JP2016211666A - Driving device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ねじとナットによって駆動するロングストロークの駆動装置に関する。 The present invention relates to a long stroke driving device driven by a screw and a nut.
従来、ボールねじとボールねじナットを使った駆動装置では複数のギア構造を用いていたが、特許文献1に記載されているように、テーブルを昇降させるのに、2本のボールねじを駆動する為に多くの歯車が必要であり構造が複雑であり、装置自体も大きなものとなっていた。
Conventionally, a drive device using a ball screw and a ball screw nut has used a plurality of gear structures. However, as described in
従来のボールねじとボールねじナットを使った駆動装置は、長いストロークが必要な場合にはボールねじの強度確保のために、大きなサイズのボールねじを使い、構造的に大きな専有面積が必要であり、結果的に装置の設置場所が大きくなっていた。
さらに、引用文献1ではボールねじ1本分の余分なストロークが存在し、駆動する前にすでに無駄なストロークが存在していた。
Conventional ball screw and ball screw nut drive units use a large size ball screw to secure the strength of the ball screw when a long stroke is required. As a result, the installation place of the apparatus has become large.
Furthermore, in
回転運動を直線運動に変換する駆動装置において
第1のねじの一端を架台に固設した回転防止治具に固定し、さらに第1のねじに螺合する第1のナットを連結部品に固設した第1のベアリングで支持し、第1のねじの他端に固着した第1のギアの回転運動を直線運動に変換する第1運動変換機構と、
第2のねじに螺合する第2のナットに連結したロッドがガイドにより回転を抑止される様に支持され、さらに第2のねじを連結部品に固設した第2のベアリングで支持し、第2のねじの一端に固着した第2のギアの回転運動を直線運動に変換する第2運動変換機構と、
第1のギアと第2のギアを組合せ、第1運動変換機構の第1のナットと第2運動変換機構の第2のねじを、第1と第2のベアリングを介して連結部品で連結し、
連結部品に取り付けた回転駆動源の回転運動を第1又は第2のギアに伝達する伝達部品と、
から成る駆動装置とした。
In a drive device that converts rotational motion into linear motion, one end of the first screw is fixed to a rotation prevention jig fixed to the gantry, and a first nut that is screwed to the first screw is fixed to the connecting component. A first motion conversion mechanism that converts the rotational motion of the first gear that is supported by the first bearing and fixed to the other end of the first screw into linear motion;
The rod connected to the second nut screwed to the second screw is supported by the guide so as to be prevented from rotating, and the second screw is supported by the second bearing fixed to the connecting part, A second motion conversion mechanism for converting the rotational motion of the second gear fixed to one end of the screw of 2 into linear motion;
The first gear and the second gear are combined, and the first nut of the first motion conversion mechanism and the second screw of the second motion conversion mechanism are connected to each other by a connecting component via the first and second bearings. ,
A transmission component for transmitting the rotational motion of the rotational drive source attached to the coupling component to the first or second gear;
A drive device comprising:
前記2つのギアは逆回転をするようにした。 The two gears rotate in the reverse direction.
複数の駆動装置を並列に接続することによって、複数倍のストロークが得られるようにした。 Multiple strokes can be obtained by connecting a plurality of drive devices in parallel.
第1の駆動装置の第2運動変換機構の第2のナットをリニアガイドによって回転を抑止された接続部品と固着させて、さらに第2の駆動装置の第1運動変換機構の第1のねじの一端を接続部品に固設された回転防止治具に固着したことにより第1の駆動装置と第2の駆動装置を接続するようにした。 The second nut of the second motion conversion mechanism of the first drive device is fixed to the connecting component whose rotation is suppressed by the linear guide, and the first screw of the first motion conversion mechanism of the second drive device is further fixed. The first driving device and the second driving device are connected by fixing one end to an anti-rotation jig fixed to the connection component.
本発明は、以上の構成であるから以下の効果が得られる。
1)構造がシンプルなため、製造コストが安く、短いストロークで略2倍のストロークが得られるうえ、故障が少ない。
2)実際に動き出す前の初期のムダなストロークがほぼゼロで、非常にコンパクトである。
3)ロッドの中間位置にガイド機能を持たせることができるため、高荷重にも対応できる。
4)装置を小型化にもできるし、かつ大型化もできる。
Since this invention is the above structure, the following effects are acquired.
1) Since the structure is simple, the manufacturing cost is low, the stroke can be almost doubled with a short stroke, and there are few failures.
2) The initial wasteful stroke before actually moving is almost zero, and it is very compact.
3) Since a guide function can be provided at an intermediate position of the rod, it can cope with a high load.
4) The apparatus can be reduced in size and increased in size.
最初に本駆動装置の構成について図1を用いて説明する。
まず、第1運動変換機構51は、片方の一端を架台26に取り付けた回転防止治具21に固定された第1のねじ11に第1のナット12が螺合されている。また、第1のナット12の一端は第1のギア6が固着されている。また、第1のナット12は第1のベアリング13に保持されており第1のナット12は回転自在になっている。さらに第1のベアリング13は連結部品17に支持されている。
First, the configuration of the present drive device will be described with reference to FIG.
First, in the first
第2運動変換機構は52、第2のねじ14は一端に第2のギア7とプーリb5が固着されている。第2のねじ14には第2のナット15が螺合されている。第2のナット15にはロッド22が固着されており、ロッド22の反ナット側の一端は回転防止になるように略四角形になって、ガイド25が取り付けられている。
一方、第2のねじ14は第2のベアリング16により保持されている。さらに、第2のベアリング16は連結部品17により支持されている。
第2のギア7と第1のギア6が組み合わさって回転運動を伝える構成になっている。
The second motion conversion mechanism is 52, and the
On the other hand, the
The
第1運動変換機構51と第2運動変換機構52は連結部品17により連結されている。第2運動変換機構52では連結部品17にガイド27が固着されており、サポート27の先端は、ガイド25によりロッド22をガイドしている。
また、架台26にはリニアガイドが取り付けられており、連結部品の第1運動変換機構51をリニアガイドa23が第2運動変換機構52をリニアガイドb24がそれぞれガイドしている。
The first
In addition, a linear guide is attached to the
連結部品17に取り付けられた回転駆動源2からは伝達部品3によって第2運動変換機構52の第2のねじ14に回転運動が伝えられて、第2のねじ14を回転させるとともに、第1のギア7も同時に回転させる。
回転駆動源2は一例としてサーボモータやインバータモータのようなモータが用いられることが望ましい。
また、伝達部品3は、タイミングベルト、チェーンのようなものが用いられることが望ましい。
Rotational motion is transmitted from the
As an example of the
In addition, it is desirable to use a
駆動装置1の構成要素として第1運動変換機構51と第2運動変換機構52がある。
回転駆動源2によりプーリa4、回転部品3、プーリb5を経由して第2のギア7を回転させると第2のギア7と第1のギア6がそれぞれ反対方向に回転する。
本図では矢視Aから見て、第1のギア6が右回転で、第2のギア7が左回転の場合を説明する。
まず第1のギア6では、第1のナット12と第1のギア6が一体となっている。固定された第1のねじ11と螺合している第1のナット12は第1のベアリング13に支持されているので、自在に回転することができる。第1のナット12は回転開始と同時に紙面に向かって左の方向に移動する。第1のナット12と連結部品17は移動方向に対してベアリングを介して拘束されているので、連結部品17も第1のナット12と同じ方向に移動する。また、連結部品17はリニアガイドa23、リニアガイドb24によって支持されている。回転駆動源2は連結部品17と一体になっているので回転駆動源2も紙面に向かって左方向に同時に移動することになる。
There are a first
When the
In this figure, a case where the first gear 6 is rotated clockwise and the
First, in the first gear 6, the
ここで、連結部品17の紙面に向かって左先端部分のサポート27の内面は角型になって、ガイド25が取り付けられている。連結部品17はリニアガイドa23、リニアガイドb24に支持されているために回転することはない。また、第2のナット15に取り付けられたロッド22は先端が角型になって、ガイド25の内面を摺動する構成になっているので、ロッド22自体は回転しない構成になっている。
Here, the inner surface of the
一方、第2のギア7と、第2のギア7に固定された第2のねじ14は、第1のギア6と逆回転することになる。第2のギア7が回転し、第2のねじ14が回転すると、第2のねじ14に螺合された第の2ナット15は、紙面に対して左方に移動することになる。この時第2のナット15に固着されているロッド22は同時に紙面に対して左方に移動することになる。
これに対して、第2のねじ14は連結部品17に対して移動しない。
On the other hand, the
On the other hand, the
以上の説明から、回転駆動源2が回転を開始して連結部品17が第1のねじ11の長さ分移動して、ロッド22が第2のねじ14の長さ分移動することになるので、トータルとしてロッド22は第1のねじ11の長さと第2のねじ14の長さを合わせた長さ移動することになる。
また連結部品17が移動する速度と第2のナット15が移動する速度は同じであるので、ロッド22の移動する絶対速度は、連結部品17の移動速度の略2倍になる。
図2に全ストロークが移動した後の外形図を示す。
From the above description, the
Further, since the speed at which the connecting
FIG. 2 shows an external view after the entire stroke has moved.
