(57)【要約】【課題】ねじ軸の変位端の変位に係る静電容量の変化を検出する構成を、装置の本体に合理的に装着できるボールねじの軸方向変位量検出装置及びボールねじ装置を提供する。【解決手段】変位端側軸受構造部２０が、軸受本体部２１と、変位端部１２をベアリング２２によって軸受する部位であって軸受本体部２１に対して軸方向のスライドが許容される軸受スライダ部２３と、スライダ本体部２４の外端側に続いて一体的に固定された状態で設けられて軸心対応部２６を備える軸受スライダ部の外端側部２５とを備え、軸方向変位検出部３０が、検出本体部３１に、棒状に設けられて軸方向へのスライド変位ができるように配され、弾性部材３５によって軸心対応部２６へ当接されるように付勢された棒状変位電極３４と、筒状開口部３７に対する棒状変位電極３４の軸方向の出入の変位量によって変化する静電容量を検出する筒状検出電極３６とを備える。【選択図】図１
2020180852.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボールねじのねじ軸について、軸方向の変位が規制される側の端である基準端を有する基準端部が回転自在に軸受される基準端側軸受構造部と、軸方向の変位が許容される側の端である変位端を有する変位端部が回転自在に軸受される変位端側軸受構造部と、前記変位端の軸方向の変位量を検出する軸方向変位検出部とを備えるボールねじの軸方向変位量検出装置において、
前記変位端側軸受構造部が、装置のベース部に固定される軸受本体部と、前記変位端部をベアリングによって軸受する部位であって前記変位端の軸方向の変位に伴って軸方向に変位できるように前記軸受本体部に対して軸方向のスライドが許容される軸受スライダ部と、該軸受スライダ部の前記ベアリングを保持する部位であって回転が規制されたスライダ本体部の外端側に続いて一体的に固定された状態で設けられ、前記変位端の軸方向の変位に伴って軸方向に変位する部位を、前記ねじ軸の軸心の延長線上に軸心対応部として備える軸受スライダ部の外端側部とを備え、
前記軸方向変位検出部が、前記軸受本体部を含む前記装置のベース部に着脱可能に装着される検出本体部と、該検出本体部に、棒状に設けられて軸方向へのスライド変位ができるように配され、弾性部材によって前記軸受スライダ部の外端側部の前記軸心対応部へ当接されるように付勢された棒状変位電極と、筒状開口部を備え、該筒状開口部に対する前記棒状変位電極の軸方向の出入の変位量によって変化する静電容量を検出する筒状検出電極とを備えることを特徴とするボールねじの軸方向変位量検出装置。
【請求項２】
前記検出本体部が、前記軸受本体部の側に固定される軸受側固定部と、該軸受側固定部に対して軸方向の位置関係を調整可能に設けられると共に着脱可能に装着できるように設けられ、前記棒状変位電極及び前記筒状検出電極が組み込まれる検出用電極組み込み部とによって構成されていることを特徴とする請求項１記載のボールねじの軸方向変位量検出装置。
【請求項３】
前記軸受スライダ部の外端側部が、前記ベアリングの外輪に当接して前記軸方向の変位を規制するベアリング押さえを兼ねていることを特徴とする請求項１又は２記載のボールねじの軸方向変位量検出装置。
【請求項４】
前記棒状変位電極に当接する前記軸心対応部の部位が、前記軸方向の延長外側へ突起した形態に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のボールねじの軸方向変位量検出装置。
【請求項５】
前記軸心対応部に当接する前記棒状変位電極の部位が、鋼球が装着されることによって球面に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のボールねじの軸方向変位量検出装置。
【請求項６】
前記請求項１〜５のいずれかに記載されたボールねじの軸方向変位量検出装置を用いて検出された前記静電容量のアナログデータを、前記軸方向変位検出部に配されたアナログ・デジタル変換器によって変換することで出力されるデジタルデータが、随時入力される制御装置であって、前記ねじ軸の回転制御を補正するフィードバック補正制御がなされるように、前記デジタルデータから前記ねじ軸の軸方向の長さの変位量に係るデータを算出し、該変位量に係るデータに基づいて算出される制御信号であって前記ねじ軸を回転駆動させるサーボモータに係る制御信号を、随時出力する制御装置を備えることを特徴とするボールねじ装置。
