送りねじ装置
【課題】必要なストロークを確保しつつ、小型化が可能な送りねじ装置を提供する。
【解決手段】大径ナット140が回転駆動されると、大径ナット140が螺合する大径ねじ軸130及び大径ねじ軸130と一体をなす小径ナット120に回転力が作用することとなり、更に、小径ナット120が螺合する小径ねじ軸110にも回転力が作用することとなる。一方、小径ねじ軸110は、ねじ軸を中心とした回転方向の動きが拘束されており、回転することはない。そのため、大径ナット140が回転駆動されると、小径ねじ軸110に対して小径ナット120が回転すると共に、大径ねじ軸130に対して大径ナット140が回転することとなる。そうすると、小径ねじ軸110と大径ねじ軸130とで、ねじの方向が同じなので、大径ナット１４０の回転に伴って大径ねじ軸130が直線運動を行うと共に、小径ナット120の回転に伴って小径ねじ軸110が、大径ねじ軸130と同一方向に直線運動を行う。
【解決手段】大径ナット140が回転駆動されると、大径ナット140が螺合する大径ねじ軸130及び大径ねじ軸130と一体をなす小径ナット120に回転力が作用することとなり、更に、小径ナット120が螺合する小径ねじ軸110にも回転力が作用することとなる。一方、小径ねじ軸110は、ねじ軸を中心とした回転方向の動きが拘束されており、回転することはない。そのため、大径ナット140が回転駆動されると、小径ねじ軸110に対して小径ナット120が回転すると共に、大径ねじ軸130に対して大径ナット140が回転することとなる。そうすると、小径ねじ軸110と大径ねじ軸130とで、ねじの方向が同じなので、大径ナット１４０の回転に伴って大径ねじ軸130が直線運動を行うと共に、小径ナット120の回転に伴って小径ねじ軸110が、大径ねじ軸130と同一方向に直線運動を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールねじ等の送りねじ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工作機械、半導体製造装置、産業用ロボット等の各種装置で、ボールねじ等の送りねじが利用されている。送りねじを利用することで、モータ等の回転運動を直線運動に変換して、物体位置を直線的に変化させることが可能になる。
【０００３】
しかしながら、従来の送りねじでは、直線運動のストロークが、ねじ軸の長さに制限されるため、ストロークを大きくしようとすると、その分、ねじ軸を長くする必要があり、その結果、送りねじ自体が大型化してしまい、ひいては、装置全体の大型化にも繋がってしまう。
【０００４】
なお、実開平３−２９７４８号公報には、長いストロークを必要とする送り機構において、スライダーの上部に同様な送り機構を取り付けて段重ねにし、下の送り機構の駆動を上の送り機構に伝達し、上下の送り機構のスライダーを同時に移動させるように構成して、据え付け面積を小さくできるようにしたものが開示されている。
【特許文献１】実開平３−２９７４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、必要なストロークを確保しつつ、小型化が可能な送りねじ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る送りねじ装置は、第一のねじ軸と、前記第一のねじ軸に螺合する第一のナットと、前記第一のねじ軸を軸方向に収容するための孔が形成された第二のねじ軸と、前記第二のねじ軸に螺合する第二のナットとを備え、前記第一のナットと、前記第二のねじ軸とは一体をなすよう構成され、前記第一のねじ軸と、前記第二のねじ軸とに、同じ方向のねじが形成されていることを特徴とする。
【０００７】
この場合において、前記第一のねじ軸及び前記第二のねじ軸のリードが同一であるようにしてもよい。また、前記第一のねじ軸及び前記第一のナット並びに前記第二のねじ軸及び前記第二のナットによって構成される２段ねじ構成が、３段以上の多段構成になっているようにしてもよい。
【０００８】
また、前記第一のねじ軸及び前記第二のナットのいずれか一方が回転駆動され、他方が直線移動するようにしてもよい。この場合、前記第二のナットに、筒状駆動部材が連結され、当該筒状駆動部材が回転駆動されるようにしてもよい。
【０００９】
また、以上の場合において、前記第一のねじ軸及び前記第二のねじ軸の少なくとも一方の端部に抜け止め部（例えば、後述するストッパ）を設けるようにしてもよい。また、前記第一のねじ軸及び前記第一のナット並びに前記第二のねじ軸及び前記第二のナットは、それぞれ、ボールを介して螺合しているようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、必要なストロークを確保しつつ、小型化が可能な送りねじ装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下では、各図における左側を後部側又は後端側といい、右側を前部側又は先端側という。
【００１２】
図１〜図６は、本発明による送りねじ装置の構造を説明するための図である。図１は、縮めた状態の送りねじ装置を示しており、同図（ａ）は平面図を示し、同図（ｂ）は正面図を示している。また、図２は、伸ばした状態の送りねじ装置の前部側を示しており、同図（ａ）は平面図を示し、同図（ｂ）は正面図を示している。同様に、図３は、伸ばした状態の送りねじ装置の後部側を示しており、同図（ａ）は平面図を示し、同図（ｂ）は正面図を示している。また、図４〜図６は、伸ばした状態の送りねじ装置の部分拡大図を示しており、図４は、小径ナット（後述）付近の拡大平面図を示し、図５は、大径ナット（後述）付近の拡大平面図を示し、図６は、後端部付近の拡大正面図を示している。
【００１３】
図１〜図３に示すように、本発明による送りねじ装置１００は、第一のねじ軸である小径ねじ軸１１０と、第一のナットである小径ナット１２０と、第二のねじ軸である大径ねじ軸１３０と、第二のナットである大径ナット１４０と、前部カバー１５０と、中間カバー１６０と、後部カバー１７０と、先端側取付部材１１１と、後端側取付部材１８０と、減速機付きサーボモータ１９０とを備える。小径ねじ軸１１０と、小径ナット１２０と、大径ねじ軸１３０と、大径ナット１４０と、前部カバー１５０と、中間カバー１６０と、後部カバー１７０とは、同一軸線上に配置される。そして、小径ねじ軸１１０に、小径ナット１２０が螺合され、大径ねじ軸１３０に、大径ナット１４０が螺合されている。本実施形態では、小径ねじ軸１１０及び小径ナット１２０並びに大径ねじ軸１３０及び大径ナット１４０は、それぞれ、多数のボール（玉）を介して螺合しており、小径ねじ軸１１０及び小径ナット１２０で、第一のボールねじ（小径ボールねじ）を形成し、大径ねじ軸１３０及び大径ナット１４０で、第二のボールねじ（大径ボールねじ）を形成している。
【００１４】
小径ねじ軸１１０は、小径ナット１２０を回転させると、直線運動する部材であって、一方（図１における右側）の端部が、先端側取付部材１１１に固定される。また、図４に示すように、他方の端部には、抜け止め用のストッパ１１２が取り付けられている。ストッパ１１２は、小径ねじ軸１１０の端部に取り付けられて、半径方向に鍔状に張り出す部材であって、張り出し部の小径ナット１２０に対向する面が、小径ナット１２０の端面と当接することで、小径ねじ軸１１０が小径ナット１２０から抜けるのを防止するものである。なお、実際は、ストッパ１１２と小径ナット１２０とは、直接当接するのではなく、適当な緩衝部材を介して当接することになる。
【００１５】
小径ナット１２０は、小径ねじ軸１１０にねじ込まれる部材であって、図４に示すように、連結部材１３１を介して、大径ねじ軸１３０と連結され、大径ねじ軸１３０と一体をなす。すなわち、小径ナット１２０は、大径ねじ軸１３０を回転させると、大径ねじ軸１３０と一体となって回転する。
【００１６】
大径ねじ軸１３０は、大径ナット１４０を回転させると、直線運動する部材であって、前述したように、一方（図１における右側）の端部が、小径ナット１２０に固定される。また、図５に示すように、他方の端部には、抜け止め用のストッパ１３２が取り付けられている。ストッパ１３２は、大径ねじ軸１３０の端部に取り付けられて、半径方向に鍔状に張り出す部材であって、張り出し部の大径ナット１４０に対向する面が、大径ナット１４０の端面と当接することで、大径ねじ軸１３０が大径ナット１４０から抜けるのを防止するものである。なお、実際は、ストッパ１３２と大径ナット１４０とは、直接当接するのではなく、適当な緩衝部材を介して当接することになる。
【００１７】
