JPH0570744B2 - - Google Patents
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- JPH0570744B2 JPH0570744B2 JP61004783A JP478386A JPH0570744B2 JP H0570744 B2 JPH0570744 B2 JP H0570744B2 JP 61004783 A JP61004783 A JP 61004783A JP 478386 A JP478386 A JP 478386A JP H0570744 B2 JPH0570744 B2 JP H0570744B2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
- F16C33/37—Loose spacing bodies
- F16C33/3713—Loose spacing bodies with other rolling elements serving as spacing bodies, e.g. the spacing bodies are in rolling contact with the load carrying rolling elements
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、例えば産業用ロボツトの作動アー
ムに適用して好適なボールねじ装置、特に螺軸を
回動及び摺動させることが可能なボールねじ装置
に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a ball screw device suitable for application to, for example, an operating arm of an industrial robot, particularly a ball capable of rotating and sliding a screw shaft. Relating to screw devices.
従来のボールねじ装置としては、例えば特開昭
60−9342号公報に記載されているものがある。
As a conventional ball screw device, for example,
There is one described in Publication No. 60-9342.
この従来例は、ボールねじ軸の一半部にボール
ねじ溝を形成し、他半部にスプライン溝を形成
し、ボールねじ溝にボールベアリングナツトを係
合させ、且つスプライン溝にボールスプラインを
係合させて、ボールベアリングナツトをモータで
駆動することにより、ボールねじ軸を直線的に進
退させるように構成されている。 In this conventional example, a ball screw groove is formed in one half of the ball screw shaft, a spline groove is formed in the other half, a ball bearing nut is engaged with the ball screw groove, and a ball spline is engaged with the spline groove. By driving the ball bearing nut with a motor, the ball screw shaft is moved linearly forward and backward.
しかしながら、上記従来のボールねじ装置にあ
つては、ボールねじ溝とスプライン溝とを別個に
形成しているので、ボールねじ軸の長さがそのス
トロークに比較して長くなり、装置全体が大型化
すると共に、ボールねじ軸が直線運動するだけで
あるので、産業用ロボツトの作動アームに適用し
た場合に、ボールねじ軸の先端に装着する摘み具
のアクチユエータとして回動機能を備えたものが
必要となり、アクチユエータの構造が複雑となる
等の問題点があつた。
However, in the conventional ball screw device described above, the ball screw groove and the spline groove are formed separately, so the length of the ball screw shaft is longer than its stroke, making the entire device larger. At the same time, since the ball screw shaft only moves in a straight line, when applied to the operating arm of an industrial robot, an actuator with a rotation function is required for the knob attached to the tip of the ball screw shaft. However, there were problems such as the structure of the actuator becoming complicated.
そこで、この発明は、上記従来例の問題点に着
目してなされたものであり、ストロークに対する
螺軸の長さを短くして装置全体を小型化し得ると
共に、螺軸を回動且つ摺動制御可能とした高精度
なボールねじ装置を提供することを目的としてい
る。 Therefore, the present invention was made by focusing on the problems of the conventional example, and it is possible to reduce the length of the screw shaft with respect to the stroke, thereby downsizing the entire device, and to control the rotation and sliding of the screw shaft. The purpose is to provide a high-precision ball screw device.
上記目的を達成するために、この発明は、螺旋
状のボールねじ溝と軸方向に延びるボールスプラ
イン溝とを重複併設した螺軸と、該螺軸のボール
ねじ溝に係合する第1のボール群を無端的に転動
可能に保持したボールナツトと、該ボールナツト
を回転駆動する第1の回転駆動機構と、前記ボー
ルナツトと近接した位置で前記ボールスプライン
溝と係合する第2のボール群を無端的に転動可能
に保持したボールスプラインナツトと、該ボール
スプラインナツトを回転駆動して前記螺軸を回動
させる第2の回転駆動機構と、前記ボールナツト
及びボールスプラインナツトを夫々回転自在にか
つ互いに支持するハウジングとを備えている。
In order to achieve the above object, the present invention provides a helical shaft having a helical ball screw groove and an axially extending ball spline groove, and a first ball that engages with the ball spline groove of the helical shaft. A ball nut that holds a group so as to be endlessly rotatable, a first rotational drive mechanism that rotationally drives the ball nut, and a second ball group that engages with the ball spline groove at a position close to the ball nut. a second rotary drive mechanism that rotatably drives the ball spline nut to rotate the screw shaft; and a supporting housing.
