JPH02125150A - 直線案内された機械部分の駆動装置 - 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〕 本発明は直線案内された機械部分のための駆動装置に関
する。

〔従来の技術〕

座標測定装置の可動の測定スライダの駆動のために今日
でに主としてベルト駆動装置が使用される。ベルト駆動
装置は駆動力をほとんど横方向力なしで伝達することが
できるが、駆動力の強さ及び伝達される駆動力ひいては
作業速度に関して種々の欠点金回している。

そｎゆえ、スピンドル駆動装置を座標測定装置に使用す
ることがすでに提案されている。

座標測定装置にスピンドル耶動装置を使用する場合、駆
動ユニットの不規則な回転若しくは振動に基づく横方向
力が、案内される機械部分へ伝達されないように適当手
段を講じなければならない。このことのために一般には
弾性的な又は横方向に運動自在に支承された結合部材が
駆動スピンドルと、案内される機械部分との間に挿入さ
ｆる。こ扛についての解決手段は例えばａｓ−ｐｓ４３
７２２２２、ＵＳ−ＰＳ４４８３２０９、ＵＳ−ＰＳ４
５９７３０３、ＵＳ−Ｐ８４１９１０５９及びＵＥＩ−
ＰＳ４３７２２２３に記載されている、 例えばＵＳ−ＰＳ４３７２２２２に記載さｔた結合部材
は２つの棒から成や、両棒は駆動スピンドルの両側に位
置してスピンドルナラトラ、案内される機械部分に結合
せしめている。この結合部材はその他の前記文献に開示
された穐々の結合部材と同様に光分なねじり強度金回し
ていないため、一般には付加的に半径方向で駆動装置か
ら離反して突出したレバーが設けられ、このレバーによ
ってスピンドルナツトが案内方向に対して平行に延びる
補助案内内で支持さ几るようになっている。

上述の解決手段は常に複数の構成部材が互いに規定さｎ
なければならないため複雑かつ高価である。その上、駆
動ナツトと、案内される機械部分との間の遊びのない結
合は公知手段では困難である。

〔本発明の課題〕

本発明の課題は冒頭に述べた形式の駆動装置において、
スピンドルナツトと、案内される機械部分との間の結合
を可能な限υ簡単な手段で軸方向で強くすると共にねじ
ｎ強くすることにある。その場合、結合させる部材はね
じυトルクの他に付加的な横力を、駆動装置から、案内
される機械部分へ伝達してはならない。

〔課題全解決するための手段〕

上記課題を解決した本発明の構成は請求項に記載した通
りでちる。

請求項１の構成によｎば、結合部材がスピンドルを取囲
む管から成り、この管が軸方向に離隔した少なくとも２
個所にスリットを備えている。

本発明によれば、スピンドル駆動装置、案内さ扛る機械
部分との間の軸方向で強くかつねじシ強い結合がただ１
つの構成部材によって実現される。この場合、案内され
る機械部分に案内方向に対して直角に作用する横方向力
は管に設けらｎｆｃスリットによって排除される。この
スリットは駆動装置と案内される機械部分との相対運動
全弾性的に生ぜしめる程度に管の壁全２個所で弱化せし
める。

有利には管の両端にそｎぞｎ２対のスリットが設けられ
、互いに向かい合って設けら扛た各１対のスリットの間
にはそｎぞれ直径方向に対向して位置する２つの弾性変
形可能なウェブが残されておシ、１対のスリットの間の
両りエプが他の１対のスリットの間の両ウェブに対して
角９０°異なる方向に向けられている。このようにして
形成された二重スリット対に勾って、管の４！１２１部
は縦軸線に関してあらゆる方向に傾斜することができる
。要するに、残されたウェブはいわば二重カルダン継手
を形成している。

スリット付きの管全複数の部分から構成し、この管全駆
動装置のスざンドルナットが取囲むように構成すること
もできる。これによシ、スピンドルナットはこれを、駆
動される機械部分に結合させる構成部材内に組込まｎて
おり、この結果、駆動装置が著しくコンパクトに構成さ
れる。

この結合部材はあらゆる機穏のスピンドル駆動装置、例
えばねじスぎ／ドル、玉循環スピンドル等のために使用
可能である。さらにこの結合部材は、滑らかな軸とこの
軸上で走行するナツトとから成る転動リング伝動装置の
形態のいわゆる転動リング原理に基づくスピンドル駆動
装置にも適して・ハる。この種の駆動装置は例えばＤＢ
−ＰＳ２７０９’００６に開示されている。