また、大径ねじ軸１３０に形成されるねじ（溝）の方向は、小径ねじ軸１１０に形成されるねじ（溝）の方向と同一にされる。すなわち、小径ねじ軸１１０（及び小径ナット１２０）が右ねじの場合は、大径ねじ軸１３０（及び大径ナット１４０）も右ねじとなり、小径ねじ軸１１０（及び小径ナット１２０）が左ねじの場合は、大径ねじ軸１３０（及び大径ナット１４０）も左ねじとなる。本実施形態では、小径ねじ軸１１０及び大径ねじ軸１３０は共に右ねじであるとする。更に、本実施形態では、小径ねじ軸１１０と大径ねじ軸１３０とに形成されるねじは、そのリード（ねじを一回転させたときに進む距離、一条ねじの場合はピッチと一致）が同一になるように形成される。また、図４及び図５に示すように、大径ねじ軸１３０は、その中心に、軸方向に延びる貫通孔１３３が形成されていて、中空状になっている。送りねじ装置１００を縮めた状態では、当該貫通孔１３３に、小径ねじ軸１１０が同軸状に収容されることとなる。
【００１８】
大径ナット１４０は、大径ねじ軸１３０にねじ込まれる部材であって、後部カバー１７０と連結されて、後部カバー１７０と一体をなす。すなわち、大径ナット１４０は、後部カバー１７０を回転させると、後部カバー１７０と一体となって回転する。
【００１９】
前部カバー１５０は、送りねじ装置１００が縮んだ際には、その内部に、中間カバー１６０を収容し、送りねじ装置１００が伸びた際には、図２に示すように、小径ねじ軸１１０の部分を覆う円筒（パイプ）状の部材であって、その一方（図１における右側）の端部が先端側取付部材１１１に固定されて、先端側取付部材１１１（及び小径ねじ軸１１０）と共に移動する。前部カバー１６０は、送りねじ装置１００が縮んだ際に、中間カバー１６０を収容できるよう、中間カバー１６０の外径より大きい内径を有するように構成される。
【００２０】
中間カバー１６０は、送りねじ装置１００が縮んだ際には、その内部に、後部カバー１７０を収容し、送りねじ装置１００が伸びた際には、図２及び図３に示すように、大径ねじ軸１３０の部分を覆う円筒（パイプ）状の部材であって、その一方（図１における右側）の端部が連結部材１３１に固定されて、小径ナット１２０と一体をなし、小径ナット１２０（及び大径ねじ軸１３０）と共に移動する。中間カバー１６０は、送りねじ装置１００が縮んだ際に、後部カバー１７０を収容できるよう、後部カバー１７０の外径より大きい内径を有するように構成される。
【００２１】
後部カバー１７０は、大径ナット１４０を回転駆動すると共に、送りねじ装置１００が縮んだ際には、その内部に、大径ねじ軸１３０を収容する円筒（パイプ）状の部材であって、前述したように、一方（図１における右側）の端部が、大径ナット１４０に固定される。また、図６に示すように、他方の端部には、平歯車１７１と、２つのアンギュラベアリング１７２，１７３とが取り付けられている。
【００２２】
平歯車１７１は、後部カバー１７０を回転させるための歯車であって、後部カバー１７０の端部に固定されている。また、２つのアンギュラベアリング１７２，１７３は、後部カバー１７０を回転可能に支持する軸受であって、平歯車１を挟むように配置される。２つのアンギュラベアリング１７２，１７３はそれぞれ、その内輪が後部カバー１７０に固定され、その外輪が後端側取付部材１８０に固定される。
【００２３】
平歯車１９２は、平歯車１７１とかみ合って、後部カバー１７０を回転駆動するための歯車であって、減速機付きサーボモータ１９０の回転軸（出力シャフト）１９１に固定される。減速機付きサーボモータ１９０は、平歯車１９２、１７１を介して、後部カバー１７０を回転駆動するものである。減速機付きサーボモータ１９０を、ある一方方向に回転させると、送りねじ装置１００が伸び、逆方向に回転させると、送りねじ装置１００が縮むことになる。
【００２４】
先端側取付部材１１１及び後端側取付部材１８０は、それぞれ、送りねじ装置１００を他の部材に取り付けるための部材である。例えば、後述するように、後端側取付部材１８０は、静止している部材に取り付けられ、先端側取付部材１１１は、静止している部材に対して移動する部材に取り付けられる。図２及び図３に示すように、先端側取付部材１１１及び後端側取付部材１８０は、それぞれ、ねじ軸１１０，１３０とは垂直な方向に延びる孔１１３，１８１が形成されている。当該孔１１３，１８１に挿入される軸（シャフト）を介して、先端側取付部材１１１及び後端側取付部材１８０は、他の部材に取り付けられる。その結果、先端側取付部材１１１及び後端側取付部材１８０はそれぞれ、その孔１１３，１８１に挿入された軸を中心には回転できるが、送りねじ装置１００のねじ軸１１０，１３０を中心には回転できないようになる。
【００２５】
次に、以上のような構造を有する送りねじ装置１００の動作について説明する。
【００２６】
図７は、送りねじ装置１００の動作を説明するための図である。同図（ａ）は、送りねじ装置１００が縮んだ状態を示し、同図（ｂ）〜（ｅ）は、送りねじ装置１００が伸びる様子を示している。なお、同図では、わかりやすくするため、ねじ軸１１０，１３０及びナット１２０，１４０の部分のみを簡略化して示している。
【００２７】
同図（ａ）に示した状態で、後部カバー１７０が、減速機付きサーボモータ１９０によって回転駆動されて、後端側から見て左回り（反時計回り）に回転をし始めると、後部カバー１７０と一体をなす大径ナット１４０も左回りに回転し始める。そうすると、大径ナット１４０が螺合する大径ねじ軸１３０にも左回りの力が作用することになる。そうすると、大径ねじ軸１３０と一体をなす小径ナット１２０にも左回りの力が作用することとなり、更に、小径ナット１２０が螺合する小径ねじ軸１１０にも左回りの力が作用することとなる。しかしながら、本実施形態では、小径ねじ軸１１０は、先端側取付部材１１１に固定されており、ねじ軸を中心とした回転方向の動きが拘束されているので、回転することはない。
【００２８】
ここで、説明を簡単にするため、大径ナット１４０に比べて小径ナット１２０の方が回りやすい（大径ねじ軸１３０と大径ナット１４０との間の摩擦に比べて、小径ねじ軸１１０と小径ナット１２０との間の摩擦の方が小さい）と仮定すると、小径ナット１２０に左回りの力が作用することにより、小径ねじ軸１１０に対して、小径ナット１２０が左回りに回転し始めることとなり、小径ねじ軸１１０の先端（同図における右端）と、小径ナット１２０とが互いに離れる方向に移動し始めることになる。すなわち、小径ねじ軸１１０の部分が（同図において、右方向に）伸び始めることになる。そして、小径ねじ軸１１０の後端部に取り付けられたストッパ１１２が、小径ナット１２０に当接するようになるまで、伸び続ける。なお、このとき、大径ナット１４０及び大径ねじ軸１３０は、一体となって回転している。
【００２９】
そして、同図（ｂ）に示すように、小径ねじ軸１１０のストッパ１１２が、小径ナット１２０に当接すると、小径ナット１２０はそれ以上回転できなくなるので、小径ナット１２０と一体をなす大径ねじ軸１３０も回転できなくなり、その結果、大径ねじ軸１３０に対して、大径ナット１４０が左回りに回転し始めることになる。そうすると、大径ねじ軸１３０の先端（同図における右端）と、大径ナット１４０とが互いに離れる方向に移動し始めることになる。すなわち、大径ねじ軸１３０の部分が（同図において、右方向に）伸び始めることになる。そして、大径ねじ軸１３０の後端部に取り付けられたストッパ１３２が、大径ナット１４０に当接するようになるまで、伸び続ける。但し、実際は、減速機付きサーボモータ１９０の回転量を制御することによって、ストッパ１３２が、大径ナット１４０に当接する前に、伸長動作は停止される。なお、同図（ｃ）に示すように、両方のストッパ１１２，１３２が、対応するナット１２０，１４０に当接するようになった状態が、送りねじ装置１００が最大に伸びた状態である。
【００３０】
なお、ここでは、大径ナット１４０に比べて、小径ナット１２０の方が回りやすいと仮定して説明をしたが、逆に、小径ナット１２０に比べて、大径ナット１４０の方が回りやすい（小径ねじ軸１１０と小径ナット１２０との間の摩擦に比べて、大径ねじ軸１３０と大径ナット１４０との間の摩擦の方が小さい）場合は、後部カバー１７０が左回りに回転し始めると、まず、（大径ねじ軸１３０に対して）大径ナット１４０が回転し始めることとなり、その結果、まず、大径ねじ軸１３０の部分が（同図において、右方向に）伸び始めることになる。そして、大径ねじ軸１３０の後端部に取り付けられたストッパ１３２が、大径ナット１４０に当接するようになるまで、伸び続ける。そして、同図（ｄ）に示すように、大径ねじ軸１３０のストッパ１３２が、大径ナット１４０に当接すると、今度は、（小径ねじ軸１１０に対して）小径ナット１２０が回転し始めることになり、小径ねじ軸１１０の部分が（同図において、右方向に）伸び始めることになる。そして、小径ねじ軸１１０の後端部に取り付けられたストッパ１１２が、小径ナット１２０に当接するようになるまで、伸び続ける。なお、前述したように、実際は、減速機付きサーボモータ１９０の回転量を制御することによって、ストッパ１１２が、小径ナット１２０に当接する前に、伸長動作は停止される。
