JPH05118404A - ボールねじの定圧予圧装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ナットによる振動の発生を十分に抑制できるダ
ブルナット定圧予圧方式のボールねじを提供する。 【構成】２個のナット３Ａ，３Ｂをナット支持部材９内
に収納し、このナット支持部材９と各ナット３Ａ，３Ｂ
の外面との間にそれぞれ加圧手段導入室１５Ａ，１５Ｂ
を設けるとともに、ナットの軸方向変位を許す大きさの
バネ定数を有する板バネからなるナット回転阻止手段２
０を各ナット３Ａ，３Ｂの端面とナット支持部材９の端
面との両方にまたがって取付けた。これにより、各ナッ
ト毎に予圧の調整が可能となり、振動を効果的に抑制で
きるから、工作機械の加工時のびびり振動を防止でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、軸方向加圧手段によ
ってボールねじに定圧予圧を与えるようにしたボールね
じの定圧予圧装置に関し、ＮＣ旋盤，マシニングセンタ
ー等の工作機械に好適に適用できるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のボールねじの定圧予圧装
置としては、例えば特開昭４７−３１０５０号公報に示
されたものがある。このものは、ダブルナットを有する
ボールねじの一方のナットの端面に円環状の凹溝を設け
ると共に、他方のナットの対向端面には密封部材を取付
けた円環状の凸部を設け、この凸部を前記凹溝に摺動可
能に嵌合せしめることにより、容積可変の円環状の流体
導入室を形成している。そして、この流体導入室内に流
体導入口を介して加圧手段として加圧流体を導入し、ダ
ブルナットにそれぞれ反対方向の力を作用させて軸方向
に変位させることで、ボールねじのスキマと予圧調整を
行うようにしている。このときボールナットが相対回転
をすると、ボールナットの間隔が変わってしまうので所
期の予圧効果が得られないから、ボールナットの相対回
転を阻止し軸方向変位のみを許す回転阻止手段が必須と
なる。この場合は、その回転阻止手段をダブルナットの
双方に跨がる軸方向のキーとキー溝とで構成している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のボールねじの定圧予圧装置にあっては、回転阻止手
段をキーとキー溝とで構成しているため、 捩じり力
に対して弱い、 キーとキー溝間にすべり摩擦が作用
して円滑な作動が妨げられる、という問題点があった。

【０００４】また、上記従来のボールねじの定圧予圧装
置は、ダブルナットの対向面部分に容積可変の円環状の
流体導入室を形成し、これに加圧流体を導いて両ナット
に同時に同じ大きさで定圧予圧を負荷する構造としてい
るが、一方のナットはテーブル等に直接固定して使用さ
れるものであるため、例えば工作機械の平面研削盤テー
ブル送り装置に用いた場合の例では、ナットに加わる振
動を十分に吸収することができず、研削等の機械加工に
おけるびびり振動の発生を防ぐことができないという問
題点があった。

【０００５】そこで本発明は、上記従来の問題点に着目
してなされたものであり、２個のナットのそれぞれに、
軸方向の力を作用させて定圧予圧を与える加圧手段と、
ナットの軸方向変位を許しナット回転は阻止する手段と
を設けることにより、各ナット毎に振動の減衰を行うこ
とができるボールねじの定圧予圧装置を提供して、加工
時の振動の発生を完全に防止することを目的としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、共通のボール
ねじ軸に２個のナットを螺合させるとともに、各ナット
に反対向きの軸方向の力を作用させて定圧予圧を与える
加圧手段を備えてなるボールねじの定圧予圧装置に係
り、２個のナットをナット支持部材内に収納し、そのナ
ット支持部材と各ナットの外面との間にそれぞれ加圧手
段を設けるとともに、ナットの軸方向変位を許す大きさ
のバネ定数を有する板バネからなるナット回転阻止手段
を、各ナットの端面とナット支持部材の端面との両方に
またがって取付けた。

【０００７】

【作用】回転阻止手段を板ばねで構成したから、すべり
摩擦は作用せず、円滑な作動ができる。予圧を負荷する
際には、各ナット毎に軸方向力を作用せしめて個々のナ
ットに予圧量を調整して定圧予圧を負荷する。その加圧
により、板ばねが軸方向には容易に弾性変形して、各ナ
ット毎の軸方向変位を許し、加圧流体の圧力に応じた大
きさで予圧が加えられる。しかして、板ばねはその円周
方向の剛性が極めて高く、捩じり力に抗して各ナットの
回転を阻止する。そして両ナットは共に予圧力を介して
推力の伝達を行うようにされている。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明の一実施例の正面図、第２図はその
II−II線断面図である。図中１はねじ軸であり、このね
じ軸１に、鋼製のボール２を介してフランジ付のナット
３Ａとナット３Ｂとが螺合されて、いわゆるダブルナッ
トボールねじが形成されている。各ナットの胴部には図
示しない合成樹脂製のこまが嵌め込まれている。そのこ
まの内周面には、ねじ軸１のランド部５を斜めに横切る
ボール案内溝が形成されている。そして、ねじ軸の溝７
とナットの溝８との間を転動するボール２は、こまのボ
ール案内溝に導かれてねじ軸１のランド部５を斜めに乗
り越え、再びねじ軸の溝７とナットの溝８との間に入り
元に戻る循環方式になっている。両ナット３Ａ，３Ｂは
ナット支持部材としてのブラケット９の円筒状の貫通孔
９ａに嵌入して支持されている。一方のナット３Ａはブ
ラケット９の前端側から嵌入され、他方のナット３Ｂ
は、ブラケット９の後端側から嵌入されている。

