JP3871516B2 - 複合ねじ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サーボプレスや射出成形機等の高荷重がかかる部材の駆動に用いられるボールねじに関する。
【０００２】
【従来の技術】
駆動源にサーボモータを有する機械、例えばサーボプレスや射出成形機では、金型固設部（例えばラム）の駆動にエネルギー伝達効率の良いボールねじが用いられている。しかし、これらの個所では高い荷重がかかる。一般に、ボールねじは耐荷重性に劣るため種々の工夫がなされてきた。
【０００３】
例えば、特開２０００−１３０５４２公報では、ボールねじのねじ溝を多条化し循環数を増やし、ナット内のボール数を増やした多条ボールねじが開示されている。また、特開２０００−２９１７７０公報では、ボール径が異なる２種類のボールを使用することによって、負荷を受けるボールとスペーサの役割を果たすボールとに分けて、特に低速領域におけるボールの摩擦を押さえて同トルクの増大防止を図るボールねじが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来発明は、ボールねじを改良し、耐荷重性を向上させ、高寿命化を試みたものであるが、台形ねじや角ねじが有する特徴までも有するものではないと考えられる。本発明では、台形ねじや角ねじ等が有する特徴である高荷重に対応するとともに、ボールねじの特徴である高効率なエネルギー伝達を実現し、その結果、長寿命化を達成したねじ機構（複合ねじ）を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ボールねじ部のピッチ間に、ねじ部が１又は複数条形成される複合ねじであって、前記ボールねじ部の隙間が片側に寄るまで、前記ナットを前記ねじ軸と平行な一方向へ移動させたときに、前記ねじ軸と平行な前記一方向と反対方向へ前記ナットを移動可能とする側に形成される前記ねじ部の隙間量は、前記ボールねじ部に形成される隙間量よりも小さく形成されることを特徴とする複合ねじである。
【０００６】
請求項１の発明では、ボールねじ部のピッチ間に一般的な断面山形状等のねじ部を設けた。すなわち、ねじ全体では、多条ねじを構成する。さらに、ボールねじ部の隙間が片側に寄るまで、ナットを前記ねじ軸と平行な一方向へ移動させたときに、ねじ軸と平行な前記一方向と反対方向へ前記ナットを移動可能とする側に形成される前記ねじ部の隙間量は、ボールねじ部で形成される隙間量よりも小さく形成した。これにより、ナットに軸と平行な前記一方向と反対方向への荷重がかかる際には、隙間が小さいねじ部で荷重を受けることとなる。すなわち、ボールねじ部のボールは荷重を受けることがなく、耐荷重性の高いねじ部で荷重を受けるので、ねじ全体（複合ねじ）の耐荷重性を従来のボールねじに比べて高くすることができる。請求項２の発明は、前記ねじ部は三角ねじであることを特徴とする請求項１記載の複合ねじである。
【０００７】
また、請求項３の発明は、前記ねじ部は台形ねじであることを特徴とする請求項１に記載の複合ねじである。さらに、請求項４の発明は、前記ねじ部は角ねじであることを特徴とする請求項１に記載の複合ねじである。
【０００８】
一般的に、台形ねじや角ねじは、通常使用される三角ねじに比べてねじ効率が高い。そこで、請求項１の発明におけるねじ部の形状を台形ねじや角ねじとすることで、さらに高いねじ効率を有する複合ねじを提供することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明を適用した例として、図４にサーボプレス１を示す。サーボプレス１のフレーム２にはスライド３が昇降自在に設けられている。また、フレーム２の上部にはサーボモータ７が設けられ、サーボモータ７の駆動軸には小プーリ７ａが固設されている。一方、スライド３の上部にはナット４が設けられている。そして、フレーム２に回転自在に設けられるねじ軸５はナット４と螺合している。この螺合部分は本発明による複合ねじが形成されている。ねじ軸５の上部には大プーリ６が固設されている。大プーリ６と小プーリ７ａはベルト８により連結されている。
【００１０】
一方、スライド３の下面には、上型１０ａが固設され、これと対向したフレーム２に固設されるボルスタ９の上面には下型１０ｂが固設されている。このようにして、金型１０は上型１０ａ及び下型１０ｂにより構成され、サーボモータ７を駆動源としてスライド３が昇降自在に動作して、金型１０間に載置される材料がプレス加工される。このプレス加工時には、ナット４にねじ軸５と平行な上方向に高い荷重がかかる。
【００１１】
ここで、ナット４とねじ軸５が螺合している部分（複合ねじ１４）の詳細を図１に示す。ナット４，ねじ軸５には夫々溝部４ａ，５ａが設けられている。そして、溝部４ａ，５ａにはボール１１が設けられている。このようにしてボールねじ部１２が形成されている。なお、ボール１１を循環させる循環路は図示省略した。また、図示しないがボール１１は溝部４ａ，５ａで形成されるねじ溝に沿って隣接して複数個設けられている。
