JP6367025B2 - Positioning device - Google Patents
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Description
この発明は、ねじ軸に対するナットの相対的な回転運動を当該ねじ軸に対する当該ナットの相対的な直線運動に変換し、当該ねじ軸に対して当該ナットが目的の位置で停止すると、ブレーキ力によって当該位置に保持可能な位置決め装置に関する。 The present invention converts the relative rotational motion of the nut with respect to the screw shaft into the relative linear motion of the nut with respect to the screw shaft, and when the nut stops at a target position with respect to the screw shaft, The present invention relates to a positioning device that can be held at the position.
この種の位置決め装置は、ロボット、工作機等に備わる二体の一方を他方に対して相対的に直線移動させる目的で使用されている。その二体の一方に、ねじ軸又はナットの一方が固定され、他方に、ねじ軸又はナットの他方が固定される。ねじ軸及びナットは、すべりねじ又はボールねじ(以下、「送りねじ」と総称する。)になっている。位置決め装置は、ナットを回転させるためのアクチュエータを備えている。そのアクチュエータとして、従来から超音波モータが採用されている(特許文献1、2)。 This type of positioning device is used for the purpose of linearly moving one of two bodies of a robot, a machine tool or the like relative to the other. One of the screw shaft or nut is fixed to one of the two bodies, and the other of the screw shaft or nut is fixed to the other. The screw shaft and the nut are a slide screw or a ball screw (hereinafter collectively referred to as “feed screw”). The positioning device includes an actuator for rotating the nut. As the actuator, an ultrasonic motor has been conventionally used (Patent Documents 1 and 2).
中でも、複合振動子型ステータを用いた特許文献2の位置決め装置は、高出力化が可能で、低速回転も可能である。ステータの停止時には、ステータを出力側へ押し付ける予圧力がブレーキ力となるため、ナットを目的位置に保つことができる。このように、複合振動子型ステータを採用すると、減速機や電磁ブレーキの組み込みが不要となり、簡素な構造の位置決め装置にすることができる。また、特許文献2の位置決め装置は、ロータ部を径方向に支持するベアリングの外部にステータを配置しているため、ベアリングが超音波モータからの摩耗粉の影響を受け難く、ベアリングの損傷防止にも有利なものである。 Among them, the positioning device of Patent Document 2 using the composite vibrator type stator can increase the output and can also rotate at a low speed. When the stator is stopped, the pre-pressure that presses the stator to the output side becomes the braking force, so that the nut can be kept at the target position. As described above, when the composite vibrator type stator is employed, it is not necessary to incorporate a reduction gear or an electromagnetic brake, and a positioning device having a simple structure can be obtained. In addition, since the positioning device of Patent Document 2 has a stator arranged outside the bearing that supports the rotor portion in the radial direction, the bearing is not easily affected by wear powder from the ultrasonic motor, and prevents damage to the bearing. Is also advantageous.
しかしながら、特許文献2の位置決め装置は、ケースの内側にステータ、ナット等を収容し、ステータでナットを直接に駆動し、ステータの節部をベアリング、円環板、支持用の固定ボルトを用いてケース端面に連結した構造となっている。このため、特許文献2の位置決め装置には、送りねじの送り速度やねじ軸の大きさ等を変更するとき、ナット寸法の変更に伴い、ステータとナットの接触位置や、ステータの連結先であるケース端面位置について変更を要することがあり、こうなると、送りねじ以外の変更部品が多くなってしまう。 However, the positioning device of Patent Document 2 accommodates a stator, a nut, and the like inside a case, directly drives the nut with the stator, and uses a bearing, an annular plate, and a fixing bolt for supporting the joint of the stator. The structure is connected to the end face of the case. For this reason, in the positioning device of Patent Document 2, when changing the feed speed of the feed screw, the size of the screw shaft, and the like, the contact position between the stator and the nut and the connection destination of the stator are associated with the change in the nut size. The case end face position may need to be changed, and in this case, there will be many changed parts other than the feed screw.
そこで、この発明が解決しようとする課題は、複合振動子型ステータで駆動する送りねじの変更に対応し易い位置決め装置を提供することである。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a positioning device that can easily cope with a change of a feed screw driven by a composite vibrator type stator.
