WO2012046387A1 - スライダ装置 - Google Patents

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WO2012046387A1
WO2012046387A1 PCT/JP2011/005137 JP2011005137W WO2012046387A1 WO 2012046387 A1 WO2012046387 A1 WO 2012046387A1 JP 2011005137 W JP2011005137 W JP 2011005137W WO 2012046387 A1 WO2012046387 A1 WO 2012046387A1
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WO
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slider
intermediate support
ball screw
support members
support member
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/005137
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English (en)
French (fr)
Inventor
横山　進二
秀一郎 荒木
Original Assignee
平田機工株式会社
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Publication date
Application filed by 平田機工株式会社 filed Critical 平田機工株式会社
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Priority to CN201180048584.4A priority patent/CN103168186B/zh
Publication of WO2012046387A1 publication Critical patent/WO2012046387A1/ja
Priority to US13/858,342 priority patent/US9464702B2/en

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/22—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/24—Elements essential to such mechanisms, e.g. screws, nuts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/24—Elements essential to such mechanisms, e.g. screws, nuts
    • F16H2025/2436—Intermediate screw supports for reducing unsupported length of screw shaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/22—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members
    • F16H25/2204—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/18—Mechanical movements
    • Y10T74/18568—Reciprocating or oscillating to or from alternating rotary
    • Y10T74/18576—Reciprocating or oscillating to or from alternating rotary including screw and nut
    • Y10T74/18648—Carriage surrounding, guided by, and primarily supported by member other than screw [e.g., linear guide, etc.]

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus using a ball screw mechanism.
  • Patent Document 1 discloses an apparatus in which an intermediate support mechanism that supports a ball screw is provided on both sides of a slider, and the movement of the intermediate support mechanism is linked to the movement of the slider by a transmission mechanism using a wire and a pulley.
  • support members are arranged on both sides of a slider (driven body), while two types of screw grooves are formed in a ball screw, and a slider is attached to one of them and a support member is screwed to the other. Have been disclosed.
  • the movement range of the slider is limited in relation to the distance between the intermediate support mechanisms, and in particular, it is necessary to increase the distance between the intermediate support mechanisms in proportion to the movement range of the slider. For this reason, there is a possibility that the support effect of the ball screw in the vicinity of the slider decreases as the moving range of the slider becomes longer.
  • the apparatus of Patent Document 1 it is difficult for the apparatus of Patent Document 1 to have a configuration in which a plurality of sliders are moved by a common ball screw. In the apparatus of Patent Document 2, two types of screw grooves are required for the ball screw.
  • An object of the present invention is to make the moving range of the slider longer while supporting the ball screw in the vicinity of the slider.
  • the ball screw, the first and second support members that support both ends of the ball screw, and the ball nut that is screwed with the ball screw are rotatably held and the driving means that rotates the ball nut.
  • a slider provided so as to be movable in the axial direction of the ball screw, and a support hole through which the ball screw is inserted, and is provided so as to be movable in the axial direction of the ball screw and sandwiching the slider.
  • the first and second intermediate support members and the connecting member which is engaged with the first and second intermediate support members and allows the first and second intermediate support members to move freely within the entire length range.
  • a slider device is provided.
  • the ball screw, the first and second support members that support both ends of the ball screw, and the ball nut that is screwed to the ball screw are rotatably held and the ball nut is rotated.
  • First to second sliders that are provided with driving means and are provided so as to be movable in the axial direction of the ball screw, and support holes through which the ball screw is inserted, and are movable in the axial direction of the ball screw.
  • a third intermediate support member, and a first coupling member engaged with the first and second intermediate support members and allowing free movement of the first and second intermediate support members within the entire length range thereof;
  • a second connecting member engaged with the second and third intermediate support members and allowing free movement of the second and third intermediate support members over the entire length thereof.
  • second intermediate support member Provided so as to sandwich the first slider, the second and third intermediate support member, the slider device is provided, characterized in that provided so as to sandwich the second slider.
  • the moving range of the slider can be made longer while supporting the ball screw in the vicinity of the slider.
  • FIG. 1 is a plan view of a slider device 1 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram of a control unit 100 of the slider device 1.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. 1A. II-II sectional view taken on the line of FIG. 1A.
  • FIG. 3B is a sectional view taken along line III-III in FIG. 1A.
  • FIG. FIG. 6 is an explanatory diagram of an operation example of the slider device 1.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing a change in the primary natural frequency of the ball screw according to the position of the slider.
  • the top view of the slider apparatus 2 which concerns on other embodiment of this invention.
  • These are top views of the slider apparatus 3 which concerns on other embodiment of this invention.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. 1
  • FIG. 1A is a plan view of a slider device 1 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2A is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. 1A
  • FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG.
  • Fig. 3 is a sectional view taken along line III-III.
  • the configuration of the slider device 1 will be described with reference to these drawings.
  • the slider device 1 includes a ball screw 10 and a pair of support members 11 and 11 that support both ends of the ball screw 10. Each end of the ball screw 10 is fixed to the support member 11.
  • the pair of support members 11, 11 further includes a pair of rail-shaped slide guides 12, 12 arranged in parallel with the axial direction of the ball screw 10.
  • Each support member 11 is provided with a stretched portion 51, and a wire 50 is stretched between the stretched portions 51 and 51 in parallel with the axial direction of the ball screw 10.
  • the wire 50 is, for example, a metal wire.
  • the slider 20 is a structure for attaching a member to be moved and moving the member in various devices to which the slider device 1 is applied.
  • the slider 20 includes a main body 21 having an opening 21b through which the ball screw 10 passes (the opening 21b is hidden behind the ball nut 23 in FIG. 2A).
  • a slide member 22 that engages with the slide guide 12 and slides on the slide guide 12 is provided at the bottom of the main body 21.
  • the main body 21 cannot be rotated around the axis of the ball screw 10 by the slide member 22, and the entire slider 20 is guided by the slide guide 12 and can move in the axial direction of the ball screw 10.
  • a concave portion (notch portion) 21a is formed at one end portion (right end portion in FIG. 1A) of the main body portion 21, and the main body portion 21 has a U-shape in plan view.
  • a ball nut 23 screwed into the ball screw 10 is rotatably disposed in the recess 21a.
  • the motor support member 24 is disposed so as to support the motor 25 and cover the upper portion of the recess 21a.
  • the output shaft of the motor 25 protrudes into the enclosure space of the motor support member 24, and a pulley 26 is provided on the output shaft.
  • a timing belt 27 is wound around the pulley 26 and the ball nut 23, and the ball nut 23 is rotated by the rotation of the motor 25.
  • the rotation of the ball nut 23 moves the slider 20 in the axial direction of the ball screw 10.
  • the slider 20 moves forward and backward along the axial direction in accordance with forward and reverse rotation of the motor 25.
  • the sensor 25a is an encoder that detects the rotation angle of the output shaft of the motor 25, and can detect the position and speed of the slider 20 based on the detection result. In the present embodiment, the rotation angle of the output shaft of the motor 25 is detected. However, various sensors that can detect the position and speed of the slider 20 can be used.
  • the timing belt 27 is, for example, a toothed belt, and teeth (grooves) that mesh with the teeth of the toothed belt are formed on the outer peripheral surface of the pulley 26 and the ball nut 23.
