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JPH079260B2 - 複合運動案内装置 - Google Patents

複合運動案内装置

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Publication number
JPH079260B2
JPH079260B2 JP63052460A JP5246088A JPH079260B2 JP H079260 B2 JPH079260 B2 JP H079260B2 JP 63052460 A JP63052460 A JP 63052460A JP 5246088 A JP5246088 A JP 5246088A JP H079260 B2 JPH079260 B2 JP H079260B2
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nut
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balls
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博 寺町
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、たとえば工業用ロボットのアーム等に用いら
れるもので、軸方向の運動および回転方向の運動を案内
する複合運動案内装置に関する。
（従来の技術） 従来、この種の複合運動案内装置としては、外周面にボ
ールねじ溝とボールスプライン溝を同一箇所に重複させ
て形成した軸を用いて、作動ストロークを大きくとった
ものがある（たとえば特開昭62−165057号公報参照）。
すなわち、軸にそのボールねじ溝に係合案内されるボー
ルを介してナットが嵌合されると共に、ボールスプライ
ン溝に係合案内されるボールを介してスプライン用外筒
が嵌合されている。さらに、ナットおよびスプライン用
外筒は、それぞれ一対のサポートベアリングを介して、
１つのハウジング内周に回転自在に組付けられ、駆動手
段によって独立に回転駆動されるようになっている。そ
して、駆動手段によってナットおよびスプライン用外筒
を回転駆動することにより、軸を往復駆動，回転運動，
あるいは往復および回転の複合運動を可能としていた。
（発明が解決しようとする課題） しかし斯かる従来技術の場合には、大きく分けて次の
（Ａ）乃至（Ｃ）の３つの問題があった。
（Ａ） 第１に、スプライン用外筒およびボールねじ用
ナットのガタ付きにより、起動時の位相遅れや停止時の
位置決め不良の問題がある。
まず、スプライン用外筒のガタつきについて説明す
る。このスプライン用外筒で問題となるガタつきは、回
転方向のガタつきである。すなわち、ボールねじ用ナッ
ト側においては軸は回転方向に移動自在であり回転方向
の位置決めはスプライン用外筒によりなされるからであ
る。
ところが、ボールねじ溝とボールスプライン溝を重複し
て形成するタイプのものでは、ボールねじ溝を形成する
必要から軸の外周面は断面円形にする必要があり、ボー
ルスプライン溝について着目すると、第14図で示すよう
なJISで規定するところの、ラジアル形ボールスプライ
ンの形となってしまう。したがってラジアル方向の荷重
に対しては有効であるが、アンギュラ方向の荷重に対し
て弱いものとならざるを得なかった。そのため、従来で
は回転方向のガタつきを除去することが困難であった。
つぎに、ボールねじ用ナットのガタつきについて説
明する。ボールねじ用ナットで問題となるガタつきは、
軸方向のガタつきである。すなわち、スプライン用外筒
は軸方向に移動自在なので軸方向の位置決めはこのボー
ルねじ用ナットによってなされるからである。
ところが従来では、ボールねじ用ナットに軸を通じてナ
ットをこじる方向のモーメント荷重が作用するので、ナ
ット外周を支持する必要からラジアルコンタクトのべア
