特許 6514797 検出機能を備えたボールねじ構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6514797

(24)【登録日】2019年4月19日

(45)【発行日】2019年5月15日

(54)【発明の名称】検出機能を備えたボールねじ構造

(51)【国際特許分類】

   F16H 25/24 20060101AFI20190425BHJP

   F16H 25/22 20060101ALI20190425BHJP

【ＦＩ】

   F16H25/24 B

   F16H25/22 E

【請求項の数】5

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2018-38977(P2018-38977)

(22)【出願日】2018年3月5日

【審査請求日】2018年3月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】596016557

【氏名又は名称】上銀科技股▲分▼有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】110000198

【氏名又は名称】特許業務法人湘洋内外特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】林 映汝

(72)【発明者】

【氏名】楊 家銘

(72)【発明者】

【氏名】謝 秉寰

(72)【発明者】

【氏名】呉 旻修

【審査官】 前田 浩

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／００１４６３１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−２０００３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｈ ２５／２４

Ｆ１６Ｈ ２５／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

検出機能を備えたボールねじ構造であって、
ねじ軸と、ナット部材と、ボールユニットと、還流部材と、を含み、
前記ねじ軸は外ねじ溝を有し、
前記ナット部材は前記ねじ軸の軸方向に沿って移動可能に前記ねじ軸に外嵌され、且つ、前記ナット部材は前記ねじ軸の前記外ねじ溝と対応して設けられた内ねじ溝を有し、これによって、前記ナット部材の前記内ねじ溝と前記ねじ軸の前記外ねじ溝との間で負荷路が形成され、
前記ボールユニットは前記負荷路内に転動可能に設けられ、
前記還流部材は前記ナット部材に着脱可能に設けられ、且つ、前記還流部材にマイクロコントローラとセンサとが設けられて、前記ナット部材内の前記ねじ軸の回転状態を検出でき、且つ、前記還流部材内に前記ボールユニットが還流して通過するための、前記ナット部材と連通できる還流路が設けられている
検出機能を備えたボールねじ構造。

【請求項2】

請求項１に記載の検出機能を備えたボールねじ構造であって、
前記還流部材は、蓋板本体と、２つの凹溝とを含む還流蓋板であり、
２つの前記凹溝は、前記蓋板本体の前記ナット部材に面する表面に設けられ、
２つの前記凹溝のうちの一の前記凹溝に前記マイクロコントローラが収容され、他の前記凹溝に前記センサが収容されている
検出機能を備えたボールねじ構造。

【請求項3】

請求項１に記載の検出機能を備えたボールねじ構造であって、
前記ナット部材に、電池と警報ユニットをそれぞれ収容するための第１収容溝と第２収容溝が設けられ、
前記電池は前記マイクロコントローラ及び前記センサと電気的に接続されている
検出機能を備えたボールねじ構造。

【請求項4】

請求項１に記載の検出機能を備えたボールねじ構造であって、
前記還流部材は、２つの端蓋であり、
２つの前記端蓋のうちの一の前記端蓋の一端面に、２つの凹溝が設けられ、
２つの前記凹溝のうちの一の前記凹溝に前記マイクロコントローラが収容され、他の前記凹溝に前記センサが収容されている
検出機能を備えたボールねじ構造。

【請求項5】

請求項１に記載の検出機能を備えたボールねじ構造であって、
前記還流部材は、２つの端塞ぎであり、
前記ナット部材は、２つの取付溝を有し、
２つの前記端塞ぎは、２つの前記取付溝にそれぞれ設置され、
２つの前記端塞ぎのうちの一の前記端塞ぎに、前記マイクロコントローラ及び前記センサを収容できる凹溝が設けられている
検出機能を備えたボールねじ構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ボールねじ装置に関し、特に検出機能を備えたボールねじ構造に関する。

【背景技術】

【0002】

ボールねじは、現在高負荷の直線伝動装置であるが、ねじの運転速度が大きすぎると、部品（例えば、還流蓋板）が鋼球の衝撃を受けやすくなって過大に振動し、部品の損傷が起こり、さらにはねじの運動が阻害されることになる。現在、ねじ軸の回転状態を検出するものとして、例えば、特許文献１ないし３が提案されているが、これらは何れも元のボールねじ構造にセンサを付け加えるものである。

