JP2005325944A

JP2005325944A - リードスクリュー式移動装置およびその移動体

Info

Publication number: JP2005325944A
Application number: JP2004145397A
Authority: JP
Inventors: Tomio Hama; 富夫濱
Original assignee: HAMA INTERNATIONAL KK; Hama International KK
Current assignee: HAMA INTERNATIONAL KK; Hama International KK
Priority date: 2004-05-14
Filing date: 2004-05-14
Publication date: 2005-11-24
Also published as: TW200537042A; KR100652278B1; US20050252323A1; EP1596099A1; CN1699792A; KR20060047888A

Abstract

【課題】小さな予圧力で、大きな力が掛かったり摩耗が発生したりしてもリードスクリューとナットとの間のクリアランスを生じさせなくしてガタを好適に抑えられると共に、短時間の予圧力の低下やクリアランスの発生に対しても、反応よく予圧の均一化およびクリアランスの発生抑止をすることができ、なおかつ、単純でコンパクトかつ低コストに構成できるリードスクリュー式移動装置、およびそれに用いられる移動体を提供する。
【解決手段】リードスクリュー２の周方向に互いに回転不能、かつリードスクリュー２の軸線方向に互いに接離動可能となるように係合された第一および第二のナット６，８と、第一および第二のナット６，８の間に挟まれて配された楔部材１８とを備え、付勢部材２２の付勢力により楔部材１８を介して第一および第二のナット６，８を離間する方向に押圧することで、リードスクリュー２と第一および第二のナット６，８との間に予圧力を生じさせる。
【選択図】図１

Description

本発明は、外周面にねじ部が形成され、駆動装置によって回転可能に設けられたリードスクリューと、リードスクリューのねじ部に螺合するナットを有し、リードスクリューの回転に応じてリードスクリューに沿って往復移動する移動体とを備えるリードスクリュー式移動装置、およびその移動体に関する。

従来より、外周面にねじ部が形成され、駆動装置によって回転可能に設けられたリードスクリューと、リードスクリューのねじ部に螺合するナットを有し、リードスクリューの回転に応じてリードスクリューに沿って往復移動可能に設けられた移動体とを備えるリードスクリュー式移動装置が知られている。

このようなリードスクリュー式移動装置においては、従来より、リードスクリューとナットとの間のクリアランスによって生じるガタを抑えるための工夫が種々なされている。

その代表的な従来例としては、図５に示すように、移動体９０に二つのナット９２，９３を設けるとともに二つのナット９２，９３の間に圧縮スプリング９４等の付勢部材を設ける。二つのナット９２，９３は、スプリング９４の付勢力によって、互いに離間する方向に付勢されてリードスクリュー９６のねじ側面９６ａに押し付けられ（予圧され）、ガタが抑えられる。

しかしながら、図３に示したような従来のリードスクリュー式移動装置においては、二つのナット９２，９３が互いに接近する方向（図３中矢印の方向）に、付勢部材（スプリング９４）の付勢力よりも大きな力が掛かった場合、付勢部材が変形して、ナット９２，９３と前記ねじ側面９６ａとの間にクリアランスが生じて、移動体９０の動作にガタが生じてしまうという課題がある。

この課題を解決するためには、移動体９０（ナット９２，９３）に掛かり得ると予見される最大の力よりも大きな付勢力を持つ付勢部材（スプリング９４）を採用し、予圧力を高めるという方法が考えられる。
しかし、それでは、ナット９２，９３とリードスクリュー９６との間に生じる摩擦抵抗が大きくなって、リードスクリューを回転駆動させる駆動装置のトルクを大きくする必要が生じたり、付勢部材が大型化して装置が高重量化および高コスト化したりしてしまう。

この他に、リードスクリューとナットとの間に、その間のクリアランスより大きい径のボールを入れたり、リードスクリューとナットのねじのピッチを異ならせたりすることにより、リードスクリューに対してナットを予圧する方法（いわゆる定位置予圧法）もある。これらの方法によれば、移動体に大きな力が掛かった際に、リードスクリューとナットとの間にクリアランスが生じにくくなる。しかしながら、この方法では、リードスクリューとナットとの摩擦が大きくなってリードスクリューを回転駆動させる駆動装置のトルクを大きくする必要が生じたり、使用するにしたがってリードスクリュー、ナットまたはボールが摩耗することによってクリアランスが生じやすく、そのメンテナンスに手間が掛かったりするといった問題点がある。