【請求項７】
ボールねじのナットと一体になって前記ねじ軸の軸方向に直線移動をするように直線移動ガイド部材によって案内された移動体ついて、該移動体の移動に係る機械原点位置の変位量と最大移動位置の変位量とのうちの少なくとも一方を検出するように、
前記機械原点位置に対応して配されるものであって、前記移動体の一端に前記棒状変位電極が当接して変位量を検出できるように、前記軸方向変位検出部と同等の構成に設けられる機械原点位置側の変位量検出装置と、
前記最大移動位置に対応して配されるものであって、前記移動体の他端に前記棒状変位電極が当接して変位量を検出できるように、前記軸方向変位検出部と同等の構成に設けられる最大移動位置側の変位量検出装置とのうちの少なくとも一方が設置され、
前記機械原点位置の変位量と前記最大移動位置の変位量とのうちの少なくとも一方の検出されたデータに基づいて、前記ねじ軸を回転駆動させるサーボモータの補正制御を行う制御装置を備えることを特徴とする請求項６記載のボールねじ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ボールねじのねじ軸について、軸方向の変位が規制される側の端である基準端を有する基準端部が回転自在に軸受される基準端側軸受構造部と、軸方向の変位が許容される側の端である変位端を有する変位端部が回転自在に軸受される変位端側軸受構造部と、前記変位端の軸方向の変位量を検出する軸方向変位検出部とを備えるボールねじの軸方向変位量検出装置及びボールねじ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のボールねじ送り装置としては、ボールねじの長さの変化量を取得する変化量取得部（容量測定部および制御部）を備え、第１軸受部は、長手方向に沿ったボールねじの移動を規制しつつ一端部を支持可能に構成され、第２軸受部は、軸受部本体と、軸受部本体に対して長手方向に沿ってスライド可能に配設されると共にボールねじの回転を許容しつつ他端部を支持するスライダとを備えて構成され、変化量取得部は、軸受部本体に取り付けられた検出用電極におけるボールねじ側の端部と、スライダに設けられたグランド電極の先端部との間の長手方向に沿った距離（検出用電極に対するグランド電極の挿入長）を取得し、取得した距離と基準の距離との差をボールねじの長さの変化量として取得する（特許文献１参照）ものが、本願発明者によって提案されている。
【０００３】
しかしながら、この従来のボールねじ送り装置の構成では、ボールねじの長さの変化量を検出する原理的な構成としては妥当であるが、検出部である検出用電極とグランド電極との位置関係を精度よく配置した状態で、それらの構成を装備することが難しい形態になっているという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２３４７２５号公報（第１頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ボールねじの軸方向変位量検出装置及びボールねじ装置に関して解決しようとする問題点は、従来の装置では、ねじ軸の変位端の変位に係る静電容量の変化を計測（検出）することによって、ねじ軸の変位端の変位量を検出することを介し、ねじ軸の長さの変化量を算出することが可能であるが、その静電容量の変化を検出する構成を、装置の本体に合理的に装着できる形態については、より優れた構造の提案がなされていないことある。
【０００６】
