JP2017166520A - Screw feeding device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、精密機械の可動部に使用されるネジ送り装置に関するものである。 The present invention relates to a screw feeding device used for a movable part of a precision machine.
精密機械、測量装置では装置を高精度の水平姿勢とする為に整準装置を具備している。整準装置は、測量装置本体が設置される載置テーブルを水平2軸で傾動させ、水平としている。 Precision machines and surveying instruments are equipped with a leveling device in order to make the device a highly accurate horizontal posture. The leveling device is leveled by tilting the mounting table on which the surveying instrument main body is installed with two horizontal axes.
この傾動させる為の装置としてネジ送り装置が用いられる。可動部が傾動する機構に対してネジ送り装置が用いられた場合、該ネジ送り装置は可動部に真直変位を与え、可動部は真直変位によって傾動することから、ネジ送り装置と可動部間の連結部には可動部の傾動に伴う相対的な傾斜が発生する。従って、連結部には、相対的な傾斜及び傾斜に伴う位置ずれを吸収する機能が要求される。 A screw feeding device is used as the device for tilting. When a screw feeding device is used for a mechanism in which the movable portion tilts, the screw feeding device gives a straight displacement to the movable portion, and the movable portion tilts due to the straight displacement. Relative inclination accompanying the tilting of the movable part occurs in the connecting part. Therefore, the connecting portion is required to have a function of absorbing the relative inclination and the positional deviation accompanying the inclination.
従来、傾動部と直進部とを連結する方法としては、ユニバーサルジョイントを用いる等が考えられていたが、小型で簡単な連結方法とはいえなかった。 Conventionally, as a method for connecting the tilting portion and the straight portion, it has been considered to use a universal joint or the like, but it has not been a small and simple connection method.
本発明は、簡単な構成で小型化が可能なネジ送り装置を提供するものである。 The present invention provides a screw feeder that can be reduced in size with a simple configuration.
本発明は、所定の角度範囲で回転可能な被傾動体から延出する傾動脚部に回転変位を与えるネジ送り装置であって、該ネジ送り装置はモータにより回転されるスクリューロッドと、該スクリューロッドに螺合するナットとを具備し、前記傾動脚部の先端部には、該傾動脚部の回転中心に向うV溝が形成されると共に先端から該V溝の中心に沿って切欠が形成され、前記スクリューロッドは前記切欠を非接触で挿通し、前記ナットは該ナットの軸心と同心の球面を有し、該球面が前記V溝に接触し、前記傾動脚部と前記ナット間には、該ナットの回転を拘束する回止が設けられ、前記傾動脚部と前記ナット間には前記球面と前記V溝とを接触させるスプリングが設けられたネジ送り装置に係るものである。 The present invention relates to a screw feeding device that applies rotational displacement to a tilting leg extending from a tilted body that can rotate within a predetermined angle range, the screw feeding device including a screw rod that is rotated by a motor, and the screw. A nut that is screwed to the rod, and a V-groove is formed at the tip of the tilting leg toward the center of rotation of the tilting leg, and a notch is formed from the tip along the center of the V-groove. The screw rod is inserted through the notch in a non-contact manner, the nut has a spherical surface concentric with the axis of the nut, the spherical surface is in contact with the V groove, and between the tilting leg and the nut. Is a screw feeding device in which a rotation stop for restraining the rotation of the nut is provided, and a spring for contacting the spherical surface and the V-groove is provided between the tilting leg and the nut.
又本発明は、前記スプリングは、スプリング力の作用方向が、前記スクリューロッドの軸心に対して傾斜する様に設けられたネジ送り装置に係るものである。 Further, the present invention relates to a screw feeding device in which the spring is provided such that the acting direction of the spring force is inclined with respect to the axis of the screw rod.
又本発明は、前記スプリングは、スプリング力の分力が、前記ナットに前記スクリューロッドの軸心を中心とする回転力を発生させる様に設けられたネジ送り装置に係るものである。 Further, the present invention relates to a screw feeding device in which the spring is provided such that a component force of the spring force generates a rotational force about the axis of the screw rod on the nut.
