JP2023171511A - ボールねじ軸サポート構造とアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易且つコンパクトな構成によりボールねじ軸の撓みを防止して振動や騒音を抑制し高速に動作できるボールねじ軸サポート構造とアクチュエータを提供すること。【解決手段】ボールねじ軸の両端を支持する端部材と、ボールねじ軸に螺合されたボールねじナットと、一方の端部材とボールねじナットとの間他方の端部材とボールねじナットとの間にそれぞれ独立して移動可能に設置された一対の中間サポートと、一方の中間サポートとボールねじナットとの間一方の中間サポートと一方の端部材との間他方の中間サポートとボールねじナットとの間他方の中間サポートと他方の端部材との間に設置された弾性手段と、を具備し、弾性手段により一方の中間サポートを一方の端部材とボールねじナットの中間位置、他方の中間サポートを他方の端部材とボールねじナットの中間位置、に位置させ、弾性手段はボールねじ軸の外周側に設置されたコイルスプリングであるもの。【選択図】 図１

Description

本発明は、ボールねじ軸サポート構造とアクチュエータに係り、特に、簡易且つコンパクトな構成によりボールねじ軸の撓みを防止することができ、振動や騒音を抑制して高速化に対応することができるように工夫したものに関する。

ボールねじ軸サポート構造とアクチュエータの構成を開示するものとして、例えば、特許文献１、特許文献２がある。
まず、特許文献１に記載されたボールネジ装置は次のような構成をなしている。まず、軸受装置によって両端を支持されたネジ軸があり、上記ネジ軸にはナット部材が螺合されている。上記軸受装置と上記ナット部材の間には上記ネジ軸を支持する副支持部材が設置されている。上記副支持部材は上記ナット部材の進行方向両側に移動可能に設置されていて連結部材を介して連結されている。上記副支持部材は上記ナット部材に付勢されて移動される。
上記ネジ軸が回転駆動されると上記ナット部材が何れかの方向に移動し、その際、ナット部材が一方の副支持部材に当接することにより副支持部材と共に移動する。その際、他方の副支持部材も連結部材を介して一体的に移動する。

次に、特許文献２に記載されたアクチュエータは次のような構成になっている。まず、ボールネジがあり、このボールネジにはボールナットが螺合されている。上記ボールナットの移動方向に沿った両側には中間サポートがそれぞれ配置されている。上記両中間サポートは連結棒体を介して一体化されている。上記ボールナットにはスライダが固着されている。上記両中間サポートにはプーリがそれぞれ設置されている。上記両プーリにはワイヤが巻回されていてそのワイヤの両端は上記スライダに固定されている。
上記ボールネジが回転駆動されると上記ボールナット及びスライダが何れかの方向に移動する。その際、上記両中間サポートはスライダの半分の移動量で移動しながら上記ボールネジを支持する。

また、特許文献１、特許文献２に記載された発明のように、ネジ軸或いはボールネジを直接支持する構成ではないが、送りねじの振動を抑制する構成を開示するものとして、例えば、特許文献３、特許文献４がある。
特許文献３に記載された送りねじ装置は次のような構成をなしている。まず、駆動モータによって回転される送りねじがあり、上記送りねじにはナットが螺合されている。上記ナットの移動方向両側にはそれぞれ吸振器が移動可能に設置されている。上記両吸振器は連結棒を介して連結されている。上記吸振器は上記送りねじにゴム等の弾性体を介して嵌め込まれている。上記吸振器は上記ナットに当接される当て金を備えている。
上記送りねじが駆動モータによって回転駆動されると上記ナットが何れかの方向に移動する。その際、ナットが一方の吸振器に当接し共に移動し、他方の吸振器も連結棒を介して一体的に移動する。
なお、別のタイプとして連結棒の代わりにコイルスプリングを介して両吸振器を連結した構成の送りねじも開示されている。

次に、特許文献４に記載された送りねじ装置は次のような構成をなしている。まず、ねじ軸があり、上記ねじ軸にはナットが螺合されている。上記ねじ軸の上記ナットの移動方向両側にはそれぞれ移動支持体が螺合されている。上記移動支持体同士は上記ナットを貫通するガイドバーによって連結されている。上記ナットと上記移動支持体の間であって上記ガイドバーの外周にはバネ部材が設置されている。
上記ねじ軸を回転させると上記ナットが何れかの方向に移動する。また、移動方向両側の移動支持体もガイドバーと共に移動する。

