JPS63185550A - ねじ送り移動テ−ブル - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は送りねじの回転に対応した正確な移動を可能
とする継手機構を備えたねし送り移動テーブル、特にそ
の継手機構の改良に関する。

〔従来の技術〕

例えば工作機械の直動案内テーブルとか計測機械の測定
用テーブル、ｘ−ｙテーブルなどのように、極めて精密
な位置決めや高速位置決めを必要とする移動テーブルに
あっては、一般に第１１図に示すようなねじ送り機構が
多用されている。これはテーブルｌを基準ガイド２で案
内するとともに、その基準ガイド２の軸に沿わせてポー
ルねじの如き送りねじ３を設け、これに螺合させたナツ
ト４をテーブルｌに取付け、送りねじ３を駆動モータ５
により正逆回転させるようにしたものである。このよう
なねじ送り移動テーブルで高速位置決めをおこなうには
、テーブルｌの運動方向に十分な剛性が必要となる。そ
こでテーブル１とナツト４とを、ボルト止め、溶接等の
手段で直接に強固に接合させることが考えられる。しか
しその場合には、送りねじ３の回転に伴うナツト４の振
れとかねじりモーメントおよび振動などが、緩和される
ことなく全てテーブル１に伝わるから、正確な移動が困
難である。

これに対して、ナツト４を板ばねを介してテーブル１に
固定し、その板ばねのたわみを利用してナツト４の振れ
や振動等を吸収するようにしたものがあるが、これとて
仮ばねのたわみ力が作用するため１位置決め精度が不十
分になる。また、仮ばねがねじの振動とある低い周波数
領域で共振することがあり、その除去が困難で、超精密
送りには適していない。

このような点を解消するものとして、特公昭６１−４６
２５８号公報に、静圧スライドテーブルの精密ねじ送り
装置が提案されている。

これは送りねじに螺合させたナツトをテーブルに固定す
ることなく２機械本体に案内させるとともに、そのナツ
トとテーブルを隙間を介して嵌合し、その嵌合面を静圧
嵌合面となし、かつ、ねじ軸方向に対して上下、左右に
逃げを設けて嵌合させて、精密送りねじによりスライド
テーブルを駆動可能としたものである。これによれば、
ナンドの振れは本体に設けた案内面で確実に拘束されて
回り止めとなる。さらにナンドとテーブルとの嵌合部に
逃がし空間を設け、送り方向伝達面に静圧嵌合面を形成
したので、送りねじ軸の曲がり、取付誤差、支持軸受の
偏心、振動などがあってもこれを吸収でき、−切の不必
要な外力の影響を排除できるものとされている。

しかしながら、静圧軸受けは、静剛性は極めて大きくて
も動剛性が小さいから、特にテーブルを高速移動及び位
置決めをさせる場合には移動位置精度が十分とは言い難
い。また、構造が複雑精緻でコストも大変高くなる。

一方、上述のようなばね力や静圧力によらずに。

ナンドとテーブルとを転動部材を備えた結合機構を介し
て高剛性に連結したものが、提案されている。

例えば特公昭５９−８５０２号公報には、２個のリニア
ボールベアリングを有するブロック部材を、テーブルと
ナツトとの間に介在させたものが示されている。それら
のリニアボールベアリングは、各軸線がナンドの前進方
向に対し垂直かつ互いに垂直であるように装着される。

そしてテーブルとナツトにはそれぞれピンを突設し、こ
れを上記リニアボールベアリングに滑動的に挿入したも
のである。これによりナンドの直線運動方向に沿って剛
性が与えられるとともに、横方向相対運動はピンの出入
運動により自由に吸収できる。

また、実公昭６０−２９３８５号公報には、案内部材を
ローラで挟持するようにした結合機構を。

テーブルとナンドとの間に介在させたものが示されてい
る。これは１例えばテーブルに送りねじの軸方向と直交
する案内面を備えた板状案内部材を設けるとともに、ナ
ツトには前記の案内面に係合するローラを両端部に有す
るアームを揺動自在に取付けたものである。これらのア
ームの弾性変形により案内部材の案内面をそれぞれ２つ
のローラで予圧することが可能となり、送りねじに偏心
等があっても正確にテーブルを位置決めすることができ
る。

