JP6540208B2 - 駆動装置 - Google Patents
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Description
本発明は、ねじとナットによって駆動するロングストロークの駆動装置に関する。
従来、ボールねじとボールねじナットを使った駆動装置では複数のギア構造を用いていたが、特許文献１に記載されているように、テーブルを昇降させるのに、２本のボールねじを駆動する為に多くの歯車が必要であり構造が複雑であり、装置自体も大きなものとなっていた。
従来のボールねじとボールねじナットを使った駆動装置は、長いストロークが必要な場合にはボールねじの強度確保のために、大きなサイズのボールねじを使い、構造的に大きな専有面積が必要であり、結果的に装置の設置場所が大きくなっていた。
さらに、引用文献１ではボールねじ１本分の余分なストロークが存在し、駆動する前にすでに無駄なストロークが存在していた。
さらに、引用文献１ではボールねじ１本分の余分なストロークが存在し、駆動する前にすでに無駄なストロークが存在していた。
回転運動を直線運動に変換する駆動装置において
第１のねじの一端を、架台に固設した回転防止治具に固定し、さらに前記第１のねじに螺合する第１のナットを、連結部品に固設した第１のベアリングで回転支持し、前記第１のナットの一端に固着した第１のギアの回転運動を直線運動に変換する第１運動変換機構と、
第２のねじに螺合する第２のナットに連結したロッドが、前記ロッドの摺動方向に突出するように、前記連結部品に固着させたサポートの先端に取り付けられ、内面が角型になっているガイドにより回転を抑止され、且つ、前記ガイドの内面を摺動する様に支持され、さらに前記第２のねじを、前記連結部品に固設した第２のベアリングで回転支持し、前記第２のねじの一端に固着した第２のギアの回転運動を直線運動に変換する第２運動変換機構と、
前記第１のギアと前記第２のギアを組合せ、前記第１運動変換機構の前記第１のナットと前記第２運動変換機構の前記第２のねじを、前記第１のベアリングと前記第２のベアリングとを介して前記連結部品で連結し、
前記連結部品に取り付けた回転駆動源の回転運動を、前記第１のギア又は前記第２のギアに伝達する伝達部品と、
から成る駆動装置とした。
第１のねじの一端を、架台に固設した回転防止治具に固定し、さらに前記第１のねじに螺合する第１のナットを、連結部品に固設した第１のベアリングで回転支持し、前記第１のナットの一端に固着した第１のギアの回転運動を直線運動に変換する第１運動変換機構と、
第２のねじに螺合する第２のナットに連結したロッドが、前記ロッドの摺動方向に突出するように、前記連結部品に固着させたサポートの先端に取り付けられ、内面が角型になっているガイドにより回転を抑止され、且つ、前記ガイドの内面を摺動する様に支持され、さらに前記第２のねじを、前記連結部品に固設した第２のベアリングで回転支持し、前記第２のねじの一端に固着した第２のギアの回転運動を直線運動に変換する第２運動変換機構と、
前記第１のギアと前記第２のギアを組合せ、前記第１運動変換機構の前記第１のナットと前記第２運動変換機構の前記第２のねじを、前記第１のベアリングと前記第２のベアリングとを介して前記連結部品で連結し、
前記連結部品に取り付けた回転駆動源の回転運動を、前記第１のギア又は前記第２のギアに伝達する伝達部品と、
から成る駆動装置とした。
前記第１のギアと前記第２のギアとは、それぞれ逆回転するようにした。
複数の駆動装置を並列に接続することによって、複数倍のストロークが得られるようにした。
第１の駆動装置の第２運動変換機構の第２のナットをリニアガイドによって回転を抑止された接続部品と固着させて、さらに第２の駆動装置の第１運動変換機構の第１のねじの一端を接続部品に固設された回転防止治具に固着したことにより第１の駆動装置と第２の駆動装置を接続するようにした。
