(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
らせん状に巻回された複数の素線から形成されたシャフト軸体と、
前記シャフト軸体の外周面にらせん状に巻回された単一のコイル素線から形成されたコイル体とからなる送り機構であって、
前記複数の素線の巻回方向と前記単一のコイル素線の巻回方向とは、同じであり、
前記コイル体は、前記シャフト軸体を形成する素線と嵌合しない非嵌合部を挟んで離間して、前記シャフト軸体に嵌合しており、
前記シャフト軸体を回転させることにより、前記シャフト軸体の端部間を前記コイル体が送り移動可能に形成されていることを特徴とする送り機構。
【請求項２】
前記コイル体を形成する前記単一のコイル素線は、前記シャフト軸体を形成する素線間に形成された谷部に沿って前記シャフト軸体に嵌合していることを特徴とする請求項１に記載の送り機構。
【請求項３】
前記シャフト軸体は、中空の多条コイル体から形成されている請求項１又は請求項２に記載の送り機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送り機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、運搬物を送り移動させる送り機構の一種として、ねじ軸として機能するシャフト軸体と、ねじ山が形成されたナット体とからなり、シャフト軸体とナット体とが螺合してなる送りねじ機構が知られている。
【０００３】
従来の送りねじ機構では、シャフト軸体の回転運動をナット体の直線運動に変換することにより、ナット体上の運搬物を送り移動させることができる。
【０００４】
このような従来の送りねじ機構として、例えば、特許文献１には、複数の線材を撚り合わせてなるスクリューシャフト軸体と、内側面にピンが取り付けられた筒状の送り部材とからなる送りねじ機構であって、スクリューシャフト軸体のねじ溝部と送り部材のピンとが螺合してなる送りねじ機構が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１３３６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の従来の送り機構は、スクリューシャフト軸体を湾曲させた状態でも送り部材を送り移動させることができるとされている。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の従来の送り機構において、スクリューシャフト軸体は複数の線材を撚り合わせてなるため柔軟であるものの、ピンが形成された送り部材は樹脂等から形成されており柔軟でない。
そのため、比較的緩く湾曲させた状態では、スクリューシャフト軸体と送り部材とが螺合して送り移動させることが可能であるものの、湾曲がきつくなるとスクリューシャフト軸体の外側湾曲部ではねじ溝部のピッチが広がり、内側湾曲部ではねじ溝部のピッチが狭まるので、ねじ溝部とピンとが螺合しにくくなり、送り移動させにくくなるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らが上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、送り部材を柔軟なコイル体から形成することにより、シャフト軸体と送り部材とをともに湾曲させた状態で使用しても良好な送り移動をさせることができることを見出し、本発明の送り機構を完成させた。
【０００９】
即ち、本発明の送り機構は、らせん状に巻回された複数の素線から形成されたシャフト軸体と、上記シャフト軸体の外周面にらせん状に巻回された単一のコイル素線から形成されたコイル体とからなる送り機構であって、上記複数の素線の巻回方向と上記単一のコイル素線の巻回方向とは、同じであり、上記シャフト軸体は、上記素線間に形成された複数のらせん状の谷部を有しており、上記コイル体は、上記コイル素線上に形成された複数の山部を有しており、少なくとも一の上記谷部と少なくとも一の上記山部とが嵌合しており、上記シャフト軸体を回転させることにより、上記シャフト軸体の端部間を上記コイル体が送り移動可能に形成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の送り機構の構成及び効果について、以下に図面を用いて詳しく説明する。
