(57)【要約】      （修正有）【課題】長手方向（軸方向）の省スペース化を実現する直動装置を提供する。【解決手段】直動装置１は、巻き方向が異なる第１転動溝１１及び第２転動溝１２が外周面に螺旋状に設けられたねじ軸１０Ａ，Ｂと、ねじ軸をその軸方向に移動させる第１ナット２１と、テーブル６０が設けられ、ねじ軸の軸方向に相対移動する第２ナット２２と、ねじ軸を支持する複数の支持部材３０と、伝達部材５０を介して第１ナット２１及び第２ナット２２のそれぞれに回転力を伝達するように連結された複数のモータ４１，４２とを有する。【選択図】図１
2013167319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻き方向が異なる第１転動溝及び第２転動溝が外周面に螺旋状に設けられたねじ軸と、
前記ねじ軸の軸方向の移動が制限されると共に、第１転動溝に対応する転動溝が内周面に設けられ、該転動溝と第１転動溝とによって形成される転動体転動路に配設された複数の転動体を介して前記ねじ軸をその軸方向に移動させる第１ナットと、
テーブルが設けられ、第２転動溝に対応する転動溝が内周面に形成され、該転動溝と第２転動溝とによって形成される転動体転動路に配設された複数の転動体を介してねじ軸の軸方向に相対移動する第２ナットと、
前記ねじ軸を支持する複数の支持部材と、
伝達部材を介して第１ナット及び第２ナットのそれぞれに回転力を伝達するように連結された複数のモータとを有することを特徴とする直動装置。
【請求項２】
前記モータは、第１ナットと第２ナットとの間に並ぶように設けられたことを特徴とする請求項１に記載の直動装置。
【請求項３】
前記ねじ軸は、外周面に転動溝が螺旋状に形成された第１ねじ軸と、第１ねじ軸と異なる巻き方向で外周面に転動溝が螺旋状に形成された第２ねじ軸とを連結してなることを特徴とする請求項１又は２に記載の直動装置。
【請求項４】
前記ねじ軸は、ほぼ全長に亘る中空穴を有し、該ねじ軸の中空穴内には径方向にわずかな隙間を有して長尺の中軸が同芯に挿入され、前記中軸はその両端部が保持手段により前記ねじ軸に保持され、前記隙間は前記ねじ軸の半径方向の振動時に前記中軸が前記中空穴の内面と衝突すべくさ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直動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールねじを用いた直動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ボールねじを用いた直動装置（駆動装置）において、送り速度を向上する構造としては、「ねじ軸又はナットの回転数を上げる構造」や、「ねじ軸やナットに設けられたねじ溝のリードを大きくする構造」が挙げられる。
そこで、特許文献１には、リード又はねじの巻き方向の異なる２種類のねじ溝を形成したねじ軸に対応する一対のナットを配置することで、必要な増減速効果が得られる駆動装置が提案されている。
【０００３】
また、同様の目的を達成するための他の構造としては、図３（ａ），（ｂ）に示すように、ねじの構成の異なる２つのねじ軸を支持部材によって支持する構造が挙げられる。具体的には、図３（ａ），（ｂ）に示す直動装置１００は、巻き方向が異なるねじ軸１１１及びねじ軸１１２がそれぞれナット１２１及びナット１２２と螺合し、ナット１２１にはテーブル１３０が設けられ、ナット１２１は固定部材１４０を介して固定されている。そして、ねじ軸１１１の一方の端部１１１ａにはモータ１５０が接続されている。ねじ軸１１１は、その両端部１１１ａ，１１１ｂが、移動可能な支持部材１６１，１６０で回転可能に支持されている。また、ねじ軸１１２は、その両端部１１２ａ，１１２ｂが、移動可能な支持部材１６２，１６０で回転可能に支持されている。支持部材１６０は、ねじ軸１１１の他方の端部１１１ｂとねじ軸１１２の一方の端部１１２ａとを対向させて、ねじ軸１１１，１１２を回転可能に支持している。
【０００４】
