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JP2876614B2 - Ball screw device and method for adjusting preload of ball screw device - Google Patents
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JP2876614B2 - Ball screw device and method for adjusting preload of ball screw device - Google Patents

Ball screw device and method for adjusting preload of ball screw device

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JP2876614B2
JP2876614B2 JP1042308A JP4230889A JP2876614B2 JP 2876614 B2 JP2876614 B2 JP 2876614B2 JP 1042308 A JP1042308 A JP 1042308A JP 4230889 A JP4230889 A JP 4230889A JP 2876614 B2 JP2876614 B2 JP 2876614B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、工作機械やロボットなど、精密な位置決め
を必要とする装置に多用されるボールねじ装置に関し、
特にその予圧状態を外部から自在に調整できるようにし
た予圧可変型のボールねじ装置の改良に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a ball screw device frequently used for devices requiring precise positioning, such as machine tools and robots.
In particular, the present invention relates to an improvement of a variable preload type ball screw device which can adjust the preload state freely from the outside.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

一般に、ボールねじ装置で高精度の位置決めを行う場
合は、ボールねじの軸方向のすきまを零とし、さらに軸
方向荷重に対する弾性変位量を小さくし剛性を上げるた
めの手段として、ボールねじに予圧を与える。
Generally, when performing high-precision positioning with a ball screw device, preload is applied to the ball screw as a means to reduce the axial clearance of the ball screw to zero and further reduce the amount of elastic displacement with respect to the axial load to increase rigidity. give.

このような予圧方法としては例えば間座予圧方式があ
る。これは、第7図に示すようにねじ軸1に螺合した2
個のナットA,Bの間に金属の環状の間座Cを挿入して予
圧を与える方式で、二通りのものがある。一つは予圧量
だけ厚い間座をナット間に挿入して予圧をかける方式
(引張り予圧)、他は予圧量だけ薄い間座をナット間に
挿入して両ナットを締付け手段により締付けて密着させ
て予圧をかける方式(圧縮予圧)である。
As such a preloading method, there is, for example, a spacer preloading method. As shown in FIG.
There are two types of methods in which a metal annular spacer C is inserted between the nuts A and B to apply a preload. One method is to insert a spacer between nuts that is thicker by the preload amount to apply preload (tensile preload), and the other is to insert a spacer that is thinner by the preload amount between the nuts and tighten both nuts together by tightening means. This is a method of applying preload (compression preload).

しかし、上記第1従来例の間座予圧方式は、摩耗、温
度変化などで初期設定予圧状態に変化が生じた場合や、
ねじ軸のトルクや剛性を変化させるため意図的に予圧を
変化させたい場合に対応できない。
However, the first prior art spacer preloading method is used when the initial set preload state changes due to wear, temperature change, or the like,
It is not possible to cope with intentionally changing the preload to change the torque and rigidity of the screw shaft.

その対策として、予圧状態を外部から自在に調整でき
るようにした予圧可変型のボールねじ装置が提案されて
いる。
As a countermeasure, a variable preload ball screw device has been proposed in which the preload state can be freely adjusted from the outside.

従来のこの種のボールねじ装置としては、例えば特開
昭61−65957号公報に提示されたものがある(第2従来
例)。この第2従来例は、ねじ軸に螺合した第1のナッ
トと第2のナットとの相対的回転を規制する手段と、両
ナットの軸方向の間隔を制御する手段(間座)とを備え
ている。このナット間隔を制御する手段としては、例え
ばナット間に微小変位アクチュエータとしての環状の圧
電素子、および反発力検出装置としての環状の圧電素子
を組み込んであり、圧電素子の圧電効果を利用してねじ
軸とナットの予圧量をねじ軸の反発力もしくは反発力変
動として検出すると共に、その予圧量を必要に応じて可
変制御するようにしたものである。
As a conventional ball screw device of this type, for example, there is one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-95757 (second conventional example). This second conventional example includes a means for regulating the relative rotation between the first nut and the second nut screwed to the screw shaft, and a means (spacing) for controlling the axial distance between both nuts. Have. As means for controlling the nut interval, for example, a ring-shaped piezoelectric element as a micro-displacement actuator and a ring-shaped piezoelectric element as a repulsive force detecting device are incorporated between the nuts, and a screw is formed by utilizing the piezoelectric effect of the piezoelectric element. The preload amount of the shaft and the nut is detected as a repulsive force or a fluctuation of the repulsive force of the screw shaft, and the preload amount is variably controlled as necessary.

