動力伝達機構
【課題】ねじ軸を用いることなく簡素なボール保持形態でボールを確実に転動させて従動円筒部材を駆動案内部材の長手方向に沿って円滑に直線移動させる動力伝達機構を提供すること。
【解決手段】円筒形コイル体１１２からなる駆動案内部材１１０と、この駆動案内部材１１０の外周面に円筒形コイル体１１２を構成するコイル線１１２ａのコイルピッチＣＰ間で転動自在に支持した４個のボール１３１から構成されるボール群１３０を介在させた状態で嵌挿してなる従動円筒部材１２０とを備え、ボール群１３０が従動円筒部材１２０の一端側で従動円筒部材１２０の円周上で２カ所に等間隔で位置決め配置されている動力伝達機構１００。
【解決手段】円筒形コイル体１１２からなる駆動案内部材１１０と、この駆動案内部材１１０の外周面に円筒形コイル体１１２を構成するコイル線１１２ａのコイルピッチＣＰ間で転動自在に支持した４個のボール１３１から構成されるボール群１３０を介在させた状態で嵌挿してなる従動円筒部材１２０とを備え、ボール群１３０が従動円筒部材１２０の一端側で従動円筒部材１２０の円周上で２カ所に等間隔で位置決め配置されている動力伝達機構１００。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動案内部材の回転運動を駆動案内部材の長手方向に沿った従動円筒部材の直線移動に転換する動力伝達機構であり、特に、駆動源から動力伝達された駆動案内部材の回転運動を従動円筒部材の直線移動に転換することによって従動円筒部材を進退自在に作動させる直線作動機に用いるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の直線作動機に用いる動力伝達機構として、外周面に多条の螺旋状ボール転動溝が形成されたねじ軸と、内周面に環状凸部を備えるとともにこの環状凸部の軸方向両側に螺旋状ボール転動溝に対向するように形成された略４分の１円弧の環状ボール転動溝を備えたナットと、螺旋状ボール転動溝と環状ボール転動溝との間に介装されたボールと、このボールを転動自在に保持するために環状凸部の両側においてナット内に保持された保持器とを有してなるボール非循環型ボールねじが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−７７２６０号公報（特許請求の範囲、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のボール非循環型ボールねじからなる動力伝達機構では、多数のボールと凹凸嵌合する多条の螺旋状ボール転動溝を備えたねじ軸を必要とし、このねじ軸の外周面には通常のねじ溝と全く異なる多条の螺旋状ボール転動溝を形成しなければならず、しかも、このような多条の螺旋状ボール転動溝を精密に形成するための高い加工精度が要求され、ねじ軸の製作に多大な加工負担が強いられるという問題があった。
【０００５】
また、従来のボール非循環型ボールねじからなる動力伝達機構では、多数のボールを転動自在に保持するためのナットに、前述したねじ軸の螺旋状ボール転動溝に対向して適合するような環状ボール転動溝を形成しなければならず、その転動溝に高い加工精度が要求され、ナットの製作にも多大な加工負担が強いられるという問題があり、しかも、このナット内に止め輪、保持器などをナット嵌合方向、すなわち、ねじ軸の軸方向から装着して多数のボールを封止保持しているが、それぞれのボールの転動状態を個別に調整することができず、特定のボールに偏荷重が生じてボールの早期磨損を惹起したりナットやねじ軸を過度に磨損してボールの転動による動力伝達に支障を来すという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、従来の問題を解決するものであって、すなわち、本発明の目的は、ねじ軸を用いることなく簡素なボール保持形態でボールを確実に転動させて従動円筒部材を駆動案内部材の長手方向に沿って円滑に直線移動させる動力伝達機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る本発明は、少なくとも円筒形コイル体からなる駆動案内部材と、該駆動案内部材の外周面に前記円筒形コイル体を構成するコイル線のコイルピッチ間で転動するボール群を介在させた状態で嵌挿してなる従動円筒部材とを備え、前記駆動案内部材の回転運動を駆動案内部材の長手方向に沿った従動円筒部材の直線移動に転換する動力伝達機構であって、前記ボール群が、前記従動円筒部材の少なくとも一端側で従動円筒部材の円周上で少なくとも２カ所に等間隔で位置決め配置されていることにより、前述した課題を解決したものである。
【０００８】
請求項２に係る本発明は、請求項１に記載の構成に加えて、前記ボール群が、前記コイル線の１条を千鳥状に４点で挟持しつつ転動する４個のボールから構成されていることにより、前述した課題を解決したものである。
【０００９】
請求項３に係る本発明は、請求項１に記載の構成に加えて、前記ボール群が、前記コイル線の隣り合った２条のそれぞれを３点で挟持しつつ転動する４個のボールから構成されていることにより、前述した課題を解決したものである。
【００１０】
請求項４に係る本発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の構成に加えて、前記ボールのボール径が、前記円筒形コイル体を構成しているコイル線の線径に略等しく設定されていることにより、前述した課題を解決したものである。
【発明の効果】
【００１１】
そこで、請求項１に係る本発明の動力伝達機構は、少なくとも円筒形コイル体からなる駆動案内部材とこの該駆動案内部材の外周面に前記円筒形コイル体を構成するコイル線のコイルピッチ間で転動するボール群を介在させた状態で嵌挿してなる従動円筒部材とを備えていることにより、ボール群が従来のようなねじ軸を用いることなく簡素なボール保持形態で確実に転動するため、従動円筒部材を駆動案内部材の長手方向に沿って直線移動させることができる。
【００１２】
また、円筒形コイル体を構成するコイル線のコイルピッチ間で転動するボール群が従動円筒部材の少なくとも一端側で従動円筒部材の円周上で少なくとも２カ所に等間隔で位置決め配置されていることにより、これらのボール群が駆動案内部材に対して生じる従動円筒部材の少なくともラジアル方向の負荷を相互に補完し合って転動するため、ボール群の最小限の配置で従動円筒部材を駆動案内部材の長手方向に沿って安定かつ円滑に直線移動させることができるとともに従動円筒部材を移動させるための動力負担を著しく軽減することができる。
【００１３】
ここで、前述した円筒形コイル体が全長に亙って駆動シャフトに固定されている場合には、円筒形コイル体の全長に亙ってコイルピッチが一定に位置決め確保されているため、ボール群を構成するボールが円筒形コイル体の全長に亙って等速かつ安定して転動し、従動円筒部材を駆動案内部材の長手方向に沿って一定速度で円滑に直線移動させることができる。
また、円筒形コイル体の両端のみが駆動シャフトに固定されている場合には、従動円筒部材が駆動案内部材に沿って移動する際に駆動案内部材もしくは従動円筒部材に何らかの衝撃が加わっても円筒形コイル体におけるコイルピッチ間の弾性変形により衝撃を吸収し、従動円筒部材を駆動案内部材の長手方向に沿って弾力的かつ円滑に直線移動させることができる。
【００１４】
