JP6997825B2 - 自己潤滑式ボールねじ - Google Patents

Description

本発明は、自己潤滑式ボールねじに関し、詳しくは導油部材に異常が発生したか否かを即時検知できる自己潤滑式ボールねじに関するものである。

特許文献１により掲示されたボールねじにおいて、ナットは外部の二つのワイヤーに接続される。二つのワイヤーは導電性ループを構成し、かつナット、転動部材およびねじ軸によって接触抵抗を生じさせる。転動部材の表面に付着した油膜がなくなると導電性ループが通路になり、警告装置を動作させて作業員に注意を促すため、従業員は潤滑油を注入または交換し、潤滑油の供給および品質を持続的に確保することができる。

特許文献１は抵抗からなる通路によって油膜の状況を判断することができるが、内部の自己潤滑モジュールに異常が発生したか否かを即時に検知することはできない。詳しく言えば、自己潤滑モジュールに異常が発生したうえで作動を持続させれば、自己潤滑モジュールの部品（例えばウールフェルト）を逸脱または損壊させる可能性があるため、使用およびメンテナンスのスムーズさに影響を与える。

台湾特許Ｉ３５９２３７号公報

本発明は導油部材に異常が発生したか否かを即時に検知できる自己潤滑式ボールねじを提供することを主な目的とする。

上述した課題を解決するための自己潤滑式ボールねじは、ねじ軸、ナット、複数のボール、潤滑装置および圧力センサーを備える。ナットはねじ軸の軸方向に沿って移動できるようにねじ軸に装着される。複数のボールはねじ軸とナットとの間に配置されて伝動効果を生じる。潤滑装置は固定ホルダー、オイル含有部材および導油部材を有する。固定ホルダーはナットの一端に配置される。オイル含有部材は固定ホルダー内に配置されて潤滑油を供給する。導油部材は固定ホルダー内に配置され、オイル含有部材およびねじ軸に接触することによってオイル含有部材からの潤滑油をねじ軸の表面に分布させる。圧力センサーは導油部材に接触するように固定ホルダー内に配置される。

上述した構造の特徴により、圧力センサーが導油部材に押し付けられて検知信号を発する際、作業員は検知信号に基づいて導油部材に裏返し、逸脱または変形などの異常が発生したか否かを即時に判断することができる。

比較的好ましい場合、固定ホルダーは第一筐体および第二筐体を有する。第一筐体はナットの一端に配置され、第一穿孔および環状溝を有する。ねじ軸は第一穿孔を貫通する。環状溝は第一穿孔の周りに沿って形成される。オイル含有部材は環状溝内に配置され、導油部材によって遮蔽される。第二筐体は第一筐体に被さり、第二穿孔を有する。ねじ軸は第二穿孔を貫通する。圧力センサーは第二筐体内の第二穿孔に近い部位に配置される。

比較的好ましい場合、第二筐体は第二穿孔に隣接する格納溝を有する。圧力センサーは格納溝内に配置されるため、取付作業の利便性を向上させることができる。

比較的好ましい場合、第二筐体は第二穿孔に隣接する柱状部を有する。圧力センサーは柱状部に配置されるため、検知感度を向上させることができる。

比較的好ましい場合、圧力センサーは検知端を有する。検知端の輪郭は第二筐体の第二穿孔に接するため、圧力センサーは効率よく検知できる。

比較的好ましい場合、圧力センサーは数が一つまたは複数である。圧力センサーの数が複数である場合、配置方法はねじ軸を中心に複数の圧力センサーを等角度間隔で配置する方式であるため、導油部材に異常が発生したか否かを全面的に把握することができる。

本発明による自己潤滑式ボールねじの詳細な構造、特徴、組み立てまたは使用方法について、以下の実施形態の詳細な説明を通して明確にする。なお、以下の詳細な説明および本発明により提示された実施形態は本発明を説明するための一例に過ぎず、本発明の請求範囲を限定できないことは、本発明にかかわる領域において常識がある人ならば理解できるはずである。

本発明の一実施形態による自己潤滑式ボールねじを示す斜視図である。 本発明の一実施形態による自己潤滑式ボールねじを示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態による自己潤滑式ボールねじの潤滑装置を示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態による自己潤滑式ボールねじの潤滑装置を一端から見た側面図である。 本発明の一実施形態による自己潤滑式ボールねじの一部分を示す断面図である。 本発明の一実施形態による自己潤滑式ボールねじにおいて圧力センサーが柱状部に配置された状態を示す断面図の一部分である。 本発明の一実施形態による自己潤滑式ボールねじの圧力センサーの検知信号を変換して生成した電圧値と時間との関係を示すグラフである。

以下、本発明による自己潤滑式ボールねじを図面に基づいて説明する。なお、明細書において、方向性用語は図に示した方向に基づいて表現される。同じ符号は同じ部品または類似した部品を示す。

