JPS6120749B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、外ねじ溝を備えたスピンドルと、該
外ねじ溝と同ピツチの内ねじ溝を備えた１つのス
ピンドルナツトと、該外ねじ溝及び内ねじ溝によ
り形成されている玉通路内に配置されていてスピ
ンドルとスピンドルナツトとの間で両方の軸方向
で力を伝達する玉と、スピンドルナツトに設けら
れている少なくとも１つの玉の戻し通路とを有
し、スピンドルナツトは、その内ねじ溝と交差し
ていてスピンドルナツトを円周方向で分割してい
る例えば軸方向に延びる少なくとも１つの補償ス
リツトを有しており、該補償スリツトはその幅を
締め付け装置により可変である形式の玉循環式ス
ピンドル駆動装置に関する。

本発明による玉循環式スピンドル駆動装置は１
つのスピンドルナツトを有しているものであつ
て、軸方向で互いに前後して２つの部分ナツトが
スピンドルに配置されているもの（例えばドイツ
連邦共和国特許出願公開第1936546号明細書参
照）とは異なつている。２つの部分ナツトを有す
るスピンドル駆動装置においては、両方の部分ナ
ツトをスピンドル上で互いに緊定することによつ
て遊びが除去され、あるいは所望の予圧が生ぜし
められる。

また本発明において補償スリツトとは常に有限
の幅を有するものであつて、スリツトの両方の側
面が互いに密着し合うことがないものである。

最初に述べた形式のスピンドル駆動装置は米国
特許第2694942号明細書により公知である。この
公知のスピンドル駆動装置においては、スピンド
ルナツトの内ねじ溝を備えた内周面が締め付け装
置によつて意識的にだ円形に変形せしめられる。
これにより、だ円の長径の範囲で玉通路内に位置
している玉は半径方向及び軸方向に遊びを有し、
軸方向力伝達に関与しない。そして、だ円の短径
の範囲にある玉だけが軸方向力伝達に関与する。
このようにするのは、だ円の長径のところに位置
している補償スリツトを玉が衝撃なしに通過する
ようにするためである。

しかしながらこのような構成により、所定の軸
方向荷重の下で、軸方向力伝達に関与する小数の
玉とねじ溝との間の面圧が相応して大きくなる。
換言すれば、所定の軸方向荷重で面圧を一定限度
内にとどめるためには、スピンドル駆動装置特に
スピンドルナツトの寸法を大きくして、だ円の短
径のところに位置する玉の数を増大させなければ
ならない。

本発明の目的は、最初に述べた形式のスピンド
ル駆動装置を改良して、面圧を一定限度内にとど
めてわずかな数の玉により所定の軸方向力を伝達
し、かつ同時に補償スリツトのところを玉が通過
する際の衝撃の発生を十分に抑制し得るようにす
ることである。換言すれば玉通路内の玉の数を増
大させずにかつ面圧を一定限度内にとどめてより
大きな軸方向力を伝達させ得るようにするか、あ
るいは軸方向力及び玉数を不変にして面圧を減少
させ、しかもいずれの場合でも補償スリツトを玉
が通過する際の衝撃を十分に回避し得るようにす
ることである。玉通路内の玉の総数を減少させる
ことは、スピンドル駆動装置特にスピンドルナツ
トの寸法を減少させることに他ならない。

この目的を達成するために本発明の構成では、
スピンドルナツトに対する前記締め付け装置の締
め付け力の作用方向がほぼスピンドルナツトの円
周方向であつて、玉通路内でのほぼすべての玉に
対する半径方向の締め込み力が均一であり、スピ
ンドルナツトの内ねじ溝と補償スリツトとの交差
縁が凸状湾曲面として形成されているようにし
た。

スピンドルナツトの内ねじ溝と補償スリツトと
の交差縁が凸状湾曲面として形成されていて、換
言すれば丸みを備えていることによつて、驚くべ
きことには、玉が補償スリツトの直前及び直後に
おいて軸方向力伝達に関与するにもかかわらず、
補償スリツトを通過する玉の衝撃が十分に回避さ
れることが判明した。従来の玉循環式スピンドル
駆動装置においてはすべて、有限幅の補償スリツ
トのところを力伝達作用を行う玉が直接に通過す
ることが意識的に避けられてきたのである。例え
ば、スピンドルナツトの内ねじ溝に特別な軌道コ
イルをはめ込み、補償スリツトのところでも玉が
軌道コイルに沿つて転動するようにすることは既
に提案されているが、これらの手段はすべて、補
償スリツトの範囲においてスピンドルナツトの内
ねじ溝に丸みを付けておくという本発明の簡単な
手段に比して著しく複雑であつて、極めて高価な
費用を必要とするのである。

