JP6159707B2 - 送りねじ装置及びこれを用いたアクチュエータ - Google Patents

送りねじ装置及びこれを用いたアクチュエータ Download PDF

Info

Publication number
JP6159707B2
JP6159707B2 JP2014262171A JP2014262171A JP6159707B2 JP 6159707 B2 JP6159707 B2 JP 6159707B2 JP 2014262171 A JP2014262171 A JP 2014262171A JP 2014262171 A JP2014262171 A JP 2014262171A JP 6159707 B2 JP6159707 B2 JP 6159707B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
shaft
nut member
flange portion
rod member
feed screw
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014262171A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2016121757A (ja
Inventor
文吾 松本
文吾 松本
祐次 久保田
祐次 久保田
友哉 打越
友哉 打越
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
THK Co Ltd
Hirata Corp
Original Assignee
THK Co Ltd
Hirata Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to JP2014262171A priority Critical patent/JP6159707B2/ja
Application filed by THK Co Ltd, Hirata Corp filed Critical THK Co Ltd
Priority to DE112015005786.2T priority patent/DE112015005786B4/de
Priority to PCT/JP2015/083965 priority patent/WO2016104092A1/ja
Priority to US15/534,638 priority patent/US10436298B2/en
Priority to CN201580062693.XA priority patent/CN107076286B/zh
Priority to KR1020177020302A priority patent/KR101785251B1/ko
Priority to TW104141296A priority patent/TWI614430B/zh
Publication of JP2016121757A publication Critical patent/JP2016121757A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6159707B2 publication Critical patent/JP6159707B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H25/00Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20Screw mechanisms
    • F16H25/2021Screw mechanisms with means for avoiding overloading
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H25/00Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20Screw mechanisms
    • F16H25/24Elements essential to such mechanisms, e.g. screws, nuts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H25/00Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20Screw mechanisms
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H25/00Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20Screw mechanisms
    • F16H25/22Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members
    • F16H25/2204Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls
    • F16H25/2214Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls with elements for guiding the circulating balls
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/06Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H25/00Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20Screw mechanisms
    • F16H2025/2062Arrangements for driving the actuator
    • F16H2025/2075Coaxial drive motors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Description

