JPS6165958A - ボ−ルネジシステム - Google Patents
ボ−ルネジシステムInfo
- Publication number
- JPS6165958A JPS6165958A JP18445584A JP18445584A JPS6165958A JP S6165958 A JPS6165958 A JP S6165958A JP 18445584 A JP18445584 A JP 18445584A JP 18445584 A JP18445584 A JP 18445584A JP S6165958 A JPS6165958 A JP S6165958A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ball screw
- nut
- nuts
- torque
- screw system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 34
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 17
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 8
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 239000013642 negative control Substances 0.000 abstract 1
- 230000036316 preload Effects 0.000 description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003872 feeding technique Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
- B23Q1/26—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members
- B23Q1/34—Relative movement obtained by use of deformable elements, e.g. piezoelectric, magnetostrictive, elastic or thermally-dilatable elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q5/00—Driving or feeding mechanisms; Control arrangements therefor
- B23Q5/54—Arrangements or details not restricted to group B23Q5/02 or group B23Q5/22 respectively, e.g. control handles
- B23Q5/56—Preventing backlash
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の分野]
本発明は、ボールネジ軸とそれに螺合するナツトとの間
で回転運動と直線運動との相互変換を行なうボールネジ
システムに関し、待に、M密工作喋械や精密計測装置な
ど精凹な送り技術を必要とする装置、例えば半導体製造
装置の超精密位置決め用の試料移送装置の送り喋構を構
成するのに好適なボールネジシステムに関する。
で回転運動と直線運動との相互変換を行なうボールネジ
システムに関し、待に、M密工作喋械や精密計測装置な
ど精凹な送り技術を必要とする装置、例えば半導体製造
装置の超精密位置決め用の試料移送装置の送り喋構を構
成するのに好適なボールネジシステムに関する。
[発明の背景]
従来、精密工作機械や精密計測装置など精密な送り技術
を必要とする装置において用いられるボールネジ装置は
、第10図に示すように、ナツト部を主ナツト1と副ナ
ツト2との2つに分割し、これらの主ナツト1と副ナツ
ト2との間に所定厚さの円盤状スペーサ3を挟んでボー
ルネジ軸4とナツト1.2との間のガタを小さくし、こ
れにより、送り軸方向のスラストガタを少なくする方法
をとっている。ここで、6はボールベアリングである。
を必要とする装置において用いられるボールネジ装置は
、第10図に示すように、ナツト部を主ナツト1と副ナ
ツト2との2つに分割し、これらの主ナツト1と副ナツ
ト2との間に所定厚さの円盤状スペーサ3を挟んでボー
ルネジ軸4とナツト1.2との間のガタを小さくし、こ
れにより、送り軸方向のスラストガタを少なくする方法
をとっている。ここで、6はボールベアリングである。
このダブルナツトの定すきま予圧方式と呼ばれる方法は
、ボールネジ軸4とナツト1,2との相互の弾性変形を
利用してボールネジ軸4とナツト1゜2の製作誤差によ
り生じるスラストガタを小さくできる利点がある。しか
