(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、該ハウジングに連結された外筒と、該外筒内に配置された内筒と、該内筒内に配置され電動機により回転駆動され外周にボール転動溝を有するボールねじ軸と、前記内筒に連結されて前記内筒とともに前記外筒内を軸方向にのみ移動可能で内周にボール転動溝を有するボールねじナットと、前記ボールねじ軸のボール転動溝と前記ボールねじナットのボール転動溝との間に位置する複数のボールとを備え、前記内筒及び前記ボールねじナットの不測時の軸方向移動を防止する安全機構を有するボールねじ式直線作動機において、
前記安全機構は前記ボールが位置しない前記ボールねじナットのボール転動溝に頭部を有するねじ部材が半径方向に取り付けられ、前記ねじ部材の先端部は前記ボールねじ軸のボール転動溝内に位置するとともに前記ねじ部材の先端部と前記ボールねじ軸のボール転動溝との間に軸方向隙間および半径方向隙間を有し、
前記ボールねじナットの外周面の一部分に平坦部を形成し、該平坦部に前記ねじ部材の頭部の下面が当接するまでねじ込まれて半径方向に取り付けられ、
前記ねじ部材は複数個からなり、各ねじ部材は前記ボールねじナットの軸方向に間隔をおいて、あるいは前記ボールねじナットの前記ボール転動溝の円周上に間隔をおいて取り付けられることを特徴とする安全機構を有するボールねじ式直線作動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハウジングと、ハウジングに連結された外筒と、外筒内に配置された内筒と、内筒内に配置され電動機により回転駆動され外周にボール転動溝を有するボールねじ軸と、内筒に連結されて内筒とともに外筒内を軸方向にのみ移動可能で内周にボール転動溝を有するボールねじナットと、ボールねじ軸のボール転動溝とボールねじナットのボール転動溝との間に位置する複数のボールとを備え、内筒及びボールねじナットの不測時の軸方向移動を防止する安全機構を有するボールねじ式直線作動機に関するもので、特に、昇降装置に好適に使用される安全機構を有するボールねじ式直線作動機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、負荷を持ち上げたり下げたりするのに使用されるボールねじ式直線作動機として、電動機によって回転駆動されるボールねじ軸がハウジングに回転自在に支持され、このボールねじ軸に複数のボールを介してボールねじナットが螺合され、このボールねじナットに負荷が作用するようになっているものが知られている。
【０００３】
上記のようなボールねじ式直線作動機は、ボールが長期間の使用で摩耗して破損したり、また過負荷によりリターンチューブが破損すると、ボールねじナットがボールねじ軸上を不測に軸方向に移動するおそれがある。
そのため、従来、上記のようなボールねじ式直線作動機には、このようなおそれを回避するために安全機構が組み込まれているものがある。
【０００４】
そして、従来、安全機構が組み込まれたボールねじ式直線作動機の一例として、外周に螺旋状ねじ溝（本発明のボール転動溝に相当する）が形成されたスクリュー・シャフト（本発明のボールねじ軸に相当する）と内周に凹状のスロット（本発明のボール転動溝に相当する）が形成されたナット組合せ（本発明のボールねじナットに相当する）とを備え、スクリュー・シャフトの螺旋状ねじ溝とナット組合せのスロットとの間に複数のスチールボールが配置されており、ナット組合せとスクリュー・シャフトはスチールボールの転がりにより相対的に回転を行うことができ、さらに、ナット組合せの内周には突起したねじ山がナット組合せと一体に形成されており、この突起したねじ山はスクリュー・シャフトの螺旋状ねじ溝の中に位置してスクリュー・シャフトの螺旋状ねじ溝と狭小の隙間を残している、駐車設備用ボール・リードスクリュー（本発明のボールねじ式直線作動機に相当する）がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、安全機構が組み込まれたボールねじ式直線作動機の他の例として、外ケース（本発明のハウジングに相当する）と、外ケースに連結されたアウターチューブ（本発明の外筒に相当する）と、アウターチューブ内に配置された延伸チューブ（本発明の内筒に相当する）と、アウターチューブ内に配置され電動機により回転駆動されるらせん軸（本発明のボールねじ軸に相当する）と、らせん軸にボールを介して螺合し延伸チューブに連結されて延伸チューブとともにアウターチューブ内を軸方向にのみ移動可能なナット（本発明のボールナットに相当する）と、ナットの一端面に隣接して取り付けられる安全ナットとを備えるスクリューリニアアクチュエータ（本発明のボールねじ式直線作動機に相当する）であって、この安全ナットはピンによりナットと接続され、この安全ナットの内側にはらせん軸のねじ溝（本発明のボール転動溝に相当する）と噛み合わせる安全ねじ山が形成され、この安全ねじ山はナットが壊れるまで延伸チューブからの外力を受けることがない、スクリューリニアアクチュエータ（本発明のボールねじ式直線作動機に相当する）がある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特許第３５２８９０１号公報
【特許文献２】実用新案第３０７４７２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述した特許第３５２８９０１号公報に開示された駐車設備用ボール・リードスクリューにおいては、スクリュー・シャフトの螺旋状ねじ溝と狭小の隙間を有する突出したねじ山を形成するために、ナット組合せの内周に溝加工を必要とするが、この突出したねじ山を形成する溝加工は手間とコストがかかる、という問題がある。
また、ねじサイズ毎にナット組合せの製造が必要である、という問題がある。
【０００７】
また、上述した実用新案第３０７４７２０号公報に開示されたスクリューリニアアクチュエータにおいては、らせん軸にボールを介して螺合するナット以外に安全ナットの製作が必要である、という問題がある。
また、この安全ナットの内側にはらせん軸のねじ溝と噛み合わせる安全ねじ山が形成されており、安全ねじ山を形成するには、安全ナットの内周に溝加工を必要とするが、この安全ねじ山を形成する溝加工は手間とコストがかかる、という問題がある。
また、ねじサイズ毎に安全ナットの製造が必要である、という問題がある。
そして、安全ナットの安全ねじ山がナットが壊れるまで延伸チューブからの外力を受けることがないためには、安全ねじ山とらせん軸のねじ溝との間に軸方向隙間を設ける必要があるが、安全ナットはピンによりナットと接続されているため、安全ナットの接続時（取付時）に、安全ねじ山とらせん軸のねじ溝との間に軸方向隙間を設けるように調整しながら接続する（取り付ける）ことは簡単でない、という問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、構造が簡単な安全機構を有するボールねじ式直線作動機を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、ハウジングと、該ハウジングに連結された外筒と、該外筒内に配置された内筒と、該内筒内に配置され電動機により回転駆動され外周にボール転動溝を有するボールねじ軸と、前記内筒に連結されて前記内筒とともに前記外筒内を軸方向にのみ移動可能で内周にボール転動溝を有するボールねじナットと、前記ボールねじ軸のボール転動溝と前記ボールねじナットのボール転動溝との間に位置する複数のボールとを備え、前記内筒及び前記ボールねじナットの不測時の軸方向移動を防止する安全機構を有するボールねじ式直線作動機において、前記安全機構は前記ボールが位置しない前記ボールねじナットのボール転動溝に頭部を有するねじ部材が半径方向に取り付けられ、前記ねじ部材の先端部は前記ボールねじ軸のボール転動溝内に位置するとともに前記ねじ部材の先端部と前記ボールねじ軸のボール転動溝との間に軸方向隙間および半径方向隙間を有し、前記ボールねじナットの外周面の一部分に平坦部を形成し、該平坦部に前記ねじ部材の頭部の下面が当接するまでねじ込まれて半径方向に取り付けら、前記ねじ部材は複数個からなり、各ねじ部材は前記ボールねじナットの軸方向に間隔をおいて、あるいは前記ボールねじナットの前記ボール転動溝の円周上に間隔をおいて取り付けられるものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る発明によれば、前記内筒及び前記ボールねじナットの不測時の軸方向移動を防止する安全機構を有するボールねじ式直線作動機において、前記安全機構は前記ボールが位置しない前記ボールねじナットのボール転動溝に頭部を有するねじ部材が半径方向に取り付けられ、前記ねじ部材の先端部は前記ボールねじ軸のボール転動溝内に位置するとともに前記ねじ部材の先端部と前記ボールねじ軸のボール転動溝との間に軸方向隙間および半径方向隙間を有するものであるので、次のような効果を有する。
