(57)【要約】【課題】ねじ軸に固定したストッパをナットに回転方向で係合させて直動部材の軸方向移動を規制する直動機構において、ストッパを、ねじ軸に対して所定の位置に正確かつ容易に固定する。【解決手段】直動機構１は、外周面にナット用雄ねじ２ａが形成されたねじ軸２と、内周面に、ナット用雄ねじ２ａと螺合する雌ねじ３ａが形成されたナット３と、ねじ軸２に固定されたストッパ４とを備え、ストッパ４とナット３とを回転方向で係合させることで、ねじ軸２とナット３との相対的な軸方向移動を規制する。ねじ軸２の外周面にストッパ用雄ねじ２ｂを設けると共に、ストッパ４の内周面に、ストッパ用雄ねじ２ｂのリードと異なるリードを有する雌ねじ４ａを設け、ストッパ４の雌ねじ４ａとねじ軸２のストッパ用雄ねじ２ｂとを螺合させることによりストッパ４をねじ軸２に固定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面にナット用雄ねじが形成されたねじ軸と、内周面に、前記ナット用雄ねじと螺合する雌ねじが形成されたナットと、前記ねじ軸に固定されたストッパとを備え、前記ねじ軸及び前記ナットのうちの一方の回転運動を他方の直線運動に変換し、前記ストッパと前記ナットとを回転方向で係合させることで前記ねじ軸と前記ナットとの相対的な軸方向移動を規制する直動機構において、
前記ねじ軸の外周面にストッパ用雄ねじを設けると共に、前記ストッパの内周面に、前記ストッパ用雄ねじのリードと異なるリードを有する雌ねじを設け、前記ストッパの雌ねじと前記ねじ軸のストッパ用雄ねじとを螺合させることにより前記ストッパを前記ねじ軸に固定した直動機構。
【請求項２】
前記ねじ軸のナット用雄ねじのリードとストッパ用雄ねじのリードとが等しい請求項１に記載の直動機構。
【請求項３】
前記ストッパの雌ねじの硬度が、前記ねじ軸のストッパ用雄ねじの硬度よりも低い請求項１又は２に記載の直動機構。
【請求項４】
前記ねじ軸のナット用雄ねじとストッパ用雄ねじとの軸方向間に環状溝を設けた請求項１〜３の何れか１項に記載の直動機構。
【請求項５】
外周面にナット用雄ねじが形成されたねじ軸と、内周面に、前記ナット用雄ねじと螺合する雌ねじが形成されたナットと、前記ねじ軸に固定されたストッパとを備え、前記ねじ軸及び前記ナットのうちの一方の回転運動を他方の直線運動に変換し、前記ストッパと前記ナットとを回転方向で係合させることで前記ねじ軸と前記ナットとの相対的な軸方向移動を規制する直動機構の製造方法において、
前記ねじ軸の外周に前記ナット用雄ねじ及びストッパ用雄ねじをワンチャックで加工する工程と、
前記ストッパの内周面に、前記ストッパ用雄ねじのリードと異なるリードを有する雌ねじを形成する工程と、
前記ねじ軸のナット用雄ねじに前記ナットの雌ねじを螺合させると共に、前記ねじ軸のストッパ用雄ねじに前記ストッパの雌ねじを螺合させて前記ストッパを前記ねじ軸に固定する工程とを有する直動機構の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ねじ軸及びナットのうちの一方の回転運動を他方の直線運動に変換する直動機構及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
直動機構は、ねじ軸を回転させてナットを直動させるねじ軸回転タイプと、ナットを回転させてねじ軸を直動させるナット回転タイプとに大別される。これらの直動機構では、ねじ軸とナットとの分離を防止するために、直動部材（ねじ軸回転タイプではナット、ナット回転タイプではねじ軸）の軸方向移動を所定位置で規制する必要がある。例えば、ハウジングに設けた規制部材に直動部材を軸方向で当接させることにより、直動部材の軸方向移動を規制することが考えられる。しかし、回転部材と螺合した直動部材を、規制部材の端面に軸方向で当接させると、直動部材が、規制部材の端面及び回転部材のねじ溝に食い込んでロックされてしまい、その後に回転部材を逆後方に回転させて直動部材を後退させることができないことがある。
