JPS61286663A - 送りねじ装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、送りねじ装置に関し、例えば回転軸の回転運
動をブロックの直線運動に変換する装置として用いられ
て各種のロボット、工作機械、１産業機械等に使用され
る。

（従来の技術） 従来、送りねじ装置としては、三角ねし、台形ねじ、角
ねし等の形成されたねじ軸とナツトのねじ面を滑らせ動
力を伝達する方法と、第１２図に示すボールねじ、スパ
イラル・ボール・スプライン等にある様にねじ軸５０と
ナツト５１のねじ溝の間に鋼玉５２を多数介在させて動
力を伝達する方法がある（例えば、技術雑誌、日経人カ
ニカル、１９８４．１２．１７「寿命試験が生んだ新型
ポールねじ整数巻きや滑りのない構造を考案」）。

ところが、前者は機械効率が低いということと、滑りに
よる動力伝達のため高速でねじ軸やナツトを回転できな
いという問題が有り、又後者は鋼玉が総玉形式で組み込
まれていることから、鋼玉同士の衝突音による騒音や摩
擦・摩耗が発生したり、特にボールねしにおいては、取
り扱い中の鋼玉の脱落、あるいはリード角の限界から高
速送りが不可能であるという、問題点があった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上記の問題点に鑑みなされるものであって、
その目的は高い機械効率を得るとともに、騒音の発生す
ることのない静粛な、しかも大きなリード角により高速
送りが可能な送りねじ装置を提供することにある。

（問題を解決するための手段） しかして、その構成は、螺旋状のねじ溝が外周に形成さ
れた回転軸と、該回転軸のねじ溝のリード角に相対し、
かつ前記回転軸のねじ溝に外接するローラと、該ローラ
を回転自在に支持するとともに、前記回転軸に対°して
の回転可能に支持され、もしくは前記回転軸の軸方向に
直線移動可能に支持されるブロックとを具備することを
特徴とする。

（作　用） 上記構成によると、例えば回転軸が回転駆動される場合
は、ブロックに回転自在に支持されたローラが回転軸の
ねじ溝に沿って回転する作動により、ブロックが回転軸
の軸方向に沿って直線移動いわゆる送り移動する。又ブ
ロックが回転駆動される場合は、ローラと回転軸のねじ
溝の作動により、回転軸がその軸方向へ送り移動するこ
とになる。

（実施例） 次に、本発明の一実施例を第１図、第２図に基づいて説
明する。第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２
図は第１図におけるＡ−Ａ線に沿う部分断面図である。

図中符号１は外周に螺旋状のねじ溝１ａが４条形成され
た回転軸であって、このねじ溝１ａは第２図に示す様に
ねじ溝１ａに対する直角の断面においてＶ字状の溝であ
る。

このねじ溝ｌａに係合するようにその外周が凸のＶ字形
状を有する４個のローラ２は、４条のねじ溝１ａの各々
の溝に外接するように、回転軸１の外周にてブロック５
に支持されている。ローラ２は第２図に示す様に、その
内周に設けられる鋼玉３及びインナレース４で構成され
る複列アンギュラ玉軸受によって、ビン６に回転自在に
支持されている。ビン６はローラ２が回転軸１のねじ溝
１ａに沿って回転可能となるようにブロック５に支持さ
れている。

次に作動について説明する。

上記構成において、回転軸１の一端を駆動モータ等と連
結して回転駆動可能にするとともに、ブロック５を回転
軸１の軸方向に沿って設けられる直線状のガイド上に（
図示せず）摺動自在に、かつ回転は規制されるように設
けて、回転軸１を回転駆動すると、ブロック５に回転自
在に支持されたローラ２が回転軸１のねじ溝１ａに沿っ
て回転する作動によって、ブロック５は回転することな
くガイドに沿って直線駆動される、即ち送り駆動される
。

また、回転軸１を回転しないように規制し、かつ回転軸
１をその軸方向には摺動自在に支持するとともに、ブロ
ック５を回転駆動すると、ローラ２と回転軸１のねじ？
ＪＩ１１ａの作動により、回転軸１がその軸方向へ送ら
れて直線駆動される。