すなわち、ボールねじ装置の起動時はナットの予圧量
を零に設定し、所定の位置決め制御に入った時点で予圧
をかけるようにすれば、回転開始時の起動トルクを減少
させることができる。又、予圧をかけた以後は、反発力
検出装置で反発力もしくはその変動を検出しながら予圧
を一定に保つようにフィードバック制御を行えば、ボー
ルねじ装置の定常回転時のトルク変動を小さく押さえる
ことができる利点があるとされている。
That is, when the ball screw device is started, the preload amount of the nut is set to zero, and the preload is applied when the predetermined positioning control is started, so that the starting torque at the start of rotation can be reduced. After the preload is applied, if the feedback control is performed to keep the preload constant while detecting the repulsive force or its fluctuation with the repulsive force detector, the torque fluctuation during steady rotation of the ball screw device can be suppressed. There are benefits that can be.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

上記第2従来例の予圧可変型のボールねじ装置にあっ
ては、第1のナットと第2のナットの送り軸方向の相対
変位を許容しつつ相対的回転を規制する手段として、
両ナットにビスで結合され送り軸方向に伸縮可能な弾性
部材、両ナットの外形断面を円形以外の形状とし、そ
の両ナットの形状に合わせて形成し両ナットに被せた
後、一方のナットに固定されたスリーブ、両ナットの
外面に軸方向のキー溝を設け、このキー溝に差し込まれ
一方のナットに固定された平行キーなどを用いている。
In the variable ball screw device of the second conventional example, as means for restricting the relative rotation while allowing the relative displacement of the first nut and the second nut in the feed axis direction,
An elastic member that is connected to both nuts with screws and that can expand and contract in the feed axis direction.The outer cross-section of both nuts is formed in a shape other than circular, and it is formed according to the shape of both nuts and put on both nuts. An axial key groove is provided on the outer surfaces of the fixed sleeve and the nuts, and a parallel key or the like is inserted into the key groove and fixed to one of the nuts.

しかして、これらのナット回転規制手段は、各ナット
とのあいだにガタが生じないように、きっちり嵌めこん
である関係から、ナットとの間で作用する摩擦抵抗が大
きく、圧電素子の電圧制御で間座の厚さを変えてナット
間隔を調整する際に作動不良を起こすという問題点があ
った。
However, these nut rotation restricting means have a large frictional resistance acting between the nuts due to the tight fit so that no play occurs between the nuts. There is a problem in that a malfunction occurs when adjusting the gap between the nuts by changing the thickness of the spacer.

又、圧電素子の電圧制御で間座の厚さを例えば厚く
し、引張り予圧をかけた状態で設定値以上の外部荷重が
逆方向(圧縮方向)からナットに加わると、マイナス予
圧となりガタが出やすいという問題点があった。
Also, if an external load exceeding the set value is applied to the nut from the reverse direction (compression direction) in the state where the spacer is thickened, for example, by the voltage control of the piezoelectric element and a tensile preload is applied, a negative preload will result and play will occur. There was a problem that it was easy.

そこで本発明は、上記従来の問題点に着目してなされ
たものであり、その目的とするところは、予圧状態を外
部から可変制御でき、しかもナット間隔を調整する際に
作動不良を起こしたり、マイナス予圧でガタが出たりし
ない予圧手段を備えたボールねじ装置を提供することに
ある。
Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and the purpose thereof is to be able to variably control the preload state from the outside, and to cause a malfunction when adjusting the nut interval, It is an object of the present invention to provide a ball screw device provided with a preload means that does not cause play due to a negative preload.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記目的を達成するため、請求項1に係る本発明は、
ねじ軸に螺合する第1のナットと第2のナットを有し、
第1のナットと第2のナットの相対回転をキー手段によ
り阻止すると共に該ナットの間に間座を介挿し、該間座
の軸方向の厚みを可変制御することにより予圧調整を行
うようにしたボールねじ装置において、前記間座は、前
記第1のナットに面した面と第2のナットに面した面と
に互い違いに圧電シートを張りつけて両ナットで強く挟
持したとき当該間座に弾性変形を生じさせるように構成
したことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention according to claim 1 is:
A first nut and a second nut screwed onto the screw shaft;
The relative rotation between the first nut and the second nut is prevented by the key means, and a spacer is interposed between the nuts, and the preload adjustment is performed by variably controlling the axial thickness of the spacer. In the ball screw device described above, the spacer is elastically attached to the spacer when the piezoelectric sheet is stuck alternately on the surface facing the first nut and the surface facing the second nut and strongly clamped by both nuts. It is characterized in that it is configured to cause deformation.