本発明の有利な１実施態様では、締め付け装置
は、円すい形の内周面を有する締め付けスリーブ
を備えており、該締め付けスリーブは、スピンド
ルナツトの、前記円すい状内周面に相応する円す
い形の外周面上に軸方向で締め付けられている。

この場合、締め付けスリーブの内径が小さい方
の端部に、スピンドルナツトのためのストツパ部
材を軸方向に調節可能に取り付けておくことがで
きる。

別の実施態様では締め付け装置は、スリツトを
付けられた締め付けスリーブと該スリツトを締め
付ける部材とより成り、締め付けスリーブはその
円周の１箇所にスリツトを付えられている。

スピンドルナツトの補償スリツトはスピンドル
ナツトの母線に沿つて走つているようにすると製
作が特に簡単になるけれども、スピンドルナツト
の円周の特定の箇所で軸方向力伝達作用が著しく
低下するという危険を避けるために、スピンドル
ナツトの補償スリツトがスピンドルナツト周面に
曲線状に、つまり平面図で見てスピンドルナツト
軸線に対して斜めの直線になるような曲線状に、
又はつる巻状に走つているようにすると有利であ
る。

両方の軸方向で力が伝達されかつ送り方向の切
り替えの際の遊びが生じないように玉が玉通路の
両方の側面に確実に接触しているようにするため
には、スピンドルおよびスピンドルナツトのねじ
溝の横断面が、両側辺が円弧状の山形の形状換言
すればとがりアーチの形状を有していて、その両
側辺の円弧の半径が玉の半径よりも大きいように
することができる。

製作を簡単にしかつ非円形誤差を回避するため
に、玉の戻し通路の中心平面と補償スリツトの中
心平面とが共通であるようにすると有利である。

本発明による玉循環式スピンドル駆動装置は精
密工作機械の送り駆動装置として特に適してい
る。それは、寸法がわずかで、面圧がわずかであ
り、かつ軸方向及び半径方向の荷重支持能力が大
きく、しかも振動及びがたつきのない送りが行わ
れるからである。本発明により達成される小型
化、特にスピンドルナツトの長さの減少は精密工
作機械の送り駆動装置の場合になかんずく重要で
あつて、この場合長さの短かいスピンドルナツト
はスピンドルのピツチ誤差の影響を受けにくく、
また軸方向の弾性がわずかである。

スピンドルナツトが申し分ののない真円度を有
し、その円周全体にわたつて均一な支持作用が得
られるようにするために、場合により複数の補償
スリツトを設けておくことができる。

以下においては図面に示した実施例を参照しな
がら本発明の構成を具体的に説明する。

第１図〜第７図に示した実施例において、スピ
ンドル３６とスピンドルナツト３８とこれを取り
囲んでいるスリーブ４０とが設けられている。ス
ピンドルナツト３８は円すい形の外周面４２を有
しているのに対し、スリーブ４０は相応して円す
い形の内周面４４を有している。スピンドル３６
の外ねじ溝４６とスピンドルナツト３８の内ねじ
溝４８とが形成している玉通路５０は玉５２を充
てんされている。

円すい形の内周面４４の両端部には、それぞれ
内ねじ山５８，６０を有している円筒区分５４，
５６が接続している。内ねじ山５８，６０内には
ねじリング６２，６４がねじ込まれて、スピンド
ルナツト３８に当て付けられている。これらのね
じリングによつて、スピンドルナツト３８のスリ
ーブ４０内での軸方向位置ひいてはスピンドルナ
ツトの減径度を変化させることができる。例えば
スピンドル駆動装置内の遊びを後調整する場合又
は予圧を生ぜしめる場合に、ねじリング６４がゆ
るめられて、ねじリング６２をねじ込むことによ
つて、スピンドルナツト３８がスリーブ４０内に
押し込まれ、これにより更に減径せしめられる。
遊びが取り除かれると、あるいは所望の予圧が生
ぜしめられると、ねじリング６４が再び締め付け
られて、スピンドルナツト３８に当て付けられ、
スピンドルナツト３８の軸方向位置が固定され
る。例えば円すいこう配が１：50であり、内ねじ
山５８及び６０がピツチ２mmであるとすると、ね
じリング６２，６４を１回転させることによりス
ピンドルナツト３８の直径が0.04mmだけ変化せし
められる。

