナットＢも等しく回転する。以上の装置により、モータの回転に伴い、ねじナットＡとＢが等しく回転運動を起こし、回転を固定されたねじロッドがスライド移動する。（以上図１〜図４参照）

又ねじロッドの先端部は、周方向に２箇所の面を削ぎ、軸方向に対し直角にピンを通す。ピンはねじロッドの軸中心より止めねじにて固定されている。通したピンの両端部をハウジングに固定し、ハウジングはサポートにより固定される。この時、サポートの長穴を用いてハウジングの両端を固定する。さらに右、左ねじを備える調整ねじにより、ハウジングとブラケットをねじロッドとワーク部の組立寸法に調整する。（ブラケットは、サポートとワーク部を連結する。）以上の装置により、ねじロッドとワーク部を連結させている。（図５参照）

キーを取り付ける事により、モータの軸端部と中空軸が連結しており、その結果モータの回転運動に伴いギアＡ（内歯）を回転させる事が出来る。

ギアＡ（内歯）とギアＢ（外歯）を噛み合わせる事により、ねじナットＢが回転する機構である為、モータあるいはねじロッドの軸端部の温度変位等により、ねじロッドのねじ溝やリードの間隔に変化が生じた際でも、ギアの噛み合わせに存在する隙間によりズレや誤差を吸収し、ねじロッドの変位に影響する事なくスムーズな伝達を可能とする。

又ねじロッドは、モータ自体の回転以外でも手動でスライドさせる事も可能で、ワーク部にねじロッドを連結させる場合に伴う位置調整等も容易に行う事が出来る。

さらに、ねじロッドの軸端部の両側を固定すれば、モータをスライド移動させる事も可能となる為、より広い用途で使用する事が出来る。

００１１の連結金具のサポートに長穴を用いて、右、左ねじを備える調整ねじにより、ブラケット側とねじロッド側は軸方向へ移動する事が出来る。従って、ねじロッド先端部とワーク部間の距離を調整する事が可能となる。

以上の装置により、従来のシリンダ装置より大幅に設置スペースが省略され、制御面においても機械要素及び電気設備を簡素化した機構となり、これまで使用されてきたシリンダの代用として、様々な場面で本発明装置を使用する事が出来る。

以下本発明の形態を図１〜図５に基づき説明する。

図１は本発明の全体図である。１に２を通し、１の軸端部と５を連結させる。７、８を１の固定側と連結させ、７の回転盤を５と連結させる。（５と他方に位置する）１の軸端部と１１を重ね合わせ、２個の１２を取り付け１の軸端部と１１を連結させる。１１と１５を連結させ、１５と１６を連結させる。１７と１８を連結させて、１６と１７を噛み合わせて設置する。従って１の回転に伴い、１の軸端部に連結させる５が回転、又１１に連結される１５に連なる１６も回転する。１６の回転に伴い噛み合わせている１７も回転し、連結している１８も等しく回転する。以上の装置により１の回転に伴い２はスライド移動する。

図２はＡ−Ａ断面図である。重ね合った１の軸端部と１１を、２個の１２を周の位置に取り付け連結させる事により、１の回転運動に伴い１６を回転させる事が出来る。

図３はＢ−Ｂ断面図である。１１と連結される１６に１７を噛み合わせて設置している。１６と１７を噛み合わせる事により１８が回転する機構である為、１や２の軸端部の温度変位等により、２のねじ溝やリードの間隔に変化が生じた際でも、１６、１７の噛み合わせに存在する隙間によりズレや誤差を吸収し、各部の変位に影響する事なくスムーズなスライド移動を可能とする。

図４は１６、１７の噛み合わせ箇所の詳細図である。図で示すように、回転運動の際にズレや誤差を吸収出来る空間（隙間、アソビ）を保つ事で、スムーズな伝達が可能となり、作動時の誤差による騒音や、過負荷による破損等も防いでいる。

図５はロッド先端に備える金具詳細図である。２の先端部は、周方向に２箇所の面を削ぎ、軸方向に対し直角方向に通した２０を介して、２と２１を連結する。（２０は２の軸中心より２５で固定されている。）２１は２２、２４により固定される。この時長穴を用いて２１の両端を固定する。さらに右、左ねじを備える２３により、２１と２２、２４を連結させる。（２４は、２２とワーク部を連結させている。）以上の装置により、２とワーク部を連結させている。２２、２４の長穴は、２３の各々のねじにより、２２を軸方向へ移動させる事が出来る。従って、２の先端部とワーク部間の距離を調整する事が出来る。

