JP2021078182A

JP2021078182A - リードスクリュー装置

Info

Publication number: JP2021078182A
Application number: JP2019200947A
Authority: JP
Inventors: 王　東暉; Toki O; 東暉王
Original assignee: Shinano Kenshi Co Ltd
Current assignee: Shinano Kenshi Co Ltd
Priority date: 2019-11-05
Filing date: 2019-11-05
Publication date: 2021-05-20
Anticipated expiration: 2039-11-05
Also published as: CN112787478A; CN112787478B; JP7045355B2

Abstract

【課題】２つの軸受の熱膨張を吸収できるリードスクリュー装置を提供する。
【解決手段】リードスクリューと、前記リードスクリューを回転するモータと、を備え、前記モータは、中空軸と、前記中空軸の外周部に嵌合したロータコアと、前記ロータコアに対向したステータと、前記ステータよりも先端側に配置された第１ブラケット３０と、前記ステータよりも基端側に配置された第２ブラケット４０と、前記第２ブラケット４０に螺合し、螺合量に応じて軸心方向に移動するネジ蓋１１０と、前記先端側で前記中空軸に嵌合した第１軸受９１と、前記基端側で前記中空軸に嵌合した第２軸受９２と、前記第１ブラケット３０と前記第１軸受９１との間に配置された弾性体１００と、を含み、前記中空軸は、前記螺合量に応じて、前記ネジ蓋１１０は、前記第１ブラケット３０との間で前記弾性体１００を圧縮する、リードスクリュー装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、リードスクリュー装置に関する。

リードスクリューとモータとを備えたリードスクリュー装置が知られている。例えばリードスクリューを回転可能に支持する軸受を備えた場合がある（特許文献１参照）。このような軸受は、モータの熱により熱膨張する場合がある。上記特許文献１では、ウェーブワッシャによりその熱膨張が吸収され、軸受の破損が防止されている。

特開２０１７−２１５０１９号公報

例えば２つの軸受を軸心方向に離れて配置する場合がある。この場合にも、これらの軸受の熱膨張を吸収できることが望ましい。

そこで本発明は、２つの軸受の熱膨張を吸収できるリードスクリュー装置を提供することを目的とする。

上記目的は、リードスクリューと、前記リードスクリューの先端が突出し基端が内部に挿入された状態で前記リードスクリューを回転するモータと、を備え、前記モータは、前記リードスクリューの外周部の一部に嵌合した中空軸と、前記中空軸の外周部に嵌合したロータコアと、前記ロータコアに対向したステータと、前記ステータよりも前記先端側に配置された第１ブラケットと、前記ステータよりも前記基端側に配置され、前記第１ブラケットと共に前記ステータを保持する第２ブラケットと、前記第２ブラケットに螺合し、螺合量に応じて前記リードスクリューの軸心方向に移動するネジ蓋と、前記ロータコアよりも前記先端側で前記中空軸の外周に嵌合した第１軸受と、前記ロータコアよりも前記基端側で前記中空軸の外周に嵌合した第２軸受と、前記第１ブラケットと前記第１軸受との間に配置された弾性体と、を含み、前記中空軸は、前記第１軸受が嵌合した第１小径部、前記第１小径部よりも前記基端側にあり前記第１小径部よりも外径が大きく前記ロータコアが嵌合した大径部、前記大径部よりも前記基端側にあり前記大径部よりも外径が小さく前記第２軸受が嵌合した第２小径部、を含み、前記螺合量に応じて、前記ネジ蓋は、前記第２軸受、前記大径部、及び前記第１軸受を介して、前記第１ブラケットとの間で前記弾性体を圧縮する、リードスクリュー装置によって達成できる。

２つの軸受の熱膨張を吸収できるリードスクリュー装置を提供できる。

図１は、リードスクリュー装置の外観斜視図である。図２Ａは、図１の第１軸受周辺の拡大図であり、図２Ｂは、図１の第２軸受周辺の拡大図である。

図１は、リードスクリュー装置１の外観斜視図である。リードスクリュー装置１は、リードスクリュー１０と、リードスクリュー１０を回転するモータ２０とを備える。リードスクリュー１０は、先端がモータ２０から突出し、基端はモータ２０の内部に挿入されている。リードスクリュー１０は、モータ２０により回転可能に保持された軸部１２、モータ２０から突出して外周面に溝が形成された雄ネジ部１１が形成されている。雄ネジ部１１には、ナット部材２００が螺合している。軸部１２の外周面には、雄ネジ部１１のような溝は形成されていない。リードスクリュー１０は金属製であるがこれに限定されない。尚、モータ２０はステッピングモータである。

