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JP5884410B2 - Lead screw device - Google Patents
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JP5884410B2 JP2011238713A JP2011238713A JP5884410B2 JP 5884410 B2 JP5884410 B2 JP 5884410B2 JP 2011238713 A JP2011238713 A JP 2011238713A JP 2011238713 A JP2011238713 A JP 2011238713A JP 5884410 B2 JP5884410 B2 JP 5884410B2
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Description

本発明は、回転運動により移動体を直線運動させる送りねじ装置に関するものである。   The present invention relates to a feed screw device that linearly moves a moving body by rotational movement.

送りねじ装置は、工作機械や自動車などの様々な分野において、移動体を直線方向に位置決めを行う機械要素として使用されている。この送りねじ装置は、軸部材とナット部材にそれぞれ形成されたねじ溝を直接的に噛み合わせ、または複数のボールを介して間接的に噛み合わせ、回転運動を直線運動に変換して移動体を移動させている。また、送りねじ装置には、軸部材を回転させてナット部材を直線運動させるものと、ナット部材を回転させて軸部材を直線運動させるものがある。何れの構成においても、送りねじ装置は、回転運動させる部材の回転量に応じて移動体を位置決めしている。   The feed screw device is used as a machine element that positions a moving body in a linear direction in various fields such as machine tools and automobiles. In this feed screw device, the thread grooves formed in the shaft member and the nut member are directly meshed, or indirectly meshed via a plurality of balls, and the rotational motion is converted into a linear motion to move the moving body. It is moved. Further, there are a feed screw device that rotates a shaft member to linearly move a nut member, and a device that rotates a nut member to linearly move a shaft member. In any configuration, the feed screw device positions the moving body according to the amount of rotation of the member to be rotated.

このような送りねじ装置の軸部材およびナット部材において、噛み合っている各ねじ溝には摩擦力が発生している。ねじ溝に発生する摩擦力は、必要となる回転駆動力や位置決め精度、装置の耐久性などに影響するおそれがあるため、なるべく低減させることが好適である。そこで、例えば、特許文献1,2には、高周波振動を発生する加振装置を用いた摩擦力の低減方法が開示されている。この方法によると、加振装置により、軸部材またはナット部材を加振することで、ねじ溝に発生する摩擦力を低減できるものとされている。   In such a shaft member and a nut member of the feed screw device, a frictional force is generated in each screw groove engaged with each other. Since the frictional force generated in the thread groove may affect the necessary rotational driving force, positioning accuracy, durability of the apparatus, and the like, it is preferable to reduce it as much as possible. Thus, for example, Patent Documents 1 and 2 disclose a method for reducing a frictional force using a vibration generator that generates high-frequency vibration. According to this method, the vibration force generated in the thread groove can be reduced by exciting the shaft member or the nut member with the vibration device.

特開平06−238540号公報Japanese Patent Laid-Open No. 06-238540 特開2005−256954号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-256594

このような加振装置を用いて摩擦力を低減させる送りねじ装置においては、加振する際の周波数や振幅の設定、高周波振動を発生させる振動発生部材をどのように配置するかによって、その効果が大きく変動することがある。また、加振装置についても小型化などの要請があるため、より効率的にねじ溝を加振して摩擦力を低減させることが求められている。
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、より効率的にねじ溝を加振することによって、ねじ溝に発生する摩擦力を低減することが可能な送りねじ装置を提供することを目的とする。
In a feed screw device that reduces frictional force using such a vibration device, the effect depends on the setting of the frequency and amplitude at the time of vibration and how the vibration generating member that generates high-frequency vibration is arranged. May fluctuate significantly. Further, since there is a demand for downsizing of the vibration device, it is required to more efficiently vibrate the screw groove to reduce the frictional force.
The present invention has been made in view of the above problems, and provides a feed screw device capable of reducing the frictional force generated in the thread groove by more efficiently exciting the thread groove. Objective.

上述した課題を解決するために、請求項1に係る発明によると、外周面にねじ溝が形成された軸部材と、内周面に前記軸部材の前記ねじ溝と噛み合うねじ溝が形成されたナット部材と、前記軸部材および前記ナット部材のうち一方部材に固定され、当該一方部材の前記ねじ溝を振動させる振動発生部材と、を備え、前記一方部材の前記ねじ溝は、前記軸部材および前記ナット部材のうち他方部材の前記ねじ溝と噛み合う軸方向範囲において、軸方向に離間して設けられた複数のねじ溝部により構成され、前記振動発生部材は、複数の前記ねじ溝部の間に介在して固定され、前記軸部材に対して前記ナット部材が軸方向に相対移動される際に複数の前記ねじ溝部を相対的に振動させるように制御されて、前記他方部材に対して相対移動する前記一方部材の前記ねじ溝を加振するIn order to solve the above-described problem, according to the first aspect of the present invention, a shaft member having a thread groove formed on the outer peripheral surface and a thread groove that meshes with the screw groove of the shaft member are formed on the inner peripheral surface. A nut member, and a vibration generating member that is fixed to one of the shaft member and the nut member and vibrates the screw groove of the one member, and the screw groove of the one member includes the shaft member and The nut member is constituted by a plurality of screw groove portions provided in the axial direction so as to be engaged with the screw groove of the other member, and the vibration generating member is interposed between the screw groove portions. The nut member is controlled so as to relatively vibrate when the nut member is relatively moved in the axial direction with respect to the shaft member, and is relatively moved with respect to the other member. Above The screw groove of the rectangular member vibrated.