本発明は、外部からの衝撃荷重を緩和する緩衝機能を備えた送りねじ装置及びこれを用いたアクチュエータに関する。
前記送りねじ装置は、外周面に螺旋状の溝が形成されたねじ軸に対してナット部材が螺合したものであり、前記ねじ軸の回転運動をナット部材の直線運動に変換する機能を有している。このため、電動モータの回転運動を直線運動に変換する用途に適しており、例えば、電動モータの回転をロッド部材の進退運動として出力するアクチュエータに使用されている。このアクチュエータでは、電動モータの回転運動を効率よくロッド部材の進退運動に変換するため、前記送りねじ装置としてはねじ軸とナット部材との間にボール等の転動体を介装したボールねじ装置が使用されており、電動モータの回転角に応じて前記ロッド部材の進退量が決定する。
一方、アクチュエータの用途に応じては、前記ロッド部材によって他の部材を弾性的に押圧したい場合や、前記ロッド部材に対して外部から作用する衝撃荷重を前記送りねじ装置に作用させることなく軽減したい場合がある。特許文献1には、前記ナット部材とロッド部材との間に緩衝機構を設けた送りねじ装置が開示されている。この特許文献1に開示される送りネジ装置では、前記ロッド部材が前記ナット部材を収容するピストンを有する一方、前記ナット部材の外周面には一対のバネ受けが嵌合している。前記一対のばね受けはナット部材の外周面に形成された溝に嵌合しており、当該溝内を軸方向へ自由に移動することが可能である。また、前記一対のバネ受けの間にはバネが押し縮められた状態で配置されている。前記ロッド部材のピストンは一対のばね受けの外側に位置する係止鍔を有しており、当該ロッド部材を軸方向へ進退させると、前記係止鍔がいずれか一方のバネ受けと干渉し、前記バネを押し縮める方向へ当該バネ受けが移動するようになっている。
この特許文献1記載の送りねじ装置においては、前記ナット部材と前記ロッド部材との間に圧縮荷重、引っ張り荷重のいずれが作用しても、前記ロッド部材の係止鍔が前記バネを押し縮める方向へバネ受けを押圧するので、前記バネに対して圧縮荷重が作用することになる。従って、当該バネの発揮する弾性力を超えて圧縮荷重が作用する場合には、前記バネが押し縮められることにより、前記ロッド部材によって他の部材が弾性的に押圧される他、前記ロッド部材に対して外部から作用する衝撃荷重が前記送りねじ装置に直接作用することなく軽減されることになる。
特開平1−264544号公報
しかし、特許文献1記載の送りねじ装置では、前記ロッド部材がナット部材を収容するピストンを有しており、このピストンとナット部材との間に前記緩衝機構が設けられることから、前記ナット部材の外径に比べてロッド部材の最大外径は大きくなってしまい、送りねじ装置の全体が大型化してしまうとの課題があった。また、このような送りねじ装置の大型化に伴い、当該送りねじ装置を適用するアクチュエータの大型化を招くといった課題もあった。
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、ロッド部材とナット部材との間に緩衝機構を組み込みつつも、装置全体の小型化を達成することが可能な送りねじ装置を提供すると共に、この送りねじ装置を用いて小型化されたアクチュエータを提供することにある。
すなわち、本発明の送りねじ装置は、ねじ軸と、外周面にフランジ部を有すると共に前記ねじ軸に組み付けられたナット部材と、前記ナット部材のフランジ部と対向する取付け部を有する中空部付きロッド部材と、前記ナット部材のフランジ部と前記ロッド部材の取付け部を連結する緩衝部材とを備えている。また、前記緩衝部材は、前記ナット部材の周りに配置された複数のシャフトと、前記シャフトが貫通すると共に当該シャフトに沿って移動自在な一対の隔離板と、前記一対の隔離板の間に押し縮めて配置された弾性体とを備えている。更に、前記複数のシャフトは、前記ナット部材のフランジ部に固定されるシャフトと、前記ロッド部材の取付け部に固定されるシャフトとを含んでいる。そして、本発明の送りねじ装置は、互いに相対移動可能な一対の隔離板を介して前記ナット部材と前記ロッド部材との間で荷重を伝達している。
また、本発明のアクチュエータは前記送りねじ装置を備え、電動モータから入力される回転運動を前記ロッド部材の軸方向への進退運動に変換して出力するものである。
本発明では、例えばロッド部材を引っ張る荷重を負荷する場合であっても、あるいは前記ロッド部材を押圧する荷重を負荷する場合であっても、これら荷重は前記緩衝部材を介して前記ナット部材と前記ロッド部材との間で伝達される。このとき、前記緩衝部材では前記一対の隔離板の間で弾性部材が押し縮められており、当該緩衝部材に対して引っ張り荷重又は圧縮荷重のいずれが伝達された場合でも、前記弾性部材が荷重を負荷する。更に、前記緩衝部材において前記隔離板を移動自在に案内するシャフトは、前記ナット部材のフランジ部又は前記ロッド部材の取付け部に固定されるので、前記ナット部材の周りに複数のシャフトを配置すれば、当該緩衝部材を小型化することが可能である。すなわち、本発明ではナット部材のフランジ部の外径を小さく設定することにより、前記弾性部材による緩衝機能を備えつつも、外径が小型化された送りねじ装置を実現することが可能である。
