WO2024075488A1

WO2024075488A1 - ボールねじ装置および直動機構

Info

Publication number: WO2024075488A1
Application number: PCT/JP2023/033521
Authority: WO
Inventors: 伸幸鈴木
Original assignee: Ntn株式会社
Priority date: 2022-10-07
Filing date: 2023-09-14
Publication date: 2024-04-11

Abstract

外周面にねじ溝が設けられたボールねじ軸と、ボールねじ軸に挿入され、内周面にねじ溝が設けられたナット部材と、ボールねじ軸のねじ溝とナット部材のねじ溝との間に嵌合される複数のボールと、ナット部材の回転を規制するロック機構を備えるボールねじ装置である。ボールねじを軸方向の目標位置において無給電でロック状態を保持する。

Description

ボールねじ装置および直動機構

　本発明は、ボールねじ装置および直動機構に関する。

　ボールねじ装置を構成するボールねじは、伝達効率が高いため、各種直動機構（アクチュエータ）に用いられる。一般に、ボールねじは、ねじ軸、ナット、及びボール等から構成され、ねじ軸とナットのどちらかを回転させると、もう一方が直線運動する機械部品である。このため、直線運動を行う側に対してその位置を保持するため、モータ等の駆動源から常時動力を供給する必要があった。しかしながら、常時動力を供給する場合、エネルギー損失していることになる。そこで、従来には、ボールねじの位置保持機構は種々提案されている（特許文献１～特許文献３）。

　ところで、ボールねじは、回転運動を直線運動に変換する正効率、直線運動を回転運動に変換する逆効率いずれもが高いという特徴を持つ。このため、小さなモータでナットを直線運動させることができるという利点がある反面、力の逆入力、すなわちナットに作用する軸力によってねじ軸が回転してしまうという課題がある。ねじ軸を回転させないためには、モータに電流を供給してモータから保持力を発生させる必要がある。

　力の逆入力に対して、モータに電流を供給しなくても、ナットが軸方向に移動しないようにするためには、モータの回転運動を減速する減速機構にセルフロック性、すなわち力の逆入力に起因する回転力に対して自己保持性を持たせる必要がある。

　特許文献１では、運動変換機構部の駆動を防止するロック機構部を備えた電動アクチュエータが記載されている。この場合、周方向に複数の係合孔が形成されたギヤと、ギヤに対して軸方向に進退して係合孔に対して嵌合するロック部材を有するものである。

　特許文献２では、減速機構にセルフロック機能を持たせるものであり、セルフロック機能を持たせるために減速機を高減速比に設定する必要があった。

　特許文献３は、ボールねじを用いた転舵装置が記載されている。そして、この転舵装置は電磁ブレーキ装置を備えるものであり、電磁ブレーキ装置は、モータ出力軸に取り付けられたディスクにブレーキシューを押し付けてロックするものである。この場合、ロック時はブレーキシューがコイルばねによってディスクに押し付けられたおり、ソレノイドに通電することでブレーキシューがディスクから引き離されてロックが解除される。

特開２０１８－１３１８３号公報特開２０１４－０２５５１５号公報特開２０１６－９２８９１号公報

　特許文献１に記載のものでは、ギヤに形成された係合孔の数は有限であり、任意の位置でロックすることができない。また、減速機歯車の回転を止めてもバックラッシ分はボールねじナットが回転し、ねじ軸が動くことになる。

　前記特許文献２に記載されたものでは、セルフロック機能を持たせるために高減速比に設定する必要があるため、高応答性を供給される用途には対応できず、しかも、一般的な減速機に比べて効率も悪いものとなる。また完全に逆入力を遮断できるわけではないため駆動力を断った状態で変動荷重が加わると位置保持ができない。逆入力を低減させるために台形ねじやウォームギヤ等を用いた直動アクチュエータも同様である。

　特許文献３に記載されたものでは、ロック解除時にはソレノイドに常時通電する必要があり、エネルギーが消費される。ロック解除時に荷重によりボールねじ軸が動かないよう、予め解除前から位置制御を施すことになる。この場合、ソレノイドはＯＮ／ＯＦＦ動作のため、荷重と駆動力が釣り合わない状態でロック解除されると位置制御系にはステップ状の外乱が入力されることになって、ボールねじ軸に振動が生じる。

　そこで、本発明は、上記課題に鑑みて、ボールねじ軸を任意位置に無給電でロックできるボールねじ装置および直動機構を提供するものである。

　本発明に係る一のボールねじ装置は、外周面にねじ溝が設けられたボールねじ軸と、ボールねじ軸に挿入され、内周面にねじ溝が設けられたナット部材と、ボールねじ軸のねじ溝とナット部材のねじ溝との間に嵌合される複数のボールと、前記ナット部材の回転を規制するロック機構を備え、前記ボールねじを軸方向の目標位置において無給電でロック状態を保持するボールねじ装置であって、前記ロック機構は、前記ナット部材に一体状に固着されるディスク板と、ボールねじ軸の軸心方向の往復動が可能な磁性材からなる規制板と、前記規制板を前記ディスク板側へ押圧して、前記規制板に付設された摩擦材をディスク板に押し当てて前記ナット部材の回転を規制する押圧部材と、前記押圧部材の押圧力に抗して前記摩擦材のディスク板への押し当てを解除する解除機構とを備え、前記解除機構は、永久磁石が内蔵された電磁石コアと、電磁石コアに配設される一対のコイルとを有する電磁石を備え、一対のコイルに電流を流すことにより、電磁吸引力を発生させて前記規制板を電磁石側へ吸引し、かつ、一対のコイルに流す電流の方向を変更することにより、前記永久磁石の起磁力の調整を可能として、回転停止状態においては、一対のコイルに電流を流さない無給電状態とするものである。

本発明のボールねじ装置によれば、ロック機構の押圧部材にて、規制板に付設された摩擦材をディスク板に押し当てることができ、この際、ナット部材に駆動トルクを付与しないようにすれば、規制板の摩擦材がディスク板に押し当てられているので、ディスク板が回転停止状態となり、このディスク板に一体状に固着されているナット部材は回転停止状態となる。この回転停止状態においては、電磁石の一対のコイルに電流を流さない無給電状態である。また、電磁石の一対のコイルに電流を流すことより、電磁吸引力を発生させて前記規制板を電磁石側へ吸引することによって、ディスク板の回転停止状態が解除となって、ナット部材に駆動トルクの付与でもって、ナット部材が回転駆動して、ボールねじ軸の軸心方向の往復動が可能となる。

　前記解除機構は、大径の第１コイルと、小径の第２コイルと、第１コイルと第２コイルとの間に介装される前記永久磁石とを備え、第１コイルに流す電流の方向と第２コイルに流す電流の方向と同一方向として前記電磁石コア内に磁気ループを生じさせるとともに前記永久磁石に磁束を通過させない同方向励磁モードと、第１コイルに流す電流の方向と第２コイルに流す電流の方向とが逆方向として前記電磁石コア内に前記永久磁石に磁束を通過させる磁気ループを生じさせる逆方向励磁モードとがあるように設定することができる。

　同方向励磁モードとすることによって、永久磁石に磁束を通過させないが、電磁石コア内に磁気ループを生じ、電磁石側に規制板を吸引する電磁吸引力を発生させることができる。また、この同方向励磁モードでは、永久磁石に磁束を通過させないので、永久磁石は着磁しない。これに対して、逆方向励磁モードとすることによって、永久磁石が着磁することになる。また、永久磁石が着磁した状態で、着磁させた逆方向励磁モードとは相違する電流の流れの逆方向励磁モードとすることによって、永久磁石の着磁を消磁させることができる。

　このため、前記摩擦材をディスク板に押し当てて前記ナット部材の回転を規制している状態で、前記第１・第２コイルに同一方向の電流を流す同方向励磁モードとして、前記電磁石と規制板との間に磁気吸引力を作用させて、摩擦材のディスク板への押し当て力の軽減を可能とすることができる。

　ナット部材の回転を規制するロック状態におけるボールねじ軸に係る軸方向荷重を検出する荷重センサを備えたものであってもよい。このように荷重センサを設ければ、ロック時におけるボールねじ軸にかかる荷重がわかる。すなわち、ナット部材の制動トルクがわかる。

　ナット部材の回転を規制するロック状態の解除時において、前記電磁石の磁気吸引力を増加させて前記摩擦材の押し付け力を弱めるとともに、前記ナット部材の駆動トルクを増加させて、ナット部材の駆動トルクの逆方向の回転を規制する制御を行うのが好ましい。　

　このような制御を行うものでは、ロック状態から滑らかにナット部材の回転駆動状態に移行でき、しかもナット部材は所望の回転方向と逆方向に回転することを防止できる。

　前記電磁石と規制板との間の隙間寸法を検出する隙間検出センサを備え、この隙間寸法に応じて電磁石の一対のコイルに流すコイル電流を調整して前記電磁石の磁気吸引力を制御するように設定できる。すなわち、電磁石の磁気吸引力は、コイルに印加する電流(コイル電流)及び電磁石と規制板との間の隙間寸法によって変化する。このため、この隙間寸法を隙間検出センサで検出することによって、この隙間寸法に応じてコイル電流を調節することで、磁気吸引力を制御することができる。これにより、ロック解除時の制御を安定して正確に行うことができる。さらには、規制板の電磁石に吸着する(接触する)際にソフトランディング(穏やかに接触)させることができる。

　前記電磁石が規制板を吸着した状態で、一対のコイルに逆方向の電流を流して、前記永久磁石が軸方向に沿って通る磁束にて着磁し、一対のコイルへの電流停止でも、規制板が電磁石に吸着状態を維持するように設定できる。コイルへの電流停止状態でも、規制板が電磁石に吸着状態が維持されるので、この状態でナット部材に駆動トルクを付与することによって、ナット部材が回転駆動する。

　一対のコイルに電流を流して、前記永久磁石が軸方向に沿って通る磁束にて着磁している状態で、一対のコイルに逆方向の電流を流すことにより、前記永久磁石の消磁を可能となる。このように永久磁石の消磁を行えば、初期状態に戻すことができる。

　前記永久磁石の着磁状態を、磁路中の磁束密度から求め、コイル電流の大きさ、向き、流す時間を調整して所望の着磁状態とすることができる。

　永久磁石が軸方向に沿って通る磁束にて着磁している状態での規制板の電磁石への吸着が可能な低保磁力磁石であり、起磁力が高く、保磁力の比較的小さい磁石、例えば鉄-クロム-コバルト（ＦｅＣｒＣｏ）或いはアルニコ磁石（Ａｌｎｉｃｏ）で構成できる。

　ボールねじ軸の軸方向の停止目標位置付近において、ナット部材の駆動トルクと、規制板の電磁石への吸着力である制動トルクとの協調制御にて制動力乃至ダンピング力を付与する制御を行うように設定できる。

