JPH01127245A - 自動調心型ボールナットを有した直線送り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、回転ボールネジと、その回転ボールネジに係
合するボールナツトとを有し、工作機械のワークテーブ
ルや計測機械の被検物載台等の被動体を直線ガイドに沿
って送り動作させる直線送り装置に関し、特に、長尺の
ボールネジと直線ガイドとの不平行により、該ボールネ
ジの軸端を回転支持する回転軸受やボールナ・ノドのボ
ールに掛かる過大な荷重を軽減し、かつ被動体のガイド
摺接面に係る摩擦負荷を軽減し得るように、ボールネジ
の軸心に対する自動的な調心機能を備えたボールナ、ト
を有することにより、円滑な被動体の直線送りを可能と
した直線送り装置に関する。

〔従来技術〕

工作機械のワークテーブルや計測装置の被検物載台等の
被動体を直線ガイドに沿って直線送りする直線送り装置
において、回転ボールネジとボールナツトとの低摩擦係
合により円滑な直線送りを行うことは、従来より周知で
ある。

〔解決すべき問題点〕

然しな気（ら、ボールネジは長尺な軸部材であって加工
上、又は工作機械や計測装置への取付けに当たって、被
動体の案内用直線ガイドに対して真の平行を得ることは
実質的に困難であることからこの不平行に基づき、ボー
ルネジ軸の軸端を支持する回転軸受及びボールナツト内
に内蔵された転勤ボールに過大な荷重が掛かつて、これ
らの諸要素の性能劣化を来しかねない問題がある。また
、上記のような不平行が有ると、被動体であるワークテ
ーブルや載台と、それを案内する上記直線ガイドとの間
でも摩擦負荷が増加して直線送り動作の円滑性に欠ける
ことになる慣れがある。故に直線送りの円滑性を確保す
るには、各直線送り方向の全距離に渡って、一定の摩擦
負荷に維持されることが要望される。

依って、本発明は、上述した問題点や要望を解決、かつ
充足することのできる直線送り装置を提供せんとするも
のである。

〔解決手段と作用〕

即ち、本発明によれば、被動体に取付けたボールナット
と、回転ボールネジとの保合により直線ガイドに沿って
該被動体に直線送りを与える直線送り装置において、直
線送り方向と垂直な１対のボールナット挟持面を有する
と共に前記ボールネジの貫通部を有したブラケットを前
記被動体に設け、かつ該ブラケットの前記１対のボール
ナツト挟持面に滑り係合する摺接端面を前記ボールナツ
ト端面に設けることにより、前記１対のボールナット挟
持面間に前記ボールナットを可動保持させ、前記ボール
ネジの軸心に前記ボールナットの中心を自動調心可能に
した自動調心型ボールナツトを有した直線送り装置を提
供し、自動調心型ボールナツトが、ブラケットのボール
ナット挟持面上で摺動して、その軸心をボールネジの軸
心に自動的に追従、調心することにより、直線ガイドと
ボールネジとの不平行分を吸収するようにしたものであ
る。以下、本発明を添付図面に示す実施例に基づいて、
更に詳細に説明する。

〔実施例〕

さて、第１図は、本発明の実施例による自動調心型ボー
ルナットを有した直線送り装置を備えた工作機械の直線
送り機構部分の部分斜視図である。

さて、第１図において、被動体は、例えば工作機械のワ
ークテーブル１０である。この被動体を形成するワーク
テーブルｌＯは、矢印Ｃで示す直線方向に移動する工作
機械の構成要素であり、直線方向Ｃは、−船釣には工作
機械のＸ、Ｙ、Ｚの何れかの軸方向と一致するものであ
る。このワークテーブル１０は、その両側に設けられた
直線ガイド１２　（図示では片側のみ示しである）によ
り摺動、案内されることにより、直線方向Ｃに移動する
構成がもうけられ、その直線移動の送り駆動は、回転ボ
ールネジ１６と、本発明に係るボールナット１８とを備
えた直線送り装置１４に依って遂行される構成となって
いる。ここで、上記のワークテーブルｌＯの両側には、
通常、直線ガイド１２に凹凸構造や軸と軸穴保合構造で
係合する構造で、遊びなく案内される端部構造が備えら
れ、本例では、摺動溝１０ａが設けられた状態が示され
ている。故に、ワークテーブル１０は、両側の直線ガイ
ド１２の強制の下に直線移動する構成となっている。ま
た、直線送り装置１４のボールネジ１６は、その両輪端
を回転軸受２０（片方の軸端の回転軸受のみ図示しであ
る。）により回転可能に支持されており、このボールネ
ジ１６はその軸心が直線を成すように可及的に精度良く
作製されると共に、上記直線ガイド１２の直線方向と可
及的に精度良く平行を成すように取付けが成されている
。そして、ボールネジ１６の一端は、例えば、ベルト・
プーリ機構等の回転伝動機構を介して或いは、直結構造
で、伝動モータ等の回転駆動源（図示路）に結合されて
いる。

