JPS6392865A - ネジ軸とナツトとの螺合回転による直線移動装置 - 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】 く本発明が属する技術分野〉 本発明は、ネジ軸とこれに螺合するナツトをＪ（に回転
させ、両者の回転数の差（＝相対回転数）により直線移
動が得られるようにしたネジ軸とナツトとの螺合回転に
よる直線移動装置に関する。

く本発明の背景〉 従来、回転を入力すると直線連動が得られるネジ軸とナ
ツトの螺動を利用した装置には、（１）ネジ軸を回転可
能かつ軸方向移動不能に固定側に取付けるとともに、ネ
ジ軸に螺合したナツトを直線ガイドに案内される可動体
に固定し、ネジ軸をモータまたはハンドルで回転する方
法。

（２）ネジ軸を固定するとともに、ネジ軸に螺合したナ
ツトを直線ガイドに案内される可動体に回転可能に取付
け、ナー、トを可動体より設けたモータまたはハンドル
で回転する方法。

（３）　ネジ軸を直線ガイドに案内される可動体に固定
し、ネジ軸に螺合したナツトを回転可能かつネジ軸方向
移動率ス近に固定側に取付け、ナツトを固：＋ｉ２側よ
り設けたモータまたはハンドルで回転する方法。

（４）ネジ軸を直線ガイドに案内される可動体に回転可
能かつ軸方向移動不能に取付け、ネジ軸に螺合したナツ
トを固定側に固定し、ネジ軸をｊ＋ｆ動体より設けたモ
ータまたはハンドルで回転する方法。

の四つの方法以外は提供されていなかった。

マイクロメーターや精密位置決めテーブルに応用されて
いる差動ネジの原理も、ネジ軸とナツトの一方を回転し
他方を固定した機構を重複して有していて移動１ｔが相
殺されるようになっているにすぎない。

他方、ネジ軸とナツトの螺動と利用して高速移動を行わ
せるには、ポールネジが使用され、ネジ軸の一回転で一
ピッチ移動するので、高速移動には限度がある。ネジ軸
を−・条ネジでなく二条ネジまたは三条ネジにすれば一
条ネジの二倍または二倍の高速移動が実現できる訳であ
るが、ボールナツトがきわめて大径になるとともに製造
には困難が伴い、あまりに高価となる。

本発明者は、ｊｉ星差動歯車機構のように、それぞれ高
速で回転する二つの回転体の回転数の差（＝相対回転数
）を実際の回転として取出すことができる機構を構成す
れば、それは大幅に減速した減速機構を実現することな
るものと認識し、相対回転数を実際の回転や直線移動量
として取出すことができる機構を研究していたところ、
ネジ軸とこれに螺合するナツトを同一方向に回転させ、
かつ回転数を僅かに異ならせると、減速機を用いなくて
も入力回転数に対して大幅に減速した直線移動が得られ
ることを思い付いた。

く従来技術とその問題点〉 そこで１本願出願人が特許調査したところによれば、従
来において、ネジ軸とこれに螺合するナットを共に回転
させ、両者の回転数の差により直線移動が得られるよう
にしたネジ軸とナツトとの螺合回転による直線移動装置
は、口木国や特許出順公開公報・昭和５８年第５７５５
７号にかかる発１！１が唯一存在するのみであった。

しかしながら、同発明は、ネジ軸をモーターでダイレク
トドライブするとともに、ネジ軸に螺合するナツトをス
ライダー（可動テーブル）に固定したモーターでダイレ
クトドライブする構成であり、スライダー下面にモータ
ーを取付けるときは該モーターがベッドとの関係におい
て邪魔となるか、またはスライダー上面にモーターを取
付けるときはスライダー上面の複式刃物台やワーク支持
装置や角度割出盤等の設置スペースを邪魔することにな
り、またモーターがテーブルとともに移動するので電気
配線に不便を残すこととなっている。

また、このようなネジ軸とナツトが同時回転する直線移
動装置は、一方のモーターの回転が他方のモーターの回
転に影響を及ぼすようになっていて１例えば一方のモー
ターを１．００Ｏｒｐｍ、他方のモーターを９５０ｒｐ
＋＊としてネジ軸とナツトをイ・ｐかに回転数を相違さ
せて共回り回転させるには精密なコントロールに最大の
難点がある。しかし、上記したように、減速機を用いな
くても入力回転数に対して大幅に減速した直線移動と大
きな推力が得られる優れた長所がある。従って、位置決
めテーブルやモーター駆動式シリンダー装置などとして
駆動ユニット化することが産業トの利用価値が大きく高
まるが、上記の特許公開公報にかかる発明はスライダー
にモーターが設けられていて駆動ユニット化することが
困難である。

