JPWO2009125585A1 - シリンダ装置 - Google Patents

Abstract

回転中心のぶれを少なくしてネジ軸の送り精度を高めるとともに、回転数の切り替えに伴うモータの出力変動を抑えて高速域から微速域までの広範囲にわたって搬送部の送り速度を安定して制御することが可能なシリンダ装置を提供する。ブレーキ（６）及びエンコーダ（７）を内蔵するハウジング（８）に端部が固定された中空軸モータ（１）に、ボールネジ軸（２）が挿通されるとともに，遊星歯車減速機からなる減速機（３）が連結され、中空軸モータ（１）と減速機（３）を間に挟んで対向配置される一対のボールネジナット（５，１０）がボールネジ軸（２）にそれぞれ螺合し、減速機（３）の出力歯車（４）の端部に設けられたスペーサ（１１）には、内歯ギア（１２）が連結され、内歯ギア（１２）にはボールネジナット（５）に連結された外歯ギア（１３）が噛合し、減速機（３）の出力歯車（４）はスプラインにより接続軸（９）と噛合している。

Description

本発明は、電動式のモータでナット（以下、ネジナットという。）を回転させてネジ軸を直動させるシリンダ装置に係り、特に、回転中心のぶれを少なくしてネジ軸の送り精度を高めるとともに、回転数の切り替えに伴うモータの出力変動を抑えてネジ軸の送り速度を安定して制御することが可能なシリンダ装置に関する。

シリンダ装置は、ネジ軸とネジナットの相対的な回転運動を直線的な運動に変換することにより、ネジ軸又はネジナットに接続された機構部等を直線駆動するものである。ネジ軸やネジナットを回転駆動するモータの種類によって、シリンダ装置は電動式、油圧式及び空圧式に分けられるが、とりわけ電動式のシリンダ装置は油圧式や空圧式のシリンダ装置に比べて騒音の発生が少なく、また、油漏れ等がなく、取り扱い易いなどの理由から、各種の産業用機器に多用されている。そのため、従来、電動式のシリンダ装置について盛んに研究や開発がなされており、それに関して既に幾つもの発明や考案が開示されている。

例えば、特許文献１には、「電動シリンダ」という名称で、射出成型機などにおいて使用されるシリンダ装置に関する発明が記載されている。
特許文献１に記載されたシリンダ装置は、ネジ軸に平行に配置されたモータと、このモータの回転駆動力をネジ軸に伝達するギア列と、ネジ軸に螺合するナットと、ナットの回転を拘束する中空のロッドと、このロッドが摺動可能に嵌め込まれた外筒とを備えた構造となっている。
このような構造によれば、モータの回転がギア列によってネジ軸に伝達されると、ナット及びロッドが直線移動してロッドが伸縮するという作用を有する。

特開２００５−８６９３２号公報

しかしながら、上記の特許文献１に記載されたシリンダ装置では、モータの駆動軸とネジ軸が位置を異にして平行に設置されており、モータやギア、中空のロッド、外筒及びネジ軸が同一直線上に配置されていないため、ロッドの送り精度を高めることが困難であった。また、このシリンダ装置では、ネジ軸を覆うように中空のロッドが設置され、さらに、ロッドを覆うように外筒が設置されているなど、構成要素が多いため、構造が複雑となっていた。加えて、ネジ軸のぶれは回転中心から遠ざかる程、大きくなるのに対し、このシリンダ装置では、キーを介して中空のロッドが連結される外筒がネジ軸の回転中心の近くに設置されている上、廻り止めとなるキーがネジ軸の回転中心の近くに設置されているため、ネジ軸のぶれが大きく、従って、ロッドの送り精度が低いという課題があった。そして、ネジ軸が一端のみで保持されているため、ロッドを送る際にぶれやガタが生じ易く、送り精度を高めることができないという課題があった。さらに、ロッドの送り長さを長くするには、シリンダ装置全体を長くする必要があり、部品点数が増えて大幅なコストアップにつながってしまうという課題があった。

通常、シリンダ装置は用途に応じて、高速域での動作が要求されたり、逆に微速域での安定性が要求されたりする。これに対し、上記の特許文献１に記載されたシリンダ装置では、１つのモータでネジ軸を回転させているため、例えば、ネジ軸の回転数を１０００回転／分から１０回転／分に変更する場合、モータの回転数を１０００回転／分から１０回転／分に切り替える必要がある。しかしながら、モータの回転数を大きく変化させると、トルク値や電流値等の出力性能が大きく変動し、モータの運転状態が不安定になるおそれがある。すなわち、特許文献１に記載されたシリンダ装置においては、ロッドの送り速度を高速域から微速域までの広範囲にわたって安定して制御することができないという課題があった。

