(57)【要約】【課題】ねじ軸側に磁性体を設けて、この磁性体をナット側に設けられた磁気センサーで磁気エネルギの変化として位置を検出することにより、低コストで、検出精度の良い位置計測装置を備えたボールねじ装置を提供することにある。【解決手段】螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、該ねじ軸のねじ溝に対応するねじ溝を内周面に有し、前記ねじ軸の軸方向に移動するナットと、前記ねじ軸およびナットの両ねじ溝によって形成される循環通路に多数のボールを転動させることによって前記ナットを前記ねじ軸に対して軸方向に往復動させるボールねじ装置において、前記ねじ軸の外周面に、隣接するねじ溝の間に螺旋状の凸部が形成されるとともに、該凸部の外周面に、螺旋状の溝が形成され、該螺旋状の溝にＳ極とＮ極とが交互に配設された線状の磁性体が埋設され、該磁性体からの磁気エネルギの変化を検出するようにした。【選択図】図１
2005036906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、該ねじ軸のねじ溝に対応するねじ溝を内周面に有し、前記ねじ軸の軸方向に移動するナットと、前記ねじ軸およびナットの両ねじ溝によって形成される循環通路に多数のボールを転動させることによって前記ナットを前記ねじ軸に対して軸方向に往復動させるボールねじ装置において、
前記ねじ軸の外周面に螺旋状の凹溝が形成され、該螺旋状の凹溝にＳ極とＮ極とが交互に着磁された線状磁性体と、前記ナットに設けられた磁気センサとを備え、該磁気センサにより、前記磁性体からの磁気エネルギの変化を検出するようにしたことを特徴とするボールねじ装置。
【請求項２】
前記ねじ軸の外周面には、複数のねじ溝と、該隣接するねじ溝の間に形成された複数の凸部とが設けられ、該凸部と前記ねじ溝は、軸方向に同一のピッチである請求項１記載のボールねじ装置。
【請求項３】
前記螺旋状の凹溝は、前記ねじ軸の凸部に形成される請求項２記載のボールねじ装置。
【請求項４】
前記螺旋状の凹溝は、前記ねじ軸のねじ溝の底部に形成される請求項２記載のボールねじ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置計測装置を備えたボールねじ装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボールねじ装置は、ねじ軸の外周面に形成されたねじ溝と、ナットの内周面に形成されたねじ溝との間に、ボール転動用の循環通路を備え、ねじ軸とナットとの相対回転により、ボールを介してねじ軸の回転運動をナットの直線運動に変換させるようになっている。
【０００３】
その際、ボールねじ装置には、ポテンショメータや磁気スケールなどを用いた位置計測装置が設けられ、電気抵抗や磁気エネルギの変化を検出して、ボールねじの位置を検出するようにしたものが知られている。
【０００４】
例えば、特許文献１では、電動アクチュエータに使用されるボールねじ装置に、位置を検出するためのポテンショメータを用いたものが開示されている。このポテンショメータは、回転軸に形成されたボールねじとの螺合により、回転軸上にスライダーを取り付け、ボールねじ機構により、回転軸の回転運動をスライダーの直線運動に変換する。そして、スライダーに、連結プレートを介してストロークセンサのセンサ軸を連結し、スライダーの軸方向位置をストロークセンサによって検出するようになっている。
【０００５】
また、特許文献２では、後輪操舵用アクチュエータにボールねじ装置が使用され、ボールねじの移動位置を検出するためにポテンショメータが用いられる。このアクチュエータでは、ロータの回転位置を検出する回転方向位置センサと、駆動軸の軸方向位置を検出する軸方向位置センサとを備え、軸方向位置センサは、ポテンショメータ式で、スライダーの位置に応じて電気抵抗値を変化させ、その変化に応じた電気信号を出力し、駆動軸の軸方向位置を検出するようになっている。
【０００６】
また、特許文献３では、磁気スケールを用いてボールねじの位置を検出するものが開示される。この位置検出装置では、ねじ軸に形成された磁気スケールと、エンドカバーの一方に取り付けられたセンサユニットとを備え、該センサユニットは、磁性体の金属、半導体などの磁気抵抗素子、またはホール素子を有し、磁気スケールを読み取って位置信号を出力することにより、ボールねじの位置を検出するようになっている。
【特許文献１】特開平５−２５６３５９号公報
【特許文献２】特開平９−１３２１６０号公報
【特許文献３】特開平６−１８７０３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、前記特許文献１や特許文献２に示すように、自動車用アクチュエータ用の位置計測装置では、ボールねじの直線変位や回転変位を検出するのに、安価なポテンショメータが用いられるが、位置計測の際、直線運動或るいは回転運動による摺動摩擦のため、耐久性に問題があった。
【０００８】
また、モータの回転軸などに歯車を取り付け、歯車１回転あたりの歯数分のパルス信号を発生させ、そのパルス信号を電磁式センサーなどでカウントして、モータの回転数をストロークに換算する方法が知られるが、アクチュエータとは別に、歯車やパルスカウント部材などが必要になり、部品点数が増加して、コスト高になるという問題があった。
【０００９】
また、前記特許文献３に示すように、螺旋状の磁気スケールをボールねじに取り付ける方法も知られるが、ねじ軸の外周面に、レーザや電子ビームなどで磁性部分と非磁性部分とを交互に焼入れし、位置計測用の目盛りを設ける場合、製造工程が複雑になり、その焼入れ作業も難しく、コスト高になるという問題があった。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、上記諸点に鑑みて、ねじ軸側に、螺旋状の凹溝内に磁性体を埋設し、ナット側に設けられた磁気センサーで、ボールねじの位置を磁性体の磁気エネルギ変化として検出することにより、低コストで、検出精度の良い位置計測機構を備えた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】