【０００９】上記ブラケット９の前後の両端面には、円
形の凹部１３Ａ，１３Ｂが、各ナット３Ａ．３Ｂのフラ
ンジ部１４の外径よりやや大きい内径と、フランジ部１
４の厚さより深い奥行きをもって形成されている。各ナ
ット３Ａ，３Ｂは、そのフランジ部１４の端面がブラケ
ット９の端面とほぼ面一になるように、それぞれブラケ
ット９の貫通孔９ａに嵌入される。これにより、ナット
３Ａ（又は３Ｂ）の外面とブラケットの凹部１３Ａ（又
は１３Ｂ）の底面とナットのフランジ部１４の後面とで
囲まれた円環状の空所、すなわち加圧手段導入室１５Ａ
（又は１５Ｂ）が形成されている。この実施例の場合、
各ナット３Ａ，３Ｂに反対向きの軸方向の力を作用させ
て定圧予圧を与えるための加圧手段として、油圧のよう
な圧力流体Ｐが用いられ、外部から供給される。そのた
め、ブラケット９の外面に流体導入口１６Ａ（又は１６
Ｂ）が設けられ、流体路１７Ａ（又は１７Ｂ）を介して
前記加圧手段導入室１５Ａ（または１５Ｂ）に連通させ
てある。また、加圧手段導入室１５Ａ（又は１５Ｂ）の
前後は、例えばＯリングの如き環状のシール部材１８，
１８により、軸方向に摺動可能に封止している。

【００１０】２０Ａ，２０Ｂは、それぞれナット３Ａ，
３Ｂの回転を阻止するべく、剛性と軸方向変位を許す大
きさのバネ定数を備えた回転阻止手段としての板ばねで
ある。この実施例の板ばね２０Ａ（２０Ｂ）は円環状で
あり、横断面台形に折曲して形成された突部２１の外周
縁と内周縁とに、それぞれ外周フランジ部２２と内周フ
ランジ部２３を有している。そして、外周フランジ部２
２はブラケット９の前端面に形成したインロー凹部２４
に正確に芯出しして嵌合され、ボルト止めされている。
また、内周フランジ部２３はナット３Ａ（３Ｂ）のフラ
ンジ部１４の端面にボルト止めされている。こうして、
板ばね２０Ａ（２０Ｂ）は、ナット３Ａ（３Ｂ）とブラ
ケット９との両方にまたがり、ナット３Ａ（３Ｂ）の端
面インロー凹部２４の外周に沿わせて固定されている。
なお、２５はナット３Ａ（３Ｂ）の端面に設けられたピ
ンレンチ差し込み穴である。

【００１１】次に作用を説明する。ねじ軸１は両端を軸
受で回転自在に支持して機械の基台に取付ける。ナット
３Ａ，３Ｂは、ブラケット９のフランジ９ｆによりテー
ブルに取付ける。両ナット３Ａ，３Ｂとも、ボール２を
介してねじ軸１に螺合されるが、各ナット３Ａ，３Ｂと
もピンレンチ差し込み穴２５にピンレンチを差し込み、
ナット端面がブラケット９の端面よりいくらか引っ込む
まで締め込んでボール２に最小予圧を与えておく。その
状態で板ばね２０Ａ，２０Ｂをボルト止めしてやや撓ま
せておく。これは、次に述べる油圧導入と同時に予圧負
荷を行うためである。ブラケット９の流体導入口１６
Ａ，１６Ｂには、図外の油圧源から方向切替弁を経て配
設される油圧配管を接続する。油圧源から加圧手段導入
室１５Ａ，１５Ｂへ加圧手段である油圧Ｐを導入する
と、各ナット３Ａ，３Ｂのフランジ部１４の背面に軸方
向の圧力が作用して、各ナット３Ａ，３Ｂをそれぞれに
前方に押圧し変位させる。すると、板ばね２０Ａ，２０
Ｂは、軸方向に容易に弾性変形してその変位を許す。こ
れによりボールねじの各ナット毎に予圧が負荷されて、
ねじの軸方向すきまをゼロとし、さらに軸方向荷重に対
する弾性変形量を小さくしてナット剛性を上げることが
できる。その際、各ナット３Ａ，３Ｂに加える予圧の大
きさは、それぞれの加圧手段導入室１５Ａ，１５Ｂに導
入する油圧Ｐの大きさを独立に調整することにより適宜
に設定できる。したがって、エンドユーザにおいて使用
条件に応じたナット剛性を、各ナット毎に選択すること
が可能であり、また、両ナットはブラケット９に直接固
定されているのではなく、使用において加わる荷重より
も大きな力で予圧することにより両ナットは高いばね定
数で支持されることになるから、ボールねじの作動中の
微小な予圧変動を吸収して予圧を一定に保持し易くな
り、作動性が容易に改善される。これにより、きめの細
かい制御を行って加工におけるびびり振動の発生を効果
的に防止することができる。また、シール部材として加
圧流体の封止に用いたＯリング１８，１８による摩擦
が、振動の減衰効果を発揮する。