第１図から分るように、ねじリング６２，６４
は内周に段部６６，６８を有しており、これらの
段部内にシールリング７０，７２が挿入されてい
る。シールリング７０，７２はスピンドル３６に
まで達しており、これによりスピンドルナツト３
８の内部を外部に対してシールしており、切り
粉・ダストなどの侵入がこれにより防止されてい
る。

第２図から分かるように、スピンドルナツト３
８は例えば母線に沿つて走つている補償スリツト
７４を備えている。これによりスピンドルナツト
が比較的に厚肉であつても、わずかな力で減径ひ
いては遊びの除去若しくは予圧をかけることが可
能である。更に第２図から分かるように、補償ス
リツト７４は横断面で見て拡大された範囲を有し
ており、これは、玉通路５０の一方の端面におけ
る出口から他方の端面における入口への玉の戻し
通路７６として役立つ。

第３図に拡大して示した変化実施例では、戻し
通路７６は、半径方向で外方に向かつて狭められ
た縁部７８を備えており、これは、スリーブ４０
がまだ組み立てられていない場合でも、玉５２が
落下することを阻止する。

補償スリツト７４をほとんど無衝撃で玉５２が
通過し得るようにするために、本発明によればス
ピンドルナツト３８の内ねじ溝４８と補償スリツ
トとの交差縁は凸状湾曲面として形成されてい
て、丸み８０を備えている（第３図参照）。

第４図に示すように、スピンドル３６並びにス
ピンドルナツト３８のねじ溝はとがりアーチの形
状つまり両側辺が円弧状の山形の形状を有してお
り、その両方の円弧の半径は玉の半径よりも大き
い。この形状によつて、各玉５２はねじ溝の両側
面に２つの点８２，８４で接触する。したがつ
て、スピンドルと玉との間並びに玉とスピンドル
ナツトとの間に遊びがないように調整すると、両
方の送り方向で各玉が力を伝達する。スピンドル
及びスピンドルナツトのねじ溝の側面は点８２若
しくは８４の範囲においてスピンドル軸線に対し
てほぼ45゜傾斜している。これらの接触点は、ス
ピンドル軸線に対して平行な赤道平面８８に対し
てほぼ45゜の緯線８６，８７上に位置している。
第４図は、本発明の有利な実施例を示すものであ
つて、ねじ溝の形状は別のものにしてもよく、例
えば側面を直線状にすることもできる。

第５図〜第７図は、スピンドルナツト端部のと
ころで玉通路５０の最後の区分から戻し通路７６
への移行が行われるスピンドル駆動装置の範囲を
示す。この移行部を形成している転向部材９０は
スピンドルナツトと一体に構成してもよいし、あ
るいは第５図〜第７図に示すように挿入部材とし
て構成してもよい。この転向部材９０は湾曲通路
９２を有しており、これは玉通路５０を戻し通路
７６に接続している。スピンドルナツトから出る
スピンドル３６のねじ溝条９４内に係合している
突出部９６は玉通路５０から湾曲通路９２内に衝
撃なしに玉５２を転向させる。送り方向が逆の場
合には、転向部材９０は、戻し通路７６から玉通
路５０に玉５２を導く。玉通路５０から湾曲通路
９２内へのあるいはその逆の玉の移行をできるだ
け衝撃なしに行わせるために、玉通路の移行部横
断面はやはり丸み９８を備えている。第５図にお
いて、丸み９８の形状をこれ以上明確に図示する
ことは不可能である。いずれにせよ丸み９８はス
ピンドルナツトの内ねじ溝と補償スリツトとの交
差縁に設けられているものではなく、本発明の構
成とは無関係である。補償スリツト７４及び内ね
じ溝とのその交差縁における本発明による凸状湾
曲面は第５図においては見えないので、破線で示
されているが、これは第３図の場合と同じように
形成されている。スピンドルナツト３８の収縮若
しくは拡張を支障なく行うために、補償スリツト
７４と合致する箇所で転向部材９０を分割してお
くか、あるいはスピンドルナツト３８のスリツト
内で転向部材の片側に遊びを残しておくことがで
きる。また容易に変形可能な材料例えば合成樹脂
から転向部材を作ることもできる。もちろんその
場合には、転向部材９０内の湾曲通路９２を玉直
径よりも大きい寸法にして、転向部材９０が極め
て強く圧縮された場合でも、玉の通過が阻害され
ないようにしなければならない。このことは、第
３図に示したような戻し通路７６に対しても当て
はまる。なお、スピンドルナツト３８の他方の端
部にも同じような転向部材が配置されていて、送
り方向に応じて玉を走出又は走入させるようにな
つている。