さて、上記直線送り装置１４におけるボールナット１８
は、本発明による改善工夫を備えた構成を有しているも
のである。すなわち、ボールナット１８は、ワークテー
ブルｌＯの下面に一体又は固定取付けで設けられたブラ
ケット部２２に形成された１対の面（本例では鉛直面で
あるが、直線送り方向に応じて水平面の場合もある。）
２４ａ、２４ｂの間に挟持されている。これらの１対の
挟持面２４ａ、２４ｂは、直線送り方向Ｃに対して垂直
な円滑平面として設けられ、また、ボールネジ１６の貫
通穴２６が設けられている。そして、これらの両挟持面
２４ａ、２４ｂの間に挟持されたボールナツト１８は、
従来のボールナットが固定、不動であるのに反して、該
両挟持面２４ａ、２４ｂに摺動可能に接している可動構
造で保持されているのである。つまり、ボールネジ１６
と直線ガイド１２との間に微小な不平行が有って、しか
もワークテーブル１０が、該直線ガイド１２の強制的な
案内で直線方向に移動するとき、その不平行に基づいて
ボールナツト１８に過大な荷重が作用すると、ボールナ
ツト１８は直ちにその過大荷重を軽減するように挟持面
２４ａ、２４ｂ上で摺動、変位するのである。この摺動
、変位は、ボールネジ１６とボールナツト１８との両者
の軸心が略一致する状態に向けて行われ、つまり、調心
作用が自動的に遂行されるのである。

ここで、第２図を参照すると、同図は、上記ボールナツ
ト１Ｂの調心作用を説明している図である。第２図の（
イ）、（ロ）で示した部分は直線方向Ｃに沿う２位置で
、ワークテーブル１０の直線移動方向に対してボールネ
ジ１６が不平行に在る状態を説明の便宜上から、不平行
を拡大化して示しである。これらの２位置でワークテー
ブル１０のブラケット部２２における１対の挟持面２４
ａ、２４ｂに対してボールナツト１８は、（イ）の上方
位置から（ロ）の下方位置へ摺動、変位することにより
、その軸心がボールネジ１６の軸心と一致するように調
心作用を遂行していることがわかる。斯くして、ボール
ネジ１６と直線ガイド１２で強制される直線送り方向と
の間に不平行が有ってもボールナツト１８の内部のボー
ルに無理が掛かることも無く、また、ボールネジ１６自
体も常に、ボールナラ）１８の軸心で回転するからその
両端を支持している回転軸受２０（第１図参照）に過大
な荷重が掛かることもないのである。

さて、ここで、第３図〜第５図は、これらの図は本発明
に係る自動調心型のボールナツト１８の具体的な構造を
示しており、特に、ボールナツト１８が摺動構造を有す
ることから、ボールネジ１６の回転に伴ってつれ回りす
るのを防止し得る手段を具備させた構造が示されている
。

第３図の断面図と第４図の側面図とを参照すると、同ボ
ールナツト１８は、円筒形状のボールナツト部材２８を
有し、このボールナット部材２８は、内部に周知のボー
ルナツト構造と同様にボールネジ１６に係合するボール
（図示なし）を内蔵し、また、軸方向の両端にブラケッ
ト部２２の両挟持面２４ａ、２４ｂと摺接する摺接面３
０ａ、３０ｂとを有している。また、一方の軸端に近い
外周には、フランジ３２を有している。このボールナッ
ト部材３０の外周には、空隙Ｇを介して、遊嵌、装着さ
れたスペーサ部材３４が設けられ、このスペーサ部材３
４は両端に左右の環状フランジ３６ａ、３６ｂを有して
いる。更に、ボールナット部材２８のフランジ３２とス
ペーサ部材３４の左側フランジ３６ｂとの間には円環状
の板ばね３８が介挿され、他方、スペーサ部材３４の右
側フランジ３６ａと挟持面２４ａとの間にも同様の円環
状の板ばね４０が介挿されている。そして、第５図の分
解斜視図に示すように、ボールナット部材２８のフラン
ジ３２と円環状板ばね３８とは円周方向に１８００隔て
た２つの結合位置で、ねじ４２を用いて相互に結合され
ている。また、同じ円環状板ばね３８とスペーサ部材３
４の左側フランジ３６ｂとは上記の２つの結合位置に対
して円周方向に９０＠ずらした２つの結合位置で同じく
ねじ４２を用いて相互に結合されている。他方、右側に
おいても、先ず、円環状板ばね４０がブラケット２２の
右挟持面２４ａに対して円周方向に１８０°隔てた２つ
の結合位置で、ねじ４２を用いて結合され、同じ円環状
板ばね４０とスペーサ部材３４の右側フランジ３６ａと
が上記２つの結合位置から円周方向に９０”ずらした２
つの結合で、ねじ４２を用いて結合されている。このよ
うにボールナット部材２８、左側円環状板ばね３８、ス
ペーサ部材３４、右側円環状板ばね４０とがねし結合位
置を夫々円周方向に１８０＠隔てた２位置に選定し、し
かも、最初の２位置と後の２位置とを互いに９０”ずら
した関係に選定することにより、左右の円環状板ばね３
８．４０は、固定位置以外の部分で、その板面が撓むよ
うな変形は許容されながら、板面内では剛性を有した不
変形構造を持つこととなり、かつ、右側板ばね４０は２
箇所でブラケット２２に固定された関係にあることから
、ボールナツト部材２８が、ボールネジ１６との保合を
介して摩擦力によるつれ回り作用力を受けても、それが
回転を起こすことは無いのである。つまり、２つの円環
状板ばね３８．４０とスペーサ３４とがボールナット部
材２８の回り止め装置を構成しているのである。なお、
既述したボールナット部材２８とスペーサ部材３４との
間の空隙Ｇの大きさは、ボールナット部材２８が、ボー
ルネジ１６の不平行を吸収すべく、ブラケット２２の両
挟持面２４ａ、２４ｂを摺動、変位する場合に必要な変
位量を考慮して、予め設定しておけば良い、このように
、回り止め装置に板ばね３８．４０を包含した構造を採
用することにより、ボールナット部材２８を主要素とす
るボールナット１８はボールネジ１６の不平行分を吸収
して自動調心作用を行う際につれ回りを生ずることなく
、挟持面２４ａ、２４ｂに摺接しながら、必要量の摺動
、変位を遂行し得るのである。

