(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在に保持された駆動回転軸と、
前記駆動回転軸を回転駆動する駆動モータと、
複数の凹部が設けられた端面を有した、回転自在に保持された手動回転軸と、
前記手動回転軸を回転するための手動ハンドルと、
前記駆動回転軸と前記手動回転軸との間に設置され、前記手動回転軸の回転時に前記駆動回転軸に接触して前記手動回転軸からの動力を前記駆動回転軸へ伝達し得る伝達部と、及び、前記手動回転軸の凹部に対応する凹部が設けられた面と、を有し、軸方向に移動自在に保持されたクラッチ軸と、
前記手動回転軸に設けられた凹部の内壁面と前記クラッチ軸に設けられた凹部の内壁面とに接触した状態で挟み込まれた球状部材と、
前記クラッチ軸を前記手動回転軸側へ押し付け、前記駆動回転軸と前記クラッチ軸の伝達部とを離して開放状態に保つクラッチ軸用付勢部材と、
前記手動回転軸を回転自在に保持する手動回転軸保持部と、
前記球状部材を保持する球状部材保持部と、及び、該球状部材保持部を前記手動回転軸保持部に押圧接触させる負荷力付与用付勢部材と、を有し、前記手動回転軸の回転時に前記球状部材用球保持部と前記手動回転軸保持部との接触による摩擦力により、前記球状部材に前記手動回転軸による回転力に対する負荷力を付与する負荷力付与手段と、を備え、
前記手動回転軸の回転時に、前記負荷力付与手段により前記球状部材へ前記手動回転軸の回転力に逆らう負荷力が付与されることで、前記球状部材が前記手動回転軸の凹部及び前記クラッチ軸の凹部からはみ出そうとする力によって、前記クラッチ軸が前記駆動回転軸側に押されて前記クラッチ軸の伝達部が前記駆動回転軸に接触し、前記手動回転軸の駆動力を前記駆動回転軸に伝達することを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の駆動装置において、
前記駆動回転軸は送りねじで構成されていることを特徴とする駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は駆動装置、特に、その手動操作時におけるクラッチ機構の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
被測定物の表面性状等を測定する測定機や、工作機械等では、検出器、テーブル等の移動を行なうため、駆動モータ及び送りねじを使用した直線移動機構が用いられる。これらの直線移動機構には、極低速の微動送りも行うことができるように手動で送りねじを回転させることができるようにしたものがある。このような手動送りのための機構として、手動ハンドルが送りねじ軸端に直接またはギヤなどを介して接続され、手動ハンドルからの駆動力を送りねじに伝達する構成が一般に採用されている。
【０００３】
しかし、上記の構成の場合、電動駆動時に手動ハンドルも同時に回転するため、巻き込みの危険があった。さらに電動駆動時に手動ハンドルによる余分な負荷が送りねじにかかるため、速度制御に悪影響を及ぼし、高精度な速度制御を行なう妨げになっていた。これらの問題を回避するため、電動駆動時に送りねじと手動ハンドルを切り離すクラッチ機構を備えた駆動装置が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−２０１３０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された駆動装置では、クラッチ機構として電磁クラッチを用いているため、装置が高価になるという問題があった。また、手動押し付けによるクラッチ機構を採用した場合、装置本体に押し付けによる外力がかかることになり、手動による駆動を行なう際、装置本体の位置に余計な変位が生じる可能性がある。