このような構造を採用することで、直動装置１００は、支持スパンが短くなり、ボールねじの共振現象が発生する速度を引き上げ、長尺でも送り速度を向上させることが可能となる。さらに、直動装置１００を構成するねじ軸１１１，１１２のねじの巻き方向だけでなく、リードも相互に異なる形態とすることによっても更なる増速効果を発揮することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２１０１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、図３（ａ），（ｂ）に示す直動装置の構成では、ねじ軸が回転しながら軸方向に移動するため、直動装置の長手方向（軸方向）のスペースを長くとる必要があるという問題があった。
そこで、本発明は上記の問題点に着目してなされたものであり、その目的は、長手方向（軸方向）の省スペース化を実現する直動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】
上記課題を解決するための本発明の請求項１に係る直動装置は、巻き方向が異なる第１転動溝及び第２転動溝が外周面に螺旋状に設けられたねじ軸と、
前記ねじ軸の軸方向の移動が制限されると共に、第１転動溝に対応する転動溝が内周面に設けられ、該転動溝と第１転動溝とによって形成される転動体転動路に配設された複数の転動体を介して前記ねじ軸をその軸方向に移動させる第１ナットと、
テーブルが設けられ、第２転動溝に対応する転動溝が内周面に形成され、該転動溝と第２転動溝とによって形成される転動体転動路に配設された複数の転動体を介してねじ軸の軸方向に相対移動する第２ナットと、
前記ねじ軸を支持する複数の支持部材と、
伝達部材を介して第１ナット及び第２ナットのそれぞれに回転力を伝達するように連結された複数のモータとを有することを特徴としている。
【０００８】
また、本発明の請求項２に係る直動装置は、請求項１に記載の直動装置において、前記モータは、第１ナットと第２ナットとの間に並ぶように設けられたことを特徴としている。
また、本発明の請求項３に係る直動装置は、請求項１又は２に記載の直動装置において、前記ねじ軸は、外周面に転動溝が螺旋状に形成された第１ねじ軸と、第１ねじ軸と異なる巻き方向で外周面に転動溝が螺旋状に形成された第２ねじ軸とを連結してなることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明の請求項４に係る直動装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の直動装置において、前記ねじ軸は、ほぼ全長に亘る中空穴を有し、該ねじ軸の中空穴内には径方向にわずかな隙間を有して長尺の中軸が同芯に挿入され、前記中軸はその両端部が保持手段により前記ねじ軸に保持され、前記隙間は前記ねじ軸の半径方向の振動時に前記中軸が前記中空穴の内面と衝突すべくされていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、長手方向（軸方向）の省スペース化を実現する直動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る直動装置の第１の実施形態における構成を示す図であり、（ａ），（ｃ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図２】本発明に係る直動装置の第２の実施形態における構成を示す図であり、（ａ）は直動装置の平面図、（ｂ）はねじ軸の平面図である。
【図３】従来の直動装置の構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る直動装置の実施形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明に係る直動装置の第１の実施形態における構成を示す図であり、（ａ）が平面図、（ｂ）が正面図である。
図１（ａ），（ｂ）に示すように、直動装置１は、ベース部２と、レール３と、スライダ４と、ねじ軸１０と、第１ナット２１と第２ナット２２とから構成されるナット２０と、支持部材３０と、モータ４０と、伝達部材５０とを有する。
【００１３】
＜ねじ軸＞