　このように、制動力乃至ダンピング力を付与することによって、応答速度向上やオーバーシュート防止を図ることができる。

　本発明に係る第２のボールねじ装置は、外周面にねじ溝が設けられたボールねじ軸と、ボールねじ軸に挿入され、内周面にねじ溝が設けられたナット部材と、ボールねじ軸のねじ溝とナット部材のねじ溝との間に嵌合される複数のボールと、前記ナット部材の回転を規制するロック機構を備え、前記ボールねじを軸方向の目標位置において無給電でロック状態を保持するボールねじ装置であって、前記ロック機構は、少なくとも、外径側永久磁石と、内径側永久磁石と、外径側永久磁石と内径側永久磁石との間に介在されるコイルとを有する磁気力発生器とを備え、前記磁気力発生器にて発生する磁気吸引力にて、前記第１係合部と第２係合部とが相対的に装置軸方向に接近・離間して、接近状態では、前記第１係合部と第２係合部とが係合してナット部材の回転を規制し、離間状態では、前記第１係合部と第２係合部の係合が解除されてナット部材の離間状態では前記ナット部材の回転を許容し、接近・離間の切り換え時のみコイルに電流を供給するものであり、無給電でロックできるものである。

　本発明の他のボールねじ装置によれば、第１係合部と第２係合部が相対的に接近すれば、第１係合部と第２係合部とが係合して、ナット部材の回転を規制し、第１係合部と第２係合部が離間すれば、第１係合部と第２係合部との係合が解除され、ナット部材の回転駆動が許容される。また、接近・離間の切り換え時のみコイルに電流を供給するものであるので、ロック機構として、常時通電する必要がない。

　前記第２係合部が、前記ナット部材側に固着された磁性材からなる基板に設けられるとともに、前記第１係合部を前記第２係合部から離間する方向に押圧する押圧部材を備え、前記外径側永久磁石と前記内径側永久磁石とを逆方向に着磁して、前記内・外径側永久磁石を流れて前記基板には流れない中巡回磁束を発生させて、前記第１係合部が前記第２係合部に吸着される磁気吸引力を発生させず、かつ、前記外径側永久磁石と前記内径側永久磁石とを同一方向に着磁して、内径側永久磁石および前記基板を流れる大巡回磁束と外径側永久磁石および前記基板を流れる小巡回磁束とを発生させて、前記押圧部材の押圧力に抗して、前記第１係合部を第２係合部に接近させて係合させる磁気吸引力を発生させるものであってもよい。

　このように構成することによって、外径側永久磁石と前記内径側永久磁石とを逆方向に着磁することによって、第１係合部が前記第２係合部に吸着される磁気吸引力を発生させない状態では、押圧部材の押圧力で、第１係合部と第２係合部とが離間して、係合しない状態となって、ナット部材の回転駆動が可能な状態となる。また、外径側永久磁石と前記内径側永久磁石とを同一方向に着磁することによって、第１係合部を第２係合部に接近させて係合させる磁気吸引力を発生させることができ、これによって、第１係合部と第２係合部とが係合して、ナット部材の回転が規制される。

　前記第２係合部が設けられる磁性材からなる往復動板を装置軸方向に往復動可能として前記ナット部材側に設けるとともに、前記往復動板を前記第１係合部から離間する方向に引っ張る引張り部材を備え、前記外径側永久磁石と前記内径側永久磁石とを逆方向に着磁して、前記内・外径側永久磁石を流れて前記往復動板には流れない中巡回磁束を発生させて、前記第１係合部に前記第２係合部が吸着される磁気吸引力を発生させず、かつ、前記外径側永久磁石と前記内径側永久磁石とを同一方向に着磁して、内径側永久磁石および前記往復動板を流れる大巡回磁束と外径側永久磁石および前記往復動板を流れる小巡回磁束とを発生させて、前記引張り部材の引張り力に抗して、往復動板を第１係合部側に引き寄せて、第１係合部と第２係合部とを係合させる磁気吸引力を発生させるものであってもよい。

　このように構成することによって、外径側永久磁石と内径側永久磁石とを逆方向に着磁して、第１係合部に第２係合部が吸着される磁気吸引力を発生させない状態では、引張り部材にて、第２係合部側が第１係合部から離間する方向に引っ張られることになって、第１係合部と第２係合部とが非係合状態となり、ナット部材の回転駆動が許容される状態となる。また、外径側永久磁石と内径側永久磁石とを同一方向に着磁することによって、第１係合部と第２係合部とを係合させる磁気吸引力を発生させることができ、この磁気吸引力が発生することによって、第１係合部と第２係合部とが係合して、ナット部材の回転を規制する。

　前記第１係合部が設けられる磁性材からなる往復動体を装置軸方向に往復動可能に設けるとともに、前記第２係合部をナット部材側に固定し、前記往復動体を前記第２係合部に接近させる方向に押圧する押圧部材を備え、前記外径側永久磁石と前記内径側永久磁石とを逆方向に着磁して、前記内・外径側永久磁石を流れて前記往復動体には流れない中巡回磁束を発生させて、前記第１係合部を第２係合部から離間させる磁気吸引力を発生させず、前記外径側永久磁石と前記内径側永久磁石とを同一方向に着磁して、内径側永久磁石および前記往復動板を流れる大巡回磁束と外径側永久磁石および前記往復動板を流れる小巡回磁束とを発生させて、前記押圧部材の押圧力に抗して、前記往復動体を前記第１係合部側へ引き寄せて第１係合部と第２係合部を相対的に離間させる磁気吸引力を発生させるものであってもよい。

　このように構成することによって、前記外径側永久磁石と前記内径側永久磁石とを逆方向に着磁して、往復動体を磁気力発生器側に引き寄せる磁気吸引力を発生させない状態では、押圧部材の押圧力で、第１係合部と第２係合部とが係合する状態となって、ナット部材の回転駆動が規制される状態となる。また、外径側永久磁石と内径側永久磁石とを同一方向に着磁して、前記往復動体を前記第１係合部側へ引き寄せて第１係合部と第２係合部が相対的に離間する状態となって、ナット部材が回転可能な状態となる。

　第１係合部と第２係合部とは、凹凸係合又は摩擦材係合にて係合することができ、簡単な構成にて、係脱動作を行うことができる。

　前記第１係合部と第２係合部とが相対的に装置軸方向に接近・離間時においては、形成される磁路中の径方向キャップが変化しないように構成するのが好ましい。このように、磁路中の径方向ギャップが変化しないように構成することによって、第１係合部と第２係合部との係脱動作を安定して行うことができる。

　磁気力発生器は、反第１係合部側に設けられる第１ヨークと、第１係合部側に設けられる第２ヨークとを備え、第１ヨークと第２ヨークとで、外径側永久磁石とコイルと内径側永久磁石を挟持し、第１ヨークには外径側永久磁石より外径側に外径側永久磁石を囲むように配設される第３ヨークが連設され、かつ、前記第２ヨークよりも反第１ヨーク側に配設される第４ヨークを有し、外径側永久磁石と第３ヨークとの間のギャップをｇ１とし、１・第２係合部が離間した状態の第１・第２係合部間のギャップをｇ２とし、第３ヨークと第４ヨークとの間のギャップをｇ３としたときに、ｇ１＞ｇ２＞ｇ３とするのが好ましい。このように構成することによって、磁気力発生器は、磁気吸引力を安定して発生させることができる。

　内径側永久磁石に低保磁力磁石を用い、外径側永久磁石に高保磁力磁石を用い、内径側永久磁石の着磁状態を変更する励磁コイル電流では、外径側永久磁石の着磁状態は変更されないものとするのが好ましい。ここで、保磁力とは、磁化された磁性体を磁化されない状態に戻すために必要な反対向きの外部磁場の強さをいう。このように構成することによって、外径側永久磁石と内径側永久磁石との着磁方向を同一方向としたり、逆方向としたりする場合、内径側永久磁石の着磁状態を変更する励磁コイル電流をコイルに流すことによって行うことができる。すなわち、外径側永久磁石と内径側永久磁石との着磁方向が同一方向である場合、内径側永久磁石の着磁状態を変更する励磁コイル電流をコイルに流せば、内径側永久磁石の着磁方向を逆方向にでき、その際、外径側永久磁石が高保磁力磁石であって、着磁状態は変更されない。このため、外径側永久磁石と内径側永久磁石との着磁方向を逆方向とすることができる。また、外径側永久磁石と内径側永久磁石との着磁方向が逆方向である場合、内径側永久磁石の着磁状態を変更する励磁コイル電流をコイルに流せば、内径側永久磁石の着磁方向を逆方向にでき、その際、外径側永久磁石が高保磁力磁石であって、着磁状態は変更されない。このため、外径側永久磁石と内径側永久磁石との着磁方向を同一方向とすることができる。

　第１・第２係合部の接近時と第１・第２係合部の離間時とで、内径側永久磁石の着磁状態を変更する励磁コイル電流の変化速度を調整し、磁気力発生器の磁気吸引力変化速度を変えるようにするのが好ましい。すなわち、接近時において、変化速度を小さくすることにより、第１係合部と第２係合部とをいわゆるソフトランディングさせることができ、係合時の係合音や衝撃乃至衝撃よる振動等が軽減される。また、離間する際においても、第１係合部と第２係合部とが離れる際の摩擦状態を変えることができる。すなわち、係合状態から解除する場合、摩擦力を考慮すれば、変化速度が高い方がよい。

　内径側永久磁石の低保磁力磁石に、アルニコル磁石または鉄クロムコバルト磁石を用いることができる。

　本発明に係る直動機構は、前記ボールねじ装置を用いるものである。ここで、直動機構は、ボールねじ装置を用いた直動アクチュエータ全般を指す。具体的には、建機/農機用電動パワーシリンダ、ロボット腕脚用直動アクチュエータ、自動車サスペンション用車高調整機構、自動車用各輪独立転舵機構、工作機ワークステージ用直動アクチュエータ、介護機器用直動アクチュエータ等の任意位置での位置保持機能が必要なものである。

　本発明では、ボールねじ軸を軸方向の目標位置において無給電でロック状態を保持できるので、位置を保持するために、モータ等の駆動源からロック状態において、動力を供給する必要がなく、エネルギー損失が生じない。

本発明に係る第１のボールねじ装置の要部断面図である。本発明に係る第１のボールねじ装置の動作工程を示し、一対のコイル電流を流さない状態の簡略図である。本発明に係る第１のボールねじ装置の動作工程を示し、一対のコイル電流を流している状態の簡略図である。本発明に係る第１のボールねじ装置の動作工程を示し、第１のコイルに流す電流の方向と第２のコイルに流す電流の方向とが逆の状態の簡略図である。本発明に係る第１のボールねじ装置の動作工程を示し、第１コイル及び第２コイルに電流を流さない状態の簡略図である。本発明に係る第１のボールねじ装置の動作工程を示し、第１のコイルに流す電流の方向と第２のコイルに流す電流の方向とが逆の状態の簡略図である本発明に係る第１のボールねじ装置の動作工程を示し、同方向励磁モードの簡略図である。本発明に係る第１のボールねじ装置の制御部の簡略ブロック図である。制動トルクと駆動トルクとの関係を示すグラフ図である。本発明に係る第２のボールねじ装置の要部断面図である。ボールねじ装置の制御部の簡略図である。内径側永久磁石の着磁動作を示すグラフ図である。本発明に係る第３のボールねじ装置の要部断面図である。本発明に係る第４のボールねじ装置の要部断面図である。

