JPH03134355A - フレキシブルボールねじユニットとこのねじユニットを用いた伸縮自在支柱 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ねじ又はナツト部材の回転による送り作用を
フレキシブルな方向に伝達することができるようにした
フレキシブルボールねじユニット並びにこのねじユニッ
トを用いた伸縮自在の支柱に関するものである。

〔従来の技術〕

ボールねじユニットは、工作機械を始め、種々の機械や
装置類における送り機構の一つとして利用されるもので
、鋼球のころがり溝をねじ状に設けた送りねじ又は親ね
じと、この送りねじのころがり溝に密に遊嵌される鋼球
（ボール）を筒状ケーシングの内表面側に配列させてボ
ール列をケーシング内で循環させるようにしたナツト部
材とを基本部材として形成されている。

一方、径の異なる複数の筒体を、小径のものから順次大
径の筒体に収挿する形式の伸縮自在の支柱においては、
その伸縮駆動機構に種々のものが用いられているが、支
柱の全高に亘り伸長する機械的構造の駆動機構はない。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のボールねじユニットは、送りねじに回転を与えて
回り止めされたナツト部材を当該ねじ上で進退させたり
、或は、ナツト部材に回転を与えて回り止めされた送り
ねじを進退させるようにして使用される。

しかし、このボールねじユニットは、送りねじが杆状の
剛体であるため、ナツト部材の進退動作は送りねじの中
心軸とナツト部材の中心軸とが常に一直線同軸上にある
直線運動しかできない。

このため、直線運動の向きを途中で変更したり曲線運動
するような作動には適用できない。

しかし乍ら、機械や装置によっては、上記のようなボー
ルねじユニットによる送り運動の方向をユニットの向き
に対し任意の向きに変更、設定できれば好都合の場合が
多い。

例えば、装置のスペースが狭溢なため、長尺剛体の送り
ねじやその駆動源となるモータの設置スペースがとれな
い場合、その送りねじを曲げた状態で回転可能に設置で
きれば、設置スペースの問題を解決でき、また、曲がり
くねった経路に沿って物品を移動させることもできるか
らである。

本発明は上記のような点に鑑み、可撓性の送りねじを有
するボールねじユニット並びにこのユニットを用いた伸
縮自在の支柱を開発することをその課題としてなされた
ものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題のうちボールねじユニットの課題を解決するた
めになされた本発明の構成は、線状材をコイル状に巻回
し、コイルの条溝をボール転送溝とするフレキシブルね
じ軸とこれに適合する負荷ボールおよびナツト部材を組
合わせたことを主な特徴とするもので、このフレキシブ
ルボールねじユニットのねじ軸は、コイルの条溝横断面
を円弧状に成形してボール転送溝としたり、あるいは複
数の線状材を１本のコイル状に巻回し、複数条のボール
転送溝を有するように形成したり、更に、このねじ軸は
、必要に応じ適当な巻取りロールに巻取るようにして長
尺化したものを使用するようにしたことをそれぞれ特徴
とするものである。

尚、上記のフレキシブルねじユニットは、軸長の長いフ
レキシブルねじ軸を回転させ、該ねじ軸に平行にナツト
部材の回転を許さないナツト部材の通路を設けてナツト
を進退させるようにもすることができる。

次に、本発明ねじユニットを用いた伸縮自在の支柱の構
成は、大径の筒体が小径の筒体に順次密に遊挿された複
数の異径の筒体から成る伸縮自在の支柱に於て、 （ａ）各筒体は有底にして、かつ小径の筒体の下端の外
径が大径の筒体の上端内径より大きく成形されているこ
と、 （ｂ）支柱の上端に位置づけられる最小径の筒体に天蓋
を設け、支柱の下端に位置づけられる最大径の筒体を機
構室に固定立設すること。

（Ｃ）機構室には線状材をコイル状に巻回したフレキシ
ブルねじとこれに適合する送りナツトおよびこれを回転
させるための駆動装置とフレキシブルねじを巻取るため
のロールを設けること、 （ｄ）一端をロールに固定したフレキシブルねじは送り
ナツトを経て各筒体底部に設けた孔を貫通し、他の一端
を支柱の上端に位置づけられる最小径の筒体の底部に取
付けること、 （ｅ）支柱の伸長立設は送りナツトを正回転させて巻取
りロールからフレキシブルねじを送り出し最小径の筒体
を押上げることにより、小径側から各筒体を引上げて行
なうこと、（ｆ）支柱の短縮収納は、送りナツトを逆回
転させてフレキシブルねじを引き戻し巻取りロールに巻
取ることにより最小径の筒体を引き下げることにより、
小径側から各筒体を引降して行なうこと、 を特徴とするものである。

