JP2000257689A - ねじ駆動式直線作動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 静粛且つ高速な動作を行うことができるとと
もに、動力ロスの少ないねじ駆動式直線作動機を提供す
る。 【解決手段】 ハウジング１に回転自在に支持された駆
動ナット５と、前記駆動ナットと螺合してその回転によ
って軸方向に直線的に進退移動するねじ軸６と、駆動ナ
ット５の外周にこれと一体回転するように設けられた被
駆動ヘリカルギヤ８と、駆動ナット５と中心軸線どうし
が立体的に交差するようにハウジング２に回転自在に支
持されて、回転駆動源で回転される入力軸１２と、これ
と一体回転するように設けられ、被駆動ヘリカルギヤ８
と噛み合って入力軸１２側から駆動ナット５に回転を伝
達する駆動ヘリカルギヤ１３とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、重量物の昇降等に
用いられるねじ駆動式の直線作動機に関し、特に、ねじ
軸の進退移動を高速に行うための直線作動機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、重量物の昇降等には、ねじ駆動式
の直線作動機が広く用いられている。図４及び図５は、
従来のウォーム減速機構を内蔵したねじ駆動式の直線作
動機の一例を示すものであって、ハウジングＡ１内に軸
受Ａ２，Ａ３によって駆動ナットＡ４が回転自在に支持
されており、前記駆動ナットＡ４にはねじ軸Ａ５がハウ
ジングＡ１側に対して回転を規制された状態で螺合され
ている。

【０００３】駆動ナットＡ４の外周にはウオームホイー
ルＡ６が一体に形成され、前記ウォームホイールＡ６
は、ハウジングＡ１に軸受Ａ７，Ａ８で回転自在に支持
された入力軸Ａ９に設けられているウォームＡ１０に噛
み合っている。

【０００４】そして、前記入力軸Ａ９が、図示しない回
転駆動源に連結されて回転駆動されると、ウォームＡ１
０とウォームホイールＡ６を介してその回転が駆動ナッ
トＡ４に伝達されて、ねじ軸Ａ５が軸方向に進退駆動さ
れるようになっている。

【０００５】ねじ軸Ａ５の先端には、図示しない荷重支
持部材に連結される連結ねじ部Ａ１１が形成され、前記
連結ねじ部Ａ１１を介してねじ軸Ａ５に伝達されるスラ
スト荷重は、これに螺合している駆動ナットＡ４によっ
て支持されるようになっている。

【０００６】また、図６及び図７は、傘歯車減速機構を
内蔵したねじ駆動式の直線作動機の一例を示すものであ
って、これは、ハウジングＢ１内で被駆動傘歯車Ｂ２、
保持筒Ｂ３、及び、駆動ナットＢ４が同軸に一体に連結
され、保持筒Ｂ３と被駆動傘歯車Ｂ２のボスＢ５がそれ
ぞれハウジングＢ１に軸受Ｂ６，Ｂ７で回転自在に保持
されている。

【０００７】そして、これらの被駆動傘歯車Ｂ２、保持
筒Ｂ３、及び、駆動ナットＢ４のボスＢ５の中心部軸方
向に、ねじ軸Ｂ８が貫通しており、前記ねじ軸Ｂ８は、
駆動ナットＢ４に螺合し、且つ、ハウジングＢ１側に対
して回転を規制された状態で軸方向に進退自在に設けら
れている。

【０００８】また、ハウジングＢ１には、ねじ軸Ｂ８と
互いに中心軸線を直交させるように入力軸Ｂ９が軸受Ｂ
１０，Ｂ１１により回転自在に支持されており、前記入
力軸Ｂ９のハウジングＢ１内の端部には、被駆動傘歯車
Ｂ２と噛み合う駆動傘歯車Ｂ１２が固定されている。

【０００９】前述したウォーム減速機構を内蔵したねじ
駆動式の直線作動機と同様に、入力軸Ｂ９が図示しない
回転駆動源に連結されて回転駆動されると、その回転
は、駆動傘歯車Ｂ１２から被駆動傘歯車Ｂ２に伝達され
て、駆動ナットＢ４が回転され、ねじ軸Ｂ８が軸方向に
進退駆動される。

