特許 6740090 ねじ送り装置

(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】6740090

(24)【登録日】2020年7月28日

(45)【発行日】2020年8月12日

(54)【発明の名称】ねじ送り装置

(51)【国際特許分類】

   F16H 25/20 20060101AFI20200730BHJP

   F16H 25/24 20060101ALI20200730BHJP

【ＦＩ】

   F16H25/20 F

   F16H25/20 B

   F16H25/24 G

【請求項の数】5

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2016-220335(P2016-220335)

(22)【出願日】2016年11月11日

(65)【公開番号】特開2018-76940(P2018-76940A)

(43)【公開日】2018年5月17日

【審査請求日】2019年6月20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】 小川 克久

(56)【参考文献】

【文献】 実開平０１−０６９９６２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１１−０６９４４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０９０３８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／００５９５０３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｈ ２５／２０

Ｆ１６Ｈ ２５／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

駆動回転するリードスクリューと、前記リードスクリューに螺合したナットと、前記ナットを回転不能に支持するとともにねじ軸方向に沿う外力によって前記ナットに押圧されるナットホルダーと、前記ナットホルダーを回転させずにねじ軸方向に沿う直進方向へ案内するガイド部材とを備え、
前記ナットと前記ナットホルダーのうち、その一方の部材には、前記リードスクリューを中心側に置いた径方向の両側で他方の部材に押圧されるように一対の押圧突起が設けられ、
前記ナットホルダーは、前記一対の押圧突起の並び方向に交差する径方向の一端側に前記外力を受ける作用点を有することを特徴とするねじ送り装置。

【請求項2】

前記各押圧突起は、外面が凸曲線状の断面を前記並び方向へ連続させた突条であることを特徴とする請求項１記載のねじ送り装置。

【請求項3】

前記ナットホルダーの作用点は、前記一対の押圧突起の並び方向に略直交する直線上に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のねじ送り装置。

【請求項4】

前記ガイド部材は軸状に形成され、前記一対の押圧突起の並び方向の端部側で、前記ナットホルダーをねじ軸方向へ貫通していることを特徴とする請求項１乃至３何れか１項記載のねじ送り装置。

【請求項5】

請求項１〜４何れか１項記載のねじ送り装置を具備したことを特徴とする駆動機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リードスクリューの回転によってこのリードスクリューに螺合したナット及びナットホルダーを直進させるようにしたねじ送り装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、この種の発明には、例えば特許文献１に記載されるように、駆動モータの回転力によって回転するリードスクリューと、このリードスクリューに螺合したナットと、このナットを回転不能に支持するナットホルダーとを備え、前記ナットホルダーにより搬送対象物を、ねじ軸方向に沿う直進方向へ搬送するようにしたものがある（例えば、特許文献１及び２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平８−２０３００７号公報

【特許文献2】特開２００９−２５５８９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、従来のねじ送り装置では、特許文献１及び２に例示するように、ナットホルダーと搬送対象物との接続構造等により、前記ナットホルダーにおける径方向の端部寄りに偏って、外力が作用する場合がある。そして、このような場合には、ナットの中心線がねじ軸方向に対し傾き、該ナットとリードスクリューの摩擦抵抗が著しく増大するおそれがある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

このような課題を解決するために、本発明は以下の構成を具備するものである。
駆動回転するリードスクリューと、前記リードスクリューに螺合したナットと、前記ナットを回転不能に支持するとともにねじ軸方向に沿う外力によって前記ナットに押圧されるナットホルダーと、前記ナットホルダーを回転させずにねじ軸方向に沿う直進方向へ案内するガイド部材とを備え、前記ナットと前記ナットホルダーのうち、その一方の部材には、前記リードスクリューを中心側に置いた径方向の両側で他方の部材に押圧されるように一対の押圧突起が設けられ、前記ナットホルダーは、前記一対の押圧突起の並び方向に交差する径方向の一端側に前記外力を受ける作用点を有することを特徴とするねじ送り装置。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】本発明に係るねじ送り装置の分解斜視図である。

【図2】（ａ）は、本発明に係るねじ送り装置の斜視図であり、ナット及びケースを２点鎖線で示している。（ｂ）は、同ねじ送り装置のナットを示す斜視図である。

【図3】同ねじ送り装置の縦断面図である。

【図4】同ねじ送り装置の要部拡大縦断面図である。

【図5】ナットホルダーの一例を示す斜視図である。

【図6】（ａ）はナットホルダーの平面図、（ｂ）は（ａ）におけるｂ−ｂ線に沿う断面図、（ｃ）は（ａ）におけるｃ−ｃ線に沿う断面図である。

【図7】本発明に係るねじ送り装置を具備した駆動機器の一例を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で異なる図における同一符号は同一機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。また、以下の説明では、便宜上、ねじ送り装置１の軸方向における出力側を「前」、その逆方向側を「後」と称する場合がある。

