往復駆動装置
【課題】被駆動部材を往復駆動する装置において、簡易な構成により被駆動部材を往復駆動する力を増大させるとともに、装置における被駆動部材の軸線方向の寸法を縮小する。
【解決手段】ピストン装置１０は、駆動軸２２を有するモータ２０と、駆動軸２２と同軸状の外周面を有して駆動軸２２と一体回転する駆動ローラ２３とを備える。ピストン装置１０は、コイルの軸線を中心として回転可能且つ軸線の方向へ往復動可能に支持されたコイルばね５０を備えている。コイルばね５０のコイルは、駆動ローラ２３の先端部の外径よりも広い間隔の隙間を形成しつつ螺旋状に延びている。コイルの隙間に駆動ローラ２３が挿入され、駆動ローラ２３の外周面がコイルの素線５０ａに接している。
【解決手段】ピストン装置１０は、駆動軸２２を有するモータ２０と、駆動軸２２と同軸状の外周面を有して駆動軸２２と一体回転する駆動ローラ２３とを備える。ピストン装置１０は、コイルの軸線を中心として回転可能且つ軸線の方向へ往復動可能に支持されたコイルばね５０を備えている。コイルばね５０のコイルは、駆動ローラ２３の先端部の外径よりも広い間隔の隙間を形成しつつ螺旋状に延びている。コイルの隙間に駆動ローラ２３が挿入され、駆動ローラ２３の外周面がコイルの素線５０ａに接している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被駆動部材を往復駆動する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の装置として、回転駆動源の回転運動を直線運動に変換する装置がある（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載のものでは、モータの駆動軸に対して同軸状に小径圧縮コイルばねが連結され、この小径圧縮コイルばねが大径圧縮コイルばねに挿入されている。小径圧縮コイルばねと大径圧縮コイルばねとの間には、それらコイルばねに接するように複数のボールが設けられている。そして、モータの駆動により小径圧縮コイルばねが回転させられると、小径圧縮コイルばねの軸線方向へ大径圧縮コイルばねが直線移動させられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２１１７２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載のものでは、小径圧縮コイルばねがモータの駆動軸と等しい速度で回転するため、小径圧縮コイルばねの回転トルクを大きくすることができず、ひいては大径圧縮コイルばねを往復駆動する力を大きくすることができない。ここで、モータの駆動軸と小径圧縮コイルばねとの間に減速機構を設けることも考えられるが、その場合には装置の大型化やコストの上昇を避けることができない。
【０００５】
また、特許文献１に記載のものでは、小径圧縮コイルばねの軸線方向の延長上にモータが設けられているため、装置における小径圧縮コイルばねの軸線方向の寸法が大きくなるといった問題がある。
【０００６】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、被駆動部材を往復駆動する装置において、簡易な構成により被駆動部材を往復駆動する力を増大させるとともに、装置における被駆動部材の軸線方向の寸法を縮小することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。
【０００８】
第１の発明は、往復駆動装置であって、駆動軸を有するモータと、前記駆動軸と同軸状の外周面を有して前記駆動軸と一体回転する駆動部材と、前記駆動部材の外径よりも広い間隔の隙間を形成しつつ螺旋状に延びる螺旋状部を有し、前記螺旋状部の軸線を中心として回転可能且つ前記軸線の方向へ往復動可能に支持された被駆動部材と、を備え、前記螺旋状部の前記隙間に前記駆動部材が挿入され、前記駆動部材の前記外周面が前記螺旋状部に接していることを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、モータの駆動軸が回転すると、その駆動軸と同軸状の外周面を有する駆動部材が、駆動軸と一体回転させられる。ここで、螺旋状部は、駆動部材の外径よりも広い間隔の隙間を形成しつつ螺旋状に延びている。そして、螺旋状部の隙間に駆動部材が挿入され、駆動部材の外周面が螺旋状部に接している。このため、螺旋状部の軸線方向ではなく径方向にモータが配置されることとなり、往復駆動装置における被駆動部材の軸線方向の寸法を縮小することができる。
【００１０】
また、被駆動部材は、螺旋状部の軸線を中心として回転可能、且つ軸線の方向へ往復動可能に支持されている。このため、モータの駆動軸の回転に伴って駆動部材が回転させられ、駆動部材の外周面から螺旋状部に摩擦力が作用すると、螺旋状部が順次送り出されることとなる。したがって、被駆動部材は、螺旋状部の軸線を中心として回転させられつつ、その軸線の方向へ移動させられる。このとき、駆動部材（駆動軸）の回転は、駆動部材の径と螺旋状部の径とに応じた減速比で減速される。したがって、被駆動部材に生じる回転トルクをモータの回転トルクよりも増大させることができ、簡易な構成により被駆動部材を往復駆動する力を増大させることができる。
【００１１】
第２の発明は、前記螺旋状部及び前記駆動部材の前記外周面に、互いに押し合う力を作用させる加力手段を備えるため、螺旋状部と駆動部材の外周面との間に作用する摩擦力を増大させることができる。したがって、螺旋状部と駆動部材の外周面との滑りを抑制することができ、駆動部材の回転トルクを螺旋状部に効率的に伝達することができる。
【００１２】
具体的には、第３の発明のように、前記加力手段は、前記螺旋状部の一重を挟んで前記駆動部材と反対側の前記螺旋状部の前記隙間に挿入された後方部と、前記螺旋状部の一重が前記駆動部材の前記外周面に押し当てられるように前記後方部に力を加える加力部とを備えるといった構成を採用することができる。こうした構成によれば、螺旋状部の隙間のうち、螺旋状部の一重を挟んで駆動部材と反対側に後方部が挿入されている。そして、加力部により後方部に力が加えられ、螺旋状部の一重が駆動部材の外周面に押し当てられる。したがって、螺旋状部と駆動部材の外周面との間に作用する摩擦力を増大させることができる。
【００１３】
さらに、第４の発明では、前記後方部は、前記螺旋状部に接する円筒状面を有しており、前記加力部によって前記円筒状面の軸線を中心として回転可能に支持されている。したがって、駆動部材により螺旋状部が順次送り出される際に、後方部を回転させることができ、螺旋状部と後方部との摩擦抵抗を減少させることができる。その結果、モータの駆動エネルギー損失を減少させることができる。
【００１４】
また、具体的には、第５の発明のように、前記加力手段は、前記螺旋状部が前記駆動部材の前記外周面に押し当てられるように、前記被駆動部材を付勢する付勢部を備え、前記付勢部は前記被駆動部材と一体回転可能に支持されているといった構成を採用することができる。こうした構成によれば、付勢部により被駆動部材が付勢され、螺旋状部の一重が駆動部材の外周面に押し当てられる。したがって、螺旋状部と駆動部材の外周面との間に作用する摩擦力を増大させることができる。さらに、付勢部は被駆動部材と一体回転可能に支持されているため、被駆動部材が回転させられる際に、付勢部にねじれが生じることを抑制することができる。
【００１５】
第６の発明は、前記被駆動部材に連結されるとともに、前記螺旋状部の前記軸線の方向へ往復動可能に支持された往復動部材と、前記往復動部材が前記螺旋状部の前記軸線の方向へ、所定位置よりも移動することを規制する第１規制部と、前記螺旋状部と前記駆動部材の前記外周面とが接した状態を維持しつつ、前記被駆動部材が所定回転量よりも回転することを規制する第２規制部と、を備える。