非特許文献１には、リードスクリューの駆動トルクを小さくすべく予圧力を最小限にして、なおかつリードスクリューとナットとの間にクリアランスを生じさせないリードスクリュー式移動装置の移動体の構成が開示されている。

非特許文献１記載のリードスクリュー式移動装置の移動体は、二つのナットと、一端が一方のナットに固定され、二つのナット間にまたがるよう配設された筒部材と、一端が他方のナットに当接し、筒部材の外周に形成されたねじ部に螺合して、回転することで二つのナットを互いに引き離すように押圧する間座とを備える。この間座は、スプリングの捩じり力によって回転方向に付勢され、常にナットを押圧するように構成されている。

これにより、摩耗等によりリードスクリューとナットとの間にクリアランスが生じた際には、間座が回転することで両ナット間が引き離され、そのクリアランスが埋められる。また、間座に切られたねじ部が微細ピッチになっているために、ナットに大きな力が掛かっても、間座がナット間を接近させる方向に逆進することはなく、リードスクリューとナットとの間にクリアランスが生じることはないものとされている。また、間座を回転させるスプリングの捩じり力は、間座を回転させるのに必要な分だけの力で十分であるため、リードスクリューに対するナットの予圧力を高めなくとも、リードスクリューとナット間のクリアランスを生じなくさせることができ、リードスクリューの駆動トルクを小さくすることができるものとされている。

福田交易株式会社、"カーク・リードスクリュ"、４頁、[online]、福田交易株式会社、[平成１５年１０月３０日検索]、インターネット＜URL:http://www.fukudaco.co.jp/item/pdf/h1.pdf＞

しかしながら、非特許文献１に記載されたリードスクリュー式移動装置には、以下のような課題がある。
すなわち、筒部材、間座、筒部材と間座とを螺合するねじ機構、および、間座を回転させるスプリングが必要であり、装置の構成が複雑で移動体の大型化や高コスト化が避けられないという課題がある。
また、間座がナットとねじで接するとともに、間座の一端は前記他方のナットに接しており、間座の回転摩擦が大きい。このため、間座が回転する反応が遅く、短時間の予圧力の低下やクリアランスの発生に対応できず、リードスクリューとナットとの間の予圧力が小さくなったりクリアランスが生じたりしたまま駆動される時間帯が発生し、ガタが生じることがあるという課題がある。

本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、小さな予圧力で、大きな力が掛かったり摩耗が発生したりしてもリードスクリューとナットとの間のクリアランスを生じさせなくしてガタを好適に抑えられると共に、短時間の予圧力の低下やクリアランスの発生に対しても、反応よく予圧の均一化およびクリアランスの発生抑止をすることができ、なおかつ、単純でコンパクトかつ低コストに構成できるリードスクリュー式移動装置、およびそれに用いられる移動体を提供することにある。

本発明に係るリードスクリュー式移動装置の移動体は、上記課題を解決するために、以下の構成を備える。すなわち、リードスクリューの外周面に形成されたねじ部に螺合してリードスクリューの回転に応じて往復移動するよう設けられ、リードスクリューの周方向に互いに回転不能、かつリードスクリューの軸線方向に互いに接離動可能となるように係合された第一および第二のナットと、該第一および第二のナットの間に挟まれて配され、付勢部材の付勢力により第一および第二のナットの間を離間する方向に押し広げる楔部材とを備え、前記付勢部材の付勢力により前記楔部材を介して前記第一および第二のナットを離間する方向に押圧することで、前記リードスクリューと第一および第二のナットとの間に予圧力を生じさせることを特徴とする。
また、前記第一および第二のナットの、それぞれ前記楔部材に当接する当接面は、前記付勢部材の付勢力による楔部材の移動方向に沿って、該当接面間の間隔が狭まるように形成されていることで、楔部材が該移動方向に移動することにより第一および第二のナットの間の間隔が押し広げられることを特徴とする。
また、前記楔部材は、前記移動方向前方から後方に向けて次第に肉厚になるよう形成されていることを特徴とする。
これによれば、予圧力の低下やクリアランスが発生した際、付勢部材の付勢力で楔部材が移動して第一および第二のナット間が広がるとともに、楔部材によってナット間の距離が維持され、予圧が維持されると共にクリアランスの発生が抑えられる。この構成は、ねじが切られた間座が回転する前記従来の構成に比較して、単純でコンパクトかつ低コストである上、摩擦の影響を受けることなくスムーズかつ反応性良く第一および第二のナット間の距離を広げることができる。

