JPH0372422B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はボールねじ軸に鋼球を介してボールナ
ツトを螺合してそれらボールねじ軸とボールナツ
トを相対的に回転移動あるいは軸方向移動させて
ボールナツトに連結したワークテーブル等の移動
テーブル移動させるようにした、ボールねじを用
いた移送装置に関する。

（従来の技術） 従来、固定のベツドに回転方向に可動で且つ軸
方向に固定させて支持したボールねじ軸にステツ
ピングモータ等のモータを連結し、そのボールね
じ軸に鋼球を介して螺合したボールナツトに移動
テーブルを連結し、モータの駆動によりボールね
じ軸を回転させてボールナツトを該ボールねじ軸
の軸方向に移動させてボールナツトに連結された
移動テーブルを固定のベツドに対して移動させる
ようにした移送装置が知られている。

ところが、このような従来の移送装置では、ボ
ールねじ軸とモータとは互に噛合する一対の歯車
を有するギアを介して連結されているので、それ
ら歯車間のバツクラツシによりモータの回転駆動
力をボールねじ軸に正確に伝えることが難しく、
またボールねじ軸自体も比較的大きな慣性を有す
るので、ボールねじ軸に螺合されたボールナツト
に連結された移動テーブルを正確に位置決めする
ことができないばかりでなく、モータの回転方向
変換時のボールねじ軸の応答性が悪いという欠点
があつた。更に、移動テーブルの送り速度を大き
くするためにボールねじ軸を高速で回転させる場
合には、ボールねじ軸の回転速度が増大して一定
値（所謂危険速度）以上になると、ボールねじ軸
が共振を生起してしまうため、前記危険速度によ
り決められる許容回転速度以下でボールねじ軸を
回転させなければならないことから、移動テーブ
ルの速送りに制約があつた。

（発明が解決しようとする問題点） このような歯車伝動機構の問題を解決する手段
として、従来から駆動モータのロータにねじ軸が
挿通可能な孔を設け、ねじ軸に螺合されるナツト
を、歯車伝動機構を介さないで直接ロータに連結
するボールナツト装置も知られている（特開昭58
−207563号）。

しかし、このボールナツト装置ではバツクラツ
シユによる不具合等を解消できるものの、ナツト
がロータ内周に固定されているためにナツトの厚
み分だけモータが大型化してしまい、テーブルに
組込んだ場合にテーブルの重心が高くなるという
問題があつた。テーブルを駆動する力の作用点は
ねじ軸のナツト嵌合部位であり、テーブルの重心
が高くなるとねじ軸と重心位置との距離が大きく
なつて、テーブルの動きが不安定なものとなる。
特に起動時、停止時にテーブルの前後が上下に振
れるいわゆるピツチングが生じ、応答性を悪化さ
せ正確な位置決めもできないという問題があつ
た。

そこで、本発明は、ボールねじ軸に対してボー
ルナツトを回転させるとともにモータ等の駆動源
の回転駆動力をボールナツトに正確に伝達しうる
ようにすると共に、重心を可及的に低くして、ボ
ールナツトに連結された移動テーブルの位置決め
精度を著しく向上することができるとともに、駆
動源の回転方向変換時のボールナツト延いては移
動テーブルの応答性を改善しうる、ボールねじを
用いた移送装置を提供することを目的とするもの
である。

本発明の他の目的は、移動テーブルの送り速度
を制約なく任意に増大しうるようにした、ボール
ねじを用いた移送装置を提供することである。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明では、固定ベ
ツド上に軸方向へ移動可能に支持される移動テー
ブルと、前記固定ベツドに支持されるボールねじ
軸と、そのボールねじ軸に鋼球を介して螺合され
るとともに回転方向に可動な状態で前記移動テー
ブルに支承されたボールナツトと、前記移動テー
ブルに固着されて前記ボールナツトを回転駆動す
る駆動源とからなり、該駆動源に中空の回転軸を
嵌挿すると共に、駆動源とボールナツトとを軸方
向に離間させて配置し、駆動源の中空の回転軸に
前記ボールねじ軸を回転可能且つ軸方向に移動可
能に挿通させるとともに、該回転軸の一端を前記
ボールナツトに一体に回転しうるように連結され
る。

（第一実施例） 以下、図面に基づき本発明の実施例について説
明すると、第１図乃至第８図には本発明に係るボ
ールねじを用いた移送装置の第一実施例が示され
ている。

先ず、第１図乃至第３図に示されるように、固
定ベツド１の両側のフランジ１ａ，１ａの上面に
は一対の軌道台２，２が互に平行に配設され、こ
れら軌道台２，２の上には４個の直線摺動用ベア
リング３，３，３，３を介して移動テーブル４が
該軌道台２，２に沿つて軸方向に摺動しうるよう
に設けられている。