リングが採用されていた。そのため、軸方向荷重に対し
ては弱いものとなり、軸方向のガタつきを除去すること
は困難であった。
（Ｂ） 第２に、スプライン用外筒およびボールねじ用
ナットのガタつきに起因して、ボールの転動面にフレッ
チングコロージョンが発生するという問題があった。こ
こでフレッチングコロージョンとは、微動摩耗のこと
で、接触する２面間が、相対的な繰返し微小滑りを生じ
て摩耗する現象である。
まず上記したスプライン用外筒のガタつきによる軸
の回転方向の振動を原因とするボールねじ用ナット側の
フレッチングコロージョンについて説明する。すなわ
ち、回転運動をしている軸を急激に停止すると、その慣
性によってスプライン用外筒のボールが弾性変形して軸
が回転方向に変位する。このボールが弾性復帰する際に
軸が回転方向に振動する。そして、その振動が原因とな
って、ボールねじ用ナット側のボールが転動面と微小滑
りを生じ、局部的にフレッチングコロージョンが発生す
る。フレッチングコロージョンが生じると転動面に局部
的な穴が形成されることになり、ボールの円滑な運動が
阻害されてしまう。
つぎに、ボールねじ用ナットの軸方向のガタつきに
よる軸の振動を原因とするボールスプライン用外筒側の
フレッチングコロージョンについて説明する。
すなわち、軸方向に往復移動している軸を急激に停止す
ると、その慣性によってボールねじ用のナットのボール
あるいはベアリングのボールが軸方向に弾性変形し、軸
が軸方向に変位する。このボールが弾性復帰する際に軸
が軸方向に振動することになり、ボールスプライン用外
筒側のボールが転動面と微小滑りを生じ、フレッチング
コロージョンが発生してしまう。
（Ｃ） 第３に、ボールスプライン用外筒のラジアル方
向ガタつきに起因する軸の振れによるボールねじ用ナッ
トのボールの損傷等の問題があった。
すなわち工業用ロボットアームとして用いる場合に
は、通常スプライン用外筒側がアームの取付側となる。
スプライン用外筒によってラジアル方向荷重を受けるよ
うにしているためである。
ところが、軸が伸長位置にて軸先端に横方向の荷重が作
用した場合、スプライン用外筒部に作用する荷重が過大
となって、スプライン用外筒がラジアル方向にガタつく
場合がある。
このように、スプライン用外筒にラジアル方向のガタつ
きが生じると、軸は同一ハウジングに組付けられるナッ
トをこじるように振れることになり、ナットにモーメン
ト荷重が作用してナット両端部付近のボールに局部的に
過負荷が作用する。そのため、ボールの変形によってガ
タ付きが生じたり、ガタ付きによってボールの円滑な循
環が阻害されると共に、ボールの損傷を招くおそれもあ
る。
さらに、このようにボールスプライン用外筒のガタ
付きがあると、急停止時等において軸がラジアル方向に
微振動し、やはりボールねじ用ナット側のボール転走面
にフレッチングコロージョンが生じる場合もあった。
さらにまた、スプライン用外筒のラジアル方向のガ
タつきは、軸先端において増幅されて位置決め精度が悪
くなってしまう等の種々の問題があった。
また、上記した（Ａ）〜（Ｃ）の問題の他に次のような
問題もあった。
すなわち、ボールスプライン用外筒と軸体間に介在され
るボールスプライン用のボールが、スプライン溝とボー
ルねじ溝との交差部においてボールねじ溝側に逃げてボ
ールスプライン溝の正規の軌道からずれるために、スプ
ライン溝を転動するボールがボールねじ溝との交差部で
ボールねじ溝と干渉してスムーズに転動移行しない。ま
た、このようにボールねじ溝と干渉するために、交差部
の摩耗を招来する。
本発明は上述した従来技術の課題を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、同一のハウジン
グにナットとスプライン用外筒を一体に組付けた複合運
動案内装置において、軸方向ガタおよび回転方向ガタを
除去して応答性および位置決め精度を高めることにあ
る。
また、スプライン用外筒側の回転方向ガタやナット側の
軸方向ガタに起因するナット側およびスプライン用外筒