本発明は、以上の構成であるから以下の効果が得られる。
１）構造がシンプルなため、製造コストが安く、短いストロークで略２倍のストロークが得られるうえ、故障が少ない。
２）実際に動き出す前の初期のムダなストロークがほぼゼロで、非常にコンパクトである。
３）ロッドの中間位置にガイド機能を持たせることができるため、高荷重にも対応できる。
４）装置を小型化にもできるし、かつ大型化もできる。
１）構造がシンプルなため、製造コストが安く、短いストロークで略２倍のストロークが得られるうえ、故障が少ない。
２）実際に動き出す前の初期のムダなストロークがほぼゼロで、非常にコンパクトである。
３）ロッドの中間位置にガイド機能を持たせることができるため、高荷重にも対応できる。
４）装置を小型化にもできるし、かつ大型化もできる。
最初に本駆動装置の構成について図１を用いて説明する。
まず、第１運動変換機構５１は、片方の一端を架台２６に取り付けた回転防止治具２１に固定された第１のねじ１１に第１のナット１２が螺合されている。また、第１のナット１２の一端には第１のギア６が固着されている。また、第１のナット１２は第１のベアリング１３に保持されており第１のナット１２は回転自在になっている。さらに第１のベアリング１３は連結部品１７に支持されている。
まず、第１運動変換機構５１は、片方の一端を架台２６に取り付けた回転防止治具２１に固定された第１のねじ１１に第１のナット１２が螺合されている。また、第１のナット１２の一端には第１のギア６が固着されている。また、第１のナット１２は第１のベアリング１３に保持されており第１のナット１２は回転自在になっている。さらに第１のベアリング１３は連結部品１７に支持されている。
第２運動変換機構５２は、第２のねじ１４の一端に第２のギア７とプーリｂ５が固着されている。第２のねじ１４には第２のナット１５が螺合されている。第２のナット１５にはロッド２２が固着されており、ロッド２２の反ナット側の一端は回転防止になるように略四角形になって、ガイド２５が取り付けられている。
一方、第２のねじ１４は第２のベアリング１６により保持されている。さらに、第２の
ベアリング１６は連結部品１７により支持されている。
第２のギア７と第１のギア６が組み合わさって回転運動を伝える構成になっている。
一方、第２のねじ１４は第２のベアリング１６により保持されている。さらに、第２の
ベアリング１６は連結部品１７により支持されている。
第２のギア７と第１のギア６が組み合わさって回転運動を伝える構成になっている。
第１運動変換機構５１と第２運動変換機構５２は連結部品１７により連結されている。第２運動変換機構５２では連結部品１７にサポート２７が固着されており、サポート２７の先端は、ガイド２５によりロッド２２をガイドしている。
また、架台２６にはリニアガイドが取り付けられており、連結部品の第１運動変換機構５１をリニアガイドａ２３が第２運動変換機構５２をリニアガイドｂ２４がそれぞれガイドしている。
また、架台２６にはリニアガイドが取り付けられており、連結部品の第１運動変換機構５１をリニアガイドａ２３が第２運動変換機構５２をリニアガイドｂ２４がそれぞれガイドしている。
連結部品１７に取り付けられた回転駆動源２からは伝達部品３によって第２運動変換機構５２の第２のねじ１４に回転運動が伝えられて、第２のねじ１４を回転させるとともに、第１のギア７も同時に回転させる。
回転駆動源２は一例としてサーボモータやインバータモータのようなモータが用いられることが望ましい。
また、伝達部品３は、タイミングベルト、チェーンのようなものが用いられることが望ましい。
回転駆動源２は一例としてサーボモータやインバータモータのようなモータが用いられることが望ましい。
また、伝達部品３は、タイミングベルト、チェーンのようなものが用いられることが望ましい。