【０００３】
例えば、下記の特許文献１に示されているボールねじ機構では、ねじ軸に設けたストッパ部と、ナットに設けた突起とを回転方向で係合させることで、直動部材の軸方向移動を所定位置で規制している。このように、ストッパ部とナットの突起とを回転方向で当接させることで、両者が食い込んでロックされる事態を防止できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−７０２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば図６に示す直動機構１００は、ねじ軸１０１を回転させてナット１０２を直動させるものであり、ねじ軸１０１にストッパ１０３が固定されている。ねじ軸１０１を回転させてナット１０２が軸方向端部まで達したら、ストッパ１０３の係止面１０３ａとナット１０２の係止面１０２ａとが回転方向で係合し、これによりねじ軸１０１の回転が規制されて、ナット１０２の軸方向移動が規制される。
【０００６】
このように、ストッパ１０３の係止面１０３ａとナット１０２の係止面１０２ａとを回転方向で係合させる場合、両係止面１０３ａ，１０２ａの当接部の軸方向幅Ｗを、ねじ軸１０１の雄ねじ１０１ａのリードＬよりも大きくすることはできない。このため、ねじ軸１０１に対するストッパ１０３の固定位置（位相）が正規の位置からずれると、図７に示すように、両係止面１０３ａ，１０２ａの当接部の軸方向幅Ｗ’が小さくなり、ナット１０２の回転を確実に規制できなくなるおそれがある。従って、両係止面１０３ａ，１０２ａの当接部の軸方向幅を十分に確保するために、ストッパ１０３をねじ軸１０１に対して正確な位置（位相）に固定する必要がある。
【０００７】
例えば上記の特許文献１では、ねじ軸とストッパ部とをスプライン結合することで、両者の相対的な回り止めを行っている。この場合、ストッパをねじ軸に対して正確な位置に固定するために、ねじ軸の外周面に設けられた雄ねじ及びスプライン溝を高精度に加工する必要がある。しかし、通常、雄ねじとスプライン溝は異なる工程で加工されるため、これらの相対的な位置を高精度に設定することは容易ではない。
【０００８】
そこで、本発明が解決すべき課題は、ねじ軸に固定したストッパをナットに回転方向で係合させて直動部材の軸方向移動を規制する直動機構において、ストッパを、ねじ軸に対して所定の位置に正確かつ容易に固定することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明は、外周面にナット用雄ねじが形成されたねじ軸と、内周面に、前記ナット用雄ねじと螺合する雌ねじが形成されたナットと、前記ねじ軸に固定されたストッパとを備え、前記ねじ軸及び前記ナットのうちの一方の回転運動を他方の直線運動に変換し、前記ストッパと前記ナットとを回転方向で係合させることで前記ねじ軸と前記ナットとの相対的な軸方向移動を規制する直動機構において、前記ねじ軸の外周面にストッパ用雄ねじを設けると共に、前記ストッパの内周面に、前記ストッパ用雄ねじのリードと異なるリードを有する雌ねじを設け、前記ストッパの雌ねじと前記ねじ軸のストッパ用雄ねじとを螺合させることにより前記ストッパを前記ねじ軸に固定した直動機構を提供する。
【００１０】
このように、ねじ軸の外周面に設けられたストッパ用雄ねじに対し、これとリードの異なるストッパの雌ねじを強制的に締めこむことにより、ストッパ用雄ねじ及びストッパの雌ねじのうちの一方又は双方を塑性変形させて、ストッパをねじ軸に固定することができる。この場合、ねじ軸のナット用雄ねじ及びストッパ用雄ねじは一工程（すなわち、ワンチャック）で形成することができるため、ナット用雄ねじとストッパ用雄ねじとの相対的な位置（特に位相）を高精度に設定することができ、これらに螺合するナット及びストッパの位相を正確かつ容易に合わせることが可能となる。
