JP6986532B2 - ボールねじ - Google Patents

Description

本発明は、ボールねじに関し、特に軸棒偏移を検知できるボールねじ及びその軸棒偏移検知方法に関する。

特許文献１には、ねじ軸と、２つのナット部により構成され、前記ねじ軸に螺設されているナットと、互いに反対側に位置するように前記２つのナット部の間に設置されている２つの力検知モジュールと、を備えているボールねじが記載されている。
移動させようとする装置に設置された該ボールねじを使用する際、２つの力検知モジュールのそれぞれが検知された力の差により、ボールねじの該装置に対する偏移具合を検知できる。

台湾特許第Ｉ５１３９２７Ｂ号明細書

引用文献１のボールねじは、２つのナット部で２つの力検知モジュールを挟むように該２つの力検知モジュールを固定するので、ナット全体の剛性が低く、ナットが力を受けて移動される際に、２つのナット部が連接されている場所でずれやすい。従って、ナットの移動精度を上げられないまたは精度が落ちる欠点がある。

上記問題点に鑑みて、本発明は、上記の欠点を解消するボールねじの提供を目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明は、２つのレールと、前記２つのレールに沿って摺動可能に設置されている摺動部とを備える摺動装置の前記摺動部に設置されている設置ユニットを移動させるために使用されるボールねじであって、中心軸線に沿って延伸している軸棒と、前記軸棒の外周面に形成されている螺旋溝と、を備えているねじ軸と、前記設置ユニットを支持する支持部を有するものであって、前記軸棒を周りから包むように前記軸棒に螺設されているナットと、前記ボールねじが前記設置ユニットに使用されている際に前記設置ユニットに当接できるように前記ナットに設置されている少なくとも１つの力検知モジュールと、を備えており、前記ナットは、前記ボールねじが前記設置ユニットに使用されている際に、全体が前記設置ユニットに外嵌リングを介して嵌まり込んで前記支持部と一体になるように前記支持部の前記中心軸線の延伸方向における一端から張り出してなった雄ねじ付きのフランジ部を有し、前記力検知モジュールは、互いに等間隔に離れている複数の設置槽と雌ねじとが内周面に形成されていると共に、前記雌ねじと前記雄ねじとの螺合により前記フランジ部を外嵌していて、前記ボールねじが前記設置ユニットに使用されている際に、前記フランジ部と共に前記設置ユニットに嵌め込むことができる前記外嵌リングと、前記複数の設置槽に設置されていて前記フランジ部に連接している複数の力検知センサーと、を備えている。

また、本発明は、上記ボールねじの軸棒偏移検知方法をも提供する。
当該軸棒偏移検知方法は、２つのレールと、前記２つのレールに沿って摺動可能に設置されている摺動部とを備える摺動装置の前記摺動部に設置されている設置ユニットに設置されている上記のボールねじの軸棒偏移検知方法であって、（１）前記ナットを第１の位置に移すステップと、（２）前記ナットが前記第１の位置に位置している際に各前記力検知モジュールに検知された第１の力情報を記録するステップと、（３）前記ナットを前記第１の位置から第２の位置に移すステップと、（４）前記ナットが前記第２の位置に位置している際に各前記力検知モジュールに検知された第２の力情報を記録するステップと、（５）各前記力検知モジュールに検知された第１の力情報及び第２の力情報を比較してから、第１の力情報が第２の力情報より小さい前記力検知モジュールに対しては、前記第２の位置における前記軸棒が、前記第１の力情報が第２の力情報より小さい力検知モジュールの設置位置側へ前記第１の位置と比べて偏移していると判定し、また、第１の力情報が第２の力情報より大きい前記力検知モジュールに対しては、前記第２の位置における前記軸棒が、前記第１の力情報が第２の力情報より大きい力検知モジュールの設置位置の反対側へ前記第１の位置と比べて偏移していると判定するステップと、を備える。

上記構成により、本発明のボールねじは、移動させようとする設置ユニットに当接できるように力検知モジュールがナットに設置されているので、使用する際に、力検知モジュールが設置ユニットとナットとが互いに作用する力の差により、ボールねじの設置ユニットに対する偏移具合を検知できる。
従って、従来のボールねじより、ナットの剛性が高く、精度を上げられる。