く本発明の目的〉 本発明は、ネジ軸とナツトを僅かに回転数が相違するよ
うに同一方向に同時回転させることにより、微速ないし
ａ微速か得られ、またネジ軸とナツトを互いに反対方向
に回転させることにより、ネジのリードの二倍の相当す
る高速移動が得られる直線移動装置を提供することを主
たる目的としている。

また本発明は、精雀位置決めテーブルや高速位置決めテ
ーブル、モーター駆動式の大推力もしくは高速のシリン
ダー装置などの駆動ユニットとして好適な構造であるネ
ジ軸とナツトとの螺合回転による直線移動装置を提供す
ることを副次的な目的としている。

また本発明は、従来のモーターの設置スペースや電気配
線の不便を解消できるネジ軸とナツトとの螺合回転によ
る直線移動装置を提供することを副次的な目的としてい
る。

く本発明の概要〉 本発明のネジ軸とナツトとの螺合回転による直線移動装
置は、ナツトが螺合するネジ軸と、相対回転不能に被嵌
されかつ軸方向移動可俺に案内される回転体を有する回
転伝達軸とが、互いに平行されそれぞれ回転可能かつ軸
方向相対移動不能に軸支持要素により支持されるととも
に、前記ナツトと前記回転体の両者がナツト支持要素に
よりそれぞれ回転可能かつ軸方向相対移動不能に支持さ
れ、さらにナツトと回転体の両者間、並びにネジ軸と回
転伝達軸の両者間がそれぞれ回転伝達手段により接続さ
れ、ネジ軸と回転伝達軸またはナツトと回転体が、それ
ぞれ別個のモーターに接続され回転されることにより、
上記のナツトとネジ軸とが同一方向に回転数を相違させ
て同時回転されるか、互いに反対方向に同時回転される
ようになっていて、ナツト支持要素または軸支持要素の
一方が固定側され、他方の支持要素がナツトとネジ軸の
相対回転数差による直線移動を生じる構成であり。

ネジ軸とナツトを同一方向に僅かに異なる回転数で同時
回転する構成にあっては、ネジ軸とナツトの螺動は、入
力回転数に対して大幅に減速された回転となり、可動側
の支持要素において微速ないし超々微速で移動が得られ
、また、ネジ軸とナツトを互いに反対方向に同時回転す
る構成にあっては、可動側の支持要素においてネジのリ
ードの二倍に相当する高速移動が得られるものである。

く本発明の目的達成の手段〉 本発明のネジ軸とナツトとの螺合回転による直線移動装
置は、例えば第１図に示すように、ネジ軸と、ネジ軸に
螺合するナツトと、ナツトドライブ用の回転伝達軸と、
回転伝達軸に被嵌され軸方向にスライド自在で回転伝達
軸と一体回転するナツト駆動用の回転体と、ナツト及び
回転体を回転可能かつ軸方向相対移動不能に支持するナ
ツト支持要素と、ネジ軸と回転伝達軸をそれぞれ回転０
■能に互いに平行させかつ軸方向相対移動不能に支持す
る軸支持要素と、ナツトと回転体の両者間を相互接続す
るナツト−回転体Φ回転伝達手段と、ネジ軸と回転伝達
軸の両者間を相互接続する二軸会回転伝達手段とを有し
、軸支持要素が固定側、ナツト支持要素が可動側とされ
ている構成であるか、 あるいは、第４図に示すように、 ネジ軸と、ネジ軸に螺合するナツトと、回転スライド用
の回転伝達軸と、回転伝達軸に被嵌され軸方向にスライ
ド自在で回転伝達軸と一体回転するネジ軸駆動用の回転
体と、ナツト及び回転体を回転可能かつ軸方向相対移動
不能に支持するナツト支持要素と、ネジ軸と回転伝達軸
をそれぞれ回転可能にＬＬいに平行させかつ軸方向相対
移動不能に支持する軸支持要素と、ナツトと回転体の両
者間を相互接続するナツト−回転体・回転伝達手段と、
ネジ軸と回転伝達軸の両者間を相互接続する二軸・回転
伝達手段とを右し、ナット支持要素が固定側、軸支持要
素が可動側とされる構成である。

第１図または第４図のいずれにしても、ネジ輛とナット
の一方がモーターで直結回転されており、ネジ軸とナツ
トの他方には、回転体と回転伝達軸と二つの回転伝達手
段を介してモーターの回転が伝達されるようになってい
る。