【００１０】そして、ねじ軸Ｂ８の先端の連結ねじ部Ｂ
１３に連結されている、図示していない荷重支持部材を
介して重量物の昇降動作等が行われる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】前述したような、従来
のねじ駆動式の直線作動機においては、ウォーム減速機
構を用いたものでは、ウォームとウォームホイール間の
減速比が大きいため、ねじ軸を高速で進退動作させる必
要がある場合には不向きであり、また、ねじ軸を高速で
進退動作させるためには、入力軸側の回転数を高める必
要があるが、ウォームとウォームホイールの噛合い動作
では噛合歯どうしの相対的な滑り量が大きいため伝動効
率が低く、大きな動力ロスを生じる問題があった。

【００１２】また、傘歯車減速機構を用いたものでは、
駆動傘歯車と被駆動傘歯車間の減速比が比較的小さく、
ねじ軸を高速で進退動作できるものの、運転時にこれら
の傘歯車どうしの噛合騒音が大きくなり、特に低騒音で
あることが絶対条件となる、舞台装置の昇降等に利用す
ることが困難となる問題があった。

【００１３】また、傘歯車減速機構を用いた直線作動機
においては、ねじ軸と入力軸の中心軸線どうしが直交す
るため、構造上、入力軸をハウジングの片側にしか突出
させることができず、ウォーム減速機構を用いたものよ
うに、入力軸をハウジングの両側に突出させて、入力軸
の一方の突出端を回転駆動源に連結し、他方の突出端を
別の直線作動機の入力軸に連結して、複数の直線作動機
を共通の回転駆動源で同期運転させたり、駆動源を入力
軸の両側の突出端にそれぞれ連結して使用できず、使用
形態が制限されてしまう問題があった。

【００１４】さらに、前述したようなウォーム減速機構
や傘歯車減速機構を用いたものでは、ウォームやウォー
ムホイール、あるいは、傘歯車の歯切り加工等に手間が
かかるため、製造コストが高くなる問題があった。

【００１５】また、図示しないが、入力軸とねじ軸とを
隣接位置で平行配置して、入力軸と、前記ねじ軸に螺合
する駆動ナットにそれぞれ平歯車やヘリカルギヤ等の円
筒ギヤを設け、これらを噛み合わせて構成した減速機構
を有する直線作動機も従来より製作されているが、この
ようなものでは、回転駆動源の配置の自由度が制限され
たり、複数の同種の直線作動機を連結して同期駆動する
ことが困難となる問題があった。

【００１６】そこで、本発明は、前述したような従来技
術における問題を解決し、静粛且つ高速な動作を行うこ
とができるとともに、動力ロスの少ないねじ駆動式直線
作動機を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の直線作動機は、ハウジングに回転自在に支
持された駆動ナットと、前記駆動ナットと螺合し、駆動
ナットの回転によって軸方向に直線的に進退移動するね
じ軸と、駆動ナットの外周にこれと一体回転するように
設けられた被駆動ヘリカルギヤと、駆動ナットと中心軸
線どうしが立体的に交差するようにハウジングに回転自
在に支持されて、回転駆動源で回転される入力軸と、前
記入力軸にこれと一体回転するように設けられ、被駆動
ヘリカルギヤと噛み合って入力軸側から駆動ナットに回
転を伝達する駆動ヘリカルギヤとを備えたものである。

【００１８】前記被駆動ヘリカルギヤと駆動ヘリカルギ
ヤは、それぞれの歯筋が同方向に略４５度のねじれ角で
形成されていることが望ましい。

【００１９】

【作用】電動モータ等の回転駆動源によって入力軸を回
転させると、前記入力軸に設けられている駆動ヘリカル
ギヤがこれと一体に回転し、その回転は駆動ヘリカルギ
ヤに噛み合う被駆動ヘリカルギヤを介して駆動ナットに
伝達される。

【００２０】駆動ナットの回転によって、ねじ軸の軸方
向の進退移動が行われ、垂直方向に向けられたねじ軸の
上端に重量物を載せてこれを昇降させたり、あるいは、
ねじ軸を所望の向きに設置してその先端に連結した被駆
動部材を進退移動させることができる。

【００２１】駆動ナットは駆動ヘリカルギヤと被駆動ヘ
リカルギヤとの噛み合いによって回転駆動されるので、
ウォーム減速機構を用いた直線作動機と比較してねじ軸
の進退動作が高速に行われる。

