特許 6555488 移動機構

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6555488

(24)【登録日】2019年7月19日

(45)【発行日】2019年8月7日

(54)【発明の名称】移動機構

(51)【国際特許分類】

   F16H 25/20 20060101AFI20190729BHJP

【ＦＩ】

   F16H25/20 A

   F16H25/20 H

【請求項の数】4

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2017-32284(P2017-32284)

(22)【出願日】2017年2月23日

(65)【公開番号】特開2018-135991(P2018-135991A)

(43)【公開日】2018年8月30日

【審査請求日】2018年4月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001225

【氏名又は名称】日本電産コパル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000626

【氏名又は名称】特許業務法人 英知国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】百瀬 陽介

【審査官】 川口 真一

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭６１−０８６７４１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１１−１９４５２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２９２９３８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｈ ２５／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

右ネジ部分と左ネジ部分が左右に形成されたリードスクリューと、
前記右ネジ部分に螺合される第１のナット体と、
前記左ネジ部分に螺合される第２のナット体と、
前記リードスクリューに摺動自在に設けられ、前記第１のナット体に結合することで前記第１のナット体の前記リードスクリュー回りの回転を制限する第１のナット保持体と、
前記リードスクリューに摺動自在に設けられ、前記第２のナット体に結合することで前記第２のナット体の前記リードスクリュー回りの回転を制限する第２のナット保持体とを備え、
前記第１，第２のナット体と前記第１，第２のナット保持体との間には、前記第１，第２のナット体を任意の回転位置で結合可能な結合部が設けられており、
前記第１，第２のナット保持体は、前記第１のナット体と前記第２のナット体の間に配置され、
前記第１のナット保持体と前記第２のナット保持体の間には、前記第１のナット保持体と前記第２のナット保持体を互いに離間する方向に付勢する予圧バネが設けられていることを特徴とする移動機構。

【請求項2】

右ネジ部分と左ネジ部分が左右に形成されたリードスクリューと、
前記右ネジ部分に螺合される第１のナット体と、
前記左ネジ部分に螺合される第２のナット体と、
前記リードスクリューに摺動自在に設けられ、前記第１のナット体に結合することで前記第１のナット体の前記リードスクリュー回りの回転を制限する第１のナット保持体と、
前記リードスクリューに摺動自在に設けられ、前記第２のナット体に結合することで前記第２のナット体の前記リードスクリュー回りの回転を制限する第２のナット保持体とを備え、
前記第１，第２のナット体と前記第１，第２のナット保持体との間には、前記第１，第２のナット体を任意の回転位置で結合可能な結合部が設けられており、
前記第１，第２のナット体は、前記第１のナット保持体と前記第２のナット保持体の間に配置され、
前記第１のナット保持体と前記第２のナット保持体の間には、前記第１のナット保持体と前記第２のナット保持体を互いに近接する方向に付勢する予圧バネが設けられていることを特徴とする移動機構。

【請求項3】

前記結合部は、噛み合いクラッチであることを特徴とする請求項１又は２記載の移動機構。

【請求項4】

前記結合部は、摩擦クラッチであることを特徴とする請求項１又は２記載の移動機構。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リードスクリューを回転駆動して移動対象を直線的に移動させる移動機構に関するものである。

【背景技術】

【0002】

リードスクリューに回転を制限したナットを螺合して、リードスクリューを回転駆動することで、ナットをリードスクリューの直線的な軸方向に移動させる機構が一般に知られている（例えば、下記特許文献１参照）。また、単体のリードスクリューに右ネジ部分と左ネジ部分を左右に分離して設け、右ネジ部分と左ネジ部分にそれぞれ回転を制限したナットを螺合して、リードスクリューを回転させることで、一対のナットを近接又は離間させる移動機構が各種の用途で用いられている（例えば、下記特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平８−２８０１５５号公報

