JP2009174713A

JP2009174713A - 送りねじ装置及びウォーム歯車装置

Info

Publication number: JP2009174713A
Application number: JP2008333331A
Authority: JP
Inventors: Takehiro Otsubo; 武廣大坪; Isamu Matsumoto; 勇松本; Tooru Chiba; 透千葉
Original assignee: AMAKUSA IKEDA DENKI KK
Current assignee: AMAKUSA IKEDA DENKI KK
Priority date: 2007-12-27
Filing date: 2008-12-26
Publication date: 2009-08-06
Anticipated expiration: 2028-12-26
Also published as: JP5411495B2

Abstract

【課題】ねじピッチが変動しても、安定した送り動作のできる送りねじ装置を提供する。コイルばねを軸棒に外嵌してなるねじ軸をウォームとするウォーム歯車装置を提供する。
【解決手段】軸棒に、内径が前記軸棒と略同一のコイルばね５，６を外嵌してなるねじ軸と、前記ねじ軸に螺合するとともに、前記ねじ軸に対して相対的に回転して直線移動する移動用ナット３を備えた送りねじ装置において、移動用ナット３は、前記ねじ軸が貫通する貫通路９と、貫通路９の内部に突出するピンを前記ねじ軸の長さ方向に所定の間隔を開けて配列したピン１２，１３を有して、ピン１２，１３でコイルばね５，６の素線を挟持する。
【選択図】図５

Description

本発明は、軸棒にコイルばねを外嵌して構成された送りねじ軸と前記送りねじ軸に螺合されたナットを有する送りねじ装置、及び軸棒にコイルばねを外嵌して構成されたねじ軸をウォームとするウォーム歯車装置に関する。

送りねじ装置は、送りねじ軸と前記送りねじ軸に螺合されたナットを有して、送りねじ軸の回転運動をナットの直線運動に変換する装置である。一般に送りねじ軸は、旋盤で雄ねじを切り出して製造されるが、旋盤のバイトの送りには自ずから制限があり、自由に大きくすることができない。そのため、送りねじ軸のねじピッチを大きくできないという問題があった。

この問題を解決するために、外径が軸方向に一様な断面円形の軸棒と、内径が前記軸棒と略同一で、自由状態での巻きピッチが軸線方向に一定のコイルばねからなり、前記軸棒に前記コイルばねを外嵌して構成された送りねじ軸が提案されている（特許文献１）。軸棒にコイルばねを外嵌して構成された送りねじ軸は旋盤加工上の制約を受けないので、ねじピッチを自由に大きく、しかも安価に製作することができるという利点がある。

特開２００５−５４９１５号公報

しかしながら、コイルばねは外力による変形や製作誤差が避けられないので、特許文献１の送りねじ軸はねじピッチを一定にすることが難しかった。また、ねじピッチの変動あるいは誤差を吸収するために、ナットのねじ溝を大きくして遊びを設けると、いわゆるガタが生じるので不都合であった。

本発明はこれらの課題を解決するために為されたものであり、外力や製作誤差などによってねじピッチが変動しても、安定した送り動作が可能な送りねじ装置を提供するものである。また、コイルばねを軸棒に外嵌してなるねじ軸をウォームとするウォーム歯車装置を提供するものである。

本発明に係る送りねじ装置は、軸棒に、内径が前記軸棒と略同一のコイルばねを外嵌してなるねじ軸と、前記ねじ軸に螺合するとともに、前記ねじ軸に対して相対的に回転して、直線移動する移動用ナットを備えた送りねじ装置において、前記移動用ナットは、前記ねじ軸が貫通する貫通路の内部に突出して、前記コイルばねの素線と当接するピンを備えるものである。

また、複数個の前記ピンを前記ねじ軸の長さ方向に所定の間隔を開けて配列してもよい。

また、前記ピンは、共通の回転台の回転中心に対称に配列された２本組のピンであって、前記回転台は前記移動用ナットに軸支されて前記移動用ナットの回転軸に直交する軸回りに自在に回転するようにしてもよい。

また、前記移動用ナットは、ケーシングと、前記ねじ軸の長さ方向に所定の間隔を開けて配列されて、前記ケーシングに支持ばねを介して支持される２本のレバーを備えるとともに、前記レバーの一方は前記移動用ナットの前方から前記コイルばねの素線に当接するように前記支持ばねで付勢され、前記レバーの他方は前記移動用ナットの後方から前記コイルばねの素線に当接するように前記支持ばねで付勢されるようにしてもよい。