上記の課題を達成するため、この発明は、ねじ軸に対するナットの相対的な回転運動を当該ねじ軸に対する当該ナットの相対的な直線運動に変換し、当該ねじ軸に対して当該ナットが目的の位置で停止すると、ブレーキ力によって当該位置に保持可能な位置決め装置において、前記ナットに連結された内輪、前記内輪を取り囲む外輪、並びに前記内輪及び前記外輪間で転がる転動体を有する転がり軸受と、前記外輪に連結され、前記内輪を介して前記ナットに駆動力を与える複合振動子型ステータと、を備える構成を採用した。 In order to achieve the above object, the present invention converts the relative rotational movement of the nut with respect to the screw shaft into the relative linear motion of the nut with respect to the screw shaft, and the nut is intended for the screw shaft. In a positioning device that can be held at that position by braking force, a rolling bearing having an inner ring connected to the nut, an outer ring surrounding the inner ring, and a rolling element that rolls between the inner ring and the outer ring, and A configuration including a composite vibrator type stator that is connected to an outer ring and applies a driving force to the nut via the inner ring is adopted.
ステータを転がり軸受の外輪に連結し、ナットを内輪に連結すると、ステータとナットが転がり軸受を介して連結される。このため、内輪を介してステータの駆動力をナットに与えることが可能になる。すなわち、内輪及びステータ間の入力経路は、内輪及びナット間の出力経路から独立している。このため、入力経路を変更することなく、送りねじを変更することが可能である。また、入力経路の変更が不要であれば、内輪及びステータの位置関係の変更がなく、内輪と共に転がり軸受を構成する外輪とステータとの連結構造についても変更が不要である。したがって、上記構成によれば、内輪に連結する出力側部品のみの変更で送りねじの変更に対応することが可能である。なお、出力側部品とは、ステータが生み出す駆動力によって内輪と一体に回転させられる部品のことをいう。 When the stator is connected to the outer ring of the rolling bearing and the nut is connected to the inner ring, the stator and the nut are connected via the rolling bearing. For this reason, the driving force of the stator can be applied to the nut via the inner ring. That is, the input path between the inner ring and the stator is independent of the output path between the inner ring and the nut. For this reason, it is possible to change a lead screw, without changing an input path. Further, if there is no need to change the input path, there is no change in the positional relationship between the inner ring and the stator, and there is no need to change the connection structure between the outer ring and the stator that constitute the rolling bearing together with the inner ring. Therefore, according to the said structure, it is possible to respond | correspond to the change of a feed screw only by the change of the output side components connected with an inner ring | wheel. The output side component refers to a component that is rotated integrally with the inner ring by a driving force generated by the stator.
この発明においては、前記内輪に連結され、前記内輪の回転運動を物理信号に変換するエンコーダと、前記外輪に連結され、前記物理信号を出力信号に変換するセンサ回路と、
をさらに備え、前記ステータは、前記転がり軸受を境とした軸方向一方側に配置され、前記エンコーダ及び前記センサ回路は、前記転がり軸受を境とした軸方向他方側に配置されていることが好ましい。このようにすると、転がり軸受にステータ及び回転センサ(エンコーダ及びセンサ回路)をユニット化し、ステータで駆動する内輪の回転運動を出力信号に変換し、その出力信号に基づいてステータの制御を行うことが可能になる。これにより、送りねじの正確な送りが可能になる。
In the present invention, an encoder that is connected to the inner ring and converts the rotational motion of the inner ring into a physical signal, a sensor circuit that is connected to the outer ring and converts the physical signal into an output signal,
Preferably, the stator is disposed on one side in the axial direction with the rolling bearing as a boundary, and the encoder and the sensor circuit are disposed on the other side in the axial direction with the rolling bearing as a boundary. . In this way, the stator and the rotation sensor (encoder and sensor circuit) are unitized in the rolling bearing, the rotational motion of the inner ring driven by the stator is converted into an output signal, and the stator is controlled based on the output signal. It becomes possible. As a result, the feed screw can be accurately fed.
