JP2601939Y2

JP2601939Y2 - 送りねじ装置

Info

Publication number: JP2601939Y2
Application number: JP1991098996U
Authority: JP
Inventors: 善秋三上
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1991-11-29
Filing date: 1991-11-29
Publication date: 1999-12-13
Anticipated expiration: 2006-11-29
Also published as: JPH0549234U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、半導体製造装置、精密
加工機械、精密測定装置等に使用される送りねじ装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、静圧流体軸受装置においてガ
イド軸上で支持された直動スライドを駆動させるため
に、送りねじ装置が用いられていた。この送りねじ装置
の構造は、図３に示す様に、ねじ軸１と、これに螺合さ
れたナット２および該ナット２に連結した直動スライド
３からなっていた。そして、モータ（不図示）によりね
じ軸１を回転させ、この回転運動をナット２の直線運動
に変換し、該ナット２に連結された直動スライド３を駆
動するようになっていた。また、図示していないが、こ
の直動スライド３はガイド軸上で静圧流体で支持して静
圧流体軸受を構成してあり、滑らかで精密な駆動を行う
ことができるものであった。

【０００３】また、上記ねじ軸１の両端は、球軸受をな
す軸受４の内輪４ａに締め付けナット５で結合され、こ
の軸受４の外輪４ｂはプレート６をボルト８で締め付け
ることによって軸受ハウジング７に結合されている。つ
まり、ねじ軸１は軸受４によって回転方向の自由度はあ
るが、それ以外は拘束された状態で支持されていた。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】ところが、上記の送り
ねじ装置において、ねじ軸１を回転させると、図４に示
すようにフレ回り現象が生じ、ねじ軸１の中央部がフレ
回り量δだけ大きく膨らんで回転することを避けられな
かった。このフレ回り現象は、ナット２を通じて直動ス
ライド３に伝わるため、直動スライド３は本来の移動方
向と垂直な方向にも微小に移動するようになっていた。
実際に直動スライド３の運動真直度を測定してみると、
図５にチャート図を示すように、ねじ軸１のリードと合
致する周期でフレ回り現象が見られ、真直性能を低下さ
せているという問題点があった。

【０００５】このフレ回り量δの大きさは、直動スライ
ド３の移動方向と垂直な方向における、ねじ軸１の剛性
と直動スライド３の支持剛性との比で決定され、ねじ軸
１の剛性に比べて直動スライド３の支持剛性が低い程フ
レ回り量δは大きくなる。そして、この直動スライド３
を静圧流体軸受で支持した場合は、支持剛性が低くなる
ため、特に上記フレ回り現象が顕著になるという問題点
があった。

【０００６】また、送りねじ装置の組立時に上記ねじ軸
１の軸芯と直動スライド３の移動方向を完全に一致させ
る必要があるが、実際には両者を完全に一致させること
は困難であり、数十μｍ程度の誤差が出ることを避けら
れず、そのため直動スライド３自体の真直性能を低下さ
せてしまうという問題点もあった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記に鑑みて本考案は、
送りねじ装置におけるねじ軸の両端部を回転自在に支持
する少なくとも一方の軸受部を、ねじ軸の軸芯方向に配
設した球軸受又は滑り軸受でもって挟持して支承し、上
記軸受部をねじ軸の軸芯と垂直な方向に移動自在とする
ことで、上記ねじ軸に螺合するナットに取り付けられた
直動スライドのフレを抑えるようにしたことを特徴とす
る。

【０００８】

【作用】本考案によれば、ねじ軸の両端部を回転自在に
支持する少なくとも一方の軸受部が、ねじ軸の軸芯と垂
直な方向に移動可能であることから、ねじ軸の回転時に
フレ回り現象が生じたとしても、上記軸受部がフレ回り
方向に移動することで、ナットに伝わるフレ回り量を減
らすことができる。