また、前記ねじ軸の長さ方向において前記コイルばねのねじピッチが変化するようにしてもよい。

また、前記コイルばねのねじピッチを前記ねじ軸の両端で小さく、中間部で大きくなるようにしてもよい。

あるいは、前記コイルばねは、右巻きのコイルばねと左巻きのコイルばねを前記ねじ軸の長さ方向の中途で結合してなるとともに、前記移動用ナットを２個備えて、前記２個の移動用ナットの一方は前記コイルばねの右巻きのコイルばねと螺合し、前記２個の移動用ナットの他方は前記コイルばねの左巻きのコイルばねと螺合するようにしてもよい。

あるいは、前記ピンを、前記貫通路の断面の直径に対して対称に配列してもよい。

あるいは、前記ピンに代えて、前記ナットの貫通路に螺旋体を内嵌して、前記コイルばねと前記螺旋体が互いに螺合するようにしてもよい。

また、前記軸棒に外嵌固定されるジョイント部材であって、その端面に凹部を有するジョイント部材を備え、前記ジョイント部材の前記凹部に前記コイルばねの素線の端部を嵌合してもよい。

複数本の前記コイルばねを同軸に重ね合わせて、前記ねじ軸に多条ねじを形成してもよい。

また、前記コイルばねを、その全長に渉って前記軸棒に溶接するようにしてもよい。

また、前記コイルばねを前記軸棒にタック溶接してもよい。

また、前記タック溶接の隣り合う溶接区間を結ぶ直線が、前記軸棒の中心軸に対して、ねじれの位置にあるようにしてもよい。

また、前記タック溶接の溶接区間の位置を前記軸棒の回転中心回りの角度で表示した場合に、隣り合う前記溶接区間の間隔は、３６０°に対して互いに素となる角度としてもよい。

また、前記コイルばねと前記軸棒を、合成樹脂で被覆するようにしてもよい。

本発明に係るウォーム歯車装置は、ウォームと前記ウォームに噛み合うウォームホィールを備えて、前記ウォームで前記ウォームホィールを回転駆動するウォーム歯車装置において、前記ウォームは、軸棒に、内径が前記軸棒と略同一のコイルばねを外嵌してなるねじ軸であることを特徴とする。

また、前記ウォームホィールを複数個備えて、前記ねじ軸の長さ方向に配置するとともに、前記コイルばねは、前記ねじ軸の長さ方向においてねじピッチが変化するようにしてもよい。

前記コイルばねは、その全長に渉って、前記軸棒に溶接されていてもよい。

前記コイルばねと前記軸棒は、合成樹脂で被覆されていてもよい。

本発明に係る送りねじ装置は、送りねじ軸のねじピッチの変動を許容するので、信頼性が向上する。また、送りねじ軸のねじピッチを移動ストロークの途中で変更できるので、移動用ナットの速度あるいは推力を最適化することができる。

また、コイルばねを軸棒に溶接固定すれば、送りねじ装置の精度が向上する。また、コイルばねを軸棒にタック溶接し、該タック溶接の溶接区間が軸棒の横断面の一方の側に並ばないようにすれば、溶接歪みがキャンセルされて、軸棒の変形が抑制される。

また、ねじ軸を合成樹脂で被覆すれば、送りねじ装置の効率と寿命が向上する。

また、軸棒に内径が軸棒と略同一のコイルばねを外嵌してなるねじ軸を、ウォーム歯車装置のウォームにすれば、ウォームホィールの歯形を単純にすることができる。

また、複数個のウォームホィールをねじ軸の長さ方向に配置するとともに、コイルばねのねじピッチをねじ軸の長さ方向においてねじピッチが変化するようにすれば、１個のウォームで複数のウォームホィールを異なる回転速度で回転駆動することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施形態を示す送りねじ装置の外形図である。図１に示すように、送りねじ装置１は、ねじ軸２と、ねじ軸２に螺合する移動用ナット３を備えて、移動用ナット３をねじ軸２に対して相対的に回転させることによって、移動用ナット３をねじ軸２の長さ方向に直線移動させる装置である。

図２は、ねじ軸２の外形図である。図２に示すように、ねじ軸２は、軸棒４と、軸棒４に外嵌されたコイルばね５，６、および軸棒４の両端に外嵌固定されたジョイント部材７から構成される。

軸棒４は、円形断面を有する軸であり、図示しない駆動源（例えばサーボモータ）に連結されて回転駆動される。なお、一般に軸棒４の素材には鋼等の金属を使用するが、所望の強度等を満足するものであれば、他の素材を選択してもよい。

