JP2700641B2 - 送りねじ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、ナット部材に対して直接的またはボールを
介して間接的に螺合された送りねじ装置であって、モー
タを構成するステータおよびロータを備えた送りねじ装
置に関する。 〈従来の技術〉 従来のこの種の送りねじ装置として第６図および第７
図を参照して説明する。ここではボールねじ構造の送り
ねじ装置を例とする。 図例の送りねじ装置において、符合１は外周面に螺旋
溝２が刻設されかつ両端が固定されたねじ軸を示してお
り、ねじ軸１には内周面の両端付近に１〜２周の螺旋溝
３が刻設されたナット部材４が外嵌されている。 ねじ軸１の螺旋溝２とナット部材４の螺旋溝３との間
には、複数個のボール５が転動自在に介在されており、
このボール５は図示しない循環路を介して循環するよう
に構成されている。 ナット部材４の外周にはステップモータを構成するロ
ータ６が外嵌固定されていて、ロータ６には径方向外側
に突出するとともに軸心方向に沿う櫛歯状の突条体７が
形成されている。 このロータ６は２つのころがり軸受８を介してステッ
プモータを構成するステータ９に回動自在に内嵌されて
いる。 このステータ９は図示しないスライドベアリングなど
の軸方向ガイドにより軸方向移動可能にかつ回動が規制
される状態に設置され、このステータ９上に図示しない
XYテーブルのベースなどが載置されるようになってい
る。 このステータ９の内面には径方向内側に放射状に突出
する複数個の断面『Ｔ』字形状の突片（けい素鋼板など
を積層した鉄心）10が形成されている。 この各突片10それぞれの先端には径方向内側に突出す
るとともにステータ９の軸方向に沿う櫛歯状の突条体11
がそれぞれ形成されており、また、各突片10それぞれの
本体部分には駆動コイル12が巻回されている。 ステータ９の突条体11はロータ６の突条体７に非接触
状態に対向しており、突条体11と突条体７との長手方向
がそれぞれ平行になっている。 動作としては、ステータ９の駆動コイル12を通電して
突片10を励磁すると、ステータ９が軸方向に移動可能で
かつ回動が規制されているからロータ６が所定方向に回
転しつつ軸方向移動し、このロータ６とともにナット部
材４も回転しつつ軸方向移動する。 〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、このような構成を有する従来例の場合
には、次のような問題点がある。 上述したようなボールねじ構造の送りねじ装置におい
ては、ステップモータを構成するロータ６およびステー
タ９がナット部材４の外周に２段重ねで取り付けられて
いるために、外径寸法が大きくなる。 また、図示しないがすべりねじ構造の送りねじ装置の
場合においても、前記ボールねじ構造の送りねじ装置と
同様にステップモータを外周に取り付けるようにするの
で、外径寸法が大きくなることは変わらない。 本発明はこのような事情に鑑みて創案されたもので、
ねじ軸を進退させるためのモータを備えている送りねじ
装置の外径寸法を小さくすることを目的としている。 〈問題点を解決するための手段〉 本発明はこのような目的を達成するために、次のよう
な構成をとる。 即ち、本発明の送りねじ装置は、モータを構成する駆
動コイル付のステータをナット部材に、ロータを前記ナ
ット部材にボールを介して螺合されたねじ軸にそれぞれ
設けてある。 〈作用〉 本発明の構成による作用は次のとおりである。 モータを構成するステータをナット部材に、ロータを
ねじ軸にそれぞれ設けてあって、ナット部材がステータ
を、ねじ軸がロータをそれぞれ兼ねる構成にしてあるか
ら、従来のようにナット部材の外周に別体であるロータ
およびステータなどが２段重ねに取り付けられるものよ
りも全体的な外径寸法が小さくなる。 そして、ナット部材に設けてあるステータの駆動コイ
ルに通電すると、ロータを設けてあるねじ軸と前記ステ
ータとの間に相対回転が生じ、ねじ軸とナット部材とは
