JPS60127938A - 送りねじ機構の制振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、送りねじの割振装置に関するものである。

機械系において、テーブル等を所定量たけ正確に移動さ
せるために、送りねじ機構か良く使用される。送シねじ
は、外周面にらせん溝が形成されたねじ軸と、内周面に
らせんｕＩｉが形成され、ねじ軸に螺合されたナツト部
材とから成り、ねじ軸を所定角度回転させることにより
、ナツト部材を所定量だけ相対的に移動させるものであ
る。

送りねじに特有の問題として、ねじ軸の長さに比べて太
さが極端に細いため、機械系全体の中でも特にラジアル
方向の剛性が小さく、作動時にねじ軸が極めて振動し易
い（動剛性が小さい）状態にあり、ねじ軸とナツト部材
間に転動体としてホールを嵌合させたボールねしでは特
にこの傾向が犬である。ねじ軸の振動−１単にそれだけ
の問題にとど捷らず・機械系と関連して、機械全体の騒
音とつながることがわかった。このため、ねじ軸の振動
を低減させることが極めて重要となる。

ところが、ボールねじを含む機械系にはモータ、ベアリ
ング、タイミングベルト等、振動を発生ずる諸要素が連
結されており、これらの振動源からの振動を完全になく
すことは困難である。丑だ、ねじ軸とポールナツトとの
ｌｌ］においても、ホールの転勤や循環によシ振動力が
発生し、これらをなくすことは不可能に近い。そしてこ
れらの振動力は、ボールねじの作動の高速化とともに大
きくなる。このように、ねじ軸系には上記微小振動力が
常に作用し、前述した如くねじ軸は動剛性が極めて小さ
いことに加えて、ナツトの移動によシ共振周波数がかな
りの範囲にまたがって存在するので、ねじ軸が共振を起
すことが多く、それが機械系の振動、騒音の発生の原因
になるのである。

これに対して、ねじ軸の危険速度や共振周波数は、諸要
素の加工精度に関係なく、寸法、形状等により物理的に
決まるものであるため、加工技術でこれに対処すること
は不可能である。捷だ、ねじ軸の動剛性を向上させるた
めに、例えばねじ軸上の中間部を支持する等の方法が考
えられるが、ホールナツトがねじ１ｑｌ＋上を移動する
ことから両者が干渉することを避けねばならず、簡単な
構造にしてねじ軸系の振動及びそれに基づく騒音の発生
を抑えるのは容易なことではない。

本発明は、上述した事情を背景にして、従来技術におけ
る欠点を解消すること、即ち簡単な構造にしてボールナ
ツトの移動等に何ら干渉することなく送りねじの作動時
にねじ軸及び機械系に生ずるラジアル方向の振動を抑市
Ｉ］することを目的としてなされたものであり、この目
的を達成するために、ねじ軸の所定位置に；Ｕυ振部利
（例えば転がシ軸受）を取シ付けることとしたのである
。

以下、本発明の実施例を図面をもとに説明する。

第１図に示すように、基台１０の直立部１２には軸受１
４を介してねじ軸２０の一端部が回転可能に支承され、
直立部１２から突出した部分にはベルトプーリ１６が固
設されている。ねじ軸２０の中間部にはポールナツト３
０が螺合され、ねじ軸外周面のボールねし溝２２と、ホ
ールナツト内周面のボールねし溝３２とがねし結合され
ている。ポールナツト３０にはスライドテーブル３６が
取シ付けられている。

ねじ軸２０の自由端は小径の取付部２４とされ、ここに
制振手段としてのリング部材４゜が取シ付けられている
。即ちリング部材４゜の挿通穴４２に取付部２４を挿通
した後、止め輪４４によってねじ軸２０上に保持されて
いる。挿通穴４２の内径は取付部２４の外径よシも若干
大きくされておシ、両者間にはすき壕がある。まだ段部
２６と止め輪４４との間隔は、リング部材４ｏの幅より
も相邑大きくされている。

本実施例においては、ねじ軸２ｏの自由端にはリング部
材４ｏが取り付けられ、しかもこのリング部材はねじ軸
２ｏの軸心方向と直角な方向にすきま分だけ移動可能と
されている。従って、取付部２４とリング部４．ｔ　４
０との衝突によってタンピング効果が生じ、ねじ軸２０
がラジアル方向に振動すること、及び振動に基づき騒音
が発生することが防止され−ラー９−４−６９．串−し
→　゛ 本実施例による制振効果を実験によるデータをもとに説
明する。第２図（ｂ）Ｖｉ第１図に示した実施例におい
てねじ軸２２の自由端をラジアル方向にインパクト加振
した場合の自由端のラジアル方向の応答（時間波形）を
示すグラフであり、第２図（ａ）は第１図に示すボール
ねしにおいてリング部材４０を取り付けなかった場合の
同様のグラフである。両者の比較から明らかなように、
リング部材４０ｆ：取り付けたことによって振動振幅が
急速に減衰して短時間のうちに零に近づくようになった
ことがわかる。