【０００９】

【実施例】以下、実施例に基づき本考案を詳述する（従
来例と同一部分は同一符号を用いる）。

【００１０】本考案の送りねじ装置は、図３に示す従来
例と同様に、螺旋溝を備えたねじ軸１と、これに螺合さ
れたナット２および該ナット２に連結された直動スライ
ド３からなっており、この直動スライド３はガイド軸上
で静圧軸受によって支持されている。そして、ねじ軸１
の軸受部分の断面を図１に示すように、ねじ軸１の端部
は球軸受をなす軸受４の内輪４ａに締め付けナット５で
結合されている。一方、この軸受４の外輪４ｂは、軸受
ハウジング７とこれにボルト８で取り付けられたプレー
ト６によって形成される空間内に取り付けられている
が、上記外輪４ｂの外周と軸受ハウジング７の内周との
間には０．２〜０．３ｍｍ程度の隙間ｄを形成してあ
り、かつ外輪４ｂの両端面と、軸受ハウジング７および
プレート６とのそれぞれの間には球９を円周上均等に配
置するとともに、この球９の位置決めのためのキャリア
１０を備えている。そして、プレート６をボルト８で締
め付けることによって、球９を介して軸受４の外輪４ｂ
を保持するようになっている。

【００１１】そのため、この軸受４の外輪４ｂは、軸受
ハウジング７に完全に固定されておらず、上記球９が転
がることにより、ねじ軸１の軸芯と垂直な方向に、上記
隙間ｄの範囲内で移動可能となっている。また、上記ボ
ルト８の締め付け力を強くすれば、プレート６により球
９を介して外輪４ｂを保持する力が強くなることから、
上記軸受４が軸芯と垂直な方向へ移動しにくくなる。即
ち、ボルト８の締め付け力で、軸受４の軸芯と垂直な方
向への支持剛性を調整することができる。

【００１２】いま、この送りねじ装置においてねじ軸１
を回転させると、螺旋溝に螺合したナット２およびこれ
に連結した直動スライド３を直線方向に移動させること
ができる。そして、このときねじ軸１にフレ回り現象が
生じるが、上記のようにねじ軸１の軸受４が軸芯と垂直
方向に移動可能となっていることから、この軸受４が軸
芯と垂直な方向に移動することでフレ回り現象を吸収
し、ナット２や直動スライド３にフレ回り現象が伝わる
ことを防止できる。また、この送りねじ装置を組み立て
る際には、直動スライド３の移動方向とねじ軸１の軸芯
との間に数十μｍ程度の誤差が生じるが、上記軸受４と
軸受ハウジング７との隙間ｄでこの誤差を吸収し、直動
スライド３の真直性能を劣化させることはない。

【００１３】次に本考案の他の実施例を説明する。図２
に軸受部分の断面を示すように、ねじ軸１の端部は軸受
４の内輪４ａに締め付けナット５で結合され、一方該軸
受４の外輪４ｂの外周と軸受ハウジング７の内周との間
には０．２〜０．３ｍｍ程度の隙間ｄが形成され、かつ
外輪４ｂの両端面と、軸受ハウジング７およびプレート
６とのそれぞれの間には滑り軸受部材１１が介在されて
いる。そして、プレート６をボルト８で軸受ハウジング
７に締結することで、上記滑り軸受部材１１を介して軸
受４の外輪４ｂを保持している。

【００１４】この滑り軸受部材１１は、カーボンやフッ
素系樹脂などの摺動性に優れた材質からなり、軸受ハウ
ジング７やプレート６との摩擦係数が０．２以下となる
ようにしてある。したがって、この送りねじ装置は、軸
受４の外輪４ｂが軸受ハウジング７に完全に固定され
ず、上記滑り軸受部材１１を介して摺動することによ
り、外輪４ｂがねじ軸１の軸芯に対して垂直方向に移動
可能となっており、前記実施例と同様に、ねじ軸１のフ
レ回り現象を吸収することができる。

【００１５】なお、図１、２に示すような軸受４の支持
構造は、ねじ軸１の一方端のみに形成すればよいが、両
端を共にこのような支持構造とすればより効果を高くで
きる。また、上記実施例において、各部材の材質は金
属、セラミックスなどさまざまなものを用いることがで
き、特に軸受４の内輪４ａ、外輪４ｂや球９などの部材
をセラミックスで形成すれば耐摩耗性を高くすることが
できる。

