JP2006125611A - Spline ball screw and clutch connecting device - Google Patents
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Abstract
Description
従来ボールねじの利用は通常のねじ結合の摩擦を軽減する目的で、ボールねじ回転でボールねじナットが固定されている移動体をボールねじ軸上に沿って前後に移動するものである。本案はこのボールねじ結合の改良に係わる考案である。The conventional ball screw is used to move a moving body, on which a ball screw nut is fixed by rotation of the ball screw, back and forth along the ball screw axis in order to reduce friction of normal screw coupling. This proposal is related to the improvement of the ball screw connection.
ボールねじ雄・雌を装置の移動設定用いる場合、それらの相対的な移動はねじ軸上に束縛されている雄・雌ボールねじ相互別々に或いは単独に外部から回転運動を与える事がねじの性質から帰結する。此処で雄ねじと雌ねじを機械的に結合固定することは移動機構としての目的を外れるので通常は行わない事である。しかし雄雌ねじを一時的に固定する事で雄ねじの回転を同期的に取り出す構造上の必要が生じた。本発明は此の問題を解決するものである。以下項目0004〜0008は公開特許などとの相違点を分析する。When using ball screw male / female movement settings, the relative movement of the male / female ball screws constrained on the screw shaft can be controlled independently or independently by applying rotational motion from the outside. As a result. Here, mechanically fixing the male screw and the female screw is not normally performed because the purpose of the moving mechanism is lost. However, by temporarily fixing the male and female screws, there was a structural need to extract the rotation of the male screws synchronously. The present invention solves this problem. The following items 0004 to 0008 are analyzed for differences from published patents.
今回提案の特許工夫ではボールねじとボールねじナットをクラッチで結合させて、ボールねじの回転をボールねじナットに結合した歯車で外部へ導出し、かつボールねじナットとボールねじを結合する歯形クラッチが開放されて居るときには外部からの回転がボールねじナットを駆動する通常のボールねじ使用法に帰着するが、ボールねじとボールねじナットが歯形クラッチで結合される場合は通常の使用法ではなく、ボールねじの回転と完全に同期した回転出力を移動体内へ導出するものであり、特許文献1の意味する内容は今回の特許請求項2を制約するものではない。In the proposed patent device, a toothed clutch that connects a ball screw and a ball screw nut with a clutch, leads the rotation of the ball screw to the outside with a gear connected to the ball screw nut, and combines the ball screw nut and the ball screw is provided. When it is open, rotation from the outside results in normal ball screw usage to drive the ball screw nut, but when the ball screw and ball screw nut are connected by a toothed clutch, it is not normal usage but the ball A rotational output that is completely synchronized with the rotation of the screw is derived into the moving body, and the content of
今回特許請求項1の提案であるボールねじ自体にスプライン溝を加工し付与させる方法と特許文献2の内容の相異が分かる。ボールねじとは独立したスプライン軸を導入する構造は目的も構造も全く異なる。従い、特許文献2はボールねじ外周面にスプライン溝を加工する今回提案の請求項目1を制約するようなものではない。This time, the difference between the method of processing the spline groove and imparting it to the ball screw itself proposed in
特許文献3の目的と構造はボールねじの高速回転時に生じる振動を防ぐことに眼目がある。此に反して、今回提案の特許の請求項目1が意図するボールねじ外形の加工はスプライン溝を構築して同軸上に摺動するクラッチを装着する目的であり、全く特許文献3の内容とは別次元の目的である。従い今回提案の請求項目1をなんら制約しない。The purpose and structure of
同軸上に存在する異種回転体の回転数同期自体を得る目的は今回特許申請した工夫、特許請求項目3と同じである。しかし其の方法は異なる。今回提案の特許請求項3の工夫は相対回転数が極めて小さく、また結合トルクも小規模であるので、摩擦を得る構造は簡単である。詳細は図面の説明に譲るが、摺動円錐軸部に嵌合するボールリテーナー内の歯形結合用案内ボールとの摩擦で同期を得る事と櫛形案内ボール溝で相対する歯形クラッチの同期結合を容易に整合させる方法であり、今回の特許請求項目3と自動車などのクラッチ機構とは別次元のものであり、制約要因にはならない。The purpose of obtaining the rotational speed synchronization of the different types of rotating bodies existing on the same axis is the same as the device claimed in this patent application and the
