WO2006112163A1

WO2006112163A1 - 推力伝達装置

Info

Publication number: WO2006112163A1
Application number: PCT/JP2006/303966
Authority: WO
Inventors: Tomozumi Murata
Original assignee: Thk Co., Ltd.
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2006-03-02
Publication date: 2006-10-26
Also published as: CN100554730C; CN101151477A; JPWO2006112163A1; US20080134812A1; DE112006000553T5; JP4864886B2; DE112006000553B4; US7950300B2

Abstract

　推力伝達装置は、駆動源となるモータ４０と、このモータ４０によって回転自在とされる太陽歯車４２と、外周面に形成される外歯５２ａによって太陽歯車４２と歯合し、且つ、内周面に螺旋状のナット側ねじ溝が形成される複数のナット部材５１と、外周面にナット側ねじ溝に対応する螺旋状のねじ側ねじ溝５５ａが形成され、かかるねじ側ねじ溝５５ａがナット側ねじ溝にそれぞれ嵌合されることにより、複数のナット部材５１の回転運動に伴って往復運動を行う複数のねじ軸５５と、複数のナット部材５１が備える外歯５２ａと歯合する内歯７０ａを備える内歯歯車７０と、を有している。そして、太陽歯車４２が回転駆動されると複数のナット部材５１が内歯歯車７０の内側で遊星運動を行い、複数のねじ軸５５が軸方向に往復運動を行う。かかる構成によって、高速化・高出力化を実現した推力伝達装置を提供することができる。

Description

明細書

推力伝達装置

技術分野

[0001] 本発明は、推力伝達装置に係り、特に、複数のボールねじを用いることによって回転運動を往復運動に変換し、この往復運動によって発生する推力を伝達することができる推力伝達装置に関するものである。

背景技術

[0002] ボールねじは、ねじ軸とナット部材から構成される装置であり、回転運動を直線運動に変換したり、トルクをスラストに変換したり、さらにはその逆の変換を行ったりするという機能を有している。そして、このような機能を発揮するボールねじは、一般機械や工作機械、精密機械などのあらゆる機械装置において、駆動力の伝達'変換を行う装置として用いられている。

[0003] 例えば、ボールねじが適用される機械装置として射出成形機がある。この射出成形機は、一般的に型締装置とその上方で型締装置に対して昇降する射出装置を備える機械であり、型締装置における型締力の伝達や射出装置における射出動作の実施に際して、ボールねじが利用されている（例えば、下記特許文献 1参照）。

[0004] 特許文献 1 :特開 2004— 98703号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] ところで、ボールねじは、駆動力の伝達'変換という好適な機能を発揮することから、上述したように多様な分野で用いられている。そして、近年、ボールねじのさらなる適用範囲拡大の要請から、高速化 ·高出力化を実現するボールねじの提供が求められていた。

[0006] し力、しながら、従来の製造技術を用いたのでは、高速化'高出力化を実現するボールねじの製造には困難な面があった。例えば、ボールねじ単体で高速化'高出力化を実現しょうとした場合には、ボールねじ自体の大型化を図ったり、ねじ溝の卷数を多くしたりすることが考えられる。しかし、ボールねじ自体の大型化を図った場合には、熱処理時に発生する歪みの除去のために加工代が大きくなるなど、製造段階でのコストアップが懸念される。一方、ねじ溝の卷数を多くした場合には、ねじ溝の長手方向で高レ、リード精度が要求されるので、その加工は困難を伴うものであるとともに、要求されるリード精度が得られない場合には、所望の負荷容量を得ることができない。

[0007] 本発明は、上述した課題の存在に鑑みて成されたものであって、従来から製造されている既存のボールねじを複数組み合わせることによって、高速から微動送りまで対応可能であり、且つ、高出力化をも実現する推力伝達装置を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段

[0008] 本発明に係る推力伝達装置は、駆動源となるモータと、前記モータが備えるモータ軸に回転自在に設置される太陽歯車と、外周面に形成される外歯によって前記太陽歯車と歯合し、且つ、内周面に螺旋状のナット側ねじ溝が形成される複数のナット部材と、外周面に前記ナット側ねじ溝に対応する螺旋状のねじ側ねじ溝が形成され、か力るねじ側ねじ溝が前記ナット側ねじ溝にそれぞれ嵌合されることにより、前記複数のナット部材の回転運動に伴って往復運動を行う複数のねじ軸と、を有し、前記太陽歯車が回転駆動されることによって前記複数のナット部材が回転運動を行い、かかる回転運動によって前記複数のねじ軸が軸方向に往復運動を行うことを特徴とする。

[0009] また、本発明に係る推力伝達装置は、前記複数のねじ軸の一方の端部に固定設置される補助板と、前記複数のねじ軸の他方の端部に固定設置される押圧板と、を有し、前記複数のねじ軸の往復運動によって発生する推力を、前記押圧板を介して伝達することとすることができる。

