特許 6952570 予圧検知可能なねじ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6952570

(24)【登録日】2021年9月30日

(45)【発行日】2021年10月20日

(54)【発明の名称】予圧検知可能なねじ装置

(51)【国際特許分類】

   F16H 25/24 20060101AFI20211011BHJP

   F16H 25/22 20060101ALI20211011BHJP

   G01L 5/00 20060101ALI20211011BHJP

【ＦＩ】

   F16H25/24 H

   F16H25/24 D

   F16H25/22 C

   F16H25/22 D

   G01L5/00 103D

【請求項の数】6

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2017-202682(P2017-202682)

(22)【出願日】2017年10月19日

(65)【公開番号】特開2019-74193(P2019-74193A)

(43)【公開日】2019年5月16日

【審査請求日】2020年10月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】390029805

【氏名又は名称】ＴＨＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112140

【弁理士】

【氏名又は名称】塩島 利之

(74)【代理人】

【識別番号】100119297

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 正男

(72)【発明者】

【氏名】久保田 祐次

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 浩史

(72)【発明者】

【氏名】冨山 貴光

【審査官】 岡本 健太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開平２−２２１７４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１７／０１５９７７８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｈ ２５／２４

Ｆ１６Ｈ ２５／２２

Ｇ０１Ｌ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

螺旋状の外面溝を有するねじ軸と、
前記ねじ軸に組み付けられ、前記外面溝に対向する螺旋状の内面溝を有する二つのナットと、
前記ねじ軸の前記外面溝と前記二つのナットそれぞれの前記内面溝との間に介在する複数の転動体と、
前記二つのナット間に挟まれて圧縮されるシムと、
前記二つのナットを互いに相対回転不可能に連結する連結部と、
予圧を検知するための力センサと、を備え、
前記シムに前記連結部から離れて少なくとも一つの穴を設け、
前記穴の近傍の、前記シムの外面に前記力センサを取り付ける予圧検知可能なねじ装置。

【請求項2】

前記穴は、前記シムの軸方向に延びる少なくとも一つの軸方向の穴を備えることを特徴とする請求項１に記載の予圧検知可能なねじ装置。

【請求項3】

前記シムの軸方向視において、前記力センサの受感部の横幅が前記力センサの裏にある前記複数の穴の領域の横幅よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の予圧検知可能なねじ装置。

【請求項4】

前記穴は、前記力センサが取り付けられる前記シムの平坦面の直角方向に延びる少なくとも一つの直角方向の穴を備えることを特徴とする請求項１に記載の予圧検知可能なねじ装置。

【請求項5】

前記力センサは、前記シムの円周方向において前記穴の隣に、前記シムの軸方向において前記穴と略同一の位置に取り付けられることを特徴とする請求項４に記載の予圧検知可能なねじ装置。

【請求項6】

前記シムは、円弧状の一対の分割シムを備え、
前記一対の分割シムそれぞれに、前記穴が設けられることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の予圧検知可能なねじ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、二つのナットの間に予圧を与えるためのシムを介在させ、予圧を検知可能なねじ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ねじ装置は、ねじ軸と、ナットと、ねじ軸とナットとの間に介在する複数のボール等の転動体と、を備える。ねじ軸及びナットのいずれか一方を回転させると、他方が直線運動する。ねじ装置は、回転を直線運動に又は直線運動を回転に変換する機械要素として使用される。ねじ軸が回転する間、転動体が転がり運動するので、摩擦抵抗を減らすことができ、効率を向上させることができるという特徴がある。

【0003】

従来のねじ装置として、二つのナットの間に予圧を与えるためのシムを介在させたダブルナットのねじ装置が知られている。シムは、二つのナット間で挟まれて圧縮される。二つのナットは、連結部としてのキーによって互いに相対回転不可能に連結される。二つのナットを回転不可能に連結することで、二つのナットでシムを圧縮した状態を保つことができる。二つのナットには、シムからの反力によって、軸方向隙間を無くすように予圧が与えられる。予圧を与えることで、ねじ装置の剛性及び位置決め精度を向上させることができる。