本発明は、このような従来の事情に対処してなされたものであり、回転中心のぶれを少なくしてネジ軸の送り精度を高めるとともに、回転数の切り替えに伴うモータの出力変動を抑えて高速域から微速域までの広範囲にわたって搬送部の送り速度を安定して制御することが可能なシリンダ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明であるシリンダ装置は、ネジ軸が挿通された中空軸モータと、この中空軸モータの出力軸に接続される減速機と、ネジ軸に螺合するとともに，中空軸モータの回転駆動力を伝達可能に減速機に接続される第１のネジナットと、ネジ軸に螺合するとともに，中空軸モータの回転駆動力を伝達可能に中空軸モータを挟んで第１のネジナットと対向配置される第２のネジナットとを備えたことを特徴とするものである。
このような構造のシリンダ装置においては、第１のネジナット及び第２のネジナットが連動して回転することにより、中空軸モータの回転運動がネジ軸の送り動作という直線的な運動に変換される。また、ネジ軸は、第１のネジナット及び第２のネジナットによって所定の距離が隔てられた２箇所を保持されるため、回転中心がぶれ難く、送り動作や回転動作が安定するという作用を有する。さらに、第１のネジナット及び第２のネジナットはネジ軸を内周面全体で保持する構造となっているため、摩耗が略均一に分散して発生するという作用を有する。

本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のシリンダ装置において、減速機に接続される内歯ギアと、この内歯ギアと噛合するとともに，第１のネジナットに連結される外歯ギアとを備え、中空軸モータの回転駆動力は，この外歯ギア及び内歯ギアを介して第１のネジナットに伝達されることを特徴とするものである。
このような構造のシリンダ装置においては、内歯ギアと外歯ギアの噛合部に生じる隙間によって、ネジ軸の軸方向及び周方向に対する内歯ギアと外歯ギアのズレが緩和されるという作用を有する。

本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のシリンダ装置において、第２のネジナットと減速機との間に介設されて減速機の出力歯車と噛合する接続軸を備え、中空軸モータの回転駆動力は、この接続軸を介して第２のネジナットに伝達されることを特徴とするものである。
このような構造のシリンダ装置においては、減速機の出力歯車と接続軸の噛合部に生じる隙間によって、ネジ軸の軸方向及び周方向に対する上記出力歯車と接続軸のズレが緩和されるという作用を有する。

本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のシリンダ装置において、回転駆動力を伝達可能に，ネジ軸の一端に接続されるモータを備えたことを特徴とするものである。
このような構造のシリンダ装置においては、中空軸モータ及びモータの回転方向と回転速度に応じた速度で、ネジ軸と第１のネジナット及び第２のネジナットが相対的に回転するという作用を有する。このとき、例えば、第１のネジナット及び第２のネジナットがネジ軸の軸方向へ移動しないように固定されていると、ネジ軸はモータとともにその軸方向へ前進又は後退する。逆に、ネジ軸が軸方向へ移動しないように固定されている場合には、上述のモータの回転に伴って、第１のネジナット及び第２のネジナットがネジ軸の軸方向へ前進又は後退する。

本発明の請求項１に記載のシリンダ装置によれば、装置の構造がシンプルであるため、設置スペースが節約される。また、ネジ軸を保持するネジナットの内周面に摩耗が偏って発生し難いため、装置の長寿命化を図ることができる。加えて、ネジ軸の回転中心がぶれ難いため、送り動作や回転動作を安定させることができる。これにより、ネジ軸の送り精度が高まる。さらに、ネジ軸の長さを変更することで、ネジ軸の送り長さを容易に変更することができる。また、ネジ軸の径を変更する場合、第１のネジナット及び第２のネジナットの径を変更するだけで対応することができる。すなわち、ネジ軸の送り長さや径を変更する場合に、従来のシリンダ装置のようにネジ軸や外筒やケーシング等、装置全体のサイズを変更する必要がない。従って、装置本体をモジュール化するなどして、量産性を高めることが可能である。

本発明の請求項２及び請求項３に記載のシリンダ装置によれば、組み立て誤差や部品固有の加工誤差あるいは熱変形等に起因して生じる機械誤差を吸収して装置の組み立て精度を高めることができる。