この発明においては、螺軸にボールねじ溝とボ
ールスプライン溝とを重複併設し、ボールナツト
とボールスプラインナツトとを近接して夫々独立
にハウジングに支持させた配置とすることによ
り、螺軸の必要ストロークに対する長さを短くし
て全体構成を小型化することができ、且つボール
スプラインナツトの回転位置に影響されることな
くボールナツトの回転によつて螺軸を進退させる
ことができ、またボールナツトの回転位置に影響
されることなくボールスプラインナツトの回転に
よつて螺軸を回動させることができるので、高精
度の作動をする。
In this invention, the required stroke of the screw shaft is reduced by providing the screw shaft with overlapping ball screw grooves and ball spline grooves, and arranging the ball nut and ball spline nut in close proximity and independently supported by the housing. The overall configuration can be made more compact by shortening the length of the ball spline nut, and the screw shaft can be moved forward and backward by the rotation of the ball nut without being affected by the rotational position of the ball spline nut. Since the screw shaft can be rotated by the rotation of the ball spline nut without being affected by the
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.
第1図はこの発明の一実施例を示す縦断面図、
第2図は第1図の−線上の断面図、第3図及
び第4図は夫々この発明に適用し得るボールスプ
ラインの一例を示す縦断面図及び一部を切欠いた
正面図、第5図a及びbは夫々螺軸とボールスプ
ラインとの係合関係を示す拡大縦断面図及び横断
面図である。 FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a sectional view taken along the - line in FIG. 1, FIGS. 3 and 4 are a longitudinal sectional view and a partially cutaway front view showing an example of a ball spline that can be applied to the present invention, and FIG. 5 a and b are an enlarged longitudinal cross-sectional view and a cross-sectional view, respectively, showing the engagement relationship between the screw shaft and the ball spline.
第1図において、1は円筒状のハウジングであ
つて、その両端が端板2,3で閉塞されている。
端板2,3の夫々は、ハウジング1の端部に固定
された円環部2a,3aと、その中心部を覆う覆
板部2b,3bとから構成されている。そして、
左端部に形成されたフランジ1aが、産業用ロボ
ツトのアーム取付部Aにボルト締めによつて取付
けられている。ハウジング1内には、端板2,3
の覆板部2b,3bに設けたねじシール2c,3
cによつてシールされた中空の螺軸4が摺動且つ
回動可能に貫通して配設されている。 In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a cylindrical housing, both ends of which are closed with end plates 2 and 3. In FIG.
Each of the end plates 2 and 3 includes annular parts 2a and 3a fixed to the ends of the housing 1, and cover plate parts 2b and 3b that cover the center part thereof. and,
A flange 1a formed at the left end is attached to an arm attachment part A of an industrial robot by tightening bolts. Inside the housing 1 are end plates 2 and 3.
Screw seals 2c, 3 provided on the cover plate parts 2b, 3b of
A hollow screw shaft 4 sealed by c is slidably and rotatably inserted through the shaft.
螺軸4には、その外周面に所定ピツチのボール
ねじ溝5と、円周方向に等間隔に配置された6本
のボールスプライン溝6とが同一位置に重複併設
され、且つ先端位置に電動式又は流体圧式のアク
チユエータ7が取付けられ、このアクチユエータ
7に一対のフインガー8が取付けられている。こ
こで、ボールねじ溝5及びボールスプライン溝6
の深さは、第5図aに示すように、ボールスプラ
イン溝6の深さがボールねじ溝5の深さの1/2程
度に浅く選定され、ボールねじ溝5内における後
述するボール11fの転動に支障を与えないよう
にされている。また、ボールスプライン溝6に
は、第5図a及びbに示す如くその底部に狭い逃
げ溝6aが刻設されている。 The screw shaft 4 has ball screw grooves 5 of a predetermined pitch on its outer peripheral surface, and six ball spline grooves 6 arranged at equal intervals in the circumferential direction, overlapping and coexisting at the same position, and an electric motor at the tip. A hydraulic or hydraulic type actuator 7 is attached to the actuator 7, and a pair of fingers 8 are attached to the actuator 7. Here, the ball screw groove 5 and the ball spline groove 6
As shown in FIG. 5a, the depth of the ball spline groove 6 is selected to be shallow, about 1/2 of the depth of the ball screw groove 5, and the depth of the ball 11f, which will be described later, in the ball screw groove 5 is selected to be shallow. It is designed not to interfere with rolling. Further, the ball spline groove 6 has a narrow clearance groove 6a carved in its bottom as shown in FIGS. 5a and 5b.
