JPH04131548A - 摩擦駆動装置 - Google Patents
摩擦駆動装置Info
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- JPH04131548A JPH04131548A JP2248683A JP24868390A JPH04131548A JP H04131548 A JPH04131548 A JP H04131548A JP 2248683 A JP2248683 A JP 2248683A JP 24868390 A JP24868390 A JP 24868390A JP H04131548 A JPH04131548 A JP H04131548A
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- Japan
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- driving shaft
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- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 8
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000012840 feeding operation Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
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- Transmission Devices (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
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。
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、入力駆動軸と、駆動軸外周にころがり接触し
かつ駆動軸軸線に対して交差角をもって傾斜した軸線を
それぞれ有する複数個の従動軸と、駆動軸に対して従動
軸を外接支持しかつ駆動軸の回転に起因して従動軸が発
生させるスキュによって軸方向に移動するようにされた
ハウジングと、を有するツイストローラ方式摩擦駆動装
置に関する。
かつ駆動軸軸線に対して交差角をもって傾斜した軸線を
それぞれ有する複数個の従動軸と、駆動軸に対して従動
軸を外接支持しかつ駆動軸の回転に起因して従動軸が発
生させるスキュによって軸方向に移動するようにされた
ハウジングと、を有するツイストローラ方式摩擦駆動装
置に関する。
（従来の技術）
摩擦駆動はロストモーションが少ないことより３次元測
定機の送りシステムなどに採用されているほか、超精密
加工機への採用が検討されている。
定機の送りシステムなどに採用されているほか、超精密
加工機への採用が検討されている。
これまでに研究されている摩擦駆動装置の多くは例えば
第１Ｏ図（ａ）に示すように、駆動軸１１と従動軸１２
の軸線１１’、１２’が直交した、ラック・アンド・ビ
ニオン形式であり、リード（駆動軸１回転による従動軸
の移動量）は数十ミリになった。したがって、送りの最
小設定単位を０．１μｍとするには数十万分の一回転で
駆動軸を制御する必要があった。一方、ツイストローラ
方式の摩擦駆動は例えば第１０図（Ｃ） （ｄ）に示す
ように、駆動軸２１と従動軸２２を微少な交差角θ、θ
′で交差させ、駆動軸２１の回転により従動軸２２に生
じるスキュを利用して第１０図矢印２３．２４で示す送
り動作を行うもので、機構的にはねじ送りに相当する。
第１Ｏ図（ａ）に示すように、駆動軸１１と従動軸１２
の軸線１１’、１２’が直交した、ラック・アンド・ビ
ニオン形式であり、リード（駆動軸１回転による従動軸
の移動量）は数十ミリになった。したがって、送りの最
小設定単位を０．１μｍとするには数十万分の一回転で
駆動軸を制御する必要があった。一方、ツイストローラ
方式の摩擦駆動は例えば第１０図（Ｃ） （ｄ）に示す
ように、駆動軸２１と従動軸２２を微少な交差角θ、θ
′で交差させ、駆動軸２１の回転により従動軸２２に生
じるスキュを利用して第１０図矢印２３．２４で示す送
り動作を行うもので、機構的にはねじ送りに相当する。
したがって、駆動軸２１の軸径をＤ、交差角をθとすれ
ばリードはπＤθとなり、θを１０−’ｒａｄ程度にす
ることでリードを２０〜５０μｍとでき、数万分の一回
転でナノメータオーダの微少送りが可能となる。
ばリードはπＤθとなり、θを１０−’ｒａｄ程度にす
ることでリードを２０〜５０μｍとでき、数万分の一回
