JPH0283407A - 摩擦送り機構 - 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］ 本発明は、摩擦ローラを用いた摩擦送りＩｌ！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、ワークを載置するテ
ーブ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ＲＩＭ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
件って摩擦ローラに生じる駆動軸の軸方向分力で送り動
作を行う摩擦送り機構が開発されている０例えば、第５
図または第６図に示すものが開発されている。

第５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６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、５
Ｂ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、７Ｂ
をそれぞ九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ばね８゛を設けた構成であ
る。

［発明が解決しようとする課題］ 第５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、従来は、この反力を受けるために、テーブル２
の案内８１横に高い則性を持たせなければならないので
、機構が大型化するという問題があった。

また、第６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を引張コイルばね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がある。しかし、このような機構
では、一対の摩擦ローラ７Ａ、７Ｂを必要とすることか
ら機構が複雑化する。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７Ａ。

７Ｂのリード角が僅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
置決めか期待できないばかりでなく、耐久性にも問題が
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、簡単な構成で相対移動部材の案
内［に外力を与えることなく、しかも、高精度な位置決
めを達成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、摩擦ローラを駆動軸に押圧した
ときに生じる反力を、駆動軸とそれに嵌合するベアリン
グユニットで受け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摩擦ローラを回転可能
にかつその回転軸線が前記駆動軸の軸線に対して所定の
リード角で傾斜するように配設し、この摩擦ローラを前
記駆動軸の周面に押圧する付勢手段を設けた摩擦送り機
構において、前記相対移動可能な二部材の他方に、前記
駆動軸の外周面に嵌合されその駆動軸の軸線方向への直
動を許容するベアリングと、このベアリングの外周に嵌
合され前記駆動軸の軸線を中心とする回動を許容するベ
アリングとからなるベアリングユニットを、前記摩擦ロ
ーラを挟んで配置した、ことを特徴とする。

［作　用］ 駆動軸を回転させると、その駆動軸の回転に追従して摩
擦ローラが回転する。すると、摩擦ローラの駆動軸方向
の分力により二部材が相対移動される。このとき、摩擦
ローラを駆動軸の周面に押圧したときの反力は、ベアリ
ングユニ・ｙトと駆動軸とによって受けられるので、そ
の反力が相対移動部材の案内８！横に作用することがな
い。

従って、反力を受けるために案内機構に高い開性を持た
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。

また、ベアリングユニットは摩擦ローラを挾んで両側に
配置されているので、押圧力の反力によって相対移動部
材によじれなどが生じることがなく、しかも、その反力
を１／２ずつで受ければよい、その上、相対移動部材の
相対移動方向の直動と駆動軸の回動に対する抵抗もベア
リングユニットの各ベアリングで軽減されているので、
高精度な位置決めを達成することができる。

し実施例］ 以下、本発明を第１図〜第４図に示す実施例に基づいて
詳細に説明する。

本実施例は、測定機、ここで顕微鏡のテーブル送り装置
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２１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、駆動軸１２が前記テーブル２■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、両端かベツド１１に設けられた軸受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側には取付部材２２が取付けられて
いる。取付部材２２には、第４図に詳細を示す如く、２
枚の板はね２３．２４を介して支持基板２５が取付けら
れている。第１の板ばね２３は、前記取付部材２２の先
端面に、前記駆動軸１２の軸線と平行にかつその軸線に
対して直交する方向くＸ方向）に厚み方向が一致するよ
うに取付けられている。つまり、Ｘ方向へ変位可能に取
付けられている。第２の板ばね２４は、取付部材２６を
介して前記支持基板２５に、前記駆動軸１２の軸線と平
行にかつその軸線および前記Ｘ方向に対して直交する方
向（Ｙ方向）に厚み方向が一致するように取付けられて
いる。つまり、Ｙ方向へ変位可能に取付けられている０
両板ばね２３゜２４の両端部分は、Ｌ字形状の連結部材
２７Ａ。