請求項2に係る発明によると、請求項1において、前記一方部材は、別体に形成され複数の前記ねじ溝部を設けられた複数のねじ溝部本体と、複数の当該ねじ溝本体を一体的に連結する連結部と、を有し、前記振動発生部材は、信号電圧を印加されて振動する圧電素子である
請求項3に係る発明によると、請求項1または2において、前記軸部材の前記ねじ溝の軸方向長さが前記ナット部材の前記ねじ溝の軸方向長さよりも長い場合に、前記ナット部材を前記一方部材とする。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the one member is integrally formed with a plurality of screw groove main bodies formed separately and provided with the plurality of screw groove portions, and the plurality of screw groove main bodies. possess a connecting portion for connecting the said vibration generating member is a piezoelectric element that vibrates the signal voltage is applied.
According to the invention of claim 3, in claim 1 or 2, when the axial length of the thread groove of the shaft member is longer than the axial length of the thread groove of the nut member, the nut member is The one member is used.

請求項1に係る発明によると、軸部材およびナット部材のうち振動発生部材が固定される一方部材のねじ溝は、軸方向に離間した複数のねじ溝部により構成されている。そして、振動発生部材が複数のねじ溝部の間に介在して固定される構成としている。これにより、複数のねじ溝部のうち何れかのねじ溝部が基準となり、その他のねじ溝部を振動発生部材により加振することができる。従来においては、例えば、特許文献1では軸部材の端部から加振し、特許文献2ではナット部材の端部から加振する構成としている。このような従来の構成では、振動発生部材が、配置される軸部材またはナット部材を基準として振動すると、十分に軸部材またはナット部材を加振できないことが懸念される。これに対して、本発明では、上述のように、少なくとも何れかのねじ溝部が基準となるため、より効率的にねじ溝を加振することができる。よって、ねじ溝に発生する摩擦力を低減することができる。   According to the first aspect of the present invention, the screw groove of one member to which the vibration generating member is fixed among the shaft member and the nut member is constituted by a plurality of screw groove portions spaced in the axial direction. And it is set as the structure which the vibration generating member interposes and fixes between several screw groove parts. Thereby, any one of the plurality of screw groove portions is used as a reference, and the other screw groove portions can be vibrated by the vibration generating member. Conventionally, for example, in Patent Document 1, vibration is applied from the end of the shaft member, and in Patent Document 2, vibration is applied from the end of the nut member. In such a conventional configuration, there is a concern that when the vibration generating member vibrates with reference to the arranged shaft member or nut member, the shaft member or nut member cannot be sufficiently excited. On the other hand, in the present invention, as described above, since at least one of the screw groove portions is a reference, the screw groove can be vibrated more efficiently. Therefore, the frictional force generated in the thread groove can be reduced.

また、ねじ溝を構成する複数のねじ溝部は、振動発生部材が固定されない側の他方部材のねじ溝と噛み合う軸方向範囲において離間するものとしている。つまり、このような複数のねじ溝部の間に介在する振動発生部材は、各ねじ溝が噛み合う軸方向範囲の内側に位置することになる。そのため、振動発生部材から効率的に振動がそれぞれのねじ溝部に伝達されるので、確実にねじ溝に発生する摩擦力を低減することができる。   Further, the plurality of screw groove portions constituting the screw groove are separated from each other in the axial range where the screw groove of the other member on the side where the vibration generating member is not fixed is engaged. That is, the vibration generating member interposed between the plurality of screw groove portions is positioned inside the axial range in which the screw grooves are engaged with each other. Therefore, since vibration is efficiently transmitted from the vibration generating member to each screw groove portion, it is possible to reliably reduce the frictional force generated in the screw groove.

請求項2に係る発明によると、振動発生部材が固定される一方部材は、別体に形成された複数のねじ溝部本体を連結部により一体的に連結している。これにより、ねじ溝部を設けられた複数のねじ溝部本体のうち何れかのねじ溝部本体が基準となり、その他のねじ溝部本体を振動発生部材により加振することができる。よって、確実にねじ溝部を加振し、摩擦力を低減することができる。   According to the second aspect of the invention, the one member to which the vibration generating member is fixed integrally connects the plurality of screw groove main bodies formed separately from each other by the connecting portion. Accordingly, any one of the plurality of screw groove main bodies provided with the screw groove is used as a reference, and the other screw groove main bodies can be vibrated by the vibration generating member. Therefore, it is possible to surely vibrate the thread groove and reduce the frictional force.

請求項3に係る発明によると、ナット部材に振動発生部材を固定する構成としている。送りねじ装置は、軸部材に対してナット部材が相対的に直線運動することにより、移動体を位置決めしている。また、用途にもよるが一般に、軸部材のねじ溝の軸方向長さがナット部材のねじ溝の軸方向長さよりも長い場合が多い。そのため、ナット部材のねじ溝を軸方向に離間した複数のねじ溝部により構成することで、その間に介在する振動発生部材は、常に加振の対象であるねじ溝の近傍に位置することになり、効率的に加振することができる。   According to the invention which concerns on Claim 3, it is set as the structure which fixes a vibration generation member to a nut member. In the feed screw device, the nut member moves linearly relative to the shaft member to position the moving body. In general, the axial length of the thread groove of the shaft member is often longer than the axial length of the thread groove of the nut member, depending on the application. Therefore, by configuring the screw groove of the nut member with a plurality of screw groove portions spaced apart in the axial direction, the vibration generating member interposed therebetween is always located in the vicinity of the screw groove that is subject to excitation, It can be vibrated efficiently.