【0004】

予圧を検出可能なねじ装置として、特許文献１には、二つのナットの軸方向の端面同士を対向させ、二つのナットの一方の端面に凸部を設け、他方の端面に凸部が収容される凹部を設けたねじ装置が開示されている。押しねじによって凸部を円周方向に押し、一方のナットの軸回りの位相を他方のナットに対してずらすことで、予圧を与える。二つのナット間にはシムが介在しておらず、二つのナット間には力センサが挟まれる。この力センサによって、二つのナットに働く軸方向の予圧を検出することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１６−２２３４９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ねじ装置を長期間使用すると、転動体、ねじ軸、ナットが摩耗し、二つのナットに与える予圧が低下し、これによりねじ装置の位置決め精度及び剛性が低下する。予圧を検知することができれば、位置決め精度及び剛性が低下する前にねじ装置を交換することができる。しかし、従来のシムを介在させたねじ装置にあっては、予圧を検知しにくいという課題がある。なぜならば、たとえシムの外面に軸方向力を検知する力センサ（例えば歪みゲージ）を取り付けたとしても、シムの軸方向の歪み量が小さいので、力センサの出力が小さいからである。このため、力センサの出力がノイズの影響を受け易い、力センサの測定分機能が低いなどの課題がある。

【0007】

特許文献１に記載のねじ装置にあっては、二つのナット間で力センサを挟むので、力センサの出力を大きくすることができる。しかし、二つのナット間にシムを介在させていないので、予圧が安定しない、ナットの剛性が低くなるという課題がある。

【0008】

そこで本発明は、二つのナット間にシムを介在させたねじ装置において、予圧を検知可能なねじ装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、螺旋状の外面溝を有するねじ軸と、前記ねじ軸に組み付けられ、前記外面溝に対向する螺旋状の内面溝を有する二つのナットと、前記ねじ軸の前記外面溝と前記二つのナットそれぞれの前記内面溝との間に介在する複数の転動体と、前記二つのナット間に挟まれて圧縮されるシムと、前記二つのナットを互いに相対回転不可能に連結する連結部と、予圧を検知するための力センサと、を備え、前記シムに前記連結部から離れて少なくとも一つの穴を設け、前記穴の近傍の、前記シムの外面に前記力センサを取り付ける予圧検知可能なねじ装置である。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、シム全体の剛性をある程度保ったまま、穴の近傍の、シムの外面の剛性を局所的に低くすることができる。剛性を局所的に低くしたシムの外面に力センサを取り付けるので、力センサの出力を大きくすることができ、より高分解能な予圧検知を行うことができる。また、連結部には回転の力が働くので、穴を連結部から離すことで、力センサが予圧に重畳して回転の力を検知するのを防止でき、予圧をクリアに検知することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１の実施形態の予圧検知可能なねじ装置の分解斜視図である。

【図2】第１の実施形態の予圧検知可能なねじ装置の側面図である。

【図3】第１の実施形態の予圧検知可能なねじ装置のナットの分解斜視図である。

【図4】第１の実施形態の予圧検知可能なねじ装置のシムの斜視図である。

【図5】図２のV-V線矢視図である。

【図6】第１の実施形態の予圧検知可能なねじ装置の模式側面図である。

【図7】本発明の第２の実施形態の予圧検知可能なねじ装置のシムの斜視図である。

【図8】第２の実施形態の予圧検知可能なねじ装置のシムの部分側面図である。

【図9】本発明の第３の実施形態の予圧検知可能なねじ装置の分解斜視図である。

【図10】ＦＥＭ解析の結果を示す図である。

【図11】試験結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態の予圧検知可能なねじ装置（以下、単にねじ装置という）を詳細に説明する。ただし、本発明のねじ装置は、種々の形態で具体化することができ、本明細書に記載される実施形態に限定されるものではない。本実施形態は、明細書の開示を十分にすることによって、当業者が発明の範囲を十分に理解できるようにする意図をもって提供されるものである。
（第１の実施形態）

