JPH0280908A

JPH0280908A - 摩擦送り機構

Info

Publication number: JPH0280908A
Application number: JP23167688A
Authority: JP
Inventors: Katsuhide Sawada; 克秀沢田; Yusofu Hojiyatsuto; ユソフホジャット
Original assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Current assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Priority date: 1988-09-16
Filing date: 1988-09-16
Publication date: 1990-03-22

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］本発明は、摩擦ローラを用いた摩擦送り機構に関する。

例えば、測定機や工作機械などのテーブルあるいはヘッ
ドの送り機構として利用できる。

［従来の技術］三次元測定機や工作機械などでは、ワークを載置するデ
ープルや測定子あるいは工具を支持するヘッドを、送り
機構によって相対移動させる構成が採られている。

従来、この種の送りａｍには、高精度な送りが要求され
るため、ボールねじなどの送りねじを用いて駆動軸の回
転運動を軸方向の往復運動に変換する方式が多用されて
いる。しかし、この方式は、駆動軸に形成するねじ形状
を高精度に仕上げなければならないので、製造コストが
高くなるという問題があった。

そこで、駆動軸の軸線に対して所定のリード角で傾斜す
る摩擦ローラを駆動軸の周面に押圧し、駆動軸の回転に
伴って摩擦ローラに生じる駆動軸の軸方向分力で送り動
作を行う摩擦送りＲ桶が開発されている６例えば、第４
図または第５図に示すものが開発されている。

第４図に示すものは、相対移動可能なベット（図示省略
）とテーブル２との一方、ここではベット側に駆動軸３
をテーブル２の移動方向に沿ってかつ回転可能に設ける
とともに、テーブル２側に支持部材４を介してローラ保
持部材５を支軸６を支点として回動可能に取付け、この
ローラ保持部材５に前記駆動軸３の軸線に対して所定の
リード角で傾斜する摩擦ローラ７を回転可能に取付ける
とともに、テーブル２とローラ保持部材５との間に前記
摩擦ローラ７を駆動軸３の周面に押圧する引張コイルば
ね８を設けた構成である。

また、第５図に示すものは、テーブル２に支持部材４Ａ
、４Ｂを介して一対のローラ保持部材５Ａ　　５Ｂを前
記駆動軸３を挟んでかつそれぞれ支軸６Ａ、６Ｂを支点
として回動可能に取付け、この各ローラ保持部材５Ａ、
５Ｂに前記駆動軸３の軸線に対して所定のリード角でか
つ互いに同一のリード角で傾斜する摩擦ローラ７Ａ、７
Ｂをそれぞれ回転可能に取付けるとともに、両ローラ保
持部材５Ａ、５Ｂ間に両摩擦ローラ７Ａ、７Ｂを駆動軸
３の周面に押圧する引張コイルはね８−を設けた構成で
ある。

［発明が解決しようとする課題］第４図に示す構成では、駆動軸３の一方側から摩擦ロー
ラ７を引張コイルばね８によって押圧する構成であるた
め、その押圧力の反力がテーブル２に作用することにな
る。この反力は、テーブル２の案内機構に対して外乱と
なるので、高精度な位置決めを阻害する要因である。そ
のため、従来では、この反力を受けるために、テーブル
２の案内ａ構に高い剛性を持たせなければならないので
、機構か大型化するという問題かあった。

また、第５図に示す構成では、駆動軸３の両側から一対
の摩擦ローラ７Ａ、７Ｂを引張コイルはね８−によって
押圧する構成であるため、それらの反力は互いに打消さ
れ外部へ働かない利点かある。しかし、このような機構
では、一対の摩擦ローラ７Ａ、７Ｂを必要とすることが
ら機構か複雑化する。その上、駆動軸３の軸線に対する
各摩擦ローラ７Ａ、７Ｂのリード角を互いに一致させる
ことがきわめて困難である０両摩擦ローラ７Ａ７Ｂのリ
ード角が代かでもずれていると、リード誤差となって駆
動軸３に対して滑りが生じる結果、高精度な位置決めが
期待できないばかりでなく、耐久性にも問題がある。

ところで、このような摩擦送りｍ構において、送り速度
を可変するには、駆動軸３の軸線に対する摩擦ローラの
リード角を調整できるように構成したもの、あるいは、
駆動軸３の軸線に対して異なるリード角の摩擦ローラを
複数組設け、これらを選択的に駆動軸３の外周面に押圧
できるように構成したものが知られている。

しかし、前者の場合には、摩擦ローラが引張コイルばね
８．８−によって駆動軸３の外周面に押圧されている状
態にあるため、リード角の変更も容易でなく、ます、そ
の押圧力を解除するための手段が必要である。しかも、
第５図に示す構成にあっては、一対の摩擦ローラ７Ａ、
７Ｂのリード角を共に等しく変えなければならないので
より困龍である。

