进给螺杆装置及使用该进给螺杆装置的致动器的制作方法

本发明涉及一种进给螺杆装置及使用该进给螺杆装置的致动器，该进给螺杆装置具备缓和来自外部的冲击载荷(impactload)的缓冲功能。

背景技术：

上述进给螺杆装置是螺帽构件已螺合在螺杆轴的装置，在该螺杆轴的外周面形成有螺旋状的沟槽，且具有将上述螺杆轴的旋转运动转换为螺帽构件的直线运动的功能。因此，上述进给螺杆装置适于将电动马达的旋转运动转换为直线运动的用途，例如，能使用于将电动马达的旋转作为杆构件的进退运动来输出的致动器中。在该致动器中，为了将电动马达的旋转运动效率良好地转换为杆构件的进退运动，而使用在螺杆轴与螺帽构件之间夹介安装有滚珠等转动体的滚珠螺杆装置作为上述进给螺杆装置，且按照电动马达的旋转角来决定上述杆构件的进退量。

另一方面，按照致动器的用途，则有：想通过上述杆构件而弹性地按压其他构件的情况、或想不使从外部作用于上述杆构件的冲击载荷作用于上述进给螺杆装置而减轻该冲击载荷的情况。在专利文献1中，已公开有在上述螺帽构件与杆构件之间设置有缓冲机构的进给螺杆装置。在该专利文献1所公开的进给螺杆装置中，上述杆构件具有容纳上述螺帽构件的活塞，另一方面，在上述螺帽构件的外周面嵌合有一对弹簧承座。一对上述弹簧承座嵌合在螺帽构件的外周面所形成的沟槽，其能够在该沟槽内朝向轴向自由地移动。另外，在一对上述弹簧承座之间配置有处于被压缩的状态的弹簧。上述杆构件的活塞具有位于一对弹簧承座的外侧的卡止锷，当使该杆构件朝向轴向进退时，上述卡止锷就与其中任一个弹簧承座干扰，且使该弹簧承座朝向压缩上述弹簧的方向移动。

由于在该专利文献1所记载的进给螺杆装置中，即便压缩载荷、拉伸载荷的其中一个作用于上述螺帽构件与上述杆构件之间，上述杆构件的卡止锷仍会将弹簧承座朝向压缩上述弹簧的方向按压，所以压缩载荷会作用于上述弹簧。因而，在超过该弹簧所发挥的弹性力并使压缩载荷作用的情况下，通过上述弹簧被压缩，从而除了其他的构件会通过上述杆构件而被弹性按压以外，从外部作用于上述杆构件的冲击载荷并不会直接作用于上述进给螺杆装置而能减轻该冲击载荷。

[现有技术文献]

[专利文献]

专利文献1：日本公报、特开平1-264544号

技术实现要素：

发明要解决的课题

但是，由于在专利文献1所记载的进给螺杆装置中，上述杆构件具有容纳螺帽构件的活塞，且在该活塞与螺帽构件之间设置有上述缓冲机构，所以有以下问题：杆构件的最大外径会变得比上述螺帽构件的外径还大，且进给螺杆装置整体会大型化。另外，也有以下问题：伴随如此的进给螺杆装置的大型化，会导致应用该进给螺杆装置的致动器的大型化。

用于解决课题的手段

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种在杆构件与螺帽构件之间组入缓冲机构，却能够达成装置整体的小型化的进给螺杆装置，并且提供一种使用该进给螺杆装置并能小型化的致动器。

即，本发明的进给螺杆装置包括：螺杆轴；螺帽构件，其在外周面具有凸缘部，并且装配在上述螺杆轴；带有中空部杆构件，其具有与上述螺帽构件的凸缘部对置的安装部；以及缓冲构件，其连接上述螺帽构件的凸缘部和上述杆构件的安装部。另外，上述缓冲构件具备：多个轴，其配置在上述螺帽构件的周围；一对隔离板，其用于供上述轴贯穿，并且沿着该轴而移动自如；以及弹性体，其压缩配置在一对上述隔离板之间。进而，多个上述轴包含：固定在上述螺帽构件的凸缘部处的轴；以及固定在上述杆构件的安装部处的轴。然后，本发明的进给螺杆装置通过能够相互地相对移动的一对隔离板而在上述螺帽构件与上述杆构件之间传递载荷。

