JPH08233059A - シャトル移送組立体 - Google Patents

シャトル移送組立体

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JPH08233059A
JPH08233059A JP8055042A JP5504296A JPH08233059A JP H08233059 A JPH08233059 A JP H08233059A JP 8055042 A JP8055042 A JP 8055042A JP 5504296 A JP5504296 A JP 5504296A JP H08233059 A JPH08233059 A JP H08233059A
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nut
thread
threads
screw
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JP8055042A
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Ross A Brown
エイ ブラウン ロス
Guy M Davis
エム ディヴィス ガイ
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Trantek Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 長いスパンの親ネジに沿って高荷重装置を高
速度で移送するため、長いスパンの親ねじとナット駆動
装置を利用する高速度プログラム可能な電動シャトル駆
動組立体を提供することにある。 【解決手段】 高速度で高荷重装置を移送するための親
ねじシャトル駆動組立体は、ねじ山を有する親ねじと、
親ねじの端部を回転自在に支持し、且つ軸支するための
親ねじの各端部に設けた支持手段とを含んでいる。駆動
手段が親ねじを回転し、親ネジのねじ山と協働するねじ
山を有する非回転ナットが、親ねじの回転中、親ねじの
立て方向長さに沿って移動する。この組立体は、ネット
のねじ山と親ねじのねじ山との各々が多条ねじ切りされ
ていることを特徴とする。ナットを親ねじの端部間で高
速度で移動させるため、ナットのネジ山は、親ネジの廻
りに完全に多点全ねじ山接触(multipoint full thread
contact)を与えるとともに親ねじのねじ山とナットのね
じ山との間の公差を最小にするように、親ねじのねじ山
の回りに成形される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】本発明は、長いスパンの親ねじとナ
ットの駆動装置に関し、より詳しくは、長いスパンの親
ねじに沿って高荷重装置を高速度で移送するため長いス
パンの親ねじとナット駆動装置を利用する高速度プログ
ラム可能なシャトル移送組立体に関する。
【０００２】
【従来の技術】長いスパンのねじとナット駆動装置を利
用するシャトル装置が、比較的高速度で大きいトルクと
推力荷重を伝達するために用いられてきた。このような
装置の１つが John C. Leming に付与された米国特許第
3,670,583 号に示されており、この装置は、回転ねじ上
に作動的に装架されて該回転ねじに沿って自由に直線的
に移動するようになっている非回転の協働するナットを
含んでいる。従来の親ねじとナット駆動組立体について
の問題点は、ナットのねじ山を親ねじのねじ山と調和す
るように機械加工しなければならないことである。親ね
じのねじ山とナットのねじ山との間の公差の相違のため
に、高速度では、ナット駆動装置と親ねじとが振動する
ことがある。更に、１つの親ねじにおけるピッチが大き
いので、種々の荷重を駆動するために大量の動力が要求
される。この問題点を解消する１つのアプローチは、モ
グリス (Moglice)と称するエポキシ樹脂材料でナットを
射出成型することであった。このモグリス材料は、エポ
キシ樹脂に関連する通常の脆さなしに、高い強度と、潤
滑性と、耐摩擦性とをもたせることのできる特殊な填料
を有する。
【０００３】ナットのねじ山の形状は、 Wedin Corpora
tionの刊行物“Diamant Moglice ”に指示されているよ
うに、ねじの中へ直接に射出成型される。このアプロー
チの問題点は、単一ねじ山の親ねじにモグリスを適用す
るとき、高荷重の場合、高速度移送のための高ヘリック
