転動体ねじ装置
【課題】循環部品のコーナー部の開きを抑制することができると共に、使用される循環部品の長さに関わらず、固定用部材を共用することができる固定用部材を用いたリニアアクチュエータを提供する。
【解決手段】循環部品は、前記無負荷転動体転走路の中心に沿って二分割されてなる循環部品本体を有し、循環部品を固定する固定用部材は、前記循環部品の長手方向に延びると共に、前記長手方向に沿った開口部を備える略半円筒形状の押さえ部と、前記開口部の開口端から前記移動部材に沿って延びる締結フランジとを備え、前記押さえ部の内周部は、前記循環部品本体と夫々当接する当接部を少なくとも１箇所ずつ含む。
【解決手段】循環部品は、前記無負荷転動体転走路の中心に沿って二分割されてなる循環部品本体を有し、循環部品を固定する固定用部材は、前記循環部品の長手方向に延びると共に、前記長手方向に沿った開口部を備える略半円筒形状の押さえ部と、前記開口部の開口端から前記移動部材に沿って延びる締結フランジとを備え、前記押さえ部の内周部は、前記循環部品本体と夫々当接する当接部を少なくとも１箇所ずつ含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転動体ねじ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ねじ軸の外周に螺旋状に形成された転動体転走溝と、ねじ軸が貫通する移動部材の貫通孔の内周に転動体転走溝と対向する負荷転動体転走溝を形成し、転動体転走溝と負荷転動体転走溝とによって形成された転動体転走路に複数の転動体を介在させ、転動体転走路の両端を循環部品によって連通して複数の転動体を無限循環せしめる転動体ねじ装置やリニアアクチュエータが知られている。また、この循環部品の取付方法について、種々の方法が知られている。
【０００３】
特許文献１に記載された板状固定用部材は、循環部品本体を覆う本体押さえ部と、前記本体押さえ部に連続して延出部に当接すべき延出当接部とからなり、締結部材による締結以前に前記本体押さえ部と延出当接部との連結部が前記循環部品との接触側とは反対側において鋭角をなしている構造とすることで、循環部品が二分割されてなる転動体ねじ装置において、該循環部品の材質に拘らず高負荷、大推力の条件下における使用時においても循環部品の接合の強化が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実用新案登録第３０９７５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の構造によると、循環部品の長手方向の略中央部のみを押さえる構造であることから、循環部品を覆っていない箇所では、二分割の循環部品の接合が開いてしまう可能性があった。特に循環部品内を転動体が循環する場合、転動体転走路を転走した転動体が循環部品に導入される際、略コ字状の循環部品の直線部と該直線部の両端部から垂下する一対の脚部との交点（コーナー部）に最も応力が集中するため、当該コーナー部における循環部品の開きを抑制することが難しいといった課題があった。
【０００６】
また、コーナー部の開きを抑制する方法としては、循環部品の全体を完全に覆ってしまう構造が知られているが、この方法によると循環部品の長さに合わせて固定用部材を製造する必要が生じ、固定用部材の共用をすることができず、製造コストを抑制することが難しいといった課題もあった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するために成されたものであって、循環部品のコーナー部の開きを抑制することができると共に、使用される循環部品の長さに関わらず、固定用部材を共用することができる固定用部材を用いた転動体ねじ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明に係る転動体ねじ装置は、外周に螺旋状の転動体転走溝が形成されたねじ軸と、前記ねじ軸が長手方向に貫通する貫通孔を有すると共に該貫通孔の内周面に前記転動体転走溝と共に負荷転動体転走路を形成する螺旋状の負荷転動体転走溝が形成された移動部材と、前記負荷転動体転走路の両端を連通して該負荷転動体転走路と共に転動体の無限循環をなす無負荷転動体転走路が形成された循環部品と、前記循環部品を前記移動部材に固定する固定用部材と、前記無限循環路に配列収容されて前記ねじ軸及び前記移動部材の相対回転に伴って循環する複数の転動体とが設けられ、前記循環部品は、前記無負荷転動体転走路の中心に沿って二分割されてなる一対の循環部品本体を有し、前記固定用部材は、前記循環部品の長手方向に延びると共に、前記長手方向に沿った開口部を備える略半円筒形状の押さえ部と、前記開口部の開口端から前記移動部材に沿って延びる締結フランジとを備え、前記押さえ部の内周部は、前記循環部品本体の夫々と当接する当接部を少なくとも１箇所ずつ含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
このように、本発明によれば、押さえ部の内周部は、循環部品本体と夫々当接する当接部によって循環部品と当接しているので、循環部品には水平成分と垂直成分の分力が加わることにより、循環部品を固定すると共に、循環部品の水平方向への開きを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るリニアアクチュエータの概略を説明するための斜視図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るリニアアクチュエータの構造を説明するための断面図。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るリニアアクチュエータに用いられる循環部品の斜視図。
