JP2578993Y2 - ボールねじ式移動装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、一対のボールねじ機構
を組み合わせて移動部材を高速で移動させるボールねじ
式移動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】所定の移動部材を直線移動させる手段の
１つにボールねじ機構があり、駆動時の摩擦抵抗が少な
く動力変換効率が高いことから、各種の産業用ロボット
等に多用されている。例えば実開平３−６９７４２号公
報に記載された高速電動一軸アクチュエータはその一例
であり、互いに平行な一対のボールねじ機構を組み合わ
せて構成し、その一対のボールねじ機構におけるそれぞ
れの移動速度を加え合わせた速度で移動部材を移動させ
るようになっている。かかる従来のボールねじ式移動装
置においては、上下２段に配設された一対のボールねじ
軸が１つの駆動モータにより回転駆動され、それら一対
のボールねじ軸に螺合している一対のボールナットを回
転不能にそれぞれ保持した上下一対のスライダの一方が
固定されることにより、その一対のスライダの他方が移
動部材として各ボールねじ機構の移動速度を加え合わせ
た速度で、各ボールねじ機構の相対移動距離を加え合わ
せた距離のストロークを移動させられる。

【０００３】また、上記ボールねじ式移動装置は、ボー
ルねじ機構を構成するボールとは別個に、スライダ内部
およびスライダと案内レールとの対向部に形成された無
限循環路に配設され、スライダおよび案内レール間に作
用する荷重を支えつつ転動してその無限循環路を循環さ
せられる多数のボール（転動体）を移動方向における案
内手段として備えている。この多数のボールにより案内
される場合には、ボールの接触面積が小さいことからス
ライダを移動させる際の抵抗が低減される。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のボールねじ式移動装置においては、一対のボ
ールねじ軸が回転駆動されるため、軸径、軸受形式、軸
材質、軸受スパンより計算されるねじ軸の危険回転速度
以上に回転速度を高めることができず、高速長距離移動
を行う上で必ずしも十分に満足できるものではなかっ
た。また、起動時や停止時におけるねじ軸のイナーシャ
や径方向の撓みに基づく振れ回り現象により装置の移動
性能が損なわれるとともに、振動や騒音を生じ易いとい
う問題も含んでいた。特に、無限循環させられる多数の
転動体により移動方向の案内手段が構成されているた
め、この点でも騒音が生じ易く、上記ねじ軸の振れ回り
現象による振動と相俟って大きな騒音を発生するのであ
る。

【０００５】本考案は以上の事情を背景として為された
もので、その目的とするところは、振動や騒音を抑制し
つつ移動速度や移動距離を増大させることにある。

【０００６】

【課題を解決するための第１の手段】かかる目的を達成
するため、本考案の第１の手段は、互いに平行な一対の
ボールねじ機構を備え、それら一対のボールねじ機構の
それぞれの移動速度を加え合わせた速度で移動部材を移
動させるボールねじ式移動装置であって、（ａ）位置固
定のベース部材と、（ｂ）そのベース部材上に回転不能
に固設される第１ボールねじ軸と、（ｃ）その第１ボー
ルねじ軸と螺合する第１ボールナットを軸心まわりの回
転可能且つ軸方向の移動不能に保持するとともに、前記
第１ボールねじ軸と平行に設けられた第２ボールねじ軸
の両端を回転可能且つ軸方向の移動不能に軸支するフレ
ーム部材と、（ｄ）軸心まわりの回転不能に前記移動部
材に配設されるとともに、前記第２ボールねじ軸と螺合
する第２ボールナットと、（ｅ）前記フレーム部材に設
けられ、そのフレーム部材に対して前記ベース部材およ
び前記移動部材が互いに逆方向へ相対移動するように前
記第１ボールナットおよび前記第２ボールねじ軸をそれ
ぞれ回転駆動する単一の駆動モータと、（ｆ）前記ベー
ス部材に、前記第１ボールねじ軸と平行に且つ前記移動
部材および前記フレーム部材の全移動ストロークに亘っ
て設けられた共通のガイドレールと、（ｇ）前記移動部
材および前記フレーム部材にそれぞれ回転可能に配設さ
れ、前記ガイドレールに接触して転動させられることに
より、上記移動部材およびフレーム部材をそれぞれその
ガイドレールに沿って案内する複数のガイドローラとを
有することを特徴とする。

【０００７】

【第１の手段の作用および効果】このようなボールねじ
式移動装置においては、第１ボールねじ軸と螺合した第
１ボールナットが第２ボールねじ軸と共に駆動モータに
より回転駆動されると、第１ボールナットを保持してい
るフレーム部材は、複数のガイドローラを介してガイド
レールに案内されつつ、第１ボールねじ軸のリードおよ
び第１ボールナットの回転速度に対応した移動速度でベ
ース部材に対して移動させられる。また、第２ボールね
じ軸と螺合した第２ボールナットが回転不能に配設され
た移動部材は、複数のガイドローラを介してガイドレー
ルに案内されつつ、第２ボールねじ軸のリードおよび回
転速度に対応した移動速度で上記フレーム部材に対して
相対移動させられる。このため、移動部材は、第１ボー
ルねじ軸および第１ボールナットからなる第１のボール
ねじ機構における移動速度と、第２ボールねじ軸および
第２ボールナットからなる第２のボールねじ機構におけ
る移動速度とを加え合わせた速度で移動させられること
になる。

