JPH0996348A - 移動・位置決め機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 移動体が長い場合でもボールスクリューの支
持スパンを見かけ上短くすることにより危険速度を上げ
て安全且つ迅速な移動・位置決めできる移動・位置決め
機構を提供する。 【解決手段】 サーボモータＳＭによりボールスクリュ
ー５が回転駆動されると、このボールスクリュー５に螺
合するナット７が相対的に往復動するので、ナット７を
備えた移動体３はＬＳガイド１０９に沿って移動・位置
決めされる。この際に、ボールスクリュー５は、ナット
７および回転支持体９により支持されることになる。ボ
ールスクリュー５は複数のカムフオロア９によりリード
角に沿った方向へ回転自在に支持されたり、あるいは移
動体３に対して回転自在に取付けられているもう一つの
ナット１７、２５により支持されているので、ボールス
クリュー５の支持スパンを短くすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は移動・位置決め機
構に係り、さらに詳しくは、ボールスクリューおよびナ
ットを用いた移動・位置決め機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５には、従来より一般的な移動・位置
決め機構１０１が示されている。土台１０３には左右の
軸受１０５Ｌ、１０５Ｒが設けられており、この軸受１
０５Ｌ、１０５Ｒの間にはボールスクリュー１０７が回
転自在に支持されている。図中右側の軸受１０５Ｒには
前記ボールスクリュー１０７を回転駆動する駆動モータ
としてのサーボモータＳＭが設けられている。また、土
台１０３には、前記ボールスクリュー１０７と平行にリ
ニアガイド１０９が設けられている。

【０００３】一方、前記ボールスクリュー１０７には、
ナット１１１が螺合されており、このナット１１１は、
前記リニアガイド１０９に沿って移動自在のスライダ１
１３を下側に有する移動体１１５に取付られている。

【０００４】従って、サーボモータＳＭによりボールス
クリュー１０７が回転駆動されると、ナット１１１が往
復動するので、移動体１１５が前記リニアガイド１０９
に沿って移動・位置決めされる。

【０００５】しかし、このような移動・位置決め機構１
０１においては、移動距離が長い場合や、あるいは移動
体１１５が長くなると移動距離が短くなってもボールス
クリュー１０７が長くなるため、ボールスクリュー１０
７の重量が増加したりイナーシャが大きくなって位置決
め精度が落ちる。

【０００６】これに伴い、サーボモータＳＭも大きいも
のが必要となるので、装置の大型化およびコストアップ
を招く。また、ボールスクリュー１０７が長くなるので
ボールスクリュー１０７の危険速度が低下する。これを
補って所定の速度を得るためにはボールスクリュー１０
７のリードが大きくなり、従って位置決め精度が低下す
るという問題がある。

【０００７】このような問題を解決するために、例え
ば、ナット１１１を移動体１１５の側面に出すことが考
えられるが、この場合においても、全幅が拡大したり、
移動・位置決め機構１０１の剛性が低下したり、移動体
１１５の重心位置と駆動点が離れるためリニアガイド１
０９にモーメント力が強く作用する等の問題が生じる。

【０００８】そこで、図６に示されるように、ボールス
クリュー１０７の実質的な支持スパンを小さくすること
により上記問題点を解決することが行われている。この
ような移動・位置決め機構１１７では、ボールスクリュ
ー１０７における左右の軸受１０５Ｒ、１０５Ｌと移動
体１１５との間に、ボールスクリュー１０７の上下、前
後方向（図６中紙面直交方向）の移動を拘束し、かつ回
転自在に支持する支持手段１１９、１１９を設けたもの
である。

【０００９】従って、回転時におけるボールスクリュー
１０７の支持スパンは、支持手段１１９により短くなる
ので、ボールスクリュー１０７の危険速度を高めたり、
ボールスクリュー１０７を細くすることが可能になる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の技術にあっても、ボールスクリュー１０７を
押える支持手段１１９を別個に設けるため、移動体１１
５の通過時に前記支持手段１１９を待避させたり、一方
の支持手段１１９のみを選択的に使用したりする必要が
ある。このため、移動・位置決め機構１１７には制御手
段が必要になり、コストの面で問題がある。

