JP5884409B2 - 送りねじ装置 - Google Patents
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Description
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、従来とは異なる構成によりねじ溝を加振することによって、ねじ溝に発生する摩擦力を低減することが可能な送りねじ装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決するために、請求項4に係る発明によると、送りねじ装置は、外周面にねじ溝が形成された軸部材と、内周面に前記軸部材の前記ねじ溝と噛み合うねじ溝が形成されたナット部材と、ハウジングに固定されたステータと、前記ステータとの間の磁力の相互作用により前記ステータに対して回転可能に且つ軸方向移動可能に設けられるとともに、前記軸部材および前記ナット部材のうち一方部材と連結され当該一方部材と一体的に回転するロータと、前記ステータと前記ロータとの間に作用する磁力によって前記ロータに軸方向一方側への移動力が発生した場合に、当該移動力に抗して前記ロータを軸方向他方側へ付勢する弾性部材と、を備える。送りねじ装置は、前記移動力による前記ロータの軸方向一方側への移動と、前記弾性部材の付勢力による前記ロータの軸方向他方側への移動と、が周期的に繰り返されることにより前記一方部材の前記ねじ溝を振動させ、前記ステータに対して前記ロータを所定位相に維持させるために必要な最小の電流値を上回る範囲で前記ステータまたは前記ロータに供給する電流値を変動させることにより前記移動力を発生させる。
(送りねじ装置1の構成)
本実施形態の送りねじ装置1について、図1および図2を参照して説明する。送りねじ装置1は、図1に示すように、軸部材10と、ナット部材20と、駆動装置30を備えている。また、本実施形態において、送りねじ装置1は、軸部材10を駆動装置30により回転させて、ナット部材20を直線運動させる構成としている。これにより、ナット部材20に設けられた移動体2は、ナット部材20の直線運動に伴って軸方向に移動し、駆動装置30の制御により所定の軸方向位置に位置決めされる。
続いて、送りねじ装置1が軸部材10を回転させてナット部材20を軸方向に移動させる送り動作を行っている場合に、ねじ溝に発生する摩擦力の低減について説明する。送りねじ装置1の駆動装置30は、制御装置から供給される電流に応じて所定の回転量だけロータ33を回転させる。この回転に伴ってロータ33に連結された軸部材10が回転し、軸部材10と噛み合うナット部材20が軸方向に移動する。この時、軸部材10およびナット部材20において、噛み合っている雄ねじ11および雌ねじ21には摩擦力が発生している。
続いて、軸部材10のねじ溝である雄ねじ11を振動させた場合に、周波数と摩擦係数の関係について、図3〜図6を参照して説明する。軸部材10の雄ねじ11は、図3に示すように、ナット部材20の雌ねじ21と噛み合っている。そして、軸部材10が回転駆動すると、雄ねじ11と雌ねじ21は、相対的に滑り運動することになる。このように、2つの物体が相対的に滑り運動する場合には、接触面に摩擦力が発生する。ここでは、この接触面を加振して摩擦力を低減する状態を想定している。そこで、図4に示すように、質量mの物体が角度θだけ傾斜した振動面に載置されているものとする。ここで、振幅A、角周波数ωで振動面を振動させると、物体の運動の各成分は、[数1]のように表される。但し、γは変位振幅を表すベクトルOAとZ軸のなす角であり、φはベクトルOAの斜面(XY平面)上への射影ベクトルOBとX軸のなす角である。
次に、送りねじ装置1が軸部材10を回転させずにナット部材20を所定の軸方向位置に保持する静止中の場合に、ねじ溝に発生する摩擦力の低減について、図7および図8を参照して説明する。送りねじ装置1の駆動装置30は、図7に示すように、時刻T1〜T2において、制御装置により三相の交流電流をロータ33に供給してロータ33を所定位相に維持している。これにより、ロータ33に連結された軸部材10の静止状態が維持される。
