JP5272243B2 - ねじ軸装置のナット構造 - Google Patents

Description

本発明はねじ軸装置のナット構造に関する。さらに詳しくは、ステップモータの動作原理を応用してなるねじ軸装置のナット構造に関する。

従来より、ねじ軸に直接あるいはボールを介してナットを螺合させた滑りねじ軸装置やボールねじ軸装置が、回転運動を直線運動やその逆に直線運動を回転運動に変換できるところから、リフト機構や産業用ロボットの走行機構などに用いられている。

しかるに、この種の滑りねじ軸装置やボールねじ軸装置において、その回転運動と直線運動との間の変換を精度よくなすためには、ねじ軸とナットとの螺合部におけるバックラッシュを取り除く必要がある。

このバックラッシュを除去する手法として、螺合部に所定の予圧を付与することがなされている。

例えば、回転駆動用のナット回転用部材と、このナット回転用部材に予圧を付与する予圧付与部材とからナットを構成し、これら一対のナット部材の間には凹部とこの凹部に嵌合して係止する凸部とからなり、一方のナット部材から他方のナット部材に回転駆動力を伝達する嵌合部を形成するとともに、これら一対のナット部材の間に押圧スプリングを介装し、この押圧スプリングで各ナット部材を離れる方向に押圧し、これによってねじ軸とナットとの螺合部に予圧を付与するようにしたものが知られている。

しかしながら、前記手法によるものは、ねじ軸とナット（一対のナット部材）との間に付与される予圧が、これら一対のナット部材間の隙間寸法と押圧スプリングの押圧力とによって一義的に決まってしまい、この予圧を調整することができず、用途に応じて要求される予圧に対応できない、という問題がある。

かかる従来のナット構造の問題を解決すべく、特許文献１には、図３に示すように、一対のナット部材１０１には、いずれか一方のナット部材１０２側にそのナット円周方向に形成された多数の係止部１０５からなる係止手段１０４を形成するとともに、他方のナット部材１０２側には前記係止部１０５に噛み合う少なくとも一つの係合部１０７からなる係合手段１０６を形成し、これら係止部１０５と係合部１０７とをバネ部材１０８により所定の加圧下に噛み合わせるとともに、一方のナット部材１０１に対して他方のナット部材１０２を正方向に回転させた際には前記係止部１０５と係合部１０５とが係止して回転駆動力を伝達し、また、一方のナット部材１０１に対して他方のナット部材１０２を逆方向に回転させた際には係止部１０５と係合部１０７との噛み合い位置が移動して前記バネ部材１０８による付勢力が変化するようにしてなる、ねじ軸装置のナット構造１００が提案されている。

しかしながら、特許文献１に係るナット構造１００においてはバネ部材１０８を用いているところから、バネ部材１０８の経年変化により付勢力が変化して位置ずれが生ずるという問題がある。
特開平１０−９３６２号公報

本発明はかかる従来技術の課題に鑑みなされたものであって、バネを用いることなく所定の予圧がなし得るねじ軸装置のナット構造を提供することを目的としている。

本発明のねじ軸装置のナット構造は、第１ナット部材と第２ナット部材とを備えるねじ軸装置のナット構造であって、前記第１ナット部材は、突出形成された前記第２ナット部材との係合部を有し、前記第２ナット部材は、突出形成された前記第１ナット部材との係合部を有し、前記第２ナット部材の本体の外周部に形成された着磁領域と、前記着磁領域の外周に配設され駆動磁界を生成する駆動磁界生成部を有する駆動磁界生成体とを含む駆動部を有し、前記第２ナット部材の係合部は、前記第１ナット部材の係合部に形成された嵌合凹部に螺進退可能に螺合され、前記駆動磁界生成部から生成される駆動磁界を適宜調整して前記第２ナット部材の螺進退量を調整し、それによりねじ軸とナットとの螺合部に所定の予圧を付与するようにされてなることを特徴とする。

本発明によれば、第２ナット部材の螺進退量を調整することにより、ねじ軸とナット部材との螺合部の予圧を調整するようにしているので、経年変化による位置決め精度の劣化を生じないという優れた効果が得られる。

また、ナット部材の移動時にねじ軸とナット部材との螺合部の予圧を解除できるので、ねじ軸とナット部材との磨耗による損傷を低減できるという優れた効果も得られる。

以下、添付図面を参照しながら本発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではない。

図１に、本発明の一実施形態に係るねじ軸装置のナット構造（以下、単にナット構造という）を概略図で示す。

ナット構造Ｋは、図１に示すように、同一のねじ軸Ｓに螺合された第１ナット部材１０と第２ナット部材２０とを備えてなるものとされる。

第１ナット部材１０は、図１に示すように、フランジ付ナットとされ、第２ナット部材２０と面する面に第２ナット部材２０との係合部１１が突出させて形成されている。なお、フランジ部１２は、図示しない移動テーブルなどの被駆動体に設けられた相フランジと係合される。