また、ハウジング1内の中央部には、ボールナ
ツト10が回転自在に配設されている。このボー
ルナツト10は、大径部10aと、小径部10b
とが連接した円筒状に形成され、その大径部10
aの左端部外周面とハウジング1の内周面との間
にボールベアリング11aが、小径部10bの右
端部外周面と端板3の内周面との間にボールベア
リング11bが夫々介挿されてボールナツト10
はハウジング1に対して回転自在に単独で支持配
設されている。なお、12a,12bは間座、1
3a,13bはボールベアリング11a,11b
を固定する止めナツトである。そして、大径部1
0aには、その内周面にボールねじ溝10cが形
成され、且つ外周面に形成された切欠10d内に
ボールチユーブ10eが配設され、ボールねじ溝
10c及び螺軸4のボールネジ溝5で形成される
ボール通路及びボールチユーブ10e内に多数の
ボール10f(第1のボール群)が転動且つ循環
可能に装着されている。 Further, a ball nut 10 is rotatably disposed in the center of the housing 1. This ball nut 10 has a large diameter portion 10a and a small diameter portion 10b.
The large diameter portion 10 is formed in a cylindrical shape in which
A ball bearing 11a is inserted between the outer peripheral surface of the left end of the small diameter portion 10b and the inner peripheral surface of the housing 1, and a ball bearing 11b is inserted between the outer peripheral surface of the right end of the small diameter portion 10b and the inner peripheral surface of the end plate 3. ball nut 10
is independently supported and arranged with respect to the housing 1 so as to be freely rotatable. In addition, 12a and 12b are spacers, 1
3a, 13b are ball bearings 11a, 11b
It is a locking nut that fixes the And large diameter part 1
0a has a ball screw groove 10c formed on its inner peripheral surface, and a ball tube 10e arranged in a notch 10d formed on its outer peripheral surface, which is formed by the ball screw groove 10c and the ball screw groove 5 of the screw shaft 4. A large number of balls 10f (first ball group) are installed in the ball passage and ball tube 10e so as to be able to roll and circulate.
一方、小径部10bの外周面には、ボールナツ
ト10に回転力を与える第1の回転駆動機構とし
てのハイブリツト型のステツプモータ15のロー
タ15Rが外嵌され、これが前記ボールベアリン
グ11bとの間に介挿された間座16によつて軸
方向に摺動不能に固定されている。なお、17は
間座16と小径部10bとの間に介挿されたキー
である。 On the other hand, a rotor 15R of a hybrid step motor 15 serving as a first rotational drive mechanism that applies rotational force to the ball nut 10 is fitted onto the outer peripheral surface of the small diameter portion 10b, and is interposed between the rotor 15R and the ball bearing 11b. It is fixed so as not to be slidable in the axial direction by an inserted spacer 16. Note that 17 is a key inserted between the spacer 16 and the small diameter portion 10b.
駆動モータ15のステータ15Sは、前記ハウ
ジング1に内嵌され、端板3の円環部3aによつ
て軸方向に摺動不能に固定されている。ここで、
ステツプモータ15は、図示しないがそのステー
タ15Sに例えば内周面に複数の歯を有し且つ励
磁巻線を巻装した18個の磁脚が円周方向に等間隔
を保つて形成され、一方ロータ15Rが軸方向に
着磁された円筒状永久磁石とこれに外嵌された多
数の歯を外周面に形成した積層鋼板とから構成さ
れている。 The stator 15S of the drive motor 15 is fitted into the housing 1 and fixed by the annular portion 3a of the end plate 3 so as not to be slidable in the axial direction. here,
Although not shown in the drawings, the step motor 15 has a stator 15S having, for example, 18 magnetic legs having a plurality of teeth on the inner circumferential surface and wound with excitation windings at equal intervals in the circumferential direction. The rotor 15R is composed of a cylindrical permanent magnet magnetized in the axial direction and a laminated steel plate having a large number of teeth formed on the outer circumferential surface fitted onto the cylindrical permanent magnet.
