JP2002061730A - 駆動軸の移動装置 - Google Patents

駆動軸の移動装置

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JP2002061730A JP2000249466A JP2000249466A JP2002061730A JP 2002061730 A JP2002061730 A JP 2002061730A JP 2000249466 A JP2000249466 A JP 2000249466A JP 2000249466 A JP2000249466 A JP 2000249466A JP 2002061730 A JP2002061730 A JP 2002061730A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、従来のボールスプラインナットに
換えてボールねじナット（ナット）と駆動軸との間に固
定手段を介在させることにより、駆動軸の回転を規制で
きるようにして、装置全体の小型化を簡単に図ることを
課題とする。 【解決手段】螺旋状のねじ溝を有する駆動軸に、ナット
が外嵌装着され、前記ナットは、前記駆動軸を軸方向に
移動すべく、本体フレームに回転可能に支持されている
駆動軸の移動装置において、前記本体フレーム側には前
記駆動軸の回転を規制するための固定手段が設けられ、
該固定手段は、前記駆動軸の軸方向に形成されたガイド
部に沿って移動自在な被ガイド部を備え、該被ガイド部
は、前記ナットと駆動軸との間に臨んでいることにあ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械、ロボッ
トその他の産業機械装置用として好適に利用できる駆動
軸の移動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種の駆動軸の移動装置として
は、例えば特開平５−１８０２９９号公報に示されるも
のがある。かかる駆動軸の移動装置は、図７に示す如く
外周面にボールねじ溝５０とボールスプライン溝５１が
それぞれに形成された駆動軸５３と、ボールねじ溝５０
に嵌合されるボールねじナット５５と、ボールスプライ
ン溝５１に嵌合されるボールスプラインナット５６とを
備えている。各ナット５５、５６は本体フレーム（図示
省略）にベアリングを介して回転又は停止自在に支持さ
れるものである。
【０００３】そして、ボールねじナット５５を回転させ
ることにより、駆動軸５３は軸方向にスライドし、前進
または後進する。尚、ボールスプラインナット５６はボ
ールスプライン溝に嵌合していることから、駆動軸５３
が回転するのを阻止する機能を備えている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の駆動軸の移
動装置は、ボールねじナット５５に対してボールスプラ
インナット５６が離間して設けられている。このため、
駆動軸５３には、ボールねじナット５５とボールスプラ
インナット５６とをそれぞれ別途設けるスペースが必要
となり、この駆動軸の移動装置を組み込んだ装置の大型
化を余儀なくされていた。特に、駆動軸の移動装置をロ
ボット等の小型化が要求される装置には不利であった。
【０００５】そこで、本発明は、従来のボールスプライ
ンナットに換えてボールねじナット（ナット）と駆動軸
との間に固定手段を介在させることにより、駆動軸の回
転を規制できるようにして、装置全体の小型化を簡単に
図ることを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明が上記の課題を解
決するために講じた技術的手段は、螺旋状のねじ溝を有
する駆動軸に、ナットが外嵌装着され、前記ナットは、
前記駆動軸を軸方向に移動すべく、本体フレームに回転
可能に支持されている駆動軸の移動装置において、前記
本体フレーム側には前記駆動軸の回転を規制するための
固定手段が設けられ、該固定手段は、前記駆動軸の軸方
向に形成されたガイド部に沿って移動自在な被ガイド部
を備え、該被ガイド部は、前記ナットと駆動軸との間に
臨んでいることにある。
【０００７】また、螺旋状のねじ溝を有する駆動軸に、
ボールねじナットが前記ねじ溝を転動するボールを介し
て外嵌装着され、前記ボールねじナットは、前記駆動軸
を軸方向に移動すべく、本体フレームに回転可能に支持
されている駆動軸の移動装置において、前記本体フレー
ム側には前記駆動軸の回転を規制するための固定手段が