ねじ軸１０は、巻き方向が異なる第１転動溝１１及び第２転動溝１２が外周面に螺旋状に設けられている。
＜第１ナット＞
第１ナット２１は、その内周面に、第１転動溝１１に対応する転動溝（図示せず）が設けられている。そして、この転動溝と第１転動溝１１とによって形成される転動体転動路に配設された複数の転動体（図示せず）を介してねじ軸１０の軸方向に相対移動するように、ねじ軸１０に対して第１ナット２１が設けられる。
ここで、第１ナット２１は、軸方向（ねじ軸１０の軸方向）についての移動が制限されるように、ブラケット２５を介してベース部２に固定されている。したがって、上述したように第１ナット２１に対して相対移動するように設置されたねじ軸１０は、ベース部２に固定された第１ナット２１に対して、ねじ軸１０の軸方向に移動可能とされる。
また、第１ナット２１の端部には、図１に示すように、後述する伝達部材５０が架け渡される円筒形状のプーリー部２１ａが、第１ナット２１の外周面よりも小さい径でかつ第１ナット２１と同心で設けられてもよい。
【００１４】
＜第２ナット＞
第２ナット２２は、その内周面に、第２転動溝１２に対応する転動溝が形成されている。そして、この転動溝と第２転動溝１２とによって形成される転動体転動路に配設された複数の転動体（図示せず）を介してねじ軸１０の軸方向に相対移動するように、ねじ軸１０に対して第１ナット２２が設けられる。
ここで、第２ナット２２には、テーブル６０が設けられている。テーブル６０は、ベース部２上に平行に敷設された１対のレール３，３に対して、その延長方向に移動可能に跨設されるスライダ４，４に接続されている。すなわち、第２ナット２２におけるベース部２と反対側にテーブル６０が設けられ、このテーブル６０に載置された物体が落下しないように、テーブル６０がスライダ４，４に接続されている。なお、テーブル６０はスライダ４，４に直接的に接続されており、第２ナット２２自身の回転に伴って軸方向に移動する第２ナット２２と同調して軸方向に移動可能に第２ナット２２と間接的に接続されている。
また、第２ナット２２の端部には、図１に示すように、後述する伝達部材５０が架け渡される円筒形状のプーリー部２２ａが、第２ナット２２の外周面よりも小さい径でかつ第２ナット２２と同心で設けられてもよい。
【００１５】
＜支持部材＞
支持部材３０は、ねじ軸１０の両端部１０ａ，１０ｂの近傍に複数設置されて、ねじ軸１０を支持するように設置される。この支持部材３０は、例えば、軸受である。
＜モータ＞
モータ４０は、伝達部材５０を介して第１ナット２１に取り付けられた第１モータ４１と、伝達部材５０を介して第２ナット２２に取り付けられた第２モータ４２とから構成される。第１モータ４１及び第２モータ４２は、それぞれ、ねじ軸１０の両端部１０ａ，１０ｂの間においてねじ軸１０と並ぶように設けられることが好ましい。第１モータ４１及び第２モータ４２の具体的な設置形態としては、第１モータ４１及び第２モータ４２のそれぞれの回転軸４１ａ，４２ａが伝達部材５０，５０を介して第１ナット２１及び第２ナット２２のそれぞれの外周面、又はプーリー部２１ａ，２２ａに回転力を伝達するように連結される。このとき、第１モータ４１は、第１モータ４１の回転軸４１ａが突出する向きと、第１ナット２１の外側の端部（第２ナット２２に対向する端部と反対側の端部）の向きとがほぼ同じとなるように設置される。同様に、第２モータ４２は、第２モータ４２の回転軸４２ａが突出する向きと、第２ナット２２の外側の端部（第１ナット２１に対向する端部と反対側の端部）の向きとがほぼ同じとなるように設置される。さらに、第１モータ４１及び第２モータ４２は、それぞれの回転軸４１ａ，４２ａの先端部が第１ナット２１及び第２ナット２２のそれぞれの外側の端部と並ぶように設置される。
【００１６】
ここで、第１モータ４１及び第２モータ４２も、ベース部２上に平行に敷設された１対のレール３，３に対して、その延長方向に移動可能に跨設されるスライダ４，４に接続されている。このように、第１モータ４１及び第２モータ４２がスライダ４，４に接続されることで、第１モータ４１及び第２モータ４２がねじ軸１０の軸方向にスムーズに移動可能とされる。
【００１７】
＜伝達部材＞
