JP2005069489A - 駆動ねじ送り装置 - Google Patents

Abstract

【課題】キャリッジとねじ送り装置との間の角度ずれや整合ずれが補償されるか否かにかかわりなく、ねじ送りされるキャリッジや機械要素の送り位置が正確に達成されるねじ送り装置を提供する。
【解決手段】少なくとも２個の継手部（５ａ，５ｂ）を有した自在継手（５）を装着したねじ−ナット送り機構（３，４）を備えたねじ送り装置。前記自在継手（５）が弾性継手として形成され、前記継手部（５ａ，５ｂ）は、周方向には弾性を有するとともに送り方向には剛性を有する複数のリンクアーム部（２５ａ，２５ｂ）によって互いにつながれている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、少なくとも２個の継手部を有した自在継手を装着したねじ−ナット送り機構を備えたねじ送り装置にに関する。

この種のねじ送り装置においては、ねじ軸またはそのナット体が回転運動させられ、これによって非回転部品は軸方向変位を生じ、この軸方向移動がキャリッジ又は何らかの機械要素を送り移動させることになる。移動される機械要素の送り方向を一方とし、ねじ−ナット送り機構の軸を他方とした両者の間に角度ずれまたは整合ずれあるいはその両方が生じる場合に、それらのずれを補償するには、双方の間の伝達を１組または２組の自在継手（ユニバーサルジョイント）を介して行うことが知られている。

そのような構成を採用したねじ送り装置においては、ねじ−ナット送り機構の回転運動位置と直線送りされる機械要素の位置との間に極めて正確な対応関係を保証することが必要である。したがって、ねじ−ナット送り機構の所定の回転がねじ送りされる機械要素の再現性ある正確な移動変位を生み出すことが必要である。

このため、遊びなしに作動するボールねじ送り機構を使用することは既に知られている。しかしながらこの場合でも、それぞれ一定の遊びを生み出す４個の連結点が存在することから、自在継手に由来するなお一定の不正確性が避けられない。

前記から出発して本発明の目的は、公知のねじ送り装置を改良し、機械要素とそのねじ送り装置との間の角度ずれまたは整合ずれあるいはその両方が補償されるか否かにかかわりなく、ねじ送りされるキャリッジや機械要素の送り位置が従来以上に正確に達成されるようにすることである。さらにその際、信頼性の高い安価な構造を実現することである。

前記課題を解決するために、少なくとも２個の継手部を有した自在継手を装着したねじ−ナット送り機構を備えた、本発明によるねじ送り装置では、前記自在継手が弾性継手として形成され、前記継手部が、周方向には弾性を有するとともに送り方向には剛性を有する複数のリンクアーム部によって互いにつながれている。

この構成では、従来必要とされた４個の自在継手の連結点は、本発明での自在継手としての弾性継手部分の両端を構成する継部に一体形成されたリンクアーム部によって置き換えられることから、絶対的に遊びのない伝動（ねじ送り変位の伝達）が保証される。整合ずれ、組付けの不正確性等に対して要求される補償は、これらのリンクアーム部が周方向には弾性を有する一方でねじ送り方向には剛性を有することによって達成される。これによって角度ずれならびに径方向ずれのいずれも補償することが可能である。換言すれば、本発明における単一の継手部分は直列連結された２組の自在継手（ユニバーサルジョイント）に取って代わっているのである。

リンクアーム部は基本的にほぼ任意の形状と向きを有していてよい。ただし、リンクアーム部が送り（ねじ送り）方向に細長に延ばされ、それよってに周方向に弾性を示しながらも送り方向（軸方向）に最大の剛性が得られるのであれば、特に好適である。その際、複数のリンクアーム部は周方向に間隔をあけて配置されているとよい。ただし、従来の自在継手の４個の連結点に相応してそれぞれ９０°ずらして周方向に配置された４群のリンクアーム部を設けるのが最適である。

複数の継手部（例えば前側継手部と後側継手部）とこれらをつなぐリンクアームの具体的な好適形態として、継手部の間に中間リング部を位置させ、リンクアーム部としては、一方の継手部から延びて中間リング部に達するものと、他方の継手部から延びて前記中間リング部に達するものを交互に配置させ、リンクアーム部と中間リング部は一体形成されているものが提案される。

