JP2860252B2 - 直線作動機のボールねじ軸回転防止装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ねじ軸に螺合したナッ
トに固定された出力軸がねじ軸の回転によってハウジン
グに対し進退動する直線作動機において、出力軸に軸方
向の外力が加わったとき、ねじ軸の回転を防止するため
の装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の直線作動機は実開平４−
６２９４６号公報に開示されている。この直線作動機
（図示省略）は、ねじ軸とナットと間の摩擦を少なくし
て出力軸の進退動を円滑にするため、摩擦抵抗の少ない
ねじ軸とナットにボールねじが使われている。ところ
が、ボールねじを使用すると、摩擦抵抗が少ないため、
出力軸に軸方向の押圧力あるいは引っ張り力が加わった
場合、ボールナットを介して出力ねじ軸に回転力が発生
して出力ねじ軸が回転するという問題点を有している。

【０００３】この問題点を解決する装置として、図４、
図５に示すようなボールねじ軸回転防止装置がある。こ
のボールねじ軸回転防止装置１０の構成は、次のように
なっている。ボールねじ軸１１の基端部には細径部１２
が形成されている。この細径部１２には引張力受け回転
体１３、中間回転体１４、引張力受けスラスト軸受１
５、押圧力受けスラスト軸受１６、押圧力受け回転体１
８が順に遊嵌されている。引張力受けスラスト軸受１５
と押圧力受けスラスト軸受１６との間には軸上円板１７
が介在しており、この軸上円板１７はビス２０によって
細径部１２に固定されている。

【０００４】又、細径部１２には圧縮受け円板１９が貫
通している。この圧縮受け円板１９は、ハウジング２１
にねじ込まれた外筒２２の内周にねじ込まれハウジング
２１に固定されている。外筒２２の内周には、引張力受
け回転体１３を受け止める止め輪２３が装着されてい
る。

【０００５】中間回転体１４、軸上円板１７、押圧力受
け回転体１８の外周にはコイルスプリング２４が装着さ
れている。コイルスプリング２４の両端は中間回転体１
４、軸上円板１７、押圧力受け回転体１８の外周に装着
されているだけであって、中間回転体１４と押圧受け回
転体１８に固着されていない。このコイルスプリング２
４は、断面方形状の線材をコイル状に巻いて形成されて
いる。さらに、このコイルスプリング２４の内径は自由
長において、中間回転体１４、軸上円板１７、押圧力受
け回転体１８の外径よりも小さい。このため、コイルス
プリング２４は強制的に内径を拡げられた状態で中間回
転体１４、軸上円板１７、押圧力受け回転体１８に装着
（緊締装着）されている。

【０００６】次にボールねじ軸回転防止装置１０の動作
を説明する。出力軸（図示省略）に図４の矢印Ａ方向の
押圧力が加わると、その力はボールナット（図示省略）
を介してボールねじ軸１１に作用し、ボールねじ軸１１
には図４の矢印Ｂ方向の回転力が発生する。ボールねじ
軸１１が矢印Ａ方向に押圧されたとき、軸上円板１７は
押圧力受けスラスト軸受１６を介して押圧力受け回転体
１８を固定の圧縮受け円板１９に押圧する。押圧力受け
回転体１８は圧縮受け円板１９に押圧されることによっ
て、回転することができないようになる。

【０００７】又、軸上円板１７はボールねじ軸１１に発
生した矢印Ｂ方向の回転力によって、コイルスプリング
２４の中間部分を矢印Ｂ方向に回転させる。しかし、コ
イルスプリング２４の一端（図４において左端）は回転
止めされている押圧力受け回転体１８に装着されている
ため、コイルスプリング２４は締め込まれる。

【０００８】コイルスプリング２４が締め込まれること
によって、軸上円板１７が回転防止され、ボールねじ軸
１１の回転が防止される。コイルスプリング２４の締め
込み状態は、駆動モータ（図示省略）をＢ方向と逆方向
へ逆転させることによって解除される。

