JP7308523B2 - ボールねじ軸サポート構造とアクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、ボールねじ軸サポート構造とアクチュエータに係り、特に、簡易且つコンパクトな構成によりボールねじ軸の撓みを防止することができ、振動や騒音を抑制して高速化に対応することができるように工夫したものに関する。

ボールねじ軸サポート構造とアクチュエータの構成を開示するものとして、例えば、特許文献１と特許文献２がある。
特許文献１に記載された長尺リードスクリューの防振安定装置は、アクチュエータの長尺リードスクリュー（ボールねじ軸）を支持ローラによって支持することでその撓みを防止して振動を抑制している。
上記支持ローラは支持部品に回転可能に取り付けられていて、その支持部品は常時はスプリングによって上記アクチュエータのスライダ側に付勢されている。上記支持部品の幅方向両側には下圧ローラがそれぞれ回転可能に取り付けられている。また、上記スライダの進行方向両側には傾斜面がそれぞれ設けられている。
上記スライダが上記支持部品に接近すると、上記スライダの傾斜面により上記下圧ローラを介して上記支持部品ひいては上記支持ローラが上記スプリングの弾性力に抗して下側に退避される。

また、特許文献２に記載された工作機械等の駆動部材移動機構では、ボールねじ軸の横に軸振れ防止装置が設けられている。この軸振れ防止装置は、回動可能に設置された作動アームと、この作動アームの先端に設けられた軸受部とから構成されている。上記作動アームは常時はコイルバネによって上記ボールねじ軸側に付勢されていて、上記軸受部によってボールねじ軸が支持されている。上記軸受部にはローラが設置されており、上記ボールねじ軸によって駆動される駆動ブロックには案内板が設置されている。上記駆動ブロックが上記軸振れ防止装置に接近すると、上記案内板に上記ローラが当接されて上記軸受部が上記コイルバネの弾性力に抗して上記ボールねじ軸から離間する方向に移動される。

実開平７－３９３６号公報 実公平３－４００３８号公報

しかしながら、上記従来の構成では次のような問題があった。
すなわち、特許文献１に記載された長尺リードスクリューの防振安定装置では、支持部品に長尺リードスクリューを支持するために支持ローラが回転可能に取り付けられているだけでなく、スライダの傾斜面に摺接する下圧ローラも取り付けられた構成になっており、支持部品及びその周囲の構成が複雑であるという問題があった。
また、特許文献２に記載された工作機械等の駆動部材移動機構には、軸振れ防止装置がボールねじ軸の横であって移動する駆動ブロックとの緩衝を避けることができる位置に設置されているため、駆動部材移動機構近傍の構成が横方向に大型化してしまうという問題があった。

本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、簡易且つコンパクトな構成によりボールねじ軸の撓みを防止することができ、振動や騒音を抑制して高速化に対応することができるボールねじ軸サポート構造とアクチュエータを提供することにある。

上記課題を解決するべく本願発明の請求項１によるボールねじ軸サポート構造は、ボールねじ軸と、上記ボールねじ軸に移動可能に螺合されたボールねじナットと、上記ボールねじ軸に離接可能に設置され弾性手段により上記ボールねじ軸に圧接されているとともに上記ボールねじナットの接近により上記弾性手段の付勢力に抗して上記ボールねじ軸から離間されるサポート部材と、を具備し、上記サポート部材はサポート部材本体と、上記ボールねじ軸を受ける受け部材と、上記サポート部材本体と上記受け部材との間に介挿された受け部材用緩衝材から構成されることを特徴とするものである。
又、請求項２によるボールねじ軸サポート構造は、請求項１記載のボールねじ軸サポート構造において、上記受け部材は着脱可能に設置されていることを特徴とするものである。
又、請求項３によるボールねじ軸サポート構造は、請求項１又は請求項２記載のボールねじ軸サポート構造において、上記受け部材用緩衝材はフェルトであることを特徴とするものである。
又、請求項４によるボールねじ軸サポート構造は、請求項１～請求項３の何れかに記載のボールねじ軸サポート構造において、上記サポート部材の反ボールねじ軸側の面にはサポート部材用緩衝材が設置されていることを特徴とするものである。
又、請求項５によるボールねじ軸サポート構造は、請求項１～請求項４の何れかに記載のボールねじ軸サポート構造において、上記サポート部材の上記ボールねじ軸に対する接近動作を緩衝する緩衝機構が設けられていることを特徴とするものである。
又、請求項６によるボールねじ軸サポート構造は、請求項５記載のボールねじ軸サポート構造において、上記緩衝機構は板バネと上記板バネに当接される当接部材からなることを特徴とするものである。
又、請求項７によるボールねじ軸サポート構造は、請求項５記載のボールねじ軸サポート構造において、上記緩衝機構はダンパであることを特徴とするものである。
又、請求項８によるボールねじ軸サポート構造は、請求項１～請求項７の何れかに記載のボールねじ軸サポート構造において、上記サポート部材本体には上記ボールねじ軸の軸方向に沿った上記受け部材の両側にサポート部材側傾斜面が設けられていていることを特徴とするものである。
又、請求項９によるボールねじ軸サポート構造は、請求項８記載のボールねじ軸サポート構造において、上記サポート部材側傾斜面にはサポート部材側傾斜面用緩衝材が設置されていることを特徴とするものである。
又、請求項１０によるボールねじ軸サポート構造は、請求項８又は請求項９記載のボールねじ軸サポート構造において、上記ボールねじナット側にボールねじナット側ローラが設置されていて、上記ボールねじナット側ローラが上記サポート部材側傾斜面に沿って転動することにより上記サポート部材が上記ボールねじ軸に離接することを特徴とするものである。
又、請求項１１によるボールねじ軸サポート構造は、請求項８記載のボールねじ軸サポート構造において、上記ボールねじナット側の上記ボールねじ軸の軸方向に沿った両側にボールねじナット側傾斜面が設けられていて、上記ボールねじナット側傾斜面が上記サポート部材側傾斜面に沿って摺動することにより上記サポート部材が上記ボールねじ軸に離接することを特徴とするものである。
又、請求項１２によるボールねじ軸サポート構造は、請求項１１記載のボールねじ軸サポート構造において、上記サポート部材側傾斜面又は上記ボールねじナット側傾斜面の少なくとも一方に傾斜面用緩衝材が設置されていることを特徴とするものである。
又、請求項１３によるボールねじ軸サポート構造は、請求項１～請求項７の何れかに記載のボールねじ軸サポート構造において、上記サポート部材本体にはサポート部材側ローラが設けられていることを特徴とするものである。
又、請求項１４によるボールねじ軸サポート構造は、請求項１３記載のボールねじ軸サポート構造において、上記ボールねじナット側にはボールねじナット側傾斜面が設けられていて、上記ボールねじナット側傾斜面に沿って上記サポート部材側ローラを転動させることにより上記サポート部材が上記ボールねじ軸に離接することを特徴とするものである。
又、請求項１５によるボールねじ軸サポート構造は、請求項１４記載のボールねじ軸サポート構造において、上記ボールねじナット側傾斜面に傾斜面用緩衝材が設置されていることを特徴とするものである。
又、請求項１６によるアクチュエータは、請求項１～請求項１５の何れかに記載のボールねじ軸サポート構造のサポート部材が１個設置されていることを特徴とするものである。
又、請求項１７によるアクチュエータは、請求項１～請求項１５の何れかに記載のボールねじ軸サポート構造のサポート部材が複数個設置されていることを特徴とするものである。

