JPH11122865A - モータ付ボールねじ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】例えば、ねじ軸を交換する際の分解・組立が容
易であり、また、ねじ軸に対してモータの回転子を直接
固定しつつも該ねじ軸の長さを必要最小限に抑え、回転
時における該ねじ軸の振れ回りを抑えたモータ付ボール
ねじ装置を提供する。 【解決手段】外周面に螺旋状のボール転走溝が形成され
たねじ軸１と、ボールを介して上記ねじ軸１に螺合した
ナット部材２と、上記ねじ軸１の一端を回転自在に支承
すると共に該ねじ軸１を回転駆動するモータ３とから構
成され、上記モータ３は、中空部３６を備えて略カップ
状に形成されると共に上記ねじ軸１の一端に固定される
回転子３３と、この回転子３３の中空部３６内に挿入さ
れると共に通電によって上記回転子３３を回転駆動する
固定子３４とからなる所謂アウターロータ型であること
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば工作機械等
の直線スライド部においてモータの回転運動を直線運動
に変換するボールねじ装置に係り、特に、ねじ軸及びモ
ータを一体的に取り扱うことが可能なモータ付ボールね
じ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば工作機械や産業用ロボット等の各
種産業機械の直線スライド部においては、モータの回転
運動を直線運動に変換する道具としてボールねじ装置が
一般的に使用されている。かかるボールねじ装置は、外
周面に螺旋状のボール転走溝が形成されると共にベッド
等の固定部上で回転自在に支承されたねじ軸と、このね
じ軸にボールを介して螺合するナット部材とを備え、上
記ねじ軸にモータの回転を伝達することでナット部材が
該ねじ軸の軸方向へ移動するように構成されている。

【０００３】このようなボールねじ装置において、上記
ねじ軸とモータとの接続はカップリングを介して行われ
るのが一般的であり、通電によって回転するモータのロ
ータとねじ軸の一端とが上記カップリングによって接続
され、かかるロータの回転駆動力がねじ軸に伝達されて
いた。

【０００４】このような従来のボールねじ装置において
は、例えば、ねじ軸を交換する際に多大な工数を要し、
作業者に煩わしさを感じさせるのみならず、メンテナン
スコストが高かった。また、このようにカップリングを
介してねじ軸にモータの回転を伝達した場合、ねじ軸の
軸心とモータのロータの軸心とを厳密に一致させるのが
困難なことから、該ねじ軸の回転に振動や回転むらが発
生することとなり、かかる回転に伴って直線移動するナ
ット部材を高精度に位置決めすることができないといっ
た問題点があった。また、カップリングを介在させてね
じ軸とモータのロータとを結合するため、カップリング
を使用する分だけ回転重量が嵩み、ねじ軸の回転精度が
悪化するといった問題点もあった。

【０００５】ここで、ねじ軸の回転精度に関する問題点
を解決するものとしては、特開平８−１９６０５２号公
報に開示されるモータ付ボールねじ装置がある。この装
置では、図４に示すように、モータ１００のロータ１０
１を中空状に形成すると共にねじ軸１０２の一端をこの
中空状ロータ１０１に貫通させて、該中空状ロータ１０
１とねじ軸１０２とを接着して一体化したものであり、
カップリングを使用することなくねじ軸１０２とロータ
１０１とを接続している。かかる構成によれば、ねじ軸
の軸心とロータの軸心とが完全に一致することから、前
述したねじ軸１０２の回転むらや振動の発生を抑え、ナ
ット部材の位置決め精度の向上を図ることができるよう
になっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる公報に
開示されるモータ付ボールねじ装置では、モータ１００
のロータ１０１がねじ軸１０２に接着されていることか
ら、ねじ軸１０２を交換する場合に該ロータ１０１を再
使用することが困難であり、また、ロータ１０１を再使
用するのであれば多くの工数をかけてねじ軸１０２から
ロータ１０１を取り外さなければならず、やはりメイン
テナンスコストの低減は図り難かった。