【００１１】
図１は、本発明の第一実施形態に係る送り機構を模式的に示す正面図である。図２（ａ）は、図１に示す送り機構のＡ−Ａ線断面図であり、図２（ｂ）は、図１に示す送り機構のＢ−Ｂ線断面図であり、図２（ｃ）は、図１に示す送り機構のＣ−Ｃ線断面図である。図３は、図１に示す送り機構の使用状態の一例を模式的に示す平面図である。
【００１２】
図１に示す本発明の送り機構１は、らせん状に巻回された複数の素線２ａから形成されたシャフト軸体２と、シャフト軸体２の外周面にらせん状に巻回された単一のコイル素線３ａから形成されたコイル体３とからなる。また、複数の素線２ａの巻回方向と単一のコイル素線３ａの巻回方向とは、同じである。
【００１３】
図１及び図２（ａ）〜図２（ｃ）に示すように、シャフト軸体２は、素線２ａ間に形成された複数のらせん状の谷部２ｂを有しており、コイル体３は、コイル素線３ａ上に形成された複数の山部３ｂを有している。また、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、少なくとも一の谷部２ｂと少なくとも一の山部３ｂとは、嵌合している。なお、本明細書における嵌合とは、凹状の谷部に凸状の山部が嵌まり込み、摺動可能に螺合した状態を示しており、谷部と山部とが固定手段により固定されており摺動不可能に嵌まり込んだ状態を含まないものとする。
【００１４】
本発明の送り機構１は、シャフト軸体２を回転させることにより、シャフト軸体２の端部２ｃ、２ｄ間をコイル体３が送り移動可能に形成されている。具体的には、例えば、シャフト軸体２とコイル体３とが溶接やロウ付け等の固定手段により互いに固定されておらず、シャフト軸体２の谷部２ｂがねじ溝部のように機能し、コイル体３の山部３ｂがねじ山部のように機能するように形成されており、シャフト軸体２を回転させた場合に、シャフト軸体２の端部２ｃ、２ｄ間をコイル体３が送り移動可能であることをいう。
【００１５】
本発明の送り機構１において、シャフト軸体２はらせん状に巻回された複数の素線２ａから形成されているので柔軟であり、コイル体３は単一のコイル素線３ａから形成されているので柔軟である。そのため、湾曲が緩い状態のみならず、図３に示すように、湾曲がきつい状態となりシャフト軸体２の外側湾曲部で谷部２ｂのピッチが広がり、内側湾曲部で谷部２ｂのピッチが狭まった場合であっても、シャフト軸体２の変形に追従してコイル素線３ａが変形することにより山部３ｂのピッチが変化するので、谷部２ｂと山部３ｂとが嵌合しやすい。従って、本発明の送り機構１は、湾曲させた状態で使用しても、コイル体３を良好に送り移動させることができる。なお、図３では、シャフト軸体の回転方向をＲで示し、コイル体の送り移動方向をｒで示している。
【００１６】
また、本発明の送り機構１は、複数の素線２ａから形成されたシャフト軸体２が多条ねじの軸体のように機能するので、単一のねじ溝部が形成されたシャフト軸体を使用する場合に比べて送り量を向上させることができる。
【００１７】
本発明の送り機構において、上記複数の谷部は、上記素線を挟んで互いに離間して形成されており、上記複数の山部は、非嵌合部を挟んで互いに離間して形成されており、二以上の上記谷部と二以上の上記山部とが各々嵌合しており、上記谷部と上記非嵌合部とが嵌合していないことが望ましい。
【００１８】
本発明の送り機構においては、上記コイル体が一の上記谷部に追従して巻回されることにより、一の上記谷部と複数の上記山部とが嵌合していることが望ましい。
【００１９】