側のフレッチングコロージョンの発生を防止して円滑な
作動を維持することにある。
さらに、スプライン用外筒のサポートベアリングのラジ
アル方向ガタを除去して軸の振れ回りを防止することに
より、ナット側のボールの過負荷状態を無くすと共に、
ナット側のフレッチングコロージョンの発生を防止して
円滑な作動を維持することにある。
さらにまた、ナットおよびスプライン用外筒を支持する
サポートベアリング部の支持剛性を高めると共に、装置
構成のコンパクト化を図り、コンパクトな構成でありな
がら軸方向，ラジアル方向およびモーメント荷重に対す
る負荷能力を高めることにある。また、特にボールスプ
ライン溝を転動するボールが、ボールスプライン溝とボ
ールねじ溝との交差部において、ボールねじ溝と干渉す
るのを防止し、ボールのスムーズな転動移行を保障する
と共に、ボールねじ溝とボールスプライン溝との交差部
の摩耗を防止することにある。
（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明にあっては、単一の
軸体外周面にボールねじ溝とボールスプライン溝を重複
させて形成した軸に、多数のボールを介してナットを嵌
合すると共に多数のボールを介してスプライン用外筒を
嵌合し、さらに上記ナットとスプライン用外筒とを同一
のハウジングに対してそれぞれ一対のサポートベアリン
グを介して回転自在に組付けると共に、上記ナットとス
プライン用外筒とを独立に駆動するための伝動部材を備
えた複合運動案内装置において、前記ナットと軸の間に
介在されるボールに軸方向の予圧を付与すると共に前記
スプライン用外筒と軸との間に介在するボールに回転方
向に近い方向に予圧を付与し、 一方、前記ナットおよびスプライン用外筒を支持するサ
ポートベアリングのボール転走溝をナットおよびスプラ
イン用外筒に直接形成してナット及びスプライン用外筒
をサポートベアリングの内輪とし、 前記ナットを支持するサポートベアリングを軸方向荷重
に対する剛性を得るようにアンギュラコンタクト構造と
して、当該サポートベアリングのボールに予圧を付与
し、 また、前記スプライン用外筒を支持するサポートベアリ
ングをモーメント荷重に対する剛性を得るようにアンギ
ュラコンタクト構造として、当該サポートベアリングの
ボールに予圧を付与し、 さらに、前記ボールを保持するボール保持器を設け、 該ボール保持器には軸方向に延びるスリットが形成され
ており、該スリットの両側面によってボールをボールス
プライン溝に沿って案内することを特徴とする。
また、伝動部材が前記ナットおよびスプライン用外筒の
外方端に設けられていることを特徴とする。
（作 用） 上記構成の複合運動案内装置にあっては、軸とナット間
に介在されるボールに軸方向の予圧が付与されており、
しかもサポートベアリングのボールにもアンギュラコン
タクトとして予圧が付与されているので、軸方向の剛性
が高く軸方向ガタを完全に除去できる。したがって、急
停止時等において、ボールに作用する荷重によって軸が
ハウジングに対して軸方向に微動することは無く、スプ
ライン用外筒側のフレッチングコロージョンを防止でき
る。
一方スプライン用外筒と軸間に介在されるボールに回転
方向の予圧が付与されているので、回転方向の剛性が高
く軸の回転方向ガタを完全に除去できる。したがって軸
の回転方向ガタに起因するナット側のフレッチングコロ
ージョンが防止される。
さらに、スプライン用外筒のサポートベアリングのボー
ルをアンギュラコンタクトとして予圧を付与すれば、ラ
ジアル方向の剛性も高くすることができ、スプライン用
外筒側のラジアル方向ガタを完全に除去できる。したが
って軸の振れ回りによってナットをこじる方向に作用す
るモーメント荷重を解消でき、ナットと軸間に介在する
ボールに過負荷が加わることもない。さらに、また、ス
プライン用外筒のラジアル方向ガタに起因するナット側
のフレッチングコロージョンも防止できる。
また、ナットおよびスプライン用外筒をサポートベアリ
ングの内輪として利用すれば、装置構成が小型化され