そして、請求項２に係る本発明の動力伝達機構によれば、請求項１に記載された動力伝達機構が奏する効果に加えて、ボール群が、コイル線の１条を千鳥状に４点で挟持しつつ転動する４個のボールから構成されていることにより、１条のコイル線が上下各２点でそれぞれ交互に確実に挟持されるため、より少ないボール個数でボールとコイル線との係合を安定させて従動円筒部材を駆動案内部材の長手方向に沿って確実かつ円滑に直線移動させることができる。
【００１５】
さらに、請求項３に係る本発明の動力伝達機構によれば、請求項１に記載された動力伝達機構が奏する効果に加えて、ボール群が、コイル線の隣り合った２条のそれぞれを３点で挟持しつつ転動する４個のボールから構成されていることにより、従動円筒部材を移動させるための動力負担が隣り合った２条のコイル線上に２分されて分散されるため、より少ないボール個数でボールとコイル線との係合を安定させて従動円筒部材を駆動案内部材の長手方向に沿ってより一段と円滑に直線移動させることができる。
【００１６】
また、請求項４に係る本発明の動力伝達機構によれば、請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載された動力伝達機構が奏する効果に加えて、ボールのボール径が円筒形コイル体を構成しているコイル線の線径に略等しくなっていることにより、ボールの発生応力が低減するため、ボールの磨損を抑制して従動円筒部材を駆動案内部材の長手方向に沿って長期に亙って円滑に直線移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施例である動力伝達機構の全体概要図。
【図２】図１の駆動案内部材と従動円筒部材との組み立て分解図。
【図３】図１のＸ１−Ｘ１線方向から見た断面図。
【図４】図１に示す従動円筒部材にボールを保持するボール保持機構の説明図。
【図５】本発明の第１実施例で用いたボール群を拡大した説明図。
【図６】本発明の動力伝達機構を用いた直線作動機の概要図。
【図７】図６の直線作動機が伸長した状態を示す図。
【図８】本発明の第２実施例である動力伝達機構の全体概要図。
【図９】図８のＸ２−Ｘ２線方向から見た断面図。
【図１０】本発明の第３実施例で用いたボール群を拡大した説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の動力伝達機構は、少なくとも円筒形コイル体からなる駆動案内部材と、この駆動案内部材の外周面に前記円筒形コイル体を構成するコイル線のコイルピッチ間で転動するボール群を介在させた状態で嵌挿してなる従動円筒部材とを備えていることにより、駆動案内部材の回転運動を駆動案内部材の長手方向に沿った従動円筒部材の直線移動に転換するとともに、円筒形コイル体を構成するコイル線のコイルピッチ間で転動自在に支持した多数のボールから構成されるボール群が、従動円筒部材の少なくとも一端側で従動円筒部材の円周上で少なくとも２カ所に等間隔で位置決め配置され、少ないボール個数で従動円筒部材を駆動案内部材の長手方向に沿って円滑に直線移動するとともに従動円筒部材を移動させるための動力負担を著しく軽減するものであれば、その具体的な実施の形態は、如何なるものであっても何ら構わない。
【００１９】
例えば、本発明の動力伝達機構で用いる駆動案内部材の具体的な形態については、少なくとも円筒形コイル体からなるものであれば良く、たとえば、円筒形コイル体のみからなるもの、あるいは、円筒形コイル体を円形断面を有する駆動シャフトに密着嵌合し円筒形コイル体の少なくとも両端を固定してなるもののいずれであっても何ら差し支えないが、前者であれば、駆動案内部材の部品点数が少なく製造コストを安価に抑えることができ、後者であれば、円筒形コイル体の座屈を駆動シャフトにより規制することができる。
【００２０】
そして、駆動案内部材に用いる円筒形コイル体の具体的な材質については、高剛性のコイルバネなどの金属製線材やエンジニアリングプラスチックからなるプラスチック製線材のいずれであっても差し支えないが、前者であれば、市販のバネ鋼材をそのまま採用することが可能になるため、ボールの安定した転動が簡便に得ることができ、後者であれば、自己潤滑性を発揮して潤滑油を用いることなくボールが円滑に転動して駆動案内部材の回転運動を従動円筒部材の直線移動に何ら抵抗なく転換することができる。
【００２１】
そして、円筒形コイル体を構成するコイル線の断面形態については、コイルピッチ間においてボールの球面とコイル線のコイル表面とが点接触してボールを転動自在にするものであれば、円形断面を備えたもの、あるいは、楕円断面を備えたもののいずれであっても何ら差し支えない。
【００２２】
本発明の動力伝達機構におけるボール群の具体的な配置形態については、従動円筒部材の少なくとも一端側で従動円筒部材の円周上で少なくとも２カ所に等間隔で位置決め配置されていれば良く、たとえば、従動円筒部材の円周上で１８０°の間隔を開けて２カ所に等間隔で配置しても、１２０°の間隔を開けて３カ所に等間隔で配置しても何ら差し支えない。
また、ボール群は、従動円筒部材の上端領域または下端領域のいずれか一方、若しくは、両方に配置しても何ら差し支えないが、前者の一方に配置した場合であれば、従動円筒部材の部品点数が少なく製造コストを安価に抑えることができ、後者の両方に配置した場合であれば、従動円筒部材を駆動案内部材の長手方向に沿ってより一段と安定かつ円滑に直線移動させることができるとともに従動円筒部材を移動させるための動力負担を著しく軽減することができる。
【実施例】
【００２３】
以下、本発明の実施例である動力伝達機構を図面に基づいて説明する。
ここで、図１は、本発明の一実施例である動力伝達機構の全体概要図であり、図２は、図１の駆動案内部材と従動円筒部材との組み立て分解図であり、図３は、図１のＸ１−Ｘ１線方向から見た断面図であり、図４は、図１に示す従動円筒部材にボールを保持するボール保持機構の説明図であり、図５は、本発明の第１実施例で用いたボール群を拡大した説明図であり、図６は、本発明の動力伝達機構を用いた直線作動機の概要図であり、図７は、図６の直線作動機が伸長した状態を示す図であり、図８は、本発明の第２実施例である動力伝達機構の全体概要図であり、図９は、図８のＸ２−Ｘ２線方向から見た断面図であり、図１０は、本発明の第３実施例で用いたボール群を拡大した説明図である。
【００２４】
まず、本発明の第１実施例である動力伝達機構１００は、図１乃至図２に示すように、円形断面を有する円柱状の駆動シャフト１１１に密着嵌合した高剛性のバネ鋼材からなる円筒形コイル体１１２の両端を固定してなる駆動案内部材１１０を備えているとともに、この駆動案内部材１１０の外周面に円筒形コイル体１１２を構成するコイル線１１２ａのコイルピッチＣＰ間で転動自在に支持した４個のボール１３１から構成される２組のボール群１３０、１３０を介在させた状態で嵌挿してなる従動円筒部材１２０を備えている。
これにより、駆動案内部材１１０の円筒形コイル体１１２として市販のバネ鋼材をそのまま採用することが可能にするとともに、従動円筒部材１２０が駆動案内部材１１０に沿って移動する際に、駆動案内部材１１０もしくは従動円筒部材１２０に何らかの衝撃が加わっても円筒形コイル体１１２におけるコイルピッチＣＰ間の弾性変形により衝撃を吸収し、従動円筒部材１２０を駆動案内部材１１０の長手方向に沿って弾力的かつ円滑に直線移動させるようになっている。
【００２５】
なお、図１に示す符号１１３は、駆動シャフト１１１の突出先端部側に固設して従動円筒部材１２０を駆動案内部材１１０から抜け止めするためのフランジ部材であり、符号１１４は、駆動シャフト１１１の基端部側に固設して図示していない駆動源から伝動されるシャフト側ギヤである。