ユニット全体図 Ａ−Ａ断面図 Ｂ−Ｂ断面図 Ｃ詳細図 ロッド先端金具詳細図

符号の説明

１．中空モータ
２．ねじロッド
４．ブレーキ
５．ねじナットＡ
８．エンコーダ
１１．中空軸
１２．キー
１５．フランジ
１６．ギアＡ（内歯）
１７．ギアＢ（外歯）
１８．ねじナットＢ
２０．ピン
２１．ハウジング
２２．サポート
２３．調整ねじ
２４．ブラケット
２５．止めねじ

ねじナットＢとギアＢ（外歯）を連結させ、ギアＡ（内歯）とギアＢ（外歯）を噛み合わせて設置する。さらに、ねじナットＢ周りにベアリングを設置する。このギアＡとＢの噛み合わせ部が、ねじロッドの軸方向及び周方向の緩衝部となり、ねじナットＢとベアリングが接する面が軸方向の緩衝部となる。

従って、中空モータ軸部の回転により、モータ軸端部に連結させるねじナットＡが回転、又（中空軸に連結される）フランジに連なるギアＡ（内歯）も回転する。ギアＡ（内歯）の回転に伴い噛み合わせているギアＢ（外歯）も回転運動を起こし、連結しているねじナットＢも回転する。以上の装置により、モータの回転に伴い、ねじナットＡとＢが等しく回転運動を起こし、回転を固定されたねじロッドが高い精度を維持しながらスライド移動する。この時、ねじナットＡは動力の伝達及び軸受として、ねじナットＢは（ねじの合わせ部を）軸受としてその役割を果たしている。（以上図１〜図４参照）

ギアＡ（内歯）とギアＢ（外歯）を噛み合わせる事で、ねじナットＢが回転する機構である為、モータあるいはねじロッドの軸端部の温度変位等により、ねじロッドのねじ溝やリードの間隔に変化が生じた際でも、ギアの噛み合わせに存在する隙間によりズレや誤差を吸収、又ギアＢとねじナットＢは固定されておらず、ベアリングをねじナットＢ周りに配置する事で、ねじロッドの軸方向へ、ねじナットＢが滑り、ギアＢがギアＡの歯形上を平行移動する事で変位を吸収し、各部の変位に影響する事なくスムーズな伝達を可能とする。さらに、ねじナットＢがねじロッドの周方向にブレる事もなく、高精度を維持出来る装置となる。

図１は本発明の全体図である。１に２を通し、１の軸端部と５を連結させる。７、８を１の固定側と連結させ、７の回転盤を５と連結させる。（５と他方に位置する）１の軸端部と１１を重ね合わせ、２個の１２を取り付け１の軸端部と１１を連結させる。１１と１５を連結させ、１５と１６を連結させる。１７と１８を連結させて、１６と１７を噛み合わせて設置する。この１６と１７の噛み合わせ部が、２の軸方向及び周方向の緩衝部となる。さらに、１８周りに２６を設置する。この１８と２６が接する面が軸方向の緩衝部となる。従って１の回転に伴い、１の軸端部に連結させる５が回転、又（１１に連結される）１５に連なる１６も回転する。１６の回転に伴い噛み合わせている１７も回転し、連結している１８も等しく回転する。以上の装置により１の回転に伴い２は高い精度を維持してスライド移動する。この時、５は動力の伝達及び軸受として、１８は（ねじの合わせ部を）軸受としてその役割を果たしている。

図３はＢ−Ｂ断面図である。１１と連結される１６に１７を噛み合わせて設置している。１６と１７を噛み合わせる事で１８が回転する機構である為、図１に記す１あるいは２の軸端部の温度変位等により、２のねじ溝やリードの間隔に変化が生じた際でも１６と１７の噛み合わせに存在する隙間によりズレや誤差を吸収、又１７と１８は固定されておらず、２６を１８周りに設置する事で、２の軸方向へ１８が滑り、１７が１６の歯形上を平行移動する事で変位を吸収し、各部の変位に影響する事なくスムーズな伝達を可能とする。又、１８が２の周方向にブレる事がなく、高い精度を維持出来る装置となる。

