JPWO2006040876A1

JPWO2006040876A1 - 電動ねじ送り装置

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Publication number: JPWO2006040876A1
Application number: JP2006540844A
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Inventors: 利晃島田
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Publication date: 2008-05-15
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Abstract

ボールねじナット２０と，それと同期回転可能に、断面長方形又は台形のねじ溝が形成された非ボールねじナット３０と，の２種類のナットを備えると共に、前記ねじ棒１０には、前記ボールねじナット２０にボールＢを介して螺合される断面円弧状のねじ溝１１と，前記非ボールねじナット３０に螺合される断面長方形又は台形のねじ溝１２と，の２種類のねじ溝が等ピッチで２条形成され、荷重が所定の値未満であれば、非ボールねじナット２０のねじ山がねじ棒１０のねじ山１３に当接しないよう、両者を離間させ、そのねじ棒１０をボールねじナット２０のみで軸方向に移動させ、また、荷重が所定の値以上であれば、前記非ボールねじナット３０の山３１が前記ねじ棒１０のねじ山１３とを当接させ、そのねじ棒１０を非ボールねじナット３０で軸方向に移動させることが出来る。

Description

本発明は、例えばプレスに適用され、無負荷又は低負荷時には目標とする位置への移動が速やかであって、ねじ棒への高荷重負荷にも対応可能な電動ねじ送り装置に関する。

空気圧シリンダ、油圧シリンダの流体圧を利用したものと並んで、ナット／ねじ棒の回動によってそれに螺合されたねじ棒／ナットがその軸方向に移動するよう構成された電動シリンダが広く用いられている。その電動シリンダには、ナット、ねじ棒は、ボールと共にボールねじを構成し、それぞれ断面円弧状のねじ溝が形成され、前者に後者が螺合されることによって形成されたねじ状通路に複数のボールが１列に充填され、いずれか一方の回転に伴ってそのボールがその中を転動、循環するよう構成されたボールねじが一般に採用されている。

それは、ねじ棒／ナットの軸方向の移動時の摩擦が、前記ボールの転がりによるものであって、滑り摩擦である普通の台形ねじ又は角ねじに比較して極めて小さく、ねじ棒／ナットの軸方向の移動が滑らかであり、高速化が容易で精度が高いことは広く知られている。

しかしながら、例えば高推力が必要な場合、ねじ棒、ナットのいずれか一方に高荷重が負荷され、ボールが溝の壁の極めて限定された部分を強圧し、溝に圧痕を与え、ねじ棒／ナットの軸方向への円滑な移動が困難乃至不能になるため、高荷重負荷には適さないと言う問題点がある。代わりに角ねじや台形ねじが形成されたナット／ねじ棒が使用されると、高荷重負荷には対応可能であるが、負荷のない状態での目標位置までの移動速度が遅いと言う問題点がある。

それに対して、ねじ棒径／ナット径の拡大によって高荷重に対応することが考えられる。また、ボールねじとそれらのボールねじが螺合するナットとの組み合わせ数の増加によって高荷重、低速に無負荷、高速のいずれにも対応するよう構成されたたものが提案されている（例えば、特許文献１及び２）。

しかしながら、これらはいずれも極めて常識的であって、根本的な解決策とは言えず、負荷のない状態での目標位置までの移動に対しても、ねじ棒径／ナット径を大にするか、又は／及びボールねじ／ナットの組み合わせを増やす必要があり、いずれも無駄が多く、装置が大型化し、製作費が増大すると言う問題点がある。
特開平９−２７１１５４号公報（〔特許請求の範囲〕，図１）特開平１０−７０８６４号公報（〔特許請求の範囲〕，図１）

以上のことから、本発明は、従来の欠点を除いた、無負荷又は低負荷時には目標とする位置への移動が速やかであって、ねじ棒への高荷重負荷にも対応可能、且つ小型で安価な電動ねじ送り装置を提供することにある。

上記の目的を達するために、第１の発明に係わる電動ねじ送り装置は、断面円弧状のねじ溝が形成されたボールねじナットと，そのボールねじナットと同期回転可能に、断面長方形又は台形のねじ溝が形成された非ボールねじナットと，の２種類のナットと、これら２種類のナットに挿通するねじ棒とを備えると共に、前記ねじ棒には、前記ボールねじナットにボールを介して螺合される断面円弧状のねじ溝と，前記非ボールねじナットに螺合される断面長方形又は台形のねじ溝と，の２種類のねじ溝が等ピッチで２条形成され、前記ねじ棒に作用する軸方向の荷重が所定の値未満であれば、前記非ボールねじナットのねじ山が前記ねじ棒のねじ山に当接しないよう、両者を離間させ、そのねじ棒をボールねじナットのみで軸方向に移動させることが可能に、また、前記ねじ棒に作用する軸方向の荷重が所定の値以上であれば、前記非ボールねじナットのねじ山と前記ねじ棒のねじ山とを当接させ、そのねじ棒を非ボールねじナットで軸方向に移動させることが可能に構成されている。