尚、回転軸１のねじ溝１ａとブロック５に回転自在に支
持されたローラ２の作動により、上述と逆に回転軸１の
直線駆動をブロック５の回転駆動に、またブロック５の
直線駆動を回転軸１の回転駆動に伝達変換することも可
能であることは言うまでもない。

次に第２実施例を第３図〜第６図に基づいて説明する。

前述の実施例との相違点は、２個の前記ブロック５とそ
の間に介在する間座７をボルト８によって一体に固定し
た点、及びローラ２の支持方法にある。

前述したローラ２と同様のローラ２”は、ピン６°によ
って各々ブロック５に回転自在に支持されており、この
ピン６′は第４図〜第６図に示すように、ブロック５に
支持される同軸外周面を持つ両端の支持部６１　　ａと
、支持部５１　　ａの軸に対して偏心した外周面を持ち
前記ローラ２°を支持する偏心軸受部６゛ｂ、と、一端
の２回申溝６”　Ｃと形成されている。ピン６゛は止め
ねじ９によってブロック５に回転しないようにねじ止め
固定される。

上記構成においてブロック５の間に介在する間座７の幅
を変更することにより、２個のブロック５に支持される
ローラ２°の回転軸１の軸方向間隔を調整変更し、ロー
ラ２°　と回転軸１のねじ溝１ａとの間に、回転軸１の
軸方向と同方向の予定を与えることができる。このため
ローラ２゛　とねじ溝１ａとが高精度に係合するので、
回転軸１の回転量をブロック５の直線移動量に高精度に
伝達変換することができる。更に、ピン６°の支持部６
１　　ａ、偏心した軸受部６“　ｂを回転調整し、ロー
ラ２゛と回転軸１との中心距離を微調整して、ローラ２
″　と回転軸のねじ溝１ａとの間に、回転軸ｌの軸方向
と直角方向に予圧を与える、即ちローラ２゛をねじ溝１
ａとより係合する方向予圧を与えるよう微調整すると、
前述と同様に回転軸１の回転量をブロック５の直線移動
量に高精度に伝達変換される。

次に上述した送りねじ装置を直角座標ロボットに適用し
た例を第７図〜第９図に基づいて説明する。

第７図は直角座標ロボットの斜視図、第８図は第７図に
おけるＤ−Ｄ線に沿う断面図、第９図は第７図における
Ｅ−Ｅ線に沿う断面図である。

この直角座標ロボットは、Ｘ軸に沿って摺動するＸスラ
イドフレーム１６と、工具２１及び工具駆動様モータ２
２を装着してＹ軸に沿って摺動するＸスライドフレーム
１７とから構成される。このスライドフレーム１６．１
７は、各々上述した送りねじ装置によって直線駆動され
る。

ガイドフレーム１３の上面には、スライドフレーム１６
をフレーム１３の長手方向に沿って摺動する摺動面が形
成されており、そのフレーム１３の両端部は第８図に示
す様に、ベアリング軸受１５が設けられて上述の回転軸
１を回転自在に支持する。Ｘスライドフレーム１６の下
部には、回転軸１と嵌合する上述したブロック５が２個
設けられている。これらのブロック５は前述した様に回
転軸１のねじ溝に外接するローラを有しており、間座７
を介して固定ブロック、固定プレー）５ａによって一体
にＸスライドフレーム１６に固定されている。よってガ
イドフレーム１３に固定したＸ軸駆動モータ１１が回転
すると、カップリング１２を介してモータ１１と連結さ
れた回転軸１が回転し、前前述した回転軸１とブロック
５の作動によってブロック５及びＸスライドフレーム１
６がＸ軸方向のガイドフレーム１３に沿って直線駆動さ
れる。

Ｘスライドフレーム１６に固定されたガイドフレーム１
８、ガイドバー１９は、Ｘスライドフレーム１７に取り
付けられた軸受によりＸスライドフレーム１７をＹ軸方
向に摺動自在に支持する。

またＸスライドフレーム１６とガイドフレーム１８の一
端には、回転軸１を回転自在に支持するベアリング軸受
１５が設けられている。またＸスライドフレーム１７内
には、ブロック５、間座７が前記Ｘスライドフレーム１
６に固定されたのと同様に、固定プレート５ａによって
固定されている。