上記公報に開示されたものは、いずれも結合機構の構造
が比較的簡単なため低コストであり、またテーブル前進
方向の剛性が高いから高速位置決めを可能とする。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、特公昭５９−８５０２号公報に示された
ものは、その結合機構の自由度に問題はないが、リニア
ボールベアリングのボールに予圧を付加することが困難
であり、摩耗により予圧抜けを生じて、ガタが出やすい
し、調整も不可能である。

一方、実公昭６０−２９３８５号公報に示されたものは
、その結合機構におけるローラ軸と直交する方向の自由
度は十分であるが、ローラ軸方向にはローラが移動でき
ない構造であるので自由度が不完全である。

この発明は、このような従来の結合機構の問題点に着目
してなされたもので、その目的とするところは、あらゆ
る方向に十分の自由度と高い剛性を有するとともに、予
圧を調整することもできる簡単な構造の結合機構を備え
ることにより、送りねじ軸の振動やナツトの振れ等を完
全に吸収し。

かつ高速位置決めが可能でガタも生じないねじ送り移動
テーブルを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するこの発明は、送りねじに螺合した
ナンドをガイドに沿い往復駆動可能なテーブルに結合し
てなるねじ送り移動テーブルにおいて、前記テーブルを
メインテーブルとサブテーブルとに分割するとともに、
その分割テーブル同志を連結する結合機構を備え、該結
合機構は、いずれか一方のテーブルに設けられ前記送り
ねじの軸線に直交しかつ背中合わせに対向させた一対の
案内面を有する案内継手と、他方のテーブルに設けられ
前記案内継手の一方の案内面に対向させたボール保持面
と、他方の案内面に対向させたボール押圧面を有する予
圧付加手段とを備えた押え継手と、該押え継手のボール
保持面及びボール押圧面と前記案内継手の一対の案内面
との間にそれぞれ保持器で保持されて介在された一対の
ボールとを具え、前記ナツトをぜんきサブテーブルに固
定したことを特徴とする。

〔作用〕

送りねじの回転は、ナツトを介し直線運動に変換されて
分割テーブルのサブテーブルに伝達される。このときナ
ンドの振れや振動等の不用な運動も伝達されるが、結合
機構のボールが自在に回転することによりサブテーブル
がメインテーブルに対して相対運動を行い、それら不用
な動きを完全に吸収してしまう。したがってメインテー
ブルには結合機構を経て送り軸方向の直線運動のみが伝
わることとなる。しかも、この結合機構の送り軸方向の
剛性は、予圧付加手段により押圧されるボールを用いた
構造ゆえに静圧継手に比し桁違いに大きいから、高速に
移動しつつも極めて高精度の位置決めが可能である。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づき説明する。

なお、従来と同一または相当部分には同一符号を付しで
ある。

第１図ないし第５図は第１の実施例を示すものであり、
ベース１０の上に軸受ブラケット１１゜１２を介して送
りねじ３が支持され、更にその送りねじ３と平行にガイ
ド２がブロックＩＯＡにより両端を支持されベース１０
に取付けられている。

このガイド２は２例えば周知の静圧エアスライド用のガ
イドであってもよく、これにサブテーブル１３とメイン
テーブル１４とが滑動自在に取付けである。これら両テ
ーブル１３．１４は結合機構１５を介して連結されてい
る。そして、サブテーブル１３には送りねじ３に螺合さ
せたナツト４が固着しである。

上記結合機構１５の詳細を、さらに図面により説明する
。いずれか一方のテーブル、この例の場合はメインテー
ブル１４の一端には案内継手１６がボルト１７で取付け
である。この案内継手１６は、メインテーブル１４から
サブテーブル１３に向かって突出させた先端部に立ち上
げ部１８を備え、その立ち上げ部１８に送りねじ３の軸
線に直交し互いに平行かつ背中合わせに対向させた一対
の案内面１９．２０が形成されている。

これらの案内面１９．２０にはそれぞれ、保持器２１で
保持した一対の鋼製ボール２２が当接させである。もっ
とも、一対のボールに限定するものではなく、必要に応
じて複数対を用いる。

