JPH0144464B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、テーブル移送装置に係り、特に、２
本のボールねじのリード差により工作機械等のテ
ーブルを微小送り、速送り共に正確になしうるよ
うにしたテーブル移送装置に関する。

（従来技術） 一般に、工作機械におけるワークテーブル等の
各種テーブルは、ボールねじを用いたテーブル移
送装置により送り動作されるものが多い。このボ
ールねじを用いたテーブル移送装置は、固定ベツ
ド上に回転自在に支承された１本のボールねじ軸
を有し、このボールねじ軸に鋼球を介してボール
ナツトが螺合され、さらに、このボールナツトに
テーブルが固定されている。そして、上記ボール
ねじ軸をステツピングモータあるいはサーボモー
タにより回転駆動させて上記ボールナツトをテー
ブルとともに軸方向に往復移動させ、これにより
テーブルの所定送り動作を得るようにしている。

ステツピングモータを用いたものでは、ステツ
ピングモータが１ステツプ（800分割のステツピ
ングモータの場合には回転角360゜／800＝0.45゜の
回転量）回転されると、ボールねじ軸も同一角度
回転され、テーブルは上記ボールねじ軸のリード
に応じて一定距離だけ軸方向に移動される。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、ステツピングモータの分解能には一定
の限界があり（最小分解能4μｍ程度）、上述のよ
うな従来のテーブル移送装置ではある限度以上に
微小送りを行わせることができない。また、分解
能の高いステツピングモータにすればするほどテ
ーブルの速送り時に高速回転が要求され、一定限
度以上には速送りを行わせることができなくな
る。さらに高分解能のステツピングモータは、そ
れ自体が極めて高価であり、装置全体の製作費が
高騰する。

また、ステツピングモータとボールねじ軸との
間に変速ギアを介在させてモータの所定回転角度
に対するボールナツトの移動距離を変化させ、微
少送り、速送りすることも考えられるが、装置全
体が大型化するばかりでなく、変速ギア自体の不
可避的な製作誤差等により正確な微少送りが非常
に難かしい。さらに、歯車間のバツクラツシユに
よりモータの回転駆動力をボールねじ軸に正確に
伝えることが難かしく、テーブルの位置決めを正
確に行い得ないのみならず、モータの回転方向変
換時のボールねじ軸の応答性が悪い。

さらにまた、微少送りのためにねじのリードを
小さくすると速送りができなくなるとともに、精
密なねじ切り加工が困難になり、一方、ねじのリ
ードを大きくすると微少送りが難かしくなる。ま
た、速送りのためにボールねじ軸を高速で回転さ
せる場合には、軸回転速度が危険速度以上になる
と、ボールねじ軸が共振を生起してしまう。この
ため許容回転速度以下で使用しなければならず、
テーブルの速送りに制約があつた。

（問題点を解決するための手段） このような従来のテーブル移送装置の欠点を解
消するため、本発明によるテーブル移送装置は、
固定ベツドに対してテーブルと同一方向に往復移
動自在に取付けられたボールナツト据付台と、こ
のボールナツト据付台上に固定された２つのボー
ルナツトと、これら２つのボールナツトにそれぞ
れ螺合されテーブルの移動方向に延びるリード量
が互いに異なる２本のボールねじ軸と、これら２
本のボールねじ軸に出力軸が連結されかつそれぞ
れ固定ベツド側およびテーブル側に固定された２
つの回転駆動源とを備え、各回転駆動源を各ボー
ルねじ軸の反対側に対向配置して上記ボールナツ
ト据付台を上記各回転駆動源の間に配置し、２つ
のボールねじの送り量の差あるいは加え合せによ
りテーブルを正確に微少送りあるいは速送りする
ことができるように構成される。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて詳細に説
明する。

