JPS60177838A - 微動および早送り可能な移送装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はボールねじ軸に鋼球を介してポールナツトを螺
合してそれらボールねじ軸とポールナツトとが相対的に
回転移動あるいは軸方向移動できるようにし、ポールナ
ツトに連結したワークテーブル等の移動テーブルを微動
送り、早送りする移送装置に関する。

従来、固定のべ、トに回転方向に可動で且つ軸方向に固
定させて支持したボールねじ軸にステッピングモータを
連結し、そのボールねし軸に鋼球を介して螺合したポー
ルナツトに移動テーブルを連結し、ステッピングモータ
の駆動によりボールねじ軸を回軸させてポールナツトを
該ボールねじ軸Ｑ軸方向に移動させてポールナツトに連
結された移動テーブルを固守のベットに対１−で移動さ
せるようにした移送装置が知られている。然しなからこ
のようなものでは、ステッピングモータの１ステツプの
回転（例えば、８００分割のステップモータの場合には
、回転角　／８００＝０．４５°の回軸）によりボール
ねじ軸が一定角度回転されると、ボールナツトはそれら
ボールねじ軸およびポールナツトに形成されたねじのリ
ードに応じて一定距離だけボールねじ軸に対してその軸
方向に移動する。この場合、ねじのリード角、を変える
か、あるいはステッピングモータとボールねじ軸との間
に変速装置を介在させてその変速装置によってモータの
所定の回転角度によるポールナツトの軸方向移動距離を
変化させ、これによって移動テーブルを微小送りしたり
、早送りするようにすることが考えられるが、微小送り
のためにねじのリードを小さくすると早送りができなく
なるとともに精密なねじ切り加工が困難になり、−万、
ねじのリードを大きくすると微小送りが難かしくなり、
また変速装置を用いた場合には、装置全体が大型化する
ばかりでなく変速ｉ置自体の不可避的な製作誤差等によ
り正確な微小送りが非常に難かしく、史にステップ数の
多い（即ち１ステップ当りの一転角が小さいフステッピ
ングモータを用いて微小な送！ｌｌヲ得ようとする場合
には、ステップ数の多いステッピングモータ自体が極め
て高価なものとなり装置全体の製造費が高騰する。

そこで本発明は、変速装置全必要とせず、２個のステッ
ピングモータを用いて、一方のステッピングモータによ
りボールねし軸を回軸駆動するとともに、他方のステッ
ピングモータによりポールナツトを該ボールねじ軸に対
して回転させて、それらモータによるポールナツトの移
動量を加え合わせて、あるいＬそれらの差によってポー
ルナツトをボールねじ軸に対して極めて正確に微小送り
、あるいは早送りして高精度の位置決めを行ないうる、
安価でコンパクトな微動および早送り可能な移送装置を
提供することを目的とするものである。

以上の目的を有する本゛発明の要旨は、固定のベット上
に軸方向へ移動可能に支持される移動テーブルと、前記
固定ベットに回転方向に可動で且つ軸方向に固定させて
軸支されるボールねじ軸と、そのボールねじ軸に鋼球を
介して螺合されるとともに回転方向および軸方向に可動
な状態で前記移動テーブルに固定されたポールナツトと
、前記固定ベットに装着されてボールねし軸を駆動させ
る第一駆動源と、前記可動テーブルに装着されるととも
に前記ポールナツトに連動機構を介して作動連結される
第二駆動源とからなる、微動および早送り可能な移送装
置におる。

以下、本発明を図示の実施例について説明すると、先ず
第１図乃至第４図に示されるように、固定ベット１のフ
ランジ１ａｌｌ＆の上面には一対の軌道台２，２が配設
され、これら軌道台２．２上には４個の直線摺動用ベア
リング３，３．３゜３を介して移動テーブル４が該軌道
台２，２に沿って軸方向に摺動しうるように設けられて
いる。