【図４】固定用部材の取り付け状態を説明するための斜視図。
【図５】固定用部材の取り付け状態を説明するための側面図。
【図６】固定用部材の取り付け状態を説明するための正面図。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る転動体ねじ装置の概略を説明するための斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る固定用部材を用いた転動体ねじ装置について図面を参照しつつ説明する。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く、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。
【００１２】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係るリニアアクチュエータの概略を説明するための斜視図であり、図２は、第１の実施形態に係るリニアアクチュエータの構造を説明するための断面図であり、図３は、第１の実施形態に係るリニアアクチュエータに用いられる循環部品の斜視図であり、図４は、固定用部材の取り付け状態を説明するための斜視図であり、図５は、固定用部材の取り付け状態を説明するための側面図であり、図６は、固定用部材の取り付け状態を説明するための正面図である。なお、以下の説明において、図６では図示するｘ方向を水平方向、ｙ方向を鉛直方向と定義して説明する。
【００１３】
図１及び図２に示すように、リニアアクチュエータ１は、互いに対向する内壁面１１，１１を有する断面略Ｕ字形の軌道部材１０と、軌道部材１０内に前記内壁面１１，１１に挟まれるように設けられ、両側面に前記内壁面１１，１１と共働する案内部と、中央に形成された貫通孔２１に挿通されたねじ軸３０と共働するボールねじ部を一体構造にした移動部材２０とを備えている。このように構成されたリニアアクチュエータ１は、ねじ軸３０の端部を電動モータ等の駆動源１６に組み付けることによって周方向に回動させることにより、移動部材２０を軌道部材１０に沿って往復運動させることができる。また、このようなリニアアクチュエータ１は、案内部とボールねじ部とが一体構造となっているので、最小のスペースで高剛性，高精度のアクチュエータ機能を有する。
【００１４】
次に、本実施形態に係るリニアアクチュエータ１の案内部について説明する。軌道部材１０は、互いに対向する内壁面１１，１１を有し、この内壁面１１，１１には、長手方向に沿って転走溝１３，１３が夫々２条ずつ形成されている。また、軌道部材１０の長手方向の両端には、ねじ軸３０を回転自在に保持するハウジング１４，１５が設けられている。ハウジング１４，１５は、軌道部材１０とボルト等の締結手段によって結合される。また、一方のハウジング１５には、電動モータ等の駆動源１６が取り付けられ、駆動源１６の出力軸とねじ軸とは、適当な継手等によって連結されている。
【００１５】
移動部材２０は、ブロック本体２４とブロック本体２４の長手方向の両端に組み付けられる一対の蓋体２３，２３とを備える。蓋体２３は、ブロック本体２４と対向する面に方向転換路が形成されている。ブロック本体２４の両側面には、内壁面１１，１１の転走溝に対向する２条の負荷転走溝２６，２６が夫々形成されている。また、ブロック本体２４の貫通孔と内壁面１１，１１の間には、負荷転走溝２６に対応する図示しない戻し通路が貫通孔として夫々形成されている。
【００１６】
転走溝１３，１３及び負荷転走溝２６，２６の断面形状は、例えば後述するリニアガイド部用ボール１２の半径よりも若干大きい曲率を有する単一の円弧、所謂サーキュラーアーク形状に形成されている。
【００１７】
また、軌道部材１０と移動部材２０との間には、複数の転動体がリニアガイド部用ボール１２として介在されており、該リニアガイド部用ボール１２は、転走溝１３と負荷転走溝２６とによって形成される転走路，戻し通路，及び、転走路と戻し通路とを連絡する方向転換路によって構成される無限循環路を転動する。さらに、リニアガイド部用ボール１２間には、リニアガイド部用ボール１２の半径に対応した曲率を備えるリテーナが介在しており、該リテーナは帯状部材によって連結されている。
【００１８】
次に、本実施形態において最も特徴的な転動体ねじ装置としての機能を有するボールねじ部について説明する。図１及び図２に示すように、移動部材２０の略中央部にはねじ軸３０の長手方向に貫通孔２１が形成され、該貫通孔２１には、ねじ軸３０が貫通している。ねじ軸３０の外周面には、螺旋状の転動体転走溝３１が形成されている。また、貫通孔２１の内壁面にも転動体転走溝３１に対応する負荷転動体転走溝２７が形成されている。この転動体転走溝３１及び負荷転動体転走溝２７との間で負荷転動体転走路が構成される。この負荷転動体転走路には、複数の転動体がねじ軸用ボール２２として介在されている。このねじ軸用ボール２２間には、ねじ軸用ボール２２の半径に対応した曲率を備えるスペーサが介在している。
【００１９】
転動体転走溝３１及び負荷転動体転走溝２７の断面形状は、例えばねじ軸用ボール２２の半径よりも若干大きな曲率を有する２つの円弧からなる、所謂ゴシックアーチ形状に形成されている。
【００２０】
また、転動体転走溝３１及び負荷転動体転走溝２７の間には、予圧が与えられており、予圧を与える方式としては、例えばねじ軸３０とブロック本体２４との間の隙間よりも若干大きな径を有するオーバーサイズのボールをねじ軸用ボール２２として用い、これらを充填することによる所謂オーバーサイズ方式を採用することができる。
【００２１】
また、移動部材２０には、負荷転動体転走路の一端に到ったねじ軸用ボール２２を負荷転動体転走路の他端に循環させる循環部品５０が取付けられている。この循環部品５０によって、負荷転動体転走路の一端と他端とを連通する無負荷転動体転走路としてのねじ軸用ボール戻し通路が形成され、ねじ軸用ボール２２の無限循環を実現している。