第１図及び第２図から明らかなように、ベツド
１の一端（第２図及び第３図左端）に固着された
端板５にはベアリングケース７が固着され、この
ベアリングケース７には軌道台２，２と平行なボ
ールねじ軸８の一端が複利アンギユラ玉軸受より
なる軸受９を介して回転自在に支持され、その他
端は、ベツド１の他端に固着された端板１０に取
付けられたベアリングケース１１に複列アンギユ
ラ玉軸受よりなる軸受１２を介して回転自在に支
持されるとともに、該軸受１２より突出するボー
ルねじ軸８の自由端は、ベツド１の端板１０に固
着されたブラケツト１３に取付けられた他の駆動
源としてのステツピングモータ１４の回転軸１４
ａに継手１５を介して連結されている。

ボールねじ軸８の外周面には、その両端のジヤ
ーナル部を除いて略全長に亘つて螺旋状のボール
ねじ（例えば右ねじ）８ａが刻設され、またこの
ボールねじ軸８には後述するボールナツト２０が
嵌合され、このボールナツト２０は、移動テーブ
ル４の下面にボルト等の固着具２１，２１…によ
り固着されたモータハウジング２２にボルト２
３，２３…等により取付けられたボールナツトハ
ウジング２４に単列アンギユラ玉軸受よりなる軸
受２５を介して軸方向に不動に且つ回転方向に可
動に支承されており、従つてボールねじ軸８の回
転によりボールナツト２０はボールねじ軸８に対
して軸方向に移動するようになつている。

ボールナツト２０の構成について第６図を参照
して説明すると、ボールねじ軸８の外周に嵌合さ
れる円筒状のボールナツト２０は、一端外周面
に、軸受２５の内レースの嵌合用の環状溝２８ａ
を備えた円筒状の第１ナツト素体２８と、円筒状
の第２ナツト素体２９と、それら第１、第２ナツ
ト素体２８，２９間に介入された環状の間座３０
とからなり、第１、第２ナツト素体２８，２９の
内周面には、ボールねじ軸８外周の螺旋状のねじ
溝８ａに対応してそれと同一リードの螺旋状のね
じ溝２８ａ，２９ａが螺旋状にそれぞれ形成さ
れ、それらねじ溝２８ａ，２９ａとボールねじ軸
８外周のねじ溝８ａとの間には多数の鋼球３１，
３１…が配設され、ボールねじ軸８の回転に伴い
鋼球３１，３１…がボールねじ軸８と第１、第２
ナツト素体２８，２９の互に対応するねじ溝８
ａ，２８ａ，２９ａ内を転動して、第１、第２ナ
ツト素体２８，２９よりなるボールナツト２０を
ボールねじ軸８に対してその軸方向に移動させ
る。また、第１、第２ナツト素体２８，２９はそ
れらの間に挿入された間座３０により互に離隔す
る方向へ付勢されており、鋼球３１，３１…とね
じ溝８ａ，２８ａ，２９ａ間にはバツクラツシユ
（軸方向間隙）がなく、ボールねじ軸８の回転に
よりボールナツト２０が軸方向へ移動する際の応
答性が良くなつている。

第４図に拡大して示すように、モータハウジン
グ２２内には、駆動源としてのステツピングモー
タ３５が収容されており、このモータ３５は、モ
ータハウジング２２に固定されたステータ３６
と、モータハウジング２２の両端壁２２ａ，２２
ｂに、複列アンギユラ玉軸受３７及び単列ラジア
ル玉軸受３８をそれぞれ介して回転自在に軸支さ
れ、中空内部にボールねじ軸８を回転且つ軸方向
に摺動可能に嵌挿せしめた回転軸３９と、その回
転軸８の外周に固着されたロータ４０と、そのロ
ータ４０を取囲むように巻装された巻線４１とか
らなり、中空の回転軸３９の一端には環状の取付
フランジ３９ａが一体に形成され、このフランジ
３９ａには前記ボールナツト２０の外周部の一端
が支承され、該ボールナツト２０と取付フランジ
３９ａとはキー４２により一体的に回転するよう
に連結されている。このようにボールナツト２０
をモータ３５に対して軸方向に離間させて設け、
回転軸３９の一端に連結しているので、モータ３
５の径方向の大きさを可及的に小さくすることが
でき、テーブル全体の重心を低くすることができ
る。したがつて、テーブル４を移動させる駆動力
が作用する回転軸３９とテーブル４の重心との距
離が小さくなつて、起動、停止時に発生するピツ
チングを防止することができる。

尚、４３及び４４はラジアル玉軸受３８及び複
列アンギユラ玉軸受３７と巻線４１との間にそれ
ぞれ介在されたスペーサ、４５はアンギユラ玉軸
受３７のアウターレースの抜止め用のストツプリ
ングである。

