JP3418452B2

JP3418452B2 - 複合運動駆動装置

Info

Publication number: JP3418452B2
Application number: JP10265094A
Authority: JP
Inventors: 武樹白井; 茂海老名
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 1994-05-17
Filing date: 1994-05-17
Publication date: 2003-06-23
Anticipated expiration: 2018-06-23
Also published as: JPH07310800A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軸に回転及び軸方向の
複合運動をさせる複合運動駆動装置に係り、特に、構成
を単純とすることができる複合運動駆動装置に関する。
このような複合運動駆動装置は、たとえば工業用ロボッ
トのアーム、ＮＣ工作機械のＡＴＣ装置等に用いられる
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来上述のような複合運動駆動装置とし
て次のようなものがある（特開平１−２２９１６０号公
報参照）。

【０００３】図１１は従来の複合運動駆動装置を示すも
のである。同図において、１０１は複合運動駆動装置全
体であり、概略一本の軸１０２にボールねじ用のナット
１０３とボールスプライン用外筒１０４を装着した複合
運動駆動ユニット１０５と、ナット１０３およびスプラ
イン用外筒１０４を、それぞれ一対づつのサポートベア
リング１０６，１０７；１０８，１０９を介して指示す
るハウジング１００と、ナット１０３およびスプライン
用外筒１０４を駆動るための伝動部材としてのプーリ１
１１，１１２とから構成されている。

【０００４】まず、複合運動駆動ユニット１０５につい
て説明する。複合運動駆動ユニット１０５の軸１０２は
単一の軸体１２１外周に螺旋状のボールねじ溝１２２と
軸方向に延びるボールスプライン溝１２３が重複して形
成されている。軸体１２１は、中空の丸棒として軽量化
を図り、移動停止時等の慣性の影響を少なくしている。
もっとも、中実の丸棒としてもよい。ボールねじ溝１２
２は、本例では２条ねじとしてリードを比較的大きく取
っている。また、ボールねじ溝２３の溝形状は本例では
ゴシックアーチ形状に形成されている。

【０００５】一方、ボールスプライン溝１２３では、軸
２の円周方向に複数条（本例では６条）刻設されてい
る。このボールスプライン溝１２３，…の配置構成は、
軸中心０から円周を三等分するように描いた仮想分割線
を挟んで、対称的に２条づつ配置されている。このボー
ルスプライン溝１２３の溝形状も断面円弧状のサーキュ
ラアーク形状に形成している。

【０００６】複合運動駆動ユニット１０５のナット１０
３は略円筒形状で、概略内周面に上記ボールねじ溝１２
２に対応して２条のボールねじ溝１３３が刻設されたナ
ット本体３１とこのナット本体３１の両端に取り付けら
れるエンドキャップ３２，３２とから構成されている。
ナット本体１３１にはナット１０３と軸１０２の間に介
在されるボールＢ₁を循環させるためのボール逃げ穴１
３４，１３４が２箇所に設けられていて、エンドキャッ
プ３２には軸２のボールねじ溝１２２とナット１０３の
ボールねじ溝１３３間に介在するボールＢ₁をボール逃
げ穴１３４に逃がすための方向転換溝（図示していな
い）が設けられている。而して上記ボールねじ溝１２
２、ボールねじ溝１３３、ボール方向転換溝およびボー
ル逃げ穴１３４，１３４によってボール循環路を構成し
て、ボールを整列循環させている。

【０００７】一方、ボールスプライン用外筒１０４は、
円筒状で、その内周面に上記軸１０２の外周面に刻設し
たボールスプライン溝１２３に対応して６条のボール転
走溝１４１が刻設れていて、このスプライン外筒１０４
のボール転走溝１４１と軸１０２のボールスプライン溝
１２３間に多数のボールＢ₂が介装されている。一方外
筒１０４内周には、上記ボールＢ₂を案内保持する保持
器１４２が介装されている。そして、ボールには回転方
向に近い方向の予圧が付与されている。