設けられ、該固定手段は、前記駆動軸の軸方向に形成さ
れたガイド部に沿って移動自在な被ガイド部を備え、該
被ガイド部は、前記ボールが転動できるように、前記ナ
ットと駆動軸との間に臨んでいることにある。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面を参照して説明する。図１及び図２は、本発明の第一
実施の形態を示す。同図中、１は駆動軸としてのボール
ねじ軸で、該ボールねじ軸１の外周には、螺旋状のボー
ルねじ溝３が形成されていると共に、軸方向で且つ略全
長にわたってガイド部としてのガイド溝４が形成されて
いる。
【０００９】前記ボールねじ軸１には、一端にフランジ
部５ａを有する筒状のボールねじナット５が外嵌装着さ
れている。ボールねじナット５は、前記ボールねじ溝３
に対応する（同ピッチ）の螺旋状のボールねじ溝７を内
周面に有しており、そのナット５のボールねじ溝７と前
記ボールねじ軸１のボールねじ溝３との間に多数のボー
ル８が転動自在に介装されている。また、ボールねじナ
ット５には、図示しないがそれらのボール８の循環路が
形成されており、各ボール８はボールねじ軸１とボール
ねじナット５との相対回転と共に両者のねじ溝内を転動
しつつ螺旋状に移動し、戻し通路を経て元の位置に戻
り、循環を繰り返す公知の構造になっている。
【００１０】前記ボールねじナット５には、該ボールね
じナット５を回転させるための入力軸１０が外嵌され、
ボールねじナット５のフランジ部５ａは前記入力軸１０
の先端面１０ａにボルト１２で一体回転するように固定
されている。また、入力軸１０はベアリング１３を介し
て固定側の本体フレーム１５に回転自在に軸支されてい
る。尚、入力軸１０は図示省略のモータにより、正回転
方向または逆回転方向の任意の方向に回転させることが
できるようになっている。
【００１１】前記本体フレーム１５には、前記ボールね
じ軸１の回転を規制するための例えば単体又は複数の固
定手段１７が設けられている（本実施の形態では、単体
の固定手段１７を設けた場合を例示する）。即ち、固定
手段１７は、本体フレーム１５の前面１５ａにボルト１
９で固定される取付部２０と、該取付部２０からボール
ねじ軸１側に延設されたアーム部２２と、前記ボールね
じ軸１のガイド溝４に嵌合されるように前記アーム部２
２から延設された被ガイド部としてのスクレーパ部２４
とからなる。スクレーパ部２４はボールねじナット５と
ボールねじ軸１との間に臨んでいる。また、スクレーパ
部２４の先端は、ボールねじナット５の他端の近傍まで
延設されているが、スクレーパ部２４の長さは適宜設定
可能である。
【００１２】前記取付部２０の背面２０ａと、前記本体
フレーム１５の前面１５ａとの間には、隙間調整スペー
サ２６が介在されている。取付部２０の背面２０ａと隙
間調整スペーサ２６の前面２６ａとは接触しており、し
かも、隙間調整スペーサ２６をボールねじ軸１側に微動
させた際に、取付部２０と本体フレーム１５の前面１５
ａとの間隔が大きくなるように、取付部２０の背面２０
ａと隙間調整スペーサ２６の前面２６ａは傾斜状に形成
されている。
【００１３】また、隙間調整スペーサ２６には、前記ボ
ルト１９よりも若干大きな挿通孔２８が形成されてお
り、該挿通孔２８に前記ボルト１９が挿通されている。
尚、取付部２０には、ボルト１９が挿通される挿通孔２
０ａが、ボルトの直径よりも若干大きく形成されてい
る。従って、隙間調整スペーサ２６を上下に移動させる
ことにより、本体フレーム１５に対して固定手段１７の
スクレーパ部２４をボールねじ軸１の直径方向及び長手
方向に微調整が可能となっている。前記本体フレーム１
５の先端上部には、支持部３０が突設され、該支持部３
０には前記隙間調整スペーサ２６を下方に押圧するため
の予圧ボルト３１が螺合されている。尚、隙間調整スペ
ーサ２６、ボルト１９及び予圧ボルト３１により調整手
段が構成されている。
【００１４】前記スクレーパ部２４の厚さｔは、前記ガ
イド溝４の深さとｈと同等か又はそれ以下に設定されて
いる。スクレーパ部２４の外表面には前記ボールねじ軸
１のボールねじ溝３と同ピッチのボールねじ溝２４ａが
形成されている。ここで、前記調整手段により、スクレ
ーパ部２４をボールねじ軸１の直径方向及び長手方向に
微調整してスクレーパ部２４のボールねじ溝２４ａとボ
ールねじ軸１のボールねじ溝３との間隔を調整し、スク
レーパ部２４のボールねじ溝２４ａを転動するボール８
のがた付きをなくすことができる（すき間を略０又は軽
予圧を与えることができる）。従って、かかるスクレー