以上述べたように、本願発明の請求項１記載のボールねじ軸サポート構造によると、ボールねじ軸と、上記ボールねじ軸に移動可能に螺合されたボールねじナットと、上記ボールねじ軸に離接可能に設置され弾性手段により上記ボールねじ軸に圧接されているとともに上記ボールねじナットの接近により上記弾性手段の付勢力に抗して上記ボールねじ軸から離間されるサポート部材と、を具備し、上記サポート部材はサポート部材本体と、上記ボールねじ軸を受ける受け部材と、上記サポート部材本体と上記受け部材との間に介挿された受け部材用緩衝材から構成されるので、簡易且つコンパクトな構成によりボールねじ軸の撓みを防止して振動や騒音を抑制し高速に動作させることができる。また、上記受け部材と上記サポート部材本体との間に上記受け部材用緩衝材が介挿されているので、上記受け部材が上記ボールねじ軸に衝突した際の衝撃を簡易な構成により緩和することができる。
又、請求項２記載のボールねじ軸サポート構造によると、請求項１記載のボールねじ軸サポート構造において、上記受け部材は着脱可能に設置されているので、交換が容易である。
又、請求項３記載のボールねじ軸サポート構造によると、請求項１又は請求項２記載のボールねじ軸サポート構造において、上記受け部材用緩衝材はフェルトであるので、簡易な構成により上記受け部材が上記ボールねじ軸に衝突した際の衝撃を抑制及び衝撃音を吸音することができる。
又、請求項４記載のボールねじ軸サポート構造によると、請求項１～請求項３の何れかに記載のボールねじ軸サポート構造において、上記サポート部材の反ボールねじ軸側の面にはサポート部材用緩衝材が設置されているので、上記サポート部材が下に移動された際の衝撃を上記緩衝材に吸収させることができる。
又、請求項５記載のボールねじ軸サポート構造によると、請求項１～請求項４の何れかに記載のボールねじ軸サポート構造において、上記サポート部材の上記ボールねじ軸に対する接近動作を緩衝する緩衝機構が設けられているので、上記サポート部材の急激な移動を抑え、騒音を防止することができる。
又、請求項６記載のボールねじ軸サポート構造によると、請求項５記載のボールねじ軸サポート構造において、上記緩衝機構は板バネと上記板バネに当接される当接部材からなるので、簡易な構成により上記サポート部材の急激な移動を抑え、騒音を防止することができる。
又、請求項７記載のボールねじ軸サポート構造によると、請求項５記載のボールねじ軸サポート構造において、上記緩衝機構はダンパであるので、簡易な構成により上記サポート部材の急激な移動を抑え、騒音を防止することができる。
又、請求項８記載のボールねじ軸サポート構造によると、請求項１～請求項７の何れかに記載のボールねじ軸サポート構造において、上記サポート部材本体には上記ボールねじ軸の軸方向に沿った上記受け部材の両側にサポート部材側傾斜面が設けられていているので、上記サポート部材側傾斜面を利用することで上記サポート部材の離接動作を円滑なものとすることができる。
又、請求項９記載のボールねじ軸サポート構造によると、請求項８記載のボールねじ軸サポート構造において、上記サポート部材側傾斜面にはサポート部材側傾斜面用緩衝材が設置されているので、簡易な構成により上記サポート部材側傾斜面に対する衝突の衝撃を抑制し、騒音を防止することができる。
又、請求項１０記載のボールねじ軸サポート構造によると、請求項８又は請求項９記載のボールねじ軸サポート構造において、上記ボールねじナット側にボールねじナット側ローラが設置されていて、上記ボールねじナット側ローラが上記サポート部材側傾斜面に沿って転動することにより上記サポート部材が上記ボールねじ軸に離接するので、上記サポート部材の動作を円滑なものとすることができる。
又、請求項１１記載のボールねじ軸サポート構造によると、請求項８記載のボールねじ軸サポート構造において、上記ボールねじナット側の上記ボールねじ軸の軸方向に沿った両側にボールねじナット側傾斜面が設けられていて、上記ボールねじナット側傾斜面が上記サポート部材側傾斜面に沿って摺動することにより上記サポート部材が上記ボールねじ軸に離接するので、より簡易な構成とすることができる。
又、請求項１２記載のボールねじ軸サポート構造によると、請求項１１記載のボールねじ軸サポート構造において、上記サポート部材側傾斜面又は上記ボールねじナット側傾斜面の少なくとも一方に傾斜面用緩衝材が設置されているので、簡易な構成により上記サポート部材側傾斜面と上記ボールねじナット側傾斜面の衝突の衝撃を抑制し、騒音を防止することができる。
又、請求項１３記載のボールねじ軸サポート構造によると、請求項１～請求項７の何れかに記載のボールねじ軸サポート構造において、上記サポート部材本体にはサポート部材側ローラが設けられているので、上記サポート部材の動作を円滑なものとすることができる。
又、請求項１４記載のボールねじ軸サポート構造によると、請求項１３記載のボールねじ軸サポート構造において、上記ボールねじナット側にはボールねじナット側傾斜面が設けられていて、上記ボールねじナット側傾斜面に沿って上記サポート部材側ローラを転動させることにより上記サポート部材が上記ボールねじ軸に離接するので、簡易な構成により上記サポート部材の動作を円滑なものとすることができる。
又、請求項１５記載のボールねじ軸サポート構造によると、請求項１４記載のボールねじ軸サポート構造において、上記ボールねじナット側傾斜面に傾斜面用緩衝材が設置されているので、簡易な構成により上記ボールねじナット側傾斜面と上記サポート部材側ローラの衝突の衝撃を抑制し、騒音を防止することができる。
又、請求項１６記載のアクチュエータによると、請求項１～請求項１５の何れかに記載のボールねじ軸サポート構造のサポート部材が１個設置されているので、簡易且つコンパクトな構成によりボールねじ軸の撓みを防止して振動や騒音を抑制し高速に動作させることができる。
又、請求項１７記載のアクチュエータによると、請求項１～請求項１５の何れかに記載のボールねじ軸サポート構造のサポート部材が複数個設置されているので、上記ボールねじ軸が長い場合であっても簡易且つコンパクトな構成によりボールねじ軸の撓みを防止して振動や騒音を抑制し高速に動作させることができる。