【００１６】
上記構成によれば、被駆動部材に往復動部材が連結されており、往復動部材は、螺旋状部の軸線の方向へ往復動可能に支持されている。そして、第１規制部により、往復動部材が螺旋状部の軸線方向へ所定位置よりも移動することが規制される。
【００１７】
ここで、被駆動部材が回転可能な状態で、往復動部材の移動が第１規制部により規制された場合には、往復動部材に連結された被駆動部材が、軸線方向への移動が規制された状態で回転するおそれがある。その場合、螺旋状部が駆動部材に対して移動することとなり、螺旋状部と駆動部材の外周面とが離れるおそれがある。そして、螺旋状部と駆動部材の外周面とが離れた状態では、駆動部材の回転を螺旋状部へ伝達することができない。
【００１８】
この点、上記構成によれば、第２規制部によって、螺旋状部と駆動部材の外周面とが接した状態を維持しつつ、被駆動部材が所定回転量よりも回転することが規制される。例えば、往復動部材の移動が第１規制部によって規制されるよりも前に、被駆動部材の回転が第２規制部によって規制される。このため、往復動部材が所定位置よりも移動することを規制する第１規制部を備える場合であっても、螺旋状部と駆動部材の外周面とが離れることを抑制することができ、駆動部材から螺旋状部へ回転トルクを安定して伝達することができる。
【００１９】
第７の発明では、前記第２規制部は、前記螺旋状部の前記軸線の方向へ前記螺旋状部に沿って延びるとともに、前記被駆動部材と一体回転可能に設けられており、前記被駆動部材が前記所定回転量だけ回転した場合に、前記駆動部材と前記第２規制部とが当たるように、前記駆動部材及び前記第２規制部が配置されている。
【００２０】
上記構成によれば、第２規制部は、螺旋状部の軸線の方向へ螺旋状部に沿って延びるとともに、被駆動部材と一体回転可能に設けられている。このため、被駆動部材が回転させられることに伴って、第２規制部が被駆動部材と一体回転させられる。そして、被駆動部材が上記所定回転量だけ回転した場合に、駆動部材と第２規制部とが当たるように、駆動部材及び第２規制部が配置されている。このため、被駆動部材が回転しつつ軸線方向へ移動し、被駆動部材が上記所定回転量だけ回転した場合に、第２規制部が駆動部材に当たって被駆動部材の回転が規制される。したがって、簡易な構成により、螺旋状部と駆動部材の外周面とが接した状態を維持しつつ、被駆動部材が所定回転量よりも回転することを規制することができる。
【００２１】
第８の発明では、前記駆動部材の前記外周面には、複数の歯が設けられており、前記螺旋状部において前記駆動部材の前記外周面と接する部分には、前記駆動部材の前記歯と噛み合う複数の歯が設けられている。
【００２２】
上記構成によれば、駆動部材の外周面に設けられた歯が、螺旋状部において駆動部材の外周面と接する部分に設けられた歯と噛み合っている。このため、駆動部材の回転トルクを、螺旋状部に効率的に伝達することができる。その結果、被駆動部材に生じる回転トルクをより増大させることができ、被駆動部材を往復駆動する力をより増大させることができる。
【００２３】
第９の発明では、前記螺旋状部の前記軸線と前記駆動軸の軸線とが直交しているため、螺旋状部の周方向に対して駆動軸の軸線、すなわち駆動部材の外周面の軸線が直交することとなる。このため、駆動部材の回転トルクが伝達される方向と、螺旋状部が送り出される方向とを一致させることができる。したがって、駆動部材の回転トルクを、螺旋状部に効率的に伝達することができる。
【００２４】
第１０の発明では、前記螺旋状部は、コイルばねにより形成されているといった構成を採用している。こうした構成によれば、安価なコイルばねにより螺旋状部を形成することができるとともに、被駆動部材から対象物へ力を作用させる際に、コイルばねの弾性力が対象物へ作用した状態にすることができる。したがって、被駆動部材から対象物へ弾性力を作用させる構成を採用しつつも、被駆動部材を往復駆動する力を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態のピストン装置を示す部分断面図。
【図２】駆動ローラ及び支持ローラとその周辺を示す拡大図。
【図３】図１のピストン装置の変形例を示す部分断面図。
【図４】駆動ローラ及び支持ローラとその周辺の変形例を示す拡大図。
【図５】駆動ローラ及び支持ローラとその周辺の他の変形例を示す拡大図。
【図６】図１のピストン装置の他の変形例を示す部分断面図。
【図７】第２実施形態のハンド装置を示す部分断面図。
【図８】把持機構を上から見た部分断面図。
【図９】駆動ローラ及び回り止め部とその周辺を示す拡大図。
【図１０】把持機構の全閉状態を示す部分断面図。
【図１１】駆動ローラ及び回り止めピンとその周辺を示す拡大図。
【図１２】往復駆動装置の変形例を示す正面図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（第１実施形態）
以下、第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、ベルトコンベア等に適用され、搬送されるワークをピストンの往復駆動により停止させるピストン装置として具体化している。
【００２７】
図１は、本実施形態のピストン装置１０を示す部分断面図である。同図に示すように、ピストン装置１０は、ボディ１１，ステッピングモータ２０，シリンダ３０，ピストン４０，コイルばね５０等を備えている。なお、図１の上下方向はピストン装置１０が設置される場合の上下方向と一致しており、ピストン装置１０はピストン４０を上下方向へ往復駆動する。
【００２８】
ボディ１１は、金属材料等で円筒状に形成されている。ボディ１１において、軸線方向の一端寄りの側部には開口部１２が設けられており、軸線方向における他端にはシリンダ３０が取り付けられている。開口部１２には、開口部２１ａを有するブラケット２１を介して、ステッピングモータ２０（モータ）が取り付けられている。モータ２０は、駆動軸２２を有しており、ボディ１１の軸線と駆動軸２２の軸線とが垂直になるように、モータ２０がボディ１１に取り付けられている。駆動軸２２は、ブラケット２１の開口部２１ａ及びボディ１１の開口部１２を通じて、ボディ１１の外部から内部へ挿入されている。駆動軸２２の先端には、駆動ローラ２３が取り付けられている。駆動ローラ２３（駆動部材）は、円柱状に形成されており、駆動軸２２と一体回転する。駆動ローラ２３の軸線は、駆動軸２２の軸線と一致している。駆動ローラ２３は、駆動軸２２と同軸状の外周面を有している。
【００２９】
シリンダ３０は、金属材料等で円筒状に形成されている。シリンダ３０の軸線は、上記ボディ１１の軸線と一致している。シリンダ３０の内部には、円柱状のピストン４０が挿入されている。ピストン４０（往復動部材）は、滑り軸受３１によって、ボディ１１の軸線方向へ往復動可能に支持されている。ピストン４０の外周面には、その軸線方向へ延びるように平面部４０ａが設けられている。すなわち、ピストン４０において、平面部４０ａが設けられた部分の断面形状は「Ｄ」字状になっている。ピストン４０において、平面部４０ａが設けられた部分の外周には、断面形状が「Ｄ」字状の貫通孔を有する回り止め部材３２が嵌合されている。回り止め部材３２は、シリンダ３０の上端に固定されている。したがって、ピストン４０は、その軸線を中心とした回転が規制された状態で、軸線方向へ往復動可能となっている。
【００３０】