また、前記転がり軸受は、クロスローラ軸受になっていることが好ましい。前記外輪に前記ステータを連結し、前記内輪をステータで直接に駆動すると、前記転がり軸受は、ステータ由来の複雑な荷重を同時に受けることになる。クロスローラ軸受は、内外輪間に円筒ころを直交配列で組み込んだ軸受なので、様々な方向の荷重を同時に受けつつコンパクト化を図ることが可能、という特徴をもっている。したがって、この発明において、転がり軸受にクロスローラ軸受を採用すると、複雑な荷重に対応しつつ転がり軸受の寸法を抑え、位置決め装置のコンパクト化を図ることができる。 Moreover, it is preferable that the rolling bearing is a cross roller bearing. When the stator is connected to the outer ring and the inner ring is directly driven by the stator, the rolling bearing simultaneously receives a complicated load derived from the stator. Since the cross roller bearing is a bearing in which cylindrical rollers are assembled in an orthogonal arrangement between the inner and outer rings, it has a feature that it can be made compact while receiving loads in various directions at the same time. Therefore, in this invention, when a cross roller bearing is adopted as the rolling bearing, the size of the rolling bearing can be suppressed while accommodating a complicated load, and the positioning device can be made compact.
前記ナット及び前記ねじ軸は、すべりねじ又はボールねじとして設けられている。出力側部品及びねじ軸を変更することで、転がり軸受及びステータを変更することなく送りねじの形式を切り替えることが可能である。 The nut and the screw shaft are provided as a slide screw or a ball screw. By changing the output side part and the screw shaft, it is possible to switch the feed screw type without changing the rolling bearing and the stator.
また、この発明においては、前記内輪にねじ込む取付けボルトをさらに備え、前記ナットは、前記取付けボルトを用いた締結によって前記内輪に連結されているとよい。このようにナットをボルト締結で内輪に連結しておけば、出力側部品を変更する場合に、内輪の雌ねじ部を利用して仕様の異なる出力側部品を内輪に連結することができる。 Moreover, in this invention, it is further provided with the attachment bolt screwed into the said inner ring | wheel, and the said nut is good to be connected with the said inner ring | wheel by the fastening using the said attachment bolt. If the nut is connected to the inner ring by bolt fastening in this way, when changing the output side part, the output side part having different specifications can be connected to the inner ring using the female thread portion of the inner ring.
例えば、前記ナット及び前記内輪間に介在するスペーサをさらに備える場合、前記ナット及び前記スペーサは、前記締結によって前記内輪に連結することができる。 For example, when the spacer further interposed between the nut and the inner ring, the nut and the spacer can be connected to the inner ring by the fastening.
また、この発明においては、前記外輪に軸方向一方側から突き当る予圧用ナットと、前記予圧用ナットにねじ込む予圧用ボルトと、前記予圧用ナットの内側で前記ステータ及び前記予圧用ボルトによって軸方向に圧縮された予圧用ばねと、前記ステータを周方向に回り止めすると共に径方向に支持する係止片と、前記外輪にねじ込む固定ボルトと、をさらに備え、前記予圧用ナット及び前記係止片は、前記固定ボルトによって前記外輪に締結されていることが好ましい。予圧用ばねの圧縮量の調整により、ステータを内輪に押し付ける予圧力(ステータ停止時にブレーキ力となる)を調整することができる。係止片がステータを回り止めするため、ステータによる内輪駆動を実現することができる。また、予圧用ナット及び係止片を固定ボルトで外輪に締結すれば、予圧用ばね及び予圧用ボルトを介してステータの軸方向位置を所定に定めると共に、係止片によってステータの径方向位置も所定に定めることができる。すなわち、複合振動子型ステータに必須の回り止め及び予圧構造のみでステータを外輪に連結することができる。 In the present invention, the preload nut that abuts against the outer ring from one side in the axial direction, the preload bolt that is screwed into the preload nut, the stator and the preload bolt inside the preload nut are axially moved in the axial direction. A preload spring that is compressed into a circumferential direction, a locking piece that stops the stator in the circumferential direction and supports the stator in the radial direction, and a fixing bolt that is screwed into the outer ring, and the preloading nut and the locking piece Is preferably fastened to the outer ring by the fixing bolt. By adjusting the compression amount of the preload spring, it is possible to adjust the preload (which becomes a braking force when the stator is stopped) that presses the stator against the inner ring. Since the locking piece prevents the stator from rotating, the inner ring drive by the stator can be realized. Further, if the preloading nut and the locking piece are fastened to the outer ring with a fixing bolt, the axial position of the stator is determined in a predetermined manner via the preloading spring and the preloading bolt, and the radial position of the stator is also set by the locking piece. It can be determined in advance. In other words, the stator can be connected to the outer ring only by the detent and preload structure essential for the composite vibrator type stator.
