(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ軸に各々螺合する主ナットおよび副ナットと、これら主ナットと副ナットとを互いに軸方向に付勢する弾性体と、前記副ナットを主ナットに対して相対回転角度の調整を可能として回り止めする可調整回り止め手段とを備え、前記可調整回り止め手段が、前記副ナットの円筒面状とされた外径面の周方向複数箇所に設けられた軸方向溝と、前記主ナットに設けられて前記副ナットの軸方向溝に軸方向移動自在に係合しかつ前記副ナットの主ナットに対する強制回転で前記軸方向溝から弾性的に外れ再係合を行う回り止め具とでなり、前記副ナットを主ナットの内部に設け、主ナットの副ナット対向面における円周方向の複数箇所に弾性体収容凹部を設け、これら各弾性体収容凹部に前記弾性体を設けたバックラッシ除去送りねじ装置。
【請求項２】
前記回り止め具は、前記軸方向溝に係合するボールと、このボールを副ナットに付勢するばねとを有し、主ナットの副ナット外周の筒部に形成した径方向孔に設けられる請求項１記載のバックラッシ除去送りねじ装置。
【請求項３】
前記ねじ軸が金属製であり、前記主ナットおよび副ナットが樹脂製である請求項１または請求項２に記載のバックラッシ除去送りねじ装置。
【請求項４】
前記ねじ軸が金属製であり、前記主ナットおよび副ナットが樹脂製であり、前記回り止め具が前記副ナットに一体成形で設けられた板ばねと、この板ばねの先端に設けられて前記軸方向溝に係合する係合部とからなる請求項１記載のバックラッシ除去送りねじ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、回転運動を直線往復運動に変換する機構等において使用される送りねじ装置に関し、特にそのバックラッシ除去を図ったバックラッシ除去送りねじ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、バックラッシ除去を図った送りねじ装置として、圧縮ばねで予圧を与えるようにしたものが種々提案されている。図５はその一例を示し、ねじ軸５１に螺合する主ナット５２と副ナット５３とを、ガイドピン５４で軸方向移動自在にかつ回り止め状態に結合し、圧縮ばね５５により互いに軸方向に付勢したものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この種の送りねじ装置では、予圧量と回転トルクとは図５（Ｂ）に示すような関係の傾向にあり、予圧を与え過ぎると回転トルクが重くなるために摩耗が増加する。
予圧量を調整するには、ばね５５のばね定数を変化させる必要があり、装置に組み付けた後では調整ができない。そのため、ナットを取り外して再組立することが必要になる。また、ばね定数の異なった数種類の物を作っておく必要があり、何回か組み立て直しながら、最適値を見つけなければならない。
【０００４】
この発明は、上記課題を解消するものであり、バックラッシ除去のための予圧量の調整が容易で、装置に組付けた後でも容易に予圧量の調整が行えるバックラッシ除去送りねじ装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明のバックラッシ除去送りねじ装置は、ねじ軸に各々螺合する主ナットおよび副ナットと、これら主ナットと副ナットとを互いに軸方向に付勢する弾性体と、前記副ナットを主ナットに対して相対回転角度の調整を可能として回り止めする可調整回り止め手段とを備えたものである。
この構成によると、主ナットと副ナットとが弾性体で軸方向に付勢されるため、バックラッシが除去されて予圧が生じる。この場合に、可調整回り止め手段により、副ナットの主ナットに対する回転角度を変えることで、これらのナットに設けられたねじ溝の位相関係が変化し、ねじ軸に対する主ナットと副ナットの軸方向位置がずれることになって予圧量が調整される。この調整された予圧量は、可調整回り止め手段の回り止め作用によって維持される。このため、このねじ装置を各種の機器に取付けた後においても、バックラッシを除去でき、バックラッシと回転トルクを確認しながら微調整することができる。
