JPH0251650A - 直線駆動装置 - 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】 ［利用分野及び発明の概要］ 本発明は、直線駆動装置、特に、回転駆動力を直線運動
に変換する装置に関するものであり、平滑表面を具備す
る軸に外嵌する移動体を前記軸に摩擦係合状態でネジ対
偶させる型式の直線駆動装置に於いて１点接触状態にあ
るネジ対偶部を対偶部全域に互って連続させるようにし
、これにより、伝達力を大きくできるようにするもので
ある。

［従来技術及びその問題点］ 回転力を直線移動力に変換する、所謂、直線駆動装置は
、工作機械におけるベツドの駆動装置等として数多く利
用されている。そして、この種直線移動装置の代表的な
ものに、所謂ボールネジがあり、数多くの分野で送り装
置として使用されている。このボールネジは、ネジ軸に
移動体をネジ対偶させたもので、このネジ対偶部にボー
ルを介在させて駆動摩擦抵抗を軽減させている。従って
、回転力と直線移動力との変換効率が高く軽い回転力で
十分な直線駆動力を生み出すことができる。

しかしながら、この従来のボールネジでは、駆動軸にネ
ジ溝を形成する必要があって、高い移動精度が要求され
ないような簡易な直線駆動装置では、必要以上に高価な
ものとなるとともに前記ネジ軸とは別に少なくとも二本
のガイド軸を用意する必要がある。

そこで、かかる不便を解消するものとして、ネジ軸の不
要な直線駆動装置が提案されている。この型式の直線駆
動装置は、第７図〜第９図に示すような４１−成で、ネ
ジ溝を具備しない平滑表面に構成された駆動軸に移動体
を直線移動可能に外嵌させ、両者の対偶部を摩擦係合に
よるネジ対偶部としたものである。

このうち、第７図及び第８図に示す従来のものは、移動
体（２）の一端に設けた三個のローラ（２０）　、　（
２０）を駆動軸（１）４に対して同一傾斜状態で対接さ
せたもので、第８図に示すように、駆動軸（１）の断面
を三等分した位置がローラ（２０）　、　（２０’１と
の接点（Ｐ）となるようにしたものである。

このものの場合には、ローラ（２０）　、　（２０）が
駆動軸（１）の表面に対して、ころがり接触するととも
にその接点（Ｐ）の転がり方向は、駆動軸（１）の軸線
に対して同方向に一定角度傾斜していることから、前記
接点（Ｐ）の部分では、両者の摩擦力によってネジ対偶
状態にかみ合ったものとなり、駆動軸（１）と移動体（
２）とは３条ネジの対ａと同社の対偶関係にある。

従って、駆動軸（１）を回転駆動すると、駆動軸（１）
の表面にはネジみぞが刻設されていないにもかかわらず
、ローラ（２０）　、　（２０）の傾斜に対応する比率
で移動体（２）が直線駆動されることとなる。

又、第９図に示すものは、移動体（２）内に複数のボー
ルベアリングＣＢ）　、　（Ｂ）を傾斜状態に収容して
、その内輪（２１）の内周側の断面形状を山形とし、こ
の頂部の一点を駆動軸（１）の外周面に対接させたもの
であり、この接点（Ｐ）が同図に示すように、一連のネ
ジ対偶線（Ｌ）の延長線状に位置するようにしたもので
ある。そして、前記接点（Ｐ）における内輪（２１）の
回転方向を前記ネジ対偶線（Ｌ）の前記接点（Ｐ）部に
おける接線の方向に一致させたものである。

このものも、上記従来例と同様に、駆動軸（１）の回転
にともなって、移動体（２）内で内輪（２１）が回転す
ることにより移動体（２）が直線駆動されることとなる
。

ところが、これらいずれの従来例のものも、駆動軸（１
）と移動体（２）に収容又は具備させたローラ（２０）
及びボールベアリング（Ｂ）等の転動体との接点（Ｐ）
の数が少いことから、駆動軸（１）から移動体（２）へ
の伝達トルクが小さく、十分に大きなトルクを伝達でき
ないと言う問題がある。

これは、上記した様に、上記型式の場合には、駆動軸（
１）ところがり接触する移動体（２）内の転動体の数を
多くできないからである。すなわち、前記転動体の数が
少いことから駆動軸（１）に対接するネジ対偶点の数が
少く、トルク伝達部の数が少いからである。

［技術的Ｂ題］ 本発明は、このような、「平滑な表面を具備する駆動軸
（１）に移動体（２）　を外嵌させて、この移動体（２
）に収容される転動体を前記駆動軸（１）の表面にネジ
対偶方向に対接させ、この対接部の摩擦伝達力により、
駆動軸（１）と移動体（２）　との相対回転力に応じて
一方を直線駆動するようにした直線駆動装置」において
、駆動軸（１）と移動体（２）相互間の伝達駆動力を大
きくできるようにするため、ネジ対偶接点（Ｐ）の数を
多くできるようにすることをその技術的課題とする。