ピストン４０の下端部（モータ２０に近い側の端部）には、スラスト軸受３３及びラジアル軸受３４を介して、コイルばね５０の保持部５１がボルト４１で締結されている。保持部５１は円板状に形成されており、その外周にはガイドリング５２が設けられている。ガイドリング５２の外周面は、ボディ１１の内周面と円滑に摺動可能となっている。このため、保持部５１は、ピストン４０によって、ガイドリング５２を介してピストン４０の軸線を中心として回転可能に支持されている。また、保持部５１は、ピストン４０の往復動に伴って、ボディ１１の軸線方向へガイドリング５２によりガイドされる。その際、ピストン４０と保持部５１との間に作用する軸線方向の荷重は、スラスト軸受３３によって受け止められる。なお、保持部５１の外周には、センサ等により保持部５１の位置を検出するための磁石５３が設けられている。
【００３１】
保持部５１の下部（ピストン４０と反対側の部分）には、上記コイルばね５０が取り付けられている。コイルばね５０（被駆動部材）は、その上端（一端）が保持部５１によりかしめられることで、保持部５１の下部に固定されている。コイルばね５０の軸線は、上記ボディ１１の軸線と一致している。このため、コイルばね５０は、保持部５１を介して、コイルの軸線を中心として回転可能、且つその軸線の方向へ往復動可能に支持されている。
【００３２】
コイルばね５０のコイル（螺旋状部）は、上記駆動ローラ２３の先端部の外径よりも広い間隔の隙間を形成しつつ、螺旋状に延びている。すなわち、コイルの素線５０ａ（一重）と素線５０ａ（一重）との間隔は、駆動ローラ２３の先端部の外径よりも広くなっている。そして、コイルの素線５０ａと素線５０ａとの隙間に、駆動ローラ２３の先端部が挿入されている。コイルばね５０には、ピストン４０の重量，保持部５１の重量，コイルばね５０の自重等が下方へ作用している。
【００３３】
このため、コイルばね５０の素線５０ａは、駆動ローラ２３の上面（外周面）に接している。すなわち、コイルばね５０は、駆動ローラ２３によって支持されている。換言すれば、駆動ローラ２３の外周面がコイルばね５０の素線５０ａに接するように、コイルの隙間に駆動ローラ２３の先端部が挿入されている。そして、そのような状態となるように、モータ２０がボディ１１に取り付けられている。モータ２０の駆動軸２２の軸線は、コイルばね５０の軸線と垂直になっている。
【００３４】
次に、コイルばね５０の素線５０ａ（一重）を駆動ローラ２３に押し当てる構成について説明する。図２は、駆動ローラ及び支持ローラとその周辺を示す拡大図であり、同図（ａ）は同図（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。
【００３５】
同図に示すように、駆動ローラ２３は、鋼等で形成されており、互いの軸線が一致した先端部２５，円筒状部２４，フランジ部２６を備えている。円筒状の円筒状部２４の一端に円柱状の先端部２５が設けられており、他端にフランジ状のフランジ部２６が設けられている。円筒状部２４及びフランジ部２６の内部には、モータ２０の駆動軸２２が圧入されている。先端部２５には、括れ部２５ａが設けられており、括れ部２５ａの外径は先端部２５の軸線方向の中間に近付くほど小さくなっている。先端部２５の軸線を含む縦断面において、括れ部２５ａの曲率半径は、コイルばね５０における素線５０ａの外周面の曲率半径と等しくなっている。このため、括れ部２５ａの外周面と素線５０ａの外周面とは線接触している。
【００３６】
駆動ローラ２３の外周には、ローラホルダ６０が取り付けられている。ローラホルダ６０（加力部）は、楕円板状に形成されており、その長軸方向に２つの貫通孔が並んで形成されている。２つの貫通孔の内周には、ラジアル軸受６１，６２がそれぞれ取り付けられている。ラジアル軸受６１，６２には、駆動ローラ２３及び支持ローラ６３がそれぞれ挿入されている。このため、駆動ローラ２３及び支持ローラ６３は、ローラホルダ６０によって回転可能に支持されている。
【００３７】
ラジアル軸受６１の端面に駆動ローラ２３の上記フランジ部２６が当たっており、ローラホルダ６０がフランジ部２６の方向へ外れることが抑制されている。ローラホルダ６０がコイルばね５０の素線５０ａの方向へ外れることは、素線５０ａに駆動ローラ２３の括れ部２５ａが係合することで抑制されている。
【００３８】
支持ローラ６３（後方部）は、鋼等で円柱状に形成されており、互いの軸線が一致した円柱部６４，先端部６５を備えている。先端部６５には、括れ部６５ａが設けられており、括れ部６５ａの外径は先端部６５の軸線方向の中間に近付くほど小さくなっている。先端部６５（支持ローラ６３）の軸線を含む縦断面において、括れ部６５ａの曲率半径は、コイルばね５０における素線５０ａの外周面の曲率半径と等しくなっている。このため、括れ部６５ａの外周面（円筒状面）と素線５０ａの外周面とは線接触している。
【００３９】
円柱部６４の外周には、ローラホルダ６０（ラジアル軸受６２）の厚さよりも若干広い間隔をおいて２つの溝が設けられており、それらの溝にそれぞれ止め輪６６が嵌められている。そして、ラジアル軸受６２の両端面に止め輪６６がそれぞれ当たっており、支持ローラ６３がその軸線方向へローラホルダ６０から外れることが抑制されている。コイルばね５０の素線５０ａに支持ローラ６３の括れ部６５ａが係合することによっても、支持ローラ６３がその軸線方向へローラホルダ６０から外れることが抑制されている。
【００４０】
支持ローラ６３の先端部６５の径は、駆動ローラ２３の先端部２５の径よりも小さくなっている。そして、コイルの素線５０ａと素線５０ａとの隙間に、支持ローラ６３の先端部６５が挿入されている。すなわち、コイルばね５０の素線５０ａ（一重）を挟んで、駆動ローラ２３と反対側のコイルの隙間に支持ローラ６３が挿入されている。駆動ローラ２３の軸線と支持ローラ６３の軸線とは平行であり、駆動ローラ２３の軸線及び支持ローラ６３の軸線は、これらのローラ２３，６３が接している素線５０ａの軸線に垂直となっている。
【００４１】
同図（ａ）に示すように、ローラホルダ６０において、ラジアル軸受６１とラジアル軸受６２との間には切り欠き６７が設けられている。切り欠き６７は、ローラホルダ６０の厚さ方向にローラホルダ６０を貫通している。ローラホルダ６０は、弾性が比較的大きい金属材料等で形成されており、切り欠き６７の幅を狭くする方向、すなわちラジアル軸受６１，６２同士を近付ける方向の弾性力を生じさせている。
【００４２】
このため、同図（ｂ）に示すように、駆動ローラ２３と支持ローラ６３とでコイルばね５０の素線５０ａを挟持した状態では、駆動ローラ２３の外周面及び支持ローラ６３の外周面が、素線５０ａの外周面に押し当てられる。換言すれば、支持ローラ６３によって素線５０ａが押されることによって、素線５０ａの外周面が駆動ローラ２３の括れ部２５ａの外周面に押し当てられる。なお、ローラホルダ６０，ラジアル軸受６１，６２，支持ローラ６３によって、コイルばね５０の素線５０ａ及び駆動ローラ２３の外周面に、互いに押し合う力を作用させる加力手段が構成される。
【００４３】
次に、図１，２を参照して、ピストン装置１０の動作を説明する。
【００４４】
モータ２０の駆動軸２２が回転させられると、駆動軸２２に取り付けられた駆動ローラ２３が、駆動軸２２と一体回転させられる。ここで、コイルばね５０の素線５０ａは、ピストン４０の重量，保持部５１の重量，コイルばね５０の自重等により、駆動ローラ２３の外周面に押し当てられている。さらに、ローラホルダ６０が生じさせる弾性力に基づいて、支持ローラ６３により素線５０ａが駆動ローラ２３の方向へ押され、素線５０ａの外周面が駆動ローラ２３の括れ部２５ａの外周面に押し当てられている。