【０００８】上記構成の複合運動駆動装置にあっては、
装置１０１のハウジング１１０をロボット本体等の取り
付け部材１１９にボルト１２０により固定する。そし
て、ボールねじ用ナット駆動用プーリ１１１およびボー
ルスプライン用外筒駆動用プーリ１１２を単独あるいは
組み合わせて作動させることにより、軸１０２は回転運
動、あるいは往復運動、さらに回転と往復の複合運動を
行なうのである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た複合運動駆動装置は、２つのモータを駆動制御して、
ナットおよびボールスプライン用外筒を単独あるいは組
み合わせて回転させることにより使用するものであるた
め、２つのモータ及び制御装置で装置が大型となると共
に、モータの制御が複雑となり、全体として高価なもの
となってしまうという問題がある。

【００１０】また、軸の移動精度は、モータの回転制御
によるものであるし、軸の移動及び停止時の保持力は、
専らモータの保持力に頼るものであり、精密な移動精度
や、保持力を必要とする装置に使用するものとすると、
高精度の制御と、大型のモータ等を使用しなければなら
ない。そこで、本発明は、単純な構造でかつ、高精度
で、高い保持力を有する複合運動駆動装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明において、上記の
課題を解決する第１の手段は、外周にねじ溝（２）を形
成した軸（１）と、この軸に回転可能に螺合されたナッ
ト（３）と、上記ナット（３）を回転可能に保持する固
定ハウジング（４）と、上記ナット（３）を固定ハウジ
ング（４）に対して回転駆動する駆動源（５）と、上記
軸（１）と固定ハウジング（４）との間に設けられ、軸
（１）の回転方向の運動、及び、軸（１）のストローク
方向の運動のうち一方又は両方の運動を限定して、軸
（１）に所望の運動をさせるガイド機構（６）とを備
え、該ガイド機構（６）は、軸（１）または固定ハウジ
ング（４）の一方に形成され、外周面または内周面に、
軸（１）の所望の運動状態に対応する形状のガイド溝
（１０）を形成した一方のガイド機構構成部材（１１）
と、軸（１）または固定ハウジング（４）の他方に取り
付けられ、上記ガイド溝（１０）に遊嵌するもう一方の
ガイド機構構成部材（１２）とからなり、上記軸（１）
と固定ハウジング（４）とにそれぞれ設けられたガイド
機構構成部材（１１，１２）間の係合関係により、軸
（１）の回転方向の運動、及び、軸（１）のストローク
方向の運動の一方又は両方を限定して、軸（１）に所望
の運動をさせることを特徴とする複合運動駆動装置であ
る。

【００１２】本発明の第２の手段は、外周にねじ溝
（２）、及び、スプライン溝（７）を重複して、もしく
は、軸方向にそれぞれ分離して形成した軸（１）と、こ
の軸（１）に回転可能に螺合されたナット（３）、及
び、この軸（１）にストローク方向に相対移動可能に嵌
合されたスプライン外筒（８）と、上記ナット（３）と
スプライン外筒（８）とを回転可能に保持する固定ハウ
ジング（４）と、上記ナット（３）を固定ハウジング
（４）に対して回転駆動する駆動源（５）と、前記軸
（１）と固定ハウジング（４）との間に設けられ、軸
（１）の回転方向の運動、及び、軸（１）のストローク
方向の運動のうち一方又は両方の運動を限定して、軸
（１）に所望の運動をさせるガイド機構（６）とを備
え、該ガイド機構（６）は、軸（１）または固定ハウジ
ング（４）の一方に形成され、外周面または内周面に、
軸（１）の所望の運動状態に対応する形状のガイド溝
（１０）を形成した一方のガイド機構構成部材（１１）
と、軸（１）または固定ハウジング（４）の他方に取り
付けられ、上記ガイド溝（１０）に遊嵌するもう一方の
ガイド機構構成部材（１２）とからなり、上記軸（１）
と固定ハウジング（４）とにそれぞれ設けられたガイド
機構構成部材（１１，１２）間の係合関係により、軸
（１）の回転方向の運動、及び、軸（１）のストローク
方向の運動の一方又は両方を限定して、軸（１）に所望
の運動をさせることを特徴とする複合運動駆動装置であ
る。