  • the rotation mechanism of the motor 25 is transmitted to the ball nut 23 by the belt transmission mechanism, and the drive mechanism is rotated.
  • the rotation of the hollow motor is directly transmitted to the ball nut 23 and rotated.
  • Other types of drive mechanisms may be employed.
  • the intermediate support members 30 and 30 are members for supporting the ball screw 10 at its midpoint, and two intermediate support members 30 and 30 are provided so as to sandwich the slider 20 therebetween.
  • the intermediate support member 30 includes a main body portion 31 and a support portion 33 that is attached to the opening 31 a of the main body portion 31 and supports the ball screw 10.
  • the support portion 33 is a rubber or resin bush, for example, and has a support hole 33a through which the ball screw 10 is inserted.
  • the diameter of the support hole 33a is preferably slightly larger than the outer diameter of the ball screw 10 so as to support the ball screw 10 within a range that does not hinder the smooth movement of the intermediate support member 30 with respect to the ball screw 10.
  • a slide member 32 that engages with the slide guide 12 and slides on the slide guide 12 is provided at the bottom of the main body 31. As a result, the entire intermediate support member 30 is guided by the slide guide 12 and is movable in the axial direction of the ball screw 10.
  • the slider 20 and the intermediate support members 30, 30 are configured to guide these movements by the common slide guide 12, but the slide guide for the slider 20 and the intermediate support members 30, 30 are used.
  • a slide guide may be provided separately.
  • a common slide guide as in this embodiment is beneficial in terms of reducing the number of components, and when there are a plurality of slide guides as in this embodiment, at least one may be common. preferable.
  • the slider device 1 further includes a connecting member 40 that is engaged with the intermediate support members 30 and 30, respectively, and allows the intermediate support members 30 and 30 to freely move over the entire length thereof.
  • the connecting member 40 is a rod member having a rod portion 41 extending in a direction parallel to the axial direction of the ball screw 10 and stopper portions 42 and 42 provided at both ends of the rod portion 41. is there.
  • the intermediate support member 30 has a guide portion 34 for guiding the movement of the rod portion 41 of the connecting member 40 in the axial direction.
  • the guide part 34 has a guide hole 34a drilled in a direction parallel to the axial direction of the ball screw 10, and the rod part 41 is inserted through the guide hole 34a so that the rod part 41 moves in the axial direction. Guided.
  • the rod portion 41 is inserted into the guide hole 34a having a circular cross section.
  • a guide groove having a C-shaped cross section is formed in the guide portion 34. It is also possible to guide the rod portion 41.
  • the stopper portions 42 and 42 are larger than the guide hole 34 a and are positioned outside the guide portions 34 and 34.
  • the stopper portion 42 is engaged (hooked) with the guide portion 34, and the axial direction of the rod portion 41 is reached.
  • the movement of is stopped. More specifically, the slider 20 is moved toward the one intermediate support member 30, and the slider 20 is brought into contact with the one intermediate support member 30. Due to this contact, the one intermediate support member 30 is moved in the axial direction in a direction away from the other intermediate support member 30 integrally with the slider 20.
  • the guide portion 34 of one intermediate support member 30 reaches the one stopper portion 42, the guide portion 34 is engaged (hooked) with the stopper portion 42.
  • the intermediate support member 30 and the stopper portion 42 (that is, the connecting member 40) then move together in the axial direction.
  • the stopper portions 42 and 42 are engaged with the guide portions 34 and 34, respectively. 30 is prevented from separating further. Thereafter, the other intermediate support member 30 is moved in association with the slider 20 and the connecting member 40 that follows the movement of the one intermediate support member 30 (pulled out).
  • the stopper portions 42 and 42 are not engaged with the guide portions 34 and 34, respectively. They can move freely from one another. In the case of this embodiment, the free movement of the intermediate support members 30 and 30 can be permitted within the entire length of the connecting member 40 by the connecting member 40 having such a simple configuration.
  • the slider 20 also has a guide portion 28 that guides the axial movement of the rod portion 41 of the connecting member 40.
  • the guide portion 28 has the same configuration as the guide portion 34, has a guide hole 28 a drilled in a direction parallel to the axial direction of the ball screw 10, and allows the rod portion 41 to be inserted therethrough.
  • the guide holes 28 a, 34 a, 34 a are located on the same straight line parallel to the axial direction of the ball screw 10.
  • the connecting member 40 is a cylindrical body, and the wire 50 is inserted through the connecting member 40.
  • FIG. 2D is a perspective view showing an end portion of the connecting member 40, and shows how the wire 50 is inserted into the connecting member 40.
  • the rod part 41 of the connecting member 40 is a cylindrical body, and the stopper part 42 has a hole 42 a and has a flange shape larger in diameter than the rod part 41.
  • the wire 50 is inserted into the connecting member 40 through the hole 42a of the stopper portion 42 at one end, and exits through the hole 42a of the stopper portion 42 at the other end.
  • the connecting member 40 is formed into a cylindrical body as described above, while the weight is reduced, and the wire 50 prevents the bending.
  • the connecting member 40 is a rod member, but the configuration of the connecting member 40 is not limited to this.
  • a string having stopper portions corresponding to the stopper portions 42 at both ends can also be used as the connecting member.
  • spring members 60 and 61 into which the rod portion 41 of the connecting member 40 is loosely inserted are provided.
  • the spring members 60 and 61 are both coil springs.
  • the spring member 60 is provided between the slider 20 and the intermediate support members 30 and 30, and the spring member 61 is provided between the intermediate support members 30 and 30 and the stopper portions 42 and 42. Between each other. Due to the presence of the spring member 61, in the present embodiment, the above-described engagement between the stopper portion 42 and the guide portion 34 is an engagement with the spring member 61 interposed.
  • the rod portion 41 is configured to be loosely inserted into the spring member 60, but may be provided in any manner as long as it is interposed between the slider 20 and the intermediate support member 30, for example, You may mount in either the main-body part 21 or the main-body part 31.
  • the rod portion 41 can be used as a support member for the spring member 61.
  • the spring member 60 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and any elastic member that can expand and contract may be used.
  • FIG. 1B is a block diagram of the control unit 100 of the slider device 1.
  • the control unit 100 includes a processing unit 101 such as a CPU, a storage unit 102 such as a RAM, a ROM, and a hard disk, and an interface unit 103 that interfaces an external device and the processing unit 101.
  • the input unit 104 is an input device such as a keyboard and a mouse that receives an instruction from an operator, or a communication interface that receives an instruction from a host computer.
  • the processing unit 101 executes, for example, a program stored in the storage unit 102 in accordance with an instruction input from the input unit 104, and performs drive control of the motor 25 based on the detection result of the sensor 25a.
  • the separation distance between the intermediate support members 30 and 30 is regulated by the connecting member 40 within the entire length of the connecting member 40. Therefore, the slider 20 moves while pulling (extruding) the other intermediate support member 30 through the intermediate support member 30 and the connecting member 40 while pushing the interfering intermediate support member 30. Therefore, there are always intermediate support members 30 and 30 that are separated within the entire length of the connecting member 40 on both sides of the slider 20, and the ball screw 20 is supported by the intermediate support members 30 and 30 in the vicinity of the slider 20. Is done. Further, since the intermediate support members 30 and 30 are movable, the movement range of the slider 20 is not limited by the initial separation distance between the intermediate support members 30 and 30, and the movement range of the slider 20 is made longer. be able to.
