JPWO2006126243A1 - モータ軸にボールネジ軸を連結固定する方法 - Google Patents

Abstract

直動装置（１）のモータ（２）は中空モータ軸（２１）を有しており、その中空部（２５）にボールネジ軸（４１）を差し込み、当該中空部内周面に形成した雌ネジ部（２６）に、ボールネジ軸外周面に形成した第１雄ネジ部（４３）をネジ込み固定する。中空モータ軸後端から突出しているボールネジ軸（４１）の軸端部（４４）に形成した第２雄ネジ部（４５）にナット（４６）を螺合し、当該ナット（４６）を所定のトルクで中空モータ軸の後端面に締結する。ボールネジ軸（４１）における第１雄ネジ部（４３）と第２雄ネジ部（４５）の間に発生する引張力によって、中空モータ軸（２１）とボールネジ軸（４１）の間のネジ止め部分の緩みが防止され、中空モータ軸（２１）にボールネジ軸（４１）がガタ付き無く強固に固定された状態が維持される。ボールネジ軸（４１）を中空モータ軸（２１）から取り外すことも簡単である。

Description

本発明は、モータでボールネジ軸を回転してボールナットを直動する直動装置に関し、特に、モータ軸にボールネジ軸を同軸状態に連結固定する方法の改良に関するものである。

この種の直動装置では、モータ軸とボールネジ軸にキー溝又はスプライン溝を加工して、これらを同軸状態に連結している。また、モータ軸とボールネジ軸の間のキー結合部およびスプライン結合部を、止めネジを用いて固定している。

この方法では、ボールネジ軸の振動などにより止めネジが緩むと、キー結合部またはスプライン結合部に、回転方向あるいはアキシャル方向にガタ付きが発生するおそれがある。

モータ軸とボールネジ軸の間の結合部にガタ付きが発生しないようにするためには、モータ軸とボールネジ軸を圧入状態で連結固定することが考えられる。しかし、この場合には、モータ軸とボールネジ軸の分解が困難になるという別の問題が発生する。

本発明の目的は、ガタ付きの無い連結固定状態を維持でき、しかも、分解も簡単にできるように、モータ軸にボールネジ軸を連結固定するための方法を提案することにある。

また、本発明の目的は、ガタ付きの無い連結状態を維持でき、しかも、分解も簡単にできるように、モータ軸にボールネジ軸が連結固定されたボールネジ軸組み込みモータを提案することにある。

さらに、本発明の目的は、ガタ付きの無い連結状態が維持され、しかも、分解が簡単にできるように、モータ軸にボールネジ軸が連結固定された直動装置を提案することにある。

上記の目的を達成するために、本発明による、モータ軸にボールネジ軸を同軸状に連結固定するための方法は、
モータ軸を中空モータ軸とし、
当該中空モータ軸の中空部に前記ボールネジ軸を差し込み、当該中空部の内周面に形成した雌ネジ部に、前記ボールネジ軸の外周面に形成した第１雄ネジ部をネジ込み固定し、
前記中空モータ軸の一端から前記ボールネジ軸の軸端部を突出させ、
当該軸端部に形成した第２雄ネジ部にナットを螺合し、当該ナットを所定のトルクで前記中空モータ軸の端面に締結し、
前記ボールネジ軸における前記第１雄ネジ部および前記第２雄ネジ部の間に発生する引張力を利用して、前記中空モータ軸と前記ボールネジ軸の間のネジ止め部分の緩みを防止することを特徴としている。

また、本発明によるボールネジ軸組み込みモータは、上記の方法により、前記モータ軸に前記ボールネジ軸が固定されていることを特徴としている。

さらに、本発明による、モータでボールネジ軸を回転して、ボールナットを直動する直動装置は、上記の方法により、前記モータ軸に前記ボールネジ軸が固定されていることを特徴としている。

