JPH0262455A - 送りねじ支持機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、工作機械、測定器等の超ｔ＃密な送りスラ
イド等に使用するボールねしに適用した送りねじ支持機
構に関する。

〔従来の技術〕

従来、ボールねしについては、工作機械、特に、ＮＣ制
御の工作機械、測定器等は回転運動を直進運動に変換す
るスライドＩ構において、変換動作を小さな力で作動さ
せ且つＮＣ制御装置からの指令に対して逼従性が良いと
言うことで、該ボールねしによる駆動機構が多く使用さ
れている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、ボールねしの精度が向上してきていると
はいえ、該ボールねじが回転運動を直進運動に変換する
精度について、超精密オーダを要求されるスライド機構
を備えた機器に対しては、要求される方向の直線運動以
外の他の方向への連動誤差が生しることに対して大きな
課題が残る。

ボールねじの送りねじを回転駆動するモータ、軸受等か
らの運動誤差要因を、いかにしてスライダに伝えないよ
うにするか、また、送りねじ回転中心軸とスライダ移動
面の平行度をいかにして確保するかで各部品の加工精度
を向上させているが、各部品とも要求される超精密の精
度範囲内に仕上げるには、機構が複雑になったりして極
めて困難なことであり、板部品単品の時は所定の精度範
囲内に加工できたとしても、該部材を組み立てた時、単
品のそれぞれ存する加工誤差が累積され、結果的に大き
な精度誤差が発生し、従って、超精密送り機構としては
、満足できない場合がある。

更に、スライド機構の送り精度について、高分解能化の
要求を満足させるため、送りねじの駆動系全体の剛性を
高める必要がある。

上記のように、スライド機構に対して真直度精度の向上
と高剛性を両立させることが超精密スライド機構に要求
される最も大きな課題である。

この発明の目的は、上記の課題を解決することであり、
送りねじの回転運動をスライド機構の直線運動に変換す
るボールねしを工作機械、測定器等の超精密な送りスラ
イド機構等に通用する場合に極めて好ましい送りねじ支
持機構を提供することであり、特に、ボールねじを構成
するナツトを固定したナツトホルダ、該ナツトホルダに
連結したホルダ、該ホルダに連結したスライダの各間を
ばね手段を介して接続し、該ばね手段によって前記ナツ
トが送りねじの回転によって発生する振動を吸収し、ま
た、送りねじ回転中心が多少ずれて、非同心回転運動を
起こしたとしてもそれに対応することができ、また、前
記ナツトホルダと前記ホルダ間では自由度を持った接続
を可能にし、前記ホルダと前記スライダとの間の接続に
高い剛性力を有した構造に構成し、更に前記スライダに
よる回転反力を好ましい状態で受けることができる送り
ねじ支持機構を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、上記の目的を達成するため、次のように構
成されている。即ち、この発明は、送りねじに螺合する
ナツトに固定すると共に直径方向に隔置した一対のアー
ムを備えたナツトホルダ、咳ナノ）−ホルダに対向した
直径方向に隔置した一対のアームを備えたホルダ、前記
す・ットホルグと前記ホルダとの間に位置し且つ前記各
アームに取付けた十字クロス部材、少なくとも一方向に
機戴的剛性を有する支持部材を介して前記ホルダに取付
けたスライダ、前記ナツトホルダと前記ホルダとの間に
配置したばね手段から成ることを特徴とする送りねじ支
持機構に関する。

また、前記各アームに形成した嵌合穴に配置した各軸受
を介して前記十字クロス部材の各突出部が軸支されてい
るものである。

更に、前記支持部材は前記ホルダと前記スライダの間の
上下に取付けると共に軸方向に幅を持って伸長し且つ幅
方向に屈曲した板ばね部材から成るものである。

又は、前記支持部材は前記ホルダと前記スライダとの端
面の上下にそれぞれ取付けると共に幅方向に幅を持って
伸長し且つ上下方向に屈曲した仮ばね部材から成るもの
である。