第一実施形態:送りねじ装置の全体を示す断面図である。1st Embodiment: It is sectional drawing which shows the whole feed screw apparatus. 軸部材とナット部材の噛み合いを示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view showing meshing of a shaft member and a nut member. 第二実施形態:軸部材とナット部材の噛み合いを示す拡大断面図である。2nd embodiment: It is an expanded sectional view which shows meshing | engagement of a shaft member and a nut member. 第三実施形態:軸部材とナット部材の噛み合いを示す拡大断面図である。3rd embodiment: It is an expanded sectional view which shows meshing | engagement of a shaft member and a nut member.

以下、本発明の送りねじ装置を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment in which a feed screw device of the present invention is embodied will be described with reference to the drawings.

<第一実施形態>
(送りねじ装置1の構成)
本実施形態の送りねじ装置1について、図1および図2を参照して説明する。送りねじ装置1は、図1に示すように、軸部材10と、ナット部材20と、駆動装置30と、加振装置40を備えている。また、本実施形態において、送りねじ装置1は、軸部材10を駆動装置30により回転させて、ナット部材20を直線運動させる構成としている。これにより、ナット部材20に設けられた移動体2は、ナット部材20の直線運動に伴って軸方向に移動し、駆動装置30の制御により所定の軸方向位置に位置決めされる。
<First embodiment>
(Configuration of feed screw device 1)
A feed screw device 1 according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. As shown in FIG. 1, the feed screw device 1 includes a shaft member 10, a nut member 20, a drive device 30, and a vibration device 40. In the present embodiment, the feed screw device 1 is configured such that the shaft member 10 is rotated by the drive device 30 and the nut member 20 is linearly moved. Thereby, the moving body 2 provided in the nut member 20 moves in the axial direction along with the linear motion of the nut member 20, and is positioned at a predetermined axial position by the control of the driving device 30.

軸部材10は、軸方向に延びる円柱状部材であり、その外周面に一方側の端部から他方側の端部に亘ってねじ溝である雄ねじ11が形成されている。また、軸部材10は、複数の軸受により回転可能に支持され、後述する駆動装置30により回転駆動する。   The shaft member 10 is a columnar member extending in the axial direction, and a male screw 11 that is a thread groove is formed on the outer peripheral surface from one end to the other end. The shaft member 10 is rotatably supported by a plurality of bearings, and is driven to rotate by a drive device 30 described later.

ナット部材20は、図1および図2に示すように、第一ナット本体21と、第二ナット本体22と、連結部23を有している。第一ナット本体21は、環状からなり内周面にねじ溝である雌ねじ21aが設けられている。第二ナット本体22は、第一ナット本体21と同様に、環状からなり内周面にねじ溝である雌ねじ22aが設けられている。第一ナット本体21および第二ナット本体22は、別体に形成された部材であり、送りねじ装置1における軸方向に離間して配置されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the nut member 20 includes a first nut body 21, a second nut body 22, and a connecting portion 23. The first nut body 21 has an annular shape and is provided with a female screw 21a that is a thread groove on the inner peripheral surface. Similar to the first nut body 21, the second nut body 22 has an annular shape and is provided with a female screw 22 a that is a thread groove on the inner peripheral surface. The first nut main body 21 and the second nut main body 22 are members formed separately, and are spaced apart in the axial direction of the feed screw device 1.

そして、各雌ねじ21a,22aは、軸部材10の雄ねじ11とそれぞれ噛み合っている。このような構成からなる第一ナット本体21および第二ナット本体22は、本発明の「ねじ溝部本体」相当するものである。そして、ナット部材20のねじ溝は、軸方向に離間しても設けられた複数のねじ溝部である各雌ねじ21a,22aにより構成されている。   The female screws 21a and 22a mesh with the male screw 11 of the shaft member 10, respectively. The 1st nut main body 21 and the 2nd nut main body 22 which consist of such a structure correspond to the "screw groove part main body" of this invention. And the thread groove of the nut member 20 is comprised by each internal thread 21a, 22a which is the some thread groove part provided even if it spaced apart in the axial direction.

連結部23は、複数のねじ溝部本体に相当する第一ナット本体21および第二ナット本体22を一体的に連結する部材である。本実施形態においては、第一ナット本体21および第二ナット本体22に設けられた貫通孔を挿通し、ボルト締結により両部材を連結している。また、連結部23は、環状からなる第一ナット本体21および第二ナット本体22の周方向に等間隔で複数設けられている。そして、連結部23は、第一ナット本体21に対する第二ナット本体22の周方向の相対移動を規制して回転駆動力を伝達可能とするとともに、微小な軸方向の相対移動を許容している。   The connecting portion 23 is a member that integrally connects the first nut main body 21 and the second nut main body 22 corresponding to a plurality of thread groove main bodies. In the present embodiment, the first nut main body 21 and the second nut main body 22 are inserted through through holes, and both members are connected by bolt fastening. A plurality of connecting portions 23 are provided at equal intervals in the circumferential direction of the first nut main body 21 and the second nut main body 22 each having an annular shape. The connecting portion 23 restricts the relative movement of the second nut body 22 in the circumferential direction with respect to the first nut body 21 so as to be able to transmit the rotational driving force, and allows a minute relative movement in the axial direction. .