そこで本発明の目的は、ボールねじのねじ軸の長さに係る変化量を算出するために、ねじ軸の変位端の変位に係る静電容量の変化を検出する構成を、装置の本体に合理的に装着することができるボールねじの軸方向変位量検出装置及びボール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】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明にかかるボールねじの軸方向変位量検出装置の一形態によれば、ボールねじのねじ軸について、軸方向の変位が規制される側の端である基準端を有する基準端部が回転自在に軸受される基準端側軸受構造部と、軸方向の変位が許容される側の端である変位端を有する変位端部が回転自在に軸受される変位端側軸受構造部と、前記変位端の軸方向の変位量を検出する軸方向変位検出部とを備えるボールねじの軸方向変位量検出装置において、前記変位端側軸受構造部が、装置のベース部に固定される軸受本体部と、前記変位端部をベアリングによって軸受する部位であって前記変位端の軸方向の変位に伴って軸方向に変位できるように前記軸受本体部に対して軸方向のスライドが許容される軸受スライダ部と、該軸受スライダ部の前記ベアリングを保持する部位であって回転が規制されたスライダ本体部の外端側に続いて一体的に固定された状態で設けられ、前記変位端の軸方向の変位に伴って軸方向に変位する部位を、前記ねじ軸の軸心の延長線上に軸心対応部として備える軸受スライダ部の外端側部とを備え、前記軸方向変位検出部が、前記軸受本体部を含む前記装置のベース部に着脱可能に装着される検出本体部と、該検出本体部に、棒状に設けられて軸方向へのスライド変位ができるように配され、弾性部材によって前記軸受スライダ部の外端側部の前記軸心対応部へ当接されるように付勢された棒状変位電極と、筒状開口部を備え、該筒状開口部に対する前記棒状変位電極の軸方向の出入の変位量によって変化する静電容量を検出する筒状検出電極とを備える。
【０００８】
本発明にかかるボールねじの軸方向変位量検出装置の一形態によれば、前記検出本体部が、前記軸受本体部の側に固定される軸受側固定部と、該軸受側固定部に対して軸方向の位置関係を調整可能に設けられると共に着脱可能に装着できるように設けられ、前記棒状変位電極及び前記筒状検出電極が組み込まれる検出用電極組み込み部とによって構成されていることを特徴とすることができる。
【０００９】
また、本発明にかかるボールねじの軸方向変位量検出装置の一形態によれば、前記軸受スライダ部の外端側部が、前記ベアリングの外輪に当接して前記軸方向の変位を規制するベアリング押さえを兼ねていることを特徴とすることができる。
【００１０】
また、本発明にかかるボールねじの軸方向変位量検出装置の一形態によれば、前記棒状変位電極に当接する前記軸心対応部の部位が、前記軸方向の延長外側へ突起した形態に設けられていることを特徴とすることができる。
【００１１】
また、本発明にかかるボールねじの軸方向変位量検出装置の一形態によれば、前記軸心対応部に当接する前記棒状変位電極の部位が、鋼球が装着されることによって球面に設けられていることを特徴とすることができる。
【００１２】
また、本発明にかかるボールねじ装置の一形態によれば、ボールねじの軸方向変位量検出装置を用いて検出された前記静電容量のアナログデータを、前記軸方向変位検出部に配されたアナログ・デジタル変換器によって変換することで出力されるデジタルデータが、随時入力される制御装置であって、前記ねじ軸の回転制御を補正するフィードバック補正制御がなされるように、前記デジタルデータから前記ねじ軸の軸方向の長さの変位量に係るデータを算出し、該変位量に係るデータに基づいて算出される制御信号であって前記ねじ軸を回転駆動させるサーボモータに係る制御信号を、随時出力する制御装置を備えることを特徴とすることができる。
【００１３】
また、本発明にかかるボールねじ装置の一形態によれば、ボールねじのナットと一体になって前記ねじ軸の軸方向に直線移動をするように直線移動ガイド部材によって案内された移動体ついて、該移動体の移動に係る機械原点位置の変位量と最大移動位置の変位量とのうちの少なくとも一方を検出するように、前記機械原点位置に対応して配されるものであって、前記移動体の一端に前記棒状変位電極が当接して変位量を検出できるように、前記軸方向変位検出部と同等の構成に設けられる機械原点位置側の変位量検出装置と、前記最大移動位置に対応して配されるものであって、前記移動体の他端に前記棒状変位電極が当接して変位量を検出できるように、前記軸方向変