また、このような送りねじ装置を用いて電動モータの回転運動を前記ロッド部材の軸方向への進退運動に変換するアクチュエータは、前記ロッド部材によって他の部材を弾性的に押圧し、あるいは前記ロッド部材に対して外部から作用する衝撃荷重を軽減する緩衝機構を備えつつも、小型化が達成されたものとなる。
本発明が適用される送りねじ装置の一例を示す斜視図である。 図1に示す送りねじ装置の分解斜視図である。 図1に示す送りねじ装置を軸方向に沿ってナット部材側から観察した背面図である。 図1に示す送りねじ装置を軸方向に沿ってロッド部材側から観察した正面図である。 図1に示す送りねじ装置の定常状態における側面図である。 図1に示す送りねじ装置の定常状態における平面図である。 図1に示す送りねじ装置の定常状態における底面図である。 図1に示す送りねじ装置の緩衝部材が圧縮荷重を負荷した状態を示す拡大図である。 図1に示す送りねじ装置の緩衝部材が引張荷重を負荷した状態を示す拡大図である。
以下、添付図面を参照しながら本発明の送りねじ装置及びこれを用いたアクチュエータを詳細に説明する。
図1及び図2は本発明を適用した送りねじ装置の実施形態の一例を示すものである。この送りねじ装置は、ねじ軸1と、このねじ軸1に螺合して当該ねじ軸1の回転に伴って移動自在なナット部材2と、このナット部材2の移動に応じて進退するロッド部材3と、この送りねじ装置に作用する衝撃荷重を緩和する緩衝部材4と、を備えている。尚、図2では、前記ナット部材2、ロッド部材3及び緩衝部材4の構成を理解しやすくするため、前記ねじ軸1が省略されている。
前記ねじ軸1の外周面には、所定のリードで螺旋状のボール転走溝11が形成されている。ここで、リードとは、前記ボール転走溝11がねじ軸1の周囲を1回転する際に当該ねじ軸1の軸方向に進行する距離である。一方で、前記ナット部材2は前記ねじ軸1が挿入される貫通孔を有して略円筒状に形成されている。前記貫通孔の内周面には、前記ねじ軸1のボール転走溝11と対向する負荷ボール転走溝21が螺旋状に設けられている。前記ねじ軸1は多数のボールを介して前記ねじ軸1に組み付けられており、多数のボールはこれらボール転走溝11と負荷ボール転走溝21との間で荷重を負荷しながら転動する。尚、図2では前記ボールが省略されている。
更に、このナット部材2の外周面には循環路形成体22が固定されている。この循環路形成体22には無負荷ボール通路が形成されている。この無負荷ボール通路は前記ナット部材2に形成された負荷ボール転走溝21の数巻分を跨ぐようにして設けられており、前記ナット部材2の負荷ボール転走溝21の一端と他端が前記無負荷ボール通路によって繋がっている。ボールはこの無負荷ボール通路内を荷重から解放された状態で転動する。このため、前記ナット部材2の負荷ボール転走溝21を転動してきたボールは前記無負荷ボール通路に対してその一端から進入し、当該無負荷ボール通路内を転動した後に、他端から前記負荷転ボール転走溝21に戻される。すなわち、前記循環路形成体22をナット部材2に固定することで、ボールの無限循環路が構築されている。
また、前記ナット部材2の外周面にはフランジ部23が形成されている。このフランジ部23は略円筒状に形成されたナット部材2から外側に張り出すようにして鍔状に設けられている。図3に示すように、このフランジ部23には前記ナット部材の中心軸を挟んで一対の切欠き部24が形成され、これによりフランジ部23には前記ナット部材の中心軸を挟んで一対の連結部25が形成されている。各連結部25にはナット部材2の軸方向に沿ってねじ孔25aが設けられている。また、図2に示すように、前記ナット部材2の外周面には、前記緩衝部材4を構成する第一隔離板41のねじ軸1における軸方向の移動範囲を制限する一対の規制溝26が設けられている。各規制溝は一組の切欠き部24及び連結部25に対応して設けられている。但し、図2では一方の規制溝26のみが描かれ、他方はナット部材2の裏側に位置して視認することができない。
次に、前記ロッド部材3について前出の図1乃至図3に加えて図4及び図5を用いて説明する。このロッド部材3は貫通孔3aを有して円筒状に形成されると共に、前記ナット部材2に近接した一端には当該ロッド部材の外径よりも外側に張り出した取付け部31が設けられている。この取付け部31はロッド部材3の貫通孔3aと略同一内径の貫通孔を有しており、当該貫通孔とロッド部材3の貫通孔3aが重なるようになっている。前記ねじ軸1は、この取付け部31の貫通孔及びロッド部材3の貫通孔3a内に隙間を保って収容されている。尚、この取付け部31は前記ロッド部材3と一体に成形しても良いし、別部材として加工した後にロッド部材3の端部に固定しても良い。