本発明の方法では、中空モータ軸にボールネジ軸をネジ込み固定し、中空モータ軸の一端から突出しているボールネジ軸の軸端部に螺合させたナットを、中空モータ軸に締結している。中空モータ軸とボールネジ軸の間のネジ止め部分は、ナットの締め付けによりボールネジ軸に作用する引張力によって、軸線方向に与圧が加わった状態になる。同様に、ナットとボールネジ軸の軸端部のネジ止め部分も軸線方向に与圧が加わった状態になる。この結果、これらのネジ止め部分の緩みが防止され、中空モータ軸にボールネジ軸がガタ付き無く強固に連結固定された状態が維持される。また、ナットを緩めてボールネジ軸の軸端部から外し、しかる後にボールネジ軸を緩めて中空モータ軸から外すことにより、ボールネジ軸を中空モータ軸から簡単に取り外すことができる。さらに、ネジ加工は、キー溝やスプライン加工に比べて加工コストが安いので、ボールネジ軸組み込みモータ、および直動装置のコスト削減にも有効である。

本発明を適用した直動装置の概略縦断面図である。

以下に、図面を参照して、本発明を適用した直動装置の一例を説明する。図１は本例の直動装置の概略縦断面図である。直動装置１は、モータ２と、このモータ２に同軸状態に連結されているボールネジ・ボールナット機構４と、モータ２の後端に組み付けられている検出部６を有している。検出部６はロータリエンコーダなどを備えており、ここから、モータ２の回転位置、回転速度などの回転情報が得られる。

モータ２のモータ軸は中空モータ軸２１であり、これがモータハウジング２２によって回転自在の状態で支持されている。中空モータ軸２１の外周面にはロータマグネット２３が固着されている。モータハウジング２２の内周面には、ロータマグネット２３を一定のギャップで取り囲む状態で、モータステータ２４が取り付けられている。

ボールネジ・ボールナット機構４は、ボールネジ軸４１と、このボールネジ軸４１に螺合しているボールナット４２とを有している。ボールネジ軸４１は中空モータ軸２１に同軸状態で連結固定されている。ボールナット４２は、ボールネジ軸４１の軸線４１ａの方向にスライド自在であるが回転は不可の状態で、モータハウジング２２に取り付けられている。したがって、モータ２によってボールネジ軸４１を回転すると、ボールナット４２が軸線４１ａの方向にスライドする。

中空モータ軸２１に対してボールネジ軸４１が次のように連結固定されている。中空モータ軸２１の中空部２５にボールネジ軸４１が差し込まれ、当該中空部２５の内周面に形成した雌ネジ部２６に、ボールネジ軸４１の外周面に形成した第１雄ネジ部４３がネジ込み固定されている。また、中空モータ軸２１の後端からはボールネジ軸４１の軸端部４４が突出しており、当該軸端部４４の外周面部分には第２雄ネジ部４５が形成されている。この第２雄ネジ部４５に螺合させたナット４６が、所定のトルクで中空モータ軸２１の後端面２７に対して締め付けられている。

ナット４６を締め付けると、ボールネジ軸４１における軸線方向に離れた第１雄ネジ部４３および第２雄ネジ部４５の間には所定の大きさの引張力が発生する。この引張力によって、第１雄ネジ部４３および雌ネジ部２６により構成されるネジ止め部分の緩みが防止される。同様に、第２雄ネジ部４５およびナット４６により構成されるネジ止め部分の緩みが防止される。よって、ボールネジ軸４１が、ガタ付きなく、中空モータ軸２１に連結固定された状態が維持される。

次に、各部の構造を詳細に説明する。まず、モータハウジング２２は、円筒状胴部３１と、この円筒状胴部３１の円環状前端面に固定した円環状前板３２と、円筒状胴部３１の円環状後端面に固定した円環状後板３３とを備えている。円環状前板３２の前端面には、ボールネジ・ボールナット機構４の円筒カバー４７が取り付けられている。円環状後板３３の後端面には、検出部６の円筒カバー６１が取り付けられており、当該円筒カバー６１の後端は端板部分６１ａによって封鎖されている。

モータハウジング２２の内部を同軸状態で貫通して延びている中空モータ軸２１は、ロータマグネット２３が固着されている大径軸部３４と、この大径軸部３４の後端から同軸状態で後方に延びている小径軸部３５とを備えている。大径軸部３４の前端側の部分が、軸受３６を介して、円筒状胴部３１の前端部によって支持されており、小径軸部３５の前端側の部分が、軸受３７を介して、円環状後板３３によって支持されている。