駆動装置１の構成要素として第１運動変換機構５１と第２運動変換機構５２がある。 回転駆動源２によりプーリａ４、伝達部品３、プーリｂ５を経由して第２のギア７を回転させると第２のギア７と第１のギア６がそれぞれ反対方向に回転する。
本図では矢視Ａから見て、第１のギア６が右回転で、第２のギア７が左回転の場合を説明する。
まず第１のギア６では、第１のナット１２と第１のギア６が一体となっている。固定された第１のねじ１１と螺合している第１のナット１２は第１のベアリング１３に支持されているので、自在に回転することができる。第１のナット１２は回転開始と同時に紙面に向かって左の方向に移動する。第１のナット１２と連結部品１７は移動方向に対してベアリングを介して拘束されているので、連結部品１７も第１のナット１２と同じ方向に移動する。また、連結部品１７はリニアガイドａ２３、リニアガイドｂ２４によって支持されている。回転駆動源２は連結部品１７と一体になっているので回転駆動源２も紙面に向かって左方向に同時に移動することになる。
本図では矢視Ａから見て、第１のギア６が右回転で、第２のギア７が左回転の場合を説明する。
まず第１のギア６では、第１のナット１２と第１のギア６が一体となっている。固定された第１のねじ１１と螺合している第１のナット１２は第１のベアリング１３に支持されているので、自在に回転することができる。第１のナット１２は回転開始と同時に紙面に向かって左の方向に移動する。第１のナット１２と連結部品１７は移動方向に対してベアリングを介して拘束されているので、連結部品１７も第１のナット１２と同じ方向に移動する。また、連結部品１７はリニアガイドａ２３、リニアガイドｂ２４によって支持されている。回転駆動源２は連結部品１７と一体になっているので回転駆動源２も紙面に向かって左方向に同時に移動することになる。
ここで、連結部品１７の紙面に向かって左先端部分のサポート２７の内面は角型になって、ガイド２５が取り付けられている。連結部品１７はリニアガイドａ２３、リニアガイドｂ２４に支持されているために回転することはない。また、第２のナット１５に取り付けられたロッド２２は先端が角型になって、ガイド２５の内面を摺動する構成になっているので、ロッド２２自体は回転しない構成になっている。
一方、第２のギア７と、第２のギア７に固定された第２のねじ１４は、第１のギア６と逆回転することになる。第２のギア７が回転し、第２のねじ１４が回転すると、第２のねじ１４に螺合された第の２ナット１５は、紙面に対して左方に移動することになる。この時第２のナット１５に固着されているロッド２２は同時に紙面に対して左方に移動することになる。
これに対して、第２のねじ１４は連結部品１７に対して移動しない。
これに対して、第２のねじ１４は連結部品１７に対して移動しない。
以上の説明から、回転駆動源２が回転を開始して連結部品１７が第１のねじ１１の長さ分移動して、ロッド２２が第２のねじ１４の長さ分移動することになるので、トータルとしてロッド２２は第１のねじ１１の長さと第２のねじ１４の長さを合わせた長さ移動することになる。
また連結部品１７が移動する速度と第２のナット１５が移動する速度は同じであるので、ロッド２２の移動する絶対速度は、連結部品１７の移動速度の略２倍になる。
図２に全ストロークが移動した後の外形図を示す。
また連結部品１７が移動する速度と第２のナット１５が移動する速度は同じであるので、ロッド２２の移動する絶対速度は、連結部品１７の移動速度の略２倍になる。
図２に全ストロークが移動した後の外形図を示す。
図２に本発明の駆動装置が前進限まで移動した図を示す。
連結部品１７は架台２６の中を移動して架台２６の左限まで移動している。同時に回転駆動源２も連結部品１７に取り付けられているので連結部品１７と同じく移動して架台２６の連結部品１７と同じ位置まで移動している。
またサポート２７は第２のねじ１４のストロークだけ左方へ移動し、ロッド２２は移動開始前の位置よりも第１のねじ１１と第２のねじ１４の２つのストローク分だけ左方に移動している。