第１図から明らかなように、ベット１の一端（第１図左
端ンにボルト等の同着共５，５．・・・・・・によＦ）
同着された端板６には、前記軌道台２．２と平行なボー
ルねじ軸７の一端が軸受９を介して回転自在にＶ椿され
、その他端は左右の７ランク１ａ＋ｌａ間に配設される
ウェブ８上の軸受１０を介して回転自在に支持されると
ともに、該軸受ｌＯより突出するボールねじ軸７の自由
端は、フランジ１ａ＋１ａの他端にポル）１１．１１等
で固着されたモータ取付板１２に取付けられたステッピ
ングモータ１３の出力軸１３ａに継手１４を介して作動
連結されている。なお１５はモータ締結用のボルトであ
る。

ボールねじ軸７の外周面には、そσ゛両端ジャーナル部
を除いて略全長に亘って螺旋状のボールねじ（例えは右
ねじ）７ａが刻設され、またこのボールねじ軸７に社後
述するボールナツト組立体２３が嵌合され、このポール
ナツト組立体２３は移動テーブル４の下面にボルト等の
固着具２４゜２４により固着された軸受ハウジング２５
に複列アンギエラ玉軸受２６を介して回転方向に可動で
且つ軸方向に固定して支持されており、従ってボールね
じ軸７の回転によりポールナツト組立体２３はボールね
じ軸７に対して軸方向に移動するようになっている。

第１図および第５図を参照してボールナツト組立体２３
の構成について説明すると、ボールねじ軸７の外周には
円筒状のボールナラ）２９が嵌合され、そのボールナツ
ト２９σ、一端外周面に雄ねじ３０を形成した円筒状の
第１ナツト素体３１と、一端に取付フランジ３２を一体
に形成した円筒状の第２ナツト素体３３と、それら第１
、第２ナツト素体３１．３３間に介入された環状の間座
３４とからなり、第１、第２ナツト素体３１．３３の内
周面には、ボールねじ軸７外周の螺旋状のねじ溝７ａに
対応してそれと同一リードの螺旋状のねし溝３１ａ、３
３ａが螺旋状にそれぞれ形成され、それらねじ溝３１ａ
、３３ａとボールねじ軸７外周のねじ溝７ａとの間には
多数の鋼球３５゜３５、・・・・・・が配設され、ボー
ルねじ軸７の回転に伴い鋼球３５，３５．・・・・・・
がボールねじ軸７と第１、第２ナツト素体３１．３３の
互に対応するねじ溝７ａ、３１ａ、３３ａ内を転動して
、第１、第２ナツト累体３１，３３よりなるポールナツ
ト２９をボールねじ軸７に対してその軸方向に移動させ
る。また第１、第２ナツト素体３１，３３はそれらの間
に挿入された間座３４により互に離隔する方向へ付勢さ
れており、鋼球３５．３５・・・・・・とねじ溝７ａ、
３１ａ、３３ａ間にはパラクララシー（軸方向間隙ンが
なく、ボールねじ軸７の回転によりポールナツト２９が
軸方向へ移動する際の応答性がよくなっている。

ポールナツト２９の外周には複列アンギュラ玉軸受２６
および円筒状の間座３６が嵌合され、アンギュラ玉軸受
２６の内レース２６ａは、第１ナツト素体３１の一端外
周に形成した雄ねじ３０に一螺合されたロックナツト３
８により間座３６を介して第２ナツト素体３３の取付フ
ランジ３２へ押圧、固定されており、他方アンギュラ玉
軸受２６の外レース２６ｂは軸受ハウジング２５に固定
支持されている。従ってボールねじ軸７の回転によりポ
ールナツト２９が該ボールねじ軸７の軸方向に移動する
と、軸受ハウジング２５もポールナツト２９とともに同
方向へ移動する。