スが可能でない。更に、単一ねじ山の親ねじが１対１の
ヘリックス比（１インチ（２5.４mm）の直径に対し１イ
ンチ（２5.４mm）のリード）を有し、そのため、ねじの
臨界速度近くの非常に高い毎分回転数でねじを作動する
必要がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】高速度で高荷重装置を移
送するための親ねじシャトル駆動組立体は、ねじ山を有
する親ねじと、親ねじの端部を回転自在に支持しかつ軸
支するための親ねじの各端部に設けた支持手段と、を含
んでいる。駆動手段が親ねじを回転し、親ねじのねじ山
と協働するねじ山を有する非回転ナットが、親ねじの回
転中、親ねじの縦方向長さに沿って移動する。この組立
体は、ナットのねじ山と親ねじのねじ山との各々が多条
ねじ切りされていることを特徴とする。ナットを親ねじ
の端部間で高速度で移動させるため、ナットのねじ山
は、親ねじの周りに完全に多点全ねじ山接触 (multipoi
nt full thread contact) を与えると共に親ねじのねじ
山とナットのねじ山との間の公差を最小にするように、
親ねじのねじ山の周りに成形される。本発明は、更に、
ナット駆動親ねじ組立体の親ねじ上でナットのねじ山を
成形する方法を提供する。この方法は、円筒管と、親ね
じのねじ山の直径より大きい直径の中心孔とを有するナ
ットを親ねじの周りに配置し、中心孔と親ねじとの間の
半径方向空間を重合体材料で満たし、該重合体材料を硬
化させ、ナットを高速度で親ねじの端部間を移動させる
ため、親ねじの周りに完全に多点全ねじ山接触を与える
と共に親ねじのねじ山とナットのねじ山との間の公差を
最小にするように、親ねじからナットのねじ山を成形す
る段階を包含する。
【０００５】従って、本発明は高荷重を取扱うように設
計された高速度移送機構である。本発明は、長いヘリッ
クス能力を与える多条ねじを有し、このヘリックス能力
は、ねじをより低い毎分回転速度で作動することを可能
とし、従ってねじの臨界速度を避ける。本発明は、ま
た、全リード接触 (full lead contact)を与え、その結
果、背隙をなくし、極めて正確な位置決め能力を与え
る。また、本発明は、親ねじのねじ山とナットのねじ山
との間の公差を最小にし、ナットと親ねじに非常に高価
な精密研磨されたねじ山を作る必要をなくする。本発明
は、従来のボールねじに等しい効率（９０％）を有する
が、サイクル寿命は、ボールねじのサイクル寿命の１０
倍を超過する。本発明の他の利点は、以下の詳細な説明
を参照して添付図面と組合せて考察することにより容易
に理解されるであろう。
【０００６】
【発明の実施の形態】高荷重装置（即ち、５０００ポン
ド＝２２６８kg）を高速度（即ち、３００フィート毎分
＝９1.４４ｍ／分）で移送するための親ねじシャトル駆
動装置組立体が、図１に全体的に１０で示されている。
組立体１０は、支持表面に連結されたシャトルハウジン
グ１２を有する。シャトルハウジング１２は、Ｕ字形チ
ャンネル即ち頂板部材１４と、頂板部材１４のフランジ
又は縁から垂直に外方に延びる側板１６とを備えてい
る。側板１６は、頂板部材１４と一体的な部材として形
成してもよく、また溶接又は他の適当な任意の手段によ
り頂板部材１４に固定されてもよい。シャトルハウジン
グ１２は、高品質の鋼から構成されている。組立体１０
は端部２０、２２を有する長いスパンの親ねじ１８を備
えている。親ねじ１８は、ねじ山２３を有し、２つ又は
それ以上の別個のねじ山を多条ねじ切りされている（即
ち、４つの別々のねじ山形成物）。親ねじ１８の端部２
０、２２を回転自在に支持しかつ軸支するための非回転
支持手段２４が、親ねじ１８の各端部２０、２２におい
て使用されている。親ねじ１８は、同軸線で一緒に回転
する複数の親ねじ部分１８を有し、親ねじ部分１８のね
じ溝を作動的に整列させてある。親ねじ１８は、高ヘリ
ックスを有し、即ち直径に対するねじリードの比率が１
より大きい（即ち、３インチ（７6.２mm）の直径に対し
４インチ（１０1.６mm）のリード）。その結果、種々の
荷重を駆動するために必要な毎分回転数と馬力がより小
さい。
【０００７】非回転支持手段２４は、離隔ブラケット２
６を含み、該離隔ブラケット２６は、一対の親ねじ部分
１８をその端部で支持しかつ連結し、親ねじ部分１８を
回転自在に軸支する。換言すれば、親ねじ１８をいくつ
かの部分に作ることができ、離隔ブラケット２６が一対
の親ねじ部分１８の端部を連結しかつこれを支持する。
