JP7014763B2 - リードスクリュー装置 - Google Patents

Description

本発明は、リードスクリュー装置に関する。

リードスクリューとモータとを備えたリードスクリュー装置が知られている。例えばリードスクリューの外周部に、モータのロータコアが直接嵌合している場合がある（特許文献１参照）。

特開２０１８－０１４８２６号公報

このような構成において外径が異なる他のリードスクリューに交換する場合、ロータコアもそれに合わせて内径の異なるものを用意する必要があり、コストが増大する可能性がある。

そこで本発明は、低コストで外径の大きさが異なるリードスクリューに交換できるリードスクリュー装置を提供することを目的とする。

上記目的は、リードスクリューと、前記リードスクリューを回転するモータと、を備え、前記モータは、前記リードスクリューの外周部の一部に嵌合した中空軸と、前記中空軸の外周部の一部に嵌合したロータコアと、を含む、リードスクリュー装置によって達成できる。

低コストで外径の大きさが異なるリードスクリューに交換できるリードスクリュー装置を提供できる。

図１は、リードスクリュー装置の外観斜視図である。 図２は、図１のＡ－Ａ断面図である。 図３は、図２の部分拡大図である。

図１は、リードスクリュー装置１の外観斜視図である。リードスクリュー装置１は、リードスクリュー１０と、リードスクリュー１０を回転するモータ２０とを備える。図２は、図１のＡ－Ａ断面図である。図３は、図２の部分拡大図である。リードスクリュー１０は、モータ２０により回転可能に保持された軸部１２、モータ２０から突出して外周面に溝が形成された雄ネジ部１１が形成されている。軸部１２の外周面には、雄ネジ部１１のような溝は形成されていない。リードスクリュー１０は金属製であるがこれに限定されない。尚、モータ２０はステッピングモータである。

図２に示すように、モータ２０は、ブラケット３０及び４０、ステータ５０、ロータコア６０、マグネット６１、スペーサ６３、中空軸７０、及び調整ネジ８０等を含む。互いに略円板状に形成されたブラケット３０及び４０は、略円筒状のステータ５０を挟むようにステータ５０に固定されている。ブラケット４０はリードスクリュー１０の基端側に配置され、ブラケット３０はブラケット４０よりもリードスクリュー１０の先端側に配置されている。ブラケット３０及び４０は金属製であるがこれに限定されない。ステータ５０は、金属製である。

ステータ５０内には、４つのロータコア６０や２つのマグネット６１、スペーサ６３、中空軸７０が配置されている。中空軸７０は、リードスクリュー１０の軸部１２の外周部に部分的に嵌合している。中空軸７０は金属製であるがこれに限定されない。中空軸７０は、先端側に形成された小径部７１、基端側に形成された小径部７２、及び小径部７１と小径部７２との間に形成された大径部７３、を有している。小径部７１及び７２の各外径は、大径部７３の外径よりも小さく形成されている。ここで、ブラケット３０及び４０は、それぞれ中空軸７０を回転可能に支持するための軸受９１及び９２を保持している。図３に示すように軸受９１の内輪は、中空軸７０の小径部７１の外周面７１２に嵌合している。同様に、図２に示すように軸受９２の内輪は、中空軸７０の小径部７２の外周面に嵌合している。

４つのロータコア６０は、軸心方向に並ぶようにして中空軸７０の大径部７３の外周面７３２に嵌合している。尚、ロータコア６０の数は４つに限定されず、１つであってもよい。マグネット６１は、ブラケット３０に隣接したロータコア６０とこれに隣接したロータコア６０との間に配置され、更に、ブラケット４０に隣接したロータコア６０とこれに隣接したロータコア６０との間にも配置されている。スペーサ６３は、４つのロータコア６０のうち中心側に配置された２つのロータコア６０の間に配置されている。マグネット６１は、薄い円板状であり、周方向に異なる極性が交互に並ぶように着磁されている。スペーサ６３は、アルミ製又は合成樹脂製の薄い円板状である。また、調整ネジ８０は、リードスクリュー１０の軸部１２の基端に形成されたネジ穴に螺合して固定されている。調整ネジ８０については詳しくは後述する。このように、リードスクリュー１０、ロータコア６０、マグネット６１、スペーサ６３、中空軸７０、及び調整ネジ８０は、ブラケット３０及び４０、及びステータ５０に対して一体的に回転する。

ステータ５０には、不図示の複数のコイルが巻回され、これらの通電状態によりステータ５０が励磁される。これにより、ステータ５０とマグネット６１との間に作用する磁気的吸引力及び磁気的反発力によって、リードスクリュー１０、４つのロータコア６０、２つのマグネット６１、スペーサ６３、中空軸７０、及び調整ネジ８０が一体的に回転する。

以上のように、ロータコア６０はリードスクリュー１０に直接嵌合しているのではなく、中空軸７０の外周面７３２に嵌合している。このため、例えばリードスクリュー１０とは外径の大きさが異なるリードスクリューを採用する場合には、中空軸７０とは異なる、そのリードスクリューの外径の大きさに対応した内径を有した中空軸を用意すればよく、ロータコア６０をそのまま流用できる。ここで、ロータコア６０は、ステータ５０との間に作用する磁力や磁束などの回転動力への影響を考慮して設計、製造する必要があり、コストが高い。このようなコストの高いロータコア６０を流用できるため、低コストで外径の大きさが異なるリードスクリューを容易に交換できる。

