JPH0645088Y2

JPH0645088Y2 - 精密送りねじ装置用ナット

Info

Publication number: JPH0645088Y2
Application number: JP1988132850U
Authority: JP
Inventors: 利明山口; 洋藤田; 伸夫後藤
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1988-10-13
Filing date: 1988-10-13
Publication date: 1994-11-16
Anticipated expiration: 2003-10-13
Also published as: JPH0254948U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）この考案は、精密工作機械、半導体製造装置、ディスク
原盤製造装置等の被移動部材、例えばテーブル、精密刃
物台、レーザーカッタ等を移動させる為の精密送りねじ
装置を構成するナットに関する。

（従来の技術） LSI等を製造する場合に使用する印刷原版を造ったり、
或はAV用等の各種ディスク（CD、LVD等）の原盤を製作
する場合、孔や溝を加工する為のレーザーカッタ等の工
具を、μｍ以下の、超精密な精度で移動させる必要があ
る。

この様な工具を移動させる為の機構として、外周面に第
一の螺旋溝を形成したねじ軸に、内周面に第二の螺旋溝
部を形成したナットを螺合させ、ねじ軸とナットとの相
対的螺旋運動を利用して、ねじ軸の捻り方向の回転をナ
ットの軸方向の動きに変換し、前記工具を移動させる、
所謂送りねじ機構が広く使用されている。

しかしながら従来の送りねじ機構は、通常の場合、一体
構造のナットにねじ軸を螺合させるものである。従っ
て、ねじ軸の外周面に形成した第一の螺旋溝と、ナット
の内周面に形成した第二の螺旋溝部とが滑り接触により
螺旋運動する場合に、両部材間には僅かではあるが隙間
が存在し、バックラッシュを生ずる事が避けられない。
この為、そのままではμｍ以下の位置決め精度を得る事
は困難である。

この様なバックラッシュを除く手段として従来から、第
16〜18図に示す様な構造が知られている。

第16図に示した第１例の構造は、ねじ軸１と螺合するナ
ット２に、ねじ軸１と直交するすり割り３を設けて、僅
かな接続部を介して互いに接続された１対の半部2a、2b
を形成している。そして、一方の半部2aに設けたねじ孔
にボルト４を螺合させている。そして、このボルト４を
前記ねじ孔にねじ込む事により、このボルト４の先端部
を他方の半部2bに当接させ、この他方の半部2bを押圧し
て、前記ナット２の半部2a、2b同士の間のすり割り３を
ねじ軸１の軸方向（第16図の左右方向）に広げている。
この為、ナット２の一方の半部2aがねじ軸１のねじ山の
右フランク面を、他方の半部2bが左フランク面を、それ
ぞれ押圧する。この様に各半部2a、2bで互いに逆側のフ
ランク面を押圧する事で、ねじ軸１とナット２との間の
バックラッシュが防止される。

又、第17図に示した第２例の構造では、ナット５に軸方
向（第17図の左右方向）のすり割りを設ける事で、この
ナット５をＣ字形とし、そのすり割り部を狭める様にボ
ルト６により締付けている。即ち、このボルト６の締付
けによりナット５の径を小さくし、ねじ軸１のねじ山に
ナット５のねじ山を押し付けて、バックラッシュを防止
している。

更に、実公昭60−30512号公報には、第18図に示した第
３例の構造の様に、軸方向（第18図の左右方向）に亙る
複数のすり割り25を有するナット本体26の内径を、この
ナット本体26の外周面に装着されたコイルばね状のワイ
ヤ27により縮める構造が記載されている。この第３例の
構造の場合には、ねじ軸１のねじ山にナット本体26の内
周面に形成したねじ山を押圧して、これらナット本体26
とねじ軸１との間のバックラッシュを除く。

（考案が解決しようとする課題）しかしながら、上述の様に構成される従来の送りねじ装
置の場合、次に述べる様な不都合を生じる。

即ち、第16〜17図に示した何れの構造の場合も、ねじ軸
１とナット２、５とのバックラッシュを確実になくすべ
くボルトをしっかり締め付けると、作動が重くなり、作
動が円滑な状態にするとバックラッシュが生じがちとな
る。この為、ボルト４、６の締め付けの調節が非常に難
しい。