第１図ないし第３図に示すように、固定ベツド
１の両側のフランジ１ａ，１ａの上面には、一対
の軌道台２，２が互いに平行に配設され、これら
両軌道台２，２の上には４個の直線摺動用ベアリ
ング３，３，３，３を介してテーブル４が上記軌
道台２，２に沿つて軸方向に移動しうるように設
けられている。

上記各直線摺動用ベアリング３は、第４図に示
すように、内面側に軸方向に延びる負荷ボール溝
５と無負荷ボール溝６とが円周方向に交互に形成
され、互いに隣接する負荷ボール溝５と無負荷ボ
ール溝６とはそれらの両端において連続的に接続
されており、それぞれ無端状のループを形成する
ようになつている。また各軌道台２にも、各ベア
リング３の負荷ボール溝５に対応してボール転走
面７がそれぞれ形成され、それら負荷ボール溝５
とボール転走面７間及び無負荷ボール溝６内には
多数のボール８，８，…が配設される。各ベアリ
ング３と各軌道台２間には保持器９によりボール
８，８，…が保持されている。従つてベアリング
３，３，３，３が軌道台２，２上を軸方向に移動
すると、ボール８，８，…は負荷ボール溝５とボ
ール転走面７間を転動して無負荷ボール溝６内に
入り、そこを軸方向に移動して再び負荷ボール溝
５とボール転走面７間に戻るようになつている。
このようにテーブル４の軌道台２，２に対する円
滑な移動を保証することができる。

また、上記固定ベツド１には、上記フランジ１
ａ，１ａの間隔幅よりやや狭い間隔幅を有するフ
ランジ１ｂ，１ｂが設けられている。そしてこの
フランジ１ｂ，１ｂ上には軌道台１０，１０が互
いに平行に配設され、該軌道台１０には、２個の
直線摺動用ベアリング１１，１１を介してボール
ナツト据付台１２が上記テーブル４と同一方向に
摺動しうるように取付けられている。

上記直線摺動用ベアリング１１は、複列アンギ
ユラタイプであり、第５図、第６図および第７図
に示すように、片側に２条のボール転走溝１３，
１３が設けられかつ内部にボール逃げ穴１４，１
４が設けられたベアリングブロツク１５と、２条
の負荷ボール列を保持する保持器１６と、ボール
転走溝１３，１３とボール逃げ穴１４，１４とを
連通する一対の側蓋１７，１７とから構成されて
いる。負荷ボール１８，１８は、ボール転走溝１
３，１３およびボール逃げ穴１４，１４間を循環
するようになつている。このボール転走溝１３，
１３と負荷ボール１８，１８との接触角αはほぼ
45度となつているが、45度に限定されるものでは
なく、30〜60度の範囲であればよい。

前記ボールナツト据付台１２は、テーブル４の
下方位置に配置され、その上面には２つのボール
ナツト３１，３２が固定されている。このボール
ナツト３１，３２には後記する回転駆動源として
のステツピングモータ２０，２１が連結されるボ
ールねじ軸２６，２７がそれぞれ螺合されてい
る。これらのボールねじ軸２６，２７は上記テー
ブル４の直下部分に該テーブル４の移動方向に延
びて互いに平行に配設されている。これら両ボー
ルねじ軸２６，２７の外周面には、略全長に亘つ
て螺旋状のボールねじ溝（例えば右ねじ）２８，
２９がそれぞれ刻設されている。そして、一方の
ボールねじ溝２８のリード量は４mmに設定され、
他方のボールねじ溝２９のリード量は3.9mmに設
定されている。

上記ボールねじ軸２６，２７にはステツピング
モータ２０，２１が連結されているが、これら両
ステツピングモータ２０，２１のうち、一方のス
テツピングモータ２１は固定ベツド１の端縁から
張り出した取付台１ｃ上面に固定され、他方のス
テツピングモータ２０は、テーブル４の下面側に
固定されている。各ステツピングモータ２０，２
１は各ボールねじ軸２６，２７の反対側に対向し
て配置されており、各出力軸２２，２３にはカツ
プリング２４，２５を介して上記ボールねじ軸２
６，２７が連結されている。上記したボールナツ
ト据付台１２は各ステツピングモータ２０，２１
の間に配置されるので、移送装置の全長を短くす
ることができる。

