JPS6411864B2

JPS6411864B2 -

Info

Publication number: JPS6411864B2
Application number: JP15745481A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Teramachi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-10-05
Filing date: 1981-10-05
Publication date: 1989-02-27
Also published as: JPS5861352A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、シヤフトの回転により前進若しくは
後退するボールねじのスピードが該シヤフトに前
記ボールねじと任意間隔をおいて形成した他方の
ねじみぞのリード差を利用したボールねじとボー
ルスプラインの協同により微速かつ精密送りが１
本のシヤフトにて可能ならしめた動力伝達機構に
関する。

従来、早送り、微速かつ精密送りの切換装置に
は複雑なギヤーによる変速機構あるいはウオーム
ギヤーとの組合せすなわち軸が直角に交じる機構
などが用いられているが、これらは機構が複雑で
相当のスペースを必要とし、かつ、高精度な送り
機構は極めて難しい。

又、カツテングツール、テーブルあるいは被加
工物（ワーク）の左右移行スピードは歯車、ベル
トチエーンあるいはリンク機構、カム機構などの
如き複雑な構成からなる動力伝達を単体のシヤフ
トに適用することは機械全体が大型化になるため
難しく、まして機械装置への組込むさいの困難に
併せて保守点検が容易でない。

又、右螺旋及び左螺旋を刻んだ螺旋体にナツト
を螺合させ、該ナツトを回転しないで摺動し得る
よう装置し、螺旋体の回転によりナツトは互いに
反対方向に進退する。

即ち螺旋体の１回転毎にナツトは両螺子のピツ
チの和だけ進退する。

右螺旋及び左螺旋による直線運動機構および螺
旋体にピツチを異にした同じ向きの螺旋を切り、
ナツトを台上に固定し、ナツトを摺動し得るよう
に装置すれば、螺旋体の１回転毎に螺旋体のピツ
チだけ反対方向に退くがため、結局ナツトの実際
の動きはそのピツチの差動となり、極微細な摺動
をなさしめるに適する螺旋体による微動直線運動
機構がよく知られている。（昭和32年10月15日株
式会社技報堂発行「機械運動機構」第34頁第156
項および第157項参照）ところが、上記直線運動
機構および微動直線運動機構の使用される「ね
じ」は普通の雄ねじと雌ねじが直接接触する所謂
ねじ対偶となるため、ころがり摩擦にくらべて摩
擦係数が数倍大きくなり、かつより多くの回転駆
動力を必要とする。

本発明の目的とするところは、単一シヤフト上
に、リード差のあるねじみぞ２ヶ所とボールスプ
ラインをその端部に設け、該シヤフト回転時に前
記ボールねじを前進あるいは後退させ、これら進
退スピードは前記両ボールねじ間のリード差に相
当する微速送りを可能ならしめ、しかも機構全体
が簡単にして極微少送りを可能にした動力伝達機
構を提供することにある。

例えば、リード10mmのねじみぞと9.9mmリード
のねじみぞが単一シヤフトにセツトされている場
合、そのリード差は0.1mmである。

シヤフトが回転したときは一方のボールねじは
10mm他のボールねじは9.9mm同方向あるいは反対
方向に移動する。

従来の機構では非常に複雑で多数の部品あるい
は送り機構を必要とするので、コンパクトにまと
められないとか、機械部分が複雑で多数の部品を
使用するので、バツクラツシユあるいは部品精度
誤差等が重なるので精密送りには特に難しい。

本発明における「ボールねじ」とは予圧ボール
ねじを云う。

該予圧ボールねじは軸方向すきまをゼロにし、
さらに軸方向荷重に対する弾性変位量を最少に
し、剛性を向上させる、その結果寿命が長くな
る。（第３図イ，ロ参照）また、「ボールスプライン」とはスプラインシ
ヤフトと外筒間に多数のボールが介在し、シヤフ
トの軸方向移動が自由にして、シヤフトの回転ト
ルクを外筒に伝達することのできるものをいう。
（第２図イ，ロ参照）また、本発明における「リード」とは多数のボ
ールを介して互いにはまりあつている「ねじみ
ぞ」を形成したシヤフトと同じくねじみぞを形成
した「ナツト」の一方を固定し、他方を軸心のま
わりに回転したときに進む距離をいう。