また、後者の場合には、異なるリード角の摩擦ローラを
複数組設けなければならないので、構成が複雑化し、装
置も大型化するという欠点がある。

ここに、本発明の目的は、このような従来の課題を解消
すべくなされたもので、複数のＩ′Ｊ擦ローラを用いな
くても反力の処理が必要なく、従って、小型かつ簡易な
構成で高精度な位置決めを達成できるとともに、送り速
度も簡単な構成で可変できる摩擦送り機構を提供するこ
とにある。

［課題を解決するための手段］そのため、本発明では、機構の小型化および簡素化をは
かるべく、駆動軸の軸線に対して摩擦ローラのリード角
を可変できる構成とするとともに、駆動軸と摩擦ローラ
との間に磁気回路を構成し、この磁気回路の磁力を利用
して押圧力を得るように構成したものである。

具体的には、相対移動可能な二部材の一方に磁性体から
なる駆動軸を相対移動方向に沿ってかつ回転可能に設け
るとともに、前記相対移動可能な二部材の他方に、周面
か前記駆動軸の周面に対して接触または僅かに離れて配
置された磁性体からなる摩擦ローラを回転可能にかつそ
の回転軸線および前記駆動軸の軸線に対して直交する回
動軸を中心として回動可能に設け、前記駆動軸と摩擦ロ
ーラとの間に磁気回路を構成するとともに、前記回動軸
を回動させる回動手段および前記回動軸を複数の回動角
度位置でロックするロック手段を設けた、ことを特徴と
する。

１作　用］駆動軸とＩ！Ｊ擦ローラとの間に磁気回路か構成れてい
るため、その磁気回路の磁力によって押圧力が得られる
。このことは、従来のように機械的付勢手段によって押
圧力を得るものでないため、反力の処理も必要ない。従
って、反力を受けるために案内機構に高い剛性を持たせ
なくてもよく、また、複数の摩擦ローラを用いなくても
よいので、構成的には小型かつ簡易に構成することがで
きる。

しかも、複数の摩擦ローラを用いなくてもよいことは、
これらのリード誤差による滑りの問題もないので、高精
度な位置決めを達成することができる。

また、回動手段によって回動軸を回動すれば、駆動軸の
軸線に対する摩擦ローラのリード角を変化させることが
できるので、送り速度を可変することができる。しかも
、ロック手段によって回動軸の回動を規制することかで
きるので、設定したリード角に応じた送り速度で正確に
送り動作させることができる。

［実施例］以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。

第１図は本実施例の要部を示す断面、第２図はその平面
である０本実施例では、テーブル送り装置に適用した例
で、第１図に示す如く、ベツド１１に対してテーブル２
１が第１図中左右方向へ往復移動可能に設けられている
。

これら相対移動する二部材の一方側、ここではベツド１
１側には、磁性体材料からなる駆動軸１２が前記テーブ
ル２１の往復移動方向に沿ってかつ回転可能に設けられ
ている。駆動軸１２は、両端がベツド１１に設けられた
ブラケット１３（第１図中左端は図示省略）に回転可能
に支持され、かつ、一端に連結されたモータ１４により
回転駆動される。

一方、テーブル２１側には、ブラケット４１を介して磁
性体材料からなる保持部材４２が取付けられている。保
持部材４２の中心位置には、回動軸４３か前記駆動軸１
２の軸線に対して直角にかつ回転可能に設けられている
０回動軸４３の下端には、＝１字形形状の回動ブロック
４５が一体的に設けられている。従って、回動ブロック
４５も回動軸４３とともに回動可能になっている。なお
、４６は回動ブロック４５の上面と保持部材４２との間
に介装されたスラストベアリング、４７は皿ばねである
。皿ばね４７は回動ブロック４５の上面を保持部材４２
の下面から離れる方向へ付勢し、かつ、スラストベアリ
ング４６は回動ブロック４５の回動抵抗を軽減するため
のものである４回動ブロック４５には、磁性体材料によ
って形成された摩擦ローラ４８が図示しないベアリング
を介して回転可能に支持されている。

摩擦ローラ４８は、その周面が前記駆動軸１２の周面に
対して接触または丙か離れて配置され、かつ、その摩擦
ローラ４８の回転軸線および前記駆動軸１２の軸線に対
して直交する軸を中心に回動可能になっている。つまり
、回転軸４３を中心として回動可能に構成されている。

また、保持部材４２の下面両側には、前記駆動軸１２と
１７擦ローラ４８との間に磁気回路を構成する永久磁石
５１Ａ、５１Ｂがそれぞれ取付けられている。各永久磁
石５１Ａ、５１Ｂの下端部は、前記駆動軸１２の外周面
に対して伍かな隙間を有する円弧状の凹部に形成されて
いる。