又本発明は、前記スプリングは、前記スクリューロッドを挾んで2本設けられ、2本の前記スプリングはバネ力が異なる様に設定されたネジ送り装置に係るものである。 Further, the present invention relates to a screw feeding device in which two springs are provided sandwiching the screw rod, and the two springs are set so that spring forces are different.
又本発明は、前記スプリングは、スプリング力の作用方向が前記スクリューロッドの軸心を含む平面に対して傾斜する様に設けられたネジ送り装置に係るものである。 Further, the present invention relates to a screw feeding device in which the spring is provided such that the acting direction of the spring force is inclined with respect to a plane including the axis of the screw rod.
又本発明は、前記回止は、前記傾動脚部の先端部に設けられた回止ピンと、前記ナットに形成されたスリット溝とを有し、該スリット溝に前記回止ピンが摺動自在に嵌合したネジ送り装置に係るものである。 According to the present invention, the detent includes a detent pin provided at the tip of the tilting leg and a slit groove formed in the nut, and the detent pin is slidable in the slit groove. This relates to the screw feeding device fitted to the.
更に又本発明は、前記回止は、前記傾動脚部の先端部に設けられた回止ピンと、前記ナットに前記スクリューロッドの軸心に対して直交する方向に突設されたピンとを有し、前記回止ピンと前記ピンとを当接させたネジ送り装置に係るものである。 Furthermore, in the present invention, the rotation includes a rotation pin provided at a tip end portion of the tilting leg portion, and a pin protruding from the nut in a direction perpendicular to the axis of the screw rod. Further, the present invention relates to a screw feeding device in which the rotation pin and the pin are brought into contact with each other.
本発明によれば、所定の角度範囲で回転可能な被傾動体から延出する傾動脚部に回転変位を与えるネジ送り装置であって、該ネジ送り装置はモータにより回転されるスクリューロッドと、該スクリューロッドに螺合するナットとを具備し、前記傾動脚部の先端部には、該傾動脚部の回転中心に向うV溝が形成されると共に先端から該V溝の中心に沿って切欠が形成され、前記スクリューロッドは前記切欠を非接触で挿通し、前記ナットは該ナットの軸心と同心の球面を有し、該球面が前記V溝に接触し、前記傾動脚部と前記ナット間には、該ナットの回転を拘束する回止が設けられ、前記傾動脚部と前記ナット間には前記球面と前記V溝とを接触させるスプリングが設けられたので、前記ネジ送り装置で与えられる変位は前記ナットを介して直接前記傾動脚部に伝達される構成となり、構造は極めて簡略化されるという優れた効果を発揮する。 According to the present invention, there is provided a screw feeding device that applies rotational displacement to a tilting leg extending from a tilted body that can rotate within a predetermined angle range, the screw feeding device being a screw rod that is rotated by a motor; A nut that is screwed to the screw rod, and a V-groove is formed at the tip of the tilting leg toward the center of rotation of the tilting leg, and is cut out from the tip along the center of the V-groove. The screw rod is inserted through the notch in a non-contact manner, the nut has a spherical surface concentric with the axial center of the nut, the spherical surface is in contact with the V-groove, the tilting leg portion and the nut A rotation stop is provided between the nut and the nut, and a spring is provided between the tilting leg and the nut to bring the spherical surface and the V-groove into contact with each other. Displacement is via the nut Becomes configured to be transmitted to the contact the tilting legs, structure exhibits an excellent effect that is extremely simplified.
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
本発明の実施例に係るネジ送り装置が、整準装置の送り装置として使用された場合を説明する。 A case where the screw feeding device according to the embodiment of the present invention is used as a feeding device of a leveling device will be described.
