JPS63308263A

JPS63308263A - ボ−ルねじの予圧調整装置

Info

Publication number: JPS63308263A
Application number: JP14006787A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Teramachi; 博寺町
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-06-05
Filing date: 1987-06-05
Publication date: 1988-12-15

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、例えば工作機械用Ｘ−Ｙテーブル等の駆動部
に用いられるボールねじに関し、加工時に作用する荷重
の変化に対応して予圧量を調整できることを特徴とする
。

（従来の技術）この種ボールねじ機構は長尺のねじ軸にボールを介して
ナツトを螺合し、ねじ軸を回転駆動することによってナ
ツトを該ねじ軸の長手方向に移動させるものであるが、
この場合にナツトの移動方向に多少のバックラッシュが
あっても、特に該ボールねじ機構を工作機械に適用した
場合には、軸方向のガタを生じて高精度な機械加工が望
めないという問題がある。

そこで、斯かるボールねじ機構の軸方向ガタをなくし、
或いは構成部材の剛性を高めるために、ｅ的に当該ボー
ルねじ機構に予圧を付与する手法が採用されている。而
してこの予圧の付与の仕方には、２つのナツトの間に間
座を介設し、この間座の厚さを調整することによって予
圧を与える方法がある。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、従来の上記した予圧の付与方法によれば
、切削加工時等の荷重の変化に応じて予圧ｍを任意に変
えることができないため、一方では予圧量の不足によっ
て、位置決め精度が低下し高精度の加工ができないばか
りか、ワークテーブルに切削反力が作用して切削面のビ
ビリ現象等の問題が生じる。他方、過多な予圧量を付与
して剛性を高めると、ｊＨ動抵抗の異常増加によってワ
ークテーブルの早送りを行なえないばかりか、発熱や寿
命低下の問題を生じていた。

そこで本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その
目的とするところは、使用条件によって予圧を任意に調
整できるようになし、これによって位置決め精度の向上
と必要な剛性を確保し、軽快な早送りを行なえるボール
ねじ機構を提供するにある。

（問題点を解決するための手段）上記目的を達成すべく本発明は、ねじ軸にボールを介し
て螺合するダブルナツトの間に圧電アクチュエータを介
設し、該圧電アクチュエータの作動によりダブルナツト
とねじ軸との間のボールに付与される予圧を調整できる
ようにした。

（作　用）上記の構成を有する本発明において、ダブルナツト間に
介在する圧電アクチュエータに一方向の電界を印加すれ
ば圧電気逆効果によって圧電アクチュエータが伸長する
ので、ねじ軸とナツト間に介在せしめられたボールに必
要量の予圧を付与することができる。この場合、圧電ア
クチュエータの電極に印加される電圧と圧電素子の変位
量とは比例関係にあるので、印加電圧の量を制御するこ
とによって予圧量を無段階調整することができる。

（実施例）以下に本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する
。

第１図は本発明に係るボールねじ機構の要部縦断側面図
、第２図は同ボールねじ機構を採用して成る一方向テー
ブルの一部破断側面図、第３図はｘ−Ｙテーブルの平面
図である。

本発明に係るボールねじ機構を工作機械の一方向テーブ
ルに応用した状態を示す第２図において、１はハウジン
グ本体２の側壁２ａ、２ｂ間に水平に架設されたねじ軸
であって、該ねじ軸１はボールベアリング３．３にて側
壁２ａ、２ｂに回転自在に支承されている。そして、こ
のねじ軸１の一方側端部にはギヤ４が結着されており、
該ギヤ４はモータ５の出力軸端に結着されたギヤ６に噛
合している。

ところで、前記ねじ軸１には第１図に示す如く一条の連
続した螺旋溝７が形成されており、該ねじ軸１には螺旋
溝７に係合する複数のボール８・・・を介して２つのナ
ツト９，１０が所定の間隔を設けて移動自在に螺合して
いる。そして両ダブルナツト９．１０間には単一または
２割りの環状圧電素子１１が介設されている。この圧電
素子には電圧を印加すると素子が伸縮するという特性が
あるため、本発明においては当該圧電素子をその特性を
利用した圧電アクチュエータ（変位素子）として構成し
ている。なお、圧電アクチュエータはねじ軸ｌに平行状
に配置される複数の棒状圧電素子によって形成してもよ
い。以上のねじ軸１、ダブルナツト９．１０及び圧電ア
クチュエータ１１によりボールねじ機構Ａが形成される
ようになって□　　いる。

また、第２図に示すごとく、両ナツト９．１０はワーク
テーブル１６に垂設したブラケット１５に保持されてお
り、このワークテーブル１６はスライドガイド１７・・
・を介して紙面垂直方向に互いに平行に敷設された前後
一対の軌道台１８．１８に沿って横方向へ移動自在に構
成され、該ワークテーブル１６上にはワークＷがセット
されている。尚、第２図中、１９は不図示の駆動源によ
って回転駆動されてワークＷの上面を機械加工するフラ
イス等の工具である。

次に本ボールねじ機構への作用を説明する。

例えば、ボールねじ機構Ａのモータ５を駆動すれば、こ
のモータ５の回転力はギヤ６．４を経てねじ軸１に伝達
され、該ねじ軸１が定位置で回転駆動される。そして、
このねじ軸１の回転によってナツト９．１０がねじ軸１
に沿って直線移動し、この移動によってワークテーブル
１６が軌道台１８．１８に沿ってＸ−Ｘ方向へ移送され
る。