【００３１】
また、実装条件によっては、小径ナット１２０及び大径ナット１４０が一つずつ順番に回転するのではなく、同図（ｅ）に示すように、両方が同時に回転する場合も考えられる。この場合、必ずしも小径ナット１２０及び大径ナット１４０の両方が同じ量だけ回転するとはかぎらないが、両方の回転量の合計は、後部カバー１７０の回転量に一致することとなる。例えば、後部カバー１７０を一回転（３６０度）回転させた場合、大径ねじ軸１３０に対する大径ナット１４０の回転量（回転角度）と、小径ねじ軸１１０に対する小径ナット１２０の回転量（回転角度）との合計は、必ず一回転分（３６０度）となる。更に、前述したように、本実施形態では、小径ねじ軸１１０と大径ねじ軸１３０とでねじのリードを一致させている。その結果、どちらのナット１２０，１４０がどの程度回転したかに関係なく、後部カバー１７０を一回転させると、送りねじ装置１００全体では、１リード分だけ伸びたり縮んだりすることとなる。すなわち、小径ねじ軸１１０と大径ねじ軸１３０とでねじのリードを一致させてさえいれば、小径ナット１２０と大径ナット１４０のどちらが先に回転し始めるかや、どちらがどれだけ回転するか等を考慮することなく、減速機付きサーボモータ１９０の回転量を制御するだけで、送りねじ装置１００の伸縮量の制御が行えるようになる。
【００３２】
次に、送りねじ装置１００の利用例について説明する。ここでは、本願出願人と同一の出願人による特開２００８−５３５６７号公報に記載されている基板移載装置に送りねじ装置１００を利用する場合を考える。
【００３３】
図８は、送りねじ装置１００を前記基板移載装置に利用した例を説明するための図である。同図（ａ）は、送りねじ装置１００が縮んだ状態を示しており、同図（ｂ）は、送りねじ装置１００が伸びた状態を示している。
【００３４】
同図に示すように、基板移載装置を構成するチルトベース部８１０とチルト部８２０とは、下端部において、水平連結軸８３０によって連結されており、チルト部８２０は、チルトベース部８１０に対して、水平連結軸８３０を中心に回転することで、前傾できるように構成されている。そして、チルト部８２０のチルト動作（前傾動及び前傾状態から元の垂直状態に復帰する動き）を実現するため、チルトベース部８１０とチルト部８２０とは、送りねじ装置１００によって連結されている。より具体的には、チルトベース部８１０と、送りねじ装置１００の後端側取付部材１８０とが、水平連結軸８３０と平行な第一連結軸８４０を介して連結されており、チルト部８２０と、送りねじ装置１００の先端側取付部材１１１とが、水平連結軸８３０と平行な第二連結軸８５０を介して連結されている。その結果、送りねじ装置１００の後端側取付部材１８０及び先端側取付部材１１１はそれぞれ、第一連結軸８４０及び第二連結軸８５０を中心には回転できるが、送りねじ装置１００のねじ軸を中心には回転することができないことになる。このようにして、チルトベース部８１０とチルト部８２０とを、送りねじ装置１００で連結することにより、送りねじ装置１００を伸ばすことで、同図（ｂ）に示すように、チルト部８２０を前傾させ、送りねじ装置１００を縮めることで、同図（ａ）に示すように、チルト部８２０を元の垂直状態に復帰させることが可能となる。
【００３５】
そして、本発明による送りねじ装置１００を利用することにより、同図（ａ）に示した状態でのチルトベース部８１０とチルト部８２０との間隔Ｌを変えることなく（すなわち、装置のサイズを大きくすることなく）、従来よりも、チルト部８２０の前傾量を大きくすることが可能となる。逆に、従来と同じ前傾量を確保しつつ、従来より間隔Ｌを短くすることができ、装置のサイズを小さくすることが可能となる。
【００３６】
以上、説明したように、上述した実施形態によれば、小径ねじ軸１１０を大径ねじ軸１３０内に収容できるようにするとともに、小径ナット１２０と大径ねじ軸１３０とを一体に構成し、更に、小径ねじ軸１１０と大径ねじ軸１３０とでねじの方向を一致させることにより、大径ナット１４０を一方方向に回転させると、大径ナット１４０の回転に伴って大径ねじ軸１３０が直線運動を行うと共に、大径ねじ軸１３０及び大径ねじ軸１３０と一体をなす小径ナット１２０の回転に伴って小径ねじ軸１１０が、大径ねじ軸１３０と同一方向に直線運動を行うようになるので、必要なストロークを確保しつつ、縮んだ状態での送りねじ装置１００の軸方向の長さを短くすることが可能となる。
【００３７】
更に、小径ねじ軸１１０及び大径ねじ軸１３０のねじのリードを一致させるようにすれば、送りねじ装置１００の伸縮量が、後部カバー１７０（減速機付きサーボモータ１９０）の回転量に比例するようになるので、後部カバー１７０（減速機付きサーボモータ１９０）の回転量を制御するだけで、送りねじ装置１００の伸縮量の制御が行えるようになる。
【００３８】
次に、本発明の別の実施形態について説明する。上述した実施形態では、送りねじ装置１００を、小径ボールねじと大径ボールねじの２つのボールねじで構成（２段ねじ構成）していたが、３以上のボールねじで構成するようにすることもできる。
【００３９】
図９は、送りねじ装置を３つのボールねじで構成（３段ねじ構成）した例を示す図である。同図では、わかりやすくするために、図７と同様に、ボールねじの部分のみを簡略化して示している。
【００４０】
図９（ａ）に示すように、送りねじ装置１００ａは、小径ねじ軸１１０と、小径ナット１２０と、大径ねじ軸１３０と、大径ナット１４０と、超大径ねじ軸１３０ａと、超大径ナット１４０ａとを備える。小径ねじ軸１１０と、小径ナット１２０と、大径ねじ軸１３０と、大径ナット１４０と、超大径ねじ軸１３０ａと、超大径ナット１４０ａとは、同一軸線上に配置される。そして、小径ねじ軸１１０に、小径ナット１２０が螺合され、大径ねじ軸１３０に、大径ナット１４０が螺合され、超大径ねじ軸１３０ａに、超大径ナット１４０ａが螺合されている。本実施形態では、小径ねじ軸１１０及び小径ナット１２０、大径ねじ軸１３０及び大径ナット１４０並びに超大径ねじ軸１３０ａ及び超大径ナット１４０ａは、それぞれ、多数のボール（玉）を介して螺合しており、小径ねじ軸１１０及び小径ナット１２０で、第一のボールねじ（小径ボールねじ）を形成し、大径ねじ軸１３０及び大径ナット１４０で、第二のボールねじ（大径ボールねじ）を形成し、超大径ねじ軸１３０ａ及び超大径ナット１４０ａで、第三のボールねじ（超大径ボールねじ）を形成している。
【００４１】
小径ねじ軸１１０、小径ナット１２０、大径ねじ軸１３０及び大径ナット１４０の構造は、前述した２段ねじ構成の場合と同様である。但し、本実施形態の場合、大径ナット１４０に連結されるのは、後部カバー１７０ではなく、超大径ねじ軸１３０ａである。
【００４２】
超大径ねじ軸１３０ａは、超大径ナット１４０ａを回転させると、直線運動する部材であって、前述したように、一方（同図における右側）の端部が、大径ナット１４０に固定され、大径ナット１４０と一体をなす。すなわち、超大径ねじ軸１３０ａを回転させると、大径ナット１４０は、超大径ねじ軸１３０ａと一体となって回転する。また、超大径ねじ軸１３０ａの他方の端部には、大径ねじ軸１３０と同様に、抜け止め用のストッパ１３２ａが取り付けられている。また、超大径ねじ軸１３０ａに形成されるねじの方向は、小径ねじ軸１１０及び大径ねじ軸１３０に形成されるねじの方向と同一にされる。本実施形態では、小径ねじ軸１１０、大径ねじ軸１３０及び超大径ねじ軸１３０ａはすべて右ねじであるとする。更に、本実施形態では、各ねじのリードも同一になるように形成される。また、超大径ねじ軸１３０ａは、その中心に、軸方向に延びる貫通孔１３３ａが形成されていて、中空状になっている。送りねじ装置１００ａを縮めた状態では、当該貫通孔１３３ａに、（小径ねじ軸１１０を収容した）大径ねじ軸１３０が同軸状に収容される。
【００４３】
超大径ナット１４０ａは、大径ねじ軸１３０にねじ込まれる部材であって、後部カバー１７０と連結されて、後部カバー１７０と一体をなす。すなわち、超大径ナット１４０ａは、後部カバー１７０を回転させると、後部カバー１７０と一体となって回転する。
【００４４】
次に、図９に示した送りねじ装置１００ａの動作について説明する。
【００４５】
同図（ａ）に示した状態で、後部カバー１７０が、減速機付きサーボモータ１９０によって回転駆動されて、後端側から見て、左回り（反時計回り）に回転をし始めると、後部カバー１７０と一体をなす超大径ナット１４０ａも左回りに回転し始める。そうすると、超大径ナット１４０が螺合する超大径ねじ軸１３０ａにも左回りの力が作用することになる。そうすると、超大径ねじ軸１３０ａと一体をなす大径ナット１４０にも左回りの力が作用することとなり、更に、大径ナット１４０が螺合する大径ねじ軸１３０にも左回りの力が作用することとなる。そうすると、大径ねじ軸１３０と一体をなす小径ナット１２０にも左回りの力が作用することとなり、更に、小径ナット１２０が螺合する小径ねじ軸１１０にも左回りの力が作用することとなる。しかしながら、小径ねじ軸１１０は、先端側取付部材１１１に取り付けられており、ねじ軸を中心とした回転方向の動きが拘束されているので、回転することはない。