転でナノメータオーダの微少送りが可能となる。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、従来のツイストローラ方式摩擦駆動装置
では従動軸が回転するためにその支持が問題となり、高
精度の送り装置には採用されなかった。そのため上述し
たように、ＦＪ擦駆動装置としては、第１０図（ａ）に
示すようなθを直角にした直交形か、又は第ｔｏ回（ｂ
）に示すようにθを大きくとった高速送りに限られてい
た。
では従動軸が回転するためにその支持が問題となり、高
精度の送り装置には採用されなかった。そのため上述し
たように、ＦＪ擦駆動装置としては、第１０図（ａ）に
示すようなθを直角にした直交形か、又は第ｔｏ回（ｂ
）に示すようにθを大きくとった高速送りに限られてい
た。
本発明の課題は、かかる従来製品の課題を解決した、ツ
イストローラ方式摩擦駆動装置において、微小な交差角
θを高精度に保持でき、さらに、前記交差角θを可変に
設定でき、さらにラジアル方向の駆動軸と従動軸とのこ
ろがり接触圧力も可変に設定できるような、摩擦駆動装
置を提供すること乙こある。
イストローラ方式摩擦駆動装置において、微小な交差角
θを高精度に保持でき、さらに、前記交差角θを可変に
設定でき、さらにラジアル方向の駆動軸と従動軸とのこ
ろがり接触圧力も可変に設定できるような、摩擦駆動装
置を提供すること乙こある。
（課題を解決する手段）
このため、本発明は、特許請求の範囲記載の摩擦駆動装
置を提供することによって、上述した従来製品の課題を
解決した。
置を提供することによって、上述した従来製品の課題を
解決した。
（実施例）
次に本発明の実施例につき図面を参照して説明する。第
２図は本発明の実施例装置全体を示す概略側面断面図で
、第１図のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。ベース１３
上に、フレーム１４．１５で軸受部１６．１７にパルス
モータ１とカプリング２で連結された入力駆動軸１０が
支持されており、駆動軸１０外周ところがり接触する３
個の従動軸であるローラ５が、駆動軸軸線１８に対して
微小な交差角（第６図θ）をもって傾斜した軸線１９を
有するように配置され、さらに駆動軸１０に対してロー
ラ５を外接支持しかつ駆動細工０の回転に起因してロー
ラ５が発生させるスキュによって矢印２５の方向に軸方
向に移動されるハウジング２０を有する。第２図でみて
、ローラ５は駆動軸ｌＯ上方で断面で示され、静圧ラジ
アル軸受６（第３図）は、上方では断面で、そして下方
では側面図で示される。そして、第１図で示す軸方同静
圧案内軸受４及び案内軸３は駆動軸ｌＯの両側に一対設
けられているが、第２図では奥側部分（第１図で上側）
は、駆動軸１０とハウジング２０の後方になり表われて
いない。第１図は本考案の実施例摩擦駆動装置の上方（
第２図のＩ矢印方向）から見た上面図である。実施例で
は、駆動軸１０は直径３２＋ｍ＋でパルスモータ１によ
り駆動される。
２図は本発明の実施例装置全体を示す概略側面断面図で
、第１図のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。ベース１３
上に、フレーム１４．１５で軸受部１６．１７にパルス
モータ１とカプリング２で連結された入力駆動軸１０が
支持されており、駆動軸１０外周ところがり接触する３
個の従動軸であるローラ５が、駆動軸軸線１８に対して
微小な交差角（第６図θ）をもって傾斜した軸線１９を
有するように配置され、さらに駆動軸１０に対してロー
ラ５を外接支持しかつ駆動細工０の回転に起因してロー
ラ５が発生させるスキュによって矢印２５の方向に軸方
向に移動されるハウジング２０を有する。第２図でみて
、ローラ５は駆動軸ｌＯ上方で断面で示され、静圧ラジ
アル軸受６（第３図）は、上方では断面で、そして下方
では側面図で示される。そして、第１図で示す軸方同静
圧案内軸受４及び案内軸３は駆動軸ｌＯの両側に一対設
けられているが、第２図では奥側部分（第１図で上側）
は、駆動軸１０とハウジング２０の後方になり表われて
いない。第１図は本考案の実施例摩擦駆動装置の上方（
第２図のＩ矢印方向）から見た上面図である。実施例で
は、駆動軸１０は直径３２＋ｍ＋でパルスモータ１によ
り駆動される。
この駆動軸１０を直径３６ｍｍ長さ５０ｍｍ０ローラ５
．３個が１２０’間隔で押さえるように配置されて従動
軸となる（この従動軸ローラはねし送りの場合のナツト
部に相当する）。各ローラ５は第３図でみてよ（判るよ
うに静圧ラジアル軸受６とフランジ７内の第５図に示す
静圧スラスト軸受３１３１′により支持される。駆動軸
ｌＯとローラ５は軸受鋼を熱処理後、研削仕上げされた
。従動輪ローラ５は２枚のサイドプレート８により挟持
された静圧案内軸受４と結合されて移動テーブルを構成
する。案内軸受４はフレーム１４．１５に支持された直