る。さらに、ボールスプライン用外筒と軸の間に保持器
を介在させ、この保持器に形成されたスリット両側面に
よってボールをボールスプライン溝に沿って案内してい
るので、ボールねじ溝とボールスプライン溝との交差部
においてボールがボールねじ溝側へ逃げるのが規制され
る。
（実施例） 以下に本発明を図示の実施例に基づいて説明する。第１
図乃至第13図には本発明の一実施例に係る複合運動案内
装置が示されている。すなわち、１は複合運動案内装置
全体であり、概略一本の軸２にボールねじ用のナット３
とボールスプライン用外筒４を装着した複合運動案内ユ
ニット５と、ナットおよびスプライン用外筒４を、それ
ぞれ一対づつのサポートベアリング6,7;8,9を介して支
持するハウジング10と、ナット３およびスプライン用外
筒４を駆動するための伝動部材としてのプーリ11,12と
から構成されている。
まず、複合運動案内ユニット５について説明する。複合
運動案内ユニット５の軸２は第５図（ａ）および（ｂ）
に示すように単一の軸体21外周に螺旋状のボールねじ溝
22と軸方向に延びるボールスプライン溝23が重複して形
成されている。軸体21は、中空の丸棒として軽量化を図
り、移動停止時等の慣性の影響を少なくしている。もっ
とも、中実の丸棒としてもよい。ボールねじ溝22は、本
実施例では２条ねじとしてリードを比較的大きくとって
おり、負荷能力を高めつつ高速送りに適した構造となっ
ている。また、ボールねじ溝23の溝形状は本実施例では
ゴシックアーチ形状に形成されている。
一方、ボールスプライン溝23は、軸２の円周方向に複数
条（本実施例では６条）刻設されている。このボールス
プライン溝23,…の配置構成は、軸中心０から円周を三
等分するように描いた仮想分割線L1,L2,L3を挾んで、対
称的に２条づつ配置されている。このボールスプライン
溝23の溝形状も断面円弧状のサーキュラアーク形状に形
成している。
複合運動案内ユニット５のナット３は略円筒形状で、概
略内周面に上記ボールねじ溝22に対応した２条のボール
ねじ溝33が刻設されたナット本体31とこのナット本体31
の両端に取付けられるエンドキャップ32,32とから構成
されている。ナット本体31にはナット３と軸２の間に介
在されるボールB1を循環させるためのボール逃げ穴34,3
4が２箇所に設けられていて、エンドキャップ32には軸
２のボールねじ溝22のナット３のボールねじ溝33間に介
在するボールB1をボール逃げ穴34に逃がすための方向転
換溝35が設けられている。而して上記ボールねじ溝22、
ボールねじ溝33、ボール方向転換溝35およびボール逃げ
穴34,34によってボール循環路を構成して、ボールを整
列循環させている。
ここで、ナット３と軸２との間に介在されるボールB1に
は軸方向に予圧が付与されている。予圧付与機構として
は、本実施例では、第３図に概略的に示すようにナット
３内周に設けたボール転走溝35のピッチを軸２側のボー
ルねじ溝22のピッチに対してピッチ差を設けることによ
り行なっている。すなわちナットの中央側におけるねじ
溝33,33間のピッチP1,P2（但しP1＝P2の条件があるもの
とする）が他のねじ溝33,33間のピッチP3,P4（P3＝P4の
条件があるものとする）より大きく、P1,P2＝P3＋αお
よびP1,P2＝P4＋αの関係になっている。従って、ナッ
ト３中央の左側に位置する負荷ボールB11は左方向へ、
一方右側に位置する負荷ボールB12は右方向へ、それぞ
れナット３の軸方向外方に向けて予圧を受けることにな
る。なお、これとは逆にピッチP1,P2両側のピッチP3,P4
より小さくし、P1,P2＝P3−αおよびP1,P2＝P4−αの関
係を成立させることによって、左側の負荷ボールB11と
右側の負荷ボールB12に対して、それぞれナット３の軸
方向内方に向う圧縮方向に予圧をかけることができる。
予圧付与の方法としては、その他ダブルナット方式とし
てナットの間に間座を介挿することにより行なうように
してもよい。