又、これら従来の構造では、ねじ山の変形や熱膨張の影
響等により各部の寸法が微妙にずれた場合に、所望の性
能を得る事が難しい。従って、長期間に亙ってナット
２、５を安定したトルクで移動させる事やナット２、５
の移動を精度良く行なう事が困難である。

又、第16図に示した構造の場合、ナット２の内周面に形
成した雌ねじ（第二の螺旋溝部）とねじ軸１の外周面に
形成した雄ねじ（第一の螺旋溝）との間に、円周方向に
亙って不均一なスラスト荷重が加わり、雌ねじや雄ねじ
に偏摩耗が生じ易い。

更に、第18図に示した構造の場合、ナット本体26の摩耗
があれば再調整をする必要があり、しかも調整が段階的
にしかできない為、精密な送りねじ装置には適当でな
い。

本考案の精密送りねじ装置用ナットは、上述の様な不都
合を解消し、極めて精密な送りねじ装置を提供する事を
目的としている。

（課題を解決するための手段）本考案の精密送りねじ装置用ナットは、ねじ軸の外周面
に設けられた第一の螺旋溝と螺合する第二の螺旋溝部を
内周面に有し、前記ねじ軸との相対回転に基づいてこの
ねじ軸の軸方向に相対変位する。

特に、本考案の精密送りねじ装置用ナットは、前記ねじ
軸を囲む環状のナット本体と、このナット本体の内周側
に設けられた少なくとも１個の変位部と、この変位部の
内周面側に設けられて、前記第二の螺旋溝部を構成する
雌ねじ山部と、前記変位部を前記ナット本体に対し弾性
的に結合支持する板ばね部とを備えている。

この板ばね部は、前記ナット本体の中心を通り当該板ば
ね部により前記ナット本体に結合支持された変位部を円
周方向に二等分する直線に対して直交し、且つ前記ねじ
軸に対して平行な平面上に設けられた薄板状である。そ
して、前記板ばね部の自由状態に於いて前記雌ねじ山部
を含む第二の螺旋溝部のピッチ円の直径は、前記第一の
螺旋溝のピッチ円の直径よりも少し小さい。

（作用）本考案の精密送りねじ装置用ナットは、ねじ軸に螺合す
るナットの雌ねじ（第二の螺旋溝部）が複数の部分に分
割され、この複数に分割された部分の少なくとも１つが
変位部とされて、この変位部が板ばね部を介してナット
本体に一体に連結されているので、構造上精度の狂いが
生じにくい。

又、板ばね部の弾性変形により変位部は、第二の螺旋溝
部の半径方向に微小変位可能とされ、ねじ面に板ばね部
による所定の予圧が付与される為、板ばね部はばね定数
を小さく設計する事が可能となる。従って、熱膨張や加
工寸法の僅かの誤差に対し十分な許容性を有する事にな
って、若干の摩耗があった場合でも、機能を損なう事が
ない。

又、板ばね部はねじ軸の軸線と平行な平面上に設けられ
ているから、この軸線方向の力に対する剛性は大きい。
従って、ナットに加わる軸線方向の力及びトルクを、前
記変位部で有効に受けられる。

更に、雌ねじ山部が、円周方向に亙って互いに等間隔で
配置された複数の変位部に設けられているものにあって
は、上記作用に加えて、調心性により、ねじ軸とナット
とがせり、作動が阻害される事がない。即ち、送りねじ
装置として組立てられた場合、、ねじ軸を回転自在に支
持している軸受の精度やねじ軸の偏心の影響で、このね
じ軸に振れが生じる事があっても、各変位部が半径方向
に若干撓み得る事と、モーメント変位に対しても若干の
撓みを許容できる事とによる調心性により、上記作用を
得られる。

（実施例）第１〜６図は本考案の第一実施例を示している。ナット
本体19は、ステンレス鋼等の弾性を有する金属材をワイ
ヤカット放電加工等により切削加工する事で、一体に形
成されている。このナット本体19は、第３〜４図に示す
様に、短円筒状に造られた外筒部７の内側３個所位置
に、それぞれ円弧状に形成された変位支持部８、８を設
けている。各変位支持部８、８は、板ばね部９、９を介
して、その両端を外筒部７の内周面に結合されている。

