JPH022659B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、テーブル移送装置に係り、特に、２
本のボールねじのリード差により工作機械等のテ
ーブルを微小送り、速送り共に正確になしうるよ
うにしたテーブル移送装置に関する。

（従来技術） 一般に、工作機械におけるワークテーブル等の
各種テーブルは、ボールねじを用いたテーブル移
送装置により送り動作されるものが多い。このボ
ールねじを用いたテーブル移送装置は、固定ベツ
ド上に回転自在に支承された１本のボールねじ軸
を有し、このボールねじ軸に鋼球を介してボール
ナツトが螺合され、さらに、このボールナツトに
テーブルが固定されている。そして、上記ボール
ねじ軸をステツピングモータあるいはサーボモー
タにより回転駆動させて上記ボールナツトをテー
ブルとともに軸方向に往復移動させ、これにより
テーブルの所定送り動作を得るようにしている。

ステツピングモータを用いたものでは、ステツ
ピングモータが１ステツプ（800分割のステツピ
ングモータの場合には回転角360゜／800＝0.45゜の
回転量）回転されると、ボールねじ軸も同一角度
回転され、テーブルは上記ボールねじ軸のリード
に応じて一定距離だけ軸方向に移動される。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、ステツピングモータの分解能には一定
の限界があり（最小分解能4μｍ程度）、上述のよ
うな従来のテーブル移送装置ではある限度以上に
微小送りを行わせることができない。また、分解
能の高いステツピングモータにすればするほどテ
ーブルの速送り時に高速回転が要求され、一定限
度以上には速送りを行わせることができなくな
る。さらに高分解能のステツピングモータは、そ
れ自体が極めて高価であり、装置全体の製作費が
高騰する。

また、ステツピングモータとボールねじ軸との
間に変速ギアを介在させてモータの所定回転角度
に対するボールナツトの移動距離を変化させ、微
少送り、速送りすることも考えられるが、装置全
体が大型化するばかりでなく、変速ギア自体の不
可避的な製作誤差等により正確な微少送りが非常
に難かしい。さらに、歯車間のバツクラツシユに
よりモータの回転駆動力をボールねじ軸に正確に
伝えることが難かしく、テーブルの位置決めを正
確に行い得ないのみならず、モータの回転方向変
換時のボールねじ軸の応答性が悪い。

さらにまた、微少送りのためにねじのリードを
小さくすると速送りができなくなるとともに、精
密なねじ切り加工が困難になり、一方、ねじのリ
ードを大きくすると微少送りが難かしくなる。ま
た、速送りのためにボールねじ軸を高速で回転さ
せる場合には、軸回転速度が危険速度以上になる
と、ボールねじ軸が共振を生起してしまう。この
ため許容回転速度以下で使用しなければならず、
テーブルの速送りに制約があつた。

（問題点を解決するための手段） このような従来のテーブル移送装置の欠点を解
消するため、本発明によるテーブル移送装置は、
固定ベツドに対してテーブルと同一方向に往復移
動自在に取付けられた駆動源据付台と、この駆動
源据付台上に固定された２基の回転駆動源と、こ
れら２基の回転駆動源の各出力軸にそれぞれテー
ブルの移動方向に延在するように連結された２本
のリード量が互いに異なるボールねじ軸と、これ
ら２本のボールねじ軸にそれぞれ螺合されかつそ
れぞれ固定ベツド側およびテーブル側に固定され
た２つのボールナツトとを備え、２基のボールね
じの送り量の差あるいは加え合せによりテーブル
を正確に微少送りあるいは速送りすることができ
るように構成される。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて詳細に説
明する。

第１図ないし第３図に示すように、固定ベツド
１の両側のフランジ１ａ，１ａの上面には、一対
の軌道台２，２が互いに平行に配設され、これら
両軌道台２，２の上には４個の直線摺動用ベアリ
ング３，３，３，３を介してテーブル４が上記軌
道台２，２に沿つて軸方向に移動しうるように設
けられている。

上記各直線摺動用ベアリング３は、第４図に示
すように、内面側に軸方向に延びる負荷ボール溝
５と無負荷ボール溝６とが円周方向に交互に形成
され、互いに隣接する負荷ボール溝５と無負荷ボ
ール溝６とはそれらの両端において連続的に接続
されており、それぞれ無端状のループを形成する
ようになつている。また各軌道台２にも、各ベア
リング３の負荷ボール溝５に対応してボール転走
面７がそれぞれ形成され、それら負荷ボール溝５
とボール転走面７間及び無負荷ボール溝６内には
多数のボール８，８，……が配設される。各ベア
リング３と各軌道台２間には保持器９によりボー
ル８，８，……が保持されている。従つてベアリ
ング３，３，３，３が軌道台２，２上を軸方向に
移動すると、ボール８，８，……は負荷ボール溝
５とボール転走面７間を転動して無負荷ボール溝
６内に入り、そこを軸方向に移動して再び負荷ボ
ール溝５とボール転走面７間に戻るようになつて
いる。このようにしてテーブル４の軌道台２，２
に対する円滑な移動を保証することができる。

