JPH0318421B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、回転駆動部材としてのモータに係
り、特に、ボールねじを付加することにより微動
及び早送り動作を行う際に有用なボールねじ付中
空軸モータに関する。

［従来の技術］ 一般に、従来のモータは所定の回転数で回転す
る回転シヤフトを有しているが、この回転シヤフ
トは軸方向に沿つて進退動するようにはなつてい
なかつた。従つて、この種のモータを用いて被移
動部材を適宜進退動させるには、例えばボールね
じユニツトを用いる等して、モータの回転運動を
被移動部材の直線往復運動に変換することが必要
になる。

従来のボールねじユニツトとしては、例えば第
３図に示すように、ボールねじ軸１にナツト２を
多数のボール３を介して螺合させ、上記ナツト２
を枠体として一対のベアリング部材４で軸支し、
一方のベアリング部材４の外輪５に固定用のフラ
ンジ６を形成すると共に、上記ナツト２の外周面
一側に回転力伝達用のギア７を形成したものがあ
る。それゆえ、このボールねじユニツトを用いれ
ば、第４図に示すような移動テーブル装置を構成
することが可能になる。同図において、移動テー
ブル装置は、固定台１１の上に可動テーブル１２
を図示外のガイド機構を介して進退可能に配設
し、上記ボールねじ軸１の両端部分を固定台１１
上の軸受部材１３に軸支し、このボールねじ軸１
の一端側を一方の駆動モータ１４のシヤフトに連
結すると共に、上記可動テーブル１２側に他方の
駆動モータ１５を固定設置すると共に、この駆動
モータ１５のシヤフトと上記ナツト２のギア７と
を伝達ギア１６を介して連結したものである。

このタイプによれば、上記各駆動モータ１４，
１５の回転数及び回転方向を適宜選択制御して、
上記可動テーブル１２を微動若しくは早送りする
ことができるものである。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、このような従来の移動テーブル
装置等にあつては、ボールねじユニツトのナツト
２の回転中心と上記駆動モータ１５の回転中心と
が偏位配置されているので、必然的に駆動モータ
１５からナツト２へ回転力が伝達される過程にお
いて、ギア７部分の遊び等に基づきナツト２の回
転精度がばらついてしまい、その分、ナツト２の
回転動作が不安定なものになり易い。この場合、
可動テーブル１２の送り精度を正確にすることが
困難になつてしまい、微動及び早送りを高精度に
行なうことができないという問題を生ずるのであ
る。

このような問題を解決するために、例えば第５
図に示すように、一方の駆動モータ１５のシヤフ
ト１５ａを中空状に形成し、このシヤフト１５ａ
端部を上記ナツト２の一側端にカツプリング連結
すると共に、上記シヤフト１５ａの中空部１５ｂ
内にボールねじ軸１を貫通配置するようにしたも
のが考えられる。しかしながら、このタイプにあ
つても、上記シヤフト１５ａとナツト２とを連結
する際に芯ずれる虞れがあるため、微動及び早送
りを高精度に行なう手段としては不十分であるば
かりか、このタイプのみならず上述したものにあ
つても、一対の駆動モータ１４、１５の他にボー
ルねじユニツトを別途用いなければならないの
で、部品点数が増加する分、必然的に装置コスト
が嵩むという基本的な問題を有している。

［問題点を解決するための手段］ この発明は、以上の問題点に着目して為された
ものであつて、ボールねじユニツトを別途用いる
ことなく、被移動部材の微動及び早送り動作を高
精度に行うことが可能なボールねじ付中空軸モー
タを提供するものである。