特開２００５－２４０８６０号公報 特開２００７－２２８６８８号公報 特開平２－１５０５３８号公報 特開２００７－２５５４３８号公報

しかしながら、上記従来の構成では次のような問題があった。
まず、特許文献１による送りねじ装置の場合には、ナット部材が何れかの方向に移動して何れか一方の副支持部材に当接することによりその副支持部材を同方向に移動させるとともに連結部材を介して他方の副支持部材をも移動させる構成であり、そのため、ナット部材と両端の軸受装置の間がその中間地点で常に副支持部材によって支持されているわけではなく、ネジ軸の撓みを効果的に防止できていないという問題があった。
これに対して、特許文献２によるアクチュエータの場合には、一対のプーリとワイヤによってボールナットの両側に配置された中間サポートの移動量をボールナットの移動量の半分に制御しているので、中間サポートによってボールナットと両端の軸受部との中間位置を常に支持することができる。しかしながら、プーリやワイヤといった複雑な構成を要してしまい構成が複雑化、大型化してしまうという問題があった。
特許文献３に記載された発明の場合には送りねじを直接支持する構成ではなく振動を吸収することを目的としたものであるが、吸振器がナットと両端の軸受との中間に常に位置していない点で、上記特許文献１の場合と同様の問題をかかえている。
特許文献４に記載された発明の場合も同様であり、送りねじを直接支持する構成ではなく振動を吸収することを目的としたものであるが、移動支持体がナットと両端の軸受との中間に常に位置していない点で、上記特許文献１の場合と同様の問題をかかえている。

本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、簡易且つコンパクトな構成によりボールねじ軸の撓みを防止することができ、振動や騒音を抑制して高速化に対応することができるボールねじ軸サポート構造とアクチュエータを提供することにある。

上記課題を解決するべく本願発明の請求項１によるボールねじ軸サポート構造は、ボールねじ軸と、上記ボールねじ軸の両端をそれぞれ支持する一対の端部材と、上記ボールねじ軸に移動可能に螺合されたボールねじナットと、上記一対の端部材の内一方の端部材と上記ボールねじナットとの間、他方の端部材と上記ボールねじナットとの間、にそれぞれ独立して移動可能に設置された一対の中間サポートと、上記一方の中間サポートと上記ボールねじナットとの間、上記一方の中間サポートと上記一方の端部材との間、上記他方の中間サポートと上記ボールねじナットとの間、上記他方の中間サポートと上記他方の端部材との間、に設置された弾性手段と、を具備し、上記ボールねじナットが移動する際上記各弾性手段が弾性変形することにより上記一方の中間サポートを上記一方の端部材と上記ボールねじナットの中間位置、上記他方の中間サポートを他方の端部材と上記ボールねじナットの中間位置、にそれぞれ位置させるようにし、上記弾性手段は上記ボールねじ軸の外周側に設置されたコイルスプリングであることを特徴とするものである。
又、請求項２によるボールねじ軸サポート構造は、請求項１記載のボールねじ軸サポート構造において、上記一対の中間サポートに加えて一対以上の中間サポートが追加して設置されていて、上記中間サポート同士の間にも上記弾性手段が設置されていることを特徴とするものである。
又、請求項３によるボールねじ軸サポート構造は、請求項１又は請求項２記載のボールねじ軸サポート構造において、上記ボールねじナットが駆動モータにより回転されるものであることを特徴とするものである。
又、請求項４によるボールねじ軸サポート構造は、請求項３記載のボールねじ軸サポート構造において、上記ボールねじナットが複数設置されていて、上記ボールねじナット同士の間にも上記中間サポートが上記弾性手段を介して設置されていることを特徴とするものである。
又、請求項５によるボールねじ軸サポート構造は、請求項１～請求項４の何れかに記載のボールねじ軸サポート構造において、上記弾性手段が設けられた弾性部材ユニットがあり、上記弾性部材ユニットは単独で又は複数が連続で設置されていることを特徴とするものである。
又、請求項６によるボールねじ軸サポート構造は、請求項５記載のボールねじ軸サポート構造において、上記弾性部材ユニットは上記弾性手段と上記弾性手段の両端に設置された弾性部材ユニット連結部材とから構成されていて、上記弾性部材ユニット連結部材を介して隣接する上記弾性部材ユニット同士が連結されることを特徴とするものである。
又、請求項７によるボールねじ軸サポート構造は、請求項６記載のボールねじ軸サポート構造において、上記弾性部材ユニットは上記端部材に対しても上記弾性部材ユニット連結部材を介して連結され、上記ボールねじナットに対しても上記弾性部材ユニット連結部材を介して連結されることを特徴とするものである。
又、請求項８によるボールねじ軸サポート構造は、請求項１記載のボールねじ軸サポート構造において、上記コイルスプリングの外周側は蛇腹部材で覆われていることを特徴とするものである。
又、請求項９によるボールねじ軸サポート構造は、請求項８記載のボールねじ軸サポート構造において、上記蛇腹部材は上記コイルスプリングに一体化されていることを特徴とするものである。
又、請求項１０記載によるアクチュエータは、請求項１～請求項９の何れかに記載のボールねじ軸サポート構造が設置されていることを特徴とするものである。