コイルばね５，６の内径および外径は同一であり、また素線の断面形状も同一であり、軸棒４に同軸に重ね合わせて配置される。ここで、同軸とは軸棒４の中心軸が、コイルばね５，６の共通の中心軸になることをいい、重ね合わせとは、コイルばね５，６の軸棒４の長さ方向の位置が同一である（ねじ軸２の側面図において、コイルばね５，６の素線が交互に並ぶ）ことをいう。つまり、ねじ軸２は２本のコイルばね５，６を備えることによって、２条ねじを形成している。また、コイルばねの数を３本、４本にすることによって、多条（３条、４条）ねじを形成してもよい。ねじ軸２を多条ねじ化すれば、ねじ軸２の直径を大きくしないで、送りねじ装置１を高出力化することができる。

一般にコイルばね５，６の素材には鋼等の金属を使用するが、所望の強度、弾性等が得られるものであれば、他の素材を選択してもよい。また、コイルばね５，６の素線の断面形状は円形、角形、薄板形状等が選ばれる。

ジョイント部材７は軸棒４の両端に嵌合固定される中空筒型の部品である。ここでは軸棒４に対するジョイント部材７の固定は両者の摩擦を利用しているが、他の締結手段（キー、ねじなど）を利用してもよい。あるいは接着剤、溶接を利用してもよい。

また、図３に示すように、ジョイント部材７の端部には凹部８が形成され、凹部８にはコイルばね５，６の素線の端部が嵌合される。コイルばね５，６は素線の端部を凹部８に嵌合することによって、その端部において、軸棒４の長さ方向への移動と、軸棒４の中心軸回りの回転が拘束されている。一方、コイルばね５，６の中間部の変位を拘束するものはないから、コイルばね５，６は一対のジョイント部材７の間で伸縮することができる。

一般に、ジョイント部材７の素材には、鋼等の金属を使用するが、所望の強度等が得られるものであれば、他の素材を選択してもよい。

図４は、移動用ナット３の外形を示す立面図である。また、図５は移動用ナット３をその中心線を通る水平面で切断した断面図であり、図６は移動用ナット３をその中心線を通る垂直面で切断した断面図である。

図４ないし図６に示すように、移動用ナット３は、ねじ軸２が貫通する貫通路９を備え、貫通路９の上面には、ピン１０，１１がねじ軸２の長さ方向に所定の間隔を開けて並んで立設され、貫通路９の下面には、ピン１２，１３がねじ軸２の長さ方向に所定の間隔を開けて並んで立設されている。また、ピン１０とピン１２、ピン１１とピン１３は互いに向かい合って（つまり、移動用ナット３の回転中心を通る水平に対して対称に）配置されている。

貫通路９の内径はコイルばね５，６の外径に所定の余裕を加えた寸法が選ばれ、ピン１０とピン１２の間の隙間、およびピン１１とピン１３の間の隙間は、軸棒４の外径（≒コイルばね５，６の内径）と等しくなるようにしている。そのため、移動用ナット３の重量はピン１０〜１３を介して軸棒４に支持されるので、他の支持機構を必要としない。

また、図５及び図６に示すようにコイルばね５，６の素線はピン１２，１３に当接するので、コイルばね５，６が回転すると、移動用ナット３に推力が加わる。

図７は、コイルばね５のねじピッチが変化する場合のピン１２，１３とコイルばね５の位置関係を示す図であり、移動用ナット３をその中心線を通る水平面で切断した断面図である。

図７において、５ａはコイルばね５のねじピッチが基準状態にある時のコイルばね５の素線の形状を、５ｂはコイルばね５のねじピッチが基準より大きくなった時の素線の形状を、５ｃはコイルばね５の巻き方向を逆にした時の素線の形状を、それぞれ示す。

図から明らかなように、コイルばね５のねじピッチが基準状態にある時は、コイルばね５の素線は、ピン１２，１３の両方に当接しているから、コイルばね５の回転方向に応じて移動用ナット３は左右に移動する。コイルばね５のねじピッチが基準より大きくなると、コイルばね５の素線はピン１２，１３のいずれか一方に当接する。ここでは、コイルばね５の素線がピン１２に当接して移動用ナット３を図の右方向に押し出している状態を示している。また、この状態からコイルばね５の回転方向を逆にすると、コイルばね５の素線はピン１２から離れてピン１３に当接して移動用ナット３を図の左方向に押し出す。つまり、コイルばね５のねじピッチが基準より大きくなっても、コイルばね５は移動用ナット３との噛み合いを維持して、移動用ナット３を左右に移動させることができる。また、コイルばね５の巻き方向を逆（つまり右ねじを左ねじ）にしても、コイルばね５は移動用ナット３と噛み合って、移動用ナット３を左右に移動させることができる。