位検出部と同等の構成に設けられる最大移動位置側の変位量検出装置とのうちの少なくとも一方が設置され、前記機械原点位置の変位量と前記最大移動位置の変位量とのうちの少なくとも一方の検出されたデータに基づいて、前記ねじ軸を回転駆動させるサーボモータの補正制御を行う制御装置を備えることを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のボールねじの軸方向変位量検出装置及びボールねじ装置によれば、ボールねじのねじ軸の長さに係る変化量を算出するために、ねじ軸の変位端の変位に係る静電容量の変化を検出する構成を、装置の本体に合理的に装着することができるという特別有利な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るボールねじの軸方向変位量検出装置の形態例を示す断面図である。
【図２】図１の形態例の要部を説明する拡大断面図である。
【図３】本発明に係るボールねじ装置の形態例を示す平面図である。
【図４】本発明に係るボールねじ装置の他の形態例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係るボールねじの軸方向変位量検出装置及びボールねじ装置の形態例を、添付図面（図１〜４）に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
本発明に係るボールねじの軸方向変位量検出装置は、ボールねじのねじ軸１０について、軸方向の変位が規制される側の端である基準端を有する基準端部が回転自在に軸受される基準端側軸受構造部１６と、軸方向の変位が許容される側の端である変位端１１を有する変位端部１２が回転自在に軸受される変位端側軸受構造部２０と、変位端１１の軸方向の変位量を検出する軸方向変位検出部３０という基本的な構成を備えるものである。なお、基準端側軸受構造部１６の軸方向の変位を規制する構造は、例えば、図３及び図４に示すように、軸方向の移動が阻止されたボールベアリング１７の内輪１７ａを、ねじ軸の基準端側の段部１８と、押えリング部材１８ａ及び押えネジ部材１８ｂとが当接して挟み込む構成によって、容易に設けることができる。また、図３及び図４に示すように、４０はサーボモータであり、４１はカップリング部であって、ねじ軸１０とサーボモータ４０の回転軸とを連結するように設けられている。
【００１８】
また、本発明に係るボールねじの軸方向変位量検出装置では、変位端側軸受構造部２０が、装置のベース部１５に固定される軸受本体部２１と、変位端部１２をベアリング２２によって軸受する部位であって変位端１１の軸方向の変位に伴って軸方向に変位できるように軸受本体部２１に対して軸方向のスライドが許容される軸受スライダ部２３と、その軸受スライダ部２３のベアリング２２を保持する部位であって回転が規制されたスライダ本体部２４の外端側に続いて一体的に固定された状態で設けられ、変位端１１の軸方向の変位に伴って軸方向に変位する部位を、ねじ軸１０の軸心の延長線上に軸心対応部２６として備える軸受スライダ部の外端側部２５とを備える。
【００１９】
本形態例のべリング２２は、ボールベアリングであって、ラジアル軸受とスラスト軸受の機能を備えるものであり、構成要素として、ねじ軸１０の側に押えリング部材１３ａ及び押えネジ部材１３ｂによって保持されてそのねじ軸１０の回転に伴って共回りする内輪２２ａと、複数のボールと、ねじ軸１０と共回りをしないように装置のベース部１５側であって軸受スライダ部２３のスライダ本体部２４に保持される外輪２２ｂとを備える。なお、本形態例では、スライダ本体部２４に形成された段部２４ａと、ベアリング押さえを構成する後述する軸受スライダ部の外端側部２５及び押えリング部材２４ｂとで挟まれることによって、スライダ本体部２４に外輪２２ｂが保持される構造になっている。
【００２０】