〔作　用］ 本発明のフレキシブルボールねじユニットは、親ねじ、
或は、送りねじを、線状材をコイル状に巻回して、当該
コイル状部材の条溝をボール転送溝に使用することによ
り、フレキシブルな送りねじに形成したから、この送り
ねじは曲った部分にも配設することができる。また、こ
の送りねじはフレキシブルであるゆえ、適宜なロール状
のものに巻取可能である。

従って、上記送りねじは、このねじに回転を与える駆動
源の向きが、ねじによって送られるナツト部材の向きと
方向が異なっていても、そのままナツトに送り力を伝達
できる。また、ロールに巻取られた上記送りねじは、ナ
ツト側に正、逆回転を与えることにより、ロールから繰
出したり、ロールに巻取ったりされることによって、進
出及び後退作動が自在に出来る。従って、この送りねじ
は径の異なる筒体を収挿した構造の伸縮自在支柱におけ
る伸縮駆動機構として使用することができる。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例を図に拠り説明する。

図は本発明のフレキシブルボールねじユニットの一例を
示すもので、第１図は要部の正断面図、第２図は本発明
ユニットにおけるねじの一例の正断面図、第３図は同じ
く側断面図、第４図は本発明ユニットを使用した機構の
一例を示す平面図、第５図は同じく別個の平面図、第６
図は支承部材８ａ　（８ｂ）の構造例を示す平断面図、
第７図は伸縮自在支柱の一例の正断面図、第８図は底抜
の構造例を示す正断面図である。

これらの図に於て、１は鋼製の線状材２を各線を密着し
てコイル状に巻回し、各線条の接合部分の外周上にボー
ル転送用の溝３を各線条の接合部に沿い螺設して形成し
たフレキシブルねじ軸である。図の実施例では線条材に
断面丸状のものを使用したが線状材の断面形状は、例え
ば台形等のように適宜角形断面のものであってもよい。

ボール転送用の溝の成形は、断面丸状の線状材をコイル
に巻回したままのもの、コイルの条溝横断面を円弧状に
加工したもの、予め線状材をコイル状に巻回すれば条溝
横断面が円弧状となるように予め線状材に加工を施した
ものなど何れでもよい。

而して、上記ねじ軸１は、線状材２の接合部を除いて、
いわゆるボールねじ状の外観を呈するが、線状材２はコ
イル状に巻回されねじ軸１に形成されているので、その
軸方向に関し可撓性がある。

４は上記ねじ軸１に螺合されたナツト部材で、ねじ軸１
の外径に密に遊挿される開口径を有する短円筒状の本体
５と、この本体５の外周面においてねじ軸１の溝３に沿
って螺旋状に配設されて本体５内において循環される多
数のボール６とから形成されている。

尚、第１図に於て、５１は本体５の外周上に設けたフラ
ンジ部で、第４図の実施例では、このフランジ部５１の
外周に外歯５１ａが形成され、第５図の実施例では回り
止め５１ｂに形成されている。

上記の各部材１〜６により本発明のフレキシブルボール
ねじユニットの一例を形成するので、次にその作動例、
並びに、利用機構の例について説明する。

線状材２が互に密接してコイル状に巻回され。

外面にボール転送用の溝３が螺旋状に形成されたレキシ
ブルであるから、−例として、第４図に図示したように
その軸方向を９０度ターンさせて配設しても、ナツト部
材４の回転により、進退作動をする。８ａ、　８ｂはタ
ーン部に配設したフレキシブルねじ軸１の支承部材であ
り、例えば、ナツト部材４と同様の支持構造によって定
位置で回転自在に設置されている。また、支承部材８ａ
、　８ｂは第６図に示すような構造でもよい。

而して、第６図に於て、８１はねじ軸１に螺装されるナ
ツト部材、８２はこのナツト部材８１の外周に例えばベ
アリング状をなすようにボール８２ａを介して嵌合され
た支持リング部材で、この支持リング部材８２が壁面Ｗ
等に固定されることにより、進退するねじ軸１を、ナツ
ト部材８１がリング部材８２の中で回転することによっ
て支持する。