　以下本発明の実施の形態を図１～図９に基づいて説明する。図１は、本発明に係るボールねじ装置(第１のボールねじ装置)を示し、このボールねじ装置は、外周面１に第１ねじ溝(図示省略)が設けられたねじ軸３と、ねじ軸３に挿入され、内周面４に第１ねじ溝に対応する第２ねじ溝(図示省略)が設けられたナット部材６と、第１ねじ溝２と第２ねじ溝５との間である転動路(図示省略)に配置される複数のボール(図示省略)とを備えたものである。この場合、駆動手段を構成する駆動源３６(図３参照)らの駆動トルクにて回転駆動され、かつ、回転方向の変更が可能とされる。このため、ナット部材６が回転駆動されることによって、ねじ軸３はその軸方向に沿って往復動することができる。なお、駆動源３６としては、例えば、ＤＣモータを用いることができる。

　ところで、ボールねじ装置においては、多数のボールを無限に循環させる機能を必要とする。この機能としては、リターンプレート式、こま式、エンドキャップ式、エンドデフレクタ式、およびリターンチューブ式等があり、本ボールねじ装置では、これらのいずれも採用できる。

　この場合、このボールねじ装置は、ロック機構Ｍを備える。ここで、ロック機構Ｍは、ナット部材６の回転を停止して、ナット部材６に対するボールねじ軸３の軸方向の往復動を規制するものであり、ロック機構Ｍは、ナット部材６に一体状に固着されるディスク板１０と、ボールねじ軸３の軸心方向の往復動が可能な磁性材からなる規制板１１と、規制板１１をディスク板１０側へ押圧して、規制板１１に付設された摩擦材１２をディスク板１０に押し当ててナット部材６の回転を規制する押圧部材１３と、押圧部材１３の押圧力に抗して摩擦材１２のディスク板１０への押し当てを解除する解除機構Ｋとを備える。

　ナット部材６は、内周面４に第２ねじ溝が形成された円筒体からなり、一方の端面に、ディスク板１０が固着されている。なお、ディスク板１０には中心孔が設けられ、この中心にボールねじ軸３が挿通されている。

　規制板１１は、ディスク板１０に相対面するように、反ナット部材側に配置される円盤体からなり、ディスク板１０に対向する端面１１ｂに、平板リング状の摩擦材１２が付設されている。摩擦材１２は、ディスク板１０に直接接触することによって制動力を発生する部品であり、一般には、有機系摩擦材と無機系摩擦材とがあり、いずれを用いてもよい。有機系摩擦材は、繊維基材に各種の添加材料を加え、熱硬化樹脂で結合した複合材であり、スチール繊維を使用したセミメタリック系摩擦材もある。また、無機系摩擦材は、焼結金属や炭素繊維強化材料（ＣＣコンポジット）等で構成される。

　解除機構Ｋは、ボールねじ装置が収納される固定側の非磁性材のハウジング１５に固定される電磁石１６を備えるものである。電磁石１６は、永久磁石１７が内蔵された電磁石コア１８と、電磁石コア１８に配設される一対のコイル２０Ａ、２０Ｂとを備えたものである。電磁石コア１８は、中心孔１８ａが設けられた円盤形状の磁性材からなり、規制板側の端面１８ｃに開口して、コイル２０、２０が収納される周方向凹溝１９が設けられている。一対のコイル２０、２０は、大径側のリング形状に巻設された第１コイル２０Ａと、小径側のリング形状に巻設された第２コイル２０Ｂとを有し、この第１コイル２０Ａと第２コイル２０Ｂとの間に、リング形状に永久磁石１７が介装(介在)されている。永久磁石１７は低保磁力磁石で構成され、低保磁力磁石は、起磁力が高く、保磁力の比較的小さい磁石、例えば鉄-クロム-コバルト（ＦｅＣｒＣｏ）或いはアルニコ磁石（Ａｌｎｉｃｏ）で構成できる。

　ところで、ハウジング１５は円筒形状の胴部１５ａを有し、この胴部１５ａの内周面１５ａ１に、電磁石コア１８の外周面１８ｂが固定される。このため、電磁石１６は固定部材となる。規制板１１は、廻止めピン２１や規制板１１をディスク板１０へ押圧する押圧材１３（例えば、圧縮コイルばねからなる）を介して、ボールねじ軸３の軸方向に往復動可能に、電磁石１６側に付設される。すなわち、電磁石コア１８の規制板１１側の端面１８ｃに、押圧部材１３の反ナット部材側が嵌合する凹所２２、及び廻止めピン２１の反ナット部材側が嵌合する凹所２３が設けられ、これに対向して、規制板１１の電磁石コア側の端面に、廻止めピン２１のナット部材側が嵌合する凹所２４と、廻止めピン２１のナット部材側が嵌合する凹所２５とが設けられている。このため、電磁石コア１８側の凹部２２とこれに対向する規制板１１の凹所２４とに押圧部材１３が嵌合され、電磁石コア１８側の凹部２３とこれに対向する規制板１１の凹部２５とに廻止めピン２１が嵌合される。これによって、電磁石コア１８に対して回ることが規制され、ボールねじ軸３の軸方向に往復することが許容される。

　ところで、電磁石１６の中心孔１８ａ及び規制板１１の中心孔１１ａにボールねじ軸３が遊嵌状に挿入され、ボールねじ軸３の軸心方向の往復動を規制しない。また、規制板１１の外径及びディスク板１０の外径はほぼ同一寸に設定されるとともに、ハウジング１５は円筒形状の胴部１５ａの内径よりも小さく設定され、ディスク板１０の回転、及び規制板１１の往復動を規制しない。なお、規制板１１の肉厚及びディスク板１０の肉厚はほぼ同一寸に設定され、摩擦材１２は、これらよりも薄く設定されている。また、電磁石１６の電磁石コア１８の肉厚は、規制板１１の肉厚及びディスク板１０の肉厚よりも厚く設定されている。

　ところで、本ボールねじ装置は、図３に示すように、電磁石１６と規制板１１との間の隙間を検出する隙間検出センサ３０と、ボールねじ軸３に掛かる軸方向荷重を検出する荷重センサ３１と、形成される磁路の磁束密度を測定する磁束密度検出センサ３２とを備える。隙間検出センサ３０は、例えば、渦電流式センサやリラクタンス式センサ等の磁気式変位センサ等で構成できる。荷重センサ（圧力センサ）３１には、半導体ゲージ式、ひずみケージ式、金属薄膜式等のケージ式のもの、さらには、ゲージ式の圧力センサ以外に、静電容量式、光ファイバー式、振動式等の圧力センサがある。なお、荷重センサ３１として、ナット部材支持軸受部分に取り付けられた軸受アキシアル荷重センサによって構成されるのが好ましい。また、このアキシアル荷重センサは固定輪側支持部の歪みを検出するものが好ましい。

　磁束密度検出センサ３２には、コイルを用いたもの、リードスイッチを用いたもの、ホール素子を用いたもの、磁気抵抗素子を用いたもの等がある。なお、磁気抵抗素子には、半導体磁気抵抗素子、異方性磁気抵抗素子、巨大磁気抵抗素子、及びトンネル磁気抵抗素子がある。このため、検出器（磁束密度検出センサ３２）として、これらのものから種々選択して使用することができる。

　ところで、各センサ３０，３１，３２は、それぞれのセンサとして機能を発揮でき、しかも、本ボールねじ装置の動作を妨げない位置に設けられる。

　各センサ３０，３１，３２の信号が、制御器３５に入力されて演算され、駆動源３６およびロック機構Ｍを制御する。

　すなわち、制御器３５からの指令信号が、ナット部材６の回転力（駆動トルク）を付与する駆動源３６に入力されて、ナット部材６が回転駆動する。この際、ナット部材の回転方向、駆動トルク、回転数等が制御される。また、制御器３５からの指令信号が、電流供給源３７に入力され、この電流供給源３７からロック機構Ｍの各コイル２０Ａ、２０Ｂに給される。この場合、各図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、及び図２Ｄの磁力線が発生するような電流を流すことができる。

　次に図２Ａ～図２Ｆを用いて本ボールねじ装置の動作を説明する。まず、図２Ａに示す状態(初期状態)は、コイル２０Ａ，２０Ｂには電流を流さない状態とする。また、永久磁石１７は着磁されていない状態とする。この状態では、押圧部材１３の弾性付勢力にて、規制板１１がディスク板１０側へ押圧され、摩擦材１２がディスク板１０を押し付けることになる。この状態では、規制板１１とディスク板１０と一体化して、ナット部材６が回転しないロック状態となっており、ナット部材６には駆動源３６からの駆動トルクが付与されていない状態となっている。

　この図２Ａに示す状態から、図２Ｂに示すように、各コイル２０Ａ、２０Ｂに電流を流す。この場合、電磁石コア１８内に磁気ループＡを生じさせるとともに永久磁石１７に磁束を通過させない同方向励磁モードとする。この場合、いずれのコイル２０Ａ、２０Ｂに紙面の裏側から表側への電流を流すものである。これによって、電磁石コア１８内に矢印方向の磁気ループＡが形成され、電磁石１６の磁気吸着力が発生し、規制板１１がディスク板１０から離間することになる。

　次に、図２Ｃに示すように、第１コイル２０Ａに流す電流の方向と第２コイル２０Ｂに流す電流の方向とが逆方向として電磁石コア１８内に永久磁石１７に磁束を通過させる磁気ループＢ１，Ｂ２を生じさせる逆方向励磁モードとする。この場合、第１コイル２０Ａには、紙面の裏側から表側への電流を流すとともに、第２コイル２０Ｂには、第１コイル２０Ａとは逆の紙面の表側から裏側への電流を流す。このため、第１コイル２０Ａと第２コイル２０Ｂとの間の永久磁石１７には、第１・第２コイル２０Ａ、２０Ｂで形成される磁気ループＢ１、Ｂ２の方向が、規制板１１側に向かうことになる。これによって、永久磁石１７は軸方向に着磁される。すなわち、永久磁石１７には、規制板１１を電磁石コア１８に吸引する方向の磁気吸着力が発生し、規制板１１を電磁石１６に吸着することができる。

　この状態において、図２Ｄに示すように、第１コイル２０Ａ及び第２コイル２０Ｂへの電流の供給を停止する。しかしながら、電流の供給が停止されても、永久磁石１７も着磁されたままであるので、規制板１１を電磁石１６に吸着している状態が維持される。この状態では、ナット部材６に、駆動源からの駆動トルクが付与されて、ナット部材６が回転駆動される状態とすることができる。

