(57)【要約】【課題】多数のボールをねじ軸を用いることなく簡素なボール保持形態で確実に転動させるとともにボール毎の転動状態を外方より簡便かつ微細に調整し、従動円筒部材を駆動案内部材の長手方向に沿って円滑に直線移動させる動力伝達機構を提供すること。【解決手段】円形断面を有する駆動シャフト１１１に密着嵌合した円筒形コイル体１１２の両端を固定してなる駆動案内部材１１０と、この駆動案内部材１１０の外周面に多数のボール１３０を螺旋状に介在させた状態で嵌挿してなる従動円筒部材１２０とを備え、駆動案内部材１１０の回転運動を駆動案内部材１１０の長手方向に沿った従動円筒部材１２０の直線移動に転換する動力伝達機構１００。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形断面を有する駆動シャフトに密着嵌合した円筒形コイル体の少なくとも両端を固定してなる駆動案内部材と、該駆動案内部材の外周面に多数のボールを螺旋状に介在させた状態で嵌挿してなる従動円筒部材とを備え、前記駆動案内部材の回転運動を駆動案内部材の長手方向に沿った従動円筒部材の直線移動に転換する動力伝達機構であって、
前記多数のボールが、前記円筒形コイル体を構成しているコイル線のコイルピッチ間で転動自在に支持されていることを特徴とする動力伝達機構。
【請求項２】
前記従動円筒部材が、前記ボールにそれぞれ対応する多数のボール保持穴を螺旋状に等間隔で周設した円筒スリーブと、前記ボール保持穴内からボールに当接するボール押さえ板と、該ボール押さえ板を介してボールを円筒形コイル体に向けて押圧付勢するボール押圧用バネと、前記ボール保持穴内にボール押圧用バネを位置決め封止してボールに対する押圧付勢力を調整する押圧調整用ボルトとで構成されていることを特徴とする請求項１記載の動力伝達機構。
【請求項３】
前記多数のボールが、前記駆動案内部材の外周面を４分割する位置に位置決めされていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の動力伝達機構。
【請求項４】
前記ボールのボール径が、前記円筒形コイル体を構成しているコイル線の線径に略等しくなっていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の動力伝達機構。
【請求項５】
前記円筒形コイル体が、高剛性のバネ鋼材からなっていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載の動力伝達機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動案内部材の回転運動を駆動案内部材の長手方向に沿った従動円筒部材の直線移動に転換する動力伝達機構であり、特に、駆動源から動力伝達された駆動案内部材の回転運動を従動円筒部材の直線移動に転換することによって従動円筒部材を進退自在に作動させる直線作動機に用いるものである。           
【背景技術】
【０００２】
従来の直線作動機に用いる動力伝達機構として、外周面に多条の螺旋状ボール転動溝が形成されたねじ軸と、内周面に環状凸部を備えるとともにこの環状凸部の軸方向両側に螺旋状ボール転動溝に対向するように形成された略４分の１円弧の環状ボール転動溝を備えたナットと、螺旋状ボール転動溝と環状ボール転動溝との間に介装されたボールと、このボールを転動自在に保持するために環状凸部の両側においてナット内に保持された保持器とを有してなるボール非循環型ボールねじが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−７７２６０号公報（特許請求の範囲、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のボール非循環型ボールねじからなる動力伝達機構では、多数のボールと凹凸嵌合する多条の螺旋状ボール転動溝を備えたねじ軸を必要とし、このねじ軸の外周面には通常のねじ溝と全く異なる多条の螺旋状ボール転動溝を形成しなければならず、しかも、このような多条の螺旋状ボール転動溝を精密に形成するための高い加工精度が要求され、ねじ軸の製作に多大な加工負担が強いられるという問題があった。
【０００５】