以上述べたように、本願発明の請求項１記載のボールねじ軸サポート構造によると、ボールねじ軸と、上記ボールねじ軸の両端をそれぞれ支持する一対の端部材と、上記ボールねじ軸に移動可能に螺合されたボールねじナットと、上記一対の端部材の内一方の端部材と上記ボールねじナットとの間、他方の端部材と上記ボールねじナットとの間、にそれぞれ独立して移動可能に設置された一対の中間サポートと、上記一方の中間サポートと上記ボールねじナットとの間、上記一方の中間サポートと上記一方の端部材との間、上記他方の中間サポートと上記ボールねじナットとの間、上記他方の中間サポートと上記他方の端部材との間、に設置された弾性手段と、を具備し、上記ボールねじナットが移動する際上記各弾性手段が弾性変形することにより上記一方の中間サポートを上記一方の端部材と上記ボールねじナットの中間位置、上記他方の中間サポートを他方の端部材と上記ボールねじナットの中間位置、にそれぞれ位置させるようにし、上記弾性手段は上記ボールねじ軸の外周側に設置されたコイルスプリングであるので、簡易且つコンパクトな構成によりボールねじ軸の撓みを防止することができ、振動や騒音を抑制して高速化に対応できる。
又、請求項２記載のボールねじ軸サポート構造によると、請求項１記載のボールねじ軸サポート構造において、上記一対の中間サポートに加えて一対以上の中間サポートが追加して設置されていて、上記中間サポート同士の間にも上記弾性手段が設置されているので、更に振動や騒音を防止できる。
又、請求項３によるボールねじ軸サポート構造は、請求項１又は請求項２記載のボールねじ軸サポート構造において、上記ボールねじナットが駆動モータにより回転されるものであるので、構成をより簡易にできる。
又、請求項４記載のボールねじ軸サポート構造によると、請求項３記載のボールねじ軸サポート構造において、上記ボールねじナットが複数設置されていて、上記ボールねじナット同士の間にも上記中間サポートが上記弾性手段を介して設置されているので、複数の上記ボールねじナットが設置された場合でも、簡易且つコンパクトな構成によりボールねじ軸の撓みを防止することができ、振動や騒音を抑制して高速化に対応できる。
又、請求項５記載のボールねじ軸サポート構造によると、請求項１～請求項４の何れかに記載のボールねじ軸サポート構造において、上記弾性手段が設けられた弾性部材ユニットがあり、上記弾性部材ユニットは単独で又は複数が連続で設置されているので、容易に設計変更できる。
又、請求項６記載のボールねじ軸サポート構造によると、請求項５記載のボールねじ軸サポート構造において、上記弾性部材ユニットは上記弾性手段と上記弾性手段の両端に設置された弾性部材ユニット連結部材とから構成されていて、上記弾性部材ユニット連結部材を介して隣接する上記弾性部材ユニット同士が連結されるので、構成をより簡易にできる。
又、請求項７記載のボールねじ軸サポート構造によると、請求項６記載のボールねじ軸サポート構造において、上記弾性部材ユニットは上記端部材に対しても上記弾性部材ユニット連結部材を介して連結され、上記ボールねじナットに対しても上記弾性部材ユニット連結部材を介して連結されるので、構成をより簡易にできる。
又、請求項８記載のボールねじ軸サポート構造によると、請求項１記載のボールねじ軸サポート構造において、上記コイルスプリングの外周側は蛇腹部材で覆われているので、簡易な構成により騒音を防止するとともに上記ボールねじ軸の防塵ができる。
又、請求項９記載のボールねじ軸サポート構造によると、請求項８記載のボールねじ軸サポート構造において、上記蛇腹部材は上記コイルスプリングに一体化されているので、構成をより簡易にできる。
又、請求項１０記載のアクチュエータによると、請求項１～請求項９の何れかに記載のボールねじ軸サポート構造が設置されているので、簡易且つコンパクトな構成によりボールねじ軸の撓みを防止することができ、振動や騒音を抑制して高速化に対応できる。

本発明の第１の実施の形態を示す図で、アクチュエータの斜視図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、図２（ａ）は図１のＩＩａ－ＩＩａ断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＩＩｂ部の拡大図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、図４（ａ）は図１のＩＶａ部の拡大図、図４（ｂ）は図１のＩＶｂ部の拡大図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、図５（ａ）は図２（ａ）のＶａ部の拡大図、図５（ｂ）は図２（ａ）のＶｂ部の拡大図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、弾性ユニットに負荷が掛かっていない初期状態のアクチュエータをハウジングの一側を撤去して模式的に示す側面図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、ボールねじナットが初期状態から右側に移動した場合のアクチュエータをハウジングの一側を撤去して模式的に示す側面図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、ボールねじナットがさらに右端に移動した場合のアクチュエータをハウジングの一側を撤去して模式的に示す側面図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、模式的に示したアクチュエータの縦断面図で、ボールねじナットが初期状態から左端に移動した場合のアクチュエータをハウジングの一側を撤去して模式的に示す側面図である。 本発明の第２の実施の形態を示す図で、弾性ユニットに負荷が掛かっていない初期状態のアクチュエータをハウジングの一側を撤去して模式的に示す側面図である。 本発明の第２の実施の形態を示す図で、弾性ユニットに負荷が掛かっていない初期状態のアクチュエータをハウジングの一側を撤去して模式的に示す平面図である。 本発明の第３の実施の形態を示す図で、弾性ユニットに負荷が掛かっていない初期状態のアクチュエータをハウジングの一側を撤去して模式的に示す側面図である。 本発明の第４の実施の形態を示す図で、弾性ユニットに負荷が掛かっていない初期状態のアクチュエータをハウジングの一側を撤去して模式的に示す側面図である。 本発明の第５の実施の形態を示す図で、アクチュエータの斜視図である。 本発明の第５の実施の形態を示す図で、アクチュエータのスライダ付近の縦断面図である。