１．中空モータ
２．ねじロッド
４．ブレーキ
５．ねじナットＡ
８．エンコーダ
１１．中空軸
１２．キー
１５．フランジ
１６．ギアＡ（内歯）
１７．ギアＢ（外歯）
１８．ねじナットＢ
２０．ピン
２１．ハウジング
２２．サポート
２３．調整ねじ
２４．ブラケット
２５．止めねじ
２６．ベアリング

中空軸モータにねじロッドを通し、中空軸モータの軸端部とねじナットＡを連結させる。

（ねじナットＡの他方に位置する）中空軸モータの軸端部と中空軸を重ね合わせ、２個のキーを取り付け、中空軸モータの軸端部と中空軸を連結させる。

従って、中空軸モータの軸部の回転により、モータ軸端部に連結させるねじナットＡが回転、又（中空軸に連結される）フランジに連なるギアＡ（内歯）も回転する。ギアＡ（内歯）の回転に伴い噛み合わせているギアＢ（外歯）も回転運動を起こし、連結しているねじナットＢも回転する。以上の装置により、モータの回転に伴い、ねじナットＡとＢが等しく回転運動を起こし、回転を固定されたねじロッドが高い精度を維持しながらスライド移動する。この時、ねじナットＡは動力の伝達及び軸受として、ねじナットＢは（ねじの合わせ部を）軸受としてその役割を果たしている。（以上図１〜図４参照）

１．中空軸モータ
２．ねじロッド
４．ブレーキ
５．ねじナットＡ
８．エンコーダ
１１．中空軸
１２．キー
１５．フランジ
１６．ギアＡ（内歯）
１７．ギアＢ（外歯）
１８．ねじナットＢ
２０．ピン
２１．ハウジング
２２．サポート
２３．調整ねじ
２４．ブラケット
２５．止めねじ
２６．ベアリング

本発明は上述の問題を解決するもので、モータの回転運動に伴い、両端に装着された２つのねじナットを介して、ねじロッドがスライドする装置である。

ねじナットＢとギアＢ（外歯）を連結させ、ギアＡ（内歯）とギアＢ（外歯）を噛み合わせて設置する。このギアＡとＢの噛み合わせ部が、ねじロッドの軸方向及び周方向の緩衝部となる。

従って、中空軸モータの軸部の回転により、モータ軸端部に連結させるねじナットＡが回転、又（中空軸に連結される）フランジに連なるギアＡ（内歯）も回転する。ギアＡ（内歯）の回転に伴い噛み合わせているギアＢ（外歯）も回転運動を起こし、連結しているねじナットＢも回転する。以上の装置により、モータの回転に伴い、ねじナットＡとＢが等しく回転運動を起こし、回転を固定されたねじロッドが高い精度を維持しながらスライドする。この時、ねじナットＡを主動側とし、ねじナットＢが従動側となり、動力の伝達及び軸受として、その役割を果たしている。（以上図１〜図４参照）又、本装置に減速機を取り付けることも可能で、その場合は、中空軸減速機（以下減速機）を中空軸モータと連結させて設置し、ねじナットＡと減速機の連結部に、緩衝部（スプライン）を設け連結させる。ねじナットＢは、図１同様にギアの噛み合わせによる緩衝部を介して、減速機と連結させる。従って、中空軸モータ、減速機が回転する事により、緩衝部を介してねじナットＡ、ねじナットＢが等しく回転し、回転を固定されたねじロッドが高い精度を維持しながらスライドする。（図６参照）

本装置は、ねじナットＢと連結するギアＡ（内歯）とギアＢ（外歯）を噛み合わせて緩衝部となるよう設置している。この緩衝装置を装着させずに、ねじナットＡを取り付けようとすれば、各ねじナットとねじロッドのピッチが噛み合わない場合が生じる。だが、緩衝装置を取り付ける事で、ギアの噛み合わせに存在する隙間により誤差を調整、維持する事が可能となり、組立の際、各ねじナットとねじロッドのピッチを正確に組み合わせる事が出来る。また、各部の温度変位等により、ねじロッドのねじ溝やリードの間隔に変化が生じた場合でも、緩衝装置により、組立誤差、固有誤差、機械誤差等を吸収し調整出来る為、要素部の変位に影響される事なく安定したスライドを維持出来る装置となっている。さらに、ねじロッドを保持する２つのねじナットは、スライド時は常に回転する為全周で軸受し、軸受部の磨耗が一箇所に集中する事がなく、長寿命の装置となる。