【０００９】次に、図５に示すように、出力軸に矢印Ｃ
方向の引っ張り力が加わると、その力はボールナット
（図示省略）を介しボールねじ軸１１に作用し、ボール
ねじ軸１１には図５の矢印Ｄ方向の回転力が発生する。
ボールねじ軸１１が矢印Ｃ方向に引っ張られたとき、軸
上円板１７は引張力受けスラスト軸受１５、中間回転体
１４を介して引張力受け回転体１３を固定の止め輪２３
に圧接する。中間回転体１４、引張力受け回転体１３
は、回転することができないようになる。

【００１０】又、軸上円板１７はボールねじ軸１１に発
生した矢印Ｄ方向の回転力によって、コイルスプリング
２４の中間部分を矢印Ｄ方向に回転させる。しかし、コ
イルスプリング２４の他端（図４において右端）は回転
止めされている中間回転体１４に装着されているため、
コイルスプリング２４は締め込まれる。

【００１１】コイルスプリング２４が締め込まれること
によって、軸上円板１７が回転防止され、ボールねじ軸
１１の回転が防止される。コイルスプリング２４の締め
込み状態は、駆動モータ（図示省略）を逆転させること
によって解除される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
ボールねじ軸回転防止装置１０は、軸上円板１７の両側
にスラスト軸受１５，１６と回転体１３，１４，１８を
有しているため、次のような問題点を有している。第１
に、細径部１２を長く必要とし、ボールねじ軸１１上を
移動するボールナットの移動距離が短くなり出力軸の進
退動ストロークが短くなる。第２に、部品点数が多い。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、駆動モータに
よって正逆転するボールねじ軸上のボールナットの直線
往復移動によって前記ボールナットに取付けられた出力
軸がハウジングに対し て直線的に進退動する直線作動機
において、前記ボールねじ軸の基端部に形成され前記ボ
ールねじ軸に押圧力が加わったとき前記基端部に遊嵌さ
れた押圧力受け回転体を押圧する軸上押圧段部と、前記
ボールねじ軸の基端部に固定され前記ボールねじ軸に引
張力が加わったとき前記基端部に遊嵌された引張力受け
回転体を押圧する軸上牽引部と、前記押圧力受け回転体
と前記引張力受け回転体との対向面間に介在するスラス
ト軸受と、前記ハウジングに固定され前記ボールねじ軸
に押圧力が加わったとき前記押圧力受け回転体と前記ス
ラスト軸受を介して前記軸上押圧段部によって押圧され
る前記引張力受け回転体を受け止める押圧力ストッパー
と、前記ハウジングに固定され前記ボールねじ軸に引張
力が加わったとき前記引張力受け回転体と前記スラスト
軸受を介して前記軸上牽引部によって押圧される前記押
圧力受け回転体を受け止める引張力ストッパーと、前記
押圧力受け回転体と前記引張力受け回転体との外周に緊
締装着されたコイルスプリングとを有し、前記出力軸の
軸方向に加わった外力が前記ボールナットを介して前記
ボールねじ軸に作用し、前記ボールねじ軸に正逆回転力
が発生したとき、前記押圧力受け回転体および引張力受
け回転体の何れか一方が回転して前記コイルスプリング
を締め込み前記ボールねじ軸の回転を阻止するボールね
じ軸回転防止装置により、前記の課題を解決した。

【００１４】

【作用】出力軸の軸方向に外力が加わった軸方向外力が
ボールナットを介してボールねじ軸に作用し、ボールね
じ軸に正逆回転力が発生すると、押圧力受け回転体およ
び引張力受け回転体のいずれか一方の回転体が回転して
コイルスプリングを締め込む。

【００１５】締め込まれたコイルスプリングは、押圧力
受け回転体および引張力受け回転体に対する摩擦によっ
て、回転する押圧力受け回転体および引張力受け回転体
の回転を阻止する。この結果、ボールねじ軸の回転が防
止される。