以下、図１乃至図９を参照しながら、本発明の第１の実施の形態について説明する。図１、図２に示すように、上記アクチュエータ１には横断面形状が略Ｕ字型を成すベース３がある。上記ベース３の左右両内側面にはガイドレール５、５が設置されている。上記ガイドレール５、５にはガイド溝７、７がそれぞれ形成されている。

また、上記ベース３内にはボールねじ軸１７が内装されている。また、図１に示すように、上記ベース３の前端側（図１中右下側）には端部材９があり、上記ベース３の後端側（図２中左上側）には端部材１１がある。上記ボールねじ軸１７はこれら端部材９、１１に内装された軸受１３、１５よって回転を規制された状態で支持されている。上記ボールねじ軸１７には螺旋溝１９が形成されている。

図１、図２に示すように、上記ベース３にはスライダ２１が左右方向に移動可能に設置されている。上記スライダ２１の図２（ｂ）中右側にはエンドキャップ２３が設置されている。また、上記スライダ２１の図２（ｂ）中左側にはエンドキャップ２５が設置されている。上記エンドキャップ２３、２５内の幅方向（図２（ｂ）中紙面に直交する方向）両端側には図示しないリターン路が形成されている。上記スライダ２１内の幅方向（図２（ｂ）中紙面に直交する方向）両側にはそれぞれ図示しない無負荷循環路が形成されている。また、上記スライダ２１の幅方向（図２（ｂ）中紙面に直交する方向）両側面には図示しないガイド溝が形成されている。

上記スライダ２１内の図示しない一方の無負荷循環路と、上記エンドキャップ２３の一方のリターン路、上記エンドキャップ２５の一方のリターン路、及び、上記一方のガイドレール５のガイド溝７と上記スライダ２１の図示しない一方のガイド溝の間の空間には、図示しない複数の鋼球が転動・循環されている。また、上記スライダ２１内の図示しない他方の無負荷循環路と、上記エンドキャップ２３の他方のリターン路、上記エンドキャップ２５の他方のリターン路、及び、上記他方のガイドレール５のガイド溝７と上記スライダ２１の図示しない他方のガイド溝の間の空間にも、図示しない複数の鋼球が転動・循環されている。このような構成により、上記スライダ２１は上記ベース３に対して移動可能となっている。

また、図２（ｂ）に示すように、上記スライダ２１には、図２（ｂ）中左右方向に開口されたボールねじナット収容部２７があり、このボールねじナット収容部２７内には軸受収容部材２８が内装されている。この軸受収容部材２８の内側にはボールねじナット取付部材３１が軸受２９、２９を介して回転可能に支持されている。上記ボールねじナット取付部材３１には貫通孔３２が形成されていて、この貫通孔３２の図２（ｂ）中右端側は拡径されてボールねじナット取付用凹部３３が形成されている。

上記ボールねじナット取付用凹部３３にはボールねじナット３５が設置されている。上記ボールねじナット３５は、円筒形状のボールねじナット本体３６と上記ボールねじナット本体３６の前後（図２（ｂ）中左右）に設置されたエンドキャップ３７、３９とから構成されている。上記ボールねじ軸１７は上記ボールねじナット取付部材３１と上記ボールねじナット３５を貫通している。上記ボールねじナット本体３６の内周面には螺旋溝４１が形成されている。また、上記エンドキャップ３７、３９内には図示しないリターン路が形成されている。また、上記ボールねじナット本体３６内には図示しない無負荷循環路が形成されている。

上記ボールねじナット本体３６の図示しない無負荷循環路内、上記エンドキャップ３７、３９の図示しないリターン路、及び、上記ボールねじナット本体３６の螺旋溝４１と上記ボールねじ軸１７の螺旋溝１９の間の空間には複数の鋼球４３が転動・循環されている。また、図１に示すように、上記スライダ２１の側面（図１中右上側）にはモータユニット４５が設置されている。このモータユニット４５内には図示しないモータが内装されている。

上記ボールねじナット取付部材３１の図２（ｂ）中左端にはプーリ４７が固着されている。上記モータユニット４５のモータの出力軸にもプーリが固着されていて、上記プーリ４７と上記モータの出力軸のプーリにはベルト４９が巻回されている。上記プーリ４７と上記モータの出力軸のプーリと上記ベルト４９によって、上記モータユニット４５のモータの出力軸の回転が上記ボールねじナット取付部材３１ひいては上記ボールねじナット３５に伝達される。上記ボールねじナット３５が回転されると、上記スライダ２１が前後方向（図２中左右方向）に移動される。