し、一方で、ボールネジ軸4にリード誤差があるとボー
ルネジ軸4の回転トルクに変動を生じ、この方式の送り
R構を用いて精密位置決め用の試料移送装置を構成した
場合、精密な位置決め制御が困難となる欠点があった。
、ボールネジ軸4とナツト1,2との相互の弾性変形を
利用してボールネジ軸4とナツト1゜2の製作誤差によ
り生じるスラストガタを小さくできる利点がある。しか
し、一方で、ボールネジ軸4にリード誤差があるとボー
ルネジ軸4の回転トルクに変動を生じ、この方式の送り
R構を用いて精密位置決め用の試料移送装置を構成した
場合、精密な位置決め制御が困難となる欠点があった。
また、ボールネジ軸4とナツト部(ナツト1.2および
スペーサ3)の剛性を高めた場合、スラストガタやバッ
クラッシなどを小さくおさえるために予圧岱を大きくす
ると、ボールネジ軸4の回転トルクの絶対値および回転
トルクの変動値も大きくなってしまうという欠点があっ
た。
スペーサ3)の剛性を高めた場合、スラストガタやバッ
クラッシなどを小さくおさえるために予圧岱を大きくす
ると、ボールネジ軸4の回転トルクの絶対値および回転
トルクの変動値も大きくなってしまうという欠点があっ
た。
この方式の欠点を除去する目的で、第11図に示すよう
に、所定厚さの円盤状スペーサ3の代わりに皿バネ5を
挟んだ、いわゆる定圧予圧方式も考えられているが、こ
の場合、設定した予圧力以上の送り軸方向荷重をボール
ネジ、軸4あるいは主たット1に作用させるとバックラ
ッシが大きくなるという欠点があった。
に、所定厚さの円盤状スペーサ3の代わりに皿バネ5を
挟んだ、いわゆる定圧予圧方式も考えられているが、こ
の場合、設定した予圧力以上の送り軸方向荷重をボール
ネジ、軸4あるいは主たット1に作用させるとバックラ
ッシが大きくなるという欠点があった。
さらに、定すきま予圧および定圧予圧のいずれの方式に
おいても、第12図に示すように、ボールネジ軸4の駆
動に際して回転初期における起動トルクが定常トルクに
比べて非常に大きくなる欠点もあった。
おいても、第12図に示すように、ボールネジ軸4の駆
動に際して回転初期における起動トルクが定常トルクに
比べて非常に大きくなる欠点もあった。
[発明の目的]
本発明の目的は、上述従来の定すきま予圧方式の欠点で
あるボールネジ軸とナツトの製作誤差、特にリード誤差
によって生じるボールネジ軸の回転トルクの変動を補償
するとともに、従来の定圧予圧方式の欠点である予圧力
以上の送り軸方向荷重作用時にもバックラッシのないボ
ールネジシステムを提供することにある。
あるボールネジ軸とナツトの製作誤差、特にリード誤差
によって生じるボールネジ軸の回転トルクの変動を補償
するとともに、従来の定圧予圧方式の欠点である予圧力
以上の送り軸方向荷重作用時にもバックラッシのないボ
ールネジシステムを提供することにある。
[発明の概要]
上記目的を達成するため本発明のボールネジシステムで
は、ナツト部を2つのナツトに分割し、これらのナツト
間の相対的な回転を規制するとともに、リード誤差等に
よるボールネジ軸の回転トルクもしくはその変動を検出
し、この検出出力に基づいて上記2つのナツトの送り軸
方向の間隔を負帰還的に制御し、これによって上記ボー
ルネジ軸の回転トルクおよびその変動を減少させ、かつ
バックラッシをなくしている。
は、ナツト部を2つのナツトに分割し、これらのナツト
間の相対的な回転を規制するとともに、リード誤差等に
よるボールネジ軸の回転トルクもしくはその変動を検出
し、この検出出力に基づいて上記2つのナツトの送り軸
方向の間隔を負帰還的に制御し、これによって上記ボー
ルネジ軸の回転トルクおよびその変動を減少させ、かつ
バックラッシをなくしている。
また、ボールネジ軸の回転初期の起動トルクが定常トル
クに比べて大きくなるのは、静止状態から起動させる時
は静止摩擦力が作用し、これが定常回転に達すると動摩
擦状態となるが、一般に動摩擦に比べて滑り始める瞬間
の最大静止摩擦力が大きいことに基因するものと考えら
れる。この摩擦力はボールネジ軸とナツトの接触面圧に
関係するので、本発明では、回転初期においては、上記
2つのナツト間の間隔を変化させて両ナツト間に加わる
予圧力を小さくすることにより、回転初期の静止摩擦力
および回転トルクを減少させることが可能になっている
。
クに比べて大きくなるのは、静止状態から起動させる時
は静止摩擦力が作用し、これが定常回転に達すると動摩
擦状態となるが、一般に動摩擦に比べて滑り始める瞬間
の最大静止摩擦力が大きいことに基因するものと考えら
れる。この摩擦力はボールネジ軸とナツトの接触面圧に
関係するので、本発明では、回転初期においては、上記
2つのナツト間の間隔を変化させて両ナツト間に加わる
予圧力を小さくすることにより、回転初期の静止摩擦力
および回転トルクを減少させることが可能になっている
。
さらに、本発明では、一方向に定常回転中には必要でな
い上記2つのナツト間の予圧を加えないように制御し、
回転方向が変化するような運転状態の時のみ、必要最小