（一実施形態）
図１から図３に示すように、本発明の一実施形態による自己潤滑式ボールねじ１０はねじ軸２０、ナット３０、複数のボール４０、潤滑装置５０および四つの圧力センサー６０を備える。ボール４０の数には特に制限がない。

圧力センサー６０の数には特に制限がない。圧力センサー６０は一つ以上でさえあれば、圧力検知効果を生じることができる。圧力センサー６０が多ければ多いほど圧力信号を検知する回数が多くなる。

ナット３０はねじ軸２０に被さるように装着される。複数のボール４０はねじ軸２０とナット３０との間に配置され、二つの還流部材４２およびナット３０によって無限循環するため、ナット３０は複数のボール４０によってねじ軸２０の軸方向に沿って直線運動することができる。

潤滑装置５０は固定ホルダー５１、オイル含有部材５４および導油部材５５を有する。

図３に示すように、固定ホルダー５１は第一筐体５２および第二筐体５３を有する。第一筐体５２はナット３０の一端に配置され、ねじ軸２０に嵌まる第一穿孔５２２と、第一穿孔５２２を囲む環状溝５２４とを有する。第二筐体５３は第一筐体５２に被さり、第二穿孔５３２と、四つの第二穿孔５３２に隣接する格納溝５３４とを有する。第二筐体５３は第二穿孔５３２によってねじ軸２０に嵌まる。

図４に示すように、四つの格納溝５３４は第二穿孔５３２に沿って等角度間隔で配置されるが、これに限定されない。格納溝５３４の数が圧力センサー６０の数と一致すればよい。

図３および図５に示すように、オイル含有部材５４は高分子材料からなる環状部材であり、第一筐体５２の環状溝５２４内に配置されて潤滑油を供給する。

導油部材５５は潤滑油を吸収できる材料（例えばウールフェルト）からなる環状部材であり、第一側面５５２、第二側面５５４および環状内側面５５６を有する。第二側面５５４は第一側面５５２に背を向ける。環状内側面５５６は第一側面５５２および第二側面５５４を連結する。

図５に示すように、導油部材５５は第一側面５５２によってオイル含有部材５４に接触すると同時に第一筐体５２の環状溝５２４を遮蔽する。導油部材５５はねじ軸２０に嵌まり、環状内側面５５６がねじ軸２０の表面に接触することによってオイル含有部材５４からの潤滑油をねじ軸２０の表面に分布させ、ねじ軸２０に潤滑効果を与える。

圧力センサー６０はバリスタ、ひずみゲージまたは荷重計であるが、特に限定されない。四つの圧力センサー６０は第二筐体５３の四つの格納溝５３４に別々に格納される。図４に示すように、四つの圧力センサー６０は第二筐体５３の第二穿孔５３２（即ちねじ軸２０の中心点）に向かって等角度間隔で配置され、導油部材５５の第二側面５５４に接触することによって導油部材５５からの圧力を検知する。

本実施形態において、それぞれの圧力センサー６０は検知端６１を有する。検知端６１は円形の輪郭が第二筐体５３の第二穿孔５３２に接するため、ねじ軸２０の作動に伴って導油部材５５の変形が開始する位置において、圧力センサー６０は最も効率よく検知できる。

上述した構造特徴により、少なくとも一つの圧力センサー６０が導油部材５５に押し付けられると検知信号を発する。検知信号は有線または無線方式によってコントローラー（図中未表示）に伝達される。コントローラーはキャッチした検知信号を電圧値に変換する。電圧値が大きければ大きいほど圧力センサー６０の受ける
導油部材５５の圧力が大きくなる。つまり、導油部材５５の変形量が大きくなる。

図７に示すように、導油部材５５が大きさの異なる外力に耐えるとともに圧力センサー６０の検知信号に対応する電圧値を変化させる状況を参考にして作動中の導油部材５５の変形量を測定する。測定を開始する際、まず導油部材５５を押し付けて変形量を増大させたうえで電圧値をテストする。続いて導油部材５５を本来の位置に復元させる。続いて、導油部材５５が固定ホルダー５１から完全に脱離する状況を模擬するために、導油部材５５が固定ホルダー５１から抜けるまで再び導油部材５５を押し付けて上述したステップを繰り返す。

