(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伸長時の幅方向の断面が深い円弧状の密着巻バネに、引張強度の大きな帯状体を重ねて密着して巻き納め、この帯状体を前記密着巻バネと密着状態を保ち、密着巻バネの捻じれを防止しながら引張ることにより、前記密着巻バネを繰り出して伸長させ、この密着巻バネの先端に取り付けたアクチュエータを伸長または前進させ、前記密着巻バネを前記帯状体と密着状態を保ち、密着巻バネの捻じれを防止しながら巻き戻すことにより、この密着巻バネの先端に取りつけたアクチュエータを短縮または後退させる駆動機構を備えたアクチュエータ。
【請求項２】
前記密着巻バネの伸長時の幅方向の断面の円弧の開き角はほぼ120度以上330度以下であることを特徴とする請求項１の密着巻バネ式アクチュエータ。
【請求項３】
前記帯状体は、可撓性あるいは柔軟性をもちかつ抗張力の大きな帯状の薄い金属、金属メッシ、化学繊維または天然繊維の織物・不織布、ゴムやプラスチックのシートの単体または複合体であって、この単体または複合体に塗装、メッキ、電解、溶射、蒸着、ライニング、ブラスティング、サンディングのいずれかの表面処理を施すか、前記単体または複合体に穿孔・ポンチングの加工を施すかして、前記帯状体の摩擦抵抗を増大させるようにしたことを特徴とする請求項１又は２の密着巻バネ式アクチュエータ。
【請求項４】
前記帯状体として、伸長時の幅方向の断面が前記密着巻バネと相似の深い円弧状をなす密着巻バネを使用することを特徴とする請求項１〜３のいずれかの密着巻バネ式アクチュエータ。
【請求項５】
前記密着巻バネの伸長時の幅方向の断面円弧の外面に、塗装、メッキ、電解、溶射、蒸着、ライニング、ブラスティング、サンディングのいずれかの表面処理を施して摩擦抵抗を増大させるか、または摩擦抵抗の大きなシート状体を貼り付けることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの密着巻バネ式アクチュエータ。
【請求項６】
前記密着巻バネの幅方向断面が平面状に巻き納められた状態から深い円弧状に伸長した位置に、断面がそれぞれ凹と凸の深い円弧状の摩擦抵抗の小さなペアのブロックで前記密着巻バネと前記帯状体を重ねて挟みつけ密着させると同時に密着巻バネの捻じれを防止するガイドを設けることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの密着巻バネ式アクチュエータ。
【請求項７】
表面に互いに絡み合って絡着する形状の無数の微小なプラスチックを植毛したペアのテープのいずれか一方を前記密着巻バネの伸長時の断面円弧の外面に貼付け、他方を前記帯状体として前記密着巻バネと植毛面が向き合うように重ねて巻き納め、この密着巻きバネが伸長して深い円弧状となった位置から伸長方向に一定距離隔てた位置の横に、前記帯状体を巻き取る機構を設けることを特徴とする請求項１，２，６、８および９のいずれかの密着巻バネ式アクチュエータ。
【請求項８】
平面状に巻き納められた前記密着巻バネが、重ね巻きした前記帯状体を引張り上げることにより伸長して深い円弧状断面に変形する初期の過渡的部分を、巻き納められた前記密着巻バネの回転軸芯方向に支持し、かつ密着巻バネの蛇行を防止するガイドを設けることを特徴とする請求項１〜７のいずれかの密着巻バネ式アクチュエータ。
【請求項９】
伸長状態の前記密着巻バネと前記帯状体を重ねて挟みつけ密着させると同時に密着巻バネの捻じれを防止する前記ガイドは、ペアのブロックの間隔を調整する機能を備え、前記アクチュエータを伸長状態で保持するブレーキとしても働くことを特徴とする請求項１〜８のいずれかの密着巻バネ式アクチュエータ。
【請求項１０】
伸長時の幅方向の断面が深い円弧状の前記密着巻バネと前記帯状体によって伸縮駆動される前記アクチュエータは、抜け止めや摺動部材の付いた相互に回転しない複数のテレスコピックなパイプで構成されることを特徴とする請求項１〜９のいずれかの密着巻バネ式アクチュエータ。