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、安価な構成のクラッチ機構を備えた駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明にかかる駆動装置は、回転自在に保持された駆動回転軸と、前記駆動回転軸を回転駆動する駆動モータと、複数の凹部が設けられた端面を有した、回転自在に保持された手動回転軸と、前記手動回転軸を回転するための手動ハンドルと、
前記駆動回転軸と前記手動回転軸との間に設置され、前記手動回転軸の回転時に前記駆動回転軸に接触して前記手動回転軸からの動力を前記駆動回転軸へ伝達し得る伝達部と、及び、前記手動回転軸の凹部に対応する凹部が設けられた面と、を有し、軸方向に移動自在に保持されたクラッチ軸と、
前記手動回転軸に設けられた凹部の内壁面と前記クラッチ軸に設けられた凹部の内壁面とに接触した状態で挟み込まれた球状部材と、前記クラッチ軸を前記手動回転軸側へ押し付け、前記駆動回転軸と前記クラッチ軸の伝達部とを離して開放状態に保つクラッチ軸用付勢部材と、手動回転軸の回転時に、手動回転軸の回転力に対する所定の負荷力を前記球状部材へ与える負荷力付与手段と、を備えることを特徴とする。
そして、手動回転軸の回転時に、前記負荷力付与手段により前記球状部材へ前記手動回転軸の回転力に逆らう負荷力が付与されることで、前記球状部材が前記手動回転軸の凹部及び前記クラッチ軸の凹部からはみ出そうとする力によって、前記クラッチ軸が前記駆動回転軸側に押されて前記クラッチ軸の伝達部が前記駆動回転軸に接触し、手動回転軸の駆動力を前記駆動回転軸に伝達する。
【０００６】
上記の駆動装置において、前記手動回転軸を回転自在に保持する手動回転軸保持部を備え、
前記負荷力付与手段は、前記球状部材を保持する球状部材保持部と、及び、該球状部材保持部を前記手動回転軸保持部に押圧接触させる負荷力付与用付勢部材と、を有し、前記手動回転軸の回転時に前記球状部材用球保持部と前記手動回転軸保持部との接触による摩擦力により、前記球状部材に前記手動回転軸による回転力に対する負荷力を付与するものであることが好適である。
上記の駆動装置は、前記駆動回転軸を送りねじで構成した直線駆動装置であることが好適である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明にかかる駆動装置によれば、駆動モータによる駆動時に駆動回転軸と手動ハンドルとの間の動力の伝達を切断するクラッチ機構を安価な構成で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に図面を参照して本発明の好適な一実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態にかかる駆動装置を表面性状測定機の直線駆動機構として用いたものの概略構成図である。図１の表面性状測定機５０は、被測定物５２が載置される基台５４と、基台５４に立設された支柱５６と、支柱５６に上下方向（図中Ｚ軸方向）に移動可能に設けられた駆動装置１０とを備える。駆動装置１０は、被測定物５２の表面に接触する接触子５８が設けられた検出器６０を図中Ｘ軸方向に移動させる。
【０００９】
駆動装置１０は、送りねじ１２（駆動回転軸）と、送りねじ１２を回転駆動する駆動モータ１４と、送りねじ１２を手動回転するための手動ハンドル１６と、手動操作時に手動ハンドル１６からの回転力を送りねじ１２に伝達するクラッチ機構１８と、を備える。送りねじ１２は軸受け６２により回転自在に保持され、送りねじ１２の軸端には従動プーリ６４が設けられている。従動プーリ６４は駆動モータ１４の駆動軸に設けられた主動プーリ６６とＶ字ベルト６８によって接続されており、Ｖ字ベルト６８を介して駆動モータ１４の駆動力が送りねじ１２に伝えられる。送りねじ１２には送りナット７０が螺合され、送りねじ１２の回転運動が送りナット７０の直線運動に変換される。送りナット７０に固定されたスライダ７２は、ガイド７４に案内されて、送りナット７０と共に直線移動する。検出器６０はこのスライダ７２に固定されている。
【００１０】