【００１２】一方、ねじ軸１を回転駆動させてテーブル
をブラケット９と共に送る場合、ナット３Ａ，３Ｂに捩
じり力が作用する。しかして、板ばね２０Ａ，２０Ｂは
その円周方向の剛性が極めて高いから、ナット３Ａ．３
Ｂの捩じり方向の変位は完全に阻止する。このため、ナ
ットの高精度の位置決めが保証される。しかも、板ばね
２０Ａ，２０Ｂは摺動部分が全くないから、キーとキー
溝の場合の如くすべり摩擦が作用する余地は全くなく、
したがってナット３Ａ．３Ｂの予圧負荷時の円滑な作動
が妨げられるおそれがない。

【００１３】また、テーブルを早送り，早戻しする時に
は、加圧手段導入室１５Ａ，１５Ｂへの油圧Ｐを抜き、
加工時にのみ油圧Ｐを導入して予圧を負荷するという使
い分けもできるから、常時油圧をかけて予圧する場合に
比べて、作業の高速化とねじ軸温度の抑制を実現するこ
とが可能である。図３に本発明の第２の実施例を示す。

【００１４】この実施例は、各ナット３Ａ，３Ｂの加圧
手段を、流体に代えて皿ばね３０Ａ，３０Ｂにした点
が、第１の実施例とは異なっている。勿論この場合に
は、流体導入口１６Ａ（又は１６Ｂ）、流体路１７Ａ
（又は１７Ｂ）、シール部材１８は不要である。皿ばね
３０Ａ（３０Ｂ）は、上記第１の実施例におけると同様
に構成されている加圧手段導入室１５Ａ，１５Ｂに複数
枚を重ねて取付け、その圧縮量を調整することで使用条
件に応じた適切な予圧力が設定される。

【００１５】この実施例によれば、極めて簡単な構造に
できる利点がある。その他の作用・効果は第１の実施例
と同様である。なお、上記各実施例では、各ナット３
Ａ，３Ｂの加圧手段は油圧Ｐまたは皿ばね３０Ａ（３０
Ｂ）のいずれか一方のみとしたが、一方のナット例えば
３Ａには油圧Ｐを使用し、他方のナット３Ｂには皿ばね
３０Ａ（３０Ｂ）を使用するようにしてもよい。

【００１６】また、油圧と皿ばねの両者を一つの加圧手
段導入室１５Ａ（１５Ｂ）に併用してもよい。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
２個のナットをナット支持部材内に収納し、ナット支持
部材と各ナットの外面との間に、それぞれ加圧手段を設
けるとともに、各ナット毎にナットの軸方向変位を許す
大きさのバネ定数を有する板バネからなるナット回転阻
止手段をナットの端面とナット支持部材の端面との両方
にまたがって取付けた。そのため、各ナットはナットの
推力を伝達するテーブル等の部材に直接固定されている
のではなく、高いばね定数を持ったばねにより支持され
ていることになり、このばね定数は各ナット毎に加圧手
段で予圧力を調整することにより、きめ細かく調整で
き、常に使用条件に応じて加工時の振動の発生を効果的
に防止できるから、加工においてびびりが生じない精度
の良い加工ができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の正面図である。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【図３】本発明の他の実施例の断面図である。

【符号の説明】

１ ねじ軸 ２ ボール ３Ａ，３Ｂ ナット ９ ナット支持部材 １５Ａ，１５Ｂ 加圧手段導入室 ２０Ａ，２０Ｂ ナット回転阻止手段 ３０Ａ，３０Ｂ 加圧手段（皿ばね） Ｐ 加圧手段（油圧）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 共通のボールねじ軸に２個のナットを螺
   合させるとともに、各ナットトに反対向きの軸方向の力
   を作用させて定圧予圧を与える加圧手段を備えてなるボ
   ールねじの定圧予圧装置において、 前記２個のナットをナット支持部材内に収納し、該ナッ
   ト支持部材と各ナットの外面との間にそれぞれ前記加圧
   手段を設けるとともに、ナットの軸方向変位を許す大き
   さのバネ定数を有する板バネからなるナット回転阻止手
   段を前記各ナットの端面と前記ナット支持部材の端面と
   の両方にまたがって取付けたことを特徴とするボールね
   じ装置。