【請求項１１】
前記のテレスコピックな各パイプに、伸長した前記密着巻バネが貫通する深い円弧状断面のスリットまたは孔のある摩擦抵抗の少ない材質の底板を取り付けることを特徴とする請求項１〜10のいずれかの密着巻バネ式アクチュエータ。
【請求項１２】
前記のテレスコピックな各パイプは、断面形状を楕円形、長円形、方形、長方形、多角形など相互に回転しない形状とすることを特徴とする請求項１〜11のいずれかの密着巻バネ式アクチュエータ。
【請求項１３】
前記のテレスコピックな各パイプの断面形状を円形とし、各パイプの内面または外面に１条または複数条のキイまたはキイ溝を設け、各パイプの上端と下端に前記キイまたはキイ溝と嵌合するキイ溝またはキイ付きの摩擦抵抗の小さな材質の摺動部材を取り付けることを特徴とする請求項１〜11のいずれかの密着巻バネ式アクチュエータ。
【請求項１４】
伸長時の幅方向の断面が深い円弧状の前記密着巻バネと前記帯状体によって、直線的に前後駆動されるアクチュエータは、任意断面形状のチャンネルまたは縦溝のあるパイプあるいはレールのガイドと、このガイドに沿って移動可能な単数または複数のブロックで構成されることを特徴とする請求項１〜９のいずれかの密着巻バネ式アクチュエータ。
【請求項１５】
前記密着巻バネと帯状体が重ね巻きされたロールの回転軸芯の位置が、水平に対し45度の方向に変位可能にロールを支持することを特徴とする請求項１〜14のいずれかの密着巻バネ式アクチュエータ。
【請求項１６】
複数の孔または凹みのある前記密着巻バネとこれらの孔または凹みに対向する突起のある前記帯状体を組み合わせることを特徴とする請求項１〜４、６又は８〜16のいずれかの密着巻バネ式アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮影・通信・検査・計測・照明等のシステムにおけるカメラ・アンテナ・測定機器・サンプリングプローブ・ライト等の移動や直動システム・ロボットアーム等の駆動、自動倉庫・加工システム等における昇降・水平搬送等に使用する簡単，軽量，コンパクトでストロークの大きなアクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の油圧や空気圧を利用する流体圧方式、ネジやラックピニオン、ワイヤ等を利用する機械方式，リニアモータやソレノイドを利用する電磁方式等に較べて軽量，コンパクトでストローク，伸縮比が大きく制御性のよい新規の機械方式に特願平１０−２８５９０３「鋼帯を利用した伸縮アクチュエータ」および特願平１１−３４７４８７「密着巻バネ式伸縮アクチュエータ」がある。この先願特許は、何れも伸長時の幅方向の断面が円弧状の鋼帯または密着巻バネを使用する伸縮アクチュエータであるが、下記の大きな難点があった。
【０００３】
第１の難点は、断面円弧の開き角が50°〜110°と比較的浅い円弧であるため、座屈荷重が比較的小さいことであり、第２の難点は、伸長時の断面が円弧状の鋼帯または密着巻バネを断面凹型円弧状と断面凸型円弧状のペアのロールで挟んで、２つのロールの同期回転により、前記鋼帯または密着巻バネを送り出したり、引き戻したりする場合、この鋼帯または密着巻バネを挟んで対向している同じ点のロールの回転半径が凹側と凸側で異なるので、線速度も異なり、鋼帯または密着巻バネとの接触面でスリップし、駆動力が低減することである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記２つの難点を解決するために、断面円弧の開き角を大きくし、深い円弧状にすると共に、これを円滑に駆動する合理的な手段を実現することを課題とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決することを目的としてなされた本発明の主な構成は、伸長時の幅方向の断面が深い円弧状の密着巻バネに、引張強度の大きな帯状体を重ねて密着して巻き納め、この帯状体を前記密着巻バネと密着状態を保ち、密着巻バネの捻じれを防止しながら引張ることにより、前記密着巻バネを繰出して伸長させ、この密着巻バネの先端に取付けたアクチュエータを伸長または前進させ、前記密着巻バネを前記帯状体と密着状態を保ち、密着巻バネの捻じれを防止しながら巻き戻すことにより、この密着巻バネの先端に取り付けたアクチュエータを短縮または後退させる駆動機構を備えたことを特徴とするものである。