　ナット部材６の駆動源３６からの駆動トルクの付与を停止して、再度、ナット部材６の回転停止(ロック)状態とするには、まず図２Ｅに示すように、第１コイル２０Ａに流す電流の方向と第２コイル２０Ｂに流す電流の方向とが逆方向として電磁石コア１８内に永久磁石１７に磁束を通過させる磁気ループＢ３，Ｂ４を生じさせる逆方向励磁モードとする。この場合、第１コイル２０Ａには、紙面の表側から裏側への電流を流すとともに、第２コイル２０Ｂには、第１コイル２０Ａとは逆の紙面の裏側から表側への電流を流す。これによって、第１コイル２０Ａと第２コイル２０Ｂとの間の永久磁石１７には、第１・第２コイル２０Ａ、２０Ｂで形成される磁気ループＢ３、Ｂ４の方向が、規制板１１側から反規制板側に向かうことになる。すなわち、永久磁石１７を、図２Ｃに示す永久磁石１７を着磁する磁束方向とは、逆方向の軸方向の磁束が通過することである。このため、永久磁石１７の着磁が打ち消され、永久磁石１７が消磁されることになる。

　このように、永久磁石１７が消磁された後は、第１コイル２０Ａ、２０Ｂの電流を流して、図２Ｆに示すように、電磁石コア１８内に磁気ループＣを生じさせるとともに永久磁石１７に磁束を通過させない同方向励磁モードとする。いずれのコイル２０Ａ、２０Ｂにも紙面の表側から裏側への電流を流すものである。これによって、電磁石コア１８内に矢印方向の磁気ループＣ(図２Ｂと反対)が形成され、永久磁石１７は電磁石１６が着磁されない状態となっているが、磁気ループＣによって、規制板１１が電磁石１６に吸着される状態となっている。そして、この状態から、コイル２０Ａ、２０Ｂへの電流供給を弱めて、電磁石１６の磁気吸引力を弱めることによって、押圧部材１３の弾性付勢力が磁気吸引力よりも大きくなれば、この図２Ｆに示すように、規制板１１が電磁石１６から離れ、摩擦材１２がディスク板１０を押し付けることになって、ロック状となる。このロック状態ではナット部材６の駆動トルクを付与しない。

　ところで、図２Ｂに示すように、電磁石１６の磁気吸引力により、規制板１１が電磁石１６側に引き寄せられていけば、ナット部材６への制動力が低下する。また、図２Ａに示すように、摩擦材１２がディスク板１０を押し付けることになって、ロック状態において、ボールねじ軸３に掛かる軸方向荷重は、荷重センサにて検出することができる。このため、このセンサ出力を基に電磁石１６の磁気吸引力と駆動トルク、ひいてはディスク板制動力とナット部材６の駆動トルクを協調制御することで、ロックモードから駆動モードにスムーズに遷移させることができる。すなわち、電磁石１６の磁気吸引力が徐々に増して規制板１１を電磁石１６側に吸引し、制動力を弱めると同時に駆動源（モータ等）からの駆動トルクを増すことで、ナット部材６は駆動トルクと逆方向に回転させられることが無くなる。

　電磁石１６の磁気吸引力はコイル電流及び規制板１１の距離（隙間）によって変化するため、隙間検出センサ３０を用いて隙間を検出し、隙間に応じてコイル電流を調整することで磁気吸引力を制御することができる。これにより、ロック解除時の制御が精密に実行でき、また規制板１１が電磁石１６に接触する際にはソフトランディング(穏やかに接触)させることもできる。

　さらに、図２Ｃに示すように、第１コイル２０Ａに流す電流の方向と第２コイル２０Ｂに流す電流の方向とが逆方向として電磁石コア１８内に永久磁石１７に磁束を通過させる磁気ループＢ１，Ｂ２を生じさせる逆方向励磁モードとして、永久磁石１７に着磁する場合、磁束密度検出センサ３２にて、磁路中の磁束密度を測定することによって、この測定した磁束密度に基づいて、コイル電流の大きさ、向き、流す時間を調整することにより、所望の着磁状態になるように調整できる。また、図２Ｅに示すように、永久磁石を消磁する際も、磁束密度検出センサ３２にて、磁路中の磁束密度を測定することによって、この測定した磁束密度に基づいて、コイル電流の大きさ、向き、流す時間を調整することにより、所望の状態になるように調整できる。

　ボールねじ軸３の軸方向の停止目標位置付近において、ナット部材６の駆動トルクと、規制板１１の電磁石への吸着力である制動トルクとの協調制御にて制動力乃至ダンピング力を付与する制御を行うように設定できる。

　このように、ボールねじ軸３の目標停止位置付近においては、駆動源と協調制御して制動力、ダンピング力を付与できるため応答速度向上、オーバーシュート防止を図ることもできる。

　ところで、図４はロック解除時の制御の一例を示す。すなわち、図４において、（Ｉ）の領域は制動モードであって、ロック機構Ｍによる制動トルクを徐々に下げて、ボールねじ軸３からナット部材６に入力される負荷トルクに近づける。（ＩＩ）の領域は遷移モードであって、制動トルクを下げると同時に駆動源(モータ)からの駆動トルクを増加させて急激なトルク変動を生じないようにする。（ＩＩＩ）の領域は駆動モードであって、制動トルクは零になり、駆動モードに移行する。すなわち、ロック解除時のロック機構Ｍと駆動源３６の協調制御を行うことができる。この制御には、前記したように、隙間検出センサ３０にて、ディスク板１０と規制板１１との間の隙間を検出して、この隙間に応じてコイル電流を調整することで磁気吸引力を制御でき、これによって、ロック解除時の制御を精密に行うことができ、また、規制板１１が電磁石１６に接触する際にはいわゆるソフトランディングさせることができる。

　本発明のボールねじ装置によれば、ロック機構Ｍの押圧部材１３にて、規制板１１に付設された摩擦材１２をディスク板１０に押し当てることができ、この際、ナット部材６に駆動トルクを付与しないようにすれば、規制板１１の摩擦材１２がディスク板１０に押し当てられているので、ディスク板１０が回転停止状態となり、このディスク板１０に一体状に固着されているナット部材６は回転停止状態となる。この回転停止状態においては、電磁石１６の一対のコイル２０Ａ、２０Ｂに電流を流さない無給電状態である。また、電磁石１６の一対のコイル２０Ａ、２０Ｂに電流を流すことより、電磁吸引力を発生させて規制板１１を電磁石１６側へ吸引することによって、ディスク板１０の回転停止状態が解除となって、ナット部材６に駆動トルクの付与でもって、ナット部材６が回転駆動して、ボールねじ軸３の軸心方向の往復動が可能となる。

　このため、本発明では、ボールねじ軸３を軸方向の目標位置において無給電でロック状態を保持できるので、位置を保持するために、モータ等の駆動源３６からロック状態において、動力を供給する必要がなく、エネルギー損失が生じない。

　解除機構Ｋは、大径の第１コイル２０Ａと、小径の第２コイル２０Ｂと、第１コイル２０Ａと第２コイル２０Ｂとの間に介装される永久磁石１７とを備え、第１コイル２０Ａに流す電流の方向と第２コイル２０Ｂに流す電流の方向と同一方向として電磁石コア１８内に磁気ループを生じさせるとともに永久磁石１８に磁束を通過させない同方向励磁モードと、第１コイル２０Ａに流す電流の方向と第２コイル２０Ｂに流す電流の方向とが逆方向として電磁石コア１８内に永久磁石１７に磁束を通過させる磁気ループを生じさせる逆方向励磁モードとがあるように設定することができる。

　同方向励磁モードとすることによって、永久磁石１７に磁束を通過させないが、電磁石コア１８内に磁気ループを生じ、電磁石１６側に規制板１１を吸引する電磁吸引力を発生させることができる。また、この同方向励磁モードでは、永久磁石１７に磁束を通過させないので、永久磁石１７は着磁しない。これに対して、逆方向励磁モードとすることによって、永久磁石１７が着磁することになる。また、永久磁石１７が着磁した状態で、着磁させた逆方向励磁モードとは相違する電流の流れの逆方向励磁モードとすることによって、永久磁石１７の着磁を消磁させることができる。

　このため、摩擦材１２をディスク板１０に押し当ててナット部材６の回転を規制している状態で、第１・第２コイル２０Ａ、２０Ｂに同一方向の電流を流す同方向励磁モードとして、電磁石１６と規制板１１との間に磁気吸引力を作用させて、摩擦材１２のディスク板１０への押し当て力の軽減を可能とすることができる。

　ナット部材６の回転を規制するロック状態におけるボールねじ軸３に係る軸方向荷重を検出る荷重センサ３１を備えたものであってもよい。このように荷重センサ３１を設ければ、ロック時におけるボールねじ軸３にかかる荷重がわかる。すなわち、ナット部材６の制動トルクがわかる。

　ナット部材６の回転を規制するロック状態の解除時において、電磁石１６の磁気吸引力を増加させて摩擦材１２の押し付け力を弱めるとともに、ナット部材６の駆動トルクを増加させて、ナット部材６の駆動トルクの逆方向の回転を規制する制御を行うのが好ましい。

　このような制御を行うものでは、ロック状態から滑らかにナット部材６の回転駆動状態に移行でき、しかもナット部材６は所望の回転方向と逆方向に回転することを防止できる。

　電磁石１６と規制板１１との間の隙間寸法を検出する隙間検出センサ３０を備え、この隙間寸法に応じて電磁石１６の一対のコイル２０Ａ、２０Ｂに流すコイル電流を調整して電磁石１６の磁気吸引力を制御するように設定できる。すなわち、電磁石１６の磁気吸引力は、コイル２０Ａ、２０Ｂに印加する電流(コイル電流)及び電磁石１６と規制板１１との間の隙間寸法によって変化する。このため、この隙間寸法を隙間検出センサ３０で検出することによって、この隙間寸法に応じてコイル電流を調節することで、磁気吸引力を制御することができる。これにより、ロック解除時の制御を安定して正確に行うことができる。さらには、規制板１１が電磁石１６に吸着する(接触する)際にソフトランディング(穏やかに接触)させることができる。

　電磁石１６が規制板１１を吸着した状態で、一対のコイル２０Ａ、２０Ｂに逆方向の電流を流して、永久磁石１７が軸方向に沿って通る磁束にて着磁し、一対のコイル２０Ａ、２０Ｂへの電流停止でも、規制板１１が電磁石１６に吸着状態を維持するように設定できる。コイル２０Ａ、２０Ｂへの電流停止状態でも、規制板１１が電磁石１６に吸着状態が維持されるので、この状態でナット部材６に駆動トルクを付与することによって、ナット部材６が回転駆動する。

　一対のコイル２０Ａ、２０Ｂに電流を流して、永久磁石１７が軸方向に沿って通る磁束にて着磁している状態で、一対のコイル２０Ａ、２０Ｂに逆方向の電流を流すことにより、永久磁石１７の消磁が可能となる。このように永久磁石１７の消磁を行えば、初期状態に戻すことができる。