よって、フレーム１６に固定されたＸ軸駆動モータ１１
が回転すると、カップリング１２を介してモータ１１と
連結された回転軸１が回転し、前述した様に、回転軸１
とブロック５の作動によってブロック５及びＸスライド
フレーム１８がＹ軸方向のガイドバー１９に沿って直線
駆動する。

ここでねじ溝の形成された回転軸１のリード角を大きく
すると、モータ１１の１回転当りのブロック５の直線移
動量が大きくなるので、回転軸１の外径を大きくするこ
となく、しかもモータ１１の回転速度を大きくすること
なくＸ、Ｙスライドフレーム１６．１７を真速で送り駆
動することが可能となる。尚、上述の実施例においては
、ねじ＃１ａのリード角を６０度以上にすることができ
た。□ 次に送りねじ溝をボルト締め回転駆動装置に応用した例
について第１０図、第１１図に基づいて説明する。第１
０図はボルト止め回転駆動装置の斜視図、第１１図はそ
の縦断面図を示す。

ねじ溝の形成された回転軸１は出力軸部１ｂを介して、
その一端にドライバビット３１が装着されるとともに、
シリンダ３２及びシリンダカバー３３に取り付けられた
軸受３４によって回転自在に支持されている。シリンダ
３２内には、回転軸１のねじ溝１ａと外接するローラ２
を有するブロック５がピストンとして摺動自在に収納さ
れており、このブロック５はシリンダ３２内を２個の圧
力室４２．４３に区画形成する。圧力室４２．４３は各
々シリンダカバー３３に形成された油圧ボート４４、シ
リンダ３２に形成された油圧ボート４５を介して圧油が
供給される。

このブロック５の外周面はシリンダ３２内で摺動可能な
ように円筒形状している。またブロック５には、一端を
シリンダカバー３３に正大固定されたガイドピン３５が
摺動自在に貫通しており、このガイドピン３５によって
ブロック５の回転が規制される。

尚、圧力室４２．４３は、ブロック５の両端内側にある
シール用Ｏリング３６、及びガイドピン３５の外周に設
けられるＯリング３７によって油密に隔離されている。

環状シール部材４１の内側には、回転軸１のねじ溝１ａ
に対応した形状で、かつそのねじ溝１ａの条数に対応し
た数のシール突部４１ａが形成されており、ねじ溝１ａ
を介して圧力室４２．４３が連通しないようにシールし
ている。尚、符号３８．３９はシール用０リング、４０
はシリンダカバー３３と一体に固定されるプレート部材
である。

上述のボルト締め回転駆動装置において、油圧ボート４
５から圧油が供給される圧力室４５の圧力が上昇すると
、ピストンであるブロック５がシリンダ３２内を第１１
図に示す矢印方向に油圧を受けて摺動する。この摺動は
、ブロック５のローラ２とねじ溝１ａの作動によって、
回転軸１、出力部１ｂ及びドライバビット３１の矢印方
向の回転駆動に変換されて、ボルト４６を回転ねじ締め
する。尚、矢印方向に対して逆転するときは、油圧ボー
ト４４から圧油を供給する。

ここでねじ溝１ａのリード角を大きくすると、グロック
５の外径及び油圧が同一であっても、出力部１ｂから得
られる回転トルクは大きくなることは言うまでもない。

従って、本発明の送りねじ装置を適用すると、このリー
ド角を大きくすることができるとともに機械的効率が向
上するので、従来と同一の油圧、同一の外径のピストン
を用いても大トルクの、しかも安定した回転駆動力を得
ることができる。

尚、上述の実施例において、回転軸１の外周に形成され
るねじ溝１ａ、及びローラ２の外周は７字形状であった
が、この形状は第４図に示す様なＵ字形状、又は半円形
状、更にはねじ溝１ａとローラ２が嵌合する他の形状で
あっても良い。また上述の実施例では、４条のねじ溝１
ａと４個のローラ２の嵌合によって構成されているが、
最も好ましいのは３条のねじ溝１ａと３個のローラ２の
嵌合によって構成されるものであり、またねし溝１ａの
条数、ローラ２の個数は上述以外であっても同様の効果
を有することは言うまでもない。