さらに、前記楔部材の前記移動方向は、前記第一および第二のナットの外周側から内側へ向かう方向であることを特徴とする。
これによれば、移動体を簡単かつコンパクトに構成できる。

さらに、前記楔部材は、前記移動方向が前記第一および第二のナットの中心軸から放射方向となるように、周方向に複数個配設されていることを特徴とする。
これによれば、第一および第二のナットの中心軸から放射状に配された複数の楔部材によって第一および第二のナット間に掛かる力を受けて第一および第二のナット間の間隔を維持するため、第一および第二のナットに無理な力が掛かることなく、よりバランスよく安定した移動駆動が可能となる。

また、前記第一および／または第二のナットから、前記楔部材の前記移動方向後方に延設された支持部を備え、前記付勢部材は、前記支持部と前記楔部材との間に配されていることを特徴とする。
さらに、前記支持部は、前記第一および第二のナットの外周をまたがって覆う筒部材であることを特徴とする。
これによれば、移動体を簡単かつコンパクトに構成できる。

また、前記付勢部材は、一端が前記楔部材に形成された凹部内に嵌め込まれて設けられていることを特徴とする。
これによれば、付勢部材の配置スペースをコンパクトに構成できる。

また、前記第一および第二のナットは、互いに係合する凹部と凸部とによって、前記リードスクリューの周方向に互いに回転不能、かつリードスクリューの軸線方向に互いに接離動可能に係合されていることを特徴とする。
これによれば、第一のナットと第二のナットとを、簡単かつコンパクトな構成で係合できる。

また、本発明に係るリードスクリュー式移動装置は、上記課題を解決するために、以下の構成を備える。すなわち、外周面にねじ部が形成され、駆動装置によって回転可能に設けられたリードスクリューと、請求項１〜９のうちのいずれか一項記載のリードスクリュー式移動装置の移動体とを備えることを特徴とする。

本発明のリードスクリュー式移動装置、およびリードスクリュー式移動装置の移動体によれば、小さな予圧力で、大きな力が掛かったり摩耗が発生したりしてもリードスクリューとナットとの間のクリアランスを生じさせなくしてガタを好適に抑えられると共に、短時間の予圧力の低下やクリアランスの発生に対しても、反応よく予圧の均一化およびクリアランスの発生抑止をすることができ、なおかつ、単純でコンパクトかつ低コストに構成できるという効果がある。

以下、本発明に係るリードスクリュー式移動装置およびその移動体を実施するための最良の形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。
本実施の形態に係るリードスクリュー式移動装置Ａを、図１〜３の断面図に示す。図１および図２は、リードスクリュー式移動装置Ａの側断面図である。図３は、図１のリードスクリュー式移動装置ＡのＸ−Ｘ断面図である。図１は、図３のリードスクリュー式移動装置ＡのＹ−Ｙ断面図となっている。

図１に示すように、リードスクリュー式移動装置Ａは、外周面にねじ部が形成され、図示しない駆動装置によって回転可能に設けられたリードスクリュー２と、リードスクリュー２の前記ねじ部に螺合し、互いに係合する二つのナット（第一のナット６および第二のナット８）から成り、リードスクリュー２の回転に応じてリードスクリュー２に沿って往復移動する移動体４とを備える。

図４は、分解された状態での第一のナット６および第二のナット８の斜視図を示している。図４（ａ）に示したものが第一のナット６であり、図４（ｂ）に示したものが第二のナット８である（なお、第一および第二のナット６，８の孔部６ａ，８ａの内周面にはねじ溝が切られているが、図４においてはねじ溝は省略している）。
図１および図４に示すように、移動体４（第一のナット６）には、取り付けナット１１を嵌め込み可能な貫通孔１０が形成され、貫通孔１０を介して取り付けナット１１に図示しない被移動物を取り付け可能となっている。移動体４（第一のナット６）に被移動物を取り付けることで、移動体４の移動に伴わせて、被移動物をリードスクリュー２の軸線方向に沿って移動させることができる。