本発明の第１の実施の形態を示す図で、アクチュエータの斜視図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、アクチュエータの一部縦断面図であり、サポート部材付近を拡大した図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、アクチュエータのサポート部材付近を拡大した一部斜視図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、ボールねじ軸サポート構造の斜視図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、アクチュエータの一部縦断面図であり、スライダがサポート部材に接近したときのサポート部材付近の拡大図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、アクチュエータの一部を除去した状態の一部斜視図であり、スライダがサポート部材に接近したときのサポート部材付近の拡大図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、アクチュエータの一部縦断面図であり、ボールねじナット側のローラがサポート部材側の傾斜面に乗り上げて、上記サポート部材がボールねじ軸から離れ始めたときのサポート部材付近の拡大図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、アクチュエータの一部縦断面図であり、上記サポート部材がボールねじ軸から離れ、受け部材とスライダの下面側に設けられた下面側摺動部材が摺接している状態のサポート部材付近の拡大図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、アクチュエータの一部縦断面図であり、スライダがサポート部材を通過した直後の状態のサポート部材付近の拡大図である。 本発明の第２の実施の形態を示す図で、図１１（ａ）はアクチュエータの一部を除去した状態の一部斜視図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＸＩｂ－ＸＩｂ断面図である。 本発明の第３の実施の形態を示す図で、図１２（ａ）はアクチュエータの一部を除去した状態の一部斜視図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＸＩＩｂ－ＸＩＩｂ断面図である。 本発明の第４の実施の形態を示す図で、図１３（ａ）はボールねじ軸サポート構造の斜視図、図１３（ｂ）はボールねじ軸サポート構造の一部を除去した図、図１３（ｃ）は図１３（ａ）のＸＩＩＩｃ－ＸＩＩＩｃ断面図である。 本発明の第５の実施の形態を示す図で、図１４（ａ）はボールねじ軸サポート構造の斜視図、図１４（ｂ）は図１４（ａ）のＸＩＶｂ－ＸＩＶｂ断面図である。 本発明の第６の実施の形態を示す図で、図１５（ａ）はボールねじ軸サポート構造の斜視図、図１５（ｂ）は図１５（ａ）のＸＶｂ－ＸＶｂ断面図である。 本発明の第７の実施の形態を示す図で、アクチュエータの斜視図である。

以下、図１乃至図１０を参照しながら、本発明の第１の実施の形態について説明する。図１はこの第１の実施の形態によるアクチュエータ１の全体構成を示す斜視図であり、図２は要部縦断面図、図３は図２のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。図１～図３に示すように、略Ｕ字型の断面形状を成すベース３がある。上記ベース３の左右両内側面にはガイドレール５、５が設置されている。上記ガイドレール５、５にはガイド溝７、７がそれぞれ形成されている。

また、上記ベース３内にはボールねじ軸９が内装されている。また、図１に示すように、上記ベース３の前端側（図１中左下側）には軸受部８ａがあり、上記ベース３の後端側（図２中右上側）には軸受部８ｂがある。上記ボールねじ軸９はこれら軸受け部８ａ、８ｂによって軸支されている。上記ボールねじ軸９には螺旋溝９ａが形成されている。

図１、図２に示すように、上記ベース３にはスライダ１１が左右方向に移動可能に設置されている。上記スライダ１１の幅方向の一方側（図１中左上側）であって前後方向（図１中左下から右上に向かう方向）両端にはそれぞれエンドキャップ１３、１３が設置されている。また、上記スライダ１１の幅方向の他方側（図１中右下側）であって前後方向（図１中左下から右上に向かう方向）両端にはそれぞれエンドキャップ１５、１５が設置されている（後端側のエンドキャップは図示せず。）。上記エンドキャップ１３、１５内には図示しないリターン路が形成されている。上記スライダ１１内の幅方向（図１中左上から右下に向かう方向）両側にはそれぞれ図示しない無負荷循環路が形成されている。また、上記スライダ１１の幅方向（図１中左上から右下に向かう方向）両側面には図示しないガイド溝が形成されている。

上記スライダ１１内の図示しない一方の無負荷循環路と、上記一方のエンドキャップ１３のリターン路、上記他方のエンドキャップ１３のリターン路、及び、上記一方のガイドレール５のガイド溝７と上記スライダ１１の図示しない一方のガイド溝の間の空間には、図示しない鋼球が転動・循環されている。また、上記スライダ１１内の図示しない他方の無負荷循環路と、上記一方のエンドキャップ１５のリターン路、上記他方のエンドキャップ１５のリターン路、及び、上記他方のガイドレール５のガイド溝７と上記スライダ１１の図示しない他方のガイド溝の間の空間にも、図示しない鋼球が転動・循環されている。このような構成により、上記スライダ１１は上記ベース３に対して移動可能となっている。