さらに、ハウジング1の左部側には、ボールス
プラインナツト20が回動自在に装着されてい
る。 Furthermore, a ball spline nut 20 is rotatably mounted on the left side of the housing 1.
このボールスプラインナツト20は、第2図乃
至第4図に示すように、螺軸4のボールスプライ
ン溝6に対向する6本のボール転動溝21と、そ
の外方に平行に穿設された6本の貫通孔22とを
有する円筒体23と、この円筒体23の両端面に
夫々固定され円筒体23のボール転動溝21及び
貫通孔22に跨り且つ底部に狭い逃げ溝24を有
する半円弧状のボール通路25を凹部として形成
した端板26a,26bと、円筒体23のボール
転動溝21、貫通孔22及び端板26a,26b
のボール通路25内に転動自在に満たされた多数
のボール27(第2のボール群)と、端板26
a,26bの逃げ溝24に係合する弧状の曲がり
部分を直線部分の両端に有し且つ円筒体23のボ
ール転動溝21に配されたボール27に近接し、
これらボールの脱落を不能とする線材よりなる保
持器28とから構成されている。そして、このボ
ールスプラインナツト20が、その保持器28及
びこれで保持されたボール27を、螺軸4のボー
ルスプライン溝6及びその底部に形成された逃げ
溝6a内に挿入した関係で螺軸4に装着されてい
る。 As shown in FIGS. 2 to 4, this ball spline nut 20 has six ball rolling grooves 21 facing the ball spline groove 6 of the screw shaft 4, and is bored in parallel to the outside thereof. A cylindrical body 23 having six through holes 22, and a semicircular body 23 fixed to both end faces of the cylindrical body 23, spanning the ball rolling groove 21 and the through hole 22 of the cylindrical body 23, and having a narrow relief groove 24 at the bottom. End plates 26a, 26b in which arc-shaped ball passages 25 are formed as recesses, ball rolling grooves 21 of cylindrical body 23, through holes 22, and end plates 26a, 26b.
A large number of balls 27 (second ball group) filled in a ball passage 25 of
a, 26b, which has arcuate bent portions at both ends of the straight portion that engage with the relief grooves 24, and is close to the ball 27 arranged in the ball rolling groove 21 of the cylindrical body 23;
The ball retainer 28 is made of a wire rod and prevents the balls from falling out. The ball spline nut 20 is inserted into the ball spline groove 6 of the screw shaft 4 and the relief groove 6a formed at the bottom thereof, so that the ball spline nut 20 is inserted into the ball spline groove 6 of the screw shaft 4 and the clearance groove 6a formed at the bottom thereof. is installed on.
また、円筒体23の外周面の軸方向中央部に
は、第2図に示す如く、タイミングベルトプーリ
29がキー30によつて回動不能且つ円筒体23
の外周面にピンにより固定された係止部材31
a,31bによつて軸方向に摺動不能に固定され
ている。さらに、円筒体23の外周面の係止部材
31a,31bの外方端部にボールベアリング3
2a,32bの内輪が焼ばめによつて嵌着され、
これらボールベアリング32a,32bの外輪が
間座35,36及び端板2の円輪部2aによつて
位置決めされてハウジング1にボールナツト10
とは独立した状態で内嵌されている。 In addition, at the axial center of the outer peripheral surface of the cylindrical body 23, as shown in FIG.
A locking member 31 fixed to the outer peripheral surface of the
a and 31b so as not to be slidable in the axial direction. Furthermore, ball bearings 3 are attached to the outer ends of the locking members 31a and 31b on the outer peripheral surface of the cylindrical body 23.
The inner rings of 2a and 32b are fitted by shrink fitting,
The outer rings of these ball bearings 32a, 32b are positioned by the spacers 35, 36 and the circular ring portion 2a of the end plate 2, and the ball nut 10 is attached to the housing 1.
It is fitted in a state independent of the .