【０００６】
本発明に使用する前記密着巻バネは、長手方向に湾曲する残留応力と幅方向に湾曲する残留応力が付与されているので、放置すれば前記残留応力の合成により、長手方向に対し45°の角度に捻転しながら伸び出す性質がある。
【０００７】
一方、前記密着巻バネは、一端を平面状とした後に、捻転を防止しながら引き込めばロール状に密着して巻き納まり、この状態の幅方向の断面は平面状となる。次に、他端を捻転を防止しながら引き出すと、引き出された部分は幅方向の断面が平面状から深い円弧状に急激に変形する。変形は過渡的な部分を経た後は、一定の開き角の深い円弧状となりロールの回転軸に対し直角の方向に眞直ぐ伸びる。次に、一端が密着して巻き納まったまま、捻転を防止しながら伸長した部分を引き戻すと、上記と逆の変形過程を経てロール状に巻き納まる。この場合、他端はある程度の長さを伸長状態で残しておけば、前記引き出しと引き戻しの動作は繰返し再現することができる。この様に、前記密着巻バネを本発明の目的に適合させるためには、請求項１で述べた「密着巻バネの捻じれを防止しながら」の動作が必要不可欠である。
【０００８】
前記密着巻バネは、幅方向断面が深い円弧状となってはじめて軸圧縮に対する大きな座屈荷重を発揮するので、変形の過渡状態では前記密着巻バネに軸圧縮荷重がかからないように支持することも極めて重要である。
【０００９】
本発明においては、引張強度の大きな帯状体を前記密着巻バネと密着して重ねて巻納め、両者の密着状態を保ちながら前記帯状体を引張ることにより前記密着巻バネを繰出して伸長させ、前記密着巻バネにかかる軸圧縮荷重を摩擦力により前記帯状体に転嫁し、密着巻バネの座屈を防止する仕組みを構成している。この場合、前記密着巻バネが伸長して幅方向に深い円弧状断面となった位置においても前記帯状体と密着状態を保つことが必要である。この様に、本発明においては、前記の仕組みと共に請求項１で述べた「密着状態を保ち」の動作が必要不可欠である。
【００１０】
前記密着巻バネの伸長時の幅方向断面形状は、軸圧縮に対する座屈荷重の点では眞円形に近い方が望ましいが、本発明では、密着巻バネの捻じれ防止の仕組みと前記帯状体との密着保持の仕組みに必要なスペースを確保する必要から、請求項２の断面円弧の開き角にほぼ330度の上限を設けた。また、前記密着巻バネの板厚が比較的厚い場合は、断面円弧の深さに加工上の限度があるため、開き角ほぼ120度の下限を設けた。
【００１１】
本発明で使用する前記帯状体は、前記密着巻バネと密着して摩擦力によって密着巻バネにかかる軸圧縮荷重を支えるので、抗張力が大きいと同時に、密着巻バネの変形に追随し密着する可撓性あるいは柔軟性をもつ請求項３に述べたような材料が適当である。更にまた、表面は摩擦係数が大きいことが望ましいので、請求項３に示すように必要に応じて摩擦抵抗の大きなシートを貼り付けて複合体としたり、塗装・メッキ・電解・溶射・蒸着・ライニング・ブラスティング・サンディング等の表面処理や穿孔・ポンチング等の加工を施すとよい。
【００１２】
前記密着巻バネの伸長状態においても前記帯状体が密着巻バネと密着するためには、請求項４に述べたような伸長時の幅方向の断面が前記密着巻バネと相似の深い円弧状をなす密着巻バネを帯状体として使用するとよい。
【００１３】
本発明で使用する前記密着巻バネの表面は、上記と同じ理由で摩擦係数が大きいことが望ましいので、請求項５に示すように摩擦抵抗を増大させる表面処理を施したり、摩擦抵抗の大きなシート状体を貼り付けたりするとよい。
【００１４】