【００１１】
上記の直動装置において、ねじ軸のナット用雄ねじのリードとストッパ用雄ねじのリードとが等しい場合、これらを一工程で加工しやすい。
【００１２】
ねじ軸のストッパ用雄ねじとストッパの雌ねじとを同等の硬度とすると、これらを締め込んだときに双方が潰れ合ってしまい、両者の固定力が不足するおそれがある。ねじ軸の外周面の雄ねじは、通常、熱処理を施して高硬度化することが多いため、ストッパの雌ねじを、ねじ軸のストッパ用雄ねじよりも硬度が低い材料で形成することで、ストッパの雌ねじを積極的に塑性変形させ、ねじ軸とナットとの間の固定力を確保することが好ましい。
【００１３】
ねじ軸のナット用雄ねじとストッパ用雄ねじとの軸方向間には、環状溝を設けることが好ましい。これにより、ナット用雄ねじとストッパ用雄ねじとが環状溝で分離されるため、ストッパの雌ねじをねじ軸のストッパ用雄ねじに強制的に締め込んだ際に、ねじ軸のナット用雄ねじにまで荷重が加わってナット用雄ねじが変形することを防止できる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、ねじ軸のストッパ用雄ねじに対し、ストッパに設けたリード違いの雌ねじを強制的に締め込んで固定することで、ストッパをねじ軸に対して所定の位置に正確かつ容易に固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る直動機構の斜視図である。
【図２】図１の直動機構の側面図である。
【図３】ねじ軸の側面図である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は、ねじ軸の製造工程を示す側面図である。
【図５】ストッパの斜視図である。
【図６】比較例に係る直動機構の側面図である。
【図７】比較例に係る直動機構の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
本発明の一実施形態に係る直動機構１は、図１及び図２に示すように、ねじ軸２と、ねじ軸２に螺合するナット３と、ねじ軸２に固定されたストッパ４とを備える。図示例では、ねじ軸２の軸方向両端付近に、一対のストッパ４が設けられる。本実施形態の直動機構１は、図示しない駆動手段（電動モータ等）によりねじ軸２を回転させて、ナット３を軸方向に往復動させる、ねじ軸回転タイプの直動機構である。
【００１８】
図３に示すように、ねじ軸２の外周面には、ナット用雄ねじ２ａと、その軸方向両側に設けられたストッパ用雄ねじ２ｂとが形成される。ナット用雄ねじ２ａのリードとストッパ用雄ねじ２ｂのリードは等しい。本実施形態では、ナット用雄ねじ２ａとストッパ用雄ねじ２ｂとの軸方向間に環状溝２ｃが設けられる。環状溝２ｃは、ナット用雄ねじ２ａ及びストッパ用雄ねじ２ｂの溝底（最小径部）よりも小径な円筒面で構成される。ねじ軸２の外周面の軸方向両端には、円筒面２ｄが設けられる。円筒面２ｄは、軸受を介してハウジングに取り付けられ、これによりねじ軸２がラジアル方向で回転自在に支持される（図示省略）。ねじ軸２をラジアル方向に支持する軸受としては、すべり軸受や転がり軸受を使用することができ、例えば、円筒面２ｄを摺動支持する金属製のすべり軸受が使用できる。
【００１９】
ねじ軸２は、以下の手順で製造される。まず、図４（Ａ）に示すような軸素材２’を鍛造や切削により形成する。軸素材２’の軸方向両端には円筒面２ｄが設けられ、その軸方向中間部には、円筒面２ｄよりも大径な大径部２ｅが設けられる。
【００２０】
