JPH0587703B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ボールを介してボールねじ軸に螺
合する新規な構造のボールねじナツトに係り、特
にボールねじユニツトに使用されて高い回転精度
と安定した回転動作を与えることができるボール
ねじナツトに関する。

［従来の技術］ 従来、ボールねじユニツトとしては、例えば第
５図に示すようなものがある。これは、ボールね
じ軸１にナツト２を多数のボール３を介して螺合
させる一方、上記ナツト２にはこのナツト２を回
転可能に取付けるための一対のアンギユラコンタ
クトベアリング４ａ，４ｂを設け、上記一方のア
ンギユラコンタクトベアリング４ａの外輪５に固
定フランジ６を突設すると共に、上記ナツト２の
外周面一側にも連結フランジ７を設け、この連結
フランジ７の周面にトルク伝達用のギア８を刻設
したものである。尚、第５図中、符号９は一対の
アンギユラコンタクトベアリング４ａ，４ｂ間に
介装されて各アンギユラコンタクトベアリング４
ａ，４ｂをナツト２の外周面所定部位に圧接保持
させる保持スペーサ、１０はボールねじ軸１とナ
ツト２の両端部との間の隙間を塞ぐダストシール
である。

このようなタイプによれば、上記ナツト２は一
対のアンギユラコンタクトベアリング４ａ，４ｂ
を介して図示外の枠体に回転可能に支持されるほ
か、ボールねじ軸１とナツト２との相対回転によ
りボールねじ軸１とナツト２とは相対的に往復運
動する。

それゆえ、このような従来のボールねじユニツ
トを用れば、例えば第６図に示すような微動及び
早送り可能な移動テーブル装置を構成することが
可能になるのである。この移動テーブル装置は、
固定台１１の上に可動テーブル１２を移動自在に
配設したもので、ボールねじ軸１の両端付近を軸
受部材１３，１４で回動支持し、ボールねじ軸１
の一端部１ａをカツプリング１５を介して一方の
駆動モータ１６のシヤフト部分１６ａに連結する
一方、固定フランジ６を介してアンギユラコンタ
クトベアリング４ａを可動テーブル１２側の枠体
４に固定し、上記ギア８部分には伝達ギア１７を
噛合させると共に、可動テーブル１２に固定設置
された他方の駆動モータ１８のシヤフト１８ａに
上記伝達ギア１７を固定したものである。

このような移動テーブル装置において、上記各
駆動モータ１６，１８の回転方向を相互に反転さ
せるようにすれば、上記可動テーブル１２は所定
方向に早送りされる一方、上記各駆動モータ１
６，１８を同一の回転方向でその回転数を僅かに
相違させるようにすれば、上記可動テーブル１２
は所定方向に微動する。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、このような従来のボールねじユ
ニツトにあつては、ナツト２の回転中心と駆動モ
ータ１８の回転中心とが偏位配置されているの
で、必然的に駆動モータ１８からナツト２へ回転
力が伝達される過程において、ギア８部分の遊び
等に基づきナツト２の回転精度がばらついてしま
い、その分、ナツト２の回転動作が不安定なもの
になり易い。このため、例えば第６図に示すよう
な移動テーブル装置にあつては、可動テーブル１
２の送り精度を正確にすることが困難になつてし
まい、微動及び早送りを高精度に行なうことがで
きないという問題を生ずるのである。

従つて、本発明の目的は、ボールねじユニツト
においてナツトの回転中心を駆動モータの回転中
心に一致させて回転させることができ、これによ
つてナツトの回転精度の向上と回転動作の安定化
を図り、例えば移動テーブル装置に適用した場合
におけるその送り精度の向上を図つて微動及び早
送りを高精度で行うことができるようにするボー
ルねじナツトを提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 即ち、この発明は、ボールねじ軸と相俟つてボ
ールを挟み込む螺旋状ボール転走面が内周面に形
成されると共に、外周面には円周方向に沿つてア
ンギユラコンタクトベアリングの各ボールが転走
するボール転走面が形成される円筒状のボールね
じナツトにおいて、上記ナツトの一端側には少な
くとも上記ボールねじ軸の外径よりも大きい内径
を有する円筒状のナツト延長部が一体に形成さ
れ、上記ナツト延長部にこのナツトを回転させる
ための回転駆動部材が接続されることを特徴とす
るボールねじナツトである。

