(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１．長手軸線（Ｏｘ）に沿って駆動される要素（４）について、該駆動される要素が該長手軸線に沿って自由に移動するのを可能にしつつ、回転を防止する回転防止装置であって、
ガイドヨーク（７）であって、ガイドヨーク（７）が前記長手軸線周りで回転するのを防止すると共にガイドヨーク（７）が前記長手軸線に垂直でかつ互いに垂直なる２つの軸線の周りで回転するのを可能にするガイド手段（８）を用いることで、前記長手軸線に平行な長手方向の面内をガイドされるガイドヨーク（７）と、
継手部材（６）であって、前記駆動される要素（４）の一先端に設けられ、前記長手軸線に垂直な滑り軸線に沿う滑動リンク（５）を形成するリンク手段を用いて前記ガイドヨーク（７）に結合される継手部材（６）と、
を具備し、
前記滑り軸線は前記長手軸線と交差しない、
ことを特徴とする回転防止装置。
【請求項２】
前記リンク手段は前記滑り軸線周りに回転可能である、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記リンク手段はスプライン結合された循環ボールスプラインを備える、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記ガイド手段（８）は前記ガイドヨーク（７）に堅固に取り付けられてスロット（９）内を走行する少なくとも１つのローラを備える、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記ガイド手段は、関連するスロット（９）内を夫々が走行する複数ローラ（８）を付けた台車を備え、前記継手部材は、軸線がローラ（８）の軸線と直交する滑動リンク（５）によって前記台車を前記駆動される要素（４）に結合する、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
２つのスロット（９）が前記ローラ台車の両側に配置される、ことを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
２つのスロット（９）が前記ローラ台車の同じ側に配置される、ことを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項８】
駆動ナット（３）によりその長手軸線に沿って駆動されるネジ（４）を備え、その駆動されるネジ（４）は請求項１から７のいずれかに記載の回転防止装置に関連する、ことを特徴とするネジジャッキ。
【請求項９】
前記駆動されるネジ（４）は前記ケーブル（１１）に堅固に接続された状態の、請求項８に記載のネジジャッキを備える、ことを特徴とするケーブルジャッキ。
【請求項１０】
前記駆動されるネジ（４）は孔あきネジであり、前記ケーブル（１１）は前記駆動されるネジ（４）に堅固に接続されると共に前記ネジを貫通する、ことを特徴とする請求項９に記載のケーブルジャッキ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はリニア駆動システムによって長手駆動軸線の周りで駆動される要素のための回転防止装置に関する。本発明は又、そのような装置を有するネジジャッキとケーブルジャッキにも関係する。
【背景技術】
【０００２】
様々なリニアケーブルアクチュエータが既に知られている。高い頻度で、滑車システムは、滑車台に作用しつつドラムからシステムの出力ケーブルに付与される牽引力を増大させる電動ドラムを備えている。最終的に、ケーブルジャッキは２つの滑車間に配置されたケーブルループを駆動するためのシステムを有する。直線運動が伝達されることになる対象物は、被駆動ケーブルに取り付けられるか、或いはその被駆動ケーブルを支える滑車に堅固に取り付けられる滑車によって移動する別のケーブルループに取り付けられる。
【０００３】
ケーブルジャッキシステムは、その能力に応じた信頼性の高い力を与えることで、移動方向に関係なく同じエネルギを要しながら一方向又は別方向の一定の動きを遂行する。ケーブルジャッキは又、被駆動ケーブルの軸線に平行な回転軸線を持ったモータの使用を可能にする。この結果、本システムはエネルギ効率の良い伝達角度（低い摩擦損失）を持ち、その角度はロボット工学、特にメカニカル・アームの関節にとってはその望ましい用途を説明するものである。
