(57)【要約】【課題】  本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、煩雑な作業を要することなくねじの軸端に軸端部材を取り付けることができるねじ装置を提供することにある。【解決手段】  本発明によるねじ装置は、少なくとも端部のねじ山頂部を所定寸法に仕上げられたねじ軸と、上記ねじ軸の端部に被冠・固定された軸端部材と、を具備したことを特徴とするものであり、それによって、ねじ軸の端部に煩雑な加工を施すことなく軸端部材を取り付けることができ、従来必要であった煩雑な作業をなくすことができる。【選択図】  図１
2005083444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも軸端部のねじ山部の頂部を所定寸法に仕上げられたねじ軸と、
上記ねじ軸の軸端部に被冠・固定された軸端部材と、
を具備したことを特徴とするねじ装置。
【請求項２】
請求項１記載のねじ装置において、
上記ねじ軸は転造によって製造されるものであることを特徴とするねじ装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載のねじ装置において、
上記ねじ軸は全長にわたってそのねじ山部の頂部を所定寸法に仕上げられていることを特徴とするねじ装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２記載のねじ装置において、
上記ねじ軸は上記軸端部材が被冠・固定される軸端部のねじ山部の頂部を所定寸法に仕上げられていることを特徴とするねじ装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れかに記載のねじ装置において、
上記ねじ山部の頂部を切削加工によって所定寸法に仕上げるようにしたことを特徴とするねじ装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項４の何れかに記載のねじ装置において、
上記ねじ山部の頂部を塑性加工によって所定寸法に仕上げるようにしたことを特徴とするねじ装置。    
【請求項７】
請求項１〜請求項６の何れかに記載のねじ装置において、
上記軸端部材は焼きばめによって上記ねじ軸の軸端部に被冠・固定されることを特徴とするねじ装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項６の何れかに記載のねじ装置において、
上記軸端部材はレーザ溶接によって上記ねじ軸の軸端部に被冠・固定されることを特徴とするねじ装置。
【請求項９】
請求項１〜請求項８の何れかに記載のねじ装置において、
上記軸端部材はスリーブ状の中空部材であることを特徴とするねじ装置。
【請求項１０】
請求項１〜請求項８の何れかに記載のねじ装置において、
上記軸端部材はシャフトであることを特徴とするねじ装置。
【請求項１１】
請求項１〜請求項１０の何れかに記載のねじ装置において、
上記ねじ軸はボールねじ軸であることを特徴とするねじ装置。
【請求項１２】
請求項１〜請求項１１の何れかに記載のねじ装置において、
上記ねじ軸は電動アクチュエータに使用されるものであることを特徴とするねじ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、電動アクチュエータにおいて使用されるねじ装置に係り、特に、その軸端の構成を改良したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電動アクチュエータにおいてはボールねじ装置が使用されており、そのボールねじ装置の端部は図７に示すような構成になっている。まず、ボールねじ３０１があり、このボールねじ３０１の外周部にはねじ部３０３が設けられている。又、ボールねじ３０１の端部は縮径されていて、段付部３０５を挟んで小径部３０７が形成されている。上記小径部３０７には軸受部材３０９、３１１が装着されている。又、上記小径部３０７の端部にはねじ部３１３が形成されていて、そこにはナット３１４が螺合されている。それによって、上記軸受部材３０９、３１１を段付部３０５との間に固定するものである。
【０００３】
上記軸受部材３０９は、内輪部材３１３と外輪部材３１５とこれら内輪部材３１３と外輪部材３１５との間に配置された複数個のボール３１７とから構成されている。同様に、上記軸受部材３１１は、内輪部材３１９と外輪部材３２１とこれら内輪部材３１９と外輪部材３２１との間に配置された複数個のボール３２３とから構成されている。
【０００４】
上記構成の場合には次のような問題があった。
まず、使用可能な軸受部材３０９、３１１の寸法に制限があるという問題があった。すなわち、ボールねじ３０１のねじ部３０３よりも小さな径の軸受部材３０９、３１１を使用しなければならず、その為、軸受部材３０９、３１１は小さなサイズのものとなり、負荷容量を大きくすることができないという問題があった。