また、上記アクチュエータ１には、上記ボールねじ軸１７を支持する中間サポート５０、５１が設置されている。上記中間サポート５０には、図５（ａ）に示すように、中間サポート本体５３がある。上記中間サポート本体５３にはボールねじ軸用貫通孔５５が形成されている。また、図３、図４、及び、図５（ａ）に示すように、中間サポート本体５３の図３中下側の幅方向（図３中左右方向）両側にはローラ取付部材５７、５７がある。それぞれの上記ローラ取付部材５７には２個ずつのローラ５９、５９がローラ用軸６１、６１を介して回転可能に設置されている。上記ローラ５９は上記ガイドレール５のガイド溝７に移動可能に係合されている。

また、上記中間サポート５１も上記中間サポート５０と同じ構成をなしている。図１に示すように、上記中間サポート５０と上記中間サポート５１は中間サポート連結部材６３によって連結されている。上記中間サポート連結部材６３の両端側は上記中間サポート５０の中間サポート本体５３の幅方向（図１中左下から右上に向かう方向）両側と上記中間サポート５１の中間サポート本体５３の幅方向（図１中左下から右上に向かう方向）両側に固着されている。

図１、図２に示すように、上記中間サポート５０と上記端部材９との間には、２つの弾性部材ユニット７１、７１が設置されている。同様に、上記スライダ２１と上記中間サポート５０との間にも、２つの弾性部材ユニット７１、７１が設置されている。

上記弾性部材ユニット７１は、図１、図２、図４（ａ）、及び、図５（ａ）に示すように、弾性手段としてのコイルスプリング７３と、上記コイルスプリング７３の両端側に設置された弾性部材ユニット連結部材７５、７５とから構成されている。また、図２に示すように、上記コイルスプリング７３の外周側には蛇腹部材７７が設置されている。

上記弾性部材ユニット連結部材７５は、図２（ｂ）、図４（ａ）、図５（ａ）に示すように、フランジ部７９と円筒部８１とから構成されている。上記弾性部材ユニット連結部材７５には上記ボールねじ軸１７が挿通される。上記弾性部材ユニット連結部材７５は上記ボールねじ軸１７に対して摺動性のよい材料で構成されていて、上記弾性部材ユニット連結部材７５の内周面により上記ボールねじ軸１７が支持されている。上記円筒部８１には円筒形の緩衝部材８３が被冠されている。上記緩衝部材８３の先端は上記円筒部８１の先端よりも軸方向に突出されている。また、上記フランジ部７９には環状凸部８５が形成されていて、この環状凸部８５の端面には環状溝であるコイルスプリング係合部８７が設けられている。このコイルスプリング係合部８７に上記コイルスプリング７３の端が係合されている。また、上記蛇腹部材７７の端は上記環状凸部８５の外周側に係合されている。

図４（ｂ）に示すように、隣接する弾性部材ユニット７１、７１は、弾性部材ユニット連結部材７５、７５のフランジ部７９、７９間に環状の連結リング８９を介挿させた状態で連結されている。その際、固定用ねじ９１を一方の弾性部材ユニット連結部材７５のフランジ部７９に穿孔された貫通孔に一方側から通して上記連結リング８９に形成された雌ねじ部に螺合させ、別の固定用ねじ９１を他方の弾性部材ユニット連結部材７５のフランジ部７９に穿孔された貫通孔に他方側から通して上記連結リング８９に形成された雌ねじ部に螺合されている。

また、図４（ａ）に示すように、弾性部材ユニット７１と中間サポート５０は、固定用ねじ９１を上記弾性部材ユニット連結部材７５のフランジ部７９に穿孔された貫通孔を通して上記中間サポート５０の中間サポート部材本体５３に螺合させることで連結されている。
なお、例えば、図２（ａ）に示すように、図２（ａ）中右側の弾性部材ユニット７１の図２（ａ）中右側の弾性部材ユニット連結部材７５と上記端部材９も、同様に、固定用ねじ９１を上記弾性部材ユニット連結部材７５のフランジ部７９に穿孔された貫通孔を通して上記端部材９に内装された軸受１３に螺合させることで連結されている。

また、図２（ｂ）に示すように、上記スライダ２１のボールねじナット収容部２７の図２（ｂ）中右側には、連結部材用ブラケット９２が設置されている。上記スライダ２１と上記弾性部材ユニット７１は上記連結部材用ブラケット９２を介して連結されている。すなわち、固定用ねじ９１を上記弾性部材ユニット連結部材７５のフランジ部７９をに穿孔された貫通孔を通して上記連結部材用ブラケット９２に螺合させることで、上記連結部材用ブラケット９２を介して上記弾性部材ユニット連結部材７５と上記スライダ２１が連結されている。