[0010] 本発明に係る他の推力伝達装置は、駆動源となるモータと、前記モータが備えるモータ軸に回転自在に設置される太陽歯車と、外周面に形成される外歯によって前記太陽歯車と歯合し、且つ、内周面に螺旋状のナット側ねじ溝が形成される複数のナツト部材と、外周面に前記ナット側ねじ溝に対応する螺旋状のねじ側ねじ溝が形成され、力かるねじ側ねじ溝が前記ナット側ねじ溝にそれぞれ嵌合されることにより、前記複数のナット部材の回転運動に伴って往復運動を行う複数のねじ軸と、前記複数のナット部材が備える前記外歯と歯合する内歯を備える内歯歯車と、を有し、前記太陽歯車が回転駆動されることによって前記複数のナット部材が前記内歯歯車の内側で遊星運動を行い、かかる遊星運動によって前記複数のねじ軸が軸方向に往復運動を行うことを特徴とする。

[0011] また、本発明に係る他の推力伝達装置は、前記複数のねじ軸の一方の端部に軸受を介して設置される補助板と、前記複数のねじ軸の他方の端部に軸受を介して設置される押圧板と、前記押圧板のねじ軸接続面とは反対の面に設置されるスラスト軸受と、を有し、前記スラスト軸受の一方の軌道輪が前記押圧板に固定設置され、他方の軌道輪が非拘束状態とされることにより、前記一方の軌道輪が前記複数のナット部材の遊星運動によって発生する回転運動を吸収し、前記他方の軌道輪が前記複数のねじ軸の往復運動によって発生する推力のみを伝達することとすることができる。

[0012] また、本発明に係る他の推力伝達装置は、制御用モータと、前記制御用モータが備えるモータ軸に回転自在に設置される制御用歯車と、を有し、さらに、前記内歯歯車は外周に制御用外歯を備え、力かる制御用外歯が歯付ベルトを介して前記制御用歯車と接続されることにより、前記複数のねじ軸の往復運動によって発生する推力を制御自在であることとすることができる。

[0013] 本発明に係る推力伝達装置又は本発明に係る他の推力伝達装置において、前記ナット部材が備える前記ナット側ねじ溝と、前記ねじ軸が備える前記ねじ側ねじ溝とは、転動体を介して嵌合されていることとすることができる。

[0014] なお上記発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなぐこれらの特徴群のサブコンビネーションもまた発明となり得る。

発明の効果

[0015] 本発明によれば、高速化 ·高出力化を実現する推力伝達装置を提供することができる。力る推力伝達装置は、既存のボールねじを複数組み合わせることによって構成されているので、高度な加工技術や高い加工精度、高い加工コストを必要とせず、安価に推力伝達装置を提供することが可能となる。また、本発明によれば、速度や出力を任意に変更することができるので、所望の推力を得ることが可能な推力伝達装置を実現できる。

図面の簡単な説明 [0016] [図 1]図 1は、第 1の実施形態に係る推力伝達装置の作動原理を説明するための図であり、主要な構成部品の外観を分解して示した分解斜視図である。

[図 2]図 2は、第 1の実施形態に係る推力伝達装置の作動原理を説明するための図であり、動力が伝達される主要な部分のみを示した縦断面側面図である。

[図 3]図 3は、第 1の実施形態に係る推力伝達装置の具体的な装置構成を説明するための分解斜視図である。

[図 4]図 4は、第 1の実施形態に係る推力伝達装置の全体構成を示す外観斜視図である。

[図 5]図 5は、第 2の実施形態に係る推力伝達装置の作動原理を説明するための図であり、主要な構成部品の外観を分解して示した分解斜視図である。

[図 6]図 6は、第 2の実施形態に係る推力伝達装置の作動原理を説明するための図であり、動力が伝達される主要な部分のみを示した縦断面側面図である。

[図 7]図 7は、第 2の実施形態に係る推力伝達装置の具体的な装置構成を説明するための分解斜視図である。

[図 8]図 8は、第 2の実施形態に係る推力伝達装置の全体構成を示す外観斜視図である。

[図 9]図 9は、第 3の実施形態に係る推力伝達装置の作動原理を説明するための図であり、主要な構成部品の外観を分解して示した分解斜視図である。

[図 10]図 10は、第 3の実施形態に係る推力伝達装置の作動原理を説明するための図であり、動力が伝達される主要な部分のみを示した縦断面側面図である。

[図 11]図 11は、第 3の実施形態に係る推力伝達装置の具体的な装置構成を説明するための分解斜視図である。

[図 12]図 12は、第 3の実施形態に係る推力伝達装置の全体構成を示す外観斜視図である。

符号の説明

[0017] 10, 40 モータ、 11 , 41 モータ軸、 12, 42 太陽歯車、 13 取付板、 14, 33, 6 3 ボノレト、 20, 50 ボーノレねじ、 21 , 51 ナット咅材、 22, 52 フランジ、 22a, 52a 外歯、 25, 55 ねじ軸、 25a, 55a ねじ側ねじ溝、 27, 57 補助板、 28, 58 押圧板、 30 ハウジング、 31 貫通孔、 31 a 中央部、 31b 頂点部、 32 ねじ孔、 35, 75 軸受、 60 ハウジング、 61 スラスト軸受、 62 保持板、 64 ねじ孔、 70 内歯歯車、 70a 内歯、 80 スラスト軸受、 81 —方の軌道輪、 82 他方の軌道輪、 90 制御用モータ、 91 モータ軸、 92 制御用歯車、 95 歯付ベルト、 100 内歯歯車、 10 0a 内歯、 100b 制御用外歯。