另外，本发明的致动器包括上述进给螺杆装置，且用于将从电动马达输入的旋转运动转换为朝向上述杆构件的轴向的进退运动来输出。

(发明效果)

在本发明中，例如即便在承受用以拉伸杆构件的载荷的情况下，或者在承受用以按压上述杆构件的载荷的情况下，这些载荷仍能够通过上述缓冲构件而在上述螺帽构件与上述杆构件之间进行传递。此时，在上述缓冲构件中，即便弹性构件在一对上述隔离板之间被压缩，且拉伸载荷或压缩载荷的其中任一个传递至该缓冲构件的情况下，上述弹性构件仍能承受载荷。进而，由于在上述缓冲构件中移动自如地导引上述隔离板的轴，被固定在上述螺帽构件的凸缘部处或上述杆构件的安装部处，所以只要在上述螺帽构件的周围配置多个轴，就能够使该缓冲构件小型化。即，在本发明中，将螺帽构件的凸缘部的外径设定为较小，从而能够实现一种具备因上述弹性构件而产生的缓冲功能，却外径小型化的进给螺杆装置。

另外，使用如上所述的进给螺杆装置而将电动马达的旋转运动转换为朝向上述杆构件的轴向的进退运动的致动器，虽然通过上述杆构件而弹性地按压其他的构件，或者具备减轻从外部作用于上述杆构件的冲击载荷的缓冲机构，却能达成小型化。

附图说明

图1是表示本发明所应用的进给螺杆装置的一例的立体图。

图2是图1所示的进给螺杆装置的分解立体图。

图3是沿着轴向而从螺帽构件侧观察图1所示的进给螺杆装置的后视图。

图4是沿着轴向而从杆构件侧观察图1所示的进给螺杆装置的前视图。

图5是图1所示的进给螺杆装置的稳定状态的侧视图。

图6是图1所示的进给螺杆装置的稳定状态的俯视图。

图7是图1所示的进给螺杆装置的稳定状态的仰视图。

图8是表示图1所示的进给螺杆装置的缓冲构件承受压缩载荷后的状态的放大图。

图9是表示图1所示的进给螺杆装置的缓冲构件承受拉伸载荷后的状态的放大图。

具体实施方式

以下，一边参照附图且一边详细说明本发明的进给螺杆装置及使用该进给螺杆装置的致动器。

图1及图2表示本发明所应用的进给螺杆装置的实施方式的一例。该进给螺杆装置包括：螺杆轴1；螺帽构件2，其螺合在该螺杆轴1并伴随该螺杆轴1的旋转而移动自如；杆构件3，其按照该螺帽构件2的移动而进退；以及缓冲构件4，其缓和作用于该进给螺杆装置的冲击载荷。另外，在图2中，为了容易理解上述螺帽构件2、杆构件3及缓冲构件4的构成，而省略了上述螺杆轴1。

在上述螺杆轴1的外周面，形成有具有规定的导程(lead)且呈螺旋状的滚珠滚动行走槽11。在此，所谓导程系指上述滚珠滚动行走槽11绕螺杆轴1的周围1圈时朝向该螺杆轴1的轴向行进的距离。另一方面，上述螺帽构件2具有可供上述螺杆轴1插入的贯通孔并形成为大致圆筒状。在上述贯通孔的内周面，设置有与上述螺杆轴1的滚珠滚动行走槽11对置且呈螺旋状的负载滚珠滚动行走槽21。上述螺帽构件2通过多数滚珠而装配在上述螺杆轴1，而多数滚珠在这些滚珠滚动行走槽11与负载滚珠滚动行走槽21之间一边承受载荷且一边转动。另外，在图2中已省略上述滚珠。

