JPH0842582A - 軸の締結機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ２つの軸体の間でねじれやすべりがなく、構
造が簡単で省スペース的な、かつ組立作業の容易な軸の
締結機構を実現する。 【構成】 ボールネジ軸１１の端部の円筒部１５にモー
タ軸７３を嵌合させ、軸線方向に加圧・押圧することに
より縮径力を発生させ得る、テーパー係合する少なくと
も一対の締結要素Ｐ，Ｑ（シュパンリング（商品名））
を、円筒部１５の外周に被装し、該締結要素Ｐ，Ｑを挟
着フランジ２１，２３を介して、ボルト２７によって軸
線方向に加圧・押圧することによって生じる縮径力が円
筒部１５に作用して、円筒部１５を半径方向に収縮させ
そこに嵌合するモータ軸７３とボールネジ軸１１とが一
体的に摩擦連結されるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２つの軸体を同軸に締
結する軸の締結機構に関し、特にテーパリングと挟着リ
ングを用いて縮径力を発生させる締結要素を利用した軸
の締結機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、工作機械、産業機械等における軸
の締結要素として、ドイツ国のリングフェダー社の製造
するシュパンリング（商品名）が知られている。この締
結要素は、所定軸部とその回りの所定ハブ部とを摩擦締
結するための機械要素であり、様々の形状・構造を有
し、組み込む形式も多様である。その代表的な一例とし
て、相互にテーパー係合する一対の内輪要素と外輪要素
から成る締結要素（Ｐ，Ｑ）を図２に示す。

【０００３】図２（Ａ）に示すような、軸部６１に緩く
装着された内輪要素Ｐの外周テーパー面に対し、ハブ部
６３に緩く装着された外輪要素Ｑの内周テーパー面がテ
ーパー係合している（締結前）状態においては、軸部６
１とハブ部６３とは一体的ではない。これに対し、図２
（Ｂ）に示すような、両要素Ｐ，Ｑを軸線方向（白抜き
矢印）に相対的に加圧押圧した（締結）状態において
は、クサビ効果のために、内輪要素Ｐには、半径方向内
方（黒矢印）の縮径力、外輪要素Ｑには、半径方向外方
（黒矢印）の拡径力がそれぞれ生じ、従って、内輪要素
Ｐと軸部６１との間、並びに、外輪要素Ｑとハブ部６３
との間に、それぞれ摩擦力が生じ、これにより、軸部６
１及びハブ部６３は、両要素Ｐ，Ｑを間に介して、一体
的に機械的に剛性連結される。

【０００４】図３には、図２の締結要素（Ｐ，Ｑ）を工
作機械の送り軸連結部に適用した標準的・代表的な一例
を示す。これは、基台６７に対してモータブラケット６
９を介して固定されたモータ７１のモータ軸７３と、押
さえ部材７７によって基台６７に取着された（３個の）
軸受７９を介して回動可能に支承されたボールネジ軸８
１とを、図２に示すタイプの締結要素（Ｐ，Ｑ）を２組
用いて一体的に連結する構造である。更に詳細には、突
き合わされて対向するモータ軸７３の軸端部とボールネ
ジ軸８１の軸端部８２とを橋渡しするように、両端フラ
ンジ状の筒状体８５を被装し、筒状体両側の凹所に上記
締結要素８６ａ，８６ｂをそれぞれ装着して、２つのフ
ランジ８７で両側から締結要素８６ａ，８６ｂを軸線方
向にそれぞれ加圧押圧するものであり、モータ軸７３及
びボールネジ軸８１は、上述したような特徴的な締結メ
カニズムにより一体的に剛性連結される。ボールネジ軸
８１には図示しないボールナットが螺合し、該ボールナ
ットを取り付けた移動体が送り移動されるようになって
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来構造では、両
軸７３，８１を連結することができるものの、２つの軸
７３と８１とを直接的に締結するのではなく、締結要素
８６ａ，８６ｂおよび筒状体８５を介して締結してい
る。しかもモータ軸７３とボールネジ軸８１の先端部８
２とを突き合わせている関係上、筒状体８５が長くな
り、締結要素８６ａと８６ｂとの距離がかなり離れてし
まうことになる。モータ７１の立上り、立下りの際また
は工作機械で断続切削などを行って急激なトルク変動が
ボールネジ軸８１とモータ軸７３との間に作用すると筒
状体８５にねじれが発生したり、締結要素８６ａ，８６
ｂにすべりが発生したりして、送り精度が狂うことがあ
る。シクロンオーダが要求される精密工作機械などにあ
っては、いきおいワークの加工精度が低下してしまう問
題がある。