【００４５】
このため、駆動ローラ２３とコイルばね５０の素線５０ａとの間に比較的大きな摩擦力が作用し、コイルばね５０の素線５０ａが駆動ローラ２３により順次送り出される。このとき、駆動ローラ２３の括れ部２５ａの外周面と素線５０ａの外周面とは線接触しているため、駆動ローラ２３とコイルばね５０の素線５０ａとの間に作用する摩擦力を増大させることができ、駆動ローラ２３と素線５０ａとの滑りを抑制することができる。また、素線５０ａが送り出されることに伴って、素線５０ａを挟んで駆動ローラ２３と反対側で接している支持ローラ６３に対して、素線５０ａが移動することとなる。ここで、支持ローラ６３は、ローラホルダ６０にラジアル軸受６２を介して回転可能に支持されているため、素線５０ａにより支持ローラ６３が回転させられ、素線５０ａと支持ローラ６３との間に作用する摩擦力が軽減される。
【００４６】
コイルばね５０は、コイルの軸線を中心として回転可能、且つ軸線の方向へ往復動可能に支持されている。このため、コイルばね５０の素線５０ａが順次送り出されることにより、コイルばね５０は、コイルの軸線を中心として回転させられつつ、その軸線に沿って上方（シリンダ３０の方向）へ移動させられる。このとき、駆動ローラ２３（駆動軸２２）の回転は、駆動ローラ２３の先端部２５の径とコイルの径とに応じた減速比で減速される。例えば、コイルの径が駆動ローラ２３の径の６倍であれば、駆動ローラ２３が６回転することでコイルばね５０が１回転し、その場合に回転の減速比は６となる。そして、コイルばね５０が１回転すると、コイルばね５０はコイルの１ピッチ分だけ軸線方向へ移動させられる。コイルばね５０の移動量は、モータ２０の回転ステップ数（回転量）によって制御される。
【００４７】
コイルばね５０が上方へ移動させられると、保持部５１を介してコイルばね５０に連結されたピストン４０が上方へ移動させられる。このとき、ピストン４０は、回り止め部材３２によって回転が規制されているため、ピストン４０に対してコイルばね５０及び保持部５１が回転する。そして、ピストン４０は、その軸線を中心とした回転が規制された状態で、図１に二点差線で示すように上方へと移動させられる。その結果、ピストン４０がベルトコンベアのベルト上面よりも突出することとなり、ベルトにより搬送されるワークがピストン４０の側面に当たって停止させられる。
【００４８】
その後、ピストン４０を下降させる場合には、ピストン４０の上昇時と逆方向へモータ２０を回転させる。これにより、コイルばね５０の素線５０ａが、ピストン４０の上昇時と逆方向へ順次送り出される。このため、コイルばね５０は、コイルの軸線を中心として回転させられつつ、その軸線に沿って下方へ移動させられる。その結果、実線で示すように、ピストン４０が初期位置まで下降させられる。
【００４９】
以上詳述した本実施形態は以下の利点を有する。
【００５０】
・モータ２０の駆動軸２２が回転すると、その駆動軸２２と同軸状の外周面を有する駆動ローラ２３が、駆動軸２２と一体回転させられる。ここで、コイルばね５０のコイルは、駆動ローラ２３先端部２５の外径よりも広い間隔の隙間を形成しつつ螺旋状に延びている。そして、コイルの隙間に駆動ローラ２３の先端部２５が挿入され、駆動ローラ２３の外周面がコイルの素線５０ａに接している。このため、コイルの軸線方向ではなく径方向にモータ２０が配置されることとなり、ピストン装置１０におけるコイルばね５０の軸線方向の寸法を縮小することができる。
【００５１】
・コイルばね５０は、保持部５１を介して、コイルの軸線を中心として回転可能、且つ軸線の方向へ往復動可能に支持されている。このため、モータ２０の駆動軸２２の回転に伴って駆動ローラ２３が回転させられ、駆動ローラ２３の外周面からコイルに摩擦力が作用すると、コイルの素線５０ａが順次送り出されることとなる。したがって、コイルばね５０は、コイルの軸線を中心として回転させられつつ、その軸線の方向へ移動させられる。このとき、駆動ローラ２３（駆動軸２２）の回転は、駆動ローラ２３の先端部２５の径とコイルの径とに応じた減速比で減速される。したがって、コイルばね５０に生じる回転トルクをモータ２０の回転トルクよりも増大させることができ、簡易な構成によりコイルばね５０、ひいてはピストン４０を往復駆動する力を増大させることができる。
【００５２】
・ピストン装置１０は、コイル及び駆動ローラ２３の外周面に、互いに押し合う力を作用させる加力手段を備えるため、コイルと駆動ローラ２３の外周面との間に作用する摩擦力を増大させることができる。したがって、コイルと駆動ローラ２３の外周面との滑りを抑制することができ、駆動ローラ２３の回転トルクをコイルばね５０に効率的に伝達することができる。具体的には、加力手段は、コイルの素線５０ａを挟んで駆動ローラ２３と反対側のコイルの隙間に挿入された支持ローラ６３と、コイルの素線５０ａが駆動ローラ２３の外周面に押し当てられるように支持ローラ６３に力を加えるローラホルダ６０とを備えている。こうした構成によれば、ローラホルダ６０により支持ローラ６３に力が加えられ、コイルの素線５０ａが駆動ローラ２３の外周面に押し当てられる。
【００５３】
・支持ローラ６３は、コイルの素線５０ａに接する括れ部６５ａ（円筒状面）を有しており、ローラホルダ６０及びラジアル軸受６２によって、括れ部６５ａの軸線を中心として回転可能に支持されている。したがって、駆動ローラ２３によりコイルの素線５０ａが順次送り出される際に、支持ローラ６３を回転させることができ、コイルの素線５０ａと支持ローラ６３との摩擦抵抗を減少させることができる。その結果、モータ２０の駆動エネルギー損失を減少させることができる。さらに、括れ部６５ａの外周面と素線５０ａの外周面とは線接触しているため、それらの接触圧を低減することができ、支持ローラ６３から素線５０ａへより大きな力を作用させることが可能となる。
【００５４】
・コイルばね５０の軸線と駆動軸２２の軸線とが直交しているため、コイルの周方向に対して駆動軸２２の軸線、すなわち駆動ローラ２３の外周面の軸線が直交することとなる。このため、駆動ローラ２３の回転トルクが伝達される方向と、コイルの素線５０ａが送り出される方向とを一致させることができる。したがって、駆動ローラ２３の回転トルクを、コイルばね５０に効率的に伝達することができる。
【００５５】
・駆動ローラ２３により順次送り出される螺旋状部として、コイルばね５０を採用している。こうした構成によれば、安価なコイルばね５０により螺旋状部を形成することができるとともに、コイルばね５０から対象物へ力を作用させる際に、コイルばね５０の弾性力が対象物へ作用した状態にすることができる。したがって、コイルばね５０から対象物へ弾性力を作用させる構成を採用しつつも、コイルばね５０を往復駆動する力を増大させることができる。
【００５６】
なお、上記第１実施形態を、次のように変形して実施することもできる。第１実施形態と同一の部材については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００５７】
・図３は、図１のピストン装置１０の変形例を示す部分断面図である。ピストン１４０の上端部（コイルばね５０と反対側の端部）には、フランジ部１４２が設けられている。フランジ部１４２は、ピストン１４０が初期位置（所定位置）よりも下方へ移動すると、回り止め部材３２に当たるようになっている。そして、回り止め部材３２及びフランジ部１４２（第１規制部）により、ピストン１４０が初期位置よりも下方へ移動することが規制される。また、保持部５１には、コイルばね５０の軸線方向へコイルばね５０の内周に沿って延びるピン１５４（第２規制部）が、コイルばね５０と一体回転可能に設けられている。駆動ローラ１２３は、図１の駆動ローラ２３よりも長く形成されており、駆動ローラ１２３の先端部はコイルばね５０の内周まで突出している。そして、コイルばね５０が上方から初期位置まで下降した場合（所定回転量だけ回転した場合）に、駆動ローラ１２３とピン１５４とが当たるように、駆動ローラ１２３及びピン１５４が配置されている。