離隔ブラケット２６は、シャトルハウジング１２の頂板
部材１４に連結された基部２８と、ジャーナル頭部３０
と、基部２８とジャーナル頭部３０との間の即ちこれら
を互に連結するスペーサウェブ３２とを備えている。連
結部材３４は、親ねじ部分１８をその端部で互にねじ込
み連結し、離隔ブラケット２６のジャーナル頭部３０の
内部に配置されている。離隔ブラケット２６のジャーナ
ル頭部３０は、親ねじ部分１８の谷底径より小さい直径
を有する円筒管である。離隔ブラケット２６のウェブ３
２は、親ねじ部分１８の谷底径より実質的に狭い。非回
転支持手段２４は、親ねじ１８の駆動端２０を支持する
ため、シャトルハウジング１２の頂板部材１４に連結さ
れた軸受ハウジング３６をも備えている。親ねじ１８の
駆動端２０を回転自在に支持するための軸受手段３８が
軸受ハウジング３６内に配置されている。軸受手段３８
は、ボールベアリング又はローラベアリング又はその類
似物でよい。保持器４０が軸受ハウジング３６の各端部
に連結されている。保持器４０は座金又はその類似物で
よい。止めナット４２が親ねじ１８の周りに配置され、
軸受手段３８を軸受ハウジング３６内に固定している。
ほこりやその他の汚染物質が軸受ハウジング３６内に入
るのを防ぐために、シール部材４４を、軸受ハウジング
３６内で親ねじ１８の周りに軸受手段３８に向かい合っ
て配置してある。
【０００８】組立体１０は、親ねじ１８を回転させるた
めの駆動手段４６を有する。駆動手段４６は、親ねじ１
８の駆動端２０に取付けられたプーリ４８と、駆動モー
タ５０と、プーリ４８と駆動モータ５０を相互連結しか
つこれらと協働するベルト５２とを含んでいる。駆動モ
ータ５０は、電動モータ又はその類似物でよい。更に、
親ねじ４８を回転させるため任意の適当な駆動手段を用
いてもよい。組立体１０は、更に、親ねじ１８の回転中
親ねじ１８の長さに沿って縦方向に移動するように親ね
じ１８のねじ山２３と協働するねじ山５６を有する非回
転ナット５４を備えている。ナット５４と親ねじ１８と
は、多条ねじ切りされている。即ち、各々は、４つの別
々のねじ山パターンを有する。ナット５４のねじ山５６
は、親ねじ１８のねじ山２３の周りに成形されて、親ね
じ１８の周りに完全に多点全リード (multipoint full
lead) 又はねじ接触を与え、親ねじ１８のねじ山とナッ
ト５４のねじ山との間の公差を最小にしてナット５４を
親ねじ１８の端部間で高速度で移動させるようになって
いる。換言すれば、多点即ち多条ねじは、単に点と点と
の接触を与えるにすぎない従来のボールねじではなく、
長いヘリックス（即ち、直径１インチ（２5.４mm）に対
しリードが１インチ（２5.４mm）を超過すること）を与
えて、親ねじのねじ及び溝とナットのねじ山及び溝、及
びその逆に、親ねじ１８の周りに完全に全接触を与え
る。ナット５４のねじ山５６は、ナット５４のねじ山と
親ねじ１８のねじ山とを潤滑してその間の熱を放散する
ため、モグリス (Moglice)として知られる重合体材料で
作られる。それ故、親ねじ１８の寿命は増大する。モグ
リスで成形されたねじ山５６は、親ねじ１８のねじ山２
３から異物を取除くワイパーとして作用し、そしてモグ
リスねじ山５６は、異物（即ち、金属の削り屑）を吸収
する。
【０００９】ナット５４は円筒形であり、長さ方向のス
ロット５８を有し、ナット５４が離隔ブラケット２６を
通過する際離隔ブラケット２６のウェブ３２に接触しな
いで通れるようになっている。ナットのスロット５８の
幅は、離隔ブラケット２６のウェブ３２の幅よりほんの
僅かに大きい。ナット５４は、また、ナットのスロット
５８に向かい合ってナットに取付けられたキャリジ即ち
板部材６０を含み、板部材６０に取付けられた物体を親
ねじ１８に沿って移動させることができる。板部材６０
は、板部材６０の各端部に取付けられた長方形の枠の形
のキャッチパッド６２を備えている。キャリジ板即ち板
部材６０は、また、板部材６０の両側に長さ方向に連結
されたキャリヤブラケット６４を備えている。キャリヤ
ブラケット６４はＵ字形の形状を有し、親ねじ１８に平
行に親ねじ１８の長さに沿って板部材６０に長さ方向に
配置されている。親ねじ１８の長さに沿うナット５４の
直線変位を感知するための感知手段６６が、キャリヤブ
ラケット６４の１つに連結されている。感知手段６６
は、直線変位を感知するための直線変位変換器又はその
類似物でよい。組立体１０は、一対の案内板又はチャン
ネル６８を含み、この案内板又はチャンネル６８は、互