　永久磁石１７の着磁状態を、磁路中の磁束密度から求め、コイル電流の大きさ、向き、流す時間を調整して所望の着磁状態とすることができる。

　永久磁石１７が軸方向に沿って通る磁束にて着磁している状態での規制板の電磁石への吸着が可能な低保磁力磁石であり、低保磁力磁石は、起磁力が高く、保磁力の比較的小さい磁石、例えば鉄-クロム-コバルト（ＦｅＣｒＣｏ）或いはアルニコ磁石（Ａｌｎｉｃｏ）で構成できる。

　次に、他のボールねじ装置を図５～図９に基づいて説明する。図５は、本発明に係るボールねじ装置(第２のボールねじ装置)を示し、このボールねじ装置は、外周面１０１に第１ねじ溝(図示省略)が設けられたねじ軸１０３と、ねじ軸１０３に挿入され、内周面１０４に第１ねじ溝に対応する第２ねじ溝(図示省略)が設けられたナット部材１０６と、第１ねじ溝１０２と第２ねじ溝との間である転動路(図示省略)に配置される複数のボール(図示省略)とを備えたものである。この場合、駆動手段を構成する駆動源１３１(図６参照)からの駆動トルクにてナット部材１０６は回転駆動され、かつ、ナット部材１０６の回転方向の変更が可能とされる。このため、ナット部材１０６が回転駆動されることによって、ねじ軸１０３はその軸方向に沿って往復動することができる。なお、駆動源１３１としては、例えば、ＤＣモータを用いることができる。

　ところで、ボールねじ装置においては、多数のボールを無限に循環させる機能を必要とする。この機能としては、リターンプレート式、こま式、エンドキャップ式、エンドデフレクタ式、およびリターンチューブ式等があり、本ボールねじ装置では、これらのいずれも採用できる。また、このボールねじ装置は、ハウジング１１０に収納される。この場合のハウジング１１０は、円筒形状の胴部１１１と、胴部１１１の一方の開口部を塞ぐ蓋部１１２とを備えたものであり、軸１０３が蓋部１１２に設けられた貫通孔１１２aを貫通している。

　この場合、このボールねじ装置は、ロック機構Ｍを備える。ここで、ロック機構Ｍはナット部材１０６の回転を停止して、ナット部材１０６に対するボールねじ軸１０３の軸方向の往復動を規制するものであり、ロック機構Ｍは、磁気力発生器１１５と、この磁気力発生器１１５側に設けられる第１係合部１１６と、ナット部材１０６側に設けられる第２係合部１１７とを備える。

　磁気力発生器１１５は、少なくとも、短筒形状の外径側永久磁石１１８と、短筒形状の内径側永久磁石１１９と、外径側永久磁石１１８と内径側永久磁石１１９との間に介在されるコイル１２０とを備えたものである。すなわち、外径側永久磁石１１８と内径側永久磁石１１９とコイル１２０とが同心円状に配設され、短円筒形状に巻設されたコイル１２０が、外径側永久磁石１１８と内径側永久磁石１１９とに介在されるものである。この場合、外径側永久磁石１１８と内径側永久磁石１１９とコイル１２０との軸方向長さが同一に設定される。なお、外径側永久磁石１１８と内径側永久磁石１１９とコイル１２０とで、円盤形状の磁気力発生器要部１１５ａを成す。

　外径側永久磁石１１８は高保磁磁石で構成され、内径側永久磁石１１９は低磁磁石で構成される。ここで、保磁力とは、磁化された磁性体を磁化されない状態に戻すために必要な反対向きの外部磁場の強さをいう。内径側永久磁石１１９の着磁状態を変更する励磁コイル電流では、外径側永久磁石１１８の着磁状態は変更されないものとする。

　磁気力発生器１１５は、磁気力発生器要部１１５ａの反第１係合部側に設けられる第１ヨーク１２１と、磁気力発生器要部１１５ａの第１係合部側に設けられる第２ヨーク１２２とを備え、第１ヨーク１２１と第２ヨーク１２２とで、外径側永久磁石１１８とコイル１２０と内径側永久磁石１１９を挟持している。また、第１ヨーク１２１には外径側永久磁石１１８より外径側に外径側永久磁石１１８を囲むように配設される第３ヨーク１２３が連設される。さらに、第２ヨーク１２２よりも反第１ヨーク側に配設されて、後述する大巡回磁路Ｂａ及び小巡回磁路Ｃａを形成するための第４ヨーク１２４を有している。ナット部材１０６の磁気力発生器側端面に基板としての第４ヨーク１２４が固定されている。この場合、第２ヨーク１２２に第１係合部１１６が付設され、第４ヨーク１２４に第２係合部１１６が付設され、第１係合部１１６と第２係合部１１７とが相対面する状態となる。

　また、第１ヨーク１２１と第３ヨーク１２３とは一体状に形成されたものであり、短円形状をなす第３ヨーク１２３が、ハウジング１１０の胴部１１１の内径面に形成される周方向凹部１１１ａ内に収納状となっている。第１ヨーク１２１，第３ヨーク１２３、磁気力発生器要部１１５ａ、第２ヨーク１２２、および第１係合部１１６が、一体的にねじ軸３の軸方向に沿って往復動が可能となっている。このため、第１ヨーク１２１，第３ヨーク１２３、磁気力発生器要部１１５ａ、第２ヨーク１２２、および第１係合部１１６にて一体的に往復動する往復動体Ｒを構成する。

　また、第２係合部１１７は、ナット部材１０６側の第４ヨーク１２４に設けられるものであり、この第４ヨーク１２４及び第２係合部１１７は、ナット部材１０６が回転駆動されることによって一体的に回転駆動する。

　往復動体Ｒは、弾性体にて構成される押圧部材１２５の弾性力にて、ハウジング１１０の蓋部１１２側へ押圧される。また、第１ヨーク１２１と蓋部１１２との間に、周方向に沿って所定ピッチで複数本配設される廻り止めピン１２６が配置される。すなわち、蓋部１１２の内面１１２ｂに、周方向に沿って所定ピッチで複数個配設される凹部１２７を設けるとともに、第１ヨーク１２１の蓋部側外面に、周方向に沿って所定ピッチで複数個配設される凹部１２８を設ける。そして、凹部１２７に廻り止めピン１２６の蓋側を挿入するとともに、凹部１２８に廻り止めピン１２６の第１ヨーク側を挿入する。

　このように構成することによって、往復動体Ｒは、ねじ軸１０３の軸方向には往復動可能あるが、廻り止めピン１２６が介在されることによって、その軸心廻りに回転できない状態となっている。また、押圧部材1２５の弾性力(押圧力)にて往復動体Ｒが蓋部側に押圧され、図５の上半分部位を示すように、第１ヨーク１２１が蓋部１１２に接触する状態となっている。

　第１ヨーク１２１が蓋部１１２に接触する状態となっていれば、第１係合部１１６と第２係合部１１７とが離間した状態になって、第１係合部１１６と第２係合部１１７とが係合しない状態となる。また、図５の下半分部位では、往復動体Ｒが第２係合部１１７へ移動した状態では、第１係合部１１６と第２係合部１１７とが係合した状態となっている。

　ここで、係合した状態とは、凹凸係合した状態をいう。すなわち、第１係合部１１６と第２係合部１１７とは軸方向に沿って相対面し、第１係合部１１６の第２係合部対応面に凹凸部(図示省略)が形成されるとともに、第２係合部１１７の第１係合部対応面に凹凸部(図示省略)が形成されている。そして、係合状態とは、第１係合部１１６の凸部が第２係合部１１７の凹部に嵌合し、第２係合部１１７の凸部が第１係合部１１６の凹部に嵌合した状態である。第１係合部１１６の凹部は、第２係合部側に開口し、第２係合部１１７の凹部は、第１係合部側に開口している。このため、第１係合部１１６と第２係合部１１７とが離間している状態から、ねじ軸１０３の軸方向に沿って相対的に接近していけば、第１係合部１１６の凸部が第２係合部１１７の凹部に嵌入し、第２係合部１１７の凸部が第１係合部１１６の凹部に嵌入することができる。また、係合状態から、第１係合部１１６と第２係合部１１７とがねじ軸１０３の軸方向に沿って相対的に離間していけば、各嵌合状態が解除される。なお、第１係合部１１６と第２係合部１１７とが凹凸係合する場合、第１、第２係合部１１６、１１７は鋼材を使用し、特に軟磁性材が好ましい。軟磁性材は、磁場が印加されると磁化されやすく、磁場を取り去ると元に戻りやすい（逆向きの磁場により磁化が反転されやすい）、すなわち透磁率μが大きく、保持力Ｈｃが小さい材料である。

　ところで、外径側永久磁石１１８と第３ヨーク１２３との間のギャップをｇ１とし、第１・第２係合部１１６，１１７が離間した状態の第１・第２係合部間のギャップをｇ２とし、第３ヨーク１２３と第４ヨーク１２４との間のギャップをｇ３としたときに、ｇ１＞ｇ２＞ｇ３とする。なお、第３ヨーク１２３と、ハウジング１１０の胴部１１１の周方向凹部１１１ａの底面との間には、往復動体Ｒの往復動を規制しないように、微小隙間が設けられる。

　図６は、本ボールねじ装置の制御部を示し、駆動源１３１は制御器１３０によって制御され、また、ロック機構Ｍの一部を構成する外径側永久磁石１１８と内径側永久磁石１１９との間のコイル１２０には、電流供給源３２から励磁用電流が供給される(流される)。

　次に、図５に示すボールねじ装置の動作を説明する。図５の上半分図では、外径側永久磁石１１８と内径側永久磁石１１９とは逆方向に着磁された状態である。すなわち、外径側永久磁石１１８は、第１ヨーク１２１側がＳ極とされ、第２ヨーク１２２側がＮ極とされ、内径側永久磁石１１９は、第１ヨーク１２１側がＮ極とされ、第２ヨーク１２２側がＳ極とされている。このような着磁状態では、磁束は、両磁石１１８，１１９と、第１ヨーク１２１，第２ヨーク１２２を矢印のように第４ヨーク１２４を流れない中巡回磁束Ａａを構成する。このため、外部磁性体である第４ヨーク１２４に磁気力(磁気吸引力)を及ぼさない。

　この状態では、第１係合部１１６側、つまり、往復動体Ｒが押圧部材１２５の弾性力にて、ハウジング１１０の蓋部１１２側へ押圧されて、第１係合部１１６と第２係合部１１７とが係合しない状態となっている。この状態では、駆動源１３１からナット部材６に起動トルクを付与することによって、ナット部材１０６が回転駆動して、ねじ軸１０３の軸方向の往復動が可能となる。