連結部品１７は架台２６の中を移動して架台２６の左限まで移動している。同時に回転駆動源２も連結部品１７に取り付けられているので連結部品１７と同じく移動して架台２６の連結部品１７と同じ位置まで移動している。
またサポート２７は第２のねじ１４のストロークだけ左方へ移動し、ロッド２２は移動開始前の位置よりも第１のねじ１１と第２のねじ１４の２つのストローク分だけ左方に移動している。
図１では第１のねじ１１と第２のねじ１４が右ねじの場合、第１運動変換機構５１では第１のナット１２が右回転するので第１のナット１２は紙面に向かって左方向に移動する。また、第２運動変換機構５２では第２のねじ１４が左回転のために第２のナット１５が紙面に向かって左側に移動する。
次に、第１のギア６と第２のギア７をタイミングベルト、チェーンなどで包括的に駆動する場合を説明する。
この場合、第１のギア６、第２のギア７ともに右回転する場合を説明する。
第１運動変換機構５１では右ねじで第１のギア６が右回転するため第１のナット１２は紙面に向かって左方向に移動する。
第２運動変換機構５２では第２のねじ１４が右に回転するために、第２のナット１５を紙面に向かって左に移動させるためには第２のねじ１４と第２のナット１５が左ねじとなっている必要がある。
すなわち第１運動変換機構５１と第２運動変換機構５２の右ねじ、左ねじとは第１のギア６と第２のギア７の回転方向と重要な関係がある。
この場合、第１のギア６、第２のギア７ともに右回転する場合を説明する。
第１運動変換機構５１では右ねじで第１のギア６が右回転するため第１のナット１２は紙面に向かって左方向に移動する。
第２運動変換機構５２では第２のねじ１４が右に回転するために、第２のナット１５を紙面に向かって左に移動させるためには第２のねじ１４と第２のナット１５が左ねじとなっている必要がある。
すなわち第１運動変換機構５１と第２運動変換機構５２の右ねじ、左ねじとは第１のギア６と第２のギア７の回転方向と重要な関係がある。
また、ロッド２２の先端部にはサポート２７で支持されたガイド２５によりロッド２２がサポートされているため、ロッド２２に大きな力がかかっても曲がったり、破損しにくい構成になっている。
図３に本発明の駆動装置を２台、並列に接続した駆動装置の初期状態の図を示す。
駆動装置は第１の駆動装置１０１と第２の駆動装置２０１とから構成される。
第１の駆動装置には第１運動変換機構３０１と第２運動変換機構３０２から構成され、第２の駆動装置には第１運動変換機構３０３と第２運動変換機構３０４から構成されている。
まず、第１の駆動装置について説明する。
連結部品１１７に固定された回転駆動源１０２により第１のギア１０６と第２のギア１０７は、図示の様に逆回転する。第１のねじ１１１の一端部は回転防止治具１２１により固定されて回転しないようになっている。そのため、ベアリング１１３で支持されたナット１１２は回転して紙面に向かって連結部品１１７と回転駆動源１０２と一緒に左方へ進む。一方、第２のギア１０７に取り付けられた第２のねじ１１４はベアリング１１６に支持されて回転するが、第２のナット１１５は第２のナット１１５の固着している接続部品１２２がリニアガイドｂ１２４によって回転は抑止されているので接続部品１２２は紙面に向かって左方で進む。
駆動装置は第１の駆動装置１０１と第２の駆動装置２０１とから構成される。
第１の駆動装置には第１運動変換機構３０１と第２運動変換機構３０２から構成され、第２の駆動装置には第１運動変換機構３０３と第２運動変換機構３０４から構成されている。
まず、第１の駆動装置について説明する。