第１図および第２図に示すように、前記軸受ハウジング
２５には、アンギュラ玉軸受４２を介して、一端外周面
に雄ねじ４０を他端に取付フランジ４１を備えた短尺の
回転軸３９が回動自在に保持されている。さらに詳述す
ると、回転軸３９の外周には複列アンギュラ玉軸受４２
が嵌合され、このアンギュラ玉軸受４２は軸受ハウジン
グ２５に固定保持され、回転軸３９の雄ねじ４０に螺着
されたロックナツト４４により回転軸３９の外周に嵌合
された間座４３を介して該回転軸３９の他端に一体に形
成された取付フランジ４１へ抑圧、固定されており、従
って回転軸３９はアンギュラ玉軸受４２を介して軸受ハ
ウジング２５に回転方向に可動で且つ軸方向に固定して
支持されている。

また回転軸３９の取付フランジ４１には、ボルト等の固
着具４６（第３図〕により駆動歯車４７が同着され、こ
の駆動歯車４７はポールナツト２９の取付７２ンジ３２
にボルト等の固着具４８により固着された被動歯車４９
と噛合しており、また図示の例では、該被動歯車４９と
略同−の直径を有しており、従って駆動歯車４７が回転
すると、被動歯車４９を介してポールナツト２９は駆動
歯車４７および回転軸３９０回転方向と反対方向に回転
される。さらに、第１図および第２図に明示されるよう
に、駆動歯車４７の中央部には突軸５０が設けら゛れて
おり、該突軸５０の自由端は、継手５１を介して、移動
テーブル４にブラケット５２を用いて同定したステッピ
ングモータ５３の出力軸５３ａに作動連結されている。

なお５４はブラケット締結用のボルトである。

第６１訃よび第７図に示すように、移動テーブル４は４
個の＠線描動用ベアリング３．３，３゜３を介して軌道
台２．２上に摺動自在に支持されている。さらに詳述す
ると、各ベアリング３の内面には軸方向に延びる負荷ボ
ール溝５５と無負荷ボール溝５６が円周方向へ又互に形
成され、互に隣接する負荷ボール溝５５と無負荷ボール
溝５６はそれらの両端において連続されてそれぞれ無端
状のループを形成するようになっており、１だ各軌道台
２．２にも、各ベアリング３の負荷ボール溝５５に対応
してポール転走面５７，５８がそれぞれ形成され、それ
ら負荷ボール溝５５とボール転走面５７，５８問および
無負荷ボール溝５６″、内には多数のボール５９，５９
・・・・・・が配設される。

各ベアリング３と各軌道台２．２間には保持器６０が組
込まれ、この保持器６０によジボール５９゜５９・・・
・・・が保持されている。従って、ベアリング３　、３
　、３　、３が軌道台２，２上を軸方向に移動すると、
ボール５９．５９・・・・・・は負荷ボール溝５５とボ
ール転走而５７面５７間を転動して無負荷ボール溝５６
内に入ってそこを軸方向に移動して再び負荷ボール溝５
５とボール転走面５７．５７間に戻るようになっており
、このようにして移動テーブル４の軌道台２．２に対す
る円滑な移動を保鉦することができる。

次にこの実施例の作用について説明すると、先ずボール
ねじ軸７に連結されたステッピングモータ１３として例
えば８００分割、即ち１ステップ当りの回転角度が３６
０／８００＝０．４５°　であるステッピングモータを
、また駆動歯車４７に連結されたステッピングモータ５
３として１０００分割のステッピングモータをそれぞれ
使用し、またボールねじ軸７のボール溝７ａは右ねじて
そのリードは４１１ＩＩＩ＋であるものとする。