以上の装置により、従来のシリンダ装置より大幅に設置スペースが省略され、制御面においても機械要素及び電気設備を簡素化した機構となる。又図６のように、モータと減速機を組み合わせる事で、出力、速度、位置決め等使用目的に適合させる事が出来、より大きな効率をより経済的に作り出す事が出来る。ねじロッドのスライド距離を変更する際にはねじロッドのみを変更すれば対応する事が出来、構造上無限に長いストローク移動でも高い精度を維持しながらのスライドが可能となる。さらに、ねじロッドのサイズ変更の場合でも、ねじナットを変換するのみで対応可能である。従って、これまで使用されてきたシリンダの代用として、様々な場面で本発明装置を使用する事が出来る。

以下本発明の形態を図１〜図６に基づき説明する。

図１は本発明の全体図である。１に２を通し、１の軸端部と５を連結させる。７、８を１の固定側と連結させ、７の回転盤を５と連結させる。（５と他方に位置する）１の軸端部と１１を重ね合わせ、２個の１２を取り付け１の軸端部と１１を連結させる。１１と１５を連結させ、１５と１６を連結させる。１７と１８を連結させて、１６と１７を噛み合わせて設置する。この１６と１７の噛み合わせ部が、２の軸方向及び周方向の緩衝部となる。従って１の回転に伴い、１の軸端部に連結させる５が回転、又（１１に連結される）１５に連なる１６も回転する。１６の回転に伴い噛み合わせている１７も回転し、連結している１８も等しく回転する。以上の装置により１の回転に伴い２は高い精度を維持してスライドする。この時、５を主動とし、１８が従動となり、動力の伝達及び軸受として、その役割を果たしている。

図４は１６、１７の噛み合わせ箇所の詳細図である。図で示すように、回転運動の際にズレや誤差を吸収出来る空間（隙間、アソビ）を保つ事で、スムーズな伝達が可能となり、作動時の誤差による騒音や、過負荷による破損等も防いでいる。又、図６は減速機を取り付けた際の本装置全体図である。中空軸なる２６を１と連結させて設置し、５と２６の連結部に緩衝部（スプライン）を設け連結させる。１８には、図１同様に１６、１７を設け、２６と連結させる。従って、１、２６が回転する事により、緩衝部を介して５、１８が回転し、回転を固定された２が高い精度を維持しながらスライドする。

ユニット全体図 Ａ−Ａ断面図 Ｂ−Ｂ断面図 Ｃ詳細図 ロッド先端金具詳細図 減速機付ユニット全体図

１．中空軸モータ
２．ねじロッド
４．ブレーキ
５．ねじナットＡ
８．エンコーダ
１１．中空軸
１２．キー
１５．フランジ
１６．ギアＡ（内歯）
１７．ギアＢ（外歯）
１８．ねじナットＢ
２０．ピン
２１．ハウジング
２２．サポート
２３．調整ねじ
２４．ブラケット
２５．止めねじ
２６．遊星歯車減速機
２７．キャリア
２８．連結軸

Claims (5)

1. 中空軸のモータにねじロッドを通し、モータの回転に伴い、モータ軸端部に連結されるねじナットが回転、さらに他方のモータ軸端部に連結される緩衝（噛み合わせ）機構を介し、ねじナットも回転する事により、ねじロッドがスライド移動する機構。
2. 請求項１の装置において、１箇所以上のキーを用いてモータ軸端部と緩衝機構に連なる中空軸を連結させる機構。
3. 請求項１の装置において、ブレーキとエンコーダを備える機構。
4. 請求項１の装置に有するねじロッドの先端部において、周方向に面を削ぎ、軸方向に対し直角にピン穴、さらに軸中心にネジ穴を要する構造。
5. 請求項１の装置に有するねじロッドと、ワーク部を連結させる装置において、ねじロッド先端部とワーク部間の距離を右ねじと左ねじにより調整出来る機構。