限の予圧力を与えるようにすることも可能にしている。
い上記2つのナツト間の予圧を加えないように制御し、
回転方向が変化するような運転状態の時のみ、必要最小
限の予圧力を与えるようにすることも可能にしている。
本発明における2つのナツト間の相対的な回転を規制す
る手段としては、例えば送り軸方向に伸縮可能な弾性体
く伸縮継手)、送り軸方向に摺動可能な非円形スリーブ
、円筒状スリーブとキーとの組合せ、または送り軸方向
に設けられた凸部と凹部との粘動可能な嵌合等、種々の
義構を用いることができ、あるいは下記の微小変位装置
自体を両ナツトの結合のための継手に兼用してもよい。
る手段としては、例えば送り軸方向に伸縮可能な弾性体
く伸縮継手)、送り軸方向に摺動可能な非円形スリーブ
、円筒状スリーブとキーとの組合せ、または送り軸方向
に設けられた凸部と凹部との粘動可能な嵌合等、種々の
義構を用いることができ、あるいは下記の微小変位装置
自体を両ナツトの結合のための継手に兼用してもよい。
この場合、微小変位装置の両変位端面にそれぞれのナツ
トを接着等により固着してもよい。
トを接着等により固着してもよい。
2つのナツトの送り軸方向の間隔を制御するための微小
変位装置としては、例えば空気圧や液体圧等の流体圧に
より容積が変化するもの、熱膨脹収縮により体積もしく
は長さが変化するもの、ピエゾ素子等のように圧電効果
による厚み変化を応用した圧電素子、または磁歪効果に
よる厚み変化を応用した磁歪素子等を用いることができ
る。
変位装置としては、例えば空気圧や液体圧等の流体圧に
より容積が変化するもの、熱膨脹収縮により体積もしく
は長さが変化するもの、ピエゾ素子等のように圧電効果
による厚み変化を応用した圧電素子、または磁歪効果に
よる厚み変化を応用した磁歪素子等を用いることができ
る。
ボールネジ軸の回転トルクもしくはその変動を検出する
ための手段としては、例えばボールネジ軸とこのボール
ネジ軸の駆動源の出力軸との間に結合された動トルク計
、あるいは該駆動源への供給電力もしくはその変動を検
出してこれをトルクに換算するもの等を用いればよい。
ための手段としては、例えばボールネジ軸とこのボール
ネジ軸の駆動源の出力軸との間に結合された動トルク計
、あるいは該駆動源への供給電力もしくはその変動を検
出してこれをトルクに換算するもの等を用いればよい。
[実施例の説明]
以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第1図は、本発明の一実施例に係るボールネジシステム
の全体構成を示す。同図において、ベアリング入りハウ
ジング11.12によって軸支されたボールネジ軸4に
は、微小変位装置15を挟んで豆いに相対回転不能に連
結された主ナツト1と副ナツト2とが螺合されており、
主ナツト1は、移動ガイド18によって案内される可動
テーブル17に係合され3ている。また、ボールネジ軸
4の一端にはカップリング19aを介して動トルク計1
6が連結され、ざらに動トルク計16にはカップリング
19bを介して駆動モータ21が連結されている。駆動
モータ21は、基台20に固定されている。
の全体構成を示す。同図において、ベアリング入りハウ
ジング11.12によって軸支されたボールネジ軸4に
は、微小変位装置15を挟んで豆いに相対回転不能に連
結された主ナツト1と副ナツト2とが螺合されており、
主ナツト1は、移動ガイド18によって案内される可動
テーブル17に係合され3ている。また、ボールネジ軸
4の一端にはカップリング19aを介して動トルク計1
6が連結され、ざらに動トルク計16にはカップリング
19bを介して駆動モータ21が連結されている。駆動
モータ21は、基台20に固定されている。
勤トルク計16の出力は、トルク・変動検出装置23に
与えられ、トルク・変動検出装@23は、ボールネジ′
@4の回転トルクもしくはその変動を検出してそのトル
ク値またはトルク変動値を主制御装置24に供給する。
与えられ、トルク・変動検出装@23は、ボールネジ′
@4の回転トルクもしくはその変動を検出してそのトル
ク値またはトルク変動値を主制御装置24に供給する。
指令装置25には、図示しないキーボードまたはデータ
伝送装置等のデータ入力装置が設けられており、このデ
ータ入力装置を介して速度、速度変化パターン(速度の
変化のさせ方)、移atおよび移動方向などテーブル1
7の駆動に必要なデータならびにボールネジ系のバック
ラッシをなくするのに必要な予圧mデータ等の制御デー
タが入力される。これらの制御データは、そのまま、ま
たは所望の制御信号に変換された後、主制御装置24に
送出される。この場合、記憶装置2γは、必要に応じて
上記制御データを記憶する。
伝送装置等のデータ入力装置が設けられており、このデ
ータ入力装置を介して速度、速度変化パターン(速度の
変化のさせ方)、移atおよび移動方向などテーブル1
7の駆動に必要なデータならびにボールネジ系のバック
ラッシをなくするのに必要な予圧mデータ等の制御デー
