JPH0893767A - 静圧空気ねじ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 静圧空気ねじの雄ねじと雌ねじとの間に介挿
される静圧空気層から成る静圧空気軸受の機械的剛性の
向上を図る。 【構成】 台形雄ねじ５に対し、円弧状凹面１８ａを有
する雌ねじ１７の係合面１８における該円弧状凹面１８
ａの山、谷両側に平坦なランド領域２０を設け、この平
坦ランド領域２０において対面する雄ねじ５の台形ねじ
係合面６との間に平板状の圧力空気層を形成し、以て雌
ねじ１７の係合面１８から鋭角化した隅角部を除去し、
静圧空気軸受の軸受剛性を向上させる構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工作機械、測定機械を
始めとする種々の産業機械類における送りねじ機構に適
用される静圧空気ねじに関し、特に、その静圧空気ねじ
の雄ねじと雌ねじのねじ係合面間に設けられて円滑、か
つ、高精度のねじ運動を円滑に遂行可能にする静圧空気
層（又は静圧空気軸受）の機械的剛性の向上を図って、
負荷条件の変化や長時間の作動に当たってもねじ送り動
作の高精度性能を維持し得る様にする静圧空気ねじの改
良に関する。

【０００２】

【従来の技術】送りねじ機構に用いられる精密ねじに
は、雄ねじと雌ねじの螺合面間に潤滑油を介在させて円
滑なねじ係合を促進させるようにした滑り潤滑油方式や
加圧された油圧膜を雄ねじ、雌ねじの係合面間に介在さ
せた静圧油膜方式等が多く採用されて来たことは周知で
ある。

【０００３】他方、本出願人は、特開平４−１５７２４
５号公報により、雄ねじと雌ねじの係合面間に静圧空気
圧を介在させ、工作機械の送り案内面等に介挿される静
圧空気軸受と同様に圧力空気層から成る静圧空気軸受を
形成すると共にねじ係合面間に形成した圧力空気層の層
厚を中央部で凹部形状化し、空気溜めを大きくして静圧
軸受の剛性を増加させたることにより、雄ねじと雌ねじ
のねじ係合面の機械的な直接、接触係合を回避し、高精
度の送りねじ動作を維持し得るようにする改良構造を提
供した。

【０００４】上述の本出願人による静圧空気ねじは、図
３に示すように、台形の雄ねじ５の係合面６と、雌ねじ
７の係合面８との間に設けられる圧力空気層から成る静
圧空気軸受９における空気溜めとして雌ねじの係合面８
に断面が円弧凹面８ａを設ける構造を有している。特
に、図３に示す既提案の静圧空気ねじは、その製造過程
で、雌ねじ７の係合面８を切削後の研削成形工程におい
て、研削砥石の両側面の研削円弧面の形状を工夫するこ
とにより、砥石の研削送り動作に従って所望の円弧凹面
形状をねじ係合面に形成し、円弧凹面８ａの最深部にお
ける圧力空気層の厚みＧ０を比較的大きくした空気溜め
を形成し、外部の圧力空気源から導入される圧力空気を
雌ねじ７の各係合面８に向けて穿設した空気供給孔７ａ
を介して供給し、以て円弧凹面８ａに多量の圧力空気を
保持することにより、静圧空気軸受９の軸受剛性を大き
くした構造の静圧空気ねじを提案している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、図３に示
す既提案の静圧空気ねじにおいては、雌ねじ７のねじ係
合面８における山部と谷部の隅角部８ｂが何れも鋭角化
し、従って僅かな加工誤差から同鋭角化した隅角部８ｂ
が雄ねじ５の台形断面を有した係合面６のねじ山部や谷
部等に接触して雄ねじ５の係合面６に損傷を与える場合
が発生し、精密送りねじの送り精度を徐々に劣化させる
等の問題点を有し、また、鋭角角化した隅角部８ｂにお
いては、静圧空気軸受の軸受剛性が充分でないと言う不
具合も発見されている。

【０００６】依って、本発明の目的は、このような問題
点を解消することができるように内部構造を改善した静
圧空気ねじを提供せんとするものである。本発明の他の
目的は、特に、静圧空気ねじ内に設けられる静圧空気軸
受の機械的剛性を向上させ、精密送りねじにおける高精
度の送り機能を確保すると共に静圧空気ねじの耐用性能
を向上させ得る送りねじ構造を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に依れば、上述の
発明目的を達成すべく、円弧凹面を有する雌ねじの係合
面における該円弧凹面の山側と谷側との両側に平坦なラ
ンド領域を設け、この平坦なランド領域において対面す
る雄ねじの台形ねじ係合面との間に平板状の圧力空気層
から成る静圧空気軸受部を形成し、以て雌ねじの係合面
から鋭角化した隅角部を除去して同静圧空気軸受の軸受
剛性を向上させるようにした。