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【作用】次に本発明の作用を説明する。最初に本発明に
係る複合運動駆動装置の作動原理を説明する。この作動
原理は、上記第１乃至第５の手段に係る複合運動駆動装
置に共通する。まず、軸１のストローク方向（軸線方
向）の移動について説明する。本発明において、図３
（ａ）に示すように外周にねじ溝２を形成した軸１と、
この軸に回転可能に螺合されたナット３と、前記ナット
の外周に設けられ、ナットを回転可能に保持する固定ハ
ウジング４と、上記ナットをハウジングに対して回転駆
動する駆動源５とを有する状態において、例えば図３
（ａ），（ｂ）に示すように、軸を回転方向に運動する
ことを禁止し、ストローク方向の運動だけを許容する機
構２１を設けたとする。

【００１７】ここで、駆動源でナットを回転（図３中矢
印Ａ）すると、軸は回転せず、軸はナットによってねじ
溝２に沿って送られ、ストローク方向に運動する（図中
矢印Ｂ）。そして、軸１は、ナット３の回転方向を正逆
転することにより進退動する。

【００１８】次に、軸の回転方向の移動について説明す
る。上述した状態において、図４に示すように、軸１の
ストローク方向の運動を禁止し、回転方向の運動だけを
許容する機構２１を設けたとする。ここで、駆動源でナ
ットを回転（図４中矢印Ａ）すると、軸１はナット３と
共に回転（図４中矢印Ｃ）して、ストローク方向に運動
しない。そして、軸１は、ナット３の回転方向を正逆転
することにより正逆回転する。ここで、これらの機構２
１、２２に換えて、ストローク方向に移動しつつ回転す
る運動を許容する機構を設けると、軸は回転しつつスト
ローク方向に運動する螺旋運動を行なうこととなる。

【００１９】そこで、このような軸に、軸の回転方向の
運動、軸のストローク方向の運動、各運動の組合わせと
を限定するガイド機構を設けることにより、予め定めて
おいた運動を実現することができる。

【００２０】以下各手段の作用を説明する。本発明の、
第１の手段による複合運動駆動装置は、上述したとおり
の作用でガイド機構により軸１の回転方向の運動、及
び、軸１のストローク方向の運動のうち一方又は両方の
運動を限定して軸に所望の運動をさせる。

【００２１】従って、駆動源を複数設けることなく一台
で、複雑な制御を行うことなく、低コストで直線、回転
及びこれら複合運動を得ることできる。また、軸は、ガ
イド機構で案内されるので、駆動源の制御を複雑にする
ことなく高精度の位置決めが行え、また、駆動源の保持
力を高めなくとも、ガイド機構の保持で高い保持力を有
するものとできる。

【００２２】そして、ガイド機構を軸と固定ハウジング
間の円筒部材と、ガイド部材とから構成したから、軸の
所望の運動制御を円筒部材のガイド溝にガイド部材を係
合させるという機械的な作用で簡単かつ確実に行なうこ
とができる。ここで、円筒部材のガイド溝の形状を変え
れば、軸に所望する任意の動作をおこなわせることがで
きる。即ち、図２に示すように、ガイド溝１０を、円筒
部材１１の円筒の円周に沿うように設ける（１０ａ）と
軸はストローク方向の運動（直線運動）をし、軸線方向
に沿って設ける（１０ｂ）と軸は回転方向の運動をし、
さらに、軸線に対して斜めに設ける（１０ｃ）と軸は回
転しつつストローク方向の運動（スパイラル）をするか
ら、これらの動作を考慮して、円筒部材にガイド溝を必
要な形状として設けておくものである。

【００２３】また、ガイド機構６は前記軸１と固定ハウ
ジング４とにそれぞれ設けられたガイド機構構成部材間
の係合関係により、軸１の回転方向の運動、及び、軸１
のストローク方向の運動の一方又は両方を限定して、軸
１に所望の運動をおこなわせる。従って、ガイド機構構
成部材間の係合関係を予め定めておくだけで、容易に軸
に所望の運動をおこなわせることができ、複雑な制御が
いらなくなる。