伝達部材５０は、第１モータ４１及び第２モータ４２の回転軸４１ａ，４２ａによる回転力を、第１ナット２１及び第２ナット２２を回転させる回転力として伝達する部材である。伝達部材５０としては、例えば、回転軸４１ａ，４２ａと第１ナット２１及び第２ナット２２のそれぞれの外周面、又はプーリー部２１ａ，２２ａとに架け渡されるベルトなどが採用される。このようにして、第１モータ４１及び第２モータ４２は、第１ナット２１及び第２ナット２２に対して折り返したように、伝達部材５０を介して第１ナット２１及び第２ナット２２に連結されている。
【００１８】
このようにして構成された直動装置１の駆動方法としては、ベース部２に固定された第１ナット２１を回転させて、ねじ軸１０を移動させる。このとき、ねじ軸１０は、第１ナット２１の回転によって相対的に軸方向に移動するため、回転せずに軸方向に移動する。さらに、軸方向に移動するねじ軸１０に螺合する第２ナット２２を回転させることで、テーブル６０の速度が大きくなる。
【００１９】
以上説明したように、本実施形態の直動装置１では、伝達部材５０を介して第１ナット２１及び第２ナット２２に連結される第１モータ４１及び第２モータ４２を、第１モータ４１及び第２モータ４２の内方に並ぶように設けた。したがって、モータ４０が、ねじ軸１０の軸方向の延長上に設けられていないので、長手方向（軸方向）の省スペース化を実現することができる。また、第１モータ４１及び第２モータ４２を、第１ナット２１及び第２ナット２２の間に並ぶように設けることにより、さらに長手方向（軸方向）の省スペース化を実現することができる。
【００２０】
ここで、本実施形態では、ねじ軸１０の外周面に、巻き方向が異なる第１転動溝１１と第２転動溝１２が螺旋状に設けられた形態としたが、形態の異なる複数のねじ軸をシャフトカップリング（軸継手）等によって連結してもよい。具体的には、図１（ｃ）に示すように、外周面に転動溝１１が螺旋状に形成された第１ねじ軸１０Ａと、この第１ねじ軸１０Ａと異なる巻き方向で外周面に転動溝１２が螺旋状に形成された第２ねじ軸１０Ｂとをシャフトカップリング（軸継手）１３等で連結してなるねじ軸１０としてもよい。このような構成とすることによって、ねじ軸１０の製造工程における歩留まりを向上させることができる。
【００２１】
なお、ねじ軸１０が、前述のように形態の異なる第１ねじ軸１０Ａ及び第２ねじ軸１０Ｂを連結してなる場合、第１ねじ軸１０Ａの端部と第２ねじ軸１０Ｂの端部とを連結すると共に第１ねじ軸１０Ａ及び第２ねじ軸１０Ｂを支持する支持部材がさらに設けられることが好ましい。このようにすることで、ねじ軸１０を支持部材によって支持する間隔が短くなり、ねじ軸１０の連結部分における強度をより向上させることができる。
【００２２】
（第２の実施形態）
図２は、本発明に係る直動装置の第２の実施形態における構成を示す図であり、（ａ）は直動装置の平面図、（ｂ）はねじ軸の平面図である。なお、本実施形態は、上述した第１の実施形態に対して、ねじ軸の構成が相違するだけであるので、上述した第１の実施形態と同様の構成については説明を省略し、相違点について説明する。なお、図２ではベース部２、レール３、及びスライダ４を省略してある。
【００２３】
図２（ａ）に示すように、本実施形態の直動装置１は、ねじ軸１０が、ほぼ全長に亘る中空穴１４を有し、その中空穴１４内には径方向にわずかな隙間を有して長尺の中軸１５が同芯に挿入されている。そして、中軸１５は、その両端部が保持手段によりねじ軸１０に保持されている。また、前記隙間はねじ軸１０の半径方向の振動時に中軸１５が中空穴１４の内面と衝突すべくされている。
【００２４】
具体的には、図２（ｂ）に示すように、本実施形態の直動装置１に用いられるねじ軸１０は、ほぼ全長に亘る中空穴１４を有しており、その中空穴１４には、中軸１５が半径方向にわずかな隙間を有して配されている。その中軸１５の両端には、小径部が形成されており、その小径部には中軸１５を保持するための雄ねじ溝１５ａが設けられている。
【００２５】