  • FIG. 3 is an explanatory view of an operation example of the slider device 1 and shows an example in which the slider 20 moves from one end portion of the ball screw 10 to the other end portion.
  • one (left in FIG. 3) intermediate support member 30 is positioned at the leftmost end, and the slider 20 is in contact with one intermediate support member 30 and positioned at the left end of the moving range.
  • the other intermediate support member 30 is at a position spaced apart from one intermediate support member 30 by a distance slightly shorter than the total length of the connecting member 40.
  • the slider 20 starts to move in the right direction. However, the slider 20 does not interfere with the right support member 11 in the figure, and therefore both the intermediate support members 30 and 30 are stopped.
  • the movement of the slider 20 proceeds, and the slider 20 interferes with the intermediate support member 30 on the right side in FIG. Further, due to the movement of the right intermediate support member 30, the left intermediate support member 30 in the drawing is pushed and moved through the connecting member 40.
  • state ST4 the movement of the slider 20 is completed and the other intermediate support member 30 is positioned at the rightmost end, and the slider 20 is in contact with the other intermediate support member 30 and positioned at the right end of the moving range.
  • the other intermediate support member 30 is located at a distance from one intermediate support member 30 within the range of the entire length of the connecting member 40.
  • FIG. 4 is an explanatory view schematically showing a change in the primary natural frequency of the ball screw 10 according to the position of the slider 20.
  • the natural frequency of the ball screw 10 depends on the length of its free part.
  • both ends of the ball screw 10 are supported by the support members 11, and midway portions are supported by the slider 20 (ball nut 23) and the intermediate support members 30 and 30. Therefore, as shown in FIG. 4, the free part includes sections SC-A and SC-D between the support member 11 and the intermediate support member 30, and sections SC-B and between the slider 20 and the intermediate support member 30.
  • the length of each section is changed according to the positions of the slider 20 and the intermediate support member 30.
  • sections SC-E and SC-F shown in FIG. 4 show the free part when the intermediate support members 30 and 30 are not provided, and show the section between the support member 11 and the slider 20. ing. These sections are also shown in FIG. 3 for reference.
  • each section is a section between the support member 11 and the intermediate support member 30, the support of the ball screw 10 of the intermediate support member 30 from the support end of the ball screw 10 of the support member 11 is supported. If the end (the end of the support hole 33a on the support member 11 side) is a section between the slider 20 and the intermediate support member 30, the ball screw 10 of the intermediate support member 30 from the end of the ball nut 23 on the intermediate support member 30 side. It becomes a support end (end on the slider 20 side of the support hole 33a).
  • each section is shown with reference to each central portion of the slider 20 and the intermediate support member 30.
  • FIG. 4 shows the ball screw 10 according to the position of the slider 20 in each section when the slider 20 moves between the left end (position PL: ST1 in FIG. 3) and the right end (position PR: ST4 in FIG. 3).
  • the change of the primary natural frequency of each section is shown.
  • the section SC-A has the largest section length from the state where the slider 20 is located at the left end (position PL) to the position where the slider 20 interferes with the right intermediate support member 30, and the primary inherent The lowest frequency.
  • the section length of the section SC-A gradually decreases, while the primary natural frequency gradually increases. Thereafter, when the right intermediate support member 30 reaches the right support member 11, the primary natural frequency becomes a maximum value (which is constant thereafter).
  • the section SC-D has a reverse relationship with the section SC-A. That is, the section length of the section SC-D is the minimum from the state where the slider 20 is located at the left end (position PL) to the position where the slider 20 interferes with the right intermediate support member 30, and the primary natural frequency is also the highest. high.
  • the section length of the section SC-D gradually increases, while the primary natural frequency gradually decreases. Thereafter, when the right intermediate support member 30 reaches the right support member 11, the primary natural frequency becomes the minimum value (which is constant thereafter).
  • the section SC-B and the section SC-C can be considered similarly.
  • the intermediate support members 30 When the intermediate support members 30 are not provided, the minimum value of the primary natural frequency is lowered as shown as the primary natural frequency of the sections SC-E and SC-F in FIG. 4, and the ball nut 23 shown in FIG. When the frequency transition is adopted, resonance occurs at the intersection of the two. Therefore, it can be seen that the intermediate support member 30 is effective in avoiding resonance.
  • the vibration that causes the resonance of the slider device 1 is generated when the support portion 33 gets over the thread groove of the ball screw 10 due to the movement of the intermediate support member 30. There is also vibration.
  • the slider 20 and the intermediate support member 30 move at a constant speed, there is a case where vibration in the same frequency band is generated to cause resonance. If the slider 20 and the intermediate support member 30 move in contact with each other, there is a concern that the amplitude will increase due to the resonance, but in this embodiment, the spring member 60 is moved between the slider 20 and the intermediate support member 30. Since it is provided in between, vibration transmission between the two is buffered by the spring member 60.
  • the spring member 60 by setting the length of the spring member 60 or the spring constant, the distance of the vibration can be expected by preventing the slider 20 from contacting each other during the movement of the slider 20 while pressing the intermediate support member 30. For this reason, the spring member 60 also has an effect of suppressing the amplitude of vibration.
  • Measures to avoid the occurrence of resonance include the following measures.
  • unevenness is provided over the longitudinal direction, or different unevenness is provided on both of them.
  • a groove is provided on the inner peripheral wall of the support hole 33a, whereas such a groove is not provided on the inner peripheral wall of the opening 21b.
  • the grooves may be provided in a spiral shape over the longitudinal direction of the support holes 33a, or the annular grooves may be provided at a predetermined pitch over the longitudinal direction of the support holes 33a.
  • one slider 20 is provided, but a plurality of sliders 20 may be provided for one ball screw 10.
  • 5A shows an example in which two sliders 20 are provided.
  • the ball screw 10 and the slide guide 12 are used in common, and two sets of the slider 20 and the intermediate support members 30 and 30 that are the same as those in the above embodiment are provided.
  • each set of connecting members 30 is disposed on the opposite side with respect to the axis of the ball screw 10. For this reason, the set of the extending portion 51 and the wire 50 is also arranged according to each connecting member 30.
  • each slider 20 can be controlled independently, in various devices to which the slider device 1 is applied, the ball screw 10 and the like are shared, and a plurality of members to be moved are independently provided. Can move.
  • the slider 20 and the intermediate support members 30 and 30 are two sets, but may be three or more sets.
  • the slider device 3 in FIG. 5B is an example in which the intermediate support members 30 and 30 adjacent to each other are replaced with one intermediate support member 30 ′ in the slider device 2 in FIG. 5A and the two sliders 20 share the intermediate support member 30 ′.
  • the intermediate support member 30 ′ has a configuration in which two guide portions 34 are provided, and corresponds to the connecting member 30 corresponding to each slider 20.
  • the intermediate support member 30 can be reduced by one as compared with the example of FIG. 5A, the number of parts can be reduced and the movement range of the slider 20 can be widened by reducing the intermediate support member 30 by one. be able to.
  • the intermediate support member 30 ′ is shared, the separation distance between the two sliders 20 is restricted.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of the restriction mechanism 70.
  • the regulating mechanism 70 is provided for each spring member 60 and includes a rod-shaped rod portion 71 fixed to the main body portion 21 of the slider 20 via a support portion 72.