一方、ボールスプライン用外筒４は、円筒状で、その内
周面に上記軸２の外周面に刻設したボールスプライン溝
23に対応して６条のボール転走溝41が刻設されていて、
この外筒４のボール転走溝41と軸４のボールスプライン
溝23間に多数のボールB2が介装されている。一方外筒４
内周には、上記ボールB2を案内保持する保持器42が介装
されている。そして、ボールには回転方向に近い方向の
予圧が付与されている。
すなわち外筒４内周には軸方向に延びれ凸部43が設けら
れ、この凸部43は円周方向の３箇所に等配されている。
この凸部43に上記ボールスプライン溝23,…に対応する
ボール転走溝41,…が２条づつ形成されている。ここで
第４図を参照して、１つの凸部43を例にとって予圧付与
構造を説明する。凸部43には凹溝43aが形成されてい
て、この凹溝43aの両隅部にボール転走溝41,41が設けら
れている。そしてこのボール転走溝41,41とボールスプ
ライン溝23,23との間でボールB1,B2を挾みつけて、ボー
ルB2に回転方向に近い方向の予圧を付与して、アンギュ
ララッシュ（回転方向ガタ）を除去している。またボー
ルB2のコンタクト方向は、ラジアル方向に対して所定の
接触角βでもって接触することになる。接触角βとして
は略45度付近にとることが望ましい。
予圧付与の方法としては、ボールB2に回転方向に近い方
向の予圧を付与する構造であればよく、他の構造を採用
してもよい。
一方保持器42は薄肉円筒形状で、負荷ボール案用のスリ
ット44が各ボール転走溝41、…の位置に対応して形成さ
れている。このスリット44の両側面によってボールB2が
ボールスプライン溝23に沿って案内保持され、ボールね
じ溝22とボールスプライン溝23との交差部においてボー
ルB2がボールねじ溝22側へ逃げるのが規制される。ま
た、上記外筒４内周に形成された凸部43,43,43間に嵌ま
り込み、かつ、その外周面が外筒４内周に嵌合する嵌合
部45,45,45が形成されており、この嵌合部45にボールを
循環させるためのボール逃げ溝46が形成されている。一
方、保持器42の両端部には、エンドキャップ48が溶着さ
れている。このエンドキャップ48にはスリット44に沿っ
て案内されてきた負荷ボールB2を保持器42外周側のボー
ル逃げ溝46に逃がすためのボール方向転換溝47が設けら
れている。
また、上記複合運動案内ユニット５が組付けられるハウ
ジング10には軸２挿通用の孔13が設けられていて、孔13
内周に上記複合運動案内ユニット５のボールねじ用ナッ
ト３およびボールスプライン用外筒４が共にサポートベ
アリング6,…９を介して回動自在に組付けられている。
上記ボールねじ用ナット３とボールスプライン用外筒４
は軸方向になるべく近付けて配置して小型化を図ってい
る。また、スプライン用外筒４はナット３と同一径小径
となっており、ハウジング10の孔13も軸方向にストレー
トに貫通する貫通孔となっている。このように径を同一
にしておけば、組付け時にナット３と外筒４の心合せが
自動的になされる。したがって軸２の滑らかな往復回転
運動を保証することができる。
ボールねじ用ナット３は、ナット本体31外周の軸方向両
端部に配置される１対のサポートベアリング6,7によっ
てハウジング20に支持されている。すなわちナット本体
31の外周両端部には、上記ベアリング6,7のボールB6,B7
転動自在に保持されるボール転走面61,71が形成されて
いて、一方ベアリング6,7の外輪62,72はハウジング10の
孔13内周面に嵌合している。一方ハウジング10の外側に
配置されるベアリング６の外輪62には半径方向外方に張
り出す取付フランジ63が設けられており、ハウジング10
の端面にボルト14により締結されている。
そして、各サポートベアリング6,7のボールB6,B7は、外
輪62,72のボール転走面62a,72aとナット本体31に設けた
ボール転走面61,71とのコンタクト方向がラジアル方向
に対して傾斜するアンギュラコンタクト構造となってお
り、各サポートベアリング6,7は背面組合せタイプの配