したがって、移動用ナット３はコイルばね５，６のねじピッチが変動しても、コイルばね５，６との噛み合いを維持して、ねじ軸２の回転を移動用ナット３の移動に変換することができる。また、移動用ナット３はコイルばね５，６の巻き方向に関係なく、コイルばね５，６と噛み合って、ねじ軸２の回転を移動用ナット３の移動に変換することができる。

また、送りねじ装置１は、移動用ナット３に大きな外力が加わった時、コイルばね５，６の変形によって当該外力を吸収することができる。そのため、例えば、送りねじ装置１を扉の開閉用のアクチュエータと使用して、その扉が異物を挟んだような場合に、駆動用モータに衝撃が伝わることを防ぐことができる。

一般に、移動用ナット３の素材には鋼等の金属を使用して、移動用ナット３本体とピン１０〜１３は別個に製造して組み立てるが、所望の強度等が得られるものであれば、他の素材を選択してもよい。また、移動用ナット３本体とピン１０〜１３を一体成形してもよい。例えば、金型を使用して、移動用ナット３本体とピン１０〜１３を合成樹脂で一体成形してもよい。

なお、本実施形態では移動用ナット３の構造を簡易にするために、ピン１０〜１３を単なる円柱にしたが、ピン１０〜１３の中心軸回りに回転するローラを備えて、該ローラを介してコイルばね５，６がピン１０〜１３に当接するようにすれば、両者の間の摩擦が低減されるので、伝達効率が改善される。

なお、本実施形態では軸棒４に２本のコイルばね５，６を取り付けたので、ピン１０，１１及びはピン１２，１３をねじ軸２の長さ方向に所定の間隔を開けて配列したが、３本以上のコイルばねを軸棒４に取り付ける場合は、コイルばねの数に応じて、ねじ軸２の長さ方向に並ぶピンの数を増やす。

図８は、ねじ軸２の別の構成例を示す外形図である。図８に示すように、ねじ軸２に外嵌されたコイルばね１４，１５のねじピッチは、両端で小さく、中間で大きくしている。前述したように、移動用ナット３はコイルばね１４，１５のねじピッチが変化しても、コイルばね１４，１５との噛み合いを維持することができるから、コイルばね１４，１５を備える送りねじ装置１は、移動用ナット３の移動ストロークの始端と終端では低速で高精度の位置決めを行い、精度を必要としない中間区間では高速移動を行うことができる。

図９は、移動用ナット３の別の構成例を示す外形図である。図９に示すように、この移動用ナット３は、ピン１０〜１３に変えて、螺旋体１６，１７を貫通路９の中に内嵌して雌ねじを形成している。螺旋体１６，１７は摩擦によって貫通路９の中に保持されるが、螺旋体１６，１７を貫通路９に溶接してもよいし、接着してもよい。なお、螺旋体１６，１７は一般にコイルばねを移動用ナット３の貫通路９の長さに合わせて切断したものを用い、その素線の断面形は、円形、角形等を選択する。あるいは、螺旋体１６，１７の内嵌に代えて、螺旋体１６，１７と同一のねじ溝を貫通路９の内側に合成樹脂で一体成形してもよい。

なお、本実施形態では、コイルばね５，６の両端の移動と回転をジョイント部材７で拘束する例を示したが、ジョイント部材７に代えて、コイルばね５，６の素線の両端を軸棒４に直接固定（溶接、接着など固定手段は問わない）。あるいは、コイルばね５，６の素線を全長に渡って、軸棒４に固定（溶接、接着）してもよい。なお、全長に渡って固定とは、例えば溶接ビードが全長に渡って連続しているものに限られない。実用上十分に剛に固定できるならば、タック溶接であってもよい。

図１０は、移動用ナット３の更に別の構成例を示す外形図である。図１０に示すように、移動用ナット３の貫通路９の内部には、移動用ナット３に軸支されて、移動用ナット３の回転軸に直交する軸α回りに自在に回転する回転台１８を備え、回転台１８にはコイルばね５の素線を挟持するピン１９，２０が軸αに対称に立設されている。

図１１は、ピン１９，２０とコイルばね５の素線の係合状態を示す図であり、図１０のＡ方向から見た矢視図である。図１１（ａ）に示すように、ピン１９，２０はコイルばね５の素線を挟持しているので、コイルばね５が回転すると移動用ナット３に推力が生じる。また、コイルばね５のねじピッチが変動しても、図１１（ｂ）に示すように、回転台１８がコイルばね５のねじピッチに応じて回転するので、ピン１９，２０はコイルばね５の素線を挟持し続けることができる。このように、コイルばね５のねじピッチが変動しても、ピン１９，２０はコイルばね５の素線を挟持し続けるので、移動用ナット３にはバックラッシュが生じない。