【０００６】また上記従来構造では、両軸の心合せを予
め厳密に行っておく必要があったり、部品点数が多く且
つ比較的構造が複雑であるので組立作業が相当面倒であ
る。更に、軸同士を突き合わせて対向配置する構造上、
その連結部分の長さが長くなる（大型化）のは論理必定
である。そこで、本発明においては、発想の転換を図
り、２つの軸体の間でねじれやすべりが発生せず、かつ
構造が簡単で組立容易な省スペース的な軸の締結機構を
実現することをその課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係る軸の締結機構は、２つの軸体を同軸に締
結する軸の締結機構において、一方の軸体の先端部にく
ぼみを有する円筒形状を形成し、前記円筒形状のくぼみ
に他方の軸体を嵌合させ、前記一方の軸体の先端の円筒
部の外周の少くとも１対のテーパリングと１対の挟着フ
ランジを装着して軸線方向に押圧することにより縮径力
を発生させ、前記円筒部を弾性変形させて前記２つの軸
体を締結する締結部材を設けたことを構成上の特徴とす
る。

【０００８】

【作用】円筒部に軸端部を嵌合してその円筒部に縮径力
を与えて弾性変形させ、２つの軸体が介在物なしで直接
的に締結されることになり、ねじりやすべりの発生する
要因がほとんどなくなる。また嵌合方式で両軸を締結す
るので、両端の心出しが容易に行える。更に両軸を突き
合せ方式にせず、嵌合方式にしているので締結部全体の
長さが短かくなると共に部品点数が少くなる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
するが、上記従来構造と共通する（共通し得る）部品、
部分には適宜、同一参照番号を付して、重複する説明を
省略することにする。図１は、上述した図３と同じ工作
機械の送り軸連結部に対し本発明を適用した場合の一実
施例を示す図であって、モータ軸７３とボールネジ軸１
１とを特徴的構成により合理的に一体連結する構造の要
部断面平面図である。尚、言うまでもないが、本発明
は、これ以外の用途、例えば工作機械の他の連結部分、
産業機械の接続部、ロボット等の送り軸連結部分等にも
適用可能である。

【００１０】図１を参照すると、モータ７１は、基台６
７に対してブラケット９を介して固定され、ボールネジ
軸１１は、押さえ部材７７によって基台６７の穴部に装
着された３つの軸受７９を介して回動可能に支承されて
いる。ボールネジ軸１１の軸端部には、円筒形状を呈す
るように、同心的に円柱孔１３が穿設され、この円柱孔
１３には、モータ７１のモータ軸７３が、例えばスキマ
ばめ状態で嵌合される。

【００１１】この円筒部１５の外側とモータ軸７３の外
側には、ドーナツ状の一対の挟着フランジ２１，２３が
配置され、一方（左側）の挟着フランジ２１の輪状凹所
には、一対の締結要素（内輪要素Ｐ及び外輪要素Ｑ）が
装着される。内輪要素Ｐは、他方（右側）の挟着フラン
ジ２３の輪状突起部によって外輪要素Ｑ方向に押圧され
得るように構成される。