本発明の請求項４に記載のシリンダ装置によれば、ネジ軸の一端に連結されたモータと中空軸モータとの回転数を調節することにより、第１のネジナット及び第２のネジナットあるいはネジ軸の送り速度を高速域から微速域までの広範囲にわたって安定して制御することが可能である。さらに、上記２つのモータの出力性能の変動を最小限に抑えることができる。

本発明の第１の実施の形態に係るシリンダ装置の実施例１の断面図である。 図１のＡ部断面の拡大図である。 図１のＢ部断面におけるキャリアと接続軸の噛合部の拡大図である。 本発明の第１の実施の形態に係るシリンダ装置の実施例２の断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るシリンダ装置の断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るシリンダ装置の実施例１の断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るシリンダ装置の実施例２の断面図である。

１…中空軸モータ
２…ボールネジ軸（ボールネジロッド）
２ａ…ボール
３…減速機
４…キャリア
５…ボールネジナット
６…ブレーキ
６ａ…回転盤
７…エンコーダ
８…ハウジング
９…接続軸
１０…ボールネジナット
１１…スペーサ
１２…内歯ギア
１３…外歯ギア
１４ａ…隙間
１４ｂ…隙間
１４ｃ…隙間
１５…ベース
１６…スライドガイド
１７…モータ
１８…カップリング
１９…スライドプレート
２０…支柱
２１…支持アーム
２２ａ…軸受
２２ｂ…軸受
２３…ワーク
２４…スライドベース
２５…ガイドシャフト
２６…支柱

（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態に係るシリンダ装置について図１乃至図４を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態に係るシリンダ装置の実施例１の断面図である。図２は図１のＡ部断面の拡大図であり、図３は図１のＢ部断面におけるキャリア４と接続軸９の噛合部の拡大図である。また、図４は第１の実施の形態に係るシリンダ装置の実施例２の断面図である。なお、図１及び図４はボールネジ軸２の回転中心を含む平面によって切断された状態を示しており、図２及び図３はボールネジ軸２の回転中心に対して直交する平面によって切断された状態を示している。また、図１乃至図４ではブレーキ６、エンコーダ７及びボールネジナット５，１０を除き、断面を示すハッチングの図示を省略している。そして、以下の説明では、便宜上、ボールネジ軸２の軸方向（図中に矢印Ｘ１で示す方向）を前後方向と呼ぶことにする。

図１に示すように、実施例１のシリンダ装置においては、ボールネジ軸（ボールネジロッド）２が挿通された中空軸モータ１に遊星歯車減速機（以下、単に減速機３という。）が連結され、中空軸モータ１及び減速機３を間に挟んで対向配置される一対のボールネジナット５，１０がボールネジ軸２にそれぞれ螺合している。そして、減速機３の出力歯車（キャリア４）の端部に設けられたスペーサ１１には内歯ギア１２が連結され、内歯ギア１２にはボールネジナット５に連結された外歯ギア１３が噛合している。このとき、図２に示す内歯ギア１２と外歯ギア１３の噛合部に生じる隙間１４ｂは、ボールネジ軸２の軸方向及び周方向の対する内歯ギア１２と外歯ギア１３のズレの緩衝部として機能する。

中空軸モータ１はハウジング８に内蔵されており、減速機３が連結されていない側の中空軸モータ１の端部はハウジング８に固定されている。また、ブレーキ６及びエンコーダ７もハウジング８に内蔵されており、ブレーキ６の回転盤６ａは接続軸９を介してボールネジナット１０に連結されている。さらに、減速機３の出力歯車（キャリア４）はスプラインにより接続軸９と噛合している。なお、キャリア４と接続軸９の噛合部に生じる隙間１４ｃ（図３参照）は、ボールネジ軸２の軸方向及び周方向に対するキャリア４と接続軸９のズレの緩衝部として機能する。

ボールネジナット５は、外歯ギア１３が取り付けられた後、スペーサ１１の端面に外歯ギア１３の平面部を接触させた状態でボールネジ軸２に取り付けられる。そして、スペーサ１１の端面と外歯ギア１３の平面部との間に所定の隙間１４ａが生じるように、ボールネジナット５の位置がボールネジ軸２に対して微調整され、最後に内歯ギア１２が外歯ギア１３に噛合するように設置される。なお、ボールネジナット５，１０をボールネジ軸２に対して位置合わせする場合、隙間１４ａは、ボールネジ軸２の軸方向に対するボールネジナット５，１０の位置ずれの緩衝部として機能する。