【００１６】

【実施例】以下本発明の実施例を図１乃至図３に基づい
て説明する。直線作動機３０（図１参照）は、駆動モー
タ３１によって正逆転するボールねじ軸３２上のボール
ナット３３の移動によってボールナット３３に取付けら
れた出力軸３４がハウジング３５の外筒３６を直線的に
進退動するようになっている。 出力軸３４の先端に
は、例えば、開閉装置（図示省略）の開閉体が設けられ
ている。

【００１７】外筒３６（図１参照）はハウジング３５に
ねじ込まれ、ハウジング３５に固定されている。ボール
ねじ軸３２の基端部には、ボールねじ軸３２のねじ部４
５の外径より細い細径部４０が形成されている。

【００１８】この細径部４０（図２参照）には、対向面
間にスラスト軸受４１を介在した押圧力受け回転体４２
と引張力受け回転体４３とが遊嵌している。ボールねじ
軸３２の細径部４０とねじ部４５との境目には、ボール
ねじ軸３２の軸方向と直交する軸上押圧段部４４が形成
されている。この軸上押圧段部４４は、ボールねじ軸３
２に矢印Ｅ（図１参照）方向の押圧力が作用したとき、
ボールねじ軸３２を受け止めるようになっている。

【００１９】細径部４０には、引張力受け回転体４３と
対向する軸上牽引部４７が止めねじ４６によって固定さ
れている。押圧力受け回転体４２には、スラスト軸受４
１とコイルスプリング５０によって覆われた押圧力受け
回転体円筒部４８が形成されている。引張力受け回転体
４３にも軸上牽引部４７を収納する引張力受け回転体円
筒部４９が形成されている。この押圧力受け回転体円筒
部４８、引張力受け回転体円筒部４９の外径は同径であ
る。

【００２０】押圧力受け回転体円筒部４８、引張力受け
回転体円筒部４９の外周にはコイルスプリング５０が装
着されている。コイルスプリング５０は、押圧力受け回
転体円筒部４８、引張力受け回転体円筒部４９の外周に
装着されているだけであって、固着されていない。コイ
ルスプリング５０は断面方形状の線材をコイル状に密着
巻きして形成されている。このコイルスプリング５０の
内径は、押圧力受け回転体円筒部４８、引張力受け回転
体円筒部４９の外径より小さく設定されている。このた
め、コイルスプリング５０は、内径を強制的に拡げられ
て押圧力受け回転体円筒部４８、引張力受け回転体円筒
部４９に装着（緊締装着）されている。外筒３６の内周
には押圧力受け回転体４２を受け止める止め輪（以下、
「引張力ストッパー」と称する。）５１が装着されてい
る。

【００２１】外筒３６には、細径部４０が貫通し引張力
受け回転体４３を受け止める押圧力ストッパー５２がね
じ込まれてハウジング３５に固定されている。この押圧
力ストッパー５２は穴５６に工具を引掛けて外筒３６に
ねじ込まれている。

【００２２】ハウジング３５には細径部４０を貫通させ
たボールベアリング５３が圧入されている。ボールベア
リング５３には傘歯車５４が圧入されている。傘歯車５
４は駆動モータ３１（図１参照）によって回転する傘歯
車５５に噛合している。傘歯車５４（図２参照）には細
径部４０の一端が挿入されている。傘歯車５４と細径部
４０は公知のキーとキー溝（図示省略）によって連結さ
れている。

【００２３】押圧力受け回転体４２、引張力受け回転体
４３は、引張力ストッパー５１と押圧力ストッパー５２
との間、及び、軸上押圧段部４４と軸上牽引部４７との
間で隙間を生じる長さに設定されている。なお、以上の
構成では、軸上押圧段部４４を形成するため、ボールね
じ軸３２の基端部に細径部４０を形成したが、基端部を
ねじ部４５と同一径にし、軸上押圧段部に相当する場所
に止め輪（図示省略）を装着し或いは鍔（図示省略）を
形成し、その止め輪或いは鍔を軸上押圧段部の替わりに
使用してもよい。