また、請求項2に係る本発明は、ねじ軸に螺合する第
1のナットと第2のナットを有し、第1のナットと第2
のナットの相対回転をキー手段により阻止すると共に該
ナットの間に間座を介挿し、該間座の軸方向の厚みを可
変制御することにより予圧調整を行うようにしたボール
ねじ装置において、前記間座はナットに面した少なくと
も一つの面に圧電素子を張りつけ、前記両ナットの予圧
調整行う直前に、前記圧電素子に微小時間交流電圧を印
加するようにしたことを特徴とする。
Further, the present invention according to claim 2 has a first nut and a second nut screwed to the screw shaft, and the first nut and the second nut
A ball screw device that prevents relative rotation of the nut by key means, inserts a spacer between the nuts, and variably controls the axial thickness of the spacer to perform preload adjustment. The spacer is characterized in that a piezoelectric element is attached to at least one surface facing the nut, and an AC voltage is applied to the piezoelectric element for a short time immediately before adjusting the preload of both nuts.

〔作用〕[Action]

請求項1に係る発明によれば、予圧量調整の間座の第
1のナットに面した面と、第2のナットに面した面とに
互い違いに圧電シートを張りつけて構成すると、両ナッ
ト間に間座を強く挟持したとき、間座が波形に変形して
弾性変形を生じる。すなわち、間座の弾性変形によるば
ね力が両ナット間に加わることになる。この間座の弾性
変形状態で設定値以上の外部荷重が逆方向からナットに
加わっても、ばね予圧となっているから間座の弾性変位
のためマイナス予圧にはならず、したがってガタを防止
することができる。
According to the first aspect of the present invention, when the piezoelectric sheet is stuck alternately on the surface facing the first nut and the surface facing the second nut of the spacer for adjusting the preload amount, the distance between the two nuts is increased. When the spacer is strongly pinched, the spacer is deformed into a waveform and elastically deforms. That is, the spring force due to the elastic deformation of the spacer is applied between both nuts. Even if an external load greater than the set value is applied to the nut from the opposite direction in the elastically deformed state of the spacer, the preload is spring, so the elastic displacement of the spacer does not result in negative preload, thus preventing backlash. Can be.

請求項2に係る発明によれば、圧電素子に所定の(直
流)電圧を供給して軸方向厚みを制御することで予圧調
整を行う直前に、当該圧電素子に一時的に交流電圧を加
えて間座をねじ軸方向に振動させると、両ナット,その
相対回転を規制するキー手段,間座との間の大きな静摩
擦力がより小さい動摩擦力に変わる。よって、その後の
予圧調整動作を円滑に行うことができ、静摩擦力に起因
する予圧調整の不良を防止できる。
According to the second aspect of the present invention, immediately before the preload adjustment is performed by supplying a predetermined (DC) voltage to the piezoelectric element and controlling the axial thickness, an AC voltage is temporarily applied to the piezoelectric element. When the spacer is vibrated in the screw axis direction, the large static friction force between the nuts, the key means for regulating the relative rotation thereof, and the spacer is changed to a smaller dynamic friction force. Therefore, the subsequent preload adjustment operation can be performed smoothly, and it is possible to prevent poor preload adjustment due to the static friction force.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を図とともに説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図ないし第4図は、本発明の一実施例を示すもの
であり、2個のナットのフランジの間に予圧量だけ厚い
間座をいれ、所定の予圧を与えるフランジ合わせダブル
ナット構造のボールねじ装置である。すなわち、ねじ軸
1にフランジ2を有する第1のナット3と、フランジ4
を有する第2のナット5とが、それぞれのフランジ面2A
と4Aとを対向させた状態に螺合され、その両フランジ面
2A,4A間に間座6を介挿して、複数個のボルト7で一体
に連結されている。なお、8は鋼球循環チューブであ
る。
FIGS. 1 to 4 show an embodiment of the present invention. A flange-matched double nut structure for providing a predetermined preload by inserting a spacer thicker by a preload amount between two nut flanges. It is a ball screw device. A first nut 3 having a flange 2 on a screw shaft 1;
And a second nut 5 having a flange surface 2A
And 4A are screwed together so that they face each other, and both flange surfaces
The spacer 6 is interposed between 2A and 4A and is integrally connected by a plurality of bolts 7. In addition, 8 is a steel ball circulation tube.