  • the rod portion 71 is supported in parallel with the rod portion 41 of the connecting member 40.
  • a stopper portion 73 is provided at the end of the rod member 71.
  • the regulating mechanism 70 also includes a stopper portion 74 that slides along the longitudinal direction of the outer periphery of the rod portion 41 of the connecting member 40.
  • the stopper portion 74 has a through hole (not shown), and the rod portion 41 is inserted through the through hole.
  • a locking portion 75 is connected to the stopper portion 74.
  • the locking portion 75 has a through hole (not shown), and the rod portion 71 is inserted through this through hole.
  • the locking part 75 can slide along the longitudinal direction of the rod part 71 between the support part 72 and the stopper part 73 along the longitudinal direction, and the regulating mechanism 70 has the stopper part 74 from the position of the state ST11 to the guide part. Displacement to the 28 side is permitted.
  • State ST11 shows a case where the slider 20 is in a position separated from both of the intermediate support members 30 and 30.
  • the spring member 60 was in a natural length state, but in the present embodiment, it is in a compressed state. That is, the spring members 60, 60 are compressed between the guide portion 28 and the stopper portions 74, 74, and are in a state where the overall length is shorter than the natural length.
  • the spring members 60, 60 press the stopper portions 74, 74 by their elastic return force, but the movement of the stopper portions 74, 74 is restricted by the stopper portion 73 via the locking portion 75.
  • the spring members 60 and 60 are maintained in a compressed state between the guide portion 28 and the stopper portions 74 and 74.
  • State ST12 shows a case where the slider 20 is in a position close to one intermediate support member 30.
  • the stopper portion 74 comes into contact with the guide portion 34.
  • the stopper 74 comes into contact with the guide 34, the movement of the stopper 74 stops and its position is fixed.
  • the spring member 60 (on the left side in FIG. 6) starts to be compressed between the stopper portion 74 and the guide portion 28.
  • the position of the stopper portion 74 is fixed, the rod portion 71 fixed to the slider 20 slides with respect to the locking portion 75 as the slider 20 moves.
  • the guide portion 28 approaches the stopper portion 74 side, and the spring member 60 is further compressed to a minimum length state.
  • the expansion / contraction width can be further reduced, and the life of the spring member 60 can be extended.
  • the support portion 72 of the restriction mechanism 70 is fixed to the main body portion 21 of the slider 20
  • the present invention is not limited to this.
  • the support part 72 may be fixed to the intermediate support member 30.
  • a push spring member may be wound around the rod portion 71 between the locking portion 75 and the support portion 72, respectively.

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Abstract

　本発明のスライダ装置は、ボールネジと、前記ボールネジの両端部を支持する第１及び第２の支持部材と、前記ボールネジと螺合するボールナットを回転自在に保持すると共に前記ボールナットを回転させる駆動手段を備え、前記ボールネジの軸方向に移動可能に設けられたスライダと、前記ボールネジが挿通される支持孔を有し、前記ボールネジの軸方向に移動可能で、かつ、前記スライダを挟むように設けられた第１及び第２の中間支持部材と、前記第１及び第２の中間支持部材と係合され、前記第１及び第２の中間支持部材の自由移動をその全長の範囲で許容する連結部材と、を備える。

Description

スライダ装置
　本発明は、ボールネジ機構を利用した装置に関する。