また、前記固定ベツド１には、上記フランジ１
ａ，１ａの間隔幅よりやや狭い間隔幅を有するフ
ランジ１ｂ，１ｂが第１図右方側に延出するよう
に設けられている。そしてこのフランジ１ｂ，１
ｂ上には軌道台１０，１０が互いに平行に配設さ
れ、該軌道台１０には、２個の直線摺動用ベアリ
ング１１，１１を介して駆動源据付台１２が上記
テーブル４と同一方向に摺動しうるように取付け
られている。

上記直線摺動用ベアリング１１は、複列アンギ
ユラタイプであり、第５図、第６図および第７図
に示すように、片側に２条のボール転走溝１３，
１３が設けられかつ内部にボール逃げ穴１４，１
４が設けられたベアリングブロツク１５と、２条
の負荷ボール列を保持する保持器１６と、ボール
転走溝１３，１３とボール逃げ穴１４，１４とを
連通する一対の側蓋１７，１７とから構成されて
いる。負荷ボール１８，１８は、ボール転走溝１
３，１３およびボール逃げ穴１４，１４間を循環
するようになつている。このボール転走溝１３，
１３と負荷ボール１８，１８との接触角αはほぼ
45度となつているが、45度に限定されるものでは
なく、30〜60度の範囲であればよい。

前記駆動源据付台１２は、テーブル４の下方位
置に配置され、その上面側には２基のステツピン
グモータ２０，２１が固定されている。このステ
ツピングモータ２０，２１は、1000分割、すなわ
ち１ステツプ当りの回転角度が360度／1000＝
0.36度であるものが用いられている。これら両ス
テツピングモータ２０，２１は、テーブル４の移
動方向にほぼ平行に配設され、各出力軸２２，２
３がテーブル４の下方部分に向つて突出するよう
に向けられている。さらに、上記両ステツピング
モータ２０，２１の各出力軸２２，２３には、カ
ツプリング２４，２５を介してボールねじ軸２
６，２７がそれぞれ連結されている。これらのボ
ールねじ軸２６，２７は、テーブル４よりやや長
尺状のねじ体からなり、上記テーブル４の直下部
分に該テーブル４の移動方向に延在するように互
いに平行に配設されている。また、これら両ボー
ルねじ軸２６，２７の外周面には、略全長に亘つ
て螺旋状のボールねじ溝（例えば右ねじ）２８，
２９がそれぞれ刻設されている。そして、一方の
ボールねじ溝２８のリード量は４mmに設定され、
他方のボールねじ溝２９のリード量は3.9mmに設
定されている。

さらに、上記両ボールねじ軸２６，２７には後
述するボールナツト３１，３２がそれぞれ螺着さ
れている。これら両ボールナツト３１，３２のう
ち、一方のボールナツト３１は、ハウジング３３
を介して固定ベツド１の上面側に固定され、他方
のボールナツト３２は、ハウジング３４を介して
テーブル４の下面側に固定されている。

ボールナツト３１，３２の構成について第８図
を参照して説明すると、ボールねじ軸２６の外周
に嵌合される円筒状のボールナツト３１は、一端
に環状のフランジ３５を備えた円筒状の第１ナツ
ト素体３６と、一端の外周にナツトが螺着される
雄ねじが刻設された円筒状の第２ナツト素体３７
と、これら第１、第２ナツト素体３６，３７間に
介入された環状の間座３８とからなる。第１、第
２ナツト素体３６，３７の内周面にはボールねじ
軸２６外周の螺旋状のねじ溝２８に対応してそれ
と同一リードの螺旋状のねじ溝４０，４１が螺旋
状にそれぞれ形成されるとともに、それらねじ溝
４０，４１とボールねじ軸２６の外周のねじ溝２
８との間には多数の鋼球４２，４２，……が配設
され、ボールねじ軸２６の回転に伴い鋼球４２，
４２，……がボールねじ軸２６と第１、第２ナツ
ト素体３６，３７の互いに対応するねじ溝２８，
４０，４１内を転動して、第１、第２ナツト素体
３６，３７よりなるボールナツト３１をボールね
じ軸２６に対してその軸方向に移動させる。ま
た、第１、第２ナツト素体３６，３７はそれらの
間に挿入された間座３８により互いに離間する方
向へ付勢されており、鋼球４２，４２，……とね
じ溝２８，４０，４１間にはバツクラツシユ（軸
方向間隙）がなく、ボールねじ軸２６の回転によ
りボールナツト３１が軸方向へ移動する際の応答
性が良くなつている。