軸力駆動さｎずにスざンドルナットが駆動さｎ１転動リ
ング伝動装俊の軸が定置であるような、転動リング原理
に基づく駆動装置が使用さ詐る場合には付加的な問題が
生じる。一般にスピンドル若しくは軸は完全には直線状
でなく、スピンドルナツトの頌域内でもわずかなたわみ
を有する。スピンドル着しくは軸の回転時に、たわみの
方向はスピンドル支承部に関して１回転中に変化しない
。しかし軸が固定的に綿付けられて支承されていると、
たわみの方向はスピンドルナツトの回転運動に依存して
変化し、このため、軸上でのナツトの転動時にスピンド
ル駆動装置内に曲げ振動が誘発される。

Ｄｘ−ｏｓ３７００４３０によれば、スピンドルナラト
ラ著しく長大にしてスピンドル駆動装置内の振動を排除
することが公知である。しかしこｎによればスピンドル
駆動装置の全長が著しく増大し、多くの使用目的に不向
である。

さらに、この手段は転動リング原理に基づくスピンドル
駆動装置のために不適当である。

そｎゆえ、本発明の別の課題はスピンドル駆動装置内の
振動の発生を回避することにある。

なぜならば、この糧の振動は前述のような半径方向で弾
性的な結合部材全使用するにもかかわらず、固体を伝わ
る音響として、案内される機械部分へ伝達されるからで
ある。

この目的のために、本発明によればモータと軸との間の
不釣合を排除する手段若しくは軸の下方のたわみを排除
する手段が設けられてい石。

〔実施例〕

第１図に二重矢印Ｘで示した直線案内された機械部分が
符号３で示されている。この場合、この機械部分３は座
標測定装置の移動可能な門形コラムの足部であり、この
足部は測定テーブル１上で案内棒２によって案内さｆて
１ハる。

案内棒２に対して平行に、定置の清ら力・な軸７が配置
されている。この軸Ｔは２つのブラケット４，５によっ
て保持されている。軸は両端でブラケットに緊定されて
いる口 滑らかな軸７に沿って、転動リング原理に基づいて作動
するスピンドルナツト１０が摺動する。このスピンドル
ナツト１０は第６図及び第４図にも示したように回転可
能にナツトケーシング９内に支承されておシ、ベルト伝
動装置８ヲ介して電動モータ６によって駆動される。電
動モータ６はホルダ２９によってスピンドルナツト１０
のケーシング９に取付けらｎている。

案内される機械部分３は、定置の軸を取囲むスリット付
きの管１７を介してスピンドルナツトのケーシング９に
結合さｆている。このことのために、管１７の前端はク
リップ２８を磐して機械部分３にねじ固定さｎてお９、
管１１７）後端は７ランジ２２全備えており、このフラ
ンク２２がスピンドルナット１０のケーシング９にねじ
結合されている。

管１７を拡大図示した第２図から判るように、管１７の
両端のところに、２対の半径方向に延びるスリット（１
８ａ、１８ｂ；１８ｃ、１８１若しくａ２Ｑａ　、２０
ｂ、２０ｃ、２０ａ）が設けらｎておυ（スリット１８
ｃ　、２０ｂはＬｔない）、各スリット対の互いに向か
い合って延びる両スリット間にはそｎぞｎ薄いウェブが
残されている。第２図ではウェブ、１９　ａ　、。

１９ｃ、１９ｄ；２１ａｓ２１ｂ、２１．ｃだけが見え
るが、管の直径方向でウェブ１９ａ若しくはウェブ２１
ｃに対向して位置するウェブは見えない。この見えない
ウェブを説明の都合上葭シに１９ｂ、２１ｄとする。１
対のウェブ１９ａと１９に＋％１９Ｃと１９ａ、２１ａ
と２１ｂ、２１ｃと２１ａはいず乳も管１７の直径方向
で対向して位置している。１対のウェブ１９Ｑと１９ｄ
は１対のウェブ１９ａと１９ｂに対して管の周方向に角
９０°ずｆて位置しておυ、同様に１対のウェブ２１ａ
と２１ｂは１対のウェブ２１ｃと２１ｄに対して管の周
方向で角９０°ずれて位置している。これにより、管の
両内において、そ扛ぞｎ２対のウェブは距離りだけ離ル
たカルダン継手のように作用する。そ江ゆえ管端は弾性
的にたわみ可能なウェブ１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９
ａ若しくは２１ａ。