連結部品１１７に固定された回転駆動源１０２により第１のギア１０６と第２のギア１０７は、図示の様に逆回転する。第１のねじ１１１の一端部は回転防止治具１２１により固定されて回転しないようになっている。そのため、ベアリング１１３で支持されたナット１１２は回転して紙面に向かって連結部品１１７と回転駆動源１０２と一緒に左方へ進む。一方、第２のギア１０７に取り付けられた第２のねじ１１４はベアリング１１６に支持されて回転するが、第２のナット１１５は第２のナット１１５の固着している接続部品１２２がリニアガイドｂ１２４によって回転は抑止されているので接続部品１２２は紙面に向かって左方で進む。
次に第２の駆動装置２０１について説明する。
第１の駆動装置１０１の接続部品１２２に回転防止治具２２１が固着されている。この回転防止治具２２１は第１のねじ２１１の回転を抑止している。
連結部品２１７に固定された回転駆動源２０２により第１のギア２０６と第２のギア２０７は、図示の様に逆回転する。
第１のねじ２１１の回転を抑止しているため、ベアリング２１３で支持されたナット２１２は回転して紙面に向かって連結部品２１７と回転駆動源２０２と一緒に左方へ進む。一方、第２のギア２０７に取り付けられた第２のねじ２１４はベアリング２１６に支持されて回転するが、第２のナット２１５は第２のナット２１５の固着しているロッド２２２がガイド２２５によって回転を抑止されていることと、連結部品２１７がリニアガイドｂ１２４によって回転は抑止されているのでロッド２２２は紙面に向かって左方で進む。
第１の駆動装置１０１の接続部品１２２に回転防止治具２２１が固着されている。この回転防止治具２２１は第１のねじ２１１の回転を抑止している。
連結部品２１７に固定された回転駆動源２０２により第１のギア２０６と第２のギア２０７は、図示の様に逆回転する。
第１のねじ２１１の回転を抑止しているため、ベアリング２１３で支持されたナット２１２は回転して紙面に向かって連結部品２１７と回転駆動源２０２と一緒に左方へ進む。一方、第２のギア２０７に取り付けられた第２のねじ２１４はベアリング２１６に支持されて回転するが、第２のナット２１５は第２のナット２１５の固着しているロッド２２２がガイド２２５によって回転を抑止されていることと、連結部品２１７がリニアガイドｂ１２４によって回転は抑止されているのでロッド２２２は紙面に向かって左方で進む。
以上の様に第１の駆動装置１０１と第２の駆動装置２０１はそれぞれの回転駆動源によって独立して
ロッドを移動させる構成になっている。
またこの構成から、駆動装置は複数組み合わせることができ、またそれぞれを独立に移動させることができる。
ロッドを移動させる構成になっている。
またこの構成から、駆動装置は複数組み合わせることができ、またそれぞれを独立に移動させることができる。
ストロークは駆動装置１台についてねじの長さの略２倍の長さほど進行することになる。
そのため、駆動装置２台であれば、ねじの長さの略４倍の長さほど進行することになる
そのため、駆動装置２台であれば、ねじの長さの略４倍の長さほど進行することになる
以上の説明では、ねじとナットは一般的なねじとナットについて説明してきたが、実用的にはボールねじとボールねじのナットで構成するのが一般的である。
回転駆動源はサーボモータのようなモータが一般的である。また、インバータモータのようなものでも良い。
本発明の駆動装置は水平に取り付けても、垂直に取り付けても、斜めに取り付けても、あらゆる姿勢で機能を発揮できる構成になっている。
この駆動装置は一例として、一般的な昇降装置や押出プレスのシャー装置、ビレットローダ、ビレットプッシャーなどに利用することができる。
引用文献１ではボールねじ１本分の余分なストロークが存在し、これ以上コンパクトな形にはできなかったが、本発明では、余分なストロークは略０である。
従来のものと比較するとメンテナンスが容易になっているばかりか、２倍のストロークがとれるために非常にコンパクトな構造でストロークの長い、強度的に強化される中間位置でガイド構造の機能をもった工程動作が得られる。