間座6の両面、すなわちフランジ面2Aと対向する面6A
及びフランジ面4Aと対向する面6Bには、第3図,第4図
に示すように、フランジ面2A,4Aに合わせた環状体を複
数枚の扇形に分割した寸法・形状の圧電シート10を互い
違いに貼り付けてある。両面6A,6Bの圧電シート10の端
部は間座6の軸線方向において重なることがないように
間隔Hを隔てている。このように構成した間座6を第1
のナット3と第2のナット5との間に挿入してボルト7
を締めつけると、間座6は波打った形状となり、ばね性
を生じる。
Both sides of spacer 6, that is, surface 6A facing flange surface 2A
As shown in FIGS. 3 and 4, a piezoelectric sheet 10 having a size and shape obtained by dividing an annular body corresponding to the flange surfaces 2A and 4A into a plurality of fan-shaped parts is provided on a surface 6B opposed to the flange surface 4A. It is stuck alternately. The ends of the piezoelectric sheets 10 on both sides 6A and 6B are separated by an interval H so that they do not overlap in the axial direction of the spacer 6. The spacer 6 configured in this manner is the first
Between the nut 3 and the second nut 5 and the bolt 7
When the is tightened, the spacer 6 has a wavy shape, generating spring properties.

また、間座6の外周面には、第1のナット3と第2の
ナット5との間の間隔Lの変化に応じた電圧を出力する
予圧検出手段としての圧電シート13が周面にはりつけて
ある。
A piezoelectric sheet 13 serving as preload detecting means for outputting a voltage corresponding to a change in the interval L between the first nut 3 and the second nut 5 is attached to the outer peripheral surface of the spacer 6. It is.

第1,第2の各ナットのフランジ2,4にはキー溝12Aが形
成され、このキー溝12Aに共通に一本の予圧固定キー12
が嵌合している。この予圧固定キー12は、第1のナット
3と第2のナット5との相対回転を阻止するための手段
である。
A keyway 12A is formed in the flanges 2 and 4 of each of the first and second nuts.
Are fitted. The preload fixing key 12 is a means for preventing the relative rotation between the first nut 3 and the second nut 5.

キー12の一端はねじ15でフランジ2に係止され、他端
もねじ15でフランジ4に係止されている。
One end of the key 12 is locked to the flange 2 by a screw 15, and the other end is also locked to the flange 4 by a screw 15.

間座6に設けた溝12Bは、キー12に遊嵌する逃げであ
る。上記間座6の予圧検出用の圧電シート13の出力電圧
は、検出装置20で受ける。検出装置20は第1,第2の両ナ
ット3,5間の間隔の変化に対応する間座6の軸方向圧縮
応力の大きさに応じて予圧検出用の圧電シート13が発生
した電圧を検出し、ナット相対変位信号として駆動装置
30に出力する。
The groove 12B provided in the spacer 6 is an escape for loosely fitting to the key 12. The output voltage of the piezoelectric sheet 13 for detecting the preload of the spacer 6 is received by the detecting device 20. The detecting device 20 detects the voltage generated by the piezoelectric sheet 13 for detecting the preload according to the magnitude of the axial compressive stress of the spacer 6 corresponding to the change in the distance between the first and second nuts 3 and 5. And the drive device as the nut relative displacement signal
Output to 30.

駆動装置30は検出装置20から入力されたナット相対変
位信号に基づき、第1のナット3と第2のナットとの間
の間隔Lの変化を補償するような電圧を間座6の圧電シ
ート10に出力して、圧電シート10の厚さを制御するよう
になっている。
The driving device 30 applies a voltage that compensates for a change in the distance L between the first nut 3 and the second nut based on the nut relative displacement signal input from the detection device 20. And the thickness of the piezoelectric sheet 10 is controlled.

次に作用を説明する。 Next, the operation will be described.