リンクアーム部の構造形成に関して、本発明による特に好適な実施形態では、リンクアーム部と中間リング部と継手部が、１本の中空円筒に周方向スリットと軸方向スロットを設けることによって形成される。この周方向スリットは同時に、互いに可動性を有する継手部間に許容限度を越えるリンクアーム部の変形が阻止されるような隙間を設定するために使用することができる。

さらに、周方向スリットには少なくとも部分的に減衰材を充填することができる。これにより共振現象を回避し、場合により、擾乱的固有振動数を問題とならないレベルに変移させることが可能である。

なお、ねじ送り装置において、ねじ軸またはナット体が回転運動を行うかあるいは軸方向運動を行うかは実質的に問題ではない。ただし工作物精密計測への使用のための、本発明の好適な実施形態の１つでは、ねじ−ナット送り機構のねじ軸はその両端において軸方向変位不能にかつ回転変位可能に軸受け支持され、ねじ−ナット送り機構のナット体はねじ送りされるキャリッジや工具ホルダなどの機械要素と継手部を介して連結されている。

本発明のねじ送り装置においては、ねじ−ナット送り機構としてボールねじ機構なども含め種々の送り機構が利用可能で、本発明でその種類は限定されてはいない。
本発明のその他の特徴および利点は以下の図面に基づく実施例の説明ならびに図面自体から判明する通りである。

図１には縦方向に２本の平行なレール１ａと１ｂとを有するベッド１が示されている。テーブル状のキャリッジ２はこれら２本のレール上を走行案内されている。キャリッジ２の駆動はねじ軸３を経て行われ、該ねじ軸はその両端でベッド１に回転可能、ただし軸方向変位不能に軸受け支持されており、モータ７によって回転させられる。前記ねじ軸はナット体４と噛合しており、該ナット体４自体はキャリッジ２と連動連結されている。ナット体４とキャリッジ２との連結は本発明による弾性（自在）継手５を介して行われ、この弾性継手５は取付部品たとえばブラケット６を用いてキャリッジ２と連結されている。
キャリッジ２は、このキャリッジ２上に装着されて、たとえば種々の工具または測定センサに接近させられることとなる図中不図示の目的物のための精密ねじ送り位置決めに使用される。

図２と図３は前記弾性継手を拡大して示したものである。同図から、この弾性継手は２個の同様な継手部５ａと５ｂを備えていることが理解できる。各々の継手部５ａと５ｂはリング形の接続フランジ１５ａ、１５ｂからなり、この接続フランジ１５ａと１５ｂのそれぞれにナット体４ないしブラケット６が組み付けられる。各々の接続フランジ１５ａ又は１５ｂからはそれぞれ対向する接続フランジ１５ｂ又は１５ａに向かって軸方向に複数本の、好ましくは１８０°間隔で、リンクアーム部２５ａ又は２５ｂが延びている。さらに、リンクアーム部２５ａと２５ｂは９０°間隔となっている。

これらのリンクアーム部２５ａ、２５ｂは軸方向には剛性で、周方向には柔軟な撓み梁として形成されて、１個の共通の中間リング部３５とそれぞれ一体化されている。リンクアーム部２５ａと２５ｂとはそれぞれ周方向に９０°ずらして配置されて、対向する接続フランジ１５ｂ又は１５ａに達するように配設されていることにより、接続フランジ１５ａと１５ｂとは無負荷状態において平行な姿勢から、負荷下で、任意の方向に屈曲することができる。したがって、この弾性継手は、継手部５ａと５ｂの間のいっさいの遊びを排除した形の、２組の一般的なユニバーサルジョイントの機能を得ることとなる。

リンクアーム部２５ａ、２５ｂならびに中間リング部３５、接続フランジ１５ａ、１５ｂは、中間リング部３５を周方向に延びる周方向スリット３６と３７によって両側の接続フランジから局部的に切離し、リンクアーム部２５ａと２５ｂをもっぱら軸方向に延びる筒部分片状の軸方向スロット２６と２７によって作り出すことにより、単一の部材から製造されるのが好適である。これにより、安価で、コンパクトな構造の完全な継手が得られる。特に、継手部５ａ、５ｂと中間リング部３５とから作り出される円筒体の内部空間は空所のままであることから、この弾性継手の軸方向にねじ軸３を挿通させることができる。

