JPH01247866A - 単軸複合運動装置 - 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、一つの軸に回転運動と軸方向運動とよりなる
複合運動を与える装置に関し、たとえば、タッグ装置に
適用するに好適な装置に関する。

「従来の技術」 従来のこの種の出力軸に直線及び回転運動を与える装置
は、直線運動の駆動源となる回転軸と回転運動の駆動源
となる回転軸との２つの軸を有し、２つの軸からギヤ系
列を介して出力軸に直線運動と回転運動とを発生させる
ものであった。

また、ボールねじ軸部及びスプライン軸部を有する出力
軸と同一軸線上に、−台のモータを組み込みクシツナで
駆動部を切換えるようにした直進回転機構が提案されて
いる（特開昭６１−３８８９２号）。

［発明が解決しようとする課題」 しかしながら、前者の装置では、同一軸線上にない異な
った軸線上に配設された少なくとも２＠以上の軸で構成
されるため、装置の横幅が大きくなり余分なスペースが
必要になるという問題点、また、組付加工上２つの軸の
位置精度に高度なものが要求されるという問題点、部品
点数が多くなるという問題点があった。

後者の装置では、クラッチの切換えにより回転運動と直
線運動とを選択的に行うものであり、タップ作業のよう
な回転と直線との複合的な運動は行うことができないと
いう問題点があった。

本発明は、Ｅ記の問題点を解決するためなされたもので
あり、その目的とするところは、一つの出力軸に回転方
向運動と軸方向運動とよりなり曳合運動を与える機構を
単一の軸線上に構成し、コンパクトで部品点数の少ない
単軸複合運動装置を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段」 上記の目的を達成するため、本発明では、機枠に回転と
一定距離内の軸方向往復移動とが可能なように支承され
たスピンドルと、そのスピンドルに形成されたスプライ
ン部及びねじ部と、中心に前記スプライン部に摺動可能
に嵌合するスプライン孔を備え機枠に回転のみ可能に支
承された第一の回転子と、中心に前記ねじ部に螺合する
雌ねじを備え機枠に回転のみ可能に支承された第二の回
転子と、前記第一の回転子と機枠に固定された第一の固
定子とから構成された第一のモータと、前記第二の回転
子と機枠に固定された第二の固定子とから構成された第
二のモータとを備え、前記第一のモータと第二のモータ
とを同期若しくは非同期回転させることにより前記スピ
ンドルに回転運動と軸方向運動とよりなる複合運動を付
与することを特徴とする単軸複合運動装置が提供される
。

また、前記機枠は密閉構造とされ、その機枠の内部と連
通し加圧空気源からの配管が接続可能な空気取入れ口と
、その空気取入れ口から機枠内部に導入された空気が前
記第一または第二のモータの内部を通過して到達する位
置に設けられた空気排出口とを備えることが好ましい。

そして、前記スピンドルに一方向ねじ運動を付与するた
め、前記両モータをそれぞれ任意の方向に同期回転させ
る手段を設けることができる。

また、萌記一方向ねじ運動の戻り運動を付与するため、
萌記両モータをそれぞれ前記と逆方向に同期回転させる
手段を設けることができる。

さらに、前記ねじ運動及び若しくはその戻り運動のピッ
チを可変とするため、前記両モータの同期回転の回転比
を適宜変更可能とする手段を設けることもできる。

「作用」 上記のように構成された単軸複合運動装置では、第一の
モータを停止し第二のモータのみ回転駆動すると、その
回転数とねじ部のリードで決定される速度でスピンドル
は直線運動をする。第一のモータと第二のモータとを同
−速成で同期回転すると、スピンドルはその回転数で回
転運動をする。

第一のモータと第二のモータとを異なった回転数で回転
駆動すると、スピンドルは、第一のモータの回転数と等
しい回転運動と、第二のモータの回転数と第一のモータ
の回転数の差とねじ部のり一ドで決定される直線運動と
の複合された回転直進運動を行う。