このような構成からなるナット部材20は、軸部材10と互いのねじ溝で噛み合い、回転運動を直線運動に変換可能としている。そして、ナット部材20は、軸部材10が回転すると、その回転量に応じて、第二ナット本体22の外周側に設置された移動体2とともに軸方向に移動する。ここで、移動体2の可動域を十分に確保するために、図1および図2に示すように、軸部材10のねじ溝に相当する雄ねじ11の軸方向長さL1は、ナット部材20のねじ溝に相当する各雌ねじ21a,22aの軸方向長さL2よりも長く形成されている。この軸方向長さL2は、軸部材10とナット部材20の各ねじ溝(雄ねじ11,雌ねじ21a,22a)が噛み合う軸方向範囲と等しい。   The nut member 20 having such a configuration meshes with the shaft member 10 through the thread grooves so that the rotational motion can be converted into a linear motion. Then, when the shaft member 10 rotates, the nut member 20 moves in the axial direction together with the moving body 2 installed on the outer peripheral side of the second nut body 22 according to the rotation amount. Here, in order to sufficiently secure the movable range of the moving body 2, as shown in FIGS. 1 and 2, the axial length L 1 of the male screw 11 corresponding to the thread groove of the shaft member 10 is set to Each female screw 21a, 22a corresponding to the thread groove is formed longer than the axial length L2. This axial length L2 is equal to the axial range in which the thread grooves (male thread 11 and female threads 21a, 22a) of the shaft member 10 and the nut member 20 are engaged.

駆動装置30は、軸部材10を回転駆動させるものであって、モータ31とカップリング32を有する。モータ31は、図示しない制御装置に連結され、当該制御装置からモータアンプなどを介して供給される電流によって所定の位相まで回転する電動機である。また、モータ31は、送りねじ装置1において回転可能に支持された軸部材の一端とカップリング32を介して連結されている。これにより、モータ31の回転駆動が軸部材10に伝達されるようになっている。   The drive device 30 rotates the shaft member 10 and includes a motor 31 and a coupling 32. The motor 31 is an electric motor that is connected to a control device (not shown) and rotates to a predetermined phase by a current supplied from the control device via a motor amplifier or the like. The motor 31 is connected to one end of a shaft member rotatably supported in the feed screw device 1 via a coupling 32. Thereby, the rotational drive of the motor 31 is transmitted to the shaft member 10.

加振装置40は、送りねじ装置1においてナット部材20を加振するものであって、圧電素子41とアンプ42を有する。圧電素子41は、印加された電圧によって振動する素子であり、本発明の「振動発生部材」に相当する。この圧電素子41は、図示しない制御装置にアンプ42を介して連結され、制御装置により印加される信号電圧によって所定の振幅および振動数で振動する。   The vibration device 40 vibrates the nut member 20 in the feed screw device 1 and includes a piezoelectric element 41 and an amplifier 42. The piezoelectric element 41 is an element that vibrates by an applied voltage, and corresponds to a “vibration generating member” of the present invention. The piezoelectric element 41 is connected to a control device (not shown) via an amplifier 42, and vibrates with a predetermined amplitude and frequency by a signal voltage applied by the control device.

また、圧電素子41は、ナット部材20の第一ナット本体21および第二ナット本体22の隙間において周方向に複数配置され、連結部23によって両部材21,22に挟持されるように固定されている。このように、振動発生部材である圧電素子41は、ナット部材20のねじ溝(各雌ねじ21a,22a)の間に介在して固定される構成となっている。   A plurality of piezoelectric elements 41 are arranged in the circumferential direction in the gap between the first nut body 21 and the second nut body 22 of the nut member 20, and are fixed so as to be sandwiched between the members 21 and 22 by the connecting portion 23. Yes. As described above, the piezoelectric element 41 as the vibration generating member is configured to be interposed and fixed between the thread grooves (the respective female screws 21 a and 22 a) of the nut member 20.

(送りねじ装置1による作用および効果)
上述した送りねじ装置1によると、駆動装置30により所定の回転量だけ軸部材10を回転させて、軸部材10と噛み合うナット部材20を軸方向に移動させる。これにより、ナット部材20に設置された移動体2を所定の軸方向位置に位置決めする。また、送りねじ装置1の軸部材10およびナット部材20において、噛み合っている雄ねじ11および各雌ねじ21a,22aには摩擦力が発生している。
(Operation and effect of the feed screw device 1)
According to the feed screw device 1 described above, the shaft member 10 is rotated by a predetermined rotation amount by the driving device 30, and the nut member 20 that meshes with the shaft member 10 is moved in the axial direction. Thereby, the movable body 2 installed on the nut member 20 is positioned at a predetermined axial position. Further, in the shaft member 10 and the nut member 20 of the feed screw device 1, a frictional force is generated in the meshed male screw 11 and female screws 21a and 22a.

そこで、送りねじ装置1は、ナット部材20のねじ溝(雌ねじ21a,22a)を加振装置40によって加振することにより、上記の摩擦力の低減を図っている。そして、本実施形態の送りねじ装置1は、振動発生部材である圧電素子41をナット部材20に固定するものとしている。さらに、ナット部材20のねじ溝が軸方向に離間した雌ねじ21aおよび雌ねじ22aにより構成されるものとし、圧電素子41をこれらの間に介在して固定される構成としている。   Therefore, the feed screw device 1 attempts to reduce the frictional force by vibrating the screw grooves (internal threads 21a and 22a) of the nut member 20 with the vibration device 40. The feed screw device 1 according to the present embodiment fixes the piezoelectric element 41 that is a vibration generating member to the nut member 20. Further, the screw groove of the nut member 20 is constituted by the female screw 21a and the female screw 22a which are separated in the axial direction, and the piezoelectric element 41 is interposed and fixed therebetween.