パ部２４のボールねじ溝２４ａは、前記ボールねじ軸１
のボールねじ溝３と連続し、転動するボール８を案内し
て各ボール８の移動をスムーズに行えると共にガタのな
い移動が可能となる。
【００１５】前記固定手段１７のアーム部２２には、固
定手段に作用する駆動軸（ボールねじ軸）１のねじり力
を検出するための応力センサ３３が設けられている。か
かるセンサ３３としては、歪みまたは磁気センサ等が挙
げられる。
【００１６】本第一実施の形態は以上の構成からなり、
次にその作用を述べる。上記駆動軸の移動装置は、例え
ば本体フレーム１５を図外の工作機械やロボット等の取
付部に固定して装着される。そして、ボールねじ軸１は
所望のシリンダのシリンダロッドを往復移動させる場合
に使用される。
【００１７】モータが作動するとボールねじナット５が
回転する。ボールねじナット５が回転駆動されると、ボ
ールねじ軸１は、固定手段１７のスクレーパ部２４がガ
イド溝４に案内されているため、その回転が規制され軸
方向にスライドし、モータの回転方向に応じて前進又は
後進する。
【００１８】以上のように本第一実施の形態では、単体
の固定手段１７をガイド溝４に係合させるという簡単な
構造でボールねじ軸１の回転を阻止することができる。
また、構造が簡単であることからコストも安価にできる
利点がある。
【００１９】しかも、固定手段１７に設けた応力センサ
３３で固定手段１７に作用するねじり力を直接検出する
ので、従来のように駆動軸のトクル検出をボールねじナ
ット５を回転させるモータの電流値を計測する場合に比
し、精度が向上し高速化が可能となると共に、省エネ化
を図ることができる。
【００２０】本発明は上記実施の形態に限定されるもの
ではなく、例えば、図３及び図４に本発明の第二実施の
形態を示す。尚、前記第一実施の形態と同一部材は同一
符号を付してその説明を所略する。
【００２１】前記固定手段１７のスクレーパ部２４に
は、ボールねじ溝２４ａが設けられておらず、ボール８
が通過できるように、スクレーパ部２４の外表面は、ボ
ールねじ軸１のボールねじ溝３の底面と同等になってい
る。また、スクレーパ部２４の外表面は凸状面を有して
いる。かかる実施の形態は、スクレーパ部２４の表面を
転動するボール８は、前記ボールねじナット５のボール
ねじ溝７に案内されるため、脱落することなくスムーズ
に移動する。
【００２２】また、固定手段１７の取付部２０は、前記
隙間調整スペーサ２６を設けることなく、直接取り付け
られている。スクレーパ部２４はボールねじナット５と
の間隔を微調整できるようになっている。
【００２３】図５は本発明の第三実施の形態を示す。
尚、前記第一実施の形態と同一部材は同一符号を付して
その説明を所略する。本実施の形態では、ねじ溝（雄ね
じ部）３を有するスベリねじ軸（駆動軸）１と、該スベ
リねじ軸１のねじ部が螺合するねじ溝（雌ねじ部）３５
を有するナット５とを備えている。また、固定手段１７
のスクレーパ部２４には、前記スベリねじ軸１のねじ溝
と同ピッチのねじ溝（ねじ部）３６が形成されている。
【００２４】本第三実施の形態では、スクレーパ部２４
のねじ部がスベリねじ軸１のねじ部の一部を構成するた
め、ナット５の回転をスムースに行え、構造が簡単で安
価に提供できる。
【００２５】本発明は上記の実施の形態に限定されるも
のではなく、図６（イ）に示す如く前記被ガイド部（ス
クレーパ部２４）はボールを介してガイド部（ガイド
溝）４に案内される構成であっても良い。具体的には、
前記スクレーパ部２４に、前記ガイド溝４を転動する複
数のボール３８を転動自在に設け、各ボール３８はリタ
ーンパイプ又はリターン溝等の循環手段３９を設けるこ
とにより、ガイド溝４を転動しながら循環できるように
しても良い。かかるボール３８をスクレーパ部２４に設
けることにより、更にスクレーパ部２４がガイド溝４を
スムーズに移動できるようになる。
【００２６】更に、前記ガイド部としては、ガイド溝４
に限らず、図６（ロ）に示す如く駆動軸１に平坦面４０
を設け、しかも、固定手段１７にも該平坦面４０を摺動
する摺動平坦面（被ガイド部）４１が設けられている。
しかも、駆動軸１の平坦面４０は複数設けられており、
従って、固定手段１７も複数設けることも可能である。
【００２７】また、固定手段１７のスクレーパ部２４は
ガイド溝４に嵌合していることから、本体フレーム１５
を固定した際には、駆動軸１の相対回転は不可能である
が、前記ナット５を固定し、且つ、前記固定手段１７側
（本体フレーム１５）を回転可能に設けることにより、