第２の発明は、同一ねじ棒に、前記ボールねじナットにボールを介して螺合される断面円弧状のねじ溝のみが形成されたボールねじ部分と、前記非ボールねじナットに螺合される断面長方形又は台形のねじ溝のみが形成された非ボールねじ部分とが、それぞれ１条ねじとしてその軸方向に分離併設されることを除き、第１の発明の構成と同じである。

第３の発明は、複数本の互いに平行なねじ棒を備え、そのうちの一部のねじ棒には前記ボールねじナットにボールを介して螺合される断面円弧状のねじ溝のみが形成され、残りのねじ棒には前記非ボールねじナットに螺合される断面長方形又は台形のねじ溝のみが形成されていることを除き、第１の発明の構成と同じである。

第４の発明は、第１乃至３のいずれか１つの発明の構成に加えて、前記非ボールねじナットのねじ山と前記ねじ棒のねじ山とを離間させた状態と、当接させた状態との切替制御が可能に、前記非ボールねじナットのねじ山の幅が前記ねじ棒の非ボールねじ用のねじ溝の幅より小さく設定されている。

第５の発明は、第４の発明の構成に加えて、前記ボールねじナット及び非ボールねじナットのいずれか一方の回転に同期して他方が回転しながら、前者が後者に対して軸方向に移動することが出来るよう、両者を連結する噛み合いクラッチを備えている。

第６の発明は、第４の発明の構成に加えて、前記非ボールねじナットの山が前記ねじ棒の山との離間、当接の制御に当たって、ボールねじナットを回転させる主サーボモータ、非ボールねじナットを回転させる従サーボモータ、前記ボールねじナットを回転させる主サーボモータに対して速度制御を行うサーボ増幅器、及び前記主サーボモータからの信号を受け、前記従サーボモータをその主サーボモータに追従させるのみならず、主サーボモータの負荷に応じて従サーボモータを主サーボモータに対して位置ずれさせるよう、また、従サーボモータの負荷に応じて、主サーボモータに対する従サーボモータの位置ずれを解消するよう、位置制御を行うサーボ増幅器を含むサーボ機構を備えている。

第７の発明は、第４乃至６のいずれか１つの発明の構成に加えて、前記ボールねじナットはそれに作用する軸方向の荷重に応じて、ねじ棒と共に軸方向に移動可能に、スプリングで軸方向に付勢されたスリーブを介して本体に支持され、前記非ボールねじナットは、ねじ棒の軸方向の移動によって、そのねじ山が前記ねじ棒の断面長方形又は台形のねじ山と離間、当接が可能に、軸方向に固定された状態で本体に支持されている。

第１乃至３のいずれの発明によっても、これらのナットに螺合された１本のねじ棒を、無負荷又は低荷重負荷時には、高速回転可能なボールねじナットのみによって高速で、また、高荷重負荷時には非ボールねじナットが荷重を受けて低速で、それぞれ軸方向に移動させることが可能であり、装置が小型化され、低コストで製作可能であり、ねじ棒径、ナット径を無用に大きくすること、また、ねじ棒、ナット数を無用に増やすことをしなくても、ねじ棒に作用する軸方向移動に有効に対応可能である。

第４の発明によれば、前記非ボールねじナットのねじ山の幅が前記ねじ棒の非ボールねじ用のねじ溝の幅より小さく設定されているため、前記非ボールねじナットの山が前記ねじ棒の山との離間、当接の制御が極めて容易に行われる。、
第５の発明によれば、第４の発明の効果に加えて、１基のモータによって両ナットを常に同期回転させることが出来、特に構造簡単であって、製作費が安い。

第６の発明によれば、第４の発明の効果に加えて、サーボ機構を備え、複雑化するが、前記非ボールねじナットの山と前記ねじ棒の山との離間、当接の制御が極めて安定確実に行われる。

第７の発明によれば、第５の発明の効果に加えて、構造簡単であって、製作費が安いにも拘わらず、前記非ボールねじナットの山と前記ねじ棒の山との離間、当接の制御が容易に行われる。