また、図２に示すように、上記スライダ１１には、ボールねじナット収容部材２７があり、このボールねじナット収容部材２７内にはボールねじナット３１が固着されている。上記ボールねじナット３１にはボールねじナット本体３３と、前端側（図２中左側）のエンドキャップ３５と、後端側（図２中右側）のエンドキャップ３７がある。上記ボールねじ軸９は上記ボールねじナット３１を貫通している。上記ボールねじナット本体３３の内周面には螺旋溝３９が形成されている。また、上記ボールねじナット本体３３内には図示しない無負荷循環路が形成されていて、上記エンドキャップ３５、３７内には図示しないリターン路が形成されている。

上記ボールねじナット本体３３の図示しない無負荷循環路内、上記エンドキャップ３５、３７の図示しないリターン路、及び、上記ボールねじナット本体３３の螺旋溝３９と上記ボールねじ軸９の螺旋溝９ａの間の空間には鋼球４１が転動・循環されている。また、図１に示すように、上記ベース３の後端側（図１中右上側）にはモータ４３が設置されている。このモータ４３によって、上記ボールねじ軸９が回転・駆動される。上記ボールねじ軸９が回転・駆動されると、上記スライダ１１が前後方向（図２中左右方向）に移動される。

また、図２に示すように、上記スライダ１１の下側の前端側（図２中左側）の幅方向両側（図２中紙面方向両側）にはボールねじナット側ローラとして樹脂製の前方ローラ２１、２１が回転可能に設置されている（図２中手前側の前方ローラ２１は図示せず。）。また、上記スライダ１１の下側の後端側（図２中右側）の幅方向両側（図２中紙面方向両側）にはボールねじナット側ローラとして樹脂製の後方ローラ２３、２３が回転可能に設置されている（図２中手前側の後方ローラ２３は図示せず。）。また、上記スライダ１１の下側の幅方向両端側（図２中紙面方向両側）には、板状の下面側摺動部材２５、２５が設置されている（図２中手前側の下面側摺動部材２５は図示せず。）。

また、例えば、図２、図４に示すように、上記ベース３にはサポート部材収容凹部５１が形成されている。このサポート部材収容凹部５１内には、ボールねじ軸サポート構造４７が設置されている。上記ボールねじ軸サポート構造４７には、まず、サポート部材支持部材５０がある。このサポート部材支持部材５０にはサポート部材用ベース５３がある。上記サポート部材用ベース５３の前後両端側にはサポート部材用ベース取付板５４、５４が固着されている。上記サポート部材用ベース取付板５４の両端には貫通孔５２、５２が形成されている。上記サポート部材用ベース取付板５４、５４は固定用ねじ５８によって上記サポート部材用ベース５３に固定されている。上記サポート部材支持部材５０にはサポート部材ガイド用支柱５５、５５がある。上記サポート部材ガイド用支柱５５、５５は、上記サポート部材用ベース５３の前後方向（図２中左右方向）両端に立設されている。上記ガイド用支柱５５、５５は固定用ねじ５６、５６によって上記サポート部材用ベース５３に固定されている。
上記サポート部材収容凹部５１の底部には、図２に示すように、サポート部材用ベース収容孔４９が形成されていて、上記サポート部材用ベース５３は上記サポート部材用ベース収容孔４９内に設置されている。
固定用ねじ５９を上記サポート部材用ベース取付板５４の貫通孔５２に貫通させて上記ベース３に螺合させることで、上記サポート部材用ベース５３、ひいては、上記サポート部材支持部材５０が上記ベース３に固定されている。
また、上記サポート部材支持部材５０には弾性手段としてのコイルバネ６５がある。上記コイルバネ６５は、後述するサポート部材６１と上記サポート部材用ベース５３との間に張置されている。
また、上記サポート部材用ベース５３の前後方向（図２中左右方向）中央には後述する緩衝機構の一部であるＵ字型の板バネ５７が設置されている。

上記ボールねじ軸サポート構造４７にはサポート部材６１がある。上記サポート部材６１は、上記サポート部材収容凹部５１内であって上記サポート部材用ベース５３の上側に設置されている。図５に示すように、上記サポート部材６１にサポート部材本体６２があり、上記サポート部材本体６２の前後方向（図５中左下から右上に向かう方向）両端側には、ガイド用貫通孔６３、６３が形成されている。上記ガイド用貫通孔６３、６３には滑り軸受６４、６４が圧入されていて、上記サポート部材ガイド用支柱５５、５５はこれら滑り軸受６４、６４を貫通するように配置され、上記滑り軸受６４、６４と摺接するようになっている。上記サポート部材６１は上記サポート部材ガイド用支柱５５、５５に沿って上下方向に移動可能になっている。また、図２に示すように、上記サポート部材６１と上記サポート部材用ベース５３の間には、前記した弾性手段としてのコイルバネ６５が張設されている。上記コイルバネ６５により上記サポート部材６１は上記ボールねじ軸９側（図２中上側）に常時押圧・付勢されている。
上記のように、上記サポート部材支持部材５０は上記サポート部材用ベース５３と上記サポート部材用ベース５３に固着される上記サポート部材用ベース取付板５４、５４と上記サポート部材ガイド用支柱５５、５５と上記サポート部材本体６２を弾性支持しているコイルバネ６５により構成されている。

上記サポート部材本体６２の上面側の前方（図５中左下）の幅方向（図５中左上から右下に向かう方向）両側にはサポート部材側傾斜面としての前方側傾斜面７１、７１が形成されていて、上記サポート部材本体６２の上面側の後方（図５中右上）の幅方向（図５中左上から右下に向かう方向）両側にはサポート部材側傾斜面としての後方側傾斜面７３、７３が形成されている。上記サポート部材６１には、サポート部材側傾斜面用緩衝材として、例えば、低反発のゴム製の前方側緩衝材７５、７５と後方側緩衝材７７、７７がある。上記前方側緩衝材７５、７５は上記前方側傾斜面７１、７１に設置されていて、上記後方側緩衝材７７、７７は上記後方側傾斜面７３、７３に設置されている。