両面6A,6Bに複数枚の扇形の圧電シート10を互い違い
に貼り付けてある間座6を、第1のナット3と第2のナ
ット5との間に挿入してボルト7を締めつけると、ボー
ルねじ装置に予め設定した量の予圧が付与される。しか
して、この場合は、同時にその間座6は波打った形状と
なり「ばね性」を生じるから、ばね予圧として作用する
ものとなる。そのため、たとえ第1のナット3又は第2
のナット5に外部から予圧方向とは逆方向の荷重が負荷
されても、ばね予圧の作用で予圧抜けが阻止される。す
なわち、逆方向の荷重によりマイナス予圧になってねじ
にガタを生じる現象を防止できる。
When the spacer 6 in which a plurality of fan-shaped piezoelectric sheets 10 are alternately attached to both sides 6A and 6B is inserted between the first nut 3 and the second nut 5, and the bolt 7 is tightened, the ball A predetermined amount of preload is applied to the screw device. In this case, however, the spacer 6 has a wavy shape at the same time, which causes "springiness", and thus acts as a spring preload. Therefore, even if the first nut 3 or the second nut 3
Even if a load in a direction opposite to the preload direction is applied to the nut 5 from the outside, the preload is prevented by the action of the spring preload. That is, it is possible to prevent a phenomenon in which the screw is loosened due to the negative preload due to the load in the opposite direction.

こうして間座6により初めに設定した予圧量は、ボー
ルねじの温度変化、ねじ軸1のリード誤差あるいはねじ
や鋼球の摩耗などにより変化する。ひいては、ボールね
じのトルクや剛性が微妙に変化し、高精度位置決めに影
響を及ぼす。こうした予圧量の微小な変動が生じた場合
は、第1のナット3と第2のナット5との間の間隔Lが
微小に変動する。すると、そのナット間隔Lの微小変動
に応じて、間座6における圧縮応力が変化する。この応
力変化に応じて、圧電シート13の圧電効果に基づき発生
した電圧変化を検出装置20が駆動装置30にフィードバッ
クする。駆動装置30はこのフィードバック信号に基づ
き、上記のナット間隔Lの微小変動を回復させるべく所
定の駆動電圧を出力して、間座6の圧電シート10に印加
する。
The amount of preload initially set by the spacer 6 changes due to a temperature change of the ball screw, a lead error of the screw shaft 1, or a wear of the screw or the steel ball. As a result, the torque and rigidity of the ball screw change slightly, which affects high-precision positioning. When such a small change in the preload amount occurs, the interval L between the first nut 3 and the second nut 5 slightly changes. Then, the compressive stress in the spacer 6 changes according to the minute fluctuation of the nut interval L. In response to this stress change, the detection device 20 feeds back a voltage change generated based on the piezoelectric effect of the piezoelectric sheet 13 to the drive device 30. The driving device 30 outputs a predetermined driving voltage based on the feedback signal so as to recover the minute variation of the nut interval L, and applies the driving voltage to the piezoelectric sheet 10 of the spacer 6.

このようにして、圧電シート10の厚みを調整すること
により予圧量を加減して、ボールねじのトルクや剛性の
変動を防止することができる。
In this manner, by adjusting the thickness of the piezoelectric sheet 10, the amount of preload can be adjusted to prevent fluctuations in the torque and rigidity of the ball screw.

上記予圧量の調整の際、キー12と各ナットのフランジ
2,4との間の静摩擦力が抵抗となり作動が阻害されるお
それがある。そこで、本実施形態にあっては、際間座6
の圧電シート10に駆動装置30から所定の(直流)駆動電
圧を出力して圧電シート10の厚みを調整し両ナット3,5
の予圧量を変更する直前に、換言すれば予圧量調整の準
備段階において、間座6の圧電シート10に駆動装置30か
ら一時的に交流電圧を印加するようにした。
When adjusting the preload amount, the key 12 and the flange of each nut
The static friction force between 2 and 4 may cause resistance and hinder operation. Therefore, in the present embodiment, the spacer 6
A predetermined (DC) drive voltage is output from the driving device 30 to the piezoelectric sheet 10 to adjust the thickness of the piezoelectric sheet 10 and
Immediately before the preload amount is changed, in other words, in a preparation stage of the preload amount adjustment, an AC voltage is temporarily applied from the driving device 30 to the piezoelectric sheet 10 of the spacer 6.