この発明は、上記構成の採用により、内輪に連結する出力側部品のみの変更で送りねじの変更に対応することが可能なため、送りねじの変更に対応し易い位置決め装置を提供することができる。 According to the present invention, by adopting the above configuration, it is possible to cope with the change of the feed screw by changing only the output side component connected to the inner ring. Therefore, it is possible to provide a positioning device that can easily cope with the change of the feed screw. .
以下、この発明の一例としての第1実施形態を添付図面の図1、図2に基づいて説明する。 A first embodiment as an example of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2 of the accompanying drawings.
第1実施形態に係る位置決め装置は、ねじ軸10と、ナット20と、転がり軸受30と、複合振動子型ステータ40と、予圧連結手段50と、回転センサ60とを備える。
The positioning device according to the first embodiment includes a
ねじ軸10及びナット20は、ねじ軸10に対するナット20の相対的な回転運動をねじ軸10に対するナット20の相対的な直線運動に変換する送りねじとして機能する。ねじ軸10の中心軸線に沿った方向が「軸方向」に相当し、その軸方向に直角な方向が「径方向」に相当する。
The
ねじ軸10は、JIS規定のメートル台形ねじを外周に形成した雄ねじ部品になっている。ナット20は、ねじ軸10に対応の台形ねじを内周に形成した雌ねじ部品になっている。ねじ軸10及びナット20は、互いの台形ねじで直接に螺合するすべりねじとして設けられている。
The
転がり軸受30は、ナット20に連結された内輪31と、内輪31を取り囲む外輪32と、内輪31及び外輪32間で転がる複数の転動体33とを有する。転がり軸受30は、前述のすべりねじのナット20を径方向及び軸方向に支持する。
The rolling
転がり軸受30は、クロスローラ軸受になっている。すなわち、転動体33は、円筒ころからなる。内輪31及び外輪32は、それぞれV溝状の軌道を形成する環状体からなる。内輪31及び外輪32は、同心円状に配置されている。複数の転動体33は、内輪31及び外輪32の軌道間に介在する。これら転動体33は、周方向に交互に90°異なる向きで配置されている。このように、クロスローラ軸受として設けられた転がり軸受30は、内外輪31、32間に円筒ころからなる転動体33を直交配列で組み込んでいるので、円筒ころの優れた負荷性能によって軸方向荷重、径方向荷重、モーメント荷重などの様々な方向の荷重を同時に受けることが可能なため、コンパクト化を図ることができる。ひいては、位置決め装置のコンパクト化を図ることができる。
The rolling bearing 30 is a cross roller bearing. That is, the
内輪31は、ナット20に形成された第1軸受座部20aに嵌合されている。第1軸受座部20aは、ナット20の軸方向一方側の端部外周に形成されている。内輪31を第1軸受座部20aに軸方向一方側から軸方向他方側に向かって嵌合することによって、ナット20に対する内輪31の軸方向位置及び径方向位置を仮決めすることが可能となっている。
The
なお、転動体33の周方向間隔を保つ手段(図示省略)として、保持器又はセパレータを適宜に採用することができる。また、内輪31、外輪32は、剛性に優れている点を考慮し、軌道全部を形成した1個の環状部品からなるものを採用している。内輪31、外輪32は、剛性に問題がない場合、適宜、複数の環状部品で軌道を形成する分割型の軌道輪に変更してもよい。
Note that a cage or a separator can be appropriately employed as means (not shown) for maintaining the circumferential interval of the rolling
ステータ40は、軸方向の振動と周方向の振動を組み合わせることによって回転方向の駆動力のみをステータ40と直接に接触するロータに与える。ステータ40は、連結予圧手段50によって外輪32に連結されている。
The
ステータ40は、ステータヘッド42と、節部43と、第1圧電素子44と、第2圧電素子45と、ステータボトム46とを有する。
The
中空ボルト41は、ねじ軸10を軸方向に挿通可能な中空軸状の雄ねじ部品になっている。中空ボルト41は、内輪31から軸方向一方側へ離れたところに配置される。ステータヘッド42は、中空ボルト41よりも軸方向他方側へ突出しており、その突出端部で内輪31の側面に軸方向一方側から軸方向他方側に向かって押し付けられている。この押し付けは、予圧連結手段50によって実現されている。