に実質的に平行でかつ、シャトルハウジング１２の側板
１６に連結されている。ナット５４が親ねじ１８に沿っ
て一定の間隔をへだてられて実質的に同心の摩擦のない
関係で移動するように、ナット５４を案内しかつ支持す
るための案内手段７０が、案内チャンネル６８を互に連
結している。案内手段７０は、Ｕ字形に成形されかつチ
ャンネル７２を形成するモグリス (Moglice)のような重
合体材料を含み、Ｕ字形キャリヤブラケット６４の１つ
のフランジがチャンネル７２の中に配置されている。モ
グリスのような重合体材料が、Ｕ字形キャップ７０を形
成するキャリヤブラケット６４の荷重支持上部フランジ
の周りに成型される。組立体１０の寿命を増大させ、か
つ起動トルクを低減するため、モグリスに加えてチャン
ネル７２内に空気軸受系（図示せず）を用いるのがよ
い。
【００１０】組立体１０は、また、動力の切放し時又は
ナット５４が所定位置を超えたとき親ねじ１８の回転を
停止させるための制動手段７２を親ねじ１８の端部２２
に有する。制動手段７２は、従来のドラムブレーキ又は
円板ブレーキのような任意の適当な手段でよい。シャト
ルハウジング１２に連結された取付ブラケット８０が制
動手段７２を支持する。さらに、組立体１０は、親ねじ
１８の各端部２０、２２に制動手段７２又は軸受ハウジ
ング３６とナット５４との接触を防ぐための緩衝器手段
７４を有する。緩衝器手段７４は、緩衝器の軸の周りに
ばねを配置した油圧式緩衝器又はその類似物がよい。緩
衝器手段７４を支持するため、取付ブラケット７６がシ
ャトルハウジング１２に連結されている。更に、安全掛
け金７８が取付ブラケット７６に連結されている。本発
明によれば、親ねじ１８とナット５４を垂直直立位置で
示してある図４に示すように、ナット駆動親ねじ組立体
の親ねじ１８からナット５４のねじ山を成形する方法が
提供される。この方法は、円筒管８２と親ねじ１８のね
じ山２３の直径より大きい直径の中心孔８４とを有する
ナット５４を、親ねじ１８のねじ山２３の周りに置く段
階を含んでいる。この方法は、中心孔８４と親ねじ１８
との間の半径方向の空間８６を重合体材料（即ち、モグ
リス）で満し、この重合体材料を硬化させて親ねじ１８
のねじ山２３に対し補足的なナット５４のねじ山５６を
成形する段階を含んでいる。この方法は、管状輪郭と傾
斜面９０とを有する心出し部材８８をナット５４の一端
に親ねじ１８の周りに置いて親ねじ１８をナット５４の
中心孔８４の内部で心出しする段階を含んでいる。この
方法は、更に、クランプ部材９２を親ねじ１８の周りに
締付けて心出し部材８８を親ねじ１８上に支持する段階
を含んでいる。換言すれば、自重により、ナット５４は
心出し部材８８上に載り、クランプ部材９２は心出し部
材８８を親ねじ１８上に支持する。この方法は、また、
クランプ部材９２を親ねじ１８の周りに締付ける前に、
親ねじ１８と心出し部材８８との間の空間をパテ材料で
満たす段階を含んでいる。
【００１１】この方法は、充填され硬化した後の重合体
材料を支持しかつ保持するため、中心孔８４の周りでナ
ット５４の円筒管８２の中へ延び、長さ方向に間隔をへ
だてた少くとも１つの、そして好ましくは２つの環状溝
９４を含んでいる。この方法は、また、第２心出し部材
９６を親ねじ１８の周りにナット５４の他端に置いてナ
ット５４を親ねじ１８の周りに心出しすることを含んで
いる。換言すれば、心出し部材８８と９６は、ナット５
４を親ねじ１８の周りに心出しすると共に、充填及び硬
化中の重合体材料がナット５４から逃げるのを防ぐよう
に作用する。この方法は、更に、心出し部材８８と９６
夫々に、及びナット５４の各端部で中心孔８４の周り
に、補足的傾斜面９０、９８を形成して、ナット５４を
親ねじ１８の周りに心出しすることを含んでいる。この
方法は、重合体材料の硬化後親ねじ１８をナット５４か
ら除去し、ねじ山５６の基部の深さより下にねじ山５６
に沿って長さ方向スロット１０２を切削してナット５４
に潤滑用開口部を設けることを含んでいる。更に、これ
らの段階は、重合体材料でキャップ７０を成型し、キャ
リヤブラケット６４上の重合体材料を硬化させることに
より、キャップ７０をキャリヤブラケット６４の上部フ
ランジ６４上に形成することを含んでいる。これらの段
階は、キャリヤブラケット６４の上部フランジ上の重合
体材料からキャップ７０を成型してＵ字形キャップ７０
を形成することを含んでいる。更に、これらの段階は、
親ねじ１８とナット５４の中心孔との間の空間を重合体
材料で満す前に、親ねじ１８のねじ山に離型剤を噴霧す