従って、第４図に示した機構のねじ軸１に進退動作をさ
せたい部材、第４図では移送させたい適宜部材９をねじ
軸１の先端側１ａの適宜箇所に固定すると、この部材９
をねじ軸１の進退に伴って一緒に進退させることができ
る。

ねじ軸１に、ボール６を介して螺装されたナツト部材４
は、当該ナツト部材４が定位置で正、逆転されることに
より、上記ねじ軸１を前、後いずれかの方向にも移動さ
せることができる。

また、このナツト部材４に回り止め機構が加えられてい
るとき、前記ねじ軸１に正、逆方向の回転が与えられる
と、当該ナツト部材４はねじ軸１の軸方向に沿って進退
させられる。

上記のような作動をする本発明ユニットは、−例として
、第４図、第５図に示すような送り機構として使用する
ことができるので、次にこの点について述べる。

第４図に於て、ナツト部材４はその本体５がベアリング
４ａや軸受等を介し定位置において回転可能に配設され
ている。ここで、ナツト部材４のフランジ部５１には外
歯５１ａが形成されているので、この外歯５１ａに、モ
ータ７の出力ピニオン７ａを噛合させて当該モータ７を
設置する。一方、前記ナツト部材４には、ねじ軸１が螺
合貫挿されている。

ナツト部材４に螺合貫挿されたねじ軸１は、フ前記部材
９の進退量は、ねじ軸１の全長によって決まるので、長
尺に形成したねじ軸１の後端側１ｂを、図示しないが適
当な巻取ホイール等に巻取。

繰出自在に巻取らせておくことにより、前記部材９を相
当な距離において任意に進退させ、また、任意の位置で
位置決めすることが出来ることとなる。

このように巻取、繰出自在にされた本発明のフレキシブ
ルボールねじユニットは、そのねじ軸１の先端側を自由
に進出、後退作動させることができるので、−例として
、第７図に示すような伸縮自在支柱の伸縮駆動機構とし
て使用することができることとなる。次に、この伸縮自
在の支柱の一例とその駆動機構の一例について第７図に
より説明する。

第７図に於て、１１〜１６は、夫々に径の異なる筒体の
一例として小径の円筒体１１〜１５から順次大径の円筒
体１２〜１６へ密に遊挿した複数、ここでは６本の径の
異なる円筒体である。

この円筒体１１〜１６は、夫々に底板１１ａ〜１６ａを
有しており、また、小径側の円筒体の下端１１ｂ〜１５
ｂの外径を大径側の円筒体の上端１２ｃ〜１６ｃの内径
より大きく形成して、小径の円筒体が大径側の円筒体か
ら抜は出ないようにしている。尚、１１ｄは最小径円筒
体１１の上端１１ｃに取付けた天蓋部材、１７は最大径
円筒体１６の底部１６ａ側にそれと一体的に形成した機
構室で、第６図では下方を省略して表わしている。

上記構成により、各円筒体１１〜１６は、その小径側の
円筒体が順次大径側の円筒体に密に遊挿されており、こ
の状態において小径の円筒体１１を上方へ引上げると、
その下端において大径の円筒体１２の上端を引掛け、順
次小径の円筒体１２・・・が大径の円筒体１３・・・を
引掛けた状態で上方に引上げられることとなる。

そこで、本発明では最小径の円筒体１１の底板１１ａの
裏面に、本発明フレキシブルボールねじユニットのねじ
軸１の上端側１ａの先端を固着し、且つ、他の円筒体１
２〜１６の底板１２ａ”１６ａには当該ねじ軸１が貫通
する支持部材Ｌｅａ〜１６ｅを設けて、前記ねじ軸１の
先端側１ａを支承しつつ貫挿させる一方、ねじ軸１の後
半側を機構室１７において巻取ロール１８に巻取らせて
いる。

上記の支持部材１２ｅ〜１６ｅは、先の実施例における
支承部材８ａ、８ｂの構造（第６図参照）と同様に、−
例として第８図に示すように形成する。

即ち、第８図において、１２ａ〜１６ａは底板、１２ｆ
〜１６ｆはねじ軸１に螺装されるナツト部材で、このナ
ツト部材１２ｆ−１６ｆが、その外周上にボール１２ｇ
〜１６ｇを介在させて底板１２ａ−１６ａに明けた孔１
２ｈ〜１６ｈに回転自在に装着されている。尚、ねじ軸
１に螺装されるナツト部材１２ｆ〜１６ｆは、ボールナ
ツト構造のものを用いることが望ましい。また、機構室
１７においてねじ軸１が貫挿される部分にも上記例と同
様の構造の支持部材が設けられる。

