JP3045216B2 - 静圧ナットの保持構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は静圧ねじにおける雌ね
じ、即ち、静圧ナットの保持構造に関するものである。
一般に、回転運動を直線運動に変換する機構のひとつと
してねじがある。但し、単にねじと言ってもビスやボル
トとナット等の締結要素を除けば、主に工作機械の親ね
じに代表される送り要素に使用される。この中でも流体
圧で雄ねじと雌ねじ間を非接触で支持する静圧ねじは、
雄ねじと雌ねじ間に作用する摩擦の影響を極めて小さく
できるだけでなく、流体がねじ隙間を埋めるとき、雄ね
じと雌ねじ間に存在する加工誤差に基づく凹凸を均一化
して吸収するため送り精度を大幅に向上させる働きもあ
る。このため高速、かつ高精度が要求される送り装置に
使用される。

【０００２】

【従来の技術】図２は従来の静圧ねじの構造を部分的に
断面して示したものである。図２（ａ）はねじ軸の軸方
向の部分断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）を側面から見
た部分断面図である。

【０００３】図２（ａ）において１は雄ねじに相当する
ねじ軸である。静圧ねじと言ってもねじ軸１は従来のね
じと何等変わりない。本構造の特徴は、ねじ山が角ねじ
の軸１と噛み合う静圧ナット（以下ナットと言う）を２
個対向させ、左右ナット間距離を精密調整することでね
じ隙間を調整する。ねじ隙間の調整は左ナット２Ｌと右
ナット２Ｒの中間に存在する間座４の厚さを調整して実
施する。通常、これをダブルナット方式と呼ぶ。

【０００４】ここで、ねじ隙間に流体を供給するナット
構造を左ナット２Ｌを用いて説明する。ねじ軸１と噛み
合う左ナット２Ｌにおけるねじ山の一部がねじ山の周方
向に沿ってスパイラル状に多孔質となっており、ここか
ら高圧流体がねじ軸１と左ナット２Ｌのねじ山の側面、
即ち、両フランク面で構成されるねじ隙間に供給され
る。３は左ナット２Ｌの円筒外周から多孔質部に流体を
導くための供圧孔である。供圧孔３はナットねじ山に周
方向に沿って一定の間隔で多数個空けてある。５は左ナ
ット２Ｌの円筒外周にナットねじ山に同期させてスパイ
ラル状に設けた供圧溝である。

【０００５】従って、供圧溝５の一部に高圧流体を供給
すると流体はスパイラル状の供圧溝５を流れた後、すべ
ての供圧孔３を通して多孔質部に到達する。但し、左ナ
ット２Ｌはねじ山多孔質部のフランク面左側が封止され
ているため流体は開放側であるねじ山多孔質部のフラン
ク面右側にのみ流出する。右ナット２Ｒも左ナット２Ｌ
とまったく同一構造であるが対向させてあるため、多孔
質部の封止側と開放側のフランク面が左右逆となってい
る。つぎに右ナット２Ｒについて説明する。６はねじ隙
間に供給された流体の排出孔である。但し、左ナット２
Ｌと右ナット２Ｒは断面を変えて示してあるため左ナッ
ト２Ｌには排出孔６が右ナット２Ｒには供圧孔３や供圧
溝５が示されてないがまったく同一構造である。

【０００６】７は左ナット２Ｌを格納しベース８に固定
するためのナットブラケットである。ナットブラケット
７には左ナット２Ｌの外径に等しい孔が空けてあり、こ
こに左ナット２Ｌを接着、または、熱膨脹差を利用した
焼きばめ等によって固定嵌合してある。９は右ナット２
Ｒを格納するナットケースである。ナットケース９は締
結ねじ１０により間座４を挟んでナットブラケット７に
結合される。１１は左ナット２Ｌ、及び、右ナット２Ｒ
に高圧流体を供給する通路である。通路１１は間座４を
貫通して左ナット２Ｌ、及び、右ナット２Ｒの供圧溝５
の一部に導いてある。従って、通路１１に供圧すればね
じとナット間の隙間の流体圧によって非接触浮上でき
る。また、１２は左ナット２Ｌと右ナット２Ｒとのねじ
中心を一致させるための平行キーである。図２（ｂ）に
示すように平行キー１２をブラケット７とナットケース
９の対向する側面２ヶ所に設けたキー溝１３に装填する
と、左ナット２Ｌと右ナット２Ｒの中心が一致する。但
し、右ナット２Ｒは平行キー１２に沿ってねじ軸方向に
移動できる。また、間座４は平行キー１２を挟んで上下
二枚に分割されている。従って、ねじ軸１とナット２
Ｌ，２Ｒとを分解しなくとも締結ねじ１０を抜き取るこ
とで横方向から容易に着脱できる。

