(57)【要約】【課題】外形寸法を変更することなく、大きな変速比を得ることができる変速機及び該変速機を用いたアクチュエータを提供すること。【解決手段】互いに平行に、且つ回転自在に支持された第１ねじ軸及び第２ねじ軸１２、１４と、該第１ねじ軸１２のねじ部１２ａに螺合する第１ナット１５と該第１ナット１５に直接又は部材を介して間接的に結合され且つ第２ねじ軸１４のねじ部１４ａに螺合する第２ナット１８を具備し、第１ねじ軸１２のねじ部１２ａのリードＬ１と第２ねじ軸１４のねじ部１４ａのリードＬ２の比Ｌ１／Ｌ２を選定し、第１ねじ軸１２の回転速度Ｎ１に対して、該比Ｌ１／Ｌ２を応じた第２ねじ軸１４の回転速度Ｎ２を得る変速機。【選択図】　　　図１
2004003555.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行に、且つ回転自在に支持された第１ねじ軸及び第２ねじ軸と、該第１ねじ軸のねじ部に螺合する第１ナットと該第１ナットに直接又は部材を介して間接的に結合され且つ前記第２ねじ軸のねじ部に螺合する第２ナットを具備し、
前記第１ねじ軸のねじ部のリードＬ１と前記第２ねじ軸のねじ部のリードＬ２の比Ｌ１／Ｌ２を選定し、前記第１ねじ軸の回転速度Ｎ１に対して、該比Ｌ１／Ｌ２に応じた前記第２ねじ軸の回転速度Ｎ２を得ることを特徴とする変速機。
【請求項２】
互いに平行に、且つ回転自在に支持された第１ねじ軸と第２ねじ軸と、該第２ねじ軸に直結した第３ねじ軸と、前記第１ねじ軸のねじ部に螺合する第１ナットと該第１ナットに直接又は部材を介して間接的に結合され且つ前記第２ねじ軸のねじ部に螺合する第２ナットと、前記第３ねじ軸のねじ部に螺合する第３ナットと、該第３ナットに直接又は部材を介して間接的に固定された直線案内装置を具備し、
前記第１ねじ軸の回転が前記第１ナット及び第２ナットを介して前記第２ねじ軸に伝達され、該第２ねじ軸の回転により前記第３ナットを介して前記直線案内装置がその軸方向に移動するように構成し、
前記各ねじ軸のねじ部のリードを選定し、前記第１ねじ軸の回転速度に対して、該選定したリード比に対応した前記直線案内装置の移動速度を得ることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項３】
請求項２に記載のアクチュエータにおいて、
前記第１ねじ軸のねじ部のリードＬ１、第２のねじ軸のねじ部のリードＬ２、及び前記第３ねじ軸のねじ部のリードＬ３とした時、各リードを下式が成立するように選定したことを特徴とするアクチュエータ。
Ｌ２＞Ｌ３
【請求項４】
請求項２に記載のアクチュエータにおいて、
前記第１ねじ軸のねじ部のリードＬ１、第２ねじ軸のねじ部のリードＬ２、及び前記第３ねじ軸のねじ部のリードＬ３とした時、各リードを下式が成立するように選定したことを特徴とするアクチュエータ。
Ｌ２＜Ｌ３
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は回転速度を変速（増減速）する変速機及び回転運動を直線運動に変更するアクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の変速機は、平歯車を組み合わせて構成している。変速比は平歯車の直径（歯数）の比で決まるため、大きな変速比を得る場合、平歯車の直径を大きくする必要があり、変速機全体が大きくなってしまうという問題がある。即ち、変速比が変わると変速機全体の外形寸法が変わるという問題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、外形寸法を変更することなく、大きな変速比を得ることができる変速機及び該変速機を用いたアクチュエータを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、互いに平行に、且つ回転自在に支持された第１ねじ軸及び第２ねじ軸と、該第１ねじ軸のねじ部に螺合する第１ナットと該第１ナットに直接又は部材を介して間接的に結合され且つ第２ねじ軸のねじ部に螺合する第２ナットを具備し、第１ねじ軸のねじ部のリードＬ１と第２ねじ軸のねじ部のリードＬ２の比Ｌ１／Ｌ２を選定し、第１ねじ軸の回転速度Ｎ１に対して、該比Ｌ１／Ｌ２に応じた第２ねじ軸の回転速度Ｎ２を得ることを特徴とする変速機にある。