【0013】

図１は本発明の第１の実施形態のねじ装置の分解斜視図を示し、図２は側面図を示す。本実施形態のねじ装置は、所謂ダブルナットのボールねじであり、ねじ軸１、二つのナット２，３、二つのナット２，３間に挟まれるシム４、及びねじ軸１と二つのナット２，３それぞれとの間に介在する転動体としてのボール５，６を備える。

【0014】

ねじ軸１の外面には、螺旋状の外面溝１ａが形成される。この外面溝１ａをボール５，６が転がる。外面溝１ａの断面形状は、ゴシックアーチ又はサーキュラーアークである。

【0015】

ねじ軸１には、二つのナット２，３が組み付けられる。ナット２，３は略筒状である。ナット２，３の内面には、ねじ軸１の外面溝１ａに対向する内面溝２ａ，３ａが形成される。内面溝２ａ，３ａの断面形状は、ゴシックアーチ又はサーキュラーアークである。一方のナット３には、相手部品に取りつけるためのフランジ３ｂが設けられる。他方のナット２には、フランジが設けられていない。

【0016】

図２に示すように、ねじ軸１の外面溝１ａとナット２の内面溝２ａとの間に螺旋状の通路７が形成される。この通路７には、ボール５（図１参照）が配列される。ナット２には、ボール５が循環できるように、この通路７の一端と他端に接続される戻し路８が設けられる。図２には、螺旋状の通路７、戻し路８の中心線を一点鎖線で示す。この実施形態では、戻し路８は、ナット２に設けた貫通穴８ａと、貫通穴８ａと通路７とを繋ぐ一対の方向転換路８ｂと、から構成される。方向転換路８ｂは、ナット２の軸方向の端面に取り付けられる循環部９ａ，９ｂに形成される。循環部９ａ，９ｂは、通路７を転がるボール５をねじ軸１の外面溝１ａから掬い上げ、貫通穴８ａに導く。貫通穴８ａを経由したボール５は反対側の循環部９ｂ，９ａから再び通路７に戻される。ナット３にも同様に、通路７，貫通穴８ａ，方向転換路８ｂが形成される。これらの構成は、同一なので、同一の符号を附してその説明を省略する。

【0017】

図３のナット２，３の分解斜視図に示すように、ナット２の軸方向の端面、すなわちナット２の、シム４との接触面１１は、略円環状に形成される。この略円環状の接触面１１には、循環部９ａが挿入される凹部１２が設けられる（図１参照）。シム４の、ナット２との接触面１３は、平坦面である。

【0018】

図２に示すように、ナット２の、軸方向の他方の端面にも、循環部９ｂが挿入される凹部１５が設けられる。凹部１５の形状は、ナット２を図２の紙面と直角な軸の回りに１８０度回転させたときの凹部１２の形状と同一である。ナット３の、シム４との接触面１６にも、循環部９ｂが挿入される凹部１７（図１参照）が設けられる。また、ナット３の、軸方向の他方の端面にも、循環部９ａが挿入される凹部１８（図３参照）が設けられる。

【0019】

図１に示すように、ナット２の、シム４とは反対側の端面は、リング状のキャップ２１で塞がれる。同様にナット３の、シム４とは反対側の端面も、リング状のキャップ２２で塞がれる。キャップ２１，２２は、ねじ等の締結部材によってナット２，３に取り付けられる。

【0020】

図２に示すように、本実施形態では二つのナット２，３の貫通穴８ａの円周方向の位相を一致させている。図２の側面視において、隣接する一方のナット２の循環部９ａと他方のナット３の循環部９ｂは互い違いに、すなわち一方のナット２の循環部９ａは貫通穴８ａよりも主に下側に配置され、他方のナット３の循環部９ｂは貫通穴８ａよりも主に上側に配置される。