また、本形態例のスライダ本体部２４は、ボールベアリングを構成するベアリング２２の外輪２２ｂが嵌め込まれて保持され、軸受本体部２１に対して軸方向のスライドが許容される部位であって、ピン状部材２７によって回転が阻止されるように規制された部位である。すなわち、本形態例のスライダ本体部２４は、その円筒状外周部が、軸受本体部２１の円筒内孔状部に対してスライドできるように、内嵌されることで、変位端１１の軸方向の変位に伴って軸方向にスライド変位できるが、そのスライダ本体部２４と軸受本体部２１とに渡って、軸方向へ穿設された形状に設けられた案内孔２７ａ、２７ｂの間に挿入されたピン状部材２７によって、回転はしないように規制された状態に配されている。また、本形態例では、このピン状部材２７は、軸心を中心とした対角位置の２箇所に配されており、軸方向へのスライドがバランス良くなされるように構成されている。
【００２１】
なお、このスライダ本体部２４の回転を阻止する規制手段としては、これに限定されるものではなく、例えば、スライダ本体部２４と軸受本体部２１との間で相対的に設けることができる軸方向に延びる凹溝とこれに嵌る凸部との関係や、スライダ本体部２４と装置のベース部１５に一体的に固定された部位（後述する検出本体部３１を含む）との関係において、回転を規制する形態（回り止め構造）を設けることができるのは勿論である。
【００２２】
そして、本発明に係るボールねじの軸方向変位量検出装置では、軸方向変位検出部３０が、軸受本体部２１を含む装置のベース部１５に着脱可能に装着される検出本体部３１と、その検出本体部３１に、棒状に設けられて軸方向へのスライド変位ができるように配され、弾性部材３５によって軸受スライダ部の外端側部２５の軸心対応部２６へ当接されるように付勢された棒状変位電極３４と、筒状開口部３７を備え、その筒状開口部３７に対する棒状変位電極３４の軸方向の出入の変位量によって変化する静電容量を検出する筒状検出電極３６とを備える。なお、３８は絶縁体であり、筒状検出電極３６を内嵌する筒状に形成されており、その筒状検出電極３６と検出本体部３１との間を絶縁する部材になっている。また、図２に二点鎖線で示すように、３４ｂは最大変位位置であり、棒状変位電極３４の変位端が最大に変位した状態の位置を示している。
【００２３】
また、この軸方向変位検出部３０には、図２に示すように、筒状検出電極３６の近傍に、Ａ−Ｄ変換器（アナログ・デジタル変換器）が搭載されたＡ−Ｄ変換基板３９が配置されている。
【００２４】
これによれば、熱の影響によって伸縮するねじ軸１０について熱膨張で伸長する場合、そのねじ軸１０の変位端１１と共に軸心の延長線上で軸方向外側へ移動する軸心対応部２６の変位によって、それに接触する棒状変位電極３４が、弾性部材３５の付勢力に抗してその軸方向外側へ移動するように押されて変位される。また、反対に熱膨張した状態から収縮に向かうように冷却される状況下では、軸心対応部２６が軸心の延長線上で軸方向内側へ移動して戻るように変位することになるため、棒状変位電極３４は、その軸心対応部２６の変位に伴って弾性部材３５の付勢力によって反対方向へ変位されるように移動される。
【００２５】
なお、本形態例では、弾性部材３５として、コイルスプリング（圧縮コイルバネ）が用いられているが、本発明ではこれに限定されることなく、他の弾性を有する部材を適宜選択的に用いることができるのは勿論である。また、本形態例では、複数本のコイルスプリングが円周方向の等分位置に配されることで弾性部材３５が構成されており、バランス良く作動できる形態になっている。また、本形態例では、弾性部材３５（コイルスプリング）が、棒状変位電極３４の後述する鋼球３４ａ側の中途部に設けられた鍔部と、取り付け孔３３ｄに配された内段部との間に配され、後述する一方の端部材３３ｂが固定されていることで、棒状変位電極３４が脱落しないで軸心対応部２６へ圧接できるように付勢されている。
【００２６】
以上の構成によるボールねじの軸方向変位量検出装置によれば、軸方向変位検出部３０を、変位端の変位量を計測・検出するための構成として適切に構築できると共に、適切に着脱できる形態となっている。これによれば、検出精度の高い構成を適切且つ容易に設けることができる。また、ユニットとして着脱できるため、装着や交換が容易にでき、メンテナンスを行い易いという特別有利な効果を奏することができる。