　ボールネジ機構によってボールネジに沿ってスライダが移動する構成とした装置においては、スライダの移動範囲はボールネジの長さに依存する。スライダの移動範囲を長くすべく、ボールネジを長尺化するとボールネジの固有振動数が低くなり、スライダの走行によりボールネジが振動して共振を生じるといった問題がある。そこで、ボールネジをその両端部に加えて途中の部位で支持することが提案されている。例えば、特許文献１には、スライダの両側にボールネジを支持する中間サポート機構を設け、ワイヤとプーリによる伝動機構によりスライダの移動に中間サポート機構の移動を連動させた装置が開示されている。また、特許文献２には、スライダ（被駆動体）の両側に支持部材を配置する一方、ボールネジに２種のネジ溝を形成して、その一方にスライダを他方に支持部材をそれぞれ螺着させたものが開示されている。
特開２００７－２２８６８８号公報 特開２０００－１７９６３８号公報
　しかし、特許文献１の装置では、スライダの移動範囲が中間サポート機構間の距離との関係で制約を生じ、特にスライダの移動範囲に比例して中間サポート機構間の距離を長くする必要がある。このため、スライダの移動範囲が長くなればなるほどスライダ近傍におけるボールネジの支持効果が低下する畏れがある。また、特許文献１の装置では共通のボールネジで複数のスライダが移動する構成とすることが困難である。特許文献２の装置では、ボールネジに２種のネジ溝が必要になる。
　本発明の目的は、スライダの近傍においてボールネジを支持しながら、スライダの移動範囲をより長くとることにある。
　本発明によれば、ボールネジと、前記ボールネジの両端部を支持する第１及び第２の支持部材と、前記ボールネジと螺合するボールナットを回転自在に保持すると共に前記ボールナットを回転させる駆動手段を備え、前記ボールネジの軸方向に移動可能に設けられたスライダと、前記ボールネジが挿通される支持孔を有し、前記ボールネジの軸方向に移動可能で、かつ、前記スライダを挟むように設けられた第１及び第２の中間支持部材と、前記第１及び第２の中間支持部材と係合され、前記第１及び第２の中間支持部材の自由移動をその全長の範囲で許容する連結部材と、を備えたことを特徴とするスライダ装置が提供される。
　また、本発明によれば、ボールネジと、前記ボールネジの両端部を支持する第１及び第２の支持部材と、前記ボールネジと螺合するボールナットを回転自在に保持すると共に前記ボールナットを回転させる駆動手段を備え、前記ボールネジの軸方向に移動可能に設けられた第１及び第２のスライダと、前記ボールネジが挿通される支持孔を有し、前記ボールネジの軸方向に移動可能な第１乃至第３の中間支持部材と、前記第１及び第２の中間支持部材と係合され、前記第１及び第２の中間支持部材の自由移動をその全長の範囲で許容する第１の連結部材と、前記第２及び第３の中間支持部材と係合され、前記第２及び第３の中間支持部材の自由移動をその全長の範囲で許容する第２の連結部材と、を備え、前記第１及び第２の中間支持部材が、前記第１のスライダを挟むように設けられ、前記第２及び第３の中間支持部材が、前記第２のスライダを挟むように設けられたことを特徴とするスライダ装置が提供される。
　本発明によれば、スライダの近傍においてボールネジを支持しながら、スライダの移動範囲をより長くとることができる。
本発明の一実施形態に係るスライダ装置１の平面図。 はスライダ装置１の制御部１００のブロック図。 図１ＡのＩ－Ｉ線断面図。 図１ＡのＩＩ－ＩＩ線断面図。 図１ＡのＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図。 連結部材４０の端部を示す斜視図。 スライダ装置１の動作例の説明図。 スライダ２０の位置に応じたボールネジ１０の一次固有振動数の変化を模式的に示す説明図。 本発明の他の実施形態に係るスライダ装置２の平面図。 は本発明の他の実施形態に係るスライダ装置３の平面図。 規制機構７０の説明図。
　＜第１実施形態＞
　＜スライダ装置の構成＞
　図１Ａは本発明の一実施形態に係るスライダ装置１の平面図、図２Ａは図１ＡのＩ－Ｉ線断面図、図２Ｂは図１ＡのＩＩ－ＩＩ線断面図、図２Ｃは図１ＡのＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。これらの図を参照してスライダ装置１の構成を説明する。
　スライダ装置１はボールネジ１０と、ボールネジ１０の両端部を支持する一対の支持部材１１、１１とを備える。ボールネジ１０の各端部は支持部材１１に固定されている。一対の支持部材１１、１１は、更に、ボールネジ１０の軸方向と平行に配置された、レール状の一対のスライドガイド１２、１２を備える。各支持部材１１には張設部５１が設けられており、張設部５１、５１間には線材５０がボールネジ１０の軸方向と平行に張設されている。線材５０は例えば金属ワイヤである。
　スライダ２０は、スライダ装置１が適用される各種の装置において、移動対象の部材が取り付けられて該部材を移動させるための構成である。スライダ２０は、図２Ａに示すように、ボールネジ１０が貫通する開口部２１ｂを有する本体部２１を備える（図２Ａにおいて開口部２１ｂはボールナット２３の背後に隠れている。）。本体部２１の底部には、スライドガイド１２に係合してスライドガイド１２上をスライドするスライド部材２２が設けられている。スライド部材２２により、本体部２１はボールネジ１０の軸回りに回転不能とされ、また、スライダ２０全体がスライドガイド１２に案内されてボールネジ１０の軸方向に移動可能になっている。
　本体部２１の一方端部（図１Ａでは右端部）には、凹部（切欠き部）２１ａが形成されており、本体部２１は平面視Ｕ字状を呈している。この凹部２１ａ内にボールネジ１０と螺合するボールナット２３が回転自在に配置されている。モータ支持部材２４はモータ２５を支持すると共に凹部２１ａの上部を覆うように配置されている。
　モータ２５の出力軸は、モータ支持部材２４の囲包空間内に突出し、該出力軸にはプーリ２６が設けられている。プーリ２６とボールナット２３とにはタイミングベルト２７が巻きまわされており、モータ２５の回転によりボールナット２３が回転する。このボールナット２３の回転によりスライダ２０がボールネジ１０の軸方向に移動する。スライダ２０は、モータ２５の正逆回転に応じて軸方向に沿って前進、後進される。センサ２５ａはモータ２５の出力軸の回転角度を検出するエンコーダであり、その検出結果に基づきスライダ２０の位置や速度を検出できる。なお、本実施形態ではモータ２５の出力軸の回転角度を検出する構成としたが、スライダ２０の位置や速度を検出可能な各種のセンサが採用可能である。
　タイミングベルト２７は例えば歯付ベルトであり、プーリ２６やボールナット２３の外周面には歯付ベルトの歯と噛合する歯（溝）が形成される。本実施形態では、モータ２５の回転をベルト伝達機構によりボールナット２３に伝達させ、回転させる駆動機構を例に挙げたが、例えば、中空モータの回転を直接ボールナット２３に伝達させ、回転させる等、他の種類の駆動機構を採用してもよい。
　中間支持部材３０、３０は、ボールネジ１０をその途中部位で支持するための部材であって、スライダ２０を挟むように２つ設けられている。中間支持部材３０は、図２Ｂに示すように、本体部３１と、本体部３１の開口部３１ａに取り付けられ、ボールネジ１０を支持する支持部３３と、を備える。支持部３３は例えばゴム或いは樹脂製のブッシュであり、ボールネジ１０を挿通させる支持孔３３ａを有している。支持孔３３ａの径はボールネジ１０に対する中間支持部材３０の円滑な移動を妨げない範囲でボールネジ１０を支持すべく、ボールネジ１０の外径より僅かに大きくされることが好ましい。
　本体部３１の底部には、スライドガイド１２に係合してスライドガイド１２上をスライドするスライド部材３２が設けられている。これにより、中間支持部材３０全体がスライドガイド１２に案内されてボールネジ１０の軸方向に移動可能になっている。
　本実施形態では、スライダ２０と中間支持部材３０、３０とで、これらの移動を共通のスライドガイド１２で案内する構成としたが、スライダ２０用のスライドガイドと、中間支持部材３０、３０用のスライドガイドとを別々に設けてもよい。しかし、本実施形態のようにスライドガイドを共通とする方が部品点数の削減の点で有益であり、本実施形態のようにスライドガイドが複数ある場合は、少なくとも１つを共通とすることが好ましい。