本発明の送り機構において、上記シャフト軸体は、中空の多条コイル体から形成されていることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第一実施形態に係る送り機構を模式的に示す正面図である。
【図２】図２（ａ）は、図１に示す送り機構のＡ−Ａ線断面図であり、図２（ｂ）は、図１に示す送り機構のＢ−Ｂ線断面図であり、図２（ｃ）は、図１に示す送り機構のＣ−Ｃ線断面図である。
【図３】図１に示す送り機構の使用状態の一例を模式的に示す平面図である。
【図４】本発明の第二実施形態に係る送り機構を模式的に示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（第一実施形態）
本発明に係る第一実施形態の送り機構１について、図面を参照しながら以下に説明する。
本実施形態の送り機構は、上述した本発明の送り機構と同様の構成を有しているため、以下の説明では、図１〜図３を参照しながら説明する。なお、本発明の送り機構に係る説明と重複する事項については、説明を省略することもある。
【００２２】
図１〜図３に示す本実施形態の送り機構１は、らせん状に巻回された８本の素線２ａから形成されたシャフト軸体２と、シャフト軸体２の外周面にらせん状に巻回された単一のコイル素線３ａから形成されたコイル体３とからなる。また、８本の素線２ａの巻回方向と単一のコイル素線３ａの巻回方向とは、同じであり、Ｚ巻きとなっている。
【００２３】
シャフト軸体２は、素線２ａ間に形成された８個のらせん状の谷部２ｂを有しており、８個の谷部２ｂは、素線２ａを挟んで互いに離間して形成されている。
【００２４】
コイル体３は、コイル素線３ａ上に形成された複数の山部３ｂを有しており、複数の山部３ｂは、非嵌合部３ｃを挟んで互いに離間して形成されている。
例えば、図２（ａ）に示すＡ−Ａ線断面図においては、コイル体３の一巻きあたりで８個の山部３ｂが間に非嵌合部３ｃを挟んで形成されている。
なお、コイル体３は、シャフト軸体２の外周面にらせん状に巻回されているので、巻回の回数によって山部の個数が増減することになる。例えば、シャフト軸体２の外周面にコイル体３を二巻きした場合には、コイル体３のコイル素線３ａ上には、最大で１６個の山部３ｂが形成されることになる。
【００２５】
コイル体３のコイル素線３ａは、一の山部３ｂが一の谷部２ｂに嵌合した後、一の素線２ａを乗り越えて、上記一の山部３ｂに隣接する他の山部３ｂが上記一の谷部２ｂに隣接する他の谷部２ｂと嵌合するようにして、シャフト軸体２の外周面にらせん状に巻回されている。そのため、図１に示す平面図において、シャフト軸体２の長手軸に沿って平行に引いた線分Ｌと、一の素線２ａの線軸に沿って平行に引いた線分ｌ１とを交差させることにより素線２ａの巻回角度αを求め、線分Ｌと、コイル素線３ａの線軸に沿って平行に引いた線分ｌ２とを交差させることによりコイル素線３ａの巻回角度βを求めた場合、巻回角度βが巻回角度αよりも大きく、９０°により近くなっている。それゆえ、図２（ｂ）に示すＢ−Ｂ線断面図をみてみると、二以上の谷部２ｂと二以上の山部３ｂとが空間をほぼ空けないで各々嵌合しているが、図２（ｃ）に示すＣ−Ｃ線断面図をみてみると、非嵌合部３ｃが素線２ａ上に乗り上げており、谷部２ｂと非嵌合部３ｃとが嵌合しておらず、空間４が形成されている。
【００２６】
コイル体３は、素線２ａの３本分をそのピッチとして巻回されている。コイル体３のピッチは、素線２ａの２〜６本分であることが望ましい。シャフト軸体を湾曲させた場合であっても、コイル体が追従して湾曲しやすく、谷部のピッチと山部のピッチとがずれにくく、谷部と山部とがより嵌合しやすくなるからである。一方、コイル体のピッチが素線の１本分である場合には、コイル体のピッチが狭すぎてシャフト軸体の湾曲に追従しにくくなり、コイル体のピッチが素線の６本分を超えると、コイル体が直線状になりすぎて（巻回角度βが０°に近くなりすぎて）、シャフト軸体上をコイル体が送り移動しにくくなる。
【００２７】