本発明によればボールねじとボールスプライン
の使用により軸方向の遊びがほとんどなく、機構
もきわめて簡単で部品数も少ないので極めて精密
な送りが可能である。

本発明における非可動ボールねじとはナツトの
部分がボールスクリユの回転によつても軸方向に
移動することのないことを意味する。

その要旨とするところの機構はシヤフトの一方
にスプライン、他方に任意間隔をおいて少なくと
も２つ以上のねじみぞが左右に形成された前記シ
ヤフトと、該シヤフトに形成されたねじみぞには
リード差があり、かつ、それぞれのリードに対応
するボールねじがそれぞれ螺合され、かつスプラ
イン側にはボールスプラインが嵌合されてなるボ
ールスプライン付きボールねじにおいて、前記ボ
ールねじの内、可動ボールねじは移動部材に取付
けられ、前記可動ボールねじの後方の非可動ボー
ルねじはハウジングに保持され、そして該ハウジ
ングの後端にはリング部材を介して前記スプライ
ンが回転自在に取付けられ、該ボールスプライン
の外周には回転駆動部材が取付けられていること
を特徴とする微速かつ精密送り用動力伝達機構に
ある。

以下図に基づいて本発明の好適例を説明する。

符号１０はシヤフトで、該シヤフト１０の一方
にスプライン１１、他方に任意間隔１２を置いて
図に向かつて右側に第１ねじみぞ１３および左側
に第２ねじみぞ１４が形成される。

該第１ねじみぞ１３のねじ山と第２ねじみぞ１
４ねじ山とはリード差すなわち第２ねじみぞ１４
のリードは第１ねじみぞ１３のリードより大きく
形成する。

該第１ねじみぞ１３にはダブルナツト方式のボ
ールねじ２２，２３がボールを介して螺合され、
該ボールねじ２２，２３はシムプレート２０，２
４を中間に挾んで左右に配されていることにより
矢印ａ方向にそれぞれ予圧がかけられる。（第３
図イ，ロ参照）前記スプライン１１の外周にボー
ルを介してボールスプライン２１を嵌合し、スプ
ライン１１を形成したシヤフト１０が摺動自在に
配され、また該ボールスプライン２１に回転力を
付与すると、ボールを介してシヤフト１０が時計
方向あるいは反時計方向に回転される。

次に、本発明について詳細に説明する。

第１図におけるボールねじ２２，２３はシムプ
レート２４を中間に挾んで左右に配する形でシヤ
フト１０の第１ねじみぞ１３に嵌合する。

該ボールねじ２２，２３の外周に固定側のハウ
ジング２６が嵌合されると共に該ハウジングのフ
レーム２８を境にして端面に前記ボールねじ２２
のフランジ２５がビス２７を介して固着される。

従つて、該ボールねじ２２，２３は非可動ボー
ルねじとなりハウジング２６に保持されることに
なる。

該ハウジング２６のフレーム２８の後端軸方向
に断面略凸形状に形成することにより大小の円筒
面２９，３０が形成される。

該大きい円筒面２９にリング３１を嵌合し、該
円筒面２９にネジ３４を介して固着する。

前記ハウジング２６の後端面３２に中空状円板
３３をビス３５を介して固着する。

該中空状円板３３の直径は前記ハウジング２６
の後端面３２の径より幾分大きく形成されてい
る。

該リング３１と中空状円板３３間に環状凹部に
合致する断面略Ｌ字状環体３６のフランジ３７を
嵌合すると共に該環体３６の開口端３８に中空状
円板３９を嵌合し、ネジ３４を介して中空状円板
３９を固着する。

該リング３１の端面と接する側の環体３６の外
周面には目盛４１が形成されている。

該中空状円板３９の端面にはスプラインシヤフ
ト１１にボール５０を介して嵌合するボールスプ
ライン２１のフランジ４２がビス４３を介して固
着される。

４４はキーで、前記ボールスプライン２１の外
周に嵌合されるボス４５を固着する。

該ボス４５の所要箇所にハンドル４６のアーム
４７を取付ける。

４８はテーブルの如き移動部材で、可動ボール
ねじ１８，１９の外周に嵌合した後、ビス４９に
て固着される。

次に作用について説明する。

まず、ハンドル４６の回転によりシヤフト１０
が左回転されると、ボールスプライン２１と共に
スプラインシヤフト１１が回転され、同時に該ボ
ールスプライン２１の一端に結合されている断面
略Ｌ字状環体３６がハウジングの環状凹部内を摺
転されるのみで、非可動ボールねじ２２，２３に
は動力は伝達されない。