本発明において、ボールねじナツトを回転可能
に支持する部材としては、ナツトへ作用するスラ
スト及びラジアル方向の荷重を支持できるような
アンギユラコンタクトベアリングを用いることが
必要であり、そして、このアンギユラコンタクト
ベアリングとしてはその内輪が省略されて各ボー
ルがナツト外周面に形成されたボール転走面を転
走する内輪省略型のものである。また、上記ナツ
トの一端側に延設される延長部の長さ寸法につい
ては適宜設計変更して差支えないが、少なくと
も、ボールねじ軸端から突出した部分に他の回転
駆動部材との連結部を確保できるように設計する
ことが必要である。

［作用］ ナツトの一端側に円筒状のナツト延長部を形成
したので、このナツトの外周面にアンギユラコン
タクトベアリングのボール転走面を形成し、ま
た、ナツトの内周面に螺旋状のボール転走面を加
工するに当たつては、上記延長部を工作機械で把
持し、当該延長部の外周面を加工基準面としてこ
れらボール転走面を同時に研削加工することがで
き、ナツトの内外周面に形成されるボール転走面
の軸心を正確に一致させることができる。

また、このナツトを使用するに当たつては上記
延長部を駆動モータ等の回転駆動部材に直結する
ことが可能となる。従つて、回転駆動部材の回転
がナツトへ直接的に伝達され、ギア等を介してナ
ツトへ回転を伝達する際に生じる回転伝達誤差を
排除することができる。

実施例 以下、添附図面に示す実施例に基づいてこの発
明を詳細に説明する。

第１図において、本発明の実施例に係るボール
ねじナツト２が示されている。このボールねじナ
ツト２は、そのナツト本体３０の両端肩部外周面
にその外周に沿つてアンギユラコンタクトベアリ
ング４５の一部を構成しその各ボール４６が転走
するボール転走面３２が形成され、また、このナ
ツト本体３０の一端側には少なくとも上記ボール
転走面３２より小さい外径を有すると共に多数の
ボール３を介してナツト２に螺合するボールねじ
軸１の外径より大きい内径を有し、かつ、上記ナ
ツト本体３０を回転させるための回転駆動部材で
ある駆動モータＭ２（第３図参照）が接続される
円筒状のナツト延長部３５が形成されており、さ
らに、そのナツト本体３０の内周面にはボール３
を介してボールねじ軸１が螺合する適宜ピツチの
螺旋状ボール転走面３１が凹設されている。

そして、上記ナツト２のナツト延長部３５は、
ナツト本体３０の非延長部側端面がボールねじ軸
１のねじ部Ａの端部に位置する時上記ボールねじ
軸１の一端部から突出する長さに形成されてお
り、このナツト延長部３５の内周面先端部に上記
駆動モータＭ２との連結部として、例えば連結用
のカツプリング３６が挿入係止する連結受部３７
が形成されており、上記カツプリング３６に前記
駆動モータＭ２のシヤフト３８が連結固定される
ようになつている。

そして、上記ボールねじナツト２を使用して組
立てられるボールねじユニツトとしては、例えば
第２図の応用例に示すように、このナツト２と、
ナツト２に多数のボール３を介して螺合させられ
るボールねじ軸１と、上記ナツト２をアンギユラ
コンタクトベアリング４５を介して回転可能に支
持する枠体４とで構成される。