【００２４】また、本発明の第２の手段による複合案内
装置によれば、第１の手段の作用に加えて、軸１をナッ
ト３とスプライン外筒８を用いて軸１の２か所で支持し
ているため、軸１は軸方向の推力のほか軸方向に垂直に
作用するモーメントを支持することができる。この場合
スプライン外筒８は、固定ハウジング４に回転できるよ
うに取り付けられている。このため、このスプライン外
筒８は軸１の回転及びストローク方向の運動を妨害する
ことなく、モーメントを支持するためだけに作用する。
また、ガイド機構６を軸１と固定ハウジング間の円筒部
材１１と、ガイド部材１２とから構成したから、軸１の
所望の運動制御を円筒部材１１のガイド溝１０にガイド
部材１２を係合させるという機械的な作用で簡単かつ確
実に行なうことができ、円筒部材１１のガイド溝１０の
形状を変えれば、軸に所望する任意の動作をおこなわせ
ることができる。また、ガイド機構６は前記軸１と固定
ハウジング４とにそれぞれ設けられたガイド機構構成部
材間の係合関係により、軸１の回転方向の運動、及び、
軸１のストローク方向の運動の一方又は両方を限定し
て、軸１に所望の運動をおこなわせるから、ガイド機構
構成部材間の係合関係を予め定めておくだけで、容易に
軸に所望の運動をおこなわせることができ、複雑な制御
がいらなくなる。

【００２５】

【００２６】また、図１、及び図２では、軸１に円筒部
材１１を固着し、この円筒部材１１の外周面にガイド溝
１０を設け、固定側にガイド部材１２を設け、このガイ
ド部材１２を外側からガイド溝１０に係合している例を
示しているが、これは軸１に円筒部材を固着しこの円筒
部材の内周面にガイド溝１０を形成して、固定側にガイ
ド部材１２を円筒部材１１の端部開口から差しこむよう
に構成して、ガイド部材１２を円筒部材１１の内側から
ガイド溝に係合させてもよい。

【００２７】さらに、軸１にガイド部材１２を固着し、
固定側に円筒部材１１を設け、この円筒部材１１の内周
面にガイド溝１０を設け、このガイド溝１１に円筒部材
１１の内側からガイド溝１０に係合するようにしてもよ
いし、同様に固定側に円筒部材１１を設け、この円筒部
材１１の外周面にガイド溝１０を設け、このガイド溝１
０に円筒部材１１の外側からガイド部材をガイド溝１０
に係合するようにしてもよい。

【００２８】

【実施例】以下、本発明に係る複合運動駆動装置の実施
例について図面を参照して説明する。

【００２９】〔第１実施例〕図５は本発明に係る複合運
動駆動装置の第１の実施例を示すものである。本実施例
は、上記第１、第２、第４、及び、第５の手段（請求項
１，２，４，５）に対応するものであり、複合運動駆動
装置の基本的な構成例を示すものである。本実施例にお
ける複合運動駆動装置の構成は、図５（ａ）に示すもの
としている。

【００３０】即ち、本実施例において、複合運動駆動装
置は、外周に右ねじに形成されたねじ溝２、及び、スプ
ライン溝７を重複して形成した軸１と、この軸１に回転
可能に螺合されたナット３、及び、この軸１にストロー
ク方向に相対移動可能に嵌合されたスプライン外筒８
と、前記ナット３とスプライン外筒８とをサポートベア
リング３１，３２を介して回転可能に保持する固定ハウ
ジング４と、上記ナット３を固定ハウジング４に対して
回転駆動する駆動源５であるモータ３３、プーリ３４，
３５及びタイミングベルト３６と、前記軸１と固定ハウ
ジング４との間に設けられたガイド機構６とを備えてい
る。ここで、本実施例では、ねじ及びスプラインは、各
々、ねじ溝とナット、スプライン溝とスプライン外筒と
の間に予圧を与えつつボールを転動してなるボールね
じ、及びボールスプラインを使用するものとしている。

【００３１】そして、ガイド機構６は、軸１の上端部に
固着形成され、その外周面に軸１の所望の運動状態に対
応する形状のガイド溝１０を形成した円筒部材１１と、
固定ハウジング４が固着される装置本体３１に取り付け
られ、上記ガイド溝１１に円筒部材１１の外側から遊嵌
するガイド部材１２とから構成している。このガイド部
材１２は、装置本体３１に立設されたピン３７と、この
ピン３７に回転自在に取り付けられ、上記ガイド溝１０
の幅より僅かに小さい直径の円筒部材３８とから構成し
てりる。