図1〜図3は、本実施例のネジ送り装置を具備した整準装置1を示しており、図中2は、該整準装置1の固定部位である本体フレームを示し、該本体フレーム2は略リング形状をしており、該本体フレーム2の内側にX軸フレーム3が同心に設けられ、該X軸フレーム3の上にY軸フレーム4が同心に設けられている。該Y軸フレーム4の上面には所要箇所、図1中の図示では4箇所にボス5が突設されている。該ボス5に、整準の対象となる装置、例えば測量装置本体を取付ける為の嵌合部及び上ケースが取付けられる。
1 to 3 show a
前記X軸フレーム3はX軸12を中心に傾動自在(所定の角度範囲で回転自在)となっており、前記Y軸フレーム4はY軸13を中心に前記X軸フレーム3に対して傾動自在(所定の角度範囲で回転自在)となっている。X軸12、Y軸13は直交し、且つ同一平面内に存在する様に設定されている。
The
前記本体フレーム2の下面からは第1固定脚部7が下方に延出し、該第1固定脚部7の下端にX軸ネジ送り装置8が設けられている。前記X軸フレーム3の下面からは第2固定脚部9が下方に延出し、該第2固定脚部9の下端にはY軸ネジ送り装置10が設けられている。前記第1固定脚部7は前記本体フレーム2とダイキャスト等により一体成形してもよく、或は別部品として該本体フレーム2に取付けてもよい。又、同様に前記第2固定脚部9はダイキャストにより前記X軸フレーム3と一体成形してもよく、或は別部品として該X軸フレーム3に取付けてもよい。
A first
次に、該X軸フレーム3、前記Y軸フレーム4を傾動自在に支持する支持機構について説明する。
Next, a support mechanism for tiltably supporting the
前記X軸フレーム3には、所要量立上がり、次にX軸12に沿って外周側に向って延出する断面が半円状の軸部15,16が設けられている。該軸部15,16は、前記本体フレーム2とオーバラップしている。
The
図2(A)は、図1のA矢視図であり、前記本体フレーム2の前記軸部15と対峙する部位には軸受ボス17が突設され、該軸受ボス17には円錐形の第1球受穴18が穿設される。前記軸部15の下面で前記第1球受穴18と対峙する位置に、第1円錐穴19が穿設され、前記第1球受穴18と前記第1円錐穴19間には鋼球21が介設されている。
FIG. 2A is a view taken in the direction of arrow A in FIG. 1, and a
図2(B)は、図1のB矢視図であり、前記本体フレーム2の前記軸部16と対峙する部位には軸受ボス22が突設され、該軸受ボス22には円錐形の第1球受穴23が穿設される。前記軸部16の下面で前記第1球受穴23と対峙する位置に、X軸12と平行に第1V溝24が刻設され、該第1V溝24と前記第1球受穴23との間には鋼球25が介設されている。
FIG. 2B is a view taken in the direction of arrow B in FIG. 1, and a
前記鋼球21,25はX軸12上に位置し、前記第1V溝24は、前記第1球受穴18,23間の加工誤差又は成形部品寸法誤差及び前記第1球受穴23と前記第1V溝24間の加工誤差又は成形部品寸法誤差を吸収する。従って、前記本体フレーム2に対する組立は、前記鋼球21,25を介し、前記X軸フレーム3を前記本体フレーム2に載置するだけでよい。尚、前記X軸フレーム3と前記本体フレーム2との間にはスプリング(図示せず)が設けられ、前記鋼球21,25が所要の面圧で前記X軸フレーム3と前記本体フレーム2との間に安定に保持される。
The
前記Y軸フレーム4の支持機構は、前記X軸フレーム3の支持機構と同様である。
The support mechanism for the Y-
図3(A)は図1のC矢視図であり、図3(B)は図1のD矢視図である。 3A is a view as viewed from the arrow C in FIG. 1, and FIG. 3B is a view as viewed from the arrow D in FIG.