これに対して他方のテーブル、この例の場合はサブテー
ブル１３の端部には、案内継手１６の案内面２０に対向
させたボール保持面２３ａを有するＬ字状の押え継手２
３がボルト２４で取付けである。そしてこの押え継手２
３の上端に、ボール保持面２３ａに対向させたボール押
圧面２５を有する予圧付加手段２６が取付けである。

この実施例の予圧付加手段２６は、押え継手２３にボル
ト２７で取付けた間座２８と、この間座２８の端面にボ
ルト２９で片持ちに取り付けたボール押え板３０とで形
成されている。間座２８の長さＢは、第５図に示すよう
にボール２２の直径の２倍と案内継手１６における案内
面１９．２０の面間距離との和Ａより数ミクロンだけ短
くしである・。そのため、第１図に示すようにボール押
え板３０を片持ちに取付けるボルト２９を締め込むと、
ポール押え板３０が撓んで押圧面２５がボール２２を強
く押圧し、容易に予圧を付加することができる（定位置
予圧）。３１は結合機構１５の側面を蓋する側面カバー
である。

次に作用を説明する。

駆動用モータ５の作動で送りねじ３が回転すると、これ
に螺合したナツト４を介し、サブテーブル１３がガイド
２に案内されつつ回転方向に応じて往復駆動される。こ
れにより、サブテーブル１３に結合機構１５を介して連
結されたメインテーブル１４を連動的に往復駆動させる
ことができる。

このとき、サブテーブル１３にはナツト４の振れや振動
等の不用な運動も伝達される。これらの不用な運動は送
りねじ３やガイド２の軸線に直交する方向を有しており
、結合機構１５を構成して直接的にサブテーブル１３に
固着された押え継手２３、予圧付加手段２６にも伝わる
。しかしながら。

これらの部材２３．２６は、保持器２１で自在回転可能
に支持されたボール２２を介して点接触状態で案内継手
１６と係合しているから、案内継手１６にたいして送り
軸線の直交方向に自由に相対運動することで、振動等の
不用な動きは全て吸収してしまう。したがって、案内継
手１６ひいてはメインテーブル１４には、振動等は全く
伝達されず、結合機構１５を経て送りねじ３の軸線に沿
う送り方向の直線運動のみが伝わることとなる。しかも
、この結合機構１５の送り方向の剛性は、ボール２２を
常時予圧して用いた構造ゆえに隙間やガタを生じること
は全くなく、静圧継手に比し桁違いに大きいから、高速
に移動させても極めて高精度の作動及び位置決めが可能
である。また、結合機構の構造が簡単であり、安価にな
る。

第６図ないし第９図に第２の実施例を示す。

この実施例は、結合機構１５における予圧付加手段に弾
性部材を組み込んで、その弾力をボールに付加する定圧
予圧方式にした点が、上記第１実施例と異なっている。

すなわち、押え継手２３Ａはその上端部に間座を設ける
ことなく水平に延長し、その延長端に予圧付加手段２６
Ａを取付けである。この予圧付加手段２６Ａは、ばね受
は座４０ａを有する押え板４０と、押え継手２３Ａのボ
ール保持面２３ａに対向させたポール押圧面４１ａおよ
びその背面側にばね受は座４１ｂを有する予圧板４１と
、前記のばね受は座４０ａおよび４１ｂとの間に介装し
た弾性部材としての皿ばね４２とで構成しである。

この皿ばね４２は、必要に応じて一枚ないしは複数枚を
直列に組み合わせて用いる（図は三枚組の場合）。

予圧板４１は、第９図に示すように、押え板４０に突設
したピン４３に張り出し部４１Ａを引っ掛けて支持し、
案内継手１６の上面との接触を防ぐ構造である。

この実施例によれば１皿ばね４２の撓みを大きくできる
から、予圧を均一に掛けやすくなり、予圧過大が避けら
れるという利点がある。

第１０図には、第３実施例を示す。

これは予圧付加手段２６Ｂにおける弾性部材として、第
２実施例の皿ばね４２に代えて、波板ばね４４を用いた
ものである。こうすると、予圧板４１が、押え板４０の
ばね受は座４０ａと予圧板４１のばね受は座４１ｂとに
係合させた波板ばね４４に支持されるので、第２実施例
におけるビン４３及び張り出し部４１Ａが共に不要で、
構造が簡単になる。