【００１２】ボールネジ軸１１とモータ軸７３との実際
の連結時においては、両挟着フランジ２１，２３は、軸
方向に平行に外周均等的に配置された複数個（図示例で
は、６個）の六角穴付きボルト２７の締め付けにより相
互に接近せしめられる。このとき、外輪要素Ｑの内周テ
ーパー面にその外周テーパー面がテーパー係合している
内輪要素Ｐは、外輪要素方向に押圧され、クサビ効果の
ために、内輪要素Ｐには、半径方向内方（求心方向）の
縮径力、外輪要素Ｑには、半径方向外方（遠心方向）の
拡径力がそれぞれ生じる。

【００１３】両挟着フランジ２１，２３の相互締め付け
によって両要素（Ｐ，Ｑ）に生じるこれらの力のうち、
内輪要素Ｐによって円筒部１５に作用する力（縮径力）
が、円筒部１５の直径を全体的に弾性的に収縮させ（数
十μｍ程度）、従って、円筒部１５は、そこに嵌合する
中実のモータ軸７３にピタリ押し付けられる。そして、
このとき生じる摩擦力により、円筒部１５（従って、ボ
ールネジ軸１１）とモータ軸７３とは、相互に一体的に
機械的に剛性連結されることになる。

【００１４】円筒部１５は半径方向には比較的拡縮し易
いが、ねじり方向には高い剛性を有しており、送り精度
の要求される工作機械の送り軸に用いても問題はない。
以上説明したように、特徴的構成を有する本実施例構造
においては、２つの軸体を嵌合して直接的に締結できる
ので、急激なトルク変動があっても両軸の間にねじれや
すべりがほとんど発生せず精度の高い送り運動が行え
る。また、一方の軸の中に他方を嵌合させるように構成
するので、連結部分の全体長を相当短縮することがで
き、極めて合理的・省スペース的である。また、嵌合し
さえすれば両軸の心合せが完了したことになり、この点
でも組立作業が容易になる。更に、連結のために、複数
対の締結要素や多くの部品を用いずに済み、経済的であ
り、連結作業も速く楽に行え、実用的である。

【００１５】尚、本実施例においては、ボールネジ軸１
１にモータ軸７３を挿入するように構成したが、この逆
の構成、つまりモータ軸７３にボールネジ軸１１を挿入
する構成を採用することも可能である。また、本発明自
体は、本実施例の回転伝導のための軸連結部のみに限定
されるものではなく、それ以外の軸連結部にも適用可能
である。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、２
つの軸体の間でねじれやすべりがほとんど発生せず精度
の高い送り伝達が達成され、高い送り精度の要求される
工作機械の送り軸の締結機構などに適する。また構造が
簡単で省スペース的な、かつ組立作業の容易な軸締結機
構を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施例の要部断面平面図で
ある。

【図２】図２は、テーパー係合する一対の内輪要素と外
輪要素から成る締結要素の作用を説明する図である。

【図３】図３は、図２の締結要素を工作機械の軸連結部
に適用した標準的・代表的な一例を示す図である。

【符号の説明】

Ｐ…内輪要素 Ｑ…外輪要素 ９…ブラケット １１…ボールネジ軸 １３…円柱孔 １５…円筒部 ２１，２３…挟着フランジ ２７…六角穴付きボルト ６１…軸部 ６３…ハブ部 ６７…基台 ６９…モータブラケット ７１…モータ ７３…モータ軸 ７７…押さえ部材 ７９…軸受 ８１…ボールネジ軸 ８５…筒状体 ８７…フランジ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２つの軸体を同軸に締結する軸の締結機
   構において、 一方の軸体の先端部にくぼみを有する円筒形状を形成
   し、 前記円筒形状のくぼみに他方の軸体を嵌合させ、 前記一方の軸体の先端の円筒部の外周に少くとも１対の
   テーパリングと１対の挟着フランジを装着して軸線方向
   に押圧することにより縮径力を発生させ、前記円筒部を
   弾性変形させて前記２つの軸体を締結する締結部材を設
   けたことを特徴とする軸の締結機構。
2. 【請求項２】 前記２つの軸体は、ボールネジ軸とモー
   タ軸とである請求項１に記載の軸の締結機構。