前記X軸フレーム3の周縁部で、Y軸13上に軸受ボス26,27が設けられ、該軸受ボス26,27には、それぞれ円錐形の第2球受穴28,29が穿設される。前記Y軸フレーム4の前記第2球受穴28に対峙する位置に第2円錐穴30が穿設され、前記Y軸フレーム4の前記第2球受穴29に対峙する位置に、Y軸13と平行にV溝31が刻設される。
前記第2球受穴28と前記第2円錐穴30との間には鋼球32が介設され、前記第2球受穴29と前記V溝31との間には鋼球33が介設される。
A
前記鋼球32,33はY軸13上に位置し、前記V溝31は、前記第2球受穴28、第2球受穴29、前記第2円錐穴30、前記V溝31に関する加工誤差又は成形部品寸法誤差を吸収する。
The
前記Y軸フレーム4の組立は、前記鋼球32,33を介し、前記Y軸フレーム4を前記X軸フレーム3に載置するだけでよい。該X軸フレーム3と前記Y軸フレーム4との間にはスプリング(図示せず)が設けられ、前記鋼球32,33が所要の面圧で前記X軸フレーム3と前記Y軸フレーム4との間に安定に保持される。
The Y-
次に、図4〜図7を参照して、前記X軸ネジ送り装置8、前記Y軸ネジ送り装置10について説明する。
Next, the
尚、前記X軸ネジ送り装置8と前記Y軸ネジ送り装置10とは同一の構成となっているので、以下、前記Y軸ネジ送り装置10について説明する。
Since the
前記Y軸ネジ送り装置10はフレーム部材として、前記第2固定脚部9に固定される固定金具35を有する。
The Y-
該固定金具35の端板35a,35b間に掛渡りスクリューロッド37が、回転自在に設けられる。該スクリューロッド37の前記端板35aを貫通する端部には、被動ギア38が固着されている。
A spanning
又、前記端板35aにはモータ39が取付けられている。該モータ39としては、パルスモータ等回転角を制御できるモータが用いられる。
A
前記モータ39の出力軸には駆動ギア41が固着され、該駆動ギア41、前記被動ギア38との間には中間ギア42が設けられている(図6参照)。該中間ギア42の大径ギア42aが前記駆動ギア41に噛合し、前記中間ギア42の小径ギア42bが前記被動ギア38と噛合している。而して、前記モータ39の回転は、前記駆動ギア41、前記中間ギア42、前記被動ギア38のギア列によって減速され、前記スクリューロッド37に伝達される。
A
該スクリューロッド37にナット43が螺合される。又、前記Y軸フレーム4に一体成形された傾動脚部44は、前記Y軸フレーム4が水平な状態で鉛直下方に延出し、前記傾動脚部44の下端部44aが前記ナット43と係合する。
A
該ナット43の前記下端部44aと当接する面は、前記ナット43の軸心と同心の球面となっている。又前記下端部44aには前記傾動脚部44の回転中心に向う方向(本実施例では鉛直方向)に延出するV溝44bが形成され、該V溝44bを形成するテーパ面が前記ナット43と当接する。又、前記傾動脚部44の中心には前記下端部44aの下端からスリット状の切欠45が形成される(図5参照)。該切欠45の幅は、前記スクリューロッド37の直径より大きく、該スクリューロッド37が非接触で挿通し、前記傾動脚部44が傾動した場合でも、前記下端部44aと前記スクリューロッド37とは干渉しない様になっている。
The surface of the
前記下端部44aには、前記Y軸フレーム4が水平な状態で、水平方向に突出する回止ピン46が設けられている。前記ナット43には、前記スクリューロッド37の軸心と平行にスリット溝47が形成され、該スリット溝47に前記回止ピン46が摺動自在に嵌合する。前記回止ピン46と前記スリット溝47は、前記傾動脚部44と前記ナット43との間の相対回転を拘束する回止を構成する。
The
該ナット43には水平方向に突出するバネ掛け48a,48bが設けられ、該バネ掛け48a,48bと前記下端部44aとの間にバネ49a,49bが張設される(図6参照)。
The
該バネ49a,49bは、前記ナット43と前記下端部44aとを所定の面圧で密着させ、前記ナット43の変位に対して前記傾動脚部44が追従する様になっている。
The
尚、前記バネ49a,49bの変位は、前記ナット43に対する前記傾動脚部44の傾動に起因するものであり、僅かである。従って、前記バネ49a,49bの設計にバネの変位に対するバネ力の増減を考慮する必要がなくなり、前記バネ49a,49bの設計が容易となる。
The displacement of the
次に、図8(A)、図8(B)に示される様に、前記バネ49aが前記バネ掛け48aと前記下端部44aとの間に付与するバネ作用と、前記バネ49bが前記バネ掛け48bと前記下端部44aとの間に付与するバネ作用とは異なる様に、バネ力及びバネ力の作用方向が、或はバネ力及びバネ力の作用方向の少なくとも一方が設定されている。尚、前記バネ49a,49bのバネ作用を異ならせる方法としては、上記した説明の他にも、種々考えられることは言う迄もない。