【００４６】
ここで、簡単のため、各ナット１２０，１４０，１４０ａの回りやすさに関して、小径ナット１２０、大径ナット１４０、超大径ナット１４０ａの順に回りやすいと仮定すると、小径ナット１２０に左回りの力が作用することにより、小径ねじ軸１１０に対して、小径ナット１２０が左回りに回転し始めることとなり、小径ねじ軸１１０の先端（同図における右端）と、小径ナット１２０とが互いに離れる方向に移動し始めることになる。すなわち、小径ねじ軸１１０の部分が（同図において、右方向に）伸び始めることになる。そして、小径ねじ軸１１０の後端部に取り付けられたストッパ１１２が、小径ナット１２０に当接するようになるまで、伸び続ける。このとき、超大径ナット１４０ａ及び超大径ねじ軸１３０ａ並びに大径ナット１４０及び大径ねじ軸１３０は、一体となって回転している。
【００４７】
そして、同図（ｂ）に示すように、小径ねじ軸１１０のストッパ１１２が、小径ナット１２０に当接すると、小径ナット１２０はそれ以上回転できなくなるので、小径ナット１２０と一体をなす大径ねじ軸１３０も回転できなくなり、その結果、大径ねじ軸１３０に対して、大径ナット１４０が左回りに回転し始めることになる。そうすると、大径ねじ軸１３０の先端（同図における右端）と、大径ナット１４０とが互いに離れる方向に移動し始めることになる。すなわち、大径ねじ軸１３０の部分が（同図において、右方向に）伸び始めることになる。そして、大径ねじ軸１３０の後端部に取り付けられたストッパ１３２が、大径ナット１４０に当接するようになるまで、伸び続ける。このとき、超大径ナット１４０ａ及び超大径ねじ軸１３０ａは、一体となって回転している。
【００４８】
そして、同図（ｃ）に示すように、大径ねじ軸１３０のストッパ１３２が、大径ナット１４０に当接すると、大径ナット１４０はそれ以上回転できなくなるので、大径ナット１４０と一体をなす超大径ねじ軸１３０ａも回転できなくなり、その結果、超大径ねじ軸１３０ａに対して、超大径ナット１４０ａが左回りに回転し始めることになる。そうすると、超大径ねじ軸１３０ａの先端（同図における右端）と、超大径ナット１４０ａとが互いに離れる方向に移動し始めることになる。すなわち、超大径ねじ軸１３０ａの部分が（同図において、右方向に）伸び始めることになる。そして、超大径ねじ軸１３０ａの後端部に取り付けられたストッパ１３２ａが、超大径ナット１４０ａに当接するようになるまで、伸び続ける。但し、実際は、減速機付きサーボモータ１９０の回転量を制御することによって、ストッパ１３２ａが、超大径ナット１４０ａに当接する前に、伸長動作は停止される。なお、同図（ｄ）に示すように、すべてのストッパ１１２，１３２，１３２ａが、対応するナット１２０，１４０，１４０ａに当接するようになった状態が、送りねじ装置１００ａが最大に伸びた状態である。
【００４９】
なお、ここでは、簡単のため、各ナット１２０，１４０，１４０ａが、小径ナット１２０、大径ナット、超大径ナット１４０ａの順に回り出すと仮定して説明したが、前述した２段ねじ構成の場合と同様に、各ナット１２０，１４０，１４０ａがどのような順番でどの程度回転したかに関わらず、各ナット１２０，１４０，１４０ａの回転量の合計は、後部カバー１７０の回転量に一致することとなる。例えば、後部カバー１７０を一回転（３６０度）回転させた場合、超大径ねじ軸１３０ａに対する超大径ナット１４０ａの回転量（回転角度）と、大径ねじ軸１３０に対する大径ナット１４０の回転量（回転角度）と、小径ねじ軸１１０に対する小径ナット１２０の回転量（回転角度）との合計は、必ず一回転分（３６０度）となる。そして、前述したように、本実施形態では、各ねじのリードを一致させている。その結果、いずれのナット１２０，１４０，１４０ａがどの程度回転したかに関係なく、後部カバー１７０を一回転させると、送りねじ装置１００ａ全体では、１リード分だけ伸びたり縮んだりすることとなる。すなわち、各ねじのリードを一致させてさえいれば、超大径ナット１４０ａと大径ナット１４０と小径ナット１２０のどれが先に回転し始めるかや、どれがどれだけ回転するか等を考慮することなく、減速機付きサーボモータ１９０の回転量を制御するだけで、送りねじ装置１００ａの伸縮量の制御が行えるようになる。
【００５０】
このように、送りねじ装置を３段ねじ構成にすることにより、前述した２段ねじ構成の場合より、大きなストロークを実現することが可能となる。逆に、２段ねじ構成の場合と同じストロークを確保しつつ、２段ねじ構成の場合より、縮んだ状態での軸方向の長さを短くすることも可能となる。なお、ここでは、送りねじ装置を３つのボールねじで構成した３段ねじ構成の場合について具体的に説明したが、実装条件に応じて、送りねじ装置を、４以上の任意の数のボールねじで構成（多段構成）するようにすることもできる。
【００５１】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、当然のことながら、本発明の実施形態は上記のものに限られない。例えば、上述した実施形態では、大径ナット１４０や超大径ナット１４０ａを回転駆動することによって、小径ねじ軸１１０を直線運動させていたが、逆に、小径ねじ軸１１０を回転駆動することによって、大径ナット１４０や超大径ナット１４０ａを直線運動させることも考えられる。
【００５２】
また、上述した実施形態では、送りねじ装置をボールねじで構成していたが、他の送りねじ、例えば、三角ねじや台形ねじ等によるすべりねじで構成することも考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】縮めた状態の送りねじ装置１００を示す図である。
【図２】伸ばした状態の送りねじ装置１００の前部側を示す図である。
【図３】伸ばした状態の送りねじ装置１００の後部側を示す図である。
【図４】伸ばした状態の送りねじ装置１００の小径ナット付近の拡大平面図である。
【図５】伸ばした状態の送りねじ装置１００の大径ナット付近の拡大平面図である。
【図６】伸ばした状態の送りねじ装置１００の後端部付近の拡大正面図である。
【図７】送りねじ装置１００の動作を説明するための図である。
【図８】送りねじ装置１００の利用例を説明するための図である。
【図９】３段ねじ構成にした送りねじ装置の例を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１００，１００ａ 送りねじ装置
１１０ 小径ねじ軸
１１１ 先端側取付部材
１１２ ストッパ
１１３ 孔
１２０ 小径ナット
１３０ 大径ねじ軸
１３０ａ 超大径ねじ軸
１３１ 連結部材
１３２，１３２ａ ストッパ
１３３，１３３ａ 貫通孔
１４０ 大径ナット
１４０ａ 超大径ナット
１５０ 前部カバー
１６０ 中間カバー
１７０ 後部カバー
１７１，１９２ 平歯車
１７２，１７３ アンギュラベアリング
１８０ 後端側取付部材
１８１ 孔
１９０ 減速機付きサーボモータ
１９１ 出力シャフト
８１０ チルトベース部
８２０ チルト部
８３０ 水平連結軸
８４０ 第一連結軸
８５０ 第二連結軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールねじ等の送りねじ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工作機械、半導体製造装置、産業用ロボット等の各種装置で、ボールねじ等の送りねじが利用されている。送りねじを利用することで、モータ等の回転運動を直線運動に変換して、物体位置を直線的に変化させることが可能になる。
【０００３】
しかしながら、従来の送りねじでは、直線運動のストロークが、ねじ軸の長さに制限されるため、ストロークを大きくしようとすると、その分、ねじ軸を長くする必要があり、その結果、送りねじ自体が大型化してしまい、ひいては、装置全体の大型化にも繋がってしまう。
【０００４】
なお、実開平３−２９７４８号公報には、長いストロークを必要とする送り機構において、スライダーの上部に同様な送り機構を取り付けて段重ねにし、下の送り機構の駆動を上の送り機構に伝達し、上下の送り機構のスライダーを同時に移動させるように構成して、据え付け面積を小さくできるようにしたものが開示されている。