置となっている。このサポートベアリング6,7は内輪を
省略してナット本体31を内輪としたが、通常のアンギュ
ラコンタクト玉軸受を用いてもよい。また背面組合せと
せずに正面組合せとしてもよい。
さらに、各サポートベアリング6,7のボールB6,B7には、
予圧が付与されている。この予圧付機構としては、本実
施例にあっては、各外輪62,72に介装される間座15が用
いられている。この間座15の巾を適宜選択することによ
り、予圧を任意の大きさに調整することが可能である。
予圧調整機構としては、間座15を交換する方法の他に、
たとえば間座15を圧電素子によって構成してその巾寸法
を可変とする方法、あるいは油圧等によって外輪62,72
を押圧する力を可変とする方法等の種々の方法を探るこ
とができる。
一方、スプライン用外筒４も、ボールねじ用ナット３と
同様に背面組合せタイプのアンギュラコンタクト構造の
１対のサポートベアリング8,9によってハウジング10に
支持されていて、その外周にはサポートベアリング8,9
のボールB8,B9が転動自在に支持されるボール転走面82
a,92aが形成されていて、各サポートベアリング8,9の外
輪82,92はハウジング10の孔13に嵌合している。そし
て、ハウジング10の外側に配置されるベアリング９の外
輪92に取付フランジ93が設けられていて、ハウジング10
の上記ナット３と反対側の端面にボルト14により締結さ
れている。
さらに、各サポートベアリング8,9の外輪82,92間に間座
16が介挿されていて、各サポートベアリング8,9のボー
ルB8,B9に予圧を付与している点はボールねじ用ナット
３側と同様である。
また、本実施例ではナット３およびスプライン用外筒４
はベルト駆動となっており、伝動部材としてのナット駆
動用および外筒駆動用のプーリ11,12がナット３および
スプライン用外筒４の端面にそれぞれ取付けられてい
る。ナット駆動用プーリ11は、リング状で、ナット17の
端面にボルト14により締結されている。プーリの外径は
サポートベアリング６の取付フランジ63の外径と略等し
くなっており、また内径端は軸２表面に近接させてい
る。一方外筒駆動用プーリ12も同様にリング状部材で、
外筒４の端面にボルト14により締結されている。そし
て、その外径がサポートベアリング９の取付フランジ93
と略等しく、ナット駆動用プーリ11と同一径に構成され
ている。
ベルト駆動用のベルトとしては、種々の伝動ベルトが適
用可能であるが、精密な送り制御を行なうためにはタイ
ミングベルトを用いることが望ましい。また、駆動方法
としては、ベルト駆動に限るものではなく、チェーン駆
動やギヤを介して駆動するような構成としてもよい。そ
して伝動部材としては、各種駆動方式に合わせてスプロ
ケットやギヤ等を用いればよい。
上記構成の複合運動案内装置にあっては、装置１のハウ
ジング10をロボット本体等の取付部材19にボルト20によ
り固定する。そしてボールねじ用ナット駆動用プーリ11
およびボールスプライン用外筒駆動用プーリ12を単独あ
るいは組合せて作動させることにより、軸２は回転運
動、あるいは往復運動、さらに回転と往復の複合運動を
行なう。
ここで、軸２とナット３の両ボールねじ溝22,33間に介
在されるボールB1,…には軸方向に予圧が付与されてお
り、しかもアンギュラコンタクト構造のサポートベアリ
ング6,7のボールB6,B7にも軸方向の予圧が付与されてい
る。したがって、軸２が往復運動をして急停止した場合
でも、その慣性力によって各ボールB1,B6,B7が弾性変形
してガタつくようなことはない。
この結果、起動時の位相遅れが解消できると共に軸方向
の位置決め精度も高い。また、軸方向のガタつきが除去
できるので、軸２がハウジング10に対して軸方向に微振
動することは無くなる。したがって、ハウジング10に一
体に組付けられているスプライン用外筒４側において、
ボールB2が微動滑りを生じることはなく、フレッチング
コロージョンの発生が未然に防止できる。