Next, as shown in FIGS. 8A and 8B, the
前記バネ49aのバネ作用と前記バネ49bのバネ作用とを異ならせることで、前記バネ掛け48a,48bに対するバネ力が前記スクリューロッド37に対して非対称となる。この為、前記バネ49a,49bの合力の作用方向が、前記スクリューロッド37の軸心に対して平行でなくなる(該軸心に対して傾斜する方向となる)。
By making the spring action of the
前記バネ49a,49bの合力は、前記ナット43の軸心が前記スクリューロッド37の軸心に対して傾斜する方向に回転力を付与する。この回転力により、前記ナット43が前記スクリューロッド37に対して間隙分だけ相対回転し、いわば片当りする様な状態となり、前記ナット43と前記スクリューロッド37との間のバックラッシ及びガタツキが抑止される。
The resultant force of the
即ち、前記バネ49a,49bは、前記ナット43と前記下端部44aとを密着させると共に前記ナット43と前記スクリューロッド37間のバックラッシ及びガタツキを抑止する。
That is, the
前記X軸ネジ送り装置8により前記X軸フレーム3がX軸12を中心に傾動し、前記Y軸フレーム4自体が前記Y軸ネジ送り装置10によりY軸13を中心に傾動することで、前記Y軸フレーム4は、水平2軸方向に傾動する。
The
図5に示される様に、前記Y軸フレーム4の裏面にはセンサ支持部材51が前記Y軸フレーム4と一体的に設けられ、前記センサ支持部材51にX軸12と直交する方向にX軸チルトセンサ53が設けられ、Y軸13と直交する方向にY軸チルトセンサ54が設けられている。
As shown in FIG. 5, a
前記X軸チルトセンサ53、前記Y軸チルトセンサ54が水平を検出する様に、前記X軸ネジ送り装置8、前記Y軸ネジ送り装置10を駆動することで、前記整準装置1による整準が実行される。
Leveling by the
図7(A)〜図7(C)を参照し、前記X軸ネジ送り装置8、前記Y軸ネジ送り装置10の作動について、更に説明する。尚、図7(A)〜図7(C)は、前記Y軸フレーム4を傾動させる場合を示しているが、前記X軸フレーム3を傾動させる場合も同様である。
With reference to FIGS. 7A to 7C, the operation of the
図7(A)は、前記Y軸フレーム4が図中右側に傾斜(右側が下がる)した状態を示している。
FIG. 7A shows a state in which the Y-
前記モータ39により前記被動ギア38を介して前記スクリューロッド37が時計方向に回転される。前記ナット43の回転は、前記回止ピン46によって拘束されているので、前記ナット43が左方に変位する(前記スクリューロッド37が右ネジの場合)。
The
前記ナット43と前記下端部44aとは前記バネ49a,49bによって連結されているので、前記下端部44aは前記ナット43と一体に左方に変位し、前記傾動脚部44はY軸13を中心に時計方向に回転する。
Since the
前記Y軸フレーム4を図7(A)の右傾斜した状態から、図7(B)に示される水平状態に戻すには、前記スクリューロッド37を反時計方向に回転させる。前記ナット43が右方に変位し、前記下端部44aが右方に移動され、前記Y軸フレーム4が水平となる。該Y軸フレーム4の水平は前記X軸チルトセンサ53によって検出される。
In order to return the Y-
更に、図7(C)に示される左傾斜とするには、更に前記スクリューロッド37を反時計方向に回転させる。前記ナット43が更に右方に移動し、前記傾動脚部44がY軸13を中心に反時計方向に傾斜し、前記Y軸フレーム4が左傾斜する。
Further, in order to obtain the left inclination shown in FIG. 7C, the
而して、前記ナット43の直進変位に追従して、前記傾動脚部44が傾動する。更に、前記ナット43は球面で前記V溝44bに接触するので、前記ナット43の直進変位が円滑に前記傾動脚部44の回転変位に変換される。
Thus, the tilting
更に、前記ナット43の球面は、前記V溝44bに係合するので、該V溝44bの長手方向に対しては、滑りが許容され、該V溝44bの幅方向については、変位が拘束される。従って前記傾動脚部44の回転変位は、前記ナット43の直進動に規制され、正確な円軌道となる。
Further, since the spherical surface of the
