(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ軸に嵌合し軸方向に移動可能なボールねじナットと当接してその移動を制限することができるボールねじ用ストッパ装置において、
ねじ軸の所定位置に固定される固定座と、
前記固定座に固定された円筒状の本体であって、前記ねじ軸と同心の内側円筒部と外側円筒部により形成された凹部を有する円筒状の本体と、該本体の前記内側円筒部の外周面上を軸方向に摺動できるピストン部を有する移動部体とを含む緩衝機構部と、
該本体の凹部と移動部体のピストン部とにより囲われた圧力油が封充される油圧室と、
前記油圧室内に内装され、その側面に多数の穴が形成された前記ねじ軸と同心の円筒状のオリフィス部材であって、前記油圧室を前記ピストン部の移動によって容積が増減する内側区画及び外側区間の二区画に区分するオリフィス部材と、
前記本体と前記移動部体との間に介在され両部材を離れる方向に押圧する弾性部材と、そして、
前記オリフィス部材に形成される穴の形状、配置、数を変えることによって前記油圧室の二つの区画間を移動する圧力油の時間的変動を制御して前記ボールねじナットの衝撃に対する緩和力を調節するための調節手段と、
を備えるボールねじ用ストッパ装置。
【請求項２】
前記固定座は、前記ねじ軸の捩子部に螺合する雌捩子部を有し、該固定座を貫通する固定ボルトによって該ねじ軸に固定されてなることを特長とする請求項１に記載のボールねじ用ストッパ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ねじ軸に嵌合し軸方向に移動可能なボールねじナットの移動を制限することができるボールねじ用ストッパ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ボールねじ装置は、ねじ軸と多数のボールを介して嵌合するボールねじナットとを含み、ねじ軸を回転することによりボールねじナットを軸方向に滑らかに且つ精密位置制御して移動させる装置である。
【０００３】
ボールねじナットは、一般に、ねじ軸に沿って軸方向に移動可能な範囲が限定されており、その移動限界位置にはボールねじナットがそれを越えて移動しないようにストッパ装置が設置される。このストッパ装置には、ボールねじナットが当接した際、その衝撃を緩衝する機構が必要で、これがないと、ボールねじナット、あるいは、その周囲に配置固定されるハウジングなどを破損させたり、ねじ軸を回転させているモータに過剰負荷を与えることとなる。
【０００４】
従来のストッパ装置としては、大別して二つの種類が存在していた。
第一の形式のストッパ装置は、皿ばねを重ね合わせて緩衝機構としたもので、図４に示したような構造を有している。すなわち、ストッパ装置１００は、ねじ軸１０２の所定位置に固定されるフランジ１０４ａ付き環体１０４とこの環体の軸方向に移動可能に取り付けられた面板１０６と、そして、環体１０４のフランジ１０４ａと面板１０６との間に装着された重ね合わせ構造の皿バネ１０８とを有している。このストッパ装置１００において、ねじ軸１０２を回転するとボールねじナット１０９はねじ軸１０２に沿って移動し面板１０６と接触する。面板１０６は、重ね合わせ構造の皿バネ１０８を弾性変形させながら環体１０４のフランジ１０４ａに向って移動し、ボールねじナット１０９の衝突を緩衝する。
【０００５】
第二の形式のストッパ装置１１０は、ねじ軸１１２に固定座１１４を螺合して緩衝機構としたもので、図５に示したような構造を有している。すなわち、ストッパ装置１１０は、ねじ軸１１２の捩子部１１２ａと螺合する雌捩子部１１４ａ及び円錐状の外周面１１４ｂとを有する固定座１１４と、固定座１１４の円錐状の外周面より僅かに大きな円錐状の内周面１１６ａを有する環状体１１６と、そして、固定座１１４と環状体１１６との間に間装された筒状の弾性部材１１８とを有している。このストッパ装置１１０において、ねじ軸１１２を回転するとボールねじナット１１９はねじ軸１１２に沿って移動し環状体１１６の側面と接触する。環状体１１６は、弾性部材１１８を押し縮めながら固定座１１４の大直径側に向って移動し、ボールねじナット１１９の衝突を緩衝する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した第一の形式のストッパ装置１００は、重ね合わせ構造の皿バネ１０８を用いているため、ねじ軸１０２の軸方向の弾性変形が小さく、従って、緩衝距離が短いという欠点を有しており大きな衝撃を緩和できなかった。また、衝撃に対する緩和力は、皿ばね１０８の弾性率によって決定され、緩和力の調整はできなかった。