また、前記取付け部31には前記貫通孔の中心軸を挟んで一対の切欠き部32が形成され、これにより前記取付け部31には前記貫通孔の中心軸を挟んで一対の固定腕部33が形成されている。各固定腕部33にはロッド部材3の軸方向に沿ってねじ孔34が設けられている。図1乃至図5から把握されるように、前記ねじ軸1の軸方向に関し、前記取付け部31の切欠き部32は前記フランジ部23の連結部25と向かい合っており、前記取付け部31の固定腕部33は前記フランジ部23の切欠き部24と向かい合っている。従って、図4に示すように前記ロッド部材の先端から前記取付け部31を介してナット部材2のフランジ部23を観察した場合、前記取付け部31の切欠き部32から前記フランジ部23の連結部25を視認することができる。また、図3に示すように前記ナット部材2のフランジ部23の側から当該フランジ部を介して前記取付け部31を観察した場合、前記フランジ部23の切欠き部24から前記取付け部31の固定腕部33を視認することができる。
一方、前記緩衝部材4は、一端が前記ナット部材2のフランジ部23にねじ止めされる第一シャフト43と、一端が前記ロッド部材3の取付け部31にねじ止めされる第二シャフト44と、これら第一シャフト43及び第二シャフト44に案内されてこれらシャフト43,44の軸方向へ移動自在な第一隔離板41及び第二隔離板42と、前記第一隔離板41及び第二隔離板42の間に配置された弾性部材としてのコイルスプリング45と、から構成されている。
前記第一シャフト43は略円柱状に形成されて、その両端には雄ねじが形成されている。この第一シャフト43の一端の雄ねじは前記フランジ部23の連結部に設けられたねじ孔25aに固定される一方、他端の雄ねじにはワッシャ43b及び固定ナット43cからなる規制部43aが螺合している。この第一シャフト43の両端に形成された一対の雄ねじの間は前記第一隔離板41及び第二隔離板42の案内領域として機能する。尚、前記規制部43aは前記第一シャフト43に対する前記第二隔離板42の抜け止めとして機能するものであれば良く、前記第一シャフト43の一端に固定されるものであれば、図に示したワッシャ43b及び固定ナット43cに限定されるものではない。
また、前記第二シャフト44も第一シャフト43と同様に略円柱状に形成され、その両端には雄ねじが形成されている。この第二シャフト44の一端の雄ねじは前記取付け部31の固定腕部33に設けられたねじ孔34に固定される一方、他端の雄ねじにはワッシャ44b及び固定ナット44cからなる規制部44aが螺合している。そして、前記第一シャフト43と同様に、この第二シャフト44の両端に形成された一対の雄ねじの間は前記第一隔離板41及び第二隔離板42の案内領域として機能する。尚、前記規制部44aは前記第二シャフト44に対する前記第一隔離板41の抜け止めとして機能するものであれば良く、前記第二シャフト44の一端に固定されるものであれば、図に示したワッシャ44b及び固定ナット44cに限定されるものではない。
更に、前記第一隔離板41及び第二隔離板42は略矩形状に形成された板状部材であり、前記第一シャフト43及び第二シャフト44が挿入される一対の貫通孔を有している。これら貫通孔の内径は前記第一シャフト43及び第二シャフト44の外径よりも僅かに大きく、前記第一隔離板41及び第二隔離板42は前記第一シャフト43及び第二シャフト44の案内領域をこれらシャフトの軸方向へ自在に移動することができる。前記第一シャフト43及び第二シャフト44が前記貫通孔に挿通された状態で、前記第一隔離板41は前記第二隔離板42よりも前記フランジ部23に近接して配置されている。また、前記第一隔離板41はその一部が前記ナット部材2に形成された規制溝26の内部に位置している。
前記コイルスプリング45は各シャフト43,44を案内軸としてその周囲に配置されており、自由長から押し縮められた状態で前記第一隔離板41と第二隔離板42の間に配置されている。このため図5乃至図7に示されるように、前記ナット部材2と前記ロッド部材3との間に荷重が作用していない状態では、前記第一隔離板41がコイルスプリング45によってフランジ部23に向けて付勢され、当該フランジ部23に当接している。これと同時に、前記フランジ部23と当接した前記第一隔離板41の突き当て面41aには、前記第二シャフト44の規制部44aが当接するようになっている。このとき、前記規制部44aは前記フランジ部23に設けられた切欠き部24に収容されており、前記フランジ部23と前記規制部44aとの干渉が回避されるようになっている。また、前記第二隔離板42はコイルスプリング45によって取付け部31に向けて付勢され、当該取付け部31に当接している。これと同時に、前記取付け部31と当接した前記第二隔離板42の突き当て面42aには、前記第一シャフト43の規制部43aが当接するようになっている。このとき、前記規制部44aは前記取付け部31に設けられた切欠き部32に収容されており、前記取付け部31と前記規制部43aとの干渉が回避されるようになっている。