第１図及び第４図は、二つの回転伝達手段が、ネジ軸と
ナツトを回転数を相違させて回−・方向に回転させるよ
うになっている。このため、ネジ軸とナツトの螺動が入
力回転（＝実回転）に対して大幅に減速され、可動側の
支持要素において微速ないし超々微速で移動が得られる
ようになっている。

しかし、本発明は、二つの回転伝達手段が、ネジ軸とナ
ツトを互いに反対方向に回転させるようになっていて、
ネジのリードの二倍に相当する高速移動が得られる構成
や、 一方の回転伝達手段がクラッチ書ブレーキを含んで構成
されていて、ネジ軸とナツトの一方のみが回転して中速
ないし高速移動が（！）られる構成についても権利内容
として包含してものである。

以下１本発明のネジ軸とナツトとの螺合回転による直線
移動装置がどのように具体化されるか実施例によって詳
しく説ＩＪＩする。

く第一実施例・Ｑ＠第１図〉 先ず、構成を説明する。

ナラ）ｌが螺合するネジ軸２と、ナツト駆動用回転体３
が被嵌しており該回転体３を相対回転不能にかつ軸方向
移動可ｆＥに案内するナー、トドライブ用の回転伝達軸
４とが、固定ブラケットとなる軸支持要素５により互い
に平行してそれぞれが回転回部にかつ軸方向相対移動不
要に両端支持されるとともに、前記ナツトｌと前記回転
体３の両者が分割組付は構造とされている可動ステージ
となるナツト支持要素６により、それぞれが回転可ｔＦ
にかつ軸方向相対移動不要に両端支持されている０回転
伝達軸４は、その略全長に渡りキー７が凸段して設けら
れ　これに対応して回転体３の軸孔にはキー溝（符号な
し）が設けられている。

従って、回転伝達軸４は回転体３を相対回転不能にかつ
軸方向移動可能に案内している。ネジ軸２と回転伝達軸
４は、それぞれ軸受８，８、書・を介して軸支持要素５
に支持されており、また、回転体３とナツトｌは、中程
が大径で両端が小径となる段輪状に形成され、小径部が
軸受９．９、・會を介してナツト支持要素６に支持され
ている。

ネジ軸２の左端部は軸支持要素５の左直立壁外面５ａを
貫通して外方に延びていて、そこに、軸支持要素５の左
直立壁外面５ａへ取付けたダイレクトドライブ用す−ボ
ΦモーターｌＯの中空コアが被嵌している。ナラ）１の
外側に歯車１２が設けられ、また回転体３の外側に歯車
１３が設けられ、歯車１２と１３は互いに噛合されてい
る。南、ｉｆ　１２と１３は回転体３の回転をナラ）１
に伝達する両車−回転体・回転伝達手段である。ネジ軸
２は軸支持要素５の右直立壁外面５ｂを貫通して外方に
延びており、その右端部に歯車１４が設けられ、また回
転体３の軸支持要素５を貫通して外方に延びており、そ
の右端部に尚１Ｋ　１５が設けられ、南ＩＩＣ１４と１
５はＬｌ＝いに１１合され、ｉ＆１東カバカバー１６わ
れている。歯車１４と１５はネジ軸２の回転を回転伝達
軸４に伝達する二軸・回転伝達手段である。

従って、サーボ・モーター１０を回転駆動すると、ネジ
軸２が直接回転されるとともに、ネジ軸２の回転が歯車
１４．１５の噛合回転を介して回転伝達軸４に伝達され
回転体３が回転しさらに歯車１３．１２の噛合回転を介
してナツトｌが回転されるようになっている。このよう
にナツトｌの回転は、歯車１４．１５の噛合回転と歯車
１２．１３の噛合回転とを介して行われるから、ナツト
１とネジ軸２は同一方向に回転することになる。

歯車１２．１３．１４．１５は、ナツトｌとネジ軸２と
を回転数を相違させて同一方向に回転させる関係となる
ようにそれぞれ歯数が決められている必要がある。歯車
１２．１３の歯数が同一であるとともに歯車１４．１５
の歯数が同一であると、ナツト１とネジ軸２は同一回転
数となり螺動は行われない、また例えば、歯車１２．１
３の歯数比がｌ：２であるとともに歯車１４．１５の歯
数が２：ｌであるときも、ナツト１とネジ軸２は同一回
転数となり螺動は行われない、要するに、ｖ１１車１２
．１３．１４．１５は、＋−／）ｌとネジ軸２は同一回
転数とならないようにそれぞれの歯数が決められていれ
ば必要十分である。