駆動軸１を簡単な構造で回転させることが可能となる。
しかも、本体フレーム１５とナット５の両方を回転可能
とすることにより、駆動軸１を回転させながら軸方向に
前進または後進させることができる。
【００２８】
【発明の効果】本発明は、固定手段をナットと駆動軸と
の間に介在させて駆動軸の回転を規制する構成であるこ
とから、駆動軸にボールスプラインナットとボールねじ
ナットとを別体で且つ間隔を有して外嵌装着する場合に
比し、装置の小型化を簡単に図ることできる。
【００２９】しかも、前記被ガイド部には、駆動軸のね
じ溝と同ピッチのねじ溝が形成され、且つ、前記ガイド
部は駆動軸の軸方向に形成されたガイド溝からなり、該
ガイド溝に案内される前記被ガイド部と駆動軸の両方の
ねじ溝の間隔を調整する調整手段を備えいる場合には、
例えばボールの移動をスムーズに行え、ボールねじナッ
トの回転に伴う駆動軸の移動を確実に行える。
【００３０】更に、前記固定手段には、固定手段に作用
する駆動軸のねじり力を検出するための応力センサが設
けられている場合には、軸方向に移動する駆動軸に不用
意に回転力が作用した場合を容易に検出でき、精度が向
上し高速化が可能となると共に、省エネ化を図ることが
でき、駆動軸の移動装置の制御を確実に行える利点があ
る。
【００３１】また、前記被ガイド部はボールを介してガ
イド部に案内される構成である場合には、被ガイド部は
ガイド部に案内されてスムーズに移動できる。
【００３２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施の形態の要部を示す断面正面
図。
【図２】同断面側面図。
【図３】本発明の第二実施の形態の要部を示す断面正面
図。
【図４】同断面側面図。
【図５】本発明の第三実施の形態の要部を示す断面正面
図。
【図６】（イ）は固定手段の他の実施の形態を示す断面
図、（ロ）は駆動軸及び固定手段の他の実施の形態を示
す断面図。
【図７】従来例を示す概略正面図。
【符号の説明】
１…ボールねじ軸，スベリねじ軸（駆動軸）、３…ボー
ルねじ溝（ねじ溝）、４…ガイド溝（ガイド部）、５…
ボールねじナット（ナット）、１５…本体フレーム、１
７…固定手段、２４…スクレーパ部（被ガイド部）、３
３…応力センサ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 螺旋状のねじ溝を有する駆動軸に、ナッ
    トが外嵌装着され、前記ナットは、前記駆動軸を軸方向
    に移動すべく、本体フレームに回転可能に支持されてい
    る駆動軸の移動装置において、前記本体フレーム側には
    前記駆動軸の回転を規制するための固定手段が設けら
    れ、該固定手段は、前記駆動軸の軸方向に形成されたガ
    イド部に沿って移動自在な被ガイド部を備え、該被ガイ
    ド部は、前記ナットと駆動軸との間に臨んでいることを
    特徴とする駆動軸の移動装置。
  2. 【請求項２】 螺旋状のねじ溝を有する駆動軸に、ボー
    ルねじナットが前記ねじ溝を転動するボールを介して外
    嵌装着され、前記ボールねじナットは、前記駆動軸を軸
    方向に移動すべく、本体フレームに回転可能に支持され
    ている駆動軸の移動装置において、前記本体フレーム側
    には前記駆動軸の回転を規制するための固定手段が設け
    られ、該固定手段は、前記駆動軸の軸方向に形成された
    ガイド部に沿って移動自在な被ガイド部を備え、該被ガ
    イド部は、前記ボールが転動できるように、前記ナット
    と駆動軸との間に臨んでいることを特徴とする駆動軸の
    移動装置。
  3. 【請求項３】 前記被ガイド部には、駆動軸のねじ溝と
    同ピッチのねじ溝が形成され、且つ、前記ガイド部は駆
    動軸の軸方向に形成されたガイド溝からなり、該ガイド
    溝に案内される前記被ガイド部と駆動軸の両方のねじ溝
    の間隔を調整する調整手段を備えいる請求項１又は２に
    記載の駆動軸の移動装置。
  4. 【請求項４】 前記被ガイド部はボールを介してガイド
    部に案内される構成である請求項１又は２に記載の駆動
    軸の移動装置。
  5. 【請求項５】 前記固定手段には、固定手段に作用する
    駆動軸のねじり力を検出するための応力センサが設けら
    れている請求項１又は２に記載の駆動軸の移動装置。
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