【０００７】
また、上述した第二の形式のストッパ装置１１０は、固定座１１４の内周面にねじ軸１１２の捩子部１１２ａと螺合する雌捩子部１１４ａを形成しなければならないため、ねじ切り加工に要する工数が余分にかかる欠点を有していた。この形式のストッパ装置１１０でも、ゴムなどの弾性部材の弾性率によって衝撃に対する緩和力が決まる。しかしながら、一般的に、ゴムの材質を変えることによっては所望の弾性率を得ることは難しいため、現実には、この形式のストッパ装置１１０でも緩和力の調整はできなかった。
【０００８】
本発明は、前述した従来技術の課題を解決し、緩衝距離を長くすると共に、衝撃に対する緩衝力を調整することができるボールねじ用ストッパ装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ねじ軸に嵌合し軸方向に移動可能なボールねじナットと当接してその移動を制限することができるボールねじ用ストッパ装置において、ねじ軸の所定位置に固定される固定座と、固定座に固定された円筒状の本体であって、ねじ軸と同心の内側円筒部と外側円筒部により形成された凹部を有する円筒状の本体と、該本体の内側円筒部の外周面上を軸方向に摺動できるピストン部を有する移動部体とを含む緩衝機構部と、該本体の凹部と移動部体のピストン部とにより囲われた圧力油が封充される油圧室と、油圧室内に内装され、その側面に多数の穴が形成されたねじ軸と同心の円筒状のオリフィス部材であって、油圧室をピストン部の移動によって容積が増減する内側区画及び外側区間の二区画に区分するオリフィス部材と、本体と移動部体との間に介在され両部材を離れる方向に押圧する弾性部材と、そして、オリフィス部材に形成される穴の形状、配置、数を変えることによって油圧室の二つの区画間を移動する圧力油の時間的変動を制御してボールねじナットの衝撃に対する緩和力を調節するための調節手段とを備えるボールねじ用ストッパ装置を提供する。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のボールねじ用ストッパ装置において、固定座は、ねじ軸の捩子部に螺合する雌捩子部を有し、固定座を貫通する固定ボルトによってねじ軸に固定されてなることを特長とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明に係るボールねじ用ストッパ装置について詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明に係るボールねじ用ストッパ装置の一実施形態の正断面図であり、図２は、その分解斜視図である。
図１及び図２に示されているように、本発明に係るボールねじ用ストッパ装置１０は、ねじ軸２に多数のボール４を介して嵌合し軸方向に移動可能なボールねじナット６の移動を制限するためのものである。ストッパ装置１０は、概略的に、ねじ軸２の所定位置に固定される固定座２０と、固定座２０のボールねじナット６側に配設される緩衝機構部３０とを有している。
【００１６】
固定座２０は、円筒状の筒部２２とこの筒部２２の一端部から外方に伸びる円板状のフランジ２４とを備えて構成されている。固定座２０には、軸方向に貫通する中央孔２６が形成されており、その内径はねじ軸２よりも僅かに大きく設定されている。フランジ２４には、放射方向に伸びるねじ孔２４ａが形成されており、その放射方向の外側には座ぐり２４ｂが設けられている。固定座２０は、ねじ孔２４ａに螺合する固定ねじ２８によってねじ軸２に固定される。このように、固定座２０とねじ軸２とは、固定ねじ２８をねじ孔２４ａに螺合させることによって固定しているため、固定座２０の中央穴２６にはねじ軸２の捩子部２ａと嵌合する雌捩子を切る必要はない。これにより、固定座２０の製造を簡略化することができる。しかしながら、中央穴２６の雌捩子は、金型成形によって形成することができ、その場合、固定座２０の製造を安価に行うことができる。図示された好ましい実施例では、中央穴２６に雌捩子部が金型成形によって形成されており、これにより、固定座２０はねじ軸２にしっかりと嵌合する。