　スライダ装置１は、更に、中間支持部材３０、３０とそれぞれ係合され、中間支持部材３０、３０の自由移動をその全長の範囲で許容する連結部材４０を備える。本実施形態の場合、連結部材４０は、ボールネジ１０の軸方向と平行な方向に延在するロッド部４１と、ロッド部４１の両端部に設けたストッパ部４２、４２と、を有するロッド部材である。
　中間支持部材３０は連結部材４０のロッド部４１の軸方向の移動を案内する案内部３４を有する。本実施形態の場合、案内部３４はボールネジ１０の軸方向と平行な方向に穿設された案内孔３４ａを有し、ここにロッド部４１を挿通させることでロッド部４１の軸方向の移動が案内される。なお、本実施形態では断面が円形の案内孔３４ａにロッド部４１を挿通する構成としたが、この案内孔３４ａに代えて、例えば、断面がＣ字型の案内溝を案内部３４に形成してロッド部４１の案内を行うことも可能である。ストッパ部４２、４２は、案内孔３４ａよりも大きく、また、案内部３４、３４の外側に位置される。
　このため、後述するように、ロッド部４１が軸方向に移動され、ストッパ部４２が案内部３４に到達すると、ストッパ部４２が案内部３４に係合され（引っかかり）、ロッド部４１の軸方向の移動がストップされる。より具体的には、スライダ２０を一方の中間支持部材３０の方に移動させ、スライダ２０を一方の中間支持部材３０に当接させる。この当接により、その後、一方の中間支持部材３０は、スライダ２０と一体に他方の中間支持部材３０から離間する方向に軸方向に移動される。そして、一方の中間支持部材３０の案内部３４が一方のストッパ部４２に到達すると、案内部３４がストッパ部４２に係合される（引っかかる）。この係合により、その後、中間支持部材３０とストッパ部４２（すなわち連結部材４０）とが一体になって軸方向に移動し始める。中間支持部材３０、３０の離間距離が連結部材４０の全長と同等（又はほぼ同等）になると、ストッパ部４２、４２がそれぞれ案内部３４、３４と係合状態となって、中間支持部材３０、３０がそれ以上離間することが妨げられる。その後、スライダ２０及び一方の中間支持部材３０の移動に追従する連結部材４０に引っぱられる（押し出される）形で、他方の中間支持部材３０が連動して移動される。
　一方、中間支持部材３０、３０の離間距離が連結部材４０の全長未満の場合は、ストッパ部４２、４２がそれぞれ案内部３４、３４と非係合状態となるので、中間支持部材３０、３０が互いに自由移動できることになる。本実施形態の場合、このような簡易な構成の連結部材４０によって中間支持部材３０、３０の自由移動を連結部材４０の全長の範囲内で許容することができる。
　なお、本実施形態の場合、スライダ２０も連結部材４０のロッド部４１の軸方向の移動を案内する案内部２８を有している。スライダ２０にも案内部２８を設けることで、連結部材４０の途中部位を支持してその撓みを防止できる。本実施形態の場合、案内部２８は案内部３４と同様の構成であり、ボールネジ１０の軸方向と平行な方向に穿設された案内孔２８ａを有し、ここにロッド部４１を挿通させることでロッド部４１の軸方向の移動が案内される。案内孔２８ａ、３４ａ、３４ａはボールネジ１０の軸方向と平行な同一直線上に位置していることは言うまでも無い。
　また、本実施形態の場合、連結部材４０を筒体としてその内部に線材５０を挿通する構成としている。図２Ｄは連結部材４０の端部を示す斜視図であり、線材５０の連結部材４０への挿通態様を示している。連結部材４０のロッド部４１は円筒体であり、ストッパ部４２は孔４２ａを有すると共にロッド部４１よりも大径のフランジ状を呈している。線材５０は、一方端部のストッパ部４２の孔４２ａから連結部材４０の内部に挿入され、他方端部のストッパ部４２の孔４２ａから外部に出される。本実施形態では、このように連結部材４０を筒体とすることで軽量化を図る一方、線材５０によりその撓みを防止するようにしている。
　なお、本実施形態の場合、連結部材４０をロッド部材としたが、連結部材４０の構成はこれに限られない。例えば、両端部にストッパ部４２に相当するストッパ部を有する紐も連結部材として採用可能である。
　図１Ａに戻り、本実施形態では連結部材４０のロッド部４１が遊挿されるばね部材６０、６１を備える。ばね部材６０、６１はいずれもコイルスプリングであり、ばね部材６０は、スライダ２０と中間支持部材３０、３０との各間、ばね部材６１は中間支持部材３０、３０とストッパ部４２、４２との各間、に配置される。ばね部材６１の存在により、本実施形態の場合、ストッパ部４２と案内部３４との上記の係合は、ばね部材６１を介在した係合となる。
　これらのばね部材６０、６１は、後述するようにスライダ２０が移動する際、スライダ２０と中間支持部材３０との間や、中間支持部材３０とストッパ部４２との間の衝撃緩衝効果を発揮する。本実施形態の場合、ばね部材６０にロッド部４１が遊挿される構成としたが、スライダ２０と中間支持部材３０との間に介在されていればどのように設けられていてもよく、例えば、本体部２１又は本体部３１のいずれかに装着してもよい。尤も、本実施形態の構成ではロッド部４１をばね部材６１の支持部材として利用できる。また、本実施形態では、ばね部材６０を例に挙げて説明を行ったが、これに限定するものではなく、伸縮可能な弾性部材であればよい。
　次に、スライダ装置１の制御部について説明する。図１Ｂはスライダ装置１の制御部１００のブロック図である。制御部１００は、ＣＰＵ等の処理部１０１と、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク等の記憶部１０２と、外部デバイスと処理部１０１とをインターフェースするインターフェース部１０３と、を備える。
　入力部１０４は作業者の指示を受け付けるキーボード、マウス等の入力デバイス、又は、ホストコンピュータからの指示を受信する通信インターフェースである。
　処理部１０１は、例えば、入力部１０４から入力された指示にしたがって、記憶部１０２に記憶されたプログラムを実行し、センサ２５ａの検出結果に基づいてモータ２５の駆動制御を行う。
　＜動作例＞
　次に、スライダ装置１の動作例について説明する。スライダ装置１では、スライダ２０を挟むようにして中間支持部材３０、３０が配置されている。スライダ２０が一方向に移動するといずれかの中間支持部材３０と干渉するが、中間支持部材３０、３０は基本的に自由移動が可能であるため、スライダ２０は干渉している中間支持部材３０を押しながら移動する。
　一方、中間支持部材３０、３０間の離間距離は連結部材４０によって連結部材４０の全長の範囲内に規制される。よって、スライダ２０は干渉している中間支持部材３０を押しながら、かつ、その中間支持部材３０及び連結部材４０を介してもう一方の中間支持部材３０を引っぱり（押し出し）ながら移動することになる。このため、スライダ２０の両側には、連結部材４０の全長の範囲内で離間した中間支持部材３０、３０が常時存することになり、スライダ２０の近傍において中間支持部材３０、３０によりボールネジ２０が支持される。また、中間支持部材３０、３０は移動可能であるため、スライダ２０の移動範囲は、中間支持部材３０、３０間の初期離間距離に制約されることはなく、スライダ２０の移動範囲をより長くとることができる。
　図３はスライダ装置１の動作例の説明図であり、スライダ２０がボールネジ１０の一方端部から他方端部へ移動する場合の例を示している。状態ＳＴ１では、一方（図３中では左方）の中間支持部材３０が最左端に位置しており、スライダ２０は一方の中間支持部材３０に当接してその移動範囲の左端に位置している。他方の中間支持部材３０は、本例の場合、連結部材４０の全長より若干短い距離だけ、一方の中間支持部材３０から離間した位置にある。