シヤフト１０は非可動ボールねじ２２，２３
（ハウジングに固着されている。）の第１ねじみぞ
１３に案内されながら後退（図に向かつて右方
向）する。

さらに、左回転するシヤフト１０は同シヤフト
上に形成された第２ねじみぞ１４と螺合する可動
ボールねじ１８，１９が図に向つて左方に前進さ
れる。

該可動ボールねじ１８，１９は非可動ボールね
じ２２，２３のリードより小さく形成されている
ので、該可動ボールねじ１８，１９のスピードは
前記非可動ボールねじ２２，２３のリード差に相
当する微速送りとなる。

例えば非可動ボールねじ２２，２３のリードが
10.1で、これに対する可動ボールねじ１８，１９
のピツチが10.0と仮定すると、可動ボールねじ１
８，１９のスピードはその差0.1の微速送りにな
る。

本発明におけるボールねじは第３図に示す如
く、数本のボルトによつて左右のナツト同志が締
め付けられているので、ねじみぞを形成したシヤ
フトと同じくねじみぞを形成したナツト間の軸方
向遊びがない予圧ボールねじが採用され、また本
発明におけるボールスプラインは第２図に示す如
く、スプラインシヤフトの３条の突起を左右より
挾むように負荷ボールが配置されているので、回
転方向のアンギユラーラツシユがない予圧ボール
スプラインが採用されている、従つて、第１図に
示す如く、両者間に遊びがなくボールスプライン
にハンドルにより回転力を付与すると、微速送り
されるボールねじの働きに対応する応答性が優れ
ている。

また、微速送りの方向が変わるときも全く遊び
がないので、追従性がよい。

また、入力に対してボールねじのナツトの移動
が微速送りのため、数十倍の推力がナツトに付与
することができる格別の効果を有する。

また、微速送り機構は極めて少ない部品の組合
せから構成されているため、保守管理が容易にし
て、かつ故障の少ないボールスプライン付き動力
伝達機構を提供することができる。

また、上記ボールねじは剛性が大であるから、
正確な位置決めができると共に摩耗などがないか
ら長期の使用に耐えられる格別の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の動力伝達機構の一部断面正面
図である。第２図は本発明の動力伝達機構に使用
するボールスプラインで、イは同図ロＡ−Ａ線断
面側面図、ロはボールスプラインの上部半截正面
図である。第３図は本発明の動力伝達機構に使用
するボールねじで、イはボールねじの正面図、ロ
は同図イＡ−Ａ線断面側面図である。１０：シヤフト、１１：スプラインシヤフト、
１３：第１ねじみぞ、１４：第２ねじみぞ、１
８，１９：可動ボールねじ、２２，２３：非可動
ボールねじ。

Claims

【特許請求の範囲】

１リードを異にしたねじみぞ１３，１４が任意
間隔をおいて左右に形成されたシヤフト１０と、
該シヤフト１０の一方にスプライン１１が形成さ
れると共に該スプライン１１にはボールスプライ
ン２１が嵌合されており、さらに前記左右ねじみ
ぞ１３，１４にはボールねじ１８，１９，２２，
２３がそれぞれ螺合されてなる微速かつ精密送り
用ボールスプライン付ボールねじにおいて、前記
ボールねじ１８，１９，２２，２３の内、可動ボ
ールねじ１８，１９は移動部材４８に取付けら
れ、前記可動ボールねじ１８，１９の後方の非可
動ボールねじ２２，２３はハウジング２６に保持
され、そして該ハウジング２６の後端にはリング
部材３１を介して前記ボールスプライン２１が回
動自在に取付けられ、該ボールスプライン２１の
外周には回転駆動部材４６が取付けられているこ
とを特徴とする微速かつ精密送り用動力伝達機
構。