ボールネジ軸４１は、ボールネジ溝が形成されている軸本体部５１と、この軸本体部５１の後端から同軸状態に後方に延びている連結軸部５２とを備えている。軸本体部５１は、中空モータ軸２１の大径軸部３４の中空部３４ａ内を同軸状態に延びており、その前端は、円筒カバー４７の前端開口部まで達している。軸本体部５１にはボールナット４２が螺合しており、ボールナット４２には、モータハウジング２２によって軸線４１ａの方向にスライド自在で、回転不可の状態に保持されている軸部材５３が同軸状に連結されている。図から分かるように、本例では、ボールナット４２が中空モータ軸２１の大径軸部３４の中空部３４ａ内を移動するようになっている。したがって、モータ２の前方に所定長さのボールナット４２の移動軌跡を確保する場合に比べて、所要軸長を短くできる。

次に、ボールネジ軸４１の連結軸部５２は、中空モータ軸２１の小径軸部３５の中空部２５に差し込み可能な外径寸法とされ、大径軸部３４との境界部分に形成されている僅かに大径の段面が止め環５４を介して、中空モータ軸２１の内部の円環状段面２１ａに押し付けられるまでネジ込まれている。すなわち、円環状段面２１ａの後ろ側には第１雄ネジ部４３が形成されており、中空モータ軸２１の小径軸部３５の中空部２５における前端部内周面には雌ネジ部２６が形成されており、第１雄ネジ部４３が当該雌ネジ部２６にネジ込み固定されている。

また、ボールネジ軸４１の連結軸部５２の後側の軸端部４４は、中空モータ軸２１の小径軸部３５の中空部２５の後端から後方に突出しており、この軸端部４４の外周面に第２雄ネジ部４５が形成されている。この第２雄ネジ部４５にはナット４６が後側からネジ込まれ、所定の締結トルクでナット４６が連結軸部５２の円環状後端面２７に締め付けられている。

このように構成した本例の直動装置１においては、中空モータ軸２１の小径軸部３５の中空部２５に、ボールネジ軸４１の連結軸部５２がネジ込み固定されている。また、小径軸部３５の後端から突出しているボールネジ軸４１の軸端部４４にナット４６が締結されている。したがって、ボールネジ軸４１の連結軸部５２は、その前後端の二箇所の部位において、中空モータ軸２１の小径軸部３５にネジ止め固定され、これらの間のボールネジ軸４１の部分には引張力が作用している。

よって、ボールネジ軸４１が、ガタ付きの無い状態で、中空モータ軸２１に対して強固に連結固定された状態が維持される。また、ナット４６を緩めて外した後に、ボールネジ軸４１を緩めて中空モータ軸２１から簡単に取り外すことができる。これに加えて、ネジ加工は、キー溝加工、スプライン加工に比べて加工コストが安いので、直動装置１のコスト低減に有利であるという利点もある。

（その他の実施の形態）
なお、上記の例では、中空モータ軸２１として、大径軸部３４および小径軸部３５を形成し、大径軸部３４の中空部３４ａ内を、ボールナット４２の移動経路として利用している。ボールナット４２の移動経路を、モータ内部に形成することなく、その前方に形成した構成の直動装置に対しても、本発明を同様に適用可能なことは勿論である。

Claims (3)

1. モータ軸にボールネジ軸を同軸状に連結固定するための方法において、
   モータ軸を中空モータ軸とし、
   当該中空モータ軸の中空部に前記ボールネジ軸を差し込み、当該中空部の内周面に形成した雌ネジ部に、前記ボールネジ軸の外周面に形成した第１雄ネジ部をネジ込み固定し、
   前記中空モータ軸の一端から前記ボールネジ軸の軸端部を突出させ、
   当該軸端部に形成した第２雄ネジ部にナットを螺合し、当該ナットを所定のトルクで前記中空モータ軸の端面に締結し、
   前記ボールネジ軸における前記第１雄ネジ部および前記第２雄ネジ部の間に発生する引張力を利用して、前記中空モータ軸と前記ボールネジ軸の間のネジ止め部分の緩みを防止することを特徴とするモータ軸にボールネジ軸を連結固定するための方法。
2. 請求項１に記載の方法により、前記モータ軸に前記ボールネジ軸が固定されていることを特徴とするボールネジ軸組み込みモータ。
3. モータでボールネジ軸を回転して、ボールナットを直動する直動装置において、
   請求項１に記載の方法により、前記モータ軸に前記ボールネジ軸が固定されていることを特徴とする直動装置。

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