今、ステッピングモータ５３を停止させた状態でステッ
ピングモータ１３を１ステップ右回りに１転すると、継
手１４を介してボールねじ軸７が３６０／８００＝０．
４５°の角度だけ回転されて、そのボールねじ軸７に螺
合されたボールナツト２９が該ボールねじ軸７の軸方向
に４Ｘ（０，４５／’３６０）＝０．００５ｍだけ右方
に移動され、従って軸受ハウジング２５を介して移動テ
ーブル４が軌道台２．２上を同方向（右方）に同距離移
動される１、また、ステッピングモータ１３の右回転時
にステッピングモータ５３をステッピングモータ１３と
同一方向（右回り）に回転駆動すると、継手５１を介し
て駆動歯車４７が同一方向に回転され、従ってこの駆動
歯車４７に噛合する被動歯車４９およびポールナツト２
９は゛該駆動歯車４７の回転方向と反対方向に回転され
る。この際、ステッピングモータ５３が１ステップ右回
りに回転されると、駆動歯車４７は３６０／１０００＝
０．３６°の角度だけ回転され、また駆動および被動歯
車４７．４９の直径は等しいので、ポールナツト２９は
ボールねじ軸７の軸方向に、且つ該ボールねじ軸７の回
転により移動する方向と同一方向（右側］に４Ｘ（０３
６／　３６０　）　＝０．０．０４ｍｍの距離だけ移動
される。従って、ポールナツト２９はボールねじ軸７の
軸方向に、ステッピングモータ１３による移動距離０１
）０５ｍｍとステッピングモータ５３による移動距離０
．００４ｍｎとの和０．００９ｍＩ＋だけ右方に移動さ
れ、即ち早送りされる。

さらに、ステッピングモータ１３の右回転時にステッピ
ングモータ５３を該モータ１３の回転方向と反対方向（
左回り）に１ステップ回転させると、ポールナツト２９
はボールねじ軸７の軸方向に、且つ該ボールねじ軸７の
回転により移動する方向と反対方向（左方）に、００−
００４ａの距離だけ移動され、従ってポールナツト２９
はボールねじ軸７の軸方向に、′ステッピングモータ１
３による移動距離０．００５■とステッピングモータ５
３による移動距離０．００４ｍとの差０．００１ｍだけ
右方に移動され、即ち微動送りされる。

以上の説明では、ステッピングモータ１３を右回りに回
転させる場合について説明したが、ステッピングモータ
５３を左ロリに回転させるとポールナツト２９は上記と
は逆にボールねじ軸７の軸方向左方に移動される。

上記したようなステッピングモータ１３．５３の回転方
向とポールナツト２９の移動距離との関係を、ステッピ
ングモータ１３として８００分割および１６００分割の
４相のものを、またステッピングモータ５３として５０
０分割および１０００分割の５相のものを４れぞれ使用
するとともに、ボールねじ７のねじのリードをそれぞれ
４閣および５■とじた場合について示すと下表の通りで
ある。

表　ｌ ボールねじのリード４−の場合 表　■ ボールねじのリード５簡の場合 尚、以上の実施例では、駆動および被動歯車４７４９を
同径とした場合について説明したが、これら歯車４７．
４９の径を異ならせてもよい。また、連動機構として駆
動および被動歯車４７．４９を使用した場合について説
明したが、そのような運動機構としては、駆動スプロケ
ットと被動スプロケットとの間にタイミングベルトを懸
回して構成したり、駆動ローラと被動ローラとを互に圧
着させるようにして構成してもよい。・ 以上の構成および作用を有する本発明の移送装置におい
ては、２個のステッピングモータを適当に制御すること
により、ボールねじ軸を段階的に微小角度回転させて、
それらモータによるボールナツトの移動量を加え合わせ
て、あるいはそれらの差によってポールナツトをボール
ねじ軸に対して極めて正確に微小送り、あるいは早送り
して高精度の位置決めを行なうことができる。

また、２つのモータのステップおよび回転方向を適当に
選択することにより微小送りから早送りまで段階的に変
更制御することができる。

さらに、ボールねじ軸とステッピングモータとの間に変
速装置を使用する必要がないので、変速装置を用いた場
合に較べて変速用ギアやクラッチ等の遊びや製作誤差に
よる作動遅れがなく応答性が非常に良いとともに、装置
全体をコンパクトにまとめることができ、またポールナ
ツトを微小送りするためにリードを小さくしたり、ある
いは１ステツプの回転当りの回転角が小さく高価なステ
ッピングモータを使用する必要もないので製造費が安価
に寿る。