また、機枠を密閉構造としたものは、外部からの塵芥の
侵入を防ぐ、そして、空気取入口に加圧空気を供給する
とモータ内部に通風されモータを冷却する。

さらに、同期回転させる手段を設けたものは、その同期
回転の方向及び回転数により、スピンドルは一方向ねじ
運動またはその戻り運動をする。

両モータの回転比を変更することにより、ねじ運動のピ
ッチが変更される。

「実施例」 本発明の一実施例について図面を参照し説明する。

機枠１の前方部（図面Ｇ方）には、第１の中空ロータ２
及びボールスプライン軸受３からなる第一の回転子が、
２つのころがり軸受５．６により回転自在に支承されて
いる。略筒形状をした中空ロータ２とボールスプライン
軸受３は互いにそのフランジ部が密着して締着され、一
体をなして第一の回転子２．３を構成している。

機枠１の後方部（図面左方）には、第２中空ロータ７、
ボール送りナツト８及びブラケット９からなる第二の回
転子が、２つのころがり軸受１１゜１２により回転自在
に支承されている。略筒形状をした第２中空ロータ７と
、ボール送りナツト８と、ボール送りナツト８を包み後
方に筒状に延出するブラケット９とは、それぞれのフラ
ンジ部が密着して図示しないボルトにより締着され、一
体をなして第二の回転子７，８．９を構成している。

機枠１に回転自在に支承された第一の回転子２゜３及び
第二の回転子７．８．９の中心に、スピンドル１３が挿
通されている。スピンドル１３には、その前方にボール
スプライン部１４が形成され、後方にボールねじ部１５
が形成されている。前方のボールスプライン部１４がボ
ールスプライン軸受３のスプライン孔に軸方向に摺動可
能に係合し、後方のボールねじ部１５がボール送りナツ
ト８に係合することにより、スピンドル１３は第一の回
転子２．３及び第二の回転子７，８．９の中心軸線上に
支承されている。

スピンドル１３の先端部は機枠ｌから前方に突出し、軸
端にはチャック１６によりたとえばタップ工具１７が取
付けられる。

第１中空ロータ２の外周面には永久磁石片２１が円筒状
に配列され固着されている。その永久磁石片２１と僅か
な間隙を設けて対向して、電機子巻線２３を備えた第一
の固定子２２が機枠１に固定されている。永久磁石片２
１が固着された第１中空ロータ２と第一の固定字２２と
により第一のモータ２４を構成している。同様に、第２
中空ロータフの外周面にも永久磁石片２５が固着され、
機枠１に固定された電機子巻線２７を備えた第二の固定
子２６とにより第二のモータ２８を構成している。

ボールスプライン軸受３の外周部には、リング体３１を
介してエンコーダ用円板３２が固着され、機枠１に固定
されたフォトセンサ３３によりその回転位置を検出する
。同様に、ボール送りナツト８を支えるブラケット９の
後方筒状部には、リング体３４を介してエンコーダ用円
板３５が固着され、機枠１に固定されたフォトセンサ３
６によりその回転位置を検出する。

機枠１は密閉構造とされている。その機枠１の後端に加
圧空気源からの配管４１が接続可能な空気取入口４２が
設けられている０機枠１には空気取入口４２から第一の
モータ２４及び第二のモータ２８が配置された機枠１内
部の各室４３．４４に連通ずる連通路４５が設けられて
いる。連通路４５が各室４３．４４に開口する各空気流
入「１４６．４７は、それぞれ各モータ固定子２２．２
６の軸方向後方に配設されている。各モータ固定子２２
．２６の軸方向前方には空気排出口４８．４９が機枠１
にそれぞれ設けられている。

各モータ２４，２８の固定子巻線２３．２７及びフォト
センサ３３．３６は図示しない制御装置に接続されてい
る。その制御装置には、各フォトセンサ３３．３６から
の信号に基づいてそれぞれのモータ２４，２８の回転位
置を検出しながら、同期を取って各モータ２４，２８を
回転制御する回路が構成されている。その同期回転の回
転比は外部から設定可能とされている。

以上の構成に基づき作動について説明する。

第一のモータ２４と第二のモータ２８との回転同期をと
り、第１中空ロータ２と第２中空ロータ７とが絶えず同
じ回転位置を占めるように回転駆動すると、スピンドル
１３はボールスプライン軸受３により回転駆動される。