【００２２】
循環部品５０は、移動部材２０に組み付けられ、移動部材２０に形成された固定用部材取付部２５に取付けられた固定用部材４０によって固定されている。図３に示すように、コ字状の循環部品５０は、長手方向に延びる中央直線部５１と、該中央直線部５１の両端から垂下する一対の脚部５２とを備え、内部を貫通するようにねじ軸用ボール戻し通路が形成されている。また、循環部品５０は合成樹脂によって形成されており、互いに同形状に形成された一対の循環部品本体５０ａ，５０ａを組み合わせ、溶着またはボルト等で締結することによって構成されている。このように、循環部品５０は無負荷転動体転走路の中心に沿って二分割されてなる循環部品本体５０ａ，５０ａとを含んでいる。さらに、脚部５２の先端部には、負荷転動体転走路を転動するねじ軸用ボール２２を掬い上げる掬い上げ部５３が形成されている。
【００２３】
次に図４〜６を参照して、循環部品５０を取付ける固定用部材４０について説明する。図４に示すように、固定用部材４０は、例えば薄肉状の金属板によって形成されており、循環部品５０の中央直線部５１の長手方向に沿って延びるとともに、長手方向に沿った開口部４１ａを備える断面略半円筒形状の押さえ部４１と、開口部４１ａの端部から移動部材２０との取付面に沿って延びる締結フランジ４２，４２とを備える。また、締結フランジ４２，４２には、締結孔４３が夫々穿孔されており、該締結孔４３に締結ボルトを挿入して移動部材２０に循環部品５０とともに固定用部材４０を固定している。
【００２４】
図５に示すように、押さえ部４１の長手方向の長さｌは、循環部品５０の中央直線部５１の長さと等しく形成されている。この長さｌは、循環部品５０の中央直線部５１と脚部５２とが交差するコーナー部５４を固定用部材４０によって覆うことができればよく、長さｌを中央直線部５１よりも長く形成しても構わない。
【００２５】
図６に示すように、押さえ部４１は、長手方向に直交する断面において、半円形の筒状に形成されており、押さえ部４１の内周部の当接部４４が循環部品５０に当接することにより、循環部品５０を固定している。当接部４４は、締結フランジ４２の延設方向と平行な水平線ｘと、該水平線ｘと半円形状の中心点Ｏで直交する垂直線ｙとを仮想し、該水平線ｘ及び垂直線ｙとによって４象限に区分けされ、これら４象限を右上（水平方向右側且つ、鉛直方向上側）から反時計回りに第１象限，第２象限，第３象限及び第４象限としたとき、第１象限及び第２象限に少なくとも一箇所ずつ形成されている。即ち、当接部４４，４４は、一対の循環部品本体５０ａ，５０ａに夫々当接しており、当接部４４，４４の間には押さえ部４１の内周部に沿って空隙４５が形成されている。
【００２６】
当接部４４，４４は、水平方向とのなす角が４５°±２５°の範囲、即ち２０から７０°の範囲に形成することができる。水平成分とのなす角が２０°以下であると、鉛直方向の分力Ｆｙは水平方向の分力Ｆｘの略１／３に低下するため、循環部品５０を鉛直方向に固定する力が弱くなり、ねじ軸用ボール２２が循環部品５０に入ってきた勢いで循環部品５０が鉛直方向に外れる可能性がある。また、水平成分とのなす角が７０°以上であると、水平方向の分力Ｆｘは鉛直方向の分力Ｆｙの略１／３に低下するため、循環部品５０を水平方向に固定する力が弱くなるので、循環部品５０が二つに分割してしまう可能性がある。従って、この範囲に当接部４４，４４を形成すれば、水平成分Ｆｘと鉛直成分Ｆｙとのバランスよく設定することができる。なお、水平方向Ｆｘと鉛直方向Ｆｙとに均等に分力を配分するために、４５°の位置に形成すると好適である。また、第１象限及び第２象限に形成された当接部４４，４４における水平成分Ｆｘ及びＦｙとを等しく付与するために垂直線ｙに対して線対称の位置に形成すると好適である。
【００２７】
このように当接部４４が、循環部品本体５０ａ，５０ａと夫々当接するように第１象限及び第２象限に夫々形成されているので、固定用部材４０の締結力は、循環部品５０に対して鉛直成分Ｆｙと水平成分Ｆｘの分力を有する。このように、締結力が鉛直成分Ｆｙと水平成分Ｆｘとを有しているので、鉛直成分Ｆｙが、循環部品５０を移動部材２０に固定する方向に付与され、水平成分Ｆｘが循環部品５０を構成する循環部品本体５０ａ，５０ａの拡開を押さえる方向に付与される。従って、本実施形態に係るリニアアクチュエータ１のボールねじ部に用いられる固定用部材４０は、循環部品５０を確実に移動部材２０に取付固定することができると共に、循環部品５０を構成する循環部品本体５０ａ，５０ａの拡開も防止することができる。
【００２８】
さらに、固定用部材４０は、循環部品５０のコーナー部５４を覆うことができるように、押さえ部４１の長手方向の長さｌが循環部品５０の中央直線部５１の長さ以上に形成されているので、ねじ軸用ボール２２を掬い上げた後、脚部５２内を転動し、該ねじ軸用ボール２２がコーナー部５４において、中央直線部５１の延設方向に進行方向を変更する際に、ねじ軸用ボール戻し通路の内壁に衝突し、該衝突によって最も大きな力が作用するコーナー部５４において、循環部品本体５０ａ、５０ａが拡開することを防止することができる。
【００２９】
また、押さえ部４１の長さｌは、中央直線部５１の長さ以上に形成しておけば良いので、製造されるリニアアクチュエータ１のバリエーションのうち、最も長い中央直線部５１を有する循環部品に合わせて固定用部材４０を形成しておけば、その余の循環部品に当該固定用部材４０を適用しても、コーナー部を覆うことができる固定用部材を得ることができ、製造されるリニアアクチュエータのバリエーションにおいて、循環部品の長さに関わらず、固定用部材４０を共用することができ、コスト抑制に寄与することができる。
【００３０】