本発明においては、前記のように密着巻バネと帯状体の密着が極めて重要であるが、両者の密着は重ねて巻き納められた状態では良好に保たれるが、密着巻バネが帯状体によって引き出されて、深い円弧状断面に変形し伸長し始めると両者の密着を保つのが困難となり、帯状体が摩擦力によって密着巻バネにかかる軸圧縮荷重を支持する力が弱くなる。請求項６は、前記密着巻バネが深い円弧状断面に変形し、伸長した位置で、断面がそれぞれ凹と凸の深い円弧状の摩擦抵抗の小さなペアのブロックで前記密着巻バネと前記帯状体を重ねて挟みつけることにより、両者の密着を確実にすると同時に、密着巻バネの捻じれを防止するガイドを設けて、本発明の実現を確実にするものである。
【００１５】
請求項７は密着巻バネと帯状体が引き剥さないと離れない様な緊密な密着を実現するための手段であって、表面に互いに絡み合って絡着する形状の無数の微小なプラスチックを植毛したペアのファスナーの一方を前記密着巻バネの背面に貼り付け、他方をそのまま帯状体として使用し、上記密着巻バネが深い円弧状断面に変形し、伸長した位置から伸長方向に一定距離隔てた位置の横に、この帯状体を巻き取る機構を設けることによって、密着巻バネにかかる軸圧縮荷重の帯状体による支持を確実なものとした。因みに、前記ペアのファスナーの剥離に要する力は、長手方向では強大であるが、面に直角の方向では格段に弱くて剥がしやすい点が本発明においては有利である。
【００１６】
請求項８は、前記密着巻バネが前記帯状体と密着してロール状に巻き納められた状態から帯状体を引張ることにより深い円弧状断面に変形する初期の過渡的段階において、密着巻バネがロール軸と直角方向に眞直ぐ捻じれないで引出されるよう支持するガイドについて規定したものであり、本発明の実現を確実にするために重要である。
【００１７】
請求項９は、請求項６のペアのブロックの間隔を例えば電磁力とバネで調節して、前記アクチュエータを伸長状態で保持するブレーキ作用を持たせるための手段の一例である。
【００１８】
請求項10は、本発明のアクチュエータの実現の姿として、抜け止めや摺動部材の付いた相互に回転しない複数のテレスコピックなパイプの最小のパイプに前記密着巻バネの一端を取付けて、伸縮動作を行わせるものである。
【００１９】
請求項11は、請求項10の相互に回転しない複数のテレスコピックなパイプに、前記の開口部のある深い円弧状のスリットまたは孔のある底板を取り付けることにより、前記密着巻バネの捻転を防止すると同時に、この底板は前記伸長状態の密着巻バネに対し、細長比の大きい構造物の座屈強度を規定するオイラーの式におけるピン支持を形成し、支持間隔がアクチュエータの全長でなく個々のパイプの長さ相当となって座屈荷重が格段に強化される仕組みである。
【００２０】
請求項12は、請求項10の相互に回転しない複数のテレスコピックなパイプの一形態として、パイプの断面形状を規定したものである。
【００２１】
請求項13は、前記のテレスコピックなパイプの断面形状が円形の場合の、相互の回転防止の仕組みである。
【００２２】
請求項14は、本発明アクチュエータを実現した請求項10の例と異なる態様として、任意断面形状のチャンネルまたは縦溝のあるパイプあるいはレールのガイドに沿って移動するブロックに前記密着巻バネの一端を取付けて直線的に前後駆動させるものである。
【００２３】
請求項15は、前記密着巻バネと帯状体が重ね巻きされたロールは、密着巻バネと帯状体が引き出されるにつれてその回転半径が小さくなるので、請求項８のガイドとの関係位置がずれることを防止するため、水平に対し45度の方向に変位可能にロールを支持するものである。
【００２４】
請求項16は、前記密着巻バネと帯状体の密着を確実にするための一つの手段である。
【００２５】