相対回転に伴って相対的に軸方向に移動する。また、ナ
ット部材とねじ軸とをボールを介して螺合した構造であ
るから、ナット部材とねじ軸との相対位置関係を高精度
に管理できて、回転振れを抑制できるようになる他、ナ
ット部材またはねじ軸を軸方向に移動させて停止させる
ときの位置決めを高精度に管理できるようになる。 〈実施例〉 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。 第１図ないし第４図に本発明の一実施例を示してい
る。第１図は送りねじ装置の縦断側面図、第２図は送り
ねじ装置の縦断正面図、第３図はステータの突片の櫛歯
とねじ軸の突条体との相対位置を示す説明図、第４図
（ａ）および（ｂ）はねじ軸の突条体のいろいろな形態
を示す断面説明図である。 これらの図において、符号20はねじ軸、符号30はナッ
ト部材である。 ねじ軸20は、その外周面に螺旋溝21が刻設されている
とともに、両端部を軸受70,71により回動可能にかつ軸
方向移動を規制した状態に固着されている。 この螺旋溝21の溝間部分22には軸方向に沿う複数個の
突条体23が螺旋方向に櫛歯状に形成されている。 突状体23はねじ軸20と一体的に形成されている（第２
図参照）。なお、この突条体23の各間に第４図（ａ）に
示すように非磁性体25を介在させてねじ軸20の表面を平
坦にしてもかまわない。また、第４図（ｂ）に示すよう
にねじ軸20に凹部26を形成しておいてそこに突条体23と
して磁石27を植設してもかまわない。 ナット部材30は図示しないスライドベアリングなどの
軸方向ガイドにより軸方向移動が可能で回動が規制され
た状態に設置されており、その内周面の両端部分に前記
螺旋溝21と同ピッチの螺旋溝31が１〜２周刻設されてい
るとともに、中央付近の肉厚は螺旋溝31を形成している
両端部分よりも薄肉になっている。 ねじ軸20の螺旋溝21とナット部材30の螺旋溝31との間
には複数個のボールＢが転動自在に介在されており、こ
の各ボールＢは循環路Ｃを介して循環するようになって
いる。 ナット部材30の薄肉の内周面32にはモータを構成する
円筒形状のステータ40が固定状態に内嵌されている。 このステータ40は、径方向中心側に向かって放射状に
突出する複数個の断面『Ｔ』字形状の突片（けい素鋼板
などを積層した鉄心）41を備えている。 この各突片41それぞれの先端には櫛歯状の突条体42が
形成されているとともに、各突片41の本体部分には駆動
コイル43がそれぞれ巻回されている。 各突片41は、第３図（ａ）に示すように、その長手方
向がねじ軸20の軸心方向と平行に位置づけられており、
ねじ軸20の突条体23と突片41の突条体42とは互いに平行
になっている。この場合には発生する力の分力がねじ軸
20を動かすために作用するのである。なお、第３図
（ｂ）に示すように、突条体23を螺旋溝方向に対して直
角になるように軸方向に斜めに形成するとともにこれに
合わせて突片41も軸方向に斜めに位置づけてもかまわな
い。この場合には、発生する力が直接的にねじ軸20を動
かすために作用する。 そして、ナット部材30の内周面の両端近傍の２箇所に
は近接スイッチなどの検出部50がそれぞれ１個ずつ埋設
されており、ねじ軸20においてナット部材30のストロー
クエンドに相当する位置（螺旋溝21を形成していない部
分）には環状の凹溝が被検出部24として１つずつ刻設さ
れている。 このような送りねじ装置は、ねじ軸20とステータ40と
がステップモータを構成しており、ステータ40がナット
部材30に固定されていて軸方向に移動可能であるがその
回転が規制されているので、ステータ40は、その駆動コ
イル43を通電して突片41を励磁すると、ロータを兼ねる
構成のねじ軸20が所定方向に回転するのに伴って軸方向
に沿って移動することとなる。 このナット部材30を軸方向に移動させているとき、ナ
ット部材30の検出部50がねじ軸20の被検出部24を検出す
ると、この検出部50から出力する信号により図示しない