タが入力される。これらの制御データは、そのまま、ま
たは所望の制御信号に変換された後、主制御装置24に
送出される。この場合、記憶装置2γは、必要に応じて
上記制御データを記憶する。
主制御装置24は、トルク・変動検出装置23および指
令装置25から与えられる各データに基づきモータドラ
イバ26および微小変位装置ドライバ22を介して駆動
モータ21および微小変位装置15を駆動制御する。
令装置25から与えられる各データに基づきモータドラ
イバ26および微小変位装置ドライバ22を介して駆動
モータ21および微小変位装置15を駆動制御する。
次に、このボールネジシステムの動作を説明する。
指令装置25へは、外部入力として、予め、オペレータ
のキー操作、またはこのボールネジシステムが適用され
ている主装置の制御プログラムもしくは制御スケジュー
ル等にしたがって、゛テーブル17の駆動データと予圧
量データ等の制御データが入力される。指令装置25は
、必要があればこれらの制御データを記憶装置27に転
送しておく。
のキー操作、またはこのボールネジシステムが適用され
ている主装置の制御プログラムもしくは制御スケジュー
ル等にしたがって、゛テーブル17の駆動データと予圧
量データ等の制御データが入力される。指令装置25は
、必要があればこれらの制御データを記憶装置27に転
送しておく。
指令装置25は、次に外部入力としてテーブル駆動指令
が入力されると、主制御装置24に前記の制御データを
送る。そして、主制御装置24は、回転トルクもしくは
その変動を検出する動トルク計16からの信号をトルク
・変動検出装置23を介してモニタしながら微小変位装
置ドライバ22を介して例えば圧電素子などからなる微
小変位装置75に電圧をかけて主ナツト1と副ナツト2
の間隔を変化させてゆき、肋トルク計16からの検出信
号が、指令装置25からの予圧ロデータと一致、した時
にモータドライバ26を起動し、モータ21を駆動デー
タに従って制御する。さらに、ボールネジ軸4の回転中
にボールネジ軸4のリード誤差などによって動トルク計
16からの検出信号が変化した時、すなわらボールネジ
@4に回転トルクの変動を生じた場合にも、王制DI]
装置24は、微小変位装置ドライバ22を介して微小変
位装置15を駆動し、上記検出信号が常に指令装置25
からの予圧■データに一致するようにフィードバック制
御を行なう。これによってボールネジシステムの回転ト
ルクの変動を茗しく軽減することができる。
が入力されると、主制御装置24に前記の制御データを
送る。そして、主制御装置24は、回転トルクもしくは
その変動を検出する動トルク計16からの信号をトルク
・変動検出装置23を介してモニタしながら微小変位装
置ドライバ22を介して例えば圧電素子などからなる微
小変位装置75に電圧をかけて主ナツト1と副ナツト2
の間隔を変化させてゆき、肋トルク計16からの検出信
号が、指令装置25からの予圧ロデータと一致、した時
にモータドライバ26を起動し、モータ21を駆動デー
タに従って制御する。さらに、ボールネジ軸4の回転中
にボールネジ軸4のリード誤差などによって動トルク計
16からの検出信号が変化した時、すなわらボールネジ
@4に回転トルクの変動を生じた場合にも、王制DI]
装置24は、微小変位装置ドライバ22を介して微小変
位装置15を駆動し、上記検出信号が常に指令装置25
からの予圧■データに一致するようにフィードバック制
御を行なう。これによってボールネジシステムの回転ト
ルクの変動を茗しく軽減することができる。
なお、上述においては、予圧量データをこのシステムに
よる可動テーブル17の駆動前に設定するようにしたが
、可動テーブル17による送り軸方向加重の変化が少な
い場合、上記予圧量データを所望の一定値に固定するこ
とができる。この場合、例えば指令装置25は上記一定
の予圧量データに対応する制御信号を発生する基準電圧
源または可変抵抗で、また主制御装置24の予圧または
回転トルク制御部分は上記制御信号と回転トルク・変動
検出装置23の検出出力との差に応じた出力を発生する
誤差増幅器で構成することができる。
よる可動テーブル17の駆動前に設定するようにしたが
、可動テーブル17による送り軸方向加重の変化が少な
い場合、上記予圧量データを所望の一定値に固定するこ
とができる。この場合、例えば指令装置25は上記一定
の予圧量データに対応する制御信号を発生する基準電圧
源または可変抵抗で、また主制御装置24の予圧または
回転トルク制御部分は上記制御信号と回転トルク・変動
検出装置23の検出出力との差に応じた出力を発生する
誤差増幅器で構成することができる。
さらに、精密位置決めを行なう場合を考えると、通常は
、可動テーブル17の位置を検出する手段、例えば磁気
スケール、光学式スケニル、レーザ干渉計またはホログ
ラムスケールなどによって位置計測を11ない、駆動モ
ータ21としても直流あるいは交流のザーボモータを使
用することが多い。このような場合には、前述のボール
ネジシステムのバックラッシを減少させる目的よりも、