さらに、当接部４４，４４の間には空隙４５が形成されているので、固定用部材４０の締結力を循環部品５０に対して集中して付与することができるので、固定用部材４０の締結力を効率よく循環部品５０を固定する方向及び、循環部品本体５０ａ，５０ａの拡開を防止する方向に付与することができる。
【００３１】
［第２の実施形態］
以上、第１の実施形態に係るリニアアクチュエータ１のボールねじ部に固定用部材４０を適用した場合について説明した。次に説明する第２の実施形態は、固定用部材４０を転動体ねじ装置２に適用した場合の実施例について説明を行うものである。なお、上述した第１の実施形態の場合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。
【００３２】
図７は、第２の実施形態に係る転動体ねじ装置の概略を説明するための斜視図である。
【００３３】
図７に示すように、本実施形態に係る転動体ねじ装置２は、外周に螺旋状の転動体転走溝１３１が形成されたねじ軸１３０と、該ねじ軸１３０が貫通する貫通孔１２１を有すると共に、該貫通孔１２１の内周面に転動体転走溝１３１と対向する図示しない負荷転動体転走溝が形成された移動部材１２０とからなっており、ねじ軸１３０と移動部材１２０との間には、転動体転走溝１３１と負荷転動体転走溝とによって構成される負荷転動体転走路を転走する図示しない複数の転動体が介在され、該転動体によって、移動部材１２０がねじ軸１３０の軸方向に円滑に運動可能に組み付けられている。
【００３４】
また、移動部材１２０には、移動部材１２０の軸方向の運動によって、負荷転動体転走路の一端に到った転動体を負荷転動体転走路の他端に循環させる循環部品５０が取付けられている。この循環部品５０によって、負荷転動体転走路の一端と他端とを連通する転動体戻し通路が形成され、転動体の無限循環を実現している。
【００３５】
図７に示すように、循環部品５０は、固定用部材４０によって、移動部材１２０に固定されている。循環部品５０及び固定用部材４０の形状や取付方法については、上述した第１の実施形態において説明した循環部品５０及び固定用部材４０と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００３６】
以上、第１の実施形態に係るリニアアクチュエータ及び第２の実施形態に係る転動体ねじ装置に用いられる固定用部材４０は、当接部４４，４４を垂直線ｙに対して線対称に位置するように形成した場合について説明したが、固定用部材４０が取り付けられる位置や、転動体が転動する状態などを考慮して適宜当接部４４，４４の位置を変更することができる。
【００３７】
また、当接部４４を水平方向とのなす角が３０〜６０°となる位置に形成した場合について説明したが、循環部品５０の拡開をより抑制する場合には水平方向とのなす角を小さくしても構わないし、循環部品５０をより強固に固定する必要がある場合には、水平方向とのなす角を大きくしても構わない。
【００３８】
さらに、上記実施形態においては、複数の転動体としてボールを適用した場合について説明したが、転動体は円筒状のコロを適用しても構わない。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うることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明に係る固定用部材は、循環部品のコーナー部の開きを抑制することができると共に、使用される循環部品の長さに関わらず、固定用部材を共用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１ リニアアクチュエータ，２０，１２０ 移動部材， ２１，１２１ 貫通孔， ２２ ねじ軸用ボール， ２６ 負荷転走溝， ２７ 負荷転動体転走溝， ３０，１３０ ねじ軸， ３１，１３１ 転動体転走溝， ４０ 固定用部材， ４１ 押さえ部， ４１ａ 開口部， ４２ 締結フランジ， ４４ 当接部， ４５ 空隙， ５０ 循環部品， ５０ａ 循環部品本体， ｌ 押さえ部長さ， ｘ 水平線， ｙ 垂直線。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転動体ねじ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ねじ軸の外周に螺旋状に形成された転動体転走溝と、ねじ軸が貫通する移動部材の貫通孔の内周に転動体転走溝と対向する負荷転動体転走溝を形成し、転動体転走溝と負荷転動体転走溝とによって形成された転動体転走路に複数の転動体を介在させ、転動体転走路の両端を循環部品によって連通して複数の転動体を無限循環せしめる転動体ねじ装置やリニアアクチュエータが知られている。また、この循環部品の取付方法について、種々の方法が知られている。
【０００３】
特許文献１に記載された板状固定用部材は、循環部品本体を覆う本体押さえ部と、前記本体押さえ部に連続して延出部に当接すべき延出当接部とからなり、締結部材による締結以前に前記本体押さえ部と延出当接部との連結部が前記循環部品との接触側とは反対側において鋭角をなしている構造とすることで、循環部品が二分割されてなる転動体ねじ装置において、該循環部品の材質に拘らず高負荷、大推力の条件下における使用時においても循環部品の接合の強化が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実用新案登録第３０９７５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の構造によると、循環部品の長手方向の略中央部のみを押さえる構造であることから、循環部品を覆っていない箇所では、二分割の循環部品の接合が開いてしまう可能性があった。特に循環部品内を転動体が循環する場合、転動体転走路を転走した転動体が循環部品に導入される際、略コ字状の循環部品の直線部と該直線部の両端部から垂下する一対の脚部との交点（コーナー部）に最も応力が集中するため、当該コーナー部における循環部品の開きを抑制することが難しいといった課題があった。