更に、ナツト部材１２ｆ〜１６ｆとこれをボール１２ｇ
〜１６ｇを介して回転自在に保持した底板１２ａ〜１６
ａと同等の構成のねじ軸支承部材（図示せず）を各円筒
体１２〜１６の内部に上下動可能に挿装することもある
。ねじ軸１を各円筒体１２〜１６の中間部においても支
承するためである。

一方、ナツト部材４は機構室１７の内部においてその位
置で回転可能に保持されている。そして、このナツト部
材４のフランジ部５１の外周は、ここではウオームホイ
ールの歯５１ｃに形成され、このウオームホイールにモ
ータ７の出力軸に取付けたウオーム７ｃが噛合させられ
ている。尚、第７図中、１９はフレキシブルなねじ軸の
立上り部をサポートしている一対のサポートロールで、
このロールは適宜位置に二組以上設けることもある。

以上の構成において、各円筒体１１〜１６が第７図々示
の状態にあるとき、モータ７を正転させ、ウオーム７ｃ
、ウオームホイール５１ｃを径でその回転をナツト部材
４に伝達すると、当該ナツト部材４の回転によってねじ
軸１の上端側１ａが上昇する。

この上昇は、最小径の円筒体１１を大径円筒体１２の内
部で上昇させ、該小径円筒体１１の下端が大径円筒体１
２の上端に到達すると、この位置から当該大径の円筒体
１２を伴って上昇し、以下、上昇されつづける円筒体１
１によって順次大径側の円筒体１３゜１４・・・・・・
を上昇させて支柱としての伸長立設がなされる。

ここで、ねじ軸１は垂直な姿勢で立上げられ。

かつ、中間複数箇所において各円筒体１２〜１６の底板
１２ａ〜１６ａの支持部材１２ｅ〜１６ｅにサポートさ
れているから、垂直荷重に対し十分な強度があることは
勿論、各円筒体１１〜１６と相俟って横荷重に対しても
十分な強度を発揮する。また、垂直荷重ががかっても、
ねじ軸１はナツト部材４のウオームホイール５１ｂとウ
オーム７ｂの噛合によって、いわゆるロック状態に保持
されるから、ねじ軸１が独りでに降下するようなことも
ない。

伸長された各円筒体１１〜１６による支柱の短縮収納は
、ナツト部材４を、上昇時とは逆方向に回転させ、ねじ
軸１の先に繰出された先端側１ａをロール１８に巻取る
ことによって、各小径の円筒体１１〜１５を大径の円筒
体１２〜１６の内部に引き戻し収納させることにより行
う。

このように本発明のフレキシブルボールねじ軸ユニット
は、複数の異径筒体を、それぞれ小径側のものを順次大
径側の筒体に収納した型式の伸縮支柱の伸縮用の駆動機
構として有用なものである。

尚、筒体が円筒体の場合、各円筒体の内外面にキーとキ
ー溝等の関係によって回り止めを施すことが望ましい。

また、各円筒体を支柱に伸長立設したとき１円筒体相互
の結合緊密化のため、各円筒体の下端外面と上端内面を
テーパに形成することもある。

次に、第５図は、ナツト部材４のフランジ部５１がその
スライドガイド１０に対し回転できないように当該フラ
ンジ部５１に回り止めを形成し、このナツト部材４を前
記ガイド１０に対し進退摺動できるように挿装する一方
、フレキシブルねじ軸１を上記ナツト部材４に螺挿させ
て、このねじ軸１の後端１ｂをカップリング１ｃを介し
てモータ７の出力軸７ｂに連結して構成した送り機構の
一例である。

尚、第５図の例においても、説明の便宜上、ねじ軸１は
一例として９０度ターンした姿勢で配設されている。

第５図に示した機構では、モータ７を正、逆回転するこ
とによって当該モータに回転させられるねじ軸１の作用
により、ナツト部材４がスライドガイド１０に沿って任
意に進退動作をする。

〔発明の効果〕

上述のように本発明機構では、ボールねじユニットにお
けるねじ軸を可撓性に形成したので、次のような特有の
効果がある。

ねじ軸が可撓性のため、当該ねじ軸を適宜の半径９曲り
角においてレイアラ１−シても、その直線部分において
ナツト部材との螺合ができ、かつ、この状態で、外部か
ら回転されるナツト部材の回転を受けてフレキシブルね
じ軸が自由に進退したり、或は、このねじ軸が外部から
回転されることによりナツト部材を自由に進退させるこ
とができるから、従来、剛体のねじ軸では、それが設置
できないような空間でもボールねじユニットを適用でき
ることとなり、諸々の機構の設計、製作の上で至って便
利である。