【００１１】
前記ボールねじナットに取り付けられた前記ねじ部材によって前記内筒と前記ボールねじナットが不測時に軸方向に移動するのを防止することができるので、ボールねじ式直線作動機の安全性を確保することができる。
また、前記ボールねじナットの前記ボール転動溝に前記ねじ部材を半径方向に取り付けるだけであるので、突起したねじ山をナットに形成した従来のもの（特許文献１に記載のもの）、または安全ナットを端面に取り付ける従来のもの（特許文献２に記載のもの）に比して、簡単な構造でしかも確実に安全性を確保することができる。
【００１２】
また、前記ボールねじナットの外周面の一部分に平坦部を形成し、該平坦部に前記ねじ部材の頭部の下面が当接するまでねじ込まれて半径方向に取り付けられるものであるので、前記ねじ部材の頭部の下面が当接して前記平坦部を基準に取り付けられることにより、簡単かつ確実に、軸方向隙間および半径方向隙間を確保することができる。
【００１３】
また、前記ねじ部材は複数個からなり、各ねじ部材は前記ボールねじナットの軸方向に間隔をおいて、あるいは前記ボールねじナットの前記ボール転動溝の円周上に間隔をおいて取り付けられるものであるので、前記ねじ部材が支える軸方向荷重が大きい場合でも、その荷重に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を実施するための最良の形態としては、以下のとおりである。
安全機構を有するボールねじ式直線作動機１は、昇降装置に好適に使用される。
そして、その構造は、ハウジング２と、ハウジング２に連結された外筒３と、外筒３内に配置された内筒４と、内筒４内に配置され電動機８により回転駆動され外周にボール転動溝５ａを有するボールねじ軸５と、内筒４に連結されて内筒４とともに外筒３内を軸方向にのみ移動可能で内周にボール転動溝６ａを有するボールねじナット６と、ボールねじ軸５のボール転動溝５ａとボールねじナット６のボール転動溝６ａとの間に位置する複数のボール７とを備え、内筒４及びボールねじナット６の不測時の落下（軸方向移動）を防止する安全機構を有するボールねじ式直線作動機１において、安全機構はボール７が位置しないボールねじナット６のボール転動溝６ａに頭部を有するねじ部材９が半径方向に取り付けられ、ねじ部材９の先端部９ａはボールねじ軸５のボール転動溝５ａ内に位置するとともにねじ部材９の先端部とボールねじ軸５のボール転動溝５ａとの間に軸方向隙間ａ，ｂおよび半径方向隙間ｃを有し、ボールねじナット６の外周面の一部分に平坦部６'ｂを形成し、該平坦部６'ｂにねじ部材９の頭部の下面が当接するまでねじ込まれて半径方向に取り付けられ、ねじ部材９は複数個からなり、各ねじ部材９はボールねじナット６の軸方向に間隔をおいて、あるいはボールねじナット６のボール転動溝６ａの円周上に間隔をおいて取り付けられるものである。
【実施例】
【００１５】
本発明の実施例を図１〜５に基づいて説明する。図１は本発明の実施例の安全機構を有するボールねじ式直線作動機を一部破断して示す正面図である。図２は図１に示す安全機構を有するボールねじ式直線作動機の要部を拡大して示す断面図である。図３は図２に示すＸで示す枠内の詳細図で、ボールねじナットの外周面の一部分に平坦部を形成し、ねじ部材であるである頭付きボルトを使用した場合を示す。図４はボールねじナットの外周面の一部分に平坦部を形成し、複数個（８個）のねじ部材９である頭付きボルト９’を使用した場合の断面図である。図５は図４の側面図である。
【００１６】
本発明の実施例の安全機構を有するボールねじ式直線作動機１は、昇降装置に好適に使用される。そして、その構造は、以下のように構成されている。
【００１７】