【０００８】ここで、上記第１ボールねじ軸は非回転
で、その第１ボールねじ軸に螺合している第１ボールナ
ットが回転駆動されることによりフレーム部材がベース
部材に対して移動させられるようになっているため、ね
じ軸を回転駆動する従来装置に比較して、危険回転速度
による軸径や軸長さ等の制限が緩和され、構造や設計の
自由度が高くなって移動速度や移動距離を増大させるこ
とが可能となる。また、回転駆動される部材すなわち第
１ボールナットのイナーシャはねじ軸に比較して小さい
ため、移動開始や停止時の応答性が良くなるとともに駆
動モータの負担が軽減される一方、ねじ軸の振れ回り現
象に起因する振動や騒音が無くなるため、静かで安定し
た移動性能が得られるようになる。特に、本考案では、
フレーム部材や移動部材をガイドレールに沿って案内す
るためにガイドローラが設けられているため、ボール循
環形式の従来装置に比較して騒音が軽減され、上記振れ
回り現象に起因する振動がないこととの相乗作用によ
り、騒音の発生が効果的に抑制されるのである。加え
て、移動部材は、その全移動ストロークに亘ってガイド
レールにより案内されるため、一層安定した移動性能が
得られるとともに、一対のガイドレールは移動部材およ
びフレーム部材を共に案内するようになっているため、
装置が簡単且つ安価に構成され得る利点がある。

【０００９】

【課題を解決するための第２の手段】前記目的を達成す
るための第２の手段は、互いに平行な一対のボールねじ
機構を備え、それら一対のボールねじ機構のそれぞれの
移動速度を加え合わせた速度で移動部材を移動させるボ
ールねじ式移動装置であって、（ｈ）位置固定のベース
部材と、（ｉ）そのベース部材上に回転不能に固設され
る第１ボールねじ軸と、（ｊ）その第１ボールねじ軸と
平行に設けられるとともに、一端部において前記移動部
材に回転不能に固定された第２ボールねじ軸と、（ｋ）
前記第１ボールねじ軸および第２ボールねじ軸とそれぞ
れ螺合する第１ボールナットおよび第２ボールナット
を、それぞれ軸心まわりの回転可能且つ軸方向の移動不
能に保持する軸受ブロックと、（ｌ）その軸受ブロック
に設けられ、軸受ブロックに対して前記ベース部材およ
び前記移動部材が互いに逆方向へ相対移動するように前
記第１ボールナットおよび前記第２ボールナットをそれ
ぞれ回転駆動する単一の駆動モータと、（ｍ）前記ベー
ス部材に、前記第１ボールねじ軸と平行に且つ前記移動
部材および前記軸受ブロックの全移動ストロークに亘っ
て設けられた共通のガイドレールと、（ｎ）前記移動部
材および前記軸受ブロックにそれぞれ回転可能に配設さ
れ、前記ガイドレールに接触して転動させられることに
より、上記移動部材および軸受ブロックをそれぞれその
ガイドレールに沿って案内する複数のガイドローラとを
有することを特徴とする。

【００１０】

【第２の手段の作用および効果】このようなボールねじ
式移動装置においては、第１ボールねじ軸と螺合した第
１ボールナットが第２ボールナットと共に駆動モータに
より回転駆動されると、第１ボールナットを保持してい
る軸受ブロックは、複数のガイドローラを介してガイド
レールに案内されつつ、第１ボールねじ軸のリードおよ
び第１ボールナットの回転速度に対応した移動速度でベ
ース部材に対して移動させられる。また、第２ボールナ
ットと螺合した第２ボールねじ軸が回転不能に配設され
た移動部材は、複数のガイドローラを介してガイドレー
ルに案内されつつ、第２ボールねじ軸のリードおよび第
２ボールナットの回転速度に対応した移動速度で上記軸
受ブロックに対して相対移動させられる。このため、移
動部材は、第１ボールねじ軸および第１ボールナットか
らなる第１のボールねじ機構における移動速度と、第２
ボールねじ軸および第２ボールナットからなる第２のボ
ールねじ機構における移動速度とを加え合わせた速度で
移動させられることになる。

【００１１】すなわち、かかる第２の手段においては、
第１ボールねじ軸のみならず第２ボールねじ軸も非回転
とし、第２ボールねじ軸に螺合している第２ボールナッ
トが回転駆動されることにより第２ボールねじ軸と共に
移動部材を軸受ブロックに対して相対移動させるように
したのであり、このようにすれば、第１ボールねじ軸の
みを非回転とした前記第１の手段に比較して、移動速度
や移動距離を更に増大させることが可能になるととも
に、移動開始や停止時の応答性、駆動モータの負担軽
減、振動や騒音の抑制効果が一層向上する。

【００１２】

【実施例】以下、本考案の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図１（ａ）および（ｂ）は、本考案の第
１の手段による一実施例であるボールねじ式移動装置
（以下、単に移動装置という）１０の平面図および正面
図である。この移動装置１０は、水平に並列して設けら
れた第１および第２のボールねじ機構のそれぞれの移動
速度を加え合わせた速度で移動部材としてのテーブル８
４を水平方向に移動させるものである。図１（ａ）およ
び（ｂ）における右端側の要部詳細を部分的に切り欠い
てそれぞれ図２および図３に示すとともに、図１（ａ）
における中央付近の要部詳細を部分的に切り欠いて図４
に示す。なお、実際には各構成部材を外周側から覆うい
くつかのカバー部材が配設されるが、理解を容易とする
ために一部を除いてそれらの図示を省略する。

【００１３】これ等の図において、位置固定に設けられ
るベース部材１２には、第１ボールねじ軸１４が一対の
支持ブラケット１６ａおよび１６ｂを介して軸心まわり
の回転不能に固設されている。第１ボールねじ軸１４の
両端部は、一方の支持ブラケット１６ａ側においてボル
ト１７が軸方向に締結されるとともに、他方の支持ブラ
ケット１６ｂ側において周方向の所定位置でキー１９が
挿入されており、支持ブラケット１６ａ側で軸方向の位
置決めが為されるとともに支持ブラケット１６ｂ側で軸
まわり方向の位置決めが為されている。また、ベース部
材１２には、長手方向に沿って両側に一対の縦壁１８ａ
および１８ｂが一体的に設けられているとともに、その
一対の縦壁１８ａおよび１８ｂの上端にそれぞれ一対の
ガイドレール２０ａおよび２０ｂが互いに平行となるよ
う位置決めされた状態で取り付けられている。このガイ
ドレール２０ａ，２０ｂは、第１および第２のボールね
じ機構における各移動要素を共通に案内できるように、
それらの移動ストロークの全範囲に亘って設けられてい
る。