又、それと同時にサイズが小さい為に寿命の点でも問題があった。
又、軸受部材３０９の内輪部材３１３が段付部３０５に当接することになるが、その際、段付部３０５はねじ部３０３によって構成されているために、接触面積が小さくなってしまい、取付剛性が低下してしまうという問題があった。これは軸受部材３１１の場合も同様である。
【０００５】
このような問題に対して図８に示すような構成が考えられている。まず、ボールねじ４０１があり、このボールねじ４０１の外周部にはねじ部４０３が形成されている。又、ボールねじ４０１の軸端は縮径されていて段付部４０５を挟んで第１縮径部４０７が設けられている。この第1縮径部４０７の先端部はさらに縮径されていて第２縮径部４０９となっている。この第２縮径部４０９の外周部にはねじ部４１１が形成されている。
【０００６】
一方、軸端部材４１３があり、この軸端部材４１３には凹部４１５が形成されていて、該凹部４１５には雌ねじ部４１７が形成されている。上記ボールねじ４０１の第１小径部４０７と第２小径部４０９はこの凹部４１５内に挿入され、又、雄ねじ部４１１が雌ねじ部４１７に螺合している。それによって、軸端部材４１３がボールねじ４０１の端部に固定されている。
【０００７】
上記軸端部材４１３には段付部４１９が形成されていて、この段付部４１９の図中左側には軸受部材４２１、４２３が装着されている。又、軸端部材４１３の図中左端の外周部には雄ねじ部４２５が形成されていて、そこにはナット４２７が螺合している。それによって、上記軸受部材４２１、４２３を締め付けているものである。
【０００８】
上記軸受部材４２１は、内輪部材４２９と外輪部材４３１とこれら内輪部材４２９と外輪部材４３１との間に配置された複数個のボール４３３とから構成されている。同様に、上記軸受部材４２３は、内輪部材４３５と外輪部材４３７とこれら内輪部材４３５と外輪部材４３７との間に配置された複数個のボール４３９とから構成されている。
【０００９】
上記構成によると、軸端部材４１３を取り付けたことによって、軸受部材４２１、４２３のサイズの問題は解消されることになり、充分なサイズの軸受部材４２１、４２３を使用して負荷容量の増大、寿命の延長を図ることができる。又、軸受部材４２１、４２３が段付部４０５に直接接触する構成ではないので、接触面積が小さいという問題も解消されるものである。
【００１０】
尚、同種のボールねじ装置の構成を開示したものとして、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３がある。
【００１１】
【特許文献１】特開平９−５７６６７号公報
【特許文献２】特開平１０−７８０９８号公報
【特許文献３】実開平１１−１９８２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記従来の構成によると次のような問題があった。
まず、ボールねじ４０１の軸心と軸端部材４１３の軸心を一致させることが困難であるという問題があった。その為、通常は、軸端部材４１３をボールねじ４０１に結合した後に、軸心を一致させるべく軸端部材４１３に切削加工を施すようにしており、煩雑な作業を余儀なくされているものである。
又、一旦結合したボールねじ４０１と軸端部材４１３を分解するのは困難であり、その為、結合に失敗した場合にはそれをやり直すことはできず、結局、歩留まりが悪いという問題があった。
又、ボールねじ４０１の軸端部に対する加工も面倒であり、特に、仕様によって異なる多種類の長さのボールねじ４０１を切り出して、夫々の端部に加工を施す必要があり、又、加工部だけは焼き入れを施さない等という工夫が必要であり、非常に面倒であった。
【００１３】
本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、煩雑な作業を要することなくねじの軸端に軸端部材を取り付けることができる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】
【００１４】
本発明の請求項１によるねじ装置は、少なくとも軸端部のねじ山部の頂部を所定寸法に仕上げられたねじ軸と、上記ねじ軸の軸端部に被冠・固定された軸端部材と、を具備したことを特徴とするものである。
又、請求項２によるねじ装置は、請求項１記載のねじ装置において、上記ねじ軸は転造によって製造されるものであることを特徴とするものである。
又、請求項３によるねじ装置は、請求項１又は請求項２記載のねじ装置において、上記ねじ軸は全長にわたってそのねじ山部の頂部を所定寸法に仕上げられていることを特徴とするものである。
又、請求項４によるねじ装置は、請求項１又は請求項２記載のねじ装置において、上記ねじ軸は上記軸端部材が被冠・固定される軸端部のねじ山部の頂部を所定寸法に仕上げられていることを特徴とするものである。