【0008】

ねじ送り装置１は、ケース２０と、ケース２０内の後端側に固定された環状の後側支持部材３０と、回転駆動源１０の回転力によって駆動回転するリードスクリュー４０と、リードスクリュー４０に螺合したナット５０と、ナット５０を回転不能に支持するとともにねじ軸方向に沿う外力によってナット５０に押圧されるナットホルダー６０と、ケース２０の前端側に固定されてリードスクリュー４０を回転自在に支持する前側支持部材７０と、ナットホルダー６０を回転させずにねじ軸方向に沿う直進方向へ案内するガイド部材８１を具備し、ケース２０の後端部に接続された回転駆動源１０の回転力によってリードスクリュー４０を回転させて伝動部材９０を引っ張る。

【0009】

図示例の回転駆動源１０は、ＤＣモータであり、回転軸１１と、回転軸１１の外周に固定されたロータ（図示せず）と、前記ロータの周囲に設けられたステータ（図示せず）と、前記ステータを内周面に固定した筒状のモータケース１２と、モータケース１２の前端側の前部カバー１３とを具備し、回転軸１１を前方へ突出させている（図３参照）。
回転軸１１の前端側には、リードスクリュー４０の後端部に対し嵌り合って回転力を伝達する係合部１１Ａが設けられる。この係合部１１Ａは、図示例によれば、径方向の両側に平行面を有し、これら平行面をリードスクリュー４０の後端の溝状の被係合部４１Ａの内側面に接触させるようにしている。
なお、回転駆動源１０は、図示以外の構造の回転駆動源に置換することも可能である。

【0010】

ケース２０は、円筒状の本体部２１と、該本体部２１の後端に設けられた環状の接続部２２とを一体に有する。接続部２２は、その中央寄りに回転駆動源１０の回転軸１１を遊挿するとともに、外周寄りに挿通した止着具２３（例えばネジやボルト等）によって回転駆動源１０の前部カバー１３に止着され固定される。

【0011】

後側支持部材３０は、リードスクリュー４０の後端側を回転自在に支持する軸受部３１と、軸受部３１の外周側に一体的に固定された環状基部３２とを具備している。

【0012】

軸受部３１は、前端側に径外方向へ環状に突出する鍔部３１Ａを有する軸受部材であり、環状基部３２に挿入されるとともに鍔部３１Ａを環状基部３２の前端面に接触させて、環状基部３２に対し回転不能且つ進退不能に支持される。

【0013】

環状基部３２は、その外周部を、ケース２０の本体部２１内周面に対し、回転不能且つ進退不能に固定している。この固定手段は、例えば、嵌合や、溶接、接着等とすればよい。

【0014】

リードスクリュー４０は、回転駆動源１０の回転軸１１に嵌り合う後側軸部４１と、後側軸部４１の前端側に接続された鍔部４２と、環状鍔部４２の前端から前方へ延設された送りネジ部４３と、送りネジ部４３の前端部から前方へ突出した前側軸部４４とを同軸一体状に有している。

【0015】

後側軸部４１は、略円柱状に形成され、その後端面に、回転軸１１前端の係合部１１Ａに嵌り合う平行溝状の被係合部４１Ａを有する。この後側軸部４１は、後側支持部材３０の軸受部３１に挿通されて回転自在に支持される。
鍔部４２は、後側軸部４１よりも大径の環状に形成され、後端面を軸受部３１の前端面に摺接させる。
送りネジ部４３は、長尺軸状に形成され、その外周面に台形ネジ状の雄ネジ部を有する。この送りネジ部４３の長手方向の途中箇所には、後述するナット５０が環状に嵌め合わせられ螺合している。
前側軸部４４は、略円柱状に形成され、その外周面が前側支持部材７０の軸受部７１によって回転自在に支持されている。

【0016】

ナット５０は、図示例によれば略矩形筒状に形成され、その外周の角部が凸曲面状に面取りされている。このナット５０の内周面には、リードスクリュー４０の雄ネジ部に嵌り合うように、台形ネジ状の雌ネジ部が形成されている。
このナット５０は、後述するナットホルダー６０に回転不能且つ前後移動可能に嵌め合わせられて、ナットホルダー６０内の後述する押圧突起６２Ｂに接するとともに、リードスクリュー４０に螺合する。