【0021】

図３に示すように、ナット２，３の対向端部の外面には、キー溝２３，２４が形成される。図１に示すように、このキー溝２３，２４には、二つのナット２，３を相対回転不可能に連結する連結部としてのキー２５，２６が嵌められる。シム４にも、キー２５，２６が嵌められるキー溝２７が形成される。

【0022】

図４に示すように、シム４は、リング状であり、中心角が略１８０度の円弧状の一対の分割シム４ａ，４ｂを備える。シム４の外径は、ナット２，３の外径よりも小さい（図５参照）。分割シム４ａ，４ｂの外面の円周方向の中央部には、キー２５，２６が嵌まるキー溝２７が形成される。分割シム４ａのキー溝２７の円周方向の両側には、一対の平坦面Ｐ１−１，Ｐ１−２が形成される。分割シム４ｂのキー溝２７の円周方向の両側には、一対の平坦面Ｐ２−１，Ｐ２−２が形成される。なお、シム４を分割することなく、単一の部品から構成することも可能である。

【0023】

各分割シム４ａ，４ｂには、シム４の軸方向に延びる複数の軸方向の穴３２ａ，３２ｂ，３２ｃが設けられる。具体的には、各分割シム４ａ，４ｂの各平坦面Ｐ１−１，Ｐ１−２，Ｐ２−１，Ｐ２−２の裏に複数の、例えば三つの穴３２ａ，３２ｂ．３２ｃが設けられる。穴３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、シム４の軸方向の一端面から他端面まで貫通する。穴３２ａ，３２ｂ，３２ｃは円筒状である。

【0024】

図５のシム４の軸方向視に示すように、穴３２ａ，３２ｂ，３２ｃの近傍の、シム４の外面には、力センサ３１が取り付けられる。具体的には、分割シム４ｂの二つの平坦面Ｐ２−１，Ｐ２−２のうちの一方Ｐ２−１に力センサ３１が取り付けられる。平坦面Ｐ２−１は、ナット３の凹部１７の近傍にある。なお、図中一点鎖線で示すように、力センサ３１´を分割シム４ａの平坦面Ｐ１−１に取り付けることも可能である。図１に示すように、平坦面Ｐ１−１はナット２の凹部１２の近傍にある。力センサ３１は、接着剤によって平坦面Ｐ２−１に貼り付けられる。力センサ３１を平坦面Ｐ２−１に取り付ければ、力センサ３１にストレスが発生するのを防止できる。

【0025】

図６に示すように、力センサ３１は、例えば歪ゲージであり、樹脂ベース３１ｃと、樹脂ベース３１ｃに埋め込まれ、シム４の歪を測定する受感部３１ａ，３１ｂと、を備える。受感部３１ａ，３１ｂには、図示しないリード線が接続される。受感部３１ａ，３１ｂは、軸方向力を検知する第１受感部３１ａと、円周方向力を検知する第２受感部３１ｂと、を備える。軸方向力と円周方向力との差を測定することで、熱膨張に起因して発生する軸方向力をキャンセルすることができる。

【0026】

図５に示すように、シム４の軸方向視において、穴３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、平坦面Ｐ２−１から略一定の深さｈに平坦面Ｐ２−１と略平行に並べられる。力センサ３１の受感部３１ａ，３１ｂの横幅Ｗ１は、力センサ３１の裏にある穴３２ａ，３２ｂ，３２ｃの領域の横幅Ｗ２よりも小さい。また、力センサ３１の受感部３１ａ，３１ｂの横幅Ｗ１は、各穴３２ａ，３２ｂ，３２ｃの直径ｄよりも大きい。各穴３２ａ，３２ｂ，３２ｃの直径ｄは略同一である。