【００２６】
そして、図３に示すように、前述した従動円筒部材１２０の上端領域には、ボール群１３０、１３０が１８０°位相をずらした２カ所に等間隔に位置決め配置されている。
これにより、これらのボール群１３０、１３０同士が駆動案内部材１１０に対して生じる従動円筒部材１２０のラジアル方向の負荷を相互に補完し合って転動するようになっている。
なお、本第１実施例では、ボール群１３０を２カ所に等間隔に配置したが、本第１実施例の変形例として、１２０°位相をずらした３カ所に等間隔に位置決め配置しても何ら差し支えない。
【００２７】
そして、前述した上方に配置されたボール群１３０、１３０は、図５に示すように、円筒形コイル体１１２を構成しているコイル線１１２ａのコイルピッチＣＰ間で支持されている。
これにより、コイルピッチＣＰ間においてボール１３１の球面とコイル線１１２ａのコイル表面とが相互に点接触状態となるため、相互の接触面積が最小となって接触抵抗を解消し、ボール１３１が転動自在になっている。
【００２８】
さらに、これらのボール群１３０、１３０には、図５に示すように、コイル線１１２ａの１条を千鳥状に４点で挟持しつつ転動する４個のボール１３１が配置されている。
これにより、１条のコイル線１１２ａが上下各２点で交互に確実に挟持されるため、より少ないボール個数でボール１３１とコイル線１１２ａとの係合を安定させるようになっている。
【００２９】
そして、前述した従動円筒部材１２０は、図４に示すように、ボール１３１にそれぞれ対応して位置決めされるボール保持穴１２１ａをそれぞれ設けた円筒スリーブ１２１と、ボール１３１を円筒形コイル体１１２に向けて押圧付勢するボール押圧用バネ１２３と、このボール押圧用バネ１２３をボール保持穴１２１ａ内に位置決め封止するボール封止板１２４とで構成されている。
これにより、ボール１３１は、コイル線１１２ａに押しつけられるようになっている。
【００３０】
さらに、ボール１３１のボール径は、図５に示すように、円筒形コイル体１１２を構成しているコイル線１１２ａの線径に略等しくなっている。
これにより、それぞれのボール１３１に負荷される発生応力を低減して、ボール１３１の磨損を抑制して従動円筒部材１２０を駆動案内部材１１０の長手方向に沿って長期に亙って円滑に直線移動させるようになっている。
【００３１】
以上のようにして得られた本発明の第１実施例である動力伝達機構１００は、円筒形コイル体１１２を構成するコイル線１１２ａのコイルピッチＣＰ間で転動するボール群１３０、１３０が従動円筒部材１２０の一端側で従動円筒部材１２０の円周上で２カ所に等間隔で位置決め配置されていることにより、ボール群が従来のようなねじ軸を用いることなく簡素なボール保持形態で確実に転動するばかりでなく、これらのボール群１３０、１３０が駆動案内部材１１０に対して生じる従動円筒部材１２０の少なくともラジアル方向の負荷を相互に補完し合って転動するため、ボール群１３０、１３０の最小限の配置でボール１３１とコイル線１１２ａとの係合を安定させて従動円筒部材１２０を駆動案内部材１１０の長手方向に沿って安定かつ円滑に直線移動させることができるとともに従動円筒部材１２０を移動させるための動力負担を著しく軽減することができる。
【００３２】
そして、ボール群１３０、１３０には、コイル線１１２ａの１条を千鳥状に４点で挟持しつつ転動する４個のボール１３１が配置されているので、１条のコイル線１１２ａが上下各２点で交互に確実に挟持されるため、より少ないボール個数でボール１３１とコイル線１１２ａとの係合を安定させ従動円筒部材１２０を駆動案内部材１１０の長手方向に沿ってより一段と円滑に直線移動させることができるなど、その効果は甚大である。
【００３３】
つぎに、本発明の動力伝達機構１００を用いた直線作動機ＳＡＭについて、図６乃至図７に基づいて以下に説明する。
すなわち、本発明の動力伝達機構１００を用いた直線作動機ＳＡＭは、駆動源を構成する電動モータＭの回転軸に軸着した駆動ギヤＤＧの回転力を中間ギヤＭＧを介して上述した動力伝達機構１００の一部を構成する駆動シャフト１１１の基端部側に固設したシャフト側ギヤ１１４に動力伝達し、次いで、このシャフト側ギヤ１１４に軸着した動力伝達機構１００の駆動案内部材１１０に動力伝達された回転力を多数のボール１３１を介して従動円筒部材１２０の直線移動に転換すると同時に、従動円筒部材１２０に固着したピストンＰの直線的な進退動作に転換するものである。
なお、図６乃至図７における符号Ｈは、上述した駆動ギヤＤＧ、中間ギヤＭＧ、シャフト側ギヤ１１４、動力伝達機構１００を収容するとともに、上述したピストンＰが突出自在に進退することが可能なハウジングである。
【００３４】
したがって、上述したような直線作動機ＳＡＭは、本発明の動力伝達機構１００を用いていることにより、従来のようなねじ軸を用いることなく合計８個のボールが簡素なボール保持形態で確実に転動するため、駆動源Ｍを用いて回転させた駆動案内部材１１０の回転運動が駆動案内部材１１０の長手方向に沿った従動円筒部材１２０の直線移動に転換され、この従動円筒部材１２０に固着したピストンＰをハウジングＨの長手方向に沿って確実かつ円滑に安定して直線移動させることができる。
【００３５】
そして、４個のボール１３１から構成されるボール群１３０、１３０が、従動円筒部材１２０の一端側で従動円筒部材１２０の円周上で２カ所に等間隔で位置決め配置されていることにより、少ないボール個数でボール１３１とコイル線１１２ａとの係合を安定させ従動円筒部材１２０を駆動案内部材１１０の長手方向に沿って円滑に直線移動させることができるため、この従動円筒部材１２０に固着したピストンＰをハウジングＨの長手方向に沿って移動させるための動力負担を著しく軽減することができるなど、その効果は甚大である。
【００３６】
つぎに、本発明の第２実施例である動力伝達機構２００について、図８に基づいて説明する。
ここで、本第２実施例である動力伝達機構２００におけるボール群２３０Ａ、２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｂの具体的な構成を除く基本的な構成は、前述した第１実施例の動力伝達機構１００と全く同じであるため、第１実施例の動力伝達機構１００におけるそれぞれの部材に付した１００番台の符号を２００番台の符号に読み替えることによって、その説明を省略する。
【００３７】
そこで、本第２実施例の動力伝達機構２００が最も特徴とするボール群２３０Ａ、２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｂの具体的な構成について図８により詳しく説明する。
まず、図８乃至図９に示すように、前述した従動円筒部材２２０の一端側となる上端領域には、ボール群２３０Ａ、２３０Ａが１８０°位相をずらして２カ所に位置決め配置されており、また、従動円筒部材２２０の他端側となる下端領域には、ボール群２３０Ｂ、２３０Ｂが１８０°位相をずらして２カ所に位置決め配置されていて、従動円筒部材２２０の上端領域に配置される２カ所のボール群２３０Ａ、２３０Ａと従動円筒部材２２０の下端領域に配置される２カ所のボール群２３０Ｂ、２３０Ｂとは９０°位相をずらしてそれぞれ配置されている。
すなわち、従動円筒部材２２０の円筒断面でみると、従動円筒部材２２０の他端側に配置されたボール群２３０Ｂ、２３０Ｂが、一端側に配置されたボール群２３０Ａ、２３０Ａの間隔の中間にそれぞれ位置決め配置されている。