【０００６】
また、コーナー部の開きを抑制する方法としては、循環部品の全体を完全に覆ってしまう構造が知られているが、この方法によると循環部品の長さに合わせて固定用部材を製造する必要が生じ、固定用部材の共用をすることができず、製造コストを抑制することが難しいといった課題もあった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するために成されたものであって、循環部品のコーナー部の開きを抑制することができると共に、使用される循環部品の長さに関わらず、固定用部材を共用することができる固定用部材を用いた転動体ねじ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明に係る転動体ねじ装置は、外周に螺旋状の転動体転走溝が形成されたねじ軸と、前記ねじ軸が長手方向に貫通する貫通孔を有すると共に該貫通孔の内周面に前記転動体転走溝と共に負荷転動体転走路を形成する螺旋状の負荷転動体転走溝が形成された移動部材と、前記負荷転動体転走路の両端を連通して該負荷転動体転走路と共に転動体の無限循環をなす無負荷転動体転走路が形成された循環部品と、前記循環部品を前記移動部材に固定する固定用部材と、前記無限循環路に配列収容されて前記ねじ軸及び前記移動部材の相対回転に伴って循環する複数の転動体とが設けられ、前記循環部品は、前記無負荷転動体転走路の中心に沿って二分割されてなる一対の循環部品本体を有し、前記固定用部材は、前記循環部品の長手方向に延びると共に、前記長手方向に沿った開口部を備える略半円筒形状の押さえ部と、前記開口部の開口端から前記移動部材に沿って延びる締結フランジとを備え、前記押さえ部の内周部は、前記循環部品本体の夫々と当接する当接部を少なくとも１箇所ずつ含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
このように、本発明によれば、押さえ部の内周部は、循環部品本体と夫々当接する当接部によって循環部品と当接しているので、循環部品には水平成分と垂直成分の分力が加わることにより、循環部品を固定すると共に、循環部品の水平方向への開きを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るリニアアクチュエータの概略を説明するための斜視図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るリニアアクチュエータの構造を説明するための断面図。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るリニアアクチュエータに用いられる循環部品の斜視図。
【図４】固定用部材の取り付け状態を説明するための斜視図。
【図５】固定用部材の取り付け状態を説明するための側面図。
【図６】固定用部材の取り付け状態を説明するための正面図。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る転動体ねじ装置の概略を説明するための斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る固定用部材を用いた転動体ねじ装置について図面を参照しつつ説明する。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く、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。
【００１２】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係るリニアアクチュエータの概略を説明するための斜視図であり、図２は、第１の実施形態に係るリニアアクチュエータの構造を説明するための断面図であり、図３は、第１の実施形態に係るリニアアクチュエータに用いられる循環部品の斜視図であり、図４は、固定用部材の取り付け状態を説明するための斜視図であり、図５は、固定用部材の取り付け状態を説明するための側面図であり、図６は、固定用部材の取り付け状態を説明するための正面図である。なお、以下の説明において、図６では図示するｘ方向を水平方向、ｙ方向を鉛直方向と定義して説明する。
【００１３】
図１及び図２に示すように、リニアアクチュエータ１は、互いに対向する内壁面１１，１１を有する断面略Ｕ字形の軌道部材１０と、軌道部材１０内に前記内壁面１１，１１に挟まれるように設けられ、両側面に前記内壁面１１，１１と共働する案内部と、中央に形成された貫通孔２１に挿通されたねじ軸３０と共働するボールねじ部を一体構造にした移動部材２０とを備えている。このように構成されたリニアアクチュエータ１は、ねじ軸３０の端部を電動モータ等の駆動源１６に組み付けることによって周方向に回動させることにより、移動部材２０を軌道部材１０に沿って往復運動させることができる。また、このようなリニアアクチュエータ１は、案内部とボールねじ部とが一体構造となっているので、最小のスペースで高剛性，高精度のアクチュエータ機能を有する。
【００１４】
次に、本実施形態に係るリニアアクチュエータ１の案内部について説明する。軌道部材１０は、互いに対向する内壁面１１，１１を有し、この内壁面１１，１１には、長手方向に沿って転走溝１３，１３が夫々２条ずつ形成されている。また、軌道部材１０の長手方向の両端には、ねじ軸３０を回転自在に保持するハウジング１４，１５が設けられている。ハウジング１４，１５は、軌道部材１０とボルト等の締結手段によって結合される。また、一方のハウジング１５には、電動モータ等の駆動源１６が取り付けられ、駆動源１６の出力軸とねじ軸とは、適当な継手等によって連結されている。