【０００４】
ケーブルジャッキは、軽量化や正確なフィードバックや流体の不使用が要求されるような用途に対して好ましい。この種のジャッキは、特に、遠隔操作や装具学や外骨格のような用途に使われる。
【０００５】
ケーブルジャッキはケーブルに堅固に取り付けられた要素を長手方向に駆動することによって作業を行う。その駆動は従来より、ネジナットシステムによって提供される。モータは、システムにおける被駆動要素を構成するネジと協働するナットに取り付けられる。このネジの駆動軸線はシステムの長手軸線である。ガイドヨークはナットが回転することでネジを並進移動させるように長手軸線周りに回転防止手段を支持する。
【０００６】
コンパクト化のために、被駆動ネジは通常、その中を被駆動ケーブルが貫通する孔あきネジである。ネジに対して有害抗力と曲げモーメントを発生させる内側のシステム振動を無くすため、ガイドヨークはネジに対して長手軸線に沿ったリニアガイドを提供する。そのガイドヨークは継手部材によってネジに結合される。
【０００７】
その結果として、ガイドヨークは長手方向駆動軸線に沿う滑動リンクを提供する。長手軸線に垂直でかつ互いに垂直な軸線周りの回転や、これらと同じ軸線に沿う並進移動はガイドシステムによってオーソライズされ、それらにより振動が生じないことを確実にしなければならない。
【０００８】
並進運動をガイドして回転を阻止しつつネジをガイドヨークに結合する機能は、しばしば“トロリー（台車）”と呼ばれる単一の運動機構ユニットに組み込まれる。その台車はフレームを備えており、そのフレームには様々な要素が取り付けられる。既知のガイド解決策では通常、スクリュ・ナットシステムに堅固に接続されたフレーム内でガイドヨークを長手方向に案内することを目的としたローラシステムを使用する。
【０００９】
それらローラは、フレーム内に形成されてネジの駆動軸線の両側に延びる長手方向スロットと協働する。これらのスロットは共に長手軸線に沿う並進運動を案内すると共に長手軸線周りの回転を阻止する。それらは又、台車がガイドスロットの面に垂直な軸線に沿った形で自由に並進運動するのを可能にする。これにより、ネジがその長手軸線周りで回転するのを防止すると共に、長手軸線に沿ってネジをガイドし、更にガイドスロットの面に垂直な軸線に沿った移動を可能にするリニアガイドが提供される。
【００１０】
台車は又、駆動ネジをガイドヨークに接続する継手部材を備える。その継手は“1/2 オルダム”継手又は“ベローズ”継手であっても良い。システム内振動を抑えるため、ネジが台車に対してガイドスロットの面に平行でかつ長手軸線に対して垂直な軸線に沿って自由に動けるようにすることが大事である。
【００１１】
既知の解決策には、この並進運動を可能にするリンクを用いて、台車のフレームに継手部材を結合することが含まれている。実際、この解決策では長手軸線に交差する継手部材の両側に配置された２本のシャフトを用いている。機構の小型化とサイズ要件は、並進運動を可能にしつつ回転阻止する、例えばスプライン結合シャフトのような２つの標準的な機械加工されたユニットの使用を妨げている。
【００１２】
このため既知の実施形態では、位置合わせが困難な短いスムースシャフトを使用しており、これにより満足できるほどの滑り運動を可能にするためにかなり大きな間隙を有している。その結果、ガイドスロットの面に平行で長手軸線に垂直な軸線周りの継手の回転は阻止されない。更に、これらのシステムはかさばるものであり、必要とされる間隙は結果として外部振動をもたらし、例えば外骨格や整形治具や遠隔操作での使用に必要とされる精度に重大な影響を与える。
【００１３】
別の解決策には、ガイドスロットを備えたフレームを、駆動シャフトに垂直な軸線周りで連接させることが含まれる。しかしながら、この解決策は機構の全体サイズを減少できるものではなく、振動や共鳴や騒音を生じがちな重大な振動質量を作る。そのようなものとして、既知の解決策には、細かな精度が求められるような用途には不適合な重大な運動質量や動作間隙を伴う機構が含まれている。更に、フレームに対するガイドヨークの滑り機能は、製造コストに悪影響を与えるような非標準的な部品によってもたらされる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的はガイドヨークの作動を改善すること、及び既知の解決策に関連してそのサイズを減じることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