本発明に係わる電動ねじ送り装置の第１の例を示す断面図である。本発明に係わる電動ねじ送り装置の第２の例を示す断面図である。図２に適用されるサーボ機構を示す機器系統図である。本発明に係わる電動ねじ送り装置の第３の例を示す断面図である。本発明に係わる電動ねじ送り装置の第４の例を示す断面図である。本発明に係わる電動ねじ送り装置の第５の例を示す断面図である。本発明に係わる電動ねじ送り装置の第６の例を示す断面図である。本発明に係わる電動ねじ送り装置の第７の例を示す断面図である。本発明に係わる電動ねじ送り装置の第８の例を示す断面図である。本発明に係わる電動ねじ送り装置の第９の例を示す断面図である。本発明に係わる電動ねじ送り装置の第１０の例を示す断面図である。本発明に係わる電動ねじ送り装置の第１１の例を示す断面図である。

符号の説明

１０ねじ棒
１１ねじ溝
１２ねじ溝
１３ねじ山
２０ボールねじナット
２５歯車
３０非ボールねじナット
３１ねじ山
３５歯車
５０モータ
５１サーボモータ
５５歯車
５６サーボ増幅器
６１サーボモータ
６５歯車
６６サーボ増幅器
９０本体
１２０ボールねじナット
１２５歯車
１３０非ボールねじナット
１３１ねじ山
１５０モータ
１５５歯車
２２０ボールねじナット
２３０非ボールねじナット
２３１ねじ山
２５０モータ
２９０本体
３１０ねじ棒
３１１ねじ溝
３１２ねじ溝
３１３ねじ山
３２０ボールねじナット
３２５歯車
３３０非ボールねじナット
３３１ねじ山
３３５歯車
３５１サーボモータ
３５５歯車
３５６サーボ増幅器
３６１サーボモータ
３６５歯車
３６６サーボ増幅器
３９０本体
４１０ねじ棒
４１１ねじ溝
４９０本体
５１０ねじ棒
５１２ねじ溝
５１３ねじ山
Ｂボール
ＢＢボールベアリング
ＢＳボールねじ部分
Ｂｔボルト
Ｃ噛み合いクラッチ
ＣＢ連結部材
ＥＣエンコーダ
Ｆフランジ
ＮＢＳ非ボールねじ部分
Ｒ棒体
Ｓｌスリーブ
Ｓｐスプリング

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

本発明に関わる電動ねじ送り装置は、ナットの回動によってそれに螺合されたねじ棒がその軸方向に移動するよう構成されたものであって、多くの態様が挙げられるが、その基本構成を要約すれば次の通りである。
（１）断面円弧状のねじ溝が形成されたボールねじナットと，そのボールねじナットと同期して回転可能に、断面長方形又は台形のねじ溝が形成された非ボールねじナットを備えている。
（２）前記ねじ棒に作用する軸方向の荷重が所定の値未満であれば、前記非ボールねじナットのねじ山が前記ねじ棒のねじ山に当接しないよう、両者を離間させ、同期回転する前記両ナットのうち、ボールねじナットのみによってそのねじ棒を軸方向に移動させることが出来るよう、
また、前記ねじ棒に作用する軸方向の荷重が所定の値以上であれば、前記非ボールねじナットのねじ山と前記ねじ棒のねじ山とを当接させたうえ、前記同期回転する前記両ナットのうち、非ボールねじナットによって軸方向に移動させることが出来るよう、
前記非ボールねじナットのねじ山の幅が前記ねじ棒の断面長方形又は台形のねじ溝の幅より小さく設定されている。

なお、前記ボールねじナットと非ボールねじナットとに螺合するねじ棒としては、次の３種の形態が挙げられる。すなわち、
（ア）同一のねじ棒に前記ボールねじナットに螺合される断面円弧状のねじ溝と，前記非ボールねじナットに螺合される断面長方形又は台形のねじ溝と，の２種類のねじ溝が等ピッチで２条形成されている。
（イ）同一のねじ棒に、前記ボールねじナットに螺合される断面円弧状のねじ溝のみが形成されたボールねじ部分と前記非ボールねじナットに螺合される断面長方形又は台形のねじ溝のみが形成された非ボールねじ部分とが、それぞれ１条ねじとしてその軸方向に分離併設されている。
（ウ）複数本の互いに平行なねじ棒を備え、そのうちの一部のねじ棒には前記ボールねじナットに螺合されるのねじ溝のみが形成され、残りのねじ棒には前記非ボールねじナットに螺合される断面長方形又は台形のねじ溝のみが形成されている。