本発明のボールねじの第１の実施形態を示す斜視図である。 上記ボールねじを示す部品分解図である。 上記ボールねじが設置ユニットに設置されていることを示す斜視図である。 上記ボールねじが第１の位置に位置することを示す図である。 上記ボールねじが第２の位置に位置することを示す図である。 本発明のボールねじの第２の実施形態を示す斜視図である。 上記ボールねじを示す部品分解図である。 本発明のボールねじの第３の実施形態を示す斜視図である。 上記ボールねじを示す部品分解図である。 本発明のボールねじの第４の実施形態を示す斜視図である。 上記ボールねじを示す部品分解図である。

以下、図面を参照しながら、本発明のボールねじの各実施形態について詳しく説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は本発明のボールねじの第１の実施形態を示す斜視図である。図２は上記ボールねじを示す部品分解図である。図３は上記ボールねじが設置ユニットに設置されていることを示す斜視図である。図４は上記ボールねじが第１の位置に位置することを示す図である。図５は上記ボールねじが第２の位置に位置することを示す図である。

本発明のボールねじの第１の実施形態は、図１に示されるように、設置ユニット９１を移動させるために使用されるものであって、ねじ軸２と、ナット３と、ナット３に設置されている６つの力検知モジュール４と、を備え、ナット３には、力検知モジュール４を設置するための設置槽５が６つ形成されている。
設置ユニット９１は、図２に示されるように、ベース９１１と、ベース９１１を貫通する設置孔９１２とを有する。

ねじ軸２は、中心軸線Ｌに沿って延伸している軸棒２１と、軸棒２１の外周面に形成されている螺旋溝２２と、を備えている。
ナット３は、設置ユニット９１の設置孔９１２に挿入されて設置ユニット９１を支持する支持部３１１と、支持部３１１と一体になるように支持部３１１の中心軸線Ｌの延伸方向における一端から張り出してなったフランジ部３１２とを有するものであって、軸棒２１を周りから包むように軸棒２１に螺設されている。

設置槽５は、図１及び図２に示されるように、フランジ部３１２において、支持部３１１の他端に向かっている面（図２における右側に面する面）の周縁に沿って、互いに等間隔に離れているように形成されている。

各力検知モジュール４は、図１及び図２に示されるように、ボールねじが設置ユニット９１に使用されている際に設置ユニット９１に当接できるようにナット３に形成されている設置槽５のそれぞれに設置されていることにより、フランジ部３１２に連接している。
また、力検知モジュール４は、力を検知できるものであれば特に限らず、この実施形態において、力検知モジュール４は、ひずみゲージ（Ｓｔｒａｉｎ
Ｇａｕｇｅ）で構成された。

以下、本発明のボールねじによる軸棒偏移検知方法について説明する。
図３に示されるように、本発明のボールねじが設置ユニット９１に設置されている際、力検知モジュール４に電気的に連接されている制御装置（図示せず）により、検知を行うことができる。

設置ユニット９１は、図３に示されるように、２つのレール９２１と、２つのレール９２１に沿って摺動可能に設置されている摺動部９２２とを備える摺動装置９２に設置されており、具体的に、摺動部９２２に設置されている。

そして、該軸棒偏移検知方法は、図４及び図５を参照しながら、以下のステップにより行う。
（１）ナット３を第１の位置（図４に参照）に移すステップ。
（２）ナット３が第１の位置に位置している際に各力検知モジュール４に検知された第１の力情報を記録するステップ。
（３）ナット３を第１の位置から第２の位置（図５に参照）に移すステップ。
（４）ナット３が第２の位置に位置している際に各力検知モジュール４に検知された第２の力情報を記録するステップ。
（５）各力検知モジュール４のそれぞれに検知された第１の力情報及び第２の力情報を比較してから、第１の力情報が第２の力情報より小さい前記力検知モジュールに対しては、前記第２の位置における前記軸棒が、第１の力情報が第２の力情報より小さい力検知モジュール４の設置位置側へ前記第１の位置と比べて偏移していると判定し、また、第１の力情報が第２の力情報より大きい前記力検知モジュールに対しては、前記第２の位置における前記軸棒が、第１の力情報が第２の力情報より大きい力検知モジュール４の設置位置の反対側へ前記第１の位置と比べて偏移していると判定するステップ。

