WO2006040876A1

WO2006040876A1 - 電動ねじ送り装置

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Publication number: WO2006040876A1
Application number: PCT/JP2005/015012
Authority: WO
Inventors: Toshiaki Shimada
Original assignee: Toshiaki Shimada
Priority date: 2004-10-13
Filing date: 2005-08-17
Publication date: 2006-04-20
Also published as: US7592769B2; US20080148887A1; EP1811203A1; EP1811203A4; KR20070064629A; JPWO2006040876A1

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

明細書

電動ねじ送り装置

技術分野

[0001] 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。

背景技術

[0002] 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 Zねじ棒の回動によってそれに螺合されたねじ棒 Z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。

[0003] それは、ねじ棒 Z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ぐねじ棒 zナットの軸方向の移動が滑らかであり、高速ィ匕が容易で精度が高いことは広く知られている。

[0004] し力しながら、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 Z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、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 Z 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。

[0005] それに対して、ねじ棒径 Z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)。

[0006] し力しながら、これらは、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 Zナット径を大にする力、又は Z及びボールねじ Zナットの組み合わせを増やす必要があり、いずれも無駄が多ぐ装置が大型化し、製作費が増大すると言う問題点がある。

特許文献 1：特開平 9— 271154号公報（〔特許請求の範囲〕，図 1)

特許文献 2：特開平 10— 70864号公報（〔特許請求の範囲〕，図 1)

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] 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。

課題を解決するための手段

[0008] 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ツチで 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、る。

[0009] 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力それぞれ 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。

[0010] 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。

[0011] 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。

[0012] 第 5の発明は、第 4の発明の構成にカ卩えて、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、両者を連結する嚙み合、クラッチを備えてヽる。

[0013] 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力の信号を受け、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、る。

[0014] 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。

発明の効果

[0015] 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。

[0016] 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。

[0017] 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、複雑化する力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。

[0018] 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。

図面の簡単な説明

[0019] [図 1]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。

[図 2]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 3]図 2に適用されるサーボ機構を示す機器系統図である。

[図 4]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。

[図 5]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。

[図 6]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。

[図 7]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。

[図 8]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。圆 9]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。圆 10]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。圆 11]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。圆 12]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 困車

30 非ボールねじナット

31 ねじ山

35 困車

50 モータ

51 サーボモータ

55 困車

56 サーボ増幅器

61 サーボモータ

65 困車

66 サーボ増幅器

90 本体

120 ボールねじナット

125 困車

130 非ボールねじナット

131 ねじ山

150 モータ 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 困車

330 非ボールねじナット

331 ねじ山

335 困車

351 サーボモータ

355 困車

356 サーボ増幅器

361 サーボモータ

365 困車

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 嚙み合いクラッチ

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

SI スリーブ

Sp スプリング

発明を実施するための最良の形態

[0021] 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。

[0022] 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 5、

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、る。

[0023] 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、

(ァ）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、る。

(ィ）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、る。

(ゥ）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。

[0024] 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と嚙み合う歯車である。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。

[0025] 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を軸方向にずらす力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。

[0026] 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力その本体 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。

[0027] S1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 S1は、ねじ棒 10に荷重が作用しない場合、軸方向両側力スプリング 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 1 3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。

[0028] 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。

[0029] 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組の互いに嚙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。

[0030] 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 1 0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 1 0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。し力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。

[0031] 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 S1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。

[0032] 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!/、。

[0033] 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力第 2の例では以下のように行われる。

[0034] 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。し力も、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。

[0035] 次!、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。

[0036] すなわち、予め規定された時間（例えば 140 μ s)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、それによつ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ぐねじ棒 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。

[0037] 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、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。

[0038] 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 140 s)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、ための位置決めに使用される。

[0039] 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 S1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力第 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の回転によつ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。

[0040] 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、し力も移動しても、 1基のモータ 150, 250によってヽずれ力一方のナツ卜 120, 230力回転し、それに伴って他方のナツ卜 130, 220力 S 常に同期回転することが出来るよう、両者は嚙み合、クラッチ Cによって連結されている。

[0041] 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が介在している力第 5の例では非ボールねじナット 130はモータ 2 50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 2 90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。

[0042] 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とそれに嚙み合いクラッチ 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ぐ前述のように、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。し力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。

[0043] 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 12 0、スリーブ S1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

[0044] 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。従つて、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。

[0045] 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力モータ 250の起動によって、非ボールねじナット 230とそれに嚙み合いクラッチ 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 1 0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。

[0046] 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 S1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。

[0047] 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。従つて、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、。

[0048] 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 S1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。

[0049] 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。

[0050] 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に比ベ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。

[0051] 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 31 2のみが形成された非ボールねじ部分 NBSと力それぞれ 1条ねじとしてその軸方向に分離併設されている。

[0052] 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。

[0053] し力し、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も長くなる力その作用は第 2の例と基本的に等しい。

[0054] 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。

[0055] 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。

[0056] 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。

[0057] 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。

[0058] それに伴って本体 490の形状の変更は必要である力第 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ぐ第 1乃至第 9の例のいずれにも適用可能である。

産業上の利用可能性

[0059] 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さる。

Claims

請求の範囲

[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、る

ことを特徴とする、電動ねじ送り装置。

[2] 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、

ことを特徴とする、電動ねじ送り装置。

[3] 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ツ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、る

ことを特徴とする、電動ねじ送り装置。

[4] 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のいずれ力 1つに記載の電動ねじ送り装置。

[5] 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、両者を連結する嚙み合、クラッチを備えて、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。

[6] 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カの信号を受け、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、る

ことを特徴とする、請求項 4乃至 6のいずれ力 1つに記載の電動ねじ送り装置。