【０００５】
上記平行に配置された第１ねじ軸と第２ねじ軸と、該第１ねじ軸のねじ部に螺合する第１ナットと第２ねじ軸のねじ部に螺合する第２ナットで変速機を構成することにより、第１ねじ軸のねじ部のリードＬ１と第２ねじ軸のねじ部のリードＬ２のリード比Ｌ１／Ｌ２を変えることにより、変速比を変えることができるから、変速比を変えるために変速機全体の外形寸法を変える必要がない。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、互いに平行に、且つ回転自在に支持された第１ねじ軸と第２ねじ軸と、該第２ねじ軸に直結した第３ねじ軸と、第１ねじ軸のねじ部に螺合する第１ナットと該第１ナットに直接又は部材を介して間接的に結合され且つ第２ねじ軸のねじ部に螺合する第２ナットと、第３ねじ軸のねじ部に螺合する第３ナットと、該第３ナットに直接又は部材を介して間接的に固定された直線案内装置を具備し、第１ねじ軸の回転が第１ナット及び第２ナットを介して第２ねじ軸に伝達され、該第２ねじ軸の回転により第３ナットを介して直線案内装置がその軸方向に移動するように構成し、各ねじ軸のねじ部のリードを選定し、第１ねじ軸の回転速度に対して、該選定したリード比に対応した直線案内装置の移動速度を得ることを特徴とするアクチュエータにある。
【０００７】
上記のように第１ねじ軸の回転が第１ナット及び第２ナットを介して第２ねじ軸に伝達され、該第２ねじ軸の回転により第３ナットを介して直線案内装置を移動させるように構成することにより、第１ねじ軸のねじ部のリードＬ１、第２ねじ軸のねじ部のリードＬ２、第３ねじ軸のねじ部のリードＬ３を変更することにより、アクチュエータの外形寸法を変えることなく、第１ねじ軸の回転速度に対する第３ねじ軸の回転速度を変え、直線案内装置の移動速度を変更することができる。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のアクチュエータにおいて、第１ねじ軸のねじ部のリードＬ１、第２ねじ軸のねじ部のリードＬ２、及び第３ねじ軸のねじ部のリードＬ３とした時、各リードを下式が成立するように選定したことを特徴とする。
Ｌ２＞Ｌ３
【０００９】
各ねじ軸のねじ部のリードを上記のようにＬ２＞Ｌ３とすることにより、第１ねじ軸の回転速度に対して減速した第３ねじ軸の回転速度が得られ、該減速した第３ねじ軸の回転速度に応じた直線案内装置の移動速度が得られる。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載のアクチュエータにおいて、第１ねじ軸のねじ部のリードＬ１、第２ねじ軸のねじ部のリードＬ２、及び第３ねじ軸のねじ部のリードＬ３とした時、各リードを下式が成立するように選定したことを特徴とする。
Ｌ２＜Ｌ３
【００１１】
各ねじ軸のねじ部のリードを上記のようにＬ２＜Ｌ３とすることにより、第１ねじ軸の回転速度に対して増速した第３ねじ軸の回転速度が得られ、該増速した第３ねじ軸の回転速度に応じた直線案内装置の移動速度が得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る変速機の構成を示す図である。図中、１２は第１ねじ軸であり、１４は第２ねじ軸である。第１ねじ軸１２と第２ねじ軸１４は互いに平行に配置され、第１ねじ軸１２は軸受１１によりベース１０に回転自在に取り付けられ、第２ねじ軸１４は軸受１３によりベース１０に回転自在に取り付けられている。