又、請求項５によるねじ装置は、請求項１〜請求項４の何れかに記載のねじ装置において、上記ねじ山部の頂部を切削加工によって所定寸法に仕上げるようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項６によるねじ装置は、請求項１〜請求項４の何れかに記載のねじ装置において、上記ねじ山部の頂部を塑性加工によって所定寸法に仕上げるようにしたことを特徴とするものである。    
又、請求項７によるねじ装置は、請求項１〜請求項６の何れかに記載のねじ装置において、上記軸端部材は焼きばめによって上記ねじ軸の軸端部に被冠・固定されることを特徴とするものである。
又、請求項８によるねじ装置は、請求項１〜請求項６の何れかに記載のねじ装置において、上記軸端部材はレーザ溶接によって上記ねじ軸の軸端部に被冠・固定されることを特徴とするものである。
又、請求項９によるねじ装置は、請求項１〜請求項８の何れかに記載のねじ装置において、上記軸端部材はスリーブ状の中空部材であることを特徴とするものである。
又、請求項１０によるねじ装置は、請求項１〜請求項８の何れかに記載のねじ装置において、上記軸端部材はシャフトであることを特徴とするものである。
又、請求項１１によるねじ装置は、請求項１〜請求項１０の何れかに記載のねじ装置において、上記ねじ軸はボールねじ軸であることを特徴とするものである。
又、請求項１２によるねじ装置は、請求項１〜請求項１１の何れかに記載のねじ装置において、上記ねじ軸は電動アクチュエータに使用されるものであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
以上本発明によるねじ装置によると次のような効果を奏することができる。
まず、少なくとも端部のねじ山頂部を所定寸法に仕上げられたねじ軸と、上記ねじ軸の端部に被冠・固定された軸端部材と、を具備した構成としたので、ねじ軸の端部に煩雑な加工を施すことなく軸端部材を取り付けることができ、従来必要であった煩雑な作業をなくすことができる。
又、上記ねじ軸を転造によって製造した場合にはより安価なねじ装置を提供することができる。
又、上記ねじ軸のねじ山部の頂部を所定寸法に仕上げる場合において、全長にわたってそのねじ山部の頂部を所定寸法に仕上げる場合と、上記軸端部材が被冠・固定される軸端部のねじ山部の頂部を所定寸法に仕上げる場合の二通りがあり、前者の場合には画一的な作業ができ、後者の場合には仕上げ作業の簡略化を図ることができる。
尚、上記ねじ山部の頂部を仕上げる方法としては、例えば、切削加工や塑性加工がある。上記切削加工としては、例えば、研削、研磨、センターレス研磨、円筒研磨等がある。又、上記塑性加工としては、例えば、ロール成形や転造等がある。
又、上記軸端部材は焼きばめによって上記ねじ軸の軸端部に被冠・固定するようにした場合は、特に、煩雑な加工作業を要することなく、且つ、軸心をずらすことなく連結作業を行うことができる。又、分解して再度連結することも可能になり、歩留まりを良好なものとすることができる。
又、上記軸端部材はレーザ溶接によって上記ねじ軸の軸端部に被冠・固定するようにした場合には、特に、煩雑な加工作業を要することなく、且つ、軸心をずらすことなく連結作業を行うことができると共に、作業の自動化を図る上で好都合である。
又、上記軸端部材としては、例えば、スリーブ状の中空部材やシャフトが想定される。
又、ねじ軸としては、例えば、ボールねじ軸であることが考えられ、電動アクチュエータに使用されるものが想定される。  
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図１及び図２を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。この第１の実施の形態は、本願発明を電動アクチュエータに適用した例を示すものである。図１は電動アクチュエータの全体の構成を示す断面図であり、まず、中空状のフレーム１があり、このフレーム１にはモータブラケット３が連結されている。上記モータブラケット３にはモータ(例えば、サーボモータやステッピングモータ等)５が取り付けられている。
【００１７】
一方、フレーム１内にはボールねじ軸７が内装されていて、このボールねじ軸７は、中空部材９を介して軸受部材１１、１３によって回転可能に支持されている。上記ボールねじ軸７にはボールナット１５が螺合していて、該ボールナット１５の外周には中空ロッド１７が連結・固定されている。上記中空ロッド１７は軸受部材１９によって軸方向に移動可能に支持されている。
【００１８】
又、モータ５の駆動軸２１とボールねじ軸７はオルダムカップリング２３を介して連結されている。上記オルダムカップリング２３は、駆動軸２１側に連結された第１ハブ２５と、ボールねじ軸７側に連結された第２ハブ２７と、これら第１ハブ２５と第２ハブ２７との間に介挿された中間ディスク２９とから構成されている。
【００１９】