このため、本発明によれば、長手軸線周りに駆動される要素に関し、その被駆動要素がこの軸線に沿って自由に移動するのを可能にした、前記要素の回転防止装置が提供され、その装置は：
ガイドヨークが前記長手軸線周りで回転するのを防止すると共にガイドヨークが長手軸線に垂直でかつ互いに垂直なる２つの軸線の周りで回転するのを可能にするガイド手段を用いることで、ネジの長手軸線に平行な長手方向面に沿って水平にガイドされるガイドヨーク；及び
前記被駆動要素の一先端に設けられる継手部材であって、前記長手軸線に実質上垂直な滑り軸線に沿う滑動リンクを可能にするリンク手段を用いて前記ガイドヨークに結合される継手部材、を有する。
【００１６】
本発明によれば、前記継手部材と前記ガイドヨークの間の滑り軸線は前記長手軸線と交差しない。
【００１７】
この解決策は、ガイドヨークと継手の間の滑動リンクをワンピースのシャフトで提供することを可能にし、最も安価な標準的な解決策が使用でき、間隙を減少する。この解決策は又、ガイドスロットの面に平行で前記長手軸線に垂直な軸線周りに継手が回転するのを阻止するリンクの包含を可能にする。好適には、このリンクは、その両端をガイドヨークのシャーシに埋め込んだ、スプライン結合された循環ボールシャフトによって提供される。事実、この種の標準的なシャフトは限られた間隙に可能性を与える。更に、回転の自由度を阻止することは、ヨークが時機を失して回転したり部品同士が不要かつランダムに接触してしまうリスクを未然に防いでいる。
【００１８】
この装置が装着されるネジジャッキは、被駆動ネジにおいて減少した振動や、低く抑えられた製造コストや低減サイズの恩恵を受けることになる。同じ利点がそのようなネジジャッキを使用して組み立てられたケーブルジャッキにも当てはまる。
【００１９】
本発明のその他の特徴や利点は、発明の具体的かつ非限定的な実施形態に関する以下の説明に明確に書かれている。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
以下、添付図面を参照する。
【００２１】
【図１】本発明による回転防止装置を組み込んだケーブルジャッキの部分的斜視図である。
【図２】図１に示した実施形態の運動機構図である。
【図３】他の実施形態の運動機構図である。
【図４】他の実施形態の運動機構図である。
【図５】他の実施形態の運動機構図である。
【図６】実施形態の運動機構図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１を参照するに、本発明による回転防止装置はケーブルジャッキ１００に組み込まれる。このジャッキは駆動ナット３を回転させる歯付きベルト２を駆動するモータ１を備える。モータ１と駆動ユニット３は共にフレーム１００上に据え付けられる。駆動ナット３は孔あきネジ４と協働し、孔あきネジには、孔あきネジ４に取り付けられたケーブル１１が通過している。
【００２３】
この場合、孔あきネジは長手方向駆動軸線Ｏｘに沿って走る。それは、実質上四角形のガイドヨーク７を有する回転防止装置２００によってこの軸線周りの回転が阻止されており、このガイドヨーク７には、その両側にある長楕円形のガイドスロット９内を走行する１組のローラ８が装着されている。
【００２４】
長楕円形スロット９はこの場合、Ｕ字状のプレート１０１のフランジ内に形成される。プレート１０１はフレーム１００に対して長手軸線Ｏｘに平行な状態で堅固に取り付けられる。ガイドヨーク７は孔あきネジ４に連結するための継手部材６を備えており、この継手部材６は、シャフト５に沿って滑動するソケット１２により、長手軸線Ｏｘに垂直かつガイドスロット面に平行な方向に滑動するように結合されている。本発明の好ましい一実施形態ではシャフト５はスプライン結合された循環ボールスプラインである。
【００２５】