【００１３】
１６はナットブロック兼ハウジング部材であり、該ナットブロック兼ハウジング部材１６には第１ねじ軸１２のねじ部１２ａに螺合するナット（ナット溝）１５が直接形成されている。また、１７はナットブロックで第２ねじ軸１４のねじ部１４ａに螺合する第２ナット（ナット溝）１８が形成されている。このナットブロック１７はナットブロック兼ハウジング部材１６内に設けられたナットブロック収納空間に収容され、ボルト１９で固定されている。
【００１４】
上記構成の変速機において、第１ねじ軸１２を入力ねじ軸、第２ねじ軸１４を出力ねじ軸として、入力ねじ軸である第１ねじ軸１２を回転速度（単位時間当りの回転数）Ｎ１で回転させるとナットブロック兼ハウジング部材１６は矢印Ｅに示すように右方向又は左方向に移動し、これによりナットブロック１７も右方向又は左方向に移動するから、出力ねじ軸である第２ねじ軸１４も回転速度Ｎ２で回転する。この回転速度Ｎ１とＮ２の関係は第１ねじ軸１２のねじ部１２ａのリードをＬ１、第２ねじ軸１４のねじ部１４ａのリードをＬ２とすると、Ｎ２＝（Ｌ１／Ｌ２）Ｎ１となり、Ｌ１＜Ｌ２の時減速、Ｌ１＞Ｌ２の時増速となる。
【００１５】
上記構成の変速機では、第２ねじ軸１４のねじ部１４ａに螺合する第２ナット１８が形成されたナットブロック１７はナットブロック兼ハウジング部材１６内に収容されボルト１９で固定されている構成であるから、第２ねじ軸１４をそのねじ部１４ａのリードＬ２を異なるものに変え、ナットブロック１７を該ねじ部１４ａに螺合する第２ナット１８が形成されたナットブロックとすることにより、変速機の外形寸法を変更することなく、その変速比だけを大きな変速比の範囲で任意に変えることができる。また、外形寸法を変えることなく、変速機が減速機である場合は分解能を高くでき、変速機が増速機である場合は分解能を低くできる。
【００１６】
なお、上記例では第２ねじ軸１４のねじ部１４ａに螺合する第２ナット１８をナットブロック１７に形成したが、第１ねじ軸１２のねじ部１２ａに螺合するナットもナットブロックに形成し、両ナットブロックを所定の結合部材を介して結合するように構成してもよい。また、第２ねじ軸１４のねじ部１４ａに螺合するナットをナットブロック１７に形成したが、第２ねじ軸１４のねじ部１４ａに螺合するナットをナットブロック兼ハウジング部材に直接形成し、第１ねじ軸１２のねじ部１２ａに螺合するナットをナットブロックに形成し、該ナットブロックをナットブロック兼ハウジング部材に収容し固定するようにしてもよい。
【００１７】
また、上記構成の変速機では第１ねじ軸１２、第２ねじ軸１４の２本のねじ軸としたが、２本のねじ軸に限定されるものではなく、例えば第３ねじ軸を設け、該第３ねじ軸のねじ部に螺合するナットと第２ねじ軸１４のねじ部１４ａに螺合するナットとを連結するようにしてもよい。また、第２ねじ軸１４のリードの異なるねじ部を更に設け、該ねじ部に螺合するナットと上記第３ねじ軸のねじ部に螺合するナットと連結してもよい。
【００１８】
図２及び図３は本発明に係るアクチュエータの構成を示す図で、図２は全体構成を示す図、図３（ａ）は図２のＡ−Ａ’断面図、図３（ｂ）は図２のＢ−Ｂ’断面図、図３（ｃ）は図２のＣ−Ｃ’断面図、図３（ｄ）は図２のＤ−Ｄ’断面図である。図において、２１は第１ねじ軸であり、２６は第２ねじ軸であり、２８は第３ねじ軸である。第１ねじ軸２１と第２ねじ軸２６は互いに平行に配置され、第１ねじ軸２１は軸受３２で回転自在に支持され、第２ねじ軸２６は軸受２７で回転自在に支持されている。また、第３ねじ軸２８は第２ねじ軸２６に直結（第２ねじ軸２６にリードの異なるねじ部２６ａとねじ部２８ａを形成）している。