第８図及び第９図は、玉通路１５０から戻し通
路１７６内に玉を転向させる装置の別の実施例が
示されている。この場合、スピンドルナツト１３
８内に転向管１００が埋め込まれており、スピン
ドルナツト１３８から出る最後のねじ溝条１０４
内に転向管１００のスプーン状の突出部１０２が
突入している。この転向管は、玉通路１５０と戻
し通路１７６とを接続するだけの短いものであつ
てもよいし、あるいは図示の実施例のように戻し
通路１７６全体を内張りする長いものであつても
よい。後者の場合には、それぞれスピンドルナツ
トの一端部からスピンドルナツトの中央に達して
いる２つの管を使用することができる。遊び調整
のためのスピンドルナツトの補償運動を支障なく
行い得るようにするために、補償スリツト１７４
は転向管をも貫通している。このようにする代わ
りに、戻し通路１７６と転向管との間に遊びを残
したり、あるいは転向管の内径を玉直径よりも十
分に大きくして、転向管を弾性的に構成すること
も可能である。なお、第８図においても補償スリ
ツト１７４及び本発明による凸状湾曲面は破線で
概略的に示されている。

母線に沿つて走るただ１つの補償スリツトを有
しているスピンドルナツトは製作が簡単である
が、機能上からは、補償スリツトを別の形式で形
成するのが有利である。第１０図に平面図で示し
たスピンドルナツト３３８はスピンドルナツト軸
線に対して傾斜した補償スリツト３７４を有して
いる。これにより、母線に沿つたスリツトを有す
るスピンドルナツトに比して半径方向のばね作用
がわずかになり、ひいては、荷重支持能力の減少
程度がわずかになる。この補償スリツト３７４
も、破線で示した戻し通路３７６として役立つ拡
大部をやはり有している。

第１１図に平面図で示したスピンドルナツト４
３８はつる巻状の多数の補償スリツト４７４を有
しており、そのうちの１つの補償スリツトは、戻
し通路４７６として役立つ拡大部をやはり有して
いる。このスピンドルナツト４３８の横断面は第
１２図に示されている。補償スリツト４７４は、
スピンドルナツトの円周に沿つて均一に分配され
ている。各補償スリツトは、補償スリツトを衝撃
なしに玉が通過し得るように凸状湾曲面若しくは
丸み４８０を有している。第１２図の上方の補償
スリツトは戻し通路４７６を有している。玉通路
から戻し通路へ玉を移行させる転向部材は、例え
ば、第５図〜第９図に示したように構成しておく
ことができる。多数の補償スリツトを配置してお
くと、スピンドルナツトの申し分のない真円度が
すべての調整状態において保証されるので、有利
である。

本発明による玉循環式スピンドル駆動装置を使
用する場合、例えばスピンドルが回転可能に支承
されるのに対し、スピンドルナツトは回転を阻止
されて、移動させるべき構造部材と結合される。
スピンドルを回転させると移動が行われる。