【００１４】第１ボールねじ軸１４と螺合している第１
ボールナット２２は、上記縦壁１８ａおよび１８ｂ間の
空間に配設されたフレーム部材２４の軸受ブロック部２
６に配設されており、その外周側に嵌合したスリーブ２
７にフランジ部がボルト締めされた状態で、軸受ブロッ
ク部２６内に組み付けられた一対のベアリング２８を介
して軸心まわりの回転可能且つ軸方向の移動不能に保持
されている。フレーム部材２４は、上記軸受ブロック部
２６と所定距離隔てた支持フレーム部３４とが、図２の
VII−VII 断面を示す図７に明らかに示されている３本
のロッド３６ａ，３６ｂ，３６ｃにより連結されるとと
もに、軸受ブロック部２６にプレート３８等が一体的に
固定されて構成されている。それら軸受ブロック部２６
および支持フレーム部３４には、３種類の複数のガイド
ローラ４０ａ，４０ｂ、４２ａ，４２ｂ、および４４
ａ，４４ｂがそれぞれ回転可能に設けられており、それ
らが前記一対のガイドレール２０ａ，２０ｂに接触しつ
つ転動することにより、フレーム部材２４がその移動ス
トロークに亘って一対のガイドレール２０ａ，２０ｂに
沿って案内されるようになっている。図２のＶ矢視図で
ある図５から明らかなように、上記ガイドローラ４０
ａ，４０ｂはガイドレール２０ａ，２０ｂの上面に接触
させられ、ガイドローラ４２ａ，４２ｂはガイドレール
２０ａ，２０ｂの下面に接触させられ、ガイドローラ４
４ａ，４４ｂはガイドレール２０ａ，２０ｂの内側面に
接触させられるようになっている。そして、第１ボール
ナット２２の回転により、フレーム部材２４は位置固定
の第１ボールねじ軸１４およびベース部材１２に対して
移動させられる。これら第１ボールねじ軸１４および第
１ボールナット２２により第１のボールねじ機構が構成
されている。

【００１５】なお、第１ボールねじ軸１４は、半円形断
面のねじ溝が２条溝に形成されているとともにそのリー
ドがボールねじ機構に適した所定の値、例えば軸径寸法
と略等しい値に設定されている。また、第１ボールナッ
ト２２は、図示はしないが、上記第１ボールねじ軸１４
のねじ溝に対向して形成された半円形断面の雌ねじ溝内
を多数のボール（鋼球）が転動するとともに、それらの
ボールが第１ボールナット２２内の循環経路を通して循
環するように構成されたもので、回転抵抗の極めて小さ
い周知のねじ要素である。

【００１６】フレーム部材２４の軸受ブロック部２６お
よび支持フレーム部３４間には、前記第１ボールねじ軸
１４と平行にその第１ボールねじ軸１４と略等しい軸長
さを有する第２ボールねじ軸４６が配設されており、軸
受ブロック部２６および支持フレーム部３４の内部にそ
れぞれ組み付けられた一対ずつのベアリング４８，５０
を介して回転可能且つ軸方向の移動不能に支持されてい
る。この第２ボールねじ軸４６は、その一端側において
カップリング５６を介して駆動モータ５８の出力軸と相
対回転不能に連結されており、駆動モータ５８によって
回転駆動されるようになっている。駆動モータ５８は、
前記プレート３８に固定された取付プレート６０を介し
てフレーム部材２４に一体的に配設されているととも
に、サーボ制御が可能なようにエンコーダ６２を備えて
いる。

【００１７】ところで、一般にねじ軸が回転駆動される
場合、軸径、軸受形式、軸材質、軸受スパンより計算さ
れるねじ軸の危険回転速度を超えないように回転速度を
制限することが要求される。また、ボールねじ機構の使
用制限条件としては、上記危険回転速度のほかに、ボー
ル中心径×毎分回転数で表わされるＤＮ値（一般には７
００００mm・rpm が上限）、ねじ軸の座屈に対する許容
スラスト荷重、静定格荷重（静荷重×安全率）、および
動定格荷重（動荷重×安全率）などがあり、これらの諸
条件をすべて満足する必要がある。このため、駆動モー
タ５８の回転速度は上記の各条件を満足するように予め
設定されている。本実施例では、非回転の前記第１ボー
ルねじ軸１４については上記危険回転速度の制約がない
ことから、第１ボールねじ軸１４は、第２ボールねじ軸
４６に比べて軸径がやや細いとともに、強度の低い安価
で加工が容易な材質が選択されている。

【００１８】図５は、移動装置１０を図２における右
側、すなわちエンコーダ６２側から見たＶ矢視図であ
る。かかる図５において、前記支持ブラケット１６ａ
は、第１ボールねじ軸１４の軸端を嵌合させた先端側に
形成されたスリットを狭めるようにボルト６６が締めつ
けられることにより、第１ボールねじ軸１４を前記位置
決め状態で強固に保持している。このような構成は、第
１ボールねじ軸１４の他方の軸端における前記支持ブラ
ケット１６ｂにおいても同様である。なお、一点鎖線で
示す６８ａ，６８ｂおよび７０はカバー部材であり、移
動装置１０の全体に亘って周囲を覆うとともに、適当な
複数箇所において図示しないボルトによりベース部材１
２等に固定されている。