発明を実施するための最良の形態

[0018] 以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する

。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなぐまた、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

[0019] 第 1の実 ¾形餱

(作動原理について）

まず、図 1及び図 2を用いて、第 1の実施形態に係る推力伝達装置の作動原理を説明する。ここで、図 1は、第 1の実施形態に係る推力伝達装置の作動原理を説明するための図であり、主要な構成部品の外観を分解して示した分解斜視図である。また、図 2は、第 1の実施形態に係る推力伝達装置の作動原理を説明するための図であり、動力が伝達される主要な部分のみを示した縦断面側面図である。

[0020] 第 1の実施形態に係る推力伝達装置は、図 1に示されるように、駆動源となるモータ 10を有しており、このモータ 10が備えるモータ軸 11には、太陽歯車 12が回転自在に設置されている。また、太陽歯車 12の周囲には、太陽歯車 12を取り囲むように 4個のボールねじ 20が設置されている。これら 4個のボールねじ 20は、それぞれがナット部材 21とねじ軸 25とによって構成されている。

[0021] ナット部材 21は、その外周面に外歯 22aが形成されたフランジ 22を有しており、この外歯 22aは、太陽歯車 12と歯合できるようになつている。したがって、太陽歯車 12 がモータ 10によって回転駆動されると、太陽歯車 12と歯合するナット部材 21は、設置位置において回転することになる。さらに、ナット部材 21には、その内周面に図示しなレヽ螺旋状のナット側ねじ溝が形成されてレヽる。

[0022] 一方、ねじ軸 25は、その外周面にナット側ねじ溝（不図示）に対応する螺旋状のねじ側ねじ溝 25aが形成されており、力かるねじ側ねじ溝 25aは、ナット側ねじ溝に対して複数のボールを介して嵌合されている。そして、ねじ軸 25は、ナット部材 21に導通して設置されることにより、ナット部材 21の回転運動に伴って往復運動を行うことができるように構成されている。なお、ねじ側ねじ溝 25aとナット側ねじ溝に挟まれる形で存在する複数のボールは、ナット部材 21が備える循環機構によって、ナット部材 21とねじ軸 25との間で無限に循環することになる。

[0023] さらに、 4本のねじ軸 25のモータ側の端部には、 1枚の補助板 27が固定設置されており、 4本のねじ軸 25のモータ側とは逆側の端部には、 1枚の押圧板 28が固定設置されている。したがって、太陽歯車 12がモータ 10によって回転駆動されると、 4個のナット部材 21は回転運動を行レ、、さらにこのナット部材 21の回転運動によって 4本のねじ軸 25が軸方向に往復運動を行うことになる。そして、 4本のねじ軸 25の往復運動によって発生する推力は、押圧板 28を介して伝達されることになる。

[0024] ここで、図 2を用いて第 1の実施形態に係る推力伝達装置の詳細な動作を説明すると、太陽歯車 12が符号 CWで示される矢印の方向（時計回り）に回転すると、太陽歯車 12の周りを取り囲むように設置される 4個のナット部材 21は、それぞれ符号 CCW で示される矢印の方向（反時計回り）に回転することになる。ここで、一般的なねじ軸 25では、ねじ側ねじ溝 25aは右ねじ (溝の回転が右回り）で形成されているので、ナット部材 21が反時計回りの方向に回転すると、ねじ軸 25は、モータ 10側とは逆側に移動することになる（図 1参照)。

[0025] もちろん、図 2に示す方向とは逆の方向に駆動することも可能であり、太陽歯車 12 が反時計回り（CCW)の方向に回転すると、 4個のナット部材 21は、それぞれ時計回り（CW)に回転し、ねじ軸 25は、モータ 10側に移動することになる。以上のような構成を採用することによって、高出力化を実現した推力伝達装置を得ることができる。

[0026] (具体的な装置構成について）

以上、第 1の実施形態に係る推力伝達装置の作動原理について説明した。次に、図 3及び図 4を用いて、第 1の実施形態に係る推力伝達装置を実現するための具体的な装置構成について説明する。ここで、図 3は、第 1の実施形態に係る推力伝達装置の具体的な装置構成を説明するための分解斜視図である。また、図 4は、第 1の実施形態に係る推力伝達装置の全体構成を示す外観斜視図である。なお、図 1及び図 2を用いて説明した部材と同一又は類似する部材については、同一符号を付して説明を省略することがある。

[0027] 図 3に示すように、第 1の実施形態に係る推力伝達装置は、 4個のボールねじ 20を収納設置するためのハウジング 30を備えている。このハウジング 30には、中央部分に概略十字形の貫通孔 31が形成されており、貫通孔 31の中央部 31aには太陽歯車 12が設置できるようになつている。また、貫通孔 31が有する十字形の 4つの頂点部 3 lbには、それぞれ 4個のボールねじ 20を嵌め込み設置できるようになつている。