或いは、前記支持部材は前記ホルダと前記スライダとの
外端面の上下にそれぞれ固定された剛体プレートから構
成されているものである。

また、前記ばね手段は一端を前記ナツトホルダに且つ他
端を前記ホルダに固定したスプリングから構成されてい
るものである。

或いは、前記ばね手段は前記ナツトホルダ及び前記ホル
ダの前記各アームの端部に固定した弾性体から構成され
ているものである。

〔作用〕

この発明による送りねじ支持機構は、上記のように構成
されており、次のように作用をする。この送りねじ支持
機構によれば、各部品間にクリアランスを形成して送り
ねじのピッチに伴う偏倚を吸収し、且つ各部品間に配置
したばね手段のばね力により該クリアランスによって発
生する不正確さを吸収し、それによって、送りねじが回
転してナツトが直線往復運動をする時に、送りねじが本
来有する真直度誤差及びクリアランスで発生する誤差を
伝達系で吸収する。その結果、ボールねじのもつ真直度
誤差をスライダに伝えることなく、ナンド即ちスライダ
に高い精度で押力が働き、高品質なスライド機構を提供
できる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して、この発明による送りねじ支持機
構の実施例を説明する。

第１図及び第２図において、この発明による送りねじ支
持機構の一実施例が示されている。第１１はこの発明に
よる送りねじ支持機構を示す正面図、及び第２図は第１
図の線■−■から見た側面図である。この送りねじ支持
機構は、工作機械、測定器等の超精密な送りスライド機
構等に使用して極めて好ましいものであり、ナツト１と
送りねじ２から成り、送りねじ２の回転運動によって該
送りねじ２に螺合しているナツト１が直線運動す゛るボ
ールねじの支持構造に特徴を有している。このナフトｌ
の一端部には、送りねじ２が貫通可能な中央孔を備えた
ナツトホルダ３が適宜な固着手段によって固定されてい
る。ナツトホルダ３には、ナソｌ−１を固定した端部と
は反対側の端部に軸方向に伸びる一対のアーム７が適宜
な固着手段によって固定されている。これらのアーム７
は、互いに水平方向で且つ直径方向に１８０″離れた位
置に固定されている。また、送りねじ２が貫通可能な中
央孔を備えたホルダ５は、ナツトホルダ３に対向して配
置され、送りねじ２が貫通している。

このホルダ５には、軸方向に伸びる一対のアーム８が適
宜な固着手段によって固定されている。これらのアーム
８は、互いに上下方向で且つ直径方向に１８０″′の角
度方向に隔置して位置設定されている。従って、アーム
７とアーム８との間隔は、９０６の角度だけ隔置してそ
れぞれ位置設定されていることになる。各アーム７．８
には、嵌合穴２２が形成されており、これらの嵌合穴２
２には軸受２１が配置されている。また、ナツトホルダ
３とホルダ５との間には、送りねじ２が貫通可能な中央
孔を備えた十字クロス部材４が配置されている。この十
字クロス部材４は、９０″の角度で隔置して半径方向外
向きに伸長する４本の突出部Ｉ９を備えている。これら
の突出部１９は、ナットホルダ３のアーム７及びホルダ
５のアーム８にそれぞれ設けた軸受２１に吸入して支持
されている。従って、十字クロス部材４は、９０°の角
度を持つ二つの軸、即ち、前後中心軸Ａ及び上下中心軸
Ｂを有しており、それ故に、ナツトホルダ３とホルダ５
とは、・前後中心軸Ａ及び上下中心軸Ｂを基準に互いに
僅かな相対移動が可能に取付けられることになる。即ち
、アーム７．８には、軸受２１を介して十字クロス部材
４の前後中心軸Ａ及び上下中心軸Ｂが摺動及び回転可能
な状態に組み込まれる。一方、十字クロス部材４は、軸
受２１の機能によっである程度の量だけ回転可能に構成
される。また、アーム７．８と十字クロス部材４の突出
部１９の付は根即ち肩部との間にはギャプ即ちクリアラ
ンスがあり、十字クロス部材４は該ギャブ分だけ自由移
動ができるように構成されている。従って、アーム７．
８及び十字クロス部材４との間にクリアランスが存在し
、各部品の設計の自由度がある。

更に、ホルダ５は、支持部材を介してスライダ６に取付
けられている。該支持部材は、図に示すように、板ばね
部材９．１１から成る。仮ばね部材９については、ホル
ダ５とスライダ６との端面に配置すると共に幅方向に幅
を持って伸長し且つ上下方向に屈曲したばね手段である
。従って、仮ばね部材９は幅方向に機械的剛性を有して
いる。