【０００７】このような構造となっているので左ナット
２Ｌではナットねじ山の右フランク面とねじ軸１の左フ
ランク面との隙間に高圧流体が、右ナット２Ｒではナッ
トねじ山の左フランク面とねじ軸１の右フランク面との
隙間に高圧流体が、それぞれ供給される。このねじ隙間
は間座４の厚さを薄くすると小さくなり、間座４の厚さ
を厚くすると大きくなる。以下、間座４の厚さによるね
じ隙間の具体的な調整法を説明する。

【０００８】通常、静圧ねじではねじ隙間を１０μｍ以
下に調整するため間座４の厚さは１μｍ程度の精度で精
密加工しなければならない。具体的には図２（ａ）に示
したように一旦はねじ軸１とナット２Ｌ，２Ｒとを組立
てた後、ねじ軸１を固定したままナット２Ｌ，２Ｒを左
右に移動させ、その移動量を測定する。この移動量は左
ナット２Ｌ側と右ナット２Ｒ側のねじ隙間の和となる筈
である。従って、間座４を所望厚さの間座と交換すれば
よいが、厚さが１μｍ飛びに異なる多数の交換間座を予
め用意することは現実的でない。そこで実際は間座４を
所望の厚さに加工して再実装する方法が取られている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、１回の
加工実装で所望厚さの間座が得られるのは稀であり、大
半は精密加工と測定とを要する実装組立を多数回繰り返
すことになる。また、加工実装は静圧ねじの保守・運用
を困難にする。即ち、稼動中にねじ軸、または、ナット
に不測の事態が生じ別部品との即交換を要求される場合
も有り得るが、加工実装には例えば平面研削盤等の精密
加工機が不可欠である。加工機を現場に運ぶのは論外で
あるため静圧ねじを持ち帰えることになる。これは迅速
な対応を著しく困難にする。以上、間座の加工実装は工
数を増大させ保守・運用を難しくする等、様々な課題が
ある。

【００１０】本発明は従来における静圧ねじのねじ隙間
調整法である間座の加工実装に基づく様々な課題をすべ
て解決し、特に組立の容易化と保守・運用の迅速化を達
成した静圧ナットの保持構造を提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、第１の雌ねじ（２Ｒ）と、該第１の雌ねじ
に対して固定された突起（２０）と、該突起を前記第１
の雌ねじの回転方向の左右から挟み込む複数の押しねじ
（２１）と、第２の雌ねじ（２Ｌ）及び前記第１の雌ね
じに流体を供給する流体供給通路を有し、前記第２の雌
ねじを固定保持し、かつ、前記第１の雌ねじを回転可能
に保持することにより、前記第１及び第２の雌ねじを対
向させて同軸上で保持する第１の保持部材（１４）を有
し、前記複数の押しねじにより、前記第１の雌ねじの回
転を微調固定し、雄ねじと前記第１及び第２の雌ねじ間
の噛み合い隙間を調整することを特徴とするものであ
る。 また、前記第１の雌ねじは第２の保持部材（１５）
を介して前記第１の保持部材に回転可能に保持されてい
ることを特徴とするものである。

【００１２】

【００１３】

【作用】上記手段により本発明は、転座と一体とした両
静圧ナットの一方を転座を用いて回転させることで、回
転分だけ転座付きナットのねじ山を前進、または、後退
させてねじ隙間を調整する。従って、転座の回転作用の
みでねじ隙間を制御することができる。

【００１４】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。図１は本発明の静圧ナットの保持構造を部分
的に断面して示したものである。図１（ａ）はねじ軸の
軸方向の部分断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）を側面か
ら見た部分断面図である。また、図１（ｃ）は図１
（ｂ）の矢印Ａの方向から見た転座調整部分のみの平面
図である。