係る構成を有する本実施形態の送り機構１は、図１等に示す非湾曲状態はもちろんのこと、図３に示す湾曲状態であっても、シャフト軸体２を回転させることによりシャフト軸体２の端部２ｃ、２ｄ間をコイル体３が送り移動することが可能である。即ち、シャフト軸体２の端部２ｃ、２ｄをそれぞれ回転可能に支持部材により支持し、両端部又はいずれかの端部をサーボモータ等の回転手段により回転させることにより、シャフト軸体２の端部２ｃ、２ｄ間をコイル体３が送り移動することが可能である。例えば、図１〜図３に示す例では、シャフト軸体２を右回転させることにより、図中左側方向にコイル体３が進行することとなる。なお、シャフト軸体２を１回転させると、コイル体３はシャフト軸体２の素線２ａの約１ピッチ分進行することとなる。
【００２８】
各部材の構成について、以下に詳述する。シャフト軸体２は、らせん状に巻回された８本の素線２ａから形成された中空の多条コイル体から形成されている。
【００２９】
素線２ａは断面円形状の棒状体であり、その径は特に限定されないが、山部３ｂが嵌合可能な大きさの谷部２ｂを形成するのに充分な大きさの径を有している必要がある。
【００３０】
素線２ａの材質としては、ステンレス、Ｎｉ−Ｔｉ合金等の超弾性合金、タングステン等の金属や、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の合成樹脂が挙げられる。
上記ステンレスとしては、マルテンサイト系ステンレス、フェライト系ステンレス、オーステナイト系ステンレス、オーステナイト、フェライト二相ステンレス及び析出硬化ステンレス等のステンレスが挙げられる。これらのなかでは、ステンレスであることが望ましく、オーステナイト系ステンレスであることがより望ましい。
【００３１】
素線２ａの本数としては８本に限定されず、例えば、２〜１０本であってもよい。
【００３２】
コイル体３は、単一のコイル素線３ａから形成されており、コイル素線３ａは断面円形状の棒状体である。コイル素線３ａの径は、谷部２ｂと嵌合可能な大きさの径を有していればよく、例えば、素線２ａの径と略同一の径であってもよいし、素線２ａの径よりやや小さい径であってもよい。
【００３３】
コイル素線３ａの材質は、上述した素線２ａと同様の材質であってもよい。
【００３４】
本実施形態の送り機構は、撚線機等を使用することにより芯材の回りに断面円形状の素線を複数本らせん状に巻回させた後、芯材を抜き取ることによりシャフト軸体を作製し、作製したシャフト軸体の周りに、巻回角度βが巻回角度αよりも大きくなるように、単一のコイル素線からなるコイル体をらせん状に巻回することにより製造することができる。
【００３５】
本実施形態の送り機構の作用効果を以下に列挙する。
【００３６】
（１）本実施形態の送り機構は、シャフト軸体もコイル体も柔軟であるので、湾曲がきつい状態で使用しても、シャフト軸体の変形に追従してコイル素線が変形することにより山部のピッチが変化するので、谷部と山部との嵌合がずれにくい。従って、本実施形態の送り機構は、湾曲させた状態で使用しても、コイル体を良好に送り移動させることができる。
【００３７】
（２）複数の素線から形成されたシャフト軸体が多条ねじの軸体のように機能するので、単一のねじ溝部が形成されたシャフト軸体を使用する場合に比べて送り量を向上させることができる。
【００３８】
（３）二以上の谷部と二以上の山部とが各々嵌合しているので嵌合部位が多く、コイル体を確実に送り移動させることができる。
【００３９】
（４）二以上の谷部と二以上の山部とが各々嵌合しているものの、谷部と非嵌合部とが嵌合しておらず、シャフト軸体とコイル体との間に空間（遊び）が部分的に形成されているので、コイル体（コイル素線）の全体が一の谷部に隙間なく嵌合している場合と比べて、シャフト軸体を大きく湾曲させた状態で使用しても、コイル体をよりスムーズに送り移動させることができる。
【００４０】
（５）シャフト軸体が中空の多条コイル体から形成されているので、より柔軟性であり湾曲させやすい。
【００４１】