【0003】

しかしながら、特許文献１では、ブロック体のセンサ部を余分に付け加える必要があるため、ナット部材の長さが長くなり、ストロークに影響を与えてしまう。また、スイッチの切り替え動作のために、コントローラをさらに付け加える必要がある。特許文献２では、ナットの一端面又はナットに凹溝を設けて、この凹溝に鋼球の変位状態を計測するためのセンサ装置を置いているため、センサ装置によってナットの長さが増加する。また、鋼球の位置を維持するための磁性機構が複雑し過ぎる。特許文献３では、センサと制御器の何れも外付けする必要があるため、ナットの構成ないし大きさを変える必要がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８−１４４９３８号公報

【特許文献2】特開２００７−２２５０２４号公報

【特許文献3】特許第５７２２３６５号公報

【発明の概要】

【0005】

本発明は、上記課題を解決するためのもので、検出機能を備えたボールねじ構造を提供するものである。その一態様として、マイクロコントローラ及びセンサが還流蓋板に直接設置され、還流蓋板内にボールユニットが還流通過するための還流路が直接設けられ、還流蓋板が着脱可能にナット部材の平坦部に取り付けられる。これによって、スペースを占有せずに、ねじ軸の回転状態を直接検出し、検出されたねじ状態の信号を音（例えば、ブザー）、光（例えば、発光ダイオード）の明暗あるいは点滅で警報する、又は信号出力ユニットを用いて無線又は有線方式で受信ユニット（例えば、コンピューター、スマートフォン又はＰａｄ等の装置）に伝送することによって、ねじ軸の状態を診断し計測する効果を奏することができる。

【0006】

上記目的を達成するために、本発明に係る検出機能を備えてボールねじ構造は、ねじ軸と、ナット部材と、ボールユニットと、還流部材と、を含み、前記ねじ軸は外ねじ溝を有し、前記ナット部材は前記ねじ軸の軸方向に沿って移動可能に前記ねじ軸に外嵌され、且つ、前記ナット部材は前記ねじ軸の前記外ねじ溝と対応して設けられた内ねじ溝を有し、これによって、前記ナット部材の前記内ねじ溝と前記ねじ軸の前記外ねじ溝との間で負荷路が形成され、前記ボールユニットは前記負荷路内に転動可能に設けられ、前記還流部材は前記ナット部材に着脱可能に設けられ、且つ、前記ナット部材内の前記ねじ軸の回転状態を検出でき、且つ、前記還流部材内に前記ボールユニットが還流して通過するための、前記ナット部材と連通できる還流路が設けられている。

【0007】

一部の実施形態では、前記還流部材は、蓋板本体と、２つの凹溝とを含む還流蓋板であり、前記蓋板本体は前記ナット部材の上に被さるように設けられ、２つの前記凹溝は、前記蓋板本体の前記ナット部材に面する表面に設けられ、２つの前記凹溝のうちの一の前記凹溝に前記マイクロコントローラが収容され、他の前記凹溝に前記センサが収容されている。

【0008】

一部の実施形態では、前記還流部材は、２つの端蓋であり、２つの前記端蓋は前記ナット部材の両端に設けられ、２つの前記端蓋のうちの一の前記端蓋の、前記ナット部材に面する端面に、２つの凹溝が設けられ、２つの前記凹溝のうちの一の前記凹溝に前記マイクロコントローラが収容され、他の前記凹溝に前記センサが収容され、一の前記端蓋の、他の端面に、電池と警報ユニットをそれぞれ収容するための第１収容溝と第２収容溝が設けられ、前記電池は前記マイクロコントローラ及び前記センサと電気的に接続されている。

【0009】

一部の実施形態では、前記還流部材は、２つの端塞ぎであり、前記ナット部材は、２つの取付溝を有し、２つの前記端塞ぎは、２つの前記取付溝にそれぞれ設置され、２つの前記端塞ぎのうちの一の前記端塞ぎに、前記マイクロコントローラ及び前記センサを収容できる凹溝が設けられている。

【0010】

一部の実施形態では、前記ナット部材の、前記還流蓋板に遠い方の一端面に電池を収容するための第１収容溝が設けられ、前記電池は前記還流蓋板と電気的に接続され、前記ナット部材の、前記還流蓋板に遠い方の一端面にさらに警報ユニットを収容するための第２収容溝が設けられ、前記警報ユニットはブザー又は発光ダイオードである。

【0011】

一部の実施形態では、前記還流部材の前記ナット部材に面する表面に、接続線案内溝が穿設され、これによって、前記マイクロコントローラと前記センサ回路がそれぞれ前記接続線案内溝を通じてさらに前記電池と電気的に接続される。