【0017】

ナットホルダー６０は、略円筒状の筒部６１と、筒部６１内後端の底壁部６２とを一体に有する断面凹状に形成され（図５参照）、その内部に、ナット５０を微小な遊びを有する状態で嵌め合わせている。

【0018】

筒部６１は、外周面をケース２０の内周面に沿う円筒状に形成し、内周面をナット５０の外周面に沿う略矩形筒状に形成している。
この筒部６１の外周面には、径方向の両側に、それぞれ、前後方向へ貫通するガイド溝６１Ａが設けられる。これらガイド溝６１Ａ，６１Ａは、後述する一対の押圧突起６２Ｂ，６２Ｂの並び方向の両端側に配置される（図５参照）。そして、各ガイド溝６１Ａは、ガイド部材８１に嵌り合って摺接する。

【0019】

また、筒部６１の周壁には、一対の押圧突起６２Ｂ，６２Ｂの並び方向に略直交する径方向の両側に、前後方向へ貫通する係止孔６１Ｂが設けられている（図５及び図６参照）。
係止孔６１Ｂは、内壁面の後部側の段部６１Ｂ１を境にその後部側を拡径した段付き孔状に形成される。この係止孔６１Ｂの段部６１Ｂ１には、後述する伝動部材９０後端側の係止部９２が係止されるようになっている。この段部６１Ｂ１は、伝動部材９０の引っ張り力が作用する作用点を含む。
なお、この係止孔６１Ｂは、図示例によれば、径方向の両側に二つ設けられ、選択的に用いられるようにしているが、その一方を省くことも可能である。

【0020】

底壁部６２は、筒部６１の後端壁として矩形板状に設けられ、その中心側にリードスクリュー４０を遊挿する貫通孔６２Ａを有し、この貫通孔６２Ａの中心を通る径方向の両端側に、ナットホルダー６０内に嵌り合ったナット５０後端面に押圧される一対の押圧突起６２Ｂ，６２Ｂを有する。

【0021】

一対の押圧突起６２Ｂ，６２Ｂは、リードスクリュー４０を中心にして、軸対象位置に配設される。各押圧突起６２Ｂは、外面が凸曲線状（図示例によれば半円状）の断面を、径方向へ連続させた突条である。

【0022】

また、前側支持部材７０は、リードスクリュー４０の前側軸部４４を挿通する軸受部７１と、軸受部７１の外周側に一体的に固定された環状基部７２とを具備している。

【0023】

軸受部７１は、前側軸部４４を回転自在に支持する軸受部材であり、その外周部が環状基部７２の前端側に嵌め合わせられ、環状基部７２に対し回転不能且つ進退不能に支持される。

【0024】

環状基部７２は、その外周部を、ケース２０の前端側内周面に嵌め合わせ、止着具７３（例えば、ネジやボルト等）によって回転不能且つ進退不能に固定されている
この環状基部７２の径方向の端部側には、ナットホルダー６０の係止孔６１Ｂに対応する位置に、伝動部材９０を遊挿する貫通孔７２Ａが設けられている。この貫通孔７２Ａは、図示例によれば、径方向の両側に二つ設けられるが、伝動部材９０を挿通しない一方の貫通孔７２Ａを省くことが可能である。

【0025】

ガイド部材８１は、後側支持部材３０と前側支持部材７０の間にわたって固定されており、図示例によれば、径方向の両側の軸対象位置に一対に設けられている（図１及び図２参照）。
各ガイド部材８１は、軸状に形成され、ナットホルダー６０のガイド溝６１Ａに対し、摺動可能に嵌め合わせられている。そして、各ガイド部材８１の後端部と前端部は、後側支持部材３０の環状基部３２と、前側支持部材７０の環状基部７２に、それぞれ嵌合され固定されている。
これらの構成により、一対のガイド部材８１，８１は、ナットホルダー６０を回転させることなく前後方向へ摺動するように保持する。

【0026】

また、伝動部材９０は、長尺な可撓性のワイヤー９１と、このワイヤー９１の一端側に固定された係止部９２とから一体に構成される。
係止部９２は、ナットホルダー６０における係止孔６１Ｂ内の段部６１Ｂ１に係止される。この係止部９２に接続されたワイヤー９１は、係止孔６１Ｂの前部側、及び前側支持部材７０の貫通孔７２Ａに挿通されて、当該ねじ送り装置１の前方へ導かれている。