尚、これら各板ばね部９、９は、次のを満たす平面
上に設けられた薄板状である。

前記ナット本体19の中心を通り、当該板ばね部９、９
により前記ナット本体19に結合支持された変位支持部
８、８を円周方向に二等分する直線に対して直交する。

ナットを螺合させるべきねじ軸１に対して平行であ
る。

即ち、１個の変位支持部８の周方向両端に設けられ、こ
の変位支持部８を半径方向に亙る微小変位可能に支持す
る１対の板ばね部９、９は、互いに同一平面上に位置し
ている。且つ、両板ばね部９、９が存在する平面（第
２、４図の鎖線ａ参照）は、前記ねじ軸１の中心軸線に
対して平行である。更に、図示の実施例ではこの平面の
一部が、後述するねじ孔18にできるだけ近接する様にし
ている。

この様な板ばね部９、９により、それぞれの円周方向両
端部を支持された、各変位支持部８、８の外周面と外筒
部７の内周面との間には、それぞれ円弧状の隙間10、10
が形成されている。従って、前記各変位支持部８、８
は、ナット本体19の半径方向に亙って弾性的変位自在で
ある。

又、各変位支持部８、８には、それぞれ２個ずつのねじ
孔11、11を形成し、下述する雌ねじ素子（分割ナット
片）13、13取付用のボルト12、12（第１〜２図）を螺合
自在としている。

上述の様に、ナット本体19に対して弾性的に支持された
３個の変位支持部８、８には、第５〜６図に示す様な雌
ねじ素子13、13を、ボルト12、12により結合固定して変
位部24、24となしている。そして、各雌ねじ素子13、13
の内側に、外周面に第一の螺旋溝（雄ねじ）を形成し
た、ねじ軸１を螺合自在としている。

前記各雌ねじ素子13、13は、それぞれが三分の一円弧状
に形成された雌ねじ形成壁部14と、この雌ねじ形成壁部
14の端部に形成した外向フランジ部15とから成る。この
様な３個の雌ねじ素子13、13は、各外向フランジ部15、
15に穿設した円孔16、16に挿通したボルト12、12によ
り、前記変位支持部８、８に結合固定されている。

各変位支持部８、８に固定された、前記各雌ねじ素子1
3、13の雌ねじ形成壁部14、14の内周面は、断面が円弧
状である。そして、この内周面に、それぞれ第二の螺旋
溝部を構成する為の雌ねじ山部17、17を形成している。
この雌ねじ山部17、17は、３個の雌ねじ形成壁部14、14
を合わせて、内周面に第二の螺旋溝部を有する、１個の
ねじ孔18を構成する。

尚、３個の雌ねじ形成壁部14、14にそれぞれ形成した、
ねじ孔18を構成する為の雌ねじ山部17、17の曲率は、前
記ねじ軸１の外周面に形成した雄ねじの曲率と同じにし
ている。これは、ねじ孔18とねじ軸１とを螺合させた場
合に、ねじ孔18の内周面とねじ軸１の外周面との間に隙
間が生じない様にする為である。但し、各雌ねじ素子1
3、13をナット本体19に結合固定した場合、各板ばね部
９、９の自由状態に於けるねじ孔18の内径（雌ねじのピ
ッチ円の直径）は、ねじ軸１の外径（雄ねじのピッチ円
の直径）よりも僅かに小さくなる様にしている。

上述の様に本考案の精密送りねじ装置用ナットであるナ
ット20は、１個のナット本体19に設けられた１個の外筒
部７に３個の変位支持部８、８を、それぞれ弾性的に支
持し、各変位支持部８、８にそれぞれ雌ねじ素子13、13
を結合固定して成る。そして、このナット20は、第１図
に示す様に、３個の雌ねじ素子13、13によって構成され
たねじ孔18と、ねじ軸１の外周面に形成された第一の螺
旋溝によって構成される雄ねじとを螺合させて、精密送
りねじ装置とする。この様に、ねじ孔18とねじ軸１とを
螺合させる際、各雌ねじ素子13、13を結合固定した変位
支持部８、８は、それぞれ板ばね部９、９の弾性変形に
基づき、半径方向外方に変位する。

この状態で、ねじ軸１を捻り方向に回転させると、ナッ
ト20がねじ軸１の長さ方向（軸方向）に移動して、ナッ
ト20のナット本体19に結合された部材に支持された工具
等の移動を精度良く行なわせる事ができる。