捷た第３図（ｂ）　＆″ｉ、上記実施例においてねじ軸
２２の自由端をラジアル方向にインパクト加振した時の
伝達関数を示すグラフであり、第３図（ａ）はリング部
材４０を取り付けない場合の同様のグラフである。両者
の比較から明らかなように、リング部材４ｏを取シ付け
たことによって共振時の共振振幅が著しく減少している
ことがわかる。

さらに第４図（ｂ）は上記実施例においてテーブル３６
の振動加速度を示すグラフであり、第４図（ａ）はリン
グ部材４ｏを取り付けない場合の同様のグラフである。

両者の比較がら明らかなように、リング部材４ｏを取ｐ
付けない場合にはボールナツト３ｏの移動に伴なってテ
ーブル３６が種々の周波数で共振していたのが、リング
部材４０を取り付けたことにより、これらの共振現象が
殆んどみられなくなったことがわかる。

なお、リング部材４０の形状、大きさは、ねじ軸２０に
生ずる撮動の大きさを考慮して決定されるものである。

また、段部２６と止め輪４４との間隔をリング部材４ｏ
の幅とほぼ等しくして、止め輪４４及び段部２６がリン
グ部材４０の端面に接触するようにすれば、両者間の摩
擦によるダンピング効果も得られるこ七となる。

第５図に示した実施例では、ねじ軸２０の増刊部２４に
玉軸受５ｏが取シ付けられ、止め輪４４によって保持さ
れている。玉軸受５０の内輪５２と取付部２４との間に
はすきまはないが、玉軸受５０は内輪５２、外輪５ｉ！
１及び複数のボール５６という形状、大きさの異なる三
つの部材から成っていることから、内輪５２とボール５
６又は外輪５４とボール５６とが衝突することによるダ
ンピング効果、及び玉軸受５０内に封入されたグリース
の粘性によるダンピング効果が得られる。

なお、上記実施例に類似した作用は、第６図に示すよう
に、互いに対向する一対のフランジ部月６２及び６４、
両フランジ部材により画定される環状溝内に収容された
リング部材６６の三部材から成る組合せリングを使用し
ても得られる。

また、第７図に示した実施例では、ねじ軸２０の増刊部
２４にリング部月７０がすきまを残して遊嵌され、その
外側に摩擦板７゛２及び波座金１４を嵌合した後、止め
輪４４によってこれらが保持されている。このようにす
れば、波座金１４の作用で摩擦板γ２がリング部材７０
の端面に押圧されることとなり、両者間の摩擦に基づく
タンピング作用によりねじ軸２ｏの振動が抑えられる。

なお、摩擦板７２を除いて、波座金７４でリング部材７
゜を段部２６に押圧しても良ｂ０ 第８図に示した実施例では、リング部月８０が取付部２
４吉の間にすきまを残して遊嵌され、リング部材８ｏの
挿通穴８２の両端部に形成された一対の環状溝８４内に
は。リング８６が嵌合され、この０リング８６が増刊部
２４に接触している。第７図に示した実施例との相違は
、リング部材８ｏは。リング８６の弾性変形分のみねじ
軸２ｏに対して相対移動することである。

なお、第８図に示した実施例において、リング部材７０
と取付部２４との間に残されたすき寸内にフリース、粘
性流体等を封入して、Ｏリンク７６でそのもれを防くよ
うにすれば、Ｏリンク７６の弾性変形能及びフリース等
の粘性によってタンピング効果を与えることができる。

次に、ねじ軸の中間部に振動子を取り伺けた実施例につ
いて説明すると、第９図に示すように、ねじ軸２０に両
端部を軸受１４及び１８によって回転可能に支承されて
おり、ボールナツト３０と軸受１８との間にはリング部
Ａ′）Ｊ８８が遊嵌されている。リング部材８８の土方
寄りの部分はスライドテーブル３６の一ド面に形成され
た突起３８に係合しており、リング部材８８はスライド
チーフル３６とともにねじ軸２０上を移動する。