【００１１】この発明の目的は、以上のような従来の技
術に着目してなされたものであり、移動体が長い場合で
もボールスクリューの支持スパンを見かけ上短くするこ
とにより危険速度を上げて安全且つ迅速な移動・位置決
めできる移動・位置決め機構を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１による発明の移動・位置決め機構は、駆
動モータによりボールスクリューを回転駆動して、この
ボールスクリューに螺合するナットが相対的に移動する
ことにより、前記ボールスクリューと平行に設けられた
ガイドに沿って移動自在の移動体を相対的に往復動させ
る移動・位置決め機構であって、前記ボールスクリュー
に螺合したナットのナット取付部の反対側に、前記ボー
ルスクリューを回転自在に支持する回転支持体を設けて
なることを特徴とするものである。

【００１３】従って、駆動モータによりボールスクリュ
ーが回転駆動されると、このボールスクリューに螺合す
るナットが相対的に往復動するので、移動体はガイドに
沿って移動・位置決めされる。この際に、ボールスクリ
ューは、移動体または固定部材に設けられているナット
および回転支持体により支持されることになる。

【００１４】請求項２による発明の移動・位置決め機構
は、請求項１記載の回転支持体が、前記ボールスクリュ
ーのリード角と同一の角度で回転自在に設けられた複数
のカムフオロワからなることを特徴とするものである。

【００１５】従って、ボールスクリューは複数のカムフ
オロワによりリード角に沿った方向へ回転自在に支持さ
れるので、ボールスクリューとナットの相対的移動を許
容した状態でボールスクリューを回転支持することにな
る。

【００１６】請求項３による発明の移動・位置決め機構
は、請求項１記載の回転支持体が、前記ボールスクリュ
ーに螺合すると共に回転可能に支持されたナットである
ことを特徴とするものである。

【００１７】従って、ボールスクリューは二個のナット
により回転支持されることになるが、一方のナットは移
動体に対して回転可能に取付けられているので常に両方
のナットはボールスクリューに適正に螺合する。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態の例
を図面に基づいて説明する。

【００１９】図１には、この発明にかかる移動・位置決
め機構１が示されているが、一般的な移動・位置決め機
構１０１については既に説明したので、共通の部位には
同一の符号を付して重複する説明は省略する。

【００２０】移動体３の図中右側部分にはボールスクリ
ュー５に螺合するナット７が取付けられており、移動体
３はリニアガイド１０９に沿って平行移動自在となって
いる。

【００２１】図２を併せて参照するに、移動体３の左側
部分にはボールスクリュー５のリード角と同一角度で傾
いた状態の複数（ここでは３個）の回転支持体としての
カムフオロワ９がブラケット１１に取付けられている。
このカムフオロワ９の個数は特に限定されないが、円周
上に３〜４個程度設けられている。しかも、ボールスク
リュー５の側面（ねじ溝以外の部分）にカムフオロワ９
を当接させる。僅か位であれば隙間があってもよいが、
カムフオロワ９をバネなどで側面に押し当てても、偏心
カムフオロワを用いてもよい。

【００２２】以上のように構成されているので、サーボ
モータＳＭによりボールスクリュー５が回転駆動される
と、移動体３が往復動して位置決めされる。この際のボ
ールスクリュー５の見かけの支持スパンは図１中Ｌ１又
はＬ２の長い方となる。カムフオロワ９の位置は当然ボ
ール溝を避けた位置になるのは言うまでもない。

【００２３】このように支持スパンが決定されると、ボ
ールスクリュー５の危険速度Ｎ（ｒｐｍ）は、 Ｎ＝ｆ
・Ｄｒ／Ｌ² ×１０⁷ （ｒｐｍ） で得られる。

【００２４】ここで、ｆはボールスクリュー取付方法に
よる定数、Ｄｒはボールスクリューにおけるねじ軸の谷
径、Ｌは支持スパン（支持距離）を表す。

【００２５】従って、支持スパンＬが短くなれば谷径Ｄ
ｒが同じ場合に最高回転数が高くとることができるの
で、より高速移動・位置決めが可能になる。また、同じ
速度に対しては谷径Ｄｒを小さくすることができる。

【００２６】図３には，別の実施の形態の例が示されて
いる。この移動・位置決め機構１３では、移動体１５の
右側には前述と同じナット７を取付けると共に、左側に
は回転支持体としての別のナット１７を押え部材１９に
より移動体１５に対して回転自在に支持したものであ
る。なお、ボールネジ５を回転支持する軸受１０５Ｒ、
１０５Ｌを上側から吊下げた状態で設けてあるのは、本
質的な相違ではない。