【００１１】
本発明の上記目的は、螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、該ねじ軸のねじ溝に対応するねじ溝を内周面に有し、前記ねじ軸の軸方向に移動するナットと、前記ねじ軸およびナットの両ねじ溝によって形成される循環通路に多数のボールを転動させることによって前記ナットを前記ねじ軸に対して軸方向に往復動させるボールねじ装置において、前記ねじ軸の外周面に螺旋状の凹溝が形成され、該螺旋状の凹溝にＳ極とＮ極とが交互に着磁された線状磁性体と、前記ナットに設けられた磁気センサとを備え、該磁気センサにより、前記磁性体からの磁気エネルギの変化を検出するようにしたことにより、達成される。
【００１２】
また、上記目的は、前記ねじ軸の外周面に、複数のねじ溝と、該隣接するねじ溝の間に形成された複数の凸部とが設けられ、該凸部と前記ねじ溝が、軸方向に同一のピッチにしたことにより、効果的に達成される。
【００１３】
また、上記目的は、前記螺旋状の凹溝を、前記ねじ軸の凸部に形成し、又は、ねじ軸のねじ溝の底部に形成することにより、効果的に達成される。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明に係るボールねじ装置によると、ねじ軸側に、螺旋状の凹溝内にＳ極とＮ極とを交互に着磁した磁性体を埋設し、ナット側に設けられた磁気センサーで、ボールねじの位置を磁性体の磁気エネルギ変化として検出することができる。よって、ねじ軸側の凹溝は、研削や転造によって簡単に製造することができるとともに、磁性体もプラスチックなどの安価な材料を用いて製造することができるので、低コストで、検出精度の良い位置計測機構を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００１６】
図１は、本発明の第１実施例に係るボールねじ装置の概略構成を示し、ねじ軸１にナット２が螺合していて、ねじ軸１の回転とともに、ナット２を軸方向（図１左右方向）に往復動させるようになっている。
【００１７】
このねじ軸１には、所定のピッチｐで螺旋状の溝部３が形成されるとともに、隣接する溝部３，３間に凸部４が形成されている。この凸部４には、ピッチｐで、螺旋条の凸部溝５が形成されていて、該凸部溝５は、ねじ軸１の溝部３を研削する際、同時に研削加工によって製造することができる。また、ねじ軸1を転造によって製造する場合、転造時に、自動的に凸部溝５に形成される溝を利用することができる。
【００１８】
そして、凸部溝５内に、線状又は紐状の磁性体６が接着又は圧入によって嵌着され、該磁性体６は、合成樹脂などから構成され、Ｓ極とＮ極とが交互に配置される。この磁性体６は、螺旋状のコイルスプリングにＳ極とＮ極とを交互に着磁させるようにしてもよく、コイルスプリングの径をねじ軸1の径よりも若干小さくすると、凸部溝５への埋設時、コイルスプリングのバネ力によって凸部溝５内に装着することができる。その場合、凸部溝５内への接着や圧入などの嵌着作業が不要になる。なお、この線状又は紐状の磁性体６は、円形断面を有するが、矩形断面や台形断面でもよい。
【００１９】
また、ナット２は、円筒状に形成されていて、内部にねじ軸１と同一ピッチｐのねじが形成されていて、ねじ軸１のねじと螺合して軸方向に移動自在になっている。このナット２には、ねじ軸１の外周面に対向するように磁気センサ７が設けられ、磁性体６からの磁気エネルギを検出して、ねじ軸１の軸方向位置を計測するようになっている。
【００２０】
これにより、凸部溝５は、ねじ軸１の溝部３を研削する際に、同時に研削することができ、また、転造でねじ軸１を加工する場合、自動的に凸部４に形成される溝を利用することができる。また、線状（紐状）の磁性体６は、弾性のあるプラスチック製磁石で安価に製造することができ、凸部溝５への組み込みも容易である。よって、安価な位置検出機構付きのボールねじを得ることができる。
【００２１】
なお、上記各実施例では、磁性体を合成樹脂で形成したが、これに限定されず、磁界内で磁化可能な物質であればよい。
【００２２】
また、図２は、本発明の第２実施例を示し、ねじ軸１に、所定のピッチｐで螺旋状の溝部３が形成されるとともに、隣接する溝部３，３間に凸部４が形成されている。そして、溝部３は、通常、ゴシックアーチ状であり、図３に示すような寸法（溝幅：ｌ）で、螺旋条の凹部溝８を形成し、該凹部溝８に、線状又は紐状の磁性体６を嵌着させるようになっている。この磁性体６にも、Ｓ極とＮ極とが交互に配置され、磁気センサ７によって磁気エネルギを検出するようになっている。この第２実施例でも、上記第１実施例と同様の作用および効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係るボールねじ装置の要部を示す側面図である。
【図２】ねじ軸部分を側方から眺めた図である。
【図３】ねじ軸の凹部溝を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１      ねじ軸
２      ナット
３      溝部
４      凸部
５      凸部溝
６      磁性体
７      磁気センサ
８      凹部溝
【図１】
2005036906.tif 000003
【図２】
2005036906.tif 000004
【図３】
2005036906.tif 000005