JP2000205363A - 送りねじ機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易な構造で、ナット部材をねじ軸に螺合し
た状態で予圧を微調整することができ、バックラッシの
極めて少ない、低騒音で高速送りの可能な送りねじ機構
を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明に係る送りねじ機構は、ねじ軸１
と、このねじ軸１に螺合するナット部材３とを有し、こ
のナット部材３にねじ軸１に螺合するねじ孔を有する円
筒部６を設け、この円筒部６にその一端を開放端となす
ように複数のスリット７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを周方向
に間隔をあけて形成し、円筒部６のスリット７ａ，７
ｂ，７ｃ，７ｄに対応する外面上に径方向圧縮する板ば
ね９を装着してなるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機械または構造物
の一部を直線移動させて高精度に位置決めを行う送りね
じ機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ディスク装置の光ヘッド、工作機械の
テーブルや工具などの被移動体を直線移動させて、高精
度に位置決めを行う機構として、バックラッシ防止機能
を有する送りねじ機構が広く知られている。一般に、送
りねじ機構は、被移動体を取り付けるナット部材と、フ
レームなどに回転自在に支持されるねじ軸との組み合わ
せにより構成され、（１）ボールねじを用いたものと、
（２）ナット部材をねじ軸に螺合させたものとに大別さ
れる。通常、ナット部材はねじ軸に対して適度に予圧を
付与されている。この予圧が弱すぎると、ねじ山間に隙
間が生じ、バックラッシ（backlash）が生じて、高精度
に位置決めすることができなくなる。一方、予圧が強す
ぎても、ナット部材に対してねじ軸を相対回転させる際
の回転トルクが大きくなるため、高速送りが難しくな
り、また、動作時にねじ山の偏摩耗が生じてねじ軸やナ
ット部材の寿命が短くなるため、送りねじ機構の耐久性
が低くなる。更に、ナット部材とねじ軸との熱膨張率の
違いにより、予圧が変化することもあり得る。したがっ
て、予圧調整は、バックラッシを防止し且つ送りねじ機
構の耐久性を高める点で、極めて重要である。

【０００３】従来の送りねじ機構に関する発明として
は、特許第２５５３９７３号公報記載の「ボールねじ付
直線運動案内装置およびボールねじの予圧付与方法」や
特公昭６１−５９４１３号公報記載の「バックラッシ防
止ナット」などがある。

【０００４】特許第２５５３９７３号公報においては、
同一ピッチに形成された第１摺動台と第２摺動台のボー
ルねじ孔のねじ溝間に位相差を設けることによって、ボ
ールねじ用ボールに軸方向の予圧を付与することがで
き、摺動台の軸方向のバックラッシを防止できるねじ送
り機構が開示されている。しかし、バックラッシ防止の
ために複雑な機構を採用しているので、製造コストが高
く、また、ボールねじを用いているので、送り速度に限
界があり、動作音が大きいという問題がある。

【０００５】また、特公昭６１−５９４１３号公報にお
いては、一端が固定されかつ他端が自由浮動端になって
いる可撓部材を有すると共に、この自由浮動端部の外面
に形成された斜路に軸線方向の力を加える軸線ばねを有
するバックラッシ防止ナットが開示されている。その予
圧調整は、軸線ばねのばね定数と斜路の傾斜角度に依存
する。また、同公報には、特許第８１６９８３号公報記
載のバックラッシ防止ナットも開示されている。このバ
ックラッシ防止ナットは、予圧を付与するためにバック
ラッシ防止ナットの外周に延びる２つの溝の中に置かれ
た半径方向ばねを用いたものである。その予圧調整は半
径方向ばねのばね定数と２つの半径方向ばねの装着位置
に依存する。しかしながら、これらバックラッシ防止ナ
ットでは、ねじ軸やナット部材の経年変化や使用時にお
ける摩耗により変化した予圧を再調整するのが難しい。
また、ばね部材のばね定数は、製造過程における熱処理
などで一定範囲内でバラツキを生じるが、従来の送りね
じ機構では、このバラツキにより微妙に変化した予圧を
微調整するのが難しかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の問題
に鑑みてなされたものであり、簡易な構造で、ナット部
材をねじ軸に螺合した状態で予圧を微調整することがで
き、バックラッシの極めて少ない、低騒音で高速送りの
可能な送りねじ機構を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の送りねじ機構は、ねじ軸と、このねじ軸に
螺合するナット部材とを有し、前記ねじ軸をナット部材
に対して相対回転させてナット部材を精密移動させる送
りねじ機構であって、前記ナット部材にねじ軸に螺合す
るねじ孔を有する筒部を設け、この筒部にその一端を開
放端となすように複数のスリットにより周方向に分割し
て複数の分割片を形成し、前記分割片の外面上に筒部を
径方向圧縮する弾性部材を装着してなるものである。