次に作用を説明する。

山車１２．１３のそれぞれの歯数をＺ１２．２１３とし
、またそれぞれの回転数をＮ１２、Ｎ１３とすれＩｆ、
　２１２／ＺＩ３＝Ｎ１２／Ｎｌ３−−−一式（ａ）と
なる、また、歯車１４．１５のそれぞれの歯数を２１４
．２１５とし、またそれぞれの回転数をＮＩ４、Ｎ１５
とすれば、Ｚ　１４／　Ｚ　１５＝　Ｎ　１４／　Ｎ　
１５・・争・式％式％ ところが１回転体３と回転伝達軸４は一体回転するもの
であるから、　Ｎ＋３＝Ｎ１５　　となる、従って、式
（ａ）を　Ｎ１５＝　Ｎ＋２−　Ｚ１３／２１２　　と
変形し、ｔり式（ｂ）ヲＮ１５＝Ｎ１４−２１５／２１
４　　、！ｌ：変形すると、 Ｎ　１３＝　Ｎ　１２・Ｚ　１３／　Ｚ　１２＝　Ｎ　
１５二Ｎ＋４・Ｚ　１５／　Ｚ　１４の式が得られ、こ
れを整理す６と、Ｎ１２／Ｎ１４＝Ｚ１７−２１５／２
１３−２１４・・・式（ｃ）が得られる。

式（Ｃ）において、Ｎ１２はナツト１の回転数であり、
Ｎ１４はネジ軸２の回転数であり、ナツト１とネジ軸２
は同一方向に回転するから、結局、式（Ｃ）　＃　１の
とき、ナツト１とネジ軸２との間で螺動が行われる。

式（ｃ）＞１のときは、サーボ・モーター１０により図
のように右ネジのネジ軸２を右回転させると、ナツトｌ
は、ネジ軸２よりも大きく右回転し、すなわちネジ軸２
に対して右回転の螺動を行うことになり、またサーボ争
モーター１０によりネジ軸２を左回転させると、ナラ）
１は、ネジ軸２よりも大きく左回転し、すなわちネジ軸
２に対して左回転の螺動を行うことになる。また、式（
ｃ）＜１のときは、サーボ・モーター１０により図のよ
うに右ネジのネジ軸２を右回転させると、ナツトｌは、
ネジ軸２よりも小さく右回転し、すなわちネジ軸２に対
して左回転の螺動を行うことになり、またサーボ・モー
ター１０によりネジ軸２を左回転させると、ナツトｌは
、ネジ軸２よりも小さく左回転し、すなわちネジ軸２に
対して右回転の螺動を行うことになる６以上により、ナ
ツト支持要素６が左右に微速ないし超々微速移動できる
。

どの位に減速された移動が行われるかについて、具体的
な一計算例を以下に示す。

仮に、Ｚ　１２＝　２１３＝　２１５＝　１００　、２
１４＝　９９トすれば、式（Ｃ）　＝　１００／９９と
なり、モーター１０が１回転すると、ネジ軸２も１回転
し、ナラ）１は９！３／　１００回転し、　１／　１０
０回転の螺動が行われる。同様に仮に、Ｚ　１２＝　Ｚ
　１３＝　Ｚ　１４＝　１００、ＺＩ５＝９ｆｌｌとす
れば、モーター１０が１回転すると、ネジ軸２も１回転
し、ナツトｌは＋０１／　１００回転し、やはり　Ｉ／
　１００回転の螺動が行われる。

すなわち、モーター１０の一回転当り、ナツト支持要素
６が１７１００ピツチ移動できる。

なお、上記のように、軸間距離が同一である二ケ所にお
いて、二軸・回転伝達子役としての二つの山車１４．１
５と、ナツト−回転体・回転伝達ｐ段としての二つの南
軍１２．１３の四つのｆｋ　−１ｆのうち、任意の三つ
の歯・Ｖを同−歯数とし、他の一つの歯車を歯数を異な
らせるような関係が実現できることについて以下に付言
しておく。

まず、１！Ｉ数が多いときは問題なく実現できる。　　
　　゛例えば、三つの歯車の歯数が１００で残り一つの
南ｊｌｆの歯数を９７〜８８とすることができる。しか
し、歯数が少いときは、干渉を起して円滑な回転かでき
なくなる虞れがある０例えば、一般的に最小とされる歯
数１２．１１のときは、三つの歯−トの歯数が１３、残
り一つの歯車の歯数を１２または１４とすることはでき
ない。

