JPH077832U - ボールねじ式送り機構における振れ止め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 工作機械のテーブルの送り等に用いられるボ
ールねじ式送り機構において、送り用ねじ軸系の固有振
動数を上昇させねじ軸の高速回転を可能とするととも
に、ねじ軸の振動振幅を低減する。 【構成】 ボールねじナットを挾む形で２個の振れ止め
ナットを連結して設け、各振れ止めナットに動滑車を取
付け、ボールねじナットと動滑車と静止体をベルト等の
連結帯で連結するか、又は振れ止めナットのねじのリー
ドをねじ軸のリードの１／２として、振れ止めナットの
移動量をボールねじナットの移動量の１／２となるよう
に構成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、工作機械のテーブルの送り機構等に利用されるボールねじ式送り機 構において、送り用ねじ軸の共振を防止するための振れ止め装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

工作機械においては、刃物台もしくはワーク支持用テーブルの送り機構に、テ ーブル即ち移動体に長尺のボールねじ軸を螺合し、該ねじ軸を回転させることに より移動体を往復動させるボールねじ式送り機構が採用されている。このボール ねじ式送り機構においては、通常ねじ軸の回転数を上昇せしめて送り速度の増大 を図っているが、該ねじ軸が長尺であるため、その回転数が軸系の危険速度に近 づくような高速回転になると、振り回りの振動が発生してボールねじナット内の ボールやねじ軸の両端を支持している軸受の破損、送り精度の低下等の不具合が 発生する。

【０００３】 このような、振り回り振動を防止する手段として、実公昭６１−２８９００号 の考案、実公昭６０−２１１４６号の考案等が提供されている。

【０００４】 図５、図６に実公昭６１−２８９００号の考案の詳細を示す。 図において３は工作機械のベッド、２はテーブル即ち移動体、４はねじ軸、５ はねじ軸４の回転駆動用歯車箱、６はねじ軸４支持用の軸受、１はボールねじナ ットである。また７Ａ，７Ｂはねじ軸４に沿って前記ボールねじナット１を挾ん で設けられたブラケット、８は両ブラケット７Ａ，７Ｂを連結する連結棒である 。また１１はブラケット７Ａ，７Ｂの外輪、１２は内輪、１３は玉軸受であり、 外輪１１がテーブル２に固定され、内輪１２がねじ軸４に螺合している。

【０００５】 図５、図６においてテーブル２が右方へ若干移動すると、ボールねじナット１ は右側のブラケット７Ａに接しこれを右方へ移動させる。このとき左側のブラケ ット７Ｂは連結棒８により右側のブラケット７Ａに連結されているので共に移動 する。この状態からテーブル２が向きを変えて左方へ移動するときは、ナット１ が左側のブラケット７Ｂに接するまでは両ブラケット７Ａおよび７Ｂはその場所 にとどまり、ナット１が左側のブラケット７Ｂに接するとこれを移動させる。こ の移動時ねじ軸４の外周がブラケット７Ａおよび７Ｂの内輪１２に接しても、内 輪１２は玉軸受１３で支持されているので、ねじ軸４につれて回り、接線方向の 回転相対運動はしない。しかしながらブラケット７Ａおよび７Ｂが押されて移動 するときは、ねじ軸４と内輪１２との間に直線相対運動は発生するが、ねじ軸４ の接線速度に比較すると非常に小さいので摩耗粉が発生することはほとんどない 。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

前記図５〜図６に示す従来のものにおいては、ボールねじナット１がねじ軸４ 上を移動してブラケット７Ａ又は７Ｂに衝突することにより該ブラケット７Ａ， ７Ｂが移動せしめられるので、両部材の衝突面の摩耗、クラック等が発生し易い 。

【０００７】 また、ブラケット７Ａ，７Ｂが常時ねじ軸４の支持間距離の中央位置とはなら ず、ねじ軸の固有振動数を最大限に上昇させることができない場合があり、また 振動振幅の抑制が充分にできない。

【０００８】 従って、本考案の目的は、ねじ軸の振れ止め用部材（振れ止めナット）を常時 ねじ軸支持間距離の中央位置に位置せしめることを可能として、ねじ軸系の固有 振動数を上昇させ、振動振幅を増大させることなくねじ軸の高速回転を可能とす るとともに、ボールねじナットと振れ止め部材との衝突を回避して装置の耐久性 を向上せしめることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案に係る振れ止め装置は、ねじ軸に螺合されたボールねじナットを挾んで ２個の振れ止めナットを、ねじ軸に螺合させて配設し、該振れ止めナットは、互 いに連結部材にて連結するとともに、ベッド等の静止体に対してねじ軸線方向摺 動自在に設けたスライダに軸受を介して支持して自由に回転可能とする。