保持手段である中軸固定部材１６は、段付部材で一方の端部にねじ軸１０の中空穴１４に嵌合する嵌合部を有している。中軸固定部材１６の嵌合部側の軸端面には中軸１５の雄ねじ溝１５ａに螺合する雌ねじ溝１６ａが設けられている。中軸固定部材１６のねじ溝側の外径部は一方のねじ軸の中空穴１４の内径部と嵌合され、ボルト１７により固定されている。中軸固定部材１６の雌ねじ溝１６ａは、ねじ軸１０の中空穴１４に挿通された中軸１５の一方の雄ねじ溝１５ａと螺合している。中軸１５の他方の雄ねじ溝１５ａには、中軸固定部材１６の雌ねじ溝１６ａが螺合されており、中軸固定部材１６の嵌合部は他方のねじ軸１０の中空穴１４の内径部と嵌合され、ボルト１７によりねじ軸１０の軸方向の移動不能及び回転不能に固定されている。このとき、中軸１５の両端の雄ねじ溝１５ａ、１５ａと中軸固定部材１６、１６の雌ねじ溝１６ａ，１６ａとの螺合は、中軸１５に適度な締付力が加わった状態で締め付けられ、ボルト１７にて中軸固定部材１６，１６がねじ軸１０に固定される。中軸固定部材１６，１６のねじ穴底部には軸方向に小径のキリ穴及びこのキリ穴の底部から中軸固定部材の外面に通ずる小径のキリ穴が設けられている。このキリ穴によって中軸固定部材１６，１６を中軸１５に螺合させ、中軸固定部材１６，１６をねじ軸１０の中空穴１４内に嵌合する際、中空穴１４内の空気が圧縮されて嵌合しにくくならないよう中軸固定部材１６，１６のねじ部と外部を連通させるエアー抜き穴１６ｂとなっている。また、このエアー抜き穴１６ｂは本実施形態の著駆動装置１が高速作動による温度上昇のため、中空穴１４内の内圧が上昇するのを防止している。
【００２６】
このようにして構成された本実施形態の直動装置１は、第１ナット２１及び第２ナット２２が回転駆動された際にねじ軸１０が振動を受けるときには、ねじ軸１０が軸芯と直角な方向に変位し、中軸１５はねじ軸１０の変位と同じ方向に移動しようとするが、ねじ軸１０の振動周期と中軸１５の振動周期は一般に異なり、中空穴１４と中軸１５との隙間はわずかであるから、中軸１５はねじ軸１０に衝突してねじ軸１０の振動が妨げられる。特に、本実施形態の直動装置は、ナットが回転する形態であり、ねじ軸１０が回転せず、しかも、ねじ軸１０の両端が固定されているため、軸回転で使用する直動装置に比べて、ねじ軸１０の振動発生の面では有利である。
【００２７】
このように、本実施形態の直動装置１によれば、ねじ軸１０に中空穴１４を設け、その中空穴１４内に中軸１５を遊嵌させるという簡単な構造によって、ボールねじが作動する際の振動を低減させることができる。その結果、危険速度を超えて使用する直動装置が実現でき、生産性の向上が計れると共に、テーブルの長ストローク化も容易となるので、加工部品の多様化にも対応できるようになった。また、高速化が必要な場合にあっても、従来のねじ軸に比べねじ軸の軸径を小さくすることが可能となり、直動装置を安価にすることができるコストメリットも得られる。
【００２８】
以上説明したように、本実施形態の直動装置１は、伝達部材５０を介して第１ナット２１及び第２ナット２２に連結される第１モータ４１及び第２モータ４２を、第１モータ４１及び第２モータ４２の内方に並ぶように設けた。したがって、モータ４０が、ねじ軸１０の軸方向の延長上に設けられていないので、長手方向（軸方向）の省スペース化を実現することができる。
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに、種々の変更、改良を行うことができる。例えば、本実施形態の直動装置は、上述したボールねじ装置に限られず、ボールスプライン、リニアガイド等の直動装置や、ねじ軸とナットとの間にボールやローラ等の転動体を介在させた上記以外の直動装置にも適用できる。
【符号の説明】
【００２９】
１  直動装置
２  ベース部
３  レール
４  スライダ
１０  ねじ軸
１１  第１転動溝
１２  第２転動溝
１４  中空穴
１５  中軸
１６  中軸固定部材
２０  ナット
２１  第１ナット
２２  第２ナット
３０  支持部材
４０  モータ
４１  第１モータ
４２  第２モータ
５０  伝達部材
６０  テーブル
【図１】
2013167319.tif 000003
【図２】
2013167319.tif 000004
【図３】
2013167319.tif 000005