【０００７】また、ねじ軸１０２を回転駆動するモータ
１００として所謂インナーロータ型のモータ、すなわち
ステータ１０３の内部でロータ１０１が回転するタイプ
のモータを用いていることから、ロータ１０１をねじ軸
１０２に固定するに当たっては、該ロータ１０１をねじ
軸１０２に対して完全に嵌合させる必要があった。この
ため、ロータ１０１の長さ分だけねじ軸１０２の軸端を
延長しなければならず、ねじ軸１０２の取り扱いが面倒
になるばかりか、高速回転時におけるねじ軸１０２の振
れ回りが大きくなってしまい、ねじ軸１０２の危険回転
速度を高く設定することができないといった問題点があ
った。

【０００８】更に、このように高速回転時におけるねじ
軸の振れ回りが大きくなってしまうことから、かかるね
じ軸の回転を支承する軸受に振動が作用し、偏摩耗等に
よって軸受寿命が短命化するといった問題点もあった。

【０００９】本発明はこのような問題点に鑑みなされた
ものであり、その目的とするところは、ねじ軸を交換す
る際の分解・組立が容易なモータ付ボールねじ装置を提
供することにある。

【００１０】また、本発明の他の目的は、ねじ軸に対し
てモータの回転子を直接固定しつつも該ねじ軸の長さを
必要最小限に抑え、回転時における該ねじ軸の振れ回り
を抑えると共に、取り扱いが容易なモータ付ボールねじ
装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のモータ付ボールねじ装置は、外周面に螺旋
状のボール転走溝が形成されたねじ軸と、ボールを介し
て上記ねじ軸に螺合したナット部材と、上記ねじ軸の一
端を回転自在に支承すると共に該ねじ軸を回転駆動する
モータとから構成され、上記モータが、中空部を備えて
略カップ状に形成されると共に上記ねじ軸の一端に固定
される回転子と、この回転子の中空部内に挿入されると
共に通電によって上記回転子を回転駆動する固定子とか
らなることを特徴とするものである。

【００１２】このような技術的手段によれば、ねじ軸を
回転駆動するモータは略カップ状に形成された回転子の
中空部内に固定子が挿入された所謂アウターロータ型で
あり、カップ状に形成された回転子は止めナット等を用
いることによって容易にねじ軸の一端に固定することが
できるので、ねじ軸に対するモータの回転子の組み付
け、分解の作業も容易に行うことが可能となる。

【００１３】また、かかるカップ状の回転子をねじ軸に
固定するに当たっては該ねじ軸の端部に回転子の一端を
ねじ止めすれば足り、回転子の固定のためにねじ軸の軸
端をむやみに延長する必要がない。このため、インナー
ロータ型のモータを用いた場合に比較してねじ軸の軸長
を短く抑えることができるので、回転時におけるねじ軸
の触れ回りが小さくなり、その分だけねじ軸を高速で回
転駆動してナット部材の早送りを行うことが可能とな
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
のモータ付ボールねじ装置を詳細に説明する。 図１及
び図２は本発明のモータ付ボールねじ装置の実施例を示
すものである。同図において、符号１は外周面に螺旋状
のボール転走溝が形成されたねじ軸、符号２はボールを
介して上記ねじ軸１に螺合するナット部材、符号３は上
記ねじ軸１の一端を回転自在に支承すると共に該ねじ軸
１を回転駆動するモータである。

【００１５】図３は上記ナット部材２の一例を示すもの
である。かかるナット部材２の内周面には上記ねじ軸１
のボール転走溝１１と対向する螺旋状の負荷転走溝２１
が形成されており、ボール４はねじ軸１の回転に伴って
これらボール転走溝１１と負荷転走溝２１との間で荷重
を負荷しながら転走する。また、ナット部材２の内周面
にはねじ軸１のボール転走溝１１を１巻分だけ飛び越え
るようにしてデフレクタ２２が固定されており、かかる
ボール転走溝１１を転走してきたボール３は該デフレク
タ２２によって進路を変えられると共に、ねじ軸１の外
径を乗り越えて１巻分前のボール転走溝１１に戻され、
これによってボール４がナット部材２内を無限循環する
ように構成されている。

【００１６】一方、上記モータ３は、図１及び図２に示
すように、一対のアンギュラコンタクトベアリング３１
を介して上記ねじ軸１の一端を回転自在に支承するモー
タケース３２と、このモータケース３２に固定されて後
述する回転子３３及び固定子３４を覆うモータカバー３
５とを備えている。