さらにボールねじ軸２６，２７のうち固定ベツ
ド１に固定されたステツピングモータ２１に連結
されたボールねじ軸２７は、そのステツピングモ
ータ２１と反対側の自由端部およびステツピング
モータ２１に連結される固定端部が固定ベツド１
に固定されたサポートベアリング２７ａ，２７ａ
により回転自在に支持されている。またテーブル
４に固定されたステツピングモータ２０に連結さ
れたボールねじ軸２６も、ステツピングモータ２
０に連結される固定端部がテーブル４の下面に固
定されたサポートベアリング２６ａにより回転自
在に支持されている。上記したステツピングモー
タ２０，２１は1000分割、すなわち１ステツプ当
りの回転角度が360度／1000＝0.36度であるもの
が用いられている。

ボールナツト３１，３２の構成について第８図
を参照して説明すると、ボールねじ軸２６の外周
に嵌合される円筒状のボールナツト３１は、一端
に環状のフランジ３５を備えた円筒状の第１ナツ
ト素体３６と、一端の外周にナツトが螺着される
雄ねじが刻設された円筒状の第２ナツト素体３７
と、これら第１、第２ナツト素体３６，３７間に
介入された環状の間座３８とからなる。第１、第
２ナツト素体３６，３７の内周面にはボールねじ
軸２６外周の螺旋状のねじ溝２８に対応してそれ
と同一リードの螺旋状のねじ溝４０，４１が螺旋
状にそれぞれ形成されるとともに、それらねじ溝
４０，４１とボールねじ軸２６の外周のねじ溝２
８との間には多数の鋼球４２，４２，…が配設さ
れ、ボールねじ軸２６の回転に伴い鋼球４２，４
２，…がボールねじ軸２６と第１、第２ナツト素
体３６，３７の互いに対応するねじ溝２８，４
０，４１内を転動して、第１、第２ナツト素体３
６，３７よりなるボールナツト３１をボールねじ
軸２６に対してその軸方向に移動させる。また、
第１、第２ナツト素体３６，３７はそれらの間に
挿入された間座３８により互いに離間する方向へ
付勢されており、鋼球４２，４２，…とねじ溝２
８，４０，４１間にはバツクラツシユ（軸方向間
隙）がなく、ボールねじ軸２６の回転によりボー
ルナツト３１が軸方向へ移動する際の応答性が良
くなつている。

次に、この実施例の作用を説明する。

まず、一方のテーブル４に固定されたステツピ
ングモータ２０を停止させた状態で他方の固定ベ
ツド１に固定されたステツピングモータ２１を１
ステツプ左回りに回転させる場合を考える。ステ
ツピングモータ２０は停止されているので、ボー
ルねじ軸２６がボールナツト３１に対して固定状
態に保持され、これらボールナツト３１およびボ
ールねじ軸２６を介してボールナツト据付台１２
が固定ベツド１側に定位置に止められる。一方、
ステツピングモータ２１は、１ステツプすなわち
360度／1000＝0.36度の角度だけ回転され、ボー
ルねじ軸２７も同じ角度だけ回転される。そし
て、ボールナツト３２は、3.9mm×（0.36度／360
度）＝0.0039mmだけ左方に移動され、ボールナツ
ト据付台１２、ボールナツト３１、ボールねじ軸
２６およびステツピングモータ２０を介してテー
ブル４も同距離左方に移動される。また、逆に、
ステツピングモータ２１を右回りに１ステツプ回
転させるとテーブル４は右方に0.0039mmだけ移動
される。