このように、前記第一シャフト43と前記第二シャフト44は互いに逆向きに設けられており、前記第一シャフト43の規制部43aと前記第二シャフト44の規制部44aは前記コイルスプリング45を挟んで反対側に位置している。このため、前記ナット部材2と前記ロッド部材3との間に荷重が作用していない状態では、第一隔離板41と第二隔離板42との間隔は最大に保たれており、その間隔は第二シャフト44の規制部44aと当該第二シャフト44が固定された取付け部31との距離、あるいは第一シャフト43の規制部43aと当該第一シャフト43が固定されたフランジ部23との距離に対応している。
また、本実施形態の送りねじ装置では、互いに逆向きに設けられた前記第一シャフト43及び第二シャフト44の各一本を一組とし、そこに前記第一隔離板41及び第二隔離板42を一枚ずつ組み合わせ、それによって一組の緩衝部材4を構成しており、前記ナット部材2に対しては二組の緩衝部材4を配置している。ナット部材2を挟んで位置する二組の緩衝部材4では前記第一シャフト43と第二シャフト44の位置関係が逆転している。
次に、前記緩衝部材を備えた本実施形態の送りねじ装置の動作について説明する。
前記緩衝部材4を有する本実施形態の送りねじ装置は、電動モータの回転運動を送りねじ機構によって直線運動に変換するアクチュエータに適用される。この場合、前記ねじ軸1の一端には例えば電動モータ(図示外)が連結される一方、前記ロッド部材3は図示外の案内手段によってその軸方向への進退が案内される。また、前記ねじ軸1の回転に伴う前記ナット部材2の連れ回りを防止するため、前記ロッド部材3に対しては回転止め(図示外)を施す必要がある。このような使用態様の下、前記電動モータによってねじ軸1を回転駆動すると、ねじ軸1の回転運動がナット部材2の直線運動へと変換され、前記緩衝部材4を介して前記ナット部材2に結合された前記ロッド部材3がナット部材2と共に直線状に進退する。このとき、前記ねじ軸1は前記ロッド部材3の貫通孔3aの内部を進退することになる。
電動モータの回転によって前記ロッド部材3がナット部材2と共に移動し、ロッド部材3が図1中の矢線FW方向へ進出する場合、すなわち送りねじ装置の全長が増加する方向へロッド部材3が移動する場合、かかるロッド部材3のFW方向への直線運動が何かの理由によって妨げられると、当該ロッド部材3にはFW方向とは反対方向への反力が作用することになる。この反力は前記取付け部31を介して前記第二隔離板42に伝達され、かかる第二隔離板42をナット部材2のフランジ部23に向けて押圧する。
前記反力の大きさが前記コイルスプリング45の発揮する弾性力を上回ると、図8に示すように、前記コイルスプリング45が押し縮められ、前記取付け部31に当接する第二隔離板42が矢線A方向へ移動する。前記第二隔離板42は前記コイルスプリング45の弾性力で前記第一シャフト43の規制部43aに押しつけられていたので、前記反力が前記コイルスプリング45の発揮する弾性力を上回ると、当該第二隔離板42は前記第一シャフト43の規制部43aから離れることになり、前記規制部43aは第二カラー部材の突き当て面42aから浮き上がることになる。
これと同時に、前記取付け部31に固定された第二シャフト44も矢線A方向へと移動する。このとき、前記第一隔離板41は前記コイルスプリング45の弾性力によって前記フランジ部23に押しつけられており、当該第一隔離板41はA方向へは移動できないことから、当該第一隔離板41は前記第二シャフト44の規制部44aから離れることになり、前記規制部44aは第一隔離板41の突き当て面41aから浮き上がることになる。
従って、前記ロッド部材3に作用した図1中の矢線FW方向とは逆向き(図8中の矢線A方向)に作用する反力は前記ナット部材2に対して直接伝達されず、前記コイルスプリング45を介して伝達されることになる。これにより、例えばFW方向へのロッド部材3の進出に関し、当該進出が障害物によって妨げられた場合でも、前記ナット部材2に対して衝撃荷重が作用することはなく、また、ロッド部材3の進出によって他の機械装置を弾性的に押圧することが可能となる。
一方、電動モータの回転によって前記ロッド部材3がナット部材2と共に移動し、ロッド部材3が図1中の矢線BK方向へ後退する場合、すなわち送りねじ装置の全長が短縮する方向へロッド部材3が移動する場合、かかるロッド部材3のBK方向への直線運動が何かの理由によって妨げられると、当該ロッド部材3にはBK方向とは反対方向(FW方向)への反力が作用することになる。この反力は前記取付け部31に固定された第二シャフト44に伝達され、当該第二シャフトに固定された規制部44aを介して前記第一隔離板41に伝達される。