【００１５】
移動部材２０は、ブロック本体２４とブロック本体２４の長手方向の両端に組み付けられる一対の蓋体２３，２３とを備える。蓋体２３は、ブロック本体２４と対向する面に方向転換路が形成されている。ブロック本体２４の両側面には、内壁面１１，１１の転走溝に対向する２条の負荷転走溝２６，２６が夫々形成されている。また、ブロック本体２４の貫通孔と内壁面１１，１１の間には、負荷転走溝２６に対応する図示しない戻し通路が貫通孔として夫々形成されている。
【００１６】
転走溝１３，１３及び負荷転走溝２６，２６の断面形状は、例えば後述するリニアガイド部用ボール１２の半径よりも若干大きい曲率を有する単一の円弧、所謂サーキュラーアーク形状に形成されている。
【００１７】
また、軌道部材１０と移動部材２０との間には、複数の転動体がリニアガイド部用ボール１２として介在されており、該リニアガイド部用ボール１２は、転走溝１３と負荷転走溝２６とによって形成される転走路，戻し通路，及び、転走路と戻し通路とを連絡する方向転換路によって構成される無限循環路を転動する。さらに、リニアガイド部用ボール１２間には、リニアガイド部用ボール１２の半径に対応した曲率を備えるリテーナが介在しており、該リテーナは帯状部材によって連結されている。
【００１８】
次に、本実施形態において最も特徴的な転動体ねじ装置としての機能を有するボールねじ部について説明する。図１及び図２に示すように、移動部材２０の略中央部にはねじ軸３０の長手方向に貫通孔２１が形成され、該貫通孔２１には、ねじ軸３０が貫通している。ねじ軸３０の外周面には、螺旋状の転動体転走溝３１が形成されている。また、貫通孔２１の内壁面にも転動体転走溝３１に対応する負荷転動体転走溝２７が形成されている。この転動体転走溝３１及び負荷転動体転走溝２７との間で負荷転動体転走路が構成される。この負荷転動体転走路には、複数の転動体がねじ軸用ボール２２として介在されている。このねじ軸用ボール２２間には、ねじ軸用ボール２２の半径に対応した曲率を備えるスペーサが介在している。
【００１９】
転動体転走溝３１及び負荷転動体転走溝２７の断面形状は、例えばねじ軸用ボール２２の半径よりも若干大きな曲率を有する２つの円弧からなる、所謂ゴシックアーチ形状に形成されている。
【００２０】
また、転動体転走溝３１及び負荷転動体転走溝２７の間には、予圧が与えられており、予圧を与える方式としては、例えばねじ軸３０とブロック本体２４との間の隙間よりも若干大きな径を有するオーバーサイズのボールをねじ軸用ボール２２として用い、これらを充填することによる所謂オーバーサイズ方式を採用することができる。
【００２１】
また、移動部材２０には、負荷転動体転走路の一端に到ったねじ軸用ボール２２を負荷転動体転走路の他端に循環させる循環部品５０が取付けられている。この循環部品５０によって、負荷転動体転走路の一端と他端とを連通する無負荷転動体転走路としてのねじ軸用ボール戻し通路が形成され、ねじ軸用ボール２２の無限循環を実現している。
【００２２】
循環部品５０は、移動部材２０に組み付けられ、移動部材２０に形成された固定用部材取付部２５に取付けられた固定用部材４０によって固定されている。図３に示すように、コ字状の循環部品５０は、長手方向に延びる中央直線部５１と、該中央直線部５１の両端から垂下する一対の脚部５２とを備え、内部を貫通するようにねじ軸用ボール戻し通路が形成されている。また、循環部品５０は合成樹脂によって形成されており、互いに同形状に形成された一対の循環部品本体５０ａ，５０ａを組み合わせ、溶着またはボルト等で締結することによって構成されている。このように、循環部品５０は無負荷転動体転走路の中心に沿って二分割されてなる循環部品本体５０ａ，５０ａとを含んでいる。さらに、脚部５２の先端部には、負荷転動体転走路を転動するねじ軸用ボール２２を掬い上げる掬い上げ部５３が形成されている。
【００２３】
次に図４〜６を参照して、循環部品５０を取付ける固定用部材４０について説明する。図４に示すように、固定用部材４０は、例えば薄肉状の金属板によって形成されており、循環部品５０の中央直線部５１の長手方向に沿って延びるとともに、長手方向に沿った開口部４１ａを備える断面略半円筒形状の押さえ部４１と、開口部４１ａの端部から移動部材２０との取付面に沿って延びる締結フランジ４２，４２とを備える。また、締結フランジ４２，４２には、締結孔４３が夫々穿孔されており、該締結孔４３に締結ボルトを挿入して移動部材２０に循環部品５０とともに固定用部材４０を固定している。
【００２４】
図５に示すように、押さえ部４１の長手方向の長さｌは、循環部品５０の中央直線部５１の長さと等しく形成されている。この長さｌは、循環部品５０の中央直線部５１と脚部５２とが交差するコーナー部５４を固定用部材４０によって覆うことができればよく、長さｌを中央直線部５１よりも長く形成しても構わない。
【００２５】
図６に示すように、押さえ部４１は、長手方向に直交する断面において、半円形の筒状に形成されており、押さえ部４１の内周部の当接部４４が循環部品５０に当接することにより、循環部品５０を固定している。当接部４４は、締結フランジ４２の延設方向と平行な水平線ｘと、該水平線ｘと半円形状の中心点Ｏで直交する垂直線ｙとを仮想し、該水平線ｘ及び垂直線ｙとによって４象限に区分けされ、これら４象限を右上（水平方向右側且つ、鉛直方向上側）から反時計回りに第１象限，第２象限，第３象限及び第４象限としたとき、第１象限及び第２象限に少なくとも一箇所ずつ形成されている。即ち、当接部４４，４４は、一対の循環部品本体５０ａ，５０ａに夫々当接しており、当接部４４，４４の間には押さえ部４１の内周部に沿って空隙４５が形成されている。
【００２６】