図２に示すように、上記スライダ１１が上記サポート部材６１側へ移動して、上記前方ローラ２１、２１が上記後方側傾斜面７３、７３の後方側緩衝材７７、７７に転動していくと、上記サポート部材６１が上記コイルバネ６５の弾性力に抗して図６中下側に押圧・付勢される。また、上記スライダ１１が図２に示す方向とは反対側から上記サポート部材６１側へ移動して、後方ローラ２３、２３が上記前方側傾斜面７１、７１の前方側緩衝材７５、７５に転動していく場合も、上記サポート部材６１が上記コイルバネ６５の弾性力に抗して図６中下側に押圧され付勢される。

また、上記サポート部材６１にはサポート部８１がある。上記サポート部材本体６２の上面側の中央にはサポート部用凹部７９が形成されていて、上記サポート部８１はこのサポート部用凹部７９に設置されている。上記サポート部８１には、例えば、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン）製の受け部材８３と、例えば、フェルト製の受け部材用緩衝材８７がある。上記受け部材８３は上面側に配置されていて上記ボールねじ軸９を受けるようになっている。上記受け部材８３は上記受け部材用緩衝材８７を介して上記サポート部用凹部７９内に着脱可能に設置されている。
上記受け部材８３には座グリ付きの貫通孔８８、８８が形成されていて、上記受け部材８３はボルト８９、８９を上記貫通孔８８、８８に貫通させて上記サポート部用凹部７９に形成された雌ねじ部６７、６７に螺合させることで上記サポート部材本体６２に固定されている。上記受け部材用緩衝材８７は上記ボルト８９、８９により、上記受け部材８３と共締め固定されている。また、上記サポート部用凹部７９に形成された雌ねじ部６７、６７の上記サポート部材本体６２の下面側からセットスクリュー８４、８４を螺合させており、上記セットスクリュー８４、８４の螺合位置を調整することで、上記受け部材用緩衝材８７の必要以上のつぶれを防止するとともに、上記受け部材８３の高さを調整している。
上記受け部材８３の上面側には上記ボールねじ軸９を受けるための凹部８５が形成されている。上記受け部材８３の上記凹部８５の幅方向両側（図５中）は平面状の摺動部８６、８６となっている。図２に示すように、上記サポート部材６１が上記コイルバネ６５の弾性力により図２中上側に押圧・付勢されると、上記サポート部８１の受け部材８３の凹部８５によって上記ボールねじ軸９の中央付近が支持されて、上記ボールねじ軸９の撓みが防止される。
また、上記受け部材８３の前方には上記サポート部材本体６２の前方側傾斜面７１、７１と略連続する前方側傾斜面８２ａが形成されていて、上記受け部材８３の後方には上記サポート部材本体６２の後方側傾斜面７３、７３と略連続する後方側傾斜面８２ｂが形成されている。

上記フェルト製の受け部材用緩衝材８７は上記受け部材８３の上記ボールねじ軸９への衝突時の衝撃を緩和させるためのものであり、また、上記サポート部材本体６２の下面側にも、例えば、低反発のゴム製のサポート部材用緩衝材９１、９１が設置されている。これらサポート部材用緩衝材９１、９１によって、上記サポート部材６１が上記サポート部材用ベース５３に衝突する際の衝撃を緩和する。
上記のように、上記サポート部材６１は上記サポート部材本体６２と上記サポート部材本体６２に設置される上記サポート部８１と上記サポート部材本体６２の上記前方側傾斜面７１、７１および上記後方側傾斜面７３、７３に設置される上記前方側緩衝材７５、７５と上記後方側緩衝材７７、７７により構成されている。

また、図２に示すように、上記サポート部材用ベース５３の前後方向（図２中左右方向）中央には後述する緩衝機構の一部であるＵ字型の板バネ５７が設置され、固定用ねじ９６、９６によって上記サポート部材用ベース５３に固定されている。また、図３、図５に示すように、上記サポート部材６１の幅方向（図３中左右方向）両側には、後述する緩衝機構の一部である当接部材９３、９３が固着されている。上記サポート部材６１は上記当接部材９３、９３を介して上記板バネ５７の両端の間に介挿されている。上記板バネ５７と上記当接部材９３、９３によって緩衝機構９５が構成されている。上記緩衝機構９５によって上記サポート部材６１の上方向の移動、すなわち、上記ボールねじ軸９に接近する動作が緩衝される。

次に、この第１の実施の形態による作用について説明する。モータ４３によってボールねじ軸９が回転・駆動されると、スライダ１１が前後方向に進退される。上記スライダ１１がサポート部材６１と離間している状態では、図２に示すように、上記サポート部材６１はコイルバネ６５の弾性力により図２中上側に押圧・付勢されていて、サポート部８１の受け部材８３の凹部８５によって上記ボールねじ軸９の中央付近が支持されて、上記ボールねじ軸９の撓みが防止されている。

図６、図７に示すように、上記スライダ１１が図６中右側から上記サポート部材６１に接近すると、前方ローラ２１、２１が上記後方側傾斜面７３、７３の後方側緩衝材７７、７７に当接して転動し始める。それによって、上記サポート部材６１は上記コイルバネ６５の弾性力に抗して反ボールねじ軸９側（図６中下側）に押圧・付勢され、上記受け部材８３の凹部８５による上記ボールねじ軸９の支持は解除される。上記前方ローラ２１、２１が上記後方側緩衝材７７、７７に衝突する際の衝撃は上記後方側緩衝材７７、７７によって緩和される。図８は上記スライダ１１がさらに上記サポート部材６１側に接近した状態を示しており、上記サポート部材６１が反ボールねじ軸９側（図８中下側）にさらに押圧・付勢されている。
上記スライダ１１が更に図８中左側に移動すると、上記前方ローラ２１、２１は上記受け部材８３の後方側傾斜面８２ｂ、８２ｂに当接して転動し、その後上記受け部材８３の摺動部８６、８６に当接して転動し、更に上記受け部材８３の前方側傾斜面８２ａ、８２ａに当接して転動する。

図９に示すように、上記スライダ１１が上記サポート部材６１の真上に移動すると、上記前方ローラ２１、２１は上記受け部材８３から離れるが、上記サポート部材６１の受け部材８３の摺動部８６、８６が、上記スライダ１１の下面側摺動部材２５、２５に摺接される。このとき、上記サポート部材６１は最も下側に押圧・付勢されている。上記サポート部材６１が上記サポート部材用ベース５３に衝突する際の衝撃はサポート部材用緩衝材９１、９１によって緩和される。