また、軸受９１及び９２の内輪も、リードスクリュー１０に直接嵌合しているのではなく中空軸７０に嵌合している。この場合も、中空軸７０とは内径の大きさが異なる中空軸を用意することにより、軸受９１及び９２をそのまま流用しつつ外径の大きさが異なるリードスクリューを採用できる。

次に、調整ネジ８０について説明する。図２に示すように、調整ネジ８０は、リードスクリュー１０の軸部１２のネジ穴に螺合した雄ネジ部８１と、雄ネジ部８１よりも外径が大きい頭部８２とを有している。頭部８２の外径は、中空軸７０の小径部７２の内径よりも大きく、小径部７２の基端面に当接している。調整ネジ８０とリードスクリュー１０との螺合量が増大するにつれて、リードスクリュー１０には中空軸７０に対して基端側、即ち、図２においては下方側に移動するような力が作用する。

図３に示すように、小径部７１の内周面に相当するテーパー面７１１は、先端側から基端側に向かうにつれて外径が小さくなるように形成されている。これに対応するように、リードスクリュー１０の軸部１２は、テーパー面７１１に当接したテーパー面１２１が形成されている。上述したように、調整ネジ８０とリードスクリュー１０との螺合量が増大するにつれて、リードスクリュー１０は中空軸７０に対して基端側に力が作用し、これによりテーパー面１２１はテーパー面７１１に対して基端側に移動して、テーパー面１２１とテーパー面７１１とは互いに密着する。このように、中空軸７０とリードスクリュー１０とを簡易な構造で締結することができ、コストの増大が抑制されている。また、リードスクリュー１０を交換する際にも、調整ネジ８０をリードスクリュー１０から取り外すことにより、容易にリードスクリュー１０を取り外すことができ、分解作業性も優れている。さらに、テーパー面１２１とテーパー面７１１とが当接することにより、中空軸７０の中心軸とリードスクリュー１０の中心軸とのずれを抑制して両者を位置決めでき、中空軸７０とリードスクリュー１０の径方向での位置精度が向上している。

ここで、テーパー面７１１及び１２１のそれぞれのテーパー角度が大きすぎるとリードスクリュー１０と中空軸７０との締結力が低下し、小さすぎると部品公差によりリードスクリュー１０の軸心方向の位置精度が低下する。このため本実施例では、テーパー角度は２°～４°程度であり、締結力の確保とリードスクリュー１０の軸心方向の位置精度との両立が図られている。

また、テーパー面１７１及び１２１の径方向外側に、小径部７１に嵌合した軸受９１が設けられている。このため、リードスクリュー１０と中空軸７０とが密着した箇所を、外側から軸受９１が保持しており、リードスクリュー１０と中空軸７０との締結をより向上させることができる。

尚、大径部７３の内周面７３１の内径と軸部１２の外周面１２３の外径とは、軸心方向の位置によらずに一定であり、大径部７３の内周面７３１と軸部１２の外周面１２３との間には微小な隙間が形成されており、互いに非接触である。また、調整ネジ８０の雄ネジ部８１が螺合した部位での軸部１２の外径と小径部７２の内径とは、軸心方向の位置によらずに一定であり、互いに接触している。即ち中空軸７０は、小径部７１及び７２でリードスクリュー１０に締結されており、軸受９１及び９２はそれぞれ小径部７１及び７２を回転可能に保持している。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、変形・変更が可能である。

１ リードスクリュー装置
１０ リードスクリュー
１２１ テーパー面（第２テーパー面）
２０ モータ
３０、４０ ブラケット
５０ ステータ
６０ ロータコア
７０ 中空軸
７１１ テーパー面（第１テーパー面）
８０ 調整ネジ
８２ 頭部
９１ 軸受

Claims (2)

1. リードスクリューと、
   前記リードスクリューを回転するモータと、を備え、
   前記モータは、前記リードスクリューの外周部の一部に嵌合した中空軸と、前記中空軸の外周部の一部に嵌合したロータコアと、を含み、
   前記中空軸の先端の内周部には、内径が当該中空軸の先端から当該中空軸の基端の方向で徐々に小さくなる第１テーパー面を有し、
   前記リードスクリューは、前記第１テーパー面に嵌合し、外径が当該リードスクリューの先端から当該リードスクリューの基端の方向で徐々に小さくなる第２テーパー面を有し、
   前記リードスクリューの基端には調整ねじが螺合しており、
   前記調整ねじの頭部は、前記中空軸の基端に当接しており、
   前記調整ねじの前記リードスクリューに対する螺合量により、前記中空軸に対する前記リードスクリューの軸心方向での位置が調整され、
   前記第２テーパー面には溝は形成されておらず、
   前記調整ねじの先端は、前記第１及び第２テーパー面から前記リードスクリューの基端側に離れている、リードスクリュー装置。
2. 前記モータは、前記中空軸の外周部の先端に嵌合した軸受を含み、
   前記第１及び第２テーパー面は、前記軸受の径方向内側に位置する、請求項１のリードスクリュー装置。

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