クラッチ機構１８は手動操作時以外には開放状態にあり、駆動モータ１４による送りねじ１２の駆動力は手動ハンドル１６に伝達しない。本実施形態の駆動装置１０の特徴部分はこのクラッチ機構１８の部分にあり、以下にその説明を行なう。
図２は、図１の駆動装置１０のクラッチ機構１８部分を拡大した一部断面図である。クラッチ機構１８は、回転自在に保持された送りねじ１２（駆動回転軸）と、手動回転軸２０と、手動回転軸２０を回転自在に保持する略円筒状の手動回転軸保持部２２と、手動回転軸２０を回転するための手動ハンドル１６と、駆動回転軸１２と手動回転軸２０との間に設置され、軸方向に移動自在に保持されたクラッチ軸２４と、クラッチ軸２４と手動回転軸２０との間に設けられた鋼球２６ａ，２６ｂ（球状部材）と、クラッチ軸２４を手動回転軸２０側へ押し付けるクラッチ用圧縮コイルバネ２８（クラッチ軸用付勢部材）と、手動回転軸２０の回転時に、手動回転軸２０の回転力に逆らう所定の負荷力を鋼球２６ａ，２６ｂに与える負荷力付与手段３０（鋼球負荷リング３２、負荷力付与用圧縮コイルバネ３４）と、を備える。
【００１１】
手動回転軸２０の端面（手動ハンドル１６と接続された側と反対側の端面）には、端面の中心部の周囲に、複数の凹部３６ａ，３６ｂが設けられており、この端面に対向するクラッチ軸２４の面には、手動回転軸２０の凹部３６ａ，３６ｂに対応する凹部３８ａ，３８ｂが設けられている。本実施形態では、手動回転軸２０は略円筒状であり、その端面上に凹部３６ａ，３６ｂが設けられている。クラッチ軸２４は、略円板状の部材の片面上に、円板の半径よりも小さい半径を持つ略円柱状の部材を立てたような形状であり、円柱部分が手動回転軸２０の円筒内に納められる。そして、手動回転軸２０に設けられた凹部３６ａ，３６ｂに対向した形で、略円板状の部材の片面に凹部３８ａ，３８ｂが設けられる。また、クラッチ軸２４の略円板状の部材のもう一方の面が、送りねじ１２の端部４０に接触して動力を伝達し得る伝達部４２となっている。ここでは、送りねじ１２の端部４０及びクラッチ軸２４の伝達部４２を摩擦板で構成し、クラッチ軸２４から送りねじ１２への駆動力を摩擦力を利用して伝達している。
【００１２】
鋼球２６ａ，２６ｂは、手動回転軸２０に設けられた略円錐状の凹部３６ａ、３６ｂの内壁面とクラッチ軸２４に設けられた略円錐状の凹部３８ａ、３８ｂの内壁面とに接触した状態で挟み込まれており、手動回転軸２０からクラッチ軸２４への回転力の伝達はこの鋼球２６ａ，２６ｂを介して行なうこととなる。
なお、ここでは鋼球（球状部材）及びそれに対応する凹部の個数は２個の場合を示したが、これに限定されず２個以上であってもかまわない。また、凹部の形状は特に限定されないが、凹部の底へ向って穴の径がすぼまっていく形状、例えば、図に示したような略円錐状や、略円錐台状等が好適である。
【００１３】
クラッチ用圧縮コイルバネ２８は、クラッチ軸２４の略円柱状部材の端部（略円板状部材と反対側の端部）と手動回転軸２０の端部（凹部３６ａ，３６ｂが設けられていない側の端部）との間に設置されている。このクラッチ用圧縮コイルバネ２８により、クラッチ軸２４を手動回転軸２０側へ押し付け、クラッチ軸２４の伝達部４２と、送りねじ１２の端部４２とを離した状態に保っている。
【００１４】
負荷力付与手段３０は、鋼球２６ａ，２６ｂを保持する鋼球負荷リング３２（球状部材保持部）と、鋼球負荷リング３２を手動回転軸保持部２２に押圧接触させる負荷力付与用圧縮コイルバネ３４（負荷力付与用付勢部材）とを備える。鋼球負荷リング３２は、図３の斜視図に示すように、手動回転軸保持部２２に接触する接触リング４４と、接触リング４４に保持された抱持リング４６ａ，４６ｂとで構成される。図２に示したように、この接触リング４４は、内径が手動回転軸２０の外径よりも大きく、外径が手動回転軸保持部２２の内径よりも小さい形状であり、手動回転軸２０の外壁と手動回転軸保持部２２の内壁との間に設置されている。また、抱持リング４６ａ，４６ｂは内径が鋼球２６ａ，２６ｂの径と略等しく、鋼球２６ａ，２６ｂの保持を行なっている。