一方、スプライン用外筒４と軸２間に介在されるボール
B2に回転方向の予圧が付与されているので、軸２の回転
方向のガタ付きは完全に除去されている。したがって、
起動時の位相遅れを解消できると共に、回転方向の位置
決め精度も向上する。さらに、軸２が回転方向に微振動
することは無くなって、スプライン用外筒４の回転方向
ガタに起因するナット３側のフレッチングコロージョン
の発生を防止することができる。
さらに、スプライン用外筒４のサポートベアリング8,9
の各ボールB8,B9をアンギュラコンタクトとして予圧を
付与すれば、スプライン用外筒４側のラジアル方向ガタ
を完全に除去できる。したがって、軸２の振れ回りを解
消することができ、ナット３側に対して軸２の振れ回り
に起因するモーメント荷重は作用しない。その結果、ナ
ット３両端部に位置するボールB1,…に過負荷が作用す
るようなことは無くなって、長期に亘ってボールB1のス
ムースな循環作動を保証することができる。
また、このようなスプランイン用外筒４側のラジアル方
向ガタによっても、軸２が振動してナット３側にフレッ
チングコロージョンが発生するおそれがあるが、このよ
うなフレッチングコロージョンの発生をも防止すること
ができる。
さらに、サポートベアリング6,…９について、内輪を省
略する構成とすれば、部品点数を削減することができる
と共に、装置構成の小型化をも図ることができる。さら
に、部品点数を削減できるので、組付時の組付誤差も小
さくすることができる。
（発明の効果） 本発明は以上の構成および作用から成るもので、ナット
と軸との間に介在されるボールに予圧を付与すると共
に、ナット側のサポートベアリングをアンギュラコンタ
クトとして予圧を付与し、さらに、スプライン用外筒と
軸との間に介在されるボールに回転方向の予圧を付与し
たので、軸方向および回転方向の剛性を高めることがで
きる。したがって、軸は軸方向および回転方向にガタつ
くおそれは無くなって、作動応答性および位置決め精度
を向上することができる。
さらに、このようにスプライン用外筒側の回転方向ガタ
を除去することにより、急停止時における軸の振動に起
因するナット側のフレッチングコロージョンを防止で
き、さらにナット側の軸方向ガタを除去することにより
スプライン用外筒側のフレッチングコロージョンを防止
でき、円滑な作動を保証することができる。
さらにスプライン用外筒のサポートベアリングをアンギ
ュラコンタクトにして予圧を付与してラジアル方向ガタ
を除去したので、軸の振れ回りを防止でき、ナット側の
モーメント荷重によるボールの過負荷、あるいはナット
側のボールのフレッチングコロージョンの発生を防止す
ることができる。
さらにまた、各ナットおよびスプライン用外筒を支持す
る一対づつのサポートベアリングがアンギュラコンタク
トとして予圧を付与しており、特に、前記ナットおよび
スプライン用外筒にサポートベアリングのボール転走溝
を直接形成すると共に、ナットを支持するサポートベア
リングによって軸方向荷重に対する支持剛性が高めら
れ、またスプライン用外筒を支持するサポートベアリン
グによってモーメント荷重に対する支持剛性が高められ
ているので、コンパクトな構成でありながらナットおよ
び外筒の支持剛性を高めることができ、軸方向、ラジア
ル方向およびモーメント荷重に対する負荷能力を高める
ことができ、汎用性の高い複合運動案内装置を実現する
ことができる。さらに、ボールスプライン用外筒と軸の
間に保持器を介在させ、この保持器に形成されたスリッ
ト両側面によってボールをボールスプライン溝に沿って
案内しているので、ボールねじ溝とボールスプライン溝
との交差部においてボールがボールねじ溝側へ逃げるの
を規制することができ、スプライン用のボールがスムー
ズに転動移行して、スムーズな直線運動を保障すること
ができる。また、交差部における摩耗についても防止す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例に係る複合案内装置の縦断正