＊第１請求項の　　について ［技術的手段］ 上記技術的課題を解決するために講じた第１請求項の発
明の技術的手段は「移動体（２）の内周面にネジ溝（２
２）を刻設し、このネジ溝（２２）内に多数の転動体（
３）　、　（３）をころがり接触状態に収容してこれら
転動体を駆動軸（１）の外周面にころがり接触状態に圧
接させ、前記ネジ溝（２２）の両端に転動体（３）　、
　（３）の脱出部（３１）及び侵入部（３２）を設け、
前記脱出部と侵入部との間を転動体の移動を許容する移
動通路（３３）で接続させた」ことである。

［作用］ 本発明の上記技術的手段は次のように作用する。

駆動＠（１）に移動体（２）を外嵌させた状態では、駆
動軸（１）と移動体（２）　との間に介装した多数の転
動体（３）　、　（３）は、駆動軸（１）の外周面とネ
ジ溝（２２）の内周面とに共にころがり接触した状態に
ある。そして、転動体（３）　、　（３）がネジ溝（２
２）に沿って連続することから、転動体（３）と駆動軸
（１）の表面との接点（Ｐ）はネジ溝（２２）のネジ対
偶軌跡上に連続することとなり、しかも各接点（Ｐ）に
おける各転動体（３）の回転方向はネジ溝（ｚ２）に沿
った方向となる。すなわち、ネジ対偶軌跡の前記接点（
Ｐ）における接線の方向となる。

従りて、駆動軸（１）を回転駆動すると、多数連続する
接点ＣＰ）　、　（Ｐ）から転動体（３）　にそのトル
クが伝達されて、転動体（３）　、　（３）とネジ溝（
２２）とのネジ対偶によって移動体（２）の直線移動力
に変換され、移動体（２）が直線駆動される。

このとき、転動体（３）　、　（３）は駆動軸（１）及
びネジ溝（２２）にころがり接触状態にあることから、
ネジ溝（２２）に沿って相対移動することとなるが、こ
のネジ溝（２２）の傘両端の脱出部（３１）と侵入部（
３２）とは移動通路（３３）によって連通せしめられて
いることから、脱出部（３１）から脱出した転動体（３
）。

（３）は順次移動通路（３３）を通って侵入部（３２）
に達し、その後ネジ溝（２２）内に復帰する。このよう
にして、ネジ溝（２２）内の転動体（３）　、　（３）
は順次これから脱出しては侵入部（３２）からネジ溝（
２２）に帰還することとなる。

［効果］ 本発明は上記構成であるから次の特有の効果を有する。

駆動力変換部となる接点（Ｐ）　、　（Ｐ）の数が既述
従来のものに比べて大幅に多くなるから、大きな直線移
動力を発揮することができる。

又、接点（Ｐ）　、　（Ｐ）の数が多くしかも駆動軸（
１）の外周を囲むように配列されることとなるから、既
述従来のもののように限られた数の少い接点（Ｐ）　、
　（Ｐ）で接触する型式のものにくらべて移動体（２）
の直進性が向上したものとなる。

＊第２請求　の　　について 次に第２請求項の発明は上記第１請求項の発明をさらに
具体化したもので、転動体（３）　、　（３）と移動体
（２）及び駆動軸（１）との対偶部へのゴミ等の異物の
侵入を防止することを目的とするものである。

の技術的手段は、「移動体（２）の両端にシール手段（
４）　、　（４）を設けて、これらシール手段（４）　
、　（４）の内周部を駆動軸（１）の外周面に気密摺動
状態に対接させ、これらシール手段（４）　、　（４）
　との間にネジ溝（２２）及び脱出部（３１）、侵入部
（３２）を配設した」ことである。

〔作用・効果〕

上記技術寺的手段を採用したものでは、外周を平滑面に
構成した駆動軸（１）　に対して移動体（２）の両端の
シール手段（４）　、　（４）が気密摺動状態に対接す
ることとなり、駆動軸（１）の表面にゴミ等の防止され
る。

従フて、ボールネジを始めとして、従来の既述の型式の
直線移動装置に比べて直進性の点での直線移動精度が向
上するものとなる。すなわち、ゴミ等の異物がネジ対偶
部にかみ込んでガタつきが生じたりする不都合が解消さ
れるのである。