【0027】

図６に示すように、シム４は二つのナット２，３間に挟まれて圧縮される。二つのナット２，３には、シム４からの反力によって軸方向の予圧が与えられる。予圧は力センサ３１によって検知される。力センサ３１は、図示しないアンプ基板に接続される。アンプ基板は、電圧信号をデジタル化した出力データを出力する。出力データは、図示しない故障診断システムに入力される。故障診断システムは、力センサ３１の出力データを所定の閾値と比較して故障を判断することもできるし、力センサ３１の出力データを機械学習して故障を判断することもできるし、力センサ３１の出力データを人口知能を用いた深層学習（ディープラーニング）して故障を判断することもできる。また、ＩｏＴを導入し、力センサ３１の出力データを送信機によってインターネット回線を通じてクラウドに送信することも可能である。

【0028】

以下に本実施形態のねじ装置の効果を説明する。

【0029】

シム４にキー２５，２６から離れて穴３２ａ，３２ｂ，３２ｃを設けるので、シム４全体の剛性をある程度保ったまま、穴３２ａ，３２ｂ，３２ｃの近傍の、シム４の平坦面Ｐ２−１の剛性を局所的に低くすることができる。剛性を局所的に低くした平坦面Ｐ２−１に力センサ３１を取り付けるので、力センサ３１の出力を大きくすることができ、より高分解能な予圧検知を行うことができる。また、キー２５，２６には回転の力が働くので、穴３２ａ，３２ｂ，３２ｃをキー２５，２６から離すことで、力センサ３１が予圧に重畳して回転の力を検知するのを防止でき、予圧をクリアに検知することができる。

【0030】

穴３２ａ，３２ｂ，３２ｃがシム４の軸方向に延びるので、予圧に関係するシム４全体の軸方向の剛性が低下するのを防止できる。また、穴３２ａ，３２ｂ，３２ｃがシム４の外面に表れないので、シム４の外面に力センサ３１の取付けスペースを確保し易い。

【0031】

ナット３の、シム４との接触面１６に凹部１７を設けるので、力／接触面積で表される応力（応力＝力／接触面積）を大きくすることができる。ナット３の凹部１７の近傍の、応力を大きくしたシム４の平坦面Ｐ２−１に力センサ３１を取り付けることで、力センサ３１の出力を大きくすることができる。

【0032】

シム４を二分割し、一対の分割シム４ａ，４ｂそれぞれに穴３２ａ，３２ｂ，３２ｃを設けるので、シム４の剛性を円周方向で略均一にすることができる。
（第２の実施形態）

【0033】

図７は、本発明の第２の実施形態のねじ装置のシム３３を示す。ねじ軸１、二つのナット２，３の構成は、第１の実施形態と同一であるので、図示を省略する。

【0034】

図７に示すように、第２の実施形態のシム３３は、第１の実施形態のシム４と同様に、中心角が略１８０度の円弧状の一対の分割シム３３ａ，３３ｂを備える。分割シム３３ａ，３３ｂの外面の円周方向の中央部には、キー２５，２６が嵌まるキー溝３４が形成される。分割シム３３ａのキー溝３４の円周方向の両側には、一対の平坦面Ｐ１−１，Ｐ１−２が形成される。分割シム３３ｂのキー溝３４の円周方向の両側には、一対の平坦面Ｐ２−１，Ｐ２−２が形成される。

【0035】

各分割シム３３ａ，３３ｂには、シム３３の平坦面Ｐ１−１，Ｐ１−２，Ｐ２−１，Ｐ２−２の直角方向に延びる複数の直角方向の穴３５ａ，３５ｂ，３５ｃが設けられる。この実施形態では、各分割シム３３ａ，３３ｂの各平坦面Ｐ１−１，Ｐ１−２，Ｐ２−１，Ｐ２−２に複数の、例えば三つの穴３５ａ，３５ｂ，３５ｃが設けられる。穴３５ａ，３５ｂ，３５ｃは、各平坦面Ｐ１−１，Ｐ１−２，Ｐ２−１，Ｐ２−２において、シム３３の軸線に直角な方向に並べられる。穴３５ａ，３５ｂ，３５ｃの直径は略同一である。穴３５ａ，３５ｂ，３５ｃは、シム３３の外面から内面まで貫通する。穴３５ａ，３５ｂ，３５ｃは円筒状である。