【００２４】次に動作を説明する。出力軸３４（図１参
照）に矢印Ｅ方向の力が加わると、ボールナット３３を
介してボールねじ軸３２に同方向の力が加わる。ボール
ねじ軸３２（図２参照）には矢印Ｆ方向に回転力が発生
する。ボールねじ軸３２が矢印Ｅ方向に押圧されると、
軸上押圧段部４４は、押圧力受け回転体４２、スラスト
軸受４１を介して引張力受け回転体４３を押圧力ストッ
パー５２に圧接する。引張力受け回転体４３は押圧力ス
トッパー５２に圧接され、回転できないようになる。

【００２５】又、軸上押圧段部４４は矢印Ｆ方向の回転
力によって、押圧力受け回転体４２を同方向に回転させ
ようとする。このためコイルスプリング５０の右側端部
に同方向の回転力を受ける。しかし、コイルスプリング
５０の左側端部が回転止めされている引張力受け回転体
４３に装着されているため、コイルスプリング５０は内
径を狭め締め込む方向の回転力を受ける。

【００２６】コイルスプリング５０は、押圧力受け回転
体４２、引張力受け回転体４３に装着されているだけで
あって固着されていないため、摩擦によって押圧力受け
回転体４２の回転を阻止する。押圧力受け回転体４２
は、摩擦によって、回転止めされる。この結果、軸上押
圧段部４４を介して押圧力受け回転体４２に圧接されて
いるボールねじ軸３２の回転が防止される。コイルスプ
リング５０の締め込まれた状態は、駆動モータ３１を矢
印Ｆと反対方向にボールねじ軸３２を回転させることに
よって解除される。

【００２７】次に図１に示すように、ボールねじ軸３２
に矢印Ｇ方向の引張力が加わった場合の動作を説明す
る。出力軸３４に矢印Ｇ方向の力が加わると、ボールナ
ット３３を介してボールねじ軸３２に同方向の力が加わ
る。ボールねじ軸３２は軸上牽引部４７と一体に同方向
に移動するとともに、ボールねじ軸３２には矢印Ｈ（図
１および図３参照）方向の回転力が発生する。

【００２８】軸上牽引部４７（図３参照）は、引張力受
け回転体４３とスラスト軸受４１を介して押圧力受け回
転体４２を引張力ストッパー５１に圧接する。押圧力受
け回転体４２は引張力ストッパー５１に圧接されて回転
することができなくなる。又、軸上牽引部４７は矢印Ｈ
方向にも回転し引張力受け回転体４３を矢印Ｈ方向へ回
転させようとする。

【００２９】引張力受け回転体４３は軸上牽引部４７の
回転力を受けて、コイルスプリング５０の左側端部を矢
印Ｈ方向に回転させようとする。しかし、コイルスプリ
ング５０の右側端部は引張力ストッパー５１に圧接され
て回転止めされている押圧力受け回転体４２によって回
転することができない。このため、コイルスプリング５
０には内径を狭める方向の回転力が加わり、コイルスプ
リング５０は押圧力受け回転体４２、引張力受け回転体
４３を締め込む。

【００３０】コイルスプリング５０は、押圧力受け回転
体４２、引張力受け回転体４３に装着されているだけで
あって固着されていないため、摩擦によって引張力受け
回転体４３の回転を阻止する。引張力受け回転体４３
は、摩擦によって、回転止めされる。この結果、ボール
ねじ軸３２の回転が防止される。コイルスプリング５０
の締め込まれた状態は駆動モータ３１を矢印Ｈ方向とは
反対方向にボールねじ軸３２を回転させることによって
解除される。

【００３１】なお、ボールねじ軸３２は、押圧力や引張
力を受けたとき、図１において、矢印Ｅ方向と矢印Ｇ方
向とにハウジング３５や傘歯車５４に対して移動する
が、傘歯車５４に対しては公知のキーとキー溝（図示省
略）とによって連結されているため、軸方向への移動が
許容される。

【００３２】又、ボールねじ軸３２に軸方向の力が加わ
っていないとき、押圧力受け回転体４２、引張力受け回
転体４３は、引張力ストッパー５１、軸上牽引部４７、
押圧力ストッパー５２に対して軽く接触しているか、或
いは、離れている。