【００１９】図２および図３に戻って、第２ボールねじ
軸４６のカップリング５６の近傍には、歯付きプーリ７
２が軸まわりの相対回転不能に取り付けられている一
方、第１ボールナット２２の前記スリーブ２７の端面に
も、歯付きプーリ７４が軸まわりの相対回転不能に取り
付けられており、それら歯付きプーリ７２および７４間
に巻き掛けられたタイミングベルト７６により、第２ボ
ールねじ軸４６の回転が第１ボールナット２２に伝達さ
れるようになっている。歯付きプーリ７２および７４の
径寸法および歯数は互いに等しく、第２ボールねじ軸４
６および第１ボールナット２２の双方が、前記駆動モー
タ５８によって同一の回転速度で同じ回転方向へ回転駆
動される。図６は、図２におけるVI−VI断面図であり、
この図６および図３に示されているように、歯付きプー
リ７２，７４の近傍にはテンションローラ８０が配設さ
れている。このテンションローラ８０は、軸受ブロック
部２６に固定されてタイミングベルト７６の下方に延び
出た支持ブラケット７８により、歯付きプーリ７２，７
４の軸心と平行な軸心まわりの回転可能に軸支されてい
る。テンションローラ８０がタイミングベルト７６を外
周側から押圧することにより、タイミングベルト７６に
所定の張力が付与されている。なお、テンションローラ
８０の配設スペースを設けるために、プレート３８には
切欠き穴８１が形成されている。

【００２０】軸受ブロック部２６に対して歯付きプーリ
７２と反対側において前記第２ボールねじ軸４６と螺合
している第２ボールナット８２は、移動部材としてのテ
ーブル８４に一体的に配設されている。略平板状を成す
テーブル８４は、図７に明らかに示されているように、
他部材を上方から取り付けるための一対の取付座８６ａ
および８６ｂを上面側に有するとともに、下面側に、第
２ボールねじ軸４６の軸心に向かって突出して設けら
れ、上記第２ボールナット８２を保持する保持部８８
と、四隅に近い４箇所において３種類の複数のガイドロ
ーラ９０ａ等を回転可能にそれぞれ保持する４対の支柱
部９６および９８とを備えている。第２ボールナット８
２は、そのフランジ部が保持部８８の一方の端面にボル
ト締めされて軸心まわりの回転不能且つ軸方向の移動不
能に固定されている。なお、取付座８６ａおよび８６ｂ
の上端面には、位置決めピン等の嵌合穴８５が１箇所ず
つ、また、図示しない取付ボルト用の雌ねじ穴８７が２
箇所ずつ、それぞれ設けられている。

【００２１】前記支柱部９６によりガイドローラ９０
ａ，９０ｂ、９２ａ，９２ｂが軸支されるとともに、前
記支柱部９８によりガイドローラ９４ａ，９４ｂが軸支
されている。これらのガイドローラ９０ａ，９０ｂ、９
２ａ，９２ｂ、９４ａ，９４ｂは、それぞれ一対のガイ
ドレール２０ａおよび２０ｂの矩形断面における３つの
案内面にそれぞれ接触しつつ転動させられるようになっ
ており、これによってテーブル８４が、その移動ストロ
ークの全範囲で上記一対のガイドレール２０ａおよび２
０ｂに沿って案内される。このため、第２ボールねじ軸
４６の回転により、第２ボールナット８２を保持したテ
ーブル８４が、ガイドレール２０ａ，２０ｂに沿って第
２ボールねじ軸４６およびフレーム部材２４に対して相
対移動させられる。第２ボールねじ軸４６および第２ボ
ールナット８２により第２のボールねじ機構が構成され
ている。

【００２２】本実施例においては、テーブル８４のフレ
ーム部材２４に対する相対移動の速度およびストローク
は、フレーム部材２４のベース部材１２に対する移動の
速度およびストロークと等しく、テーブル８４のベース
部材１２に対する移動速度および全移動ストロークは１
つのボールねじ機構における移動速度および移動ストロ
ークのそれぞれ２倍である。すなわち、第２ボールねじ
軸４６のねじ溝は２条溝であるとともに、そのねじ溝の
リードは前記第１ボールねじ軸１４のリードと等しく設
定されているのである。なお、前記第２ボールナット８
２は、第１ボールナット２２と同様に多数のボールを内
部に備えた周知のねじ要素である。

【００２３】そして、前記第１のボールねじ機構と上記
第２のボールねじ機構との相互関係において、駆動モー
タ５８の回転駆動によりベース部材１２に対してフレー
ム部材２４が移動すると同時にフレーム部材２４に対し
てテーブル８４が移動するときには、フレーム部材２４
に対して、ベース部材１２およびテーブル８４が互いに
逆方向へ相対移動するようになっている。すなわち、第
１ボールねじ軸１４および第２ボールねじ軸４６のボー
ルねじ溝は、一方が右ねじなら他方が左ねじとされてお
り、例えば駆動モータ５８により右ねじの第１ボールナ
ット２２および左ねじの第２ボールねじ軸４６が前記図
６において共に右まわりに回転すると、第１ボールナッ
ト２２と共にフレーム部材２４が図２における左側へベ
ース部材１２に対して移動するとともに、第２ボールナ
ット８２と共にテーブル８４が同じく図２における左側
へフレーム部材２４に対して相対移動する。言い換えれ
ば、フレーム部材２４に対してベース部材１２が右側へ
相対移動し且つテーブル８４が左側へ相対移動する。駆
動モータ５８による回転駆動方向が反転されると、フレ
ーム部材２４に対してベース部材１２が左側へ相対移動
し且つテーブル８４が右側へ相対移動する。第１ボール
ねじ軸１４が左ねじとされ且つ第２ボールねじ軸４６が
右ねじとされた場合は、上記と逆の移動状態となる。し
たがって、テーブル８４は、前記リードと駆動モータ５
８の回転速度とから定まる第１のボールねじ機構におけ
る移動速度Ｖ₁ と、第２のボールねじ機構における移動
速度Ｖ₂ （＝Ｖ₁ ）とを加え合わせた速度２Ｖ₁ で移動
させられることになる。