【特許文献2】特開平８−２２１８６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

前述した一対のナットを近接又は離間させる移動機構では、一対のナットの初期間隔を調整する場合に、一対のナットが機構的にリンクされているので、その間隔及び位置をリードスクリューのネジピッチ以下の精度で調整することができない問題があった。

【0005】

本発明は、このような問題に対処するために提案されたものである。すなわち、単体のリードスクリューに右ネジ部分と左ネジ部分を左右に設け、右ネジ部分と左ネジ部分にそれぞれ回転を制限したナットを螺合した移動機構において、一対のナットの間隔及び位置をネジピッチ以下の精度で調整できるようにすることを課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

このような課題を解決するために、本発明の移動機構は、以下の構成を具備するものである。

【0007】

一つには、右ネジ部分と左ネジ部分が左右に形成されたリードスクリューと、前記右ネジ部分に螺合される第１のナット体と、前記左ネジ部分に螺合される第２のナット体と、前記リードスクリューに摺動自在に設けられ、前記第１のナット体に結合することで前記第１のナット体の前記リードスクリュー回りの回転を制限する第１のナット保持体と、前記リードスクリューに摺動自在に設けられ、前記第２のナット体に結合することで前記第２のナット体の前記リードスクリュー回りの回転を制限する第２のナット保持体とを備え、前記第１，第２のナット体と前記第１，第２のナット保持体との間には、前記第１，第２のナット体を任意の回転位置で結合可能な結合部が設けられており、前記第１，第２のナット保持体は、前記第１のナット体と前記第２のナット体の間に配置され、前記第１のナット保持体と前記第２のナット保持体の間には、前記第１のナット保持体と前記第２のナット保持体を互いに離間する方向に付勢する予圧バネが設けられていることを特徴とする移動機構。
また一つには、右ネジ部分と左ネジ部分が左右に形成されたリードスクリューと、前記右ネジ部分に螺合される第１のナット体と、前記左ネジ部分に螺合される第２のナット体と、前記リードスクリューに摺動自在に設けられ、前記第１のナット体に結合することで前記第１のナット体の前記リードスクリュー回りの回転を制限する第１のナット保持体と、前記リードスクリューに摺動自在に設けられ、前記第２のナット体に結合することで前記第２のナット体の前記リードスクリュー回りの回転を制限する第２のナット保持体とを備え、前記第１，第２のナット体と前記第１，第２のナット保持体との間には、前記第１，第２のナット体を任意の回転位置で結合可能な結合部が設けられており、前記第１，第２のナット体は、前記第１のナット保持体と前記第２のナット保持体の間に配置され、前記第１のナット保持体と前記第２のナット保持体の間には、前記第１のナット保持体と前記第２のナット保持体を互いに近接する方向に付勢する予圧バネが設けられていることを特徴とする移動機構。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施形態に係る移動機構の全体構成を示した説明図である。

【図2】本発明の実施形態に係る移動機構の動作を示した説明図である（（ａ）がリードスクリューを左回転させた動作を示し、（ｂ）がリードスクリューを右回転させた動作を示す）。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１において、移動機構１は、回転駆動されるリードスクリュー２を備えている。リードスクリュー２は、ステッピングモータなどのモータ３に連結される減速機４の出力軸に結合され、フレーム５に両端を軸支されることで、左回転と右回転の両方に回転駆動される。

【0010】

また、リードスクリュー２は、右ネジ部分２Ａと左ネジ部分２Ｂが左右に形成されており、右ネジ部分２Ａには第１のナット体６が螺合され、左ネジ部分２Ｂには第２のナット体７が螺合されている。

【0011】

また、リードスクリュー２には、第１のナット保持体８と第２のナット保持体９が摺動自在に設けられている。第１，第２のナット保持体８，９は、リードスクリュー２のネジ部分には螺合しておらず、リードスクリュー２の外径より大きい口径の孔部８Ａ，９Ａを有している。

【0012】

第１のナット保持体８は、第１のナット体６に結合することで第１のナット体６のリードスクリュー２回りの回転を制限するものであり、第２のナット保持体９は、第２のナット体７に結合することで第２のナット体７のリードスクリュー２回りの回転を制限するものである。