そして、円筒体23に固定されたタイミングベ
ルトプーリ29とハウジング1の外周面に固定さ
れたパルスモータ38の回転軸に取付けたプーリ
39との間に間座35に形成した切欠35a及び
ハウジング1に形成した切欠1bを通じてタイミ
ングベルト40が張設され、これらタイミングベ
ルトプーリ29、パルスモータ38、プーリ39
及びタイミングベルト40で第2の回動駆動機構
が構成されている。 A notch 35a formed in the spacer 35 between the timing belt pulley 29 fixed to the cylindrical body 23 and a pulley 39 attached to the rotating shaft of the pulse motor 38 fixed to the outer peripheral surface of the housing 1 and the housing 1 A timing belt 40 is stretched through the notch 1b formed, and the timing belt pulley 29, pulse motor 38, and pulley 39
The timing belt 40 constitutes a second rotational drive mechanism.
なお、アクチユエータ7、ステツプモータ15
及びパルスモータ38が図示しない制御装置に接
続され、この制御装置からの制御信号によつてそ
の作動がオープンループ制御される。このため、
螺軸4の最後退位置を原点として検出するリミツ
トスイツチ41が端板2の左端面に取付けられ、
またボールナツト10及び駆動モータ15のロー
タ15Rの回転位置の原点を、小径部10bに外
嵌された間座16の外周面に形成した回転原点マ
ーク42を検出して検出する反射型光電変換素子
43がハウジング1の内周面に取付けられ、さら
に、ボールスプラインナツト20の回転位置の原
点を、係止部材31aの外周面に形成した回転原
点マーク44を検出して検出する反射型光電変換
素子45がハウジング1の内周面に取付けられて
いる。これら、リミツトスイツチ41、反射型光
電変換素子43,45の検出信号が前記制御装置
に供給され、これらによつて制御原点の補正を行
う。 In addition, the actuator 7 and the step motor 15
The pulse motor 38 is connected to a control device (not shown), and its operation is controlled in an open-loop manner by control signals from the control device. For this reason,
A limit switch 41 that detects the most retracted position of the screw shaft 4 as the origin is attached to the left end surface of the end plate 2,
Further, a reflective photoelectric conversion element 43 detects the origin of the rotational position of the ball nut 10 and the rotor 15R of the drive motor 15 by detecting the rotation origin mark 42 formed on the outer peripheral surface of the spacer 16 fitted on the small diameter portion 10b. is attached to the inner peripheral surface of the housing 1, and further includes a reflective photoelectric conversion element 45 that detects the origin of the rotational position of the ball spline nut 20 by detecting a rotational origin mark 44 formed on the outer peripheral surface of the locking member 31a. is attached to the inner peripheral surface of the housing 1. Detection signals from the limit switch 41 and the reflective photoelectric conversion elements 43 and 45 are supplied to the control device, and the control origin is corrected using these signals.
次に、上記実施例の動作を説明する。今、螺軸
4が第1図に示すように、ハウジング1の中間位
置に位置するものとし、パルスモータ38が所定
位置に停止されているものとする。この状態で、
第1図で鎖線図示の被搬送物50をその姿勢を垂
直状態に維持して左方の所望位置に搬送するに
は、まずアクチユエータ7を図示しない制御装置
によつて閉駆動して被搬送物50を把持し、次い
で制御装置からステツプモータ15のステータ1
5Sの励磁コイル15Cに所定のパルス電流を供
給して、ロータ15Rを正転(又は逆転)駆動す
る。 Next, the operation of the above embodiment will be explained. It is now assumed that the screw shaft 4 is located at an intermediate position of the housing 1, as shown in FIG. 1, and that the pulse motor 38 is stopped at a predetermined position. In this state,
In order to maintain the vertical posture of the conveyed object 50 shown by the chain line in FIG. 50, and then the stator 1 of the step motor 15 from the control device.
A predetermined pulse current is supplied to the 5S excitation coil 15C to drive the rotor 15R in forward (or reverse) rotation.
これにより、ロータ15Rに直結しているボー
ルナツト10が正転(又は逆転)して、螺軸4が
前進(又は後退)し、所望位置まで前進(又は後
退)したときに、駆動モータ15に対する制御装
置からのパルス電流の供給を停止すると、この位
置で螺軸4の前進(又は後退)が停止する。そし
て、この状態で制御装置によつてアクチユエータ
7を作動させてフインガー8を開放することによ
り、被搬送物を所望位置に載置することができ
る。 As a result, when the ball nut 10 directly connected to the rotor 15R rotates forward (or reversely) and the screw shaft 4 moves forward (or backward) to a desired position, the drive motor 15 is controlled. When the supply of pulse current from the device is stopped, the forward movement (or backward movement) of the screw shaft 4 is stopped at this position. In this state, the actuator 7 is actuated by the control device to open the fingers 8, so that the object to be transported can be placed at a desired position.