【００１９】
２３はナットブロック兼ハウジング部材であり、該ナットブロック兼ハウジング部材２３には第１ねじ軸２１のねじ部２１ａに螺合する第１ナット（ナット溝）２２が直接形成されている。２４はナットブロックであり、該ナットブロック２４には第２ねじ軸２６のねじ部２６ａに螺合する第２ナット（ナット溝）３３が形成されている。なお、ナットブロック２４はナットブロック兼ハウジング部材２３内に形成されたナットブロック収容空間に収容され、ボルト２５により固定されている。２９はナットブロックであり、該ナットブロック２９には第３ねじ軸２８のねじ部２８ａに螺合する第３ナット（ナット溝）３４が形成され、更に該ナットブロック２９はスプライン軸３０に固定されている。スプライン軸３０は軸受３１で軸方向に摺動自在に支持されている。
【００２０】
上記構成のアクチュエータにおいて、入力ねじ軸である第１ねじ軸２１を所定の回転速度Ｎ１で回転すると、その回転力は第１ナット２２及び第２ナット３３を介して第２ねじ軸２６に伝達され、該第２ねじ軸２６の回転により、これに直結する第３ねじ軸２８が回転する。この第３ねじ軸２８の回転により第３ナット３４が形成されたナットブロック２９が移動するから、該ナットブロック２９に固定されたスプライン軸３０がその軸方向に移動する。
【００２１】
ここで、第１ねじ軸２１のねじ部２１ａのリードをＬ１、第２ねじ軸２６のねじ部２６ａのリードをＬ２、第３ねじ軸２８のねじ部２８ａのリードをＬ３とした時、第１ねじ軸２１の回転速度Ｎ１に対する第１ナット（ナット溝）２２の移動速度とスプライン軸３０の移動速度の関係は下記のようになる。
【００２２】
〔Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の関係〕
▲１▼Ｌ１＜Ｌ２とすると、
・Ｌ３＜Ｌ２のときは減速
・Ｌ３＝Ｌ２のときは等速
・Ｌ３＞Ｌ２のときは増速
となる。
【００２３】
▲２▼Ｌ１＝Ｌ２とすると
・Ｌ３＜Ｌ２のときは減速
・Ｌ３＝Ｌ２のときは等速
・Ｌ３＞Ｌ２のときは増速
となる。
【００２４】
▲３▼Ｌ１＞Ｌ２とすると、
・Ｌ３＜Ｌ２のときは減速
・Ｌ３＝Ｌ２のときは等速
・Ｌ３＞Ｌ２のときは増速
となる。
【００２５】
以上まとめると、全て次の関係式が成り立つ
・Ｌ３＜Ｌ２のときは減速
・Ｌ３＝Ｌ２のときは等速
・Ｌ３＞Ｌ２のときは増速
となる。
【００２６】
上記の関係から、Ｌ２＞Ｌ３の関係が成り立つと、第１ねじ軸２１の回転速度Ｎ１に対する第３ねじ軸２８の回転速度Ｎ３は減速となり、該減速した第３ねじ軸２８の回転速度Ｎ３がスプライン軸３０の軸方向の移動速度に変換される。また、Ｌ２＜Ｌ３の関係が成り立つと、第１ねじ軸２１の回転速度Ｎ１に対する第３ねじ軸２８の回転速度Ｎ３は増速となり、該増速した第３ねじ軸２８の回転速度Ｎ３がスプライン軸３０の軸方向の移動速度に変換される。なお、スプライン軸３０に替えて他の直線案内装置を用いてもよい。
【００２７】
図２及び図３に示す構成のアクチュエータでは、第２ねじ軸２６のねじ部２６ａに螺合するナット３３が形成されたナットブロック２４はナットブロック兼ハウジング部材２３内に設けられたナットブロック収容空間に収容され、ボルト２５で固定されている構成であるから、第２ねじ軸２６をそのねじ部２６ａのリードをＬ２が異なるものに変え、該ねじ部２６ａに螺合するナット３３が形成されたナットブロック２４とすることにより、アクチュエータの外形寸法を変更することなく、第１ねじ軸２１の回転速度に対する第３ねじ軸２８の回転速度の変速比を任意に変えることができる。
【００２８】