図１２は送りねじ装置１の別の構成例を示す外形図である。図１２に示すように、送りねじ装置１の移動用ナット３は、ケーシング２１を備え、ケーシング２１は下板２２と上板２３を支柱２４で連結して構成される。

図１３は図１２に示した送りねじ装置１の上板２２を取り除いて、移動用ナット３の内部構造を示す構造図である。図１３に示すように、ケーシング２１の下板２２には、軸２５，２６が立設され、軸２５，２６には第１のレバー２７と第２のレバー２８が軸支されている。

ここで、説明の便宜のために、移動用ナット３の前後を定義する。すなわち、図１３の右下方向を前方とし、左上方向を後方とする。

さて、第１のレバー２７は移動用ナット３の後方からねじ軸２のコイルばね５に当接するとともに、第１のレバー２７自身の弾性によって、移動用ナット３の後方から前方に向かうように付勢されている。また、第２のレバー２８は移動用ナット３の前方からねじ軸２のコイルばね５に当接するとともに、第２のレバー２８自身の弾性によって、移動用ナット３の前方から後方に向かうように付勢されている。

なお、ここでは第１のレバー２７と第２のレバー２８自身の弾性で第１のレバー２７と第２のレバー２８をコイルばね５に向けて付勢しているが、軸２５，２６と第１のレバー２７と第２のレバー２８の間に別のばね要素を備えてもよい。

このように、第１のレバー２７と第２のレバー２８はねじ軸２のコイルばね５に押し当てられるので、コイルばね５のねじピッチが変化しても、第１のレバー２７と第２のレバー２８はコイルばね５への当接を維持し、ねじ軸２の回転によって移動用ナット３に推力が生じる。

図１４は送りねじ装置１の更に別の構成例を示す外形図である。図１４に示すように、送りねじ装置１のねじ軸２に外嵌されたコイルばね２９は、ねじ軸２の右側に外嵌された右巻きコイルばね３０と、左側に外嵌された左巻きコイルばね３１を中央で結合して構成され、右巻きコイルばね３０には第１の移動用ナット３２が螺合し、左巻きコイルばね３１には第２の移動用ナット３３が螺合している。

このように構成されているので、第１の移動用ナット３２と第２の移動用ナット３３は常に逆方向に移動する。つまり、ねじ軸２が回転すると、第１の移動用ナット３２と第２の移動用ナット３３は互いに接近する方向あるいは離隔する方向に移動する。

図１５は送りねじ装置１に使用するねじ軸２の変形例を示す模式的な外形図であり、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は側面図である。図１５に示すように、ねじ軸２は軸棒４にコイルばね５を外嵌して構成されている。また、コイルばね５は、溶接区間３４〜３６において、軸棒４に溶接されている。つまり、溶接区間３４〜３６において、コイルばね５は軸棒４に溶接固定され、溶接区間３４〜３６以外の区間では、コイルばね５は軸棒４に対して自由である。このように、コイルばね５は、全長に渉って、軸棒４にタック溶接されている。

ここで、溶接区間３４〜３６のそれぞれ中央で溶接区間３４〜３６を代表させることにして、溶接区間３４〜３６の中央の位置を「溶接区間３４〜３６の位置」と呼ぶことにする。また、溶接区間３４〜３６の位置を、軸棒４の回転中心Ｏ回りのコイルばね５（の素線）の回転角度で表示することにする。

さらに、溶接区間３４の位置を０°で表示することにすると、溶接区間３５，３６の位置は、それぞれ、４５０°、９００°で表示される（図１５（ｂ）参照）。このように、溶接区間３４〜３６は、溶接区間３４と溶接区間３５との間隔、及び溶接区間３５と溶接区間３６との間隔がそれぞれ４５０°になるように配置されている。このため、溶接区間３４〜３６は軸棒４の中心軸に平行には並ばない。言い換えれば、隣り合う溶接区間（３４と３５、３５と３６）を結ぶ直線ｌ_１，ｌ_２は軸棒４の中心軸Ａｘに対してねじれの位置にある。

仮に、溶接区間３４〜３６が軸棒４の中心軸に平行（例えば、０°、３６０°、７２０°）に並ぶと、溶接歪みが軸棒４の横断面の一方の側に生じるので、軸棒４が大きく曲がることがあるが、溶接区間３４〜３６は軸棒４の横断面の円周上に並ぶので、溶接歪みは互いにキャンセルされ、軸棒４の変形は最小化される。