【００１７】上記回転子３３は中空部３６を備えて略カ
ップ状に形成されており、かかる中空部３６を囲む周壁
３３ａの内周面には永久磁石３７が配列される一方、か
かる中空部３６の一方の開口は円盤状の連結部３３ｂに
よって塞がれている。この連結部３３ｂの中心には上記
ねじ軸１が嵌合しており、かかる連結部３３ｂは止めナ
ット３８及びキー３０を用いてねじ軸１上に固定されて
いる。

【００１８】一方、上記固定子３４はコアに駆動コイル
を巻回して形成されると共に、モータカバー３５に立設
されたステータホルダー３９に固定され、上記モータカ
バー３５をモータケース３２に装着することによって上
記回転子３３の中空部３６内に挿入されるようになって
いる。すなわち、このモータ３は、モータカバー３５に
固定された固定子３４の周囲を略カップ状に形成された
回転子３３が回転する所謂アウターロータ型である。

【００１９】また、上記モータ３はねじ軸１の回転数を
検出するエンコーダ４０を備えており、周方向に沿って
当間隔で複数のスリットが形成されたアドレスプレート
４０ｂが上記ねじ軸１に固定される一方、かかるアドレ
スプレート４０ｂの挿入されたフォトカプラ４０ａが上
記モータケース３２に固定されている。

【００２０】ここで、本実施例のモータ付ボールねじ装
置につき、図１を参照しながら、ねじ軸を交換する際の
工程を以下に示す。

【００２１】ねじ軸の交換に当たり、先ずはモータケー
ス３２からモータカバー３５を紙面左方向へ取り外す。
前述の如くモータカバー３５にはステータホルダ３９が
立設されていることから、モータカバー３５を紙面左方
向へ取り外すと、ステータホルダー３９及びこれに取り
付けられた固定子３４が回転子３３の中空部３６から引
き抜かれることになる。この後、回転子３３の中空部３
６に工具を挿入し、止めナット３８をねじ軸１の軸端か
ら取り外すことにより、ねじ軸１を紙面右方向に移動さ
せて回転子３３及びモータケース３２から引き抜くこと
ができ、これによってモータ３からねじ軸１を分離する
ことが可能となる。一方、新たなねじ軸１をモータ３と
結合するには前記手順を逆に行えば良い。

【００２２】以上のように、本実施例のモータ付ボール
ねじ装置においては、ねじ軸１を交換する際の分解・組
立工数が極めて少なく、その作業を容易に行うことがで
きる。

【００２３】特に、本実施例ではカップ状に形成された
回転子３３を止めナット３８一つでねじ軸１の端部に固
定しているので、かかる止めナット３８を外すだけで容
易に回転子３３をねじ軸１から分解することができ、ね
じ軸１やナット部材２のメインテナンスの際に回転子３
３を容易にねじ軸１に対して脱着することができ、かか
るメインテナンス作業の簡易化を図ることができるもの
である。

【００２４】また、本実施例のモータ付ボールねじ装置
によれば、上記モータ３の回転子３３はモータケース３
２に対して回転自在に支承されたねじ軸１の一端にカッ
プリングを用いることなく直接固定されており、かかる
回転子３３はその回転中心をねじ軸１の回転中心と合致
させているので、ねじ軸１の回転に振動や回転むらが発
生するのを完全に排除することができ、かかるねじ軸１
の回転に伴って移動するナット部材２の移動精度を高め
ることが可能となるものである。

【００２５】更に、所謂アウターロータ型のモータ３を
用いてねじ軸１を回転駆動するようにしたので、カップ
状に形成された回転子３３をねじ軸１の一端に固定する
ように構成すれば、かかる回転子３３の固定のためにね
じ軸１の軸端を延長する必要はなく、ねじ軸１の長さを
コンパクトなものにすることができる。従って、本実施
例のモータ付ボールねじ装置によれば、ねじ軸１の軸長
をコンパクトにして回転中における振れ回りを抑えるこ
とができ、その分だけねじ軸１の回転速度を高速にして
ナット部材２を高速で移動させることが可能となる。