次に、上記スライダ１１が上記サポート部材６１の上側を通過していくと、上記スライダ１１の後方ローラ２３、２３が、上記受け部材８３の後方側傾斜面８２ｂ、８２ｂ、摺動部８６、８６、及び、前方側傾斜面８２ａ、８２ａに当接して転動された後、前方側傾斜面７１、７１の前方側緩衝材７５、７５を介して上記サポート部材６１を上記コイルバネ６５の弾性力に抗して反ボールねじ軸９側（図１０中下側）に押圧・付勢した状態になるが、上記スライダ１１の移動によりその押圧・付勢は徐々に解除されていく。そして、図１０に示すように、上記スライダ１１が図１０中左側に移動されると、再び上記サポート部材６１はコイルバネ６５の弾性力により図１０中上側に押圧・付勢され、サポート部８１の受け部材８３の凹部８５によって上記ボールねじ軸９の中央付近が支持されて、上記ボールねじ軸９の撓みが防止される状態となる。上記受け部材８３が上記ボールねじ軸９に再び当接される際の衝撃は受け部材用緩衝材８７によって緩衝される。
また、上記サポート部材６１が上側に復帰する際の急激な上昇は緩衝機構９５の上記板バネ５７と上記当接部材９３とが接触し抵抗となることによって緩和され、それによって騒音の発生を防止している。

また、スライダ１１が図２に示す方向とは反対側からサポート部材６１に接近して通過していく場合も同様である。この場合には、スライダ１１の後方ローラ２３、２３がサポート部材６１の前方側傾斜面７１、７１の前方側緩衝材７５、７５に当接して転動していくことによりサポート部材６１がコイルバネ６５の付勢力に抗して押し下げられることになる。
また、上記ボールねじ軸サポート構造４７は１つのユニットとして上記サポート部材収容凹部５１に着脱できる構造となっている。

次に、この第１の実施の形態による効果について説明する。
まず、簡易且つコンパクトな構成によりボールねじ軸９の撓みを防止することができ、振動や騒音を抑制して高速化に対応することができる。すなわち、ボールねじ軸９を支持する受け部材８３を備えたサポート部材６１をコイルバネ６５によって常時ボールねじ軸９側に付勢する構成とし、それをスライダ１１の前方ローラ２１、２１及び後方ローラ２３、２３、上記サポート部材６１の前方側傾斜面７１、７１と後方側傾斜面７３、７３の協働によって適宜押し下げるように構成したからである。
また、上記受け部材８３とサポート部材本体６２との間には受け部材用緩衝材８７が介挿されているので、上記受け部材８３が上記ボールねじ軸９に衝突した際の衝撃を簡易な構成により緩和することができる。
また、上記受け部材８３は着脱可能に設置されているので、交換が容易である。
また、上記受け部材用緩衝材８７はフェルト製であるので構成は簡単でありその緩衝効果及び吸音効果も高い。
また、上記サポート部材６１の下面側にも、サポート部材用緩衝材９１、９１が設置されているので、上記サポート部材６１が上記サポート部材用ベース５３に衝突する際の衝撃を緩和することができる。
また、前方ローラ２１、後方ローラ２３、上記前方側傾斜面７１、７１、後方側傾斜面７３、７３の協働によって上記サポート部材６１を昇降させるようにしているので、サポート部材６１の昇降動作を円滑なものとすることができる。
また、上記前方側傾斜面７１、７１と後方側傾斜面７３、７３には、前方側緩衝材７５、７５と後方側緩衝材７７、７７が設置されているので、前方ローラ２１や後方ローラ２３が衝突した際の衝撃を緩和することができる。
上記サポート部材用緩衝材９１、９１、上記前方側緩衝材７５、７５、及び、後方側緩衝材７７、７７は、例えば低反発のゴム製であるので、簡単な構成で高い緩衝効果を得ることができる。
また、緩衝機構９５が設けられているので、上記サポート部材６１の急激な上昇を抑え、上記ボールねじ軸９への衝撃を緩和するとともに騒音を防止することができる。また、上記緩衝機構９５は上記板バネ５７と上記当接部材９３、９３によって構成されているので、その構成も簡単である。
また、アクチュエータ１には一つの上記サポート部材６１が設置されているので、その構成も簡単である。

次に、図１１を参照しながら、本発明の第２の実施の形態について説明する。
図１１に示すように、この第２の実施の形態によるアクチュエータ１０１には、前記した第１の実施の形態の場合と同様にボールねじ軸サポート構造４７が設けられているが、スライダ１１の下側には前方ローラ２１、２１の代わりに前方側傾斜面部材１０３、１０３が設けられていて、後方ローラ２３、２３の代わりに、後方側傾斜面部材１０５、１０５が設けられている。

上記前方側傾斜面部材１０３は、例えば、図１１（ｂ）に示すように、サポート部材本体６２の後方側傾斜面７３と平行なボールねじナット側傾斜面１０７が設けられた部材である。また、上記後方側傾斜面部材１０５は、上記サポート部材本体６２の前方側傾斜面７１と平行なボールねじナット側傾斜面１０９が設けられた部材である。

この第２の実施の形態の場合は、上記前方側傾斜面部材１０３のボールねじナット側傾斜面１０７が上記サポート部材本体６２の後方側傾斜面７３に当接する、または、上記後方側傾斜面部材１０５のボールねじナット側傾斜面１０９が上記サポート部材本体６２の前方側傾斜面７１に当接することで、サポート部材６１が下側に押し下げられる。
また、図５に示すように、上記サポート部材本体６２の上記前方側傾斜面７１と上記後方側傾斜面７３には前方側緩衝材７５と後方側緩衝材７７が設置されているが、上記傾斜面１０７や上記傾斜面１０９にも図示しない緩衝材を設置してもよい。
また、上記サポート部材本体６２の上記前方側傾斜面７１と上記後方側傾斜面７３に緩衝材を設置せず、上記傾斜面１０７や上記傾斜面１０９に図示しない緩衝材を設置する場合も考えられる。
なお、前記第１の実施の形態の場合と共通する構成には同一符号を付して示しその説明を省略する。