[0028] ここで、ボールねじ 20が備えるナット部材 21は、貫通孔 31の頂点部 31bに嵌め込み設置できるように、ナット部材 21の中央部分にフランジ 22が形成されるという形態上の特徴を有している。そして、ナット部材 21は、フランジ 22の両側に軸受 35が設置された状態で貫通孔 31の頂点部 31bに嵌め込まれることになるので、ハウジング 3 0内で太陽歯車 12と歯合できるとともに、回転自在に設置されることになる。

[0029] 以上のような構成部材を採用した第 1の実施形態に係る推力伝達装置は、図 4に示すような装置構成によって具体化され、モータ 10の駆動によって太陽歯車 12が回転すると、太陽歯車 12に歯合するナット部材 21が回転運動を行レ、、この回転運動に応じてねじ軸 25が往復運動することになる。したがって、ねじ軸 25の往復運動によつて発生する推力は、押圧板 28を介して伝達されることになる。そして、第 1の実施形態に係る推力伝達装置によれば、既存のボールねじ 20を 4個設置した構成を採用しているので、安価な製造コストで高速化'高出力化を実現する推力伝達装置を提供すること力 S可言となる。

[0030] なお、ハウジング 30は四隅に備えるねじ孔 32にボルト 33を螺合させることによって所望の位置に固定設置することができる。また、モータ 10についても、取付板 13を設置し、この取付板 13にボルト 14を螺合させることによって所望の位置に固定設置すること力 Sできる。

[0031] 以上、図 1乃至図 4を用いて第 1の実施形態に係る推力伝達装置を説明したが、本発明の技術的範囲は上記第 1の実施形態に記載の範囲には限定されない。上記第 1の実施形態には、多様な変更又は改良をカ卩えることが可能である。 [0032] 例えば、第 1の実施形態では、ボールねじ 20が備えるナット部材 21とねじ軸 25とが、複数の転動体 (ボール)を介して嵌合されている場合について説明した。し力ながら、ナット部材 21とねじ軸 25とは、ボールを介さずに直接嵌合して構成することも可能である。また、転動体には、複数のボールに代えて複数のローラを設置するようにしても良い。さらに、第 1の実施形態では、ボールねじ 20を 4個設置した場合を例示して説明したが、この個数については、要求される出力に応じて任意に変更することが可能である。

[0033] また、第 1の実施形態に係るボールねじ 20では、ナット部材 21にフランジ 22を設け、このフランジ 22の外周面に対して外歯 22aを設ける構成を採用した。し力ながら、ボールねじ 20は、フランジ 22を設けることなぐナット部材 21の表面に直接外歯 22a を形成する構成を採用することも可能である。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである

[0034] 第 2の実 ¾形餱

上述した第 1の実施形態に係る推力伝達装置では、 4個のボールねじ 20がそれぞれの設置場所に位置したまま駆動される場合について説明した。第 2の実施形態では、複数のボールねじが遊星運動を行いながら駆動される場合について説明する。

[0035] (作動原理について）

まず、図 5及び図 6を用いて、第 2の実施形態に係る推力伝達装置の作動原理を説明する。ここで、図 5は、第 2の実施形態に係る推力伝達装置の作動原理を説明するための図であり、主要な構成部品の外観を分解して示した分解斜視図である。また、図 6は、第 2の実施形態に係る推力伝達装置の作動原理を説明するための図であり、動力が伝達される主要な部分のみを示した縦断面側面図である。

[0036] 第 2の実施形態に係る推力伝達装置は、図 5に示されるように、駆動源となるモータ 40を有しており、このモータ 40が備えるモータ軸 41には、太陽歯車 42が回転自在に設置されている。また、太陽歯車 42の周囲には、太陽歯車 42を取り囲むように 4個のボールねじ 50が設置されている。これら 4個のボールねじ 50は、それぞれがナット部材 51とねじ軸 55とによって構成されている。さらに、 4個のボールねじ 50の外側には、ナット部材 51が備える外歯 52aと歯合可能な内歯 70aを備える内歯歯車 70が設置されている。

[0037] ナット部材 51は、その外周面に外歯 52aが形成されたフランジ 52を有しており、この外歯 52aは、太陽歯車 42を取り囲んで歯合するように構成されている。また、ナット部材 51の外周には内歯歯車 70が設置されており、ナット部材 51が有する外歯 52a と内歯歯車 70が有する内歯 70aとが歯合するように設置されている。したがって、太陽歯車 42がモータ 40によって回転駆動されると、太陽歯車 42と歯合するナット部材 51は、遊星運動を行うことになる。すなわち、ナット部材 51は、太陽歯車 42の回転駆動力を受けることによって、自転しながら内歯歯車 70内を公転することになる。なお、ナット部材 51には、その内周面に図示しない螺旋状のナット側ねじ溝が形成されている。