前記FW方向への反力の大きさが前記コイルスプリング45の発揮する弾性力を上回ると、図9に示すように、前記コイルスプリング45が押し縮められ、前記第二シャフト44はロッド部材3及び取付け部31と共に矢線B方向へ移動する。これに伴い、前記第二シャフト44の規制部44aに当接する第一隔離板41が当該規制部44aと共に矢線B方向へ移動する。また、前記第一隔離板41は前記コイルスプリング45の弾性力で前記ナット部材2のフランジ部23に押しつけられていたので、前記反力が前記コイルスプリング45の発揮する弾性力を上回ると、当該第一隔離板41の突き当て面41aは前記フランジ部23から離れ、これら第一隔離板41とフランジ部23との間には隙間が生じることになる。
これに対し、前記第二隔離板42は前記コイルスプリング45の弾性力によって前記第一シャフト43の規制部43aに押し付けられており、矢線B方向への移動が規制されているので、前記取付け部31が矢線B方向へ移動すると、前記第二隔離板42の突き当て面42aは取付け部31から離間することになり、これら第二隔離板42と取付け部31との間には隙間が生じることになる。
従って、前記ロッド部材3に作用した図1中の矢線BK方向とは逆向き(図8中の矢線B方向)に作用する反力は前記ナット部材2に対して直接伝達されず、前記コイルスプリング45を介して伝達されることになる。これにより、例えばBK方向へのロッド部材3の後退に関し、当該後退が何らかの理由で妨げられた場合でも、前記ナット部材2に対して衝撃荷重が作用することはなく、また、ロッド部材3の後退によって他の機械装置を弾性的に引っ張ることが可能となる。
また、前記ロッド部材3に対して図1中の矢線BK方向と逆向きの反力が作用し、前記第一隔離板41が図9中の矢線B方向へ移動する場合に、かかる第一隔離板41はねじ軸1の軸方向には無制限に移動できず、前記ナット部材2に形成された規制溝26によって移動範囲を制限されている。これは、矢線B方向へ第一隔離板41を移動させようとする力が過大であった場合に、前記コイルスプリング45が第一隔離板41と第二隔離板42との間で大きく圧縮されてしまうのを防止するためである。
以上のように構成された本実施形態の送りねじ装置では、この送りねじ装置のロッド部材3に対して過大な圧縮荷重及び引張荷重のいずれが作用した場合でも、前記緩衝部材4の働きによって当該荷重がナット部材2に対して直接伝達されるのを防止することができ、前記ねじ軸1及び前記ナット部材2を過大な荷重から保護することができる。また、この送りねじ装置をアクチュエータに用いた場合、前記ロッド部材3によって他の機械装置を弾性的に押圧し、あるいは弾性的に引っ張ることができ、アクチュエータの用途を拡大することも可能となる。
また、本実施形態の送りねじ装置では、前記ナット部材2のフランジ部23と前記ロッド部材3の取付け部31との間に前記第一シャフト43、第二シャフト44、第一隔離板41、第二隔離板42及びコイルスプリング45からなる緩衝部材4が配置されており、前記フランジ部23及び取付け部31は前記ナット部材2の周囲に前記第一シャフト43及び第二シャフト44を配置できる程度の大きさであれば良い。このため、緩衝部材を備えた送りねじ装置を極めてコンパクトに構成することができ、前記ねじ軸1の外径が同一であれば、送りねじ装置の全体の大きさも緩衝部材を具備しない従来の送りねじ装置と略同じである。従って、従来の送りねじ装置との置き換えも容易であり、かかる送りねじ装置として本実施形態の送りねじ装置を採用すれば、緩衝機能を備えたアクチュエータを容易に実現することが可能となる。
尚、以上説明してきた実施形態の送りねじ装置では、前記ナット部材2の周囲に合計4本のシャフト43,44が配置されているが、このシャフト43,44の本数は送りねじ装置が負担すべき軸方向荷重の大きさに応じて適宜変更して差し支えない。また、互いに逆向きの第一シャフト43及び第二シャフト44はその配置を適宜設計変更して構わないが、ナット部材2の中心軸を挟んで点対称となるように各シャフト43,44を配置するのが好ましい。
更に、本実施形態の送りねじ装置では、ナット部材2が複数のボールを介してねじ軸1に組み付けられているが、ナット部材がボールを介することなくねじ軸に組み付けられた所謂滑りねじ装置に対しても本発明を適用することが可能である。
また、本実施形態の送りねじ装置では、前記弾性部材としてコイルスプリング45を用いたが、第一カラー41をナット部材2のフランジ部23に向けて付勢し、第二隔離板42をロッド部材3の取付け部31に向けて付勢することができるものであれば、これに限られるものではない。
1…ねじ軸、2…ナット部材、3…ロッド部材、23…フランジ部、31…取付け部、41…第一隔離板、42…第二隔離板、43…第一シャフト、44…第二シャフト、45…コイルスプリング(弾性部材)