２７Ｂによって互いに連結されている。従って、支持基
板２５は、取付部材２２つまりテーブル２１に対して、
板ばね２３，２４が変位するＸ方向およびＹ方向へそれ
ぞれ変位できるようになっている。

支持基板２５の前端側、つまり駆動軸１２の軸線と平行
な前端側には、前記駆動軸１２を挟んでテーブル２１と
は反対側に一対の可動プレート３ＩＡ、３１Ｂがそれぞ
れ取付けられている。各可動グレート３１Ａ、３１Ｂは
、前記支持基板２５に取付けられたブラケット３２に板
ばね３３を介して前記駆動軸１２に対して接近、離間す
る方向へ傾斜可能に取付けられている。つまり、板ばね
３３を支点として傾斜可能に取付けられている。

各可動グレート３１Ａ、３１Ｂには、摩擦ローラユニッ
ト３４Ａ、３４Ｂがそれぞれ取付けられている。

各摩擦ローラユニット３４Ａ、３４Ｂは、前記可動プレ
ート３１Ａ、３１Ｂに取付けられたコ字型のローラ保持
枠３５Ａ、３５Ｂと、このローラ保持枠３５Ａ、３５Ｂ
に軸３６Ａ、３６Ｂを介して回転可能に支持された深漬
玉軸受構造の摩擦ローラ３７Ａ、３７Ｂとから構成され
ている。摩擦ローラ３７Ａ、３７Ｂの両側には、スラス
トベアリング３８が介装されている。

ココで、各ｒ′Ｊ擦ローラユニット３４Ａ、３４Ｂは、
第３図に示す如く、それぞれの摩擦ローラ３７Ａ、３７
Ｂの回転軸線が前記駆動軸１２の軸線に対してそれぞれ
リード角θ１．θ２　（θ１くθ２）をなすように傾斜
して取付けられている。つまり、各摩擦ローラ３７Ａ、
３７Ｂの軸３６Ａ。

３６Ｂが前記駆動軸１２の軸線に対してそれぞれリード
角θ１．θ２　（θ１くθ２）をなすように傾斜して取
付けられている。

また、前記支持基板２５の両側には、保持プレート４０
Ａ、４０Ｂが前記駆動軸１２の軸線に対して直角に取付
けられている０両保持グレート４０Ａ、４０Ｂの間には
、連結部材４１が掛渡されている。連結部材４１には、
前記各可動プレート３５Ａ、３５Ｂの外側から挿入され
たボルト４２（なお、第１図中右側のボルトについては
図示されていないが左側と同様である。）が駆動軸１２
の軸線に対して直角に挿通されている。ボルト４２のね
じ部にはワッシャ４３を介してナツト４４が螺合されて
いる。ワッシャ４３と連結部材４１との間のボルト４２
の部分には、前記各摩擦ローラ３７Ａ、３７Ｂを駆動軸
１２の周面に押圧する付勢手段としてのばね４５が巻装
されている。ばね４５の作用により、可動プレー）−３
５Ａ、３５Ｂが板ばね３３を支点として第２図中反時計
方向へ傾斜するので、摩擦ローラ３７Ａ、３７Ｂが駆動
軸１２の周面に押圧される。なお、４６は前記支持基板
２５に各摩擦ローラユニット３４Ａ、３４Ｂの可動プレ
ート３１Ａ、３１Ｂに対向して設けられた圧電素子であ
る。圧電素子４６に通電すると、可動プレート３１Ａ、
３１Ｂがばね４５に抗して第２図中時計方向へ回動する
ので、各摩擦ローラ３７Ａ、３７Ｂを駆動軸１２の周面
から離間させることができる。

また、各連結部材４０Ａ、４０Ｂ内には、ベアリングユ
ニット５１Ａ、５１．８がそれぞれ内蔵されている。つ
まり、ＩＩ擦ローラ３７Ａ、３７Ｂを挟んでベアリング
ユニット５１Ａ、５１Ｂが配置されている。各ベアリン
グユニット５１Ａ、５１Ｂは、前記駆動軸１２の外周面
に嵌合されその駆動軸１２の軸線方向の直動を許容する
リニアボールベアリング５２と、このリニアボールベア
リング５２の外周に嵌合され前記駆動軸１２の軸線を中
心とする回動を許容するラジアルボールベアリング５３
とから構成されている。