【００１０】 さらに、前記各振れ止めナットに動滑車を設けて、該動滑車と前記ボールねじ ナット及び静止体とをベルト、チェーン等の連結帯にて連結するか、もしくは振 れ止めナットのねじのリードをねじ軸のねじのリードの１／２として、前記振れ 止めナットの移動量が前記ボールねじナットの移動量の１／２となるように構成 する。また、振れ止めナットがこれとねじ軸の両端軸受との間の支持間距離の中 央位置に常時位置するように構成する。

【００１１】

【作用】

駆動モーター等によりねじ軸が回転せしめられるとボールねじナットが往復動 し、該ナットに固定されたテーブル等の移動体が往復動する。 このとき、ねじ軸に螺合された振れ止めナットはボールねじナットに連動され て、動滑車の原理によりボールねじナットの移動量の１／２の量だけボールねじ ナットと同一方向に移動することとなる。

【００１２】 従って、当初振れ止めナットをボールねじナットとねじ軸の支持軸受との支持 間距離の中央位置に設定しておけば、ボールねじナットの前記移動後も振れ止め ナットは常に前記支持間距離の中央位置に位置することとなり、ねじ軸系の固有 振動数を高い値に設定することが可能となる。

【００１３】

【実施例】

以下、図面に基づいて本考案の実施例を例示的に詳しく説明する。 但し、この実施例に記載されている構造部品の寸法、材質、形状、その相対位 置などは特に特定的な記載がない限りは、この考案の範囲をそれのみに限定する 趣旨でなく単なる説明例に過ぎない。

【００１４】 図において１４はベッド等の静止体１３に両端軸受１６Ａ，１６Ｂにて支承さ れたねじ軸であり、該ねじ軸１４は、図示しない駆動モーターにより回転駆動さ れる。 １１はボールねじナットであり、前記ねじ軸１４に公知のボールねじにて螺合 されたナット１１１及び、該ナット１１１に固着されるとともにベース即ち静止 体１３のレール１５上を回転不能でかつ軸方向にスライドするスライダー１１２ を備えている。

【００１５】 前記ねじ軸１４には、前記ボールねじナット１１を挾むようにして、これの両 側に２個の振れ止めナット１７Ａ，１７Ｂが螺合されている。該振れ止めナット １７Ａ，１７Ｂは、ねじ軸１４に螺合される内輪１７４、前記ベース１３のレー ル１５上をスライドするスライダー１７１、該スライダー１７１に固定された外 輪１７２、該外輪１７２と内輪１７４との間に介装された玉軸受１７３より成り 、静止体側のレールにねじ軸線方向摺動自在に嵌合されたスライダ１７１に固定 された外輪１７２側に対して、ねじ軸１４に螺合された内輪１７４側が玉軸受１ ７３を介して回転可能になっている。

【００１６】 前記２個の振れ止めナット１７Ａ，１７Ｂは連結棒１８を介して連結され、ね じ軸１４上を連動し、双方の振れ止めナット１７Ａ，１７Ｂ間が常に一定距離を 保つようになっている。

【００１７】 また、前記２個の振れ止めナット１７Ａ，１７Ｂには動滑車２１，２２が転動 自在に取付けられている。 ２３，２４は前記動滑車２１，２２に架設されたベルトであり、その一方２４ は一端をボールねじナット１１に固定され一方の振れ止めナット１７Ａの動滑車 ２２に巻回された後他端がベース１３に固定されている。 またベルトの他方２３は、一端をボールねじナット１１に固定され、他方の振 れ止めナット１７Ｂの動滑車２１に巻回された後、他端がベース１３の、前記一 方のベルト２４とは反対側の位置に固定されている。

【００１８】 前記振れ止めナット１７Ａ，１７Ｂとねじ軸１４との螺合は、前記ボールねじ ナット１１と同様にボールねじによる他に、図３に示すように、内輪１７４側の ねじ１７４Ａをねじ軸１４のねじ溝１４Ａよりも僅かに小さい凸ねじ状のすべり ねじとすることもできる。この場合はボールねじよりも低コストとなる。