次に、図１２を参照しながら、本発明の第３の実施の形態について説明する。
図１２に示すように、アクチュエータ２０１は、前記した第２の実施の形態の場合と同様に、スライダ１１の下側に前方側傾斜面部材１０３、１０３と後方側傾斜面部材１０５、１０５が設置されているが、ベース３のサポート部材収容凹部５１内にはボールねじ軸サポート構造２０３が設置されている。

上記ボールねじ軸サポート構造２０３には、サポート部材２０４とサポート部材支持部材５０がある。上記サポート部材２０４にはサポート部材本体２０５がある。上記サポート部材本体２０５の前後方向（図１２（ａ）中左下から右上に向かう方向）両端には、ガイド用貫通孔２０７、２０７が形成されている。上記ガイド用貫通孔２０７、２０７には滑り軸受２０９、２０９が圧入されていて、サポート部材ガイド用支柱５５、５５はこれら滑り軸受２０９、２０９を貫通するように配置され、上記滑り軸受２０９、２０９と摺接するようになっている。

上記サポート部材本体２０５の幅方向（図１２（ａ）中左上から右下に向かう方向）両端にはサポート部材側ローラ２１１、２１１が回転可能に設置されている。この第３の実施の形態の場合は、上記サポート部材側ローラ２１１、２１１が上記スライダ１１に設置された前方側傾斜面部材１０３の傾斜面１０７や後方側傾斜面部材１０５の傾斜面１０９に当接して転動されることで、上記サポート部材２０４が下側に押圧され付勢されるようになっている。
また、上記傾斜面１０７や上記傾斜面１０９に図示しない緩衝材を設置する場合も考えられる。
なお、前記第１の実施の形態の場合と共通する構成には同一符号を付して示しその説明を省略する。

次に、図１３を参照しながら、本発明の第４の実施の形態について説明する。
この第４の実施の形態では、図１３に示すようなボールねじ軸サポート構造３０１が用いられている。このボールねじ軸サポート構造３０１は、前記した第１の実施の形態や第２の実施の形態におけるボールねじ軸サポート構造４７と略同様の構成であるが、緩衝機構９５の代わりに緩衝機構３０３が設けられている。

上記緩衝機構３０３は、サポート部材用ベース５３に固定された略Ｕ字型の横断面形状を成す当接部材３０５と、サポート部材本体６２の幅方向（図１３（ｃ）中左右方向）両側に設置された板バネ３０７、３０７とから構成される。
例えば図１３（ａ）に示すようにサポート部材６１は上記当接部材３０５の内側に配置されていて、上記板バネ３０７、３０７の先端側は図１３（ｂ）や図１３（ｃ）に示すように上記当接部材３０５の内側の側面に当接して付勢している。

上記緩衝機構３０３によると、前記した第１の実施の形態の場合の緩衝機構９５と同様、上記サポート部材６１の上方向の移動、すなわち、上記ボールねじ軸９に接近する動作が緩衝される。

次に、図１４を参照しながら、本発明の第５の実施の形態について説明する。
この第５の実施の形態では、図１４に示すようなボールねじ軸サポート構造４０１が用いられている。このボールねじ軸サポート構造４０１は、前記した第１の実施の形態や第２の実施の形態におけるボールねじ軸サポート構造４７と略同様の構成であるが、サポート部材本体６２の幅方向（図１４（ｂ）中左右方向）両側に緩衝機構４０３、４０３が設けられている。

上記緩衝機構４０３にはダンパ取付部材４０５がある。図１４（ａ）にしめすように、ダンパ取付部材４０５の中央には段付き貫通孔４０７、４０７が設けられている。上記ダンパ取付部材４０５は、固定用ねじ４０９、４０９を上記段付き貫通孔４０７、４０７に貫通させてサポート部材本体６２に螺合させることで、上記サポート部材本体６２に固定されている。
また、図１４（ａ）にしめすように、上記ダンパ取付部材４０５の前後方向両端にはダンパ４１１、４１１が設置されている。上記ダンパ４１１にはシリンダ４１３とロッド４１５がある。上記シリンダ４１３内には図示しないオイルが封入されていて、上記ロッド４１５の上記シリンダ４１３内部側の端部には図示しないピストンが固着されている。上記ロッド４１５の図１４中下端は図示しないアクチュエータのベースに固着されている。よって、サポート部材６１が図１４中上下方向に移動されると、上記シリンダ４１３が上記ロッド４１５に対して相対的に移動されることになる。このとき、上記シリンダ４１３内の図示しないオイルの抵抗により上記シリンダ４１３、ひいては、上記サポート部材６１の移動が緩衝される。

次に、図１５を参照しながら、本発明の第６の実施の形態について説明する。
この第６の実施の形態では、図１５に示すようなボールねじ軸サポート構造５０１が用いられている。このボールねじ軸サポート構造５０１は、前記した第１の実施の形態や第２の実施の形態におけるボールねじ軸サポート構造４７と略同様の構成であるが、サポート部材用ベース５３に緩衝機構５０３が設置されている。
上記緩衝機構５０３には上記サポート部材用ベース５３に固着された長方形のプレート５０５がある。このプレート５０５の各角部にはダンパ５０７、５０７、５０７、５０７（図１５（ａ）中左端のダンパ５０７は図示されていない）が設置されている。上記ダンパ５０７は前記した第５の実施の形態のダンパ４１１と同様の構成であり、シリンダ５０９とロッド５１１がある。上記シリンダ５０９は上記プレート５０５に固着されており、上記ロッド５１１の図１５中上端がサポート部材本体６２の底面に固着されている。
上記ダンパ５０７によってサポート部材６１の図１５中上下方向の移動が緩衝される。

次に、図１６を参照しながら、本発明の第７の実施の形態について説明する。
前記第１の実施の形態の場合は、軸方向の中央一箇所に１個のボールねじ軸サポート構造４７が設けられた構成を例に挙げて説明したが、この第７の実施の形態によるアクチュエータ７０１の場合には、軸方向の二箇所にボールねじ軸サポート構造４７、４７をそれぞれ設置した構成になっている。
なお、その他の構成は前記第１の実施の形態の場合と同じであり、図中同一部分には同一符号を付して示しその説明を省略する。