また、従来のボール非循環型ボールねじからなる動力伝達機構では、多数のボールを転動自在に保持するためのナットに、前述したねじ軸の螺旋状ボール転動溝に対向して適合するような環状ボール転動溝を形成しなければならず、その転動溝に高い加工精度が要求され、ナットの製作にも多大な加工負担が強いられるという問題があり、しかも、このナット内に止め輪、保持器などをナット嵌合方向、すなわち、ねじ軸の軸方向から装着して多数のボールを封止保持しているが、それぞれのボールの転動状態を個別に調整することができず、特定のボールに偏荷重が生じてボールの早期磨損を惹起したりナットやねじ軸を過度に磨損してボールの転動による動力伝達に支障を来すという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、従来の問題を解決するものであって、すなわち、本発明の目的は、多数のボールをねじ軸を用いることなく簡素なボール保持形態で確実に転動させるとともにボール毎の転動状態を外方より簡便かつ微細に調整し、従動円筒部材を駆動案内部材の長手方向に沿って円滑に直線移動させる動力伝達機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る本発明は、円形断面を有する駆動シャフトに密着嵌合した円筒形コイル体の少なくとも両端を固定してなる駆動案内部材と、該駆動案内部材の外周面に多数のボールを螺旋状に介在させた状態で嵌挿してなる従動円筒部材とを備え、前記駆動案内部材の回転運動を駆動案内部材の長手方向に沿った従動円筒部材の直線移動に転換する動力伝達機構であって、前記多数のボールが、前記円筒形コイル体を構成しているコイル線のコイルピッチ間で転動自在に支持されていることにより、前述した課題を解決したものである。
【０００８】
請求項２に係る本発明は、請求項１に記載の構成に加えて、前記従動円筒部材が、前記ボールにそれぞれ対応する多数のボール保持穴を螺旋状に等間隔で周設した円筒スリーブと、前記ボール保持穴内からボールに当接するボール押さえ板と、該ボール押さえ板を介してボールを円筒形コイル体に向けて押圧付勢するボール押圧用バネと、前記ボール保持穴内にボール押圧用バネを位置決め封止してボールに対する押圧付勢力を調整する押圧調整用ボルトとで構成されていることにより、前述した課題をさらに解決したものである。
【０００９】
請求項３に係る本発明は、請求項１または請求項２に記載の構成に加えて、前記多数のボールが、前記駆動案内部材の外周面を４分割する位置に位置決めされていることにより、前述した課題を解決したものである。 
【００１０】
請求項４に係る本発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の構成に加えて、前記ボールのボール径が、前記円筒形コイル体を構成しているコイル線の線径に略等しくなっていることにより、前述した課題を解決したものである。
【００１１】
請求項５に係る本発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載の構成に加えて、前記円筒形コイル体が、高剛性のバネ鋼材からなっていることにより、前述した課題を解決したものである。
【発明の効果】
【００１２】
そこで、請求項１に係る本発明の動力伝達機構は、円形断面を有する駆動シャフトに密着嵌合した円筒形コイル体の少なくとも両端を固定してなる駆動案内部材とこの駆動案内部材の外周面に多数のボールを螺旋状に介在させた状態で嵌挿してなる従動円筒部材とを備えていることにより、多数のボールが従来のようなねじ軸を用いることなく簡素なボール保持形態で確実に転動するため、従動円筒部材を駆動案内部材の長手方向に沿って直線移動させることができる。
【００１３】
また、多数のボールが円筒形コイル体を構成しているコイル線のコイルピッチ間で支持されていることにより、コイルピッチ間においてボールの球面とコイル線のコイル表面とが点接触してボールを転動自在にしているため、従動円筒部材を駆動案内部材の長手方向に沿って円滑に直線移動させることができるとともに従動円筒部材を移動させるための動力負担を著しく軽減することができる。
【００１４】
さらに、円筒形コイル体が全長に亙って駆動シャフトに固定されている場合には、円筒形コイル体の全長に亙ってコイルピッチが一定に位置決め確保されているため、ボールが円筒形コイル体の全長に亙って等速かつ安定して転動し、従動円筒部材を駆動案内部材の長手方向に沿って一定速度で円滑に直線移動させることができる。