Claims (7)

  1. ねじ軸と、
    外周面にフランジ部を有すると共に前記ねじ軸に組み付けられたナット部材と、
    前記ナット部材のフランジ部と対向する取付け部を有する中空部付きロッド部材と、
    前記ナット部材のフランジ部と前記ロッド部材の取付け部を連結する緩衝部材と、
    を備え、
    前記緩衝部材は、
    前記ナット部材の周りに配置された複数のシャフトと、
    前記シャフトが貫通すると共に当該シャフトに沿って移動自在な一対の隔離板と、
    前記一対の隔離板の間に押し縮めて配置された弾性体と、を備え、
    前記複数のシャフトは、前記ナット部材のフランジ部に固定されるシャフトと、前記ロッド部材の取付け部に固定されるシャフトと、を含むことを特徴とする送りねじ装置。
  2. 前記複数のシャフトは、前記ナット部材のフランジ部に対して固定されると共に前記ロッド部材の取付け部に対して相対移動可能な第一のシャフトと、前記ロッド部材の取付け部に対して固定されると共に前記ナット部材のフランジ部に対して相対移動可能な第二のシャフトと、を含み、
    前記ねじ軸の軸方向から加えられる外部からの衝撃荷重を、少なくとも前記第一のシャフト又は第二のシャフトのいずれか一方を前記フランジ部又は前記取付け部に対して相対移動させ、前記一対の隔離板に挟まれた前記弾性体の弾性力により緩衝することを特徴とする請求項1記載の送りねじ装置。
  3. 前記複数のシャフトは、前記ナット部材のフランジ部に対して固定されると共に前記ロッド部材の取付け部に対して相対移動可能な第一のシャフトと、前記第一のシャフトとは前記ねじ軸の軸方向における向きが互い違いに設けられ、前記ロッド部材の取付け部に対して固定されると共に前記ナット部材のフランジ部に対して相対移動可能な第二のシャフトと、を含み、
    これら前記第一のシャフト及び第二のシャフトの一対を組とし、前記ナット部材の周りに少なくとも二組設けたことを特徴とする請求項1記載の送りねじ装置。
  4. 前記一対の第一のシャフト及び第二のシャフトの組を、前記ナット部材を挟んで二組設けたことを特徴とする請求項3記載の送りねじ装置。
  5. 前記フランジ部及び前記取付け部は、前記シャフトとの干渉を回避する切り欠き部を有することを特徴とする請求項1記載の送りねじ装置。
  6. 前記ナット部材の外周面には、前記シャフトに沿った前記隔離板の移動範囲を制限する規制溝が設けられていることを特徴とする請求項1記載の送りねじ装置。
  7. 請求項1乃至6いずれかに記載の送りねじ装置を用いて電動モータの回転運動を前記ロッド部材の軸方向への進退運動に変換することを特徴とするアクチュエータ。
JP2014262171A 2014-12-25 2014-12-25 送りねじ装置及びこれを用いたアクチュエータ Active JP6159707B2 (ja)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014262171A JP6159707B2 (ja) 2014-12-25 2014-12-25 送りねじ装置及びこれを用いたアクチュエータ
PCT/JP2015/083965 WO2016104092A1 (ja) 2014-12-25 2015-12-03 送りねじ装置及びこれを用いたアクチュエータ
US15/534,638 US10436298B2 (en) 2014-12-25 2015-12-03 Screw feeding device and actuator using same
CN201580062693.XA CN107076286B (zh) 2014-12-25 2015-12-03 进给螺杆装置及使用该进给螺杆装置的致动器
DE112015005786.2T DE112015005786B4 (de) 2014-12-25 2015-12-03 Schraubenzufuhrvorrichtung und diese verwendender Aktor
KR1020177020302A KR101785251B1 (ko) 2014-12-25 2015-12-03 이송 나사 장치 및 이것을 사용한 액추에이터
TW104141296A TWI614430B (zh) 2014-12-25 2015-12-09 進給螺桿裝置及使用該裝置的致動器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014262171A JP6159707B2 (ja) 2014-12-25 2014-12-25 送りねじ装置及びこれを用いたアクチュエータ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016121757A JP2016121757A (ja) 2016-07-07
JP6159707B2 true JP6159707B2 (ja) 2017-07-05