【０００８】また、前記分割片の外面上に前記弾性部材
を軸方向にスライド可能に装着してなり、この装着位置
を調整してナット部材のねじ軸への締め付け力を調整可
能とすることが好ましい。

【０００９】また、前記弾性部材としては、筒部外周面
に沿って湾曲させた板ばね、若しくは、筒部に同軸状に
巻回したコイルばねを用いることが好ましい。

【００１０】そして、前記板ばねのばね弾性を調整した
い場合は、板ばねに圧縮力調整孔を形成することができ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る折畳式掲示
具の実施形態を図面を参照しながら説明する。

【００１２】図１は、本発明に係る送りねじ機構の一実
施例を示す斜視図であり、図２は、図１に示した送りね
じ機構の側面図である。本実施例の送りねじ機構は、外
表面に方形状のねじ山を有する多条のねじ軸１と、この
ねじ軸１と螺合するねじ孔２を軸心に有するナット部材
３と、このナット部材３に外装した弾性部材９とを備え
て構成される。

【００１３】以下、本実施例に係るナット部材３につい
て説明する。図３は、このナット部材３の側面図であ
り、図４は、図３のナット部材を裏側から見た側面図で
あり、図５は、その正面図であり、図６は、その背面図
である。ナット部材３は、円環状の取付部４と、この取
付部４に同軸状に連接する円筒部６とからなり、前記取
付部４に形成した取付孔５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄには、
精密機器や工作機器などにおける被移動体が取り付けら
れる。この円筒部６の一端は、開放端となすように軸方
向に沿った４つのスリット７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄによ
り周方向に分割されて、４つの分割片１３ａ，１３ｂ，
１３ｃ，１３ｄが形成されており、これら分割片１３
ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄの途中部においては、その
外径を縮径して弾性部材装着部８が形成されている。こ
の弾性部材装着部８には径方向圧縮する板ばねである弾
性部材９がスライド可能に装着されている。その弾性部
材装着部８において、弾性部材９を取付部４側へスライ
ドさせると、分割片の径方向内側への弾性変形が減るた
め予圧が減少し、一方、弾性部材９を開放端側へスライ
ドさせると、分割片の径方向内側への弾性変形が増すた
め予圧が大きくなる。このようにして、弾性部材９をス
ライドさせて、分割片に僅かな径方向圧縮力を作用させ
て弾性変形させることにより、非常に微妙な予圧調整を
行うことができる。

【００１４】このようなナット部材３としては、比較的
高硬度、軽量且つ低摩擦で、自己潤滑性の良好なポリア
セタール樹脂やポリアミド樹脂を用いた成形品が好まし
い。また、滑り性を高めるために、これら樹脂組成物に
固体潤滑剤を混練分散させてもよいし、更に、機械的強
度を高めるために、これら樹脂組成物にガラス繊維や炭
素繊維などの繊維状補強材を混入させた強化樹脂を用い
てもよい。このような材質のナット部材は、グリースな
どの潤滑油なしで用いられるものである。ナット部材３
のねじ孔２は、切削加工により形成することができる。
また、このようなナット部材の円筒部の好適な寸法は、
弾性部材装着部を除く肉厚（Ｔ）が２ｍｍ〜１０ｍｍ、
弾性部材装着部における肉厚（ｔ）が１ｍｍ〜９ｍｍが
好ましく、更には、上記分割片に適度な弾性を付与する
には、スリットの長さ（Ｗ）は１０ｍｍ〜２０ｍｍが好
ましい。尚、本発明では、前記取付部４の形状は、本実
施例のように環状に限ることなく、被移動体の形状・構
成に応じて任意の形状・構成をとり得る。

【００１５】尚、本実施例では、図５に示すように、４
つのスリット７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを、円筒部６の周
方向に等間隔で形成しているが、図７に示すように、３
つのスリット１０ａ，１０ｂ，１０ｃを円筒部６の周方
向に等間隔で形成してもよい。スリットの数は、任意に
設定可能であるが、円筒部６を周方向において均一に径
方向圧縮させる点からは、３以上設けることが好まし
い。

【００１６】次に、以下、上記弾性部材９である板ばね
について説明する。図８は、本実施例に係る板ばねの概
略斜視図であり、図９（ａ）は、この板ばねの正面図で
あり、同図（ｂ）は、その背面図であり、同図（ｃ）
は、その断面図であり、同図（ｄ）は、その展開図であ
る。本実施例に係る板ばねは、図８に示すように、弾性
部材装着部８に容易に装着可能なように、弾性部材装着
部８の外周面に沿って湾曲させたＣ字形状に形成されて
いる。また、予圧が周方向に亘りバランス良く加えられ
ていないと、使用時においてねじ山が偏摩耗し易くなる
点を考慮し、この板ばねの中心位置に圧縮力調整孔１１
を形成し、両端部１２ａ，１２ｂにおける径方向圧縮力
を調整している。また、この圧縮力調整孔１１の大きさ
（内径、形状、個数および形成位置など）を適宜選択す
ることにより、ばね板のばね弾性を調整でき、弾性部材
装着部８の外周に均一な径方向圧縮力を加えることが可
能となる。このような板ばね９を弾性部材装着部８に装
着するには、先ず、ナット部材３をねじ軸１に螺合させ
る前に、分割片１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを径方
向内側に弾性変形させてその外径を縮め、次いで、板ば
ね９を円筒部軸方向から移動させて、開放端を乗り越え
させて弾性部材装着部８に装着する。