尚、このシール手段（４）　、　（４）を具備するもの
では、転動体（３）　、　（３）の移動経路内に潤滑油
を充填することが可能となるから、この場合には、従来
のものに比べてころがり接触抵抗を大幅に低減できるこ
ととなる。この場合に、駆動軸（１）の表面と転動体（
３）　、　（：ｌ）との接点（Ｐ）　、　（Ｐ）にも潤
滑油が介在することとなるが、転動体（３）　、　（３
）が潤滑油膜面を介して駆動軸（１）の表面に圧接され
るものであるから、接点（Ｐ）に集中的荷重が作用する
こととなって、所謂トラクションドライブの原理により
、十分な摩擦伝達が行われる。従って、潤滑油の介在に
よって作用力伝達効率が低下するような不都合は生じな
い。

［実施例］ 以下、上記の発明の実施例を第１図から第６図に基い′
〔説明する。

第１図〜第３図に示す第１実施例のものは、移動体（２
）の一方に駆動軸（１）を貫通させ、この駆動軸（１）
と平行に配設したガイド軸（Ｇ）をも前記移動体（２）
に貫通させ、前記駆動軸（１）　−４＝及びガイド軸（
Ｇ）を両端支持するとともに一方の駆動軸（１）に駆動
源としてのモータ（Ｍ）の出力軸を連結させたものであ
る。

この実施例のものでは、移動体（２）における駆動軸（
１）の貫通部に第２図に示すように、一対の直線駆動装
置を具備させている。このため、内周にネジ溝（２２）
を形成したスリーブ（３０）　、　（３０）が駆動＠（
１）の貫通部となる貫通孔部（２３）の両端部から圧入
されている。このスリーブ（３０）　、　（３０）のそ
れぞれの内周面に形成されるネジ溝（２２）は、従来の
ボールネジの移動体（２）側のネジ溝と同様の溝断面形
状に形成されている。そして、このネジ溝（２２）に収
容される転動体（３）として、この実施例では鋼球を採
用する。又、前記ネジ溝（２２）の直径と鋼球の直径及
び駆動軸（１）の直径の関係は所定の関係に設定されて
おり、第１図及び第２図の組立状態では、転動体（３）
　、　（３）　としての鋼球の表面が駆動！１１　（１
）の表面に圧接されることとなる。この圧接力を付与す
るため、前記スリーブ（３０）　、　（３０）をある程
度の弾性を具備する金属材料で構成するとともに、貫通
孔部（２３）にお轟ける前記スリーブ（３０）のうち、
ネジ溝（２２）の形成域に一致する範囲の外周部は縮小
径部（３４）となって貫通孔部（２３）の内周壁との間
に間隙を形成しており、この部分に位置するスリーブ（
３０）　、　（３０）の弾性復帰力によって各鋼球が駆
動軸（１）の表面に圧接されるようになっている。

さらに、上記縮小径部（３４）の外周域の一部には、第
２図に示すように移動通路（３３）が形成されており、
この移動通路（３３）は、ネジ溝（２２）の一端に形成
された脱出部（３１）から他端に形成された侵入部（３
２）にかけて斜めに配設されている。なお、この移動通
路（３３）の断面は転動体（３）としての鋼球がｍ単に
移動できるような断面形状に形成される必要があり、こ
の実施例では、鋼球の直径より僅かに大きめの直径の円
形断面に構成されたチューブ（Ｔ）を使用し、従来のボ
ールネジに具備させる移動通路の構成をそのまま採用す
る。尚、この移動通路（３３）については、貫通孔部（
２３）の内壁に直接形成することも可能である。

次に、ネジ溝（２２）に沿ってころがり移動した転動体
（３）　、　（３）　としての鋼球の脱出部（３１）へ
の脱出及び侵入部（３２）からネジ溝（２２）への侵入
を円滑化するため、ネジ溝（２２）の両端部には、第３
図に示すようなリターン用のチューブ（Ｔ）の管端が挿
入されている。この管端は、同図に示すように、その中
心線が脱出部（３１）及び侵入部（３２）における鋼球
の移動方向の接線と一致するようになっている。

このチューブ（Ｔ）　によって、同図に示すように、駆
動軸（１）の表面に沿って転がり移動してきた鋼球は前
記管端に沿って脱出部（３１）から移動通路（３３）側
に移動し、逆に、侵入部（３２）側では移動通路（３３
）から管端に沿ってネジ溝（２２）内に侵入することと
なる。

尚、この実施例のものでは、移動体（２）の本体とスリ
ーブ（３０）　、　（３０）とを別体に構成して、ネジ
溝（２２）及び移動通路（３３）に鋼球を所定個数収容
してから前記スリーブ（３０）　、　（３０）を貫通孔
部（２３）内に圧入することによって組立てることとな
るが、組立完了後、スリーブ（３０）の端面のフランジ
部ＣＦ）に形成した環状の凹陥部内に駆動軸（１）の表
面と圧接されるようにシール手段（４）　、　（４）を
圧入する。これによって転動体（３）　、　（３）の収
容部の気密が確保されることとなる。