図2に本発明の駆動装置が前進限まで移動した図を示す。
連結部品17は架台26の中を移動して架台26の左限まで移動している。同時に回転駆動源2も連結部品17に取り付けられているので連結部品17と同じく移動して架台26の連結部品17と同じ位置まで移動している。
またサポート27は第2のねじ14のストロークだけ左方へ移動し、ロッド22は移動開始前の位置よりも第1のねじ11と第2のねじ14の2つのストローク分だけ左方に移動している。
FIG. 2 shows a diagram in which the drive device of the present invention has moved to the forward limit.
The connecting
Further, the
図1では第1のねじ11と第2のねじ14が右ねじの場合、第1運動変換機構51では第1のナット12が右回転するので第1のナット12は紙面に向かって左方向に移動する。また、第2運動変換機構52では第2のねじ14が左回転のために第2のナット15が紙面に向かって左側に移動する。
In FIG. 1, when the
次に、第1のギア6と第2のギア7をタイミングベルト、チェーンなどで包括的に駆動する場合を説明する。
この場合、第1のギア6、第2のギア7ともに右回転する場合を説明する。
第1運動変換機構51では右ねじで第1のギア6が右回転するため第1のナット12は紙面に向かって左方向に移動する。
第2運動変換機構52では第2のねじ14が右に回転するために、第2のナット15を紙面に向かって左に移動させるためには第2のねじ14と第2のナット15が左ねじとなっている必要がある。
すなわち第1運動変換機構51と第2運動変換機構52の右ねじ、左ねじとは第1のギア6と第2のギア7の回転方向と重要な関係がある。
Next, a case where the first gear 6 and the
In this case, the case where both the 1st gear 6 and the
In the first
In the second
That is, the right and left threads of the first
また、ロッド22の先端部にはサポート27で支持されたガイド25によりロッド22がサポートされているため、ロッド22に大きな力がかかっても曲がったり、破損しにくい構成になっている。
Further, since the
図3に本発明の駆動装置を2台、並列に接続した駆動装置の初期状態の図を示す。
駆動装置は第1の駆動装置101と第2の駆動装置201とから構成される。
第1の駆動装置には第1運動変換機構301と第2運動変換機構302から構成され、第2の駆動装置には第1運動変換機構303と第2運動変換機構304から構成されている。
まず、第1の駆動装置について説明する。
連結部品117に固定された回転駆動源102により第1のギア106と第2のギア107は、図示の様に逆回転する。第1のねじ111の一端部は回転防止治具121により固定されて回転しないようになっている。そのため、ベアリング113で支持されたナット112は回転して紙面に向かって連結部品117と回転駆動源102と一緒に左方へ進む。一方、第2のギア107に取り付けられた第2のねじ114はベアリング116に支持されて回転するが、第2のナット115は第2のナット115の固着している接続部品122がリニアガイドb124によって回転は抑止されているので接続部品122は紙面に向かって左方で進む。
FIG. 3 shows a diagram of an initial state of a drive device in which two drive devices of the present invention are connected in parallel.