次に、上記中空部材９とボールねじ軸７との関係について詳しく説明する。まず、上記ボールねじ軸７は転造によって製造されたものである。すなわち、一対の転造ダイスによってねじ切りを行いながら製造されたものである。又、ボールねじ軸７の全長にわたってそのねじ山部３０の頂部は研削・研磨されていて、所定の寸法に仕上げられている。具体的には、センターレス研磨によって全長にわたって研磨されている。
尚、センターレス研磨以外にも、例えば、円筒研磨等が想定される。
【００２０】
一方、上記中空部材９は、図２にも示すように、中空部３１を備えていると共に外周部に段付部３３が設けられている。又、図中右端には小径部３５が設けられていて、該小径部には既に述べたオルダムカップリング２３の第２ハブ２７が固着されている。又、上記中空部３１の内径Ａ２とボールねじ軸７の外径Ａ１との間には次の式（Ｉ）の関係が成立している。
Ａ１＞Ａ２―――（Ｉ）
【００２１】
そして、上記中空部材９は上記ボールねじ軸７に対して焼きばめによって取り付けられるものである。すなわち、中空部材９を加熱して熱膨張させ、中空部３１の内径を大きくする。その状態で、中空部材９をボールねじ軸７の軸端に被冠する。後は、温度の低下によって膨張した中空部材９が収縮し、中空部３１の内径も収縮してボールねじ軸７に対して密着・固定されることになる。
【００２２】
上記中空部材９の材質であるが、これは焼きばめを考慮して、できるだけ熱膨張係数が高いものが好ましく、例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０３等が考えられる。又、中空部材９の加熱については、例えば、高周波誘導加熱が考えられる。この種の高周波誘導加熱の場合には加熱に要する時間が短くて済み、且つ、コントロールが容易な為、自動組立が有利であるという利点がある。
【００２３】
上記構成によると、モータ５が適宜の方向に回転することにより、駆動軸２１、オルダムカップリング２３を介して、ボールねじ軸７が同方向に回転し、それによって、ボールナット１５及び中空ロッド１７が左右何れかの方向に移動することになる。
【００２４】
以上本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
まず、ねじ山頂部３０を所定寸法に仕上げられたボールねじ軸７の端部に軸端部材としての中空部材９を焼きばめによって被冠・固定するようにしたので、従来のように、軸端部材を取り付ける為に、ボールねじ軸７の端部に煩雑な加工を施す必要はなく、軸端部材としての中空部材９の取付作業が簡単なものとなる。
又、加熱することにより一旦固定した中空部材９を取り外すこともでき、よって、例えば、取付に失敗したような場合にはやり直しが可能となり、それによって、歩留まりを向上させることができる。
又、軸心のずれに関する問題もない。すなわち、ボールねじ軸７と中空部材９は共に高い精度で仕上げられていると共に、それを焼きばめによって取り付けるようにしているので、軸心のずれは殆どないものである。
又、中空部材９はその形状が比較的単純で、例えば、旋盤のチャックに一旦把持させた状態で全ての加工が完了でき、つまり、「ワンチャック」での加工が可能であるので、寸法精度も高く、且つ、安価である。
【００２５】
次に、図３を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。前記第１の実施の形態の場合には、ボールねじ軸７を全長にわたってそのねじ山部３０の頂部を所定寸法に仕上げるようにしたが、この第２の実施の形態の場合には、中空部材９が被冠・固定される部分のねじ山部３０の頂部のみを所定寸法に仕上げるようにしたものである。
【００２６】
又、仕上方法としては、図３に示すようなロール成形法（塑性加工の一つ）を採用しているものである。これは、回転している一対のローラ１０１、１０３によって、ボールねじ軸７の所定個所を所定寸法に仕上げるものである。
【００２７】
次に、図４を参照して本発明の第３の実施の形態を説明する。この第３の実施の形態の場合も、前記第２の実施の形態の場合と同様に、ボールねじ軸７の中空部材９が被冠・固定される部分のねじ山部３０の頂部のみを所定寸法に仕上げるようにしたものである。
【００２８】
又、仕上げ方法としては、図４に示すような塑性加工の一つである転造法を採用しているものである。これは、往復動している一対の転造板体１１１、１１３によって、ボールねじ軸７の所定個所を所定寸法に縮径するものである。
【００２９】
次に、図５を参照して本発明の第４の実施の形態を説明する。前記第１〜第３の実施の形態の場合には、中空部材９をボールねじ軸７の軸端に焼きばめによって被冠・固定するようにしたが、この第４の実施の形態の場合には、これをレーザ溶接によって取り付けようとするものである。
【００３０】
図５に示すように、まず、レーザ溶接機１２１があり、このレーザ溶接機１２１からはレーザ光１２３が出射されるようになっている。一方、中空部材１２５があり、この中空部材１２５は、中空部１２７を備えていると共に外周部に段付部１２９が設けられている。又、図中右端には小径部１３１が設けられている。又、この中空部材１２５は、先端に溶接部１３３を備えているものである。