【0027】

次に上記構成のねじ送り装置１について、その特徴的な作用効果を詳細に説明する。
回転駆動源１０への通電によりリードスクリュー４０をナット５０に対するねじ込み方向へ回転させると、ナット５０及びナットホルダー６０が、ガイド部材８１に沿って後退し、伝動部材９０を後方へ引っ張る。
この際、ナットホルダー６０における係止孔６１Ｂ内の段部６１Ｂ１（作用点）には、ねじ軸方向に沿う前方向きの外力が加わる。このため、ナットホルダー６０は、径方向に偏った位置で伝動部材９０によって前方へ引っ張られるが、ガイド部材８１によって傾きが抑制される。そして、この状態において、前記外力は、一対の押圧突起６２Ｂ，６２Ｂを介してナット５０後端面の中心軸に直交する線上に加わる。
したがって、径方向に偏った位置に加わる伝動部材９０の張力によりナット５０が傾いてナット５０とリードスクリュー４０間の摩擦抵抗が増大するようなことを防ぎ、ナット５０及びナットホルダー６０を滑らかに直進運動させることができ、ひいては、動力伝達効率及び耐久性等を向上することができる。

【0028】

また、図７は、上記構成のねじ送り装置１を具備した駆動機器の一例を示している。
この駆動機器１００は、ケース１１０内に、上記構成の回転駆動源１０、ねじ送り装置１及び伝動部材９０と、伝動部材９０によって牽引される可動レンズ１２０と、可動レンズ１２０を伝動部材９０による牽引方向に対する逆方向へ付勢する付勢部材１３０（図示例によればコイルスプリング）と、可動レンズ１２０の光軸上に位置するようにケース１１０に固定された固定レンズ１４０と、固定レンズ１４０及び可動レンズ１２０を介してケース１１０外の被写体を撮像する撮像素子１５０とを具備し、カメラユニットを構成している。
このカメラユニットによれば、上述したねじ送り装置１の構造により、可動レンズ１２０を滑らかに直進運動させることができる。

【0029】

この他、上記構成のねじ送り装置１は、例えば、携帯情報端末を含む携帯機器や、義手や人口関節、産業用機器、医療用機器、その他の機器に適用することが可能である。

【0030】

なお、上記実施の形態では、押圧突起６２Ｂをナットホルダー６０内の底面に設けるようにしたが、他例としては、この押圧突起６２Ｂに換えて、ナット５０の後端面に押圧突起を設けた態様とすることも可能である。

【0031】

また、上記実施形態では、特に好ましい態様として、各押圧突起６２Ｂを、ナット５０後端面に線接触する突条としたが、押圧突起６２Ｂの他例としては、ナット５０後端面に対し点接触又は微小な面積で接触する突起とすることも可能である。

【0032】

また、上記実施形態では、特に好ましい態様として、ガイド部材８１を一対の軸状部材としたが、このガイド部材８１の他例としては、単数又は３以上の軸状部材とした態様や、ガイド部材８１を省きケース２０の内周面によってナットホルダー６０の外周面を前後方向へ案内する態様、その他の直進ガイド機構を用いた態様等とすることが可能である。

【0033】

また、上記実施形態によれば、ナットホルダー６０によって伝動部材９０を回転駆動源１０側へ引っ張るように構成したが、他例としては、ナット５０及びナットホルダー６０の前後方向を逆に構成して、伝動部材９０を反回転駆動源１０側へ引っ張る構成とすることも可能である。

【0034】

また、上記実施形態によれば、外力がワイヤー９１を介して作用点（図示例によれば段部６１Ｂ１）に作用する構成としたが、他例としては、ワイヤー９１を省いて、外力が直接的にナットホルダー６０の作用点に作用する態様とすることも可能である。
一例としては、ナットホルダー６０をナット５０に押し付ける弾性部材（例えばバネ等）を備え、前記弾性部材の弾性力（外力）がナットホルダー６０の作用点に作用する態様等とすることも可能である。

【0035】

また、上記実施形態によれば、可撓性のワイヤー９１を介してナットホルダー６０における径方向に偏った位置に前後方向の力が作用するようにしたが、他例としては、ワイヤー９１を剛性を有する部材に置換することも可能である。

【0036】

以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、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。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。

【符号の説明】

【0037】

１：ねじ送り装置 １０：回転駆動源
２０：ケース ３０：後側支持部材
４０：リードスクリュー ５０：ナット
６０：ナットホルダー ６１Ｂ：係止孔
６１Ｂ１：段部（作用点） ６２Ｂ：押圧突起
７０：前側支持部材 ８１：ガイド部材
９０：伝動部材 １００：駆動機器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】