このような構造のシリンダ装置において、中空軸モータ１を回転させると、減速機３が回転し、これに伴って内歯ギア１２、外歯ギア１３を介して減速機３に連結されるボールネジナット５が回転する。そして、接続軸９を介して減速機３に連結されるボールネジナット１０がボールネジナット５に連動して回転する。さらに、ボールネジナット５，１０とボールネジ軸２の間のボール２ａが転がり、中空軸モータ１の回転運動が矢印Ｘ１で示すようにボールネジ軸２の送り動作という直線的な運動に変換される。また、ボールネジ軸２は、ボールネジナット５，１０によって、所定の距離が隔てられた２箇所を保持されているため、回転中心がぶれ難い。加えて、ボールネジナット５，１０はボールネジ軸２を内周面全体で保持する構造となっているため、摩耗が略均一に分散して発生するという作用を有する。

以上説明したように、本実施例のシリンダ装置においては、中空軸モータ１と減速機３が組み合わされた構造であるため、ボールネジ軸２を送る駆動力や速度又は送り精度を使用目的に適合するように調整することができる。これにより、装置の稼働効率が向上する。また、各構成要素がボールネジ軸２と平行に配置されているため、装置の組み立て精度が高まる。さらに、装置の構造がシンプルであるため、設置スペースを節約することが可能である。また、ボールネジ軸２の回転中心がぶれ難いため、送り動作や回転動作を安定させることができる。これにより、ボールネジ軸２の送り精度が高まる。また、組み立て誤差や部品固有の加工誤差あるいは熱変形等に起因して生じる機械誤差がキャリア４、接続軸９、内歯ギア１２及び外歯ギア１３の噛合部によって緩和されるため、装置の組み立て精度を高めることができる。加えて、本シリンダ装置では、中空軸モータ１と減速機３の中空部分にボールネジ軸２がスライド自在に挿通されており、中実構造のモータや減速機を貫通するようにネジ軸が設置される従来のシリンダ装置に比べて、運転時にモータや減速機からの振動等による影響を受け難いため、ボールネジ軸２の位置決め精度が高い。

また、ボールネジ軸２を保持するボールネジナット５，１０の内周面に摩耗が偏って発生し難いため、装置の長寿命化を図ることができる。さらに、ボールネジ軸２の送り長さを変更する場合、ボールネジ軸２の長さを変更するのみで対応できる。また、ボールネジ軸２の径を変更する場合も、ボールネジナット５，１０の径を変更するだけで対応可能である。すなわち、ボールネジ軸２の送り長さや径を変更する場合でも、従来のシリンダ装置とは異なり、ネジ軸や外筒やケーシング等装置全体のサイズを変更する必要がない。従って、装置本体をモジュール化するなどして、量産性を高めることが可能である。

実施例２のシリンダ装置は、図４に示すように実施例１のシリンダ装置において中空軸モータ１と減速機３の配置を入れ替えるとともに、減速機３の出力歯車（キャリア４）にボールネジナット１０を連結したものである。そして、ボールネジナット１０とボールネジナット５が連動するように、キャリア４と接続軸９をスプラインにより噛合させ、ボールネジナット５と接続軸９を内歯ギア１２と外歯ギア１３の噛合により連結することで減速機３とボールネジナット５を連結したことを特徴とする。
このような構造のシリンダ装置においては、中空軸モータ１の回転運動に伴ってボールネジナット５，１０が連動して回転する。その結果、ボールネジ軸２は矢印Ｘ１で示すように移動する。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係るシリンダ装置について図５乃至図７を参照しながら詳細に説明する。
図５は本発明の第２の実施の形態に係るシリンダ装置の断面図であり、図６及び図７はそれぞれ本発明の第２の実施の形態に係るシリンダ装置の実施例１及び実施例２の断面図である。なお、図５乃至図７は、ボールネジ軸２の回転中心を含む平面によって切断された状態を示している。また、図１乃至図４に示した構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