これは、歯数が少いときは、−尚違いが歯１μの圧力角
に大きな変化を及ぼして、干渉を起すからである。そこ
で歯数が少いときは、いづれか−・対の歯車を転移（ア
ンダーカット）歯車とすると、実現できる。

く第二実施例・・・第２図〉 先ず、構成を説明する。

ネジ＋ｈ２と回転伝達軸４とが固定ブラダ−／　）とな
る軸支持要素５に互いに平行してそれぞれが回転可能に
かつ軸方向相対移動不ｆオに両端支持さねている、ネジ
軸２に螺合されたナツトｌと回転伝達軸４にスライド自
在に被嵌された回転体３とが可動ステージとなるナツト
支持要素６に回転自在に支持されている。ネジ軸２はサ
ーボモーターｌＯにより回転される。ネジ軸２と回転伝
達軸４は、二軸φ回転伝達手段である歯車１４，１５、
中間伝達軸１８及びクラッチ−ブレーキ１７により接続
されている。該クラッチ−ブレーキ１７は、回転伝達軸
４の側１７ａがブレーキであり。

ブレーキオンのとき回転伝達軸４を停止できるようにな
っているとともに、歯車１５の側がクラッチ１７ｂであ
りオン・オフによって該歯車１５と一体の中間伝達軸１
８の回転を回転伝達軸４に伝達したり遮断したりする。

ネジ軸２の回転は、歯１１ｔ、１４．１５、中間伝達軸
１８．クラッチ・ブレーキ１７を介して回転伝達軸４に
伝達され、さらに回転伝達軸４の回転はキー７により回
転体３に伝達され、歯車−回転体・回転伝達手段である
回転体３の外側の歯車１３及びナツト１の外側の歯車１
２を介してナツトｌに伝達される。ナフト１はネジ軸２
と同一方向に回転される。

従って、クラッチ・ブレーキ１７は、ブレーキ１７ａが
オフのとき回転伝達軸４の回転が保障され、このときク
ラッチ１７ｂがオンとなりネジ軸２の回転が回転伝達軸
４に伝達され、このときのネジ軸２とナラ）ｌの螺動は
上述した第一実施例の作用と同一となる。すなわち、ネ
ジ軸２とナツトｌの螺動が入力回転（＝実回転）に対し
て大幅に減速され、可動側の支持要素において微速ない
し超々微速で移動が得られる。

他方、ブレーキ１７ａがオンのとき回転伝達軸４は回転
停止され、このときクラッチ１７ｂはオフとなり、ネジ
軸２の回転が回転伝達軸４に伝達されることはない、従
って、ナツト１が回転しないから、サーボ・モーターＩ
Ｏを駆動するとネジ軸ｌのみが回転される。すなわち、
ネジ軸２の一回転でナツトｌが一ピッチ移動し、ナツト
支持要素６の中速ないし高速移動が得られる。

く第三実施例・・・第３図〉 先ず、４Ｒ成を説明する。

ネジ軸２と回転伝達軸４が、上面が長尺なベッド面とな
る軸支持要素５に互いに平行してそれぞれが回転可俺に
かつ軸方向相対移動不衡に両端支持されている。ネジ軸
２に螺合されたナツトｌと回転伝達軸４にスライド１”
Ｊ在に被嵌された回転体３とが可動ブロックとなるナツ
ト支持要素６に回転自在に支持されている、ナット支持
要素６の両側部下端と、軸支持要素５をｎ形に跨ぐＩＴ
Ｔ動スデステージ１９端とが一体に連結されている。

該可動ステージ１９は、ステージ部１９ａの下面１９に
付設された直線ガイドブロック２０と、軸支持要素５の
上面に備えられたガイドレール２１との保合案内を介し
て、安定して直線移動されるようになっている。ネジ軸
２はサーボモーター１０により回転される。ネジ軸２と
回転伝達軸４は、二軸・回転伝達手段である歯車１４．
１５により接続されている０回転伝達軸４の回転はキー
７により回転体３に伝達され、歯車−回転体・回転伝達
手段である回転体３の外側の歯車１３及びナツト１の外
側の歯車１２を介してナツトｌに伝達される、ナットｌ
はネジ軸２と同一方向に回転される。