　図５の下半分図では、外径側永久磁石１１８と内径側永久磁石１１９とが同一方向に着磁された状態である。すなわち、外径側永久磁石１１８は、第１ヨーク１２１側がＳ極とされ、第２ヨーク１２２側がＮ極とされ、内径側永久磁石１１９も、第１ヨーク１２１側がＳ極とされ、第２ヨーク１２２側がＮ極とされている。このような着磁状態では、磁気力発生器１１５の外側の第３ヨーク１２３および第４ヨーク１２４に流れる大巡回磁束Ｂａを形成する。すなわち、この大巡回磁束Ｂａは、第１ヨーク１２１、内径側永久磁石１１９、第４ヨーク１２４および第３ヨーク１２３へと流れる磁束である。また、この場合、第１ヨーク１２１、外径側永久磁石１１８、第４ヨーク１２４、及び第３ヨーク１２３を流れる中巡回磁束Ｃａを形成する。この大巡回磁束Ｂａおよび中巡回磁束Ｃａを形成するには、外径側永久磁石１１８と第３ヨーク１２３との間のギャップをｇ１とし、第１・第２係合部１１６，１１７が離間した状態の第１・第２係合部間のギャップをｇ２とし、第３ヨーク１２３と第４ヨーク１２４との間のギャップをｇ３としたときに、ｇ１＞ｇ２＞ｇ３とするのが好ましい。

　このため、第１係合部１１６と第２係合部１１７との間に、磁気力(磁気吸引力)が発生して、図５の下半分図のように、往復動体Ｒが、第２係合部１１７側へ引き寄せられ、第１係合部１１６と第２係合部１１７とが係合する状態となる。このように、第１係合部１１６と第２係合部１１７とが係合すれば、いわゆるロック状態となって、ナット部材１０６の回転駆動が規制される。これによって、ねじ軸１０３の軸方向の往復動が規制される。

　ところで、外径側永久磁石１１８と内径側永久磁石１１９との着磁方向を変更する場合、内径側永久磁石１１９の着磁状態を変更すればよい。すなわち、本ロック機構Ｍでは、内径側永久磁石１１９に低保磁力磁石を用い、外径側永久磁石１１９に高保磁力磁石を用い、内径側永久磁石の着磁状態を変更する励磁コイル電流をコイル１２０に流すものである。このように、内径側永久磁石１１９の着磁状態を変更する励磁コイル電流をコイル１２０に流せば、内径側永久磁石１１９の着磁状態が変更されることになるが、外径側永久磁石１１８は、高保磁力磁石であり、着磁状態が変更されない。

　このため、外径側永久磁石１１８と内径側永久磁石１１９との着磁方向を同一方向としたり、逆方向としたりする場合、内径側永久磁石１１９の着磁状態を変更する励磁コイル電流をコイルに流すことによって行うことができる。すなわち、外径側永久磁石１１８と内径側永久磁石１１９との着磁方向が同一方向である場合、内径側永久磁石１１９の着磁状態を変更する励磁コイル電流をコイルに流せば、内径側永久磁石１１９の着磁方向を逆方向にでき、その際、外径側永久磁石１１８が高保磁力磁石であって、着磁状態は変更されない。このため、外径側永久磁石１１８と内径側永久磁石１１９との着磁方向を逆方向とすることができる。また、外径側永久磁石１１８と内径側永久磁石１１９との着磁方向が逆方向である場合、内径側永久磁石１１９の着磁状態を変更する励磁コイル電流をコイルに流せば、内径側永久磁石１１９の着磁方向を逆方向にでき、その際、外径側永久磁石が高保磁力磁石であって、着磁状態は変更されない。このため、外径側永久磁石１１８と内径側永久磁石１１９との着磁方向を同一方向とすることができる。

　次に、内径側永久磁石の着磁動作を図７に示す。図５の上半分図における、内径側永久磁石１１９の残留磁束密度はＢ０+で動作点（ａ）(着磁済み状態)にあるとする。コイル１２０に流す電流をマイナス側に大きくすることで外部磁界をマイナス方向に大きくしていくと動作点は減磁曲線上を（ａ）→（ｂ）→（ｃ）と下降する。動作点（ｃ）においてコイル電流をゼロに戻すとリコイル比透磁率μｒの傾きを持つ直線に沿って動作点（ｄ）（ａ）から逆向きに着磁された状態)に達する。この時、内径側永久磁石１１９の残留磁束密度はＢ０-となり、図５の下半面図の状態になる。この状態からコイル１２０に今までと逆の電流を流すと動作点は（ｄ）→（ｅ）→（ｆ）と変化する。動作点（ｆ）でコイル電流をゼロにすると初期の残留磁束密度Ｂ０+の動作点（ａ）に戻る。

　動作点（ａ）から動作点（ｃ）に至るまでのコイル電流の変化速度を調整することで、磁気力発生器１１５が第４ヨーク１２４を吸引する磁力の増加速度を変えられる。変化速度を小さくし、ソフトランディングできれば、係合時の音、振動を低減することが可能である。同様に、動作点（ｄ）から動作点（ｆ）に至るまでのコイル電流の変化速度を調整することで、第１係合部１１６と第２係合部１１７が離れる際の摩擦状態を変えることができる。係合部１１６、１１７を噛み合いにした場合は変化速度を高めることが望ましい。

　本発明の他のボールねじ装置によれば、第１係合部１１６と第２係合部１１７が接近すれば、第１係合部１１６と第２係合部１１７とが係合して、ナット部材１０６の回転を規制し、第１係合部１１６と第２係合部１１７が離間すれば、第１係合部１１６と第２係合部１１７との係合が解除され、ナット部材１０６の回転駆動が許容される。また、接近・離間の切り換え時のみコイル１２０に電流を供給するものであるので、ロック機構として、常時通電する必要がない。

　すなわち、他のボールねじ装置でも、ボールねじ軸を軸方向の目標位置において無給電でロック状態を保持できるので、位置を保持するために、モータ等の駆動源からロック状態において、動力を供給する必要がなく、エネルギー損失が生じない。

　第１係合部１１６と第２係合部１１７とは、凹凸係合（凹凸嵌合）にて係合することができ、簡単な構成にて、係脱動作を行うことができる。

　前記第１係合部１１６と第２係合部１１７とが相対的に装置軸方向に接近・離間時においては、形成される磁路中の径方向ギャップが変化しないように構成するのが好ましい。このように、磁路中の径方向ギャップが変化しないように構成することによって、第１係合部１１６と第２係合部１１７との係脱動作を安定して行うことができる。

　外径側永久磁石１１８と第３ヨーク１２３との間のギャップをｇ１とし、第１・第２係合部１１６，１１７が離間した状態の第１・第２係合部間のギャップをｇ２とし、第３ヨーク１２３と第４ヨーク１２４との間のギャップをｇ３としたときに、ｇ１＞ｇ２＞ｇ３とするのが好ましい。このように構成することによって、磁気力発生器１１５は、磁気吸引力を安定して発生させることができる。

　内径側永久磁石１１９に低保磁力磁石を用い、外径側永久磁石１１８に高保磁力磁石を用ことによって、外径側永久磁石１１８と内径側永久磁石１１９との着磁方向を同一方向としたり、逆方向としたりする場合、内径側永久磁石１１９の着磁状態を変更する励磁コイル電流をコイルに流すことによって行うことができる。

　第１・第２係合部１１６，１１７の接近時と第１・第２係合部１１６，１１７の離間時とで、内径側永久磁石１１９の着磁状態を変更する励磁コイル電流の変化速度を調整し、磁気力発生器１１５の磁気吸引力変化速度を変えるようにするのが好ましい。すなわち、接近時におい、変化速度を小さくすることにより、第１係合部１１６と第２係合部１１７とをいわゆるソフトランディングさせることができ、係合時の係合音や衝撃乃至衝撃による振動等が軽減される、また、離間する際においても、第１係合部１１６と第２係合部１１７とが離れる際の摩擦状態を変えることができる。すなわち、係合状態から解除する場合、摩擦力を考慮すれば、変化速度が高い方がよい。

　内径側永久磁石１１９の低保磁力磁石に、アルニコル磁石または鉄クロムコバルト磁石を用いることができる。

　次に、図８は第３の実施形態を示し、この場合、磁気力発生器要部１１５ａ側が固定されてねじ軸１０３の軸方向に往復動しないものである。すなわち、第３ヨーク１２３が、ハウジング１１０の胴部１１１の内周面１１１ｂに固着している。また、第４ヨーク１２４が、ナット部材１０６の磁気力発生器側の端面に固着される基板１３５に対して、ねじ軸１０３の軸方向に沿って往復動可能とされている。この場合、第１係合部１１６が第２ヨーク１２２に付設され、往復動体１３３を構成する第４ヨーク１２４に第２係合部１１７が付設され、第１係合部１１６と第２係合部１１７とが相対面する状態となる。

　この場合、引張りスプリング等からなる引張り部材１３６と、廻り止めピン１３７とを介して、第４ヨーク１２４が基板１３５に付設される。すなわち、基板１３５の第４ヨーク側の端面に周方向に沿って所定ピッチで複数の凹部１３８が設けられるとともに、第４ヨーク１２４に基板側の端面に周方向に沿って所定ピッチで複数の凹部１３９が設けられ、基板１３５の凹部１３８とこれに相対応する第４ヨーク１２４の凹部１３９に引張り部材１３６が嵌入されている。また、引張り部材１３６よりも内径側において、基板１３５の第４ヨーク側の端面に周方向に沿って所定ピッチで複数の凹部１４０が設けられるとともに、第４ヨーク１２４に基板側の端面に周方向に沿って所定ピッチで複数の凹部１４１が設けられ、基板１３５の凹部１４０とこれに相対応する第４ヨーク１２４の凹部１４１に、廻り止めピン１３７が嵌入されている。

　また、この場合も、外径側永久磁石１１８と第３ヨーク１２３との間のギャップをｇ１とし、第１・第２係合部１１６，１１７が離間した状態の第１・第２係合部間のギャップをｇ２とし、第３ヨーク１２３と第４ヨーク１２４との間のギャップをｇ３としたときに、ｇ１＞ｇ２＞ｇ３とする。

　他の構成は、図５に示すボールねじ装置と同様であるので、同一の部材は、図５に示す符号を付して、それらの説明を省略する。

　次に図８に示すボールねじ装置の動作について説明する。図８の上半分図に示す状態では、図５に示す上半分図に示す状態と同様であり、外径側永久磁石１１８と内径側永久磁石１１９とは逆方向に着磁された状態である。すなわち、外径側永久磁石１１８は、第１ヨーク１２１側がＳ極とされ、第２ヨーク１２２側がＮ極とされ、内径側永久磁石１１９は、第１ヨーク１２１側がＮ極とされ、第２ヨーク１２２側がＳ極とされている。このような着磁状態では、磁束は、両磁石１１８，１１９と、第１ヨーク１２１，第２ヨーク１２２を矢印のように磁気力発生器側のみに流れる中巡回磁束Ａを構成する。このため、外部磁性体である第４ヨーク１２４に磁気力(磁気吸引力)を及ぼさない。

　この状態では、第４ヨーク１２４が引張り部材１３６にて、ナット部材１０６側へ引っ張られ、第１係合部１１６と第２係合部１１７とが離間した状態となって、ナット部材６が回転可能となっている。この状態では、駆動源１３１からナット部材１０６に起動トルクを付与することによって、ナット部材１０６が回転駆動して、ねじ軸１０３の軸方向の往復動が可能となる。