ナオ、上記の各実施例におけるボール２２の保持器２１
は、それ自体をゴムその他の弾性体で形成し僅かに撓み
得るようにすると、上下左右への動きの自由度をより増
大させることができる。或いはまた。保持器をプラスチ
ック等で形成するとともに、それを別に設けた弾性体で
上下に僅かに変位可能に支持するようにしてもよい。

なおまた、上記の第２実施例および第３実施例における
弾性部材は１皿ばねや波板ばね等の金属材料に躍定する
必要はなく１例えばウレタンゴムのような機械的強度が
比較的大きい非金属弾性材料も適用可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、テーブル送り
方向に機械的に予圧を付加して高い剛性を得るとともに
、これに直交する面内のあらゆる方向に十分の自由度を
有し、かつ前記の予圧を調整することもできる簡単な構
造の結合機構を介してテーブルを駆動する構成としたた
め、送りねじ軸の振動やこれに螺合させたナツトの振れ
等を完全に吸収し、高精度かつ高速位置決めが低コスト
で実現できるという効果が得られる。また、低い周波数
の振動に共振したり、使用中にガタを生したりする現象
も防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す要部の拡大断面図で
第２図のＩ−１線断面となっており、第２図は第１図の
上面図、第３図は第１図の正面図。 第４図は第１の実施例の斜視図、第５図は結合機構の説
明図、第６図〜第９図は他の実施例を示し。 第６図は第１図に対応する拡大断面図、第７図は第２図
に対応する上面図、第８図は第３図に対応する正面図、
第９図は第８図の部品の組み合わせ斜視図、第１０図は
更に他の実施例を示し、同（ａ）図は要部断面図、同（
ｂ）図は第１０図（ａ）の部品の斜視図、第１１図は従
来のねじ送り移動テーブルの一例の平面図である。 ■はテーブル、２はガイド、３は送りねじ、４はナツト
　１３はサブテーブル、１４はメインテーブル、１５は
結合機構、１６は案内継手、１９゜２０は一対の案内面
、２１は保持器、２２はボール、２３は押え継手、２３
ａはボール保持面、２５はボール押圧面、２６．２６Ａ
、２６Ｂは予圧付加手段、４２．４４は弾性部材である
。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）送りねじに螺合したナットをガイドに沿い往復駆
   動可能なテーブルに結合してなるねじ送り移動テーブル
   において、前記テーブルをメインテーブルとサブテーブ
   ルとに分割するとともに、その分割テーブル同志を連結
   する結合機構を備え、該結合機構は、いずれか一方のテ
   ーブルに設けられ前記送りねじの軸線に直交しかつ背中
   合わせに対向させた一対の案内面を有する案内継手と、
   他方のテーブルに設けられ前記案内継手の一方の案内面
   に対向させたボール保持面と、他方の案内面に対向させ
   たボール押圧面を有する予圧付加手段とを備えた押え継
   手と、該押え継手のボール保持面及びボール押圧面と前
   記案内継手の一対の案内面との間にそれぞれ保持器で保
   持されて介在された一対のボールとを具え、前記ナット
   を前記サブテーブルに固定したことを特徴とするねじ送
   り移動テーブル。
2. （２）予圧付加手段は、前記ボールの直径の２倍と前記
   案内継手の案内面間距離との和より幾らか小さい距離を
   維持するべく前記押え継手の端部に設けた間座と、この
   間座の端面に片持ちに取付けたボール押え板とよりなる
   特許請求の範囲第１項記載のねじ送り移動テーブル。
3. （３）予圧付加手段は、前記押え継手の延長端部に片持
   ちに取付けたボール押え板と、押え継手のボール保持面
   に対向させたボール押圧面を有する予圧板と、上記ボー
   ル押え板および予圧板の間に介装した弾性部材とよりな
   る特許請求の範囲第１項記載のねじ送り移動テーブル。
4. （４）弾性部材は皿ばねである特許請求の範囲第３項記
   載のねじ送り移動テーブル。
5. （５）弾性部材は波板ばねである特許請求の範囲第３項
   記載のねじ送り移動テーブル。