従って、作用は、第１図の第一実施例の作用と同一であ
り、説明は省略する。

く第四実施例・・・第４図〉 先ず、構成を説明する。

ナツト１が螺合するネジ軸２と、軸駆動用回転体３が被
嵌しており該回転体３を相対回転不能にかつ軸方向移動
可能に案内する回転スライド用の、回転伝達軸４とが、
大型の可動ステージとなる軸支持要素５により互いに平
行してそれぞれが回転可能にかつ軸方向相対移動不能に
両端支持されるとともに、前記ナツトｌと１１１１記回
転体３の両者が分割組付は構造とされている固定ブラケ
ットとなるナツト支持要素６により、それぞれが回転可
濠にかつ軸方向相対移動不能彪に両端支持されている０
回転伝達軸４は、その略全長に渡りキー７が曲設して設
けられ、これに対応して回転体３の軸孔にはキー溝（符
号なし）が設けられている。

従って１回転体３は、回転伝達軸４と相対回転不能かつ
軸方向相対移動可能である。

ナラ）１の外側に歯車１２が被嵌され、回転体３の外側
に歯車１３が被嵌され、歯車１２．１３は、回転体３の
回転をナツト１に伝達するナツト−回転体・回転伝達手
段である。

ネジ軸２と回転伝達軸４は、それぞれ軸受８．８、・・
を介して軸支持要素５に支持されており、また１回転体
３とナツトｌは、中程が大径で両端が小径となる段輪状
に形成され、小径部が軸受９．９、―・を介してナツト
支持要素６に支持されている、ナット１の左端部はナツ
ト支持要素６を貫通して外方に延びていて、そこに、ナ
ツト支持要素６の左側壁へ取付けたダイレクトドライブ
用サーボ・モーター１０の中空コアが被嵌している。ネ
ジ軸２と回転伝達軸４のそれぞれの左端は、軸支持要素
５を貫通して外方に延びていて、それぞれの左端に設け
られた歯車１４．１５が噛合している。歯車１４．１５
は回転伝達軸４の回転をネジ軸２に伝達する二軸・回転
伝達手段である。

従って、サーボ争モーター１０を回転駆動すると、回転
体３が回転して回転伝達軸４も回転する９回転伝達軸４
の回転は、歯車１４．１５のｉ−合回転を介してネジ軸
２に伝達され、ネジ軸２が回転伝達軸４とは反対方向に
回転されるようになっている。そのため、ナツト１と回
転体３とを互いに反対方向に回転させると、ナツトｌと
ネジ軸２は同一方向に回転することになる。

従って、第一実施例との相違を比較した場合、固定側と
可動側が完全に逆になっただけであり。

ネジ軸とナツトを同時回転させ、回転数の差により直線
移動が得られる等の作用は第一実施例の場合と同一であ
る。

く第五実施例・・・第５図〉 この実施例は、」二記第−実施例と略同−のメカニカル
構造をしているシリンダー装置である。軸支持要素５は
端板ブロック５Ｃ１５ｄと円筒５ｅとからなり、端板ブ
ロック５Ｃ１５ｄによりネジ軸２と回転伝達軸４を両端
支持している。ネジ軸２は、端板ブロック５ｄを貫通し
ていて右端に歯車１４が設けられ、また回転伝達軸４も
端板ブロック５ｄを貫通していて右端に歯車１５が設け
られ、出力軸が端板ブロック５ｄを貫通するように取付
けたサーボ争モーターｌＯの出力軸に設けられた歯車２
４が中間歯車となって歯車１４゜１５に噛合している。

歯車１４．１５．２４は二軸・回転伝達手段である。

また、ネジ軸２に螺合するナツトｌの外側に歯車１２が
設けられ、また回転伝達軸４に被１ｉｌ−される回転体
３の外側に歯車１３が設けられ、歯車１２と歯車１３は
軸付中間歯車２３を介して噛合されている。歯車１２．
１３．２３は、回転体３の回転をナツト１に伝達するナ
ツト−回転体、争回転伝達手段である。

回転体３は回転伝達軸４にスライド自在に被嵌されかつ
回転伝達軸４によりキー７の働きで回転されるようにな
っている。そして、円筒５ｅの内側でスライダーとなる
ナット支持要素５が、ナー７ト１と回転体３と軸付中間
歯車２３を内部に収容するように回転自在に両端支持し
ている。ピストンロッド２２は、ナツト支持要素６に穿
設されたり−マ孔に嵌入され、リーマポルト２５により
連結され、軸支持要素５の端板５Ｃに貫通案内されてい
る。