[0038] 一方、ねじ軸 55は、その外周面にナット側ねじ溝（不図示）に対応する螺旋状のねじ側ねじ溝 55aが形成されており、力かるねじ側ねじ溝 55aはナット側ねじ溝に対して複数のボールを介して嵌合されている。そして、ねじ軸 55は、ナット部材 51に導通して設置されることにより、ナット部材 51の遊星運動に伴って公転運動しながら往復運動を行うことができるように構成されている。なお、ねじ側ねじ溝 55aとナット側ねじ溝に挟まれる形で存在する複数のボールは、ナット部材 51が備える循環機構によって、ナット部材 51とねじ軸 55との間で無限に循環することになる。

[0039] さらに、 4本のねじ軸 55のモータ側の端部には、 1枚の補助板 57が軸受 75を介して設置されており、 4本のねじ軸 55のモータ側とは逆側の端部には、 1枚の押圧板 5 8が軸受 75を介して設置されている。したがって、太陽歯車 42がモータ 40によって回転駆動されると、 4個のナット部材 51は遊星運動を行レ、、さらにこのナット部材 51 の遊星運動によって 4本のねじ軸 55が公転運動しながら軸方向に往復運動を行うことになる。そして、補助板 57と押圧板 58とは、 4本のねじ軸 55それぞれと軸受 75を介して設置されているので、回転運動しながら往復運動を行うことになる。

[0040] また、押圧板 58のねじ軸 55接続面とは反対の面には、スラスト軸受 80が設置されており、このスラスト軸受 80の一方の軌道輪 81は押圧板 58に固定設置され、他方の軌道輪 82は非拘束状態となっている。したがって、一方の軌道輪 81が 4個のナット部材 51の遊星運動によって発生する回転運動を吸収するとともに、他方の軌道輪 8 2が 4本のねじ軸 55の往復運動によって発生する推力のみを伝達することができる。つまり、 4本のねじ軸 55によって伝達される公転運動と往復運動は、スラスト軸受 80 の作用によって、往復運動のみが推力として外部に伝達可能となっている。

[0041] ここで、図 6を用いて第 2の実施形態に係る推力伝達装置の詳細な動作を説明すると、太陽歯車 42が符号 CWで示される矢印の方向（時計回り）に回転すると、太陽歯車 42の周りを取り囲むように設置されるとともに、その外側を内歯歯車 70によって取り囲まれる 4個のナット部材 51は、それぞれ符号 CCW (rotation)で示される矢印の方向（反時計回り）に自転しながら、 revolutionで示される矢印の方向に公転することになる。ここで、一般的なねじ軸 55では、ねじ側ねじ溝 55aは右ねじ (溝の回転が右回り）で形成されているので、ナット部材 51が反時計回りの方向に自転しながら内歯歯車 70内を公転すると、ねじ軸 55は、公転しながらモータ 10側とは逆側に横移動することになる（図 5参照）。

[0042] もちろん、図 6に示す方向とは逆の方向に駆動することも可能であり、太陽歯車 42 が反時計回り（CCW)の方向に回転すると、 4個のナット部材 51は、それぞれ時計回り（CW)に自転しながら revolutionで示される矢印とは逆の方向に公転し、ねじ軸 55 は、公転しながらモータ 40側に横移動することになる。以上のような構成を採用することによって、高速化 ·高出力化を実現した推力伝達装置を得ることができる。

[0043] (具体的な装置構成について）

以上、第 2の実施形態に係る推力伝達装置の作動原理について説明した。次に、図 7及び図 8を用いて、第 2の実施形態に係る推力伝達装置を実現するための具体的な装置構成について説明する。ここで、図 7は、第 2の実施形態に係る推力伝達装置の具体的な装置構成を説明するための分解斜視図である。また、図 8は、第 2の実施形態に係る推力伝達装置の全体構成を示す外観斜視図である。なお、図 5及び図 6を用いて説明した部材と同一又は類似する部材については、同一符号を付して説明を省略することがある。

[0044] 図 7及び図 8に示すように、第 2の実施形態に係る推力伝達装置は、内歯歯車 70 内を公転するように設置される 4個のボールねじ 50の両側を挟み込むように設置される 2つのハウジング 60を備えている。この 2つのハウジング 60と内歯歯車 70との間には、図 7の左右方向における外側にスラスト軸受 61、その内側に保持板 62がそれぞれ 2つずつ設置されており、特に、保持板 62は、ボールねじ 50が有するナット部材 5 1と軸受 75を介して回転自在に接続されている。 2つのハウジング 60は、中央部分に位置する内歯歯車 70と協働して 2つのスラスト軸受 61と 2つの保持板 62、 4個のボールねじ 50を内部に収納するとともに、これら収納部材 50， 61 , 62を回転可能な状態に保持することができる。なお、第 2の実施形態に係る推力伝達装置において、 2つのハウジング 60と内歯歯車 70とは、ボルト 63等の締結手段によって固定接続されている。

[0045] ボールねじ 50が備えるねじ軸 55は、 2つの保持板 62を導通するとともに、 2つのスラスト軸受 61及び 2つのハウジング 60の開口部を貫通している。そして、 4本のねじ軸 55のモータ側の端部には、 1枚の補助板 57が軸受 75を介して設置されており、 4 本のねじ軸 55のモータ側とは逆側の端部には、 1枚の押圧板 58が軸受 75を介して設置されている。さらに、押圧板 58のねじ軸 55接続面とは反対の面には、スラスト軸受 80が設置されており、このスラスト軸受 80の一方の軌道輪 81は押圧板 58に固定設置され、他方の軌道輪 82は非拘束状態となっている。