【００２４】以下、移動装置１０の作動を説明すると、
テーブル８４が図１に実線で示されている一方の移動端
に位置している状態において駆動モータ５８が所定の正
回転方向に起動させられると、第１ボールナット２２お
よび第２ボールねじ軸４６が回転駆動されてフレーム部
材２４が図１の左方向へ移動するとともにテーブル８４
が同じく左方向へ倍速で移動する。そして、エンコーダ
６２から出力される信号に基づく起動後における駆動モ
ータ５８の出力軸の正回転方向への回転数が、テーブル
８４が一点鎖線で示されている他方の移動端まで移動す
る所定の回転数に達すると、駆動モータ５８の作動が停
止されてテーブル８４がその他方の移動端に位置させら
れる。なお、上記所定の回転数は、各ボールねじ軸の軸
長さとボールねじ溝のリードなどから予め算出される。
また、その状態から駆動モータ５８が逆回転方向に起動
させられると、第１ボールナット２２および第２ボール
ねじ軸４６が逆方向に回転駆動されてフレーム部材２４
が図１の右方向へ移動するとともにテーブル８４が同じ
く右方向へ倍速で移動し、駆動モータ５８の出力軸の正
回転方向への回転数が上記と同じ所定の回転数だけ減少
して当初の零に達すると、駆動モータ５８の作動が停止
されてテーブル８４が前記一方の移動端に位置させられ
る。

【００２５】このように、本実施例のボールねじ式移動
装置１０においては、第１ボールねじ軸１４と螺合した
第１ボールナット２２が第２ボールねじ軸４６と共に駆
動モータ５８により回転駆動されると、第１ボールナッ
ト２２を保持しているフレーム部材２４が、複数のガイ
ドローラ４０ａ乃至４４ｂを介してガイドレール２０
ａ，２０ｂに案内されつつ、第１ボールねじ軸１４およ
び第１ボールナット２２からなる第１のボールねじ機構
における前記移動速度Ｖ₁ でベース部材１２に対して移
動させられるとともに、第２ボールねじ軸４６と螺合し
た第２ボールナット８２と一体のテーブル８４が、複数
のガイドローラ９０ａ乃至９４ｂを介してガイドレール
２０ａ，２０ｂに案内されつつ、第２ボールねじ軸４６
および第２ボールナット８２からなる第２のボールねじ
機構における前記移動速度Ｖ₂ （＝Ｖ₁ ）で上記フレー
ム部材２４に対して相対移動させられることから、テー
ブル８４は、１つのボールねじ機構における移動速度の
２倍の移動速度で移動させられる。

【００２６】ここで、上記第１ボールねじ軸１４は非回
転で、その第１ボールねじ軸１４に螺合している第１ボ
ールナット２２が回転駆動されることによりフレーム部
材２４がベース部材１２に対して移動させられるように
なっているため、ねじ軸を回転駆動するように構成され
た従来装置に比較して、危険回転速度による軸径や軸長
さ等の制限が緩和され、構造や設計の自由度が高くなっ
て第１ボールねじ軸１４やその関連部材を容易且つ安価
に構成することが可能となる。また、回転駆動される第
１ボールナット２２のイナーシャは、ねじ軸が回転駆動
される場合に比較して小さいため、移動開始や停止時の
応答性が良くなるとともに駆動モータ５８の負担が軽減
される一方、回転するねじ軸の振れ回り現象に起因する
振動や騒音が無くなるため、静かで安定した移動性能が
得られるようになる。特に、本実施例では、フレーム部
材２４やテーブル８４をガイドレール２０ａおよび２０
ｂに沿って案内するためにガイドローラ４０ａ乃至４４
ｂやガイドローラ９０ａ乃至９４ｂが設けられているた
め、ボール循環形式のガイド手段が用いられた従来装置
に比較して騒音が軽減され、上記振れ回り現象に起因す
る振動がないこととの相乗作用により、騒音の発生が効
果的に抑制されるのである。加えて、テーブル８４は、
その全移動ストロークに亘ってガイドレール２０ａ，２
０ｂにより案内されるため、一層安定した移動性能が得
られるとともに、一対のガイドレール２０ａ，２０ｂは
テーブル８４およびフレーム部材２４を共に案内するよ
うになっているため、装置が簡単且つ安価に構成され得
る利点がある。

【００２７】一方、本実施例では一対のボールねじ軸１
４および４６が、前記図６，図７から明らかなように略
同じ高さ位置に配設されているため、テーブル８４の高
さを低くできるとともに剛性が高くなる利点がある。ま
た、前記ガイドローラ９０ａ〜９４ｂはテーブル８４の
四隅に配設されているため、テーブル８４の姿勢が安定
するとともにモーメント荷重等に対して優れた耐荷重性
能が得られる。

【００２８】次に、本考案の第２の手段による一実施例
を説明する。図８に平面図を示すボールねじ式移動装置
（以下、単に移動装置という）１１０は、前述した図１
の実施例と同様に、水平に並列した第１および第２のボ
ールねじ機構を備えて移動部材としてのテーブル１３８
を水平方向に倍速移動させるものであるが、前記移動装
置１０よりも大型で、ボールねじ軸の軸長さが軸径に対
して長めに構成されている。位置固定に設けられるベー
ス部材１１２には、第１ボールねじ軸１１４が一対の支
持ブラケット１１６ａおよび１１６ｂを介して軸心まわ
りの回転不能に固設されている。また、ベース部材１１
２の長手方向の両側には、一対の縦壁を介してその上端
に一対のガイドレール１２０ａおよび１２０ｂが互いに
平行となるよう位置決めされた状態で取り付けられてい
る。このガイドレール１２０ａ，１２０ｂは、第１およ
び第２のボールねじ機構における各移動要素を共通に案
内できるように、それらの移動ストロークの全範囲に亘
って設けられている。