このような構成において、加振装置40がアンプ42を介して圧電素子41に信号電圧を印加すると、圧電素子41が固定された第一ナット本体21および第二ナット本体22が相対的に振動する。軸部材10の雄ねじ11との噛合力や移動体2から受ける反力などにも影響されるが、第一ナット本体21および第二ナット本体22のうち一方が基準となり、他方が振動することも想定される。何れにしても、少なくとも一方が振動することにより、ナット部材20のねじ溝を構成する各雌ねじ21a,22aのうち少なくとも一方を加振することができる。これにより、軸部材10のねじ溝(雄ねじ11)とナット部材20のねじ溝に発生する摩擦力を低減することができる。   In such a configuration, when the vibration device 40 applies a signal voltage to the piezoelectric element 41 via the amplifier 42, the first nut body 21 and the second nut body 22 to which the piezoelectric element 41 is fixed vibrate relatively. . Although influenced by the meshing force of the shaft member 10 with the male screw 11 and the reaction force received from the moving body 2, one of the first nut body 21 and the second nut body 22 serves as a reference and the other vibrates. is assumed. In any case, at least one of the female screws 21a and 22a constituting the thread groove of the nut member 20 can be vibrated by vibrating at least one of them. Thereby, the frictional force which generate | occur | produces in the thread groove (male thread 11) of the shaft member 10 and the thread groove of the nut member 20 can be reduced.

さらに、送りねじ装置1は、圧電素子41が軸方向に離間した雌ねじ21aおよび雌ねじ22aの間に介在するものとした。これにより、圧電素子41は、雄ねじ11と各雌ねじ21a,22aが噛み合う軸方向範囲L2の内側に位置することになる。そのため、圧電素子41から効率的に振動がナット部材20のねじ溝部に相当する各雌ねじ21a,22aに伝達されるので、確実にねじ溝に発生する摩擦力を低減することができる。   Further, in the feed screw device 1, the piezoelectric element 41 is interposed between the female screw 21a and the female screw 22a which are separated in the axial direction. Thereby, the piezoelectric element 41 is located inside the axial direction range L2 in which the male screw 11 and the female screws 21a and 22a mesh. Therefore, since vibration is efficiently transmitted from the piezoelectric element 41 to the female screws 21a and 22a corresponding to the screw groove portions of the nut member 20, the frictional force generated in the screw grooves can be reliably reduced.

また、圧電素子41が固定されるナット部材20は、別体に形成された複数の第一ナット本体21および第二ナット本体22を連結部23により一体的に連結して構成される。これにより、雌ねじ21aを設けられた第一ナット本体21および雌ねじ22aを設けられた第二ナット本体22のうち何れかの一方が基準となり、他方を圧電素子41により加振することができる。よって、確実にナット部材20のねじ溝部を加振し、摩擦力を低減することができる。   Further, the nut member 20 to which the piezoelectric element 41 is fixed is configured by integrally connecting a plurality of first nut bodies 21 and second nut bodies 22 formed separately from each other by a connecting portion 23. Accordingly, one of the first nut body 21 provided with the female screw 21 a and the second nut body 22 provided with the female screw 22 a serves as a reference, and the other can be vibrated by the piezoelectric element 41. Therefore, it is possible to reliably vibrate the thread groove portion of the nut member 20 and reduce the frictional force.

ここで、送りねじ装置1は、本実施形態において、軸部材10に対してナット部材20が相対的に直線運動することにより、移動体2を位置決めするものとした。この場合に、用途にもよるが一般に、軸部材10の雄ねじ11の軸方向長さL1がナット部材20のねじ溝(雌ねじ21a,22a)の軸方向長さL2よりも長い場合が多い。そのため、ナット部材20のねじ溝を軸方向に離間した雌ねじ21aおよび雌ねじ22aにより構成することで、その間に介在する圧電素子41は、常に加振の対象である雌ねじ21a,22aの近傍に位置することになり、効率的に加振することができる。   Here, in the present embodiment, the feed screw device 1 is configured to position the moving body 2 by the linear movement of the nut member 20 relative to the shaft member 10. In this case, generally, the axial length L1 of the male screw 11 of the shaft member 10 is often longer than the axial length L2 of the screw groove (female screw 21a, 22a) of the nut member 20 depending on the application. Therefore, by forming the screw groove of the nut member 20 with the female screw 21a and the female screw 22a spaced apart in the axial direction, the piezoelectric element 41 interposed therebetween is always positioned in the vicinity of the female screws 21a and 22a to be vibrated. As a result, vibration can be efficiently performed.

<第二実施形態>
本実施形態の送りねじ装置101について、図3を参照して説明する。本実施形態における送りねじ装置101は、主として、第一実施形態とナット部材の構成が相違する。その他の共通する構成については、第一実施形態と実質的に同一であるため、詳細な説明を省略する。以下、相違点のみについて説明する。
<Second embodiment>
The feed screw device 101 of this embodiment will be described with reference to FIG. The feed screw device 101 in this embodiment is mainly different from the first embodiment in the configuration of the nut member. Since other common configurations are substantially the same as those in the first embodiment, detailed description thereof is omitted. Only the differences will be described below.