【０００６】
この構成において、前記可調整回り止め手段は、副ナットの円筒面状とされた外径面の周方向複数箇所に設けられた軸方向溝と、主ナットに設けられて前記副ナットの軸方向溝に軸方向移動自在に係合する回り止め具とでなるものとする。この回り止め具は、副ナットの主ナットに対する強制回転で前記軸方向溝から弾性的に外れかつ再係合を行うものとする。回り止め具は、副ナットの軸方向溝に軸方向移動自在に係合するため、主ナットに対する副ナットの予圧調整のための軸方向移動を阻害しない。これにより、簡単な構成で前記の予圧量調整が可能となる。
【０００７】
前記回り止め具は、前記軸方向溝に係合するボールと、このボールを副ナットに付勢するばねとを有するボールデテント等からなるものとしても良い。このボールデテントは、前記主ナットの副ナット外周の筒部に形成した径方向孔に設ける。このようにボールとばねとで回り止め具を構成することで、副ナットの回転操作が行い易くなる。
【０００８】
副ナットは、主ナットの内部に設ける。これによりシンプルな外観形状となり、取扱等が容易になる。この場合に、主ナットの副ナット対向面における円周方向複数箇所に弾性体収容凹部を設け、これら各弾性体収容凹部に前記弾性体を設けても良い。これにより、弾性体が外部に露出せず、一層シンプルな外観となる。
【０００９】
これらの構成において、前記ねじ軸を金属製とし、主ナットおよび副ナットを樹脂製としても良い。このように樹脂製とすることで、自己潤滑性による良好な滑りが得られ、また主ナットおよび副ナットの成形が簡単となる。
また、前記のように可調整回り止め手段を前記軸方向溝と回り止め具とで構成する場合に、前記回り止め具を前記副ナットに一体成形で設けられた板ばねと、この板ばねの先端に設けられて前記軸方向溝に係合する係合部とからなるものとしても良い。これにより、可調整回り止め手段が簡易な構成となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態を図１と共に説明する。このバックラッシ除去送りねじ装置は、ねじ軸１に各々螺合する主ナット２および副ナット３と、これら主ナット２と副ナット３とを互いに軸方向に付勢する弾性体４と、前記副ナット３を主ナット４に対して相対回転角度の調整を可能として回り止めする可調整回り止め手段５とを備える。ねじ軸１は金属製であり、主ナット２および副ナット３は樹脂製である。
【００１１】
主ナット２は、鍔部２ａを一端に有する円筒状に形成されていて、内径面は段付き円筒面状に形成され、内径面の前記鍔部２ａ側の部分が小径の雌ねじ部２ｂに形成されている。主ナット２の鍔部２ａと反対側の部分は、内径面が大径の副ナット収容凹部となる筒部２ｃとされている。主ナット２の副ナット対向面となる段面には、円周方向の複数箇所（例えば３箇所）に丸孔状の弾性体収容凹部６が設けられ、各凹部６内に、圧縮コイルばねからなる前記弾性体４が収容されている。弾性体４はゴム状のものであっても良い。この発明とは異なるが、弾性体収容凹部６は、前記のような局部的な丸孔とする代わりに円周溝に形成し、図２（Ａ）〜（Ｃ）に参考提案例となる各例を示すように、雌ねじ部２ｂと同心の皿ばねや、Ｖ字形またはＵ字形断面のリング状ばね部材を軸方向に重ねて設けたものであっも良い。
【００１２】
可調整回り止め手段５はラチェット機構状のものであり、副ナット３の円筒面状とされた外径面の周方向複数箇所に等ピッチで設けられた軸方向溝７と、この溝７に係合する回り止め具８とでなる。軸方向溝７は、同図（Ｂ）に示すように半円状の断面形状としてあるが、図３（Ａ），（Ｂ）等に示すように、Ｖ形断面や、矩形断面、台形状断面のものであっても良い。回り止め具８は、主ナット２に設けられて副ナット３の軸方向溝７に軸方向移動自在に係合しかつ副ナット３の主ナット２に対する強制回転で前記軸方向溝７から弾性的に外れたり再係合するものとする。この例では、回り止め具８は、軸方向溝７に係合するボール９と、このボール９を副ナット３に付勢するばね１０とを有するボールデテント（「ボールポイント」とも呼ばれる）からなり、底付きねじ筒状の回り止め具本体１１に収容されている。回り止め具本体１１は、主ナット２の副ナット外周の筒部２ｃに形成したねじ孔からなる径方向孔に螺着してある。回り止め具８は、この例では図１（Ｂ）のように円周方向の複数箇所（例えば３箇所）に等配して設けてある。