第１の実施の形態の実施例１のシリンダ装置（図１参照）において、ボールネジ軸２の一端に中空軸モータ１とは別個のモータを設け、２つのモータによってボールネジ軸２を回転させることもできる。この場合、ボールネジナット５，１０とボールネジ軸２は、２つのモータの回転方向と回転速度に応じた速度で相対的に回転する。そして、例えば、ハウジング８が前後方向に移動しないように固定された状態でボールネジ軸２を回転させると、図５に矢印Ｘ１で示すようにボールネジ軸２は前後方向に移動する。また、ボールネジ軸２が前後方向に移動しないように固定されている場合には、ボールネジ軸２の回転に伴って、ハウジング８は図５に矢印Ｘ２で示すように前後方向に移動する。
以下、ハウジング８を固定する場合（実施例１）とボールネジ軸２を固定する場合（実施例２）についてそれぞれ図６及び図７を用いて説明する。

図６に示すように、実施例１のシリンダ装置は、ベース１５の上面にスライドガイド１６が敷設され、モータ１７がボールネジ軸２の一端にカップリング１８を介して連結されるとともに、スライドガイド１６にスライドプレート１９を介して摺動可能に設置されている。また、中空軸モータ１（図示せず）を内蔵するハウジング８は一対の支柱２０，２０によってベース１５に固定され、ボールネジ軸２のカップリング１８が接続された側の端部は、スライドプレート１９に立設する支持アーム２１に設けられた軸受２２ａによって支持されている。そして、ボールネジ軸２の他端には、上面にワーク２３が載置されるスライドベース２４が軸受２２ｂを介して連結されている。なお、スライドベース２４はガイドシャフト２５に沿って矢印Ｘ１で示すように移動可能となっている。

このような構造のシリンダ装置においては、中空軸モータ１及びモータ１７を回転させると、ボールネジナット５，１０が連動して回転し、これに伴い、ボールネジ軸２も回転する。そして、ボールネジ軸２の一端に連結されたスライドベース２４はガイドシャフト２５に沿って矢印Ｘ１で示すように移動し、ボールネジ軸２の他端に接続されたモータ１７は、ボールネジ軸２の移動に伴って、スライドガイド１６に沿ってスライドプレート１９とともにベース１５上を摺動する。従って、本実施例のシリンダ装置によれば、モータ１７とスライドベース２４との間隔を長くとることができる。

なお、中空軸モータ１とモータ１７のうち一方のみを回転させた場合でもボールネジ軸２は移動する。そして、特に中空軸モータ１とモータ１７を異なる回転数で互いに逆向きに回転させた場合には、両者の回転数の差に応じた速度でボールネジ軸２及びそれに連結されるスライドベース２４が前後方向に移動する。なお、前述の特許文献１に記載された従来のシリンダ装置では、ボールネジ軸２の回転数を、例えば、１０００回転／分から１回転／分に切り替えることは不可能である。これに対し、本実施例のシリンダ装置において、例えば、中空軸モータ１及びモータ１７を１０００回転／分及び１００１回転／分の速度で互いに逆向きに回転させた場合、ボールネジ軸２は１回転／分の速度で回転する。すなわち、中空軸モータ１とモータ１７の回転数を調節することによりスライドベース２４を所望の速度で送ることができるのである。このように、本実施例のシリンダ装置においては、スライドベース２４の送り速度を高速域から微速域までの広範囲にわたって安定して制御することが可能である。そして、この場合には中空軸モータ１とモータ１７の回転数を大きく変更する必要がないため、出力性能が変動し難い。

図７に示すように、実施例２のシリンダ装置は、本実施の形態に係る実施例１のシリンダ装置において、ベース１５に固定されたモータ１７がボールネジ軸２の一端にカップリング１８を介して連結され、上面にワーク２３が載置されるスライドベース２４が中空軸モータ１（図示せず）を内蔵するハウジング８に固設されたことを特徴とする。そして、ボールネジ軸２の両端は、ベース１５に立設する一対の支柱２６，２６にそれぞれ設けられた軸受２２ａ，２２ｂによって支持されており、スライドベース２４は、支柱２６，２６によって両端が支持されるガイドシャフト２５に沿って矢印Ｘ２で示すように摺動可能となっている。

このような構造のシリンダ装置においては、中空軸モータ１及びモータ１７の回転により、ボールネジナット５，１０が連動して回転する。これに伴い、ボールネジ軸２が回転し、ハウジング８に固定されたスライドベース２４はガイドシャフト２５に沿って矢印Ｘ２で示すように摺動する。すなわち、本実施例のシリンダ装置では、ボールネジ軸２の両端が軸受２２ａ，２２ｂによって支持されているため、中空軸モータ１やモータ１７の稼働時にボールネジ軸２の回転中心がぶれ難い。従って、スライドベース２４の送り精度を高めることが可能である。