当接部４４，４４は、水平方向とのなす角が４５°±２５°の範囲、即ち２０から７０°の範囲に形成することができる。水平成分とのなす角が２０°以下であると、鉛直方向の分力Ｆｙは水平方向の分力Ｆｘの略１／３に低下するため、循環部品５０を鉛直方向に固定する力が弱くなり、ねじ軸用ボール２２が循環部品５０に入ってきた勢いで循環部品５０が鉛直方向に外れる可能性がある。また、水平成分とのなす角が７０°以上であると、水平方向の分力Ｆｘは鉛直方向の分力Ｆｙの略１／３に低下するため、循環部品５０を水平方向に固定する力が弱くなるので、循環部品５０が二つに分割してしまう可能性がある。従って、この範囲に当接部４４，４４を形成すれば、水平成分Ｆｘと鉛直成分Ｆｙとのバランスよく設定することができる。なお、水平方向Ｆｘと鉛直方向Ｆｙとに均等に分力を配分するために、４５°の位置に形成すると好適である。また、第１象限及び第２象限に形成された当接部４４，４４における水平成分Ｆｘ及びＦｙとを等しく付与するために垂直線ｙに対して線対称の位置に形成すると好適である。
【００２７】
このように当接部４４が、循環部品本体５０ａ，５０ａと夫々当接するように第１象限及び第２象限に夫々形成されているので、固定用部材４０の締結力は、循環部品５０に対して鉛直成分Ｆｙと水平成分Ｆｘの分力を有する。このように、締結力が鉛直成分Ｆｙと水平成分Ｆｘとを有しているので、鉛直成分Ｆｙが、循環部品５０を移動部材２０に固定する方向に付与され、水平成分Ｆｘが循環部品５０を構成する循環部品本体５０ａ，５０ａの拡開を押さえる方向に付与される。従って、本実施形態に係るリニアアクチュエータ１のボールねじ部に用いられる固定用部材４０は、循環部品５０を確実に移動部材２０に取付固定することができると共に、循環部品５０を構成する循環部品本体５０ａ，５０ａの拡開も防止することができる。
【００２８】
さらに、固定用部材４０は、循環部品５０のコーナー部５４を覆うことができるように、押さえ部４１の長手方向の長さｌが循環部品５０の中央直線部５１の長さ以上に形成されているので、ねじ軸用ボール２２を掬い上げた後、脚部５２内を転動し、該ねじ軸用ボール２２がコーナー部５４において、中央直線部５１の延設方向に進行方向を変更する際に、ねじ軸用ボール戻し通路の内壁に衝突し、該衝突によって最も大きな力が作用するコーナー部５４において、循環部品本体５０ａ、５０ａが拡開することを防止することができる。
【００２９】
また、押さえ部４１の長さｌは、中央直線部５１の長さ以上に形成しておけば良いので、製造されるリニアアクチュエータ１のバリエーションのうち、最も長い中央直線部５１を有する循環部品に合わせて固定用部材４０を形成しておけば、その余の循環部品に当該固定用部材４０を適用しても、コーナー部を覆うことができる固定用部材を得ることができ、製造されるリニアアクチュエータのバリエーションにおいて、循環部品の長さに関わらず、固定用部材４０を共用することができ、コスト抑制に寄与することができる。
【００３０】
さらに、当接部４４，４４の間には空隙４５が形成されているので、固定用部材４０の締結力を循環部品５０に対して集中して付与することができるので、固定用部材４０の締結力を効率よく循環部品５０を固定する方向及び、循環部品本体５０ａ，５０ａの拡開を防止する方向に付与することができる。
【００３１】
［第２の実施形態］
以上、第１の実施形態に係るリニアアクチュエータ１のボールねじ部に固定用部材４０を適用した場合について説明した。次に説明する第２の実施形態は、固定用部材４０を転動体ねじ装置２に適用した場合の実施例について説明を行うものである。なお、上述した第１の実施形態の場合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。
【００３２】
図７は、第２の実施形態に係る転動体ねじ装置の概略を説明するための斜視図である。
【００３３】
図７に示すように、本実施形態に係る転動体ねじ装置２は、外周に螺旋状の転動体転走溝１３１が形成されたねじ軸１３０と、該ねじ軸１３０が貫通する貫通孔１２１を有すると共に、該貫通孔１２１の内周面に転動体転走溝１３１と対向する図示しない負荷転動体転走溝が形成された移動部材１２０とからなっており、ねじ軸１３０と移動部材１２０との間には、転動体転走溝１３１と負荷転動体転走溝とによって構成される負荷転動体転走路を転走する図示しない複数の転動体が介在され、該転動体によって、移動部材１２０がねじ軸１３０の軸方向に円滑に運動可能に組み付けられている。
【００３４】
また、移動部材１２０には、移動部材１２０の軸方向の運動によって、負荷転動体転走路の一端に到った転動体を負荷転動体転走路の他端に循環させる循環部品５０が取付けられている。この循環部品５０によって、負荷転動体転走路の一端と他端とを連通する転動体戻し通路が形成され、転動体の無限循環を実現している。
【００３５】
図７に示すように、循環部品５０は、固定用部材４０によって、移動部材１２０に固定されている。循環部品５０及び固定用部材４０の形状や取付方法については、上述した第１の実施形態において説明した循環部品５０及び固定用部材４０と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００３６】
以上、第１の実施形態に係るリニアアクチュエータ及び第２の実施形態に係る転動体ねじ装置に用いられる固定用部材４０は、当接部４４，４４を垂直線ｙに対して線対称に位置するように形成した場合について説明したが、固定用部材４０が取り付けられる位置や、転動体が転動する状態などを考慮して適宜当接部４４，４４の位置を変更することができる。
【００３７】
また、当接部４４を水平方向とのなす角が３０〜６０°となる位置に形成した場合について説明したが、循環部品５０の拡開をより抑制する場合には水平方向とのなす角を小さくしても構わないし、循環部品５０をより強固に固定する必要がある場合には、水平方向とのなす角を大きくしても構わない。
【００３８】