〔発明の効果〕

以上の実施例に基づく、本発明の構成と作用の説明から
明らかなように、本発明によれば、工作機械や計測装置
の直線送り機構における被動体を回転ボールネジとボー
ルナツトとの係合により、該回転ボールネジからボール
ナツト側に移動力を付与するとき、被動体に結合される
該ボールナットの摺動、変位により、回転ボールネジの
加工上や或いは取付設置に際して免れ得ない直線ガイド
との不平行分を吸収し、常にボールネジ軸の軸心に対し
て自動的にボールナットが調心作用を行うから、ボール
ネジ、ボールナットの両者の保合部では円滑な転がり接
触による力の伝達が遂行されることになり、従って、ボ
ールナツト内のボールに過大な荷重が掛かったり、或い
はボールネジ軸の軸端を回転可能に支持する回転軸受に
過大な荷重が掛かる不都合を解消することができるので
ある。そして、その結果として、更に被動体であるワー
クテーブルや載台等が直線ガイドと摺動接触する部分に
も過大な摩擦負荷が作用して円滑な滑り変位を阻害する
危惧も解消されるのである。その結果、工作機械や測定
装置における直線送り機構の送り作用の円滑度が一層向
上して、直線変位の精度、つまり、ボールネジに接続し
た回転源の回転量と被動体の直線変位量との間の比例対
応性が、−層間上すると言う効果を得ることができるの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例による自動調心型ボールナツ
トを存した直線送り装置を備えた工作機械の直線送り機
構部分の部分斜視図、第２図は、同自動調心型ボールナ
ツトの調心作用を説明する部分的な断面図、第３図と第
４図は、同自動調心型ボールナツトの具体的構造の実施
例の断面図と側面図、第５図は同ボールナツトの分解斜
視図。 １０・・・ワークテーブル、　　１２・・・直線ガイド
、１４・・・直線送り装置、　　　１６・・・ボールネ
ジ、１８・・・ボールナット、　　２０・・・回転軸受
、２２・・・ブラケット、 ２４ａ、２４　ｂ　・・・挟持面、 ２８・・・ボールナット部材、 ３０ａ、３０ｂ・・・摺接面、３４・・・スペーサ部材
、３８．４０・・・円環状板ばね。 第１図 （イ）　　　　　　　　　　（ロ） 第２園 第３図 摺動・変位領域 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被動体に取付けたボールナットと、回転ボールネジ
   との係合により直線ガイドに沿って該被動体に直線送り
   を与える直線送り装置において、直線送り方向と垂直な
   １対のボールナット挟持面を有すると共に前記ボールネ
   ジの貫通部を有したブラケットを前記被動体に設け、か
   つ該ブラケットの前記１対のボールナット挟持面に滑り
   係合する摺接端面を前記ボールナット端面に設けること
   により、前記１対のボールナット挟持面間に前記ボール
   ナットを可動保持させ、前記ボールネジの軸心に前記ボ
   ールナットの中心を自動調心可能にしたことを特徴とす
   る自動調心型ボールナットを有した直線送り装置。 ２、前記ボールナットと前記ブラケットの一方のボール
   ナット挟持面との間に回転方向には剛性を有した弾性板
   を有する回り止めを設け、前記ボールナットのつれ回り
   を防止したことを特徴とした特許請求の範囲１、に記載
   の自動調心型ボールナットを有した直線送り装置。