【００１７】尚、板ばね９をスライドさせて予圧調整を
終えた後は、接着剤などを用いて板ばね９の位置を固定
すればよい。また、弾性部材装着部８に単または複数の
突起部や凹部を形成すると共に、板ばね９に凹部や突起
部を形成して、この板ばね９を弾性部材装着部８に凹凸
嵌合により段階的に位置調整可能にしてもよい。

【００１８】前記板ばねの材質としては、工具鋼やステ
ンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３０１，ＳＵ
Ｓ６３１）を使用するのが好ましく、ＪＩＳ規格の炭素
工具鋼鋼材（ＳＫ材）がより好ましい。尚、板ばねに好
適なばね弾性を付与するため、その板厚（ｄ）は０．２
ｍｍ〜０．６ｍｍ、板幅（ｋ）は３ｍｍ〜２０ｍｍが好
ましく、板ばね材料に熱処理炉でテンパー処理などを施
す際の温度条件や熱処理時間などを適宜調整するのが好
ましい。

【００１９】更に、予圧を周方向において均一にするに
は、図１０に示すように、弾性部材装着部８に装着した
板ばね２０の両側端２２ａ，２２ｂを斜めに形成するこ
とが好ましい。図１１は、図１０に示した板ばねを示す
図であり、図１１（ａ）は、この板ばねの正面図であ
り、同図（ｂ）は、その背面図であり、同図（ｃ）は、
その断面図であり、同図（ｄ）は、その展開図である。
この構成により、分割片１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３
ｄに全周に亘りバランス良く板ばねを圧接させて一様に
弾性力を作用させることが容易に可能となる。また、図
８（ｄ）に示すように、板ばね２０の両側端２２ａ，２
２ｂの傾斜角度（θ）は、板ばねを容易に着脱可能な形
状にし且つ適度なばね弾性を付与するには、２５゜〜６
５゜が好ましく、特には４５゜近辺が好ましい。

【００２０】尚、本発明においては、予圧を周方向にお
いて均一にするために、板ばねの両側端を必ずしも斜め
に形成する必要はなく、図１２に示すように、板ばね２
５の両側端２６ａ，２６ｂの一部が周方向に互いに突出
する形状であってもよい。

【００２１】また、予圧を周方向にバランス良く加える
には、前記板ばねの代わりに、ステンレス鋼線やピアノ
線などの線材からなるコイルばねを用い、弾性部材装着
部８に同軸状に巻回して径方向圧縮力を付与してもよ
い。図１３に示すように、この種のコイルばね３０は、
弾性部材装着部８に軸方向にスライド可能に装着され
る。また、この種のコイルばねの寸法については、その
線材の平均径は０．４ｍｍ〜１．５ｍｍが好ましい。ま
た、その巻き数は所望のばね弾性を得るように適宜調整
される。尚、本発明に係るコイルばねとして、両端を繋
いで環状に形成した引張りコイルばねを用いることもで
きる。

【００２２】また、本発明に係る弾性部材の他の実施例
として、耐久性の点で、前記板ばねやコイルばねにやや
劣るものの、成形のし易さの点からは、ゴムやゴム弾性
を有するエラストマーを用いた弾性部材を用いてもよ
い。この種の弾性部材は、環状に形成して弾性部材の引
張り力により径方向圧縮力を作用させるものでもよい
し、金属製などのリング部材の内面に前記弾性部材を設
け、これを上記弾性部材装着部に外装することで、弾性
部材の圧縮変形に対する反力を利用して、径方向圧縮力
を作用させるものでもよい。

【００２３】また、上記ねじ軸１のねじ山形状は、方形
若しくは三角形でよいが、高精度に位置決めし易い点か
らは、台形が好ましい。また、本実施例では、ねじ軸に
多条ねじを用いているが、本発明ではこれに限らず、例
えば一条ねじを用いてもよい。更に、ねじ軸の外表面に
ＴｉＣ、ＴｉＮまたは二硫化モリブデンなどのコーティ
ングを施し、低摩擦性および低摩耗性を付与することも
効果的である。尚、上記ねじ軸１の寸法としては、送り
精度と送り速度の点からは、ＪＩＳ規格におけるねじの
呼び径がＭ５〜Ｍ３０のものが好適に利用できる。