【００３２】したがって、この実施例では、図５
（ａ），（ｂ）に示すように、ボールねじのナット３を
右に回すと、軸は右に回る、下に降りのいずれかの運動
を、ナットを左に回すと、軸は左に回る、上に昇るのい
ずれかの運動を行うものとなる。本実施例では、この軸
の運動を上記ガイド機構の円筒部材に設けたガイド溝の
形状、及びモータの回転方向により制御する。

【００３３】例えば、軸に図５（ｄ）に示すように、前
半に左回転（イ）→（ロ）、下ストローク運動（ロ）→
（ハ）、左回転（ハ）→（ニ）をさせ停止し、後半に反
対に右回転（ニ）→（ハ）、上ストローク運動（ハ）→
（ロ）、右回転（ロ）→（イ）をさせる場合について説
明する。この場合には、図５（ａ），（ｃ）に示すよう
に、円筒部材１１のガイド溝１０の形状を、円筒部材１
１の下側周方向に沿う下側ストローク禁止回転許容溝部
１０ａ（図５（ｃ）中イ−ロ）、円筒部材１１の母線に
沿うストローク許容回転禁止溝部１０ｂ（同ロ−ハ）及
び円筒部材の上側周方向に沿う上側ストローク禁止回転
許容溝部１０ｃ（同中ハ−ニ）からなるクランク形状の
ものとして形成する。ここで、図５（ｃ）に示した円筒
部材のガイド溝展開図は、図５（ｄ）の形状と上下左右
が反対となる。

【００３４】そして、前半で軸を左回転、下ストローク
運動、左回転させるときには、ナットを左回転させ、後
半で右回転、上ストローク運動、右回転させるときに
は、ナットを右回転させるものとしている。

【００３５】次に本実施例の作動について説明する。先
ず、ガイド部材１２が、図５（ｃ）イにあり、軸１が図
５（ｄ）（イ）にある状態において、ナット３を左方向
に回転すると、円筒部材１１は下側ストローク禁止回転
許容溝部１０ａにガイド部材１２を係合した状態で、ス
トローク方向の運動が規制されて、軸１と共に回転し、
ガイド部材１２がロに至るまで左回転する。これによ
り、軸１も（イ）から（ロ）に左回転し、ガイド部材１
２がロに至ると軸１の回転は停止する。

【００３６】更にナットを左に回転し続けると、円筒部
材１１はストローク許容回転禁止溝部１０ｂにガイド部
材１２を係合した状態で、回転が禁止された状態で下方
にストローク運動し、ガイド部材１２がハに至るまで下
方に移動する。これにより、軸１は（ロ）から（ハ）ま
で下方にストローク運動し、ガイド部材１２がハに至る
と軸１のストローク運動は停止する。そして、更にナッ
ト３を左方向に回転すると、円筒部材１１は上側ストロ
ーク禁止回転許容溝部１０ｃにガイド部材１２を係合し
た状態で、ストローク運動が禁止された状態で回転し、
ガイド部材１２がニに至るまで左回転する。これによ
り、軸１は（ハ）から（ニ）左回転し、ガイド部材１２
がニに至ると軸１の回転は停止する。

【００３７】次に、後半の動きをさせるには、ガイド部
材１２が、図５（ｃ）ニにあり、軸１が図５（ｄ）
（ニ）にある状態において、ナット３を右方向に回転す
れば、上述した動作と逆の動作をしてガイド部材１２が
ガイド溝１０中をニ→ハ→ロ→イと案内されつつ、軸１
は（ニ）→（ハ）→（ロ）→（イ）と運動する。従って
本実施例によれば、複合運動駆動装置の前半、後半を含
む一回の動作に際しての制御は、モータを左回転→右回
転と制御するだけでよく、その制御装置は単純となる。
また、モータ等の駆動源は一式で足りるため、装置全体
の大きさ重量が少ないものとなる。また、軸をナットと
スプライン外筒を用いて軸の２か所で支持しているた
め、軸は軸方向の推力のほか軸方向に垂直に作用するモ
ーメントを支持することができる。