なお、溶接区間３４〜３６の間隔は４５０°には、限られない。３６０°に対して、互いに素（３６０の公約数、公倍数以外の数）となる角度を選べばよい。例えば、１００°、１５０°、２００°、３００°などを選べば、前述したような効果が得られる。

また、溶接区間３４〜３６における溶着金属３７は、図１６に示すように、溶着金属３７の幅Ｂがコイルばね５の直径Ｄより小さくなるようにする。このようにすれば、溶着金属３７と移動用ナット３のねじ溝とが互いに干渉することがない。あるいは、図１７に示すように中空の管で構成し、前記中空の管のコイルばね５が当たる部位に小孔３８を空けて、前記中空の管の中に溶接トーチ（図示せず）を入れて、小孔３８の中に溶着金属３７を置くようにしてもよい。

図１８は送りねじ装置１に使用するねじ軸２の別の変形例を示す外形図である。図１８に示すように、ねじ軸２は軸棒４にコイルばね５を外嵌して、さらにその上を合成樹脂３９で被覆して構成されている。また、軸棒４にコイルばね５を固定している。適当な性状の合成樹脂３９を選ぶことにより、移動用ナット３とねじ軸２の間の摩擦を低減し、送りねじ装置１の動きをスムーズにすることができる。また、移動用ナット３の摩耗を減じて、送りねじ装置１の寿命を伸ばすことができる。

なお、合成樹脂３９には、公知の各種素材を目的に応じて、適宜選択して使用する。例えば、ポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂、ポリテトラフルエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂等を使用する。

また、ねじ軸２に合成樹脂３９で被覆する方法は、各種、公知の手段の中から、選択する。液状の合成樹脂を塗布あるいは吹き付けてもよいし、液状の合成樹脂を入れた槽にねじ軸２を浸漬して、いわゆる「どぶ付け」を行ってもよい。あるいは、チューブ状の合成樹脂シートの中にねじ軸２を差し入れて、その後に該合成樹脂シートを加熱収縮させてもよい。

また、軸棒４にコイルばね５を外嵌してなるねじ軸２の用途は送りねじ装置１には限られない。ねじ軸２をウォーム歯車装置のウォームに使うこともできる。

図１９は、本発明に係るウォーム歯車装置の実施形態の一例を示す外形図である。図１９に示すように、ウォーム歯車装置４０は、基台４１にねじ軸２と平歯車４２，４３，４４を備える。

ねじ軸２は、一般的なウォーム歯車装置のウォームに相当する要素であり、軸棒４にコイルばね５を外嵌して構成されている。軸棒４は、軸受け４５，４６に両持ち支持されて、Ｙ軸回りに回転する。また、コイルばね５のねじピッチは軸棒４の長さ方向において変化する。

平歯車４２，４３，４４は、一般的なウォーム歯車装置のウォームホィールに相当する要素であり、図示しない軸受けを介して基台４１に支持されて、紙面に垂直な回転軸回りに自在に回転するとともに、ねじ軸２のコイルばね５と噛み合っている。

また、コイルばね５のねじピッチは、平歯車４３と噛み合う部位で最も大きく、平歯車４２と噛み合う部位がこれに次ぎ、平歯車４４と噛み合う部位で最も小さくなる。

ウォーム歯車装置４０は、このように構成されているので、ねじ軸２を図示しない動力源（例えば電動機）につないで、Ｙ軸回りに回転させると、平歯車４２，４３，４４が回転する。また、この時の回転速度は平歯車４３が最も高く、平歯車４２がこれに次ぎ、平歯車４４が最も低くなる。このように、ウォーム歯車装置４０は、１個のねじ軸２を使って、３個の平歯車４２，４３，４４を、それぞれ異なる速度で回転駆動することができる。

また、ウォーム歯車装置４０は、軸棒４にコイルばね５を外嵌してなるねじ軸２をウォームとするので、平歯車４２，４３，４４は精緻な歯形（例えば、インボリュート歯形）を必要としない。図１９に示すように、円板４７の周囲に円筒状のピン４８を放射状に植え付けて平歯車４２，４３，４４を構成することができる。

なお、軸棒４にコイルばね５を固定する手段は、特に限定されないが、送りねじ装置１について例示したように、軸棒４にコイルばね５をタック溶接してもよいし、コイルばね５の上から合成樹脂を塗布して、ねじ軸２を該合成樹脂で被覆してもよい。