【００１９】 さらに、前述の実施例は振れ止めナットのリードがボールねじのリードと同一 であるため振れ止めナットとボールねじナットとに回転差を設けて移動距離を１ ／２としている。このため振れ止めナットに玉軸受を介在させ、又連結棒を必要 としている。第２実施例では図４に示すように、振れ止めナット１７’Ａ，１７ ’Ｂのリードをボールねじナット１１のねじリードの１／２とすることにより、 第１実施例と同様にボールねじナットの移動量に対し振れ止めナットの移動量を １／２にすることができる。 この場合、ボールねじ軸１４にボールねじ溝１４Ａとは別に振れ止めナット用 のねじ溝１４’Ａ（リード１／２）を形成する必要がある。しかし、連結棒、玉 軸受は不要となる。構成上は振れ止めナット１７’Ａ、１７’Ｂは静止体側に摺 動自在なスライダ（図示せず）に支持されており、ねじ軸１４’に形成されたね じ溝１４’Ｂ（ボールねじのねじ溝１４’Ａの接触角に影響しない程度の深さを 有する）に螺合される。このような振れ止めナットがボールねじナットの両側に 配置される。 このように構成することも本考案に含まれる。

【００２０】 前記のように構成されたボールねじ式送り機構において、図１に示すボールね じナット１１が右端に位置した状態から、ねじ軸１４を回転させてボールねじナ ット１１を図の左方にＳＴ移動させると、ベルト２３が右側の振れ止めナット１ ７Ｂを左方に引張る。該振れ止めナット１７Ｂの移動量は、動滑車の原理により ＳＴ／２となり、該ナット１７Ｂに連結棒１８を介して連結された左側の振れ止 めナット１７Ａも左方にＳＴ／２移動する。

【００２１】 このとき、ボールねじナット１１がＳＴ移動するのに要するねじ軸１４の回転 数と振れ止めナット１７Ａ，１７ＢがＳＴ／２移動するのに要する回転数の差は 、振れ止めナット１７Ａ，１７Ｂに設けられた玉軸受１７３の回転により吸収す る。

【００２２】 前記移動後の状態を図２に示す。例えば左側の振れ止めナット１７Ａを、図１ に示すように、両端軸受１６Ａとボールねじナット１１との間の支持間距離（ｌ ）の中央位置（ｌ／２）に位置せしめると、図２に示す前記移動操作後において も振れ止めナット１７Ａは支持間距離（ｌ1 ）の中央位置（ｌ1 ／２）に位置す ることとなる。

【００２３】 従って、振れ止めナット１７Ａは、ボールねじナット１１の移動量に係わらず 、常に支持間距離の中央位置に位置せしめられる。これによりねじ軸１４の振動 振幅を常時最小限に抑制することができる。

【００２４】 ねじ軸１４の危険速度Ｎｃは次の１式で表わされる。 Ｎｃ＝ｆａ・６０λ² ／２πｌ² √ＥＩ／γＡ … １ ただし ｌ…支持間距離（ｍｍ) Ｅ…ねじ軸材料のヤング率（ｋｇｍｍ／Ｓ² ／ｍｍ² ） Ｉ…ねじ軸の断面２次モーメント（ｍｍ⁴ ） Ａ…ねじ軸谷径断面積（ｍｍ² ） λ…ボールねじの支持方法で決まる係数 ｆａ…安全係数 即ち上記１式から明らかなように、危険速度Ｎｃは支持間距離ｌの２乗に反比 例するから、たとえば、危険速度１０００ｒｐｍのボールねじ軸１４の支持間距 離を前記のように１／２とすれば、危険速度は４倍即ち４０００ｒｐｍとなり、 ねじ軸１４の使用回転数域が大幅に拡がり、ねじ軸１４の高速運転が可能となる 。

【００２５】

【考案の効果】

本考案によれば、ボールねじナットを挾んで設置した２個の振れ止めナットを 動滑車とベルト、チェーン等の連結帯にて連結するか、もしくは振れ止めナット のねじのリードをねじ軸のねじのリードの１／２として、振れ止めナットを常時 支持間距離の中央位置に位置せしめ得るので、ねじ軸の振動振幅を常時最小限に 抑制することができる。

【００２６】 また、危険速度を大幅に高速回転側に寄せることができるので、ねじ軸の高速 運転が可能となるとともに、危険速度の調整も容易にできる。

【００２７】 さらに従来装置のようにボールねじナットと振れ止めナットとが当接すること がないので、装置の耐久性が向上する。 等の著るしい効果を奏することができる。