従来のものと比較するとメンテナンスが容易になっているばかりか、２倍のストロークがとれるために非常にコンパクトな構造でストロークの長い、強度的に強化される中間位置でガイド構造の機能をもった工程動作が得られる。
駆動装置の回転駆動源をサーボモータ駆動にすると、高速化により時間短縮ができることと、移動速度を任意に変えられること、さらには任意の位置のロッド２２を停止させることができる。
本発明は、以上の構成であるから以下の効果が得られる。
１）構造がシンプルなため、製造コストが安く、短いストロークで略２倍のストロークが得られるうえ、故障が少ない。
２）実際に動き出す前の初期のムダなストロークがほぼゼロで、非常にコンパクトである。
３）ロッドの中間位置にガイド機能を持たせることができるため、高荷重にも対応できる。
４）装置を小型化にもできるし、かつ大型化もできる。
１）構造がシンプルなため、製造コストが安く、短いストロークで略２倍のストロークが得られるうえ、故障が少ない。
２）実際に動き出す前の初期のムダなストロークがほぼゼロで、非常にコンパクトである。
３）ロッドの中間位置にガイド機能を持たせることができるため、高荷重にも対応できる。
４）装置を小型化にもできるし、かつ大型化もできる。
１ 駆動装置
２ 回転駆動源
３ 伝達部品
４ プーリａ
５ プーリｂ
６ 第１のギア
７ 第２のギア
１１ 第１のねじ
１２ 第１のナット
１３ 第１のベアリング
１４ 第２のねじ
１５ 第２のナット
１６ 第２のベアリング
１７ 連結部品
２１ 回転防止治具
２２ ロッド
２３ リニアガイドａ
２４ リニアガイドｂ
２５ ガイド
２６ 架台
２７ サポート
５１ 第１運動変換機構
５２ 第２運動変換機構
２ 回転駆動源
３ 伝達部品
４ プーリａ
５ プーリｂ
６ 第１のギア
７ 第２のギア
１１ 第１のねじ
１２ 第１のナット
１３ 第１のベアリング
１４ 第２のねじ
１５ 第２のナット
１６ 第２のベアリング
１７ 連結部品
２１ 回転防止治具
２２ ロッド
２３ リニアガイドａ
２４ リニアガイドｂ
２５ ガイド
２６ 架台
２７ サポート
５１ 第１運動変換機構
５２ 第２運動変換機構
Claims (2)
- 回転運動を直線運動に変換する駆動装置において
第１のねじの一端を、架台に固設した回転防止治具に固定し、さらに前記第１のねじに螺合する第１のナットを、連結部品に固設した第１のベアリングで回転支持し、前記第１のナットの一端に固着した第１のギアの回転運動を直線運動に変換する第１運動変換機構と、
第２のねじに螺合する第２のナットに連結したロッドが、前記ロッドの摺動方向に突出するように、前記連結部品に固着させたサポートの先端に取り付けられ、内面が角型になっているガイドにより回転を抑止され、且つ、前記ガイドの内面を摺動する様に支持され、さらに前記第２のねじを、前記連結部品に固設した第２のベアリングで回転支持し、前記第２のねじの一端に固着した第２のギアの回転運動を直線運動に変換する第２運動変換機構と、
前記第１のギアと前記第２のギアを組合せ、前記第１運動変換機構の前記第１のナットと前記第２運動変換機構の前記第２のねじを、前記第１のベアリングと前記第２のベアリングとを介して前記連結部品で連結し、
前記連結部品に取り付けた回転駆動源の回転運動を、前記第１のギア又は前記第２のギアに伝達する伝達部品と、
から成る駆動装置。 - 前記第１のギアと前記第２のギアとは、それぞれ逆回転することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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- 2015-05-11 JP JP2015096275A patent/JP6540208B2/ja active Active
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