次に、この第１の実施の形態による作用について説明する。
まず、スライダ２１が図６に示す初期状態にあると仮定する。この初期状態においては弾性部材ユニット７１には何ら負荷は作用していない。
その状態でモータユニット４５の図示しないモータを駆動させて、上記スライダ２１を図６右側に移動させると、図７に示すように、中間サポート５０が、上記スライダ２１と上記中間サポート５０間の弾性部材ユニット７１、７１によって押圧されて上記スライダ２１と同方向に移動される。このとき、上記スライダ２１と上記中間サポート５０間の弾性部材ユニット７１、７１及び上記中間サポート５０と端部材９間の弾性部材ユニット７１、７１のコイルスプリング７３は圧縮される。更に上記スライダ２１を図７中右側へ移動させると、図８に示す状態となる。
図６、図７、図８の何れの状態においても、中間サポート５０はスライダ２１と端部材９の中間位置にあり、中間サポート５１はスライダ２１と端部材１１の中間位置にある。

また、図６に示す初期状態から、図６中左側に上記スライダ２１を移動させると、図９に示す状態となる。このとき、上記スライダ２１と上記中間サポート５０間の弾性部材ユニット７１、７１及び上記中間サポート５０と端部材９間の弾性部材ユニット７１、７１のコイルスプリング７３は伸長される。この場合も中間サポート５０はスライダ２１と端部材９の中間位置にあり、中間サポート５１はスライダ２１と端部材１１の中間位置にある。

上記中間サポート５０、５１によって上記ボールねじ軸１７が支持されているので、上記ボールねじ軸１７の固有振動数が高くなり、上記スライダ２１の移動に伴って生ずる振動が低減される。

次に、この第１の実施の形態による効果について説明する。
まず、簡易且つコンパクトな構成によりボールねじ軸１７の撓みを防止することができ、振動や騒音を抑制して高速化に対応することができる。以下、詳しく説明する。
まず、中間サポート５０をスライダ２１と端部材９の中間位置に位置させるとともに、中間サポート５１をスライダ２１と端部材１１の中間位置に位置させるための構成が簡単になった。すなわち、従来は一対のプーリとワイヤとからなる複雑な構成を採用していたが、本実施の形態の場合には弾性部材ユニット７１を適所に配置するだけで良いからである。
また、中間サポート５０をスライダ２１と端部材９の中間位置に位置させるとともに、中間サポート５１をスライダ２１と端部材１１の中間位置に位置させることができるので、振動や騒音を効果的に抑制して高速化に対応することができる。

また、アクチュエータのストロークが変更された場合には弾性部材ユニット７１の個数を増減させることにより容易に対応することができる。
また、スライダ２１の個数が増加された場合も同様であり、弾性部材ユニット７１の個数、配置を適宜変更するだけで容易に対応することができる。
また、弾性部材ユニット７１はボールねじ軸１７を包囲するように配置されているので、スペースの有効利用を図ることができる。
また、弾性部材ユニット７１のコイルスプリング７３は蛇腹部材７７によって覆われているので、静音化、防塵化を図ることができる。
また、弾性部材ユニット７１の弾性部材ユニット連結部材７５の円筒部８１には円筒形の緩衝部材８３が被冠されていて円筒部８１よりも軸方向に突出されているので、弾性部材ユニット７１が圧縮されて弾性部材ユニット連結部材７５、７５同士が当たってもその衝撃を緩和することができる。

次に、図１０及び図１１を参照しながら、本発明の第２の実施の形態について説明する。
この第２の実施の形態におけるアクチュエータ２０１は、前記第１の実施の形態におけるアクチュエータ１と略同様の構成であるが、端部材９と端部材１１の間の図１０中上側の幅方向（図１１中上下方向）両側のそれぞれには、スプリング支持軸２０３、２０３が設置されている。弾性部材ユニット７１はコイルスプリング７３が上記スプリング支持軸２０３によって貫通される状態で設置される。また、この第２の実施の形態の場合にはボールねじ軸１７を覆う蛇腹部材は設けられていない。また、中間サポート５０、５１の中間サポート本体５３、５３のボールねじ軸用貫通孔５５、５５には、それぞれボールねじ軸１７を支持する図示しない摺動性のよい軸受部材が設置されている。
なお、その他の構成は前記第１の実施の形態の場合と同じであり、図中同一部分には同一符号を付して示しその説明を省略する。
この第２の実施の形態の場合も、前記第１の実施の形態の場合と略同様の作用と効果を奏することができる。

次に、図１２を参照しながら、本発明の第３の実施の形態について説明する。
この第３の実施の形態によるアクチュエータ３０１には、二つのスライダ３０３、３０５が設置されている。端部材９と上記スライダ３０３の間には中間サポート３０７が設置されていて、上記スライダ３０３と上記スライダ３０５の間には中間サポート３０９が設置されていて、端部材１１と上記スライダ３０５の間には中間サポート３１１が設置されている。上記端部材９と上記中間サポート３０７の間には２つの弾性部材ユニット７１、７１が設置されている。上記中間サポート３０７と上記スライダ３０３との間には２つの弾性部材ユニット７１、７１が設置されている。上記スライダ３０３と上記中間サポート３０９の間には２つの弾性部材ユニット７１、７１が設置されている。上記中間サポート３０９と上記スライダ３０５の間には２つの弾性部材ユニット７１、７１が設置されている。上記スライダ３０５と上記中間サポート３１１の間には２つの弾性部材ユニット７１、７１が設置されている。上記中間サポート３１１と上記端部材１１の間には２つの弾性部材ユニット７１、７１が設置されている。