　状態ＳＴ２ではスライダ２０が右方向に移動を開始しているが、同図で右側の支持部材１１に干渉しておらず、したがって中間支持部材３０、３０はいずれも停止している。状態ＳＴ３ではスライダ２０の移動が進み、スライダ２０が同図で右側の中間支持部材３０にばね部材６０を介して干渉し、これを押しながら移動される。また、右側の中間支持部材３０の移動により、連結部材４０を介して同図の左側の中間支持部材３０が押し出されて移動される。
　状態ＳＴ４では、スライダ２０の移動が完了して他方の中間支持部材３０は最右端に位置し、スライダ２０は他方の中間支持部材３０に当接してその移動範囲の右端に位置している。他方の中間支持部材３０は連結部材４０の全長の範囲内で一方の中間支持部材３０から離間した位置にある。
　＜共振の抑制＞
　ボールネジ機構では、ボールネジの固有振動数とボールナットの振動数（回転数）とが一致すると共振が生じ、スライダ装置１に大きな振動が加わるおそれがあることが知られている。本実施形態では、中間支持部材３０を設けてボールネジ１０の途中部位を支持するようにしたことで、ボールネジ１０の一次固有振動数を高くし、ボールネジ１０とボールナット２３との共振を防ぐことができる。以下、この点を図４を参照して説明する。図４は、スライダ２０の位置に応じたボールネジ１０の一次固有振動数の変化を模式的に示す説明図である。
　ボールネジ１０の固有振動数は、その自由部分の長さに依存する。本実施形態の場合、ボールネジ１０はその両端が支持部材１１で支持されると共に、途中部位がスライダ２０（ボールナット２３）、中間支持部材３０、３０で支持されている。したがって、自由部分は、図４に示すように、支持部材１１と中間支持部材３０との間の区間ＳＣ－Ａ及びＳＣ－Ｄ、スライダ２０と中間支持部材３０との間の区間ＳＣ－Ｂ及びＳＣ－Ｃの４つに区分けされ、かつ、これらの各区間の長さは、スライダ２０、中間支持部材３０の位置に応じて変化する。また、参考として、図４に示す区間ＳＣ－Ｅ及びＳＣ－Ｆは中間支持部材３０、３０を設けなかった場合の自由部分を示しており、支持部材１１とスライダ２０との間の区間を示している。これらの区間は参考として図３にも併記している。
　なお、各区間の長さは、より正確には、支持部材１１と中間支持部材３０との間の区間であれば、支持部材１１のボールネジ１０の支持端から中間支持部材３０のボールネジ１０の支持端（支持孔３３ａの支持部材１１側の端）、スライダ２０と中間支持部材３０との間の区間であれば、ボールナット２３の中間支持部材３０側の端から中間支持部材３０のボールネジ１０の支持端（支持孔３３ａのスライダ２０側の端）となる。しかし、説明を簡便にするために図３及び図４においては、スライダ２０、中間支持部材３０の各中央部分を基準として各区間を表記している。
　図４は、スライダ２０がその移動範囲の左端（位置ＰＬ：図３のＳＴ１）と右端（位置ＰＲ：図３のＳＴ４）の間を移動する場合に、各区間におけるスライダ２０の位置によるボールネジ１０の各区間の一次固有振動数の変化を示している。例えば、区間ＳＣ－Ａは、スライダ２０が左端（位置ＰＬ）に位置する状態から、スライダ２０が右側の中間支持部材３０に干渉する位置までの間が、その区間長が最大であり、一次固有振動数も最も低い。スライダ２０が更に右側へ移動すると、区間ＳＣ－Ａの区間長は徐々に短くなってゆく一方、一次固有振動数は徐々に高くなる。その後、右側の中間支持部材３０が右側の支持部材１１へ到達すると、一次固有振動数は最大値（その後は一定）となる。
　また、例えば、区間ＳＣ－Ｄは、区間ＳＣ－Ａと逆の関係となる。つまり、区間ＳＣ－Ｄの区間長は、スライダ２０が左端（位置ＰＬ）に位置する状態からスライダ２０が右側の中間支持部材３０に干渉する位置までの間が最小であり一次固有振動数も最も高い。スライダ２０が更に右側へ移動し、左側の中間支持部材３０が右側へ移動し始めると、区間ＳＣ－Ｄの区間長は徐々に長くなってゆく一方、一次固有振動数は徐々に低くなる。その後、右側の中間支持部材３０が右側の支持部材１１へ到達すると、一次固有振動数は最小値（その後は一定）となる。区間ＳＣ－Ｂ及び区間ＳＣ－Ｃも同様に考えることができる。
　そして、図４に示すように、ボールナット２３の最高振動数（最高回転数）を、各区間ＳＣ－Ａ乃至Ｄの一次固有振動数未満となるようにモータ２５の駆動制御を行うことで、共振を防ぐことができる。逆にいえば、各区間ＳＣ－Ａ乃至Ｄの長さを、それらの各一次固有振動数が、ボールナット２３の最高振動数（最高回転数）を上回るように設計することで、共振を防ぐことができる。
　中間支持部材３０、３０を設けない場合は、図４において区間ＳＣ－Ｅ及びＳＣ－Ｆの一次固有振動数として示すように、一次固有振動数の最低値が下がり、同図に示すボールナット２３の振動数の遷移を採用した場合は、両者の交差点において共振が生じてしまう。したがって、中間支持部材３０が共振回避に効果があることが分かる。
　なお、スライダ装置１の共振の要因となる振動は、上記のようにボールナット２３の回転による振動の他に、中間支持部材３０の移動により支持部３３がボールネジ１０のネジ溝を乗り越えることにより生じる振動もある。そして、スライダ２０と中間支持部材３０とが等速で移動すると、同じ周波数帯の振動を発生させ共振を生じる場合がある。スライダ２０と中間支持部材３０とが互いに接した状態で移動すると、上記の共振により振幅が大きくなることが懸念されるが、本実施形態では、ばね部材６０をスライダ２０と中間支持部材３０との間に設けているため、両者間の振動伝達がばね部材６０で緩衝される。特に、ばね部材６０の長さ或いはばね定数の設定により、スライダ２０が中間支持部材３０を押しながら移動する移動途中では、両者が接触しないようにすることで、振動の距離減衰が見込める。このため、ばね部材６０は振動の振幅を抑制する効果もある。
　共振の発生を回避する方策としては以下の方策もある。スライダ２０の開口部２１ｂの内周壁と、中間支持部材３０の支持孔３３ａの内周壁との一方に、その長手方向に渡って凹凸を設けるか、又は、これらの双方に異なる凹凸を設ける。具体的には、例えば、支持孔３３ａの内周壁には溝を設ける一方、開口部２１ｂの内周壁にはこのような溝は設けない。溝は、支持孔３３ａの長手方向に渡って螺旋状に設けてもよいし、環状の溝を支持孔３３ａの長手方向に渡って所定ピッチで設けてもよい。このような構成であれば、スライダ２０と中間支持部材３０とが等速で移動しても、開口部２１ｂの内周壁がボールネジ１０のネジ溝を乗り越えることにより発生する振動の振動数と、支持孔３３ａの内周壁がボールネジ１０のネジ溝を乗り越えることにより発生する振動の振動数とが、異なるため、共振を防止できる。
　＜第２実施形態＞
　上記第１実施形態では、スライダ２０を１つとしたが、１つのボールネジ１０に対してスライダ２０を複数設けてもよい。図５Ａのスライダ装置２はスライダ２０を２つ設けた例を示す。同図の例は、ボールネジ１０及びスライドガイド１２を共通として、上記実施形態と同じスライダ２０及び中間支持部材３０、３０を２組設けたものである。
　但し、各組の連結部材３０については、互いの干渉を防止するため、ボールネジ１０と平行で互いに異なる線上に配置されている。本実施形態の場合、各組の連結部材３０を互いに、ボールネジ１０の軸線に対して反対側に配置している。また、このため、張設部５１と線材５０の組も、各連結部材３０に応じた配置となっている。
　本例では、各スライダ２０の移動を独立して制御することができるため、スライダ装置１が適用される各種の装置において、ボールネジ１０等を共通にして、複数の移動対象の部材をそれぞれ独立して移動することができる。なお、図５Ａの例はスライダ２０及び中間支持部材３０、３０を２組としたが、３組以上であってもよい。
　＜第３実施形態＞
　図５Ａの例のように、１つのボールネジ１０に対してスライダ２０を複数設けた場合、複数のスライダ２０で隣接する中間支持部材３０を共用することもできる。
　図５Ｂのスライダ装置３は、図５Ａのスライダ装置２において、互いに隣接する中間支持部材３０、３０を１つの中間支持部材３０'に置き換え、２つのスライダ２０で中間支持部材３０'を共用した例を示す。中間支持部材３０'は、案内部３４を２つ設けた構成であり、各スライダ２０に対応した連結部材３０にそれぞれ対応する。