すなわち、モジュール化したユニットになっているため、棒状変位電極３４と筒状検出電極３６とを構成要素とする静電容量検出部を、高い精度で構築しやすい構造になっている。また、この静電容量検出部はセンサーとしての固有特性（性能）を予め確認でき、コンピュータプログラムによる補正を含め、装着する前に性能を調整・確認できるため、装着時の精度の高い調整が不要になる。さらに、ユニットになっているため、既存の装置にも容易に取り付けることが可能である。
【００２７】
軸心対応部２６がねじ軸１０の軸心の延長線上に軸線を揃えて配された棒状変位電極３４に当接して、その軸心上で押圧力を伝えて変位・移動させる構造であるため、バランス良く押すことができ、傾斜による誤差の拡大が生じにくい形態となるため、変位量の検出精度をアッベの原理通りに合理的に高めることができる。
【００２８】
そして、本発明に係るボールねじの軸方向変位量検出装置では、検出本体部３１が、軸受本体部２１の側に固定される軸受側固定部３２と、その軸受側固定部３２に対して軸方向の位置関係を調整可能に設けられると共に着脱可能に装着できるように設けられ、棒状変位電極３４及び筒状検出電極が組み込まれる検出用電極組み込み部３３とによって構成されている。なお、本形態例の検出用電極組み込み部３３は、中央本体部３３ａと、その中央本体部３３ａの先端側をカバーすると共に棒状変位電極３４が挿通されてその先端が突出できるように開口した一方の端部材３３ｂと、中央本体部３３ａの後端側をカバーして接続配線（図示せず）の接続管３３ｅが接続されるように設けられた他方の端部材３３ｃとによって構成される外殻部を備え、棒状変位電極３４及び筒状検出電極３６が内蔵される構成になっている。
【００２９】
本形態例では、棒状変位電極３４と筒状検出電極３６とを構成要素とする静電容量検出部と、軸受スライダ部の外端側部２５の軸心対応部２６との取り合い関係が、軸受側固定部３２に対する検出用電極組み込み部３３のネジ込み量で調整できる形態になっている。なお、３２ａはセットネジであり、検出用電極組み込み部３３が軸受側固定部３２にネジ込まれた位置を保持するように、その検出本体部３１の側周壁部に配されて検出用電極組み込み部３３を押え込むように設けられている。
これによれば、棒状変位電極３４の軸心対応部２６に当接する位置関係や弾性部材３５による押圧力について、微調整が容易にできる。また、管理が特に必要な前記静電容量検出部が組み込まれた検出用電極組み込み部３３を、容易に取り外すことができるため、メンテナンスを容易に行うことができる。
【００３０】
また、本形態例の棒状変位電極３４については、検出用電極組み込み部３３の取り付け孔３３ｄ内に、軸心を中心とする回転が阻止された状態で、軸方向にスライド移動可能に設けられている。このように軸心を中心とする回転が阻止されることで、その回転による精度の劣化を防止でき、高い検出精度を得ることができる。例えば、棒状変位電極３４が、その棒状変位電極３４を保持して受けるボールスプライン軸受（図示せず）を介在させて、取り付け孔３３ｄ内に配され、軸心を中心とする回転が阻止されて軸方向の移動（変位）が案内される形態とすることによれば、その棒状変位電極３４の変位をよりスムーズにさせることができ、変位量の検出精度をより向上できる。
【００３１】
また、筒状検出電極３６に接続されたＡ−Ｄ変換基板３９ついては、金属プレートなどのノイズ除去手段（図示せず）を、そのＡ−Ｄ変換基板３９の近傍を覆うように配されると共に絶縁された状態に取り付けることで、外界で生じて影響を及ぼすノイズを合理的にカットすることができ、静電容量の検出精度を向上させることができる。
【００３２】
また、本形態例では、軸受スライダ部の外端側部２５が、ベアリング２２の外輪に当接して軸方向の変位を規制するベアリング押さえを兼ねる構成になっている。これによれば、  合理的な部品構成とすることができるため、組み立て易く、製造コストを低減できるという利点がある。
【００３３】
また、本形態例では、棒状変位電極３４に当接する軸心対応部２６の部位が、軸方向の延長外側へ突起した形態に設けられている。さらに具体的には、軸心対応部２６の突起した形態が、棒状変位電極３４が案内されている検出用電極組み込み部３３の取り付け孔３３ｄ内に進入しても、その取り付け孔３３ｄの内周面に干渉しないサイズの円柱突起状に形成されている。