次に、この実施例の作用を説明する。

まず、一方のステツピングモータ２０を停止さ
せた状態で他方のステツピングモータ２１を１ス
テツプ右回りに回転させる場合を考える。ステツ
ピングモータ２０は停止されているので、ボール
ねじ軸２６がボールナツト３１に対して固定状態
に保持され、これらボールナツト３１およびボー
ルねじ軸２６を介して駆動源据付台１２が固定ベ
ツド１側に定位置に止められる。一方、ステツピ
ングモータ２１は、１ステツプすなわち360度／
1000＝0.36度の角度だけ回転され、ボールねじ軸
２７も同じ角度だけ回転される。そして、ボール
ナツト３２は、3.9mm×（0.36度／360度）＝0.0036
mmだけ右方に移動され、テーブル４も同距離右方
に移動される。また、逆に、ステツピングモータ
２１を左回りに１ステツプ回転させるとテーブル
４は左方に0.0039mmだけ移動される。

他方、ステツピングモータ２０の右回転時にス
テツピングモータ２１も同時に右回転させる場合
を考える。ボールねじ軸２６はステツピングモー
タ２０の１ステツプ回転に対して360度／1000＝
0.36度右回転されるため固定ベツド１側に固定さ
れたボールナツト３１との螺合関係により、駆動
源据付台１２が左方に向つて４mm×（0.36度／360
度）＝0.004mmだけ移動される。これに伴つてテー
ブル４も0.004mmだけ左方移動される。したがつ
て、この場合には、テーブル４は、ステツピング
モータ２１による右方移動距離0.0039mmとステツ
ピングモータ２０による左方移動距離0.004mmと
の差0.0001mmだけ左方に移動され、極めて微少な
量の送り動作が行われる。

さらに、ステツピングモータ２１の右方回転時
にステツピングモータ２０を左方回転させると、
今度は逆に、ステツピングモータ２０の１ステツ
プ左方回転に対してテーブル４は0.004mm右方に
移動される。このため、テーブル４は、ステツピ
ングモータ２１による右方移動距離0.0039mmとス
テツピングモータ２０による右方移動距離0.004
mmとの和0.0079mmだけ右方に移動され、極めて大
きな速送り動作が行なわれる。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明によるテーブル移送
装置は、互いにリード量の異なる２本のボールね
じによる各テーブル送り量の差あるいは和の分だ
けテーブルを移動させうるように、一方のボール
ナツトを固定ベツド側に、他方のボールナツトを
テーブル側にそれぞれ固定してなるから、テーブ
ルの微少送りと速送りとの両方を極めて正確に行
わせることができ、高精度かつ迅速なテーブルの
位置決めが可能となる。

また、ボールねじ軸と駆動源との間に変速ギア
を使用する必要がないので、変速装置を用いた場
合に較べて変速ギアやクラツチ等の遊びや製作誤
差による作動遅れがなく応答性が非常に良いとと
もに、装置全体をコンパクトにまとめることがで
きる。さらに、ボールナツトを微少送りするため
にリードを小さくしたり、あるいは高分解能のス
テツピングモータを使用する場合よりも一層微少
かつ正確な送り動作を行わせることができるとと
もに、その製造費も安価にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図および第３図は本発明の一実施
例におけるテーブル移送装置の平面図、正面図お
よび側面図、第４図はベアリングユニツトの半横
断面図、第５図はベアリングユニツトの側面図、
第６図はベアリングユニツトの一部破断平面図、
第７図は第６図中の−線断面図、第８図はボ
ールナツトの拡大縦断面図である。 １……固定ベツド、２……軌道台、３，１１…
…直線摺動用ベアリング、４……テーブル、１２
……駆動源据付台、２０，２１……ステツピング
モータ、２６，２７……ボールねじ軸、３１，３
２……ボールナツト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 固定ベツド上に往復移動可能に取付けられた
   テーブルを、上記固定ベツドとテーブルとの間に
   介在されたボールねじにより所定量送るようにし
   たテーブル移送装置において、前記固定ベツド上
   にテーブル移動方向と同一方向に往復移動可能に
   取付けられた駆動源据付台と、この駆動源据付台
   上に固定された２基の回転駆動源と、これら２基
   の回転駆動源の各出力軸にそれぞれ連結され上記
   テーブル移動方向に延びるリード量が互いに異る
   ２本のボールねじ軸と、これら２本のボールねじ
   軸のうち一方のボールねじ軸に螺合されかつ固定
   ベツド側に固定されたボールナツトと、他方のボ
   ールねじ軸に螺合されかつテーブル側に固定され
   たボールナツトとを備えることを特徴とするテー
   ブル移送装置。