【０００８】即ち、本発明によれば、ねじ係合面が台形
断面を有する雄ねじと、該雄ねじに係合する雌ねじのね
じ係合面が、前記雄ねじ台形断面と相補な台形断面の中
央部分に円弧状の凹部を備えたねじ係合面を有する雌ね
じと、該雄ねじ、雌ねじのねじ係合面間に介在する静圧
空気層とを備えた静圧空気ねじにおいて、前記雌ねじの
ねじ係合面における前記円弧状の凹部の両側に前記雄ね
じのねじ係合面に平行に対面した直線ランド部を具備
し、前記静圧空気層の機械的剛性を増強させたことを特
徴とする静圧空気ねじが提供される。

【０００９】

【作用】上述した構成を有する静圧空気ねじによれば、
円弧状の凹部の両側に前記雄ねじのねじ係合面に平行に
対面した直線ランド部を有し、雄ねじの台形断面を有し
たねじ係合面に向けて突出する鋭角部が解消されている
ことから、静圧空気軸受の圧力空気層が平板状の圧力空
気層を形成しているので、空気層がねじ送り動作中にも
安定的に維持される。故に、静圧空気軸受の機械的剛性
が高度に維持され送りねじの送り動作が高精度に、しか
も長時間に渡る送りねじ機構の作動においても耐用性に
優れた送りねじとして機能することが可能となる。

【００１０】

【実施例】上述の目的及び他の目的、利点、効果等につ
いて、以下に添付図面に示した実施例に基づいて更に、
詳細に説明する。図１は、本発明に係る静圧空気ねじの
要部構造を示す断面図、図２は、図１に示す本発明に係
る静圧空気ねじと、図３に示した既提案の静圧空気ねじ
との両者に就いて圧力空気層から成る静圧空気軸受部の
機械的剛性を対比して本発明の有効性を説明するグラフ
図、図３は本出願人の既提案に係る静圧空気ねじの要部
構造を示した断面図である。

【００１１】さて、図１は静圧空気ねじの２山部分を代
表的に図示しており、同図１において、本発明に係る空
気静圧ねじは、図３に示す既提案の静圧空気ねじと対比
して雄ねじ５の構造は、不変である。つまり、台形断面
の係合面６を有している。他方、雄ねじ５と係合する雌
ねじ１７は、雄ねじ５の係合面６と全般的に相補形のね
じ山と谷とから成るねじ筋を形成し、特に係合面１８の
一部に円弧状の凹面１８ａを有している点、雄ねじ５と
雌ねじ１７との間には後述する所定の空隙部Ｇを備え、
この空隙Ｇに圧力空気が供給されることにより、静圧空
気軸受１９が設けられている点等では図３に示す静圧空
気ねじの雌ねじ７と略同一の構造にある。

【００１２】すなわち、外部の圧力空気源からは所定圧
力レベルに設定された圧力空気が雌ねじ１７を貫通する
複数の空気貫通孔１７ａを介して夫々の雄ねじ、雌ねじ
係合面間の空隙Ｇ内に供給され、圧力空気層を形成して
雄ねじ５と雌ねじ１７との間に該空気層を介したねじ係
合作用を遂行する構造を有している。然しながら、本発
明では、雌ねじ１７における上記円弧状の凹面部１８ａ
は、該雌ねじ１７のそれぞれの係合面１８における略中
央領域に形成され、この凹面部１８ａに対して山側と谷
側の両領域に平坦なランド部２０、２０を設けた構造を
有している。このようなランド部２０、２０は、雌ねじ
１７の研削工程で、研削砥石の研削側面に設ける円弧形
状部を適正に選定して凹面部１８ａを削成する工程で円
弧半径を選定することにより、断面直線状の平坦なラン
ド部として形成することができるのである。例えば、実
施例として凹面部１８ａの深さの最深部が雄ねじ５の係
合面６との間で形成する空隙値を１５μｍに形成したと
き、ランド部２０、２０が同係合面６と対面する領域の
空隙値を５μｍとなるように形成することが可能であ
る。

【００１３】このように雌ねじ１７の円弧状の凹面部１
８ａ部の山、谷両側に平坦なランド部２０、２０を設け
ることにより、雌ねじ１７の係合面１８から既提案の静
圧空気ねじの雌ねじ７に発生した鋭角化された隅角部８
ｂのように、雄ねじ５の係合面６に向けて突出し、ねじ
係合運動の過程て同雄ねじ５の係合面６に損傷を与える
危惧を有した構造が解消され、しかも、上記の平坦なラ
ンド部２０、２０は、雄ねじ５の係合面６の山、谷両部
と対面して両者間に平板状の空隙を確実に形成すること
が可能となる。従って、円弧状の凹面部１８ａによる大
きな空気溜めと協動して静圧空気軸受１９の機械的剛性
を増強することが可能となるのである。