【００３４】
これによれば、棒状変位電極３４に当接する軸心対応部２６を、構造強度と耐久性に関して補強することになり、信頼性を向上することができる。そして、棒状変位電極３４の端部が、軸心対応部２６の側へ接触するように突出する長さを短くしても、軸受スライダ部の外端側部２５と検出用電極組み込み部３３（一方の端部材３３ｂ）とが干渉しないストロークを得ることができ、棒状変位電極３４の端部の片持ちとなる部分を短く設定することが可能となるため、検出精度を高めることができる。
【００３５】
また、本形態例では、軸心対応部２６の平坦な端面に当接する棒状変位電極３４の部位が、鋼球３４ａが装着されることによって球面に設けられている。このように、球面であることで、軸心対応部２６の平坦部が棒状変位電極３４の軸心に対して直角度が出ていなくても、その軸心対応部２６による押圧力を適正にバランスよく受けることができ、変位が安定してスムーズに伝達されるため、その変位量の検出精度を高めることができる。また、鋼球３４ａによれば、精度が高く、耐久性にも優れた球面を比較的容易に構成できる利点がある。
【００３６】
また、以上で説明したボールねじの軸方向変位量検出装置を用いて検出された前記静電容量のアナログデータを、軸方向変位検出部３０に配されたアナログ・デジタル変換器（Ａ−Ｄ変換基板３９に配置）によって変換することで出力されるデジタルデータが、随時入力される制御装置であって、ねじ軸１０の回転制御を補正するフィードバック補正制御がなされるように、デジタルデータからねじ軸１０の軸方向の長さの変位量に係るデータを算出し、該変位量に係るデータに基づいて算出される制御信号であってねじ軸１０を回転駆動させるサーボモータ４０に係る制御信号を、随時出力する制御装置５０を備えることで、運動精度（位置決め精度）の極めて高いボールねじ装置を好適に構成できる。
【００３７】
すなわち、上記のようにねじ軸１０の軸方向の長さの変化量を、そのねじ軸１０の変位端１１の変位量を静電容量の変化を計測することで検出することによって、ボールねじのナット（移動体６０（図３、図４参照））の移動精度を向上させる構成によれば、環境の変化（主に温度変化）にリアルタイムで追随して常に極めて高い移動体６０の位置精度を実現できる。このため、このボールねじ装置が組み込まれた加工機の加工精度を、格段に向上させることができる。具体例としては、例えば、ボールねじのねじ軸１０の熱膨張による変位量が、最大で２００μｍである場合、この検出装置を使った補正によって、５μｍ以下を補償する誤差精度とすることが可能になる。
【００３８】
そして、このボールねじ装置によれば、移動体６０の極めて高い位置精度を常に実現できため、暖気運転の必要がないコールドスタートを実施することが可能になって、効率的な装置の運用を行うことができ、生産性の向上を図ることができる。
【００３９】
さらに、図４に示すように、さらに補正精度を高めるためのボールねじ装置の構成としては、ボールねじのナット６１と一体になってねじ軸１０の軸方向に直線移動をするように直線移動ガイド部材６２によって案内された移動体６０ついて、その移動体６０の移動に係る機械原点位置６３の変位量と最大移動位置６５の変位量とのうちの少なくとも一方を検出するように、機械原点位置６３に対応して配されるものであって、移動体の一端６０ａ（本形態例では、移動体６０に一体に設けられた被当接部材を介して形成される端面）に棒状変位電極３４が当接して変位量を検出できるように、軸方向変位検出部３０と同等の構成に設けられる機械原点位置側の変位量検出装置６４と、最大移動位置６５に対応して配されるものであって、移動体の他端６０ｂ（本形態例では、移動体６０に一体に設けられた被当接部材を介して形成される端面）に棒状変位電極３４が当接して変位量を検出できるように、軸方向変位検出部３０と同等の構成に設けられる最大移動位置側の変位量検出装置６６とのうちの少なくとも一方が設置され、機械原点位置６３の変位量と最大移動位置６５の変位量とのうちの少なくとも一方の検出されたデータに基づいて、前記ねじ軸を回転駆動させるサーボモータの補正制御を行う制御装置を備えることを特徴とすることができる。