また、被搬送物50をその姿勢を例えば90度回
転させて、所望位置に搬送する場合には、先ず制
御装置によつてアクチユエータ7を駆動して被搬
送物を把持し、次いで制御装置からパルスモータ
38に所定数のパルス信号を供給して、これを正
転(又は逆転)駆動し、これによつてタイミング
ベルト40を介してボールスプラインナツト20
を90度回動させる。このボールスプラインナツト
20の回転によつて螺軸4も回動するので、螺軸
4が僅かに前進(又は後退)する。このときの螺
軸4の移動量は、螺軸4の回動角と、ボールねじ
溝5のピツチとに基づき算出することができ、そ
の演算を制御装置で実行するか又は予め螺軸4の
回動角と移動量との関係を記憶した記憶テーブル
を参照して制御装置で求め、これを所定の記憶装
置に記憶しておく。そして、この螺軸4の移動量
と必要とする螺軸4のストロークとを加減算して
螺軸4の実際のストロークを算出し、これに応じ
て制御装置からステツプモータ15のステータ1
5Sにパルス電流を供給して、ロータ15Rを正
転(又は逆転)させる。 Further, when transporting the transported object 50 to a desired position by rotating its posture by 90 degrees, for example, the control device drives the actuator 7 to grip the transported object, and then the control device generates a pulse. A predetermined number of pulse signals are supplied to the motor 38 to drive it forward (or reverse), thereby driving the ball spline nut 20 via the timing belt 40.
Rotate 90 degrees. As the ball spline nut 20 rotates, the screw shaft 4 also rotates, so that the screw shaft 4 moves forward (or backward) slightly. The amount of movement of the screw shaft 4 at this time can be calculated based on the rotation angle of the screw shaft 4 and the pitch of the ball screw groove 5, and the calculation can be executed by the control device or the movement amount of the screw shaft 4 can be calculated in advance. The relationship between the rotation angle and the amount of movement is determined by the control device by referring to a storage table that stores the relationship, and this is stored in a predetermined storage device. Then, the actual stroke of the screw shaft 4 is calculated by adding or subtracting the movement amount of the screw shaft 4 and the required stroke of the screw shaft 4.
A pulse current is supplied to 5S to rotate the rotor 15R forward (or reverse).
これにより、上記と同様に、螺軸4が前進(又
は後退)して、被搬送物50を横倒しとした状態
で所望位置まで搬送することができる。そして、
所望位置に達したときに、被搬送物50を所定の
受け具で受取りが完了した後に制御装置によつて
アクチユエータ7を作動させて、フインガー8を
開放する。 Thereby, similarly to the above, the screw shaft 4 moves forward (or retreats), and the transported object 50 can be transported to a desired position in a sideways state. and,
When the desired position is reached, the actuator 7 is actuated by the control device to open the finger 8 after the conveyed object 50 has been received by a predetermined receiver.
同様に制御装置によつて駆動モータ15及びパ
ルスモータ38を同時に作動させることにより、
ボールナツト10及びボールスプラインナツト2
0を共に同方向に回転駆動した場合は、螺軸4の
回転のみをさせることができ、両ナツト10,2
0を互いに逆方向に回転駆動した場合は、螺軸4
の軸方向の進退をより高速に行うことができる。 Similarly, by simultaneously operating the drive motor 15 and the pulse motor 38 by the control device,
Ball nut 10 and ball spline nut 2
If both nuts 10 and 2 are rotated in the same direction, only the screw shaft 4 can be rotated, and both nuts 10 and 2 can be rotated.
0 are rotated in opposite directions, the screw shaft 4
can move forward and backward in the axial direction at higher speed.
そして、ボールナツト10及びボールスプライ
ンナツト20は夫々互いに独立させてハウジング
1に支持されているから、高密度な作動が可能で
ある。 Furthermore, since the ball nut 10 and the ball spline nut 20 are supported by the housing 1 independently from each other, high-density operation is possible.
