JP2008151338A - 回転運動を直線運動に変換する装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ボールに頼ることなく、信頼性と耐久性を備え、製造および使用にあたり単純かつ経済的な直線運動用の機械要素を提供する。
【解決手段】駆動歯１５は、スクリューナット１２に組みつけられており、スクリュー１１に相対して半径方向に配置され、各駆動歯はスクリューのネジ山の一方の面に係合する円錐台部１７を有する。各駆動歯１５は自身の軸を中心に回転することによりスクリューナット内で支持され、かつスクリューのネジ部に常時係合させておくために軸方向の予荷重が付与される。
【選択図】図５

Description

本発明は、直線的に運動する機械要素または作動筒とともに使用するための、回転運動を直線運動に変換する革新的装置に関する。

直線作動要素または作動筒の分野において既知のものに、ボールスクリューがある。ボールスクリューでは、回転スクリューがボールを介してスクリューナットなどの並進要素に連結されており、直線動作に拘束されて作動する装置に用いることができる。

だがボールスクリューでは、いくつかの接触点における速度の違いによるボール同士の間の摩擦に関する問題と、装置の機能性を保護するために注油を行うことで磨耗を抑制しかつ遊隙を低減することを考慮せざるを得ない。

本発明の目的は、ボールに頼ることなく、ただし前述の欠点を有することなく、信頼性と耐久性を備え、何よりも製造および使用にあたり単純かつ経済的な直線運動用の機械要素を形成するために、ナットと回転スクリューまたはボルトとの間の、新しい独自のリンクシステムをもたらすことである。

本目的は回転運動を直線運動に変換する装置により達成され、この装置は基本的に台形ネジの回転スクリューと並進スクリューナットとを備え、後者にはスクリューに対して放射状に配置され、かつ各々がスクリューのネジ山の一方の面に係合する円錐台状の部分を有する複数の駆動歯対が設けられており、各駆動歯はスクリューナット内に支持されてその軸を中心に回転するように作られており、かつスクリューのネジ部と常時係合するように予荷重が負荷されている。

この革新的な実施形態におけるもっとも優れた利点は、スクリューナットと接触する各駆動歯の軸方向予荷重が、特に逆方向で回転中において結合部の遊びをなくすように自動調整されるならば、滑り摩擦が無いことですでに部品の磨耗の局限化されている場合についても、係止部の気密化またはオイルバス内での作動が可能であることにより、駆動歯とスクリューナットとの間で本質的かつ恒久的に滑り摩擦を無くせるという点にある。

さらに、ここで提案する装置は、いかなるシステムに対しても単純かつ容易に適用可能であり、いかなる機械的機構も必要とせずに通常の支持部材（市場で入手可能）を用いて直線運動により動かされ、かつ装置が結合される装置を動かすのに必要な駆動能力に応じて、位置合わせ誤差の自己補正と、組み立て手法の簡易化を可能とするものである。

図示のとおり、本装置は並進せずに回転するよう支持と制御がなされるスクリュー１１と、回転せずにスクリュー１１に沿って並進するスクリューナット１２とを備える。スクリューナット本体は任意の外形で提供可能である。

スクリュー１１はネジ山の傾斜角が所定の値である台形ネジ１３を有する。スクリューナット１２の本体には、回転する駆動歯１５の対によりスクリュー１１が刺さり、かつその内部で駆動歯がネジ部と係合する孔１４がある。

これらの駆動歯１５はスクリューナット１２に組みつけられており、図示の例では、駆動歯１５は部品のバランスをとるため、スクリュー自身に力を負荷しつつ、スクリューに相対するよう対になって半径方向に配置されている。各駆動歯は、円錐台部１７がスクリューのネジ部１３に向いて係合している、円筒形の組立部品１６を有しており、これはそれ自身の幾何学的な軸を中心に回転するよう取り付けられている。

駆動歯１５は個別に組み立てることが可能であり、スクリューナット１２の本体内に設けられた対応するハウジングの中でじかに回転できる。だが、図１、５で示すとおり、各駆動歯を支持カプセル１８内であらかじめ組立て、これをカートリッジのように、ナットスクリュー１２の本体内に設けられたハウジング１９内に収容することが好ましい。より正確には、駆動歯１５の円筒形部１６は、ベアリング２０を用いてカプセル１８内で支持され、前記カプセルは駆動歯の円錐台部１７がスクリューのネジ部１３と係合し、かつカプセルが回転しないように、それぞれのハウジング１９内に圧入される。