これにより、これらのボール群２３０Ａ、２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｂが、駆動案内部材２１０に対して生じる従動円筒部材２２０のスラスト方向とラジアル方向の負荷を相互に補完し合って転動するようになっている。
【００３８】
以上のようにして得られた本発明の第２実施例である動力伝達機構２００は、円筒形コイル体２１２を構成するコイル線２１２ａのコイルピッチＣＰ間で転動するボール群２３０Ａ、２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｂが従動円筒部材２２０の一端側および他端側の両方で従動円筒部材２２０の円周上で２カ所に等間隔で位置決め配置されていることにより、従来のようなねじ軸を用いることなくボール群２３０Ａ、２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｂの簡素なボール保持形態で確実に転動するばかりでなく、これらのボール群２３０Ａ、２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｂが駆動案内部材２１０に対して生じる従動円筒部材２２０のスラスト方向とラジアル方向との負荷を相互に補完し合って転動するため、ボール群２３０Ａ、２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｂの最小限の配置でボール２３１とコイル線２１２ａとの係合を安定させて従動円筒部材２２０を駆動案内部材２１０の長手方向に沿って安定かつ円滑に直線移動させることができるとともに従動円筒部材２２０を移動させるための動力負担を著しく軽減することができる。
【００３９】
そして、これらのボール群２３０Ａ、２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｂには、コイル線２１２ａの１条を千鳥状に４点で挟持しつつ転動する４個のボール２３１が配置されているので、１条のコイル線２１２ａが上下各２点で交互に確実に挟持されるため、より少ないボール個数でボール２３１とコイル線２１２ａとの係合を安定させ従動円筒部材２２０を駆動案内部材２１０の長手方向に沿ってより一段と円滑に直線移動させることができるなど、その効果は甚大である。
【００４０】
つぎに、本発明の第３実施例である動力伝達機構３００について、図１０に基づいて説明する。
ここで、本第３実施例である動力伝達機構３００におけるボール群３３０、３３０の具体的な構成を除く基本的な構成は、前述した第１実施例の動力伝達機構１００と全く同じであるため、第１実施例の動力伝達機構１００におけるそれぞれの部材に付した１００番台の符号を３００番台の符号に読み替えることによって、その説明を省略する。
【００４１】
そこで、本第３実施例の動力伝達機構３００が最も特徴とするボール群３３０、３３０の具体的な構成について図１０により詳しく説明する。
すなわち、第３実施例の動力伝達機構３００における各ボール群３３０、３３０が、コイル線の隣り合った２条のそれぞれを３点で挟持しつつ転動する４個のボール３３１から構成されている。
これにより、従動円筒部材３２０を移動させるための動力負担が、隣り合った２条のコイル線３１２ａ上に２分されて分散するため、より少ないボール個数でボール３３１とコイル線３１２ａとの係合を安定させるようになっている。
【００４２】
以上のようにして得られた本発明の第３実施例である動力伝達機構３００は、円筒形コイル体３１２を構成するコイル線３１２ａのコイルピッチＣＰ間で転動するボール群３３０、３３０が従動円筒部材３２０の一端側で従動円筒部材３２０の円周上で２カ所に等間隔で位置決め配置されていることにより、ボール群が従来のようなねじ軸を用いることなく簡素なボール保持形態で確実に転動するばかりでなく、これらのボール群３３０、３３０が駆動案内部材３１０に対して生じる従動円筒部材３２０の少なくともラジアル方向の負荷を相互に補完し合って転動するため、ボール群３３０、３３０の最小限の配置でボール３３１とコイル線３１２ａとの係合を安定させて従動円筒部材３２０を駆動案内部材３１０の長手方向に沿って安定かつ円滑に直線移動させることができるとともに従動円筒部材３２０を移動させるための動力負担を著しく軽減することができる。
【００４３】
そして、ボール群３３０、３３０には、コイル線３１２ａの隣り合った２条のそれぞれを３点で挟持しつつ転動する４個のボール３３１で構成されていることにより、従動円筒部材３２０を移動させるための動力負担が隣り合った２条のコイル線３１２ａ上に２分されて分散されるため、より少ないボール個数でボール３３１とコイル線３１２ａとの係合を安定させ従動円筒部材３２０を駆動案内部材３１０の長手方向に沿ってより一段と円滑に直線移動させることができるなど、その効果は甚大である。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の第１実施例乃至第３実施例の動力伝達機構１００、２００、３００は、電動モータＭの回転力を直線的な進退動作に転換するための直線作動機ＳＡＭなどとして用いることができる。
【符号の説明】
【００４５】
１００ ，２００ ，３００ ・・・動力伝達機構
１１０ ，２１０ ，３１０ ・・・駆動案内部材
１１１ ，２１１ ，３１１ ・・・駆動シャフト
１１２ ，２１２ ，３１２ ・・・円筒形コイル体
１１２ａ，２１２ａ，３１２ａ・・・コイル線
１１３ ，２１３ ，３１３ ・・・フランジ部材
１１４ ，２１４ ，３１４ ・・・シャフト側ギヤ
１２０ ，２２０ ，３２０ ・・・従動円筒部材
１２１ ，２２１ ，３２１ ・・・円筒スリーブ
１２１ａ，２２１ａ，３２１ａ・・・ボール保持穴
１２２ ，２２２ ，３２２ ・・・ボール押さえ板
１２３ ，２２３ ，３２３ ・・・ボール押圧用バネ
１２４ ，２２４ ，３２４ ・・・ボール封止板
１３０ ，２３０ ，３３０ ・・・ボール群
２３０Ａ ・・・上部領域のボール群
２３０Ｂ ・・・下部領域のボール群
１３１ ，２３１ ，３３１ ・・・ボール
ＳＡＭ ・・・直線作動機
ＣＰ ・・・コイルピッチ
Ｍ ・・・電動モータ（駆動源）
ＤＧ ・・・駆動ギヤ
ＭＧ ・・・中間ギヤ
Ｈ ・・・ハウジング
Ｐ ・・・ピストン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動案内部材の回転運動を駆動案内部材の長手方向に沿った従動円筒部材の直線移動に転換する動力伝達機構であり、特に、駆動源から動力伝達された駆動案内部材の回転運動を従動円筒部材の直線移動に転換することによって従動円筒部材を進退自在に作動させる直線作動機に用いるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の直線作動機に用いる動力伝達機構として、外周面に多条の螺旋状ボール転動溝が形成されたねじ軸と、内周面に環状凸部を備えるとともにこの環状凸部の軸方向両側に螺旋状ボール転動溝に対向するように形成された略４分の１円弧の環状ボール転動溝を備えたナットと、螺旋状ボール転動溝と環状ボール転動溝との間に介装されたボールと、このボールを転動自在に保持するために環状凸部の両側においてナット内に保持された保持器とを有してなるボール非循環型ボールねじが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−７７２６０号公報（特許請求の範囲、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のボール非循環型ボールねじからなる動力伝達機構では、多数のボールと凹凸嵌合する多条の螺旋状ボール転動溝を備えたねじ軸を必要とし、このねじ軸の外周面には通常のねじ溝と全く異なる多条の螺旋状ボール転動溝を形成しなければならず、しかも、このような多条の螺旋状ボール転動溝を精密に形成するための高い加工精度が要求され、ねじ軸の製作に多大な加工負担が強いられるという問題があった。