この第７の実施の形態の場合も前記第１の実施の形態の場合と同様の作用・効果を奏するが、この第７の実施の形態の場合では前記第１の実施の形態の場合よりも長いボールねじ軸９であっても、上記ボールねじ軸９の撓みを防止して振動や騒音を抑制し高速に動作させることができる。

なお、本発明は前記第１～第７の実施の形態に限定されない。
まず、前記第１～第７の実施の形態の場合にはサポート部材を１個、２個設けた場合を説明したが、それに限定されるものではなく、３個以上設ける場合も考えられる。
また、受け部材の材質は、ＰＯＭの他に含油焼結材料等摺動性が良好な様々な場合が考えられる。
また、緩衝材の材質は、フェルトや低反発のゴムの他に、その他の布、ゴム、樹脂、ゲル状材料、スポンジ等の多孔質材料等様々な場合が考えられる。
また、ローラの材質は、樹脂の他にゴム、含油焼結材料等様々な場合が考えられる。
また、サポート部材用ベースをアクチュエータのベースと一体とし、サポート部材ガイド用支柱を直接ベースに固着することもできる。
その他、図示した構成はあくまで一例である。

本発明は、ボールねじ軸サポート構造とアクチュエータに係り、特に、簡易且つコンパクトな構成によりボールねじ軸の撓みを防止して振動や騒音を抑制し高速に動作できるように工夫したものに関し、例えば、産業用ロボットに好適である。

１ アクチュエータ
９ ボールねじ軸
１１ スライダ
２１ 前方ローラ
２３ 後方ローラ
３１ ボールねじナット
５７ 板バネ（緩衝機構の一部）
６１ サポート部材
６５ コイルバネ（弾性手段）
７１ 前方側傾斜面
７３ 後方側傾斜面
８１ サポート部
８３ 受け部材
８７ 受け部材用緩衝材
９５ 緩衝機構
１０１ アクチュエータ
２０１ アクチュエータ
３０３ 緩衝機構
４０３ 緩衝機構
５０３ 緩衝機構
７０１ アクチュエータ

Claims (17)

1. ボールねじ軸と、
   上記ボールねじ軸に移動可能に螺合されたボールねじナットと、
   上記ボールねじ軸に離接可能に設置され弾性手段により上記ボールねじ軸に圧接されているとともに上記ボールねじナットの接近により上記弾性手段の付勢力に抗して上記ボールねじ軸から離間されるサポート部材と、
   を具備し、
   上記サポート部材はサポート部材本体と、上記ボールねじ軸を受ける受け部材と、上記サポート部材本体と上記受け部材との間に介挿された受け部材用緩衝材から構成されることを特徴とするボールねじ軸サポート構造。
2. 請求項１記載のボールねじ軸サポート構造において、
   上記受け部材は着脱可能に設置されていることを特徴とするボールねじ軸サポート構造。
3. 請求項１又は請求項２記載のボールねじ軸サポート構造において、
   上記受け部材用緩衝材はフェルトであることを特徴とするボールねじ軸サポート構造。
4. 請求項１～請求項３の何れかに記載のボールねじ軸サポート構造において、
   上記サポート部材の反ボールねじ軸側の面にはサポート部材用緩衝材が設置されていることを特徴とするボールねじ軸サポート構造。
5. 請求項１～請求項４の何れかに記載のボールねじ軸サポート構造において、
   上記サポート部材の上記ボールねじ軸に対する接近動作を緩衝する緩衝機構が設けられていることを特徴とするボールねじ軸サポート構造。
6. 請求項５記載のボールねじ軸サポート構造において、
   上記緩衝機構は板バネと上記板バネに当接される当接部材からなることを特徴とするボールねじ軸サポート構造。
7. 請求項５記載のボールねじ軸サポート構造において、
   上記緩衝機構はダンパであることを特徴とするボールねじ軸サポート構造。
8. 請求項１～請求項７の何れかに記載のボールねじ軸サポート構造において、
   上記サポート部材本体には上記ボールねじ軸の軸方向に沿った上記受け部材の両側にサポート部材側傾斜面が設けられていていることを特徴とするボールねじ軸サポート構造。
9. 請求項８記載のボールねじ軸サポート構造において、
   上記サポート部材側傾斜面にはサポート部材側傾斜面用緩衝材が設置されていることを特徴とするボールねじ軸サポート構造。
10. 請求項８又は請求項９記載のボールねじ軸サポート構造において、
    上記ボールねじナット側にボールねじナット側ローラが設置されていて、上記ボールねじナット側ローラが上記サポート部材側傾斜面に沿って転動することにより上記サポート部材が上記ボールねじ軸に離接することを特徴とするボールねじ軸サポート構造。
11. 請求項８記載のボールねじ軸サポート構造において、
    上記ボールねじナット側の上記ボールねじ軸の軸方向に沿った両側にボールねじナット側傾斜面が設けられていて、上記ボールねじナット側傾斜面が上記サポート部材側傾斜面に沿って摺動することにより上記サポート部材が上記ボールねじ軸に離接することを特徴とするボールねじ軸サポート構造。
12. 請求項１１記載のボールねじ軸サポート構造において、
    上記サポート部材側傾斜面又は上記ボールねじナット側傾斜面の少なくとも一方に傾斜面用緩衝材が設置されていることを特徴とするボールねじ軸サポート構造。
13. 請求項１～請求項７の何れかに記載のボールねじ軸サポート構造において、
    上記サポート部材本体にはサポート部材側ローラが設けられていることを特徴とするボールねじ軸サポート構造。
14. 請求項１３記載のボールねじ軸サポート構造において、
    上記ボールねじナット側にはボールねじナット側傾斜面が設けられていて、
    上記ボールねじナット側傾斜面に沿って上記サポート部材側ローラを転動させることにより上記サポート部材が上記ボールねじ軸に離接することを特徴とするボールねじ軸サポート構造。
15. 請求項１４記載のボールねじ軸サポート構造において、
    上記ボールねじナット側傾斜面に傾斜面用緩衝材が設置されていることを特徴とするボールねじ軸サポート構造。
16. 請求項１～請求項１５の何れかに記載のボールねじ軸サポート構造のサポート部材が１個設置されていることを特徴とするアクチュエータ。
17. 請求項１～請求項１５の何れかに記載のボールねじ軸サポート構造のサポート部材が複数個設置されていることを特徴とするアクチュエータ。

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