面図、第２図は第１図の装置の一部を破断して示した正
面図、第３図は第１図のナットのボール接触状態の模式
的断面図、第４図はスプライン用外筒のボール接触状態
を示す断面図、第５図（ａ）は第１図の装置の軸の正面
図、第５図（ｂ）は第５図（ｂ）Ｖ−Ｖ線断面図、第６
図（ａ）は第１図のナットのナット本体の正面図、第６
図（ｂ）は第６図（ａ）のVI−VI線断面図、第６図
（ｃ）は第６図（ａ）の左側面図、第６図（ｄ）は第６
図（ａ）の右側面図、第７図（ａ）は第１図のナットエ
ンドキャップの正面図、第７図（ｂ）は第７図（ａ）の
縦断面図、第７図（ｃ）は第７図（ａ）の裏面図、第７
図（ｄ）は第７図（ａ）のVII−VII線部分断面図、第８
図（ａ）は第１図のスプライン用外筒の断面図、第８図
（ｂ）は第８図（ａ）の縦断面図、第９図（ａ）は第８
図の外筒に組付ける保持器の正面図、第９図（ｂ）は第
９図（ａ）のIX−IX線断面図、第10図（ａ）は第９図の
保持器に組付けるエンドキャップの縦断面図、第10図
（ｂ）は第10図（ａ）の正面図、第11図は保持器とエン
ドキャップの組立図、第12図（ａ）は第１図のサポート
ベアリングの外輪の縦断面図、第12図（ｂ）は第12図
（ａ）の外輪の正面図、第13図（ａ）は第１図の他のサ
ポートベアリングの外輪の縦断面図、第13図（ｂ）は第
13図（ａ）の正面図、第14図は従来のラジアル形ボール
スプラインの縦断面図である。 符号の説明 ２……軸、21……軸体 22……ボールねじ溝、23……ボールスプライン溝 ３……ナット 31……ナット本体、32……エンドキャップ 33……ボールねじ溝、34……ボール逃げ穴 ４……スプライン用外筒 41……ボール転走溝、42……保持器 6,7,8,9……サポートベアリング 61,71,81,91……ボール転走面 62,72,82,92……外輪 10……ハウジング、11,12……プーリ（伝動部材） 15,16……間座 B1……ナット側のボール B2……スプライン側のボール B6〜B9……ベアリングのボール

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】単一の軸体外周面にボールねじ溝とボール
    スプライン溝を重複させて形成した軸に、多数のボール
    を介してナットを嵌合すると共に、多数のボールを介し
    てスプライン用外筒を嵌合し、さらに上記ナットとスプ
    ライン用外筒とを同一のハウジングに対してそれぞれ一
    対のサポートベアリングを介して回転自在に組み付ける
    と共に、上記ナットとスプライン用外筒とを独立に駆動
    するための伝動部材を備えた複合運動案内装置におい
    て、 前記ナットと軸の間に介在されるボールに軸方向の予圧
    を付与すると共に前記スプライン用外筒と軸との間に介
    在するボールに回転方向に近い方向に予圧を付与し、 一方、前記ナットおよびスプライン用外筒を支持するサ
    ポートベアリングのボール転走溝をナットおよびスプラ
    イン用外筒に直接形成してナット及びスプライン用外筒
    をサポートベアリングの内輪とし、 前記ナットを支持するサポートベアリングを軸方向荷重
    に対する剛性を得るようにアンギュラコンタクト構造と
    して、当該サポートベアリングのボールに予圧を付与
    し、 また、前記スプライン用外筒を支持するサポートベアリ
    ングをモーメント荷重に対する剛性を得るようにアンギ
    ュラコンタクト構造として、当該サポートベアリングの
    ボールに予圧を付与し、 さらに、前記ボールを保持するボール保持器を設け、 該ボール保持器には軸方向に延びるスリットが形成され
    ており、該スリットの両側面によってボールをボールス
    プライン溝に沿って案内し、 前記伝動部材を前記ナットおよびスプライン用外筒の外
    方端に設けたことを特徴とする複合運動案内装置。
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