【００３８】尚、この例において、上記第３の手段とし
て示したように、ボールスプラインに代えて滑りにより
軸の回転方向及びストローク方向の運動を自在に支持す
るブシュを使用すると、軸のスプライン溝加工及びスプ
ライン外筒が不必要となり、安価なブシュを使用できる
から、更に装置の構造を単純化でき安価なものとでき
る。

【００３９】〔第２の実施例〕次に本発明に係る複合運
動駆動装置の第２の実施例を説明する。図６乃至図１０
は本発明に係る複合運動駆動装置の実施例を示すもので
ある。本実施例は、ＮＣ工作機械の工具交換装置に使用
されるもので工作機械のスピンドルから工具を取り外
し、ＡＴＣに工具を取付け、またＡＴＣから新たな工具
を取り外しスピンドルに取り付ける動作を行なうもので
ある。そして、本実施例は第１、第２、第３及び第５の
手段（請求項１，２，３，５）に対応する。

【００４０】本実施例では複合運動駆動装置は、図６及
び図７に示すように、上述した第１の実施例と同様に、
外周に右ねじに形成されたねじ溝（図示していない）、
及び、スプライン溝４７を重複して形成した軸４１と、
この軸４１に回転可能に螺合されたナット４３、及び、
この軸４１にストローク方向に相対移動可能に嵌合され
たスプライン外筒４８と、前記ナット４３とスプライン
外筒４８とをサポートベアリング５１，５２を介して回
転可能に保持する固定ハウジング４４と、上記ナット４
３を固定ハウジング４４に対して回転駆動する駆動源で
あるサーボモータ５３、ハーモニックドライブ減速機５
７、プーリ５４，５５及びタイミングベルト５６と、前
記軸１と固定ハウジング４４とに設けられたガイド機構
４６とを備えており、カバー部材５８で覆っている。

【００４１】ここで、本実施例では、ねじ及びスプライ
ンは、各々、ねじ溝とナット、スプライン溝とスプライ
ン外筒との間に予圧を与えつつボールを転動してなるボ
ールねじ、及びボールスプラインを使用するものとして
いる。そして、ガイド機構４６は、上記第１の実施例と
は、円筒部材とガイド部材との取付位置関係が逆として
いる。即ち、軸４１の上端部には固定部材軸６１を介し
て軸４１の直径方向に立設されたピン６２と、このピン
６２に回転自在に取り付けられた円筒部材６３からなる
ガイド部材６４を設け、固定ハウジング４４には、その
筒壁面に軸４１の所望の運動状態に対応する形状のガイ
ド溝６５を形成した円筒部材６６（図９（ａ），（ｂ）
参照）を固定し、ガイド部材６４は、円筒部材６６のガ
イド溝６５に円筒部材６６の内側から係合してガイド機
構を形成している。尚、、本実施例ではこのガイド機構
４６を覆うカバー部材６７を固定ハウジング４４に取付
けている。

【００４２】次に本実施例のガイド溝６５の形状の詳細
について、軸の運動とともに説明する。本実施例では軸
４１の下端部には、工具交換用のハンド（図示していな
い）が取り付けられ、図１０（ａ），（ｂ）に示すよう
に、例えば、工作機械のスピンドルから工具を取り外
し、ＡＴＣに工具を取付け、またＡＴＣから新たな工具
を取り外しスピンドルに取り付ける動作を行なう。この
スピンドルから工具を取り外し、ＡＴＣに工具を取付け
る際の軸の運動をモータの回転及びクランプ装置の作動
と共に記せば、例えば、Ａ：退避位置からスタートＡ−Ｂ：軸右回転（モータ右回転、クランプ装置オフ）Ｂ：スピンドルから工具を取り外すＢ−Ｃ：軸下ストローク（モータ右回転、クランプ装置
オフ）Ｃ−Ｄ：軸右回転（モータ右回転）Ｄ−Ｅ：軸上ストローク（モータ左回転、クランプ装置
オン）Ｅ：ＡＴＣに工具をチャックＥ−Ｆ：軸左回転退避位置へ（モータ左回転、クランプ
装置オフ）となる。