　図８の下半分図では、外径側永久磁石１１８と内径側永久磁石１１９とが同一方向に着磁された状態である。すなわち、外径側永久磁石１１８は、第１ヨーク１２１側がＳ極とされ、第２ヨーク１２２側がＮ極とされ、内径側永久磁石１１９も、第１ヨーク１２１側がＳ極とされ、第２ヨーク１２２側がＮ極とされている。このような着磁状態では、磁気力発生器１５の外径側の第３ヨーク１２３および第４ヨーク１２４に流れる大巡回磁束Ｂを形成し、第１ヨーク１２１，外径側永久磁石１１８，第４ヨーク１２４、及び第３ヨーク１２３を流れる小巡回磁束Ｃａを形成する。

　図８の下半分図で示す状態では、第４ヨーク１２４が磁気力発生器１１５側へ引っ張られる磁気吸引力が発生し、第１係合部１１６と第２係合部１１７とが係合した状態となる。これによって、第４ヨーク２１４はその回転が規制され、ナット部材１０６も回転が規制された状態となる。このため、ねじ軸１０３の軸方向の往復動が規制される。

　この実施形態においても、外径側永久磁石１１８と内径側永久磁石１１９との着磁状態の変更は、内径側永久磁石１１９に、着磁状態を変更する励磁コイル電流をコイルに流すことによって行うことができる。また、内径側永久磁石１１９の着磁動作も、図５の内径側永久磁石に対する着磁動作と同様である。

　このため、図８に示すボールねじ装置は、図５に示すボールねじ装置が奏する作用効果と同様の作用効果を奏することができる。

　次に、図９は第４実施形態を示し、この場合も、図８に示すボールねじ装置と同様、磁気力発生器要部１１５ａ側が固定されてねじ軸１０３の軸方向に往復動しないものである。すなわち、第３ヨーク１２３が、ハウジング１１０の胴部１１１の内周面１１１ｂに固着している。また、第４ヨーク１２４が、ナット部材１０６の磁気力発生器側の端面に固着される基板３５に対して、ねじ軸１０３の軸方向に沿って往復動可能とされる往復動体１４３を構成する。この場合、第１係合部１１６が第４ヨーク１２４に付設され、第２係合部１１７がナット部材６に固着された基板１３５に付設され、第１係合部１１６と第２係合部１１７とが相対面する状態となる。

　この場合、内径側永久磁石１１９に、非磁性体からなる円筒体１４５が嵌入されて一体化されている。また、円筒体１４５は、ハウジング１１０の蓋部１１２，第１ヨーク１２１及び第２ヨーク１２２にも固着されている。そして、第４ヨーク１２４が第２ヨーク１２２に、ねじ軸１０３の軸方向に沿って往復動可能に付設されている。すなわち、第４ヨーク１２４は、廻り止めピン１４６にて、円筒体１４５に対しての回転が規制され、押圧部材１４７にて、第２ヨーク１２２から離間する方向に押圧されている。この場合、第４ヨーク１２４が基板１３５に対して接近・離間する往復動体１４３を構成する。

　すなわち、円筒体１４５のナット部材側の端面に、周方向に沿って所定ピッチで凹部１４８が設けられるとともに、第４ヨーク１２４の第２ヨーク対応面に、周方向に沿って所定ピッチで凹部４９が設けられている。そして、廻り止めピン１４６が、円筒体１４５の凹部１４８および第４ヨーク１２４の凹部１４９に嵌入される。また、円筒体１４５のナット部材側の端面に、周方向に沿って所定ピッチで凹部１５０が設けられるとともに、第４ヨーク１２４の第２ヨーク対応面に、周方向に沿って所定ピッチで凹部１５１が設けられている。この場合、凹部１５０と凹部１５１とは、周方向に沿って所定ピッチずれ、凹部１４８と凹部１５０も、周方向に沿って所定ピッチずれている。そして、押圧部材１４７が、円筒体１４０の凹部１５０および第４ヨーク１２４の凹部１５１に嵌入される。

　他の構成は、図５及び図８に示すボールねじ装置と同様であるので、同一の部材は、図５及び図８に示す符号を付して、それらの説明を省略する。

　次に図９に示すボールねじ装置の動作について説明する。図９の下半分図に示す状態では、外径側永久磁石１１８と内径側永久磁石１１９とは逆方向に着磁された状態である。すなわち、外径側永久磁石１１８は、第１ヨーク１２１側がＳ極とされ、第２ヨーク１２２側がＮ極とされ、内径側永久磁石１１９は、第１ヨーク１２１側がＮ極とされ、第２ヨーク１２２側がＳ極とされている。このような着磁状態では、磁束は、両磁石１１８，１１９と、第１ヨーク１２１，第２ヨーク１２２を矢印のように磁気力発生器側のみに流れる中巡回磁束Ｄａを構成する。

　このため、外部磁性体である第４ヨーク１２４に磁気力(磁気吸引力)を及ぼさない。したがって、第４ヨーク１２４は、押圧部材１４２にて、ナット部材１０６側に押圧された状態となっている。この状態では、第１係合部１１６と第２係合部１１７とが係合された状態となって、ナット部材１０６の回転が規制されている。

　図９の上半分図では、外径側永久磁石１１８と内径側永久磁石１１９とが同一方向に着磁された状態である。すなわち、外径側永久磁石１１８は、第１ヨーク１２１側がＳ極とされ、第２ヨーク１２２側がＮ極とされ、内径側永久磁石１１９は、第１ヨーク１２１側がＳ極とされ、第２ヨーク１２２側がＮ極とされている。この着磁状態では、磁気力発生器１１５の外径側の第３ヨーク１２３および第４ヨーク１２４に流れる大巡回磁束Ｅを形成する。また、第１ヨーク１２１，外径側永久磁石１１８，第４ヨーク１２４、及び第３ヨーク１２３を流れる小巡回磁束Ｆａを形成する。

　図９の上半分図で示す状態では、往復動体１４３である第４ヨーク１２４が磁気力発生器１１５側へ引っ張られる磁気吸引力が発生し、第１係合部１１６と第２係合部１１７とが係合が解除された状態となる。これによって、ナット部材１０６の回転が許容された状態となる。この状態では、駆動源１３１からナット部材１０６に起動トルクを付与することによって、ナット部材１０６が回転駆動して、ねじ軸１０３の軸方向の往復動が可能となる。

　この実施形態においても、外径側永久磁石１１８と内径側永久磁石１１９との着磁状態の変更は、内径側永久磁石１１９に、着磁状態を変更する励磁コイル電流をコイルに流すことによって行うことができる。また、内径側永久磁石１１９の着磁動作は、着磁方向を逆流させる以外、図７に示す図５の内径側永久磁石に対する着磁動作と同様である。

　このため、図９に示すボールナット装置は、図５及び図８に示すボールねじ装置が奏する作用効果と同様の作用効果を奏することができる。

　本発明の直動機構は、前記記載のボールねじ装置を用いたものである。ここで、直動機構は、ボールねじ装置を用いた直動アクチュエータ全般を指す。具体的には、建機/農機用電動パワーシリンダ、ロボット腕脚用直動アクチュエータ、自動車サスペンション用車高調整機構、自動車用各輪独立転舵機構、工作機ワークステージ用直動アクチュエータ、介護機器用直動アクチュエータ等の任意位置での位置保持機能が必要なものである。

　以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、ボールねじ装置としては、自動車のトランスミッション、電動パーキングブレーキ、車高調整機構、転蛇機構、工作機用直動アクチュエータ、射出成型機等に用いることができる。すなわち、任意位置で保持機能が必要な産業機械や工作機械等に使用することができる。

　図１～図４に示すボールねじ装置では、第１コイル２０Ａよりも第２コイル２０Ｂの方が、巻設数が多く設定されているが、同じであっても、第２コイル２０Ｂよりも第１コイル２０Ａの方の巻設数を多く設定してもよい。また、図２Ａの初期状態から、各コイル２０Ａ、２０Ｂに電流を流して、同方向励磁モードとする場合、図２Ｂでは、いずれのコイル２０Ａ、２０Ｂに紙面の裏側から表側への電流を流すものであったが、いずれのコイル２０Ａ、２０Ｂに紙面の表側から裏側への電流を流すようにしてもよい。このように流した場合、各図２Ｃ、図２Ｅ、及び図２Ｆにおいて、コイル２０Ａ、２０Ｂには図例と逆方向に流すことになる。

　押圧部材１３および廻止めピン２１の数は、任意であるが、それぞれ、少なくとも、周方向に沿って１８０°ピッチで、１対ずつ配設する。規制板１１の機能を有効に発揮するためには、それぞれ、周方向に沿って１２０°ピッチで配設され、押圧部材１３と廻止めピン２１とが６０°ピッチで配設するのが好ましい。また、押圧部材１３として、実施形態では、コイルばねを用いたが、コイルばね以外の例えば、樹脂やゴムからなる弾性材で構成してもよい。また、廻止めピン２１は、電磁石１６に対して規制板１１を回転させないものであればよいので、数、断面形状、軸方向長さ、断面積、及び材質等は任意に設定できる。

　図５～図９に示すボールねじ装置では、第１係合部１１６と第２係合部１１７との係合は、凹凸係合(凹凸嵌合）であったが、摩擦材係合であってよい。たとえば、第１・第２係合部に摩擦材を使用することによって、第１・第２係合部１１６，１１７が相対的に接近して、押圧状態になれば、摩擦力にて回転が規制される。この場合、第１係合部１１６と第２係合部１１７とが同じ摩擦材であっても、相違する摩擦材であってもよい。また、いずれか一方のみ摩擦材にて構成し、他方を第２ヨーク、第4ヨーク自体、基板自体等で構成してもよい。摩擦材には、一般には、有機系摩擦材と無機系摩擦材とがあり、いずれを用いてもよい。有機系摩擦材は、繊維基材に各種の添加材料を加え、熱硬化樹脂で結合した複合材であり、スチール繊維を使用したセミメタリック系摩擦材もある。また、無機系摩擦材は、焼結金属や炭素繊維強化材料（ＣＣコンポジット）等で構成される。

　図５～図９に示すボールねじ装置における廻り止めピン１２６，１３７，１４６の数、断面形状、及び断面積等は、任意であるが、廻止めピンとしての機能を発揮できるものであればよい。また、図５の押圧部材１２５や図８に示す引張り部材１３６としては、周方向に沿って所定ピッチで複数個配設されるものであっても、１つの円筒形状のものであってもよい。なお、図９に示す押圧部材は、構成上、周方向に沿って所定ピッチで複数個配設されるもの限られる。また、押圧部材１２５，１４７及び引張り部材１３６として、実施形態では、コイルばねを用いたが、コイルばね以外の例えば、樹脂やゴムからなる弾性材で構成してもよい。

　本発明のボールねじ装置は、直動機構に用いることができる。直動機構としては、例えば建機/農機用電動パワーシリンダ、ロボット腕脚用直動アクチュエータ、自動車サスペンション用車高調整機構、自動車用各輪独立転舵機構、工作機ワークステージ用直動アクチュエータ、介護機器用直動アクチュエータ等である。

