JPH03213753A - ボールねじスプラインユニット - 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］ 本発明は同一軸にボールねじナツトとボールスプライン
体とが付設されている駆動機構の改良に関するものであ
る。

［従来の技術］ 従来の前述の駆動機構は、第３図に示されるように、同
一の軸Ａに対しボールねじ部Ｂとボールスプライン部Ｃ
とが軸心方向に隣接され、前記軸Ａの同一部分にボール
ねじ用の螺旋状の軌道ｉＤと、ボールスプライン用の直
線状の軌道溝Ｅとが形成され、前記軸Ａの前記軌道溝り
。

Ｅに対応して、ボールねじのナツトＦとホールスプライ
ンの外筒Ｇとを軸方向に沿って並べて配置したものであ
る。

前記駆動機構では、ボールねじ部ＢのナツトＦを歯車駆
動装置により回転させて、ボールスプライン部Ｃにより
前記軸Ａを回転することなく軸方向に進退させるもので
ある。

［発明が解決しようとする課題］ 前述の従来の駆動機構では、軸に複合形成される軌道溝
の加工が、複雑で高い精度を要請されるため、加工時間
がかかると共に、高度な加工技術を必要とし、またボー
ルねじのナツトとボールスプラインの外筒部分とが、軸
の長手方向に隣接して形成されているため、駆動機構全
体が軸方向に長くなってしまう欠点があり、また前記軸
の軸方向への進退運動するだけであり、軸の回転運動と
進退運動との組み合わせ運動ができない欠点があり、こ
れらの欠点の解決策が課題とされていた。

［課題を解決するための手段］ 前述の課題を解決するために、特許請求の範囲第１項の
発明では、外周面が、軸心と平行な複数条の直線状軌道
溝を有するボールスプライン面とされたボールスプライ
ン軸が、ハウジングに回転自在に軸支され、該軸端部に
は第１の駆動源が連結されており、中空状のボールねじ
軸の内外両筒面のうちの外筒面側が螺旋状軌道溝を有す
るボールねじ面とされ、内筒面側の一方の端部には、前
記ボールスプライン面と対峙させられて複数条の直線状
軌道溝を有するボールスプライン体が嵌着されており、
前記ボールねじ軸は、前記ボールスプライン体により、
多数のボールを介して、前記ボールスプライン軸に相方
向に進退可能に嵌合されており、また中空状のボールね
じスプライン軸の内外両筒面のうちの外筒面側の一方の
端部が螺旋状軌道溝を有するボールねじ面とされ、他方
の端部が軸心と平行な複数条の直線状軌道溝を有するホ
ールスプライン面とされており、内筒面側の両端部には
、前記ボールねじ軸の外筒面側のボールねじ面と対峙さ
せられて、螺旋状軌道溝を有するボールねじナツトが嵌
着されており、前記ホ−ルねじスプライン軸は、前記ボ
ールねじナツトにより、多数のボールを介して前記ボー
ルねじ軸に螺旋状に進退かつ回動可能に嵌合されており
、また前記ボールねじスプライン軸の外筒面の一方のボ
ールねじ面と対峙する螺旋状軌道溝を有するボールねじ
ナツトは、ハウジングの方の端部に非回動状態に係止さ
れ、かつ前記ボールねじスプライン軸に対して多数のボ
ールを介して嵌合され、該軸を螺旋状に進退かつ回動可
能に係止しており、他方の端面側のボールスプライン面
と対峙して軸心と平行な複数条の直線状軌道溝を有する
ホールスプライン体が、ハウジングの他の端部に回動自
在かつ軸方向への移動が生しないよう軸支され、前記ボ
ールねじスプライン軸に対しては、多数のホールを介し
て該軸を軸方向に進退可能に係止しており、また前記ホ
ールスプライン体の端部には、第２の駆動源が連結され
ており、該ボールスプライン体の′回動により、ボール
ねじスプライン軸が前記ボールねじナツトを介して軸方
向へ進退自在とされているという構成を採用しており、
特許請求の範囲第２項の発明では、前記ハウジングの一
方の端部とボールねじスプライン軸との間に介装されて
いるボールねじナツトが回転のみ自在とされ、かつ第３
の駆動源が連結されているという構成を採用している。