また、薄板から成る板ばね部材１１については、ホルダ
５とスライダ６との上下の間に配置すると共に軸方向即
ち送りねじ回転軸線方向に幅を持って伸長し且つ幅方向
に屈曲したばね手段である。

従って、板ばね部材１１は軸方向に機械的剛性を有して
いる。

更に、この送りねじ支持機構については、ナットホルダ
３とホルダ５とが、ばね手段によって互いに支持された
ことを特徴としている。このばね手段は、コイルスプリ
ング１４から成り、ナツトホルダ３及びホルダ５の上下
方向にそれぞれ一対配置され、一端をナツトホルダ３に
固定したブラケット１５に取付け、且つ他端をホルダ５
に固定したブラケット１５に取付けられている。従って
、ナ・ントホルダ３とホルダ５とは、コイルスプリング
１４のばね力によって常に互いに近寄る方向に付勢され
ている。それ故に、ナットホルダ３とホルダ５との間に
存在するクリアランスは、これらのコイルスプリング１
４のばね力によって吸収され、両者間にはがた付き等の
振動等は発生しない。

この発明による送りねじ支持機構は、上記のように構成
されているので、次のように作動する。

ナツト１が螺合した送りねじ２の外径は、ナットホルダ
３、十字クロス部材４及びホルダ５の中央孔即ち内径よ
り小さく形成しであるので、ナツトホルダ３、七字クロ
ス４及びホルダ５は一体になって送りねじ２上を抵抗な
く軸方向に摺動運動できる。従って、送りねじ２の回転
運動によってすｙト１が直線運動部ら往復運動すること
によって、該すｙ　トｌと一体に移動するホルダ５に取
付けたスライダ６が往復運動する。ところで、十字クロ
ス部材４の機能によって、ホルダ５に対してナツトホル
ダ３はギヤノブだけ自由移動、即ち、送りねじ同軸中心
より３６０”の方向に移動ができると同時に、十字クロ
ス部材４の２つの軸即ち前後中心軸Ａ及び上下中心軸Ｂ
に関してそれぞれの方向に回転可能である。従って、ナ
ットホルダ３に取付けられたナツト１が送りねじ２の回
転によって発生する振動等に対して、該振動等を吸収す
る機能を発揮する。また、送りねじ２の回転中心が多少
ずれて、送りねじ２が非同心回転運動を起こしても各部
品間に存在するクリアランスによってその不整合を許容
することができる。また、ナツトホルダ３とホルダ５と
は、コイルスプリング１４によって互いに近づく方向に
付勢されているので、十字クロス部材４とアーム７．８
との間にクリアランス即ち自由度があったとしても、該
クリアランスによる不都合が発生することがない。

更に、ホルダ５のスライダ６への取付けは、ホルダ５と
スライダ６との上下の間に配置すると共に軸方向に幅を
持って伸長し且つ幅方向に屈曲した仮ばね部材１１、及
び該板ばね部材１１に隣接してホルダ５とスライダ６と
の端面に配置すると共に幅方向に幅を持って伸長し且つ
上下方向に屈曲した板ばね部材９によって固定されてい
るので、上下方向には自由度が与えているが、板ばね部
け１１はスライダ６の進行方向に幅を有しているため、
往復運動方向には高い剛性力を有することになる。また
、板ばね部材９は、回転方向に高剛性を存しているので
、送りねじ２が回転して、スライダ６を進行させる時に
作用する回転反力を受けることができ、従って、杉板ば
ね部材９がホルダ５を回転させようとする一力を受は止
め、回転方向のガタの発生を防止している。