なお、中空軸モータ１とモータ１７をそれぞれ異なる回転数で互いに逆向きに回転させた場合、スライドベース２４は両者の回転数の差に応じた速度で移動する。すなわち、本実施例のシリンダ装置においても実施例２の場合と同様に、中空軸モータ１とモータ１７の回転数を調節することによってスライドベース２４の送り速度を変更することができる。これにより、スライドベース２４の送り速度を高速域から微速域までの広範囲にわたって安定して制御することが可能となる。また、実施例２の場合と同様に、中空軸モータ１とモータ１７の出力性能の変動を最小限に抑えることができる。

なお、本願発明のシリンダ装置は、第１及び第２の実施の形態の各実施例に示すものに限定されるものではなく、適宜変更可能である。すなわち、減速機３には遊星歯車減速機以外にも、例えば、平行軸歯車減速機や直交軸歯車減速機等、様々な差動減速機を用いることができる。さらに、減速機３とボールネジナット５の間に内歯ギア１２及び外歯ギア１３以外の歯車を介設し、この歯車を介して中空軸モータ１の回転駆動力をボールネジナット５に伝達する構造としても良い。また、キャリア４と接続軸９をスプライン以外の方法で噛合させても良い。加えて、ボールネジ軸２として台形ネジや角ネジ等を用いても良い。そして、計測器等のＸＹテーブルの駆動装置などのように高い送り精度が要求される場合には、ボールネジ軸及びボールネジナットを使用し、荷物の搬送装置などのようにあまり高い送り精度を必要としない場合には、ボールネジ軸及びボールネジナットの代わりに単なるネジ軸及びネジナットを使用することができる。なお、前述の各実施例においてボールネジ軸及びボールネジナットをそれぞれネジ軸及びネジナットに置き換えた場合についても前述の作用及び効果は同様に発揮される。また、スライドベース２４の上面にワーク２３を載置する代わりに、他の設備の可動要素にスライドベース２４を連結させて、本シリンダ装置をその設備の駆動装置として用いることもできる。

請求項１乃至請求項４に記載された発明は、射出成形機やダイカストマシンあるいは物品の搬送装置やＸＹテーブルの駆動装置などに適用可能である。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明であるシリンダ装置は、ハウジングに回転自在に支持されるネジナットを，ハウジングに固定される中空軸モータで回転させることによって，ネジナットが螺合するネジ軸を直動させるシリンダ装置であって、ネジ軸は中空軸モータに回転自在に挿通され、ネジナットは中空軸モータを挟んで軸方向に対向配置される第１のネジナット及び第２のネジナットからなり、中空軸モータの出力軸に接続されるとともに，第２のネジナットに中空軸モータの回転駆動力を伝達可能に設置される減速機と、この減速機に接続される内歯ギアと、この内歯ギアと噛合するとともに，第１のネジナットに連結される外歯ギアとを備え、減速機は差動減速機であり、中空軸モータの回転駆動力は、内歯ギア及び外歯ギアを介して第１のネジナットに伝達されることを特徴とするものである。
このような構造のシリンダ装置においては、第１のネジナット及び第２のネジナットが連動して回転することにより、中空軸モータの回転運動がネジ軸の送り動作という直線的な運動に変換される。また、ネジ軸は、第１のネジナット及び第２のネジナットによって所定の距離が隔てられた２箇所を保持されるため、回転中心がぶれ難く、送り動作や回転動作が安定するという作用を有する。さらに、第１のネジナット及び第２のネジナットはネジ軸を内周面全体で保持する構造となっているため、摩耗が略均一に分散して発生するという作用を有する。加えて、内歯ギアと外歯ギアの噛合部に生じる隙間によって、ネジ軸の軸方向及び周方向に対する内歯ギアと外歯ギアのズレが緩和されるという作用を有する。