上述した送りねじ装置1によると、ロータ33に作用する磁力と皿ばね35の付勢力によって、ロータ33を軸方向に移動させることによりロータ33に連結された軸部材10の雄ねじ11を振動させる構成としている。このように、ねじ溝である雄ねじ11を加振することによって、雄ねじ11に発生する摩擦力を低減することができる。
続いて、実施形態の変形態様について説明する。本実施形態において、駆動装置30は、ステータ32およびロータ33によりラジアルモータを構成するものとした。これに対して、例えば、図9に示すように、アキシャルモータを構成するようにしてもよい。より具体的には、送りねじ装置101の駆動装置130は、ステータ132と、ロータ133と、軸受34と、皿ばね135を有する。ロータ133は、ステータ132の軸方向に対向して配置され、ステータ132との間の磁力の相互作用によりステータ132に対して回転駆動する。また、ロータ133は、ステータ132との軸方向距離が変動できるように、軸受34を介してハウジング31に支持されている。
10:軸部材、 11:雄ねじ(ねじ溝)
20:ナット部材、 21:雌ねじ(ねじ溝)
30,130:駆動装置、 31:ハウジング、
32,132:ステータ、 32a:ステータコア、 32b:コイル
33,133:ロータ、 33a:ロータコア、 33b:永久磁石
33c:シャフト、 34:軸受、 35,135:皿ばね(弾性部材)
Claims (4)
- 外周面にねじ溝が形成された軸部材と、
内周面に前記軸部材の前記ねじ溝と噛み合うねじ溝が形成されたナット部材と、
ハウジングに固定されたステータと、
前記ステータとの間の磁力の相互作用により前記ステータに対して回転可能に且つ軸方向移動可能に設けられるとともに、前記軸部材および前記ナット部材のうち一方部材と連結され当該一方部材と一体的に回転するロータと、
前記ステータと前記ロータとの間に作用する磁力によって前記ロータに軸方向一方側への移動力が発生した場合に、当該移動力に抗して前記ロータを軸方向他方側へ付勢する弾性部材と、を備え、
前記移動力による前記ロータの軸方向一方側への移動と、前記弾性部材の付勢力による前記ロータの軸方向他方側への移動と、が周期的に繰り返されることにより前記一方部材の前記ねじ溝を振動させ、
前記ロータは、前記ステータの径方向に対向して配置され、
前記ステータにおけるステータコアの軸方向中央部から軸方向他方側に所定距離だけ離間した位置を基準位置として、
前記弾性部材は、前記ロータに軸方向一方側への前記移動力が発生した場合に、前記ロータにおける界磁部位の軸方向中央部を前記基準位置まで戻すように前記ロータを付勢する送りねじ装置。 - 請求項1において、
前記ロータを回転させた際に前記ステータに対する前記ロータの位相に応じて変動する磁力により周期的な前記移動力を発生させる送りねじ装置。 - 請求項1または2において、
前記ステータに対して前記ロータを所定位相に維持させるために必要な最小の電流値を上回る範囲で前記ステータまたは前記ロータに供給する電流値を変動させることにより前記移動力を発生させる送りねじ装置。 - 外周面にねじ溝が形成された軸部材と、
内周面に前記軸部材の前記ねじ溝と噛み合うねじ溝が形成されたナット部材と、
ハウジングに固定されたステータと、
前記ステータとの間の磁力の相互作用により前記ステータに対して回転可能に且つ軸方向移動可能に設けられるとともに、前記軸部材および前記ナット部材のうち一方部材と連結され当該一方部材と一体的に回転するロータと、
前記ステータと前記ロータとの間に作用する磁力によって前記ロータに軸方向一方側への移動力が発生した場合に、当該移動力に抗して前記ロータを軸方向他方側へ付勢する弾性部材と、を備え、
前記移動力による前記ロータの軸方向一方側への移動と、前記弾性部材の付勢力による前記ロータの軸方向他方側への移動と、が周期的に繰り返されることにより前記一方部材の前記ねじ溝を振動させ、
前記ステータに対して前記ロータを所定位相に維持させるために必要な最小の電流値を上回る範囲で前記ステータまたは前記ロータに供給する電流値を変動させることにより前記移動力を発生させる送りねじ装置。
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