【００２２】また、ウォームとウォームホイール間の噛
み合いと同様に、両方のヘリカルギヤどうしは互いに滑
りながら連続的に噛み合って入力軸から駆動ナットへ動
力伝達が行われるため、運転時のギヤどうしの間で発生
する噛合い音は小さい。

【００２３】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。図１は、本発明の直線作動機の１実施例を示す縦
断面図、図２は図１のＡ−Ａ線位置から矢印方向に見た
横断面図であって、これらの図に示す直線作動機１は、
ハウジング２内に軸受３，４によって駆動ナット５が回
転自在に支持されており、前記駆動ナット５内を貫通し
てねじ軸６が螺合されている。

【００２４】この実施例の直線作動機１は、重量物の昇
降用として用いるために、ねじ軸６を縦にして設置され
るものであり、前記ねじ軸６の上端には、重量物を支持
するための図示しない荷重支持部材を取り付けるための
連結ねじ部７が設けられている。

【００２５】また、ねじ軸６の下方部分は、ハウジング
２の下方に付設されている筒状のねじ軸カバー内２Ａに
収容されている。

【００２６】駆動ナット５の外周には、歯筋Ｔのねじれ
角（駆動ナット５の中心軸線方向と歯筋Ｔの方向とがな
す角度）が４５度の被駆動ヘリカルギヤ８が一体に形成
されている。

【００２７】前記ヘリカルギヤ８はその両側を、ハウジ
ング２に軸受９と軸受１０，１１で回転自在に支持され
た入力軸１２に一対に設けられている駆動ヘリカルギヤ
１３に噛み合っている。

【００２８】前記駆動ヘリカルギヤ１３は、被駆動ヘリ
カルギヤ８と同方向にねじれ角４５度でねじれた歯筋ｔ
を有しており、両者の中心軸線が９０度の角度で立体的
に交差するように入力軸１２が配置されている。

【００２９】前記入力軸１２は、軸受１０，１１で支持
されている端部１２Ａに、入力軸１２の直径方向に横断
し、ハウジング２外側に形成されているモータ取付面２
Ｂ外側に開口する連結溝１２Ｂが形成されている。

【００３０】一方、前記モータ取付面２Ｂには、回転駆
動源としての電動モータ１４が、図示していない締結部
材によって着脱自在に取り付けられている。前記電動モ
ータ１４のモータ軸１４Ａの先端側には、前記連結溝１
２Ｂに嵌合して回転を伝達するための偏平な舌片状連結
部１４Ｂが形成されている。

【００３１】一方、入力軸１２の連結溝１２Ｂが形成さ
れている側と反対側の端部１２Ｃは、ハウジング２のモ
ータ取付面２Ｂと反対側の外側面２Ｃから突出してお
り、この部分は、直線作動機１と同種類の別の直線作動
機の入力軸を軸継手を介して連結したり、電動モータ１
４への通電が停電等で遮断された際に、手動で入力軸１
２を回転させるための操作機構、あるいは、ねじ軸６の
昇降位置を間接的に検出するためのロータリエンコーダ
等を連結するために用いられる。

【００３２】また、本発明の直線作動機１においては、
電動モータ１４の停止時に被駆動ヘリカルギヤ８側から
作用する負荷トルクで駆動ヘリカルギヤ１３側が回転し
てしまうことを防止するため、電動モータ１４には、通
電が断たれた時にモータ軸１４Ａの回転を阻止する電磁
ブレーキが組み込まれている。

【００３３】なお、本実施例においては、前記電磁ブレ
ーキは停電時に入力軸１２を外部から回転させることが
できるように手動で開放可能な構造のものが用いられて
いる。

【００３４】次に、前述したように構成されている直線
作動機１の動作を説明する。電動モータ１４に通電する
と、内蔵されている図示しない電磁ブレーキはモータ軸
１４Ａを開放し、モータ軸１４Ａは回転を開始する。

【００３５】モータ軸１４Ａの回転は入力軸１２に伝達
され、これとともに駆動ヘリカルギヤ１３が回転する。
前記駆動ヘリカルギヤ１３の回転は、これに噛み合う被
駆動側ヘリカルギヤ８に回転軸線の向きを９０度偏向し
て伝達され、これと一体の駆動ナット５が回転する。