送りねじ装置101は、軸部材10と、ナット部材120と、駆動装置30と、加振装置40を備えている。ナット部材120は、図3に示すように、複数の雌ねじ124a〜124cと、複数の凹部125a,125bを有している。このナット部材120は、第一実施形態のナット部材20とは異なり、一体部材として形成されている。ナット部材120は、環状からなり内周面にねじ溝である複数の雌ねじ124a〜124cが異なる軸方向位置に設けられている。複数の雌ねじ124a〜124cは、軸部材10の外周面に形成された雄ねじ11とそれぞれ噛み合っている。各雌ねじ124a〜124cは、ナット部材120に設けられた複数のねじ溝部に相当する。   The feed screw device 101 includes a shaft member 10, a nut member 120, a drive device 30, and a vibration device 40. As shown in FIG. 3, the nut member 120 has a plurality of female screws 124 a to 124 c and a plurality of recesses 125 a and 125 b. Unlike the nut member 20 of the first embodiment, the nut member 120 is formed as an integral member. The nut member 120 has an annular shape, and a plurality of female screws 124a to 124c that are thread grooves on the inner peripheral surface are provided at different axial positions. The plurality of female screws 124 a to 124 c mesh with the male screw 11 formed on the outer peripheral surface of the shaft member 10. Each of the female screws 124 a to 124 c corresponds to a plurality of screw groove portions provided in the nut member 120.

また、ナット部材120は、内周面において全周に亘って形成された複数の凹部125a,125bが各雌ねじ124a〜124cの間に形成されている。これにより、各雌ねじ124a〜124cは、凹部125a,125bの軸方向幅の分だけ軸方向に離間している。また、各凹部125a,125bは、その底面とナット部材120の外周面までの所定距離となるように設計される。これにより、各雌ねじ124a〜124cが設けられた各部位の間での回転駆動力を伝達可能とするとともに、微小な軸方向の相対移動を許容している。   In addition, the nut member 120 has a plurality of recesses 125a and 125b formed over the entire circumference on the inner circumferential surface between the female screws 124a to 124c. Thereby, each internal thread 124a-124c is spaced apart in the axial direction by an amount corresponding to the axial width of the recesses 125a, 125b. In addition, each of the recesses 125 a and 125 b is designed to have a predetermined distance from the bottom surface to the outer peripheral surface of the nut member 120. Thereby, while being able to transmit the rotational driving force between each site | part in which each internal thread 124a-124c was provided, the relative movement of a minute axial direction is permitted.

そして、送りねじ装置101は、加振装置40の圧電素子41を複数の凹部125a,125bにそれぞれ配置している。これにより、送りねじ装置101は、ナット部材120に固定された圧電素子41が、制御装置により印加される信号電圧によって所定の振動をナット部材120のねじ溝(雌ねじ124a〜124c)に伝搬して加振する構成となっている。このような構成の送りねじ装置101によると、第一実施形態と同様の効果を奏する。   And the feed screw apparatus 101 has arrange | positioned the piezoelectric element 41 of the vibration exciting apparatus 40 in several recessed part 125a, 125b, respectively. As a result, in the feed screw device 101, the piezoelectric element 41 fixed to the nut member 120 propagates a predetermined vibration to the thread grooves (female screws 124a to 124c) of the nut member 120 by the signal voltage applied by the control device. It is configured to vibrate. According to the feed screw device 101 having such a configuration, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.

また、本実施形態では、異なる軸方向位置に形成された凹部125a,125bにそれぞれ圧電素子41を配置する構成とした。これは、用途などによって適宜設定されたナット部材120の軸方向長さと、圧電素子41の加振能力を勘案したものであって、さらに圧電素子41を異なる軸方向位置に配置する構成としてもよい。   In the present embodiment, the piezoelectric element 41 is disposed in each of the recesses 125a and 125b formed at different axial positions. This is in consideration of the axial length of the nut member 120 set as appropriate according to the application and the excitation capability of the piezoelectric element 41, and the piezoelectric element 41 may be arranged at different axial positions. .

<第三実施形態>
本実施形態の送りねじ装置201について、図4を参照して説明する。本実施形態における送りねじ装置201は、主として、第一実施形態と振動発生部材の配置する部材が異なり、これに伴い軸部材およびナット部材の構成が相違する。その他の共通する構成については、第一実施形態と実質的に同一であるため、詳細な説明を省略する。以下、相違点のみについて説明する。
<Third embodiment>
The feed screw device 201 of this embodiment will be described with reference to FIG. The feed screw device 201 in the present embodiment is mainly different from the first embodiment in the members arranged for the vibration generating member, and accordingly, the configurations of the shaft member and the nut member are different. Since other common configurations are substantially the same as those in the first embodiment, detailed description thereof is omitted. Only the differences will be described below.

送りねじ装置201は、軸部材210と、ナット部材220と、駆動装置30と、加振装置40を備えている。軸部材210は、図4に示すように、第一軸本体212と、第二軸本体213と、連結部214を有している。第一軸本体212は、外周面にねじ溝である雄ねじ212aが設けられている。第二軸本体213は、第一軸本体212と同様に、外周面にねじ溝である雄ねじ213aが設けられている。第一軸本体212および第二軸本体213は、別体に形成された部材であり送りねじ装置201における軸方向に離間して配置されている。   The feed screw device 201 includes a shaft member 210, a nut member 220, a drive device 30, and a vibration device 40. As shown in FIG. 4, the shaft member 210 includes a first shaft main body 212, a second shaft main body 213, and a connecting portion 214. The first shaft body 212 is provided with a male screw 212a which is a thread groove on the outer peripheral surface. Similarly to the first shaft main body 212, the second shaft main body 213 is provided with a male screw 213a that is a thread groove on the outer peripheral surface. The first shaft main body 212 and the second shaft main body 213 are members formed separately, and are spaced apart in the axial direction of the feed screw device 201.