【００２９】第１ボールねじ軸１１４と螺合している第
１ボールナット１２２は、一対のガイドレール１２０ａ
および１２０ｂ間に配設された軸受ブロック１２４に一
体的に配設されており、図示しないベアリング等により
軸心まわりの回転可能且つ軸方向の移動不能に保持され
ている。軸受ブロック１２４には、前記フレーム部材２
４と同様に前記ガイドローラ４０ａ，４０ｂ、４２ａ，
４２ｂ、４４ａ，４４ｂがそれぞれ回転可能に設けられ
ており、それらが前記一対のガイドレール１２０ａ，１
２０ｂに接触しつつ転動することにより、軸受ブロック
１２４がその移動ストロークに亘ってそのガイドレール
１２０ａ，１２０ｂに沿って案内されるようになってい
る。このため、第１ボールナット１２２の回転により、
軸受ブロック１２４は位置固定の第１ボールねじ軸１１
４およびベース部材１１２に対して移動させられる。第
１ボールねじ軸１１４および第１ボールナット１２２に
より第１のボールねじ機構が構成されている。なお、第
１ボールねじ軸１１４および第１ボールナット１２２
は、図１の実施例における前記第１ボールねじ軸１４お
よび第１ボールナット２２と略同様に構成されたもので
ある。

【００３０】軸受ブロック１２４にはまた、第２ボール
ナット１２６が第１ボールナット１２２と並列に配設さ
れており、図示しないベアリング等により軸心まわりの
回転可能且つ軸方向の移動不能に保持されているととも
に、第１ボールねじ軸１１４と平行にテーブル１３８と
一体的に設けられた第２ボールねじ軸１１８と螺合して
いる。第１ボールナット１２２および第２ボールナット
１２６には、径寸法および歯数が等しく互いに噛み合う
一対の歯車１２８および１３０が、中心部に第１ボール
ねじ軸１１４および第２ボールねじ軸１１８をそれぞれ
挿通させた状態で相対回転不能に取り付けられている。
そして、一方の歯車１３０は、軸受ブロック１２４に一
体的に配設された駆動モータ１３２の出力軸に取り付け
られているピニオンギヤ１３４と噛み合わされており、
駆動モータ１３２により第１ボールナット１２２および
第２ボールナット１２６が互いに逆回転方向に同一回転
速度で回転駆動されるようになっている。駆動モータ１
３２はサーボ制御が可能なようにエンコーダ１３６を備
えている。

【００３１】前記第２ボールナット１２６が螺合してい
る第２ボールねじ軸１１８は、テーブル１３８と支持フ
レーム１４０とによって両軸端を回動不能に支持された
状態で配設されている。略平板状を成すテーブル１３８
は、前記テーブル８４と同様に一対の取付座１４２ａお
よび１４２ｂを上面側に有するとともに、下面側に、第
２ボールねじ軸１１８の一端を回転不能に保持する保持
部１４４と、四隅に近い４箇所において前記テーブル８
４と同様に前記ガイドローラ９０ａ，９０ｂ、９２ａ，
９２ｂ、９４ａ，９４ｂ、およびそれらを回転可能にそ
れぞれ保持する前記支柱部９６，９８とを備えている。
支持フレーム１４０は、第２ボールねじ軸１１８の他端
を回転不能に保持する保持部１４６を上面側に有すると
ともに、テーブル１３８と同様に３種類の複数のガイド
ローラ９０ａ等を備えている。上記ガイドローラ９０ａ
等がそれぞれ一対のガイドレール１２０ａ，１２０ｂに
接触しつつ転動させられることにより、テーブル１３８
および支持フレーム１４０が一対のガイドレール１２０
ａおよび１２０ｂに沿って案内される。

【００３２】このため、第２ボールナット１２６の回転
により、第２ボールねじ軸１１８と一体のテーブル１３
８および支持フレーム１４０が、ガイドレール１２０
ａ，１２０ｂに沿って第２ボールナット１２６および軸
受ブロック１２４に対して相対移動させられる。第２ボ
ールねじ軸１１８および第２ボールナット１２６により
第２のボールねじ機構が構成されている。本実施例にお
いては、テーブル１３８の軸受ブロック１２４に対する
相対移動の速度およびストロークは、軸受ブロック１２
４のベース部材１１２に対する移動の速度およびストロ
ークと等しく、テーブル１３８のベース部材１１２に対
する移動速度および全移動ストロークは１つのボールね
じ機構における移動速度および移動ストロークのそれぞ
れ２倍である。すなわち、第２ボールねじ軸１１８およ
び第２ボールナット１２６は、前記第１ボールねじ軸１
１４および第１ボールナット１２２とそれぞれ同一仕様
のものが用いられているのである。