これにより圧電シート10,間座6を印加した交流電圧
のサイクルに応じてねじ軸方向に微振動させ、キー12と
各ナットのフランジ2,4との間の静摩擦を予め摩擦力の
小さい動摩擦に変えて、摩擦過大に起因する予圧量調整
の作動不良を防止することができる。
Thus, the piezoelectric sheet 10 and the spacer 6 are finely vibrated in the screw axis direction according to the cycle of the applied AC voltage, and the static friction between the key 12 and the flanges 2 and 4 of each nut is previously reduced to dynamic friction with a small frictional force. On the other hand, it is possible to prevent a malfunction of the preload amount adjustment caused by excessive friction.

圧電シート10に直流電圧を印加して、圧電シート10の
厚みを調整することにより予圧量の変動を調整する上記
の予圧量調整操作は、ボールねじ装置における初期設定
予圧が経時変化等で変化した場合に対応させたものであ
るが、その他、ねじ軸のトルクや剛性を意図的に変化さ
せることもできる。
Applying a DC voltage to the piezoelectric sheet 10 and adjusting the variation of the preload amount by adjusting the thickness of the piezoelectric sheet 10, the initial preload amount adjustment operation in the ball screw device has changed with time or the like. In this case, the torque and rigidity of the screw shaft can be intentionally changed.

例えば、ボールねじ装置を自動工作機械等の刃物テー
ブルの送り装置に用いた場合、加工反力がねじ軸に加わ
らないティーチング作業の時には、予圧量が殆ど零にな
るような間座6の厚さとしておき、実際の加工作業時
に、間座6の圧電シート10に駆動装置30から電圧を印加
してシート厚みを増大させ、加工反力に対応する大きさ
の予圧を与える。これにより、ティーチング作業時は低
トルク、低剛性状態として手動操作による刃物テーブル
の送りを容易にする。一方、加工時は加工反力に耐えう
る高剛性を与えて高位置決めを実現することが可能であ
る。
For example, when the ball screw device is used as a feed device for a blade table of an automatic machine tool or the like, the thickness of the spacer 6 such that the preload amount becomes almost zero during teaching work in which a processing reaction force is not applied to the screw shaft. During the actual processing operation, a voltage is applied from the drive unit 30 to the piezoelectric sheet 10 of the spacer 6 to increase the sheet thickness, and a preload having a magnitude corresponding to the processing reaction force is applied. Thus, during the teaching operation, a low torque and low rigidity state is set to facilitate the manual feed of the blade table. On the other hand, at the time of machining, it is possible to achieve high positioning by giving high rigidity that can withstand the machining reaction force.

又、テーブルの早送り時には、駆動装置30から間座6
の圧電シート10に印加する電圧を、圧電シート10の厚み
を減少させる方向のものとして予圧量を低下させ、ねじ
軸1の温度上昇を抑制することもできる。
Also, when the table is rapidly traversed, the spacer 30 from the driving device 30 is moved.
The voltage applied to the piezoelectric sheet 10 in the direction of decreasing the thickness of the piezoelectric sheet 10 can be used to reduce the preload amount and suppress the temperature increase of the screw shaft 1.

或いは、立ち上がりの高加速状態では、駆動装置30か
ら間座6の圧電シート10に印加する電圧を、圧電シート
10の厚みを減少させる方向のものとして予圧量を低下さ
せ、ねじ軸1の図示しない回転駆動モータの負担を軽減
させる。一方、停止時のダンピング,ブレーキングに
は、圧電シート10に印加する電圧を圧電シート10の厚み
を増加させる方向のものとして予圧量を増大させて制御
を容易にすることができる。
Alternatively, in the high acceleration state of rising, the voltage applied from the driving device 30 to the piezoelectric sheet 10 of the spacer 6 is applied to the piezoelectric sheet 10.
The amount of preload is reduced as the direction in which the thickness of the screw 10 is reduced, and the load on the rotary drive motor (not shown) of the screw shaft 1 is reduced. On the other hand, for damping and braking at the time of stop, the voltage applied to the piezoelectric sheet 10 can be controlled by increasing the preload amount in the direction of increasing the thickness of the piezoelectric sheet 10.

第5図,第6図に本発明の他の実施例を示す。 5 and 6 show another embodiment of the present invention.

この実施例は、間座6の両面6A,6Bに圧電素子の一例
である環状の圧電シート40を貼り付けてある(12Bはキ
ー溝である)点が上記第1の実施例とは異なっている。
This embodiment is different from the first embodiment in that an annular piezoelectric sheet 40 as an example of a piezoelectric element is attached to both surfaces 6A and 6B of the spacer 6 (12B is a key groove). I have.