【００１７】
緩衝機構部３０は、固定座２０の筒部２２の外周面上に嵌合する本体４０と、本体４０に対して軸方向に摺動できる移動部体５０とを含んで構成されている。本体４０は、同心状の内側円筒部４２、外側円筒部４３及びそれらの一端部同志を一体的に接続する底部４４を有している。これら部材で囲われた部分に円筒状の凹部４５が形成される。
【００１８】
移動部体５０は、本体４０の内側円筒部４２の外周面上に嵌合されるピストン部５２を有しており、このピストン部５２と凹部４５を画成する内側円筒部４２、外側円筒部４３及び底部４４とにより油圧室が形成される。この油圧室には、圧力油が封充される。油圧室は、円筒状のオリフィス部材６０により二区画に区分されており、これら二区画の間は、オリフィス部材６０に形成された多数の穴６２を介して流体的に接続されている。穴６２は、油圧室の二つの区画間を移動する圧力油の時間的変動を制御してボールねじナット６の緩衝に対する緩和力を調節するための調節手段として機能し、その数及び直径を変えることにより、衝撃に対する緩和力を簡単に調節することができる。なお、衝撃に対する緩和力の調整は、油圧室に封充される圧力油の粘性を変えることによっても、簡単に行うことができる。これらの調節は、従来周知のデータを用いて簡単且つ正確に行えるものである。
【００１９】
また、穴６２の配置する場所を変えることによっても、緩和特性を変えることができる。例えば、穴６２をオリフィス部材６０の軸方向に均一に分布させた場合、その緩和特性は、図３（ａ）に示すようになる。ボールねじナット６が移動部体５０に衝突した際ボールねじナット６が移動部体５０から受ける抗力はさざ波状に変動するが最大抗力は小さく抑えられるようになる。従って、例えば、ボールねじナット６に搭載物を載せて移動させるような使用態様では、搭載物に無理な慣性力がかからず安定した停止を得ることができる。よって、重荷重のかかるような使用目的に適する。一方、底部４４に近い部位の穴６２の数を減らし且つ遠い部位の数を増やすと、その緩和特性は、図３（ｂ）に示すようになり、緩衝時の前半で運動エネルギの吸収を効率的に行い後半で速度制御を行うことができるようになる。特に大きな重荷重がかかるような場合にも、速度が小さく慣性力が悪影響を及ぼさないようにすることにより、停止性能良くボールねじナット６を停止させることができる。逆に、抗力の最大値が前半にくるように穴６２の数及び配置を採ると、ボールねじナット６が高速で移動するような使用目的に適用できる。なお、この場合には、慣性力が問題となるため、搭載物は軽量であることが好ましい。そして、オリフィス部材６０を放射方向に貫通する穴６２の代わりに、オリフィス部材６０の内周面上に軸方向に断面が徐々に減少するように構成されたオリフィスを形成すると、その緩和特性は、図３（ｃ）に示すようになる。これは、緩衝が進み速度が小さくなるに従ってオリフィス面積が小さくなる。これによって、抗力は小さく且つ一定となるため、図３（ａ）よりさらに理想的な運動エネルギの吸収がなされ、一定の割合で速度が小さくなり停止する。
【００２０】
オリフィス部材６０の内側であって、ピストン部５２の先端と本体４０の底部４４との間には、本体４０と移動部体５０とが互いに離反するように圧縮スプリング７０が内装されている。これにより、本体４０と移動部体５０とは相対的に伸縮可能となる。
【００２１】
オリフィス部材６０の左端側には、円環状のパッキング部材８０が装着されており、さらにその左側には、本体４０の解放端に螺合して固定される押えリング部材９０が設けられており、オリフィス部材６０、パッキング部材８０などが外部に脱落しないようにされている。
【００２２】
なお、図面中、９２及び９４は、移動部体５０のピストン部５２と本体４０の内側円筒部４２との間及び移動部体５０のピストン部５２と押えリング部材９０との間を液密に保持するためのＯリングである。