また、円筒形コイル体の両端のみが駆動シャフトに固定されている場合には、従動円筒部材が駆動案内部材に沿って移動する際に駆動案内部材もしくは従動円筒部材に何らかの衝撃が加わっても円筒形コイル体におけるコイルピッチ間の弾性変形により衝撃を吸収し、従動円筒部材を駆動案内部材の長手方向に沿って弾力的かつ円滑に直線移動させることができる。
【００１５】
そして、請求項２に係る本発明の動力伝達機構によれば、請求項１に記載された動力伝達機構が奏する効果に加えて、従動円筒部材が、ボールにそれぞれ対応する多数のボール保持穴を螺旋状に等間隔で周設した円筒スリーブと、ボール保持穴内からボールに当接するボール押さえ板と、ボール押さえ板を介してボールを円筒形コイル体に向けて押圧付勢するボール押圧用バネと、ボール保持穴内にボール押圧用バネを位置決め封止してボールに対する押圧付勢力を調整する押圧調整用ボルトとで構成されていることにより、押圧調整用ボルトがボール押圧用バネとボール押さえ板とを介してボールの円筒形コイル体に向けた押圧付勢力を調整可能にするため、従動円筒部材内にそれぞれ位置決めされているボール毎の転動状態を外方より簡便かつ微細に調整し、従動円筒部材を駆動案内部材の長手方向に沿ってより一段と円滑に直線移動させることができる。
【００１６】
さらに、請求項３に係る本発明の動力伝達機構によれば、請求項１または請求項２に記載された動力伝達機構が奏する効果に加えて、多数のボールが駆動案内部材の外周面を４分割する位置に位置決めされていることにより、円筒形コイル体の全長に亙ってコイルピッチ間が常に平行配置された転動溝を呈するため、多数のボールが円筒形コイル体の全長に亙ってそれぞれ安定して転動し、従動円筒部材を駆動案内部材の長手方向に沿って確実かつ円滑に直線移動させることができる。
【００１７】
また、請求項４に係る本発明の動力伝達機構によれば、請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載された動力伝達機構が奏する効果に加えて、ボールのボール径が円筒形コイル体を構成しているコイル線の線径に略等しくなっていることにより、ボールの発生応力が低減するため、ボールの磨損を抑制して従動円筒部材を駆動案内部材の長手方向に沿って長期に亙って円滑に直線移動させることができる。
【００１８】
また、請求項５に係る本発明の動力伝達機構によれば、請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載された動力伝達機構が奏する効果に加えて、円筒形コイル体が高剛性のバネ鋼材からなっていることにより、市販のバネ鋼材をそのまま採用することが可能になるため、ボールの安定した転動が簡便に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例である動力伝達機構の全体概要図。
【図２】図１の駆動案内部材と従動円筒部材との組み立て分解図。
【図３】図１に示す従動円筒部材の内部説明図。
【図４】図１のＸ−Ｘ線方向から見た断面図。
【図５】図１に示す動力伝達機構を用いた直線作動機の概要図。
【図６】図５の直線作動機が伸長した状態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の動力伝達機構は、円形断面を有する駆動シャフトに密着嵌合した円筒形コイル体の少なくとも両端を固定してなる駆動案内部材と、この駆動案内部材の外周面に多数のボールを螺旋状に介在させた状態で嵌挿してなる従動円筒部材とを備えていることにより、駆動案内部材の回転運動を駆動案内部材の長手方向に沿った従動円筒部材の直線移動に転換するとともに、多数のボールが円筒形コイル体を構成しているコイル線のコイルピッチ間で転動自在に支持され、多数のボールをねじ軸を用いることなく簡素なボール保持形態で確実に転動させるとともにボール毎の転動状態を外方より簡便かつ微細に調整可能なものであれば、その具体的な実施の形態は、如何なるものであっても何ら構わない。
【００２１】
例えば、本発明の動力伝達機構で用いる駆動案内部材の具体的な形態については、円形断面を有する駆動シャフトに密着嵌合した円筒形コイル体の少なくとも両端を固定してなるものであれば、如何なる形態であっても良く、たとえば、駆動シャフトに密着嵌合した円筒形コイル体の両端のみを固定してなるもの、あるいは、駆動シャフトに密着嵌合した円筒形コイル体の全長に亙って固定してなるものの、いずれでも何ら差し支えない。
【００２２】