ボール送りナツト８はスピンドル１３と同じ速度で一体
に回転するがらボールねじ部１５に何ら作用せず、スピ
ンドル１３は回転運動のみ行う。

第一のモータ２４を停止し、第二のモータ２８のみを回
転駆動すると、スピンドル１３はボールスプライン軸受
３により回転方向には拘束され、軸方向にのみ移動可能
になる。そして、ボール送りナツト８の回転によりボー
ルねじ部１５のリードに従って軸方向に運動する。

第一のモータ２４と第二のモータ２８とを異なった回転
数で回転駆動すると、スピンドル１３はボールスプライ
ン軸受３の回転により第一のモータ２４の回転数で回転
駆動される。そして、ボール送りナツト８はスピンドル
１３に対して２つのモータ２４，２Ｈの回転数の差の回
転数で相対的に回転駆動されることになり、その差の回
転数とボールねじ部１５のリードに従ってスピンドル１
３が軸方向に送られる。スピンドル１３は回転運動をし
ながら軸方向に送られる複合運動をすることになる。従
って、第一のモータ２４と第二のモータ２８との回転数
及び回転方向を適切に制御することにより、タップ工具
１７にタップ立て加工を行わせることができる。また、
二つのモータ２４．２８の回転を適当に制御することに
より、スピンドル１３に複雑な複合運動を連続的に行わ
せることができる。

たとえば、第一のモータ２４を同転数Ｎ、で回転駆動し
、第二のモータ２８を回転数（Ｎ　＋　＋　Ｎ　２）で
同期回転制御することにより、スピンドル１３は回転数
Ｎ１．ピッチＮ２・Ｌ／Ｎ＋（ここでしはねじ部１５の
リード〉の一方向ねじ運動を行う。また、第一のモータ
２４を回転数−Ｎ１．第二のモータ２８を回転数（ＮＩ
　Ｎｚ）で同期回転制御することにより、スピンドル１
３は回転数Ｎ、、ピッチＮ２・Ｌ／Ｎ、の戻り運動を行
う、上記のＮ２を変更し、両モータ２４，２８の同期回
転の回転比を変更することにより、ねじ運動若しくはそ
の戻り運動のピッチＮ２・Ｌ／Ｎ、を可変とすることが
できる。

各モータ２４．２８の駆動により固定子２２゜２６の巻
線２３．２７に熱が発生する。この熱を空気取入口４２
からの加圧空気により冷却し排出する。

空気取入口４２には図示しないフィルタにより塵芥が除
去された加圧空気が供給される。加圧空気は各空気流入
口／１６．４７からモータ２４．２　Ｂが配設された機
枠１内部の各室４３．４４に噴出し、固定子２２．２６
の内部空隙等を軸方向に通過して空気排出口４８．４９
から排出される。固定子２２．２６の内部空隙を通過す
る際に巻ａ”Ｆに発生した熱を奪い冷却する０強制通風
であるから各モータ２４，２８の回転数にかかわりなく
冷却され、モータ２４．２８の発熱がスピンドル１３の
ボールねじ部１５に伝わり、熱膨張により精度が悪化す
ることを防止できる。

本実施例は、機枠１の同一軸線上に回転自在に支承され
たボールスプライン軸受３及びボール送りねじ８のみに
より、スピンドル１３を六枠１に回転及び軸方向に移動
可能に支承する構造であるから、複合運動をするスピン
ドル１３の支承ｔｌＩ造が簡単であり、部品点数が少な
くてよいという利点がある。

また、各回転部分（２，７，１３等）が全て単一の回転
軸線りに構成されているから、ころがり軸受５，６，１
１．１２の点数も少なくてすみ、また、これら軸受５，
６，１１．１２が組付けられる部分の加工精度を高める
ことも容易であると共に、機枠１を含めた装置全体の大
きさをコンバクｊ・にまとめることができる。

さらに、回転子をなす中空ロータ２．７に、モータ２４
，２８がそれぞれ一体に組み込まれてなる横道であるか
ら、回転駆動部自体のスペースを縮小すると共に、構成
部品点数を減少させることができるという利点がある。