[0046] このような構成とすることによって、第 2の実施形態に係る推力伝達装置は、太陽歯車 42がモータ 40によって回転駆動されると、 4個のナット部材 51が遊星運動を行い、さらにこのナット部材 51の遊星運動によって 4本のねじ軸 55が公転運動しながら軸方向に往復運動を行うことになる。このとき、ハウジング 60内では、ボールねじ 50と連動して 2つの保持板 62と 2つのスラスト軸受 61とが供回りすることになる。そして、補助板 57と押圧板 58とは、 4本のねじ軸 55それぞれと軸受 75を介して設置されているので、回転運動しながら往復運動を行うことになる。また、押圧板 58と連接するスラスト軸受 80では、一方の軌道輪 81が 4個のナット部材 51の遊星運動によって発生する回転運動を吸収するとともに、他方の軌道輪 82が 4本のねじ軸 55の往復運動によつて発生する推力のみを伝達することになる。したがって、 4本のねじ軸 55によって伝達される公転運動と往復運動は、スラスト軸受 80の作用によって、往復運動のみが推力として外部に伝達されることになる。 [0047] 以上のような構成部材を採用した第 2の実施形態に係る推力伝達装置は、図 8に示すような装置構成によって具体化され、モータ 40の駆動によって太陽歯車 42が回転すると、太陽歯車 42と内歯歯車 70間に歯合するナット部材 51が遊星運動を行い、この遊星運動に応じてねじ軸 55が公転運動しながら往復運動することになる。また、ねじ軸 55の公転運動は、作用部となるスラスト軸受 80によって吸収されるので、ねじ軸 55の往復運動によって発生する推力は、スラスト軸受 80が備える他方 (外側）の軌道輪 82を介して伝達されることになる。したがって、第 2の実施形態に係る推力伝達装置によれば、既存のボールねじ 50を 4個設置した構成を採用しているので、安価な製造コストで高速化 ·高出力化を実現することができる。

[0048] なお、第 2の実施形態に係るハウジング 60やモータ 40の設置方法についても、ハウジング 60が有するねじ孔 64や既存の取付手段を採用すれば良い。

[0049] 以上、図 5乃至図 8を用いて第 2の実施形態に係る推力伝達装置を説明したが、本発明の技術的範囲は上記第 2の実施形態に記載の範囲には限定されない。上記第 2の実施形態には、多様な変更又は改良をカ卩えることが可能である。

[0050] 例えば、第 2の実施形態では、 4本のねじ軸 55のモータ側とは逆側の端部に接続して作用部となる部材を、押圧板 58とスラスト軸受 80という 2つの部材で構成する場合について例示した。し力ながら、この作用部については、スラスト軸受 80単独で構成することも可能である。この場合には、 4本のねじ軸 55をスラスト軸受 80の一方の軌道輪 81に直接接続すれば良レ、。なお、この接続についても、 4本のねじ軸 55は自転しながら公転するので、軸受 75を介して接続することが当然必要となる。

[0051] また、第 1の実施形態と同様に第 2の実施形態においても、ボールねじ 50が備えるナット部材 51とねじ軸 55とが、複数の転動体 (ボール）を介して嵌合されている場合について説明した。し力ながら、ナット部材 51とねじ軸 55とは、ボールを介さずに直接嵌合して構成することも可能である。また、転動体については、複数のボールに代えて複数のローラを設置するようにしても良レ、。さらに、第 2の実施形態では、ボールねじ 50を 4個設置した場合を例示して説明した力この個数については、要求される出力に応じて任意に変更することが可能である。

[0052] さらに、第 2の実施形態に係るボールねじ 50では、ナット部材 51にフランジ 52を設け、このフランジ 52の外周面に対して外歯 52aを設ける構成を採用した。しかしながら、ボールねじ 50は、フランジ 52を設けることなぐナット部材 51の表面に直接外歯 5 2aを設ける構成を採用することも可能である。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

[0053] 3の ¾

以下に説明する第 3の実施形態に係る推力伝達装置は、上述した第 2の実施形態に係る推力伝達装置を改良したものである。第 3の実施形態に係る推力伝達装置によれば、高速化 ·高出力化を実現するとともに、これら速度と出力とを所望の値に制卸すること力 S可肯となる。

[0054] (作動原理について）

まず、図 9及び図 10を用いて、第 3の実施形態に係る推力伝達装置の作動原理を説明する。ここで、図 9は、第 3の実施形態に係る推力伝達装置の作動原理を説明するための図であり、主要な構成部品の外観を分解して示した分解斜視図である。また、図 10は、第 3の実施形態に係る推力伝達装置の作動原理を説明するための図であり、動力が伝達される主要な部分のみを示した縦断面側面図である。