そして、駆動案内部材に用いる円筒形コイル体の具体的な材質については、高剛性のコイルバネなどの金属製線材やエンジニアリングプラスチックからなるプラスチック製線材のいずれであっても差し支えないが、前者であれば、市販のバネ鋼材をそのまま採用することが可能になるため、ボールの安定した転動が簡便に得ることができ、後者であれば、自己潤滑性を発揮して潤滑油を用いることなくボールが円滑に転動して駆動案内部材の回転運動を従動円筒部材の直線移動に何ら抵抗なく転換することができる。
【００２３】
さらに、円筒形コイル体を構成するコイル線の断面形態については、コイルピッチ間においてボールの球面とコイル線のコイル表面とが点接触してボールを転動自在にするものであれば、円形断面を備えたもの、あるいは、楕円断面を備えたもののいずれであっても何ら差し支えない。
【００２４】
本発明の動力伝達機構におけるボールの具体的な配置形態については、多数のボールが円筒形コイル体を構成しているコイル線のコイルピッチ間で転動自在に支持されるような配置形態であれば良く、例えば、多数のボールが駆動案内部材の外周面を４分割する位置に位置決めされているような配置形態であれば、多数のボールが円筒形コイル体の全長に亙ってそれぞれ安定して転動し、従動円筒部材を駆動案内部材の長手方向に沿って確実かつ円滑に直線移動させることができるのでより好ましい。
【実施例】
【００２５】
以下、本発明の実施例である動力伝達機構を図面に基づいて説明する。
ここで、図１は、本発明の一実施例である動力伝達機構の全体概要図であり、図２は、図１の駆動案内部材と一部切り欠いた従動円筒部材との組み立て分解図であり、図３は、図１に示す従動円筒部材の内部説明図であり、図４は、図１のＸ−Ｘ線から見た断面図である。
そして、図５は、図１に示す動力伝達機構を用いた直線作動機の概要図であり、図６は、図５の直線作動機が伸長した状態を示す図である。
【００２６】
まず、本発明の第１実施例である動力伝達機構１００は、図１乃至図２に示すように、円形断面を有する円柱状の駆動シャフト１１１に密着嵌合した高剛性のバネ鋼材からなる円筒形コイル体１１２の両端を固定してなる駆動案内部材１１０を備えているとともに、この駆動案内部材１１０の外周面に多数のボール１３０を螺旋状に介在させた状態で嵌挿してなる従動円筒部材１２０を備えている。
これにより、駆動案内部材１１０の円筒形コイル体１１２として市販のバネ鋼材をそのまま採用することが可能にするとともに、従動円筒部材１２０が駆動案内部材１１０に沿って移動する際に、駆動案内部材１１０もしくは従動円筒部材１２０に何らかの衝撃が加わっても円筒形コイル体１１２におけるコイルピッチＣＰ間の弾性変形により衝撃を吸収し、従動円筒部材１２０を駆動案内部材１１０の長手方向に沿って弾力的かつ円滑に直線移動させるようになっている。
なお、図１に示す符号１１３は、駆動シャフト１１１の突出先端部側に固設して従動円筒部材１２０を駆動案内部材１１０から抜け止めするためのフランジ部材であり、符号１１４は、駆動シャフト１１１の基端部側に固設して図示していない駆動源から伝動されるシャフト側ギヤである。
【００２７】
そして、前述した多数のボール１３０は、図３に示すように、円筒形コイル体１１２を構成しているコイル線１１２ａのコイルピッチＣＰ間で支持されている。
これにより、コイルピッチＣＰ間においてボール１３０の球面とコイル線１１２ａのコイル表面とが、相互に点接触状態となるため、相互の接触面積が最小となって接触抵抗を解消し、ボール１３０を転動自在にしている。
【００２８】
また、それぞれのボール１３０は、図４に示すように、駆動案内部材１１０の外周面を４分割する位置に位置決めされている。
これにより、円筒形コイル体１１２の全長に亙ってコイルピッチＣＰ間が常に平行配置された転動溝を呈するため、円筒形コイル体１１２の全長に亙って配置されたボール１３０が、それぞれ位置で安定して転動するようになっている。
【００２９】
さらに、ボール１３０のボール径は、図３に示すように、円筒形コイル体１１２を構成しているコイル線１１２ａの線径に略等しくなっている。
これにより、それぞれのボール１３０に負荷されがちな発生応力を低減して、ボール１３０の磨損を抑制している。
【００３０】