図8(A)、図8(B)を参照して、前記バネ49a,49bの作用の一例を説明する。
An example of the action of the
先ず、図6に於いて、前記バネ49aと前記バネ49bとのバネ力を異ならせる。例えば、前記バネ49aのバネ力を前記バネ49bと比較して強くすると、前記ナット43には、図6の紙面に対して時計方向の回転力が働き、該ナット43は前記スクリューロッド37に対して片当りし、該スクリューロッド37と前記ナット43間のバックラッシ及びガタツキが抑制される。
First, in FIG. 6, the spring forces of the
次に、前記バネ49a,49b又はいずれか一方を、図8(A)の様に、前記スクリューロッド37の軸心を含む平面に対して傾斜させて取付ける。バネ力は、該スクリューロッド37の軸心に対して傾斜する方向に作用し、軸心と直交するバネ力の分力により、前記ナット43には前記スクリューロッド37を中心とした回転力Mが作用する(図8(B))。前記ナット43の回転を拘束するものは、前記回止ピン46と前記スリット溝47との係合であり、前記回止ピン46は前記スリット溝47に対して常時一方向から片当りする。
Next, the
従って、前記回止ピン46と前記スリット溝47との間のバックラッシ及びガタツキも、前記バネ49a,49bのバネ作用によって抑止される。尚、上記実施例では、2本のバネを使用しているが、1本のバネとしてもよい。
Accordingly, backlash and backlash between the
而して、簡潔な構成のネジ送り装置により傾動する部材に対して、バックラッシ及びガタツキなく変位を与えることができる。 Thus, the member tilted by the screw feeding device having a simple configuration can be displaced without backlash and backlash.
更に、前記スクリューロッド37と前記ナット43間のバックラッシ及びガタツキ、該ナット43と前記回止ピン46間のバックラッシ及びガタツキを1組のバネにより抑止することができ、バックラッシ取り用の部品、構造とする必要がない。この為、部品点数が少なく、而も大幅な小型化が可能となる。
Further, the backlash and backlash between the
尚、前記ナット43に回転力Mを作用させる為、別途スプリングを設けてもよいことは言う迄もない。
Needless to say, a separate spring may be provided to apply the rotational force M to the
又、前記回止ピン46と前記ナット43との係合について、該ナット43に前記スリット溝47を設ける代りに、前記ナット43に半径方向(前記スクリューロッド37の軸心と直交する方向)に突出する係合ピンを設け、該係合ピンを前記回止ピン46に当接させ、前記ナット43の回止としてもよい。
Further, with respect to the engagement between the
更に、前記回止ピン46を前記ナット43に設け、前記傾動脚部44に鉛直方向に延在する溝を形成し、前記回止ピン46と溝とを係合させてもよい。要は、前記傾動脚部44の傾動により、前記ナット43と前記傾動脚部44との接触位置が変化した場合に、前記回止ピン46と前記ナット43との間で回転変位が生じない係合関係であればよい。
Furthermore, the
又、上記実施例では、ネジ送り装置は、被傾動体として示した本体フレーム2、X軸フレーム3、Y軸フレーム4の下方に設けられたが、被傾動体の上方に設けられても、横側に設けられても同様に実施可能であり、所定の角度範囲で回転変位を与える装置として実施可能である。
Further, in the above embodiment, the screw feeding device is provided below the
1 整準装置
2 本体フレーム
3 X軸フレーム
4 Y軸フレーム
7 第1固定脚部
8 X軸ネジ送り装置
9 第2固定脚部
10 Y軸ネジ送り装置
12 X軸
13 Y軸
35 固定金具
37 スクリューロッド
38 被動ギア
39 モータ
41 駆動ギア
43 ナット
44 傾動脚部
44a 下端部
44b V溝
45 切欠
46 回止ピン
47 スリット溝
48a,48b バネ掛け
49a,49b バネ
51 センサ支持部材
53 X軸チルトセンサ
54 Y軸チルトセンサ
DESCRIPTION OF
Claims (7)
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