以上説明したように、本発明の送りねじ装置の移動用ナットは送りねじ軸のねじピッチの変動を許容するので、コイルばねを軸棒に外嵌してなるねじ軸を備えた送りねじ装置の信頼性が向上する。また、送りねじ軸のねじピッチを移動ストロークの途中で変更できるので、移動用ナットの速度あるいは推力を最適化することができる。また、軸棒に外嵌固定されたジョイント部材でコイルばねを軸棒に取り付けるので、コイルばねの修理交換が容易になる。

コイルばねを軸棒に溶接固定すれば、移動用ナットに負荷が加わった時のコイルばねの変形が抑制されるので、送りねじ装置の精度が向上する。また、コイルばねを軸棒にタック溶接し、該タック溶接の溶接区間が軸棒の横断面の一方の側に並ばないようにすれば、溶接による軸棒の変形を抑制することができる。

ねじ軸を合成樹脂で被覆すれば、ねじ軸と移動用ナットの摩擦が低減されるので、送りねじ装置の高効率化、長寿命化が期待できる。

また、コイルばねを軸棒に外嵌してなるねじ軸をウォーム歯車装置のウォームとして使用すれば、ウォームホィールの歯形を単純にすることができ、ウォーム歯車装置を安価に製造することができる。またウォーム歯車装置に複数のウォームホィールを備えて、前記ねじ軸に噛み合わせるとともに、前記ウォームホィールと前記コイルばねが噛み合う位置によって前記コイルばねのねじピッチが異なるようにすれば、１個のウォームで複数のウォームホィールを異なる回転速度で回転駆動することができる。

本発明の実施形態を示す送りねじ装置の外形図である。前記送りねじ装置のねじ軸の外形図である。前記送りねじ装置のジョイント部材の外形を示す立面図である。前記送りねじ装置の移動用ナットの外形を示す立面図である。前記移動用ナットの垂直断面図である。前記移動用ナットの水平断面図である。ねじピッチが変化する場合のピンとコイルばねの位置関係を示す図である。前記送りねじ装置のねじ軸の別の構成例を示す外形図である。前記送りねじ装置の移動用ナットの別の構成例を示す外形図である。前記送りねじ装置の移動用ナットの別の構成例を示す外形図である。ピンとコイルばねの素線の係合状態を示す図である。本発明の送りねじ装置の別の構成例を示す外形図である。図１２に示した送りねじ装置の移動用ナットの内部構造を示す構造図である。本発明の送りねじ装置の更に別の構成例を示す外形図である。本発明の送りねじ装置に使用するねじ軸の変形例を示す外形図である。コイルばねと軸棒の溶接の態様を示す図である。コイルばねと軸棒の溶接の態様を示す図である。本発明の送りねじ装置に使用するねじ軸の別の変形例を示す外形図である。本発明のウォーム歯車装置の実施形態の一例を示す外形図である。

符号の説明

１送りねじ装置
２ねじ軸
３移動用ナット
４軸棒
５，６コイルばね
７ジョイント部材
８凹部
９貫通路
１０〜１３ピン
１４，１５コイルばね
１６，１７螺旋体
１８回転台
１９，２０ピン
２１ケーシング
２２下板
２３上板
２４支柱
２５，２６軸
２７第１のレバー
２８第２のレバー
２９コイルばね
３０右巻きコイルばね
３１左巻きコイルばね
３２第１の移動用ナット
３３第２の移動用ナット
３４〜３６溶接区間
３７溶着金属
３８小孔
３９合成樹脂
４０ウォーム歯車装置
４１基台
４２〜４４平歯車
４５，４６軸受け
４７円板
４８ピン