起動トルクの減少と位置決め制御時のボールネジシステ
ムの剛性を高めることの方が主目的となる。このような
時、本発明のボールネジシステムにおいては、起動時は
ナツト1,2の予圧量を零に設定し、速度制御によって
所定の位置決め位置近くまで可動テーブル17を移動し
、位置決め制御に入った時点で微小変位装置ドライバ2
2を介して微小変位装置15を制御することによりナツ
ト1,2に予圧をかける。これは、例えば指令装置25
から上記各時点で零または必要量の予圧mデータを主制
御装置24に与えることにより行なうことができる。そ
して、予圧をかけた以降は、上述のように、送りネジ4
の回転トルクの変動を補償するように勤トルク計16で
回転トルクまたはその変動を検出しながらフィードバッ
ク制御を行ない、回転トルクの変動を小さくする。以上
のような制御を行なうことによって、高速かつ高精度の
位置決めを行なうことができる。
、可動テーブル17の位置を検出する手段、例えば磁気
スケール、光学式スケニル、レーザ干渉計またはホログ
ラムスケールなどによって位置計測を11ない、駆動モ
ータ21としても直流あるいは交流のザーボモータを使
用することが多い。このような場合には、前述のボール
ネジシステムのバックラッシを減少させる目的よりも、
起動トルクの減少と位置決め制御時のボールネジシステ
ムの剛性を高めることの方が主目的となる。このような
時、本発明のボールネジシステムにおいては、起動時は
ナツト1,2の予圧量を零に設定し、速度制御によって
所定の位置決め位置近くまで可動テーブル17を移動し
、位置決め制御に入った時点で微小変位装置ドライバ2
2を介して微小変位装置15を制御することによりナツ
ト1,2に予圧をかける。これは、例えば指令装置25
から上記各時点で零または必要量の予圧mデータを主制
御装置24に与えることにより行なうことができる。そ
して、予圧をかけた以降は、上述のように、送りネジ4
の回転トルクの変動を補償するように勤トルク計16で
回転トルクまたはその変動を検出しながらフィードバッ
ク制御を行ない、回転トルクの変動を小さくする。以上
のような制御を行なうことによって、高速かつ高精度の
位置決めを行なうことができる。
第2〜6図は、分割した主副2つのナツトの相対的回転
を規制する結合構造の種々の例を示す。
を規制する結合構造の種々の例を示す。
第2〜4図の(a)および第5図は正面図、第2〜4図
の(b)は側面図で、第6図の(a)は側面図、(b)
は微小変位装置部分の斜視図である。
の(b)は側面図で、第6図の(a)は側面図、(b)
は微小変位装置部分の斜視図である。
第2〜6図において、1は主ナツト、2は副ナツト、4
はボールネジ軸、15は主ナツト1と副ナツト2の間隔
を変化させるための微小変位装置である。第2図におい
て、31は主ナツト1と副ナツト2の相対的回転を規制
するため送り軸方向に伸縮可能な弾性部材、32はナラ
l−1,2と弾性部材31とを結合するためのビスであ
る。第3図において、33は主ナツト1と副ナツト2の
相対的回転を規制するための内周が円形以外の断面形状
を有するスリーブ、34はスリーブ33を主ナツト1に
固定するためのビスである。第4図において、35は送
り軸方向のキー溝を有する円筒状スリーブ、36は主ナ
ツト1と副ナツト2を送り軸方向に相対変位 “させ
るため上記キー溝に差込まれた平行キー、37は平行キ
ー36を主ナツト1に固定するためのビスである。第5
図において、38は主ナツト1に送り軸方向に設けられ
た凸部、39は主ナツト1の凸部38を店動可能に受は
入れるためa1ナツト2に設けられた凹部である。第6
図において、40.41は主ナツト1および副ナツト2
にそれぞれ設けられている第5図の凹部39と同様の凹
部に嵌合させることによりそれぞれのナツトに対する微
小変位装置15の相対的回転を規制し、これによって主
ナツト1と副ナツト2の相対的回転を規制するために微
小変位装置15の各変位面に設けられた突起である。
はボールネジ軸、15は主ナツト1と副ナツト2の間隔
を変化させるための微小変位装置である。第2図におい
て、31は主ナツト1と副ナツト2の相対的回転を規制
するため送り軸方向に伸縮可能な弾性部材、32はナラ
l−1,2と弾性部材31とを結合するためのビスであ
る。第3図において、33は主ナツト1と副ナツト2の
相対的回転を規制するための内周が円形以外の断面形状
を有するスリーブ、34はスリーブ33を主ナツト1に
固定するためのビスである。第4図において、35は送
り軸方向のキー溝を有する円筒状スリーブ、36は主ナ
ツト1と副ナツト2を送り軸方向に相対変位 “させ
るため上記キー溝に差込まれた平行キー、37は平行キ
ー36を主ナツト1に固定するためのビスである。第5
図において、38は主ナツト1に送り軸方向に設けられ
た凸部、39は主ナツト1の凸部38を店動可能に受は
入れるためa1ナツト2に設けられた凹部である。第6
図において、40.41は主ナツト1および副ナツト2