进而，在该螺帽构件2的外周面固定有循环道形成体22。在该循环道形成体22形成有无负载滚珠通道。该无负载滚珠通道以横跨上述螺帽构件2上所形成的负载滚珠滚动行走槽21的数圈量的方式所设置，且使上述螺帽构件2的负载滚珠滚动行走槽21的一端和另一端通过上述无负载滚珠通道来连接。滚珠在从载荷被解放后的状态下转动在该无负载滚珠通道内。因此，转动在上述螺帽构件2的负载滚珠滚动行走槽21而来的滚珠从该一端进入上述无负载滚珠通道中，且在转动在该无负载滚珠通道内之后，从另一端返回到上述负载滚珠滚动行走槽21。即，将上述循环道形成体22固定在螺帽构件2，就能构建滚珠的无限循环道。

另外，在上述螺帽构件2的外周面形成有凸缘部23。该凸缘部23从形成为大致圆筒状的螺帽构件2朝向外侧突出并设置为锷状。如图3所示，在该凸缘部23隔着上述螺帽构件的中心轴而形成有一对切口部24，由此在凸缘部23隔着上述螺帽构件的中心轴而形成有一对连接部25。在各连接部25沿着螺帽构件2的轴向而设置有螺孔25a。另外，如图2所示，在上述螺帽构件2的外周面设置有一对限制槽26，这些限制槽26限制后面所述的第一隔离板41的移动范围。各限制槽对应一组切口部24及连接部25而设置。但是，在图2中仅可以掌握一个限制槽26，图2中位于螺帽构件2背面的另一个限制槽则无法掌握。

接着，对于上述杆构件3，除了使用上述的图1至图3以外还使用图4及图5来进行说明。该杆构件3具有贯通孔3a并形成为圆筒状，并且在接近上述螺帽构件2的一端设置有比该杆构件的外径更朝向外侧突出的安装部31。该安装部31具有贯通孔，该贯通孔的内径与杆构件3的贯通孔3a的内径大致相同，该贯通孔与杆构件3的贯通孔3a相重叠。上述螺杆轴1以保持间隙的方式容纳在该安装部31的贯通孔及杆构件3的贯通孔3a内。另外，该安装部31既可与上述杆构件3一体成形，又可加工为不同构件之后将其固定在杆构件3的端部。

另外，在上述安装部31隔着上述贯通孔的中心轴而形成有一对切口部32，由此在上述安装部31隔着上述贯通孔的中心轴而形成有一对固定臂部33。在各固定臂部33沿着杆构件3的轴向而设置有螺孔34。如根据图1至图5掌握那样，有关上述螺杆轴1的轴向，上述安装部31的切口部32与上述凸缘部23的连接部25面对面，上述安装部31的固定臂部33与上述凸缘部23的切口部24面对面。因而，如图4所示，在从上述杆构件的前端通过上述安装部31而观察螺帽构件2的凸缘部23的情况下，可以从上述安装部31的切口部32来辨识上述凸缘部23的连接部25。另外，如图3所示，在从上述螺帽构件2的凸缘部23此侧通过该凸缘部而观察上述安装部31的情况下，可以从上述凸缘部23的切口部24来辨识上述安装部31的固定臂部33。

另一方面，上述缓冲构件4由以下构件所构成：第一轴43，其一端螺固在上述螺帽构件2的凸缘部23；第二轴44，其一端螺固在上述杆构件3的安装部31；第一隔离板41及第二隔离板42，其由这些第一轴43及第二轴44所导引并朝向这些轴43、44的轴向移动自如；以及作为弹性构件的螺旋弹簧45，其配置在上述第一隔离板41与第二隔离板42之间。