The driving device includes a
The first drive device includes a first
First, the first drive device will be described.
The
次に第2の駆動装置201について説明する。
第1の駆動装置101の接続部品122に回転防止治具221が固着されている。この回転防止治具221は第1のねじ211の回転を抑止している。
連結部品217に固定された回転駆動源202により第1のギア206と第2のギア207は、図示の様に逆回転する。
第1のねじ211の回転を抑止しているため、ベアリング213で支持されたナット212は回転して紙面に向かって連結部品217と回転駆動源202と一緒に左方へ進む。一方、第2のギア207に取り付けられた第2のねじ214はベアリング216に支持されて回転するが、第2のナット215は第2のナット215の固着しているロッド222がガイド225によって回転を抑止されていることと、連結部品217がリニアガイドb124によって回転は抑止されているのでロッド222は紙面に向かって左方で進む。
Next, the
An
The
Since the rotation of the
以上の様に第1の駆動装置101と第2の駆動装置201はそれぞれの回転駆動源によって独立して
ロッドを移動させる構成になっている。
またこの構成から、駆動装置は複数組み合わせることができ、またそれぞれを独立に移動させることができる。
As described above, the
In addition, from this configuration, a plurality of drive devices can be combined, and each of them can be moved independently.
ストロークは駆動装置1台についてねじの長さの略2倍の長さほど進行することになる。
そのため、駆動装置2台であれば、ねじの長さの略4倍の長さほど進行することになる
The stroke proceeds about twice as long as the screw length for one drive unit.
Therefore, if there are two drive devices, the length of the screw advances approximately four times the length of the screw.
以上の説明では、ねじとナットは一般的なねじとナットについて説明してきたが、実用的にはボールねじとボールねじのナットで構成するのが一般的である。 In the above description, the screws and nuts have been described as general screws and nuts. However, in practice, the screws and nuts are generally constituted by ball screws and ball screw nuts.
回転駆動源はサーボモータのようなモータが一般的である。また、インバータモータのようなものでも良い。 The rotation drive source is generally a motor such as a servomotor. Moreover, a thing like an inverter motor may be used.
本発明の駆動装置は水平に取り付けても、垂直に取り付けても、斜めに取り付けても、あらゆる姿勢で機能を発揮できる構成になっている。 The drive device of the present invention is configured to be able to perform its function in any posture, whether it is horizontally mounted, vertically mounted, or obliquely mounted.
この駆動装置は一例として、一般的な昇降装置や押出プレスのシャー装置、ビレットローダ、ビレットプッシャーなどに利用することができる。 As an example, this driving device can be used for a general lifting device, a shear device of an extrusion press, a billet loader, a billet pusher, and the like.
引用文献1ではボールねじ1本分の余分なストロークが存在し、これ以上コンパクトな形にはできなかったが、本発明では、余分なストロークは略0である。
従来のものと比較するとメンテナンスが容易になっているばかりか、2倍のストロークがとれるために非常にコンパクトな構造でストロークの長い、強度的に強化される中間位置でガイド構造の機能をもった工程動作が得られる。
In Cited
Not only is the maintenance easier compared to the conventional one, but also it has a very compact structure due to the double stroke, and the function of the guide structure at the middle position where the stroke is long and strengthened. Process operation is obtained.
駆動装置の回転駆動源をサーボモータ駆動にすると、高速化により時間短縮ができることと、移動速度を任意に変えられること、さらには任意の位置のロッド22を停止させることができる。
When the rotational drive source of the driving device is driven by a servo motor, the time can be shortened by increasing the speed, the moving speed can be arbitrarily changed, and the
本発明は、以上の構成であるから以下の効果が得られる。
1)構造がシンプルなため、製造コストが安く、短いストロークで略2倍のストロークが得られるうえ、故障が少ない。
2)実際に動き出す前の初期のムダなストロークがほぼゼロで、非常にコンパクトである。
3)ロッドの中間位置にガイド機能を持たせることができるため、高荷重にも対応できる。
4)装置を小型化にもできるし、かつ大型化もできる。
Since this invention is the above structure, the following effects are acquired.