[0055] 第 3の実施形態に係る推力伝達装置で特徴的な点は、図 9に示されるように、第 2 の実施形態に係る推力伝達装置で説明した内歯歯車 70に相当する部材（内歯歯車 100)の外周に制御用外歯 100bを形成するとともに、新たに制御用モータ 90と、制御用モータ 90が備えるモータ軸 91に回転自在に設置される制御用歯車 92と、を設置し、制御用外歯 100bと制御用歯車 92とが歯付ベルト 95を介して接続されるように構成されているところにある。このように構成することによって、制御用モータ 90の駆動力を内歯歯車 100に伝達することができるので、ねじ軸 55の往復運動によって発生する推力を制御自在とすることが可能となるのである。

[0056] 図 10を用いて第 3の実施形態に係る推力伝達装置の詳細な動作を説明すると、太陽歯車 42が符号 CWで示される矢印の方向（時計回り）に回転すると、太陽歯車 42 の周りを取り囲むように設置されるとともに、その外側を内歯歯車 100によって取り囲まれる 4個のナット部材 51は、それぞれ符号 CCW (rotation)で示される矢印の方向（反時計回り）に自転しながら、 revolutionで示される矢印の方向に公転することになる。ここで、一般的なねじ軸 55では、ねじ側ねじ溝 55aは右ねじ (溝の回転が右回り）で形成されているので、ナット部材 51が反時計回りの方向に自転しながら内歯歯車 10 0内を公転すると、ねじ軸 55は、公転しながらモータ 10側とは逆側に横移動することになる（図 9参照）。

[0057] また、図 10に示す方向とは逆の方向に駆動することも可能であり、太陽歯車 42が反時計回り（CCW)の方向に回転すると、 4個のナット部材 51は、それぞれ時計回り（ CW)に自転しながら revolutionで示される矢印とは逆の方向に公転し、ねじ軸 55は、公転しながらモータ 40側に横移動することになる。

[0058] このような機構によって回転運動を行う内歯歯車 100の制御用外歯 100bに対して歯付ベルト 95を歯合させ、この歯付ベルト 95介して制御用歯車 92を接続することによって、制御用モータ 90の回転駆動力を内歯歯車 100に及ぼすことが可能となる。そして、制御用モータ 90の駆動力、あるいはモータ 40と制御用モータ 90とのバランスを調整することによって、高速化 ·高出力化を実現するとともに、これら速度と出力とを所望の値に制御することが可能な推力伝達装置を提供することができる。

[0059] (具体的な装置構成について）

以上、第 3の実施形態に係る推力伝達装置の作動原理について説明した。次に、図 11及び図 12を用いて、第 3の実施形態に係る推力伝達装置を実現するための具体的な装置構成について説明する。ここで、図 11は、第 3の実施形態に係る推力伝達装置の具体的な装置構成を説明するための分解斜視図である。また、図 12は、第 3の実施形態に係る推力伝達装置の全体構成を示す外観斜視図である。なお、図 9 及び図 10を用いて説明した部材と同一又は類似する部材については、同一符号を付して説明を省略することがある。

[0060] 図 11及び図 12に示すように、第 3の実施形態に係る推力伝達装置では、内歯歯車 100の外周に制御用外歯 100bを形成し、この制御用外歯 100bと制御用モータ 9 0によって回転駆動される制御用歯車 92とを歯付ベルト 95によって接続するという構成を採用している。したがって、第 3の実施形態に係る推力伝達装置では、 2つのハウジング 60内に設置される全ての部材 50, 61 , 62, 100が回転可能なように設置されることになる。

[0061] したがって、第 3の実施形態に係る推力伝達装置では、太陽歯車 42がモータ 40によって回転駆動されると、 4個のナット部材 51が遊星運動を行い、さらにこのナット部材 51の遊星運動によって 4本のねじ軸 55が公転運動しながら軸方向に往復運動を行うことになる。このとき、ハウジング 60内では、ボールねじ 50と連動して 2つの保持板 62と 2つのスラスト軸受 61が供回りすることになる。またこのとき、内歯歯車 100は非拘束の状態で設置されており、その内周面で 4つのボールねじ 50の遊星運動を許容している。そして、補助板 57と押圧板 58とは、 4本のねじ軸 55それぞれと軸受 75 を介して設置されているので、回転運動しながら往復運動を行うことになる。また、押圧板 58と連接するスラスト軸受 80では、一方の軌道輪 81が 4個のナット部材 51の遊星運動によって発生する回転運動を吸収するとともに、他方の軌道輪 82が 4本のねじ軸 55の往復運動によって発生する推力のみを伝達することになる。したがって、 4 本のねじ軸 55によって伝達される公転運動と往復運動は、スラスト軸受 80の作用によって、往復運動のみが推力として外部に伝達されることになる。

[0062] このように駆動される第 3の実施形態に係る推力伝達装置であるが、制御用モータ

90を駆動制御することによって、スラスト軸受 80から作用させることができる横方向の推力を、所望の値に制御することが可能となっている。具体的には、制御用モータ 90 を駆動することによって内歯歯車 100をナット部材 51の遊星運動とは逆方向に回転させると、モータ 40の回転駆動力を減殺する方向に力が加わることになる。逆に、制御用モータ 90を駆動することによって内歯歯車 100をナット部材 51の遊星運動と同じ方向に回転させると、モータ 40の回転駆動力を増幅する方向に力が加わることになる。したがって、制御用モータ 90を制御することによって、推力を任意に調節することが可能となる。