【００１６】さらに、上記実施例では直動スライド３を
静圧流体で支持したものを示したが、本考案の送りねじ
装置は静圧流体軸受装置の駆動に限るものではなく、さ
まざまな直線案内装置に用いることができる。

【００１７】実験例本考案の送りねじ装置において、フレ回り現象を吸収す
るためには、直動スライド３の移動方向に対して垂直な
方向の支持剛性Ａ（ｋｇｆ／μｍ）と、軸受４の軸芯と
垂直方向の支持剛性Ｂ（ｋｇｆ／μｍ）との比Ｂ／Ａが
重要である。そこで、図１に示す本考案の送りねじ装置
を試作し、各支持剛性Ａ、Ｂの値を変化させて真直性能
を比較する実験を行った。各部分の寸法は表１に示す通
りとし、直動スライド３は静圧空気で支持して、この空
気圧によって支持剛性Ａを決定した。一方、軸受４の支
持剛性Ｂは、図１におけるプレート６を取り付けるボル
ト８の締め付け力で調整した。結果は表２に示す通りで
ある。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【表２】

【００２０】表２より明らかに、直動スライド３の支持
剛性Ａと、軸受４の支持剛性Ｂとの比Ｂ／Ａを小さくす
るほど優れた真直性能が得られることがわかる。これ
は、支持剛性の比Ｂ／Ａが小さいほど、軸受４が軸芯と
垂直方向に移動しやすくフレ回り現象の吸収量が大きく
なるためである。また、通常静圧流体軸受に求められる
真直度は１００ｍｍあたり０．２μｍ以下であるが、上
記支持剛性の比Ｂ／Ａを１／５以下とすれば、この要求
特性を満たすことがわかる。

【００２１】さらに、表２中Ｎｏ．５の例について、直
動スライド３の運動真直度を調べたところ、図６にチャ
ート図を示すように、フレ回り現象はほとんど見られな
くなり、図５に示す従来例と比較して、はるかに優れた
真直性能となることがわかる。

【００２２】さらに、上記実験例では図１に示す球９を
配置した構造のものについて示したが、図２に示す滑り
軸受部材１１を配置した構造のものであっても同様に、
直動スライド３の支持剛性Ａと、軸受４の支持剛性Ｂと
の比Ｂ／Ａを１／５以下とすれば真直度を１００ｍｍあ
たり０．２μｍ以下とすることができた。

【００２３】

【考案の効果】このように本考案によれば、送りねじ装
置におけるねじ軸を支持する軸受を、ねじ軸の軸芯と垂
直な方向に移動可能としたことによって、ねじ軸の回転
時に生じるフレ回り現象を上記軸受部で吸収することが
できる。そのため、ねじ軸に螺合されたナットおよび該
ナットに結合された直動スライドにフレ回り現象を伝え
にくく、直動スライドの真直性能を高くすることがで
き、特に静圧流体で支持した直動スライドの駆動に好適
に用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の送りねじ装置における、ねじ軸の軸受
部を示す断面図である。

【図２】本考案の他の実施例を示す断面図である。

【図３】従来の送りねじ装置を示す概略図である。

【図４】従来の送りねじ装置におけるフレ回り現象を説
明するための図である。

【図５】従来の送りねじ装置により駆動した直動スライ
ドの運動真直度を示すチャート図である。

【図６】本考案の送りねじ装置により駆動した直動スラ
イドの運動真直度を示すチャート図である。

【符号の説明】

１・・・ねじ軸２・・・ナット３・・・直動スライド４・・・軸受４ａ・・内輪４ｂ・・外輪５・・・締め付けナット６・・・プレート７・・・軸受ハウジング８・・・ボルト９・・・球１０・・キャリア１１・・滑り軸受部材

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】ねじ軸を回転することにより、該ねじ軸に
螺合され直動スライドが取り付けられたナットを直線方
向に移動させるようにした送りねじ装置において、前記
ねじ軸の両端部を回転自在に支持する少なくとも一方の
軸受部を、ねじ軸の軸芯方向に配設した球軸受又は滑り
軸受でもって挟持して支承し、上記軸受部をねじ軸の軸
芯と垂直な方向に移動自在となし、前記直動スライドの
フレを抑えるようにしたことを特徴とする送りねじ装
置。