この応用例で使用されているボールねじ軸１
は、その両端部を除く部分にねじ部Ａを有するも
ので、その一端部に一方の駆動モータＭ１（第３
図参照）との連結部として、例えば連結用のカツ
プリング２１に挿入係止される連結軸部２２を形
成してなるものである。また、上記枠体４は一端
側の開口径が上記ナツト延長部３５の外径に対応
して設定される円筒状の外筒４０からなり、この
外筒４０の一側面側には取付け用の固定フランジ
４１が外方に向かつて突出形成されている。さら
に、上記外筒４０の内周面と上記ナツト本体３０
との間にはアンギユラコンタクトベアリング４５
が介装されており、このベアリング４５は、上記
ナツト本体３０の外周面に形成されたボール転走
面３２と、このボール転走面３２に沿つて接触配
置されるボール４６と、外筒４０の内周面に取付
けられ且つ前記ボール転走面３２と共にボール４
６を転走可能に保持する外輪４７とで構成されて
いる。尚、第２図中、符号４２は外筒４０の一端
側開口に着脱自在に取付けられ且つ外筒４０内に
組込まれたナツト２及びベアリング４５を押え込
む押えプレート、４３はボールねじ軸１とナツト
本体３０の非延長部側端部との間に介装されるダ
ストシールである。

従つて、この応用例に係るボールねじユニツト
を製作する場合には、ボールねじ軸１、ナツト
２、枠体４としての外筒４０並びにアンギユラコ
ンタクトベアリング４５を夫々製作し、上記ボー
ルねじ軸１に上記ナツト２を多数のボール３を介
して螺合させ、上記枠体４に上記ナツト２を上記
ベアリング４５を介して嵌挿するようにすればよ
い。この場合において、上記ナツト２の製作方法
としては、円筒状のナツト製作材の両側を芯出し
部材で支持した後、ナツト製作材の一側円筒部
（ナツト延長部３５に相当）外周面を研削仕上げ
して加工基準面を形成し、次いで、上記加工基準
面を基準として上記ナツト延長部３５端の内周面
を研削して連結受部３７を形成し、更に、上記加
工基準面を基準として、ナツト製作材の他側円筒
部（ナツト本体３０に相当）の内周面にボール転
走面３１を研削すると同時に、その外周面にアン
ギユラコンタクトベアリング４５のボール転走面
３２を研削するという手順が採られる。このよう
な製作手順を採用することにより、ナツト２のナ
ツト延長部３５の端部に形成される連結軸部３７
の軸心と、ナツト本体３０の内周面に形成される
ボール転走面３１及びナツト本体３０の外周面に
形成されるボール転走面３２の軸心とを正確に一
致させることができる。

このようなボールねじユニツトの作動を説明す
るために、ボールねじユニツトが組込まれた移動
テーブル装置を例に挙げる。これは、第３図に示
すように、固定台１１上に図示外のガイド機構を
介して可動テーブル１２を移動可能に配設したも
ので、上記可動テーブル１２に一方の駆動モータ
Ｍ１を固定設置すると共に、上記固定台１１上に
他方の駆動モータＭ２を固定設置する一方、枠体
４を固定台１１側に固定的に設け、上記ボールね
じ軸１の連結軸部２２と駆動モータＭ１のシヤフ
ト２３とをカツプリング２１を介して連結固定
し、また、上記ナツト２の連結受部３７にはカツ
プリング３６を挿入係止して、このカツプリング
３６に他方の駆動モータＭ２のシヤフト３８端を
連結固定するようにしたものである。

このような移動テーブル装置において、可動テ
ーブル１２を微動送りする場合には、各駆動モー
タＭ１，Ｍ２の回転方向を同一とし、しかも、そ
の回転数を僅かに相違させるようにすればよい。
このとき、ボールねじ軸１及びナツト２が上記各
駆動モータＭ１，Ｍ２の回転運動に応じて回転す
ることになるが、両者間で僅かに回転差が生ずる
ため、その差に応じた分だけ上記ボールねじ軸１
が所定方向へ微動送りされることになるのであ
る。

一方、可動テーブル１２を早送りする場合に
は、各駆動モータＭ１，Ｍ２の回転方向を相互に
反転させ、しかも、夫々の回転数をある程度高く
設定するようにすればよい。このとき、上記ボー
ルねじ軸１及びナツト２が各駆動モータＭ１，Ｍ
２によつて相互に反転するので、上記ボールねじ
軸１がナツト２に対し各駆動モータの回転数を相
対的に重ね合せた分だけ高速回転することにな
り、これに伴つて、上記可動テーブル１２は早送
りされるのである。