以ト述べた実施例では、中空ロータ２，７上にモータ２
４，２８を構成したが、中空ロータ２゜７を廃＋Ｌ　Ｌ
、ボールスプライン軸受３及びボール送りねじ８の外周
部に直接永久磁石片２１．２５を固着し、それぞれ一体
となったモータを構成するようにすることも可能である
。

また、前記実施例では、スピンドル１３の前方部にボー
ルスプライン部１４を、後方部にボールねじ部１５をそ
れぞれ別個に形成したが、スピンドル１３の略全長にわ
たってボールスプライン部１４及びボールねじ部１５を
複合的に形成し、装置の全長をさらに短くすることもｎ
［能である。

［発明の効果１ 以上説明したように、本発明は上記のように構成されて
いるから、回転運動と軸方向運動よりなる複合運動を与
える単軸複合運動装置の構造を弔純化し、部品点数を減
少すると共に、外形を小さくすることができるという優
れた効果がある。また、回転部分を全て同一軸線上に構
成することができるから、組み付は時の精度向上が容易
になるという効果がある。

また、請求項２に記載の装置では、機枠内部への塵芥の
侵入を防ぐと共に、ファン装置等をモータに付属させる
ことなく冷却することができ、部品点数を削減してさら
に複合運動装置の外形を小さくすることができるという
効果がある。

請求項３に記載の装置においては一方向ねじ運動を行う
ことができ、請求項４に記載の装置においてはねじ運動
の戻り運動を与えることができる。

また、請求項５の装置においてはねし運動若しくは戻り
運動のピッチを容易に可変とすることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示す断面図である。 １１１０機枠、　２．１．第１中空ロータ、　３０．。 ボールスプライン軸受、　７１．、第２中空ロータ、８
１０．ボール送りナツト、　　１３．、、スピンドル、
１４　、、、ボールスプライン部、　　１５．、、ボー
ルねじ部、　２２．、、第一の固定子、　２４　、、、
第一のモータ、　２６　、、、第二の固定子、　２８　
、、、第二のモータ、　／１２．、、空気取入口、　４
３，４４．。 、機枠内部の室、　４８，４９．、、空気排出口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　機枠に回転と一定距離内の軸方向往復移動とが可能
   なように支承されたスピンドルと、そのスピンドルに形
   成されたスプライン部及びねじ部と、 中心に前記スプライン部に摺動可能に嵌合するスプライ
   ン孔を備え機枠に回転のみ可能に支承された第一の回転
   子と、 中心に前記ねじ部に螺合する雌ねじを備え機枠に回転の
   み可能に支承された第二の回転子と、前記第一の回転子
   と機枠に固定された第一の固定子とから構成された第一
   のモータと、 前記第二の回転子と機枠に固定された第二の固定子とか
   ら構成された第二のモータとを備え、前記第一のモータ
   と第二のモータとを同期若しくは非同期回転させること
   により前記スピンドルに回転運動と軸方向運動とよりな
   る複合運動を付与することを特徴とする単軸複合運動装
   置。 ２　前記機枠は密閉構造とされ、その機枠の内部と連通
   し加圧空気源からの配管が接続可能な空気取入れ口と、
   その空気取入れ口から機枠内部に導入された空気が前記
   第一または第二のモータの内部を通過して到達する位置
   に設けられた空気排出口と、を備えることを特徴とする
   請求項１に記載の単軸複合運動装置。 ３　前記両モータをそれぞれ任意の方向に同期回転させ
   ることにより前記スピンドルに一方向ねじ運動を付与す
   ることを特徴とする請求項１に記載の単軸複合運動装置
   。 ４　前記両モータをそれぞれ前記と逆方向に同期回転さ
   せることにより前記スピンドルに前記一方向ねじ運動の
   戻り運動を付与することを特徴とする請求項３に記載の
   単軸複合運動装置。 ５　前記両モータの回転比を適宜変更可能とすることに
   より前記ねじ運動及び若しくはその戻り運動のピッチを
   可変したことを特徴とする請求項３または４に記載の単
   軸複合運動装置。