【0013】

第１のナット体６と第１のナット保持体８とは、結合部１０にて結合されている。また、第２のナット体７と第２のナット保持体９も同様に、結合部１０にて結合されている。結合部１０は、図示の例では、複数の爪を有する噛み合いクラッチである。

【0014】

第１のナット体６と第２のナット体７は、結合部１０の結合を外すことで、任意の回転位置に回転させることができ、第１のナット体６を右ネジ部分２Ａにおける任意の位置に、ネジピッチ以下の精度で移動させることができ、第２のナット体７を左ネジ部分２Ｂにおける任意の位置に、ネジピッチ以下の精度で移動させることができる。

【0015】

そして、任意の位置に移動させた第１のナット体６と第１のナット保持体８とを結合部１０により結合し、任意の位置に移動させた第２のナット体７と第２のナット保持体９とを結合部１０により結合することで、第１，第２のナット保持体８，９の間隔及び位置を任意に調整することができる。

【0016】

図示の例では、結合部１０は噛み合いクラッチであるから、噛み合う爪をずらして結合することで、爪の数に応じた分解能で、第１，第２のナット体６，７の位置を調整することができる。これに対して、結合部１０を無段階に結合できる摩擦クラッチなどにすることで、第１，第２のナット体６，７の位置を更に微細に調整することができる。

【0017】

第１，第２のナット保持体８，９は、第１のナット体６と第２のナット体７の間に配置されており、リードスクリュー２と平行なガイド軸１１に沿って摺動自在に支持されている。ガイド軸１１は、その両端が図示省略した支持体に支持され、リードスクリュー２との平行状態が保たれている。第１，第２のナット保持体８，９は、リードスクリュー２に交差する方向に延設される連結部８Ｂ，９Ｂを備えており、この連結部８Ｂ，９Ｂにガイド軸１１に挿通する挿通孔を設けている。

【0018】

このように、第１，第２のナット保持体８，９は、リードスクリュー２とガイド軸１１に摺動自在に支持されることで、リードスクリュー２回りの回転が制限されており、この第１，第２のナット保持体８，９に結合することで、第１，第２のナット体６，７のリードスクリュー２回りの回転が制限される。なお、ガイド軸１１に代えて、軸形状を有さないガイド部であってもよい。このガイド部は、第１，第２のナット保持体８，９の回転を制限し、且つリードスクリュー２に平行移動可能なように係合する形状であればよく、例えば、リードスクリュー２に平行な面を有し、第１，第２のナット保持体８，９がその面に摺動する当接部を備えるものなどを採用することができる。

【0019】

第１のナット保持体８と第２のナット保持体９の間には、第１のナット保持体８と第２のナット保持体９を互いに離間する方向に付勢する予圧バネ１２が設けられている。図示の例では、予圧バネ１２は、圧縮コイルバネであって、ガイド軸１１と同軸に配置している。

【0020】

第１，第２のナット体６，７と第１，第２のナット保持体８，９の配置関係は図示の例に限定されない。即ち、第１，第２のナット体６，７は、第１のナット保持体８と第２のナット保持体９の間に配置されていてもよい。この場合には、第１のナット保持体８と第２のナット保持体９の間には、第１のナット保持体８と第２のナット保持体９を互いに近接する方向に付勢する予圧バネ（引張バネ）が設けられる。

【0021】

なお、前述した予圧バネ１２（圧縮バネ）は、ガイド軸１１とは非同軸に配置されていても良く、例えば、リードスクリュー２と同軸或いはリードスクリュー２とガイド軸１１の間に配置してもよい。また、前述したように予圧バネを引張バネにする場合にも、予圧バネをガイド軸１１と非同軸に配置することができる。