1) Since the structure is simple, the manufacturing cost is low, the stroke can be almost doubled with a short stroke, and there are few failures.
2) The initial wasteful stroke before actually moving is almost zero, and it is very compact.
3) Since a guide function can be provided at an intermediate position of the rod, it can cope with a high load.
4) The apparatus can be reduced in size and increased in size.
1 駆動装置
2 回転駆動源
3 伝達部品
4 プーリa
5 プーリb
6 第1のギア
7 第2のギア
11 第1のねじ
12 第1のナット
13 第1のベアリング
14 第2のねじ
15 第2のナット
16 第2のベアリング
17 連結部品
21 回転防止治具
22 ロッド
23 リニアガイドa
24 リニアガイドb
25 ガイド
26 架台
27 サポート
51 第1運動変換機構
52 第2運動変換機構
DESCRIPTION OF
5 Pulley b
6
24 Linear guide b
25
52 Second motion conversion mechanism
Claims (4)
第1のねじの一端を架台に固設した回転防止治具に固定し、さらに第1のねじに螺合する第1のナットを連結部品に固設した第1のベアリングで支持し、第1のねじの他端に固着した第1のギアの回転運動を直線運動に変換する第1運動変換機構と、
第2のねじに螺合する第2のナットに連結したロッドがガイドにより回転を抑止される様に支持され、さらに第2のねじを連結部品に固設した第2のベアリングで支持し、第2のねじの一端に固着した第2のギアの回転運動を直線運動に変換する第2運動変換機構と、
第1のギアと第2のギアを組合せ、第1運動変換機構の第1のナットと第2運動変換機構の第2のねじを、第1と第2のベアリングを介して連結部品で連結し、
連結部品に取り付けた回転駆動源の回転運動を第1又は第2のギアに伝達する伝達部品と、
から成る駆動装置。 In a drive device that converts rotational motion into linear motion, one end of the first screw is fixed to a rotation prevention jig fixed to the gantry, and a first nut that is screwed to the first screw is fixed to the connecting component. A first motion conversion mechanism that converts the rotational motion of the first gear that is supported by the first bearing and fixed to the other end of the first screw into linear motion;
The rod connected to the second nut screwed to the second screw is supported by the guide so as to be prevented from rotating, and the second screw is supported by the second bearing fixed to the connecting part, A second motion conversion mechanism for converting the rotational motion of the second gear fixed to one end of the screw of 2 into linear motion;
The first gear and the second gear are combined, and the first nut of the first motion conversion mechanism and the second screw of the second motion conversion mechanism are connected to each other by a connecting component via the first and second bearings. ,
A transmission component for transmitting the rotational motion of the rotational drive source attached to the coupling component to the first or second gear;
A drive device comprising:
The second nut of the second motion conversion mechanism of the first drive device is fixed to the connecting component whose rotation is suppressed by the linear guide, and the first screw of the first motion conversion mechanism of the second drive device is further fixed. 4. The driving device according to claim 3, wherein the first driving device and the second driving device are connected by fixing one end to a rotation preventing jig fixed to the connecting component.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2015096275A JP6540208B2 (en) | 2015-05-11 | 2015-05-11 | Drive unit |
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JP6540208B2 JP6540208B2 (en) | 2019-07-10 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019107671A (en) * | 2017-12-19 | 2019-07-04 | 宇部興産機械株式会社 | Billet feeder |
JP2020016255A (en) * | 2018-07-23 | 2020-01-30 | 東京エレクトロン株式会社 | Expansion device |
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JPS62283250A (en) * | 1986-05-29 | 1987-12-09 | Shimadzu Corp | Extending and contracting device |
JPH0929670A (en) * | 1995-07-18 | 1997-02-04 | Shin Meiwa Ind Co Ltd | Cylindrical coordinate type robot |
-
2015
- 2015-05-11 JP JP2015096275A patent/JP6540208B2/en active Active
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