第７図及び第８図に示すように、移動テーブル
４は４個の直線摺動用ベアリング３，３，３，３
を介して軌道台２，２上に摺動自在に支持されて
いる。さらに詳述すると、各ベアリング３の内面
には軸方向に延びる負荷ボール溝５０と無負荷ボ
ール溝５１が円周方向に交互に形成され、互に隣
接する負荷ボール溝５０と無負荷ボール溝５１は
それらの両端において連続的に接続されてそれぞ
れ無端状のループを形成するようになつており、
また各軌道台２にも、各ベアリング３の負荷ボー
ル溝５０に対応してボール転走面５２がそれぞれ
形成され、それら負荷ボール溝５０とボール転走
面５２間及び無負荷ボール溝５１内には多数のボ
ール５３，５３…が配設される。各ベアリング３
と各軌道台２間には保持器５４によりボール５
３，５３…が保持されている。従つて、ベアリン
グ３，３，３，３が軌道台２，２上を軸方向に移
動すると、ボール５３，５３…は負荷ボール溝５
０とボール転走面５２間を転動して無負荷ボール
溝５１内に入つてそこを軸方向に移動して再び負
荷ボール溝５０とボール転送面５２間に戻るよう
になつており、このようにして移動テーブル４の
軌道台２，２に対する円滑な移動を保証すること
ができる。

（作用） 次に、この実施例の作用について説明すると、
先ずボールねじ軸８に連結されたステツピングモ
ータ１４として例えば800分割、即ち１ステツプ
当りの回転角度が360/800＝0.45゜であるステツピ
ングモータを、またボールナツト２０に直結され
たステツピングモータ３５として1000分割のステ
ツピングモータをそれぞれ使用し、またボールね
じ軸８のボール溝８ａは右ねじでそのリードは４
mmであるものとする。

今、ステツピングモータ１４を停止させた状態
でステツピングモータ３５を１ステツプ右回りに
回転すると、ボールナツト２０が同一方向に360/
１０００＝0.36゜の角度だけ回転されてボールねじ軸
８に対して軸方向に４×(0.36/360)＝0.004mmだけ
左方に移動され、従つてモータハウジング２２を
介して移動テーブル４が軌道台２，２上を同方向
（左方）と同距離移動され、またステツピングモ
ータ３５を１ステツプ左回りに回転すると、ボー
ルナツト２０はボールねじ軸８に対して軸方向に
0.004mmだけ右方に移動され、移動テーブル４も
軌道台２，２上を同方向（右方）に同距離移動さ
れる。

他方、ステツピングモータ３５の右回転時にス
テツピングモータ１４をステツピングモータ３５
と反対方向（左回り）に回転駆動すると、該ステ
ツピングモータ１４により継手１５を介してボー
ルねじ軸８が360/800＝0.45゜の角度だけ左方向に
回転されて、そのボールねじ軸８に螺合されたボ
ールナツト２０が該ボールねじ軸８の軸方向に４
×(0.45/360)＝0.005mmだけ左方に移動される。従
つて、ボールナツト２０はボールねじ軸８の軸方
向に、ステツピングモータ１４による移動距離
0.005mmとステツピングモータ３５による移動距
離0.004mmとの和0.009mmだけ左方に移動され、即
ち速送りされる。

さらに、ステツピングモータ３５の右回転時に
ステツピングモータ１４を該モータ３５の回転方
向と同一方向（右回り）に１ステツプ回転させる
と、ボールねじ軸８の右方向回転によりボールナ
ツト２０は右方向に0.005mmの距離だけ移動され、
従つてボールナツト２０はボールねじ軸８の軸方
向に、ステツピングモータ１４による移動距離
0.005mmとステツピングモータ３５による移動距
離0.004mmとの差0.001mmだけ右方に移動され、即
ち微動送りされる。

この実施例では、ボールナツト２０とともにボ
ールねじ軸８も回転されるが、ボールナツト２０
自体も回転されるためボールねじ軸８の回転速度
を比較的小さくしてもボールナツト２０自体の回
転速度を大きくすれば移動テーブルを高速で速送
りすることができる。

（第二実施例） 第９図乃至第１２図は本発明に係るボールねじ
を用いた移送装置の第二実施例を示しており、前
記第一実施例と同一の部材には同一の符号を付し
た。この実施例は、ボールねじ軸８の両端にダブ
ルナツト５５，５６を螺合して該ボールねじ軸８
をベツド１の両端板５，１０に固定支持し、駆動
源としてのステツピングモータ３５の回転軸３９
を単列アンギユラ玉軸受５７，５８をそれぞれ介
してモータハウジング２２の両端壁２２ａ，２２
ｂに回転自在に支持した点を除けば、前記第一実
施例と略同様の構成であり、また作用について
も、前記第一実施例においてボールねじ軸８の回
転を止めた場合と同様であるので詳細な説明は省
略する。