【０００５】
また、従来のボール非循環型ボールねじからなる動力伝達機構では、多数のボールを転動自在に保持するためのナットに、前述したねじ軸の螺旋状ボール転動溝に対向して適合するような環状ボール転動溝を形成しなければならず、その転動溝に高い加工精度が要求され、ナットの製作にも多大な加工負担が強いられるという問題があり、しかも、このナット内に止め輪、保持器などをナット嵌合方向、すなわち、ねじ軸の軸方向から装着して多数のボールを封止保持しているが、それぞれのボールの転動状態を個別に調整することができず、特定のボールに偏荷重が生じてボールの早期磨損を惹起したりナットやねじ軸を過度に磨損してボールの転動による動力伝達に支障を来すという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、従来の問題を解決するものであって、すなわち、本発明の目的は、ねじ軸を用いることなく簡素なボール保持形態でボールを確実に転動させて従動円筒部材を駆動案内部材の長手方向に沿って円滑に直線移動させる動力伝達機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る本発明は、少なくとも円筒形コイル体からなる駆動案内部材と、該駆動案内部材の外周面に前記円筒形コイル体を構成するコイル線のコイルピッチ間で転動するボール群を介在させた状態で嵌挿してなる従動円筒部材とを備え、前記駆動案内部材の回転運動を駆動案内部材の長手方向に沿った従動円筒部材の直線移動に転換する動力伝達機構であって、前記ボール群が、前記従動円筒部材の少なくとも一端側で従動円筒部材の円周上で少なくとも２カ所に等間隔で位置決め配置されていることにより、前述した課題を解決したものである。
【０００８】
請求項２に係る本発明は、請求項１に記載の構成に加えて、前記ボール群が、前記コイル線の１条を千鳥状に４点で挟持しつつ転動する４個のボールから構成されていることにより、前述した課題を解決したものである。
【０００９】
請求項３に係る本発明は、請求項１に記載の構成に加えて、前記ボール群が、前記コイル線の隣り合った２条のそれぞれを３点で挟持しつつ転動する４個のボールから構成されていることにより、前述した課題を解決したものである。
【００１０】
請求項４に係る本発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の構成に加えて、前記ボールのボール径が、前記円筒形コイル体を構成しているコイル線の線径に略等しく設定されていることにより、前述した課題を解決したものである。
【発明の効果】
【００１１】
そこで、請求項１に係る本発明の動力伝達機構は、少なくとも円筒形コイル体からなる駆動案内部材とこの該駆動案内部材の外周面に前記円筒形コイル体を構成するコイル線のコイルピッチ間で転動するボール群を介在させた状態で嵌挿してなる従動円筒部材とを備えていることにより、ボール群が従来のようなねじ軸を用いることなく簡素なボール保持形態で確実に転動するため、従動円筒部材を駆動案内部材の長手方向に沿って直線移動させることができる。
【００１２】
また、円筒形コイル体を構成するコイル線のコイルピッチ間で転動するボール群が従動円筒部材の少なくとも一端側で従動円筒部材の円周上で少なくとも２カ所に等間隔で位置決め配置されていることにより、これらのボール群が駆動案内部材に対して生じる従動円筒部材の少なくともラジアル方向の負荷を相互に補完し合って転動するため、ボール群の最小限の配置で従動円筒部材を駆動案内部材の長手方向に沿って安定かつ円滑に直線移動させることができるとともに従動円筒部材を移動させるための動力負担を著しく軽減することができる。
【００１３】
ここで、前述した円筒形コイル体が全長に亙って駆動シャフトに固定されている場合には、円筒形コイル体の全長に亙ってコイルピッチが一定に位置決め確保されているため、ボール群を構成するボールが円筒形コイル体の全長に亙って等速かつ安定して転動し、従動円筒部材を駆動案内部材の長手方向に沿って一定速度で円滑に直線移動させることができる。
また、円筒形コイル体の両端のみが駆動シャフトに固定されている場合には、従動円筒部材が駆動案内部材に沿って移動する際に駆動案内部材もしくは従動円筒部材に何らかの衝撃が加わっても円筒形コイル体におけるコイルピッチ間の弾性変形により衝撃を吸収し、従動円筒部材を駆動案内部材の長手方向に沿って弾力的かつ円滑に直線移動させることができる。
【００１４】
そして、請求項２に係る本発明の動力伝達機構によれば、請求項１に記載された動力伝達機構が奏する効果に加えて、ボール群が、コイル線の１条を千鳥状に４点で挟持しつつ転動する４個のボールから構成されていることにより、１条のコイル線が上下各２点でそれぞれ交互に確実に挟持されるため、より少ないボール個数でボールとコイル線との係合を安定させて従動円筒部材を駆動案内部材の長手方向に沿って確実かつ円滑に直線移動させることができる。
【００１５】
さらに、請求項３に係る本発明の動力伝達機構によれば、請求項１に記載された動力伝達機構が奏する効果に加えて、ボール群が、コイル線の隣り合った２条のそれぞれを３点で挟持しつつ転動する４個のボールから構成されていることにより、従動円筒部材を移動させるための動力負担が隣り合った２条のコイル線上に２分されて分散されるため、より少ないボール個数でボールとコイル線との係合を安定させて従動円筒部材を駆動案内部材の長手方向に沿ってより一段と円滑に直線移動させることができる。
【００１６】
また、請求項４に係る本発明の動力伝達機構によれば、請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載された動力伝達機構が奏する効果に加えて、ボールのボール径が円筒形コイル体を構成しているコイル線の線径に略等しくなっていることにより、ボールの発生応力が低減するため、ボールの磨損を抑制して従動円筒部材を駆動案内部材の長手方向に沿って長期に亙って円滑に直線移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施例である動力伝達機構の全体概要図。
【図２】図１の駆動案内部材と従動円筒部材との組み立て分解図。
【図３】図１のＸ１−Ｘ１線方向から見た断面図。
【図４】図１に示す従動円筒部材にボールを保持するボール保持機構の説明図。
【図５】本発明の第１実施例で用いたボール群を拡大した説明図。
【図６】本発明の動力伝達機構を用いた直線作動機の概要図。
【図７】図６の直線作動機が伸長した状態を示す図。
【図８】本発明の第２実施例である動力伝達機構の全体概要図。
【図９】図８のＸ２−Ｘ２線方向から見た断面図。