[0063] なお、この制御用モータ 90については、一般的な交流モータや直流モータ、インダクシヨンモータ、ステップモータ、超音波モータ、リニアモータなどのあらゆるモータを採用することが可能である。特に、ステップモータは、パルスモータ (pulse motor)とも呼ばれ、高精度のオープンループ制御が可能なので、第 3の実施形態に係る推力伝達装置に好適に用いることが可能である。 [0064] また、モータ 40と制御用モータ 90のモータ容量を任意に選択することによって、より好適な推力制御が可能となる。例えば、より高速 ·高出力を得たい場合には、いずれのモータとも大容量のものを選択すれば良レ、し、より細かレ、速度制御や出力制御を行レ、たレ、場合には、モータ 40の容量に対して小さな容量の制御用モータ 90を採用すれば良い。さらに、スラスト軸受 80によって作用される推力をセンサー等によつて検知し、この検知データに基づいて制御用モータ 90をフィードバック制御するようにしても良い。

[0065] なお、以上のような構成部材を採用した第 3の実施形態に係る推力伝達装置は、図 12に示すような装置構成によって具体化されるが、その取付手段については、ハウジング 60が有するねじ孔 64や既存の取付手段を採用すれば良い。

[0066] 以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されなレ、。上記実施形態には、多様な変更又は改良をカ卩えることが可能である。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

Claims

請求の範囲

[1] 駆動源となるモータと、

前記モータが備えるモータ軸に回転自在に設置される太陽歯車と、

外周面に形成される外歯によって前記太陽歯車と歯合し、且つ、内周面に螺旋状のナット側ねじ溝が形成される複数のナット部材と、

外周面に前記ナット側ねじ溝に対応する螺旋状のねじ側ねじ溝が形成され、かかるねじ側ねじ溝が前記ナット側ねじ溝にそれぞれ嵌合されることにより、前記複数のナット部材の回転運動に伴って往復運動を行う複数のねじ軸と、

を有し、

前記太陽歯車が回転駆動されることによって前記複数のナット部材が回転運動を行レ、、力かる回転運動によって前記複数のねじ軸が軸方向に往復運動を行うことを特徴とする推力伝達装置。

[2] 請求項 1に記載の推力伝達装置において、

前記複数のねじ軸の一方の端部に固定設置される補助板と、

前記複数のねじ軸の他方の端部に固定設置される押圧板と、

を有し、

前記複数のねじ軸の往復運動によって発生する推力を、前記押圧板を介して伝達することを特徴とする推力伝達装置。

[3] 請求項 1又は 2に記載の推力伝達装置において、

前記ナット部材が備える前記ナット側ねじ溝と、前記ねじ軸が備える前記ねじ側ねじ溝とは、転動体を介して嵌合されていることを特徴とする推力伝達装置。

[4] 駆動源となるモータと、

外周面に前記ナット側ねじ溝に対応する螺旋状のねじ側ねじ溝が形成され、かかるねじ側ねじ溝が前記ナット側ねじ溝にそれぞれ嵌合されることにより、前記複数のナット部材の回転運動に伴って往復運動を行う複数のねじ軸と、前記複数のナット部材が備える前記外歯と歯合する内歯を備える内歯歯車と、を有し、

前記太陽歯車が回転駆動されることによって前記複数のナット部材が前記内歯歯車の内側で遊星運動を行い、かかる遊星運動によって前記複数のねじ軸が軸方向に往復運動を行うことを特徴とする推力伝達装置。

[5] 請求項 4に記載の推力伝達装置において、

前記複数のねじ軸の一方の端部に軸受を介して設置される補助板と、前記複数のねじ軸の他方の端部に軸受を介して設置される押圧板と、前記押圧板のねじ軸接続面とは反対の面に設置されるスラスト軸受と、を有し、

前記スラスト軸受の一方の軌道輪が前記押圧板に固定設置され、他方の軌道輪が非拘束状態とされることにより、

前記一方の軌道輪が前記複数のナット部材の遊星運動によって発生する回転運動を吸収し、

前記他方の軌道輪が前記複数のねじ軸の往復運動によって発生する推力のみを伝達することを特徴とする推力伝達装置。

[6] 請求項 4又は 5に記載の推力伝達装置において、

[7] 請求項 4又は 5に記載の推力伝達装置において、

制御用モータと、

前記制御用モータが備えるモータ軸に回転自在に設置される制御用歯車と、を有し、さらに、

前記内歯歯車は外周に制御用外歯を備え、

力、かる制御用外歯が歯付ベルトを介して前記制御用歯車と接続されることにより、前記複数のねじ軸の往復運動によって発生する推力を制御自在であることを特徴とする推力伝達装置。

[8] 請求項 7に記載の推力伝達装置において、前記ナット部材が備える前記ナット側ねじ溝と、前記ねじ軸が備える前記ねじ側ねじ溝とは、転動体を介して嵌合されていることを特徴とする推力伝達装置。