２１ｂ、２１ｃ、２１ｄｔ”中心にたわみ可能であり、
その結果、両管端は半径方向に互いにずｎることができ
る。しかし、他面においてこの管は軸方向運動及びねじ
り運動に対して強い。

二重カルダン継手状にスリットヲ備え同軸的に軸７の回
シに配置された管を備えたこの構成は複数の機能を統合
している。要するにこの構成は駆動力を伝達すると共に
回動阻止部材として役立ち、さらに案内さ几る機械部分
３を駆動装置の不、都合な横力に対して隔離する。

第１図の構成では軸７が定置でスピンドルナツト１０が
回転するが、しかし、スピンドルナツトが定置で軸が回
転するスピンドル駆動装置にもこの結合部材が適するこ
とは明らかである。

第１図に示す定置のスピンドルを備えたスピンドル駆動
装置は特に著しく長い走行距離のために適している。他
面において、この形態の駆動装置では、スピンドルが転
動リング伝動装置である場合には、軸のたわみに基づき
スピンドルナツトの領域に転動リングによって振動が生
じる。このことが第６図に強調して示されている。スピ
ンドルナツトは一般に円筒形の支持体１１を備え、この
支持体内に、ころがシ支承された４つの転動リング１２
，１３，１５．１６が組込まれている。転動リングの軸
線はスピンドルナツトの軸線に対して傾斜している。

転動リングに軸７に比して大きな直径を有して軸上で回
転する。内側の２つの転動リング１２．１３は外側の２
つの転動リング１５゜１６に対して逆方向に傾斜してお
υかつ片側から抑圧ねじ１４によって軸７に当接してい
る。

この締付はスピンドルナツトの送りのために必要な、軸
７との摩擦係合を生ぜしめるために必要である。

この締付によって軸Ｔはスピンドルナツト１０の領域で
たわむ（第６図にはこれが誇張して示されている）。ス
ピンドルナツト１０が回転すると、それにつれてたわみ
方向も変化し、その結果、軸に振動が生じる。この摂動
は、案内される機械部分３へ伝達さｎてその機能を損な
う。このような駆動装置が座標測定装置に使用さ八ると
、この振動は某円される機械部分の実際位置の決定時に
測定の不正確さｔ生じると共に、敏感な機械的な検出ヘ
ッド内のマールファンクションを誘発する。

このｔｉＹｊＩＪＪｋ抑制するためにスピンドルナット
１０の支持体１１に付加的な質量体２３がねじ固定され
ており、この質量体はその固定のために形成された長穴
２４ａｔ介して半径方向に移動可能である。この付加的
な質量体は軸Ｔのたわみに起因する不釣合を動的に補償
する。これによシスピンドルナット１０の静粛な回転が
得られ、振動が著しく抑制される。

本発明の別の実施例が第４図に示されている。

スピンドルナット１００はその支持体１１１内に、刺め
の転動リング１１２，１１３，１１５゜１１．６の他に
付加的な転動リング１０１，１０２を備えている。付加
的なこの転動リング１０１゜１０２は調整ねじ１０３．
１０４′を介して半径方向で軸１．０７に当接させらｎ
る。その場合、この当接のための運動は内側の転動リン
グ１１３゜１１２の圧着力が作用する方向と同じ方向で
行なわれる。この付加的な転動リング１０１１０２によ
って軸１０７のたわみが補償さｎｌこれによシ軸１０７
の軸線がスピンドルナツト１００の軸線と合致する。

スリット付きの管の形態の結合部材の第５図に示す実施
例は特に定置のスピンドルナツト及び回転するスピンド
ルを備えた駆動装置のために適していると共に著しくコ
ンパクトな構造に有している。

この場合、スリット付きの管は２つの半部２１７ａ、２
１７ｂから成り、両半部はそルぞれスリット対２１８　
ａ　＝　２１８　ｂ　：　２１８　ｃ　。

２１８ｄｉしくは２２０ａ、２２０ｂ；２２０ｃ　、２
２０ａ　（スリット２１８ｂ、２２０ｂは見え表いが、
説明の都合上、仮りにこのように記す）を備えている。

これら両半部２１７ａ。

２１７ｂは着干大きな直径を有する中間片２１２によっ
て互いに結合されておシ、この中間片２１２は後方の半
部にかぶされている。前号の半部２１γａには中間片２
１２がフランジ２１１上でねじ固定されている。

