JP3609993B2 - 駆動軸の移動装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械、ロボットその他の産業機械装置用として好適に利用できる駆動軸の移動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の駆動軸の移動装置としては、例えば特開平５−１８０２９９号公報に示されるものがある。かかる駆動軸の移動装置は、図４に示す如く外周面にボールねじ溝５０とボールスプライン溝５１がそれぞれに形成された駆動軸５３と、ボールねじ溝５０に嵌合されるボールねじナット５５と、ボールスプライン溝５１に嵌合されるボールスプラインナット５６とを備えている。各ナット５５、５６は本体フレーム（図示省略）にベアリングを介して回転又は停止自在に支持されるものである。
【０００３】
そして、ボールねじナット５５を回転させることにより、駆動軸５３は軸方向にスライドし、前進または後進する。尚、ボールスプラインナット５６はボールスプライン溝に嵌合していることから、駆動軸５３が回転するのを阻止する機能を備えている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の駆動軸の移動装置は、ボールねじナット５５に対してボールスプラインナット５６が離間して設けられている。このため、駆動軸５３には、ボールねじナット５５とボールスプラインナット５６とをそれぞれ別途設けるスペースが必要となり、この駆動軸の移動装置を組み込んだ装置の大型化を余儀なくされていた。特に、駆動軸の移動装置をロボット等の小型化が要求される装置には不利であった。
【０００５】
そこで、本発明は、従来のボールスプラインナットに換えてボールねじナット（ナット）と駆動軸との間に固定手段を介在させることにより、駆動軸の回転を規制できるようにして、装置全体の小型化を簡単に図ることを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明が上記の課題を解決するために講じた技術的手段は、螺旋状のねじ溝を有する駆動軸に、ボールねじナットが前記ねじ溝を転動するボールを介して外嵌装着され、前記ボールねじナットは、前記駆動軸を軸方向に移動すべく、本体フレームに回転可能に支持されている駆動軸の移動装置において、前記本体フレーム側には前記駆動軸の回転を規制するための固定手段が設けられ、該固定手段は、前記駆動軸の軸方向に形成されたガイド溝に沿って移動自在な被ガイド部を備え、該被ガイド部は、前記ボールが転動できるように、前記ボールねじナットと駆動軸との間に臨んでおり、更に、前記被ガイド部と前記ボールねじナットのボールねじ溝の間隔を調整可能に構成されていることにある。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
図１及び図２は、本発明の実施の形態を示す。同図中、１は駆動軸としてのボールねじ軸で、該ボールねじ軸１の外周には、螺旋状のボールねじ溝３が形成されていると共に、軸方向で且つ略全長にわたってガイド部としてのガイド溝４が形成されている。
【０００８】
前記ボールねじ軸１には、一端にフランジ部５ａを有する筒状のボールねじナット５が外嵌装着されている。ボールねじナット５は、前記ボールねじ溝３に対応する（同ピッチ）の螺旋状のボールねじ溝７を内周面に有しており、そのナット５のボールねじ溝７と前記ボールねじ軸１のボールねじ溝３との間に多数のボール８が転動自在に介装されている。また、ボールねじナット５には、図示しないがそれらのボール８の循環路が形成されており、各ボール８はボールねじ軸１とボールねじナット５との相対回転と共に両者のねじ溝内を転動しつつ螺旋状に移動し、戻し通路を経て元の位置に戻り、循環を繰り返す公知の構造になっている。
【０００９】
前記ボールねじナット５には、該ボールねじナット５を回転させるための入力軸１０が外嵌され、ボールねじナット５のフランジ部５ａは前記入力軸１０の先端面１０ａに図示しないボルトで一体回転するように固定されている。また、入力軸１０はベアリング１３を介して固定側の本体フレーム１５に回転自在に軸支されている。尚、入力軸１０は図示省略のモータにより、正回転方向または逆回転方向の任意の方向に回転させることができるようになっている。
【００１０】
前記本体フレーム１５には、前記ボールねじ軸１の回転を規制するための例えば単体又は複数の固定手段１７が設けられている（本実施の形態では、単体の固定手段１７を設けた場合を例示する）。即ち、固定手段１７は、本体フレーム１５の前面１５ａにボルト１９で固定される取付部２０と、該取付部２０からボールねじ軸１側に延設されたアーム部２２と、前記ボールねじ軸１のガイド溝４に嵌合されるように前記アーム部２２から延設された被ガイド部としてのスクレーパ部２４とからなる。スクレーパ部２４はボールねじナット５とボールねじ軸１との間に臨んでいる。また、スクレーパ部２４の先端は、ボールねじナット５の他端の近傍まで延設されているが、スクレーパ部２４の長さは適宜設定可能である。
【００１１】
また、ボール８が通過できるように、スクレーパ部２４の外表面は、ボールねじ軸１のボールねじ溝３の底面と同等になっている。また、スクレーパ部２４の外表面は凸状面を有している。かかる実施の形態は、スクレーパ部２４の表面を転動するボール８は、前記ボールねじナット５のボールねじ溝７に案内されるため、脱落することなくスムーズに移動する。
【００１２】
また、スクレーパ部２４はボールねじナット５との間隔を微調整できるようになっている。
【００１３】