図４に示すように、第一のナット６には、第二のナット８との対向面７に、第二のナット８に向かって開口する凹部１２が形成される。凹部１２は、対向面７に複数（三つ）、周方向に並べて形成される。他方、第二のナット８には、各凹部１２内に嵌入する複数（三つ）の凸部１４が形成される。
図１に示すように、前記第一および第二のナット６，８は、第一のナット６の各凹部１２内に、第二のナット８の各凸部１４が嵌入することで、リードスクリュー２の周方向には互いに回転不能、かつリードスクリュー２の軸線方向に互いに接離動可能に係合される。

図１および図３に示すように、移動体４は、第一および第二のナット６，８の各外周をまたがって覆う筒部材２０を備える。筒部材２０は、一端側が第一のナット６に固着され、他端側は、第二のナット８と相対的に、リードスクリュー２の軸線方向に摺動可能に設けられる。

図４に示すように、第二のナット８には、第一のナット６との対向面に、溝部１６が形成されている。溝部１６は、各凸部１４の間に、第二のナット８の軸心から放射方向に延びて形成される。各溝部１６の底面１６ａ（第一のナット６と対向する面）は、図１に示すように、第二のナット８の外周側から内側に向かうにつれ、第一のナット６の対向面７との間隔が狭まるように対向面７に対して傾斜する傾斜面に形成される。

図１および図３に示すように、各溝部１６内には、楔部材１８が設けられる。楔部材１８は、溝部１６の底面１６ａに接する面が、底面１６ａに沿った傾斜面に形成される。
また、楔部材１８には、第一および第二のナット６，８の外周側に向かう面（筒部材２０の内周面に向かう面）に凹部１８ａが形成される。そして、凹部１８ａの底面と筒部材２０の内周面との間には、第一および第二のナット６，８の中心側へ向かって楔部材１８を付勢する付勢部材としてのスプリング２２が配設される。

前述の通り、溝部１６の底面１６ａ（楔部材１８が当接する当接面）は、第一および第二のナット６，８の外周側から内側（スプリング２２の付勢力による楔部材１８の移動方向）に向かうにつれ、第一のナット６の対向面７との間隔が狭まるように傾斜して形成されている。従って、スプリング２２の付勢力は、楔部材１８がその付勢力によって前記移動方向に移動されることで、第一および第二のナットの間を離間する方向に押し広げる力として作用する。この力が、リードスクリュー２と第一および第二のナット６，８との間の予圧力として働く。

本実施の形態に係るリードスクリュー式移動装置Ａおよびその移動体４によれば、第一および第二のナット６，８は、スプリング２２の付勢力によって、楔部材１８を介して、互いに離間する方向に常に付勢されて、リードスクリュー２のねじ部に対して予圧されている。そして、摩耗等によりリードスクリュー２と第一または第二のナット６，８との間にクリアランスが生じた際には、楔部材１８に働く、第一および第二のナット６，８による挟持力が弱まって、楔部材１８がスプリング２２の付勢力によって前記移動方向に移動して、第一および第二のナット６，８間の間隔が押し広げられ、そのクリアランスが埋められる（図２参照）。
また、第一および第二のナット６，８間に大きな力が掛かった場合には、第一および第二のナット６，８と楔部材１８との間の摩擦力が大きくなるため楔部材１８が前記移動方向に対して逆進することはなく、リードスクリュー２とナット６，８との間にクリアランスが生じることがない。

また、第一および第二のナット６，８間を引き離そうとするスプリング２２の付勢力は、第一および第二のナット６，８と楔部材１８との間にクリアランスが生じた際に、楔部材１８を内周側へ移動させるのに必要な分だけの力で十分である。従って、リードスクリュー２に対するナット６，８の予圧力を高めなくとも、リードスクリュー２とナット６，８間のクリアランスを生じなくさせることができ、リードスクリュー２の駆動トルクを小さくすることができる。

さらに、ナット６，８間を引き離す際の動きは、楔部材１８が前記移動方向に移動するだけであるので、その動作抵抗は、従来のようにねじ部を持つ間座を回転させてナット間を広げる技術と比較して、非常に小さいものである。従って、短時間の予圧力の低下やクリアランスの発生に対しても、素早く反応してナット６，８間を広げる動作ができ、反応よく予圧の均一化およびクリアランスの発生抑止をすることができる。