【００２７】以上のように構成しても、ボールネジ５の
支持スパンを短くすることができるので、危険速度を上
げたり、ボールネジ５を細くすることができる。

【００２８】図４には、さらに別の実施の形態の例が示
されている。この移動・位置決め機構２１では、移動体
２３の右側には前述と同じナット７を取付けると共に、
左側には回転支持体としての別のナット２５を図示しな
いクリップ等の取付け具によりベアリング軸受２７に取
付けて、移動体１５に対して回転自在に支持したもので
ある。なお、ボールネジ５を回転支持する軸受１０５
Ｒ、１０５Ｌを上側から吊下げた状態で設けてあるの
は、本質的な相違ではない。

【００２９】以上のように構成しても、前述の実施の形
態と同様の作用効果を得ることができる。

【００３０】なお、この発明は前述の実施の形態に限定
されることなく、適宜な変更を行なうことにより、その
他の態様で実施し得るものである。すなわち、前述の実
施の形態においては、ボールスクリュー５の回転駆動に
より移動体３、１５、２３が移動する場合について説明
したが、代わりに移動体３、１５、２３に対してボール
スクリュー５側が移動する場合も全く同様である。但
し、図示しないがこの場合にはボールスクリュー５を回
転自在に支持している軸受１０５Ｒ、１０５Ｌ側にスラ
イダ１０３を設ける必要がある。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よる移動・位置決め機構では、駆動モータによりボール
スクリューが回転駆動されると、このボールスクリュー
に螺合するナットが相対的に往復動するので、移動体が
ガイドに沿って移動・位置決めされる。この際に、ボー
ルスクリューは、ナットおよび回転支持体により支持さ
れることになるので、ボールスクリューの支持スパンは
短くなり、これに伴ってボールスクリューの危険速度を
上げることができるので、高速移動・位置決めができ
る。あるいはボールスクリューを細くすることができる
ので、装置の小型化、軽量化を図ることができる。

【００３２】請求項２による移動・位置決め機構では、
ボールスクリューは複数のカムフオロワによりリード角
に沿った方向へ回転自在に支持されるので、ボールスク
リューとナットの相対的移動を許容した状態で回転支持
することになる。これにより、ボールスクリューの支持
スパンが短くなるのでボールスクリューの危険速度を上
げたり、又はボールスクリューを細くすることができ
る。

【００３３】また、請求項３による移動・位置決め機構
では、ボールスクリューは二個のナットにより回転支持
されることになるが、一方のナットは移動体に対して回
転可能に取付けられているので常に両方のナットはボー
ルスクリューに適正に螺合する。これにより、ボールス
クリューの危険速度を上げたり、又はボールスクリュー
を細くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる移動・位置決め機構における
実施の形態の一例を示す断面図である。

【図２】図１中II−IIからみた断面図である。

【図３】この発明にかかる移動・位置決め機構における
別の実施の形態の一例を示す断面図である。

【図４】この発明にかかる移動・位置決め機構における
別の実施の形態の一例を示す断面図である。

【図５】従来より一般的な移動・位置決め機構を示す断
面図である。

【図６】従来より支持スパンの長いボールスクリューを
用いた場合の移動・位置決め機構を示す側面図である。

【符号の説明】

１、１３、２１ 移動・位置決め機構 ３、１５、２３ 移動体 ５ ボールスクリュー ７ ナット ９ カムフオロア（回転支持体） １９ 押え部材（回転支持体） ２７ ベアリング軸受（回転支持体） １０９ リニアガイド ＳＭ サーボモータ（駆動モータ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動モータによりボールスクリューを回
   転駆動して、このボールスクリューに螺合するナットが
   相対的に移動することにより前記ボールスクリューと平
   行に設けられたガイドに沿って移動自在の移動体を相対
   的に往復動させる移動・位置決め機構であって、前記ボ
   ールスクリューに螺合したナットのナット取付部の反対
   側に前記ボールスクリューを回転自在に支持する回転支
   持体を設けてなることを特徴とする移動・位置決め機
   構。
2. 【請求項２】 前記回転支持体が、前記ボールスクリュ
   ーのリード角と同一の角度で回転自在に設けられた複数
   のカムフオロワからなることを特徴とする請求項１記載
   の移動・位置決め機構。
3. 【請求項３】 前記回転支持体が、前記ボールスクリュ
   ーに螺合すると共に回転可能に支持されたナットである
   ことを特徴とする請求項１記載の移動・位置決め機構。