前記固定手段１７のアーム部２２には、固定手段に作用する駆動軸（ボールねじ軸）１のねじり力を検出するための応力センサ３３が設けられている。かかるセンサ３３としては、歪みまたは磁気センサ等が挙げられる。
【００１４】
本実施の形態は以上の構成からなり、次にその作用を述べる。上記駆動軸の移動装置は、例えば本体フレーム１５を図外の工作機械やロボット等の取付部に固定して装着される。そして、ボールねじ軸１は所望のシリンダのシリンダロッドを往復移動させる場合に使用される。
【００１５】
モータが作動するとボールねじナット５が回転する。ボールねじナット５が回転駆動されると、ボールねじ軸１は、固定手段１７のスクレーパ部２４がガイド溝４に案内されているため、その回転が規制され軸方向にスライドし、モータの回転方向に応じて前進又は後進する。
【００１６】
以上のように本実施の形態では、単体の固定手段１７をガイド溝４に係合させるという簡単な構造でボールねじ軸１の回転を阻止することができる。また、構造が簡単であることからコストも安価にできる利点がある。
【００１７】
しかも、固定手段１７に設けた応力センサ３３で固定手段１７に作用するねじり力を直接検出するので、従来のように駆動軸のトルク検出をボールねじナット５を回転させるモータの電流値を計測する場合に比し、精度が向上し高速化が可能となると共に、省エネ化を図ることができる。
【００１８】
本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、図３（イ）に示す如く前記被ガイド部（スクレーパ部２４）はボールを介してガイド部（ガイド溝）４に案内される構成であっても良い。具体的には、前記スクレーパ部２４に、前記ガイド溝４を転動する複数のボール３８を転動自在に設け、各ボール３８はリターンパイプ又はリターン溝等の循環手段３９を設けることにより、ガイド溝４を転動しながら循環できるようにしても良い。かかるボール３８をスクレーパ部２４に設けることにより、更にスクレーパ部２４がガイド溝４をスムーズに移動できるようになる。
【００１９】
更に、前記ガイド部としては、ガイド溝４に限らず、図３（ロ）に示す如く駆動軸１に平坦面４０を設け、しかも、固定手段１７にも該平坦面４０を摺動する摺動平坦面（被ガイド部）４１が設けられている。しかも、駆動軸１の平坦面４０は複数設けられており、従って、固定手段１７も複数設けることも可能である。
【００２０】
また、固定手段１７のスクレーパ部２４はガイド溝４に嵌合していることから、本体フレーム１５を固定した際には、駆動軸１の相対回転は不可能であるが、前記ナット５を固定し、且つ、前記固定手段１７側（本体フレーム１５）を回転可能に設けることにより、駆動軸１を簡単な構造で回転させることが可能となる。しかも、本体フレーム１５とナット５の両方を回転可能とすることにより、駆動軸１を回転させながら軸方向に前進または後進させることができる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は、固定手段をナットと駆動軸との間に介在させて駆動軸の回転を規制する構成であることから、駆動軸にボールスプラインナットとボールねじナットとを別体で且つ間隔を有して外嵌装着する場合に比し、装置の小型化を簡単に図ることできる。
【００２２】
また、前記被ガイド部と前記ボールねじナットのボールねじ溝の間隔を調整可能に構成されているので、例えばボールの移動をスムーズに行え、ボールねじナットの回転に伴う駆動軸の移動を確実に行える。
【００２３】
更に、前記固定手段には、固定手段に作用する駆動軸のねじり力を検出するための応力センサが設けられている場合には、軸方向に移動する駆動軸に不用意に回転力が作用した場合を容易に検出でき、精度が向上し高速化が可能となると共に、省エネ化を図ることができ、駆動軸の移動装置の制御を確実に行える利点がある。
【００２４】
また、前記被ガイド部はボールを介してガイド部に案内される構成である場合には、被ガイド部はガイド部に案内されてスムーズに移動できる。
【００２５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の要部を示す断面正面図。
【図２】同断面側面図。
【図３】（イ）は固定手段の他の実施の形態を示す断面図、（ロ）は駆動軸及び固定手段の他の実施の形態を示す断面図。
【図４】従来例を示す概略正面図。
【符号の説明】
１…ボールねじ軸，スベリねじ軸（駆動軸）、３…ボールねじ溝（ねじ溝）、４…ガイド溝（ガイド部）、５…ボールねじナット（ナット）、１５…本体フレーム、１７…固定手段、２４…スクレーパ部（被ガイド部）、３３…応力センサ

Claims (2)

  1. 螺旋状のねじ溝を有する駆動軸に、ボールねじナットが前記ねじ溝を転動するボールを介して外嵌装着され、前記ボールねじナットは、前記駆動軸を軸方向に移動すべく、本体フレームに回転可能に支持されている駆動軸の移動装置において、前記本体フレーム側には前記駆動軸の回転を規制するための固定手段が設けられ、該固定手段は、前記駆動軸の軸方向に形成されたガイド溝に沿って移動自在な被ガイド部を備え、該被ガイド部は、前記ボールが転動できるように、前記ボールねじナットと駆動軸との間に臨んでおり、更に、前記被ガイド部と前記ボールねじナットのボールねじ溝の間隔を調整可能に構成されてなることを特徴とする駆動軸の移動装置。
  2. 前記固定手段には、固定手段に作用する駆動軸のねじり力を検出するための応力センサが設けられている請求項１に記載の駆動軸の移動装置。
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