図４及び図５に示される状況を一例として説明する。図４及び図５に示されるように、軸棒２１は、図４及び図５における左上（以下の「上、下、左、右」は図４及び図５における方向を指す）から右下へ延伸している。一般的に、ボールねじは、軸棒２１が２つのレール９２１と平行になりながらナット３が２つのレール９２１の間の中央位置に位置するように設置される。従って、ボールねじの軸棒２１が図４及び図５に示されるように偏移していると、設置ユニット９１によりナット３が正確位置に戻る方向に力が加わるため、ナット３が第１の位置に位置する際、上方の力検知モジュール４が設置ユニット９１に押圧されるので、上方の力検知モジュール４は、ナット３が正確位置に位置する場合より大きい力を検知する。一方、下方の力検知モジュール４が設置ユニット９１に右に引かれて、下方の力検知モジュール４を押圧する力が小さくなるので、下方の力検知モジュール４は、ナット３が正確位置に位置する場合より小さい力を検知する。そして、ナット３が第２の位置に来ると、ナット３が第１の位置より正確位置に接近したことになるので、上方の力検知モジュール４が検知する力は、第１の位置で検知した力より小さく、下方の力検知モジュール４が検知する力は、第１の位置で検知した力より大きいようになる。

即ち、上方の力検知モジュール４により第１の位置で検知された第１の力情報が、上方の力検知モジュール４により第２の位置で検知された第２の力情報より大きく、更に、図４及び図５に示されるように、第１の位置から第２の位置の間、軸棒２１が上方の力検知モジュール４の設置位置の反対側へ偏移していることにより、検知した第１の力情報が第２の力情報より大きい力検知モジュール４があった場合、その力検知モジュール４の設置位置の反対側へ軸棒２１が偏移していると推定し判定することができる。

同じく、下方の力検知モジュール４により第１の位置で検知された第１の力情報が、下方の力検知モジュール４が第２の位置で検知された第２の力情報より小さく、且つ、図４及び図５に示されるように、第１の位置から第２の位置の間、軸棒２１が下方の力検知モジュール４の設置位置側へ偏移していることにより、検知した第１の力情報が第２の力情報より小さい力検知モジュール４があった場合、その力検知モジュール４の設置位置側へ軸棒２１が偏移していると推定し判定することができる。

従って、軸棒２１の偏移具合を測定できる。また、上記の説明は、互いに測定結果を検証するために、２つの力検知モジュール４で軸棒２１の偏移具合を測定したが、１つの力検知モジュール４だけでも軸棒２１の偏移具合を測定できる。

上記の構成によれば、本発明のボールねじは、移動させようとする設置ユニットに当接できるように力検知モジュールがナットに設置されているので、使用する際に、力検知モジュールが設置ユニットとナットとが互いに作用する力の差により、ボールねじの設置ユニットに対する偏移具合を検知できる。従って、従来のボールねじより、ナットの剛性が高く、移動の精度を上げられる。
また、１つの力検知モジュール４だけでも軸棒２１の偏移具合を測定できるので、設計や製造において従来のボールねじより簡単になる。

＜第２の実施形態＞
本考案の第２の実施形態は、上記第１の実施形態と多くの構成が共通するので、ここでは詳しい説明を省略し、その相違点のみを説明する。
図６は本発明のボールねじの第２の実施形態を示す斜視図である。図７は上記ボールねじを示す部品分解図である。

この実施形態のボールねじにおいて、図６及び図７に示されるように、ナット３は、フランジ部を有しなく、力検知モジュール４及び設置槽５は、それぞれ４つある。
設置槽５は、図６及び図７に示されるように、支持部３１１の、前記中心軸線Ｌの延伸方向における一端の外表面に、周方向に沿って互いに等間隔に離れているように形成されている。

＜第３の実施形態＞
本考案の第３の実施形態は、上記第１の実施形態と多くの構成が共通するので、ここでは詳しい説明を省略し、その相違点のみを説明する。
図８は本発明のボールねじの第３の実施形態を示す斜視図である。図９は上記ボールねじを示す部品分解図である。

この実施形態のボールねじにおいて、図８及び図９に示されるように、ナット３は、外周面に雄ねじが形成されている雄ねじ付きのフランジ部３１２を有する。
ボールねじが設置ユニット９１に使用されている際に、図８に示されるように、フランジ部３１２を含むナット３全体が前記設置ユニット９１に外嵌リング４２を介して嵌まり込んでいる。即ち、設置ユニット９１の設置孔９１２は、図９に示されるように、ナット３のフランジ部３１２を収容する第１の収容空間９１３と、径長が第１の収容空間９１３より小さく、ナット３の支持部３１１を収容する第２の収容空間９１４とを含む。