特に、本考案の精密送りねじ装置用ナットの場合、前述
の様に、各変位支持部８、８の両端をそれぞれ弾性的に
支持した板ばね部９、９の自由状態時に於いて、各雌ね
じ素子13、13の雌ねじ形成壁部14、14内周面の雌ねじ山
部17、17が構成するねじ孔18の径を、ねじ軸１の外周面
に形成した雄ねじの径よりも僅かに小さくしている。こ
の為、ナット20をねじ軸１に螺合させた場合に、雌ねじ
素子13、13を固定した変位支持部８、８が、板ばね部
９、９を弾性変形させつつ、半径方向外方に変位し、ね
じ孔18とねじ軸１との螺合を許容する。

この状態に於いては、螺合に基づいて互いに同一径とな
ったねじ孔18とねじ軸１外周面の雄ねじとが、板ばね部
９、９の弾力によって密に当接し、ねじ孔18内周面と雄
ねじ外周面との間のバックラッシュがなくなる。

更に本実施例の場合、ねじ孔18を形成する為の複数個
（３個）の雌ねじ素子13、13が、総て外筒部７の内側に
弾性的に支持されている。この為、ナット20の中心とね
じ軸１との中心が、取付精度、或は軸受精度の影響等に
より、多少ずれていた場合でも、各雌ねじ素子13、13が
弾性的に変位する事で、ナット20の横方向やピッチン
グ、ヨーイング方向のずれを吸収する。

この場合でも、ナット20の回転方向及び軸方向は高い剛
性で支持されるのでナット20に無理な力が働く事がな
く、剛性不足に基づくバックラッシュが生じる事もな
い。この為、精密送りねじ装置を構成する各部分の精度
を極端に厳しくしなくても、長期間に亙り、安定した性
能を得られる。

次に、第７〜11図に示した本考案の第二実施例に就いて
説明する。本実施例の場合、ナット本体19に変位支持部
８を１個のみ設け、このナット本体19に２個の雌ねじ素
子13、13aを結合固定している。本実施例の場合、変位
支持部８に結合固定された雌ねじ素子13のみが外周方向
に弾性的変位自在でナット本体19の外筒部７に直接支持
固定された雌ねじ素子13aは変位不能である。

この為本実施例の場合、ナット20とねじ軸１との螺合時
に、ナット20の中心とねじ軸１の中心とのずれを吸収す
る機能はないが、雌ねじ素子13を固定した変位支持部８
の弾性的変位により、ねじ孔18とねじ軸１の外周面に形
成した雌ねじとの間のバックラッシュをなくす事ができ
る。

次に、第12〜14図は、本考案の第三実施例を示してい
る。本実施例の場合、ナット本体19に弾性的変位自在に
設けられた３個の変位支持部８、８のうち、何れか１個
の変位支持部８を、外方から弾性的に押圧自在として、
ねじ軸１とナット20（第１、２、７、８図）との間に働
く予圧力の調節を自在とし、加工誤差を吸収できる様に
している。

即ち、外筒部７の一部で、何れか１個の変位支持部８の
中間部外周面に対向する部分に、この外筒部７を外周面
から内周面に貫通するねじ孔21を形成している。このね
じ孔21には調整ねじ22を螺合させ、この調整ねじ22と変
位支持部８の外周面との間に、皿ばね23を支持してい
る。この皿ばね23の自由状態に於ける弾力は、変位支持
部８の両端を支持した板ばね部９、９の弾力よりも弱
い。

上述の様に構成される為、調整ねじ22を回転させる事
で、この調整ねじ22による変位支持部８への皿ばね23の
押し付け量を調節すれば、この皿ばね23に当接した変位
支持部８が外方に移動する際に要する力が調節される。
そして、この力を調節すれば、ねじ軸１とナット20との
間に働く予圧力の調節を行なえる。

例えば、予圧力を大きくする場合には、調整ねじ22を第
13〜14図で右方に移動させて、皿ばね23の弾性圧縮量を
多くする。反対に、予圧力を小さくする場合には、調整
ねじ22を逆方向に移動させて、皿ばね23の弾性圧縮量を
少なくする。この様な予圧力調節機構は、第13図に示し
た様な、３個の変位支持部８、８を有するナット本体19
の他、第15図に示す様な、１個の変位支持部８のみを有
するナット本体19に設ける事もできる。