以下順に各態様について説明する。図１及び図２はその最も望ましい態様をそれぞれ示している。すなわち、以下図１、図２に共通の部分について説明すると、１０はねじ棒であって、断面円弧状のねじ溝１１と，断面長方形又は台形のねじ溝１２と，の２種類のねじ溝が等ピッチで２条形成されている。２０，３０はそれぞれそのねじ棒１０が螺合されるボールねじナット、非ボールねじナットであって、その内面には断面円弧状のねじ溝、断面長方形又は台形のねじ溝（いずれも符号省略）が形成され、その一端には同軸に歯車２５，３５が垂設されている。なお、５５，６５はそれぞれその歯車２５，３５と噛み合う歯車である。また、Ｂはボールねじナット２０とそれに螺合されたねじ棒１０とによって形成されたねじ状通路（符号省略）に装填されたボールである。

前記非ボールねじナット３０、ねじ棒１０の関係について説明すると、非ボールねじナット３０のねじ山３１の幅はねじ棒１０の断面長方形又は台形のねじ溝１２の幅より小さく設定されていて、非ボールねじナット３０へ螺合されたねじ棒１０を軸方向にずらすか、又はその非ボールねじナット３０を軸方向に固定したまま軸の周りに回すと、その非ボールねじナット３０のねじ山３１とねじ棒のねじ山１３とを当接させたり、離間させたりすることが出来る。

それぞれ前記ボールねじナット２０、非ボールねじナット３０は、ボールベアリングＢＢを介して本体９０に同軸に回動自在に支えられているが、その本体９０は、ボールねじナット２０側と非ボールねじナット３０側とに分解可能にボルトＢｔで結合されている。

Ｓｌはボールねじナット２０の外側、本体９０との間に嵌合されたスリーブであって、本体９０に対してねじ棒１０の軸方向に僅かに移動可能に、スプリングＳｐ，Ｓｐによって付勢されている。このスリーブＳｌは、ねじ棒１０に荷重が作用しない場合、軸方向両側からスプリングＳｐ，Ｓｐの圧力を受けることによって、前述のようにねじ棒１０のねじ山１３と非ボールねじナット３０のねじ山３１とが当接しないよう（例えば非ボールねじナット３０のねじ山３１をねじ溝１２の中央に位置するよう）、位置決めされている。

また、前記スプリングＳｐ，Ｓｐは、前記荷重が所定の値以上になると、ねじ棒１０がそのいずれか一方の圧力に抗し、移動し、前記非ボールねじナット３０のねじ山３１がねじ棒１０のねじ山１３と当接するよう、その長さ、強さが設定されている。

次に図１において、５０は１基のモータであって、両側に直結された、前記２組の互いに噛みあう歯車を介して、ボールねじナット２０、非ボールねじナット３０を同期回転させる。それに対して、図２において、それぞれ前記ナット２０，３０を別個に回転させる２基のサーボモータ５１，６１を備えているが、図３に示すように、後述のようにボールねじナット２０を回転させるサーボモータ５１に対しては速度制御のみを行うサーボ増幅器５６、非ボールねじナット３０を回転させるサーボモータ６１に対しては位置制御を行うサーボ増幅器６６を含むサーボ機構が構成されている。なお、ＥＣはエンコーダである。

先ず図１に示す第１の例の作用について説明すると、モータ５０の起動によって、ボールねじナット２０、非ボールねじナット３０が同期回転する。その時点では、ねじ棒１０に軸方向の荷重が作用しておらず、前述のように、ねじ棒１０のねじ山１３と非ボールねじナット３０のねじ山３１とが離間しているため、非ボールねじナット３０はねじ棒１０の軸方向の移動には全く関与せず、ねじ棒１０はボールねじナット２０の回転のみによって移動する。しかもそのボールねじナット２０は高速回転可能であるため、目標の位置に速やかに到達可能である。

次いで、ねじ棒１０の目標の位置への到達、ねじ棒１０に軸方向の荷重が作用するのに先立って、その荷重に対応可能にモータ５０の回転の速度が落とされる。さらにその荷重の増大に応じて、ねじ棒１０は、ボールねじナット２０、スリーブＳｌと共に、いずれかのスプリングＳｐを押し、それを縮める方向に移動する。

さらに前記荷重が所定の値以上になると、上述のように、遂にねじ棒１０のねじ山１３が非ボールねじナット３０のねじ山３１と当接するため、ねじ棒１０はボールねじ２０に代わって非ボールねじナット３０（の回転）によって軸方向に移動し、その荷重に相当する仕事をする。従って、その高い荷重が作用している状態にあっても、ボールねじナット２０、ねじ棒１０の円弧状のねじ溝１１に対するボールＢの圧力はスプリングＳｐ，Ｓｐの圧縮力に抑制されるため、それらが損傷を受けることはない。