にそれぞれ設けられている第5図の凹部39と同様の凹
部に嵌合させることによりそれぞれのナツトに対する微
小変位装置15の相対的回転を規制し、これによって主
ナツト1と副ナツト2の相対的回転を規制するために微
小変位装置15の各変位面に設けられた突起である。
第7図は、微小変位装置の配置例を示しており、この例
では流体圧または熱を利用することにより膨張収縮する
微小変位装置15aをナツト1.2間に挟み込んでいる
。また、第8図は第7図−の流体圧による微小変位装置
15aの代わりに圧電素子による微小変位装置15bを
ナツト1,2間に介装したものである。
では流体圧または熱を利用することにより膨張収縮する
微小変位装置15aをナツト1.2間に挟み込んでいる
。また、第8図は第7図−の流体圧による微小変位装置
15aの代わりに圧電素子による微小変位装置15bを
ナツト1,2間に介装したものである。
第9図は、本発明の他の実施例に係るボールネジシステ
ムの構成図であり、第1図のシステムとの差異は、トル
ク検出部分にある。すなわち、この例では、動トルク計
16を用いておらず、代わりにモータ21への供給電力
を検出する電力検出装置51が配設され、この電力検出
装置51の出力をトルク・変動検出装置23によって回
転トルクもしくは回転トルク変動に換算して主制御装置
24に与えるようになっている。その他は第1図の例と
同様であるのでこれ以上の説明は省略する。
ムの構成図であり、第1図のシステムとの差異は、トル
ク検出部分にある。すなわち、この例では、動トルク計
16を用いておらず、代わりにモータ21への供給電力
を検出する電力検出装置51が配設され、この電力検出
装置51の出力をトルク・変動検出装置23によって回
転トルクもしくは回転トルク変動に換算して主制御装置
24に与えるようになっている。その他は第1図の例と
同様であるのでこれ以上の説明は省略する。
[発明の効果]
以上述べたように本発明によれば、ボールネジ軸とナツ
トの予圧量をボールネジ軸の回転トルクもしくは回転ト
ルク変動として検出するとともに、゛この予圧量を可変
制御できるようにしているため、定常回転時のトルク変
動を小さく押えることができ、また、回転開始時の起動
トルクを減少させることができる。また、必要以上の予
圧量を常時加えておかなくても済むことから、回転時の
発熱を減少させ、ネジ寿命が延長し、駆動電力も少ない
などの効果を秦し19る。
トの予圧量をボールネジ軸の回転トルクもしくは回転ト
ルク変動として検出するとともに、゛この予圧量を可変
制御できるようにしているため、定常回転時のトルク変
動を小さく押えることができ、また、回転開始時の起動
トルクを減少させることができる。また、必要以上の予
圧量を常時加えておかなくても済むことから、回転時の
発熱を減少させ、ネジ寿命が延長し、駆動電力も少ない
などの効果を秦し19る。
第1図は、本発明の一実施例に係るボールネジシステム
の全体構成図、 第2〜6図は、それぞれ本発明におけるナラ1−の相対
的回転規制手段の実施例を承り図、iT 7 J5よび
8図は、それぞれ本発明の微小変位装置の実施例を示す
図、 $9図は、本発明の他の実施例に係るボールネジシステ
ムの全体構成図、 第10図は、従来例の定すきま予圧方式の縦断面図、 第11図は、従来例の定圧予圧方式の縦断面図、第12
図は、従来例の定すきま予圧方式の回転トルク特性例を
示すグラフである。 1・・・主ナツト、2・・・副ナツト、4・・・ボール
ネジ軸、15、15a 、 75b・・・微小変位装置
、16・・・妨トルク計、17・・・可動テーブル、1
8・・・ガイド、21・・・駆動モータ、24・・・主
制御装置、25・・・指令装置、31・・・弾性部材、
33・・・内周が円形以外の断面形状を有するスリーブ
、35・・・キー溝を有する円筒状スリーブ、36・・
・平行キー、38・・・凸部、39・・・凹部、40.
41・・・突起、51・・・電力検出装置。 第1図 CQ) 第2図 (b) 第5図 第6図 (0)
(bン第7図 ? 第8図 第9図 27′
の全体構成図、 第2〜6図は、それぞれ本発明におけるナラ1−の相対
的回転規制手段の実施例を承り図、iT 7 J5よび
8図は、それぞれ本発明の微小変位装置の実施例を示す
図、 $9図は、本発明の他の実施例に係るボールネジシステ
ムの全体構成図、 第10図は、従来例の定すきま予圧方式の縦断面図、 第11図は、従来例の定圧予圧方式の縦断面図、第12
図は、従来例の定すきま予圧方式の回転トルク特性例を
示すグラフである。 1・・・主ナツト、2・・・副ナツト、4・・・ボール
ネジ軸、15、15a 、 75b・・・微小変位装置
、16・・・妨トルク計、17・・・可動テーブル、1
8・・・ガイド、21・・・駆動モータ、24・・・主
制御装置、25・・・指令装置、31・・・弾性部材、
33・・・内周が円形以外の断面形状を有するスリーブ
、35・・・キー溝を有する円筒状スリーブ、36・・
・平行キー、38・・・凸部、39・・・凹部、40.