【００４３】そしてＡＴＣから新たな工具を取り外しス
ピンドルに取り付けるときには、ＦからＡまで逆の動作
を行い、ＥでＡＴＣから新たな工具を取り外し、Ｂでス
ピンドルに工具を取り付ける動作を行なう。このような
動作をおこなわせるため、本実施例では、円筒部材６６
に図９（ａ），（ｂ）に示すようなガイド溝６５を形成
している。図９（ａ）は円筒部材６６の斜視図であり、
図９（ｂ）は円筒部材６６の内周面から外周面にかけて
形成されたガイド溝を、円筒部材６６の表面を図９
（ａ）中のＴ−Ｔ線で切り離して展開した図を示してい
る。図において、上記円筒部材１１の壁面に、上記Ａ−
Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆの軌跡と相似形のガイド溝６０（ａ
−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ）を形成するものとしている。ここ
で、上述した第１の実施例と円筒部材とガイド部材との
取付位置が異なるため、ガイド溝の形状は軸の移動軌跡
と相似形となる。なお、このガイド溝の形状は、曲がり
部等において上記ガイド部材が円滑にガイドされるよう
に適宜アール等を形成して修正される。

【００４４】また、本実施例では、図６、図８に示すよ
うに、外側面に係合孔７１を形成した孔空き円板７２を
スプライン外筒８に固定する一方、固定ハウジング４４
にはソレノイド装置７３で上記係合孔にピン７４抜き差
しし、スプライン外筒８を固定ハウジング４４に対し
て、定められた一か所の回転位置で固定できるクランプ
装置７５を設けるものとしている。これは、回転運動か
らストローク運動に運動を変える個所（例えば図９中
（一）中Ｄ，図９（２）中ｄ）で、ナットの逆回転させ
る制御を行なうと、軸がストローク運動（図９中矢印
ｇ）に移行せず、軸が逆方向に回転（図９中矢印ｈ）し
てしまうという現象を防止するため、逆方向への軸の回
転を防止するために設けるものである。上述した第１の
実施例のように、ナットの逆回転運動を案内溝の端部で
行なう場合、または、ストローク運動から回転運動への
変更地点で行なう場合には、係る現象が発生しないた
め、係る機構を設ける必要はない。

【００４５】そして、本実施例では、モータの回転制御
は、モータをサーボモータとし、モータに設けたロータ
リエンコーダの計測パルスの数を係数することによって
行っている。

【００４６】したがって、各移動距離に相当するパルス
数を係数して上記のモータの回転制御と、クランプ装置
のオンオフ制御を行なう。

【００４７】尚、この制御は、他の手段、例えば円筒部
材にセンサを設けて、直接ガイド部材の位置を検出する
ようにしてもよい。また、このガイド溝の形状は必要に
応じて適宜変更することにより、軸に所望の運動をさせ
ることができる。

【００４８】従って本実施例によれば、一回の工具の取
り替え、即ち工具の取外し、交換、取付けに際しての制
御は、モータを右→左→右→左と回転制御するだけでよ
く、その制御装置は単純となる。また、モータ等の駆動
源は１式で足りるため、装置全体の大きさ重量が少ない
ものとなる。また、軸４１をナット４３とスプライン外
筒４８を用いて軸の２か所で支持しているため、軸は軸
方向の推力のほか軸方向に垂直に作用するモーメントを
支持することができる。

【００４９】尚、上記２つの実施例では、ねじ、スプラ
インはボールねじ、ボールスプラインを例として説明し
たが、ボールを使用しない、通常の滑り接触を利用した
ねじ、スプラインを使用してもよい。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の、第１及
び第２の手段による複合運動駆動装置は、駆動源を複数
設けることなく一台の駆動源で、複雑な制御を行うこと
なく、低コストで直線、回転及びこれら複合運動を得る
ことできる。また、軸は、ガイド機構で案内されるの
で、駆動源の制御を複雑にすることなく高精度の位置決
めが行え、また、駆動源の保持力を高めなくとも、ガイ
ド機構の保持で高い保持力を有するものとできるという
効果を奏する。

【００５１】そして、ガイド機構６を軸１と固定ハウジ
ング間の円筒部材１１と、ガイド部材１２とから構成し
たから、軸１の所望の運動制御を機械的に簡単且つ確実
に行なうことができ、さらに円筒部材１１のガイド溝１
０の形状を変えることにより、軸１に所望の運動をさせ
ることができる。