図１に示すように、本発明の実施例の安全機構を有するボールねじ式直線作動機１（以下、単に、ボールねじ式直線作動機１という。）は、ハウジング２と、ハウジング２に連結された外筒３と、外筒３内に配置された内筒４と、内筒４内に配置され電動機８により回転駆動され外周にボール転動溝５ａを有するボールねじ軸５と、内筒４に連結されて内筒４とともに外筒３内を軸方向にのみ移動可能で内周にボール転動溝６ａを有するボールねじナット６と、ボールねじ軸５のボール転動溝５ａとボールねじナット６のボール転動溝６ａとの間に位置する複数のボール７とを備え、内筒４及びボールねじナット６の不測時の落下（軸方向移動）を防止する安全機構を有するものである。
【００１８】
また、ハウジング２は外筒３と反対側の端面に取付部１３が突出して設けられ、取付部１３にはピン穴１３ａがボールねじ軸５の軸心に対して垂直な方向に形成されている。
そして、安全機構を有するボールねじ式直線作動機１は、ピン穴１３ａに嵌合する図示しない連結ピンを介して図示しない装置（相手機械等）に揺動可能に取り付けられる。
【００１９】
また、ハウジング２には、電動機８の出力軸とボールねじ軸５の間に図示しない伝動装置が内蔵されており、この伝動装置を介して電動機８がボールねじ軸５を回転駆動するようになっている。
また、外筒３の先端部には内筒４を支持する筒受１４が取り付けられており、内筒４の先端部には先端金具１５が取り付けられている。
さらに、先端金具１５にはピン穴１５ａが形成されており、先端金具１５はこのピン穴１５ａを貫通する図示しない連結ピンを介して図示しない被作動部材に連結されるようになっている。
【００２０】
図２に示すように、ボールねじ式直線作動機１において、この安全機構はボール７が位置しないボールねじナット６のボール転動溝６ａに複数個のねじ部材９が半径方向にねじ込まれて取り付けられている。
また、ねじ部材９の先端部９ａは、断面形状が台形または円弧状に形成されている。
そして、図３に示すように、ねじ部材９である頭付きボルト９’の先端部９’ａはボールねじ軸５のボール転動溝５ａ内に位置するとともにねじ部材９である頭付きボルト９’の先端部９’ａとボールねじ軸５のボール転動溝５ａとの間に軸方向隙間ａ，ｂおよび半径方向隙間ｃを有するものである。
【００２１】
次に、本発明の実施例のボールねじ式直線作動機１の作動を説明する。
【００２２】
ボールねじ式直線作動機１は、電動機８が正逆回転することにより、ボールねじ軸５が伝動装置を介して正逆回転し、ボールねじ軸５にボール７を介して螺合したボールねじナット６とボールねじナット６に連結された内筒４は軸方向に前進または後退し、先端金具１５は連結ピンを介して連結された図示しない被作動部材を前進または後退させる。
【００２３】
通常の作動時には、ボールねじナット６は内筒４を介して被作動部材から軸方向の荷重を受けながらボールねじ軸５の軸心に沿って前進または後退する。
そして、ねじ部材９の先端部９ａとボールねじ軸５のボール転動溝５ａとの間に軸方向隙間ａ，ｂおよび半径方向隙間ｃを有しているので、ねじ部材９の先端部９ａは、ボール転動溝５ａと接触することはない。そして、ねじ部材９が作動部材からの荷重を受けることはない。
【００２４】
ボールねじ式直線作動機１が長時間作動すると、ボール７がボールねじナット６のボール転動溝６ａに沿って転動することにより摩耗する。
そして、このボール７の摩耗が一定以上になり破損すると、ねじ部材９の先端部９ａとボールねじ軸５のボール転動溝５ａとの間の軸方向隙間ａ，ｂがなくなり、ねじ部材９の先端部９ａがボールねじ軸５のボール転動溝５ａに接触（当接）するようになり、ねじ部材（棒状部材）９またはピン（棒状部材）１０の安全機能が働く。
すなわち、内筒４及びボールねじナット６の不測時の落下（軸方向移動）を防止する。
【００２５】
次に、本発明の実施例のボールねじ式直線作動機１の効果を説明する。
【００２６】
ボールねじナット６に取り付けられたねじ部材９の先端部９ａによって内筒４とボールねじナット６が不測時に軸方向に移動（落下）するのを防止することができるので、ボールねじ式直線作動機１の安全性を確保することができる。
また、ボールねじナット６のボール転動溝６ａにねじ部材９を半径方向に取り付けるだけであるので、突起したねじ山をナットに形成した従来のもの（特許文献１に記載のもの）、または安全ナットを端面に取り付ける従来のもの（特許文献２に記載のもの）に比して、簡単な構造でしかも確実に安全性を確保することができる。
【００２７】