制御系でねじ軸20を停止させるように処理すれば、ナッ
ト部材30に対するねじ軸20のオーバランを防止すること
ができる。 なお、検出部50は近接スイッチだけに限定されず、例
えばリードスイッチ，ホール素子またはフォトインタラ
プタなどのどれでもかまわない。 このうちリードスイッチやホール素子を検出部50とす
る場合には被検出部24としては実施例で説明した凹溝の
かわりに環状磁石などを設けるのが好ましいし、またフ
ォトインタラプタを検出部50とした場合には被検出部24
としては鏡面部などを設けるのが好ましい。 そして、上記実施例において、検出部50を近接スイッ
チの代わりにリードスイッチやホール素子などにすれば
ねじ軸20の突条体23を被検出部24として検出して、この
検出部50からの出力信号を図示しない制御系において処
理することにより、ナット部材30に対するねじ軸20の変
位量を検出するようにもできる。 第５図に本発明の他の実施例を示している。同図は第
２図と対応する図で、第５図において第２図に付してあ
る符号と同一の符号は同一部品もしくは対応する部分を
指している。 上記実施例と異なる構成は、突片41が単体で構成され
ていて、隣接の２つの突片41に永久磁石60が固定されて
いることであり、他の構成については同様であるのでそ
の説明を省略する。 なお、上記各実施例では、ボールねじ構造の送りねじ
装置で説明しているが、本発明はこれに限定されず、ボ
ールを備えないすべりねじ構造の送りねじ装置に適用す
ることも可能である。 また、ナット部材30とステータ40とは別体であるとし
て説明しているが、ステータ40の突片41をナット部材30
に一体的に形成したものも本発明に含む。 〈発明の効果〉 本発明によれば、次の効果を発揮する。 モータを構成するステータがナット部材に、ロータが
ねじ軸にそれぞれ設けられていて、ナット部材およびね
じ軸が前記ステータおよびロータをそれぞれ兼ねる構成
にしてあるから、従来のようにナット部材の外周にロー
タおよびステータなどを２段重ねに取り付けられるもの
よりも全体的な外径寸法を小さくすることができる。 このように外径寸法を小さくできるので、この送りね
じ装置を適用する機器の小型化に寄与することができる
という二次的な効果も得られる。また、ナット部材とね
じ軸とをボールを介して螺合した構造であるから、ナッ
ト部材とねじ軸との相対位置関係を高精度にできて、回
転振れを抑制できるようになる他、ナット部材またはね
じ軸を軸方向に移動させて停止させるときの位置決めを
高精度に管理できるようになる。

【図面の簡単な説明】 第１図ないし第４図は本発明の一実施例にかかり、第１
図は送りねじ装置の縦断側面図、第２図は送りねじ装置
の縦断正面図、第３図はステータの突片の櫛歯とねじ軸
の突条体との相対位置を示す説明図、第４図（ａ）およ
び（ｂ）はねじ軸の突条体のいろいろな形態を示す断面
説明図である。 第５図は本発明の他の実施例にかかり、第２図に対応す
る図である。 また、第６図および第７図は従来例にかかり、第６図は
送りねじ装置の縦断側面図、第７図は送りねじ装置の縦
断正面図である。 20……ねじ軸 21……螺旋溝 23……突条体 30……ナット部材 31……螺旋溝 40……ステータ 41……突片 42……突条体 43……駆動コイル。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．モータを構成する駆動コイル付のステータをナット
   部材に、ロータを前記ナット部材にボールを介して螺合
   されたねじ軸にそれぞれ設けてあることを特徴とする送
   りねじ装置。 ２．前記ロータが前記ねじ軸の螺旋溝の溝間部分に螺旋
   方向に櫛歯状に形成された軸心方向に沿う突条体よりな
   り、 前記ステータが前記ナット部材の径方向内側に突出する
   状態に設けられ前記駆動コイルが巻回された複数個の突
   片よりなる特許請求の範囲第（１）項記載の送りねじ装
   置。