Ｋ     解除機構
Ｍ     ロック機構
１     外周面
２、５ねじ溝
３     ボールねじ軸
４     内周面
６     ナット部材
８     ボール
１０   ディスク板
１１   規制板
１２   摩擦材
１３   押圧部材
１６   電磁石
１７   永久磁石
１８   電磁石コア
２０、２０Ａ、２０Ｂコイル
３０   隙間検出センサ
３１   荷重センサ
３２   磁束密度検出センサ
Ｃａ、Ｆａ小巡回磁束
Ａａ、Ｄａ中巡回磁束
Ｂａ、Ｅａ大巡回磁束
１０１     外周面
１０３     ねじ軸
１０４     内周面
１０６     ナット部材
１１５   磁気力発生器
１１６   第１係合部
１１７   第２係合部
１１８   外径側永久磁石
１１９   内径側永久磁石
１２０   コイル
１２１   第１ヨーク
１２２   第２ヨーク
１２３   第３ヨーク
１２４   第４ヨーク
１２５、１４７    押圧部材
１２６、１３７、１４６     廻り止めピン
１３６   引張り部材

Claims

　外周面にねじ溝が設けられたボールねじ軸と、ボールねじ軸に挿入され、内周面にねじ溝が設けられたナット部材と、ボールねじ軸のねじ溝とナット部材のねじ溝との間に嵌合される複数のボールと、前記ナット部材の回転を規制するロック機構を備え、前記ボールねじを軸方向の目標位置において無給電でロック状態を保持するボールねじ装置であって、
　前記ロック機構は、前記ナット部材に一体状に固着されるディスク板と、ボールねじ軸の軸心方向の往復動が可能な磁性材からなる規制板と、前記規制板を前記ディスク板側へ押圧して、前記規制板に付設された摩擦材をディスク板に押し当てて前記ナット部材の回転を規制する押圧部材と、前記押圧部材の押圧力に抗して前記摩擦材のディスク板への押し当てを解除する解除機構とを備え、
　前記解除機構は、永久磁石が内蔵された電磁石コアと、電磁石コアに配設される一対のコイルとを有する電磁石を備え、一対のコイルに電流を流すことにより、電磁吸引力を発生させて前記規制板を電磁石側へ吸引し、かつ、一対のコイルに流す電流の方向を変更することにより、前記永久磁石の起磁力の調整を可能として、回転停止状態においては、一対のコイルに電流を流さない無給電状態とすることを特徴とするボールねじ装置。
　前記解除機構は、大径の第１コイルと、小径の第２コイルと、第１コイルと第２コイルとの間に介装される前記永久磁石とを備え、第１コイルに流す電流の方向と第２コイルに流す電流の方向と同一方向として前記電磁石コア内に磁気ループを生じさせるとともに前記永久磁石に磁束を通過させない同方向励磁モードと、第１コイルに流す電流の方向と第２コイルに流す電流の方向とが逆方向として前記電磁石コア内に前記永久磁石に磁束を通過させる磁気ループを生じさせる逆方向励磁モードとがあることを特徴とする請求項１に記載のボールねじ装置。
　前記摩擦材をディスク板に押し当てて前記ナット部材の回転を規制している状態で、前記第１・第２コイルに同一方向の電流を流す同方向励磁モードとして、前記電磁石と規制板との間に磁気吸引力を作用させて、摩擦材のディスク板への押し当て力の軽減を可能としたことを特徴とする請求項２に記載のボールねじ装置。
　ナット部材の回転を規制するロック状態におけるボールねじ軸に係る軸方向荷重を検出る荷重センサを備えたことを特徴とする請求項１に記載のボールねじ装置。
　ナット部材の回転を規制するロック状態の解除時において、前記電磁石の磁気吸引力を増加させて前記摩擦材の押し付け力を弱めるとともに、前記ナット部材の駆動トルクを増加させて、ナット部材の駆動トルクの逆方向の回転を規制する制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のボールねじ装置。
　前記電磁石と規制板との間の隙間寸法を検出する隙間検出センサを備え、この隙間寸法に応じて電磁石の一対のコイルに流すコイル電流を調整して前記電磁石の磁気吸引力を制御することを特徴とする請求項１に記載のボールねじ装置。
　前記電磁石が規制板を吸着した状態で、一対のコイルに逆方向の電流を流して、前記永久磁石が軸方向に沿って通る磁束にて着磁し、一対のコイルへの電流停止でも、規制板が電磁石に吸着状態を維持することを特徴とする請求項１に記載のボールねじ装置。
　一対のコイルに電流を流して、前記永久磁石が軸方向に沿って通る磁束にて着磁している状態で、一対のコイルに逆方向の電流を流すことにより、前記永久磁石の消磁を可能としたことを特徴とする請求項１に記載のボールねじ装置。
　前記永久磁石の着磁状態を、磁路中の磁束密度から求め、コイル電流の大きさ、向き、流す時間を調整して所望の着磁状態とすることを特徴とする請求項１に記載のボールねじ装置。
　永久磁石が軸方向に沿って通る磁束にて着磁している状態での規制板の電磁石への吸着が可能な低保磁力磁石であることを特徴とする請求項１に記載のボールねじ装置。
　外周面にねじ溝が設けられたボールねじ軸と、ボールねじ軸に挿入され、内周面にねじ溝が設けられたナット部材と、ボールねじ軸のねじ溝とナット部材のねじ溝との間に嵌合される複数のボールと、前記ナット部材の回転を規制するロック機構を備え、前記ボールねじを軸方向の目標位置において無給電でロック状態を保持するボールねじ装置であって、
　前記ロック機構は、少なくとも、外径側永久磁石と、内径側永久磁石と、外径側永久磁石と内径側永久磁石との間に介在されるコイルとを有する磁気力発生器とを備え、前記磁気力発生器にて発生する磁気吸引力にて、前記第１係合部と第２係合部とが相対的に装置軸方向に接近・離間して、接近状態では、前記第１係合部と第２係合部とが係合してナット部材の回転を規制し、離間状態では、前記第１係合部と第２係合部の係合が解除されてナット部材の離間状態では前記ナット部材の回転を許容し、接近・離間の切り換え時のみコイルに電流を供給するものであり、無給電でロックできることを特徴とするボールねじ装置。
　前記第２係合部が、前記ナット部材側に固着された磁性材からなる基板に設けられるとともに、前記第１係合部を前記第２係合部から離間する方向に押圧する押圧部材を備え、前記外径側永久磁石と前記内径側永久磁石とを逆方向に着磁して、前記内・外径側永久磁石を流れて前記基板には流れない中巡回磁束を発生させて、前記第１係合部が前記第２係合部に吸着される磁気吸引力を発生させず、かつ、前記外径側永久磁石と前記内径側永久磁石とを同一方向に着磁して、内径側永久磁石および前記基板を流れる大巡回磁束と外径側永久磁石および前記基板を流れる小巡回磁束とを発生させて、前記押圧部材の押圧力に抗して、前記第１係合部を第２係合部に接近させて係合させる磁気吸引力を発生させることを特徴とする請求項１１に記載のボールねじ装置。
　前記第２係合部が設けられる磁性材からなる往復動板を装置軸方向に往復動可能として前記ナット部材側に設けるとともに、前記往復動板を前記第１係合部から離間する方向に引っ張る引張り部材を備え、前記外径側永久磁石と前記内径側永久磁石とを逆方向に着磁して、前記内・外径側永久磁石を流れて前記往復動板には流れない中巡回磁束を発生させて、前記第１係合部に前記第２係合部が吸着される磁気吸引力を発生させず、かつ、前記外径側永久磁石と前記内径側永久磁石とを同一方向に着磁して、内径側永久磁石および前記往復動板を流れる大巡回磁束と外径側永久磁石および前記往復動板を流れる小巡回磁束とを発生させて、前記引張り部材の引張り力に抗して、往復動板を第１係合部側に引き寄せて、第１係合部と第２係合部とを係合させる磁気吸引力を発生させることを特徴とする請求項１１に記載のボールねじ装置。
　前記第１係合部が設けられる磁性材からなる往復動体を装置軸方向に往復動可能に設けるとともに、前記第２係合部をナット部材側に固定し、前記往復動体を前記第２係合部に接近させる方向に押圧する押圧部材を備え、前記外径側永久磁石と前記内径側永久磁石とを逆方向に着磁して、前記内・外径側永久磁石を流れて前記往復動体には流れない中巡回磁束を発生させて、前記第１係合部を第２係合部から離間させる磁気吸引力を発生させず、前記外径側永久磁石と前記内径側永久磁石とを同一方向に着磁して、内径側永久磁石および前記往復動板を流れる大巡回磁束と外径側永久磁石および前記往復動板を流れる小巡回磁束とを発生させて、前記押圧部材の押圧力に抗して、前記往復動体を前記第１係合部側へ引き寄せて第１係合部と第２係合部を相対的に離間させる磁気吸引力を発生させることを特徴とする請求項１１に記載のボールねじ装置。
　前記第１係合部と前記第２係合部とが、凹凸係合又は摩擦材係合にて係合することを特徴とする請求項１１に記載のボールねじ装置。
　前記第１係合部と第２係合部とが相対的に装置軸方向に接近・離間時においては、形成される磁路中の径方向キャップが変化しないことを特徴とする請求項１１に記載のボールねじ装置。
　磁気力発生器は、反第１係合部側に設けられる第１ヨークと、第１係合部側に設けられる第２ヨークとを備え、第１ヨークと第２ヨークとで、外径側永久磁石とコイルと内径側永久磁石を挟持し、第１ヨークには外径側永久磁石より外径側に外径側永久磁石を囲むように配設される第３ヨークが連設され、前記第２ヨークよりも反第１ヨーク側に配設される第４ヨークを有し、外径側永久磁石と第３ヨークとの間のギャップをｇ１とし、第１・第２係合部が離間した状態の第１・第２係合部間のギャップをｇ２とし、第３ヨークと第４ヨークとの間のギャップをｇ３としたときに、ｇ１＞ｇ２＞ｇ３とすることを特徴とする請求項１１に記載のボールねじ装置。
　内径側永久磁石に低保磁力磁石を用い、外径側永久磁石に高保磁力磁石を用い、内径側永久磁石の着磁状態を変更する励磁コイル電流では、外径側永久磁石の着磁状態は変更されないことを特徴とする請求項１１に記載のボールねじ装置。
　第１・第２係合部の接近時と第１・第２係合部の離間時とで、内径側永久磁石の着磁状態を変更する励磁コイル電流の変化速度を調整し、磁気力発生器の磁気吸引力変化速度を変えることを特徴とする請求項１１に記載のボールねじ装置。
　内径側永久磁石の低保磁力磁石に、アルニコル磁石または鉄クロムコバルト磁石を用いることを特徴とする請求項１１に記載のボールねじ装置。
　前記請求項１～請求項２０に記載のボールねじ装置を用いたことを特徴とする直動機構。