(57)【要約】【課題】ボールねじ軸と定荷重ばねユニットとの組み合わせ構造とするものでありながら、装置全体を小型化できると共に、ボールねじ軸の軸端を伸縮動作させることができ、その軸端で常に一定の押圧力を得ることが可能な簡単な構成の定荷重ばね装置を得ることにある。【解決手段】軸廻り方向へ回転自在で且つ軸方向へ移動可能に保持されたボールねじ軸３と、このボールねじ軸３と同一軸心上に回転自在に配置され、第１のドラム１２との間で巻装された定荷重ばね１５の引張力により定位置で一方向に回転する第２のドラム１４と、前記ボールねじ軸３に螺合されて前記第２のドラム１４の内部空間に収められたナット５と、前記ボールねじ軸３に対し定位置で回転自在に嵌挿されて前記ナット５に結合された回転力入力部材６とを備えたものである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定荷重ばねの引張力をボールねじ軸に一方向の回転トルクとして伝達する定荷重ばね装置において、軸方向へ移動可能に保持されたボールねじ軸と、このボールねじ軸と同一軸心上に回転自在に配置され、第１ドラムとの間で巻装された定荷重ばねの引張力により定位置で一方向に回転する第２ドラムと、前記ボールねじ軸に螺合されて前記第２ドラムの内部空間に収められたナットと、前記ボールねじ軸に対し定位置で回転自在に嵌挿されて前記ナットに結合された回転力入力部材とを備えたことを特徴とする定荷重ばね装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、精密機械や光学機器、特に望遠鏡の反射鏡面の駆動機器に適用可能な定荷重ばね装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の定荷重ばね装置として、工業用ロボットの分野でボールねじ軸を適用し、このボールねじ軸に螺合されて昇降するナットを介して水平アームを支持し、前記ボールねじ軸の駆動系においては、そのボールねじ軸および当該ボールねじ軸と離間平行するモータ出力軸のそれぞれに嵌着した大小のプーリ間にベルトを巻回して減速機構を構成し、その減速機構の入力側、即ち前記モータ出力軸に定荷重ばねユニットを組み付け、その定荷重ばねのばね力を前記減速機構を介して前記ボールねじ軸に作用させることで、当該ボールねじ軸に螺合した前記ナットの上昇方向の力を前記水平アームの助勢手段とした構成のものは既に提供されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平４−２９４９９５号公報（［００３５］、［００３６］、図６）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の定荷重ばね装置は以上のように構成されているので、ボールねじ軸は定位置での回転のみであって軸端を伸縮動作（軸方向に昇降動作）させることができないばかりか、上述のような減速機構の構成および定荷重ばねユニットの組み付け構成では装置自体が大型化し、そのため、例えば人工衛星搭載用望遠鏡の駆動系など狭域場所に適用できないという課題があった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、ボールねじ軸と定荷重ばねユニットとの組み合わせ構造とするものでありながら、装置全体を小型化できると共に、ボールねじ軸の軸端を伸縮動作させ、その軸端で常に一定の押圧力を得ることが可能な簡単な構成の定荷重ばね装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る定荷重ばね装置は、定荷重ばねの引張力をボールねじ軸に一方向の回転トルクとして伝達する定荷重ばね装置において、軸方向へ移動可能に保持されたボールねじ軸と、このボールねじ軸と同一軸心上に回転自在に配置され、第１ドラムとの間で巻装された定荷重ばねの引張力により定位置で一方向に回転する第２ドラムと、前記ボールねじ軸に螺合されて前記第２ドラムの内部空間に収められたナットと、前記ボールねじ軸に対し定位置で回転自在に嵌挿されて前記ナットに結合された回転力入力部材とを備えたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による定荷重ばね装置を示す断面図、図２は図１中の定荷重ばねユニットを示す断面図である。
この実施の形態１による定荷重ばね装置は、中空型のハーモニックドライブ減速機（以下、単に減速機という）１に定荷重ばねユニット１０を組み込んだ構成となっている。その定荷重ばねユニット１０は、図２に示すように、平行する一対のフレーム１１と、当該フレーム１１の相互間に軸支された第１のドラム（小径ドラム）１２と、前記フレーム１１の相互間に転がり軸受１３を介して前記第１のドラム１２と平行するように取り付けられた第２のドラム（大径ドラム）１４と、前記第１のドラム１２と第２のドラム１４とに跨って巻装された定荷重ばね（帯状板ばね）１５とからなっている。
【０００８】
ここで、前記定荷重ばね１５は、当初第１のドラム１２に巻回され、その巻回終端を引き出して第２のドラム１４にボルト止め等の手段で止着した取り付け構成となっている。そして、第２のドラム１４を回転させて当該ドラム１４に定荷重ばね１５を巻き付けることで、その巻き付け方向と逆方向の常に一定のトルク（第１のドラム１２上の定荷重ばね１５による巻き戻しトルク）により、前記第２のドラム１４に対して当該ドラム１４上の定荷重ばね１５を巻き戻す方向の回転力を付与するものである。
【０００９】
そして、上述のように構成された定荷重ばね１０は、その第２のドラム１４が前記減速機１の回転中心と同一軸心になるように当該減速機１のハウジング２に組み付けられている。その組み付け状態において、前記第２のドラム１４は、前記減速機１の高速回転部（入力部）７に一体的に結合されて定荷重ばね１０のトルクを前記減速機１に伝達するようになっている。また、前記ハウジング２には、第２のドラム１４の中心部を緩貫通するボールねじ軸３が取り付けられている。このボールねじ軸３は、前記ハウジング２に取り付け固定されたスプライン係合子４にスプライン係合している。