また、前記保持部材４２の上面側には、前記回動軸４３
を回動させる回動手段６１と、前記回動軸４３を複数の
回動角度位置でロックするロック手段７１とがそれぞれ
設けられている。

回動手段６１は、通電によって収縮する４本の形状記憶
ワイヤ６２Ａ〜６２Ｄによって構成されている。形状記
憶ワイヤ６２Ａと６２Ｄおよび６２Ｂと６２Ｃは、前記
回動軸４３を挟んで対角的にかつ前記駆動軸１２の軸線
と平行に配設されている。つまり、回動軸４３の上端に
回動グレート６３を介して設けられた前後４つのローラ
６４に各形状記憶ワイヤ６２Ａ〜６２Ｄが巻回され、そ
の各形状記憶ワイヤ６２Ａ〜６２Ｄの両端が保持部材４
２の両端に設けられた係止部材６５にそれぞれ連結され
ている。従って、回動軸４３は、形状記憶ワイヤ６２Ｂ
、６２Ｃに通電すると第２図中反時計方向へ、形状記憶
ワイヤ６２Ａ、６２Ｄに通電すると第２図中時計方向へ
それぞれ回動される。

ここでは、形状記憶ワイヤ６２Ａ、６２Ｄへの通電によ
って回動軸４３が第２図中時計方向へ回動され回動プレ
ート６３がストッパ６６Ａに当接したとき、第３図（Ａ
）に示す如く、摩擦ローラ４８の回転軸線が駆動軸１２
の軸線に対してリード角θ１になるように予め設定され
ている。また、形状記憶ワイヤ６２Ｂ、６２Ｃへの通電
によって回動軸４３が第２図中反時計方向へ回動され回
動プレート６３がストッパ６６Ｂに当接したとき、第３
図（Ｂ）に示す如＜、摩擦ローラ４８の回転軸線が駆動
軸１２の軸線に対してリード角θ２（θ１くθ２）にな
るように予め設定されている口ｙり手段７１は、前記回
動プレート６３の両端部分と対応する保持部材４２の上
面に形成された凹溝７２と、この各凹溝７２に収納され
通電によって上下方向へ変位する圧電素子７３とから構
成されている。従って、圧電素子７３に通電すると、圧
電素子７３が上下方向へ変位する。すると、回動プレー
ト６３が上方へ押圧され、それに上り回動ブロック４３
の上端面と保持部材４２の摩擦が大きくなるので、回動
軸４３の回動か規制される。

次に、本実施例の作用を説明する。

常時は、永久磁石５１Ａ、５１Ｂによって摩擦ローラ４
８、駆動軸１２および保持部材４２を含む磁気回路が構
成されているので、その磁気回路の磁力によって摩擦ロ
ーラ４８と駆動軸１２とが互いに吸引された状態となっ
ている。つまり、この吸引力によって押圧力が発生した
状態となっている。

（（紋動送り）ベツド１１に対してテーブル２１を微動送りするには、
形状記憶ワイヤ６２Ａ、６２Ｄに通電する。すると、回
動軸４３が第２図中時計方向へ回動され、回動プレート
６３がストッパ６６Ａに当接した状態となる。この状態
では、第３図（Ａ）に示す々Ｕ＜、摩擦ローラ４８の回
転軸線か駆動軸１２の軸線に対してリード角θ１で傾斜
した角度に設定される。

ここで、ロック手段７１の圧電素子７３に通電すると、
圧電素子７３が上下方向へ変位して回動ブロック４３の
上端面と保持部材４２の下面との摩擦が大きくなるので
、回動軸４３は設定された角度位置で回動が規制される
。

従って、この状態において、モータ１４により駆動軸１
２を回転させると、駆動軸１２の回転に追従して１ｌｌ
ｉローラ４８が回転するので、テーブル２１はリード角
θ１に応じた送りピッチＰ１πｄ　　ｔａｎθ１　（な
だし、ｄは駆動軸１２の直径）で移動される。つまり、
ベツド１１に対してテーブル２１を送りピッチＰ１で微
動送りさせることかできる。

（高速送り）ベツド１１に対してテーブル２１を高速送りするには、
形状記憶ワイヤ６２Ｂ、６２Ｃに通電する。すると、回
動軸４３が第２図中反時計方向へ回動され、回動プレー
ト６３がストッパ６６Ｂに当接した状態となる。この状
態では、第３図（Ｂ）に示す如く、摩擦ローラ４８の回
転軸線か駆動軸１２の軸線に対してリード角θ２で傾斜
した角度に設定される。

ここで、ロック手段７１の圧電素子７３に通電すると、
圧電素子７３が上下方向へ変位して回動ブロック４３の
上端面と保持部材４２の下面との摩擦が大きくなるので
、回動軸４３は設定された角度位置で回動か規制される
。