モータ２０は、ブラケット３０及び４０、ステータ５０、ロータコア６０、中空軸７０、調整ネジ８０、ネジ蓋１１０等を含む。互いに略円板状に形成されたブラケット３０及び４０は、略円筒状のステータ５０を挟むようにステータ５０に固定されている。換言すれば、ブラケット３０及び４０はステータ５０を保持している。ブラケット４０はリードスクリュー１０の基端側に配置され、ブラケット３０はブラケット４０よりもリードスクリュー１０の先端側に配置されている。ネジ蓋１１０は、詳しくは後述するがブラケット４０に螺合している。ブラケット３０及び４０は金属製であるがこれに限定されない。ステータ５０は、金属製である。ブラケット３０は第１ブラケットの一例であり、ブラケット４０は第２ブラケットの一例である。

ステータ５０内には、４つのロータコア６０や２つのマグネット６１、スペーサ６３、中空軸７０が配置されている。中空軸７０は、リードスクリュー１０の軸部１２の外周部に部分的に嵌合している。中空軸７０は金属製であるがこれに限定されない。中空軸７０は、小径部７１及び７２と大径部７３とが形成されている。小径部７１は、先端側に形成されている。大径部７３は、小径部７１よりも基端側に形成されている。小径部７２は、大径部７３よりも基端側に形成されている。大径部７３の外径は、小径部７１及び７２のそれぞれの外径よりも大きい。ここで、ブラケット３０及び４０は、それぞれ中空軸７０を回転可能に支持するための軸受９１及び９２を保持している。軸受９１の内輪は、小径部７１の外周面に嵌合している。同様に、軸受９２の内輪は、小径部７２の外周面に嵌合している。小径部７１は第１小径部の一例であり、小径部７２は第２小径部の一例である。軸受９１は第１軸受の一例であり、軸受９２は第２軸受の一例である。

４つのロータコア６０は、軸心方向に並ぶようにして中空軸７０の大径部７３の外周面に嵌合している。尚、ロータコア６０の数は４つに限定されず、１つであってもよい。マグネット６１は、ブラケット３０に隣接したロータコア６０とこれに隣接したロータコア６０との間に配置され、更に、ブラケット４０に隣接したロータコア６０とこれに隣接したロータコア６０との間にも配置されている。スペーサ６３は、４つのロータコア６０のうち中心側に配置された２つのロータコア６０の間に配置されている。マグネット６１は、薄い円板状であり、周方向に異なる極性が交互に並ぶように着磁されている。スペーサ６３は、アルミ製又は合成樹脂製の薄い円板状である。また、調整ネジ８０は、リードスクリュー１０の軸部１２の基端に形成されたネジ穴に螺合しており、螺合量に応じてリードスクリュー１０と中空軸７０との軸心方向での相対位置を調整する。このように、リードスクリュー１０、ロータコア６０、マグネット６１、スペーサ６３、中空軸７０、及び調整ネジ８０は、ブラケット３０及び４０、及びステータ５０に対して一体的に回転する。

ステータ５０には、不図示の複数のコイルが巻回され、これらの通電状態によりステータ５０が励磁される。これにより、ステータ５０とマグネット６１との間に作用する磁気的吸引力及び磁気的反発力によって、リードスクリュー１０、４つのロータコア６０、２つのマグネット６１、スペーサ６３、中空軸７０、及び調整ネジ８０が一体的に回転する。

以上のように、ロータコア６０はリードスクリュー１０に直接嵌合しているのではなく、中空軸７０の大径部７３の外周面に嵌合している。このため、例えばリードスクリュー１０とは外径の大きさが異なるリードスクリューを採用する場合には、中空軸７０とは異なる、そのリードスクリューの外径の大きさに対応した内径を有した中空軸を用意すればよく、ロータコア６０をそのまま流用できる。ここで、ロータコア６０は、ステータ５０との間に作用する磁力や磁束などの回転動力への影響を考慮して設計、製造する必要があり、コストが高い。このようなコストの高いロータコア６０を流用できるため、低コストで外径の大きさが異なるリードスクリューを容易に交換できる。

また、軸受９１及び９２の内輪も、リードスクリュー１０に直接嵌合しているのではなく中空軸７０に嵌合している。この場合も、中空軸７０とは内径の大きさが異なる中空軸を用意することにより、軸受９１及び９２をそのまま流用しつつ外径の大きさが異なるリードスクリューを採用できる。

