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

微動および早送り可能な移送装置

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JPS60177838A
JPS60177838A JP3001284A JP3001284A JPS60177838A JP S60177838 A JPS60177838 A JP S60177838A JP 3001284 A JP3001284 A JP 3001284A JP 3001284 A JP3001284 A JP 3001284A JP S60177838 A JPS60177838 A JP S60177838A
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Japan
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ball screw
ball
nut
stepping motor
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JP3001284A
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Hiroshi Teramachi
博 寺町
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q5/00Driving or feeding mechanisms; Control arrangements therefor
    • B23Q5/22Feeding members carrying tools or work
    • B23Q5/34Feeding other members supporting tools or work, e.g. saddles, tool-slides, through mechanical transmission
    • B23Q5/38Feeding other members supporting tools or work, e.g. saddles, tool-slides, through mechanical transmission feeding continuously
    • B23Q5/40Feeding other members supporting tools or work, e.g. saddles, tool-slides, through mechanical transmission feeding continuously by feed shaft, e.g. lead screw
    • B23Q5/402Feeding other members supporting tools or work, e.g. saddles, tool-slides, through mechanical transmission feeding continuously by feed shaft, e.g. lead screw in which screw or nut can both be driven

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

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。
JP3001284A 1984-02-20 1984-02-20 微動および早送り可能な移送装置 Pending JPS60177838A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5251365A (en) * 1986-01-09 1993-10-12 Hiroshi Teramachi Method for making ball screw nut
JPH0679698A (ja) * 1992-08-27 1994-03-22 Japan Steel Works Ltd:The プリント基板加工装置のクランプ機構

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