【0022】

前述した例では、予圧バネ（圧縮バネ又は引張バネ）は、第１，第２のナット保持体８，９の間に配置された例を示しているが、これに限らず、図示省略した支持体と第１のナット保持体８の間及び図示省略した支持体と第２のナット保持体９との間にそれぞれ予圧バネを配置することができる。この場合、第１，第２のナット体６，７の間に第１，第２のナット保持体８，９を配置する例では、予圧バネは引張バネになり、第１，第２のナット保持体８，９の間に第１，第２のナット体６，７を配置する例では、予圧バネは圧縮バネになる。

【0023】

図２によって、移動機構１の動作を説明する。図２（ａ）に示すように、リードスクリュー２をモータ３側に向いて左回転させると、右ネジ部２Ａに螺合した第１のナット体６が図示左方向に移動し、左ネジ部２Ｂに螺合した第２のナット体７が図示右方向に移動する。これによって、第１のナット体６と結合する第１のナット保持体８と第２のナット体７と結合する第２のナット保持体９は、互いに近接する方向に移動する。

【0024】

この際、予圧バネ１２は、第１のナット保持体８と第２のナット保持体９によって圧縮されることになり、第１のナット保持体８と第２のナット保持体９は、予圧バネ１２の予圧に抗して移動することになる。この状態では、予圧バネ１２の予圧によって、第１，第２のナット体６，７はリードスクリュー２のネジ部に片寄せされているので、第１，第２のナット体６，７はバックラッシュを抑止した円滑な移動が可能になる。また、予圧バネ１２の予圧によって、結合部１０は噛み合う方向に付勢されているので、移動中に結合部１０の結合状態を確実に維持することができる。

【0025】

図２（ｂ）に示すように、リードスクリュー２をモータ３側に向いて右回転させると、右ネジ部２Ａに螺合した第１のナット体６が図示右方向に移動し、左ネジ部２Ｂに螺合した第２のナット体７が図示左方向に移動する。これによって、第１のナット体６と結合する第１のナット保持体８と第２のナット体７と結合する第２のナット保持体９は、互いに離間する方向に移動する。

【0026】

この際、第１のナット保持体８と第２のナット保持体９は、予圧バネ１２の予圧方向と同方向に移動するので、予圧バネ１２の予圧がモータ４の駆動力をアシストする。これによって、第１のナット保持体８と第２のナット保持体９とが互いに離間する方向に移動する場合には、モータ４の電力消費を軽減することができる。また、この場合にも、予圧バネ１２の予圧によって、第１，第２のナット体６，７はリードスクリュー２のネジ部に片寄せされるので、第１，第２のナット体６，７はバックラッシュを抑止した円滑な移動が可能になり、結合部１０は噛み合う方向に付勢されているので、移動中に結合部１０の結合状態を確実に維持することができる。

【0027】

そして、移動機構１は、第１，第２のナット保持体８，９の初期位置調整を、第１のナット保持体８と第１のナット体６との結合を外し、第２のナット保持体９と第２のナット体７との結合を外して、組み付け後に自由に調整することができる。組み付け後に位置調整する場合には、予圧バネ１２を圧縮して第１，第２のナット保持体８，９と第１，第２のナット体６，７との結合を外し、第１，第２のナット体６，７を任意の位置に移動させた後、予圧バネ１２の圧縮を解いて、再び結合部１０での結合を行う。

【0028】

これによると、単体のリードスクリュー２に右ネジ部分２Ａと左ネジ部分２Ｂを左右に設け、右ネジ部分２Ａと左ネジ部分２Ｂにそれぞれ回転を制限した第１，第２のナット体６，７を螺合した移動機構１において、一対のナット体６，７の間隔及び位置をネジピッチ以下の精度で自由に調整することが可能になる。

【0029】

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

【符号の説明】

【0030】

１：移動機構，２：リードスクリュー，２Ａ：右ネジ部分，２Ｂ：左ネジ部分，
３：モータ，４：減速機，５：フレーム，
６：第１のナット体，７：第２のナット体，
８：第１のナット保持体，９：第２のナット保持体，
１０：結合部，１１：ガイド軸，１２：予圧バネ

【図1】

【図2】