【００１５】図１（ａ）においてねじ軸１、或いは、左
ナット２Ｌや右ナット２Ｒの形状や構造等は従来とまっ
たく変わらないので説明を省略する。１４は左ナット２
Ｌを左方で固定嵌合し右方には右ナット２Ｒを内包させ
る内円筒が突き出た形状を持つナットハウジングであ
る。１５は右ナット２Ｒが円筒内側に嵌合固定され円筒
外側の左側部分がナットハウジング１４の内円筒に回転
嵌合された転座である。転座１５にはリング状の鍔１６
が一体形成されており鍔１６の左側はナットハウジング
１４の右側端面に接触している。１７は締め金具であ
る。締め金具１７は転座１５の鍔１６の部分をナットハ
ウジング１４の右側端面に締付けねじ１８を用いて固定
するための単なる金具である。１９は締め金具１７の回
り止め用の円錐座金である。２０は転座１５外周の一部
分にのみ突きだした突起である。この突起２０を利用し
て転座１５と一体の右ナット２Ｒをねじ軸１の周方向に
微調回転させてねじ隙間を調整する。但し、微調回転の
構造は図１（ｂ）を用いて説明する。図１（ｂ）におい
て突起２０の左右には押しねじ２１が突起２０を挟み込
むように形成されている。ここで押しねじ２１は図１
（ｃ）に示すように締め金具１７の一部分を切り欠いて
装着されている。また、押しねじ２１の先端には半球を
介して突起２０に接触させてある。

【００１６】このような構造となっているため転座１５
と一体の右ナット２Ｒは左右の押しねじ２１の一方を緩
め他方を締め込むことで突起２０を左右に揺動させるこ
とができる。突起２０の揺動は転座１５の円筒外周とナ
ットハウジング１４との嵌合部の摺動によって為される
結果、右ナット２Ｒはねじ軸１の中心を軸に回転し左ナ
ット２Ｌとの相対回転角を変化させることになる。ま
た、突起２０の揺動は押しねじ２１によるねじ送りなの
で微細に揺動できる。加えて、押しねじ２１で突起２０
を左右から押し込めばダブルナットによるナットの緩み
防止と同様な原理で突起２０の位置決め固定もできる。

【００１７】以下、右ナット２Ｒの回転角を微調固定し
てねじ隙間を調整する具体的手順を説明する。始めに転
座１５が押しねじ２１で回転できる程度に４本の締付け
ねじ１８を若干緩めた後、押しねじ２１を回して転座１
５を回転させ、ねじ軸１とナットのねじ山のフランク面
同士を接触させる。この場合、図示のねじは右ねじなの
で左側の押しねじ２１を十分緩め右側の押しねじ２１で
転座１５を半時計方向に回転させる。ねじ隙間があれば
ねじ軸１は回転できるがフランク面同士が接触するとね
じ軸１は回転できなくなるし、転座１５も回転できなく
なるのでフランク面の接触は簡単に判定できる。判定
後、所望するねじ隙間分に相当する回転角だけ右側の押
しねじ２１を戻すとともに、左側の押しねじ２１も突起
２０に押し当て転座１５の回転を規制する。このまま若
干緩めておいた４本の締付けねじ１８を元の状態に締め
上げれば、さらに転座１５の鍔１６が固定される。最後
に前述したようにねじ軸１の回転を固定しナットの軸方
向の移動量、即ち、左ナット２Ｌと右ナット２Ｒのねじ
隙間の和を測定すればよい。ねじ隙間の設定値と実測値
が異なれば差分だけ設定値に補正を加え、再度調整すれ
ばよい。但し、いったん本構造の補正量の傾向がわかれ
ば次回からは常に補正量を加味した設定値で調整できる
ので、以後調整時間を大幅に短縮できる。

【００１８】以上、転座式の静圧ナットの保持構造は転
座の回転のみでねじ隙間を調整できることを具体的な調
整手順を交えて説明した。これは従来の間座式が抱えて
いた様々な課題の根源、即ち、間座の着脱と精密加工を
必要とする加工実装の難点がすべて解決されていること
を示す。また、これに留まらず転座式には間座式に必要
であった両ナット間の軸心合わせ用の平行キー（１２）
やキー溝（１３）が不要となること、即ち、角材と角穴
の組合わせであるため加工組立が面倒で精度が出にくい
平行キー（１２）とキー溝（１３）との嵌合である間座
式に比べ、丸材と丸孔の組合わせであるため、加工組立
が容易で精度が出やすい外円筒と内円筒、簡単に言えば
軸と軸受けを回転嵌合する転座式は低価格化の面でも極
めて有利である。