図４と図５は別実施形態を示しており、先の実施形態と基本的には同一であるが、弾性部材としての板ばね４０、４１が付加されていることで異なっている。この板ばね４０、４１は、中央に半円湾曲部を有し、周方向スリット３６ないし３７をまたいで中間リング部３５と接続フランジ１５ａないし１５ｂを連結している。板ばね４０は周方向においてそれぞれリンクアーム部２５ａの間に配置され、板ばね４１は周方向においてそれぞれリンクアーム部２５ｂの間に配置されている。これらの板ばね４０、４１はその湾曲部が周方向に延びていることにより軸方向と半径方向には柔軟性を有するが、ただし周方向には剛性となる。これらの板ばね４０、４１は接続フランジ１５ａ、１５ｂと中間リング部３５との位置合わせされた窪み中に遊びなく固定されており、その結果、本発明によるねじ送り装置に用いられているこの弾性継手は角度・半径方向ずれを従前どおり良好に補償することができるが、周方向には剛性を保持し、したがって高度な回転剛性を有している。これによりねじ軸３の回転角とキャリッジ２の直線方向変位との間の対応関係はいっそう改善されることとなる。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。

弾性継手を有した本発明によるねじ送り装置の平面図 弾性継手の斜視図 弾性継手の軸方向断面図 別実施形態における弾性継手の側面図 別実施形態における弾性継手の正面図

符号の説明

３ ねじ軸（ねじ−ナット送り機構）
４ ナット体（ねじ−ナット送り機構）
５ａ 継手部
５ｂ 継手部
５ 弾性継手
２５ａ リンクアーム部
２５ｂ リンクアーム部

Claims (9)

1. 少なくとも２個の継手部（５ａ，５ｂ）を有した自在継手（５）を装着したねじ−ナット送り機構（３，４）を備えたねじ送り装置において、
   前記自在継手（５）が弾性継手として形成され、前記継手部（５ａ，５ｂ）は、周方向には弾性を有するとともに送り方向には剛性を有する複数のリンクアーム部（２５ａ，２５ｂ）によって互いにつながれていることを特徴とするねじ送り装置。
2. 前記リンクアーム部（２５ａ，２５ｂ）は送り方向に細長に延びていることを特徴とする請求項１に記載のねじ送り装置。
3. 前記複数のリンクアーム部は周方向に間隔をあけて配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のねじ送り装置。
4. 前記継手部（５ａ，５ｂ）の間に中間リング部（３５）が位置しており、前記リンクアーム部（２５ａ，２５ｂ）は、一方の継手部（５ａ）から延びて前記中間リング部（３５）に達するものと、他方の継手部（５ｂ）から延びて前記中間リング部（３５）に達するものが交互に配置されており、前記リンクアーム部（２５ａ，２５ｂ）と前記中間リング部（３５）は一体形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のねじ送り装置。
5. 前記リンクアーム部（２５ａ，２５ｂ）は周方向に９０°ずつずらして配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のねじ送り装置。
6. 前記リンクアーム部（２５ａ，２５ｂ）と前記中間リング部（３５）と前記継手部（５ａ，５ｂ）が、１本の中空円筒に周方向スリットと軸方向スロットを設けることによって形成されていることを特徴とする請求項４に記載のねじ送り装置。
7. 前記周方向スリットは少なくとも部分的に減衰材で充填されていることを特徴とする請求項６に記載のねじ送り装置。
8. 前記継手部（５ａ，５ｂ）は、周方向には剛性を示すが、軸方向と径方向には柔軟な弾性部材（４０，４１）によっても前記中間リング部（３５）とつながれていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のねじ送り装置。
9. 前記ねじ−ナット送り機構（３，４）のねじ軸（３）はその両端において軸方向変位不能にかつ回転変位可能に軸受け支持され、前記ねじ−ナット送り機構（３，４）のナット体（４）はねじ送りされる機械要素（２）と前記継手部（５ａ，５ｂ）を介して連結されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のねじ送り装置。
   

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