従って、この状態において、モータ１４により駆動軸１
２を回転させると、駆動軸１２の回転に追従して摩擦ロ
ーラ４８が回転するので、テーブル２１はリード角θ２
に応じた送りピッチＰ１πｄ　ｔａｎθ２　（ただし、
ｄは駆動軸１２の直径）で移動される。つまり、ベツド
１１に対してテーブル２１を送りピッチＰ２で高速送り
させることができる。

従って、本実施例によれば、永久磁石５１Ａ５１Ｂを利
用して駆動軸１２と摩擦ローラ４８との間に磁気回路を
構成しているので、従来のように駆動軸の一方側から摩
擦ローラを押圧したときに生じる反力の処理が全く必要
がない、このことは、従来のようにその反力を受けるた
めの案内機構に高い剛性をもたせなくてもよく、また、
複数の摩擦ローラを用いなくてもよいので、構造的には
小型かつ簡易に構成することができる。しかも、摩擦ロ
ーラ３４Ａ、３４Ｂが機械的に変位しなくてもよいので
、この点からも構造を簡素化できる。

さらに、反力を処理するために複数の摩擦ローラを用い
なくてもよいことは、これらのリード誤差による滑りの
問題らないので、高精度な位置決めを°達成することが
できる。

また、１個の摩擦ローラ４８を、その回転軸線および駆
動軸１２の軸線に対して直交する回動軸４３を中心とし
て回動自在に設けるとともに、その回動軸４３を回動さ
せる回動手段６１を設けたので、回動手段６１によって
回動軸４３を回動させれば、摩擦ローラ４８の回転軸線
が駆動軸１２の軸線に対してなすリード角を変化させる
ことができるから、微動送りと高速送りとを容易に切換
えることができる。しかも、回動手段６１を４つの形状
記憶ワイヤ６２Ａ〜６２Ｄによって構成したので、構成
的にも小型化できる。例えば、モータを利用するのに比
べはるかに小型化できる。

また、回動軸４３を所定角度位置でロックするロック手
段７１を設けたので、設定したリード角θ１．θ２を正
確に維持させることができる。よって、正確な送りが達
成できる。しかも、ロック手段７１も圧電素子７３によ
って構成しなので、この点からも小型化か期待できる。

つまり、シリンダによって構成する場合に比べはるかに
小型化できる。

なお、上記実施例では、永久磁石３５Ａ、３５Ｂによっ
て磁気回路を構成するようにしたが、これに限らず例え
ば電磁石を利用してもよい。

また上記実施例では、回動軸４３を回動させる手段６１
を４つの形状記憶ヤイヤ６２Ａ〜６２Ｄによって構成し
たが、これに限らず例えばモータなどでもよい。

また、上記実施例では、回動軸４３の回動を規制するロ
ック手段７１を圧電素子７３によって構成したが、これ
に限らず例えばシリンダなどでもよい。

また、モータ１４は、一定回転で駆動されるものに限ら
ず、回転数可変式のモータであってもよい、このように
すれば、簡単な構造のまま一層幅広い送り速度変化を得
ることができる。

なお、本発明は、上記実施例で述べたテーブル送り装置
に限らず、例えば工作機械のコラムとヘッドなどでもよ
く、相対移動する二部材の送り機構一般に適用すること
ができる。

［発明の効果］以上の通り、本発明によれば、複数の摩擦ローラを用い
なくても反力の処理が必要なく、従って、小型かつ簡易
な構成で高精度な位置決めを達成できるとともに、送り
速度も簡単な構成で可変できる摩擦送りＲ横を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の一実施例を示すもので、第１
図は要部の一部を切欠いた正面図、第２図はその平面図
、第３図＜Ａ）（Ｂ）は駆動軸と摩擦ローラとの関係を
示す平面図である。第４図および第５図はそれぞれ従来
例を示す斜視図である。１１．２１・・・ベツドおよびテーブル、（相対移動可
能な二部材）１２・・・駆動軸、４８・・・摩擦ローラ、５１Ａ、５１Ｂ・・・永久磁石、（磁気回路を構成する手段）１・・・回動手段、・・ロック手段。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）相対移動可能な二部材の一方に磁性体からなる駆
動軸を相対移動方向に沿ってかつ回転可能に設けるとと
もに、前記相対移動可能な二部材の他方に、周面が前記駆動軸
の周面に対して接触または僅かに離れて配置された磁性
体からなる摩擦ローラを回転可能にかつその回転軸線お
よび前記駆動軸の軸線に対して直交する回動軸を中心と
して回動可能に設け、前記駆動軸と摩擦ローラとの間に
磁気回路を構成するとともに、前記回動軸を回動させる回動手段および前記回動軸を複
数の回動角度位置でロックするロック手段を設けた、ことを特徴とする摩擦送り機構。