The
節部43は、ステータヘッド42と共に第1圧電素子44を軸方向に挟持している。第1圧電素子44は、軸方向に振動する。また、節部43は、ステータボトム46と共に第2圧電素子45を軸方向に挟持している。
The joint 43 holds the first
ステータボトム46は、第2圧電素子45を中空ボルト41に対して抜け止めする。第2圧電素子45は、周方向に振動する。第1圧電素子44、第2圧電素子45は、それぞれ高周波電流を発生する電源装置(図示省略)に接続される。第1圧電素子44、第2圧電素子45にそれぞれ所定の交流電圧が印加されることにより、第1圧電素子44、第2圧電素子45の振動が組み合わされ、ステータヘッド42から、ロータとして設けられた内輪31の側面へ回転方向の駆動力のみが与えられる。このようにステータ40が駆動するとき、第1圧電素子44及び第2圧電素子45間に介在する節部43は、振動モードの節部になる。このようなステータ40は、一般に、ボルト締めランジュバン型複合振動子と称されている。
The stator bottom 46 prevents the second
なお、第1圧電素子44、第2圧電素子45は、それぞれ中空ボルト41を取り囲む環状体になっている。また、ステータヘッド42、節部43、ステータボトム46は、それぞれ中空ボルト41に対応の雌ねじ部品になっているため、中空ボルト41に螺着することができる。節部43は、中空ボルト41の一部として形成してもよい。また、内輪31とステータ40間に摩擦部材等の他部材を介在させ、内輪31を間接的に駆動するようにしてもよい。
The first
予圧連結手段50は、ステータ40を外輪32に連結すると共に、ステータ40を内輪31に押し付ける。
The
予圧連結手段50は、予圧用ナット51と、予圧用ボルト52と、予圧用ばね53と、係止片54と、固定ボルト55とを有する。
The preload connection means 50 includes a
予圧用ナット51は、外輪32の側面に軸方向一方側から軸方向他方側に向かって突き当る雌ねじ部品になっている。ステータヘッド42は、予圧用ナット51の内側で外径を部分的に拡大したばね受け部42aを有する。予圧用ばね53は、ステータ40及び予圧用ナット51間の環状空間に挿入可能なコイルばねになっている。予圧用ボルト52は、予圧用ナット51に対応の雄ねじ部品になっている。予圧用ばね53は、ステータ40及び予圧用ナット51間の環状空間に軸方向一方側から軸方向他方側に向かって挿入することにより、ばね受け部42aに軸方向に突き当る状態となる。この状態で予圧用ナット51にねじ込む予圧用ボルト52により、予圧用ばね53は、軸方向一方側から軸方向他方側に向かって圧縮される。このようにステータ40と予圧用ボルト52によって軸方向に圧縮された予圧用ばね53は、ステータ40を内輪31の側面に軸方向一方側から軸方向他方側に向かって押し付ける予圧力を発生している。第1圧電素子44及び第2圧電素子45が振動しないステータ40の停止状態において、その予圧力は、内輪31を停止させるブレーキ力として作用する。予圧用ばね53の圧縮量を予圧用ボルト52のねじ込み量で調整すれば、ステータ40を内輪31に押し付ける予圧力(ブレーキ力)を調整することができる。
The
固定ボルト55は、外輪32に形成された第1雌ねじ部32aに対応の雄ねじ部品になっている。第1雌ねじ部32aは、軸方向一方側から軸方向他方側に向かって形成されている。予圧用ナット51及び係止片54は、固定ボルト55を軸方向一方側から軸方向他方側に向かって挿通し、さらに第1雌ねじ部32aにねじ込む締結によって、外輪32に連結されている。この連結状態において、係止片54は、ステータ40を周方向に回り止めすると共に径方向に支持する。
The fixing bolt 55 is a male screw component corresponding to the first
より具体的に述べると、係止片54は、節部43に向かって径方向に突出した先端部54aを有する。節部43は、先端部54aと周方向両側に係合可能な係止受け部43aを有する。係止受け部43aは、図1、図2に示すように、軸方向に沿った溝状に形成されている。節部43の係止受け部43a以外の外周部分は、係止片54の内周部分と円弧状で径方向に重なっている。この重なり領域、係止受け部43a及び先端部54aは、周方向等配に存在している。これら重なり領域により、係止片54によるステータ40の径方向支持が実現されている。なお、複合振動子型のステータ40においては、ステータ40を回り止めしなければ、内輪31に駆動力を有効に与えることができない。このため、ステータ40において振動モードの節部となる節部43でステータ40の回り止めを行うことが必須である。
More specifically, the locking