【００３３】駆動モータ３１は、ブレーキを持たないギ
アモータであり、電源が入っていないときボールねじ軸
３２に矢印Ｅ方向又は矢印Ｇ方向の力が加わるとボール
ねじ軸が矢印Ｆ方向または矢印Ｈ方向へ回転する恐れが
ある。しかし、ボールねじ軸回転防止装置６０によっ
て、ボールねじ軸３２の回転が阻止されているため、駆
動モータ３１は回転させられるようなことがない。

【００３４】

【発明の効果】本発明のボールねじ軸回転防止装置は、
主に、２つの回転体と１つのスラスト軸受で構成されて
いるため、従来の装置より構造が簡単且つボールねじ軸
の軸方向に占めるスペースを狭くすることができる。ボ
ールねじ軸の軸方向のスペースを狭くすることによっ
て、ボールナットのストロークを長くすることができ、
ボールナットに取付けられた出力軸のストロークを長く
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例のボールねじ軸回転防止装置
が組み込まれた直線作動機の正面図であり、ボールねじ
軸に沿った断面図である。

【図２】 ボールねじ軸回転防止装置の正面図であり且
つボールねじ軸に沿った断面図であり、ボールねじ軸に
押圧力が加わった状態の図である。

【図３】 ボールねじ軸に引っ張り方向の力が加わった
状態の図である。

【図４】 従来のボールねじ軸回転防止装置の正面図で
あり且つボールねじ軸に沿った断面図であり、ボールね
じ軸に押圧力が加わった状態の図である。

【図５】 図４のボールねじ軸回転防止装置においてボ
ールねじ軸に引っ張り方向の力が加わった状態の図であ
る。

【符号の説明】

３０ 直線作動機 ３１ 駆動モータ
３２ ボールねじ軸 ３３ ボールナット ３４ 出力軸
３５ ハウジング ４１ スラスト軸受 ４２ 押圧力受け回転体 ４３ 引張力受け回転体 ４４ 軸上押圧段部
４７ 軸上牽引部 ５０ コイルスプリング ５１ 引張力ストッパー ５２ 押圧力ストッパー ６０ ボールねじ軸回転防
止装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−56751（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−56750（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−186157（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−113153（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−66544（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−63453（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16H 25/22 F16D 55/08

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動モータによって正逆転するボールね
   じ軸上のボールナットの直線往復移動によって前記ボー
   ルナットに取付けられた出力軸がハウジングに対し直線
   的に進退動する直線作動機において、 前記ボールねじ軸の基端部に形成され前記ボールねじ軸
   に押圧力が加わったとき前記基端部に遊嵌された押圧力
   受け回転体を押圧する軸上押圧段部と、 前記ボールねじ軸の基端部に固定され前記ボールねじ軸
   に引張力が加わったとき前記基端部に遊嵌された引張力
   受け回転体を押圧する軸上牽引部と、 前記押圧力受け回転体と前記引張力受け回転体との対向
   面間に介在するスラスト軸受と、 前記ハウジングに固定され前記ボールねじ軸に押圧力が
   加わったとき前記押圧力受け回転体と前記スラスト軸受
   を介して前記軸上押圧段部によって押圧される前記引張
   力受け回転体を受け止める押圧力ストッパーと、 前記ハウジングに固定され前記ボールねじ軸に引張力が
   加わったとき前記引張力受け回転体と前記スラスト軸受
   を介して前記軸上牽引部によって押圧される前記押圧力
   受け回転体を受け止める引張力ストッパーと、 前記押圧力受け回転体と前記引張力受け回転体との外周
   に緊締装着されたコイルスプリングとを有し、 前記出力軸の軸方向に加わった外力が前記ボールナット
   を介して前記ボールねじ軸に作用し、前記ボールねじ軸
   に正逆回転力が発生したとき、前記押圧力受け回転体お
   よび引張力受け回転体の何れか一方が回転して前記コイ
   ルスプリングを締め込み前記ボールねじ軸の回転を阻止
   することを特徴とする、直線作動機のボールねじ軸回転
   防止装置。