池貝A−20型旋盤を分析研究する中で今回提案の特許を着想した。池貝20型旋盤は我が国代表的な汎用旋盤であるが、大型機であるため旋盤ベッド上を移動する刃物台の駆動は親ねじに採用したボールねじと同時に別の制御軸が採用されている。A20型では親ねじは固定で、ボールねじナットを制御軸を介して外部から駆動する方式であるが、移動台上の各種刃物台の駆動制御には外部駆動軸が採用され、親ねじ(ボールねじ)は駆動軸には成っていない、豊富な駆動資源のある大型機なのでその必要が無かった、と言える。従って親ねじ、即ちボールねじとボールねじナットとの結合に依って制御関係構造を簡略化する必要がなく、クラッチ結合は採用されていない。従い、本特許請求項目1を制約しない。I came up with the proposed patent during my research on the Ikekai A-20 lathe. The Ikegai
本案のスプライン溝付きのボールねじ1とボルねじナット5の結合が中立で相互の回転が自由な場合は、図1に示す様にボールねじナット5と歯形クラッチA3及びB4または歯形クラッチC7及びD9の結合がない場合である。具体的にはレバー連接桿21で結合されるクラッチD側及びA側切換レバー17、と24の位置が18、25又は20、27の位置にはない場合を指す。その中立状態はクラッチD側及びA側切換レバー位置を19、26に設定する事で得られる。When the coupling of the ball screw 1 with spline groove and the bolt screw nut 5 of the present proposal is neutral and mutual rotation is free, the ball screw nut 5 and the tooth-shaped clutches A3 and B4 or the tooth-shaped clutches C7 and D9 as shown in FIG. This is the case where there is no connection. Specifically, this indicates a case where the positions of the clutch D side and A
本案のスプライン付きボールねじ1、ボールねじナット5の結合を行う歯形クラッチが中立状態、即ち歯形クラッチ結合自由な場合。ボールねじナット5へ外部から回転入/出力軸23を経由して歯車結合で導入される回転力で、ボールねじ1軸上をボールねじナット5は前後に移動できる、すなわち移動台6の駆動がボールねじ1の回転力とは独立した外部の回転力で行われる。When the tooth-shaped clutch for coupling the
スプライン付きのボールねじ1に嵌合するボールねじナット5は移動台6に対してベアリングを介して取り付けられる。これにより歯形クラッチ結合でスプライン付きのボールねじ1のボールねじ回転方向2と移動台6の運動の関連は切り離すことができる。ボールねじナット5は歯形クラッチC7と、移動台6に結合する移動台側スプライン付き案内筒8に嵌合する歯形クラッチD9の噛み合わせか、又はボールねじ嵌合の歯形クラッチA3及びB4の噛み合わせとの相反的選択ができる。即ち組み合わせ7、9か3,4のボールねじナット5前後二組の歯形クラッチ結合のどちらかが選択され、それぞれ相反的独立に結合が為される。すなわち歯形クラッチ組み合わせ7,9の場合に於ける移動体ボールねじ駆動形式と歯形クラッチ3,4の場合に於ける移動体固定形式の二つの作業形態が生まれる。A ball screw nut 5 to be fitted to the
歯形クラッチD9がボールねじナット5と結合している移動台ボールねじ駆動の場合は、スプライン付きのボールねじ1の回転によるボールねじナットとの結合によりボールねじ1の回転時に移動台6はそのねじピッチに応じて移動される。これは従来形のナットと移動体が固定している結合の場合と変わらない。移動台6の駆動はボールねじ1のみの回転で駆動される。In the case of a movable table ball screw drive in which the tooth-shaped clutch D9 is coupled to the ball screw nut 5, the movable table 6 is screwed when the
スプライン付きのボールねじ1に加工されたスプライン溝30、その溝深さはボールねじ用球体29の直径の10%程度、に嵌合したボールねじ1と嵌合する歯形クラッチA3とボールねじナット5が歯形クラッチB4を介して結合している移動体固定形式の場合は、ボールねじ1とボールねじナット5の相対距離は固定しているので、ボールねじナット5はボールねじ1軸上の一カ所に固定してボールねじ1の回転と一体となって回転する。この場合は移動台6は同一場所に固定される。加えてボールねじナット5に結合されている歯形クラッチC7の外周部のベベル歯車と回転導出/入ベベルピニオン歯車22を経由してボールねじ1の回転と同期した回転出力が移動台6の外部へ回転入/出力軸23を介して取り出せる。The
移動体を中立状態に固定静止させて置くためには、外部からの回転振動などから隔絶されている条件が必要である。その為、本案では図1に見られるようにボールねじ駆動軸11で外部からの駆動軸回転方向12又はボールねじ回転駆動軸受13を介する全装置架台からの振動を電磁クラッチ結合部10で遮断している。レバー位置B19に連動して電磁クラッチスイッチ16で固定電磁巻線14と電磁クラッチ巻線用電源15を開放にする。In order to place the moving body in a neutral state, it must be isolated from external rotational vibrations. Therefore, in this proposal, as shown in FIG. 1, the vibration from the entire apparatus frame via the drive
作業形態を切り換えるための行う、歯形クラッチA3と歯形クラッチD9の切り換えはボールねじ1の駆動時または静止中立時におこなわれる。歯形クラッチの噛み合わせを容易にする為に図3歯形クラッチ結合部詳細に示す摺動円錐部4aを歯形クラッチB4、C7の内部へ配置し、相対する歯形クラッチA3、D9の内部にボールリテナー3a、に保持された歯形結合用案内ボール34が嵌合い、歯形クラッチ部が相対的に回転し、接近すると円錐部と案内ボールの摩擦で相互の回転速度が同期する。さらに歯形クラッチ梯形歯型部32の頂部が接近すると図4に示す櫛形案内ボール溝33によって歯頂部同志が接触することが避けられ、クラッチ歯形相互の結合が為される。斯くして梯形歯形部32を持つ歯形クラッチB4、C7の内部に櫛形案内ボール溝33を彫り込み加工された摺動円錐部4aの構造は同期結合操作を容易にする。The switching between the tooth-shaped clutch A3 and the tooth-shaped clutch D9 for switching the work mode is performed when the
上述の如く図1に示すクラッチ式結合を採用することで、移動台の運動制御の駆動軸がボールねじ一本に縮約され、制御が簡単になり、従来は独立な駆動軸を別途必要としていた移動台制御系が簡素化される。By adopting the clutch type coupling shown in FIG. 1 as described above, the drive shaft for movement control of the moving table is reduced to one ball screw, the control becomes simple, and conventionally, an independent drive shaft is required separately. The moving platform control system was simplified.