ることを含んでいる。更に、モグリスを成型する前に、
硬化後溶解されるべき塗料等で親ねじ１８を被覆し、ナ
ット５４と親ねじ１８との間に公差を与えることができ
る。
【００１２】本発明を例示的な方法で説明した。使用し
た用語は、限定の性質でなく説明の語の性質であるよう
に意図されていることが理解されるべきである。明らか
に、本発明の多くの修正態様と変形態様とが上述の教示
に照らして可能である。それ故、特許請求の範囲におい
て用いた参照数字は、単に便宜上のものにすぎず、いか
なる方法においても限定しているものでなく、本発明
は、特に記載したものとは別の仕方で実施しうることが
理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の立面図である。
【図２】図１の２−２線にほぼ沿った断面図である。
【図３】図１の３−３線にほぼ沿った断面図である。
【図４】ナットのねじを成形するための装置の断面図で
ある。
【図５】本発明のナットの成形されたねじの側面図であ
る。
【符号の説明】
１８ ねじ（親ねじ）（ねじ部分） ２０、２２ 親ねじの端部 ２４ 支持手段 ２３ 親ねじのねじ山 ５４ 非回転ナット ５６ ナットのねじ山 １２ シャトルハウジング ６８ 案内チャンネル（案内板） ７０ 案内手段（キャップ） ７２ チャンネル（制動手段） ６０ キャリジ板部材 ６４ キャリヤブラケット ２６ 隔離ブラケット ２８ 基部 ３０ ジャーナル頭部 ３２ スペーサウェブ ３４ 連結部材 ３６ 軸受ハウジング ３８ 軸受手段 ６６ 感知手段 ４０ 保持器 ４４ シール部材 ７４ 緩衝器手段 ７６ 取付ブラケット ４２ 止めナット ８０ 取付ブラケット ６２ キャッチパッド ５８ スロット ４６ 駆動手段 ８４ 中心孔 ９４ 環状溝 ８８ 心出し部材 ９２ クランプ部材 ９６ 第２心出し部材 ９０、９８ 傾斜面 １０２ スロット

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 シャトル移送組立体であって、共軸関係
    をなして協働して回転するねじ部分を有するねじ山付の
    親ねじを含み、前記ねじ部分は、これと作動的に整合す
    るねじ溝をもち、前記親ねじの駆動端を支持する軸受け
    ハウジングと、一対の前記ねじ部分の端部を支持し、こ
    れらを回転可能に支承する離隔ブラケットと、親ねじを
    回転させるための駆動手段と、親ねじの長さに沿って長
    さ方向に移動するように親ねじのねじ山と協働するねじ
    山を有し、長さ方向スロットを備えた円筒形の非回転ナ
    ットと、ねじ部分を互いに連結する連結部材とをさらに
    含み、離隔ブラケットは、基部と、ジャーナル頭部と、
    基部とジャーナル頭部とを互いに連結するウェブとから
    なり、支持表面に連結されていて、離隔ブラケット及び
    軸受ハウジングを支持するためのシャトルハウジング
    と、ナットが前記所定位置を超えて移動したとき及び動
    力を停止したとき、親ねじの回転を止めるための制動手
    段と、ナットと軸受けハウジング及び制動手段との接触
    を防止するための緩衝器手段と、軸受けハウジング内に
    配置されていて、親ネジの駆動端を回転可能に支持する
    ための軸受手段と、親ねじに沿って移動するようにナッ
    トに取り付けられたキャリッジ板部材と、該キャリッジ
    板部材の両側に連結されたＵ形のキャリアブラケット
    と、シャトルハウジングの側に互いに略平行に連結され
    た案内チャンネルとをさらに含み、該案内チャンネル
    は、案内チャンネルに互いに連結されていて、親ねじに
    沿ってナットを案内するための案内手段を有し、該案内
    手段は、チャンネルをもつキャップを構成するようにＵ
    形に形成された重合体材料を有し、Ｕ形のキャリアブラ
    ケットの１つのフランジは、前記チャンネル内に配置さ
    れており、ナット及び親ネジには各々、多条ネジが設け
    られており、ナットのねじ山は、親ねじの全周で多点完
    全ねじ接触し、親ねじのねじ山とナットのねじ山との公
    差を最小にしてナットを親ねじの端部間において高速で
    移動させるため、親ねじのねじ山のまわりに形成されて
    いることを特徴とする組立体。
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