この係合部１１には、第２ナット部材２０の係合部２１が嵌合される嵌合凹部１３が形成され、その内側面にはねじ軸Ｓより大きいねじ径とれさた雌めじが形成されている。つまり、嵌合凹部１３は雌めじ体とされている。

第２ナット部材２０は、図１に示すように、フランジ無しナットとされ、第１ナット部材１０と面する面に第１ナット部材１０との係合部２１が突出させて形成されるとともに、後部の本体２２に駆動部３０が設けられている。

係合部２１には、嵌合凹部１３に形成された雌めじと螺合する雄ねじが形成されている。

駆動部３０は、ステップモータの駆動原理を応用して第２ナット部材２０を第１ナット部材１０に対して螺進退させ、ねじ軸ＳとナットＮとの螺合部に所定の予圧を付与するものとされている。

駆動部３０は、図２に示すように、ステップモータのロータと同様に機能する、第２ナット部材２０の本体２２に形成された着磁領域３１と、ステップモータのステーターと同様に機能する、着磁領域３１の外周に配設され駆動磁界を生成する磁界生成部３２ａを有する駆動磁界生成体３２とを備えてなるものとされる。なお、図２に示す例においては、磁極数は４とされているが、磁極数は適宜とすることができる。

駆動磁界生成体３２は、第１ナット部材１０に保持手段３３を介してねじ軸方向にスライド可能に支持されている。なお、第２ナット部材２０の螺進退量がわずかであると想定されるところから、駆動磁界生成体３２は保持手段３３にスライド不自在に保持されてもよい。

駆動部３０がかかる構成とされていることにより、駆動磁界生成体３２により生成される駆動磁界を適宜調整し、例えば、第２ナット部材２０を時計回り方向に回転させることにより、ねじ軸ＳとナットＮとの螺合部に所定の予圧を与えることができる一方、第２ナット部材２０を反時計回り方向に回転させることにより、ねじ軸ＳとナットＮとの螺合部に付与されている予圧を解除することができる。

なお、所定の予圧を与えるための回転量は、あらかじめ実験などにより求めておくものとされる。

このように、本実施形態のナット構造Ｋにおいては、第２ナット部材２０を第１ナット部材１０に螺合し、その螺進退量を適宜調整することにより、螺合部に予圧を付与したりその予圧を解除したりしているので、位置決めを高精度になし得る。また、バネを用いていないので、バネの経年変化により劣化に起因する位置決め精度の劣化も生じない。さらに、ナット部材１０，２０の移動時には螺合部に付与されている予圧を解除できるので、ナット部材１０，２０およびねじ軸Ｓの磨耗による損傷を軽減できる。また、ナット部材１０，２０の移動も軽負荷の状態でなし得る。

以上、本発明を実施形態に基づいて説明してきたが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではなく、種々改変が可能である。

例えば、本実施形態では、第１ナット部材１０に嵌合凹部１３を形成しその内周面に雌ねじを形成する一方、第２ナット部材２０の係合部２１に雄ねじを形成して両者を螺合するようにしているが、その逆としてもよい。すなわち、第２ナット部材２０に係合部２１に嵌合凹部を形成しその内周面に雌ねじを形成する一方、第１ナット部材１０の係合部１１に雄ねじを形成して両者を螺合するようにしてもよい。

本発明は、ねじ軸装置のナット構造に適用できる。

本発明の一実施形態に係るナット構造の概略図である。 同ナット構造の駆動部の概略図である。 特許文献１の提案に係るナット構造の概略図である。

符号の説明

１０ 第１ナット部材
１１ 係合部
１２ フランジ
１３ 嵌合凹部
２０ 第２ナット部材
２１ 係合部
２２ 本体
３０ 駆動部
３１ 着磁領域
３２ 駆動磁界生成体
３２ａ 磁界生成部
３３ 保持手段
Ｋ ナット構造
Ｓ ねじ軸
Ｎ ナット

Claims (1)

1. 第１ナット部材と第２ナット部材とを備えるねじ軸装置のナット構造であって、
   前記第１ナット部材は、突出形成された前記第２ナット部材との係合部を有し、
   前記第２ナット部材は、突出形成された前記第１ナット部材との係合部を有し、
   前記第２ナット部材の本体の外周部に形成された着磁領域と、前記着磁領域の外周に配設され駆動磁界を生成する駆動磁界生成部を有する駆動磁界生成体とを含む駆動部を有し、
   前記第２ナット部材の係合部は、前記第１ナット部材の係合部に形成された嵌合凹部に螺進退可能に螺合され、
   前記駆動磁界生成部から生成される駆動磁界を適宜調整して前記第２ナット部材の螺進退量を調整し、それによりねじ軸とナットとの螺合部に所定の予圧を付与するようにされてなる
   ことを特徴とするねじ軸装置のナット構造。

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