【００１３】
この構成のねじ装置によると、主ナット２と副ナット３とが弾性体４で軸方向に付勢されるため、バックラッシが除去されて予圧が生じる。この場合に、副ナット３を主ナット２に対して回転させることで、これら主ナット２と副ナット３のねじ溝の位相関係が変化し、ねじ軸１に対する主ナット２と副ナット３の軸方向位置がずれることになる。そのため予圧量が調整される。副ナット３を主ナット２に対して回転させると、ボール９がばね１０の付勢力に抗して引っ込み、軸方向溝７から外れる。そのため副ナット３の回転が可能となる。この回転により、ボール９は副ナット３の各軸方向溝７に順次嵌まったり外れたりする動作を繰り返す。希望の回転角度まで副ナット３を回してボール９が軸方向溝７に係合した状態で、調整を終える。このボール９による副ナット３の回転止めは、通常のねじ軸１とナット２，３の相対回転による送り動作では、回転止め状態が維持され、調整した予圧量が維持されることになる。
【００１４】
このため、このねじ装置は、各種の機器に取付けた後においても、バックラッシを除去でき、バックラッシと回転トルクを確認しながら微調整することができる。また、このねじ装置は、副ナット３が主ナット２内に収められるため、外観がシンプルな形状となる。可調整回り止め手段５が前記のようにボール９をばね１０で付勢するものである場合は、ボール９が軸方向溝７から外れ易くて、副ナット３の回転が行い易い。主ナット２および副ナット３が樹脂製である場合は、樹脂の持つ自己潤滑性でねじ軸１との間に良好な滑りが得られる。
【００１５】
なお、前記実施形態では、可調整回り止め手段５の回り止め具８をボール９とばね１０とで構成したが、図４（Ａ）に示すように、回り止め具８を一体のゴムまたは樹脂製のピン状の弾性体からなるものとしても良い。また、図４（Ｂ）に示すように、回り止め具８は、副ナット３に一体成形で設けられた板ばね８ａと、この板ばね８ａの先端に設けられて前記軸方向溝７に係合する係合する半球状の係合部８ｂとからなるものとしても良い。
さらに、前記実施形態では、いずれも副ナット３の外径面に軸方向溝７を設けたが、例えば図１の例における主ナット２の内径面の周方向複数箇所に軸方向溝を設け、これに弾性的に係脱可能に係合する回転止め具を副ナット３に設けて可調整回り止め手段を構成しても良い。
【００１６】
【実施例】
図１の構成の送りねじ装置において、主ナット２および副ナット３を樹脂製とする場合、射出成形が可能で、自己潤滑性を有し、かつ機械的強度に優れた材料を使用することが好ましい。このような樹脂として、例えば、ポリイミド系樹脂、ポリアリーレンサルファイド系樹脂、溶融フッ素系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリアミド系樹脂、四フッ化エチレン・エチレン共重合樹脂（ＥＴＦＥ）等がある。ナット２，３の材料として、機械的強度及び寸法安定性を有し、耐摩耗性の良好なものとして材料を選ぶ場合は、例えば、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエーテルケトン系樹脂、ポリエーテルサルフォン系樹脂等が使用できる。また、ナット２，３樹脂を熱可塑性樹脂とする場合は、適度な剛性を有し、機械的強度に優れ、射出成形性が可能で複雑な形状、精密寸法成形性等の優れた成形性、射出成形による効率的な大量生産性、および価格等総合的に平均して優れた性能を有するポリフェニレンサルファイド樹脂がよい。
【００１７】