本発明の変形率の大きな密着巻バネ式アクチュエータの基本構成の一つとして、前記帯状体を引張る機構と前記密着巻バネを巻き戻す機構があるが、前者は密着巻バネの伸長方向に帯状体を巻付けたロールを設け、これを回転させて引張るのであり、後者は密着巻バネが常に数回以上巻き付いているロールの回転により密着巻バネを巻き戻すのである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を例を挙げて図に拠り説明する。図１は本発明アクチュエータに使用する「変形率の大きな密着巻バネ１」の一例の腹側がロール状に巻き納まった状態から伸長して断面が深い円弧状となった状態を例示した斜視図、図２は図１の密着巻バネ１の変形の各段階の断面図で、図２のａは図１の上部の断面、b1は図１のb1−b1矢視断面、b2は図１のb2-b2矢視断面、b3は図１のb3-b3矢視断面である。図６は本発明アクチュエータに使用する背側がロール状に巻納まる「変形率の大きな密着巻バネ１」の一例の斜視図である。
【００２７】
図３は本発明アクチュエータの基本構成によるテレスコピックなパイプを用いた実施の一例を示した斜視図、図４は図３の密着巻バネ１と帯状体２を重ねて挟みつけて密着させるペアのガイドブロック5a，5bおよびペアのガイドブロックの間隔を調整する機構７を例示した断面図、図５は図３のテレスコピックな筒体12a，12b，12c，12dに取付けた各底板9a，9b，9cおよび9dの平断面形状を底板9cにより示した平断面図である。
【００２８】
図７は本発明アクチュエータの基本構成によるレールガイドとブロックを用いた実施の一例を示した斜視図である。
【００２９】
図１に示した本発明アクチュエータに使用する腹側がロール状に巻納まる変形率の大きな密着巻バネ１の具体的形態の一例を示せば、板幅Ｂ＝40mm，板厚ｔ＝0.12mm，長さ4.5ｍの巻納まった時のロール外径D0＝26.5mm，ロール内径Di＝12.3mm、伸長時の断面円弧の半径ｒ＝7.8mm，開口幅Ｓ＝8.5mm，円弧の開き各α＝298°，ピン支持間隔ｌ＝500mmのときオイラー式による座屈荷重Ｗ＝82.8kgfであった。また、図６に示した背側がロール状に巻納まる変形率の大きな密着巻バネ１の具体的形態の一例を示せば、板幅Ｂ＝40mm，板厚ｔ＝0.12mm，長さ4.5ｍの巻納まった時のロール外径D0＝51.2mm，ロール内径Di＝44.1mm，伸長時の断面円弧の半径ｒ＝12.5mm，開口幅Ｓ＝24.9mm，円弧の開き角α＝183.5°，ピン支持間隔ｌ＝500mmのときオイラー式による座屈荷重Ｗ＝54.9kgfであった。
【００３０】
請求項10に係る発明の実施の一例を示す図３，図４および図５により、請求項１の本発明アクチュエータの基本構成を説明する。変形率の大きな密着巻バネ１（以下、巻バネ１と略称する）の一端は、テレスコピックな複数の筒体12a，12b，12cおよび12dから構成されるアクチュエータの先端の天板８に取付けられ、他端は駆動ケース９の底部に取付けられた巻取りロール３に取付けて巻納められている。帯状体２の一端は巻取ロール３に巻バネ１と重ねて巻納められ、他端は駆動ケース９の頂部に取付けられた巻取ロール４に巻き納められている。巻取ロール３および巻取ロール４には、図示しないが夫々回転駆動用のハンドルまたはモーターがクラッチおよび必要に応じてギヤーを介して取付けられている。巻取ロール３と４は互いに逆方向に連動して回転し、アクチュエータを伸長する場合は巻取ロール４が主動しロール３が従動する。アクチュエータを短縮する場合は、この逆で、巻取ロール３が主動しロール４が従動する。従動側はクラッチの切換えによりロール回転が自由となる。テレスコピックな筒体12a〜12dの底部と頂部には筒体の動きを円滑にするための摺動材を兼ねた抜け止め10a，10b，10cが各筒体の外側に、抜け止め11a，11b，11cが各筒体の内側に取付けてある。
【００３１】
図３のテレスコピックな筒体12a，12b，12cおよび12dは、請求項12で述べた相互に回転しない断面形状の一例として楕円形をしている。各筒体12a〜12dの形状は長円形，方形，長方形，多角形など相互に回転しない形状であれば自由に選択できる。
【００３２】
各筒体12a〜12dの断面形状が円形、例えばパイプの場合は、図示しないが請求項13で述べたように、各パイプの内面または外面に１条または複数条のキイまたはキイ溝を設け、各パイプの上端と下端にキイ溝またはキイ付きの摺動材を取付けて、両者の遊嵌により相互の回転を防止するのである。