次に図２、図３に示す第２の例の作用について説明する。以上第１の例では、ねじ棒１０のねじ山１３と非ボールねじナット３０のねじ山３１との当接、離間が、ねじ棒１０に対する軸方向の荷重の変化に基づくスプリングＳｐ，Ｓｐの伸縮のみによって行われるが、第２の例では以下のように行われる。

すなわち、主サーボモータ５１が起動されると、それからの位置指令信号に基き、従サーボモータ６１が追従し、同期回転し、それに伴ってボールねじナット２０、非ボールねじナット３０が同期回転する。このときは両ナットの回転状態は第１の例と同様であって、ねじ棒１０のねじ山１３と非ボールねじナット３０のねじ山３１とが離間しており、非ボールねじナット３０はねじ棒１０の軸方向の移動には全く関与せず、ねじ棒１０はボールねじナット２０の回転のみによって移動する。しかも、同様にそのボールねじナット２０は高速回転可能であるため、目標点に速やかに到達可能である。なお、以上の指令信号はそれぞれサーボ増幅器５６，６６から送られる。

次いで、ねじ棒１０の目標の位置への到達、ねじ棒１０への荷重の作用に先立って、その荷重に対応可能にモータ５０の回転の速度が落とされることも第１の例同様である。さらに前記荷重が所定の値以上になると、サーボ増幅器５６はサーボモータ５１の負荷が増したことを電流によって感知し、サーボ増幅器６６に位置指令バイアスをかける信号を送り、そのサーボ増幅器６６は従サーボモータ６１に対して以下の位置制御を実施する。

すなわち、予め規定された時間（例えば１４０μｓ）毎に設定されたパルスを従サーボモータ６１に対して加算し、それによってボールねじナット２０に対してその軸の周りに非ボールねじナット３０を予め設定された角度だけ回し（位置ずれさせ）、非ボールねじナット３０のねじ山３１とねじ棒１０のねじ山１３との隙間を埋め、当接させるだけでなく、ねじ棒１０を荷重が作用する方向とは反対の方向に押し戻すことによって、スプリングＳｐを圧縮して軸方向に移動したボールねじナット２０を元の位置に復帰させる。

それに伴って、ボールねじナット２０に代わって非ボールねじナット３０はその回転によってねじ棒１０を軸方向に移動させることが可能になる。従ってねじ棒１０に高い荷重が軸方向に作用する状態にあっても、第２の例同様、ボールねじナット２０、ねじ棒１０の円弧状のねじ溝１１に対するボールＢの圧力はスプリングＳｐ，Ｓｐの圧縮力に抑制されるため、それらが損傷を受けることはない。

逆に従サーボ増幅器６６は、前記荷重が所定の値未満になったことを従サーボモータ６１の負荷を示す電流によって感知し、自身で位置指令バイアスをかける信号を送り、予め規定された時間（例えば１４０μｓ）毎に設定されたパルスを従サーボモータ６１に対して減算し、前記位置ずれを元に戻す。なお、スプリングＳｐ，Ｓｐは、以上のように、第１の例と同様に荷重に応じて伸縮し、ボールねじナット２０を軸方向に移動させると共に、ねじ棒１０に軸方向の荷重が作用しない場合、ねじ棒１０のねじ山１３と非ボールねじナット３０のねじ山３１が当接しないための位置決めに使用される。

第３の例について図４により説明する。第２の例ではスリーブＳｌによって本体に対して、ボールねじナット２０が軸方向に移動可能に構成されていたが、第３の例では軸方向に移動不能に固定されている。すなわち、組み立ての段階で、非ボールねじナット３０のねじ山３１がねじ棒１０の断面長方形又は台形のねじ山１３に当接しないよう離間されていれば、ねじ棒１０に作用する軸方向の荷重が所定の値以上に達すれば、第２の例同様に、前記サーボ機構によって非ボールねじナット３０が軸の周りに回され、両者が当接され、第２の例同様にねじ棒１０は非ボールねじナット３０の回転によって軸方向に移動させられる。なお、その他の作用は第２の例同様である。

第４，第５の例について図５，図６によって説明すると、第１の例同様にいずれもスリーブＳｌ、スプリングＳｐを備えていて、いずれか一方のナットが他方のナットに対して軸方向に僅かに移動可能であり、しかも移動しても、１基のモータ１５０，２５０によっていずれか一方のナット１２０，２３０が回転し、それに伴って他方のナット１３０，２２０が常に同期回転することが出来るよう、両者は噛み合いクラッチＣによって連結されている。