尚、以上に述べた実施例に於いては、何れの場合も、変
位支持部８に支持固定した雌ねじ素子13、13aに、雌ね
じ山部17、17を形成している。但し、雌ねじ素子13、13
aを省略し、変位支持部８、８の内周面に、直接雌ねじ
山部17、17を形成して変位部とする事もできる。この場
合は、自由状態（ねじ軸１との螺合前）に於いて各雌ね
じ山部17、17により形成されるねじ孔18の径を、ねじ軸
１の径よりも僅かに小さくする。

（考案の効果）本考案の精密送りねじ装置用ナットは、以上に述べた通
り構成され作用する為、比較的簡単な構造にも拘らず、
ねじ軸とナットとの螺合部のバックラッシュをなくす事
ができる。しかも螺合部に不自然な力が加わる事もない
為、精密送りねじ装置の耐久性、信頼性を向上させる事
ができる。更に、ねじ軸の軸方向に亙る剛性を十分に大
きくできる為、ねじ軸に大きなトルクが加わっても、安
定した作動をする事が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１〜６図は本考案の第一実施例を示しており、第１図
は組み立てられたナットをねじ軸に螺合させた状態を示
す側面図、第２図は組み立てられたナットの正面図、第
３図はナットを構成するナット本体の側面図、第４図は
同じく正面図、第５図はねじ孔形成用に用いられる３個
の雌ねじ素子を、配列した状態で示す側面図、第６図は
同じく正面図、第７〜11図は本考案の第二実施例を示し
ており、第７図は組み立てられたナットをねじ軸に螺合
させた状態を示す側面図、第８図は組み立てられたナッ
トの正面図、第９図はナットを構成するナット本体の正
面図、第10図はねじ孔形成用に用いられる２個の雌ねじ
素子を、配列した状態で示す側面図、第11図は同じく正
面図、第12〜14図は本考案の第三実施例を示しており、
第12図はナット本体の側面図、第13図は同正面図、第14
図は第13図のＡ部拡大図、第15図は予圧力調節機構を付
設したナット本体の別例を示す正面図、第16〜17図は、
従来の送りねじ機構用ナットの第１〜２例を示す、それ
ぞれ側面図、第18図は従来の送りねじ用ナットの第３例
を示す断面図である。 1:ねじ軸、2:ナット、2a、2b:半部、3:すり割り、4:ボ
ルト、5:ナット、6:ボルト、7:外筒部、8:変位支持部、
9:板ばね部、10:隙間、11:ねじ孔、12:ボルト、13、13
a:雌ねじ素子（分割ナット片）、14:雌ねじ形成壁部、1
5:外向フランジ部、16:円孔、17:雌ねじ山部、18:ねじ
孔、19:ナット本体、20:ナット、21:ねじ孔、22:調整ね
じ、23:皿ばね、24:変位部、25:すり割り、26:ナット本
体、27:ワイヤ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】ねじ軸の外周面に設けられた第一の螺旋溝
と螺合する第二の螺旋溝部を内周面に有し、前記ねじ軸
との相対回転に基づいてこのねじ軸の軸方向に相対変位
する精密送りねじ装置用ナットに於いて、前記ねじ軸を囲む環状のナット本体と、このナット本体の内周側に設けられた少なくとも１個の
変位部と、この変位部の内周面側に設けられて、前記第二の螺旋溝
部を構成する雌ねじ山部と、前記変位部を前記ナット本体に対し弾性的に結合支持す
る板ばね部とを備え、この板ばね部は、前記ナット本体の中心を通り当該板ば
ね部により前記ナット本体に結合支持された変位部を円
周方向に二等分する直線に対して直交し、且つ前記ねじ
軸に対して平行な平面上に設けられた薄板状であり、前記板ばね部の自由状態に於いて前記雌ねじ山部を含む
第二の螺旋溝部のピッチ円の直径は、前記第一の螺旋溝
のピッチ円の直径よりも少し小さい事を特徴とする精密送りねじ装置用ナット。
【請求項２】変位部が、この変位部の円周方向反対側に
設けられ同一平面上に存在する２枚の板ばね部により、
ナット本体に結合支持されている、請求項１に記載した
精密送りねじ装置用ナット。
【請求項３】複数の変位部が円周方向に亙って互いに等
間隔で配置されている、請求項１又は請求項２に記載し
た精密送りねじ装置用ナット。