次に、本実施例の作用を説明する。

（微動送り） ベツド１１に対してテーブル２１を微動送りするには、
摩擦ローラユニット３４Ｂ側の圧電素子４６に通電する
。これによって、圧電素子４６が変位すると、可動プレ
ート３１Ｂが板ばね３３を支点として第２図中時計方向
へ傾斜するので、摩擦ローラ３７Ｂが駆動軸１２の周面
から離れる。

つまり、摩擦ローラ３７Ａのみが駆動軸１２の周面にば
ね４５の作用により押圧された状態となる。

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３７Ａが回転するので、テーブル２１はリード角θ
１に応じた送りピッチＰ１πｄ　ｔａｎθ１　〈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、
摩擦ローラユニット３４Ａ側の圧電素子４６に通電する
。これによって、圧電素子４６が変位すると、可動プレ
ート３１Ａが板ばね３３を支点として第２図中時計方向
へ傾斜するので、摩擦ローラ３７Ａが駆動軸１２の周面
から離れる。

つまり、摩擦ローラ３７Ｂのみが駆動軸１２の周面にば
ね４５の作用により押圧された状態となる。

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３７Ｂが回転するので、テーブル２１はリード角θ
２に応じた送りピッチＰ２＝πｄ　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。

（フローティング） 以上の送りに対して、両摩擦ローラユニット３４Ａ、３
４Ｂの圧電素子４６に通電すると、両摩擦ローラ３７Ａ
、３７Ｂが駆動軸１２の周面から離れるので、つまり両
ｌＩ！擦ローラ３７Ａ、３７Ｂの押圧力は０になるので
、テーブル２１を手動で自由位置まで移動させることが
できる。

従って、本実施例によれば、テーブル２１側に、駆動軸
１２の外周面に嵌合するリニアボールベアリング５２と
その外周に嵌合するラジアルボールベアリング５３とか
らなるベアリングユニット５ＩＡ、５１Ｂを設けたので
、駆動軸１２の周面に摩擦ローラ３７Ａ、３７Ｂを押圧
したときに発生する押圧力の反力を駆動軸１２とベアリ
ングユニ・ット５１Ａ、５１Ｂとによって受けることが
できる、このことは、従来のように、反力を受けるため
に案内ｔＲ横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てもよいので、小型簡易に構成
することができる。

また、ベアリングユニット５１Ａ、５１Ｂを摩擦ローラ
３７Ａ、３７Ｂを挟んで両側に配置したので、押圧力の
反力によってテーブル２１によじれなどが生じることが
なく、しかも、その反力を１／２ずつで受ければよい、
さらに、各ベアリングユニット５１Ａ、５１Ｂはリニア
ボールベアリング５２とラジアルボールベアリング５３
とを組合せであるので、テーブル２１が駆動軸１２の軸
線方向へ移動するときの抵抗はリニアボールベアリング
５２によって、また、駆動軸１２が回転するときの抵抗
はラジアルボールベアリング５３によってそれぞれ軽減
される。よって、テーブル２１の円滑な移動を保証する
ことができるから、高精度な位置決めを達成することが
できる。

また、テーブル２１に２枚の板ばね２３．２４を介して
支持基板２５を取付け、この支持基板２５にベアリング
ユニット５１Ａ、５１Ｂを設けであるので、つまり、支
持基板２５およびベアリングユニット５１Ａ、５１Ｂを
テーブル２１に対して互いに直交する二方向（駆動軸１
２の軸線に対して直交するＸ、Ｙ方向）へ変位可能に取
付けであるので、駆動軸１２の振れ回りに対しても追従
させることができる。