さらにまた、ポールナツトの近接位置において移動チー
、プルにステッピングモータを装着して、前記ポールナ
ツトを連動機構を介して近接操作し得るようにしたので
、移動テーブルの微速、早送り操作や方向切換え操作時
における応答精度が一段と向上する等種々の効果を奏す
るものである・

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第７図は本発明の一実施例を示すもので、第
１図は移動テーブルの一部を切欠いてボールナツト組立
体の断面構成を示す平面図、第２図は第１図■−■線縦
断面図、第３図は第１図ｍ−ｍ線断面図、第４図は第１
図ＩＶ−ＩＶ線断面図、第５図はポールナ、ト組立体を
示すｌ！９′Ｔ′ｒｋＪ図、第６画は軌道台と石線摺動
用ベアリングの側面図、第７図は同半載断面図である。 符号の説明 １・・・固定のベット　２・・・軌道台３・・・直線摺
動用ベアリング　４・・・移動テーブル７・・・ボール
ねじ軸　１３．５３・・・ステッピングモータ２９・・
・ポールナツト　４７・・・駆動歯車（連動機＃ｔ）４
９・・・被動歯車（連動機構） 特許出願人　寺　町　博 手続補正口（自治 昭和５９年　３月１９日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 １、事件の表示 昭和５９年特許願第３００１２号 ２、発明の名称 微動および早送り可能な移送装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 ６、補正の内容　明細書の浄書（内容に変更なし）手続
補正口（自治　８ 昭和５９年　３月２１日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 ２、発明の名称 微動および早送り可能な移送装置 ） ノ ロ、補正により増加する発明の数　な　し、補正の内容 （１）　特許請求の範囲を下記の通り訂正する。 記 「■　固定のベット上に軸方向へ移動可能に支持される
移動テーブルと、前記固定ベットに回転方向に可動で且
つ軸方向に固定させて軸支されるポールねじ軸と、その
ポールねじ軸に鋼球を介して螺合されるとともに回転方
向および軸方向に可動な状態で前記移動テーブルに固定
されたポールナツトと、前記固定ベットに装着されてポ
ールねじ軸を駆動させる第一駆動源と、前記可動テーブ
ルに装着されるとともに前記ボールナツトに連動機構を
介して作動連結される第二駆動源とからなる、微動およ
び早送り可能な移送装置。 ■　前記連動機構は前記ボールナツトに設けられた被動
歯車と、前記第二駆動源の回転軸に連結した前記被動歯
車と１合する駆動歯車とからなる、特許請求の範囲第１
項記載の微動および早送り可能な移送装置。 ■　前記第一、第二駆動源はそれぞれステンピングモー
タからなることを特徴とする特許請求の範囲第１項また
は第２項のいずれかの項目に記載の微動および早送り可
能な移送装置。」 （匂　明細書第２頁第１８行、・・・′「回軸」・１と
あるな、・・・「回転」・・・と訂正する。 （３）　明細書第３頁第５行、「軸）により」・φ拳と
あるを、「転）により」・・・と訂正する。 以　上

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）固定のベット上に軸方向へ移動可能に支持される
   移動テーブルと、前記固定ベットに回転方向に可動で且
   つ軸方向に固定させて軸支されるボールねじ軸と、その
   ボールねじ軸に鋼球を介−して螺合されるとともに回軸
   方向および軸方向に可動な状態で前記移動テーブルに固
   定されたボールナツトと、前記固定ベットに装着されて
   ボールねじ軸を駆動させる第一駆動源と、前記可動テー
   ブルに装着されるとともに前記ポールナツトに連動機構
   を介して作動連結される第二駆動源とからなる、微動お
   よび早送り可能な移送装置。
2. （２）前記連動機構は前記ポールナツトに設けられた被
   動両車と、前記第二駆動源の回転軸に連結した前記被動
   両車と噛合する駆動歯車とおよび早送り可能な移送装置
   。
3. （３）　前記第一、第二駆動源はそれぞれステッピング
   モータからなることを特徴とする特許請求め範囲第１項
   または第２項のいずれかの項目に記載の微動および早送
   り可能な移送装置。