すなわち、この発明に係るボールねじ付中空軸
モータは、モータハウジングと、このモータハウ
ジング内に設けられたステータコアと、このステ
ータコアに対して回転可能に配設されたロータコ
アと、このロータコアの内側に装着されてモータ
シヤフトの一部を構成すると共にその両端に設け
られたアンギユラコンタクトベアリングを介して
上記モータハウジングに回転可能に支承され、上
記ロータコアの回転に追従して回転するナツト部
材と、このナツト部材を貫通してモータシヤフト
の一部を構成すると共にナツト部材に多数のボー
ルを介して螺合し、少なくともその一端には他の
回転駆動部材に連結されるべき連結部を有するボ
ールねじ軸部材とを備え、上記一対のアンギユラ
コンタクトベアリングが、ナツト部材の外周面両
端部に凹設されたボール転走面と、このボール転
走面に沿つて接触配置されるボールと、上記モー
タハウジングに固着され、上記ナツト部材のボー
ル転走面と共にボールを転走可能に保持する対向
ボール転走面が形成される外輪とで構成されてい
ることを特徴とするものである。

このような技術的手段において、適用されるモ
ータとしてはステツプモータ、サーボモータ等適
宜選択して差支えない。また、上記モータの基本
的構成についても適宜設計変更して差支えない
が、モータのシヤフト部分の回転精度を良好に保
つには、モータハウジングに対して上記ナツト部
材をアンギユラコンタクトベアリングで支承し、
ナツト部材へ作用するスラスト及びラジアル方向
の荷重を支承できるように設計することが必要で
ある。そして、このアンギユラコンタクトベアリ
ングとしては、ナツト部材とボールねじ軸部材と
の同軸度を確実なものにするという観点から、内
輪を省略してナツト部材の外周面に直接ボール転
走面を形成した内輪省略型のものが用いられる。
更に、上記ボールねじ軸端に形成される連結部と
しては、他の回転駆動部材に直接的に連結され得
るものであれば適宜設計変更して差支えない。

［作用］ 上述したような技術的手段によれば、上記モー
タは、ロータコアと共に回動するナツト部材を有
し、このナツト部材及びこれに螺合するボールね
じ軸部材でモータシヤフトを構成したものになつ
ているので、モータシヤフトそのものがボールね
じユニツトとして機能し得ることになり、モータ
に別途ボールねじユニツトを連結する必要がなく
なる。

また、上記ナツト部材はモータハウジングに対
してアンギユラコンタクトベアリングを介して設
けられるので、ナツト部材へ作用するスラスト及
びラジアル方向の荷重は確実に支承されることに
なり、ナツト部材及びボールねじ軸部材からなる
モータシヤフトが安定的に支承されるばかりか、
ロータコア内にナツト部材が挿入係止され、この
ナツト部材内にボールねじ軸部材が挿入されてい
るため、ナツト部材とボールねじ軸部材とが芯ず
れする虞れは少なく、両者の同軸度は略良好に保
たれる。

特に、この発明にあつては、上記ナツト部材の
内周面及び外周面にはボールねじ軸部材との間の
ボール転走面及び上記ベアリングのボール転走面
が同軸的に製作され得るため、ボールねじ軸部材
とナツト部材との同軸度は精度の良いものとして
与えられる。

［実施例］ 以下、添附図面に示す実施例に基づいてこの発
明を詳細に説明する。

第１図に示す実施例において、駆動モータ（ボ
ールねじ付中空軸モータ）Ｍの基本的構成は、ヨ
ーク２１とモータ側板２２とでモータハウジング
２０を構成し、上記ヨーク２１の内周面には磁石
２３を配設する一方、その内側にはステータコア
２４を配設すると共に、このステータコア２４の
内側にはロータコア２５を配設し、このロータコ
ア２５にボールねじ機能を有するモータシヤフト
３０を固定的に設けてなるものである。

この実施例において、上記ロータコア２５はモ
ータシヤフト３０の挿入孔部２６を有しており、
上記モータシヤフト３０は、ボールねじ軸部材３
１に多数のボール３２を介してナツト部材３３を
螺合させたものである。そして、上記ナツト部材
３３の外周面の両端部を除く部分が上記ロータコ
ア２５の挿入孔部２６に挿入係止され、ナツト部
材３３の外周面両端部が一対のアンギユラコンタ
クトベアリング３４を介してモータシヤフト２０
の側板２２部分に回動支持されている。そして、
上記アンギユラコンタクトベアリング３４は、ナ
ツト部材３３の外周面両端部に凹設したボール転
走面３５と、このボール転走面３５に沿つて接触
配置されるボール３６と、モータハウジング２０
の側板２２における押え突片部２２ａに接触固定
され且つ上記ボール転走面３５と共にボール３６
を転走可能に保持する外輪３７とで構成されてお
り、このベアリング３４は、上記ナツト部材３３
に作用するスラスト及びラジアル方向の荷重を支
持し、ナツト部材３３の回転精度を良好に保つよ
うになつている。