【特許文献１】実開平３−２９７４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、必要なストロークを確保しつつ、小型化が可能な送りねじ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る送りねじ装置は、第一のねじ軸と、前記第一のねじ軸に螺合する第一のナットと、前記第一のねじ軸を軸方向に収容するための孔が形成された第二のねじ軸と、前記第二のねじ軸に螺合する第二のナットとを備え、前記第一のナットと、前記第二のねじ軸とは一体をなすよう構成され、前記第一のねじ軸と、前記第二のねじ軸とに、同じ方向のねじが形成されていることを特徴とする。
【０００７】
この場合において、前記第一のねじ軸及び前記第二のねじ軸のリードが同一であるようにしてもよい。また、前記第一のねじ軸及び前記第一のナット並びに前記第二のねじ軸及び前記第二のナットによって構成される２段ねじ構成が、３段以上の多段構成になっているようにしてもよい。
【０００８】
また、前記第一のねじ軸及び前記第二のナットのいずれか一方が回転駆動され、他方が直線移動するようにしてもよい。この場合、前記第二のナットに、筒状駆動部材が連結され、当該筒状駆動部材が回転駆動されるようにしてもよい。
【０００９】
また、以上の場合において、前記第一のねじ軸及び前記第二のねじ軸の少なくとも一方の端部に抜け止め部（例えば、後述するストッパ）を設けるようにしてもよい。また、前記第一のねじ軸及び前記第一のナット並びに前記第二のねじ軸及び前記第二のナットは、それぞれ、ボールを介して螺合しているようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、必要なストロークを確保しつつ、小型化が可能な送りねじ装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下では、各図における左側を後部側又は後端側といい、右側を前部側又は先端側という。
【００１２】
図１〜図６は、本発明による送りねじ装置の構造を説明するための図である。図１は、縮めた状態の送りねじ装置を示しており、同図（ａ）は平面図を示し、同図（ｂ）は正面図を示している。また、図２は、伸ばした状態の送りねじ装置の前部側を示しており、同図（ａ）は平面図を示し、同図（ｂ）は正面図を示している。同様に、図３は、伸ばした状態の送りねじ装置の後部側を示しており、同図（ａ）は平面図を示し、同図（ｂ）は正面図を示している。また、図４〜図６は、伸ばした状態の送りねじ装置の部分拡大図を示しており、図４は、小径ナット（後述）付近の拡大平面図を示し、図５は、大径ナット（後述）付近の拡大平面図を示し、図６は、後端部付近の拡大正面図を示している。
【００１３】
図１〜図３に示すように、本発明による送りねじ装置１００は、第一のねじ軸である小径ねじ軸１１０と、第一のナットである小径ナット１２０と、第二のねじ軸である大径ねじ軸１３０と、第二のナットである大径ナット１４０と、前部カバー１５０と、中間カバー１６０と、後部カバー１７０と、先端側取付部材１１１と、後端側取付部材１８０と、減速機付きサーボモータ１９０とを備える。小径ねじ軸１１０と、小径ナット１２０と、大径ねじ軸１３０と、大径ナット１４０と、前部カバー１５０と、中間カバー１６０と、後部カバー１７０とは、同一軸線上に配置される。そして、小径ねじ軸１１０に、小径ナット１２０が螺合され、大径ねじ軸１３０に、大径ナット１４０が螺合されている。本実施形態では、小径ねじ軸１１０及び小径ナット１２０並びに大径ねじ軸１３０及び大径ナット１４０は、それぞれ、多数のボール（玉）を介して螺合しており、小径ねじ軸１１０及び小径ナット１２０で、第一のボールねじ（小径ボールねじ）を形成し、大径ねじ軸１３０及び大径ナット１４０で、第二のボールねじ（大径ボールねじ）を形成している。
【００１４】
小径ねじ軸１１０は、小径ナット１２０を回転させると、直線運動する部材であって、一方（図１における右側）の端部が、先端側取付部材１１１に固定される。また、図４に示すように、他方の端部には、抜け止め用のストッパ１１２が取り付けられている。ストッパ１１２は、小径ねじ軸１１０の端部に取り付けられて、半径方向に鍔状に張り出す部材であって、張り出し部の小径ナット１２０に対向する面が、小径ナット１２０の端面と当接することで、小径ねじ軸１１０が小径ナット１２０から抜けるのを防止するものである。なお、実際は、ストッパ１１２と小径ナット１２０とは、直接当接するのではなく、適当な緩衝部材を介して当接することになる。
【００１５】
小径ナット１２０は、小径ねじ軸１１０にねじ込まれる部材であって、図４に示すように、連結部材１３１を介して、大径ねじ軸１３０と連結され、大径ねじ軸１３０と一体をなす。すなわち、小径ナット１２０は、大径ねじ軸１３０を回転させると、大径ねじ軸１３０と一体となって回転する。
【００１６】
大径ねじ軸１３０は、大径ナット１４０を回転させると、直線運動する部材であって、前述したように、一方（図１における右側）の端部が、小径ナット１２０に固定される。また、図５に示すように、他方の端部には、抜け止め用のストッパ１３２が取り付けられている。ストッパ１３２は、大径ねじ軸１３０の端部に取り付けられて、半径方向に鍔状に張り出す部材であって、張り出し部の大径ナット１４０に対向する面が、大径ナット１４０の端面と当接することで、大径ねじ軸１３０が大径ナット１４０から抜けるのを防止するものである。なお、実際は、ストッパ１３２と大径ナット１４０とは、直接当接するのではなく、適当な緩衝部材を介して当接することになる。
【００１７】
また、大径ねじ軸１３０に形成されるねじ（溝）の方向は、小径ねじ軸１１０に形成されるねじ（溝）の方向と同一にされる。すなわち、小径ねじ軸１１０（及び小径ナット１２０）が右ねじの場合は、大径ねじ軸１３０（及び大径ナット１４０）も右ねじとなり、小径ねじ軸１１０（及び小径ナット１２０）が左ねじの場合は、大径ねじ軸１３０（及び大径ナット１４０）も左ねじとなる。本実施形態では、小径ねじ軸１１０及び大径ねじ軸１３０は共に右ねじであるとする。更に、本実施形態では、小径ねじ軸１１０と大径ねじ軸１３０とに形成されるねじは、そのリード（ねじを一回転させたときに進む距離、一条ねじの場合はピッチと一致）が同一になるように形成される。また、図４及び図５に示すように、大径ねじ軸１３０は、その中心に、軸方向に延びる貫通孔１３３が形成されていて、中空状になっている。送りねじ装置１００を縮めた状態では、当該貫通孔１３３に、小径ねじ軸１１０が同軸状に収容されることとなる。
【００１８】
大径ナット１４０は、大径ねじ軸１３０にねじ込まれる部材であって、後部カバー１７０と連結されて、後部カバー１７０と一体をなす。すなわち、大径ナット１４０は、後部カバー１７０を回転させると、後部カバー１７０と一体となって回転する。
【００１９】
前部カバー１５０は、送りねじ装置１００が縮んだ際には、その内部に、中間カバー１６０を収容し、送りねじ装置１００が伸びた際には、図２に示すように、小径ねじ軸１１０の部分を覆う円筒（パイプ）状の部材であって、その一方（図１における右側）の端部が先端側取付部材１１１に固定されて、先端側取付部材１１１（及び小径ねじ軸１１０）と共に移動する。前部カバー１６０は、送りねじ装置１００が縮んだ際に、中間カバー１６０を収容できるよう、中間カバー１６０の外径より大きい内径を有するように構成される。
【００２０】
中間カバー１６０は、送りねじ装置１００が縮んだ際には、その内部に、後部カバー１７０を収容し、送りねじ装置１００が伸びた際には、図２及び図３に示すように、大径ねじ軸１３０の部分を覆う円筒（パイプ）状の部材であって、その一方（図１における右側）の端部が連結部材１３１に固定されて、小径ナット１２０と一体をなし、小径ナット１２０（及び大径ねじ軸１３０）と共に移動する。中間カバー１６０は、送りねじ装置１００が縮んだ際に、後部カバー１７０を収容できるよう、後部カバー１７０の外径より大きい内径を有するように構成される。
【００２１】
後部カバー１７０は、大径ナット１４０を回転駆動すると共に、送りねじ装置１００が縮んだ際には、その内部に、大径ねじ軸１３０を収容する円筒（パイプ）状の部材であって、前述したように、一方（図１における右側）の端部が、大径ナット１４０に固定される。また、図６に示すように、他方の端部には、平歯車１７１と、２つのアンギュラベアリング１７２，１７３とが取り付けられている。
【００２２】
平歯車１７１は、後部カバー１７０を回転させるための歯車であって、後部カバー１７０の端部に固定されている。また、２つのアンギュラベアリング１７２，１７３は、後部カバー１７０を回転可能に支持する軸受であって、平歯車１を挟むように配置される。２つのアンギュラベアリング１７２，１７３はそれぞれ、その内輪が後部カバー１７０に固定され、その外輪が後端側取付部材１８０に固定される。
【００２３】