【００１９】尚、本発明における詳細な説明ではねじ山
を角ねじ、かつ、左右ナットを引き離す方向に静圧力が
作用する構造で説明したが、ねじ山は角ねじに限るもの
でなく三角ねじや台形ねじで、かつ、ねじ軸とナットの
ねじ山の噛み合いを逆、即ち、ナットねじ山の開放側と
封止を逆にすれば左右ナットが近づく方向に静圧力が作
用する構造となる。この場合でも本構造で何等問題ない
ことは言うまでもない。また、転座１５と一体の突起２
０の揺動と位置決め固定を司る押しねじ２１は締め金具
１７に設置したがナットハウジング１４に設置すること
も可能であること、及び、転座１５に設置した突起２０
をねじ押しする方法で述べたが突起２０や押しねじ２１
である必要もなく、これらが保持構造と一体である必要
もない。例えば、転座１５、もしくはナットの一部を外
部から把持しながらナットを回転させることも十分可能
であること等は言うまでもない。要はナットを微小回転
させた後、固定できる構造であれば良いことになる。加
えて、転座１５を１回転させれば右ナット２Ｒのねじ山
は１リード分だけ前進、または、後退することとなる
が、ねじ隙間の調整に１リード分の移動量は必要なく、
例えば、ねじ軸ねじ山の谷幅からナットねじ山の山幅を
差し引いた量、簡単に言えばねじ山間の最大隙間分だけ
前進、または、後退できればよいことになる。従って、
ねじ山間の最大隙間をねじのリードで徐した値に３６０
°を乗じた回転角だけ転座を回転できれば良く、概ね±
１０°程度の回転角があれば十分であること等は言うま
でもない。

【００２０】また、上記実施例では、転座１５を介して
右ナット２Ｒをナットハウジング１４に回転嵌合させて
いるが、転座１５を介さずに右ナット２Ｒをナットハウ
ジング１４に直接回転嵌合させるようにしてもよい。右
ナット２Ｒをナットハウジング１４に直接回転嵌合させ
る場合には、右ナット２Ｒの外周に形成されたスパイラ
ル状の供圧溝５と右ナット２Ｒの端面との距離が短くな
るので、流体の漏れが生じ易くなり、それを回避する構
造は非常に複雑になる。一方、転座１５を介して右ナッ
ト２Ｒをナットハウジング１４に回転嵌合させる場合に
は、右ナット２Ｒのスパイラル状の供圧溝５に流体を供
給する流体供給孔２２を転座１５の端面から遠ざけて形
成することができるので、簡単な構成で流体の漏れをな
くすことができる。

【００２１】以上のように、間座方式による従来のねじ
隙間調整法に比べ、間座の着脱と加工実装の繰り返しが
不要となり、唯一の組立で適正なねじ隙間を確保できる
ため工数を大幅に削減できる効果を生む。また、ねじ軸
やナット等の部品交換を伴う不測の事態にも即対応でき
る。即ち、保守・運用の容易化や迅速化に対する効果、
或いは、ナット間の軸中心合わせに不可欠であった平行
キーとキー溝との嵌合を、加工組立が容易な軸と軸受の
嵌合に改められるので製造コストの低価格化も実現でき
る効果もある。

【００２２】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、組立
の容易化と保守・運用の迅速化を達成した静圧ナットの
保持構造を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。

【図２】従来の静圧ナットの保持構造をを示す構成図で
ある。

【符号の説明】

１…ねじ軸、２Ｌ…左ナット、２Ｒ…右ナット、４…間
座、３…供圧孔、５…供圧溝、６…排出孔、７…ナット
ブラケット、８…ベース、９…ナットケース、１０…締
結ねじ、１１…通路、１２…平行キー、１３…キー溝、
１４…ナットハウジング、１５…転座、１６…鍔、１７
…締め金具、１８…締付けねじ、１９…円錐座金、２０
…突起、２１…押しねじ、２２…流体供給孔。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の雌ねじ（２Ｒ）と、 該第１の雌ねじに対して固定された突起（２０）と、 該突起を前記第１の雌ねじの回転方向の左右から挟み込
   む複数の押しねじ（２１）と、 第２の雌ねじ（２Ｌ）及び前記第１の雌ねじに流体を供
   給する流体供給通路を有し、前記第２の雌ねじを固定保
   持し、かつ、前記第１の雌ねじを回転可能に保持するこ
   とにより、前記第１及び第２の雌ねじを対向させて同軸
   上で保持する第１の保持部材（１４）を有し、 前記複数の押しねじにより、前記第１の雌ねじの回転を
   微調固定し、雄ねじと前記第１及び第２の雌ねじ間の噛
   み合い隙間を調整することを特徴とする静圧ナットの保
   持構造。
2. 【請求項２】 前記第１の雌ねじは第２の保持部材（１
   ５）を介して前記第１の保持部材に回転可能に保持され
   ていることを特徴とする請求項１記載の静圧ナットの保
   持構造。