また、本発明ボールねじユニットは、そのねじ軸がフレ
キシブルである故に、異径の筒体を小径のものから順に
大径のものに収納した型式の伸縮自在の支柱における伸
縮作動の駆動機構として使用することにより、円滑な伸
縮動作と、大きな強度とを兼備した伸縮支柱を構成する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明のフレキシブルボールねじユニットの一例を
示すもので、第１図は要部の正断面図、第２図は本発明
ユニットにおけるねじの一例の正断面図、第３図は同じ
く側断面図、第４図は本発明ユニットを使用した機構の
一例を示す平面図、第５図は同じく別個の平面図、第６
図は支承部材８ａ（８ｂ）の構造例を示す平断面図、第
７図は伸縮自在支柱の一例の正断面図、第８図は底抜の
構造例を示す正断面図である、 １・・・ねじ軸、２・・・線状材、３・・・ボール転送
溝、４・・ナツト部材、６・・・ボール、７・・・モー
タ、８ａ。 ８ｂ・・・支承部材、 １１〜１６・・・径の異なる円筒体、　１１ａ”１６ａ
・・・各円筒体の底抜、ｌｌｂ〜１６ｂ・・・各円筒体
の下端、１ｌｃ−１６ｃ・・・各円筒体の上端、Ｉ７・
・・機構室、　１２ｅ”１６ｅ・・・支持部材

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　線状材をコイル状に巻回し、コイルの条溝をボール
   転送溝とするフレキシブルねじ軸とこれに適合する負荷
   ボールおよびナット部材を組合わせたことを特徴とする
   フレキシブルボールねじユニット。 ２　フレキシブルねじ軸は、予め加工した線状材をコイ
   ル状に巻回するか、あるいは線状材をコイル状に巻回し
   た後に加工して、コイルの条溝横断面を円弧状に成形し
   たボール転送溝を有する特許請求の範囲第１項に記載し
   たフレキシブルボールねじユニット。 ３　フレキシブルねじ軸は、複数の線状材を１本のコイ
   ル状に巻回し、複数条のボール転送溝を有する特許請求
   の範囲第１項および第２項に記載したフレキシブルボー
   ルねじユニット。 ４　軸長の長いフレキシブルねじ軸を巻取るロールを備
   え、ナットの回転による前記ねじ軸の送りスパンを長大
   化した特許請求の範囲第１項〜第３項に記載したフレキ
   シブルボールねじユニット。 ５　軸長の長いフレキシブルねじ軸を回転させ、該ねじ
   軸に平行にナット部材の回転を許さないナット部材の通
   路を設けてナットを進退させるようにしたことを特徴と
   するフレキシブルボールねじユニット。 ６　大径の筒体が小径の筒体に順次密に遊挿された複数
   の異径の筒体から成る伸縮自在の支柱に於て、 （ａ）各筒体は有底にして、かつ小径の筒体の下端の外
   径が大径の筒体の上端内径より大きく成形されているこ
   と、 （ｂ）支柱の上端に位置づけられる最小径の筒体に天蓋
   を設け、支柱の下端に位置づけられる最大径の筒体を機
   構室に固定立設すること、 （ｃ）機構室には線状材をコイル状に巻回したフレキシ
   ブルねじとこれに適合する送りナットおよびこれを回転
   させるための駆動装置とフレキシブルねじを巻取るため
   のロールを設けること、 （ｄ）一端をロールに固定したフレキシブルねじは送り
   ナットを経て各筒体底部に設けた孔を貫通し、他の一端
   を支柱の上端に位置づけられる最小径の筒体の底部に取
   付けること、 （ｅ）支柱の伸長立設は送りナットを正回転させて巻取
   りロールからフレキシブルねじを送り出し最小径の筒体
   を押上げることにより、小径側から各筒体を引上げて行
   なうこと、（ｆ）支柱の短縮収納は、送りナットを逆回
   転させてフレキシブルねじを引き戻し巻取りロールに巻
   取ることにより最小径の筒体を引き下げることにより、
   小径側から各筒体を引降して行なうこと、 を特徴とする伸縮自在支柱。