図２Ａは、図１の軸受９１周辺の拡大図である。軸受９１とブラケット３０との間には２つのウェーブワッシャ１００が軸方向に重ねて配置されている。ウェーブワッシャ１００は弾性体の一例である。図２Ｂは、図１の軸受９２周辺の拡大図である。ネジ蓋１１０の外周部には雄ネジ部１１２が形成され、ブラケット４０の雌ネジ部４２に螺合している。雄ネジ部１１２と雌ネジ部４２との螺合量に応じて、ネジ蓋１１０はブラケット４０に対して軸心方向に相対移動する。ここで、ネジ蓋１１０は、軸受９２に向けて突出して軸受９２の外輪に当接した突部１１４が形成されている。突部１１４は、軸受９２に対向するネジ蓋１１０の面の外周縁を周回するように形成されている。ネジ蓋１１０の突部１１４は軸受９２の外輪を先端側に押圧することにより、軸受９２の内輪は中空軸７０の小径部７２と大径部７３との境界に形成された段部７３２を先端側に押圧する。これにより、中空軸７０の大径部７３と小径部７１との境界に形成された段部７３１は、軸受９１の内輪を先端側に押圧する。これにより軸受９１は、軸受９１とブラケット３０との間に配置された２つのウェーブワッシャ１００を圧縮する。このように、ネジ蓋１１０の雄ネジ部１１２とブラケット４０の雌ネジ部４２との螺合量を調整することにより、ブラケット３０及び４０やステータ５０に対する中空軸７０やロータコア６０の軸心方向での相対位置を調整することができる。

ここで、モータ２０の発熱により軸受９１及び９２が熱膨張する場合がある。例えば軸受９１が熱膨張して軸心方向に膨張しても、ウェーブワッシャ１００がその熱膨張を吸収するように弾性変形する。また、軸受９２が熱膨張して軸心方向に膨張しても、中空軸７０や軸受９１を介してウェーブワッシャ１００がその熱膨張を吸収する。中空軸７０が熱膨張する場合も同様である。このように、ウェーブワッシャ１００がこれらの熱膨張を吸収するため、これらの部材の破損などが抑制されている。なお、軸受９２側にもウェーブワッシャ１００を配置することも考えられるがネジ蓋１１０があるためウェーブワッシャ１００を配置する空間は無い。かといってネジ蓋１１０などからなる軸心方向の調整機構が無いと各部品の精度や組立精度が必要となるためコストアップにつながってしまう。

上記実施例では、弾性体として２つのウェーブワッシャ１００を一例として説明したが、これに限定されず、単一のウェーブワッシャ１００であってもよいし、３つ以上のウェーブワッシャ１００であってもよい。また、弾性体はウェーブワッシャ１００以外のものであってもよく、例えば板バネやコイルスプリングであってもよい。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、変形・変更が可能である。

１リードスクリュー装置
１０リードスクリュー
２０モータ
３０ブラケット（第１ブラケット）
４０ブラケット（第２ブラケット）
５０ステータ
６０ロータコア
７０中空軸
７１小径部（第１小径部）
７２小径部（第２小径部）
７３大径部
９１軸受（第１軸受）
９２軸受（第２軸受）
１００ウェーブワッシャ（弾性体）
１１０ネジ蓋

Claims

リードスクリューと、
前記リードスクリューの先端が突出し基端が内部に挿入された状態で前記リードスクリューを回転するモータと、を備え、
前記モータは、
前記リードスクリューの外周部の一部に嵌合した中空軸と、
前記中空軸の外周部に嵌合したロータコアと、
前記ロータコアに対向したステータと、
前記ステータよりも前記先端側に配置された第１ブラケットと、
前記ステータよりも前記基端側に配置され、前記第１ブラケットと共に前記ステータを保持する第２ブラケットと、
前記第２ブラケットに螺合し、螺合量に応じて前記リードスクリューの軸心方向に移動するネジ蓋と、
前記ロータコアよりも前記先端側で前記中空軸の外周に嵌合した第１軸受と、
前記ロータコアよりも前記基端側で前記中空軸の外周に嵌合した第２軸受と、
前記第１ブラケットと前記第１軸受との間に配置された弾性体と、を含み、
前記中空軸は、前記第１軸受が嵌合した第１小径部、前記第１小径部よりも前記基端側にあり前記第１小径部よりも外径が大きく前記ロータコアが嵌合した大径部、前記大径部よりも前記基端側にあり前記大径部よりも外径が小さく前記第２軸受が嵌合した第２小径部、を含み、
前記螺合量に応じて、前記ネジ蓋は、前記第２軸受、前記大径部、及び前記第１軸受を介して、前記第１ブラケットとの間で前記弾性体を圧縮する、リードスクリュー装置。
前記弾性体は、ウェーブワッシャを含む、請求項１のリードスクリュー装置。
前記弾性体は、複数の前記ウェーブワッシャを含む、請求項２のリードスクリュー装置。