さらに以上の構成に加えて、第４の例ではボールねじナット１２０とモータ１５０との間に歯車１２５，１５５が介在しているが、第５の例では非ボールねじナット１３０はモータ２５０にフランジＦによって同軸に結合され、動力伝導のための歯車を不要であることが異なる。なお、第４の例のモータ２５０はねじ棒１０が貫通可能に中空であって、本体２９０とはフランジＦを介して固定されている。その他の構成、例えばねじ棒１０は、第１、第２の例のそれと同じである。

第４の例の作用について説明すると、モータ１５０の起動によって、ボールねじナット１２０とそれに噛み合いクラッチＣによって連結された非ボールねじナット１３０とが同期回転する。その時点では、第１乃至第３の例と同様、ねじ棒１０に作用する軸方向の荷重が小さく、前述のように、ねじ棒１０のねじ山１３と非ボールねじナット１３０のねじ山１３１とが離間しているため、非ボールねじナット１３０はねじ棒１０の軸方向の移動には全く関与せず、ねじ棒１０はボールねじナット１２０の回転のみによって前進する。しかもそのボールねじナット１２０は高速回転可能であるため、目標の位置に速やかに到達可能である。

次いで、ねじ棒１０の目標の位置への到達、且つねじ棒１０に作用する軸方向の荷重の増大に先立って、その荷重に対応可能にモータ１５０の回転の速度が落とされる。第１の例同様、さらにその荷重の増大に応じて、ねじ棒１０は、ボールねじナット１２０、スリーブＳｌと共に、いずれかのスプリングＳｐを押し、それを縮める方向に移動する。

そのため前記荷重が所定の値以上になると、上述のように、ねじ棒１０のねじ山１３が非ボールねじナット１３０のねじ山１３１と当接するため、ねじ棒１０はボールねじ２０に代わって非ボールねじナット３０（の回転）によって軸方向に移動させられる。従って、その高い荷重が作用する状態にあっても、ボールねじナット１２０、ねじ棒１０のボールねじ部分のねじ溝１１に対するボールＢの圧力はスプリングＳｐ，Ｓｐの圧縮力に抑制されるため、それらが損傷を受けることはない。

第５の例の作用は基本的には第４の例のそれと同様であるが、モータ２５０の起動によって、非ボールねじナット２３０とそれに噛み合いクラッチＣによって連結されたボールねじナット２２０とが同期回転する。その時点では、第４の例同様に作動し、ねじ棒１０はボールねじナット２２０の回転のみによって移動する。しかもそのボールねじナット２２０は高速回転可能であるため、目標の位置に速やかに到達可能である。

次いで、第４の例同様、ねじ棒１０の目標の位置への到達、ねじ棒１０に作用する軸方向の荷重の増大に先立って、その荷重に対応可能にモータ２５０の回転速度が落とされる。また、前記荷重の増大に応じて、ねじ棒１０は、ボールねじナット２２０、スリーブＳｌと共に、いずれかのスプリングＳｐを押し、それを縮める方向に移動する。

そのため前記荷重が所定の値以上になると、上述のように、ねじ棒１０のねじ山１３が非ボールねじナット２３０のねじ山２３１と当接するため、ねじ棒１０はボールねじ２２０に代わって非ボールねじナット２３０（の回転）によって軸方向に移動させられる。従って、その高荷重負荷の状態にあっても、第４の例同様、ボールねじナット２２０、ねじ棒１０のボールねじ部分のねじ溝１１が損傷を受けることはない。

第６乃至第９の例は、図７乃至図１０に示すように、それぞれ第１、第２、第４及び第５の例のスプリングＳｐが１個になり、それに対応してスリーブＳｌの形状が変更されただけで、その他の部分はそれぞれ対応する第１、第２、第４及び第５の例のそれと同じである。従って各例の作用もそれぞれ対応する第１、第２、第４及び第５の例のそれと基本的に同じである。

第１、第２、第４及び第５の例と異なる作用について説明すると、第１、第２、第４及び第５の例では、ねじ棒１０が、その軸方向、いずれの方向からの荷重にも対応して移動可能であるのに対して、第６乃至第９の例は、図の左方からの荷重のみに対応して移動可能であり、実際上これでも特に差し支えない。

第１０の例について図１１により説明すると、これは第２の例のねじ棒１０がそれとは異なるねじ構成を持つねじ棒３１０に代えられ、それに伴って本体３９０が本体９０に比べて延長されたことを除けば、その他の構成は一部符号は異なるが、第２の例のそれに基本的に同じである。