なお、上記実施形態例において、ねじ軸及びナットから構成されるねじにはねじ溝を形成したねじ軸及びナット溝を形成したナットからなる通常のねじでも、又はボール転走溝を形成したねじ軸とボール転走溝を形成したナットと該ボール転走溝を転走するボールを具備するボールねじでもよいことは当然である。またボールねじの場合、すべりの要素を失くせるので、高効率の変速機械が得られる。
【００２９】
【発明の効果】
以上、説明したように各請求項に記載の発明によれば、下記のような優れた効果が得られる。
【００３０】
請求項１に記載の発明によれば、第１ねじ軸のねじ部のリードＬ１と第２ねじ軸のねじ部のリードＬ２のリード比Ｌ１／Ｌ２を変えることにより、変速比を変えることができるから、変速比を変えるために変速機全体の外形寸法を変える必要がない変速機を提供できる。また、外形寸法を変えることなく大きな変速比を得ることができる。また、外形寸法を変えることなく、変速機が減速機の場合は分解能を高く、増速機の場合は分解能を低くできる。更にねじにボールねじを使用すれば、「すべり」の要素を失くせるので、高効率の変速機械が得られる。
【００３１】
請求項２に記載の発明によれば、第１ねじ軸のねじ部のリードＬ１、第２ねじ軸のねじ部のリードＬ２、第３ねじ軸のねじ部のリードＬ３を変更することにより、アクチュエータの外形寸法を変えることなく、第１ねじ軸の回転速度に対する第３ねじ軸の回転速度を大きな変速比で変え、直線案内装置の移動速度を変更することができるアクチュエータを提供できる。
【００３２】
請求項３に記載の発明によれば、第１ねじ軸のねじ部のリードＬ１、第２ねじ軸のねじ部のリードＬ２、及び第３ねじ軸のねじ部のリードＬ３とし、Ｌ２＞Ｌ３の関係が成り立つようにすることにより、第１ねじ軸の回転速度に対して減速した第３ねじ軸の回転速度が得られ、該減速した第３ねじ軸の回転速度に応じた直線案内装置の移動速度が得られる。
【００３３】
請求項４に記載の発明によれば、第１ねじ軸のねじ部のリードＬ１、第２のねじ軸のねじ部のリードＬ２、及び第３ねじ軸のねじ部のリードＬ３とし、Ｌ２＜Ｌ３の関係が成り立つようにすることにより、第１ねじ軸の回転速度に対して増速した第３ねじ軸の回転速度が得られ、該増速した第３ねじ軸の回転速度に応じた直線案内装置の移動速度が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る変速機の構成を示す図である。
【図２】本発明に係るアクチュエータの全体構成を示す図である。
【図３】本発明に係るアクチュエータの構成を示す図であり、図３（ａ）は図２のＡ−Ａ’断面図、図３（ｂ）は図２のＢ−Ｂ’断面図、図３（ｃ）は図２のＣ−Ｃ’断面図、図３（ｄ）は図２のＤ−Ｄ’断面図である。
【符号の説明】
１０　　　　　　ベース
１１　　　　　　軸受
１２　　　　　　第１ねじ軸
１３　　　　　　軸受
１４　　　　　　第２ねじ軸
１５　　　　　　第１ナット（ナット溝）
１６　　　　　　ナットブロック兼ハウジング部材
１７　　　　　　ナットブロック
１８　　　　　　第２ナット（ナット溝）
１９　　　　　　ボルト
２１　　　　　　第１ねじ軸
２２　　　　　　第１ナット（ナット溝）
２３　　　　　　ナットブロック兼ハウジング部材
２４　　　　　　ナットブロック
２５　　　　　　ボルト
２６　　　　　　第２ねじ軸
２７　　　　　　軸受
２８　　　　　　第３ねじ軸
２９　　　　　　ナットブロック
３０　　　　　　スプライン軸
３１　　　　　　軸受
３２　　　　　　軸受
３３　　　　　　第２ナット（ナット溝）
３４　　　　　　第３ナット（ナット溝）
【図１】
2004003555.tif 000003
【図２】
2004003555.tif 000004
【図３】
2004003555.tif 000005