【００２４】

【発明の効果】以上の如く、本発明の送りねじ機構は、
前記ナット部材にねじ軸に螺合するねじ孔を有する筒部
を設け、この筒部にその一端を開放端となすように複数
のスリットにより周方向に分割して複数の分割片を形成
し、前記分割片の外面上に径方向圧縮する弾性部材を装
着してなるものなので、弾性部材の装着位置を変え、分
割片に径方向圧縮力を作用させて弾性変形させることに
より、非常に微妙な予圧調整を容易に行うことができ、
また、簡易な構造のため製造コストを低く抑えることが
可能となる。

【００２５】また、前記分割片の外面上に前記弾性部材
を軸方向にスライド可能に装着することにより、弾性部
材をスライドさせるだけで、非常に微妙な予圧調整を行
うことが可能となり、また、ねじ軸やナット部材に経年
変化や摩耗などが生じても、再度予圧調整を行うことが
簡単にできる。

【００２６】また、前記弾性部材として筒部外周面に沿
って湾曲させた板ばねを用いる場合は、その板ばねの板
幅や板厚などを適宜設定するだけで、前記分割片に加え
るのに適したばね弾性を有する簡易な構成の弾性部材を
得ることができる。

【００２７】そして、前記弾性部材として筒部に同軸状
に巻回したコイルばねを用いる場合は、予圧を周方向に
亘り一様に作用させることが容易に可能となり、更に、
そのコイルばねの線材の外径や巻き数などを適宜設定す
るだけで、前記分割片に加えるのに適したばね弾性を有
する簡易な構成の弾性部材を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る送りねじ機構の一実施例を示す斜
視図である。

【図２】本発明に係る送りねじ機構の一実施例を示す側
面図である。

【図３】本発明に係るナット部材の一実施例を示す側面
図である。

【図４】図３のナット部材を裏側から見た側面図であ
る。

【図５】本発明に係るナット部材の一実施例を示す正面
図である。

【図６】本発明に係るナット部材の一実施例を示す背面
図である。

【図７】本発明に係るナット部材の他の実施例を示す正
面図である。

【図８】本発明に係る板ばねの一実施例を示す概略斜視
図である。

【図９】（ａ）は、図８に示した板ばねの正面図であ
り、（ｂ）は、その背面図であり、（ｃ）は、その断面
図であり、（ｄ）は、その展開図である。

【図１０】本発明に係る板ばねの変形例を用いた送りね
じ機構の一実施例を示す側面図である。

【図１１】（ａ）は、図１０に示した板ばねの正面図で
あり、（ｂ）は、その背面図であり、（ｃ）は、その断
面図であり、（ｄ）は、その展開図である。

【図１２】本発明に係る板ばねの別の変形例を示す概略
斜視図である。

【図１３】本発明に係るコイルばねの一実施例を示す概
略斜視図である。

【符号の説明】

１ ねじ軸 ２ ねじ孔 ３ ナット部材 ４ 取付部 ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ 取付孔 ６ 円筒部 ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ スリット ８ 弾性部材装着部 ９ 弾性部材 １０ａ，１０ｂ，１０ｃ スリット １１ 圧縮力調整孔 １２ａ，１２ｂ 弾性部材の両端部 １３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ 分割片 ２０ 板ばね ２１ スリット ２２ａ，２２ｂ 板ばねの側端 ２３ 圧縮力調整孔 ２５ 板ばね ２６ａ，２６ｂ 板ばねの側端 ２７ 圧縮力調整孔 ３０ コイルばね

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ねじ軸と、このねじ軸に螺合するナット
   部材とを有し、前記ねじ軸をナット部材に対して相対回
   転させてナット部材を精密移動させる送りねじ機構であ
   って、前記ナット部材にねじ軸に螺合するねじ孔を有す
   る筒部を設け、この筒部にその一端を開放端となすよう
   に複数のスリットにより周方向に分割して複数の分割片
   を形成し、前記分割片の外面上に筒部を径方向圧縮する
   弾性部材を装着してなることを特徴とする送りねじ機
   構。
2. 【請求項２】 前記分割片の外面上に前記弾性部材を軸
   方向にスライド可能に装着してなり、この装着位置を調
   整して筒部のねじ軸への締め付け力を調整可能とする請
   求項１記載の送りねじ機構。
3. 【請求項３】 前記弾性部材として筒部外周面に沿って
   湾曲させた板ばねを用いる請求項１または２記載の送り
   ねじ機構。
4. 【請求項４】 前記板ばねに圧縮力調整孔を形成してな
   る請求項３記載の送りねじ機構。
5. 【請求項５】 前記弾性部材として筒部に同軸状に巻回
   したコイルばねを用いる請求項１または２記載の送りね
   じ機構。