［作用］ 本発明に係るボールねじスプラインユニットは前述の構
成とすることにより、徒に軸方向に長くなることなく、
前記ボールスプライン軸とボールねじ軸と、ボールねじ
スプライン軸とを同一軸心に複合して重ね合わせ、前記
ボールねじ軸と前記ボールねじスプラインとの螺旋状軌
道溝を互いに逆ねじの関係とし、ボールスプライン軸に
第１の駆動源を連結させ、ボールねじスプライン軸には
、該軸に係合するホールスプライン体に第２の駆動源を
連結させ、さらには前記ボールねじスプライン軸に係合
するボールねじナツトに第３の駆動源を連結させたので
、これらの第１．￥Ｓ２あるいは第３の各駆動源への人
力をそれぞれ正転、逆転、停止等の各種の組み合わせに
設定することにより、ボールねじ軸の先端における出力
を所定速度、微速、高速の各速度において前後進、正逆
回転、停止等の各種の態様に選定調節でき、さらにねじ
り回転ができるので、軸廻りの位置決めが、高精度で設
定が可能とされ、また高精度のボールねじスプラインユ
ニットの製作が容易となり、比較的短く組み付けうるも
のである。

［実施例コ 第１図は、特許請求の範囲第１項の発明の実施の一例を
示しており、ホールスプライン軸１の外周面２が、軸心
と平行な複数条の直線状軌道溝３を有するボールスプラ
イン面４とされ、該軸１の端部には第１の駆動源たるＶ
プーリー５が固定されており、該軸１はハウジング６に
回転自在に軸支されている。前記ボールスプライン軸１
と同一の軸心にして該軸１より大径の内径を有する中空
状のボールねじ軸７の外筒面はピッチＰβの左ねじの螺
旋状軌道溝８を有するボールねじ面９とされ、内筒面の
一方の端部には、前記ボールスプライン軸１の前記ボー
ルスプライン面４と対峙して複数条の直線状軌道溝１０
を有するボールスプライン体１１が嵌着固定されており
、前記ボールねじ軸７が、前記直線状軌道溝３．１０に
挟持されて転勤する多数のボール１２．１２を介して前
記ボールスプライン軸１に対して、軸方向に進退可能に
嵌合挿着されている。また前記ボールねじ軸７と同一の
軸心にして該軸７より大径の内径を有するボールねじス
プライン軸１３の内筒面の両端部には前記ボールねじ軸
７の前記ボールねじ面９と対峙して、ピッチＰβの左ね
じの螺旋状軌道溝１４．１４を有するボールねじナツト
１５゜１５が嵌着固定されており、前記ボールねじスプ
ライン軸１３が、前記螺旋状軌道溝８．１４に挟持され
て転勤する多数のボール１６．１６を介して前記ボール
ねじ軸７に対して、螺旋状に進退かつ回動可能に前記軸
７に嵌合挿着されており、また前記外筒面では、一方の
端部側の過半部分にピッチＰαの右ねじの螺旋状軌道溝
１８を有するボールねじ面１９が削設され、他方の端部
側の残部に、軸心に平行な複数条の直線状軌道溝２１を
有するホールスプライン面２２が削設され、また前記外
筒面のホールねじ面１９に対峙して螺旋状軌道溝２３を
有するボールねじナツト２４がハウシング６の一方の端
部に非回転状態に係止され、かつ前記ボールねじスプラ
イン軸１３に対して多数のボール２５を介して嵌合され
、該軸１３と螺旋状に進退かつ回転可能に係合されてお
り、他方ボールスプライン面２２と対峙して軸心に平行
な複数条の直線状軌道溝２６′を有するボールスプライ
ン体２６が、ハウジング６の他の端部に回動自在かつス
ラスト荷重に対しても軸方向への移動が生じないように
軸支されており、該ボールスプライン体２６により多数
のボール２７．２７を介して該軸１３が軸方向に進退可
能に係合されている。また前記スプライン体２６には第
２の駆動源たるＶプーリー２８が連結され、Ｖプーリー
の回転力はボールスプライン体２６を介して前記ボール
ねじスプライン軸１３に伝達される構造とされている。

前記ボールねじ面９を形成しているピッチＰβの左ねじ
の螺旋状軌道溝８は左ねじに限定することなく右ねじと
しても差し支えなく、同様に前記ボールねじ面１９を形
成しているピッチＰαの右ねじの螺旋状軌道溝１４は右
ねじに限定することなく左ねじとしても差し支えないが
、前記螺旋状軌道溝８と前記螺旋状軌道溝１４とのそれ
ぞれねじれ方向は互いに左右のねじにより組み合わせる
ものとし、また前記ピッチを、ピッチＰα〉ピッチＰβ
として設定することによりピッチＰαとピッチＰβとの
ピッチ差が出力軸とされるボールねじ軸７に差動量とし
て与えられる。また前記■プーリー５および前記Ｖプー
リー２８の回転方向は動力源たるステップモーター等の
制御により正逆いずれの方向にも選定可能とされている
。