【００３６】本実施例においては、駆動ヘリカルギヤ１
３と被駆動ヘリカルギヤ８の歯数比が１：２となってお
り、入力軸１２の回転数は、１／２に減速されて駆動ナ
ット５に伝達される。

【００３７】一方、駆動ナット５に螺合しているねじ軸
６は、上端の連結ねじ部７に取り付けられている図示し
ていない荷重支持部材側からその中心軸線回りの回転を
規制されているため、駆動ナット５が正方向または逆方
向に回転すると、その回転方向に応じて上昇または下降
移動し、前記荷重支持部材に支持されている重量支持部
材が昇降される。

【００３８】次に、図３は、本発明の直線作動機の別の
実施例を示す横断面図であって、この実施例の直線作動
機１’は、そのハウジング２’に電動モータ等の回転駆
動源が連結されておらず、その入力軸１２’の両側の端
部１２’Ｃ，１２’Ｄがハウジング２の両側側面２’
Ｂ，２’Ｃから突出している。

【００３９】また、前記入力軸１２’は駆動ヘリカルギ
ヤ１３に対してその軸方向両側で軸受９’，１０’によ
ってハウジング２’に回転自在に支持されている。その
他の、図３中に図２と同じ番号で示している部材等の構
成については、前述した図１及び図２に示す実施例のも
のと同一構造である。

【００４０】この実施例の直線作動機１’においては、
入力軸１２’の両方の端部１２’Ｃ，１２’Ｄの何れか
一方、または両方に、直線作動機１’とは独立して設置
された電動モータや油圧モータ等の回転駆動源に連結し
て入力軸１２’を駆動することができ、高い自由度で設
置することができる。

【００４１】この場合、回転駆動源に連結されていない
方の入力軸１２’の端部には、前述した実施例の直線作
動機１と同様に、直線作動機１’と同種類の別の直線作
動機の入力軸を連結したり、回転駆動源が停電等で駆動
できなくなった時に、手動で入力軸１２’を回転させる
ための操作機構、あるいは、ねじ軸６の昇降位置を間接
的に検出するためのロータリエンコーダ等を連結するた
めに用いられる。

【００４２】これに加えて、本実施例のものでは、例え
ば舞台装置等を３基以上の直線作動機１’を協働させて
昇降させる場合に、２つの直線作動機１’の間に配置さ
れた直線作動機１’は、その入力軸１２’の両端部１
２’Ｃ，１２’Ｄをそれぞれ両隣の直線作動機１’の入
力軸１２と軸継手で連結し、隣り合う直線作動機１’ど
うしのねじ軸６の昇降動作を同期させることができると
ともに、直線作動機１’の数より回転駆動源の数を少な
くできる利点がある。

【００４３】なお、本発明の直線作動機においては、ね
じ軸と駆動ナットのそれぞれのねじ面は、従来のこの種
の直線作動機と同様に、台形ねじや角ねじで形成するこ
とができるが、動力ロスを小さくするために、駆動ナッ
トをボールナットとしたボールねじ機構を用いてもよ
い。

【００４４】なお、ボールねじ機構を用いた場合には、
ねじ軸に負荷されるスラスト荷重が大きい場合は、減速
比の小さいヘリカルギヤでは、ウォーム減速機構を用い
た場合のように、入力軸がセルフロックせずに逆転する
恐れがあるため、前述した図１及び図２に示す実施例の
ように、電磁ブレーキを内蔵した電動モータ等の回転駆
動源を用いるか、入力軸の回転を停止させておくための
ブレーキ装置を併用することが好ましい。

【００４５】また、前述した各実施例においては、直線
作動機で重量物の昇降を行うために、ねじ軸を縦向きに
設置して用いているが、ねじ軸を水平や斜め方向に向け
て設置して、ねじ軸先端をアームクレーン等の被駆動部
材に連結して動作させるために用いてもよい。

【００４６】また、各実施例においては、被駆動ヘリカ
ルギヤと駆動ヘリカルギヤがそれぞれの歯筋が同方向に
略４５度のねじれ角で形成されているものを使用してい
るが、両方のねじれ角は多少異なっていてもよい。

【００４７】その場合には、入力軸の中心軸線と駆動ナ
ットあるいはねじ軸の中心軸線とは、ウォーム減速機構
を用いた場合のように直角に立体交差する配置のみでな
く、斜めに立体交差させることもでき、回転駆動源を水
平姿勢、あるいは垂直姿勢に設置した状態のままで、ね
じ軸を斜め方向に進退動作させることが可能である。