【００５８】
ここで、コイルばね５０が回転可能な状態で、ピストン１４０の移動が回り止め部材３２及びフランジ部１４２により規制された場合には、ピストン１４０に連結されたコイルばね５０が、軸線方向への移動が規制された状態で回転するおそれがある。その場合、コイルばね５０の素線５０ａが駆動ローラ１２３に対して移動することとなり、素線５０ａと駆動ローラ１２３の外周面とが離れるおそれがある。そして、素線５０ａと駆動ローラ１２３の外周面とが離れた状態では、駆動ローラ１２３の回転を素線５０ａへ伝達することができない。
【００５９】
この点、上記構成によれば、ピン１５４によって、素線５０ａと駆動ローラ１２３の外周面とが接した状態を維持しつつ、コイルばね５０が初期位置よりも回転することが規制される。すなわち、ピストン１４０の移動が回り止め部材３２及びフランジ部１４２によって規制されるよりも前に、コイルばね５０の回転がピン１５４によって規制される。このため、ピストン１４０が初期位置よりも移動することを規制する回り止め部材３２及びフランジ部１４２を備える場合であっても、コイルばね５０の素線５０ａと駆動ローラ１２３の外周面とが離れることを抑制することができる。したがって、駆動ローラ１２３から素線５０ａへ回転トルクを安定して伝達することができる。
【００６０】
・図４は、駆動ローラ２２３及び支持ローラ２６５とその周辺の変形例を示す拡大図である。すなわち、コイル及び駆動ローラ２２３の外周面に、互いに押し合う力を作用させる加力手段を以下のように構成することもできる。加力手段は、コイルの素線５０ａを挟んで駆動ローラ２２３と反対側のコイルの隙間に挿入された支持ローラ６３と、コイルの素線５０ａが駆動ローラ２２３の外周面に押し当てられるように、支持ローラ６３に力を加えるローラホルダ２６０及びねじりばね２６８とを備えている。
【００６１】
駆動ローラ２２３及び支持ローラ２６５は、ローラホルダ２６０によって回転可能に支持されている。ねじりばね２６８は、駆動ローラ２２３の外周に設けられている。ねじりばね２６８の一端がローラホルダ２６０に設けられた穴２６９に挿入されており、他端がブラケット２１の開口部２１ａに当てられている。そして、同図（ｂ）において、ねじりばね２６８は、駆動ローラ２２３を中心としてローラホルダ２６０を時計回りに回転させるように、ローラホルダ２６０に回転力を作用させる。こうした構成によっても、ローラホルダ２６０及びねじりばね２６８により支持ローラ６３に力が加えられ、コイルの素線５０ａが駆動ローラ２２３の外周面に押し当てられる。
【００６２】
・図５は、駆動ローラ２３及び支持ローラ６３とその周辺の他の変形例を示す拡大図である。同図に示すように、コイルの素線５０ａを挟んで駆動ローラ２３と反対側のコイルの隙間に、複数の支持ローラ６３を挿入するようにしてもよい。ここでは、２つの支持ローラ６３が間隔をおいて設けられている。この場合であっても、図２に示した加力手段に準じた構成や、図４に示した加力手段に準じた構成を採用することにより、コイルの素線５０ａが駆動ローラ２３の外周面に押し当てられるようにすることができる。なお、支持ローラ６３に代えて、コイルの素線５０ａと摺動する摺動部材を設けることもできる。
【００６３】
・図６は、図１のピストン装置１０の他の変形例を示す部分断面図である。同図に示すように、加力手段の他の変形例として、コイルばね５０の素線５０ａが駆動ローラ２３の外周面に押し当てられるように、コイルばね５０を下方（シリンダ３０と反対方向）へ付勢する引っ張りばね３６０（付勢部）を備え、引っ張りばね３６０がコイルばね５０と一体回転可能に支持されている構成を採用することもできる。
【００６４】
回転ピン３６１の両端部は、ボディ１１の下端部（シリンダ３０と反対側の端部）の内周面に設けられた環状の溝３６２に、摺動可能に係合している。このため、回転ピン３６１は、コイルばね５０の軸線方向への移動が規制された状態で、コイルばね５０の軸線を中心として回転可能に支持されている。そして、引っ張りばね３６０の一端はボルト３４１を介して保持部５１に固定されており、他端は回転ピン３６１を介してボディ１１によって、引っ張りばね３６０の軸線（コイルばね５０の軸線）を中心として回転可能に支持されている。
【００６５】
こうした構成によれば、引っ張りばね３６０によりコイルばね５０が下方へ付勢され、コイルばね５０の素線５０ａ（一重）が駆動ローラ２３の外周面に押し当てられる。したがって、素線５０ａと駆動ローラ２３の外周面との間に作用する摩擦力を増大させることができる。さらに、引っ張りばね３６０は、回転ピン３６１を介してボディ１１によって、コイルばね５０と一体回転可能に支持されているため、コイルばね５０が回転させられる際に、コイルばね５０にねじれが生じることを抑制することができる。なお、引っ張りばね３６０に代えて、弾性ゴム等で形成された引っ張りゴムを採用することもできる。
【００６６】
・加力手段の他の変形例として、駆動ローラ２３を磁石で形成することにより、コイルの素線５０ａが駆動ローラ２３の外周面に押し当てられるようにすることもできる。
【００６７】
（第２実施形態）
以下、第２実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、多関節ロボットの手首に取り付けられるハンド装置として具体化している。
【００６８】
図７は、本実施形態のハンド装置４１０を示す部分断面図である。同図に示すように、ハンド装置４１０は、ボディ４１１，ステッピングモータ４２０，ロッド４４０，コイルばね４５０，把持片４４４Ａ等を備えている。なお、図７の上下方向は、ロボットの基本姿勢においてハンド装置４１０が取り付けられる場合の上下方向と一致しており、この状態ではハンド装置４１０はロッド４４０を水平方向へ往復駆動する。
【００６９】
ボディ４１１は、金属材料等で有底の円筒状に形成されている。ボディ４１１の側部には開口部４１２が設けられており、ボディ４１１の軸線方向における一端には把持機構４７０が取り付けられている。開口部４１２には、開口部４２１ａを有するブラケット４２１を介して、ステッピングモータ４２０（モータ）が取り付けられている。モータ４２０は、駆動軸４２２を有しており、ボディ４１１の軸線と駆動軸４２２の軸線とが垂直になるように、モータ４２０がボディ４１１に取り付けられている。
【００７０】
駆動軸４２２は、ブラケット４２１の開口部４２１ａ及びボディ４１１の開口部４１２を通じて、ボディ４１１の外部から内部へ挿入されている。駆動軸４２２の先端には、駆動ローラ４２３が取り付けられている。駆動ローラ４２３（駆動部材）は、円柱状に形成されており、駆動軸４２２と一体回転する。駆動ローラ４２３の軸線は、駆動軸４２２の軸線と一致している。駆動ローラ４２３は、駆動軸４２２と同軸状の外周面を有している。
【００７１】
ボディ４１１の軸線方向における一端の中央には、貫通孔４１４が設けられている。貫通孔４１４の中心は、上記ボディ４１１の軸線と一致している。貫通孔４１４には、円筒状の作動部材４４１が挿入されている。作動部材４４１（往復動部材）は、滑り軸受４３５を介してボディ４１１によって、ボディ４１１の軸線方向へ往復動可能に支持されている。作動部材４４１の軸線は、ボディ４１１の軸線と一致している。作動部材４４１の外周面には、その軸線方向へ延びるようにキー溝４４１ａが設けられている。キー溝４４１ａには、ボディ４１１に設けられた貫通孔を通じて、ピン４３２の先端部が挿入されている。したがって、作動部材４４１は、その軸線を中心とした回転が規制された状態で、軸線方向へ往復動可能となっている。