次に、軸素材２’をチャックした状態で、図４（Ｂ）に示すように、軸素材２’の大径部２ｅに雄ねじ２ｆを形成する。雄ねじ２ｆは、転造あるいは切削により形成され、本実施形態では転造で形成される。雄ねじ２ｆは、ナット用雄ねじ２ａとストッパ用雄ねじ２ｂとを含み、軸方向で連続的に形成される。すなわち、軸素材２’のチャックを解除せずに維持したまま（すなわちワンチャックで）、軸素材２’の大径部２ｅにナット用雄ねじ２ａ及びストッパ用雄ねじ２ｂの双方が形成される。雄ねじ２ｆは、軸方向全域で均一なリードを有する。
【００２１】
次に、軸素材２’の雄ねじ２ｆの所定箇所に環状溝２ｃを形成することにより、図３に示すねじ軸２が完成する。環状溝２ｃは、例えば切削により形成される。尚、環状溝２ｃを形成すると共に、円筒面２ｄに切削仕上げ加工を施してもよい。本実施形態では、ねじ軸２のナット用雄ねじ２ａ及びストッパ用雄ねじ２ｂに表面硬化処理が施される。具体的には、ねじ軸２全体に焼き入れ処理等による表面硬化処理を施したり、ナット用雄ねじ２ａ及びストッパ用雄ねじ２ｂのみに高周波加熱等による表面硬化処理を施したりすることができる。尚、特に必要が無ければ、ねじ軸２の表面硬化処理を省略してもよい。
【００２２】
図１に示すように、ナット３は円筒状を成し、内周にねじ軸２が挿入される。図２に示すように、ナット３の内周面には、ねじ軸２のナット用雄ねじ２ａと螺合する雌ねじ３ａが形成される。ナット３は、ねじ軸２周りの回転が規制されている。本実施形態では、ナット３に揺動アーム（図示省略）の端部が連結され、これによりナット３の回転が規制される。ねじ軸２が回転すると、ナット３が回転することなく軸方向に移動し、ナット３に連結された揺動アームが揺動する。
【００２３】
図５に示すように、ストッパ４は、中空円盤状に形成される。ストッパ４の内周面には、雌ねじ４ａが形成される。雌ねじ４ａは、ねじ軸２のストッパ用雄ねじ２ｂとリードが異なる。例えば、ストッパ用雄ねじ２ｂのリードは、雌ねじ４ａのリードに対して９５〜６５％程度の値に設定される。具体的に、雌ねじ４ａのリードが４ｍｍの場合、ストッパ用雄ねじ２ｂのリードは例えば３．８〜２．６ｍｍの範囲内に設定される。図２に示すように、ストッパ４の雌ねじ４ａを、リードの異なるねじ軸２のストッパ用雄ねじ２ｂに強制的に締め込むことにより、雌ねじ４ａ及びストッパ用雄ねじ２ｂの少なくとも一方が塑性変形し、これにより雌ねじ４ａとストッパ用雄ねじ２ｂとが互いに食いついて、ストッパ４がねじ軸２の外周に固定される。尚、ストッパ用雄ねじ２ｂのリードを、雌ねじ４ａのリードよりも大きくしてもよく、例えば、ストッパ用雄ねじ２ｂのリードを雌ねじ４ａのリードに対して１０５〜１３５％程度の値に設定してもよい。
【００２４】
本実施形態では、ストッパ４の雌ねじ４ａの硬度がストッパ用雄ねじ２ｂの硬度よりも低くなっている。具体的には、ストッパ４の雌ねじ４ａは、焼き入れ等の表面硬化処理が施されていない鋼材（生材）で形成され、ねじ軸２は、少なくともナット用雄ねじ２ａ及びストッパ用雄ねじ２ｂに熱処理（表面硬化処理）が施されている。これにより、ストッパ４の雌ねじ４ａをねじ軸２のストッパ用雄ねじ２ｂに強制的に締め込んだときに、ストッパ４の雌ねじ４ａが優先的に塑性変形するため、雌ねじ４ａにストッパ用雄ねじ２ｂが食い込んで、両者を強固に固定することができる。
【００２５】
また、本実施形態では、ねじ軸２のナット用雄ねじ２ａとストッパ用雄ねじ２ｂとの間に環状溝２ｃを設けることで、両者を軸方向に離隔している。これにより、ストッパ４の雌ねじ４ａをストッパ用雄ねじ２ｂに強制的に締め込んで、ストッパ用雄ねじ２ｂが塑性変形した場合でも、その影響がナット用雄ねじ２ａに及ぶことがない。これにより、ナット用雄ねじ２ａの変形が回避されるため、ナット用雄ねじ２ａとナット３の雌ねじとを正常に螺合させることができ、ナット３をスムーズに移動させることができる。