【００２６】また更に、高速回転時におけるねじ軸１の
振れ回りが抑えられることから、該ねじ軸１の回転を支
承するベアリング３１に対して振動が作用することもな
く、かかるベアリングの偏摩耗を防止して、長期にわた
ってねじ軸１を高精度で回転させることができるもので
ある。

【００２７】一方、前述したモータ付ボールねじ装置を
使用する場合、図１及び図２に示すように、ねじ軸１は
その両端部が軸受によって支承される。すなわち、モー
タ３が具備する一対のアンギュラコンタクトベアリング
３１により一端部が支承されると共に、他端部は例えば
１つのラジアルボールベアリング４５により支承され、
かかるラジアルボールベアリング４５はベッド等の固定
部に取り付けられたケース４６によって保持されてい
る。

【００２８】ここで、ねじ軸１を回転自在に支承すべく
モータ３が備えるアンギュラコンタクトベアリング３１
は回転子３３に対してねじ軸１の他端側、つまりラジア
ルボールベアリング４５側に配置されている。かかる構
成によって軸受間のスパンＳ（図１参照）が短くなり、
ねじ軸の回転時における振動の発生を抑制することが可
能となる。

【００２９】因みに、図４に示す従来例では、ねじ軸１
０２の回転を支承している軸受がロータ１０１を挟んで
該ねじ軸１０２の両端部に位置していることから、軸受
間のスパンが長くならざるを得ず、ねじ軸の高速回転時
における振動の発生も顕著なものとなり易い。

【００３０】また、本実施例に係るモータ付ボールねじ
装置によれば、回転子３３とナット部材２が上記アンギ
ュラコンタクトベアリング３１を挟んで振り分けられる
形となっているので、かかるアンギュラコンタクトベア
リングに作用するモーメント荷重が軽減され、その分だ
け軸受寿命の延命化が期待し得るものである。

【００３１】尚、モータ３が備える軸受として、特に上
記の如くアンギュラコンタクトタイプのものを採用し、
しかも２つのベアリングを背面組合せとして使用すれ
ば、双方向の推力及びモーメント荷重に対する十分な強
度を有することになる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明のモー
タ付ボールねじ装置によれば、ねじ軸を交換する際など
の分解・組立工数が極めて少なく、かかる交換作業を容
易に行い得るものである。特に、止めナット等を用いる
ことによってカップ状に形成された回転子は容易にねじ
軸の一端に固定することができるので、ねじ軸に対する
モータの回転子の組み付け、分解の作業も容易に行うこ
とができ、その分だけボールねじ装置のメインテナンス
作業を容易に行うことが可能となる。

【００３３】また、所謂アウターロータ型のモータを用
いてねじ軸を駆動するように構成し、ねじ軸の一端に対
してカップ状の回転子を固定するようにしたので、イン
ナーロータ型のモータを用いた場合に比較してねじ軸の
軸長を短く抑えて、回転時におけるねじ軸の触れ回りを
可及的に防止し、その分だけねじ軸を高速で回転駆動し
てナット部材の早送りを行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のモータ付ボールねじ装置の実施例を
示す正面断面図である。

【図２】 図１の側面断面図である。

【図３】 実施例に係るねじ軸に螺合するナット部材の
一例を示す斜視図である。

【図４】 従来のモータ付ボールねじ装置を示す断面図
である。

【符号の説明】

１…ねじ軸、３…モータ、３３…回転子、３４…固定子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周面に螺旋状のボール転走溝が形成さ
   れたねじ軸と、ボールを介して上記ねじ軸に螺合したナ
   ット部材と、上記ねじ軸の一端を回転自在に支承すると
   共に該ねじ軸を回転駆動するモータとから構成され、 上記モータは、中空部を備えて略カップ状に形成される
   と共に上記ねじ軸の一端に固定される回転子と、この回
   転子の中空部内に挿入されると共に通電によって上記回
   転子を回転駆動する固定子とからなることを特徴とする
   モータ付ボールねじ装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のモータ付ボールねじ装置
   において、上記モータはねじ軸の一端を回転自在に支承
   する軸受を備えると共に、この軸受は上記回転子よりも
   ねじ軸の他端側に配置されていることを特徴とするモー
   タ付ボールねじ装置。