径４０ｍｍの軸３により軸方向に案内され、ローラ５の
スキ二作用による運動を軸方向運動とするように案内す
る。
．３個が１２０’間隔で押さえるように配置されて従動
軸となる（この従動軸ローラはねし送りの場合のナツト
部に相当する）。各ローラ５は第３図でみてよ（判るよ
うに静圧ラジアル軸受６とフランジ７内の第５図に示す
静圧スラスト軸受３１３１′により支持される。駆動軸
ｌＯとローラ５は軸受鋼を熱処理後、研削仕上げされた
。従動輪ローラ５は２枚のサイドプレート８により挟持
された静圧案内軸受４と結合されて移動テーブルを構成
する。案内軸受４はフレーム１４．１５に支持された直
径４０ｍｍの軸３により軸方向に案内され、ローラ５の
スキ二作用による運動を軸方向運動とするように案内す
る。
第３図は本発明のハウジング２０とローラ５との間に介
した静圧軸受のうちラジアル方向でローラ５を支持する
静圧ラジアル軸受６を示し、第２図の■−■線に沿った
要部断面図である。ラジアル軸受６の駆動軸１０側は２
７で示すように切り欠かれており、切り欠き部２７を除
いて円周７カ所、２列に給油孔２８が設けられ、毛細管
絞り２９（第４図）が組み込まれている。３０．３０’
は油路である。このようにローラ５を静圧支持すること
で駆動軸１０との片当たりを防ぐとともに、接触圧力の
調節を容易とすることができる。一方、スラスト軸受３
１．３１’ （第４図）の面は第５図に示すように、
駆動軸１０の軸線工８とローラ５の軸線１９を通る線で
対称に左右２つに分かれており、それぞれのポケット２
６．２６’にテーブル外部に設置された毛細管絞りを経
て圧力油が供給されており、この絞りにより左右のポケ
ット圧Ｐｉ、Ｐａを調節することでローラ５と駆動軸１
０との交差角θを変えることができる。なお静圧軸受の
無偏心時油膜厚さはラジアル軸受６、スラスト軸受３１
．３１’はともに４０μｍである。この原理を第６図に
示す。第６図（ａ）に示すように、各ポケット２６．２
６’ 、２６ａ、２６ａ’の圧力Ｐ０を同じにすると、
ローラ５の軸線１９は駆動軸１０の軸線１８と平行にな
る。しかしながら、第６図（ｂ）に示すように、ポケッ
ト２６２６ａ′の圧力Ｐ０をそのままにしてポケット２
６′２６ａの圧力をＰｏからＰｌに上げると、ローラ５
の軸線１８は交差角θでもって駆動軸ｌＯの軸線１８に
対して傾斜し、圧力Ｐ＋を上げると交差角θは太き（な
る。さらにラジアル軸受６の圧力を小さくして、駆動軸
１０とローラ５とのころがり接触を切り離し、図示しな
い別に設けた高速送り用の別のアクチュエータで、ハウ
ジング２０全体を早送りすることができるものとなった
。
した静圧軸受のうちラジアル方向でローラ５を支持する
静圧ラジアル軸受６を示し、第２図の■−■線に沿った
要部断面図である。ラジアル軸受６の駆動軸１０側は２
７で示すように切り欠かれており、切り欠き部２７を除
いて円周７カ所、２列に給油孔２８が設けられ、毛細管
絞り２９（第４図）が組み込まれている。３０．３０’
は油路である。このようにローラ５を静圧支持すること
で駆動軸１０との片当たりを防ぐとともに、接触圧力の
調節を容易とすることができる。一方、スラスト軸受３
１．３１’ （第４図）の面は第５図に示すように、
駆動軸１０の軸線工８とローラ５の軸線１９を通る線で
対称に左右２つに分かれており、それぞれのポケット２
６．２６’にテーブル外部に設置された毛細管絞りを経
て圧力油が供給されており、この絞りにより左右のポケ
ット圧Ｐｉ、Ｐａを調節することでローラ５と駆動軸１
０との交差角θを変えることができる。なお静圧軸受の
無偏心時油膜厚さはラジアル軸受６、スラスト軸受３１
．３１’はともに４０μｍである。この原理を第６図に
示す。第６図（ａ）に示すように、各ポケット２６．２
６’ 、２６ａ、２６ａ’の圧力Ｐ０を同じにすると、
ローラ５の軸線１９は駆動軸１０の軸線１８と平行にな
る。しかしながら、第６図（ｂ）に示すように、ポケッ
ト２６２６ａ′の圧力Ｐ０をそのままにしてポケット２
６′２６ａの圧力をＰｏからＰｌに上げると、ローラ５
の軸線１８は交差角θでもって駆動軸ｌＯの軸線１８に
対して傾斜し、圧力Ｐ＋を上げると交差角θは太き（な
る。さらにラジアル軸受６の圧力を小さくして、駆動軸
１０とローラ５とのころがり接触を切り離し、図示しな
い別に設けた高速送り用の別のアクチュエータで、ハウ
ジング２０全体を早送りすることができるものとなった
。
第７図は第１図乃至第５図に示すスラスト軸受３Ｌ３１
’のポケット２６．２６’への各供給圧力比ｐ＋／ｐｏ
によるリード即ち回転当りの移動量の変化を測定した結
果を示すグラフである。ＣＷは時計方向、ＣＣＷは半時
針方向のそれぞれ駆動軸１０の回転方向を示す。
’のポケット２６．２６’への各供給圧力比ｐ＋／ｐｏ
によるリード即ち回転当りの移動量の変化を測定した結