【００３３】そして、前記第１のボールねじ機構と上記
第２のボールねじ機構との相互関係において、駆動モー
タ１３２の回転駆動によりベース部材１１２に対して軸
受ブロック１２４が移動し且つ軸受ブロック１２４に対
してテーブル１３８が移動するときには、軸受ブロック
１２４に対して、ベース部材１１２およびテーブル１３
８が互いに逆方向へ相対移動するようになっている。す
なわち、第１ボールねじ軸１１４および第２ボールねじ
軸１１８のボールねじ溝は、共に右ねじ或いは左ねじの
何れかに合わせられており、例えば駆動モータ１３２に
より共に右ねじの第１ボールナット１２２および第２ボ
ールナット１２６がエンコーダ１３６側から見て右まわ
りおよび左まわりにそれぞれ回転すると、第１ボールナ
ット１２２と共に軸受ブロック１２４が図８における左
側へベース部材１１２に対して移動するとともに、第２
ボールねじ軸１１８と共にテーブル１３８が同じく図８
における左側へ軸受ブロック１２４に対して相対移動す
る。言い換えれば、軸受ブロック１２４に対してベース
部材１１２が右側へ相対移動し且つテーブル１３８が左
側へ相対移動する。駆動モータ１３２による回転駆動方
向が反転されると、軸受ブロック１２４に対してベース
部材１１２が左側へ相対移動し且つテーブル１３８が右
側へ相対移動する。第１ボールねじ軸１１４および第２
ボールねじ軸１１８が共に左ねじとされた場合は、上記
と逆の移動状態となる。したがって、テーブル１３８
は、前記リードと駆動モータ１３２の回転速度とから定
まる第１のボールねじ機構における移動速度Ｖ₁₁と、第
２のボールねじ機構における移動速度Ｖ₁₂（＝Ｖ₁₁）と
を加え合わせた速度２Ｖ₁₁で移動させられることにな
る。

【００３４】ここで、本実施例では、第１ボールねじ軸
１１４のみならず第２ボールねじ軸１１８も非回転とさ
れ、第２ボールねじ軸１１８に螺合している第２ボール
ナット１２６が回転駆動されることにより第２ボールね
じ軸１１８と共にテーブル１３８が軸受ブロック１２４
に対して相対移動させられるのであり、このような構成
により、第１ボールねじ軸１１４と第２ボールねじ軸１
１８の双方について前記危険回転速度の制限条件を考慮
しなくてもよくなり、第１ボールねじ軸１４のみが非回
転とされた前記第１実施例に比較して、移動速度および
移動距離を増大させることができるとともに、移動開始
や停止時の応答性、駆動モータ１３２の負担軽減、振動
や騒音の抑制効果が一層向上させられるのである。

【００３５】また、本実施例における第１ボールねじ軸
１１４と第２ボールねじ軸１１８、および第１ボールナ
ット１２２と第２ボールナット１２６は、それぞれ同一
仕様のものが用いられているため、移動装置１１０の製
造コストが一層低減される利点がある。

【００３６】以上、本考案の実施例を図面に基づいて詳
細に説明したが、本考案は他の態様で実施することもで
きる。

【００３７】たとえば、前述の各実施例においては、第
１のボールねじ機構および第２のボールねじ機構の移動
速度および移動ストロークが等しく、第１ボールねじ軸
１４および第２ボールねじ軸４６の軸長さやねじ溝のリ
ードが等しくされているとともに、第１ボールねじ軸１
１４と第２ボールねじ軸１１８とが同一仕様のものとさ
れていたが、第１および第２のボールねじ機構において
ボールねじ軸の長さやリードを適宜変更し、各移動速度
および移動ストロークが異なるように構成されても良
い。例えば、一対のボールねじ機構の回転速度が同一の
場合には、軸方向におけるねじ溝の数が各ボールねじ軸
において略同じであれば良いし、一対のボールねじ機構
のリードが同じで軸長さが異なる場合には、各ボールね
じ軸の回転速度をそれぞれの軸方向におけるねじ溝の数
に比例するように、前記歯付きプーリ７２，７４や前記
歯車１２８，１３０の歯数を設定すれば良いのである。

【００３８】また、前述した図１の実施例においては、
非回転の第１ボールねじ軸１４の軸長さがリードの等し
い第２ボールねじ軸４６と略同じであったが、危険回転
速度を考慮する必要がないことから、リードを大きくし
たり軸方向におけるねじ溝の数を増やして軸長さを伸長
し、フレーム部材２４の移動速度（Ｖ₁ ）および移動ス
トロークを拡大することも可能である。

【００３９】また、前述した図１の実施例においては、
一対の歯付きプーリ７２，７４およびそれに巻き掛けら
れたタイミングベルト７６によるベルト伝達によって、
第２ボールねじ軸４６と共に第１ボールナット２２が同
一方向へ回転駆動されるようになっていたが、歯車伝達
やチェーンベルト伝達によって駆動モータ５８が第２ボ
ールねじ軸４６および第１ボールナット２２を駆動する
ように構成されても良い。なお、例えば図８の実施例の
如く、互いに噛み合う一対の歯車が第２ボールねじ軸４
６および第１ボールナット２２に取り付けられるととも
に、一方の歯車を回転駆動する駆動モータが配設された
場合には、それら第２ボールねじ軸４６と第１ボールナ
ット２２との回転方向が互いに逆になるため、ねじ溝の
右ねじ或いは左ねじを第１ボールねじ軸１４と第２ボー
ルねじ軸４６とで合わせることとなる。逆に、図８の実
施例にタイミングベルトを用いることも勿論可能であ
る。

【００４０】また、前述の各実施例においては、ガイド
ローラ４０ａ，４０ｂ、４２ａ，４２ｂ、４４ａ，４４
ｂ、および９０ａ，９０ｂ、９２ａ，９２ｂ、９４ａ，
９４ｂが配設されて、一対のガイドレール２０ａ，２０
ｂまたは１２０ａ，１２０ｂの３つのガイド面にそれぞ
れ接触して転動するように構成されていたが、ガイドロ
ーラの種類数や配設個数はガイドレールの形状と共に適
宜変更され得る。