カプセル１８は、それぞれのハウジング１９内で、ストップリング２１により、前記カプセルと前記リングの間に配置されたフレキシブルシール２２と閉鎖ディスク２３を介して軸方向の移動が押さえられている。

シール２２のおかげで、この配列により駆動歯を含む各カプセルで気密シールが実現できるとともに、装置の作動中には駆動歯１５とスクリュー１１のネジ部１３との間に、自動調節可能な係合部予荷重が付与される。さらに、図には示していないが、スクリューが挿入されるスクリューナット１２の孔１４の反対端に保護要素を追加すれば、あらかじめ係合させておくことが可能で、かつオイルバス内で係合させて装置を永久的に潤滑することが可能である。さらに、スクリューの全長にわたって、ケーシングにより保護することも可能である。

基本的に、各駆動歯１５の円錐台部１７の錐面の傾斜はスクリュー１１のネジ部１３のネジ山の角度と一致し、スクリュー１１がある方向に回転するときには、前記ネジ部がスクリューナット１２をある方向に並進させる側の面で係合し、また、スクリュー１１が逆方向に回転するときには、前記ネジ部がスクリューナット１２を反対方向に並進させる面で係合する。

前述の装置は、一例として、任意のツール２７の固定部材２６上で、ガイド部を備えたスライディングサドル２５を直線的に移動する目的で利用できる。図６に示すとおり、この方法では、ツールの固定部材２６に取り付けられた支持部材２８の溝の内部で回転するように、スクリュー１１を組み付けることが可能であり、一方、スクリュー１１に結合されたスクリューナット１２は移動するサドル２５に固定され、支持部材に沿ってスライド可能となる。

対象とするツールを駆動するのに必要な能力に応じて、複数のスクリューナットをモジュール状に組み合わせることが可能であることも、注目に値する。

一方、本発明のさらなる詳細は、添付の指示図に関する以下の説明により明らかとなるが、これに限定されないものとする。

提案する装置の部品に関する分解図 スクリューおよびスクリューナットの組立完成図 図２における全体組立に関する側面図１ 図２における全体組立に関する側面図２ 図４中の矢印A−Aに対応する断面図 システムの用途

Claims (8)

1. 台形ネジ部１３を備えた回転スクリュー１１と、スクリューが刺さる貫通孔１４を備えた並進スクリューナット１２とを備え、スクリューに向けて半径方向に配置され、スクリュー１２のネジ山の一方の面に係合する円錐台部１７をそれぞれが有する駆動歯１５の対がスクリューナットに組みつけられていることと、各駆動歯１５が自身の軸を中心に回転することによりスクリューナット内で支持され、かつスクリューのネジ部と常時係合した状態とするために軸方向の予荷重が付与されていることとを特徴とする、回転運動を直線運動に変換するための装置。
2. スクリューのネジ部においてネジ山の傾斜がある角度で設定され、各回転駆動歯１５の円錐台部１７が同じ勾配の面を有し、この面がスクリューの回転方向とスクリューナットの並進方向に応じてスクリューのネジ山の一方の面と毎回接触することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 各回転駆動歯１５が、ベアリング２０を用いてスクリューナット内部に組みつけられる円筒形部１６を有し、円錐台部が前記円筒形部に繋がってスクリューのネジ部に向かって相対していることを特徴とする、請求項１、２に記載の装置。
4. 各回転駆動歯がスクリューナット内に設けられたハウジングの中で回転するように組みつけられていることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
5. 各回転駆動歯１５が、支持カプセル１８内で回転するようにあらかじめ組み立てられており、この支持カプセル１８が回転することなくハウジング１９内に挿入され軸方向に保持されていることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
6. 前記支持カプセル１８が前記ハウジング内に密閉状態で保持されており、このカプセルが、閉鎖ディスク２３とシール２２とを介して、抜け止めリングにより拘束されていることを特徴とする、請求項５に記載の装置。
7. スクリューが刺さるスクリューナットの穴が、その終端で保護要素により塞がれており、スクリューがハウジング内に収納されているか、またはハウジングにより保護されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
8. 回転スクリューが固定支持部材により支持されており、並進スクリューナットが、ツールの移動部を駆動するために、その移動部に固定されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。