41・・・突起、51・・・電力検出装置。 第1図 CQ) 第2図 (b) 第5図 第6図 (0)
(bン第7図 ? 第8図 第9図 27′
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、回転運動を直線運動に、あるいは直線運動を回転運
動に変換する目的で使用されるボールネジシステムにお
いて、ボールネジ軸に係合するナットを2分割し、第1
のナットと第2のナットとの相対的な回転を規制する手
段、第1のナットと第2のナットとの送り軸方向の間隔
を可変制御する微小変位装置、ボールネジ軸の回転トル
クもしくは回転トルク変動を検出する手段、該検出手段
の出力と所定の制御信号とに基づいて上記微小変位装置
を駆動制御する制御装置、および該制御装置に該制御信
号を与える指令装置を設けたことを特徴とするボールネ
ジシステム。 2、前記指令装置が、データ入力装置を備え、該入力装
置を介して外部から入力されるデータに基づき作成した
前記制御信号を前記制御装置に与えることにより、前記
第1のナットと第2のナットの送り軸方向の間隔を上記
指令装置を介して外部から制御可能にしている特許請求
の範囲第1項記載のボールネジシステム。 3、前記指令装置から前記制御装置に与えられる制御信
号が所定の一定値であり、上記制御装置が、前記回転ト
ルクもしくは回転トルク変動を検出する手段からの信号
に応じて前記第1のナットと第2のナットの送り軸方向
の間隔を自動的に制御する特許請求の範囲第1項記載の
ボールネジシステム。 4、前記第1のナットと第2のナットとが、送り軸方向
に伸縮可能な弾性体で結合されている特許請求の範囲第
1〜3項のいずれか1つに記載のボールネジシステム。 5、前記第1および第2のナットが、それぞれの向い合
う部分に或る長さの非円形断面外形の部分を有し、上記
2つのナットの非円形断面外形部分に渡つて該非円形断
面と同一の内寸法を有する筒状のスリーブがかぶされて
いる特許請求の範囲第1〜3項のいずれか1つに記載の
ボールネジシステム。 6、前記第1および第2のナットが、それぞれの向い合
う部分に或る長さの円形断面外形の部分と前記送り軸方
向に設けられた少なくとも1つのキー溝を有し、上記2
つのナットの円形断面外形部分に渡つて該円形断面と同
一の内寸法でかつ上記キー溝に対応するキー溝を有する
円筒状スリーブをかぶせるとともに、上記2つのナット
のキー溝と上記円筒状スリーブのキー溝とを平行キーで
結合して上記2つのナットを送り軸方向にのみ相対移動
可能にしている特許請求の範囲第1〜3項のいずれか1
つに記載のボールネジシステム。 7、前記第1および第2のナットのそれぞれの相対する
面に設けられた凸部と凹部によって、上記2つのナット
が送り軸方向に相対的に変位可能な嵌合部を形成し、上
記2つのナットの相対的回転を規制している特許請求の
範囲第1〜3項のいずれか1つに記載のボールネジシス
テム。 8、前記微小変位装置が、前記第1のナットと第2のナ
ットとの相対的な回転を規制する手段を兼ねている特許
請求の範囲第1〜3項のいずれか1つに記載のボールネ
ジシステム。 9、前記第1のナットと第2のナットが、前記微小変位
装置の両端面に固着されている特許請求の範囲第1〜8
項のいずれか1つに記載のボールネジシステム。 10、前記微小変位装置が、流体圧を利用するものであ
る特許請求の範囲第1〜9項のいずれか1つに記載のボ
ールネジシステム。 11、前記微小変位装置が、物体の熱膨脹を利用するも
のである特許請求の範囲第1〜9項のいずれか1つに記
載のボールネジシステム。 12、前記微小変位装置が、圧電素子または磁歪素子を
組込んだものである特許請求の範囲第1〜9項のいずれ
か1つに記載のボールネジシステム。 13、前記微小変位装置の圧電素子が、ピエゾ素子であ
る特許請求の範囲第12項記載のボールネジシステム。 14、前記ボールネジ軸の回転トルクもしくは回転トル
ク変動を検出する手段が、ボールネジ軸と該ボールネジ
軸の駆動源の出力軸との間に結合された動トルク計であ
る特許請求の範囲第1〜13項のいずれか1つに記載の
ボールネジシステム。 15、前記ボールネジ軸の回転トルクもしくは回転トル
ク変動を検出する手段が、該ボールネジ軸の駆動源に供
給される電力もしくは電力変動を検出する電力計と、該
電力計の出力をボールネジ軸の回転トルクもしくは回転
トルク変動値に変換するトルク検出装置を含んでいる特
許請求の範囲第1〜13項のいずれか1つに記載のボー
ルネジシステム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18445584A JPS6165958A (ja) | 1984-09-05 | 1984-09-05 | ボ−ルネジシステム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18445584A JPS6165958A (ja) | 1984-09-05 | 1984-09-05 | ボ−ルネジシステム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6165958A true JPS6165958A (ja) | 1986-04-04 |
Family
ID=16153447
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18445584A Pending JPS6165958A (ja) | 1984-09-05 | 1984-09-05 | ボ−ルネジシステム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6165958A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63308263A (ja) * | 1987-06-05 | 1988-12-15 | Hiroshi Teramachi | ボ−ルねじの予圧調整装置 |