次に、第３図及び第４図を参１１パして、この発明によ
る送りねじ支持機構の別の実施例を説明する。

第３図はこの発明による送りねじ支持機構を示す正面図
、及び第４図は第３図の線Ｎ　−ＩＶから見た側面図で
ある。この実施例の送りねじ支持機構は、上記実施例の
ものと比較すると、ナットホルダとホルダとのばね手段
による連結構造が相違する以外は同一の構成であるので
、同一の部品には同一の符号を付し、それらの説明を省
略する。このばね手段は、ゴム、合成樹脂等の弾性体１
２．１３から構成されている。ナットホルダ３に取付け
たアーム７の先端には、弾性体１３が適宜の固着手段に
よって固着され、該弾性体１３はホルダ５の対向面に押
圧状態に当接している。また、ホルダ５に取付けたアー
ム８の先端には、弾性体１２が適宜の固着手段によって
固着され、該弾性体１２はナツトホルダ３の対向面に押
圧状態に当接している。従って、ナツトホルダ３とホル
ダ５とは、弾性体１２．１３によるばね力によって付勢
され、互いに押し付けあって両者間にはがた付き、振動
等は発生しない。

また、第５図及び第６図を参照して、この発明による送
りねじ支持機構の更に別の実施例を説明する。第５図は
この発明による送りねじ支持機構を示す正面図、及び第
６図は第５図の線Ｖｌ−Ｖｌから見た側面図である。こ
の実施例の送りねじ支持機構は、第３図及び第４図を参
照して説明した上記実施例のものと比較すると、ホルダ
５とスライダ６との支持部材の構造が相違する以外は同
一の構成であるので、同一の部品には同一の符号を付し
、それらの説明を省略する。この実施例の支持部材は、
上記実施例の板ばね部材９及び板ばね部材１１に換えて
金属板等の剛性体即ち剛性プレート１０から構成されて
いる。この剛性プレートｌＯは、ホルダ５の外端面１７
とスライダ６の外端面１８の上下にボルト１６によって
それぞれ固定されている。従って、ホルダ５とスライダ
６との間の回転方向及び軸方向の機械的剛性が確保され
る。

〔発明の効果〕

この発明は、上記のように構成されており、次のような
効果を有する。即ち、この発明による送りねじ支持機構
は、送りねじに螺合するナツトに固定すると共に直径方
向に隔置した一対のアームを備えたナツトホルダ、該ナ
ツトホルダに対向した直径方向に隔置した一対のアーム
を備えたホルダ、前記ナツトホルダと前記ホルダとの間
に位置し且つ前記各アームに取付けた十字クロス部材、
少なくとも一方向に剛性を有する支持部材を介して前記
ホルダに取付けたスライダ、前記ナツトホルダと前記ホ
ルダとの間に配置したばね手段から構成したので、前記
ナットホルダと前記ホルダ間に存在するクリアランスに
よっである程度の自由運動を許容できると共に、前記送
りねじのピッチに対する真直度誤差の精度を吸、収する
ことができ、両者間でのがた付き、振動等を吸収して前
記ナツト即ち前記スライダの送り精度の向上を図ること
ができ、超精密の加工、測定等を行うことができる。ま
た、スライダは少なくとも一方向に剛性を有する支持部
材を介して前記ホルダに取付けたので、この送りねじ支
持機構は前記スライダに対して剛性を存し、前記ホルダ
と前記スライダとの間の回転方向及び軸方向の高剛性を
確保でき、前記送りねじのピッチ即ち送りに対する精度
を向上させることができる。即ち、各部品間の連結部に
存在するばね力によりクリアランスを吸収し、同時に、
送りねじが回転する時に、発生する誤差をスライダに伝
達させることがなく、その結果、ボールねじが有する真
直度誤差をスライダに伝達することがなく、前記スライ
ダに高い精度で押力が作用して前記スライダを往復運動
させ、高精度のスライド機構即ち超精密スライド機構を
提供できる。

また、前記各アームに形成した嵌合穴に配置した各軸受
を介して前記十字クロス部材に形成した各突出部が軸支
されているので、前記ナツトホルダと前記ホルダとの間
には相対回転運動及び相対摺動連動を可能にし、加工誤
差を吸収でき、また、送りねじの回転状態が非同心状態
で回転したとしても該回転ずれを吸収することができる
。

更に、前記支持部材は前記ホルダと前記スライダの間の
上下に取付けると共に軸方向に幅を持って伸長し且つ幅
方向に屈曲した板ばね部材から構成したので、前記ホル
ダと前記スライダとの連結部の軸方向の機械的剛性を確
保でき、両者間に軸方向の往復運動に対してタイムラグ
が発生せず、従って、精度に富んだスムースな往復運動
を可能にする。