【００７２】
作動部材４４１においてモータ４２０側の端部には、ロッド４４０が固定されている。ロッド４４０は円柱状に形成されており、その両端部の外周には環状のメタルブッシュ４３３，４３４がそれぞれ設けられている。ロッド４４０のメタルブッシュ４３４が設けられた側の端部には、フランジ４４０ａが設けられている。フランジ４４０ａはメタルブッシュ４３４の側面に当たっており、ロッド４４０からメタルブッシュ４３４が抜けることが、フランジ４４０ａにより防止されている。
【００７３】
ロッド４４０の外周においてメタルブッシュ４３３，４３４の間には、コイルばね４５０の保持部４５１が設けられている。保持部４５１は、金属材料等で円筒状に形成されており、その一端にはフランジ部４５１ａが設けられている。ロッド４４０の外周面と保持部４５１の内周面との間には、若干の隙間（クリアランス）が設けられている。フランジ部４５１ａの外周面は、ボディ４１１の内周面と摺動可能に接している。
【００７４】
保持部４５１の軸線方向の両端部は、メタルブッシュ４３３，４３４を介してロッド４４０によって、回転可能に支持されている。保持部４５１の軸線及びロッド４４０の軸線は、ボディ４１１の軸線及び作動部材４４１の軸線と一致している。また、保持部５１の軸線方向における両端面の一部は、メタルブッシュ４３３，４３４の端面にそれぞれ当たっている。このため、ロッド４４０と保持部４５１との間に作用する軸線方向の荷重は、メタルブッシュ４３３，４３４によって受け止められる。
【００７５】
保持部４５１のフランジ部４５１ａには、上記コイルばね４５０が取り付けられている。コイルばね５０（被駆動部材）は、その一端がフランジ部４５１ａによりかしめられることで、保持部４５１の端部に固定されている。コイルばね４５０の軸線は、上記ボディ４１１の軸線と一致している。このため、コイルばね４５０は、保持部４５１を介してロッド４４０によって、コイルばね４５０の軸線を中心として回転可能に支持されている。且つ、コイルばね４５０は、ロッド４４０、作動部材４４１及び滑り軸受４３５を介してボディ４１１によって、軸線方向へ往復動可能に支持されている。このとき、保持部４５１のフランジ部４５１ａは、ボディ４１１の内周面によって軸線方向へガイドされる。
【００７６】
コイルばね４５０のコイル（螺旋状部）は、上記駆動ローラ４２３の先端部４２５の外径よりも広い間隔の隙間を形成しつつ、螺旋状に延びている。すなわち、コイルの素線４５０ａ（一重）と素線４５０ａ（一重）との間隔は、駆動ローラ４２３の先端部４２５の外径よりも広くなっている。そして、コイルの素線４５０ａと素線４５０ａとの隙間に、駆動ローラ４２３の先端部４２５が挿入されている。
【００７７】
コイルばね４５０の素線４５０ａは、駆動ローラ４２３の図７における右側面（外周面）に接している。すなわち、駆動ローラ４２３の外周面がコイルばね４５０の素線４５０ａに接するように、コイルの隙間に駆動ローラ４２３の先端部４２５が挿入されている。そして、そのような状態となるように、モータ４２０がボディ４１１に取り付けられている。モータ４２０の駆動軸４２２の軸線は、コイルばね４５０の軸線と垂直になっている。
【００７８】
次に、図８を併せて参照して、上記把持機構４７０について説明する。図８は、把持機構４７０を上から見た部分断面図である。把持機構４７０は、カム部材４４３Ａ，４４３Ｂ、ねじりばね４４６、把持片４４４Ａ，４４４Ｂ等を備えている。
【００７９】
上記ボディ４１１において、把持機構４７０の内部へ上記作動部材４４１が挿入されている。ボディ４１１には、作動部材４４１を挟んで対称に、一対の支持ピン４４７が設けられている。また、ボディ４１１には、作動部材４４１を挟んで対称に、一対の回り止めピン４４５が設けられている。支持ピン４４７の軸線及び回り止めピン４４５の軸線は、作動部材４４１の軸線に対して垂直になっている。支持ピン４４７の軸線と回り止めピン４４５の軸線とは平行になっている。
【００８０】
把持片４４４Ａ，４４４Ｂは、ボディ４１１によって、作動部材４４１の軸線及び回り止めピン４４５（支持ピン４４７）の軸線の双方に対して垂直な方向へスライド可能に支持されている。すなわち、把持片４４４Ａと４４４Ｂとは、互いに近接及び離間するようにスライドする。そして、把持片４４４Ａと把持片４４４Ｂとでワークを挟み込むことで、把持機構４７０はワークを把持する。また、把持片４４４Ａ，４４４Ｂには、上記支持ピン４４７及び回り止めピン４４５と平行に、それぞれ作用ピン４４８が設けられている。
【００８１】
支持ピン４４７によって、カム部材４４３Ａ，４４３Ｂがそれぞれ回転可能に支持されている。作動部材４４１には、支持ピン４４７、回り止めピン４４５、及び作用ピン４４８と平行に、結合ピン４４２が設けられている。カム部材４４３Ａ，４４３Ｂは、結合ピン４４２によってもそれぞれ回転可能に支持されている。カム部材４４３Ａ，４４３Ｂには、切り欠き４４９がそれぞれ設けられている。切り欠き４４９には、作用ピン４４８が摺動可能に係合している。カム部材４４３Ａ，４４３Ｂが、それぞれ支持ピン４４７を中心として回転することにより、作用ピン４４８を介して把持片４４４Ａ，４４４Ｂが近接及び離間する方向へスライドさせられる。
【００８２】
各支持ピン４４７には、ねじりばね４４６が取り付けられている。ねじりばね４４６の一端は回り止めピン４４５に当たっており、他端は作用ピン４４８に当たっている。各ねじりばね４４６は、支持ピン４４７を中心として作用ピン４４８を回転させる力を発生させる。これにより、各ねじりばね４４６によって、把持片４４４Ａ，４４４Ｂは互いに離間する方向へ付勢されている。このとき、作動部材４４１には、作動部材４４１を把持片４４４Ａ，４４４Ｂの方向へ移動させる力が作用している。
【００８３】
したがって、コイルばね４５０には、ロッド４４０、メタルブッシュ４３４、及び保持部４５１を介して、コイルばね４５０を把持機構４７０の方向へ移動させる力が作用している。これにより、素線４５０ａの外周面が、駆動ローラ４２３の外周面に押し当てられる。なお、支持ピン４４７、ねじりばね４４６、作用ピン４４８，回り止めピン４４５、カム部材４４３Ａ，４４３Ｂ、結合ピン４４２、作動部材４４１、ロッド４４０、メタルブッシュ４３４、及び保持部４５１によって、コイルばね４５０の素線４５０ａ及び駆動ローラ４２３の外周面に、互いに押し合う力を作用させる加力手段が構成される。
【００８４】
次に、コイルばね４５０が初期位置（所定位置）よりも回転することを規制する回り止め部について説明する。図９は、駆動ローラ４２３及び回り止め部４５４とその周辺を示す拡大図である。同図（ａ）は、コイルばね４５０及び保持部４５１を軸線方向から見た図であり、同図（ｂ）は、駆動ローラ４２３の軸線方向からコイルばね４５０及び保持部４５１を見た図である。
【００８５】
保持部４５１のフランジ部４５１ａには、コイルばね４５０の軸線方向へコイルばね４５０の外周に沿って延びる回り止め部４５４（第２規制部）が、コイルばね４５０と一体回転可能に設けられている。駆動ローラ４２３の先端部４２５はコイルばね４５０の内周まで突出している。そして、コイルばね４５０が図９における右方から初期位置まで移動した場合（所定回転量だけ回転した場合）に、駆動ローラ４２３と回り止め部４５４とが当たるように、駆動ローラ４２３及び回り止め部４５４が配置されている。