果を示すグラフである。ＣＷは時計方向、ＣＣＷは半時
針方向のそれぞれ駆動軸１０の回転方向を示す。
第７図ではパルスモータ１回転の分割数を１２８００と
したときの４００パルス当たり（つまり１／３２回転）
の移動量が示されている。移動量の制御はオーブンルー
プ制御となる。圧力比Ｐ、／Ｐ０を変えることで±３μ
ｍ（リードでは±１００μｍ）の範囲での調節が可能で
あることがわかる。
したときの４００パルス当たり（つまり１／３２回転）
の移動量が示されている。移動量の制御はオーブンルー
プ制御となる。圧力比Ｐ、／Ｐ０を変えることで±３μ
ｍ（リードでは±１００μｍ）の範囲での調節が可能で
あることがわかる。
つぎに圧力比を０．６９として、モータ分割数を変えた
ときのｌ／３２回転当たりの移動量を第８図に示すが、
どの分割数の場合も１．８μｍ程度で安定していた。し
たがって１パルス当たりの送り量を計算すると第９図の
ようになり、数万分の一回転でナノメータオーダの微少
送りの可能なことがわかる。ただし、第８図に示したよ
うに、１．８μｍの送りに対して標準偏差が０．１〜０
．３μｍあり、サブミクロンの位置決めを行うにはクロ
ーズトループとする必要がある。そこでテーブル変位を
フィードバックしたクローズトループ制御により０．５
μｍステップの位置決め操作を行ったところ、標準偏差
は０．０５μｍ程度に減少した。
ときのｌ／３２回転当たりの移動量を第８図に示すが、
どの分割数の場合も１．８μｍ程度で安定していた。し
たがって１パルス当たりの送り量を計算すると第９図の
ようになり、数万分の一回転でナノメータオーダの微少
送りの可能なことがわかる。ただし、第８図に示したよ
うに、１．８μｍの送りに対して標準偏差が０．１〜０
．３μｍあり、サブミクロンの位置決めを行うにはクロ
ーズトループとする必要がある。そこでテーブル変位を
フィードバックしたクローズトループ制御により０．５
μｍステップの位置決め操作を行ったところ、標準偏差
は０．０５μｍ程度に減少した。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明では、ツイストローラ方式
摩擦駆動装置において、駆動軸に対してローラを外接支
持しかつ駆動軸の回転に起因してローラが発生させるス
キュによって軸方向に移動するようにされたハウジング
と、各ローラとの間に静圧軸受を介したので、駆動軸と
ローラとの片当りを防ぎ適当な駆動軸とローラとのころ
がり接触圧力に調節できると共に、接触圧力の調節を容
易とすることができるので、微小な交差角を高精度に保
持できるので、精密なテーブル移動装置に使用できる摩
擦駆動装置となった。
摩擦駆動装置において、駆動軸に対してローラを外接支
持しかつ駆動軸の回転に起因してローラが発生させるス
キュによって軸方向に移動するようにされたハウジング
と、各ローラとの間に静圧軸受を介したので、駆動軸と
ローラとの片当りを防ぎ適当な駆動軸とローラとのころ
がり接触圧力に調節できると共に、接触圧力の調節を容
易とすることができるので、微小な交差角を高精度に保
持できるので、精密なテーブル移動装置に使用できる摩
擦駆動装置となった。
さらに、ローラの端面支持面に介された静圧スラスト軸
受は２個の半円に分割され各半円への供給圧力を変える
ことができるので極めて微小な交差角を高精度に保持す
ることもでき、かつ各半円への供給圧力を可変にして交
差角を任意の角度に制御して、ハウジングの移動量を精
密にミクロンオーダーで制御できるものとすることがで
きるものとなった。又、静圧ラジアル軸受の静圧圧力を
可変にして、駆動軸とローラとのころがり接触を切り離
し、高速送り装置を併置できる。
受は２個の半円に分割され各半円への供給圧力を変える
ことができるので極めて微小な交差角を高精度に保持す
ることもでき、かつ各半円への供給圧力を可変にして交
差角を任意の角度に制御して、ハウジングの移動量を精
密にミクロンオーダーで制御できるものとすることがで
きるものとなった。又、静圧ラジアル軸受の静圧圧力を
可変にして、駆動軸とローラとのころがり接触を切り離
し、高速送り装置を併置できる。
第１図は本発明の実施例摩擦駆動装置の上面図、第２図
は第１図の■−■線に沿った横断面図、第３図は第２図
のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った要部横断面図、第４図は第
３図のＩＶ−ＩＶ線に沿った要部縦断面図、第５図は第
２図の■−■線に沿った要部断面図、第６図は第５図の
静圧スラスト軸受の作動を示す説明図である。第７図は
第１図乃至第５図に示すスラスト軸受のポケットへの供
給圧力比による駆動軸回転当りのハウジング移動量を示
すグラフ、第８図及び第９図は同回転当り移動量と一回
転光（静圧軸受）、１０・・・駆動軸、１８・・・駆動
軸軸線、１９・・・ローラ軸線、２０・・・ハウジング