次にこの実施例の機能について説明する。

第１の駆動源たる■プーリー５および第２の駆動源たる
■プーリー２８の回転方向Ｒはプーリー側よりみて右廻
りを正回転、左廻りを逆回転とし、出力軸たるホールね
じ軸７の双矢印Ｓの左方向を前進、右方向を後進とすれ
ば第１の作用例では入力側の前記■プーリー２８を正回
転させ、前記Ｖプーリー５を停止させたとぎにはボール
スプライン体２６およびボールナツト２４を介して右ね
じの前記ボールねじスプライン軸１３が回転運動、なら
びに前進運動し、従って、前記ボールねじナツト１５．
１５の回転運動により、左ねじのボールねじ軸７は前記
ボールスプライン体１１により回転せず軸方向に向って
前記軸１３のピッチＰαと前記軸７のピッチＰβとのピ
ッチ差量をもって差動前進する。

第２の作用例では入力端の前記■プーリー２８．５を共
に、同一のステップ数により正回転させると、前記ボー
ルねじスプライン軸１３およびボールねじ軸７は右ねじ
と左ねじの作用により、前記ボールねじナツト１５の前
進量と同一量、ボールねじ軸７が前進することになり、
従って前記ボールねじスプライン軸１３と前記ボールね
じ軸７とは共に双矢印Ｓの前方向に回転前進する。

第３の作用例では入力側の前記Ｖプーリー５を正回転と
し、Ｖプーリー２８を停止すれば、前記ボールねじスプ
ライン軸１３は停止し、前記ボールねじ軸７のみ左ねじ
により双矢印Ｓの後方向に向って正回転後進する。

第４の作用例ではＶプーリー２８を逆回転させ、Ｖプー
リー５を停止すれば前記ボールスプライン軸１３は逆転
後進し、第１の例と同様に、前記ボールねじナツト１５
．１５の回転運動により、左ねじのボールねじ軸７は回
転せず、前記ピッチＰαとＰβとのピッチ差だけ差動後
進する。

第５の作用例では第２の例の逆の場合となるもので入力
端のＶプーリー５．２８は共に逆回転とすれば、前記ボ
ールねじスプライン軸１３、ホールねじ軸７は共に逆回
転をし、右ねじと左ねじの作用により、前記ボールねじ
スプライン軸】３と前記ホールねじ軸７とは共に双矢印
Ｒ１Ｓに向って同一の逆回転後進する。

第６の作用例では第３の例の逆の場合となるもので、入
力側の前記Ｖプーリー５を逆回転とし、Ｖプーリ２８を
停止すれば、前記ボールねじスプライン軸１３は停止し
、前記ボールねじ軸７のみ双矢印Ｒ，Ｓに向って逆回転
前進する。

第７の作用例では、第２の例の場合において入力側のＶ
プーリー５を逆転し、Ｖプーリー２８を正転させるもの
で、ボールねじスプライン軸１３は正転前進し、該軸１
３に嵌着された右ねじのボールねじナツト１５と左ねじ
のボールねじ軸７の逆回転前進により、前記軸７は、双
矢印Ｒ，Ｓに向ってピッチＰα＋ピッチＰβに加速され
、逆回転傍速前進となる。

第８の作用例では第７の例の場合の入力側のＶプーリー
５を正転、Ｖプーリー２８を逆転させるもので、ボール
ねじ軸７は正転後進し、ボールねじスプライン軸１３は
逆転後進することになり、前記軸７はピッチＰα＋ピッ
チＰβに加速され、双矢印Ｒ，Ｓに向って正回転傍速後
進となる。

特許請求の範囲第２項の発明の実施例は第２図に示され
るもので、ハウジング６の一方の端部にボールねじナツ
ト２０が回動自在に軸支され、第３の駆動源たるＶプー
リー１７が連結されており、該ボールねじナツト２０は
前記ボールねじ面１９に対峙して螺旋状軌道溝２３を有
し、前記ボールねじスプライン軸１３に対して多数のボ
ール２５を介して嵌合され、該軸１３を！ｌＩｌ旋状に
進退かつ回転可能に係止している。

なお、第１および第２の駆動源たるＶプーリー５．２８
ならびにボールスプライン軸１、ボールねじ軸７、ボー
ルねじスプライン軸１３等の構成部分および構成部品は
第１図に示されるものと同一のものを使用している。

従ってその機能については第１の実施例のものに付加さ
れる第３の駆動源たる■プーリー１７とボールねじナツ
ト２０の機能によるものであって、第２の駆動源２８を
回転せずに第３の駆動源１７を回転することにより、前
記ボールねじスプライン軸１３は回転することなく双矢
印Ｓの方向に前進、後進することができるものである。