以上に詳述した第１図の構成の直線駆動装置の場合には
、モータ（Ｍ）の駆動に応じて、移動体（２）が駆動軸
（１）及びガイド軸（Ｇ）に沿って直線移動する。又、
駆動軸（１）の正逆回転によって移動体（２）は往復移
動することは言うまでもない。

次に、第４図〜第６図に示す第２実施例のものは、転動
体（３）として、中空のリングを採用するものである。

この場合にも、前記中空リングがネジ溝（２２）の内周
面及び駆動軸（１）の表面に対して、ころがり接触する
ように収容配設されるが、この中空リング自体が弾性変
形性を有することから、第１実施例のように、ネジ溝（
２２）の形成部に弾性復帰性能を具備させる必要がない
。

ネジ溝（２２）の断面形状は、各転動体（３）がネジ溝
（２２）の面ところがり接触すればよく、この条件を満
足するかぎり、同図の形状以外に他の形状も採用可能で
ある。

また、移動通路（３３）を構成する方法としては、第５
図に示すように、移動体（２）の表面に貫通するように
形成した脱出部（３１）及び侵入部（３２）を含む範囲
で移動通路（３３）を具備する断面矩形のチューブ（Ｔ
）を別体に構成し、このチューブ（Ｔ）を所定の場所に
装着すると、脱出部（３１）から侵入部（３２）への８
勅通路（３３）が形成されることとなる。このチューブ
の断面は転動体（３）としての中空リングの断面形状よ
りも僅かに大きくして第６図のようにしである。

なお、上記いずれの実施例も、転動体（３）としての鋼
球又は中空リングを移動体（２）内に転がり移動可能に
収容する構成のうち、転動体（３）　、　（３）とネジ
溝（２２）及び駆動軸（１）　との接触圧力を付与する
ための構成以外の構成については、従来のボールネジの
構成をそのまま採用できる０例えば、移動通路（３３）
を形成するための構成、さらには、転動体（３）を鋼球
とした場合の鋼球をスリーブ（：ｌＯ）　、　（３０）
のネジ溝（２２）内に保持するためのりテーナーの構成
等がこれに該当する。

また、転動体（３）　、　（３）の圧接力付与のための
構成としては、上記実施例のようなスリーブ（３０）。

（３０）の弾性復帰力によるもの以外に油圧力によって
ネジ溝（２２）の形成部の外周を強制的に加圧する方式
も採用可能である。

【図面の簡単な説明】 第１図は第１．第２請求項の発明の平面図、第２図はそ
の要部の断面図、第３図はＸ−Ｘ断面図、第４図は第２
実施例の要部の説明図、第５図はＹ−Ｙ断面図、第６図
は８動通路（３３）の断面図、第７図か９第９図は従来
例の要部説明図であり、第８図は２−２断面を示す０図
中。 （１）・・・・駆動軸 （２）　　・・・・移動体 （２２）・・・・ネジ溝 （３）　、　（３）　　・・転動体 （３１）・・・・脱出部 （３２）・・・・侵入部 （３３）・・・・移動通路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］、平滑な表面を具備する駆動軸（１）に移動体（
   ２）を外嵌させて、この移動体（２）に収容される転動
   体を前記駆動軸（１）の表面にネジ対偶方向に対接させ
   、この対接部の摩擦伝達力により、駆動軸（１）と移動
   体（２）との相対回転力に応じて一方を直線駆動するよ
   うにした直線駆動装置において、移動体（２）の内周面
   にネジ溝（２２）を刻設し、このネジ溝（２２）内に多
   数の転動体（３）、（３）をころがり接触状態に収容し
   てこれら転動体を駆動軸（１）の外周面にころがり接触
   状態に圧接させ、前記ネジ溝（２２）の両端に転動体（
   ３）、（３）の脱出部（３１）及び侵入部（３２）を設
   け、前記脱出部と侵入部との間を転動体の移動を許容す
   る移動通路（３３）で接続させた直線駆動装置。 ［２］、移動体（２）の両端にシール手段（４）、（４
   ）を設けて、これらシール手段（４）、（４）の内周部
   を駆動軸（１）の外周面に気密摺動状態に対接させ、こ
   れらシール手段（４）、（４）との間にネジ溝（２２）
   及び脱出部（３１）、侵入部（３２）を配設した特許請
   求の範囲第１項記載の直線駆動装置。 ［３］、転動体（３）を中空リングとした特許請求の範
   囲第１項及び第２項に記載の直線駆動装置。