【００１４】しかも、上述した平坦なランド部２０、２
０を雌ねじ１７に形成することにより、円弧状の凹面部
１８ａの位置が、該雌ねじ１７の係合面１８における中
央位置から山側または谷側へ加工ずれが生じた場合に
も、雄ねじ５のねじ係合面６と協動して静圧空気ねじ１
９を形成する上で何ら支障を来すことがない。つまり、
円弧状凹面部１８ａの加工誤差による位置ずれをランド
部２０、２０で吸収することが可能となるのである。

【００１５】図２は、上述した本発明に係る静圧空気ね
じと図３に示した既提案の静圧空気ねじとの両者に関し
て雄ねじ、雌ねじ間に介在させた静圧空気層から成る静
圧空気軸受の機械的剛性を対比した結果を示している。
すなわち、同図２において、ねじピッチ径とねじ高さを
同一に選定して形成した静圧空気ねじに関し、横軸は円
弧状の凹面部８ａ（図３）と１８ａ（図１）との深さを
ミクロン単位で示し、縦軸は、静圧空気軸受９および１
９の機械的剛性（単位長さ当たりの機械的耐久力）を示
している。

【００１６】これらのグラフ図においては、雄ねじと雌
ねじの係合面間の空隙に一定圧、例えば、５ｋｇｆ／ｃ
ｍ² の圧力空気を供給して静圧空気軸受を形成した場合
に就いて比較しており、○印は図３に示す既提案の静圧
空気ねじにおける静圧空気軸受の剛性、△印は、図１に
示す本発明に係る静圧空気ねじにおける静圧空気軸受の
剛性を示している。

【００１７】このグラフ図から明らかなように、本発明
に依れば、既提案の静圧空気ねじの場合に比較して略２
倍の機械的剛性が得られることが理解できる。従って、
送りねじ機構における円滑な送りねじ動作を一層、効果
的に遂行することが可能となるのである。

【００１８】

【発明の効果】上述の本発明の実施例の説明を介して理
解できるように、本発明によれば、ねじ係合面が台形断
面を有する雄ねじと、該雄ねじに係合する雌ねじのねじ
係合面が、前記雄ねじ台形断面と相補な台形断面の中央
部分に円弧状の凹部を備えたねじ係合面を有する雌ねじ
と、該雄ねじ、雌ねじのねじ係合面間に介在する静圧空
気層とを備えた静圧空気ねじにおいて、該雌ねじのねじ
係合面における円弧状の凹部の両側（山側、谷側）に前
記雄ねじのねじ係合面に平行に対面した直線ランド部を
設け、静圧空気ねじとしたことにより、静圧空気層の機
械的剛性を増強させ、送りねじに掛かる負荷の変動時に
も静圧空気層の確実な介在によって精密送りねじの機能
を損なうことなく、高精度の送り作用を遂行させること
が可能となる。

【００１９】また、雄ねじと雌ねじのねじ係合面から鋭
角化した隅角を解消させることが可能となり、従って、
ねじ運動過程で相互のねじ係合面が損傷を受ける危惧が
なく円滑な送りねじ作用が長期に渡って維持される効果
を有する。また、このように送りねじの高精度を維持し
つつ、長期耐用性が得られることにより、これらの送り
ねじを組み込んだ工作機械や精密な測定器等の精度維持
と耐用寿命の向上とを得ることも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る静圧空気ねじの要部構造を示す断
面図である。

【図２】図１に示す本発明に係る静圧空気ねじと、図３
に示した既提案の静圧空気ねじとの両者に就いて圧力空
気層から成る静圧空気軸受部の機械的剛性を対比して本
発明の有効性を説明するグラフ図である。

【図３】本出願人の既提案に係る静圧空気ねじの要部構
造を示した断面図である。

【符号の説明】

５…雄ねじ ６…係合面 １７…雌ねじ １７ａ…空気孔 １８…係合面 １８ａ…円弧状凹面部 １９…静圧空気軸受 ２０…平坦ランド部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ねじ係合面が台形断面を有する雄ねじ
   と、該雄ねじに係合する雌ねじのねじ係合面が、前記雄
   ねじ台形断面と相補な台形断面の中央部分に円弧状の凹
   部を備えたねじ係合面を有する雌ねじと、該雄ねじ、雌
   ねじのねじ係合面間に介在する静圧空気層とを備えた静
   圧空気ねじにおいて、 前記雌ねじのねじ係合面における前記円弧状の凹部の両
   側に前記雄ねじのねじ係合面に平行に対面した直線ラン
   ド部を具備し、前記静圧空気層の機械的剛性を増強させ
   たことを特徴とする静圧空気ねじ。