そのねじ棒３１０について説明すると、同一ねじ棒３１０に、ボールねじナット３２０にボールＢを介して螺合される断面円弧状のねじ溝３１１のみが形成されたボールねじ部分ＢＳ及び非ボールねじナット３３０に螺合される断面長方形又は台形のねじ溝３１２のみが形成された非ボールねじ部分ＮＢＳとが、それぞれ１条ねじとしてその軸方向に分離併設されている。

なお、非ボールねじナット３３０のねじ山３３１の幅が、ねじ棒３１０の断面長方形又は台形のねじ溝３１２の幅より小さく設定されており、非ボールねじナット３３０へ螺合されたねじ棒３１０を軸の周りに回すと、その非ボールねじナット３３０のねじ山３３１とねじ棒のねじ山３１３とを当接させたり、離間させたりすることが出来ることは第２の例と基本的に同じである。

しかし、それに伴って、ねじ棒３１０のそれぞれボールねじ部分ＢＳ、非ボールねじ部分ＮＢＳは、ボールねじナット３２０、非ボールねじナット３３０のみによってしか軸方向に移動不可能であるため、ねじ棒３１０の軸方向の移動距離が、前記第１乃至第９の例に適用のねじ棒１０のそれと同じとすれば、各ねじ部分ＢＳ，ＮＢＳはそれと同じ長さを必要とする。従ってボールねじナット３２０と非ボールねじナット３３０との間隔がねじ棒３１０の移動距離以上必要となり、本体３９０も長くなるが、その作用は第２の例と基本的に等しい。

なお、第２の例のねじ棒１０に比べ、ねじ棒３１０のねじ溝３１１，３１２は１条ねじとして分離されているため、リードを小さくすることが出来、ねじ棒３１０が許容可能な軸方向の荷重を上げることが出来る。

第１１の例について図１２により説明すると、以下のように異なる種類の複数本（図では２本）のねじ棒４１０，５１０が平行に配置されている。すなわち、その複数本のうち、一部のねじ棒４１０は第９の例と同様のボールねじナット３２０にボールＢを介して螺合されるよう、断面円弧状のねじ溝４１１のみが形成され、残りのねじ棒５１０は第９の例と同様の非ボールねじナット３３０に螺合されるよう、断面長方形又は台形のねじ溝５１２のみが形成されている。なお、図示は省略するが、２本のねじ棒４１０，５１０だけであると、非対称となるのでその解消のため、例えば１本のねじ棒４１０を挟んで対称に２本のねじ棒５１０，５１０、サーボモータが配置されることが好ましい。

また、その複数のねじ棒４１０，５１０の一端には、それらと一体、且つ平行な方向に移動可能に、それらに垂直な連結部材ＣＢが結合されると共に、その連結部材ＣＢには、荷重を直接的に受ける棒体Ｒが前記ねじ棒４１０，５１０とは反対側に垂設されている。以上の構成を除けば、一部符号は異なるが、第１０の例のそれと基本的に同じである。

なお、非ボールねじナット３３０のねじ山３３１の幅が、ねじ棒５１０の断面長方形又は台形のねじ溝５１２の幅より小さく設定されており、非ボールねじナット３３０へ螺合されたねじ棒５１０を軸の周りに回すと、その非ボールねじナット３３０のねじ山３３１とねじ棒のねじ山５１３とを当接させたり、離間させたりすることが出来ることは第１０の例とは基本的に同じである。その他、サーボ増幅器は図示を省略している。

それに伴って本体４９０の形状の変更は必要であるが、第１０の例の利点はそのまま生かされ、ネジ棒３１０が長くなると言う第９の例の問題点が改善される。その他、このねじ棒４１０，５１０の組み合わせは、その作用に基本変化が生じることなく、第１乃至第９の例のいずれにも適用可能である。