このようにねじ軸２０の両端部を支承した場合にも、一
端部のみを支承する場合（第１図参照）に比べて小さい
ものの、ねじ軸２０に振動が生じていたが、この振動は
リング部材８８のダンピング効果によって防止されるな
お、上記単一のリング部材８８から成る振動子の代わり
に、前記第５図〜第８図に示した何れかの制振部材を選
択して使用すれは、前述の効果が得られることとなる。

次に、ねじ軸を中空とし、その中に制振部材を装入した
実施例について説明する。

第１０図に示すように、ねじ軸９０の中心部には軸心方
向に中空穴９２があけられ、この中空穴内には全長にわ
たって複数個のローラ９４が装入され、一対のねじ部材
（一方のみ図示）９６によって中空穴内に保持されてい
る。ローラ９４の外径は中空穴９２の内径よシも小さく
、両者間にはすき丑があることから、ローラ９４とねじ
軸９０とが衝突することによシ、ダンピング効果が得ら
れる。

なお、ねじ軸９０の支承方法は、第１図に示したもので
も、第９図に示したものでも差仕えない。

また、ローラ９４け必ずしも中空穴９２の全長（二わた
って装入される必要はなく、ねじ軸９Ｄのうち特Ｃニ振
動が生じ易い部分のみに装入することもできる。さらに
ねじ部材９６と最も外方のローラ９４との間にばねを介
在させてローラ同志を接触させるようにすれば、ローラ
９４同志間の摩擦力によるタンピング効果も得られるし
、ねじ部材９６とローラ９４との間（二摩擦（ぢを介在
させれば、摩擦材とローラとの間の摩擦力によるダンピ
ング効果も得られる。また、中空穴９２内（１粘性流体
を封入しておけば、粘性によるダンピング効果が得られ
るし、この粘性流体を中空穴内Ｃ−おいて循環させれば
、ダンピング効果と同１１ηに冷却効果も得られること
となる。なお、」ニ記各種のダンピング効果は、ローラ
９４の形状、大きさ、個数を適宜変更すること（二よっ
てかわるものである。また、ローラ９４の代わりにボー
ルその他の質量を有する部材、祠ネＩを装入しても良い
ことは勿論である。

以上述べてきたよう番−１本発明においてはねじ軸上の
所定位置に制振手段を取り付けたので、これによってね
じ軸の動剛性が向」ニし、送りねじ自体及びこれが組込
まれている機械系において発生する振動及び振動（二基
づく騒音の発生が抑制さＡするという効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

第１図はねじ軸の自由端に本発明が適用された実施例を
示す全体断面図、第２図、第３図及び給４図は従来例及
び当該実施例による実施のテークを示すクラ７、第５図
、第６図、第７図及０・第８図は各々制振部材の変形例
を示す部分断面図である。第９図にねじ軸の中間部に本
発明が適用された実施例を示す全体断面図であり、第１
０図はねし軸が中空とされた実施例を示す部分断面図で
ある。 〔主要部分の符号の説明〕 １０・基台、　２０・ねじ軸、 ３０・・ボールナツト、 ３６　スライドテーブル、 ４０．５０，６０，７０，８０．８８．９４制振部材。 第１図 ／Ｕ 第５図　范６図 すり 第７図 范２図 （α） （ｂ） 嶌３図 （Ｑ、） 周波数 周波数 鬼４図 （α） （ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■、基台に回転自在に支持されたねじ軸と、該ねじ軸に
   嵌合し、前記基台に案内されつつ移動可能な移動体に取
   り付けられたナツトとを含む送りねじ機構において、 前記ねじ軸上の所定位置に制振手段を取り（＝Ｊけて、
   送りねじの作動時にねじ軸に生ずるラジアル方向の振動
   を抑制するようにし、たことを特徴とする送りねじ機構
   の制振装置。 ２、’　ｔ）ｆＪ記送りねし機構はボールねじであシ、
   一端部において前記基台に回転自在に支承されたねじ軸
   の自由端に、前記制振手段が取りイ・］けられている特
   許請求の範囲第１項に記載の送りねじの割振装置。 ３、　前記送りねし機構はポールねじてあり、両端部に
   おいて前記基台に回転自在に支承されたねじ軸の中間部
   に、前記制振手段が滑動自在に取り伺けられている特許
   請求の範囲第１項に記載の送りねじの制振装置。 ４、前記制振手段とは転がり軸受である特許請求の範囲
   第２項又は第３項に記載のボーノじねじの制振装置。 ５、　前記ねじ軸は中空とされており、該中空部内に制
   振手段が装入されている特許請求の範囲第１項に記載の
   送りねじの割振装置。