Family

ID=56150123

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014262171A Active JP6159707B2 (ja) 2014-12-25 2014-12-25 送りねじ装置及びこれを用いたアクチュエータ

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10436298B2 (ja)
JP (1) JP6159707B2 (ja)
KR (1) KR101785251B1 (ja)
CN (1) CN107076286B (ja)
DE (1) DE112015005786B4 (ja)
TW (1) TWI614430B (ja)
WO (1) WO2016104092A1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018061574A1 (ja) * 2016-09-28 2018-04-05 大豊工業株式会社 電動アクチュエータ及び電動ウェイストゲートバルブシステム
US11035743B2 (en) * 2018-03-08 2021-06-15 Apptronik, Inc. Compact, high performance series elastic actuator
CN109256895A (zh) * 2018-10-30 2019-01-22 中国科学技术大学 一种可紧急制动的直线运动装置
JP2020143709A (ja) * 2019-03-05 2020-09-10 Ntn株式会社 直動アクチュエータ

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1921252B2 (de) * 1969-04-25 1973-03-01 Betzing, Rudolf, 4270 Altendorf-Ulfkotte Schraubgetriebe fuer mechanisches stellzeug, insbesondere bremsluefter
JPS5335668Y2 (ja) * 1973-08-22 1978-08-31
DE2453163C3 (de) * 1974-11-08 1979-05-10 Metallwerk Max Brose Gmbh & Co, 8630 Coburg Elektrisch umsteuerbarer Stellmotor
JPS56167949A (en) * 1980-05-26 1981-12-23 Nissan Motor Co Ltd Feeder for machine tool
JPS6082515A (ja) * 1983-10-06 1985-05-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd 搬送装置
JPS6415854U (ja) * 1987-07-13 1989-01-26
JPH01264544A (ja) 1988-04-11 1989-10-20 Kimio Tsugawa 電動シリンダの緩衝装置
CN1011158B (zh) * 1988-09-14 1991-01-09 范朝来 改进的丝杠垂直升降开合螺杆机构
JP2003214518A (ja) * 2002-01-24 2003-07-30 Ryoei Engineering Kk 電動変速シリンダ
JP3664406B1 (ja) * 2004-09-16 2005-06-29 サイエンティフィックテクノロジーズ有限会社 負荷感応推力増幅機構を持つ動力伝達方法及び装置
JP4489557B2 (ja) * 2004-10-21 2010-06-23 黒田精工株式会社 ボールねじの潤滑シール装置
JP4917554B2 (ja) * 2006-01-31 2012-04-18 Thk株式会社 中空モータ駆動装置
JP5186716B2 (ja) * 2008-11-10 2013-04-24 Smc株式会社 負荷感応型推力伝達装置
CN102050123B (zh) * 2010-12-10 2012-10-03 青岛四方车辆研究所有限公司 双侧半弹簧式托头带载横向调整机构
JP5699617B2 (ja) * 2011-01-13 2015-04-15 新東工業株式会社 電動シリンダ及び電動シリンダシステム
JP6045947B2 (ja) * 2013-03-14 2016-12-14 株式会社カワタテック 送り構造体及びこれを備えた把持装置
TWI516696B (zh) * 2013-05-03 2016-01-11 Timotion Technology Co Ltd Electric cylinder with cushioning structure

Also Published As

Publication number Publication date
CN107076286B (zh) 2018-06-29
US20180259045A1 (en) 2018-09-13
JP2016121757A (ja) 2016-07-07
US10436298B2 (en) 2019-10-08
DE112015005786B4 (de) 2018-11-08
DE112015005786T8 (de) 2017-10-26
KR101785251B1 (ko) 2017-10-12
WO2016104092A1 (ja) 2016-06-30
TW201632769A (zh) 2016-09-16
KR20170090507A (ko) 2017-08-07
DE112015005786T5 (de) 2017-09-14
CN107076286A (zh) 2017-08-18
TWI614430B (zh) 2018-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6159707B2 (ja) 送りねじ装置及びこれを用いたアクチュエータ
JP5831734B2 (ja) 慣性質量ダンパー
US9429218B2 (en) Actuator having buffer structure
JP6118750B2 (ja) ウォーム付勢構造体
US20110041643A1 (en) Steering column
CN106763266B (zh) 一种弹性联轴器
US20100212377A1 (en) Electric steering lock for vehicle
US11098789B2 (en) Linear actuator
RU2662605C2 (ru) Стыковочный механизм космического аппарата
KR20110114567A (ko) 연삭 및 이와 유사한 공정을 위한 휴대용 기계장치
CN104828130A (zh) 齿条引导机构
JP5741748B2 (ja) 電動シリンダ
US9637162B2 (en) Rack guide unit
CN117985093A (zh) 用于机动车辆的转向柱
JP6227900B2 (ja) 電動式クランプ装置
KR20210035817A (ko) 액추에이터
US20100095793A1 (en) Steering device using ball screw
WO2020179477A1 (ja) 直動アクチュエータ
US10900549B2 (en) Mechatronic system with shock absorber
CN220540175U (zh) 一种自回位机构
US11754165B2 (en) Damping system and linear actuator
KR102251437B1 (ko) 차량용 전동부스터
JP6026901B2 (ja) 電動アクチュエータ
KR102036287B1 (ko) 원통형 직렬 탄성 액츄에이터
JP2022051042A (ja) 直動アクチュエータ

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170403

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20170403

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20170509

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170516

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170517

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170606

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170612

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6159707

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250