上述第一轴43形成为大致圆柱状，且在其两端形成有阳螺纹。该第一轴43的一端的阳螺纹固定在上述凸缘部23的连接部上所设置的螺孔25a内，另一方面，在另一端的阳螺纹螺合有由垫片43b及固定螺帽43c所构成的限制部43a。形成在该第一轴43的两端处的一对阳螺纹之间作为上述第一隔离板41及第二隔离板42的导引区域而发挥作用。另外，上述限制部43a只要作为上述第二隔离板42对上述第一轴43的放脱而发挥作用即可，且只要能够固定在上述第一轴43的一端处，就并不限定于如图所示的垫片43b及固定螺帽43c。

另外，上述第二轴44也与第一轴43同样地形成为大致圆柱状，且在其两端形成有阳螺纹。该第二轴44的一端的阳螺纹固定在上述安装部31的固定臂部33上所设置的螺孔34内，另一方面，在另一端的阳螺纹螺合有由垫片44b及固定螺帽44c所构成的限制部44a。然后，与上述第一轴43同样，形成在该第二轴44的两端处的一对阳螺纹之间作为上述第一隔离板41及第二隔离板42的导引区域而发挥作用。另外，上述限制部44a只要作为上述第一隔离板41对上述第二轴44的放脱而发挥作用即可，且只要能够固定在上述第二轴44的一端处，就并不限定于如图所示的垫片44b及固定螺帽44c。

进而，上述第一隔离板41及第二隔离板42是形成为大致矩形状的板状构件，且具有可供上述第一轴43及第二轴44插入的一对贯通孔。这些贯通孔的内径比上述第一轴43及第二轴44的外径更些微大，上述第一隔离板41及第二隔离板42可以朝向上述第一轴43及第二轴44的轴向在这些轴的导引区域内自如地移动。在上述第一轴43及第二轴44已插通于上述贯通孔的状态下，上述第一隔离板41比上述第二隔离板42更接近上述凸缘部23而配置。另外，上述第一隔离板41的一部分位于上述螺帽构件2上所形成的限制槽26的内部。

上述螺旋弹簧45将各轴43、44作为导引轴而配置在该各轴43、44的周围，且在从自由长度被压缩后的状态下配置在上述第一隔离板41与第二隔离板42之间。因此，如图5至图7所示，在载荷并未作用于上述螺帽构件2与上述杆构件3之间的状态下，上述第一隔离板41被螺旋弹簧45朝向凸缘部23弹压，且抵接于该凸缘部23。与此同时，对于已与上述凸缘部23抵接的上述第一隔离板41的抵靠面41a，上述第二轴44的限制部44a抵接。此时，上述限制部44a容纳在上述凸缘部23上所设置的切口部24内，且能回避上述凸缘部23与上述限制部44a之间的干扰。另外，上述第二隔离板42被螺旋弹簧45朝向安装部31弹压，且抵接于该安装部31。与此同时，对于已与上述安装部31抵接的上述第二隔离板42的抵靠面42a，上述第一轴43的限制部43a抵接。此时，上述限制部44a容纳在上述安装部31上所设置的切口部32内，且能回避上述安装部31与上述限制部43a之间的干扰。

如此，上述第一轴43和上述第二轴44设置为互为逆向，上述第一轴43的限制部43a和上述第二轴44的限制部44a隔着上述螺旋弹簧45而位于相反侧。因此，在载荷并未作用于上述螺帽构件2与上述杆构件3之间的状态下，第一隔离板41与第二隔离板42之间的间隔能保持为最大，该间隔对应于：第二轴44的限制部44a与固定有该第二轴44的安装部31之间的距离、或者第一轴43的限制部43a与固定有该第一轴43的凸缘部23之间的距离。

另外，在本实施方式的进给螺杆装置中，将设置为互为逆向的上述第一轴43及第二轴44的各一支作为一组，且对于该一组逐片组合上述第一隔离板41及第二隔离板42，由此构成一组缓冲构件4，且在上述螺帽构件2配置有两组缓冲构件4。在隔着螺帽构件2而所处的两组缓冲构件4中，上述第一轴43与第二轴44之间的位置关系是颠倒的。