本実施形態において、電圧値が０．５Ｖから１．５Ｖの間、即ち安全範囲Ｓ１に位置する場合、導油部材５５は通常通り装着したままの状態である。電圧値が１．５Ｖから２．５Ｖの間、即ち警告範囲Ｓ２に達する場合、導油部材５５には変形の兆しがある。このときランプを発光させるか信号を発することによって警告を促すことができる。電圧値が２．５Ｖから３．３Ｖの間、即ち危険範囲Ｓ３に達する場合、導油部材５５は逸脱し、ひどく変形する。導油部材５５を完全に逸脱させれば圧力センサー６０は導油部材５５から伝達された圧力を検知できないため、圧力値がゼロになる。
本実施形態において、安全範囲Ｓ１、警告範囲Ｓ２および危険範囲Ｓ３の電圧範囲はそれぞれ高電圧値（３．３Ｖ）と低電圧値（０．５Ｖ）との間隔の１／３であるが、これに限定されない。本発明は実際の使用状態、それぞれの部材の規格または圧力センサー６０の種類に応じて電圧範囲を設定および調整することができる。言い換えれば、自己潤滑式ボールねじ１０内の一つまたは複数の圧力センサー６０によって作業員は導油部材５５に裏返し、逸脱または変形などの異常が発生したか否かを即時に判断し、自己潤滑式ボールねじ１０の作動のスムーズさを維持することができる。

本実施形態は圧力センサー６０を配置するために第二筐体５３に四つの格納溝５３４を形成するが、これに限定されず、格納溝５３４を形成せず、直接圧力センサー６０を第二筐体５３に配置することもできる。つまり、圧力センサー６０が第二側面５５４に接触すれば圧力検知機能を発揮することができる。
図６に示すように、本発明は第二筐体５３に柱状部５３６を形成することによって圧力センサー６０の検知感度を向上させる方法を採用することもできる。

１０ 自己潤滑式ボールねじ
２０ ねじ軸
３０ ナット
４０ ボール
４２ 還流部材
５０ 潤滑装置
５１ 固定ホルダー
５２ 第一筐体
５２２ 第一穿孔
５２４ 環状溝
５３ 第二筐体
５３２ 第二穿孔
５３４ 格納溝
５３６ 柱状部
５４ オイル含有部材
５５ 導油部材
５５２ 第一側面
５５４ 第二側面
５５６ 環状内側面
６０ 圧力センサー
６１ 検知端
Ｓ１ 安全範囲
Ｓ２ 警告範囲
Ｓ３ 危険範囲

Claims (5)

1. ねじ軸、ナット、複数のボール、潤滑装置および圧力センサーを備え、
   前記ナットは、前記ねじ軸の軸方向に沿って移動できるように前記ねじ軸に装着され、
   複数の前記ボールは、前記ねじ軸と前記ナットとの間に配置され、
   前記潤滑装置は、固定ホルダー、オイル含有部材および導油部材を有し、前記固定ホルダーは前記ナットの一端に配置され、前記オイル含有部材は前記固定ホルダー内に配置され、前記導油部材は前記固定ホルダー内に配置されると同時に前記オイル含有部材および前記ねじ軸に接触し、
   前記圧力センサーは、前記固定ホルダー内に配置されると同時に前記導油部材に接触し、かつ前記導油部材に押し付けられると検知信号を発し、
   前記固定ホルダーは、第一筐体および第二筐体を有し、
   前記第一筐体は前記ナットの一端に配置され、前記ねじ軸に嵌まる第一穿孔と、前記第一穿孔を囲む環状溝とを有し、
   前記第二筐体は前記第一筐体に被さり、前記ねじ軸に嵌まる第二穿孔を有し、
   前記オイル含有部材は、前記第一筐体の前記環状溝内に配置され、
   前記導油部材は、第一側面および第二側面を有し、前記第一側面は前記第一筐体の前記環状溝を遮蔽すると同時に前記オイル含有部材に接触し、前記第二側面は前記第一側面に背を向け、
   前記圧力センサーは、前記第二筐体内に配置されると同時に前記導油部材の前記第二側面に接触することを特徴とする、
   自己潤滑式ボールねじ。
2. 前記第二筐体は前記第二穿孔に隣接する格納溝を有し、前記圧力センサーは前記格納溝内に配置されることを特徴とする請求項１に記載の自己潤滑式ボールねじ。
3. 前記第二筐体は前記第二穿孔に隣接する柱状部を有し、前記圧力センサーは前記柱状部に配置されることを特徴とする請求項１に記載の自己潤滑式ボールねじ。
4. 前記圧力センサーは検知端を有し、前記検知端の輪郭は前記第二筐体の第二穿孔に接することを特徴とする、請求項１に記載の自己潤滑式ボールねじ。
5. 前記圧力センサーの前記検知信号はコントローラーへ伝達され、前記コントローラーはキャッチした前記検知信号を電圧値に変換し、前記電圧値は、０．５Ｖから１．５Ｖの間が安全範囲であり、１．５Ｖから２．５Ｖの間が警告範囲であり、２．５Ｖから３．３Ｖの間が危険範囲であることを特徴とする請求項１に記載の自己潤滑式ボールねじ。

Images