【００４１】また、前述した図８の実施例における支持
フレーム１４０は、第２ボールねじ軸１１８の他端部を
支持することにより、テーブル１３８と一体化されてい
たが、図１の実施例におけるロッド３６ａ等の部材によ
り予めテーブル１３８と連結されても良い。また、支持
フレーム１４０に替えて、第２ボールねじ軸１１８の他
端部を支えるだけの簡単な支持ブラケットを、ベース部
材１１２に固設したＬＭガイド等を介して移動可能に設
けることも可能であり、その場合にはガイドレール１２
０ａ，１２０ｂの全長が短くて済む。

【００４２】また、前述の各実施例においては、第１お
よび第２のボールねじ機構は水平に並列して設けられ、
テーブル８４および１３８がそれぞれ水平移動させられ
るようになっていたが、第１および第２のボールねじ機
構が他の方向、例えば鉛直方向に並列して設けられ、テ
ーブル等の移動部材が昇降移動させられる場合などであ
っても良い。図８の実施例の移動装置１１０が略鉛直方
向に配設され、且つ前記支持フレーム１４０が軸受ブロ
ック１２４の下方に位置する場合には、その支持フレー
ム１４０を省略することも可能である。

【００４３】その他一々例示はしないが、本考案は当業
者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実
施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１の手段による一実施例であるボー
ルねじ式移動装置を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）
は正面図である。

【図２】図１のボールねじ式移動装置の同図（ａ）にお
ける右端側要部の詳細を部分的に切り欠いて示す図であ
る。

【図３】図１のボールねじ式移動装置の同図（ｂ）にお
ける右端側要部の詳細を部分的に切り欠いて示す図であ
る。

【図４】図１のボールねじ式移動装置の同図（ａ）にお
ける中央要部の詳細を部分的に切り欠いて示す図であ
る。

【図５】図２におけるＶ矢視図で、一部を切り欠いて示
す図である。

【図６】図２におけるVI−VI断面図である。

【図７】図２における VII−VII 断面図である。

【図８】本考案の第２の手段による一実施例であるボー
ルねじ式移動装置の平面図である。

【符号の説明】

１０：ボールねじ式移動装置 １２：ベース部材 １４：第１ボールねじ軸 ２０ａ，２０ｂ：ガイドレール ２２：第１ボールナット ２４：フレーム部材 ４０ａ，４０ｂ，４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂ：ガ
イドローラ ４６：第２ボールねじ軸 ５８：駆動モータ ８２：第２ボールナット ８４：テーブル（移動部材） ９０ａ，９０ｂ，９２ａ，９２ｂ，９４ａ，９４ｂ：ガ
イドローラ １１０：ボールねじ式移動装置 １１２：ベース部材 １１４：第１ボールねじ軸 １１８：第２ボールねじ軸 １２０ａ，１２０ｂ：ガイドレール １２２：第１ボールナット １２４：軸受ブロック １２６：第２ボールナット １３２：駆動モータ １３８：テーブル（移動部材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16H 25/20

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに平行な一対のボールねじ機構を備
   え、該一対のボールねじ機構のそれぞれの移動速度を加
   え合わせた速度で移動部材を移動させるボールねじ式移
   動装置であって、 位置固定のベース部材と、 該ベース部材上に回転不能に固設される第１ボールねじ
   軸と、 該第１ボールねじ軸と螺合する第１ボールナットを軸心
   まわりの回転可能且つ軸方向の移動不能に保持するとと
   もに、前記第１ボールねじ軸と平行に設けられた第２ボ
   ールねじ軸の両端を回転可能且つ軸方向の移動不能に軸
   支するフレーム部材と、 軸心まわりの回転不能に前記移動部材に配設されるとと
   もに、前記第２ボールねじ軸と螺合する第２ボールナッ
   トと、 前記フレーム部材に設けられ、該フレーム部材に対して
   前記ベース部材および前記移動部材が互いに逆方向へ相
   対移動するように前記第１ボールナットおよび前記第２
   ボールねじ軸をそれぞれ回転駆動する単一の駆動モータ
   と、 前記ベース部材に、前記第１ボールねじ軸と平行に且つ
   前記移動部材および前記フレーム部材の全移動ストロー
   クに亘って設けられた共通のガイドレールと、 前記移動部材および前記フレーム部材にそれぞれ回転可
   能に配設され、前記ガイドレールに接触して転動させら
   れることにより、該移動部材およびフレーム部材をそれ
   ぞれ該ガイドレールに沿って案内する複数のガイドロー
   ラとを有することを特徴とするボールねじ式移動装置。
2. 【請求項２】互いに平行な一対のボールねじ機構を備
   え、該一対のボールねじ機構のそれぞれの移動速度を加
   え合わせた速度で移動部材を移動させるボールねじ式移
   動装置であって、 位置固定のベース部材と、 該ベース部材上に回転不能に固設される第１ボールねじ
   軸と、 該第１ボールねじ軸と平行に設けられるとともに、一端
   部において前記移動部材に回転不能に固定された第２ボ
   ールねじ軸と、 前記第１ボールねじ軸および第２ボールねじ軸とそれぞ
   れ螺合する第１ボールナットおよび第２ボールナット
   を、それぞれ軸心まわりの回転可能且つ軸方向の移動不
   能に保持する軸受ブロックと、 該軸受ブロックに設けられ、該軸受ブロックに対して前
   記ベース部材および前記移動部材が互いに逆方向へ相対
   移動するように前記第１ボールナットおよび前記第２ボ
   ールナットをそれぞれ回転駆動する単一の駆動モータ
   と、 前記ベース部材に、前記第１ボールねじ軸と平行に且つ
   前記移動部材および前記軸受ブロックの全移動ストロー
   クに亘って設けられた共通のガイドレールと、 前記移動部材および前記軸受ブロックにそれぞれ回転可
   能に配設され、前記ガイドレールに接触して転動させら
   れることにより、該移動部材および軸受ブロックをそれ
   ぞれ該ガイドレールに沿って案内する複数のガイドロー
   ラとを有することを特徴とするボールねじ式移動装置。