そして、前述した従動円筒部材１２０は、図２乃至図４に示すように、ボール１３０にそれぞれ対応して４分割する位置に位置決めされる多数のボール保持穴１２１ａを螺旋状に等間隔で周設した円筒スリーブ１２１と、ボール保持穴１２１ａ内からボール１３０に当接するボール押さえ板１２２と、ボール押さえ板１２２を介してボール１３０を円筒形コイル体１１２に向けて押圧付勢するボール押圧用バネ１２３と、ボール保持穴１２１ａ内にボール押圧用バネ１２３を位置決め封止してボール１３０に対する押圧付勢力を調整する押圧調整用ボルト１２４とで構成されている。
これにより、前述した押圧調整用ボルト１２４が、ボール押圧用バネ１２３とボール押さえ板１２２とを介してボール１３０の円筒形コイル体１１２に向けた押圧付勢力を調整できるようになっている。
【００３１】
つぎに、このようにして得られた本実施例の動力伝達機構１００を用いた直線作動機２００について、図５乃至図６に基づいて以下に説明する。
すなわち、本実施例の動力伝達機構１００を用いた直線作動機２００は、駆動源を構成する電動モータＭの回転軸に軸着した駆動ギヤＤＧの回転力を中間ギヤＭＧを介して上述した動力伝達機構１００の一部を構成する駆動シャフト１１１の基端部側に固設したシャフト側ギヤ１１４に動力伝達し、次いで、このシャフト側ギヤ１１４に軸着した動力伝達機構１００の駆動案内部材１１０に動力伝達された回転力を多数のボール１３０を介して従動円筒部材１２０の直線移動に転換すると同時に、従動円筒部材１２０に固着したピストンＰの直線的な進退動作に転換するものである。
なお、図５乃至図６における符号Ｈは、上述した駆動ギヤＤＧ、中間ギヤＭＧ、シャフト側ギヤ１１４、動力伝達機構１００を収容するとともに、上述したピストンＰが突出自在に進退することが可能なハウジングである。
【００３２】
したがって、上述したような本実施例の動力伝達機構１００は、図５乃至図６に示すような直線作動機２００などに組みつけ可能であり、しかも、円形断面を有する駆動シャフト１１１に密着嵌合したバネ鋼材からなる円筒形コイル体１１２の両端を固定してなる駆動案内部材１１０と、この駆動案内部材１１０の外周面に多数のボール１３０を螺旋状に介在させた状態で嵌挿してなる従動円筒部材１２０とを備えていることにより、駆動源を用いて回転させた駆動案内部材１１０の回転運動が駆動案内部材１１０の長手方向に沿った従動円筒部材１２０の直線移動に転換されるため、従動円筒部材１２０を駆動案内部材１１０の長手方向に沿って確実かつ円滑に安定して直線移動させることができる。
【００３３】
そして、多数のボール１３０が円筒形コイル体１１２を構成しているコイル線１１２ａのコイルピッチＣＰ間で転動自在に支持されていることにより、多数のボール１３０をねじ軸を用いることなく簡素なボール保持形態でそれぞれのボール１３０の磨損を抑制しつつ確実に転動させるとともにボール１３０毎の転動状態を外方より簡便かつ微細に調整可能となるため、従動円筒部材１２０を駆動案内部材１１０の長手方向に沿ってより一段と円滑に直線移動させることができるなど、その効果は甚大である。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本実施例の動力伝達機構１００は、電動モータＭの回転力を直線的な進退動作に転換するための直線作動機などとして用いることができる。
【符号の説明】
【００３５】
１００  ・・・  動力伝達機構
１１０  ・・・  駆動案内部材
１１１  ・・・  駆動シャフト
１１２  ・・・  円筒形コイル体
１１２ａ・・・  コイル線
１１３  ・・・  フランジ部材
１１４  ・・・  シャフト側ギヤ
１２０  ・・・  従動円筒部材
１２１  ・・・  円筒スリーブ
１２１ａ・・・  ボール保持穴
１２２  ・・・  ボール押さえ板
１２３  ・・・  ボール押圧用バネ
１２４  ・・・  押圧調整用ボルト
１３０  ・・・  ボール
ＣＰ  ・・・  コイルピッチ
Ｍ  ・・・  電動モータ（駆動源）
ＤＧ  ・・・  駆動ギヤ
ＭＧ  ・・・  中間ギヤ
Ｈ  ・・・  ハウジング
Ｐ  ・・・  ピストン
【図１】
2011099529.tif 000003
【図２】
2011099529.tif 000004
【図３】
2011099529.tif 000005
【図４】
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【図５】
2011099529.tif 000007
【図６】
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