また、上記ボールねじ軸部材３１の一端側に
は、他の駆動モータM′との連結部として連結用
のカツプリング（図示せず）凹所に挿入係止され
る連結軸部４０が形成されている。

従つて、この実施例に係るモータを用いれば、
例えば第２図に示すような移動テーブル装置を構
成することができる。同図において、この移動テ
ーブル装置は、固定台１１の上に可動テーブル１
２を進退可能に配設したもので、この実施例に係
るモータＭを可動テーブル１２側に固定設置する
と共に、他の駆動モータM′を固定台１１側に固
定し、上記一方の駆動モータＭにおけるボールね
じ軸部材３１端の連結軸部４０と他方の駆動モー
タM′のシヤフトMS端とをカツプリング５１で直
接的に連結し、更に、上記ボールねじ軸部材３１
の他端部付近を軸受支持部材５２で回転可能に支
承したものである。

このような移動テーブル装置において、今、各
駆動モータＭ、M′の回転方向を同一とし、しか
も、その回転数を僅かに相違させるようにすれ
ば、上記ナツト部材３３は、各駆動モータＭ、
M′の回転差に応じた分だけ僅かずつボールねじ
軸部材３１に対し相対移動するため、上記可動テ
ーブル１２はナツト部材３３に追従して微動送り
されることになる。

また、各駆動モータＭ、M′の回転方向を反転
させ、しかも、その回転数をある程度大きく設定
するようにすれば、各駆動モータＭ、M′相互の
回転差が大きなものになり、この大きな回転差に
基づいて、上記ナツト部材３３がボールねじ軸部
材３１に対して高速で相対移動するため、上記可
動テーブル１２はナツト部材３３に追従して早送
りされることになる。

このような可動テーブル１２の送り動作過程に
おいて、ナツト部材３３は駆動モータＭのロータ
コア２５に追従して回動するため、ナツト部材３
３は駆動モータＭの回転中心に対して芯ずれする
ことなく正確に回動するばかりか、上記ボールね
じ軸部材３１も連結軸部４０を通じて他の駆動モ
ータM′のシヤフトMSに直接的に連結されている
ので、ボールねじ軸部材３１と他の駆動モータ
M′との間の偏心量はほとんど零に抑えられる。
よつて、各駆動モータＭ、M′の回転がボールね
じ軸部材３１及びナツト部材３３へ伝達される段
階において、ボールねじ軸部材３１及びナツト部
材３３が偏心に基づき振動することはなく正確に
回転動作する。

また、上記ナツト部材３３はモータハウジング
２０に対しアンギユラコンタクトベアリング３４
を介して軸支され、しかも、上記ナツト部材３３
の内周面及び外周面には、ボールねじ軸部材３１
との間のボール転走面３８及びベアリング３４の
ボール転走面３５が同軸的に製作され得るため、
モータシヤフト３０を構成するボールねじ軸部材
３１及びナツト部材３３は確実に同軸配置される
ことになり、ボールねじ軸部材３１とナツト部材
３３との相対回転運動が精度良く行なわれること
になる。

それゆえ、ボールねじ軸部材３１及びナツト部
材３３には各駆動モータＭ、M′の回転が正確に
伝達され、各回転に応じてボールねじ軸部材３１
及びナツト部材３３が同軸上で移動するため、ナ
ツト部材３３の相対移動量が高精度なものに保た
れ、可動テーブル１２は正確に微動若しくは早送
りされるのである。

また、この実施例においては、移動テーブル装
置を構成するに当つて、従来のようなボールねじ
ユニツトを別個に用いる必要がなくなるので、そ
の分、移動テーブル装置の構成部材数が低減さ
れ、その構成が簡略化される。