【００５２】

【００５３】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る複合運動駆動装置の実施例を示す
平面図である。

【図２】本発明に係る複合運動駆動装置のカムの案内溝
の形状の例を示す展開図である。

【図３】本発明に係る複合運動駆動装置の作動の原理を
示す図である。

【図４】本発明に係る複合運動駆動装置の作動の原理を
示す図である。

【図５】本発明の第１の実施例に係る複合運動駆動装置
の構成をその作動の態様と共に示す図である。

【図６】本発明の第２の実施例に係る複合運動駆動装置
の構成を示す正面図である。

【図７】図７に示した複合案内装置の側面図である。

【図８】図７に示した複合案内装置の図７中VII−VII線
からの端面図である。

【図９】図７に示した複合運動駆動装置の円筒部材をガ
イド溝と共に示す示す斜視図及び展開図である。

【図１０】図７に示した複合運動駆動装置の運動の状態
をその態様と共に示す図である。

【図１１】従来の複合運動駆動装置の一例の構成を示す
断面図である。

【符号の説明】

１軸２ねじ溝３ナット４固定ハウジング５駆動源６ガイド機構７スプライン溝８スプライン外筒９ブシュ１０ガイド溝１１円筒部材１２ガイド部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16H 19/00 - 31/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】外周にねじ溝（２）を形成した軸（１）
と、この軸に回転可能に螺合されたナット（３）と、上記ナット（３）を回転可能に保持する固定ハウジング
（４）と、上記ナット（３）を固定ハウジング（４）に対して回転
駆動する駆動源（５）と、上記軸（１）と固定ハウジング（４）との間に設けら
れ、軸（１）の回転方向の運動、及び、軸（１）のスト
ローク方向の運動のうち一方又は両方の運動を限定し
て、軸（１）に所望の運動をさせるガイド機構（６）と
を備え、該ガイド機構（６）は、軸（１）または固定ハウジング
（４）の一方に形成され、外周面または内周面に、軸
（１）の所望の運動状態に対応する形状のガイド溝（１
０）を形成した一方のガイド機構構成部材（１１）と、
軸（１）または固定ハウジング（４）の他方に取り付け
られ、上記ガイド溝（１０）に遊嵌するもう一方のガイ
ド機構構成部材（１２）とからなり、上記軸（１）と固定ハウジング（４）とにそれぞれ設け
られたガイド機構構成部材（１１，１２）間の係合関係
により、軸（１）の回転方向の運動、及び、軸（１）の
ストローク方向の運動の一方又は両方を限定して、軸
（１）に所望の運動をさせることを特徴とする複合運動
駆動装置。
【請求項２】外周にねじ溝（２）、及び、スプライン溝
（７）を重複して、もしくは、軸方向にそれぞれ分離し
て形成した軸（１）と、この軸（１）に回転可能に螺合されたナット（３）、及
び、この軸（１）にストローク方向に相対移動可能に嵌
合されたスプライン外筒（８）と、前記ナット（３）と
スプライン外筒（８）とを回転可能に保持する固定ハウ
ジング（４）と、上記ナット（３）を固定ハウジング（４）に対して回転
駆動する駆動源（５）と、前記軸（１）と固定ハウジング（４）との間に設けら
れ、軸（１）の回転方向の運動、及び、軸（１）のスト
ローク方向の運動のうち一方又は両方の運動を限定し
て、軸（１）に所望の運動をさせるガイド機構（６）と
を備え、該ガイド機構（６）は、軸（１）または固定ハウジング
（４）の一方に形成され、外周面または内周面に、軸
（１）の所望の運動状態に対応する形状のガイド溝（１
０）を形成した一方のガイド機構構成部材（１１）と、
軸（１）または固定ハウジング（４）の他方に取り付け
られ、上記ガイド溝（１０）に遊嵌するもう一方のガイ
ド機構構成部材（１２）とからなり、上記軸（１）と固定ハウジング（４）とにそれぞれ設け
られたガイド機構構成部材（１１，１２）間の係合関係
により、軸（１）の回転方向の運動、及び、軸（１）の
ストローク方向の運動の一方又は両方を限定して、軸
（１）に所望の運動をさせることを特徴とする複合運動
駆動装置。