JPH02221747A (ja) * | 1989-02-22 | 1990-09-04 | Nippon Seiko Kk | ボールねじ装置およびボールねじ装置の予圧調整方法 |
JPH07103306A (ja) * | 1993-10-01 | 1995-04-18 | Gakujo Nakamura | 損傷検出装置付ボールネジ |
US6321614B1 (en) * | 1998-12-29 | 2001-11-27 | Rexroth Star Gmbh | Screw drive with rolling elements, and method of assembly |
DE102004059844A1 (de) * | 2004-12-10 | 2006-07-06 | Raith Gmbh | Linearführungsanordnung |
DE102010036096A1 (de) * | 2010-09-01 | 2012-03-01 | Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover | Kugelgewindetrieb |
-
1984
- 1984-09-05 JP JP18445584A patent/JPS6165958A/ja active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63308263A (ja) * | 1987-06-05 | 1988-12-15 | Hiroshi Teramachi | ボ−ルねじの予圧調整装置 |
JPH02221747A (ja) * | 1989-02-22 | 1990-09-04 | Nippon Seiko Kk | ボールねじ装置およびボールねじ装置の予圧調整方法 |
JPH07103306A (ja) * | 1993-10-01 | 1995-04-18 | Gakujo Nakamura | 損傷検出装置付ボールネジ |
US6321614B1 (en) * | 1998-12-29 | 2001-11-27 | Rexroth Star Gmbh | Screw drive with rolling elements, and method of assembly |
DE102004059844A1 (de) * | 2004-12-10 | 2006-07-06 | Raith Gmbh | Linearführungsanordnung |
DE102004059844B4 (de) * | 2004-12-10 | 2010-09-02 | Raith Gmbh | Linearführungsanordnung |
DE102010036096A1 (de) * | 2010-09-01 | 2012-03-01 | Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover | Kugelgewindetrieb |
DE102010036096B4 (de) * | 2010-09-01 | 2016-07-28 | Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover | Kugelgewindetrieb |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3234872B2 (ja) | アクチュエータおよびその駆動方法、および、その駆動方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体、並びに、そのアクチュエータを用いた小型工作機械 | |
Chen et al. | A ballscrew drive mechanism with piezo-electric nut for preload and motion control | |
US5644951A (en) | Feed screw apparatus and precise positioning and fine feed system | |
CN108620948B (zh) | 一种针对空气静压主轴的检测补偿控制*** | |
JPS6165958A (ja) | ボ−ルネジシステム | |
JP3707805B2 (ja) | 位置決め装置 | |
Fujita et al. | Dynamic characteristics and dual control of a ball screw drive with integrated piezoelectric actuator | |
JP2976177B2 (ja) | ダブルナット間微小変位機構を備えたボールねじ装置 | |
JPH1158181A (ja) | 割り出し装置とその駆動方法 | |
JPS6162658A (ja) | ボ−ルネジシステム | |
JPS6162656A (ja) | 送りネジシステム | |
JPS6165960A (ja) | ボ−ルネジシステム | |
JPS6165957A (ja) | 送りネジシステム | |
JP4992182B2 (ja) | 回転機構付軸方向微動装置 | |
JPS6162110A (ja) | 精密試料移動装置 | |
JPH05138484A (ja) | 精密位置決め微動送り装置およびシステム | |
JPS6165959A (ja) | ボ−ルネジシステム | |
JP2886610B2 (ja) | 非接触支持を有する摩擦駆動装置 | |
JPS6165956A (ja) | 送りネジシステム | |
JPH11223216A (ja) | 軸受ユニット | |
JP4807680B2 (ja) | 静圧継手 | |
JPS6162657A (ja) | 送りネジシステム | |
JPH0570745B2 (ja) | ||
JP2001069773A (ja) | 超音波モータを可動体の駆動源とする案内装置 | |
JP3746199B2 (ja) | 位置決め装置 |