尚、上記実施例においては、発明が適用された
駆動モータＭを可動テーブル１２側に固定設置す
ると共に、他の駆動モータM′を固定台１１側に
固定設置しているが、両者の位置関係を逆に設定
しても差支えない。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、この発明に係るボー
ルねじ付中空軸モータによれば、モータシヤフト
がボールねじユニツトと同様な機能を発揮するよ
うになつているので、ボールねじユニツトを別途
用いることなく、移動機構を簡単に構成すること
ができるばかりか、モータハウジングに対してナ
ツト部材をアンギユラコンタクトベアリングを介
して回転可能に設けたので、ナツト部材へ作用す
るスラスト及びラジアル方向の荷重を確実に支承
することができ、ナツト部材及びボールねじ軸部
材からなるモータシヤフトの支持安定性を確実な
ものにすることができる。

また、モータシヤフトを構成するナツト部材を
ロータコアに追従させて回動することができると
共にボールねじ軸部材を連結部を通じて他の駆動
モータに直接的に連結することができるので、各
モータからボールねじ軸部材及びナツト部材に回
転力を伝達する過程における回転伝達誤差を基本
的になくすことができるほか、ボールねじ軸部材
とナツト部材との同軸度が基本的に保たれる構成
を採用し、更に、ナツト部材の内周面及び外周面
に、ボールねじ軸部材との間のボール転走面及び
アンギユラコンタクトベアリングのボール転走面
を同軸的に製作し得るようにしたので、ナツト部
材とボールねじ軸部材との同軸度を確実なものに
することができ、その分、芯ずれに基づく振動を
確実に回避して、ナツト部材及びボールねじ軸部
材の回転動作を極めて正確なものにすることがで
きる。

よつて、モータシヤフトの一方の部材に対する
他方の部材の相対移動量を極めて正確なものにす
ることができる。このため、このようなモータを
用いて移動機構を構成したような場合には、被移
動部材を高精度に微動若しくは早送りすることが
できる。

更に、アンギユラコンタクトベアリングの内輪
を省略し、内輪相当部（ボール転走面）をナツト
部材の外周面に一体的に形成したので、モータの
ロータ重量を軽くすることが可能になり、その
分、ロータの慣性力を少なくすることができ、ロ
ータの回転停止精度を向上させることができると
共に、装置のコンパクト化を図ることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るボールねじ付中空軸モ
ータの一実施例を示す一部破断斜視図、第２図は
実施例に係るモータを応用した移動テーブル装置
の一例を示す説明図、第３図は従来のボールねじ
ユニツトの一例を示す説明図、第４図は従来のボ
ールねじユニツトを用いた移動テーブル装置の一
例を示す説明図、第５図は従来における移動テー
ブル装置の他の例を示す説明図である。 符号の説明、Ｍ、M′…駆動モータ、２５…ロ
ータコア、３０…モータシヤフト、３１…ボール
ねじ軸部材、３２…ボール体、３３…ナツト部
材、３４…アンギユラコンタクトベアリング、４
０…連結軸部（連結部）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ モータハウジングと、 このモータハウジング内に設けられたステータ
   コアと、 このステータコアに対して回転可能に配設され
   たロータコアと、 このロータコアの内側に装着されてモータシヤ
   フトの一部を構成すると共にその両端に設けられ
   たアンギユラコンタクトベアリングを介して上記
   モータハウジングに回転可能に支承され、上記ロ
   ータコアの回転に追従して回転するナツト部材
   と、 このナツト部材を貫通してモータシヤフトの一
   部を構成すると共にナツト部材に多数のボールを
   介して螺合し、少なくともその一端には他の回転
   駆動部材に連結されるべき連結部を有するボール
   ねじ軸部材とを備え、 上記一対のアンギユラコンタクトベアリング
   は、ナツト部材の外周面両端部に凹設されたボー
   ル転走面と、このボール転走面に沿つて接触配置
   されるボールと、上記モータハウジングに固着さ
   れ、上記ナツト部材のボール転走面と共にボール
   を転走可能に保持する対向ボール転走面が形成さ
   れる外輪とで構成されていることを特徴とするボ
   ールねじ付中空軸モータ。