このようにしてモータ１の回転は歯付きベルト２を介して駆動ナット３を回転駆動し、長手軸線Ｏｘ周りでは孔あきネジの回転が回転防止装置２００によって抑制されるために、孔あきネジ４を長手軸線Ｏｘに沿って並進運動させる。孔あきネジ４に堅固に取り付けられたケーブル１１の動作は、その動作が伝達されることになる対象物に微細運動を与えるために用いられる。
【００２６】
図２は回転防止装置２００の作動をより詳細に示したものである。この具体的実施形態では、ローラ８はガイドヨーク７の両側に配置されガイドスロット９の内部を走行する。これらのスロット９は長手軸線Ｏｘ周りの回転を阻止している。このようにしてもたらされる誘導は平面的なものとなる。何故ならガイドローラ８とスロット９が接触することで長手軸線Ｏｘに垂直かつローラ８の回転軸に平行な方向の移動が可能になるからである。
【００２７】
従って、ヨークが平面誘導されるガイド面はネジの長手軸線に平行になる。スロット内でローラが相対的に滑ることで、ガイドスロット９の面に平行な長手軸線Ｏｘに対して垂直な軸線Ｏｙに沿う回転自由度だけでなく、ガイドスロット９の面に垂直な方向へのガイドヨークの移動ももたらされる。
【００２８】
スプライン結合された循環ボールシャフト５はガイドヨーク７に堅固に結合され、ガイドヨーク７と、シャフト５に沿って滑動するソケット１２に堅固に取り付けられた継手部材６との間での軸線Ｏｙ方向の滑動リンクを構成する。滑り軸線Ｏｙと長手軸線Ｏｘが交差しないようにしてシャフト５は継手部材６の近くに配置される。シャフト５のスプラインは、継手部材６（ひいては、同部材が堅固に取り付けられる孔あきネジ４）がフレーム１０１に対し軸線Ｏｙ周りで回転するのを阻止する。従って、上記スライディング連結は滑動する結合である。この余分な自由度の除去は、タイミングの悪いヨーク回転と好ましくない部品間のランダム接触を未然に防いでいる。
【００２９】
スプライン結合された循環ボールシャフト５を使用することは、その機構が最初から組み込まれている場合、限られた間隙又は間隙を持たないものとして既に知られるものであるが、回転防止装置２００及びそれに適合するジャッキ１０００の精度全体を改善するものである。一体型滑動要素を使用できることは、従来技術で課題であったアラインメント問題を解消する。スプライン結合された循環ボールシャフトは標準的な製造部品である。ケーブルジャッキ１０００を製造するにあたって特注の機械加工部品をそのような製造部品で置き換えることは、その品質を改善しつつこれら部品の製造コストを抑えるに寄与する。
【００３０】
以下に記述する４つの実施形態に関し、これまで説明したものと同様、或いは同一の構成要素については同じ参照番号を使用する。
【００３１】
図３で説明する回転防止装置２００の別の実施形態では、スライディング連結は、例えばガイドヨーク７に堅固に連結された２つのソケット５１、５２と協働する円滑面シャフト５０によって提供される滑動ピボットリンクである。このリンクは軸線Ｏｙ周りの回転を可能にすることで滑動ピボットリンクに対応している。回転防止装置２００のその他の機能は図１、図２を参照して説明した先行実施形態のそれらと同一の手段を用いて達成される。
【００３２】
この第２実施形態は単一のシャフト５０を使用することによって間隙減少を可能にし、シャーシ１００を伴った継手４に滑動リンク（滑動ビットリンクの形態）を提供している。このシャフト５０は同じサイズの循環ボールシャフトよりもかなり低価格なため、軸線Ｏｙ周りの残余回転が重要でない場合、製品コストの低減に寄与することになる。
【００３３】
図４に記載した第３実施形態では、滑動リンクは本発明の第１実施形態と同様に軸線Ｏｙ周りのどんな回転も阻止する滑動リンクである。第１実施形態では、継手６に堅固に連結されかつシャフト５上で移動できるように据え付けられた滑りソケット１２によってこのリンクを提供しているのに対し、本実施形態ではその回転が阻止された２ソケット５４、５５内の滑りシャフト５３によって同一の滑動リンクを提供している。
【００３４】
回転防止装置２００のその他の機能は、図１、図２を参照して説明した第１実施形態のそれらと同一の手段を用いて達成される。図４の運動機構図に示したようなリンクはソケット５４、５５に堅固に連結されたカムと協働するスロット付きシャフト５３によって提供することができる。この実施形態は、機械加工対象となる部分がシャフト全長よりはむしろ長さにおいてネジの最大変位量に等しい２つの領域に限られるため、大径ケーブルに対して経済的解決策を提供するものである。