なお、上記実施例においては、ボールナツト1
0の回転駆動機構としてダイレクトドライブ型の
ステツプモータを適用した場合について説明した
が、これに限定されるものではなく、パルスモー
タ38と同様にタイミングベルトを介してハウジ
ング1の外部からボールナツト10を回転駆動す
るようにしてもよい。 In addition, in the above embodiment, the ball nut 1
Although a case has been described in which a direct drive type step motor is applied as the rotational drive mechanism of the ball nut 10, the ball nut 10 can be rotated from outside the housing 1 via a timing belt similarly to the pulse motor 38. It may also be driven.
また、ボールナツト10とボールスプラインナ
ツト20の配置関係は、上例に限らず、左右逆関
係とすることもでき、さらにボールスプラインナ
ツト20をダイレクトドライブ型のステツプモー
タで回動駆動するようにしてもよい。 Further, the arrangement relationship between the ball nut 10 and the ball spline nut 20 is not limited to the above example, but it is also possible to reverse the left-right relationship, and furthermore, the ball spline nut 20 may be rotationally driven by a direct drive type step motor. good.
またさらに、ステツプモータ15及びパルスモ
ータ38は直流モータに置換することができ、こ
の場合には、ボールナツト10及びボールスプラ
インナツト20にロータリエンコーダを取付け、
その出力を制御装置に入力してクローズドループ
制御すればよい。 Furthermore, the step motor 15 and the pulse motor 38 can be replaced with a DC motor, and in this case, a rotary encoder is attached to the ball nut 10 and the ball spline nut 20,
The output may be input to a control device for closed loop control.
また、パルスモータ38の停止時に、ステツプ
モータ15を駆動して螺軸4を進退させる際に、
パルスモータ38の保持が弱いため螺軸4が揺動
してしまう場合には、パルスモータ38及びプー
リ39間に電磁ブレーキを配設し、これを制御装
置で制御してパルスモータ38の非駆動時にブレ
ーキを掛けるようにすることもできる。 Also, when the pulse motor 38 is stopped and the step motor 15 is driven to move the screw shaft 4 forward or backward,
If the helical shaft 4 swings due to weak holding of the pulse motor 38, an electromagnetic brake is provided between the pulse motor 38 and the pulley 39, and this is controlled by the control device to stop the pulse motor 38 from being driven. It is also possible to apply the brakes at times.
さらに、上記実施例においては、この発明を産
業用ロボツトの作動アームに適用した場合につい
て説明したが、これに限定されるものではなく、
他の種々の作動部材の作動機構として適用し得る
こと勿論である。 Further, in the above embodiment, the case where the present invention is applied to the operating arm of an industrial robot has been described, but the present invention is not limited to this.
Of course, the present invention can also be applied as an operating mechanism for various other operating members.
以上説明したように、この発明によれば、螺旋
状のボールねじ溝と軸方向に延びるボールスプラ
イン溝とを重複併設した螺軸と、該螺軸のボール
ねじ溝に係合する第1のボール群を無端的に転動
可能に保持したボールナツトと、該ボールナツト
を回転駆動する第1の回転駆動機構と、前記ボー
ルナツトと近接した位置で前記ボールスプライン
溝と係合する第2のボール群を無端的に転動可能
に保持したボールスプラインナツトと、該ボール
スプラインナツトを回転駆動して前記螺軸を回動
させる第2の回転駆動機構と、前記ボールナツト
及びボールスプラインナツトを夫々回転自在にか
つ互いに独立に支持するハウジングとを備えてい
る構成としたので、ボールナツトを回転駆動する
ことによつて螺軸を軸方向に進退させることがで
き、且つボールスプラインナツトを回転駆動させ
ることによつて螺軸を回動させることができ、両
者を同時に作動させることにより、螺軸を回転の
み又は軸方向への高速進退をさせることができ、
しかも螺軸にボールねじ溝とボールスプライン溝
とが重複併設され、これらに係合するボールナツ
ト及びボールスプラインナツトが近接して配置さ
れ、かつ互いに独立に支持されているので、螺軸
の必要ストロークに対する長さを短縮することが
でき、全体の装置を簡易小型化することができる
小型化することができると共に、高精度の作動が
できるという効果が得られる。
As explained above, according to the present invention, there is provided a helical shaft having a helical ball screw groove and an axially extending ball spline groove, and a first ball that engages with the ball screw groove of the helical shaft. A ball nut that holds a group so as to be endlessly rotatable, a first rotational drive mechanism that rotationally drives the ball nut, and a second ball group that engages with the ball spline groove at a position close to the ball nut. a second rotary drive mechanism that rotatably drives the ball spline nut to rotate the screw shaft; Since the structure includes a housing that supports independently, the screw shaft can be moved forward and backward in the axial direction by rotating the ball nut, and the screw shaft can be moved forward and backward in the axial direction by rotating the ball spline nut. By operating both at the same time, the screw shaft can be rotated only or moved forward and backward at high speed in the axial direction.