そして、各雄ねじ212a,213aは、後述するナット部材220の雌ねじ220aとそれぞれ噛み合っている。このような構成からなる第一軸本体212および第二軸本体213は、本発明の「ねじ溝部本体」に相当するものである。そして、軸部材210のねじ溝は、軸方向に離間して設けられた複数のねじ溝部である各雄ねじ212a,213aにより構成されている。   Each male screw 212a, 213a meshes with a female screw 220a of a nut member 220 described later. The first shaft main body 212 and the second shaft main body 213 having such a configuration correspond to the “thread groove main body” of the present invention. And the thread groove of the shaft member 210 is comprised by each male screw 212a, 213a which is the some thread groove part spaced apart in the axial direction.

連結部214は、複数のねじ溝部本体に相当する第一軸本体212および第二軸本体213を一体的に連結する部材である。本実施形態においては、第一軸本体212および第二軸本体213の対向する端面に設けられた圧入孔に圧入されて両部材を連結している。また、連結部214は、円柱状からなる第一軸本体212および第二軸本体213の周方向に等間隔で複数設けられている。そして、連結部214は、第一軸本体212に対する第二軸本体213の周方向の相対移動を規制して回転駆動力を伝達可能とするとともに、微小な軸方向の相対移動を許容している。   The connecting portion 214 is a member that integrally connects the first shaft main body 212 and the second shaft main body 213 corresponding to a plurality of thread groove main bodies. In the present embodiment, the two members are connected by being press-fitted into press-fitting holes provided in the opposing end surfaces of the first shaft main body 212 and the second shaft main body 213. A plurality of connecting portions 214 are provided at equal intervals in the circumferential direction of the first shaft main body 212 and the second shaft main body 213 each having a cylindrical shape. The connecting portion 214 restricts the relative movement of the second shaft main body 213 in the circumferential direction with respect to the first shaft main body 212 so as to be able to transmit the rotational driving force, and allows a minute relative movement in the axial direction. .

ナット部材220は、環状からなり内周面にねじ溝である雌ねじ220aが設けられている。雌ねじ220aは、第一軸本体212の雄ねじ212aおよび第二軸本体213の雄ねじ213aと噛み合っている。このような構成からなるナット部材220は、軸部材210の回転に伴い、その回転量に応じてナット部材220に設置された移動体2とともに軸方向に移動する。   The nut member 220 has an annular shape and is provided with a female screw 220a which is a thread groove on the inner peripheral surface. The female screw 220a meshes with the male screw 212a of the first shaft body 212 and the male screw 213a of the second shaft body 213. As the shaft member 210 rotates, the nut member 220 having such a configuration moves in the axial direction together with the moving body 2 installed on the nut member 220 according to the amount of rotation.

また、本実施形態において、ナット部材220は、雌ねじ220aが軸部材210の雄ねじ212aおよび雄ねじ213aと常に噛み合っている軸方向範囲を可動範囲としている。つまり、ナット部材220の可動範囲は、ナット部材220の雌ねじ220aの軸方向長さL3から第一軸本体212と第二軸本体213の軸方向の離間距離L4を差し引いた距離となる。このように、軸部材210のねじ溝は、ナット部材220のねじ溝(雌ねじ220a)と噛み合う軸方向範囲L3において、軸方向に離間して設けられた複数のねじ溝部(雄ねじ212a,213a)により構成されていることになる。   In the present embodiment, the nut member 220 has a movable range in the axial direction in which the female screw 220a always meshes with the male screw 212a and the male screw 213a of the shaft member 210. That is, the movable range of the nut member 220 is a distance obtained by subtracting the axial distance L4 between the first shaft main body 212 and the second shaft main body 213 from the axial length L3 of the female screw 220a of the nut member 220. As described above, the screw groove of the shaft member 210 is formed by a plurality of screw groove portions (male screws 212a and 213a) that are provided apart in the axial direction in the axial range L3 that meshes with the screw groove (female screw 220a) of the nut member 220. It will be configured.

そして、送りねじ装置201は、加振装置40の圧電素子41を第一軸本体212と第二軸本体213の間に配置している。これにより、送りねじ装置201は、軸部材210に固定された圧電素子41が、制御装置により印加される信号電圧によって所定の振動を軸部材210のねじ溝(雄ねじ212a,213a)に伝搬して加振する構成となっている。このような構成の送りねじ装置201によると、第一実施形態と同様の効果を奏する。   In the feed screw device 201, the piezoelectric element 41 of the vibration device 40 is disposed between the first shaft main body 212 and the second shaft main body 213. As a result, the feed screw device 201 causes the piezoelectric element 41 fixed to the shaft member 210 to propagate a predetermined vibration to the thread grooves (male screws 212a and 213a) of the shaft member 210 by the signal voltage applied by the control device. It is configured to vibrate. According to the feed screw device 201 having such a configuration, the same effects as in the first embodiment can be obtained.