【００８６】
次に、図７，１０を参照して、ハンド装置４１０の動作を説明する。図７は、コイルばね４５０が初期位置にある状態を示している。
【００８７】
コイルばね４５０が、図７における右から左への移動を停止した後に、軸線を中心として回転する可能性がある。その場合、コイルばね４５０の素線４５０ａが駆動ローラ４２３に対して移動することとなり、素線４５０ａと駆動ローラ４２３の先端部４２５の外周面とが離れるおそれがある。そして、素線４５０ａと駆動ローラ４２３の先端部４２５の外周面とが離れた状態では、駆動ローラ４２３の回転トルクを素線４５０ａへ伝達することができない。
【００８８】
この点、上記回り止め部４５４によって、素線４５０ａと駆動ローラ４２３の外周面とが接した状態を維持しつつ、コイルばね４５０が初期位置よりも回転することが規制される。このため、コイルばね４５０の素線４５０ａと駆動ローラ４２３の外周面とが離れることを抑制することができ、駆動ローラ４２３から素線４５０ａへ回転トルクを安定して伝達することができる。
【００８９】
モータ４２０の駆動軸４２２が回転させられると、駆動軸４２２に取り付けられた駆動ローラ４２３が、駆動軸４２２と一体回転させられる。ここで、上記ねじりばね４４６が生じさせる弾性力に基づいて、コイルばね４５０の素線４５０ａの外周面が駆動ローラ４２３の先端部４２５の外周面に押し当てられている。このため、駆動ローラ４２３とコイルばね４５０の素線４５０ａとの間に比較的大きな摩擦力が作用し、コイルばね４５０の素線４５０ａが駆動ローラ４２３により順次送り出される。
【００９０】
コイルばね４５０は、コイルの軸線を中心として回転可能、且つ軸線の方向へ往復動可能に支持されている。このため、コイルばね４５０の素線４５０ａが順次送り出されることにより、コイルばね４５０は、コイルの軸線を中心として回転させられつつ、その軸線に沿って把持機構４７０と反対側へ移動させられる。このとき、駆動ローラ４２３（駆動軸４２２）の回転は、駆動ローラ４２３の先端部４２５の径とコイルの径とに応じた減速比で減速される。そして、コイルばね４５０が１回転すると、コイルばね４５０はコイルの１ピッチ分だけ軸線方向へ移動させられる。コイルばね４５０の移動量は、モータ４２０の回転ステップ数（回転量）によって制御される。
【００９１】
コイルばね４５０が把持機構４７０と反対側へ移動させられると、保持部４５１及びロッド４４０を介してコイルばね４５０に連結された作動部材４４１が、モータ４２０側へ移動させられる。このとき、作動部材４４１は、キー溝４４１ａ及びピン４３２によって回転が規制されているため、作動部材４４１及びロッド４４０に対して、コイルばね４５０及び保持部４５１が回転する。そして、作動部材４４１は、その軸線を中心とした回転が規制された状態で、図１０に示すように把持機構４７０から離れる側へと移動させられる。その結果、把持機構４７０において、カム部材４４３Ａ，４４３Ｂが、それぞれ支持ピン４４７を中心として回転させられ、作用ピン４４８を介して把持片４４４Ａ，４４４Ｂが近接する方向へスライドさせられる。したがって、把持片４４４Ａと把持片４４４Ｂとでワークが挟み込まれ、把持機構４７０によってワークが把持される。
【００９２】
その後、ワークを開放する場合には、ワークの把持時と逆方向へモータ４２０を回転させる。これにより、コイルばね４５０の素線４５０ａが、ワークの把持時と逆方向へ順次送り出される。このため、コイルばね４５０は、コイルの軸線を中心として回転させられつつ、その軸線に沿って把持機構４７０側へ移動させられる。その結果、図７に示すように、コイルばね４５０が初期位置まで移動させられる。
【００９３】
以上詳述した本実施形態は以下の利点を有する。ここでは、第１実施形態と異なる利点のみを述べる。
【００９４】
・コイルばね４５０に対して、コイルの軸線方向ではなく径方向にモータ４２０が配置されることとなり、ハンド装置４１０におけるコイルばね４５０の軸線方向の寸法を縮小することができる。このため、ハンド装置４１０が多関節ロボットの手首に取り付けられた場合に、ロボットの手首に作用するハンド装置４１０の重量による回転モーメントを減少させることができる。
【００９５】
・ハンド装置４１０は、コイル及び駆動ローラ４２３の外周面に、互いに押し合う力を作用させる加力手段を備えるため、コイルと駆動ローラ４２３の外周面との間に作用する摩擦力を増大させることができる。したがって、コイルと駆動ローラ４２３の外周面との滑りを抑制することができ、駆動ローラ４２３の回転トルクをコイルばね４５０に効率的に伝達することができる。特に、加力手段は、ねじりばね４４６及び回り止めピン４４５を把持機構４７０に追加することで構成されている。このため、把持機構４７０の変更箇所を少なくすることができるとともに、第１実施形態と比較して、駆動ローラ４２３付近の構成を簡潔にすることができる。
【００９６】
・駆動ローラ４２３により順次送り出される螺旋状部として、コイルばね４５０を採用している。こうした構成によれば、安価なコイルばね４５０により螺旋状部を形成することができる。さらに、把持機構４７０によりワークを把持する際に、コイルばね４５０の弾性力がワークへ作用した状態を維持することができる。したがって、ワークを弾性的に把持することのできる構成を採用しつつ、コイルばね４５０を往復駆動する力を増大させることができる。
【００９７】
なお、上記第２実施形態を、次のように変形して実施することもできる。第２実施形態と同一の部材については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００９８】
図９の回り止め部４５４に代えて、図１１に示すように、回り止めピン５５４を採用することもできる。すなわち、保持部４５１のフランジ部４５１ａには、コイルばね４５０の軸線方向へコイルばね４５０の外周に沿って延びる回り止めピン５５４（第２規制部）が、コイルばね４５０と一体回転可能に設けられている。こうした構成によっても、回り止めピン５５４によって、コイルばね４５０の素線４５０ａと駆動ローラ４２３の外周面とが接した状態を維持しつつ、コイルばね４５０が初期位置よりも回転することを規制することができる。
【００９９】
また、上記第１，第２実施形態に限定されず、例えば次のように実施することもできる。第１実施形態と同一の部材については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【０１００】
・図１のコイルばね５０，駆動ローラ２３、又は図７のコイルばね４５０，駆動ローラ４２３に代えて、図１２に示す螺旋状部材６５０，駆動歯車６２３を採用することもできる。すなわち、駆動歯車６２３（駆動部材）の外周面には、複数の歯６２３ａが設けられており、螺旋状部６５１において駆動歯車６２３の外周面と接する部分には、駆動歯車６２３の歯６２３ａと噛み合う複数の歯６５１ａが設けられている。螺旋状部材６５０は、金属材料や樹脂等により形成することができる。
【０１０１】
上記構成によれば、駆動歯車６２３の外周面に設けられた歯６２３ａが、螺旋状部６５１において駆動歯車６２３の外周面と接する部分に設けられた歯６５１ａと噛み合っている。このため、駆動歯車６２３の回転トルクを、螺旋状部６５１に効率的に伝達することができる。その結果、螺旋状部材６５０（被駆動部材）に生じる回転トルクをより増大させることができ、螺旋状部材６５０を往復駆動する力をより増大させることができる。
【０１０２】
なお、コイルばね５０，４５０において駆動歯車６２３の外周面と接する部分に、駆動歯車６２３の歯６２３ａと噛み合う複数の歯６５１ａを設けることもできる。その際に、コイルばね５０，４５０の素線５０ａ，４５０ａの全周に、駆動歯車６２３の歯６２３ａと噛み合う複数の歯を設けることもできる。