また、駆動軸１２の軸線に対して異なるリード角θ１．
θ２の２つの摩擦ローラ３７Ａ、３７Ｂを設け、これら
をばね４５によって駆動軸１２の周面に押圧させるとと
もに、各摩擦ローラ３７Ａ。

３７Ｂを圧電素子４６によって駆動軸１２の周面から離
れる方向へ変位させるようにしなので、圧電素子４６へ
の通電によってＩＩＩローラ３７Ｂを駆動軸１２から離
間させれば微動送りに、また、摩擦ローラ３７Ａを駆動
軸１２から離間させれば高速道りにそれぞれ切換えるこ
とができる。さらに、両摩擦ローラ３７Ａ、３７Ｂを駆
動軸１２から離間させれば、手動でテーブル２１を自由
位置まで移動させることができる。従って、これらの切
換えも圧電素子４６への通電を制御するだけでよいので
きわめて簡単である。

なお、上記実施例では、リード角θ１．θ２の異なる２
つの摩擦ローラ３４Ａ、３４Ｂを設けたが、摩擦ローラ
の数は１個でもよい、また、必要な送り速度の段数など
に応じて適宜増やしてもよく、さらに、それぞれに設定
するリード角についても微動送りや高速道りに限らず、
適宜調節すればよい。

また、複数の摩擦ローラを設けた場合、これら摩擦ロー
ラの配置は、上記実施例のように駆動軸１２に沿った配
列に限らず、適宜変更してもよい。

例えば、駆動軸１２の両側に摩擦ローラを対向配ｌする
ようにしてもよい、また、対向する２位置に限らず、任
意の角度位置であってもよく、あるいは、駆動軸１２の
所定位置のまわりに３個以上の摩擦ローラを周方向に沿
って配列してもよい。

さらに、軸方向の配列と周方向の配列とを組合わせても
よい０例えば、駆動軸１２に沿って２個ずつの摩擦ロー
ラを周方向に３列といったような配列を採用すれば、コ
ンパクトに加えて設計上の自由度を高めることかできる
。

また、上記実施例では、圧電素子４６への通電によって
可動プレート３１Ａ、３１Ｂを傾斜させ、各摩擦ローラ
３７Ａ、３７Ｂを駆動軸１２の周面から離間させるよう
にしたが、圧電素子の代わりに電磁ソレノイドやエアー
シリンダなどでもよい。

なお、本発明は、上記実施例で述べた顕微鏡のテーブル
送り装置に限らず、例えば工作機械や画像処理装置など
、相対移動する二部材の送りＩｌ構−ｉ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、簡単な構成で相対移動部
材の案内Ｒ構に外力を与えることなく５、しかも、高精
度な位置決めを達成できる摩擦送り機構を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４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状態を示す平面図、第２図は
第１図の■−■線断面図、第３図は駆動軸と摩擦ローラ
との関係を示す図、第４図は取付部材と支持基板との連
結部分を示す斜視図である。第５図および第６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）、 ２・・・駆動軸、 ７Ａ、３７Ｂ・・・Ｒ擦ローラ、 ５・・・ばね（付勢手段）、 ＬＡ、５１Ｂ・・・ベアリングユニット、２・・・リニ
アボールベアリング、 ３・・・ラジアルボールベアリング。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）相対移動可能な二部材の一方に駆動軸を相対移動
   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摩擦ローラを回転可能にかつ
   その回転軸線が前記駆動軸の軸線に対して所定のリード
   角で傾斜するように配設し、この摩擦ローラを前記駆動
   軸の周面に押圧する付勢手段を設けた摩擦送り機構にお
   いて、前記相対移動可能な二部材の他方に、前記駆動軸
   の外周面に嵌合されその駆動軸の軸線方向への直動を許
   容するベアリングと、このベアリングの外周に嵌合され
   前記駆動軸の軸線を中心とする回動を許容するベアリン
   グとからなるベアリングユニットを、前記摩擦ローラを
   挟んで配置した、ことを特徴とする摩擦送り機構。