【００３５】
図５に示す第４実施形態では、ガイドヨーク７の長手方向ガイド機能と回転防止機能は、双方がガイドヨーク７の同じ側に位置する長手方向スロット９内を走行する２つのローラ８によってもたらされる。ガイドヨーク７の他の機能は、図４を参照して説明した第３実施形態のそれらと同一な手段を使用することで達成される。滑動リンクは、その回転を阻止しつつ２つのソケット５４、５５内でシャフト５３を滑動させることで形成される。滑動リンクのこの実施形態は大径ケーブルを駆動する際の経済的解決策となる。
【００３６】
ガイドヨーク７の同じ側に位置するガイドスロット９内における２つのガイドローラ８の位置決めは全体サイズを減らすことに役立ったり、その運動が伝達されることになるケーブル又はローラ又は要素の長さの増加を可能にし、例えば各要素の１つがその他のもの（グリース、ダスト、削りくず等）によって汚染されるのを防止したり、各機構の１つの交換やメンテナンスを容易にする。
【００３７】
最後に、図６に示した第５実施形態では、ガイドヨーク７の長手方向ガイド機能及び回転防止機能は、共にガイドヨーク７の同じ側に位置する長手方向スロット９内を走行する２つのローラ８によってもたらされる。ガイドヨーク７のその他の機能は、図２を参照して説明した第１実施形態のそれらと同一の手段を使用することで達成される。この解決策は第１実施形態と第３実施形態の長所を組み合わせることによりガイド・回転防止手段をよりコンパクトにし、スプライン結合したシャフト５／ソケット１２のユニットの形態の単一の標準化要素を使用する。
【００３８】
当然ながら、本発明はここで説明した各実施形態に限定されるものではなく、請求項によって定義された発明の範囲内のあらゆる変形例をもカバーするものである。
【００３９】
特に、
モータ１の動作は歯付きベルト２を介して駆動ユニット３に伝達されているが、本発明は又、例えばギヤ、スムースベルト及びダイレクト駆動を使用するといったような、動作を伝達する他の手段にも適用可能である；
本例では駆動要素３はナット、被駆動要素４はネジであるが、本発明は駆動ネジと被駆動ナットを有する逆制御リンケージにも等しく適用可能である；
本例ではネジジャッキはケーブル１１に結合されているが、本発明は剛性ロッドやカムのようなその他の要素を駆動することにも適用可能である；
【００４０】
本例では被駆動ケーブル１１はネジ４の中間に結合されているが、本発明は例えばネジ４の一方の先端にケーブル１１を取り付ける他の手段にも適用可能である；
本例では被駆動ネジ４は中空であるが、本発明は中実のネジにも適用可能である；
本例では２つのローラ８の回転軸線は互いに平行であって長手軸線Ｏｘと交差していないが、例えば直角又はその他の方向に方向付けられた面を持つスロット９内に配置されるローラ８のように、長手軸線Ｏｘに交差しない軸線を含み、ローラ８の如何なる回転軸線に対しても適用可能である；
【００４１】
本例ではガイド・回転防止手段はガイドローラ８であるが、例えば長手軸線Ｏｘに平行なシャフトに沿って滑動する分離滑材、スロット内を走行するローラ、及び磁気リンクのようなその他のガイド・回転防止手段にも適用可能である；
本例ではガイド・回転防止手段は長手方向スロット９内のガイドローラ８の形態なる単一手段によってもたらされているが、本発明はガイド・回転防止手段が、例えば平坦な支持要素に結合されて長手軸線に沿って走るガイドレールのような２つの別な部材である実施形態にも適用可能である；
本例ではガイド・回転防止は２つのローラであるが、本発明は単一のローラ又は複数のローラにも適用可能である。
【図１】
0005785334.tif 000002
【図２】
0005785334.tif 000003
【図３】
0005785334.tif 000004
【図４】
0005785334.tif 000005
【図５】
0005785334.tif 000006
【図６】
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