【００４０】
このような、機械原点位置側の変位量検出装置６４と最大移動位置側の変位量検出装置６６とのうちの少なくとも一方を備えるボールねじ装置にあっては、機械原点の設定時に、ボールねじの軸方向変位量検出装置による初期値の設定に加えて、同時に、移動体の機械原点位置における機械原点位置側の変位量検出装置６４の初期値と、移動体の最大移動位置における最大移動位置側の変位量検出装置６６の初期値とのうち少なくとも一方の初期値を数値制御装置（ＣＮＣ）に登録し、機械の稼働中に、各センサ（ボールねじの軸方向変位量検出装置、機械原点位置側の変位量検出装置６４、最大移動位置側の変位量検出装置６６）の初期値との差をＣＮＣに内蔵しているシーケンサープログラムかＣ言語によるプログラムで演算させ、差分を補正値としてサーボモータを制御し、移動体の位置決め精度を向上させることができるシステムになっている。
また、移動体の機械原点位置６３及び最大移動位置６５の初期値からの差の検出は、求める精度によって、加工プログラムで毎回又は複数回に一回などの最適な頻度を選択して行うことができる。
【００４１】
すなわち、この図４に示す形態例では、ボールねじのねじ軸１０の伸縮を軸方向変位量検出装置で計測して移動体の位置決め精度が補正される座標系Ａを備え、その外側に、機械座標系の機械原点位置と最大移動位置のそれぞれの初期値との差異を計測する座標系Ｂを付加したという構成になっている。これによれば、座標系Ｂの機械原点位置と最大移動位置の少なくとも一方の変位量を検出し、その変位量のデータに基づいて、軸方向変位量検出装置によって補正される座標系Ａにかかる位置決め精度について、さらに補正をすることができる。従って、座標系Ｂにかかる誤差は、座標系Ａにかかる誤差とは、別に生じるもので、座標系Ａの軸方向変位量検出装置で変位量を計測して移動体の位置決め精度を補正したとしても、ボールねじ装置全体としてはさらに位置決め精度を高めることができないという問題を、適切に解消できるという特別有利な効果を奏する。
【００４２】
以上、本発明につき好適な形態例を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの形態例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。
【符号の説明】
【００４３】
１０  ねじ軸
１１  変位端
１２  変位端部
１３  ねじ軸の変位端側の段部
１３ａ  押えリング部材
１３ｂ  押えネジ部材
１５  装置のベース部
１６  基準端側軸受構造部
１７  ボールベアリング
１７ａ  内輪
１８  ねじ軸の基準端側の段部
１８ａ  押えリング部材
１８ｂ  押えネジ部材
２０  変位端側軸受構造部
２１  軸受本体部
２２  ベアリング
２２ａ  内輪
２２ｂ  外輪
２３  軸受スライダ部
２４  スライダ本体部
２４ａ  段部
２４ｂ  押えリング部材
２５  軸受スライダ部の外端側部（ベアリング押さえ）
２６  軸心対応部
２７  ピン状部材
２７ａ  案内孔
２７ｂ  案内孔
３０  軸方向変位検出部
３１  検出本体部
３２  軸受側固定部
３２ａ  セットネジ
３３  検出用電極組み込み部
３３ａ  中央本体部
３３ｂ  一方の端部材
３３ｃ  他方の端部材
３３ｄ  取り付け孔
３３ｅ  接続管
３４  棒状変位電極
３４ａ  鋼球
３４ｂ  最大変位位置
３５  弾性部材
３６  筒状検出電極
３７  筒状開口部
３８  絶縁体
３９  Ａ−Ｄ変換基板
４０  サーボモータ
４１  カップリング部
５０  制御装置
６０  移動体
６０ａ  移動体の一端
６０ｂ  移動体の他端
６１  ナット
６２  直線移動ガイド部材
６３  機械原点位置
６４  機械原点位置側の変位量検出装置
６５  最大移動位置
６６  最大移動位置側の変位量検出装置
【図１】
2020180852.tif 000003
【図２】
2020180852.tif 000004
【図３】
2020180852.tif 000005
【図４】
2020180852.tif 000006