平歯車１９２は、平歯車１７１とかみ合って、後部カバー１７０を回転駆動するための歯車であって、減速機付きサーボモータ１９０の回転軸（出力シャフト）１９１に固定される。減速機付きサーボモータ１９０は、平歯車１９２、１７１を介して、後部カバー１７０を回転駆動するものである。減速機付きサーボモータ１９０を、ある一方方向に回転させると、送りねじ装置１００が伸び、逆方向に回転させると、送りねじ装置１００が縮むことになる。
【００２４】
先端側取付部材１１１及び後端側取付部材１８０は、それぞれ、送りねじ装置１００を他の部材に取り付けるための部材である。例えば、後述するように、後端側取付部材１８０は、静止している部材に取り付けられ、先端側取付部材１１１は、静止している部材に対して移動する部材に取り付けられる。図２及び図３に示すように、先端側取付部材１１１及び後端側取付部材１８０は、それぞれ、ねじ軸１１０，１３０とは垂直な方向に延びる孔１１３，１８１が形成されている。当該孔１１３，１８１に挿入される軸（シャフト）を介して、先端側取付部材１１１及び後端側取付部材１８０は、他の部材に取り付けられる。その結果、先端側取付部材１１１及び後端側取付部材１８０はそれぞれ、その孔１１３，１８１に挿入された軸を中心には回転できるが、送りねじ装置１００のねじ軸１１０，１３０を中心には回転できないようになる。
【００２５】
次に、以上のような構造を有する送りねじ装置１００の動作について説明する。
【００２６】
図７は、送りねじ装置１００の動作を説明するための図である。同図（ａ）は、送りねじ装置１００が縮んだ状態を示し、同図（ｂ）〜（ｅ）は、送りねじ装置１００が伸びる様子を示している。なお、同図では、わかりやすくするため、ねじ軸１１０，１３０及びナット１２０，１４０の部分のみを簡略化して示している。
【００２７】
同図（ａ）に示した状態で、後部カバー１７０が、減速機付きサーボモータ１９０によって回転駆動されて、後端側から見て左回り（反時計回り）に回転をし始めると、後部カバー１７０と一体をなす大径ナット１４０も左回りに回転し始める。そうすると、大径ナット１４０が螺合する大径ねじ軸１３０にも左回りの力が作用することになる。そうすると、大径ねじ軸１３０と一体をなす小径ナット１２０にも左回りの力が作用することとなり、更に、小径ナット１２０が螺合する小径ねじ軸１１０にも左回りの力が作用することとなる。しかしながら、本実施形態では、小径ねじ軸１１０は、先端側取付部材１１１に固定されており、ねじ軸を中心とした回転方向の動きが拘束されているので、回転することはない。
【００２８】
ここで、説明を簡単にするため、大径ナット１４０に比べて小径ナット１２０の方が回りやすい（大径ねじ軸１３０と大径ナット１４０との間の摩擦に比べて、小径ねじ軸１１０と小径ナット１２０との間の摩擦の方が小さい）と仮定すると、小径ナット１２０に左回りの力が作用することにより、小径ねじ軸１１０に対して、小径ナット１２０が左回りに回転し始めることとなり、小径ねじ軸１１０の先端（同図における右端）と、小径ナット１２０とが互いに離れる方向に移動し始めることになる。すなわち、小径ねじ軸１１０の部分が（同図において、右方向に）伸び始めることになる。そして、小径ねじ軸１１０の後端部に取り付けられたストッパ１１２が、小径ナット１２０に当接するようになるまで、伸び続ける。なお、このとき、大径ナット１４０及び大径ねじ軸１３０は、一体となって回転している。
【００２９】
そして、同図（ｂ）に示すように、小径ねじ軸１１０のストッパ１１２が、小径ナット１２０に当接すると、小径ナット１２０はそれ以上回転できなくなるので、小径ナット１２０と一体をなす大径ねじ軸１３０も回転できなくなり、その結果、大径ねじ軸１３０に対して、大径ナット１４０が左回りに回転し始めることになる。そうすると、大径ねじ軸１３０の先端（同図における右端）と、大径ナット１４０とが互いに離れる方向に移動し始めることになる。すなわち、大径ねじ軸１３０の部分が（同図において、右方向に）伸び始めることになる。そして、大径ねじ軸１３０の後端部に取り付けられたストッパ１３２が、大径ナット１４０に当接するようになるまで、伸び続ける。但し、実際は、減速機付きサーボモータ１９０の回転量を制御することによって、ストッパ１３２が、大径ナット１４０に当接する前に、伸長動作は停止される。なお、同図（ｃ）に示すように、両方のストッパ１１２，１３２が、対応するナット１２０，１４０に当接するようになった状態が、送りねじ装置１００が最大に伸びた状態である。
【００３０】
なお、ここでは、大径ナット１４０に比べて、小径ナット１２０の方が回りやすいと仮定して説明をしたが、逆に、小径ナット１２０に比べて、大径ナット１４０の方が回りやすい（小径ねじ軸１１０と小径ナット１２０との間の摩擦に比べて、大径ねじ軸１３０と大径ナット１４０との間の摩擦の方が小さい）場合は、後部カバー１７０が左回りに回転し始めると、まず、（大径ねじ軸１３０に対して）大径ナット１４０が回転し始めることとなり、その結果、まず、大径ねじ軸１３０の部分が（同図において、右方向に）伸び始めることになる。そして、大径ねじ軸１３０の後端部に取り付けられたストッパ１３２が、大径ナット１４０に当接するようになるまで、伸び続ける。そして、同図（ｄ）に示すように、大径ねじ軸１３０のストッパ１３２が、大径ナット１４０に当接すると、今度は、（小径ねじ軸１１０に対して）小径ナット１２０が回転し始めることになり、小径ねじ軸１１０の部分が（同図において、右方向に）伸び始めることになる。そして、小径ねじ軸１１０の後端部に取り付けられたストッパ１１２が、小径ナット１２０に当接するようになるまで、伸び続ける。なお、前述したように、実際は、減速機付きサーボモータ１９０の回転量を制御することによって、ストッパ１１２が、小径ナット１２０に当接する前に、伸長動作は停止される。
【００３１】
また、実装条件によっては、小径ナット１２０及び大径ナット１４０が一つずつ順番に回転するのではなく、同図（ｅ）に示すように、両方が同時に回転する場合も考えられる。この場合、必ずしも小径ナット１２０及び大径ナット１４０の両方が同じ量だけ回転するとはかぎらないが、両方の回転量の合計は、後部カバー１７０の回転量に一致することとなる。例えば、後部カバー１７０を一回転（３６０度）回転させた場合、大径ねじ軸１３０に対する大径ナット１４０の回転量（回転角度）と、小径ねじ軸１１０に対する小径ナット１２０の回転量（回転角度）との合計は、必ず一回転分（３６０度）となる。更に、前述したように、本実施形態では、小径ねじ軸１１０と大径ねじ軸１３０とでねじのリードを一致させている。その結果、どちらのナット１２０，１４０がどの程度回転したかに関係なく、後部カバー１７０を一回転させると、送りねじ装置１００全体では、１リード分だけ伸びたり縮んだりすることとなる。すなわち、小径ねじ軸１１０と大径ねじ軸１３０とでねじのリードを一致させてさえいれば、小径ナット１２０と大径ナット１４０のどちらが先に回転し始めるかや、どちらがどれだけ回転するか等を考慮することなく、減速機付きサーボモータ１９０の回転量を制御するだけで、送りねじ装置１００の伸縮量の制御が行えるようになる。
【００３２】
次に、送りねじ装置１００の利用例について説明する。ここでは、本願出願人と同一の出願人による特開２００８−５３５６７号公報に記載されている基板移載装置に送りねじ装置１００を利用する場合を考える。
【００３３】
図８は、送りねじ装置１００を前記基板移載装置に利用した例を説明するための図である。同図（ａ）は、送りねじ装置１００が縮んだ状態を示しており、同図（ｂ）は、送りねじ装置１００が伸びた状態を示している。
【００３４】
同図に示すように、基板移載装置を構成するチルトベース部８１０とチルト部８２０とは、下端部において、水平連結軸８３０によって連結されており、チルト部８２０は、チルトベース部８１０に対して、水平連結軸８３０を中心に回転することで、前傾できるように構成されている。そして、チルト部８２０のチルト動作（前傾動及び前傾状態から元の垂直状態に復帰する動き）を実現するため、チルトベース部８１０とチルト部８２０とは、送りねじ装置１００によって連結されている。より具体的には、チルトベース部８１０と、送りねじ装置１００の後端側取付部材１８０とが、水平連結軸８３０と平行な第一連結軸８４０を介して連結されており、チルト部８２０と、送りねじ装置１００の先端側取付部材１１１とが、水平連結軸８３０と平行な第二連結軸８５０を介して連結されている。その結果、送りねじ装置１００の後端側取付部材１８０及び先端側取付部材１１１はそれぞれ、第一連結軸８４０及び第二連結軸８５０を中心には回転できるが、送りねじ装置１００のねじ軸を中心には回転することができないことになる。このようにして、チルトベース部８１０とチルト部８２０とを、送りねじ装置１００で連結することにより、送りねじ装置１００を伸ばすことで、同図（ｂ）に示すように、チルト部８２０を前傾させ、送りねじ装置１００を縮めることで、同図（ａ）に示すように、チルト部８２０を元の垂直状態に復帰させることが可能となる。