そして、この実施例の応用例に係るボールねじ
ユニツトは、第一に、上記ボールねじ軸１の連結
軸部２２及びナツト２の連結受部３７は精度良く
製作されるので、ボールねじ軸１及びナツト２は
各駆動モータＭ１，Ｍ２のシヤフト２３，３８に
芯ずれすることなく直接的に連結される。このた
め各駆動モータＭ１，Ｍ２の回転がボールねじ軸
１、ナツト２に直接的に伝達されることになり、
ボールねじ軸１及びナツト２の回転精度は良好に
保たれる。

第二に、上記ナツト本体３０の内周面及び外周
面にはボール転走面３１，３２が同軸に精度良く
形成され、ボールねじ軸１及びナツト２がボール
３を介して螺合すると共に、枠体４に対しナツト
２がアンギユラコンタクトベアリング４５を介し
て支持されるため、ボールねじ軸１とナツト２と
は確実に同軸配置される。それゆえ、ボールねじ
軸１、ナツト２の回転中心及び各駆動モータＭ
１，Ｍ２の回転中心は相互に一致することにな
り、各駆動モータＭ１，Ｍ２の回転がボールねじ
軸１及びナツト２に伝達される過程において、ボ
ールねじ軸１及びナツト２が芯ずれに基づいて振
動するという事態は確実に回避される。

この結果、上記ボールねじ軸１及びナツト２の
相対回転運動が正確なものになり、上記可動テー
ブル１２の送り動作は高精度なものに設定され
る。

尚、移動テーブル装置を構成するに当つて、第
３図に示すものに限定されるものではなく、例え
ば第４図に示すように、ボールねじ軸１に連結さ
れる一方の駆動モータＭ１を固定台１１側に固定
設置すると共に、ナツト２に連結される他方の駆
動モータＭ２を可動テーブル１２側に固定設置
し、更に、上記枠体４を可動テーブル１２側に固
定的に設けるようにしても差支えない。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、この発明に係るボー
ルねじナツトによれば、ナツトの一端側に延長部
を設けたことにより、ナツト外周面に形成される
アンギユラコンタクトベアリングのボール転走面
及びナツト内周面に形成される螺旋状のボール転
走面に関しては、研削加工時にこれらボール転走
面の軸心を正確に一致させることができるので、
このナツトにアンギユラコンタクトベアリングの
外輪及びボールねじ軸を組みつけた際にこれら三
者の同軸度を高精度に保つことができ、回転伝達
誤差や心ずれに基づく振動を殆ど排除してボール
ねじ軸及びナツトの相対回転運動を正確なものと
することができる。

また、ナツト延長部に回転駆動部材を直結して
回転駆動部材からナツトへの回転伝達誤差を排除
することができるので、ナツトの回転精度の向上
と回転動作の安定化とを図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係るボールねじナツ
トを示す斜視図、第２図は第１図のナツトが組込
まれたボールねじユニツトを示す一部破断斜視
図、第３図は第２図のボールねじユニツトを用い
た移動テーブル装置の一例を示す説明図、第４図
は第３図に示す移動テーブル装置の変形例を示す
説明図、第５図は従来のボールねじユニツトの一
例を示す断面説明図、第６図は従来のボールねじ
ユニツトを用いた移動テーブル装置の一例を示す
説明図である。 符号の説明、Ｍ１，Ｍ２…駆動モータ（回転駆
動部材）、１…ボールねじ軸、２…ナツト、３…
ボール、３０…ナツト本体、３２…ボール転走
面、３５…ナツト延長部、４５…アンギユラコン
タクトベアリング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ボールねじ軸と相俟つてボールを挟み込む螺
   旋状ボール転走面が内周面に形成されると共に、
   外周面には円周方向に沿つてアンギユラコンタク
   トベアリングの各ボールが転走するボール転走面
   が形成される円筒状のボールねじナツトにおい
   て、 上記ナツトの一端側には少なくとも上記ボール
   ねじ軸の外径よりも大きい内径を有する円筒状の
   ナツト延長部が一体に形成され、 上記ナツト延長部にこのナツトを回転させるた
   めの回転駆動部材が接続されることを特徴とする
   ボールねじナツト。