前号の半部２１７ａは、駆動すべき機械部分（図示せず
）に設けられたわん曲部材２２８にねじ固定されている
。

ねじスピンドル２０７によって駆動されるスピンドルナ
ツト２１０はスリット付きの管の内部に配置されている
。このスピンドルナット２１０はこれを収容した保持リ
ング２０９全介して後方の半部２１γｂの前端にねじ固
定されている。スぜ／ドルナラ）２１０著しくはその保
持リング２０９と管の中間片２１２との間隔は、スピン
ドルナツトが、スリット付きの管から隔離された運動を
スピンドル軸線に対して横方向に衝突せずに実施できる
ように選択されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のスピンドル駆動装置の略示側面図、第
２図は第１図の結合部材の拡大図、第６図は転動リング
の原理に基づく本発明のスピンドルナツトの１実施例の
縦断面図、第４図は本発明のスピンドルナツトの別の実
施例の縦断面図、第５図は本発明のさらに別の実施例の
結合部材の部分縦断面図である。 １・・・測定テーブル、２・・・案内棒、３・・・機械
部分、４，５・・・ブラケット、６・・・電動モータ、
７・・・軸、８・・・ベルト伝動装置、９・・・ナツト
ケーシング、１０・・・スピンドルナツト、１１・・・
支持体、１２．１３・・・転動リング、１４・・・押圧
ねし、１５．１６・・・転動リング、１７・・・管、１
８ａ。 １８ｂ、（１８ｃ）、１８ｄ−スリット、１９ａｅ（１
９ｂ）１９ｃ　　、１９　ｄ−ウェブ、２０　ａ　、（
２０ｂ　）　−２０ｃ　ｅ　２０　ｄ−・・スリット、
　２１　　ａ　　、　　２　ｌ　　ｂ　、　　２１　　
ｃ　　、　　（２１ｄ）−ウェブ、２３・・・質量体、
２４ａ・・・長穴、１００・・・スピンドルナツト、１
０１，１０２，１１２゜１１３．１１５．１１６・・・
転動リング。 Ｆｉｇ、３ 日９．４ 日９，５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、直線案内された機械部分の駆動装置であつて、モー
   タ（６）、スピンドル伝動装置（７〜１０）及び結合部
   材（１７）を備えており、この結合部材（１７）がスピ
   ンドル伝動装置の送り運動を横方向力なしに、直線案内
   された機械部分（３）へ伝達する形式のものにおいて、
   この結合部材が、スピンドルを取囲む管（１７）から成
   り、この管（１７）が、軸方向に離隔した少なくとも２
   個所にスリット（１８ａ〜ｄ；２０ａ〜ｄ）を備えてい
   ることを特徴とする直線案内された機械部分の駆動装置
   。 ２、管の両方の個所にそれぞれ半径方向に互いに向かい
   合つて延びる２対のスリットが、各１対のスリットの間
   に弾性的に変形可能なウエブ（１９ａ／ｂ、２１ａ／ｂ
   ）を残すように角９０゜互いに異なる向きに設けられて
   いる請求項１記載の駆動装置。 ３、スピンドル伝動装置のスピンドルナット（１０）が
   駆動されており、軸（７）が定置であり、かつ、スピン
   ドルナットと軸との間の不釣合の排除のための手段（２
   ３、２４ａ）がスピンドルナットと軸との間に設けられ
   ている請求項２記載の駆動装置。 ４、直線案内された機械部分の駆動装置であつて、モー
   タ、スピンドル伝動装置及び結合部材を備えており、こ
   の結合部材がスピンドル伝動装置の送り運動を横方向力
   なしに、直線案内された機械部分へ伝達し、スピンドル
   伝動装置のスピンドルナットがモータによつて駆動され
   ている形式のものにおいて、スピンドルナットが滑らか
   な定置の軸（１０７）上で回転する転動リング伝動装置
   （１００）として形成されており、この転動リング伝動
   装置が、スピンドルナットの縦軸線に対して傾斜した複
   数の転動リング（１１２、１１３、１１５、１１６）を
   有しており、転動リング伝動装置（１００）の両端部に
   は、半径方向で規定されて調整される付加的な押圧リン
   グ（１０１、１０２）が設けられていることを特徴とす
   る直線案内された機械部分の駆動装置。