予圧用ナット51及び係止片54を固定ボルト55で外輪32に締結すれば、予圧用ばね53及び予圧用ボルト52を介してステータ40の軸方向位置を所定に定めると共に、係止片54によってステータ40の径方向位置も所定に定めることができる。すなわち、ステータ40に必須の回り止め及び予圧構造のみでステータ40を外輪32に連結することができる。なお、固定ボルト55は、周方向等配で複数個所に設けられている。
When the
上述のように予圧連結手段50によってステータ40を外輪32に連結すると、ステータ40は、転がり軸受30を境とした軸方向一方側に配置されている状態となる。この状態で、内輪31及び中空ボルト41は、同一の中心軸線上に配置されている。転がり軸受30の軸受穴の内径と中空ボルト41の内径とが一致しているので、ねじ軸10の外径は、中空ボルト41の内径の範囲内で変更することが可能である。なお、軸受穴の内径は、内輪31に形成された円筒状の内径面の直径である。中空ボルト41の内径は、中空ボルト41の軸方向全長に亘って円筒状に形成された内径面の直径である。
When the
回転センサ60は、内輪31の回転運動を出力信号に変換する。この出力信号に基づいて第1圧電素子44、第2圧電素子45の電圧印加制御を行うことが可能である。
The
回転センサ60は、エンコーダ61と、エンコーダホルダ62と、取付けボルト63と、センサ回路64と、センサホルダ65と、ホルダ固定ボルト66とを有する。
The
エンコーダ61は、S極とN極を周方向に交互に有する磁気エンコーダになっており、軸回りの回転運動を磁気的な物理信号に変換する。エンコーダ61は、エンコーダホルダ62に固定されている。エンコーダホルダ62は、エンコーダ61の変形を防止する環状部品になっている。
The
エンコーダホルダ62には、軸方向に貫通した第1ボルト通し穴62aが形成されている。内輪31には、雌ねじ部31aが、軸方向他方側から軸方向一方側に向かって形成されている。ナット20の軸方向他方側の端部には、軸方向に貫通した第2ボルト通し穴20bが形成されている。内輪31が第1軸受座部20aに嵌合されている状態で、第2ボルト通し穴20b、雌ねじ部31a及び第1ボルト通し穴62aは、軸方向に連通する。取付けボルト63は、雌ねじ部31aに対応の雄ねじ部品になっている。ナット20及びエンコーダホルダ62は、取付けボルト63を軸方向他方側から軸方向一方側に向かって第1ボルト通し穴62a、第2ボルト通し穴20bに通し、さらに雌ねじ部31aにねじ込む締結によって、内輪31に連結されている。これにより、エンコーダ61、ナット20及び内輪31は、内輪31をステータ40で駆動することによって一体に回転することになる。なお、取付けボルト63は、周方向等配で複数個所に設けられている。
The
センサ回路64は、前述の磁気的な物理信号を電気的な信号に変換する。センサ回路64は、磁気センサを回路基板に実装したものとなっている。回路基板には、磁気センサの出力を所定の出力信号に整える信号処理回路、電源回路、配線接続端子といった適宜の回路要素が設けられる。センサ回路64は、センサホルダ65に固定されている。
The
センサホルダ65は、センサ回路64の変形を防止する環状部品になっている。センサホルダ65には、外輪32に嵌合する第2軸受座部65aが形成されている。センサホルダ65を第2軸受座部65aに軸方向他方側から軸方向一方側に向かって嵌合することによって、外輪32に対するセンサホルダ65の軸方向位置及び径方向位置を仮決めすることが可能となっている。
The
また、センサホルダ65には、この位置決め装置を搬送装置、旋盤等の他装置に取り付けるために使用可能な取付穴65bが形成されている。予圧連結手段50は、外輪32の外径(転がり軸受30の軸受外径)以下の外径に設定されており、取付穴65bの使用を阻害しない。
The
また、センサホルダ65には、軸方向に貫通した第3ボルト通し穴65cが形成されている。外輪32には、軸方向他方側から軸方向一方側に向かって第2雌ねじ部32bが形成されている。外輪32が第2軸受座部65aに嵌合されている状態で、第3ボルト通し穴65c及び第2雌ねじ部32bは、軸方向に連通する。ホルダ固定ボルト66は、第2雌ねじ部32bに対応の雄ねじ部品になっている。センサホルダ65は、ホルダ固定ボルト66を軸方向他方側から軸方向一方側に向かって第3ボルト通し穴65cに通し、さらに第2雌ねじ部32bにねじ込む締結によって、外輪32に連結されている。これにより、センサ回路64は、外輪32に対する内輪31の回転運動を出力信号に変換することが可能となる。なお、ホルダ固定ボルト66は、周方向等配で複数個所に設けられている。第1雌ねじ部32a及び第2雌ねじ部32bは、外輪32を軸方向に貫通した穴の内壁面に加工した例を図示したが、周方向に位相の異なった配置で形成することも可能である。
The
上述のようにエンコーダ61、センサ回路64を対応の内輪31、外輪32に連結すると、エンコーダ61及びセンサ回路64は、転がり軸受30を境とした軸方向他方側に配置されている状態となる。この配置状態で、ナット20、回転センサ60は、内輪31及び外輪32から軸方向一方側へ食み出ておらず、ステータ40や予圧連結手段50と接触しない。
As described above, when the