【提出日】平成５年１１月３０日

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】 さらに、前述の実施例は振れ止めナットのリードがボールねじのリードと同一 であるため振れ止めナットとボールねじナットとに回転差を設けて移動距離を１ ／２としている。このため振れ止めナットに玉軸受を介在させ、又連結捧を必要 としている。第２実施例では図４に示すように、振れ止めナット１７’Ａ，１７ ’Ｂのリードをボールねじナット１１のねじリードの１／２とすることにより、 第１実施例と同様にボールねじナットの移動量に対し振れ止めナットの移動量を １／２にすることができる。 この場合、ボールねじ軸１４にボールねじ溝１４’Ａとは別に振れ止めナット 用のねじ溝１４’Ｂ（リード１／２）を形成する必要がある。しかし、連結棒、 玉軸受は不要となる。構成上は振れ止めナット１７’Ａ、１７’Ｂは静止体側に 摺動自在なスライダ（図示せず）に支持されており、ねじ軸１４’に形成された ねじ溝１４’Ｂ（ボールねじのねじ溝１４’Ａの接触角に影響しない程度の深さ を有する）に螺合される。このような振れ止めナットがボールねじナットの両側 に配置される。 このように構成することも本考案に含まれる。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】 ねじ軸１４の危険速度Ｎｃは次の１式で表わされる。 Ｎｃ＝ｆａ・６０λ^２／２πｌ^２（ＥＩ／γＡ）^１／２ … １ ただし ｌ…支持間距離（ｍｍ） Ｅ…ねじ軸材料のヤング率（ｋｇｍｍ／Ｓ^２／ｍｍ^２） Ｉ…ねじ軸の断面２次モーメント（ｍｍ^４） Ａ…ねじ軸谷径断面積（ｍｍ^２） λ…ボールねじの支持方法で決まる係数 ｆａ…安全係数 即ち上記１式から明らかなように、危険速度Ｎｃは支持間距離ｌの２乗に反比 例するから、たとえば、危険速度１０００ｒｐｍのボールねじ軸１４の支持間距 離を前記のように１／２とすれば、危険速度は４倍即ち４０００ｒｐｍとなり、 ねじ軸１４の使用回転数域が大幅に拡がり、ねじ軸１４の高速運転が可能となる 。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例に係るボールねじ式送り機構の
構成図で、（Ａ）はボールねじナットの移動前、（Ｂ）
は移動後の状態を示す。

【図２】図１のII矢視図（平面図）。

【図３】振れ止めナットのねじ部拡大断面図。

【図４】第２実施例を示す部分断面図。

【図５】従来例を示す外観構造図。

【図６】従来例を示す振れ止めナットの断面図。

【符号の説明】

１１ ボールねじナット １３ 静止体（ベース） １４ ねじ軸 １５ レール １６Ａ，１６Ｂ 両端軸受 １７Ａ，１７Ｂ 振れ止めナット １８ 連結棒 ２１，２２ 動滑車 ２３，２４ ベルト

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【手続補正書】

【提出日】平成５年１１月３０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項２

【補正方法】変更

【補正内容】

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベッド等の静止体に設けた軸受に両端を
   軸支されたねじ軸上に、テーブル等の移動体に固定され
   たボールねじナットをボールを介して螺合し、前記ねじ
   軸を回転することにより前記ボールねじナット及び移動
   体を前記ねじ軸に沿って移動せしめるように構成された
   ボールねじ式移動機構において、 連結部材により互いに連結され前記静止体に対して摺動
   自在に設けられたスライダに軸受を介して回転自在に支
   持された２個の振れ止めナットを、前記ボールねじナッ
   トを挾んで前記ねじ軸に、螺合するとともに前記各振れ
   止めナットに動滑車を設け、ベルト、チェーン等の連結
   帯にて前記各動滑車と前記ボールねじナット及び前記静
   止体とを連結して、 前記振れ止めナットの移動量が前記ボールねじナットの
   移動量の１／２となるように構成したことを特徴とする
   ボールねじ式送り機構における振れ止め装置。
2. 【請求項２】 ベッド等の静止体に設けた軸受に両端を
   軸支されたねじ軸上に、テーブル等の移動体に固定され
   たボールねじナットをボールを介して螺合し、前記ねじ
   軸を回転することにより前記ボールねじナット及び移動
   体を前記ねじ軸に沿って移動せしめるように構成された
   ボールねじ式移動機構において、 前記静止体に軸受を介して回転自在に支持された２個の
   振れ止めナットを前記ボールねじナットを挟んで前記ね
   じ軸に螺合し、前記振れ止めナットのねじのリードを前
   記ねじ軸のねじのリードの１／２に形成して、前記振り
   止めナットの移動量が前記ボールねじナットの移動量の
   １／２となるように構成したことを特徴とするボールね
   じ式送り機構における振れ止め装置。
3. 【請求項３】 前記振れ止めナットが、前記ボールねじ
   ナットと前記両端軸受との間の支持間距離の中央位置に
   常時位置するように構成した請求項１及び２記載のボー
   ルねじ式送り機構における振れ止め装置。