【００３５】
そして、本発明による送りねじ装置１００を利用することにより、同図（ａ）に示した状態でのチルトベース部８１０とチルト部８２０との間隔Ｌを変えることなく（すなわち、装置のサイズを大きくすることなく）、従来よりも、チルト部８２０の前傾量を大きくすることが可能となる。逆に、従来と同じ前傾量を確保しつつ、従来より間隔Ｌを短くすることができ、装置のサイズを小さくすることが可能となる。
【００３６】
以上、説明したように、上述した実施形態によれば、小径ねじ軸１１０を大径ねじ軸１３０内に収容できるようにするとともに、小径ナット１２０と大径ねじ軸１３０とを一体に構成し、更に、小径ねじ軸１１０と大径ねじ軸１３０とでねじの方向を一致させることにより、大径ナット１４０を一方方向に回転させると、大径ナット１４０の回転に伴って大径ねじ軸１３０が直線運動を行うと共に、大径ねじ軸１３０及び大径ねじ軸１３０と一体をなす小径ナット１２０の回転に伴って小径ねじ軸１１０が、大径ねじ軸１３０と同一方向に直線運動を行うようになるので、必要なストロークを確保しつつ、縮んだ状態での送りねじ装置１００の軸方向の長さを短くすることが可能となる。
【００３７】
更に、小径ねじ軸１１０及び大径ねじ軸１３０のねじのリードを一致させるようにすれば、送りねじ装置１００の伸縮量が、後部カバー１７０（減速機付きサーボモータ１９０）の回転量に比例するようになるので、後部カバー１７０（減速機付きサーボモータ１９０）の回転量を制御するだけで、送りねじ装置１００の伸縮量の制御が行えるようになる。
【００３８】
次に、本発明の別の実施形態について説明する。上述した実施形態では、送りねじ装置１００を、小径ボールねじと大径ボールねじの２つのボールねじで構成（２段ねじ構成）していたが、３以上のボールねじで構成するようにすることもできる。
【００３９】
図９は、送りねじ装置を３つのボールねじで構成（３段ねじ構成）した例を示す図である。同図では、わかりやすくするために、図７と同様に、ボールねじの部分のみを簡略化して示している。
【００４０】
図９（ａ）に示すように、送りねじ装置１００ａは、小径ねじ軸１１０と、小径ナット１２０と、大径ねじ軸１３０と、大径ナット１４０と、超大径ねじ軸１３０ａと、超大径ナット１４０ａとを備える。小径ねじ軸１１０と、小径ナット１２０と、大径ねじ軸１３０と、大径ナット１４０と、超大径ねじ軸１３０ａと、超大径ナット１４０ａとは、同一軸線上に配置される。そして、小径ねじ軸１１０に、小径ナット１２０が螺合され、大径ねじ軸１３０に、大径ナット１４０が螺合され、超大径ねじ軸１３０ａに、超大径ナット１４０ａが螺合されている。本実施形態では、小径ねじ軸１１０及び小径ナット１２０、大径ねじ軸１３０及び大径ナット１４０並びに超大径ねじ軸１３０ａ及び超大径ナット１４０ａは、それぞれ、多数のボール（玉）を介して螺合しており、小径ねじ軸１１０及び小径ナット１２０で、第一のボールねじ（小径ボールねじ）を形成し、大径ねじ軸１３０及び大径ナット１４０で、第二のボールねじ（大径ボールねじ）を形成し、超大径ねじ軸１３０ａ及び超大径ナット１４０ａで、第三のボールねじ（超大径ボールねじ）を形成している。
【００４１】
小径ねじ軸１１０、小径ナット１２０、大径ねじ軸１３０及び大径ナット１４０の構造は、前述した２段ねじ構成の場合と同様である。但し、本実施形態の場合、大径ナット１４０に連結されるのは、後部カバー１７０ではなく、超大径ねじ軸１３０ａである。
【００４２】
超大径ねじ軸１３０ａは、超大径ナット１４０ａを回転させると、直線運動する部材であって、前述したように、一方（同図における右側）の端部が、大径ナット１４０に固定され、大径ナット１４０と一体をなす。すなわち、超大径ねじ軸１３０ａを回転させると、大径ナット１４０は、超大径ねじ軸１３０ａと一体となって回転する。また、超大径ねじ軸１３０ａの他方の端部には、大径ねじ軸１３０と同様に、抜け止め用のストッパ１３２ａが取り付けられている。また、超大径ねじ軸１３０ａに形成されるねじの方向は、小径ねじ軸１１０及び大径ねじ軸１３０に形成されるねじの方向と同一にされる。本実施形態では、小径ねじ軸１１０、大径ねじ軸１３０及び超大径ねじ軸１３０ａはすべて右ねじであるとする。更に、本実施形態では、各ねじのリードも同一になるように形成される。また、超大径ねじ軸１３０ａは、その中心に、軸方向に延びる貫通孔１３３ａが形成されていて、中空状になっている。送りねじ装置１００ａを縮めた状態では、当該貫通孔１３３ａに、（小径ねじ軸１１０を収容した）大径ねじ軸１３０が同軸状に収容される。
【００４３】
超大径ナット１４０ａは、大径ねじ軸１３０にねじ込まれる部材であって、後部カバー１７０と連結されて、後部カバー１７０と一体をなす。すなわち、超大径ナット１４０ａは、後部カバー１７０を回転させると、後部カバー１７０と一体となって回転する。
【００４４】
次に、図９に示した送りねじ装置１００ａの動作について説明する。
【００４５】
同図（ａ）に示した状態で、後部カバー１７０が、減速機付きサーボモータ１９０によって回転駆動されて、後端側から見て、左回り（反時計回り）に回転をし始めると、後部カバー１７０と一体をなす超大径ナット１４０ａも左回りに回転し始める。そうすると、超大径ナット１４０が螺合する超大径ねじ軸１３０ａにも左回りの力が作用することになる。そうすると、超大径ねじ軸１３０ａと一体をなす大径ナット１４０にも左回りの力が作用することとなり、更に、大径ナット１４０が螺合する大径ねじ軸１３０にも左回りの力が作用することとなる。そうすると、大径ねじ軸１３０と一体をなす小径ナット１２０にも左回りの力が作用することとなり、更に、小径ナット１２０が螺合する小径ねじ軸１１０にも左回りの力が作用することとなる。しかしながら、小径ねじ軸１１０は、先端側取付部材１１１に取り付けられており、ねじ軸を中心とした回転方向の動きが拘束されているので、回転することはない。
【００４６】
ここで、簡単のため、各ナット１２０，１４０，１４０ａの回りやすさに関して、小径ナット１２０、大径ナット１４０、超大径ナット１４０ａの順に回りやすいと仮定すると、小径ナット１２０に左回りの力が作用することにより、小径ねじ軸１１０に対して、小径ナット１２０が左回りに回転し始めることとなり、小径ねじ軸１１０の先端（同図における右端）と、小径ナット１２０とが互いに離れる方向に移動し始めることになる。すなわち、小径ねじ軸１１０の部分が（同図において、右方向に）伸び始めることになる。そして、小径ねじ軸１１０の後端部に取り付けられたストッパ１１２が、小径ナット１２０に当接するようになるまで、伸び続ける。このとき、超大径ナット１４０ａ及び超大径ねじ軸１３０ａ並びに大径ナット１４０及び大径ねじ軸１３０は、一体となって回転している。
【００４７】
そして、同図（ｂ）に示すように、小径ねじ軸１１０のストッパ１１２が、小径ナット１２０に当接すると、小径ナット１２０はそれ以上回転できなくなるので、小径ナット１２０と一体をなす大径ねじ軸１３０も回転できなくなり、その結果、大径ねじ軸１３０に対して、大径ナット１４０が左回りに回転し始めることになる。そうすると、大径ねじ軸１３０の先端（同図における右端）と、大径ナット１４０とが互いに離れる方向に移動し始めることになる。すなわち、大径ねじ軸１３０の部分が（同図において、右方向に）伸び始めることになる。そして、大径ねじ軸１３０の後端部に取り付けられたストッパ１３２が、大径ナット１４０に当接するようになるまで、伸び続ける。このとき、超大径ナット１４０ａ及び超大径ねじ軸１３０ａは、一体となって回転している。
【００４８】
そして、同図（ｃ）に示すように、大径ねじ軸１３０のストッパ１３２が、大径ナット１４０に当接すると、大径ナット１４０はそれ以上回転できなくなるので、大径ナット１４０と一体をなす超大径ねじ軸１３０ａも回転できなくなり、その結果、超大径ねじ軸１３０ａに対して、超大径ナット１４０ａが左回りに回転し始めることになる。そうすると、超大径ねじ軸１３０ａの先端（同図における右端）と、超大径ナット１４０ａとが互いに離れる方向に移動し始めることになる。すなわち、超大径ねじ軸１３０ａの部分が（同図において、右方向に）伸び始めることになる。そして、超大径ねじ軸１３０ａの後端部に取り付けられたストッパ１３２ａが、超大径ナット１４０ａに当接するようになるまで、伸び続ける。但し、実際は、減速機付きサーボモータ１９０の回転量を制御することによって、ストッパ１３２ａが、超大径ナット１４０ａに当接する前に、伸長動作は停止される。なお、同図（ｄ）に示すように、すべてのストッパ１１２，１３２，１３２ａが、対応するナット１２０，１４０，１４０ａに当接するようになった状態が、送りねじ装置１００ａが最大に伸びた状態である。
【００４９】