前記第１図に示す実施例の各種の作用状態を更に微細に
変化調節できるものである。

［効果コ 特許請求の範囲第１項および第２項に記載される各発明
は、以上説明した構成９作用のものであって、各軸に形
成される各種の軌道溝は、それぞれ別個の部位に単独で
削設形成されるものであり、高精度の加工が比較的容易
となる効果を奏する。

また第１．第２あるいは第３の各駆動源への人力を正転
、逆転、停止等の各種の組み合わせ４ に設定することにより、ボールねじ軸の先端の出力を所
定速度、微速、高速の各種態様における前後進、正逆回
転、停止等の各様の所望の態様に設定でき、軸廻りの位
置決めが高精度に決定できる効果を奏する。

更に各軸が内外に重なり合う構造に組み付けられるので
、ユニット全長を比較的短く設定できる効果も有してい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、特許請求の範囲第１項の発明の実施の一例の
半裁縦断面略示図、第２、特許請求の範囲第２項の発明
の実施の一例の半裁縦断面略示図、第３図は従来品の一
例の縦断面図である。 １：ホールスプライン軸、２．外周面、３直線状軌道溝
、４　ホールスプライン面、５第１の駆動源たるＶプー
リー　６：ハウシング、７、ボールねじ軸、８：ｌｊ！
Ｉ旋状軌道溝、９；ボールねじ面、１０：直線状軌道溝
、１１：ボールスプライン体、１２：ボール、１３：ボ
ールねじスプライン軸、１４：螺旋状軌道溝、１５：ボ
ールねじナツト、１６：ボール、１８：螺旋状軌道溝、
１９．ボールねじ面、２１：直線状軌道溝、２２：ボー
ルスプライン面、２３螺旋状軌道溝、２４：ボールねじ
ナツト、２５２７：ボール、２６：ボールスプライン体
、２６′　：直線状軌道溝、２８：第２の駆動源たる■
プーリー　１７＝第３の駆動源たるＶプーリー、２０：
ボールねじナツト。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）外周面が、軸心と平行な複数条の直線状軌道溝を
   有するボールスプライン面とされたボールスプライン軸
   が、ハウジングに回転自在に軸支され、該軸端部には第
   １の駆動源が連結されており、中空状のボールねじ軸の
   内外両筒面のうちの、外筒面側が螺旋状軌道溝を有する
   ボールねじ面とされ、内筒面側の一方の端部には、前記
   ボールスプライン面と対峙させられて、複数条の直線状
   軌道溝を有するボールスプライン体が嵌着されており、
   前記ボールねじ軸は、前記ボールスプライン体により、
   多数のボールを介して、前記ボールスプライン軸に、軸
   方向に進退可能に嵌合されており、また中空状のボール
   ねじスプライン軸の内外両筒面のうちの外筒面側の一方
   の端部が螺旋状軌道溝を有するボールねじ面とされ、他
   方の端部が軸心と平行な複数条の直線状軌道溝を有する
   ボールスプライン面とされており、内筒面側の両端部に
   は、前記ボールねじ軸の外筒面側のボールねじ面と対峙
   させられて螺旋状軌道溝を有するボールねじナットが嵌
   着されており、前記ボールねじスプライン軸は、前記ボ
   ールねじナットにより、多数のボールを介して前記ボー
   ルねじ軸に螺旋状に進退かつ回動可能に嵌合されており
   、また前記ボールねじスプライン軸の外筒面の一方のボ
   ールねじ面と対峙する螺旋状軌道溝を有するボールねじ
   ナットは、ハウジングの一方の端部に非回転状態に係止
   され、かつ前記ボールねじスプライン軸に対して多数の
   ボールを介して嵌合され、該軸を螺旋状に進退かつ回動
   可能に係止しており、他方の端面側のボールスプライン
   面と対峙して軸心と平行な複数条の直線状軌道溝を有す
   るボールスプライン体が、ハウジングの他の端部に回動
   自在かつ軸方向への移動が生じないよう軸支され、前記
   ボールねじスプライン軸に対しては、多数のボールを介
   して該軸を軸方向に進退可能に係止しており、また前記
   ボールスプライン体の端部には、第２の駆動源が連結さ
   れており、該ボールスプライン体の回動により、ボール
   ねじスプライン軸が前記ボールねじナットを介して軸方
   向へ進退自在とされていることを特徴とするボールねじ
   スプラインユニット。
2. （２）ハウジングの一方の端部とボールねじスプライン
   軸との間に介装されているボールねじナットが回転のみ
   自在とされ、かつ第３の駆動源が連結されている特許請
   求の範囲第１項記載のボールねじスプラインユニット。