また、上述ようにエンコーダ61、センサ回路64を対応の内輪31、外輪32に連結すると、内輪31と一体に回転するエンコーダ61は、ステータ40で駆動する内輪31の回転運動を物理信号に変換し、内輪31に対して静止する外輪32と一体化されたセンサ回路64は、その物理信号を出力信号に変換することができる。したがって、この位置決め装置は、その出力信号に基づいてステータ40の第1圧電素子44、第2圧電素子45の制御を行い、送りねじの正確な送りが可能である。
When the
上述のようにステータ40を転がり軸受30の外輪32に予圧連結手段50で連結し、ナット20を内輪31に取付けボルト63で連結すると、ステータ40とナット20が転がり軸受30を介して連結される。このため、内輪31を介してステータ40の駆動力をナット20に与えることが可能になる。すなわち、内輪31及びナット20間の出力経路は、取付けボルト63と、軸受座部20a及び内輪31の嵌め合い面とによって構成されている。一方、内輪31及びステータ40間の入力経路は、ステータヘッド42と、内輪31の軸方向一方側の側面とによって構成されているので、前述の出力経路から独立している。このため、第1実施形態に係る位置決め装置は、前述の入力経路及び予圧連結手段50を変更することなく、内輪31に連結する出力側部品のみの変更で、送りねじ(ねじ軸10、ナット20)の変更に対応することが可能である。
As described above, when the
図1のすべりねじから、送り速度の異なるボールねじへ変更した例を図3に示す。図3のボールねじは、ねじ軸70及びナット80の螺旋溝間にボール(図示省略)を循環可能に介在させたものであり、例えば、特許文献2に開示された構造のものを採用することができる。ボールねじへの変更に伴い、ねじ軸70及びナット80が小径化されている。転がり軸受30、ステータ40及び予圧連結手段50は、図1のものから変更がない。
FIG. 3 shows an example in which the slide screw in FIG. 1 is changed to a ball screw having a different feed rate. The ball screw shown in FIG. 3 has a ball (not shown) interposed between the
第1実施形態においては、内輪31の雌ねじ部31aを利用して仕様の異なる出力側部品を内輪31に連結することができる。図3の変更例では、エンコーダホルダ90が、ナット80及び内輪31間に介在するスペーサになっている。エンコーダホルダ90は、エンコーダ61及びセンサ回路64間の磁気ギャップを図1と同じに維持可能な形状に変更されている。ナット80及びエンコーダホルダ(スペーサ)90は、取付けボルト63を内輪31の雌ねじ部31aにねじ込む締結によって内輪31に連結することができる。このように、第1実施形態によれば、送りねじの変更に対応し易い位置決め装置を提供することができる。この発明の技術的範囲は、上述の実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載に基づく技術的思想の範囲内での全ての変更を含むものである。
In the first embodiment, output side parts having different specifications can be connected to the
10 ねじ軸
20 ナット
30 転がり軸受
31 内輪
31a 雌ねじ部
32 外輪
32a 第1雌ねじ部
32b 第2雌ねじ部
33 転動体
40 ステータ
41 中空ボルト
42 ステータヘッド
43 節部
44 第1圧電素子
45 第2圧電素子
46 ステータボトム
50 予圧連結手段
51 予圧用ナット
52 予圧用ボルト
53 予圧用ばね
54 係止片
55 固定ボルト
60 回転センサ
61 エンコーダ
62 エンコーダホルダ
63 取付けボルト
64 センサ回路
65 センサホルダ
70 ねじ軸
80 ナット
90 エンコーダホルダ(スペーサ)
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記ナットに連結された内輪、前記内輪を取り囲む外輪、並びに前記内輪及び前記外輪間で転がる転動体を有する転がり軸受と、
前記外輪に連結され、前記内輪を介して前記ナットに駆動力を与える複合振動子型ステータと、
前記外輪に軸方向一方側から突き当る予圧用ナットと、
前記予圧用ナットにねじ込む予圧用ボルトと、
前記予圧用ナットの内側で前記ステータ及び前記予圧用ボルトによって軸方向に圧縮された予圧用ばねと、
前記ステータを周方向に回り止めすると共に径方向に支持する係止片と、
前記外輪にねじ込む固定ボルトと、
を備え、