【００３３】
図３の9a，9b，9cおよび9dは、請求項11で述べた底板であって、図５の断面図に例示したように、伸長した巻バネ１が貫通遊挿する円弧状の孔ｈがあり、巻バネ１の捻じれ防止とオイラー式のピン支持を形成することによる座屈強度強化の役割を果している。孔ｈの代りに円弧状のスリットを切ってもよい。
【００３４】
図３の5a，5bは請求項６で述べた伸長した巻バネ１と帯状体２を重ねて挟みつけ密着させると同時に、巻バネの捻じれを防止するガイドであって、駆動ケース９の天板に取付けられている。この部の具体的構造の一例は図４に例示したように、断面がそれぞれ凹と凸の深い円弧状の摩擦抵抗の小さなペアのブロック5aと5bで、巻バネ１と帯状体２を重ねて挟み付け密着させている。７は請求項９で述べた上記ペアのブロック5aと5bの間隔を調整する機能を備え、アクチュエータを伸長状態で保持するブレーキとしても働く間隔調整兼ブレーキ構造の一例であって、アクチュエータが伸縮動作をする時は、電磁石7aなどの力によって凹型のブロック5aを図の右方に引き付け、伸縮動作をしない時は電磁力が働かないので、バネ7bの力で凹型のブロック5aが図の左方に押し付けられる仕組みとなっている。電磁石7aは図示のように駆動ケース９の側板に取付けられている。
【００３５】
図３において、６は、請求項８で述べたロール状に巻き納められた（図１，図６の符号ｄ参照）巻バネ１と帯状体２が、伸長状態に移行する最も変形が著しい初期の過渡的部分（図１，図６の矢印Ｃの部分）で蛇行を防止すると同時に、巻バネ１をロール３の軸芯方向に支持し過度な変形による巻バネ１の座屈を防止するガイドの一例であって、平断面は図示しないがロール３の両側面を挟み付ける平面コの字型をなしており、駆動ケース９の一隅に取付けられたバネ6aにより、ロール３の軸芯方向に巻バネ１と帯状体２を支持ガイドする構造となっている。
【００３６】
請求項15の発明は、図示しないが、一例として水平に対し45度傾いた長孔の軸受により、巻取ロール３の回転軸3aを両側から支持し、コイルバネで長孔軸受内の回転軸3aを前記のガイド６の方向に引き寄せる機能を形成したものである。この場合は、ガイド６は駆動ケース９の一偶に固定してよい。
【００３７】
請求項７に述べた表面に互いに絡み合って絡着する形状の無数の微小なプラスチックを植毛したペアのテープ（面ファスナー）の一例の剥離に要する力は、面に平行の方向に対してはナイロン製で0.75〜1.16kgf／cm2，ポリエステル製で1.16〜2.28kgf／cm2，面に直角の方向に対してはナイロン製で52〜217gf／cm，ポリエステル製で114〜333gf／cmである。
【００３８】
図７は請求項14に係る発明の実施の一例であって、巻バネ１の一端はブロック16aのガイド板17aに固定され、ガイド板17b，17cを貫通し、駆動ケース19の端部に取付けた巻取ロール３に帯状体２と重ねて巻納められている。帯状体２の他端は同じ駆動ケース19の上部に取付けた巻取ロール４に巻納められている。ブロック16a，16b，16cはチャンネル14に取付けられた２本のガイドレール15にベアリングを介して直動スライドするように取付けらており、ブロック16b，16cに一体化して取付けられたガイド板17b，17cには、伸長した巻バネ１が遊挿する深い円弧状の孔がある。各ブロック16a〜16cは図示しないがストリング，チェーン，スプリング，ゴム状弾性体または適宜の伸縮帯で連結されていて、巻バネ１の伸長によって一定間隔に配置され、ブロック16b，16cと一体化して取付けられたガイド板17b，17cは、請求項11の底板9a〜9dと同様に巻バネ１の捻れ防止とオイラー式におけるピン支持の役割を果すのである。
【００３９】