【0036】

図８のシム３３の部分側面図（平坦面Ｐ２−１に直交する方向から見た側面図）に示すように、シム３３の平坦面Ｐ２−１には、力センサ３６ａ，３６ｂが取り付けられる。具体的には、シム３３の円周方向において穴３５ａ，３５ｂ，３５ｃの隣に、シム３３の軸方向において穴３５ａ，３５ｂ，３５ｃと略同一の位置に力センサ３６ａ，３６ｂが取り付けられる。この力センサ３６ａ，３６ｂは、軸方向力（すなわち圧縮歪）を検知する。力センサ３６ａ，３６ｂは穴３５ａと穴３５ｂとの間、及び穴３５ｂと穴３５ｃとの間に配置される。また、軸方向において穴３５ｂの隣には、力センサ３７ａ，３７ｂが取り付けられる。この力センサ３７ａ，３７ｂは、シム３３の円周方向力（すなわち円周方向歪）を検知する。

【0037】

第２の実施形態のねじ装置によれば、以下の効果を奏する。

【0038】

穴３５ａ，３５ｂ，３５ｃがシム３３の平坦面Ｐ２−１の直角方向に延びるので、平坦面Ｐ２−１の剛性を低下させることができる。剛性を低下させた平坦面Ｐ２−１に力センサ３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂを取り付けることで、力センサ３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂの出力を大きくすることができる。

【0039】

シム３３の円周方向において穴３５ａ，３５ｂ，３５ｃの隣に、シム３３の軸方向において穴３５ａ，３５ｂ，３５ｃと略同一の位置に力センサ３６ａ，３６ｂを配置するので、平坦面Ｐ２−１の特に剛性を低下させた部分に力センサ３６ａ，３６ｂを配置することができる（後述する実施例参照）。このため、軸方向力を検知する力センサ３６ａ，３６ｂの出力を大きくすることができる。

【0040】

軸方向力を検知する力センサ３６ａ，３６ｂと、円周方向力を検知する力センサ３７ａ，３７ｂと、を設けるので、軸方向力と円周方向力との差を測定することができ、熱膨張に起因して発生する軸方向力をキャンセルすることができる。
（第３の実施形態）

【0041】

図９は、本発明の第３の実施形態のねじ装置の分解斜視図を示す。第３の実施形態のねじ装置も、ねじ軸１、二つのナット４２，４３、二つのナット４２，４３間に挟まれるシム４、ねじ軸１と二つのナット４２，４３との間に介在するボール５，６を備える。ねじ軸１、シム４、ボール５，６の構成は第１の実施形態と同一であるから、同一の符号を附してその説明を省略する。

【0042】

第１の実施形態では、ナット２，３の軸方向の端面の凹部１２，１５，１７，１８に嵌る循環部９ａ，９ｂを用いてボール５，６を循環させているが、第２の実施形態では、ナット４２，４３に装着されるリターンパイプ４２ａ，４３ａを用いてボール５，６を循環させている。ナット４２の外面には平取り部４２ｂが形成され、平取り部４２ｂにリターンパイプ４２ａが装着される。リターンパイプ４２ａは、両端部を折り曲げて門形に形成される。リターンパイプ４２ａの両端部はナット４２を軸方向に貫通する。リターンパイプ４２ａの一端部はナット４２の内面溝４２ｃの一端に繋がり、リターンパイプ４２ａの他端部はナット４２の内面溝４２ｃの他端に繋がる。ねじ軸１の外面溝１ａとナット４２の内面溝４２ｃとの間の螺旋状の通路を転がるボール５は、リターンパイプ４２ａの一端部で掬い上げられ、リターンパイプ４２ａを経由した後、リターンパイプ４２ａの他端部から再び通路に戻される。同様に、ナット４３にも平取り部４３ｂが形成され、平取り部４３ｂにリターンパイプ４３ａが装着される。