実施形態としては小型旋盤、フライス盤などが応用範囲にあると考えられる。
ボールねじ、クラッチ部に塵埃の侵入を防ぐ工夫と形態が望まれる。本案はボールねじ駆動の移動台に特別な高速移動を要さない場合に有効であろう。然し精密な制御を必要とする利用形態には効果的であると考えられる。As an embodiment, a small lathe, a milling machine, etc. are considered to be in the application range.
A device and a form for preventing dust from entering the ball screw and the clutch are desired. This plan will be effective when a special high-speed movement is not required for the ball screw drive platform. However, it is considered effective for usage forms that require precise control.
本案によるボールねじ駆動の簡易システムは、小型精密旋盤などの如く出来る限りの小部品点数で構成する実用的な小規模な工作機械などに応用実施され得る。The simple system for driving the ball screw according to the present invention can be applied to a practical small-scale machine tool configured with as few parts as possible, such as a small precision lathe.
一般的なボールねじ駆動系で移動台の操作を簡易にする必要が有る場合には応用が可能である。Application is possible when it is necessary to simplify the operation of the moving table in a general ball screw drive system.
1.ボールねじ(外径部分にスプライン溝を持つ)
2.ボールねじ回転方向
3.歯形クラッチA(内径にスプライン溝あり)
3a.ボールリテナー
4.歯形クラッチB(ボールねじナットに固定される)
4a.摺動円錐部
5.ボールねじナット
6.移動台
7.歯形クラッチC(外径部にボールねじナットに固定されるベベル歯車を持つ)
8.移動台側スプライン付き案内筒
9.歯形クラッチD(外径部にスプライン溝を持ち移動台側案内筒に嵌合)
10.電磁クラッチ結合部
11.ボールねじ駆動軸
12.駆動軸回転方向
13.ボールねじ回転駆動軸受
14.固定電磁巻線
15.電磁クラッチ巻線用電源
16.電磁クラッチスイッチ
17.クラッチD側切換レバー
18.レバー位置A(クラッチD側結合)
19.レバー位置B(中立開放位置)
20.レバー位置C(クラッチA側結合)
21.レバー連接桿
22.回転導出/入ベベルピニオン歯車
23.回転入/出力軸
24.クラッチA側切換レバー(17と連動)
25.レバー位置A(18と連動)
26.レバー位置B(19と連動)
27.レバー位置C(20と連動)
28.歯形クラッチ結合部
29.ボールねじ用球体(直径Rmm)
30.スプライン溝
31.スプライン溝深さ(〜0.1×R)
32.歯形クラッチ梯形歯形部
33.櫛形案内ボール溝
34.歯形結合用案内ボール1. Ball screw (with spline groove on outer diameter)
2. 2. Direction of ball screw rotation Toothed clutch A (with spline groove on inner diameter)
3a. Ball retainer4. Tooth profile clutch B (fixed to ball screw nut)
4a. 4. sliding cone part
8). 8. Guide tube with moving table side spline Tooth-shaped clutch D (It has a spline groove on the outer diameter part and fits on the movable table side guide cylinder)
10. 10. electromagnetic clutch coupling part Ball
19. Lever position B (neutral open position)
20. Lever position C (clutch A side coupling)
21. Lever connecting
25. Lever position A (linked with 18)
26. Lever position B (linked with 19)
27. Lever position C (linked with 20)
28. Tooth-shaped
30.
32. Tooth profile clutch
Claims (3)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2004339584A JP2006125611A (en) | 2004-10-27 | 2004-10-27 | Spline ball screw and clutch connecting device |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2004339584A JP2006125611A (en) | 2004-10-27 | 2004-10-27 | Spline ball screw and clutch connecting device |
Publications (1)
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ID=36720536
Family Applications (1)
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| JP2004339584A Pending JP2006125611A (en) | 2004-10-27 | 2004-10-27 | Spline ball screw and clutch connecting device |
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| Country | Link |
|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011142301A1 (en) * | 2010-05-13 | 2011-11-17 | Ntn株式会社 | Steer-by-wire type steering device |
Citations (2)
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| JP2001280440A (en) * | 2000-03-31 | 2001-10-10 | Daiwa Rashi:Kk | bolt and nut |
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2004
- 2004-10-27 JP JP2004339584A patent/JP2006125611A/en active Pending
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