力検知モジュール４は、図９に示されるように、互いに等間隔に離れている４つの設置槽５と雌ねじとが内周面に形成されていると共に、該雌ねじとフランジ部３１２の雄ねじとの螺合によりフランジ部３１２を外嵌していて、ボールねじが設置ユニット９１に使用されている際に、フランジ部３１２と共に設置ユニット９１に嵌め込むことができる外嵌リング４２と、複数の設置槽５に設置されていてフランジ部３１２に連接している４つの力検知センサー４１と、を備えている。

この実施形態の構成によれば、力検知モジュール４は、外嵌リング４２で設置ユニット９１に当接し、外嵌リング４２を介して力検知センサー４１で力情報を検知する。

＜第４の実施形態＞
本考案の第４の実施形態は、上記第１の実施形態と多くの構成が共通するので、ここでは詳しい説明を省略し、その相違点のみを説明する。
図１０は本発明のボールねじの第４の実施形態を示す斜視図である。図１１は上記ボールねじを示す部品分解図である。
この実施形態のボールねじにおいて、図１０及び図１１に示されるように、力検知モジュール４及び設置槽５は、それぞれ６つある。

ナット３は、設置ユニット９１の一部である６つのヘッド付きのネジ９１５により設置ユニット９１に螺合して設置されている。ネジ９１５は、ヘッド部９１６と軸部９１７とを備える。
設置槽５は、図１１に示されるように、フランジ部３１２において、支持部３１１の他端に向かっている面の反対面（図１１における左側に面する面）の周縁に沿って、互いに等間隔に離れているように形成されている。

力検知モジュール４は、図１１に示されるように、ネジ９１５の軸部９１７が通過できる孔が中央に開けられている環状に構成されていると共に、６つの設置槽５のそれぞれに設置されている。
フランジ部３１２には、図１１に示されるように、ネジ９１５の軸部９１７が通過でき且つ広さが設置槽５より小さい６つの貫通孔６が設置槽５それぞれのの底部に開けられている。
即ち、ナット３は、図１０及び図１１に示されるように、ボールねじが設置ユニット９１に使用されている際に、設置ユニット９１のネジ９１５のヘッド部９１６が力検知モジュール４に当接しながら軸部９１７がフランジ部３１２を貫通して前記設置ユニット９１に螺合していて設置ユニット９１に設置されている。

この実施形態の構成によれば、力検知モジュール４は、ネジ９１５のヘッド部９１６を介して設置ユニット９１に当接して、力情報を検知する。

本発明のボールねじは、一般のボールねじを用いる機械装置に適用できる。

２ ねじ軸
２１ 軸棒
２２ 螺旋溝
３ ナット
３１１ 支持部
３１２ フランジ部
４ 力検知モジュール
４１ 力検知センサー
４２ 外嵌リング
５ 設置槽
９１ 設置ユニット
９１１ ベース
９１２ 設置孔
９１３ 第１の収容空間
９１４ 第２の収容空間
９１５ ネジ
９１６ ヘッド部
９１７ 軸部
９２ 摺動装置
９２１ レール
９２２ 摺動部
Ｌ 中心軸線

Claims (1)

1. ２つのレールと、前記２つのレールに沿って摺動可能に設置されている摺動部とを備える摺動装置の前記摺動部に設置されている設置ユニットを移動させるために使用されるボールねじであって、
   中心軸線に沿って延伸している軸棒と、前記軸棒の外周面に形成されている螺旋溝と、を備えているねじ軸と、
   前記設置ユニットを支持する支持部を有するものであって、前記軸棒を周りから包むように前記軸棒に螺設されているナットと、
   前記ボールねじが前記設置ユニットに使用されている際に前記設置ユニットに当接できるように前記ナットに設置されている少なくとも１つの力検知モジュールと、を備えており、
   前記ナットは、前記ボールねじが前記設置ユニットに使用されている際に、全体が前記設置ユニットに外嵌リングを介して嵌まり込んで前記支持部と一体になるように前記支持部の前記中心軸線の延伸方向における一端から張り出してなった雄ねじ付きのフランジ部を有し、
   前記力検知モジュールは、互いに等間隔に離れている複数の設置槽と雌ねじとが内周面に形成されていると共に、前記雌ねじと前記雄ねじとの螺合により前記フランジ部を外嵌していて、前記ボールねじが前記設置ユニットに使用されている際に、前記フランジ部と共に前記設置ユニットに嵌め込むことができる前記外嵌リングと、前記複数の設置槽に設置されていて前記フランジ部に連接している複数の力検知センサーと、を備えていることを特徴とするボールねじ。

Images