この実施例によれば、ボールねじ軸８をベツド
１の両端板５，１０に固定して軸受を省くととも
にボールねじ軸８に連結されるステツピングモー
タ１４をも省いたので、装置全体の小型、軽量化
を図ることができる上、ボールねじ軸８の両端を
ナツト５５，５６等により引張つて該ボールねじ
軸８に張力を与えてその撓みを抑えることができ
るので、ボールねじ軸８の長さを大きくしてボー
ルナツト２０延いては移動テーブル４の往復スト
ロークを増大させることができるものである。

尚、以上の実施例では、駆動源３５としてステ
ツピングモータを用いたが、サーボモータ等の他
の駆動源を使用してもよい。

（発明の効果） 以上の構成及び作用を有する本発明の移送装置
においては、ボールねじ軸に螺合したボールナツ
トと駆動源の回転軸とを直結することによつて該
駆動源の回転駆動力をボールナツトに正確に伝達
することができる。また、駆動源に中空の回転軸
を嵌挿すると共にボールナツトと駆動源とを軸方
向に離間させて配置し、駆動源の中空の回転軸の
一端にボールナツトを連結したので、従来のよう
にナツトが駆動源のロータに直接固定されている
場合に比べて駆動源の径方向の大きさを小さくす
ることができる。したがつて、テーブル全体の重
心を駆動力の作用するボールねじ軸に近づけるこ
とができ、起動、停止時のビツチングを可及的に
小さくすることができる。

また、駆動源の回転軸とボールナツトとの間に
ギヤ等の伝動機構を介在させないので、装置の小
型、軽量化を図ることができる。

さらに、ボールねじ軸を基台に固定させれば、
従来のようにボールねじ軸を回転させるものに比
べて、ボールナツトはボールねじ軸よりも遥かに
小型、軽量なので慣性が小さく、したがつてボー
ルナツトに連結された移動テーブルの位置決め精
度を著しく向上させることができるとともに、駆
動源の回転方向変換時のボールナツト延ては移動
テーブルの応答性を改善し得るものである。ま
た、駆動源の回転速度を大きくしてボールナツト
を高速で回転させることによつて、移動テーブル
の送り速度を制約なく任意に増大することができ
る。さらに、駆動源の回転軸とボールナツトとの
間にギア等の伝動装置を介在させないので、装置
の小型、軽量化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を表わすもので、第１図
乃至第８図は本発明に係る移送装置の第一実施例
を示すもので、第１図はその一部を破断して要部
を表わした平面図、第２図はその要部を縦断した
側面図、第３図は第１図−線断面図、第４図
はボールナツトを備えたモータの拡大縦断側面
図、第５図はボールナツトを備えたモータの正面
図、第６図はボールナツトの拡大縦断側面図、第
７図は移動テーブルの一部破断側面図、第８図は
ベアリングユニツトの一部を断面した拡大正面
図、第９図乃至第１２図は本発明に係る移送装置
の第二実施例を示すもので、第９図は第１図と同
様の平面図、第１０図は第２図と同様の側面図、
第１１図は第４図と同様の拡大縦断側面図、第１
２図は第５図と同様の正面図である。 １…ベツド、４…移動テーブル、８…ボールね
じ軸、１４…他の駆動源としてのステツピングモ
ータ、２０…ボールナツト、３５…駆動源として
のモータ、３９…回転軸。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 固定ベツド上に軸方向へ移動可能に支持され
   る移動テーブルと、 前記固定ベツドに支持されるボールねじ軸と、 該ボールねじ軸に鋼球を介して螺合されると共
   に回転方向に可動な状態で前記移動テーブルに支
   承されたボールナツトと、 前記移動テーブルに固着されて前記ボールナツ
   トを回転駆動する駆動源とからなり、 該駆動源に中空の回転軸を嵌挿すると共に、駆
   動源と前記ボールナツトとを軸方向に離間させて
   配置し、前記駆動源の中空の回転軸に前記ボール
   ねじ軸を回転可能且つ軸方向に移動可能に挿通さ
   せるとともに、該回転軸の一端を前記ボールナツ
   トに一体に回転しうるように連結してなる、ボー
   ルねじを用いた移送装置。 ２ 前記ボールねじ軸を前記固定ベツドに回転自
   在に軸支し、該ボールねじ軸に、それを回転駆動
   する他の駆動源を連結してなる、特許請求の範囲
   第１項に記載のボールねじを用いた移送装置。 ３ 前記ボールねじ軸を前記固定ベツドに固定し
   てなる、特許請求の範囲第１項に記載のボールね
   じを用いた移送装置。