【図１０】本発明の第３実施例で用いたボール群を拡大した説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の動力伝達機構は、少なくとも円筒形コイル体からなる駆動案内部材と、この駆動案内部材の外周面に前記円筒形コイル体を構成するコイル線のコイルピッチ間で転動するボール群を介在させた状態で嵌挿してなる従動円筒部材とを備えていることにより、駆動案内部材の回転運動を駆動案内部材の長手方向に沿った従動円筒部材の直線移動に転換するとともに、円筒形コイル体を構成するコイル線のコイルピッチ間で転動自在に支持した多数のボールから構成されるボール群が、従動円筒部材の少なくとも一端側で従動円筒部材の円周上で少なくとも２カ所に等間隔で位置決め配置され、少ないボール個数で従動円筒部材を駆動案内部材の長手方向に沿って円滑に直線移動するとともに従動円筒部材を移動させるための動力負担を著しく軽減するものであれば、その具体的な実施の形態は、如何なるものであっても何ら構わない。
【００１９】
例えば、本発明の動力伝達機構で用いる駆動案内部材の具体的な形態については、少なくとも円筒形コイル体からなるものであれば良く、たとえば、円筒形コイル体のみからなるもの、あるいは、円筒形コイル体を円形断面を有する駆動シャフトに密着嵌合し円筒形コイル体の少なくとも両端を固定してなるもののいずれであっても何ら差し支えないが、前者であれば、駆動案内部材の部品点数が少なく製造コストを安価に抑えることができ、後者であれば、円筒形コイル体の座屈を駆動シャフトにより規制することができる。
【００２０】
そして、駆動案内部材に用いる円筒形コイル体の具体的な材質については、高剛性のコイルバネなどの金属製線材やエンジニアリングプラスチックからなるプラスチック製線材のいずれであっても差し支えないが、前者であれば、市販のバネ鋼材をそのまま採用することが可能になるため、ボールの安定した転動が簡便に得ることができ、後者であれば、自己潤滑性を発揮して潤滑油を用いることなくボールが円滑に転動して駆動案内部材の回転運動を従動円筒部材の直線移動に何ら抵抗なく転換することができる。
【００２１】
そして、円筒形コイル体を構成するコイル線の断面形態については、コイルピッチ間においてボールの球面とコイル線のコイル表面とが点接触してボールを転動自在にするものであれば、円形断面を備えたもの、あるいは、楕円断面を備えたもののいずれであっても何ら差し支えない。
【００２２】
本発明の動力伝達機構におけるボール群の具体的な配置形態については、従動円筒部材の少なくとも一端側で従動円筒部材の円周上で少なくとも２カ所に等間隔で位置決め配置されていれば良く、たとえば、従動円筒部材の円周上で１８０°の間隔を開けて２カ所に等間隔で配置しても、１２０°の間隔を開けて３カ所に等間隔で配置しても何ら差し支えない。
また、ボール群は、従動円筒部材の上端領域または下端領域のいずれか一方、若しくは、両方に配置しても何ら差し支えないが、前者の一方に配置した場合であれば、従動円筒部材の部品点数が少なく製造コストを安価に抑えることができ、後者の両方に配置した場合であれば、従動円筒部材を駆動案内部材の長手方向に沿ってより一段と安定かつ円滑に直線移動させることができるとともに従動円筒部材を移動させるための動力負担を著しく軽減することができる。
【実施例】
【００２３】
以下、本発明の実施例である動力伝達機構を図面に基づいて説明する。
ここで、図１は、本発明の一実施例である動力伝達機構の全体概要図であり、図２は、図１の駆動案内部材と従動円筒部材との組み立て分解図であり、図３は、図１のＸ１−Ｘ１線方向から見た断面図であり、図４は、図１に示す従動円筒部材にボールを保持するボール保持機構の説明図であり、図５は、本発明の第１実施例で用いたボール群を拡大した説明図であり、図６は、本発明の動力伝達機構を用いた直線作動機の概要図であり、図７は、図６の直線作動機が伸長した状態を示す図であり、図８は、本発明の第２実施例である動力伝達機構の全体概要図であり、図９は、図８のＸ２−Ｘ２線方向から見た断面図であり、図１０は、本発明の第３実施例で用いたボール群を拡大した説明図である。
【００２４】
まず、本発明の第１実施例である動力伝達機構１００は、図１乃至図２に示すように、円形断面を有する円柱状の駆動シャフト１１１に密着嵌合した高剛性のバネ鋼材からなる円筒形コイル体１１２の両端を固定してなる駆動案内部材１１０を備えているとともに、この駆動案内部材１１０の外周面に円筒形コイル体１１２を構成するコイル線１１２ａのコイルピッチＣＰ間で転動自在に支持した４個のボール１３１から構成される２組のボール群１３０、１３０を介在させた状態で嵌挿してなる従動円筒部材１２０を備えている。
これにより、駆動案内部材１１０の円筒形コイル体１１２として市販のバネ鋼材をそのまま採用することが可能にするとともに、従動円筒部材１２０が駆動案内部材１１０に沿って移動する際に、駆動案内部材１１０もしくは従動円筒部材１２０に何らかの衝撃が加わっても円筒形コイル体１１２におけるコイルピッチＣＰ間の弾性変形により衝撃を吸収し、従動円筒部材１２０を駆動案内部材１１０の長手方向に沿って弾力的かつ円滑に直線移動させるようになっている。
【００２５】
なお、図１に示す符号１１３は、駆動シャフト１１１の突出先端部側に固設して従動円筒部材１２０を駆動案内部材１１０から抜け止めするためのフランジ部材であり、符号１１４は、駆動シャフト１１１の基端部側に固設して図示していない駆動源から伝動されるシャフト側ギヤである。
【００２６】
そして、図３に示すように、前述した従動円筒部材１２０の上端領域には、ボール群１３０、１３０が１８０°位相をずらした２カ所に等間隔に位置決め配置されている。
これにより、これらのボール群１３０、１３０同士が駆動案内部材１１０に対して生じる従動円筒部材１２０のラジアル方向の負荷を相互に補完し合って転動するようになっている。
なお、本第１実施例では、ボール群１３０を２カ所に等間隔に配置したが、本第１実施例の変形例として、１２０°位相をずらした３カ所に等間隔に位置決め配置しても何ら差し支えない。
【００２７】
そして、前述した上方に配置されたボール群１３０、１３０は、図５に示すように、円筒形コイル体１１２を構成しているコイル線１１２ａのコイルピッチＣＰ間で支持されている。
これにより、コイルピッチＣＰ間においてボール１３１の球面とコイル線１１２ａのコイル表面とが相互に点接触状態となるため、相互の接触面積が最小となって接触抵抗を解消し、ボール１３１が転動自在になっている。
【００２８】
さらに、これらのボール群１３０、１３０には、図５に示すように、コイル線１１２ａの１条を千鳥状に４点で挟持しつつ転動する４個のボール１３１が配置されている。
これにより、１条のコイル線１１２ａが上下各２点で交互に確実に挟持されるため、より少ないボール個数でボール１３１とコイル線１１２ａとの係合を安定させるようになっている。
【００２９】
そして、前述した従動円筒部材１２０は、図４に示すように、ボール１３１にそれぞれ対応して位置決めされるボール保持穴１２１ａをそれぞれ設けた円筒スリーブ１２１と、ボール１３１を円筒形コイル体１１２に向けて押圧付勢するボール押圧用バネ１２３と、このボール押圧用バネ１２３をボール保持穴１２１ａ内に位置決め封止するボール封止板１２４とで構成されている。
これにより、ボール１３１は、コイル線１１２ａに押しつけられるようになっている。
【００３０】
さらに、ボール１３１のボール径は、図５に示すように、円筒形コイル体１１２を構成しているコイル線１１２ａの線径に略等しくなっている。
これにより、それぞれのボール１３１に負荷される発生応力を低減して、ボール１３１の磨損を抑制して従動円筒部材１２０を駆動案内部材１１０の長手方向に沿って長期に亙って円滑に直線移動させるようになっている。