【００３１】
次に、レーザ溶接機１２１を使用したレーザ溶接の手順を説明する。まず、ボールナット１５の回転方向及び軸方向の動きを規制した状態で、レーザ溶接機１２１を移動させ、レーザ光１２３の焦点が、ボールねじ軸７のねじ山部３０の頂点に一致するように調整する。次に、ボールねじ軸７を回転させながら、レーザ光１２３が中空部材９の溶接部１３３上に位置するように調整する。このような位置調整によって、ボールねじ軸７のねじ山部３０の頂点部と中空部材９の溶接部１３３とを溶接することが可能になる。
【００３２】
後は、ボールねじ軸７を回転させながらレーザ光１２３を照射して溶接していくものである。
【００３３】
したがって、前記第１〜第３の実施の形態の場合と同様の効果を奏することができると共に、レーザ溶接を採用したことにより、作業性が向上すると共に自動化を図る上で好都合である。その結果コストの低下を図ることができる。
【００３４】
次に、図６を参照して本発明の第６の実施の形態を説明する。前記第１〜第５の実施の形態の場合には、軸端部材として中空状の中空部材を例に挙げて説明したが、それに限定されるものではない。この第６の実施の形態の場合には、シャフト２０１を軸端部材として使用した例を示すものである。
【００３５】
上記シャフト２０１の図中左端には凹部２０３が形成されていて、この凹部２０３内に焼きばめによってボールねじ軸７の軸端部を嵌め込んでいるものである。上記シャフト２０１の図中左側部分であってその外周には、軸受部材２０５、２０７が装着されている。又、ナット２０９が螺合していて、段付部２１１との間に上記軸受部材２０５、２０７を締め付けて固定しているものである。
【００３６】
上記軸受部材２０５は、内輪部材２１３と外輪部材２１５と複数個のボール２１７とから構成されている。同様に、上記軸受部材２０７は、内輪部材２１９と外輪部材２２１と複数個のボール２２３とから構成されている。
【００３７】
尚、本発明は前記第１〜第６の実施の形態に限定されるものではない。
前記各実施の形態では、電動アクチュエータに使用されるねじ装置を例に挙げて説明したがそれに限定されるものではなく、さまざまな用途に使用されるねじ装置に適用可能である。
又、前記各実施の形態では転造によって製造されたボールねじ軸を例に挙げて説明しているがそれに限定されるものではない。
又、ボールねじ以外にも単なるねじ装置についても同様に適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、例えば、電動アクチュエータのボールねじ装置として使用されるものであり、その他、各種駆動装置のねじ装置として使用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図で、電動アクチュエータの構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示す図で、図２（ａ)はボールねじ軸と軸端部材との連結を説明する為の図、図２(ｂ)はボールねじ軸と軸端部材とを連結した状態を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す図で、ボールねじ軸をロール成形によって仕上げる状態を示す図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態を示す図で、ボールねじ軸を転造によって仕上げる状態を示す図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態を示す図で、レーザ溶接によってボールねじ軸と軸端部材を連結する状態を示す図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態を示す図で、ボールねじ軸にシャフト状の軸端部材を連結する様子を示す図である。
【図７】従来例を示す図で、ボールねじ軸の軸端構造を示す断面図である。
【図８】従来例を示す図で、ボールねじ軸の軸端構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
７  ボールねじ軸
９  中空部材（軸端部材）
３０  ねじ山部
３１  中空部
３３  段付部
３５  小径部      
【図１】
2005083444.tif 000003
【図２】
2005083444.tif 000004
【図３】
2005083444.tif 000005
【図４】
2005083444.tif 000006
【図５】
2005083444.tif 000007
【図６】
2005083444.tif 000008
【図７】
2005083444.tif 000009
【図８】
2005083444.tif 000010