前記の各樹脂には各種の充填剤や油等を混合してもよい。すなわち、合成樹脂の自己潤滑性を向上たせるために、固体潤滑剤、例えばフッ素樹脂、二硫化モリブデン、グラファイト、雲母、鉛、鉛酸化物、窒化ホウ素、二硫化タングステン等を充填してもよく、更に、同様の理由により、潤滑油、例えばフッ素オイル、シリコン油等の各種合成油、ワックス、グリース等を含んでも良い。また、合成樹脂の弾性変形の度合や吸音効果を調整するため、上記の合成樹脂に機械的物性の改質剤として、例えばグラスファイバー、カーボン繊維、チタン酸カリウム繊維、タルク、ホワイトカーボン、金属、金属酸化物、セラミック粉末、有機繊維等を充填してもよい。これらの充填剤等は少なくとも１種類以上を、例えば、潤滑剤と繊維とを、５〜３０重量％、好ましくは１０〜２５重量％添加されれば、摺動性や強度性を向上できる。
なお、使用環境条件により、合成樹脂の材質を適宜選択することができ、例えば薬液中ではフッ素樹脂、放射線が問題となる場所では、ポリイミド樹脂が使用できる。
ねじ軸１は、鋼やアルミニウム合金等の金属材で形成されるが、そのねじ表面に摩擦係数の小さな樹脂層、例えばポリテトラフルオロエチレン等からなる樹脂層を被覆しても良い。その場合、樹脂層の自己潤滑性によって一層良好な滑り性能が得られる。なお、摺動部分の表面粗さ・形状は、最大粗さ（Ｒｍａｘ），算術平均粗さ（Ｒａ），十点平均粗さ（Ｒｚ）等のＪＩＳ定義等にて、約２５μｍ以下、好ましくは、約８μｍ以下、更に好ましくは、約３．２μｍ以下としてもよい。表面粗さ・形状が、大きすぎると摩耗の原因となると考えられる。この下限値は特に限定しないが、０．１μｍ以上、加工性の効率を考慮して１μｍ以上であればよい。表面粗さ・形状は小さいほどよいことが考えられるが、その加工作業に非常に時間を費やすことになり、仕様・条件によって特に有意差がほとんどなければ、表面粗さ・形状の加工作業や、その管理作業を省略するために、表面粗さ・形状を約３〜１０μｍ程度としてもよい。
【００１８】
【発明の効果】
この発明のバックラッシ除去送りねじ装置は、ねじ軸に各々螺合する主ナットおよび副ナットと、これら主ナットと副ナットとを互いに軸方向に付勢する弾性体と、前記副ナットを主ナットに対して相対回転角度の調整を可能として回り止めする可調整回り止め手段とを備えたものであるため、バックラッシ除去のための予圧量の調整が容易で、装置に組付けた後でも容易に予圧量の調整を行うことができる。
副ナットは、主ナットの内部に設けたため、シンプルな外観形状となり、取扱等が容易になる。また、主ナットの副ナット対向面における円周方向複数箇所に弾性体収容凹部を設け、これら各弾性体収容凹部に前記弾性体を設けたため、弾性体が外部に露出せず、一層シンプルな外観となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）はこの発明の一実施形態にかかる送りねじ装置の断面図、（Ｂ）はその破断背面図である。
【図２】  （Ａ）〜（Ｃ）は各々同送りねじ装置の弾性体の、参考提案例となる各変形例を示す弾性体周辺部分の断面図である。
【図３】（Ａ），（Ｂ）は各々副ナットにおける軸方向溝の各変形例を示す断面図である。
【図４】（Ａ），（Ｂ）は各々可調整回り止め手段の変形例を示す断面図である。
【図５】（Ａ）は従来例の断面図、（Ｂ）はその予圧量と回転トルクの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…ねじ軸                ６…弾性体収容凹部
２…主ナット              ７…軸方向溝
３…副ナット              ８…回り止め具
４…弾性体                ９…ボール
５…可調整回り止め手段    １０…ばね
【図１】
0003715038.tif 000002
【図２】
0003715038.tif 000003
【図３】
0003715038.tif 000004
【図４】
0003715038.tif 000005
【図５】
0003715038.tif 000006