【００３１】
以上のようにして得られた本発明の第１実施例である動力伝達機構１００は、円筒形コイル体１１２を構成するコイル線１１２ａのコイルピッチＣＰ間で転動するボール群１３０、１３０が従動円筒部材１２０の一端側で従動円筒部材１２０の円周上で２カ所に等間隔で位置決め配置されていることにより、ボール群が従来のようなねじ軸を用いることなく簡素なボール保持形態で確実に転動するばかりでなく、これらのボール群１３０、１３０が駆動案内部材１１０に対して生じる従動円筒部材１２０の少なくともラジアル方向の負荷を相互に補完し合って転動するため、ボール群１３０、１３０の最小限の配置でボール１３１とコイル線１１２ａとの係合を安定させて従動円筒部材１２０を駆動案内部材１１０の長手方向に沿って安定かつ円滑に直線移動させることができるとともに従動円筒部材１２０を移動させるための動力負担を著しく軽減することができる。
【００３２】
そして、ボール群１３０、１３０には、コイル線１１２ａの１条を千鳥状に４点で挟持しつつ転動する４個のボール１３１が配置されているので、１条のコイル線１１２ａが上下各２点で交互に確実に挟持されるため、より少ないボール個数でボール１３１とコイル線１１２ａとの係合を安定させ従動円筒部材１２０を駆動案内部材１１０の長手方向に沿ってより一段と円滑に直線移動させることができるなど、その効果は甚大である。
【００３３】
つぎに、本発明の動力伝達機構１００を用いた直線作動機ＳＡＭについて、図６乃至図７に基づいて以下に説明する。
すなわち、本発明の動力伝達機構１００を用いた直線作動機ＳＡＭは、駆動源を構成する電動モータＭの回転軸に軸着した駆動ギヤＤＧの回転力を中間ギヤＭＧを介して上述した動力伝達機構１００の一部を構成する駆動シャフト１１１の基端部側に固設したシャフト側ギヤ１１４に動力伝達し、次いで、このシャフト側ギヤ１１４に軸着した動力伝達機構１００の駆動案内部材１１０に動力伝達された回転力を多数のボール１３１を介して従動円筒部材１２０の直線移動に転換すると同時に、従動円筒部材１２０に固着したピストンＰの直線的な進退動作に転換するものである。
なお、図６乃至図７における符号Ｈは、上述した駆動ギヤＤＧ、中間ギヤＭＧ、シャフト側ギヤ１１４、動力伝達機構１００を収容するとともに、上述したピストンＰが突出自在に進退することが可能なハウジングである。
【００３４】
したがって、上述したような直線作動機ＳＡＭは、本発明の動力伝達機構１００を用いていることにより、従来のようなねじ軸を用いることなく合計８個のボールが簡素なボール保持形態で確実に転動するため、駆動源Ｍを用いて回転させた駆動案内部材１１０の回転運動が駆動案内部材１１０の長手方向に沿った従動円筒部材１２０の直線移動に転換され、この従動円筒部材１２０に固着したピストンＰをハウジングＨの長手方向に沿って確実かつ円滑に安定して直線移動させることができる。
【００３５】
そして、４個のボール１３１から構成されるボール群１３０、１３０が、従動円筒部材１２０の一端側で従動円筒部材１２０の円周上で２カ所に等間隔で位置決め配置されていることにより、少ないボール個数でボール１３１とコイル線１１２ａとの係合を安定させ従動円筒部材１２０を駆動案内部材１１０の長手方向に沿って円滑に直線移動させることができるため、この従動円筒部材１２０に固着したピストンＰをハウジングＨの長手方向に沿って移動させるための動力負担を著しく軽減することができるなど、その効果は甚大である。
【００３６】
つぎに、本発明の第２実施例である動力伝達機構２００について、図８に基づいて説明する。
ここで、本第２実施例である動力伝達機構２００におけるボール群２３０Ａ、２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｂの具体的な構成を除く基本的な構成は、前述した第１実施例の動力伝達機構１００と全く同じであるため、第１実施例の動力伝達機構１００におけるそれぞれの部材に付した１００番台の符号を２００番台の符号に読み替えることによって、その説明を省略する。
【００３７】
そこで、本第２実施例の動力伝達機構２００が最も特徴とするボール群２３０Ａ、２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｂの具体的な構成について図８により詳しく説明する。
まず、図８乃至図９に示すように、前述した従動円筒部材２２０の一端側となる上端領域には、ボール群２３０Ａ、２３０Ａが１８０°位相をずらして２カ所に位置決め配置されており、また、従動円筒部材２２０の他端側となる下端領域には、ボール群２３０Ｂ、２３０Ｂが１８０°位相をずらして２カ所に位置決め配置されていて、従動円筒部材２２０の上端領域に配置される２カ所のボール群２３０Ａ、２３０Ａと従動円筒部材２２０の下端領域に配置される２カ所のボール群２３０Ｂ、２３０Ｂとは９０°位相をずらしてそれぞれ配置されている。
すなわち、従動円筒部材２２０の円筒断面でみると、従動円筒部材２２０の他端側に配置されたボール群２３０Ｂ、２３０Ｂが、一端側に配置されたボール群２３０Ａ、２３０Ａの間隔の中間にそれぞれ位置決め配置されている。
これにより、これらのボール群２３０Ａ、２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｂが、駆動案内部材２１０に対して生じる従動円筒部材２２０のスラスト方向とラジアル方向の負荷を相互に補完し合って転動するようになっている。
【００３８】
以上のようにして得られた本発明の第２実施例である動力伝達機構２００は、円筒形コイル体２１２を構成するコイル線２１２ａのコイルピッチＣＰ間で転動するボール群２３０Ａ、２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｂが従動円筒部材２２０の一端側および他端側の両方で従動円筒部材２２０の円周上で２カ所に等間隔で位置決め配置されていることにより、従来のようなねじ軸を用いることなくボール群２３０Ａ、２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｂの簡素なボール保持形態で確実に転動するばかりでなく、これらのボール群２３０Ａ、２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｂが駆動案内部材２１０に対して生じる従動円筒部材２２０のスラスト方向とラジアル方向との負荷を相互に補完し合って転動するため、ボール群２３０Ａ、２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｂの最小限の配置でボール２３１とコイル線２１２ａとの係合を安定させて従動円筒部材２２０を駆動案内部材２１０の長手方向に沿って安定かつ円滑に直線移動させることができるとともに従動円筒部材２２０を移動させるための動力負担を著しく軽減することができる。
【００３９】
そして、これらのボール群２３０Ａ、２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｂには、コイル線２１２ａの１条を千鳥状に４点で挟持しつつ転動する４個のボール２３１が配置されているので、１条のコイル線２１２ａが上下各２点で交互に確実に挟持されるため、より少ないボール個数でボール２３１とコイル線２１２ａとの係合を安定させ従動円筒部材２２０を駆動案内部材２１０の長手方向に沿ってより一段と円滑に直線移動させることができるなど、その効果は甚大である。