また、前記支持部材は前記ホルダと前記スライダとの端
面の上下にそれぞれ取付けると共に幅方向に幅を持って
伸長し且つ上下方向に屈曲した仮ばね部材から構成した
ので、前記ホルダと前記スライダとの連結部の水平方向
の機械的剛性、即ち回転方向の機械的剛性を確保でき、
両者間に水平方向の往復運動に対してタイムラグが発生
せず、且つ回転方向にガタが発生せず、従って、精度に
冨んだスムースな往復運動を可能にする。

また、前記支持部材は前記ホルダと前記スライダとの外
端面の上下にそれぞれ固定された剛体プレートから構成
したので、構造が極めて筒車であり、しかも前記ホルダ
と前記スライダとの連結部に回転方向及び軸方向に機械
的剛性を確保でき、精度に冨んだ超精密のスライド機構
を提供できる。

更に、前記ばね手段は一端を前記ナットホルダに且つ他
端を前記ホルダに固定したコイルスプリングから構成し
たので、前記ナットホルダと前記ホルダとは常に互いに
引き寄せられ、両者間に存在するクリアランスを吸収し
、伝達誤差の発生を防止できる。

また、前記ばね手段は前記ナットホルダ及び前記ホルダ
の前記各アームの端部に固定した弾性体から構成したの
で、前記ナツトホルダと前記ホルダとは常に互いにばね
力によって押し付は状態になり、両者間に存在するクリ
アランスを吸収し、伝達誤差の発生を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による送りねじ支持機構の一実施例を
示す正面図、第２図は第１図の線■−■から見た側面図
、第３図はこの発明による送りねじ支持機構の別の実施
例を示す正面図、第４図は第３図の線ＩＶ−ＩＶから見
た側面図、第５図はこの発明による送りねじ支持ａ横の
更に別の実施例を示す正面図、及び第６図は第５図の線
Ｖｌ−Ｖｌから見た側面図である。 １−−−−ナツト、２−　送りねじ、３−・・ナツトホ
ルダ、４−一一一・・十字クロス部材、５−・−一一−
−ホルダ、６−・−スライダ、７，８・−−−−アーム
、９．ｌｌ板ばね部材、ｌ　（１−−−一剛性プレート
、１２，１３−　弾性体、１４−−−−−コイルスプリ
ング、１９突出部、２１−−−一軸受。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）送りねじに螺合するナットに固定すると共に直径
   方向に隔置した一対のアームを備えたナットホルダ、該
   ナットホルダに対向した直径方向に隔置した一対のアー
   ムを備えたホルダ、前記ナットホルダと前記ホルダとの
   間に位置し且つ前記各アームに取付けた十字クロス部材
   、少なくとも一方向に剛性を有する支持部材を介して前
   記ホルダに取付けたスライダ、前記ナットホルダと前記
   ホルダとの間に配置したばね手段から成ることを特徴と
   する送りねじ支持機構。 （２）前記各アームに形成した嵌合穴に配置した各軸受
   を介して前記十字クロス部材に形成した各突出部が軸支
   されていることを特徴とする請求項１に記載の送りねじ
   支持機構。（３）前記支持部材は前記ホルダと前記スラ
   イダの間の上下に取付けると共に軸方向に幅を持って伸
   長し且つ幅方向に屈曲した板ばね部材から成ることを特
   徴とする請求項１に記載の送りねじ支持機構。 （４）前記支持部材は前記ホルダと前記スライダとの端
   面の上下にそれぞれ取付けると共に幅方向に幅を持って
   伸長し且つ上下方向に屈曲した板ばね部材から成ること
   を特徴とする請求項１に記載の送りねじ支持機構。 （５）前記支持部材は前記ホルダと前記スライダとの端
   面の上下にそれぞれ固定された剛体プレートから成るこ
   とを特徴とする請求項１に記載の送りねじ支持機構。 （６）前記ばね手段は一端を前記ナットホルダに且つ他
   端を前記ホルダに固定したコイルスプリングから成るこ
   とを特徴とする請求項１に記載の送りねじ支持機構。 （７）前記ばね手段は前記ナットホルダ及び前記ホルダ
   の前記各アームの端部に固定した弾性体から成ることを
   特徴とする請求項１に記載の送りねじ支持機構。