【0012】

一部の実施形態では、前記センサは加速度計である。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の第１実施形態を示す前側分解斜視図である。

【図2】本発明の第１実施形態を示す後側分解斜視図である。

【図3】図１の第１実施形態を示す組立図である。

【図4】本発明の第１実施形態を示す断面図である。

【図5】本発明の電気回路を示すブロック図である。

【図6】本発明の第２実施形態を示す前側分解斜視図である。

【図7】本発明の第２実施形態を示す後側分解斜視図である。

【図8】図６の第２実施形態を示す組立図である。

【図9】本発明の第３実施形態を示す前側分解斜視図である。

【図10】図９の第３実施形態を示す組立図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下では、図面を参照して、本発明の目的、特徴及び効果を詳細に説明する。

【0015】

図１〜図５に示すように、本発明の第１実施形態に係る検出機能を備えたボールねじ構造１００は、ねじ軸１と、ナット部材２と、ボールユニット３と、還流部材４とを含む。

【0016】

ねじ軸１は、外ねじ溝１１を有する。

【0017】

ナット部材２は、ねじ軸１の軸方向に沿って移動可能にねじ軸１に外嵌される。ナット部材２は、内ねじ溝２１を有する。内ねじ溝２１はねじ軸１の外ねじ溝に対応して設けられる。これによって、ナット部材２の内ねじ溝２１とねじ軸１の外ねじ溝１１の間で負荷路Ｔが形成される。ナット部材２は、本体部２２と、フランジ部２３とを有する。フランジ部２３は、本体部２２の一端から径方向に外側に突出して環状に設けられる。内ねじ溝２１は、本体部２２の内径面に設けられる。本体部２２の上部には、平坦部２２１、二つの螺子孔２２２及び２つの還流孔２２３が形成される。

【0018】

ボールユニット３は、複数のボールから構成でき、転動可能に負荷路Ｔ内に設置される。

【0019】

還流部材４は、本実施形態では還流蓋板である。還流蓋板は、ナット部材２に着脱可能に設置され、ナット部材２内のねじ軸１の回転状態を検出できる。還流蓋板内には、ボールユニット３が２つの還流孔２２３を経由して還流して通過するための還流路４７が設けられる。すなわち、還流蓋板は、蓋板本体４０、２つの穿孔４１及び二つの凹溝４２、４３を含む。２つの穿孔４１は、蓋板本体４０の、ナット部材２の平坦部２２１に遠い方の表面に開設される。２つの螺子９が２つの穿孔４１を穿通して２つの螺子孔２２２に螺合することで、蓋板本体４０が、ナット部材２の本体部２２の平坦部２２１の上に被さるように設けられる。２つの凹溝４２、４３は、蓋板本体４０の、ナット部材２の平坦部２２１に面する表面に設けられ、そのうちの一の凹溝４２にマイクロコントローラ４４が収容され、他の凹溝４３にセンサ４５が収容される。センサ４５は、加速度計とすることができるが、これに限定されるものではない。

【0020】

ナット部材２のフランジ部２３には、第１収容溝２４と、第２収容溝２５とが設けられる。第１収容溝２４は、電池５を収容するためのものである。電池５は、蓋板本体４０内に設置されるマイクロコントローラ４４及びセンサ４５と電気的に接続される。第２収容溝２５は、警報ユニット６を収容するためのものである。警報ユニット６は、ブザー又は発光ユニットとすることもできる。発光ユニットは、少なくとも１個の発光ダイオードとすることもできるが、これに限定されるものではない。

【0021】

マイクロコントローラ４４は、信号出力ユニット４６（例えば、図５の図示）によって、無線又は有線方式で受信ユニットに検出されたねじ軸１の信号を出力することができる。受信ユニットは、コンピューター、スマートフォン又はＰａｄ等の装置とすることができる。検出されたねじ軸１の信号を直接警報ユニット６に伝送してもよい。

【0022】

また、還流部材４の蓋板本体４０の、ナット部材２に面する表面には、さらに、接続線案内溝４８が設けられる。接続線案内溝４８で、電線でマイクロコントローラ４４とセンサ４５を接続し、さらに、回路案内溝２６を通じて電池５と電気的に接続する。言及すべきは、マイクロコントローラ４４とセンサ４５は、電線で接続でき、有線方式で外部電源をマイクロコントローラ４４及びセンサ４５に供給できる。