In addition, the screw shaft has overlapping ball screw grooves and ball spline grooves, and the ball nut and ball spline nut that engage with these grooves are placed close to each other and supported independently of each other, so that the necessary stroke of the screw shaft can be accommodated. The length can be shortened, the entire device can be made simpler and smaller, and high-precision operation can be achieved.
第1図はこの発明の一実施例を示す縦断面図、
第2図は第1図の−線上の断面図、第3図及
び第4図は夫々この発明に適用し得るボールスプ
ラインの一例を示す断面図及び一部を切欠いて示
す正面図、第5図a及びbは夫々螺軸とボールス
プラインとの係合部を示す拡大縦断面図及び横断
面図である。
図中、1はハウジング、4は螺軸、5はボール
ねじ溝、6はボールスプライン溝、7はアクチユ
エータ、8はフインガー、10はボールナツト、
15はステツプモータ、20はボールスプライン
ナツト、29はタイミングベルトプーリ、38は
パルスモータ、40はタイミングベルト、50は
被搬送物である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the - line in FIG. 1, FIGS. 3 and 4 are a cross-sectional view and partially cutaway front view showing an example of a ball spline that can be applied to the present invention, respectively, and FIG. a and b are an enlarged longitudinal cross-sectional view and a cross-sectional view, respectively, showing the engagement portion between the helical shaft and the ball spline. In the figure, 1 is a housing, 4 is a screw shaft, 5 is a ball screw groove, 6 is a ball spline groove, 7 is an actuator, 8 is a finger, 10 is a ball nut,
15 is a step motor, 20 is a ball spline nut, 29 is a timing belt pulley, 38 is a pulse motor, 40 is a timing belt, and 50 is a conveyed object.
Claims (1)
ルスプライン溝とを重複併設した螺軸と、該螺軸
のホールねじ溝に係合する第1のボール群を無端
的に転動可能に保持したボールナツトと、該ボー
ルナツトを回転駆動する第1の回転駆動機構と、
前記ボールナツトと近接した位置で前記ボールス
プライン溝と係合する第2のボール群を無端的に
転動可能に保持したボールスプラインナツトと、
該ボールスプラインナツトを回転駆動して前記螺
軸を回動させる第2の回転駆動機構と、前記ボー
ルナツト及びボールスプラインナツトを夫々回転
自在にかつ互いに独立に支持するハウジングとを
備えていることを特徴とするボールねじ装置。 2 前記ボールスプライン溝は、その深さがボー
ルねじ溝に対して浅く選定されている特許請求の
範囲第1項記載のボールねじ装置。 3 前記ボールスプラインナツトは、ボールの脱
落を保持する保持器を有する特許請求の範囲第1
項又は第2項記載のボールねじ装置。[Scope of Claims] 1. A helical shaft in which a helical ball screw groove and an axially extending ball spline groove are overlapped, and a first ball group that engages with the hole screw groove of the helical shaft are arranged endlessly. a ball nut rotatably held; a first rotational drive mechanism that rotationally drives the ball nut;
a ball spline nut that rotatably holds a second group of balls that engages with the ball spline groove at a position close to the ball nut;
It is characterized by comprising a second rotational drive mechanism that rotationally drives the ball spline nut to rotate the screw shaft, and a housing that supports the ball nut and the ball spline nut rotatably and independently of each other. ball screw device. 2. The ball screw device according to claim 1, wherein the ball spline groove is selected to have a shallower depth than the ball screw groove. 3. The ball spline nut has a retainer that prevents the balls from falling off.
The ball screw device according to item 1 or 2.
Priority Applications (1)
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| JP61004783A JPS62165057A (en) | 1986-01-13 | 1986-01-13 | Ball thread device |
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| JP61004783A JPS62165057A (en) | 1986-01-13 | 1986-01-13 | Ball thread device |
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| JPS62165057A JPS62165057A (en) | 1987-07-21 |
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