しかして、そのメカニカル構造の木質は上記第一実施例
と同一であり、従って１作用についても第一実施例とほ
ぼ同一であるので説明は省略する。

く変形例、本発明に含まれる範囲拳・図示しない〉（１
）ネジ軸とナツトを逆方向に同時回転させるときは、ネ
ジ軸とナツトの相対回転数がそれぞれの実際の回転数の
和になりネジ軸とナツトの回転数が等しいときは二条ネ
ジに相当する超高速直線移動が得られる。すなわち、第
１図において、ナツトの外側の歯車と回転体の外側の歯
車との間に中間歯車を入れるか、またはネジ軸の外側の
歯車と回転伝達軸の外側の歯車との間に中間歯車を入れ
ると、ネジ軸とナツトが互いに反対方向に同時回転する
ことになる。このように、未発１５１は、二つの回転伝
達手段の回転伝達の関係が、ネジ軸とナツトを逆方向に
同時回転させるようになっている構成についても権利内
容として包含しているものである。

また、第２図に示すように、一方の回転伝達手段がクラ
ッチ会ブレーキを含んで構成されている構成との組合せ
についても包含するものである。

すなわち、ネジ軸とナツトを反対方向に同時回転させら
れるだけでなく、ネジ軸とナツトの一方のみを回転させ
られるようになっており、可動側の支持要素において超
高速移動が得られるのみならず、クラッチ・ブレーキの
作用によりネジ軸とナツトの一方のみの回転して中速な
いし高速移動が得られる構成についても権利内容として
包含しているものである。

（２）回転伝達軸は、スプライン軸、角軸、その他回転
体の摺動する部分が断面非円形であり１回転体に対して
相対的に軸方向に摺動案内するとともに回転体と一体的
な回転が行われる軸であれば良い。

（３）ネジ軸とナツトのネジの種類は、ポールネジ、角
ネジ、台形ネジ、三角ネジまたは丸ネジのいずれでも良
い、ナツトは、ネジ軸とのパックラッシを０とするため
に、ダブルナツト構造とするのが良い。

（４）二軸間回転伝達手段は、二個の歯車に限定される
ものでなく、三個以上の歯車列であっても良い、中間歯
車が奇数の場合と偶数の場合とに可変る構成であっても
良い。歯車列が多段もしくは無段変速機を構成していて
も良い、ナットとその外側に歯車は一体形成品または組
立品のいずれでも良い０回転体とその外側の歯車につい
ても同様である。その他、ｍ車列に変えて、ベルトもし
くはチェーン等の捲掛装置であっても良い。

（５）回転駆動手段は必須構成要件ではなく、モーター
と手動ハンドルのいずれにより、回転し得るどの部品に
対して回転入力が行われても良い。

（６）移動量または位置検出のためリニアエンコーダを
用いても良い。

（７）ナツトとネジ軸にロータリーエンコーダをそれぞ
れ直接取付けて、モーター始動時における二つのロータ
リーエンコーダのいずれか一方のパルス信号が入力した
ときではなく、他方のパルス信号が入力したときに、二
軸間回転伝達手段のバックラッシが解消され、ナツトと
ネジ軸の螺動が行われると考えられるの、このときに可
動側の支持要素が移動開始するものとして、それ以後の
いずれか一方のパルス信号を得て移動量または位置検出
制御をすること。

〈発明の効果〉 以上説明してきたように、本発明のネジ軸とナツトとの
螺合回転による直線移動装置は。

ネジ軸に螺合するナツトと、回転伝達軸に被嵌され回転
体とをナツト支持要素で支持するとともに、ネジ軸と回
転伝達軸とを軸支持要素で支持し、ネジ軸と回転伝達軸
及びナツトと回転体をそれぞれ回転伝達手段で連結し、
モーターの回転伝達系を二つに分けてネジ軸とナツトの
うち一方はグイレフトドライブでき他方は回転・スライ
ド系を介して回転する構成なので以下の効果を有する。

（１）ネジ軸とナツトを僅かに回転数が相違するように
同一方向に同時回転させ得る場合にあっては微速ないし
超々微速か得られ、またネジ軸とナツトを互いに反対方
向に回転させ得る場合にあってはネジのリードの二倍の
相当する高速移動が得られる。

（２）減速機なしに大幅な減速が行われ、減速機が不要
である。

（３）モーターは減速機を備える場合のトルク出力と同
じにすることができる。この結果、従来のサーボ・モー
ター、パルスモータ−１またはステップモーターはダイ
レクトドライブ用となり得る。これは重大なコストパー
フォーマンスをもたらすことになる。すなわち、ダイレ
クトドライブ用モーターは、高トルク・低回転を得るた
めにコイルの巻数が数十倍となりきわめて大径かつ高価
である。