図２に示したように、接触リング４４は、負荷力付与用圧縮コイルバネ３４によって手動回転軸保持部２２の内壁面に押圧接触しており、手動回転軸２０の回転時に、手動回転軸保持部２２と接触リング４４の接触による摩擦力が抱持リング４６を介して鋼球２６ａ，２６ｂに伝わる。このため、鋼球２６ａ，２６ｂに手動回転軸２０による回転力に対する所定の負荷力がかかることになる。
【００１５】
以上が本発明の実施形態にかかる駆動装置の概略構成であり、以下にその作用について説明する。
図４Ａ、図４Ｂは、図２のＩ−Ｉ断面図である。図４Ａに示すように、手動回転軸２０を回転させていない状態では、クラッチ軸２４はクラッチ用圧縮コイルバネにより手動回転軸２０側（図中、上方向）に押し付けられており、クラッチ軸２４の伝達部４２は送りねじ１２の端部４０と離れた状態にある。
【００１６】
手動回転軸２０を図４Ｂの符号Ａで示した方向（図中左方向）へ回転させると、鋼球２６ａは、手動回転軸２０の凹部３６ａの内壁面から、回転方向Ａへ向う成分をもつ力Ｐを受ける。同時に、鋼球２６ａは抱持リング４６ａから一定の負荷力Ｒも受けるため、手動回転軸２０の凹部３６ａの動きから遅れ、凹部３６ａからはみ出そうとする。ここで、鋼球２６ａはクラッチ軸２４の凹部３８ａの内壁面にも接した状態にあるため、クラッチ軸２４は鋼球２６ａに力Ｆで押される。この力Ｆの軸方向（図中、下方向）の成分により、クラッチ軸２４はクラッチ用圧縮コイルバネに逆らって図中下方向へ移動する。その結果クラッチ軸２４の伝達部４２が送りねじ１２の端部４０に接触し、クラッチ軸２４からの駆動力を送りねじ１２へ伝達可能な状態になる。そして、力Ｆの回転方向Ａの成分によりクラッチ軸２４が回転駆動されるため、手動ハンドル１６によって加えた手動回転軸２０の駆動力が、送りねじ１２へと伝わることとなる。
【００１７】
このように、本発明の実施形態にかかる駆動装置によれば、駆動モータによる駆動回転軸の駆動時には、クラッチが開放状態となっているため、駆動回転軸に余計な負荷がかかることがない。また、クラッチ機構として上記のような簡単な機械的構成をとっているため、安価に製造できる。さらに、クラッチ軸と駆動回転軸との接触を装置内の部材間に働く内力を利用して行っているため、手動操作する際に装置本体へ変位の原因となるような外力を加える必要がない。
【００１８】
上記の実施形態では、駆動装置を表面性状測定機の直線駆動機構として用いた例を示したが、これに限定されず他の機器の直線運動及び回転運動を行なう駆動機構にも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態にかかる駆動装置を表面性状測定機に適用したときの概略構成図
【図２】本発明の実施形態にかかる駆動装置のクラッチ機構部分の断面図
【図３】本発明の実施形態にかかる駆動装置の負荷力付与手段として用いられる鋼球負荷リングの斜視図
【図４Ａ】本発明の実施形態にかかる駆動装置のクラッチ機構部分の作用を説明した図
【図４Ｂ】本発明の実施形態にかかる駆動装置のクラッチ機構部分の作用を説明した図
【符号の説明】
【００２０】
１０        駆動装置
１２        送りねじ（駆動回転軸）
１４        駆動モータ
１６        手動ハンドル
１８        クラッチ機構
２０        手動回転軸
２２        手動回転軸保持部
２４        クラッチ軸
２６ａ，２６ｂ        鋼球（球状部材）
２８        クラッチ用圧縮コイルバネ（クラッチ軸用付勢部材）
３０        負荷力付与手段
３２        鋼球負荷リング（球状部材保持部）
３４        負荷力付与用圧縮コイルバネ（負荷力付与用付勢部材）
３６ａ，３６ｂ        手動回転軸の凹部
３８ａ，３８ｂ        クラッチ軸の凹部
【図１】
0004828973.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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