接着，针对包括上述缓冲构件的本实施方式的进给螺杆装置的动作加以说明。

具有上述缓冲构件4的本实施方式的进给螺杆装置应用于致动器，该致动器将电动马达的旋转运动通过进给螺杆装置而转换为直线运动。在此情况下，在上述螺杆轴1的一端连接有例如电动马达(未图示)，另一方面，上述杆构件3通过未图示的导引机构而被导引朝向该杆构件3的轴向的进退。另外，为了防止上述螺帽构件2伴随上述螺杆轴1的旋转而连带旋转，有必要对上述杆构件3实施止转(未图示)。在如此使用状态下，当通过上述电动马达而驱动螺杆轴1旋转时，螺杆轴1的旋转运动就会转换为螺帽构件2的直线运动，且使经由上述缓冲构件4而结合于上述螺帽构件2的上述杆构件3与螺帽构件2一起呈直线状进退。此时，上述螺杆轴1在上述杆构件3的贯通孔3a的内部进退。

在通过电动马达的旋转而使上述杆构件3与螺帽构件2一起移动，且杆构件3朝向图1中的箭头fw方向进出的情况下，即，在杆构件3朝向进给螺杆装置的全长增加的方向移动的情况下，当该杆构件3朝向fw方向的直线运动因某种理由而受到妨碍时，朝向fw方向的相反方向的反作用力就会作用于该杆构件3。该反作用力经由上述安装部31而传递至上述第二隔离板42，且将该第二隔离板42朝向螺帽构件2的凸缘部23按压。

如图8所示，当上述反作用力的大小超过上述螺旋弹簧45所发挥的弹性力时，上述螺旋弹簧45就会被压缩，且抵接于上述安装部31的第二隔离板42会朝向箭头a方向移动。由于上述第二隔离板42利用上述螺旋弹簧45的弹性力而按压到上述第一轴43的限制部43a，所以当上述反作用力超过上述螺旋弹簧45所发挥的弹性力时，该第二隔离板42就会从上述第一轴43的限制部43a离开，而上述限制部43a会从上述第二隔离板42的抵靠面42a浮起。

与此同时，固定在上述安装部31的第二轴44也会朝向箭头a方向移动。此时，由于上述第一隔离板41利用上述螺旋弹簧45的弹性力而按压到上述凸缘部23，且该第一隔离板41无法朝向a方向移动，所以该第一隔离板41会从上述第二轴44的限制部44a离开，且上述限制部44a会从第一隔离板41的抵靠面41a浮起。

因而，朝向与已作用于上述杆构件3的图1中的箭头fw方向为相反的方向(图8中的箭头a方向)而作用的反作用力，就无法对上述螺帽构件2直接传递，而是经由上述螺旋弹簧45而传递。由此，例如关于杆构件3朝向fw方向的进出，即便该进出因障碍物而受到妨碍的情况下，冲击载荷仍不会作用于上述螺帽构件2，另外，能够通过杆构件3的进出而弹性地按压其他的机械装置。

另一方面，在通过电动马达的旋转而使上述杆构件3与螺帽构件2一起移动，且杆构件3朝向图1中的箭头bk方向后退的情况下，即，在杆构件3朝向进给螺杆装置的全长缩短的方向移动的情况下，当该杆构件3朝向bk方向的直线运动因某种理由而受到妨碍时，朝向bk方向的相反方向(fw方向)的反作用力就会作用于该杆构件3。该反作用力传递至被固定在上述安装部31的第二轴44，且经由被固定在该第二轴的限制部44a而传递至上述第一隔离板41。

如图9所示，当朝向上述fw方向的反作用的大小超过上述螺旋弹簧45所发挥的弹性力时，上述螺旋弹簧45就会被压缩，且上述第二轴44会与杆构件3及安装部31一起朝向箭头b方向移动。随之，与上述第二轴44的限制部44a抵接的第一隔离板41会与该限制部44a一起朝向箭头b方向移动。另外，由于上述第一隔离板41利用上述螺旋弹簧45的弹性力按压到上述螺帽构件2的凸缘部23，所以当上述反作用超过上述螺旋弹簧45所发挥的弹性力时，该第一隔离板41的抵靠面41a就会从上述凸缘部23离开，且在这些第一隔离板41与凸缘部23之间发生间隙。