（４）上記の（１）ないしく３）により、計測機械、直
交座標ロボット、超精密加工機、半導体製造・検査装置
の超精密位置決めテーブルまたは超精密位置決め駆動手
段として、あるいは、光ディスクの原盤記憶装置やコン
パクトディスクやビデオディスクのピックアップ装置と
して、あるいは、枚葉印刷機や枚葉包装機のシート紙の
テーブル昇降手段として好適である。また、プリンター
やプロッターやカラースキャナー等における高速移動手
段としても好適である。

（５）大幅な減速が行われる構成では、大きな推力が得
られ、モーターが停止ヒした場合セルフロックが働くの
で、減速機やブレーキ装置が不要な（クラッチは必要）
小型大出力のモータ一式シリンダー装置が実現できる。

また、重量物を無重力状態に吊−しげるバランサーのシ
リンダー装置にも好適である。他方、ネジのリードの二
倍の相当する高速移動が得られる構成では高速位置決め
が実現できる。

（６）位置決めテーブルやモーター駆動式シリンダー装
置などとして駆動ユニット化するヒで好適なａ造である
。

（７）部品点数が少く、構造が簡単で、製作コストがは
るかに安価である。

既存の超精密位置決め用の微速移動装置、特に差動ネジ
式のものに比べてもストロークをはるかに大きくとるこ
とができ、部品点数が少く、構造が簡単で、製作コスト
がはるかに安価である。

（８）ストロークをいくらでも大きく取れるので、モー
タ等、磁界発生源が近くにあってはならない用 とされる電子ビームパターン転写装置／テーブルにも採
用可能である。

なお、クラッチ・ブレーキを備えた実施態様のものにあ
っては、微速ないし超々微速移動または超高速移動のい
ずれかが得られるだけでなく、中速ないし高速移動も合
わせて得られる。すなわち、クラッチ舎ブレーキの作用
でネジ軸とナツトを択一的に回転させることができ、従
来の螺動が行われるからである。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも本発明のネジ軸とナツトとの螺合回転に
よる直線移動装置にかかり、第１図はテーブル装置とし
た第一実施例の縦断正面図であり、第２図はテーブル装
置とした第二実施例の縦断正面図であり、第３図はテー
ブル装置とした第三実施例の縦断正面図であり、第４図
はテーブルＪＡｔとした第四実施例の縦断正面図であり
、第５図はシリンダー装置とした第五実施例の縦断正面
図である。 ｌ−争ナット、　　　　　２１）　１＋ネジ軸、−３φ
ψ回転体、 ４＠・回転伝達軸、　　５・・軸支持要素、６・・ナツ
ト支持要素、 １２．１３．２３・ψ−尚歯車ナツト−回転体・回転伝
達手段）、 １７・・・クラッチ・ブレーキ、 １４．１５．２４・・・山車（二軸・回転伝達手段）。 第１図 第３図 第４図 第５図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ネジ軸と、ネジ軸に螺合するナットと、回転伝達
   軸と、回転伝達軸に被嵌され軸方向にスライド自在で回
   転伝達軸と一体回転する回転体と、ナット及び回転体を
   回転可能かつ軸方向相対移動不能に支持するナット支持
   要素と、ネジ軸と回転伝達軸をそれぞれ回転可能に互い
   に平行させかつ軸方向相対移動不能に支持する軸支持要
   素と、ナットと回転体の両者間を相互接続するナット−
   回転体・回転伝達手段と、ネジ軸と回転伝達軸の両者間
   を相互接続する二軸・回転伝達手段とを有し、 軸支持要素とナット支持要素の一方が固定側、他方が可
   動側とされ、いずれかにおいて回転入力が行われて可動
   側の支持要素がナットとネジ軸の相対回転数差に応じた
   直線移動を生じるようになっていることを特徴とするネ
   ジ軸とナットとの螺合回転による直線移動装置。
2. （２）二つの回転伝達手段が、ネジ軸とナットを回転数
   を相違させて同一方向に回転させるようになっている構
   成である特許請求の範囲第１項記載のネジ軸とナットと
   の螺合回転による直線移動装置。
3. （３）二つの回転伝達手段が、ネジ軸とナットを互いに
   反対方向に回転させるようになっている構成である特許
   請求の範囲第１項記載のネジ軸とナットとの螺合回転に
   よる直線移動装置。
4. （４）一方の回転伝達手段がクラッチ・ブレーキを含ん
   で構成されている特許請求の範囲第１項または第２項記
   載のネジ軸とナットとの螺合回転による直線移動装置。