従来、上記のようなガイドレールとブロックから成る直動ガイドの駆動機構としては、ボールネジ式，スチールベルト式，リニアモーター式などが公知であるが、ストロークが長い場合は、ボールネジ式はネジ軸の振動が問題となり、スチールベルト式はベルトの蛇行や緩みが問題となる等の欠点のため使用可能なストローク長が４ｍ程度に制約されていた。また、リニアモーター式は高価な欠点がある。これらと比較して、図７に例示した本発明の方式は構造が簡単な上に基本的にストローク長の制約がない大きな利点がある。
【００４０】
図示していないが、図６に示す背側がロール状に巻納まる密着巻バネ１を図３の巻バネ１および帯状体２として重ねて巻納めて使用した場合は、図３の巻取ロール３とガイド６の位置が左右逆対称の位置に変る。即ち、巻取ロール３は伸長した巻バネ１に対して、巻取ロール４と同じ側に配置されることになる。なお、図６の密着巻バネ１において、区間ａ，区間ｂの断面形状は、図１の密着巻バネ１の区間ａ，ｂの断面形状として示した図２の各図とほぼ同形状である。
【００４１】
図示しないが、請求項16は、巻バネ１と重ねて巻納めた帯状体２を引張って巻バネを伸長させ、深い円弧状断面に変形させる過程における巻バネ１と帯状体２の密着を確実にする手段として、複数の孔または凹みのある巻バネ１とこれらの孔または凹みに対向する突起のある帯状体２を組合わせる構成例である。
【００４２】
【発明の効果】
本発明は以上の通りであって、伸長時の幅方向の断面が深い円弧状の密着巻バネに、可撓性あるいは柔軟性をもち、かつ、引張強度の大きな帯状体を重ねて密着して巻き納め、両者の密着状態を保ち、かつ、捻じれを防止しながら帯状体を引張ることにより、この密着バネを伸長させ、また、両者を密着状態で巻き戻して短縮させることにより、密着巻バネの先端に取付けたアクチュエータを伸縮または直線状に進退させる機構としたので、構造が簡潔で動作が円滑であり、また適宜のスパンで支持すれば長ストロークに対しても大きな座屈強度を発揮する前記密着巻バネを、剛性の大きなガイドに沿って直動させたり、更にはテレスコピック状に伸縮する筒体に組込むなどして伸縮または直動アクチュエータとし合理的に利用できる構造としたから、上下に伸縮するポールや昇降装置、水平に伸縮するアームや直動機構、あるいは、吊下げ機構等のアクチュエータとして極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明アクチュエータに使用する「変形率の大きな密着巻バネ」の一例の腹側がロール状に巻き納まった状態から伸長した状態までを示した斜視図。
【図２】図１の密着巻バネの変形の各段階の断面図であり、ａは図１の上部における区間ａの断面、b1は図１の区間ｂにおけるb1−b1矢視断面、b2は図１の区間ｂにおける図１のb2−b2矢視断面、b3は図１の区間ｂにおけるb3−b3矢視断面を示す断面図。
【図３】本発明アクチュエータの基本構成によるテレスコピックなパイプを用いた実施の一例を示した斜視図。
【図４】図３のペアのガイドブロックおよび両者の間隔を調整する機構を示す断面図。
【図５】図３のテレスコピックな筒体に取付けた底板の平断面図。
【図６】本発明アクチュエータに使用する「変形率の大きな密着巻バネ」の一例の背側がロール状に巻き納まった状態から伸長した状態までを示した斜視図。
【図７】本発明アクチュエータの基本構成によるレールガイドとブロックを用いた実施の一例を示した斜視図。
【符号の説明】
１        変形率の大きな密着巻バネ
２        引張り強度の大きな帯状体
３        密着巻バネと帯状体を密着して重ねて巻き納めるロール
４        帯状体を巻き納めるロール
5a，5b    密着巻バネと帯状体を重ねて挟み付け密着状態を保持するペアのガイド
６        密着巻バネの最も変形が著しい過渡的部分の蛇行，捻じれ防止のガイド
７        ペアのガイドの間隔を調整する機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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