第１３図は第３図を補足するものである。これ
から分かるように、溝底４９で測つた丸み８０の
円周方向寸法ａは玉５２の半径ｒよりも小さい。

補償スリツト７４及び丸み８０の範囲の外方で
スピンドルナツトの内ねじ溝４８は玉５２と係合
しており、玉と玉通路５０との間には軸方向の遊
びはない。すなわち、補償スリツト７４又は丸み
８０の範囲にある玉を除外したすべての玉は軸方
向で力を伝達する。それは、スピンドルナツト３
８が緊縮されている場合でも、溝底４９の半径に
よつて決定される円筒面に沿つて内ねじみぞ４８
が走つているからである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第１実施例の縦断面図、第２図は、
第１図の−線に沿つた横断面図、第３図は、
第２実施例の第２図相当の部分的拡大図、第４図
は、第１図の一部の拡大図、第５図は、スピンド
ルナツト端部の範囲の横断面図、第６図は、第５
図の−線に沿つた断面図、第７図は、第５図
の−線に沿つた断面図、第８図は、第３実施
例の第５図相当の横断面図、第９図は、第８図の
XI−XI線に沿つた断面図、第１０図及び第１１図
は、種々のスピンドルナツトの平面図、第１２図
は、第１１図の−線に沿つた横断面図、
第１３図は、第３図に対する補足図である。 ３６……スピンドル、３８……スピンドルナツ
ト、４０……スリーブ、４２……外周面、４４…
…内周面、４６……外ねじ溝、４８……内ねじ
溝、４９……溝底、５０……玉通路、５２……
玉、５４及び５６……円筒区分、５８及び６０…
…内ねじ山、６２及び６４……ねじリング、６６
及び６８……段部、７０及び７２……シールリン
グ、７４……補償スリツト、７６……戻し通路、
７８……縁部、８０……丸み、８２及び８４……
点、８６及び８７……緯線、８８……赤道平面、
９０……転向部材、９２……湾曲通路、９４……
ねじ溝条、９６……突出部、９８……丸み、１０
０……転向管、１０２……突出部、１０４……ね
じ溝条、１３８……スピンドルナツト、１５０…
…玉通路、１７４……補償スリツト、１７６……
戻し通路、３３８……スピンドルナツト、３７４
……補償スリツト、３７６……戻し通路、４３８
……スピンドルナツト、４７４……補償スリツ
ト、４７６……戻し通路、４８０……丸み。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 外ねじ溝４６を備えたスピンドル３６と、該
   外ねじ溝と同ピツチの内ねじ溝４８を備えた１つ
   のスピンドルナツト３８と、該外ねじ溝及び内ね
   じ溝により形成されている玉通路５０内に配置さ
   れていてスピンドル３６とスピンドルナツト３８
   との間で両方の軸方向で力を伝達する玉５２と、
   スピンドルナツト３８に設けられている少なくと
   も１つの玉の戻し通路７６とを有し、スピンドル
   ナツト３８は、その内ねじ溝と交差していてスピ
   ンドルナツトを円周方向で分割している少なくと
   も１つの補償スリツトはその幅を締め付け装置に
   より可変である形式の玉循環式スピンドル駆動装
   置において、スピンドルナツト３８に対する前記
   締め付け装置の締め付け力の作用方向がほぼスピ
   ンドルナツトの円周方向であつて、玉通路５０内
   でのほぼすべての玉５２に対する半径方向の締め
   込み力が均一であり、スピンドルナツトの内ねじ
   溝４８と補償スリツト７４との交差縁が凸状湾曲
   面８０として形成されていることを特徴とする玉
   循環式スピンドル駆動装置。 ２ 締め付け装置が、円すい形の内周面４４を有
   する締め付けスリーブ４０を備えており、該締め
   付けスリーブは、スピンドルナツト３８の、前記
   円すい状内周面に相応する円すい形の外周面４２
   上に軸方向で締め付けられている特許請求の範囲
   第１項記載のスピンドル駆動装置。 ３ 締め付け装置がスリツトを付けられた締め付
   けスリーブ４０と該スリツトを締付ける部材とよ
   り成り、締め付けスリーブはその円周の１箇所に
   スリツトを付けられている特許請求の範囲第１項
   記載のスピンドル駆動装置。 ４ スピンドルナツト３３８；４３８の補償スリ
   ツト３７４；４７４がスピンドルナツト周面に曲
   線状に又はつる巻状に走つている特許請求の範囲
   第１項〜第３項のいずれかに記載のスピンドル駆
   動装置。 ５ スピンドル３６及びスピンドルナツト３８の
   外ねじ溝４６，４８の横断面が、両側辺が円弧状
   の山形の形状を有していて、その両側辺の円弧の
   半径が玉の半径よりも大きい特許請求の範囲第１
   項〜第４項のいずれかに記載のスピンドル駆動装
   置。 ６ 玉の戻し通路７６の中心平面と補償スリツト
   ７４の中心平面とが共通である特許請求の範囲第
   １項〜第５項のいずれかに記載のスピンドル駆動
   装置。