この場合は、環状体を複数枚の扇形に分割した寸法・
形状の圧電シート10を互い違いに貼り付けた場合のよう
に、間座6を第1のナット3と第2のナット5との間に
挿入してボルト7を締めつけても、間座6が波打ってば
ね性を生じることはない。
In this case, the annular body is divided into a plurality of fan-shaped
As in the case where the piezoelectric sheets 10 having different shapes are stuck to each other, even if the spacers 6 are inserted between the first nut 3 and the second nut 5 and the bolts 7 are tightened, the spacers 6 It does not strike and produce springiness.

したがって、第1の実施例のように、「ばね予圧の作
用で予圧抜けを阻止し、逆方向の荷重によりねじガタを
生じる現象を防止できる」機能はない。
Therefore, unlike the first embodiment, there is no function of "preventing the loss of the preload by the action of the spring preload and preventing the occurrence of screw play due to the load in the opposite direction".

しかし、間座6で初めに設定した予圧量に微小な変動
が生じた場合に、圧電シート40に直流電圧を印加して圧
電シート40の厚みを調整することにより予圧量を調整す
る機能、及びその予圧調整を行う直前に、間座6の圧電
シート40に一時的に交流電圧を印加して微振動させるこ
とにより、静摩擦を予め動摩擦に変えて予圧調整の作動
不良を防止する機能に関しては第1の実施例の場合と同
様である。図には、環状の圧電シート40を間座6の両面
6A,6Bに貼り付けたものを示しているが、いずれか片面
にのみ貼り付けてもよい。
However, when a small change occurs in the preload amount initially set in the spacer 6, a function of adjusting the preload amount by applying a DC voltage to the piezoelectric sheet 40 and adjusting the thickness of the piezoelectric sheet 40, and Immediately before the preload adjustment, a function of temporarily applying an AC voltage to the piezoelectric sheet 40 of the spacer 6 and causing it to vibrate slightly to change static friction into dynamic friction in advance to prevent malfunction of the preload adjustment is described. This is the same as in the first embodiment. In the figure, the annular piezoelectric sheet 40 is attached to both sides of the spacer 6.
6A and 6B are attached, but may be attached to only one side.

上記各実施例では、間座の少なくとも一面に圧電素子
である圧電シートを取り付けて直流電圧印加による予圧
調整及びその直前の交流電圧印加による予圧調整の作動
不良防止について説明したが、後者の技術に関しては、
圧電素子自体を間座として用いる予圧可変型の場合にも
適用できることはいうまでもない。
In each of the above-described embodiments, the piezoelectric sheet, which is a piezoelectric element, is attached to at least one surface of the spacer, and the preload adjustment by applying the DC voltage and the operation failure prevention of the preload adjustment by applying the AC voltage immediately before are described. Is
It goes without saying that the present invention is also applicable to a variable preload type in which the piezoelectric element itself is used as a spacer.

なお、上記実施例は、フランジ合わせダブルナット構
造のボールねじ装置について述べたが、これに限らず、
片フランジダブルナット構造のものにも適用可能であ
る。
Although the above-described embodiment has described the ball screw device having the flange-matched double nut structure, the present invention is not limited to this.
It is also applicable to the one flange double nut structure.

又、間座6の圧電シート10,40に予め駆動装置30から
バイアス電圧を加えて所定量の初期設定予圧を与えてお
けば、間座6の圧電シート10,40からのフィードバック
信号に応じて、前記バイアス電圧を増減させることによ
り、予圧を正・負の両方に制御することができる。
Further, if a predetermined amount of initial preload is applied to the piezoelectric sheets 10 and 40 of the spacer 6 by applying a bias voltage from the driving device 30 in advance, the feedback signals from the piezoelectric sheets 10 and 40 of the spacer 6 can be used. By increasing or decreasing the bias voltage, the preload can be controlled to both positive and negative.

又、キー12は一個とは限らず、複数個であってもよ
い。
The number of keys 12 is not limited to one, but may be plural.