なお、ここでは、簡単のため、各ナット１２０，１４０，１４０ａが、小径ナット１２０、大径ナット、超大径ナット１４０ａの順に回り出すと仮定して説明したが、前述した２段ねじ構成の場合と同様に、各ナット１２０，１４０，１４０ａがどのような順番でどの程度回転したかに関わらず、各ナット１２０，１４０，１４０ａの回転量の合計は、後部カバー１７０の回転量に一致することとなる。例えば、後部カバー１７０を一回転（３６０度）回転させた場合、超大径ねじ軸１３０ａに対する超大径ナット１４０ａの回転量（回転角度）と、大径ねじ軸１３０に対する大径ナット１４０の回転量（回転角度）と、小径ねじ軸１１０に対する小径ナット１２０の回転量（回転角度）との合計は、必ず一回転分（３６０度）となる。そして、前述したように、本実施形態では、各ねじのリードを一致させている。その結果、いずれのナット１２０，１４０，１４０ａがどの程度回転したかに関係なく、後部カバー１７０を一回転させると、送りねじ装置１００ａ全体では、１リード分だけ伸びたり縮んだりすることとなる。すなわち、各ねじのリードを一致させてさえいれば、超大径ナット１４０ａと大径ナット１４０と小径ナット１２０のどれが先に回転し始めるかや、どれがどれだけ回転するか等を考慮することなく、減速機付きサーボモータ１９０の回転量を制御するだけで、送りねじ装置１００ａの伸縮量の制御が行えるようになる。
【００５０】
このように、送りねじ装置を３段ねじ構成にすることにより、前述した２段ねじ構成の場合より、大きなストロークを実現することが可能となる。逆に、２段ねじ構成の場合と同じストロークを確保しつつ、２段ねじ構成の場合より、縮んだ状態での軸方向の長さを短くすることも可能となる。なお、ここでは、送りねじ装置を３つのボールねじで構成した３段ねじ構成の場合について具体的に説明したが、実装条件に応じて、送りねじ装置を、４以上の任意の数のボールねじで構成（多段構成）するようにすることもできる。
【００５１】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、当然のことながら、本発明の実施形態は上記のものに限られない。例えば、上述した実施形態では、大径ナット１４０や超大径ナット１４０ａを回転駆動することによって、小径ねじ軸１１０を直線運動させていたが、逆に、小径ねじ軸１１０を回転駆動することによって、大径ナット１４０や超大径ナット１４０ａを直線運動させることも考えられる。
【００５２】
また、上述した実施形態では、送りねじ装置をボールねじで構成していたが、他の送りねじ、例えば、三角ねじや台形ねじ等によるすべりねじで構成することも考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】縮めた状態の送りねじ装置１００を示す図である。
【図２】伸ばした状態の送りねじ装置１００の前部側を示す図である。
【図３】伸ばした状態の送りねじ装置１００の後部側を示す図である。
【図４】伸ばした状態の送りねじ装置１００の小径ナット付近の拡大平面図である。
【図５】伸ばした状態の送りねじ装置１００の大径ナット付近の拡大平面図である。
【図６】伸ばした状態の送りねじ装置１００の後端部付近の拡大正面図である。
【図７】送りねじ装置１００の動作を説明するための図である。
【図８】送りねじ装置１００の利用例を説明するための図である。
【図９】３段ねじ構成にした送りねじ装置の例を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１００，１００ａ 送りねじ装置
１１０ 小径ねじ軸
１１１ 先端側取付部材
１１２ ストッパ
１１３ 孔
１２０ 小径ナット
１３０ 大径ねじ軸
１３０ａ 超大径ねじ軸
１３１ 連結部材
１３２，１３２ａ ストッパ
１３３，１３３ａ 貫通孔
１４０ 大径ナット
１４０ａ 超大径ナット
１５０ 前部カバー
１６０ 中間カバー
１７０ 後部カバー
１７１，１９２ 平歯車
１７２，１７３ アンギュラベアリング
１８０ 後端側取付部材
１８１ 孔
１９０ 減速機付きサーボモータ
１９１ 出力シャフト
８１０ チルトベース部
８２０ チルト部
８３０ 水平連結軸
８４０ 第一連結軸
８５０ 第二連結軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一のねじ軸と、
前記第一のねじ軸に螺合する第一のナットと、
前記第一のねじ軸を軸方向に収容するための孔が形成された第二のねじ軸と、
前記第二のねじ軸に螺合する第二のナットとを備え、
前記第一のナットと、前記第二のねじ軸とは一体をなすよう構成され、
前記第一のねじ軸と、前記第二のねじ軸とに、同じ方向のねじが形成されている
ことを特徴とする送りねじ装置。
【請求項２】
前記第一のねじ軸及び前記第二のねじ軸のリードが同一である
ことを特徴とする請求項１に記載の送りねじ装置。
【請求項３】
前記第一のねじ軸及び前記第一のナット並びに前記第二のねじ軸及び前記第二のナットによって構成される２段ねじ構成が、３段以上の多段構成になっている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の送りねじ装置。
【請求項４】
前記第一のねじ軸及び前記第二のナットのいずれか一方が回転駆動され、他方が直線移動する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の送りねじ装置。
【請求項５】
前記第二のナットに、筒状駆動部材が連結され、当該筒状駆動部材が回転駆動される
ことを特徴とする請求項４に記載の送りねじ装置。
【請求項６】
前記第一のねじ軸及び前記第二のねじ軸の少なくとも一方の端部に抜け止め部が設けられている
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の送りねじ装置。
【請求項７】
前記第一のねじ軸及び前記第一のナット並びに前記第二のねじ軸及び前記第二のナットは、それぞれ、ボールを介して螺合している
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の送りねじ装置。
【請求項１】
第一のねじ軸と、
前記第一のねじ軸に螺合する第一のナットと、
前記第一のねじ軸を軸方向に収容するための孔が形成された第二のねじ軸と、
前記第二のねじ軸に螺合する第二のナットとを備え、
前記第一のナットと、前記第二のねじ軸とは一体をなすよう構成され、
前記第一のねじ軸と、前記第二のねじ軸とに、同じ方向のねじが形成されている
ことを特徴とする送りねじ装置。
【請求項２】
前記第一のねじ軸及び前記第二のねじ軸のリードが同一である
ことを特徴とする請求項１に記載の送りねじ装置。
【請求項３】
前記第一のねじ軸及び前記第一のナット並びに前記第二のねじ軸及び前記第二のナットによって構成される２段ねじ構成が、３段以上の多段構成になっている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の送りねじ装置。
【請求項４】
前記第一のねじ軸及び前記第二のナットのいずれか一方が回転駆動され、他方が直線移動する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の送りねじ装置。
【請求項５】
前記第二のナットに、筒状駆動部材が連結され、当該筒状駆動部材が回転駆動される
ことを特徴とする請求項４に記載の送りねじ装置。
【請求項６】
前記第一のねじ軸及び前記第二のねじ軸の少なくとも一方の端部に抜け止め部が設けられている
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の送りねじ装置。
【請求項７】
前記第一のねじ軸及び前記第一のナット並びに前記第二のねじ軸及び前記第二のナットは、それぞれ、ボールを介して螺合している
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の送りねじ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−２７５７２４（Ｐ２００９−２７５７２４Ａ）
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２４８６９（Ｐ２００８−１２４８６９）
【出願日】平成２０年５月１２日（２００８．５．１２）
【出願人】（３９８０３２２８９）株式会社テックスイージー (20)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月１２日（２００８．５．１２）
【出願人】（３９８０３２２８９）株式会社テックスイージー (20)
【Ｆターム（参考）】
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