上記スライダ３０３、３０５は前記第１の実施の形態におけるアクチュエータ１のスライダ２１と同様の構成であり、ボールねじ軸１７に螺合された図示しないボールねじナットが内装されていて、上記図示しないボールねじナットを回転させて駆動する図示しないモータが設置されている。
また、中間サポート３０７、３０９、３１１は連結されておらず、それぞれ独立している。
また、図１２には図示しないが、第１の実施の形態の場合と同様に上記弾性部材ユニット７１には蛇腹部材が設置されている。
なお、その他の構成は前記第１の実施の形態の場合と同じであり、図中同一部分には同一符号を付して示しその説明を省略する。

この第３の実施の形態の場合は、二つのスライダ３０３、３０５がそれぞれ独立して移動する。上記スライダ３０３、３０５の移動によって、弾性部材ユニット７１を介して中間サポート３０７、３０９、３１１が付勢され、それぞれ独立して移動する。
この第３の実施の形態の場合も、前記第１の実施の形態や第２の実施の形態の場合と同様の作用と効果を奏する。

次に、図１３を参照しながら、本発明の第４の実施の形態について説明する。
この第４の実施の形態におけるアクチュエータ４０１は、前記第３の実施の形態におけるアクチュエータ１と略同様の構成であるが、前記した第２の実施の形態のように、端部材９と端部材１１の間にはスプリング支持軸３０３、３０３が設置されていて、弾性部材ユニット７１はコイルスプリング７３が上記スプリング支持軸２０３によって貫通される状態で設置されている。また、この第４の実施の形態の場合にもボールねじ軸１７を覆う蛇腹部材は設けられていない。また、中間サポート３０７、３０９、３１１の中間サポート本体５３のボールねじ軸用貫通孔５５には、ボールねじ軸１７を支持する図示しない摺動性のよい軸受部材が設置されている。

この第４の実施の形態の場合も、前記第１の実施の形態乃至第３の実施の形態の場合と同様の作用と効果を奏する。

次に、図１４及び図１５を参照しながら、本発明の第５の実施の形態について説明する。
この第５の実施の形態によるアクチュエータ５０１は前記した第１の実施の形態によるアクチュエータ１とほぼ同様の構成であるが、一対の中間サポート５０、５１の内側にもう一対の中間サポート５０３、５０５が設置されている。上記中間サポート５０３、５０５は中間サポート連結部材５０７によって連結されている。上記中間サポート５０３、５０５は上記中間サポート５０、５１と同様の構成である。
上記中間サポート５０と上記中間サポート５０３の間には２つの弾性部材ユニット７１、７１が設置されていて、上記中間サポート５０とスライダ２１の間にも２つの弾性部材ユニット７１、７１が設置されている。

この第５の実施の形態の場合も第１の実施の形態による作用・効果の他、次のような作用・効果を奏する。すなわち、一対の中間サポート５０、５１の他、もう一対の中間サポート５０３、５０５が設置されているので、更に振動や騒音を防止できる。

なお、本発明は前記第１～第５の実施の形態に限定されない。
まず、前記第１、第２の実施の形態の場合には、一対の中間サポートが中間サポート連結部材を介して連結される構成としたが、それぞれ独立させて設けることも考えられる。その場合には、前期第１、第２の実施の形態の場合には弾性部材ユニットが設置されていない中間サポートと端部材１１の間、及び、中間サポートとスライダとの間にも弾性部材ユニットを配置することになる。
また、前記第５の実施の形態の場合には、一対の中間サポートの内側にもう一対の中間サポートを設置したが、上記一対の中間サポートの外側に上記もう一対の中間サポートを設置してもよい。また、更に一対又は複数対の中間サポートを追加して設ける場合も考えられる。これらの場合には、追加して設置された中間サポートの対の一方の中間サポートにも弾性部材ユニットが弾性部材ユニット連結部材で接続される。
また、前記第１乃至第４の実施の形態の場合にはスライダと端部材の間に中間サポートを１個ずつ設置する構成を例に挙げて説明したが、それに限定されるものではなく、２個以上の中間サポートを設ける場合も考えられる。その場合には、中間サポート相互間にも弾性部材ユニットが介挿されることになる。
また、前記第１の実施形態、第３の実施の形態、及び、第５の実施の形態の場合には、弾性部材ユニット連結部材を摺動性の良い部材で構成し弾性部材ユニット連結部材のフランジ部及び円筒部に形成された貫通孔でボールねじ軸を支持する構成を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、フランジ部及び円筒部に形成された貫通孔に摺動性のよい軸受部材を設置してもよい。また、中間サポート本体の貫通孔に摺動性のよい軸受部材を設置しボールねじ軸を支持させ、フランジ部及び円筒部に形成された貫通孔とボールねじ軸との間に隙間を設けることも考えられる。
また、前記第１乃至第５の実施の形態の場合には、弾性部材ユニットを２個ずつ介挿する場合を例に挙げて説明したが、それに限定されるものではなく、１個、３個以上であってもよい。
また、前記第１の実施の形態、第３の実施の形態では、蛇腹部材とコイルスプリングが別体になったものを例に挙げて説明したが、これを一体化させてもよい。
また、前記第１、第２、及び、第５の実施の形態の場合には、駆動モータによりボールねじナットを回転駆動するタイプを例に挙げて説明したが、駆動モータによりボールねじ軸を回転駆動するタイプに対しても適用可能である。その場合、モータユニットはベースに設置し、端部材に内装された軸受によってボールねじ軸を回転可能に支持し、ボールねじナットはスライダに回転不能に固定することになる。
その他、図示した構成はあくまで一例である。