而して、゛例えばボールねじ機構Ａを構成するナツト９
．１０間に介設される圧電アクチュエータ１１に電界を
加えれば、圧電アクチュエータ１１は圧電気逆効果によ
って軸方向へ伸長し、両ナット９．１０を互いに離間す
る方向へ付勢し該ボールねし機構△の予圧を高める。こ
れによってワークテーブル１６のｘ−Ｘ方向に沿う軸方
向ガタを解消できるばかりか、ボールねじ機構Ａの剛性
を高めることができる。

さらに本発明に係るボールねじ機構を工作機械のＸ−Ｙ
テーブルに応用した状態を示す第３図において、第２図
に示す実施例と同一の構成要素については同一の符号を
付して説明すると、第３図の実施例においては、ワーク
テーブル１６を軌道台１８．１８に沿ってＸ−Ｘ方向へ
移送させる第一のボールねじ機構Ａ（第２図のボールね
じ機構Ａと全く同一のもの）の直下位置に、該第−ボー
ルねじ機構Ａと直交するように第二のボールねじ機構Ｂ
が設けられており、軌道台１８′、１８′に沿ってワー
クテーブル１６をｘ−Ｘ方向と直交するＹ−Ｙ方向に移
送せしめるようになっている。而して、この第二ボール
ねじ機構Ｂも第一ボールねじ機構Ａと同じくねじ軸、ダ
ブルナツト及び圧電アクチュエータから構成されており
、第一ボールねじ磯購△を保持するハウジング本体２を
軌道台１８′、１８′沿いにＹ−Ｙ方向へ移動させるこ
とにより、テーブルをＹ−Ｙ方向へ移送させるものであ
る。尚、第３図のＸ−Ｙテーブルにおいても、ボールね
し機構Ａ、Ｂに予圧を付与する方法は第２図の実施例の
場合と全く同様である。

次に予圧調整の態様について説明する。

（Ａ）一方向テーブルに適用さ４れるボールねじ機構の
場合例えば、第２図に示す矢印ａ方向にワークテーブル１６
を移送させなから定位置の工具１９でワークＷを切削加
工する場合、ボールねじ機構Ａの予圧を圧電アクチュエ
ータの作動によって高めていくと、ワークテーブル１６
はＸ−Ｘ方向へ固定されるので、軸方向ガタを解消し得
るのと同時に剛性を確保し得、これによってワークＷの
切削面のビビリ現象が解消され、ワークＷは高精度に機
械加工され得る。そして、（浅域加工の終了後に圧電ア
クチュエータに対する電圧の印加量を減少させることに
よって予圧量を解消または低減すれば、ワークテーブル
１６はｊＵ動抵抗のない状態で軽快に早送りでき、当該
ボールねじ機構Ａの発熱、寿命低下等の問題を生じるこ
とがない。

（Ｂ）Ｘ−Ｙテーブルに適用されるボールねじ機構の場
合例えば、第３図に示す矢印す方向にテーブル１６を移送
させながら定位置の工具ｌってワークＷを切削加工する
場合、Ｘ−Ｘ方向へのワークテーブル１６の固定または
解放は、第２図のときと同じくボールねじ機構Ａに対す
る予圧の付与または解放によって行なわれる。ところで
、ｘ−Ｘ方向へワークテーブル１６を移送させながらワ
ークＷの切削加工を行なう際に、当該ワークテーブル１
６に対してはＸ−Ｘ方向のみならずＹ−Ｙ方向沿いの切
削反力の方向にも荷重が作用していることから、Ｙ　−
Ｙ方向のガタの解消及び剛性がないと、ワークテーブル
１６がＹ−Ｙ方向へ振動したりして加工精度が出ない。

従って、第３図に示されるようなＸ−Ｙテーブルに応用
される場合には、ボールねじ機構Ｂの予圧も調整するこ
とによってＹ−Ｙ方向の軸方向ガタの解消と剛性の向上
を図る必要がある。

尚、ワークテーブル１６をＹ−Ｙ方向へｆ多動させる場
合には必要に応じて予圧量を減少させればよい。

（発明の効果）以上の説明で明らかな如く本発明によれば、ねじ軸にボ
ールを介して螺合するダブルナツトの間に圧電アクチュ
エータを介設してボールねじ磯購を構成したため、圧電
気逆効果による圧電アクチュエータの伸縮によってホー
ルねしく４購の予圧を使用条件に応じて任意に変えるこ
とができ、これにより必要な岡り性を確保し得る：ｆか
りかノテ命の低下、発熱等の問題を解消することができ
るという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るボールねし機構の縦断側面図、第
２図は同ボールねじ機構を採用して成る工作機械の一方
向ワークテーブルの破断側面図、第３図は同工作機械の
Ｘ−Ｙワークテーブルの平面図である。符号の説明１・・・ねじ軸　　　　　８・・・ボール９．１０・・
・ナツト　　１１・・・圧電アクチュエータＡ、Ｂ・・
・ボールねじ機構第１図手糸売ネ甫正書輸発）昭和６２年１１月　５日

Claims

【特許請求の範囲】

ねじ軸にボールを介してダブルナットを螺合すると共に
、該両ナットの間に圧電アクチュエータを介設し、該圧
電アクチュエータの作動によりダブルナットとねじ軸と
の間のボールに付与される予圧を調整するようにしたこ
とを特徴とするボールねじの予圧調整装置。