前記予圧用ナット及び前記係止片は、前記固定ボルトによって前記外輪に締結されていることを特徴とする位置決め装置。 The relative rotational movement of the nut with respect to the screw shaft is converted into the relative linear motion of the nut with respect to the screw shaft, and when the nut stops at the target position with respect to the screw shaft, it is held at the position by the braking force. In a possible positioning device,
A rolling bearing having an inner ring coupled to the nut, an outer ring surrounding the inner ring, and rolling elements that roll between the inner ring and the outer ring;
A composite vibrator type stator that is connected to the outer ring and applies a driving force to the nut via the inner ring;
A preload nut that abuts against the outer ring from one side in the axial direction;
A preload bolt to be screwed into the preload nut;
A preload spring axially compressed by the stator and the preload bolt inside the preload nut;
A locking piece for locking the stator in the circumferential direction and supporting the stator in the radial direction;
A fixing bolt screwed into the outer ring;
Equipped with a,
The positioning device according to claim 1, wherein the preload nut and the locking piece are fastened to the outer ring by the fixing bolt .
前記外輪に連結され、前記物理信号を出力信号に変換するセンサ回路と、
をさらに備え、
前記ステータは、前記転がり軸受を境とした軸方向一方側に配置され、前記エンコーダ及び前記センサ回路は、前記転がり軸受を境とした軸方向他方側に配置されている請求項1に記載の位置決め装置。 An encoder connected to the inner ring and converting the rotational movement of the inner ring into a physical signal;
A sensor circuit connected to the outer ring and converting the physical signal into an output signal;
Further comprising
The positioning according to claim 1, wherein the stator is disposed on one axial side with respect to the rolling bearing, and the encoder and the sensor circuit are disposed on the other axial side with respect to the rolling bearing. apparatus.
前記ナットは、前記取付けボルトを用いた締結によって前記内輪に連結されている請求項1から4のいずれか1項に記載の位置決め装置。 A mounting bolt that is screwed into the inner ring;
The positioning device according to claim 1, wherein the nut is coupled to the inner ring by fastening using the mounting bolt.
前記ナット及び前記スペーサは、前記締結によって前記内輪に連結されている請求項5に記載の位置決め装置。 A spacer interposed between the nut and the inner ring;
The positioning device according to claim 5, wherein the nut and the spacer are connected to the inner ring by the fastening.
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