【００１２】
さらに、ボールねじ部１２のピッチ間Ｐには台形ねじ部１３が形成されている。すなわち、複合ねじ１４はボールねじ部１２及び台形ねじ部１３により多条に形成されている。なお、本実施例ではボールねじ部１２のピッチ間Ｐに１条の台形ねじ部１３が形成されている例を示したが、ボールねじ部１２のピッチ間Ｐに台形ねじ部１３が２条以上形成されていてもよい。さらに、本実施例ではボールねじ部１２のピッチ間Ｐに台形ねじ部１３が形成されている例を示したが、その用途により台形ねじに代えて三角ねじや角ねじを形成することもできる。
【００１３】
また、本実施例においては、台形ねじ部１３のねじ山とねじ溝で形成される隙間Ａを、ボールねじ部１２の隙間が片側に寄るようにナット４とねじ軸５が螺合している際の溝部５ａ（溝部４ａ）とボール１１により形成される隙間Ｂよりも小さく形成した（Ａ＜Ｂ）。尚、このときボール１１は溝部４ａ，５ａと夫々一点（ボール１１全体で２点）で接触している。
【００１４】
次に、スライド３が動作して、プレス加工を行う場合の複合ねじ１４の挙動を図２、図３をもとに説明する。上死点からスライド３が下降するとき、図２に示すように、ナット４には重力により下方向の力がかかる。よって、ボール１１は２点で接触し、ボールねじ部１２の隙間は片側に寄り、前述の隙間Ｂが形成される。一方、台形ねじ部１３は隙間Ａを有している。このため、このときのサーボモータ７によるエネルギーの伝達は、ボールねじ部１２を介して行われている。よって、エネルギーは高効率で伝達される。
【００１５】
スライド３がさらに下降し、図３に示す通り、上型１０ａが材料に接触して荷重が発生すると、スライド３及びナット４は上方に荷重を受ける。このとき、台形ねじ部の隙間Ａはボールねじ部１２の隙間Ｂよりも小さいので、台形ねじ部の隙間Ａはボールねじ部１２の隙間Ｂよりも先に消滅する。すなわち、プレス加工時の荷重は台形ねじ部１３で受けることになり、ボールねじ部１２（ボール１１）には荷重がかからない。そして、プレス加工が終了したあとは、再び前述の図２の状態となる。
【００１６】
ここで、一般的に台形ねじ形状はボールねじよりも耐荷重性が高い。複合ねじ１４は、スライド３を単に駆動する場合はボールねじ部１２の高効率性を利用し、成形時の荷重は台形ねじ部１３が受ける。よって、本発明の複合ねじは、従来のボールねじに比べて耐荷重性にすぐれ、その結果寿命が長くなる。また、従来の台形ねじ等のいわゆるねじに比べると、ボールねじ部の効果により高効率にエネルギーを伝達することができる。
【００１７】
尚、本実施例ではサーボプレスに適用した場合を示したが、他の機械、例えば射出成形機等の高荷重を受ける部材の駆動部分に本発明を適用することができる。この場合、ナット４にねじ軸５と平行な重力がかからず、単に駆動する際に前述の隙間Ａ及びＢが形成されないときは、カウンタバランサ等によりナット４に成形荷重とは反対方向の力を加える。すると、隙間Ａ及びＢが形成され、成形時以外はボールねじ部１２で駆動し、成形時はねじ部により荷重を受けて駆動できるようになる。
【００１８】
【発明の効果】
請求項１及び２の発明により、三角ねじ等のねじとボールねじの特徴を併せ持ち、ねじ効率が高く、耐荷重性にすぐれ、寿命の長い複合ねじを提供することができる。また、請求項３及び４の発明により、ねじ部を台形ねじや角ねじとするので、さらにねじ効率にすぐれた複合ねじを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例である複合ねじの螺合部分の詳細断面図
【図２】ナットが重力を受けた状態の螺合部分を示す詳細断面図
【図３】荷重を受けた状態の螺合部分を示す詳細断面図
【図４】本発明を適用させたサーボプレスの全体正面図
【符号の説明】
１はサーボプレス、２はフレーム、３はスライド、４はナット、５はねじ軸、４ａ，５ａは溝部、７はサーボモータ、７ａは小プーリ、８はベルト、９はボルスタ、１０は金型、１０ａは上型、１０ｂは下型、１１はボール、１２はボールねじ部、１３は台形ねじ部、１４は複合ねじ。

Claims (4)

1. ボールねじ部（１２）のピッチ間（Ｐ）に、ねじ部（１３）が１又は複数条形成される複合ねじ（１４）であって、前記ボールねじ部（１２）の隙間が片側に寄るまで、前記ナット（４）を前記ねじ軸（５）と平行な一方向へ移動させたときに、前記ねじ軸（５）と平行な前記一方向と反対方向へ前記ナット（４）を移動可能とする側に形成される前記ねじ部（１３）の隙間量（Ａ）は、前記ボールねじ部（１２）に形成される隙間量（Ｂ）よりも小さく形成されることを特徴とする複合ねじ。
2. 前記ねじ部（１３）は三角ねじであることを特徴とする請求項１記載の複合ねじ。
3. 前記ねじ部（１３）は台形ねじであることを特徴とする請求項１に記載の複合ねじ。
4. 前記ねじ部（１３）は角ねじであることを特徴とする請求項１に記載の複合ねじ。

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