【0023】

上記構造によって、ナットに別途センサユニットを付け加える必要がなく、直接蓋板本体４０に設置し、蓋板本体４０内にボールユニット３が還流して通過するための還流路４７を直接設けて、ナット部材２の平坦部２２１に着脱可能に取り付ける。そのため、スペースを節約することができ、ねじ軸１の回転状態を直接検出し、検出されたねじ状態の信号を警報ユニット６に伝送し、音（例えば、ブザー）、光（例えば、発光ダイオード）の明暗あるいは点滅で警報でき、又は信号出力ユニット４６を用いて無線又は有線方式で受信ユニット（例えば、コンピューター、スマートフォン又はＰａｄ等の装置）に伝送でき、これによって、ねじ軸の回転状態を計測する効果を奏することができる。

【0024】

図６〜図８に示すように、本発明の第２実施形態に係る検出機能を備えたボールねじ構造１００は、第１実施形態と同様に、ねじ軸１と、ナット部材２と、ボールユニット３と、還流部材４とを含む。第２実施形態は、第１実施形態とは主に以下の点で異なる。

【0025】

本実施形態では、還流部材４は、２つ端蓋４０Ａである。２つの端蓋４０Ａは、ナット部材２の両端に設けられる。そのうちの一の端蓋４０Ａは、ナット部材２に面する一端面に２つの凹溝４２、４３が設けられ、そのうちの一の凹溝４２にマイクロコントローラ４４が収容され、他の凹溝４３にセンサ４５が収容される。この一の端蓋の他の端面には、第１収容溝２４及び第２収容溝２５が設けられて、電池５及び警報ユニット６がそれぞれ収容される。

【0026】

図９及び図１０に示すように、本発明の第３実施形態に係る検出機能を備えたボールねじ構造１００は、第１実施形態と同様に、ねじ軸１と、ナット部材２と、ボールユニット３と、還流部材４とを含む。第３実施形態は、第１実施形態とは主に以下の点で異なる。

【0027】

本実施形態では、還流部材４は２つの端塞ぎ４０Ｂである。ナット部材２は２つの取付溝２８を有し、２つの端塞ぎ４０Ｂは２つの取付溝２８にそれぞれ設置される。そのうちの一の端塞ぎ４０Ｂの底面に凹溝４９が設けられ、凹溝４９にマイクロコントローラ４４及びセンサ４５を収容できる。

【0028】

以上は、本発明の好適な実施形態を開示するものであり、本発明を限定するものではない。本技術分野における通常の知識を有する者が本発明に基づいてされた均等変更は、いずれも本発明の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0029】

１００ 検出機能を備えたボールねじ構造
１ ねじ軸
１１ 外ねじ溝
２ ナット部材
２１ 内ねじ溝
２２ 本体部
２２１ 平坦部
２２２ 螺子孔
２２３ 還流孔
２３ フランジ部
２４ 第１収容溝
２５ 第２収容溝
２６ 回路案内溝
２８ 取付溝
３ ボールユニット
４ 還流部材
４０ 蓋板本体
４０Ａ 端蓋
４０Ｂ 端塞ぎ
４１ 穿孔
４２ 凹溝
４３ 凹溝
４４ マイクロコントローラ
４５ センサ
４６ 信号出力ユニット
４７ 還流路
４８ 接続線案内溝
４９ 凹溝
５ 電池
６ 警報ユニット
９ 螺子
Ｔ 負荷路

【要約】      （修正有）

【課題】検出機能を備えたボールねじ装置を提供する。
【解決手段】検出機能を備えたボールねじ構造１００であって、ねじ軸１と、ナット部材２と、ボールユニット３と、還流部材４と、を含み、ねじ軸は外ねじ溝１１を有し、ナット部材はねじ軸の軸方向に沿って移動可能にねじ軸に外嵌され、ナット部材はねじ軸の外ねじ溝と対応して設けられた内ねじ溝２１を有し、これによって、ナット部材の内ねじ溝とねじ軸の外ねじ溝との間で負荷路が形成され、ボールユニットは負荷路内に転動可能に設けられ、還流部材は直接ナット部材に設けられ、還流部材にマイクロコントローラとセンサとが設けられて、ナット部材内のねじ軸の回転状態を検出でき、還流部材内にボールユニットが還流して通過するための、ナット部材と連通できる還流路４７が設けられている検出機能を備えたボールねじ構造。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】