又、圧電シートはキー12につけてもよい。 The piezoelectric sheet may be attached to the key 12.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、請求項1に係る本発明によれ
ば、ねじ軸に係合する2個のナットの間に介挿する間座
の両面に、互い違いに圧電シートを張りつけて両ナット
で強く挟持したとき当該間座に弾性変形を生じさせるよ
うにしたため、間座にばね性を付与できて、その結果、
ナットに予圧方向と反応方向の外部荷重が負荷されたと
きにマイナス予圧となりガタが出る現象を防止できると
いう効果が得られる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the piezoelectric sheets are stuck alternately on both surfaces of the spacer interposed between the two nuts engaged with the screw shaft, and the two nuts are strongly attached. Since the spacer is elastically deformed when pinched, the spacer can be provided with a spring property, and as a result,
When an external load in the preload direction and the reaction direction is applied to the nut, an effect is obtained that a negative preload can be prevented and a play can be prevented.

又、請求項2に係る本発明によれば、圧電素子の厚み
を可変制御することにより予圧調整を行うようにしたボ
ールねじ装置において、圧電素子に(直流)電圧を印加
して予圧調整を行う直前に一時的に交流電圧を印加して
振動させれば、2個のナットとその回り止めキーとの間
に存在する静摩擦を動摩擦に変えることができて、その
結果、摩擦過大に起因する予圧調整の作動不良を防止で
きるという効果が得られる。
According to the second aspect of the present invention, in the ball screw device in which the preload adjustment is performed by variably controlling the thickness of the piezoelectric element, the (DC) voltage is applied to the piezoelectric element to perform the preload adjustment. Immediately before that, if an AC voltage is temporarily applied and vibrated, the static friction existing between the two nuts and the detent key can be changed into dynamic friction, and as a result, the preload caused by excessive friction The effect of preventing malfunction of adjustment can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例の要部を示す側面図、第2図
は第1図の示すものの正面図、第3図は第1図に示すも
のの間座の正面図、第4図は同間座の側面図、第5図は
他の実施例の間座の正面図、第6図はその側面図、第7
図は従来の間座予圧方式のボールねじ装置の縦断面図で
ある。
1 is a side view showing a main part of one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view of the one shown in FIG. 1, FIG. 3 is a front view of a spacer shown in FIG. 1, and FIG. Is a side view of the same spacer, FIG. 5 is a front view of another example of spacer, FIG. 6 is a side view thereof, and FIG.
The figure is a longitudinal sectional view of a conventional spacer preloading type ball screw device.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ねじ軸に螺合する第1のナットと第2のナ
ットを有し、第1のナットと第2のナットの相対回転を
キー手段により阻止すると共に該ナットの間に間座を介
挿し、該間座の軸方向の厚みを可変制御することにより
予圧調整を行うようにしたボールねじ装置において、 前記間座は、前記第1のナットに面した面と第2のナッ
トに面した面とに互い違いに圧電シートを張りつけて両
ナットで強く挟持したとき当該間座に弾性変形を生じさ
せるように構成したことを特徴とするボールねじ装置。
A first nut and a second nut screwed to a screw shaft, wherein relative rotation of the first nut and the second nut is prevented by key means, and a spacer is provided between the nuts; In the ball screw device in which the preload adjustment is performed by variably controlling the thickness of the spacer in the axial direction, the spacer has a surface facing the first nut and a second nut. A ball screw device characterized in that the spacer is elastically deformed when the piezoelectric sheet is alternately stuck to the facing surface and strongly sandwiched between both nuts.
【請求項2】ねじ軸に螺合する第1のナットと第2のナ
ットを有し、第1のナットと第2のナットの相対回転を
キー手段により阻止すると共に該ナットの間に間座を介
挿し、該間座の軸方向の厚みを可変制御することにより
予圧調整を行うようにしたボールねじ装置において、 前記間座はナットに面した少なくとも一つの面に圧電素
子を張りつけ、前記両ナットの予圧調整行う直前に、前
記圧電素子に微小時間交流電圧を印加するようにしたこ
とを特徴とするボールねじ装置の予圧調整方法。
A first nut and a second nut screwed to the screw shaft, wherein relative rotation of the first nut and the second nut is prevented by key means, and a spacer is provided between the nuts; In a ball screw device in which preload adjustment is performed by variably controlling the axial thickness of the spacer, the spacer has a piezoelectric element attached to at least one surface facing a nut, A preload adjusting method for a ball screw device, wherein an AC voltage is applied to the piezoelectric element for a short time immediately before adjusting the preload of the nut.
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