さらに、上記実施形態においては、複数の転動体としてボールを適用した場合について説明したが、転動体は円筒状のコロを適用しても構わない。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うることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明に係る固定用部材は、循環部品のコーナー部の開きを抑制することができると共に、使用される循環部品の長さに関わらず、固定用部材を共用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１ リニアアクチュエータ，２０，１２０ 移動部材， ２１，１２１ 貫通孔， ２２ ねじ軸用ボール， ２６ 負荷転走溝， ２７ 負荷転動体転走溝， ３０，１３０ ねじ軸， ３１，１３１ 転動体転走溝， ４０ 固定用部材， ４１ 押さえ部， ４１ａ 開口部， ４２ 締結フランジ， ４４ 当接部， ４５ 空隙， ５０ 循環部品， ５０ａ 循環部品本体， ｌ 押さえ部長さ， ｘ 水平線， ｙ 垂直線。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に螺旋状の転動体転走溝が形成されたねじ軸と、
前記ねじ軸が長手方向に貫通する貫通孔を有すると共に該貫通孔の内周面に前記転動体転走溝と共に負荷転動体転走路を形成する螺旋状の負荷転動体転走溝が形成された移動部材と、
前記負荷転動体転走路の両端を連通して該負荷転動体転走路と共に転動体の無限循環をなす無負荷転動体転走路が形成された循環部品と、
前記循環部品を前記移動部材に固定する固定用部材と、
前記無限循環路に配列収容されて前記ねじ軸及び前記移動部材の相対回転に伴って循環する複数の転動体とが設けられ、
前記循環部品は、前記無負荷転動体転走路の中心に沿って二分割されてなる一対の循環部品本体を有し、
前記固定用部材は、前記循環部品の長手方向に延びると共に、前記長手方向に沿った開口部を備える略半円筒形状の押さえ部と、
前記開口部の開口端から前記移動部材に沿って延びる締結フランジとを備え、
前記押さえ部の内周部は、前記循環部品本体の夫々と当接する当接部を少なくとも１箇所ずつ含むことを特徴とする転動体ねじ装置。
【請求項２】
前記押さえ部の長手方向と垂直な断面において、前記締結フランジと平行な水平線と前記水平線と直交する垂直線とが前記半円筒形状の中心軸で交わることにより４象限に区分けし、これら４象限を長手方向と垂直な断面において右上から反時計回りに第１象限〜第４象限としたとき、前記当接部は、第１象限及び第２象限に少なくとも１箇所ずつ形成されることを特徴とする請求項１に記載の転動体ねじ装置。
【請求項３】
前記第１象限の当接部及び前記第２象限の当接部との間には、前記移動部材に取付けた際に、前記押さえ部の内周部に空隙が形成されることを特徴とする請求項２に記載の転動体ねじ装置。
【請求項４】
前記押さえ部の長手方向の長さは、前記循環部品の長手方向の長さ以上に形成されていることを特徴とする請求項１から３いずれか１項に記載の転動体ねじ装置。
【請求項１】
外周に螺旋状の転動体転走溝が形成されたねじ軸と、
前記ねじ軸が長手方向に貫通する貫通孔を有すると共に該貫通孔の内周面に前記転動体転走溝と共に負荷転動体転走路を形成する螺旋状の負荷転動体転走溝が形成された移動部材と、
前記負荷転動体転走路の両端を連通して該負荷転動体転走路と共に転動体の無限循環をなす無負荷転動体転走路が形成された循環部品と、
前記循環部品を前記移動部材に固定する固定用部材と、
前記無限循環路に配列収容されて前記ねじ軸及び前記移動部材の相対回転に伴って循環する複数の転動体とが設けられ、
前記循環部品は、前記無負荷転動体転走路の中心に沿って二分割されてなる一対の循環部品本体を有し、
前記固定用部材は、前記循環部品の長手方向に延びると共に、前記長手方向に沿った開口部を備える略半円筒形状の押さえ部と、
前記開口部の開口端から前記移動部材に沿って延びる締結フランジとを備え、
前記押さえ部の内周部は、前記循環部品本体の夫々と当接する当接部を少なくとも１箇所ずつ含むことを特徴とする転動体ねじ装置。
【請求項２】
前記押さえ部の長手方向と垂直な断面において、前記締結フランジと平行な水平線と前記水平線と直交する垂直線とが前記半円筒形状の中心軸で交わることにより４象限に区分けし、これら４象限を長手方向と垂直な断面において右上から反時計回りに第１象限〜第４象限としたとき、前記当接部は、第１象限及び第２象限に少なくとも１箇所ずつ形成されることを特徴とする請求項１に記載の転動体ねじ装置。
【請求項３】
前記第１象限の当接部及び前記第２象限の当接部との間には、前記移動部材に取付けた際に、前記押さえ部の内周部に空隙が形成されることを特徴とする請求項２に記載の転動体ねじ装置。
【請求項４】
前記押さえ部の長手方向の長さは、前記循環部品の長手方向の長さ以上に形成されていることを特徴とする請求項１から３いずれか１項に記載の転動体ねじ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−５２７２４（Ｐ２０１１−５２７２４Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２００１６９（Ｐ２００９−２００１６９）
【出願日】平成２１年８月３１日（２００９．８．３１）
【出願人】（３９００２９８０５）ＴＨＫ株式会社 (420)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月３１日（２００９．８．３１）
【出願人】（３９００２９８０５）ＴＨＫ株式会社 (420)
【Ｆターム（参考）】
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