、２６．２６’・・・ポケット、３１．３１’ ・・・
静圧スラスト軸受（静圧軸受）。
は第１図の■−■線に沿った横断面図、第３図は第２図
のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った要部横断面図、第４図は第
３図のＩＶ−ＩＶ線に沿った要部縦断面図、第５図は第
２図の■−■線に沿った要部断面図、第６図は第５図の
静圧スラスト軸受の作動を示す説明図である。第７図は
第１図乃至第５図に示すスラスト軸受のポケットへの供
給圧力比による駆動軸回転当りのハウジング移動量を示
すグラフ、第８図及び第９図は同回転当り移動量と一回
転光（静圧軸受）、１０・・・駆動軸、１８・・・駆動
軸軸線、１９・・・ローラ軸線、２０・・・ハウジング
、２６．２６’・・・ポケット、３１．３１’ ・・・
静圧スラスト軸受（静圧軸受）。
Claims (4)
- （１）入力駆動軸と、前記駆動軸外周にころがり接触し
かつ駆動軸軸線に対して交差角をもって傾斜した軸線を
それぞれ有する複数個の従動軸であるローラと、前記駆
動軸に対してローラを外接支持しかつ駆動軸の回転に起
因してローラが発生させるスキュによって軸方向に移動
するようにされたハウジングと、を有するツイストロー
ラ方式摩擦駆動装置において、前記ハウジングと各ロー
ラとの間に静圧軸受を介したことを特徴とする摩擦駆動
装置。 - （２）前記ハウジングの前記ローラ端面に面するスラス
ト静圧軸受面は、前記駆動軸とローラの各軸線を通る線
に対して線対称な２個の半円部に分割されており、各半
円部には別の静圧圧力が供給された請求項１項記載の摩
擦駆動装置。 - （３）前記２個の半円部にそれぞれ供給される静圧圧力
は可変にされ、それにより前記交差角を可変にした請求
項２項記載の摩擦駆動装置。 - （４）前記ハウジングの前記ローラ外周面に面するラジ
アル静圧軸受面の静圧圧力を可変にした請求項１項記載
の摩擦駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2248683A JPH0623598B2 (ja) | 1990-09-20 | 1990-09-20 | 摩擦駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2248683A JPH0623598B2 (ja) | 1990-09-20 | 1990-09-20 | 摩擦駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04131548A true JPH04131548A (ja) | 1992-05-06 |
| JPH0623598B2 JPH0623598B2 (ja) | 1994-03-30 |
Family
ID=17181781
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2248683A Expired - Fee Related JPH0623598B2 (ja) | 1990-09-20 | 1990-09-20 | 摩擦駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0623598B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007071269A (ja) * | 2005-09-06 | 2007-03-22 | Nachi Fujikoshi Corp | 静圧継手 |
| JP2017040345A (ja) * | 2015-08-21 | 2017-02-23 | 日本精工株式会社 | 回転直動変換装置、これを備える電動パワーステアリング装置および車両並びに機械装置 |
| CN115356845A (zh) * | 2022-07-26 | 2022-11-18 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种基于交错轴摩擦轮传动的精密光轴微调装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS624960A (ja) * | 1985-06-28 | 1987-01-10 | Koyo Seiko Co Ltd | 回転運動と直線運動との運動変換装置 |
| JPS62121463U (ja) * | 1986-12-19 | 1987-08-01 |
-
1990
- 1990-09-20 JP JP2248683A patent/JPH0623598B2/ja not_active Expired - Fee Related
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