（６）シャフト軸体の内部に、例えば、導電線や光ファイバ等の線材を挿入して使用することが可能である。
【００４２】
（第二実施形態）
本実施形態の送り機構は、コイル体が一の谷部に追従して巻回されることにより、一の谷部と複数の山部とが嵌合していること以外は、上述した第一実施形態と同様の構成を有しているので、重複する事項については説明を省略することがある。
以下、図面を用いて本実施形態の送り機構について説明する。
【００４３】
図４は、本発明の第二実施形態に係る送り機構を模式的に示す正面図である。
【００４４】
図４に示す本実施形態に係る送り機構１０は、らせん状に巻回された複数の素線２０ａから形成されたシャフト軸体２０と、シャフト軸体２０の外周面にらせん状に巻回された単一のコイル素線３０ａから形成されたコイル体３０とからなる。また、複数の素線２０ａの巻回方向と単一のコイル素線３０ａの巻回方向とは、同じである。
【００４５】
シャフト軸体２０は、素線２０ａ間に形成されたらせん状の谷部２０ｂを８個有しており、コイル体３０は、コイル素線３０ａ上に形成された複数の山部３０ｂを有している。複数の山部３０ｂは、コイル素線３０ａの一方の端部から他方の端部までコイル素線３０ａ上の全体に渡って連続して形成されている。即ち、複数の山部３０ｂは、コイル素線３０ａの外周面そのものである。また、８個の谷部２０ｂのうちで一の谷部２０ｂには、コイル体３０が追従して巻回されており、一の谷部２０ｂと複数の山部３０ｂとが嵌合している。
【００４６】
本発明の送り機構１０は、シャフト軸体２０を回転させることにより、シャフト軸体２０の端部２０ｃ、２０ｄ間をコイル体３０が送り移動可能に形成されている。
【００４７】
本実施形態の送り機構は、第一実施形態で説明した方法と同様にしてシャフト軸体を作製し、作製したシャフト軸体の周りに、単一のコイル素線からなるコイル体の全体が一の谷部に嵌合するように、らせん状にコイル体を巻回することにより製造することができる。
【００４８】
本実施形態の送り機構の作用効果を以下に列挙する。本実施形態の送り機構でも、第一実施形態に係る送り機構の作用効果（１）〜（２）及び（５）〜（６）を発揮することができるし、以下の作用効果（７）を発揮することができる。
【００４９】
（７）一の谷部と複数の山部（コイル体の全体）とが嵌合しているので、シャフト軸体を回転させることにより、シャフト軸体の端部間をコイル体が送り移動する際のトルクを大きくすることが可能であり、より重い運搬物であっても容易に送り移動させることができる。
【００５０】
（その他の実施形態）
本発明の送り機構において、上述した各実施形態に係る送り機構では１個のコイル体を備える実施形態について説明したが、コイル体の個数は１個に限定されず、複数個であってもよい。例えば、コイル体の個数は、２〜４個であってもよい。コイル体の個数が複数個である場合、シャフト軸体の外周面に巻回された一のコイル体に隣接して、シャフト軸体の長手方向に位置をずらして他のコイル体を巻回すればよい。コイル体の個数が複数個であると、トルクをより大きくすることが可能である。
【００５１】
本発明に係る送り機構においては、コイル体を内装可能な移動体をさらに備えていてもよい。この場合、移動体にコイル体を内装し、移動体とコイル体とを固定手段で固定することより、シャフト軸体の回転運動を移動体の水平移動に変換し、移動体に載置した運搬物を送り移動させることができる。上記固定手段としては、例えば、ねじ止め、溶接、ロウ付け等が挙げられる。
【符号の説明】
【００５２】
１、１０ 送り機構
２、２０ シャフト軸体
２ａ、２０ａ 素線
２ｂ、２０ｂ 谷部
２ｃ、２ｄ、２０ｃ、２０ｄ シャフト軸体の端部
３、３０ コイル体
３ａ、３０ａ コイル素線
３ｂ、３０ｂ 山部
【図１】
0005408809.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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