なお、本実施の形態においては、スプリング２２の付勢方向に沿って、第一および第二のナット６，８の楔部材１８との当接面間が次第に狭くなるように形成することで、楔部材１８の進行に伴って第一および第二のナット６，８間が押し広げられるよう構成したが、本発明の構成はこれに限定されるものではない。
例えば、楔部材を、付勢部材による付勢方向前方から後方に向けて次第に肉厚となるよう形成するとともに、後方部が第一および第二のナットの当接部分からはみ出すよう構成しても良い。この構成によれば、後方ほど肉厚となる楔部材が、付勢部材の付勢力により第一および第二のナット間に徐々に進入することで、第一および第二のナット間の間隔を徐々に押し広げることができる。

また、一端が楔部材１８に取り付けられるスプリング２２（付勢部材）の他端を支持する支持部として、本実施の形態においては、筒部材２０を採用したが、支持部はこれに限定されるものではない。
例えば、支持部は、筒部材２０に替えて、第一のナット６の外周面から、第二のナット８の方へ延びる延出する突出部に形成しても良い。

本発明は、リードスクリュー式のあらゆる移動装置に適用することが可能である。

本発明に係るリードスクリュー式移動装置およびその移動体の断面図である。本発明に係るリードスクリュー式移動装置およびその移動体の断面図である（図１の状態よりも、付勢部材の付勢力により楔部材が進行した状態）。本発明に係るリードスクリュー式移動装置およびその移動体の断面図である。分解された状態での第一および第二のナットの斜視図である。従来のリードスクリュー式移動装置の断面図である。

符号の説明

Ａリードスクリュー式移動装置
２リードスクリュー
４移動体
６第一のナット
７第一のナットの、第二のナットとの対向面
８第二のナット
１０貫通孔
１１取り付けナット
１２凹部
１４凸部
１６溝部
１６ａ溝部の底面（楔部材の当接面）
１８凹部
２０筒部材（支持部）
２２スプリング（付勢部材）

Claims

リードスクリューの外周面に形成されたねじ部に螺合してリードスクリューの回転に応じて往復移動するよう設けられ、リードスクリューの周方向に互いに回転不能、かつリードスクリューの軸線方向に互いに接離動可能となるように係合された第一および第二のナットと、
該第一および第二のナットの間に挟まれて配され、付勢部材の付勢力により第一および第二のナットの間を離間する方向に押し広げる楔部材とを備え、
前記付勢部材の付勢力により前記楔部材を介して前記第一および第二のナットを離間する方向に押圧することで、前記リードスクリューと第一および第二のナットとの間に予圧力を生じさせることを特徴とするリードスクリュー式移動装置の移動体。
前記第一および第二のナットの、それぞれ前記楔部材に当接する当接面は、前記付勢部材の付勢力による楔部材の移動方向に沿って、該当接面間の間隔が狭まるように形成されていることで、楔部材が該移動方向に移動することにより第一および第二のナットの間の間隔が押し広げられることを特徴とする請求項１記載のリードスクリュー式移動装置の移動体。
前記楔部材は、前記移動方向前方から後方に向けて次第に肉厚になるよう形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のリードスクリュー式移動装置の移動体。
前記楔部材の前記移動方向は、前記第一および第二のナットの外周側から内側へ向かう方向であることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項記載のリードスクリュー式移動装置の移動体。
前記楔部材は、前記移動方向が前記第一および第二のナットの中心軸から放射方向となるように、周方向に複数個配設されていることを特徴とする請求項４記載のリードスクリュー式移動装置の移動体。
前記第一および／または第二のナットから、前記楔部材の前記移動方向後方に延設された支持部を備え、
前記付勢部材は、前記支持部と前記楔部材との間に配されていることを特徴とする請求項４または５記載のリードスクリュー式移動装置の移動体。
前記支持部は、前記第一および第二のナットの外周をまたがって覆う筒部材であることを特徴とする請求項６記載のリードスクリュー式移動装置の移動体。
前記付勢部材は、一端が前記楔部材に形成された凹部内に嵌め込まれて設けられていることを特徴とする請求項６または７記載のリードスクリュー式移動装置の移動体。
前記第一および第二のナットは、互いに係合する凹部と凸部とによって、前記リードスクリューの周方向に互いに回転不能、かつリードスクリューの軸線方向に互いに接離動可能に係合されていることを特徴とする請求項１〜８のうちのいずれか一項記載のリードスクリュー式移動装置の移動体。
外周面にねじ部が形成され、駆動装置によって回転可能に設けられたリードスクリューと、
請求項１〜９のうちのいずれか一項記載のリードスクリュー式移動装置の移動体とを備えることを特徴とするリードスクリュー式移動装置。