【0043】

なお、本発明は、上記実施形態に具現化されるのに限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲で他の実施形態に変更可能である。

【0044】

上記実施形態では、軸方向の穴が貫通穴であり、直角方向の穴が貫通穴であるが、これらを貫通していない穴、すなわち有底穴にすることもできる。

【0045】

上記第１の実施形態では、力センサの受感部が、軸方向力を検知する第１受感部と、円周方向力を検知する第２受感部と、を備えるが、力センサの受感部が、軸方向力を検知する第１受感部のみを備え、円周方向力を検知する力センサを別の平坦面に設けることもできる。

【0046】

第１の実施形態では、シムに軸方向の穴を設け、第２の実施形態では、シムに直角方向の穴を設けているが、これらを併用することもできる。

【実施例】

【0047】

図１に示すナット２，３、シム４、図７に示すシム３３を用い、６０００Ｎの圧縮力を加えたときにシム４，３３に働く応力をＦＥＭ解析した。ＦＥＭ解析の結果を図１０に示す。

【0048】

図１０（ａ）はシムに穴を設けていない従来例で、図１０（ｂ）はシム４に軸方向の穴３２ａ，３２ｂ，３２ｃを設けた発明例（１）（第１の実施形態のシム４）で、図１０（ｃ）はシム３３に直角方向の穴３５ａ，３５ｂ，３５ｃを設けた発明例（２）（第２の実施形態のシム３３）である。

【0049】

図１０（ｂ）に示すように、発明例（１）では、シム４の平坦面Ｐ２−１の、裏に軸方向の穴３２ａ，３２ｂ，３２ｃが存在する領域の略全体にわたって、圧縮歪が大きくなることがわかった。平坦面Ｐ２−１に力センサ３１を取り付ければ、力センサ３１の出力を大きくできることがわかる。図１０（ｃ）に示すように、発明例（２）では、穴３５ａと穴３５ｂとの間、及び穴３５ｂと穴３５ｃとの間に大きな圧縮歪が発生した。この位置に力センサ３６ａ，３６ｂを取り付ければ、力センサ３６ａ，３６ｂの出力を大きくできることがわかる。

【0050】

図１１は、シム４，３３に力センサ３１，３６ａ，３６ｂとして歪ゲージを取り付けたときの試験結果を示す。図１１の横軸はナット２，３に加える軸方向荷重（ｋＮ）であり、図１１の縦軸は歪ゲージの出力（Ｖ）である。発明例（１）では、従来例に比べて、歪ゲージの出力を約３０％増加させることができた。発明例（２）では、従来例に比べて、歪ゲージの出力を約４００％増加させることができた。

【符号の説明】

【0051】

１…ねじ軸、１ａ…外面溝、２，３，４２，４３…ナット、２ａ，３ａ，４２ｃ…内面溝、４，３３…シム、４ａ，４ｂ，３３ａ，３３ｂ…分割シム、５，６…ボール（転動体）、２５，２６…キー（連結部）、３１，３６ａ，３６ｂ…力センサ、３１ａ…第１受感部（受感部）、３１ｂ…第２受感部（受感部）、３２ａ，３２ｂ，３２ｃ…軸方向の穴、３５ａ，３５ｂ，３５ｃ…直角方向の穴、Ｐ２−１…シムの平坦面（シムの外面）、Ｗ１…力センサの受感部の横幅、Ｗ２…複数の穴の領域の横幅

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】