【００２３】
次に、本発明に係るストッパ装置１０の動作について説明する。
初に、図示されていないモータを回転駆動して、ねじ軸２を回転する。多数のボール４を介してねじ軸２に嵌合されたボールねじナット６は、ねじ軸２の軸方向に図１の右側に移動する。ボールねじナット６の右側面が移動部体５０の左側面に接触し、移動部体５０を右側に押し始める。これにより、移動部体５０のピストン部５２も圧縮スプリング７０の力に抗して右側に移動し、凹部４５の位置に形成される油圧室の内側の区画、すなわち、圧縮スプリング７０の配置されている側の区画の容積を減少させる。その区画内に充満していた圧力油は、オリフィス部材６０に形成された多数の穴６２を通って外側の区画に移動する。
【００２４】
多数の穴６２の穴直径、穴の数、その配置によって、ボールねじナット６の緩衝の仕方が変化することは、図３に関連して前述した通りである。移動部体５０は、凹部４５に形成された油圧室の軸方向の長さの全長に亘って移動可能であるから、従来の皿ばねを重ね合わせて緩衝機構としたものや（図４参照）、ねじ軸に固定座を螺合して緩衝機構としたもの（図５参照）に比べて緩衝のためのストロークを長く取ることができ、また、穴直径、穴の数、その配置によって理想的な衝撃エネルギの吸収を選択することができるなどの利点がある。
【００２５】
ボールねじナット６が左側に移動すると、移動部体５０は圧縮スプリング７０の反発力により左側に押し戻され図１に示された元の位置に戻る。
【００２６】
本発明のストッパ装置１０では、固定座２０を固定ねじ２８によってねじ軸２の任意の位置まで移動して固定できるため、ボールねじナット６の停止位置を簡単且つ確実に変更することができる利点も有している。
【００２７】
【発明の効果】
本発明に係るボールねじ用ストッパ装置においては、ねじ軸の所定位置に固定される固定座と、周囲に凹部を有する固定座に固定された円筒状本体と該本体の外周面上を軸方向に摺動できるピストン部を有する移動部体とを含む緩衝機構部と、該本体の凹部と移動部体のピストン部とにより囲われた圧力油が封充される油圧室と、油圧室を二区画に区分する多数の穴が形成されたオリフィス部材と、本体と移動部体との間に介在され両部材を離れる方向に押圧する弾性部材と、そして、油圧室の二つの区画間を移動する圧力油の時間的変動を制御してボールねじナットの衝撃に対する緩和力を調節するための調節手段とを備えてなるため、弾性部材の選択により緩衝距離を長くできると共に、オリフィス部材の穴の径、配置の変更により、あるいは、使用する圧力油の粘度の選択により緩衝の調整が簡単にできる効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るボールねじ用ストッパ装置の一実施形態の正断面図である。
【図２】  図１に示されたボールねじ用ストッパ装置の分解斜視図である。
【図３】  （ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、オリフィス部材に形成される多数の穴、配置と緩和特性との関係を説明するためのグラフである。
【図４】  皿ばねを重ね合わせて緩衝機構とした形式の従来のボールねじ用ストッパ装置の正断面図である。
【図５】  ねじ軸に固定座を螺合して緩衝機構とした形式の従来のボールねじ用ストッパ装置の正断面図である。
【符号の説明】
２  ねじ軸
４  ボール
６  ボールねじナット
１０  ストッパ装置
２０  固定座
２２  筒部
２４  フランジ
２６  中央穴
２８  固定ねじ
３０  緩衝機構部
４０  本体
４２  内側円筒部
４３  外側円筒部
４４  底部
４５  凹部
５０  移動部体
５２  ピストン部
６０  オリフィス部材
６２  穴
７０  圧縮スプリング
８０  パッキンブ部材
９０  押えリング部材
【図１】
0003763609.tif 000002
【図２】
0003763609.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003763609.tif 000005
【図５】
0003763609.tif 000006