本発明は、ボールねじ軸サポート構造とアクチュエータに係り、特に、簡易且つコンパクトな構成によりボールねじ軸の撓みを防止して振動や騒音を抑制し高速に動作できるように工夫したものに関し、例えば、産業用ロボットに好適である。

１ アクチュエータ
９ 端部材
１１ 端部材
１７ ボールねじ軸
３５ ボールねじナット
５０ 中間サポート
５１ 中間サポート
６３ 中間サポート連結部材
７１ 弾性部材ユニット
７３ コイルスプリング（弾性手段）
７５ 弾性部材ユニット連結部材
７７ 蛇腹部材
２０１ アクチュエータ
３０１ アクチュエータ
３０７ 中間サポート
３０９ 中間サポート
３１１ 中間サポート
４０１ アクチュエータ
５０１ アクチュエータ
５０３ 中間サポート
５０５ 中間サポート
５０７ 中間サポート連結部材

Claims (10)

1. ボールねじ軸と、
   上記ボールねじ軸の両端をそれぞれ支持する一対の端部材と、
   上記ボールねじ軸に移動可能に螺合されたボールねじナットと、
   上記一対の端部材の内一方の端部材と上記ボールねじナットとの間、他方の端部材と上記ボールねじナットとの間、にそれぞれ独立して移動可能に設置された一対の中間サポートと、
   上記一方の中間サポートと上記ボールねじナットとの間、上記一方の中間サポートと上記一方の端部材との間、上記他方の中間サポートと上記ボールねじナットとの間、上記他方の中間サポートと上記他方の端部材との間、に設置された弾性手段と、
   を具備し、
   上記ボールねじナットが移動する際上記各弾性手段が弾性変形することにより上記一方の中間サポートを上記一方の端部材と上記ボールねじナットの中間位置、上記他方の中間サポートを他方の端部材と上記ボールねじナットの中間位置、にそれぞれ位置させるようにし、
   上記弾性手段は上記ボールねじ軸の外周側に設置されたコイルスプリングであることを特徴とするボールねじ軸サポート構造。
2. 請求項１記載のボールねじ軸サポート構造において、
   上記一対の中間サポートに加えて一対以上の中間サポートが追加して設置されていて、
   上記中間サポート同士の間にも上記弾性手段が設置されていることを特徴とするボールねじ軸サポート構造。
3. 請求項１又は請求項２記載のボールねじ軸サポート構造において、
   上記ボールねじナットが駆動モータにより回転されるものであることを特徴とするボールねじ軸サポート構造。
4. 請求項３記載のボールねじ軸サポート構造において、
   上記ボールねじナットが複数設置されていて、
   上記ボールねじナット同士の間にも上記中間サポートが上記弾性手段を介して設置されていることを特徴とするボールねじ軸サポート構造。
5. 請求項１～請求項４の何れかに記載のボールねじ軸サポート構造において、
   上記弾性手段が設けられた弾性部材ユニットがあり、上記弾性部材ユニットは単独で又は複数が連続で設置されていることを特徴とするボールねじ軸サポート構造。
6. 請求項５記載のボールねじ軸サポート構造において、
   上記弾性部材ユニットは上記弾性手段と上記弾性手段の両端に設置された弾性部材ユニット連結部材とから構成されていて、
   上記弾性部材ユニット連結部材を介して隣接する上記弾性部材ユニット同士が連結されることを特徴とするボールねじ軸サポート構造。
7. 請求項６記載のボールねじ軸サポート構造において、
   上記弾性部材ユニットは上記端部材に対しても上記弾性部材ユニット連結部材を介して連結され、上記ボールねじナットに対しても上記弾性部材ユニット連結部材を介して連結されることを特徴とするボールねじ軸サポート構造。
8. 請求項１記載のボールねじ軸サポート構造において、
   上記コイルスプリングの外周側は蛇腹部材で覆われていることを特徴とするボールねじ軸サポート構造。
9. 請求項８記載のボールねじ軸サポート構造において、
   上記蛇腹部材は上記コイルスプリングに一体化されていることを特徴とするボールねじ軸サポート構造。
10. 請求項１～請求項９の何れかに記載のボールねじ軸サポート構造が設置されていることを特徴とするアクチュエータ。
    

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