　本例では、図５Ａの例と比較して中間支持部材３０を１つ減らすことができるため、部品点数を削減できると共に中間支持部材３０を１つ減らしたことでスライダ２０の移動範囲を広くすることができる。但し、中間支持部材３０'を共用したことで、２つのスライダ２０間の離間距離には制約が生じることになる。
　＜第４実施形態＞
　上記第１乃至第３実施形態では、スライダ２０が各中間支持部材３０から離間した位置にある場合（例えば、図３の状態ＳＴ２）、ばね部材６０は自由長の状態となる。一方、スライダ２０がいずれかの中間支持部材３０に近接した位置にある場合（例えば、図３の状態ＳＴ１、ＳＴ４）、ばね部材６０は最大に圧縮されてその全長は最小となる。こうしてばね部材６０は、その自然長（自由長）の状態と、最小長さの状態とで繰り返し伸縮する。
　ばね部材６０の寿命を考慮すると、ばね部材６０の伸縮幅は小さい方が好ましい。そこで、ばね部材６０が自然長の状態に復帰することを規制し、常時一定の圧縮状態を維持する（つまり、常時、所定の圧縮応力を付与する）規制機構を設けることが望ましい。図６は規制機構７０の説明図である。
　規制機構７０は、ばね部材６０毎に設けられており、支持部７２を介してスライダ２０の本体部２１に固定された棒状のロッド部７１を備える。ロッド部７１は、連結部材４０のロッド部４１と平行に支持されている。ロッド部材７１の端部にはストッパ部７３が設けられている。
　規制機構７０は、また、連結部材４０のロッド部４１の外周を、長手方向に沿って滑動するストッパ部７４を備える。ストッパ部７４は不図示の貫通孔を有し、この貫通孔をロッド部４１が挿通している。ストッパ部７４には係止部７５が接続されている。係止部７５は不図示の貫通孔を有し、この貫通孔をロッド部７１が挿通している。係止部７５は、支持部７２とストッパ部７３との間において、ロッド部７１の外周を、長手方向に沿って滑動可能であり、規制機構７０はストッパ部７４が状態ＳＴ１１の位置から案内部２８側へ変位することを許容している。
　状態ＳＴ１１は、スライダ２０が中間支持部材３０、３０の双方から離間した位置にある場合を示している。この場合、上記第１乃至第３実施形態では、ばね部材６０は自然長の状態にあったが、本実施形態では、圧縮された状態にある。すなわち、ばね部材６０、６０は案内部２８と、ストッパ部７４、７４との間で圧縮されており、自然長よりも全長が短い状態にある。ばね部材６０、６０はその弾性復帰力により、ストッパ部７４、７４を押圧するが、ストッパ部７４、７４はそれぞれ、係止部７５を介してストッパ部７３によって移動が規制されている。こうして、ばね部材６０、６０は案内部２８と、ストッパ部７４、７４との間で圧縮された状態に維持される。
　状態ＳＴ１２は、スライダ２０が一方の中間支持部材３０に近接した位置にある場合を示している。スライダ２０が一方の中間支持部材３０に近接することにより、先ず、ストッパ部７４が案内部３４に当接する。ストッパ部７４が案内部３４に当接した時点で、ストッパ部７４の移動は停止し、その位置は固定となる。
　その後、引き続き、スライダ２０が一方の中間支持部材３０に近接していくと、（図６中左側の）ばね部材６０がストッパ部７４と案内部２８との間で圧縮され始める。ストッパ部７４の位置は固定であるが、スライダ２０の移動に伴って、スライダ２０に固定されたロッド部７１が係止部７５に対して滑動する。これによって、案内部２８がストッパ部７４側に接近し、ばね部材６０は更に圧縮されて最小長さの状態となる。
　このように本実施形態では、ばね部材６０が自然長に復帰することを規制することで、その伸縮幅をより小さくすることができ、ばね部材６０の寿命を長くすることができる。
　本実施形態では、規制機構７０の支持部７２を、スライダ２０の本体部２１に固定した場合を例に挙げて説明を行ったが、これに限定するものではない。例えば、支持部７２を中間支持部材３０にそれぞれ固定するようにしても良い。この場合、係止部７５と支持部７２との間におけるロッド部７１周りに、それぞれ押しバネ部材を巻装するとよい。

Claims (7)

  1. 　ボールネジと、
    　前記ボールネジの両端部を支持する第１及び第２の支持部材と、
    　前記ボールネジと螺合するボールナットを回転自在に保持すると共に前記ボールナットを回転させる駆動手段を備え、前記ボールネジの軸方向に移動可能に設けられたスライダと、
    　前記ボールネジが挿通される支持孔を有し、前記ボールネジの軸方向に移動可能で、かつ、前記スライダを挟むように設けられた第１及び第２の中間支持部材と、
    　前記第１及び第２の中間支持部材と係合され、前記第１及び第２の中間支持部材の自由移動をその全長の範囲で許容する連結部材と、
    を備えたことを特徴とするスライダ装置。
  2. 　前記連結部材が、その両端部にストッパ部を有して前記ボールネジと平行に延在するロッド部材であり、
    　前記第１及び第２の中間支持部材は、前記ロッド部材の軸方向の移動を案内すると共に前記ストッパ部が係合される案内部を有することを特徴とする請求項１に記載のスライダ装置。
  3. 　前記ボールネジと平行に延設され、前記スライダ、前記第１の中間支持部材、及び第２の中間支持部材の移動を案内する少なくとも１つのスライドガイドを更に備えたことを特徴とする請求項１に記載のスライダ装置。
  4. 　前記ロッド部材が筒体であり、
    　前記筒体内を挿通される線材と、
    　前記線材を前記ボールネジと平行に張設する張設手段と、
    を備えたことを特徴とする請求項２に記載のスライダ装置。
  5. 　前記スライダが、前記ロッド部材の軸方向の移動を案内するスライダ側案内部を有し、
    　前記スライダと、各々の前記中間支持部材と、の間のそれぞれの位置に、前記ロッド部材に遊挿してばね部材を設けたことを特徴とする請求項２に記載のスライダ装置。
  6. 　ボールネジと、
    　前記ボールネジの両端部を支持する第１及び第２の支持部材と、
    　前記ボールネジと螺合するボールナットを回転自在に保持すると共に前記ボールナットを回転させる駆動手段を備え、前記ボールネジの軸方向に移動可能に設けられた第１及び第２のスライダと、
    　前記ボールネジが挿通される支持孔を有し、前記ボールネジの軸方向に移動可能な第１乃至第３の中間支持部材と、
    　前記第１及び第２の中間支持部材と係合され、前記第１及び第２の中間支持部材の自由移動をその全長の範囲で許容する第１の連結部材と、
    　前記第２及び第３の中間支持部材と係合され、前記第２及び第３の中間支持部材の自由移動をその全長の範囲で許容する第２の連結部材と、
    を備え、
    　前記第１及び第２の中間支持部材が、前記第１のスライダを挟むように設けられ、
    　前記第２及び第３の中間支持部材が、前記第２のスライダを挟むように設けられたことを特徴とするスライダ装置。
  7. 　前記第１及び第２の連結部材が、その両端部にストッパ部を有して前記ボールネジと平行に延在するロッド部材であり、
    　前記第１の連結部材と前記第２の連結部材とは、前記ボールネジと平行で互いに異なる線上に配置され、
    　前記第１の中間支持部材は、前記第１の連結部材の前記ロッド部材の軸方向の移動を案内すると共に前記ストッパ部が係合される第１の案内部を有し、
    　前記第３の中間支持部材は、前記第２の連結部材の前記ロッド部材の軸方向の移動を案内すると共に前記ストッパ部が係合される第２の案内部を有し、
    　前記第２の中間支持部材は、
    　前記第１の連結部材の前記ロッド部材の軸方向の移動を案内すると共に前記ストッパ部が係合される第３の案内部と、
    　前記第２の連結部材の前記ロッド部材の軸方向の移動を案内すると共に前記ストッパ部が係合される第４の案内部と、
    を有することを特徴とする請求項６に記載のスライダ装置。
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