本発明の請求項２に記載の発明は、ハウジングに回転自在に支持されるネジナットを，ハウジングに固定される中空軸モータで回転させることによって，ネジナットが螺合するネジ軸を直動させるシリンダ装置であって、ネジ軸は中空軸モータに回転自在に挿通され、ネジナットは中空軸モータを挟んで軸方向に対向配置される第１のネジナット及び第２のネジナットからなり、中空軸モータの出力軸に接続される減速機と、この減速機に接続される接続軸を備え、第１のネジナット及び第２のネジナットは、いずれか一方が接続軸に連結されるとともに，他方が減速機に連結され、減速機は差動減速機であり、中空軸モータの回転駆動力は、接続軸を介して第１のネジナットと第２のネジナットのいずれか一方に伝達されることを特徴とするものである。
このような構造のシリンダ装置においては、減速機と接続軸の噛合部に生じる隙間によって、ネジ軸の軸方向及び周方向に対する減速機と接続軸のズレが緩和されるという作用を有する。

本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のシリンダ装置において、ネジ軸に対して回転駆動力を付与可能に、ネジ軸の一端にモータが接続されたことを特徴とするものである。
このような構造のシリンダ装置においては、中空軸モータ及びモータの回転方向と回転速度に応じた速度で、ネジ軸と第１のネジナット及び第２のネジナットが相対的に回転するという作用を有する。このとき、例えば、第１のネジナット及び第２のネジナットがネジ軸の軸方向へ移動しないように固定されていると、ネジ軸はモータとともにその軸方向へ前進又は後退する。逆に、ネジ軸が軸方向へ移動しないように固定されている場合には、上述のモータの回転に伴って、第１のネジナット及び第２のネジナットがネジ軸の軸方向へ前進又は後退する。

本発明の請求項１及び請求項２に記載のシリンダ装置によれば、装置の構造がシンプルであるため、設置スペースが節約される。また、ネジ軸を保持するネジナットの内周面に摩耗が偏って発生し難いため、装置の長寿命化を図ることができる。加えて、ネジ軸の回転中心がぶれ難いため、送り動作や回転動作を安定させることができる。これにより、ネジ軸の送り精度が高まる。さらに、ネジ軸の長さを変更することで、ネジ軸の送り長さを容易に変更することができる。また、ネジ軸の径を変更する場合、第１のネジナット及び第２のネジナットの径を変更するだけで対応することができる。すなわち、ネジ軸の送り長さや径を変更する場合に、従来のシリンダ装置のようにネジ軸や外筒やケーシング等、装置全体のサイズを変更する必要がない。従って、装置本体をモジュール化するなどして、量産性を高めることが可能である。また、組み立て誤差や部品固有の加工誤差あるいは熱変形等に起因して生じる機械誤差を吸収して装置の組み立て精度を高めることができる。

本発明の請求項３に記載のシリンダ装置によれば、ネジ軸の一端に連結されたモータと中空軸モータとの回転数を調節することにより、第１のネジナット及び第２のネジナットあるいはネジ軸の送り速度を高速域から微速域までの広範囲にわたって安定して制御することが可能である。さらに、上記２つのモータの出力性能の変動を最小限に抑えることができる。

請求項１乃至請求項３に記載された発明は、射出成形機やダイカストマシンあるいは物品の搬送装置やＸＹテーブルの駆動装置などに適用可能である。

Claims (4)

1. ネジ軸（２）が挿通された中空軸モータ（１）と、
   この中空軸モータ（１）の出力軸に接続される減速機（３）と、
   前記ネジ軸（２）に螺合するとともに，前記中空軸モータ（１）の回転駆動力を伝達可能に前記減速機（３）に接続される第１のネジナット（５）と、
   前記ネジ軸（２）に螺合するとともに，前記中空軸モータ（１）の回転駆動力を伝達可能に前記中空軸モータ（１）を挟んで前記第１のネジナット（５）と対向配置される第２のネジナット（１０）とを備えたことを特徴とするシリンダ装置。
2. 前記減速機（３）に接続される内歯ギア（１２）と、
   この内歯ギア（１２）と噛合するとともに，前記第１のネジナット（５）に連結される外歯ギア（１３）とを備え、
   前記中空軸モータ（１）の回転駆動力は，この外歯ギア（１３）及び前記内歯ギア（１２）を介して前記第１のネジナット（５）に伝達されることを特徴とする請求項１に記載のシリンダ装置。
3. 前記第２のネジナット（１０）と前記減速機（３）との間に介設されて前記減速機（３）の出力歯車と噛合する接続軸（９）を備え、
   前記中空軸モータ（１）の回転駆動力は、この接続軸（９）を介して前記第２のネジナット（１０）に伝達されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシリンダ装置。
4. 回転駆動力を伝達可能に，前記ネジ軸（２）の一端に接続されるモータ（１７）を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか1項に記載のシリンダ装置。

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