以上説明したように、本発明に係る電動ねじ送り装置は、例えばプレス装置に用いることができる。

Claims

断面円弧状のねじ溝が形成されたボールねじナットと，そのボールねじナットと同期回転可能に、断面長方形又は台形のねじ溝が形成された非ボールねじナットと，の２種類のナットと、これら２種類のナットに挿通するねじ棒とを備えると共に、
前記ねじ棒には、前記ボールねじナットにボールを介して螺合される断面円弧状のねじ溝と，前記非ボールねじナットに螺合される断面長方形又は台形のねじ溝と，の２種類のねじ溝が等ピッチで２条形成され、
前記ねじ棒に作用する軸方向の荷重が所定の値未満であれば、前記非ボールねじナットのねじ山が前記ねじ棒のねじ山に当接しないよう、両者を離間させ、そのねじ棒をボールねじナットのみで軸方向に移動させることが可能に、
また、前記ねじ棒に作用する軸方向の荷重が所定の値以上であれば、前記非ボールねじナットのねじ山と前記ねじ棒のねじ山とを当接させ、そのねじ棒を非ボールねじナットで軸方向に移動させることが可能に構成されている
ことを特徴とする、電動ねじ送り装置。
断面円弧状のねじ溝が形成されたボールねじナットと，そのボールねじナットと同期回転可能に、断面長方形又は台形のねじ溝が形成された非ボールねじナットと，の２種類のナットを備えると共に、
同一ねじ棒に、前記ボールねじナットにボールを介して螺合される断面円弧状のねじ溝のみが形成されたボールねじ部分と、前記非ボールねじナットに螺合される断面長方形又は台形のねじ溝のみが形成された非ボールねじ部分とが、それぞれ１条ねじとしてその軸方向に分離併設され、
前記ねじ棒に作用する軸方向の荷重が所定の値未満であれば、前記非ボールねじナットのねじ山が前記ねじ棒のねじ山に当接しないよう、両者を離間させ、そのねじ棒をボールねじナットのみで軸方向に移動させることが可能に、
また、前記ねじ棒に作用する軸方向の荷重が所定の値以上であれば、前記非ボールねじナットのねじ山と前記ねじ棒のねじ山とを当接させ、そのねじ棒を非ボールねじナットで軸方向に移動させることが可能に構成されている
ことを特徴とする、電動ねじ送り装置。
断面円弧状のねじ溝が形成されたボールねじナットと，そのボールねじナットと同期回転可能に、断面長方形又は台形のねじ溝が形成された非ボールねじナットと，の２種類のナットを備えると共に、
複数本の互いに平行なねじ棒を備え、そのうちの一部のねじ棒には前記ボールねじナットにボールを介して螺合される断面円弧状のねじ溝のみが形成され、残りのねじ棒には前記非ボールねじナットに螺合される断面長方形又は台形のねじ溝のみが形成され、
前記ねじ棒に作用する軸方向の荷重が所定の値未満であれば、前記非ボールねじナットのねじ山が前記ねじ棒のねじ山に当接しないよう、両者を離間させ、そのねじ棒の全てをボールねじナットのみで軸方向に移動させることが可能に、
また、前記ねじ棒に作用する軸方向の荷重が所定の値以上であれば、前記非ボールねじナットのねじ山と前記ねじ棒のねじ山とを当接させ、そのねじ棒の全てを非ボールねじナットで軸方向に移動させることが可能に構成されている
ことを特徴とする、電動ねじ送り装置。
前記非ボールねじナットのねじ山と前記ねじ棒のねじ山とを離間させた状態と、当接させた状態との切替制御が可能に、前記非ボールねじナットのねじ山の幅が前記ねじ棒の非ボールねじ用のねじ溝の幅より小さく設定されている
ことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の電動ねじ送り装置。
前記ボールねじナット及び非ボールねじナットのいずれか一方の回転に同期して他方が回転しながら、前者が後者に対して軸方向に移動することが出来るよう、両者を連結する噛み合いクラッチを備えている
ことを特徴とする、請求項４に記載の電動ねじ送り装置。
前記非ボールねじナットのねじ山と前記ねじ棒のねじ山とを離間させた状態と、当接させた状態との切替制御に当たって、ボールねじナットを回転させる主サーボモータ、非ボールねじナットを回転させる従サーボモータ、前記ボールねじナットを回転させる主サーボモータに対して速度制御を行うサーボ増幅器、及び前記主サーボモータからの信号を受け、前記従サーボモータをその主サーボモータに追従させるのみならず、主サーボモータの負荷に応じて従サーボモータを主サーボモータに対して位置ずれさせるよう、また、従サーボモータの負荷に応じて、主サーボモータに対する従サーボモータの位置ずれを解消するよう、位置制御を行うサーボ増幅器を含むサーボ機構を備えている
ことを特徴とする、請求項４に記載の電動ねじ送り装置。
前記ボールねじナットはそれに作用する軸方向の荷重に応じて、ねじ棒と共に軸方向に移動可能に、スプリングで軸方向に付勢されたスリーブを介して本体に支持され、前記非ボールねじナットは、ねじ棒の軸方向の移動によって、そのねじ山が前記ねじ棒の断面長方形又は台形のねじ山と離間、当接が可能に、軸方向に固定された状態で本体に支持されている
ことを特徴とする、請求項４乃至６のいずれか１つに記載の電動ねじ送り装置。