Claims

軸棒に、内径が前記軸棒と略同一のコイルばねを外嵌してなるねじ軸と、前記ねじ軸に螺合するとともに、前記ねじ軸に対して相対的に回転して、直線移動する移動用ナットを
備えた送りねじ装置において、
前記移動用ナットは、前記ねじ軸が貫通する貫通路の内部に突出して、前記コイルばねの素線と当接するピンを備える
ことを特徴とする送りねじ装置。
複数個の前記ピンを前記ねじ軸の長さ方向に所定の間隔を開けて配列した
ことを特徴とする請求項１に記載の送りねじ装置。
前記ピンは、共通の回転台の回転中心に対称に配列された２本組のピンであって、
前記回転台は前記移動用ナットに軸支されて前記移動用ナットの回転軸に直交する軸回りに自在に回転する
ことを特徴とする請求項１に記載の送りねじ装置。
軸棒に、内径が前記軸棒と略同一のコイルばねを外嵌してなるねじ軸と、前記ねじ軸に螺合するとともに、前記ねじ軸に対して相対的に回転して、直線移動する移動用ナットを
備えた送りねじ装置において、
前記移動用ナットは、
ケーシングと、
前記ねじ軸の長さ方向に所定の間隔を開けて配列されて、前記ケーシングに支持ばねを介して支持される２本のレバーを備えるとともに、
前記レバーの一方は前記移動用ナットの前方から前記コイルばねの素線に当接するように前記支持ばねで付勢され、前記レバーの他方は前記移動用ナットの後方から前記コイルばねの素線に当接するように前記支持ばねで付勢されている
ことを特徴とする送りねじ装置。
前記ねじ軸の長さ方向において前記コイルばねのねじピッチが変化する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の送りねじ装置。
前記コイルばねのねじピッチは、前記ねじ軸の両端で小さく、中間部で大きくされている
ことを特徴とする請求項５に記載の送りねじ装置。
前記移動用ナットを２個備えるとともに、
前記コイルばねは、右巻きのコイルばねと左巻きのコイルばねを前記ねじ軸の長さ方向の中途で結合してなり、
前記２個の移動用ナットの一方は前記コイルばねの右巻きのコイルばねと螺合し、前記２個の移動用ナットの他方は前記コイルばねの左巻きのコイルばねと螺合する
ことを特徴とする請求項５に記載の送りねじ装置。
前記ピンを、前記貫通路の断面の直径に対して対称に配列した
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の送りねじ装置。
軸棒に、内径が前記軸棒と略同一のコイルばねを外嵌してなるねじ軸と、前記ねじ軸に螺合するとともに、前記ねじ軸に対して相対的に回転して、直線移動する移動用ナットを
備えた送りねじ装置において、
前記移動用ナットは、前記ねじ軸が貫通する貫通路に内嵌されて、前記コイルばねと互いに螺合する螺旋体を備える
ことを特徴とする送りねじ装置。
前記軸棒に外嵌固定されるジョイント部材であって、その端面に凹部を有するジョイント部材を備えるとともに
前記ジョイント部材の前記凹部に前記コイルばねの素線の端部を嵌合する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の送りねじ装置。
複数本の前記コイルばねを同軸に重ね合わせて、前記ねじ軸に多条ねじを形成した
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の送りねじ装置。
軸棒に、内径が前記軸棒と略同一のコイルばねを外嵌してなるねじ軸と、前記ねじ軸に螺合するとともに、前記ねじ軸に対して相対的に回転して、直線移動する移動用ナットと、を備える送りねじ装置において、
前記コイルばねは、その全長に渉って、前記軸棒に溶接されている
ことを特徴とする送りねじ装置。
前記コイルばねは、前記軸棒にタック溶接されている
ことを特徴とする請求項１２に記載の送りねじ装置。
前記タック溶接の隣り合う溶接区間を結ぶ直線は、前記軸棒の中心軸に対して、ねじれの位置にある
ことを特徴とする請求項１３に記載の送りねじ装置。
前記タック溶接の溶接区間の位置を前記軸棒の回転中心回りの角度で表示した場合に、隣り合う前記溶接区間の間隔は、３６０°に対して互いに素となる角度である
ことを特徴とする請求項１３に記載の送りねじ装置。
軸棒に、内径が前記軸棒と略同一のコイルばねを外嵌してなるねじ軸と、前記ねじ軸に螺合するとともに、前記ねじ軸に対して相対的に回転して、直線移動する移動用ナットと、を備える送りねじ装置において、
前記コイルばねと前記軸棒は、合成樹脂で被覆されている
ことを特徴とする送りねじ装置。
ウォームと前記ウォームに噛み合うウォームホィールを備えて、前記ウォームで前記ウォームホィールを回転駆動するウォーム歯車装置において、
前記ウォームは、軸棒に、内径が前記軸棒と略同一のコイルばねを外嵌してなるねじ軸である
ことを特徴とするウォーム歯車装置。
前記ウォームホィールを複数個備えて、前記ねじ軸の長さ方向に配置するとともに、
前記コイルばねは、前記ねじ軸の長さ方向においてねじピッチが変化する
ことを特徴とする請求項１７に記載のウォーム歯車装置。
前記コイルばねは、その全長に渉って、前記軸棒に溶接されている
ことを特徴とする請求項１７または請求項１８に記載のウォーム歯車装置。
前記コイルばねと前記軸棒は、合成樹脂で被覆されている
ことを特徴とする請求項１７または請求項１８に記載のウォーム歯車装置。