【００４８】

【発明の効果】以上に説明したように、請求項１記載の
発明によれば、ウォームとウォームギヤで構成した減速
機構を用いた従来の直線作動機と比較して、ねじ軸の進
退動作を高速で行うことができるとともに、減速比の選
択範囲を広くでき、また、駆動力の伝動効率を高めるこ
とができる。

【００４９】しかも、既存のウォーム減速機構を用いた
直線作動機のハウジングを流用して直線作動機を簡単に
高速化することができる。

【００５０】また、傘歯車で構成した減速機構を用いた
もの比較して、ギヤ間の噛み合いが連続的に行われるた
め、ギヤ間の噛み合い騒音を低減することができるとと
もに、入力軸の中心軸線を被駆動ヘリカルギヤの回転面
内に配置できるため、コンパクトに構成することができ
るとともに、中心軸線が同一面内で交差する状態で噛み
合う傘歯車どうしと異なり、ヘリカルギヤどうしの噛み
合いでは入力軸をハウジングの両側に突出させることが
できるため、複数の直線作動機を入力軸どうしを連結し
て同期運転させたり、入力軸の両側の突出端部にそれぞ
れ回転駆動源を連結することにより小容量の回転駆動源
で動作させることができる。

【００５１】さらに、ヘリカルギヤを製作する場合に
は、傘歯車や、ウォーム及びウォームギヤの噛合い歯を
製作する場合のように特別な設備やツールを必要とせ
ず、製造コストを下げることができる。

【００５２】また、請求項２記載の発明によれば、被駆
動ヘリカルギヤと駆動ヘリカルギヤを同方向の同じ捻れ
角で形成できるため、加工が容易で生産性を向上するこ
とができ、より製造コストを下げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の直線作動機の１実施例を示す縦断面
図である。

【図２】 図１のＡ−Ａ線位置から矢印方向に見た横断
面図である。

【図３】 本発明の直線作動機の別の実施例を示す横断
面図である。

【図４】 従来のウォーム減速機構を内蔵したねじ駆動
式の直線作動機の一例を示す縦断面図である。

【図５】 図４のＢ−Ｂ線位置から矢印方向に見た横断
面図である。

【図６】 従来の傘歯車減速機構を内蔵したねじ駆動式
直線作動機の一例を示す縦断面図である。

【図７】 図６に示すねじ駆動式直線作動機の平面図で
ある。

【符号の説明】

１，１’ 直線作動機 ２，２’ ハウジング ２Ａ ねじ軸カバー ２Ｂ モータ取付面 ２Ｃ，２’Ｂ，２’Ｃ 外側面 ３，４，９，１０，１１，９’１０’ 軸受 ５ 駆動ナット ６ ねじ軸 ７ 連結ねじ部 ８ 被駆動ヘリカルギヤ １２，１２’ 入力軸 １２Ａ，１２Ｃ，１２’Ｃ，１２’Ｄ 端部 １２Ｂ 連結溝 １３ 駆動ヘリカルギヤ １４ 電動モータ（回転駆動源） １４Ａ モータ軸 １４Ｂ 舌片状連結部 Ｔ，ｔ 歯筋

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングに回転自在に支持された駆動
   ナットと、 前記駆動ナットと螺合し、駆動ナットの回転によって軸
   方向に直線的に進退移動するねじ軸と、 駆動ナットの外周にこれと一体回転するように設けられ
   た被駆動ヘリカルギヤと、 駆動ナットと中心軸線どうしが立体的に交差するように
   ハウジングに回転自在に支持されて、回転駆動源で回転
   される入力軸と、 前記入力軸にこれと一体回転するように設けられ、被駆
   動ヘリカルギヤと噛み合って入力軸側から駆動ナットに
   回転を伝達する駆動ヘリカルギヤとを備えたことを特徴
   とするねじ駆動式直線作動機。
2. 【請求項２】 被駆動ヘリカルギヤと駆動ヘリカルギヤ
   はそれぞれの歯筋が同方向に略４５度のねじれ角で形成
   されていることを特徴とする請求項１記載のねじ駆動式
   直線作動機。