相对于此，由于上述第二隔离板42利用上述螺旋弹簧45的弹性力而按压到上述第一轴43的限制部43a，且对于朝向箭头b方向的移动受到限制，所以当上述安装部31朝向箭头b方向移动时，上述第二隔离板42的抵靠面42a就会从安装部31间离，且在这些第二隔离板42与安装部31之间发生间隙。

因而，朝向与已作用于上述杆构件3的图1中的箭头bk方向为相反的方向(图8中的箭头b方向)而作用的反作用力，就无法对上述螺帽构件2直接传递，而是经由上述螺旋弹簧45而传递。由此，例如关于杆构件3朝向bk方向的后退，即便该后退因某种理由而受到妨碍的情况下，冲击载荷仍不会作用于上述螺帽构件2，另外，能够通过杆构件3的后退而弹性地拉伸其他的机械装置。

另外，在朝向图1中的箭头bk方向的相反方向的反作用力作用于上述杆构件3，且上述第一隔离板41朝向图9中箭头b方向移动的情况下，该第一隔离板41并无法朝向螺杆轴1的轴向无限制地移动，而是由形成在上述螺帽构件2上的限制槽26限制移动范围。这是因为防止在将要使第一隔离板41朝向箭头b方向移动的力已过大的情况下，上述螺旋弹簧45在第一隔离板41与第二隔离板42之间大幅地被压缩所致。

在如以上所构成的本实施方式的进给螺杆装置中，即便在过大的压缩载荷及拉伸载荷的其中任一个已作用于该进给螺杆装置的杆构件3的情况下，仍可以通过上述缓冲构件4的动作来防止该载荷对螺帽构件2直接传递，且可以保护上述螺杆轴1及上述螺帽构件2不受过大的载荷破坏。另外，在将该进给螺杆装置使用于致动器中的情况下，可以通过上述杆构件3而弹性地按压、或是弹性地拉伸其他的机械装置，也能够扩大致动器的用途。

另外，在本实施方式的进给螺杆装置中，在上述螺帽构件2的凸缘部23与上述杆构件3的安装部31之间配置有由上述第一轴43、第二轴44、第一隔离板41、第二隔离板42及螺旋弹簧45所构成的缓冲构件4，上述凸缘部23及安装部31只要是能够在上述螺帽构件2的周围配置上述第一轴43及第二轴44的程度的大小即可。因此，可以将包括缓冲构件的进给螺杆装置构成极小型化，且只要上述螺杆轴1的外径是相同，则进给螺杆装置的整体大小也与未包括缓冲构件的现有的进给螺杆装置大致相同。因而，也容易进行与现有的进给螺杆装置的置换，当所置换的进给螺杆装置采用本实施方式的进给螺杆装置时，则能够轻易地实现具备有缓冲功能的致动器。

另外，在以上已说明的实施方式的进给螺杆装置中，虽然在上述螺帽构件2的周围配置有总计四支的轴43、44，但是该轴43、44的支数也可按照进给螺杆装置所应负担的轴向载荷的大小而适当变更。另外，虽然互为逆向的第一轴43及第二轴44的配置也可适当设计变更，但是优选地以隔着螺帽构件2的中心轴而成为点对称的方式来配置各轴43、44。

进而，在本实施方式的进给螺杆装置中，虽然螺帽构件2通过多个滚珠而装配在螺杆轴1，但是对于螺帽构件不通过滚珠而装配在螺杆轴的所谓滑动螺杆装置(slidingscrewdevice)而言也能够应用本发明。

另外，在本实施方式的进给螺杆装置中，虽然使用螺旋弹簧45作为上述弹性构件，但是只要可以将第一隔离板41朝向螺帽构件2的凸缘部23弹压，且将第二隔离板42朝向杆构件3的安装部31弹压，就并不限定于此。