【００１０】
したがって、前記ボールねじ軸３は軸方向へ移動可能に保持されている。そのボールねじ軸３にはナット５が螺合され、このナット５は前記第２のドラム１４の内部空間に収められている。また、前記ボールねじ軸３にはカップリング６が回転自在に嵌挿されている。このカップリング６は、前記減速機１の低速回転部（出力部）８と前記ナット５とに一体的に結合されて前記減速機１の低速回転力を前記ナット５に伝達する回転力入力部材となるものである。したがって、前記ボールねじ軸３に螺合されたナット５は、上述のように減速機１の低速系統のカップリング６に結合されていることにより、前記第２のドラム１４の内部空間における定位置で回転するようになっている。
【００１１】
次に動作について説明する。
減速機１がモータ等からの回転力を入力している状態において、その減速機１には定荷重ばね１５による常に一定のトルクが伝達され、そのトルクが前記減速機１の低速回転部８では増大し、当該減速機１の低速回転出力がカップリング６を介してナット５に伝達される。これにより、前記ナット５が回転することで、ハウジング２に固定されたスプライン係合子４とスプライン係合しているボールねじ軸３が軸方向に移動する。すなわち、定荷重ばね１５の常に一定のトルクが減速機１で増大され、そのトルクによりボールねじ軸３のナット５が定位置で回転することによって、前記ボールねじ軸３の軸端が軸方向へ伸縮動作する。そのため、前記ボールねじ軸３の軸端による一定の押圧力を得ることができる。
【００１２】
以上説明した実施の形態１によれば、減速機１のハウジング２に定荷重ばねユニット１０を組み付け、定荷重ばね１５の引張力をボールねじ軸３とナット５により回転運動から直線運動に変換するように構成したので、前記ボールねじ軸３の軸端による常に一定の押圧力を得ることができるという効果がある。特に、減速機１のハウジング２に組み込んだ定荷重ばねユニット１０の第２のドラム１４とボールねじ軸３とを同一軸心上に配置し、そのボールねじ軸３に螺合したナット５を前記第２のドラム１４の内部空間に収めて当該内部空間の定位置で回転させるように構成したので、装置全体を小型化することができるという効果がある。さらに、減速機１の減速比を適切に選択することにより、定荷重ばね１５の引張力および当該引張力によって減速機１に伝達されるトルクを設定することが可能になるという効果がある。さらに、減速機１の減速比により、定荷重ばねユニット１０のドラム回転数およびボールねじ軸３のナット５の回転数をも設定することが可能となり、これによって、前記ボールねじ軸３の軸方向移動量も設定できるという効果がある。さらには、ボールねじ軸３のリードを大きなものとすることで、ナット５の回転数が少なくても大きなストロークを得ることができるという効果がある。
【００１３】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１では、定荷重ばね１５の収縮方向を第１のドラム１２による巻取方向としたが、その巻取方向を逆（第２のドラム１４による巻取方向）にした定荷重ばねユニット１０とすることも可能である。
【００１４】
実施の形態３．
また、上記実施の形態１では、ハーモニックドライブ減速機１を用いて回転駆動系統からの回転力を減速しているが、所要のトルクが比較的少ないときには、ハーモニックドライブ減速機１を用いる必要はない。また、前記ハーモニックドライブ減速機１としては中空型に限らず、通常のハーモニックドライブ減速機を適用可能である。
【００１５】
実施の形態４．
さらに、上記実施の形態１ではハーモニックドライブ減速機１を適用したが、遊星ギアによる減速機を適用してもよい。
【００１６】
実施の形態５．
さらに、上記実施の形態１，３，４では、いずれも減速機を対象としているが、この発明による定荷重ばね装置は、減速機の限らず、回転駆動力を入力してボールねじ軸３の軸端による一定の押圧力を得る機構であれば、いかなる構成の機構にも適用可能である。
【００１７】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、軸方向へ移動可能に保持されたボールねじ軸と、このボールねじ軸と同一軸心上に回転自在に配置され、第１ドラムとの間で巻装された定荷重ばねの引張力により定位置で一方向に回転する第２ドラムと、前記ボールねじ軸に螺合されて前記第２ドラムの内部空間に収められたナットと、前記ボールねじ軸に対し定位置で回転自在に嵌挿されて前記ナットに結合された回転力入力部材とを備え、前記定荷重ばねの引張力をボールねじ軸とナットにより回転運動から直線運動に変換するように構成したので、前記ボールねじ軸の軸端による常に一定の押圧力を得ることができるという効果がある。特に、前記定荷重ばねユニットの第２のドラムとボールねじ軸とを同一軸心上に配置し、そのボールねじ軸に螺合したナットを前記第２のドラムの内部空間に収めて当該内部空間の定位置で回転させるように構成したので、装置全体を小型化することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による定荷重ばね装置を示す断面図である。
【図２】図１中の定荷重ばねユニットを示す断面図である。
【符号の説明】
１  ハーモニックドライブ減速機、２  ハウジング、３  ボールねじ軸、４  スプライン係合子、５  ナット、６  カップリング（回転力入力部材）、７  減高速回転部（入力部）、８  低速回転部（出力部）、１０  定荷重ばねユニット、１１  フレーム、１２  第１のドラム、１３  転がり軸受、１４  第２のドラム、１５  定荷重ばね。
【図１】
2004301913.tif 000003
【図２】
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