他方、ステツピングモータ２０の右回転時にス
テツピングモータ２１を同時に左回転させる場合
を考える。ボールねじ軸２６はステツピングモー
タ２０の１ステツプ回転に対して360度／1000＝
0.36度右回転されるためボールナツト据付台１２
側に固定されたボールナツト３１との螺合関係に
より、テーブル４はボールナツト据付台１２に対
して右方に４mm×（0.36度／360度）＝0.004mmだけ
移動される。したがつて、この場合には、テーブ
ル４は、ステツピングモータ２１による左方移動
距離0.0039mmとステツピングモータ２０による右
方移動距離0.004mmとの差0.0001mmだけ右方に移
動され、極めて微少な量の送り動作が行われる。

さらに、ステツピングモータ２１の左方回転時
にステツピングモータ２０も左方回転させると、
今度は逆に、ステツピングモータ２０の１ステツ
プ左方回転に対してテーブル４はボールナツト据
付台１２に対して0.004mm左方に移動される。こ
のため、テーブル４は、ステツピングモータ２１
による左方移動距離0.0039mmとステツピングモー
タ２０による左方移動距離0.004mmとの和0.0079
mmだけ左方に移動され、極めて大きな速送り動作
が行なわれる。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明によるテーブル移送
装置は、互いにリード量の異なる２本のボールね
じ軸による各テーブル送り量の差あるいは和の分
だけテーブルを移動させうるように、一方の回転
駆動源を固定ベツド側に、他方の回転駆動源をテ
ーブル側にそれぞれ固定してなるから、テーブル
の微少送りと速送りとの両方を極めて正確に行な
わせることができ、高精度かつ迅速なテーブルの
位置決めが可能となる。

また各回転駆動源は各ボールねじ軸の反対側に
対向して配置され、ボールナツト据付台は各回転
駆動源の間に配置されるので、ボールナツト据付
台をテーブルと固定ベツドの間隙に配置して省ス
ペースを図ることができ、装置の全長を短くする
ことができる。

さらにボールねじ軸と回転駆動源との間に変速
ギヤを使用する必要がないので、変速装置を用い
た場合に比べて変速ギヤやクラツチ等の遊びや製
作誤差による作動遅れがなく応答性が非常に良い
とともに、装置全体をコンパクトにまとめること
ができる。またボールナツトを微小かつ正確な送
り動作を行なわせることができるとともに、その
製造費も安価にすることができる等の種々の効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図および第３図は本発明の一実施
例におけるテーブル移送装置の平面図、正面図お
よび側面図、第４図はベアリングユニツトの半横
断面図、第５図はベアリングユニツトの側面図、
第６図はベアリングユニツトの一部破断平面図、
第７図は第６図中の−線断面図、第８図はボ
ールナツトの拡大縦断面図である。 １……固定ベツド、２……軌道台、３，１１…
…直線摺動用ベアリング、４……テーブル、１２
……ボールナツト据付台、２０，２１……ステツ
ピングモータ、２６，２７……ボールねじ軸、３
１，３２……ボールナツト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 固定ベツド上に往復移動可能に取付けられた
   テーブルを、上記固定ベツドとテーブルとの間に
   介在されたボールねじにより所定量送るようにし
   たテーブル移送装置において、前記固定ベツド上
   にテーブル移動方向と同一方向に往復移動可能に
   取付けられたボールナツト据付台と、このボール
   ナツト据付台上に固定された２つのボールナツト
   と、これら２つのボールナツトにそれぞれ螺合さ
   れ上記テーブル移動方向に延びるリード量が互い
   に異る２本のボールねじ軸と、これら２本のボー
   ルねじ軸のうち一方のボールねじ軸に出力軸が連
   結されかつ固定ベツド側に固定された回転駆動源
   と、他方のボールねじ軸に出力軸が連結されかつ
   テーブル側に固定された回転駆動源とを備え、上
   記各回転駆動源を上記各ボールねじ軸の反対側に
   対向配置して、上記ボールナツト据付台を上記各
   回転駆動源の間に配置したことを特徴とするテー
   ブル移送装置。