（発明の効果） 以上述べた様に、本発明による送りねじ装置は回転軸の
外周に形成されたねし溝と、これに相対したローラを外
接する構造であるから、次の様な効果を有する。

第１には、本発明の送りねじ装置は、ブロックに回転自
在に支持されるローラの転がり接触によって回転駆動が
直線駆動に、又はその逆に直線駆動が回転駆動に伝達変
換されるため、従来のボールねじての問題、すなわち第
１２図で示す鋼玉５２同士の衝突やリターンチューブ部
５３での不規則な綱玉５２の運動によって発生する騒音
がなくなり、非常に静粛で、かつ機械的効率が高いもの
となる。

第２には、従来のボールねしはねじ軸５０とナツト５１
の間に鋼玉５２を介在させてねじ軸５０がナツト５１の
内側にねし溝に内接していたのに対して、本発明は回転
軸のねじ溝にローラを外接させる構成であるため、ロー
ラの回転軸を変更するとともに、それに対応するねし溝
のリード角を変更することによって、ローラとねじ溝の
間での滑りを発生させることなく、ねじ溝のリード角を
大きくすることができる。従って、本発明の送りねじ装
置を工作機械等に採用して、リード角を大きくすると、
従来の高速送り用ハイリードボールねしくねじ軸径とリ
ードが等しいボールねし）と同一の軸外径、同一回転速
度において比較すると、２倍以上の高速な直線駆動、す
なわち高速送り駆動が可能となる。

第３には、本発明の送りねじ装置はブロック内にローラ
を回転自在に支持・する比較的簡素な構造であるため、
安価で、かつ耐久性が良く、しかも回転軸のねじ溝とロ
ーラとの間に滑り、摩耗が発生しないので高い送り精度
が得られる等の数々の優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の送りねじ装置の一実施例を示す構成図
であって、ブロックを透視した状態で描かれている。第
２図は第１図におけるＡ−Ａ線に沿う部分断面図、第３
図は第１図に示した装置を組合せた実施例を示す斜視図
、第４図は第３図におけるＢ−Ｂ線に沿う部分断面図、
第５図は第３図に示したピンの斜視図、第６図は第５図
のＣ斜視図である。第７図は本発明の送りねじ装置を適
用した直角座標ピボッ）Ｑ　例を示す斜視図、第８八 図は第７図のＤ−Ｄ線に沿う部分断面図、第９図は第７
図のＥ−Ｅに沿う断面図、第１０図は本発明の送りねじ
装置を適用したボルト締め回転駆動装置の斜視図、第１
１図は第１Ｏ図に示した装置の縦断面図、第１２図は従
来のボールねじを示す断面図である。 １・・・回転軸、１ａ・・・ねじ溝、２・・・ローラ、
３・・・鋼玉、４・・・インナーレース、５・・・ブロ
ック、６．６゛・・・ピン、６’　　ａ・・・ピン６゛
の支持部、６’　　ｂ・・・ピン６°の軸受部、７・・
・間座。 代理人弁理士　　岡　部　　　隆 第１図 第３図　　　　／ 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）螺旋状のねじ溝が外周に形成された回転軸と、該
   回転軸のねじ溝のリード角に相対し、かつ前記回転軸の
   ねじ溝に外接するローラと、該ローラを回転自在に支持
   するとともに、前記回転軸に対しての回転可能に支持さ
   れ、もしくは前記回転軸の軸方向に直線移動可能に支持
   されるブロックとを具備することを特徴とする送りねじ
   装置。
2. （２）前記ローラは、前記ブロックに支持される支持部
   及び該支持部に対して偏心する軸受部とを有するピン部
   材によって、回転自在に支持されるとともに、前記ピン
   部材の回転により前記ローラと前記回転軸との中心距離
   が調整可能である特許請求の範囲第１項記載の送りねじ
   装置。
3. （３）前記ブロック２個を一体とし、該２個のブロック
   の間に間座を設け前記間座の長さを変えることによって
   前記２個のブロック間の寸法が調整できることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の送りねじ装置。