【００２６】
図１及び図２に示すように、ナット３とストッパ４の軸方向で互いに対向する端面には、ねじ軸２の回転方向で互いに係合する係止面３ｂ，４ｂが設けられる。図示例では、ナット３の端面に、螺旋状に傾斜した傾斜面３ｃを設け、この傾斜面３ｃの周方向両端の間に形成される段差面が、係止面３ｂとなる。また、図５に示すように、ストッパ４の端面の外周部に、螺旋状に傾斜した傾斜面４ｃを設け、この傾斜面４ｃの周方向両端の間に形成される段差面が、係止面４ｂとなる。
【００２７】
ストッパ４の軸方向外側の端面４ｄ（ナット３と軸方向で対向しない側の端面）は、軸受を介してハウジングに取り付けられ、これによりねじ軸２がスラスト方向で回転自在に支持される（図示省略）。ねじ軸２をスラスト方向に支持する軸受としては、すべり軸受や転がり軸受を使用することができ、例えば、針状ころ軸受が使用できる。
【００２８】
上記の直動機構１において、ねじ軸２が図示しない駆動手段により正方向に回転駆動されると、ナット３が軸方向一方側に移動し、ナット３に連結された図示しない揺動アームが一方側に揺動する。そして、ナット３が軸方向一方の端部まで達すると、ナット３の軸方向一方の端面の係止面３ｂと、軸方向一方側のストッパ４の端面の係止面４ｂとが回転方向で係合し、ナット３のそれ以上の軸方向移動が規制される。同様に、ねじ軸２が逆方向に回転駆動されると、ナット３が軸方向他方側に移動し、揺動アームが他方側に揺動する。そして、ナット３の軸方向他方の端面の係止面３ｂと、軸方向他方側のストッパ４の端面の係止面４ｂとが回転方向で係合することで、ナット３のそれ以上の軸方向移動が規制される。尚、上記のように、ナット３の係止面３ｂとストッパ４の係止面４ｂとが回転方向で係合したとき、ナット３の端面（傾斜面３ｃ）とストッパ４の端面（傾斜面４ｃ）とは軸方向で当接していない。
【００２９】
このように、ナット３とストッパ４とが回転方向で係合することでナット３の軸方向移動を規制することにより、ナット３とストッパ４及びねじ軸２とが食い付く事態が回避され、その後にねじ軸２を反対方向に回転させてナット３をスムーズに後退させることが可能となる。
【００３０】
本発明は上記の実施形態に限られない。例えば、上記の実施形態では、ねじ軸２のナット用雄ねじ２ａとストッパ用雄ねじ２ｂとの間に環状溝２ｃを設けた場合を示したが、これに限らず、ナット用雄ねじ２ａとストッパ用雄ねじ２ｂとを軸方向に連続的に形成してもよい。例えば、図４（Ｂ）に示す軸素材２’を、ねじ軸２として使用してもよい。
【００３１】
また、上記の実施形態では、ねじ軸２の回転運動をナット３の直線運動に変換するねじ軸回転タイプの直動機構１を示したが、これに限らず、ナットの回転運動をねじ軸の直線運動に変換するナット回転タイプの直動機構に本発明を適用してもよい。また、本発明は、ナットの雌ねじとねじ軸の雄ねじとが直接螺合するすべりねじ機構、あるいは、ナットの雌ねじとねじ軸の雄ねじとが多数のボールを介して螺合するボールねじ機構の何れにも適用可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１     直動機構
２     ねじ軸
２ａ   ナット用雄ねじ
２ｂ   ストッパ用雄ねじ
２ｃ   環状溝
３     ナット
３ａ   雌ねじ
３ｂ   係止面
４     ストッパ
４ａ   雌ねじ
４ｂ   係止面
【図１】
2019157952.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2019157952.tif 000008
【図７】
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