【００４０】
つぎに、本発明の第３実施例である動力伝達機構３００について、図１０に基づいて説明する。
ここで、本第３実施例である動力伝達機構３００におけるボール群３３０、３３０の具体的な構成を除く基本的な構成は、前述した第１実施例の動力伝達機構１００と全く同じであるため、第１実施例の動力伝達機構１００におけるそれぞれの部材に付した１００番台の符号を３００番台の符号に読み替えることによって、その説明を省略する。
【００４１】
そこで、本第３実施例の動力伝達機構３００が最も特徴とするボール群３３０、３３０の具体的な構成について図１０により詳しく説明する。
すなわち、第３実施例の動力伝達機構３００における各ボール群３３０、３３０が、コイル線の隣り合った２条のそれぞれを３点で挟持しつつ転動する４個のボール３３１から構成されている。
これにより、従動円筒部材３２０を移動させるための動力負担が、隣り合った２条のコイル線３１２ａ上に２分されて分散するため、より少ないボール個数でボール３３１とコイル線３１２ａとの係合を安定させるようになっている。
【００４２】
以上のようにして得られた本発明の第３実施例である動力伝達機構３００は、円筒形コイル体３１２を構成するコイル線３１２ａのコイルピッチＣＰ間で転動するボール群３３０、３３０が従動円筒部材３２０の一端側で従動円筒部材３２０の円周上で２カ所に等間隔で位置決め配置されていることにより、ボール群が従来のようなねじ軸を用いることなく簡素なボール保持形態で確実に転動するばかりでなく、これらのボール群３３０、３３０が駆動案内部材３１０に対して生じる従動円筒部材３２０の少なくともラジアル方向の負荷を相互に補完し合って転動するため、ボール群３３０、３３０の最小限の配置でボール３３１とコイル線３１２ａとの係合を安定させて従動円筒部材３２０を駆動案内部材３１０の長手方向に沿って安定かつ円滑に直線移動させることができるとともに従動円筒部材３２０を移動させるための動力負担を著しく軽減することができる。
【００４３】
そして、ボール群３３０、３３０には、コイル線３１２ａの隣り合った２条のそれぞれを３点で挟持しつつ転動する４個のボール３３１で構成されていることにより、従動円筒部材３２０を移動させるための動力負担が隣り合った２条のコイル線３１２ａ上に２分されて分散されるため、より少ないボール個数でボール３３１とコイル線３１２ａとの係合を安定させ従動円筒部材３２０を駆動案内部材３１０の長手方向に沿ってより一段と円滑に直線移動させることができるなど、その効果は甚大である。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の第１実施例乃至第３実施例の動力伝達機構１００、２００、３００は、電動モータＭの回転力を直線的な進退動作に転換するための直線作動機ＳＡＭなどとして用いることができる。
【符号の説明】
【００４５】
１００ ，２００ ，３００ ・・・動力伝達機構
１１０ ，２１０ ，３１０ ・・・駆動案内部材
１１１ ，２１１ ，３１１ ・・・駆動シャフト
１１２ ，２１２ ，３１２ ・・・円筒形コイル体
１１２ａ，２１２ａ，３１２ａ・・・コイル線
１１３ ，２１３ ，３１３ ・・・フランジ部材
１１４ ，２１４ ，３１４ ・・・シャフト側ギヤ
１２０ ，２２０ ，３２０ ・・・従動円筒部材
１２１ ，２２１ ，３２１ ・・・円筒スリーブ
１２１ａ，２２１ａ，３２１ａ・・・ボール保持穴
１２２ ，２２２ ，３２２ ・・・ボール押さえ板
１２３ ，２２３ ，３２３ ・・・ボール押圧用バネ
１２４ ，２２４ ，３２４ ・・・ボール封止板
１３０ ，２３０ ，３３０ ・・・ボール群
２３０Ａ ・・・上部領域のボール群
２３０Ｂ ・・・下部領域のボール群
１３１ ，２３１ ，３３１ ・・・ボール
ＳＡＭ ・・・直線作動機
ＣＰ ・・・コイルピッチ
Ｍ ・・・電動モータ（駆動源）
ＤＧ ・・・駆動ギヤ
ＭＧ ・・・中間ギヤ
Ｈ ・・・ハウジング
Ｐ ・・・ピストン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも円筒形コイル体からなる駆動案内部材と、該駆動案内部材の外周面に前記円筒形コイル体を構成するコイル線のコイルピッチ間で転動するボール群を介在させた状態で嵌挿してなる従動円筒部材とを備え、前記駆動案内部材の回転運動を駆動案内部材の長手方向に沿った従動円筒部材の直線移動に転換する動力伝達機構であって、
前記ボール群が、前記従動円筒部材の少なくとも一端側で従動円筒部材の円周上で少なくとも２カ所に等間隔で位置決め配置されていることを特徴とする動力伝達機構。
【請求項２】
前記ボール群が、前記コイル線の１条を千鳥状に４点で挟持しつつ転動する４個のボールから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達機構。
【請求項３】
前記ボール群が、前記コイル線の隣り合った２条のそれぞれを３点で挟持しつつ転動する４個のボールから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達機構。
【請求項４】
前記ボールのボール径が、前記円筒形コイル体を構成しているコイル線の線径に略等しく設定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の動力伝達機構。
【請求項１】
少なくとも円筒形コイル体からなる駆動案内部材と、該駆動案内部材の外周面に前記円筒形コイル体を構成するコイル線のコイルピッチ間で転動するボール群を介在させた状態で嵌挿してなる従動円筒部材とを備え、前記駆動案内部材の回転運動を駆動案内部材の長手方向に沿った従動円筒部材の直線移動に転換する動力伝達機構であって、
前記ボール群が、前記従動円筒部材の少なくとも一端側で従動円筒部材の円周上で少なくとも２カ所に等間隔で位置決め配置されていることを特徴とする動力伝達機構。
【請求項２】
前記ボール群が、前記コイル線の１条を千鳥状に４点で挟持しつつ転動する４個のボールから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達機構。
【請求項３】
前記ボール群が、前記コイル線の隣り合った２条のそれぞれを３点で挟持しつつ転動する４個のボールから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達機構。
【請求項４】
前記ボールのボール径が、前記円筒形コイル体を構成しているコイル線の線径に略等しく設定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の動力伝達機構。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１６３５１７（Ｐ２０１１−１６３５１７Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２９６４９（Ｐ２０１０−２９６４９）
【出願日】平成２２年２月１５日（２０１０．２．１５）
【出願人】（０００００３３５５）株式会社椿本チエイン (861)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１５日（２０１０．２．１５）
【出願人】（０００００３３５５）株式会社椿本チエイン (861)
【Ｆターム（参考）】
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