また、ボール７が位置しないボールねじナット６のボール転動溝６ａに複数個のねじ部材９が半径方向にねじ込んで取り付けられる場合には、ねじ部材９の先端部９ａの突出量を調節することで、軸方向隙間ａ，ｂおよび半径方向隙間ｃを調整することができる。
【００２８】
図３〜５に示すように、ボールねじナット６'はその外周面の一部分に平坦部６'ｂを形成している。
【００２９】
図３に示すように、平坦部６'ｂの半径方向の位置は、ボールねじ軸５のボール転動溝５ａの底から平坦部６'ｂまでの距離Ａとすると、ねじ部材９である頭付きボルト９'の首下の長さＬと半径方向隙間ｃとの和、すなわち、Ａ＝Ｌ＋ｃとなるような位置に形成される。なお、Ｗは平坦部６'ｂを形成した部分のナットの厚みを表している。
【００３０】
図３に示すように、ボール７が位置しないボールねじナット６'のボール転動溝６ａにねじ部材９である頭付きボルト９'が半径方向にねじ込まれて取り付けられている。その際、ねじ部材９である頭付きボルト９'の頭部の下面が平坦部６'ｂに当接するまでねじ込まれる。すなわち、ねじ部材９である頭付きボルト９'は平坦部６'ｂを基準に取り付けられる。
これによって、図３に示すように、ねじ部材９である頭付きボルト９'の先端部９'ａは、ボールねじ軸５のボール転動溝５ａ内に位置するとともにねじ部材９である頭付きボルト９'の先端部９'ａとボールねじ軸５のボール転動溝５ａとの間に軸方向隙間ａ，ｂ（符号ａ，ｂは不図示）および半径方向隙間ｃを確保することができる。
なお、ねじ部材９である頭付きボルト９'の先端部９'ａは、断面形状が台形または円弧状に形成されている。
【００３１】
上述のように、ねじ部材９である頭付きボルト９'を平坦部６'ｂを基準に取り付けることにより、簡単かつ確実に、軸方向隙間ａ，ｂ（符号ａ，ｂは不図示）および半径方向隙間ｃを確保することができる。
【００３２】
次に、ボールねじナット６'に複数個のねじ部材９である頭付きボルト９'を取り付ける一例について図４，５を参照して以下に説明する。
図４，５に示すように、ボールねじナット６'に、軸方向に間隔をおいた二箇所にそれぞれ４個のねじ部材９である頭付きボルト９'を配置して、合計８個のねじ部材９である頭付きボルト９'取り付けている。
一箇所に４個のねじ部材９である頭付きボルト９'を配置する場合、図５に示すように、円周方向に等間隔、すなわち９０度の間隔で配置される。
【００３３】
そして、ねじ部材９である頭付きボルト９'が複数個（８個）からなっているので、ねじ部材９である頭付きボルト９'が支える軸方向荷重が大きい場合でも、その荷重に対応することができる。
【００３４】
また、上記実施例においては、昇降装置にボールねじ式直線作動機を適用したものについて記載しているが、本発明は他の用途にも適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施例の安全機構を有するボールねじ式直線作動機を一部破断して示す正面図である。
【図２】図１に示す安全機構を有するボールねじ式直線作動機の要部を拡大して示す断面図である。
【図３】図２に示すＸで示す枠内の詳細図で、ボールねじナットの外周面の一部分に平坦部を形成し、ねじ部材であるである頭付きボルトを使用した場合を示す。
【図４】ボールねじナットの外周面の一部分に平坦部を形成し、複数個（８個）のねじ部材であるである頭付きボルトを使用した場合の断面図である。
【図５】図４の側面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  安全機構を有するボールねじ式直線作動機
２  ハウジング
３  外筒
４  内筒
５  ボールねじ軸
５ａ  ボール転動溝
６，６'  ボールねじナット
６ａ  ボール転動溝
６'ｂ  平坦部
７  ボール
８  電動機
９  ねじ部材
９ａ  先端部
９'  頭付きボルト
９'ａ  先端部
１１  ストッパ
１２  締結ボルト
１３  取付部
１３ａ  ピン穴
１４  筒受
１５  先端金具
１５ａ  ピン穴
ａ，ｂ  軸方向隙間
ｃ  半径方向隙間
Ａ  ボール転動溝５ａの底から平坦部６'ｂまでの距離
Ｌ  頭付きボルト９'の首下の長さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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