<実施形態の変形態様>
実施形態(第一実施形態〜第三実施形態)において、振動発生部材として圧電素子41を例示して説明した。これに対して、振動発生部材は、軸部材のねじ溝またはナット部材のねじ溝を加振できるものであれば、圧電効果を利用した振動子以外であっても適用することができる。また、実施形態において、送りねじ装置1,101,201は、軸部材を回転させてナット部材を直線運動させる構成とした。これに対して、送りねじ装置は、駆動装置によりナット部材を回転させて軸部材を直線運動させてもよい。
<Modification of Embodiment>
In the embodiments (first embodiment to third embodiment), the piezoelectric element 41 has been described as an example of the vibration generating member. On the other hand, as long as the vibration generating member can vibrate the screw groove of the shaft member or the screw groove of the nut member, the vibration generating member can be applied to other than the vibrator using the piezoelectric effect. In the embodiment, the feed screw devices 1, 101, 201 are configured to rotate the shaft member to linearly move the nut member. On the other hand, the feed screw device may cause the shaft member to linearly move by rotating the nut member by the driving device.

さらに、軸部材のねじ溝とナット部材のねじ溝が直接的に噛み合う構成を例示して説明した。これに対して、送りねじ装置は、軸部材とナット部材にそれぞれ形成されたねじ溝を、複数のボールを介して間接的に噛み合わせたボールねじ装置としてもよい。この場合は、軸部材の外周面に形成されたボールの軌道溝がねじ溝に相当し、当該軌道溝とボールにより雄ねじが形成される。何れの構成においても本発明を適用することで、同様の効果を奏する。   Further, the configuration in which the screw groove of the shaft member and the screw groove of the nut member are directly engaged with each other has been described as an example. On the other hand, the feed screw device may be a ball screw device in which screw grooves respectively formed in the shaft member and the nut member are indirectly meshed via a plurality of balls. In this case, the raceway groove of the ball formed on the outer peripheral surface of the shaft member corresponds to a thread groove, and a male screw is formed by the raceway groove and the ball. In any configuration, the same effect can be obtained by applying the present invention.

1,101,201:送りねじ装置、 2:移動体
10,210:軸部材、 11:雄ねじ(ねじ溝)
212:第一軸本体(ねじ溝部本体)、 213:第二軸本体(ねじ溝部本体)
212a,213a(ねじ溝部、ねじ溝)、 214:連結部
20,120,220:ナット部材、 21:第一ナット本体(ねじ溝部本体)
22:第二ナット本体(ねじ溝部本体)
21a,22a,220a:雌ねじ(ねじ溝部、ねじ溝)、 23:連結部
124a〜124c:雌ねじ、 125a,125b:凹部
30:駆動装置、 31:モータ、 32:カップリング
40:加振装置、 41:圧電素子(振動発生部材)、 42:アンプ
1, 101, 201: Feed screw device, 2: Moving body 10, 210: Shaft member, 11: Male screw (thread groove)
212: First shaft body (thread groove body), 213: Second shaft body (screw groove body)
212a, 213a (screw groove portion, screw groove), 214: connecting portion 20, 120, 220: nut member, 21: first nut body (screw groove portion body)
22: Second nut body (screw groove body)
21a, 22a, 220a: female screw (screw groove portion, screw groove), 23: connecting portion 124a to 124c: female screw, 125a, 125b: concave portion 30: drive device, 31: motor, 32: coupling 40: vibration device, 41 : Piezoelectric element (vibration generating member), 42: Amplifier

Claims (3)

外周面にねじ溝が形成された軸部材と、
内周面に前記軸部材の前記ねじ溝と噛み合うねじ溝が形成されたナット部材と、
前記軸部材および前記ナット部材のうち一方部材に固定され、当該一方部材の前記ねじ溝を振動させる振動発生部材と、を備え、
前記一方部材の前記ねじ溝は、前記軸部材および前記ナット部材のうち他方部材の前記ねじ溝と噛み合う軸方向範囲において、軸方向に離間して設けられた複数のねじ溝部により構成され、
前記振動発生部材は、複数の前記ねじ溝部の間に介在して固定され、前記軸部材に対して前記ナット部材が軸方向に相対移動される際に複数の前記ねじ溝部を相対的に振動させるように制御されて、前記他方部材に対して相対移動する前記一方部材の前記ねじ溝を加振する送りねじ装置。
A shaft member having a thread groove formed on the outer peripheral surface;
A nut member having a thread groove that meshes with the thread groove of the shaft member on an inner peripheral surface;
A vibration generating member that is fixed to one of the shaft member and the nut member and vibrates the thread groove of the one member;
The screw groove of the one member is constituted by a plurality of screw groove portions provided apart in the axial direction in an axial range meshing with the screw groove of the other member of the shaft member and the nut member,
The vibration generating member is interposed and fixed between the plurality of screw groove portions, and relatively vibrates the plurality of screw groove portions when the nut member is moved relative to the shaft member in the axial direction. The feed screw device that vibrates the thread groove of the one member that is controlled relative to the other member and moves relative to the other member .
請求項1において、
前記一方部材は、別体に形成され複数の前記ねじ溝部を設けられた複数のねじ溝部本体と、複数の当該ねじ溝本体を一体的に連結する連結部と、を有し、
前記振動発生部材は、信号電圧を印加されて振動する圧電素子である送りねじ装置。
In claim 1,
It said one member, possess a plurality of threaded portion body is provided with a plurality of said thread groove is formed separately, and a connecting portion integrally connecting a plurality of the thread groove body, and
The vibration generating member is a feed screw device that is a piezoelectric element that vibrates when a signal voltage is applied thereto .
請求項1または2において、
前記軸部材の前記ねじ溝の軸方向長さが前記ナット部材の前記ねじ溝の軸方向長さよりも長い場合に、前記ナット部材を前記一方部材とする送りねじ装置。
In claim 1 or 2,
A feed screw device using the nut member as the one member when the axial length of the screw groove of the shaft member is longer than the axial length of the screw groove of the nut member.
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