【０１０３】
・上記第１，第２実施形態では、モータ２０，４２０の駆動軸２２，４２２の軸線を、コイルばね５０，４５０の軸線に対して垂直にしたが、モータ２０，４２０の駆動軸２２，４２２の軸線を、コイルばね５０，４５０の軸線に対して斜めにすることもできる。
【０１０４】
・ステッピングモータ２０，４２０（同期電動機）に代えて、非同期の電動機を採用することもできる。
【符号の説明】
【０１０５】
１０…ピストン装置（往復駆動装置）、１１，４１１…ボディ、２０，４２０…ステッピングモータ（モータ）、２２…駆動軸、２３，１２３，２２３，４２３…駆動ローラ（駆動部材）、３０…シリンダ、４０，１４０…ピストン（往復動部材）、５０，４５０…コイルばね（被駆動部材）、５０ａ，４５０ａ…素線（一重）、４１０…ハンド装置（往復駆動装置）、４７０…把持機構、６２３…駆動歯車（駆動部材）、６５０…螺旋状部材（被駆動部材）、６５１…螺旋状部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被駆動部材を往復駆動する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の装置として、回転駆動源の回転運動を直線運動に変換する装置がある（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載のものでは、モータの駆動軸に対して同軸状に小径圧縮コイルばねが連結され、この小径圧縮コイルばねが大径圧縮コイルばねに挿入されている。小径圧縮コイルばねと大径圧縮コイルばねとの間には、それらコイルばねに接するように複数のボールが設けられている。そして、モータの駆動により小径圧縮コイルばねが回転させられると、小径圧縮コイルばねの軸線方向へ大径圧縮コイルばねが直線移動させられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２１１７２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載のものでは、小径圧縮コイルばねがモータの駆動軸と等しい速度で回転するため、小径圧縮コイルばねの回転トルクを大きくすることができず、ひいては大径圧縮コイルばねを往復駆動する力を大きくすることができない。ここで、モータの駆動軸と小径圧縮コイルばねとの間に減速機構を設けることも考えられるが、その場合には装置の大型化やコストの上昇を避けることができない。
【０００５】
また、特許文献１に記載のものでは、小径圧縮コイルばねの軸線方向の延長上にモータが設けられているため、装置における小径圧縮コイルばねの軸線方向の寸法が大きくなるといった問題がある。
【０００６】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、被駆動部材を往復駆動する装置において、簡易な構成により被駆動部材を往復駆動する力を増大させるとともに、装置における被駆動部材の軸線方向の寸法を縮小することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。
【０００８】
第１の発明は、往復駆動装置であって、駆動軸を有するモータと、前記駆動軸と同軸状の外周面を有して前記駆動軸と一体回転する駆動部材と、前記駆動部材の外径よりも広い間隔の隙間を形成しつつ螺旋状に延びる螺旋状部を有し、前記螺旋状部の軸線を中心として回転可能且つ前記軸線の方向へ往復動可能に支持された被駆動部材と、を備え、前記螺旋状部の前記隙間に前記駆動部材が挿入され、前記駆動部材の前記外周面が前記螺旋状部に接していることを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、モータの駆動軸が回転すると、その駆動軸と同軸状の外周面を有する駆動部材が、駆動軸と一体回転させられる。ここで、螺旋状部は、駆動部材の外径よりも広い間隔の隙間を形成しつつ螺旋状に延びている。そして、螺旋状部の隙間に駆動部材が挿入され、駆動部材の外周面が螺旋状部に接している。このため、螺旋状部の軸線方向ではなく径方向にモータが配置されることとなり、往復駆動装置における被駆動部材の軸線方向の寸法を縮小することができる。
【００１０】
また、被駆動部材は、螺旋状部の軸線を中心として回転可能、且つ軸線の方向へ往復動可能に支持されている。このため、モータの駆動軸の回転に伴って駆動部材が回転させられ、駆動部材の外周面から螺旋状部に摩擦力が作用すると、螺旋状部が順次送り出されることとなる。したがって、被駆動部材は、螺旋状部の軸線を中心として回転させられつつ、その軸線の方向へ移動させられる。このとき、駆動部材（駆動軸）の回転は、駆動部材の径と螺旋状部の径とに応じた減速比で減速される。したがって、被駆動部材に生じる回転トルクをモータの回転トルクよりも増大させることができ、簡易な構成により被駆動部材を往復駆動する力を増大させることができる。
【００１１】
第２の発明は、前記螺旋状部及び前記駆動部材の前記外周面に、互いに押し合う力を作用させる加力手段を備えるため、螺旋状部と駆動部材の外周面との間に作用する摩擦力を増大させることができる。したがって、螺旋状部と駆動部材の外周面との滑りを抑制することができ、駆動部材の回転トルクを螺旋状部に効率的に伝達することができる。
【００１２】
具体的には、第３の発明のように、前記加力手段は、前記螺旋状部の一重を挟んで前記駆動部材と反対側の前記螺旋状部の前記隙間に挿入された後方部と、前記螺旋状部の一重が前記駆動部材の前記外周面に押し当てられるように前記後方部に力を加える加力部とを備えるといった構成を採用することができる。こうした構成によれば、螺旋状部の隙間のうち、螺旋状部の一重を挟んで駆動部材と反対側に後方部が挿入されている。そして、加力部により後方部に力が加えられ、螺旋状部の一重が駆動部材の外周面に押し当てられる。したがって、螺旋状部と駆動部材の外周面との間に作用する摩擦力を増大させることができる。
【００１３】
さらに、第４の発明では、前記後方部は、前記螺旋状部に接する円筒状面を有しており、前記加力部によって前記円筒状面の軸線を中心として回転可能に支持されている。したがって、駆動部材により螺旋状部が順次送り出される際に、後方部を回転させることができ、螺旋状部と後方部との摩擦抵抗を減少させることができる。その結果、モータの駆動エネルギー損失を減少させることができる。
【００１４】
また、具体的には、第５の発明のように、前記加力手段は、前記螺旋状部が前記駆動部材の前記外周面に押し当てられるように、前記被駆動部材を付勢する付勢部を備え、前記付勢部は前記被駆動部材と一体回転可能に支持されているといった構成を採用することができる。こうした構成によれば、付勢部により被駆動部材が付勢され、螺旋状部の一重が駆動部材の外周面に押し当てられる。したがって、螺旋状部と駆動部材の外周面との間に作用する摩擦力を増大させることができる。さらに、付勢部は被駆動部材と一体回転可能に支持されているため、被駆動部材が回転させられる際に、付勢部にねじれが生じることを抑制することができる。
【００１５】
第６の発明は、前記被駆動部材に連結されるとともに、前記螺旋状部の前記軸線の方向へ往復動可能に支持された往復動部材と、前記往復動部材が前記螺旋状部の前記軸線の方向へ、所定位置よりも移動することを規制する第１規制部と、前記螺旋状部と前記駆動部材の前記外周面とが接した状態を維持しつつ、前記被駆動部材が所定回転量よりも回転することを規制する第２規制部と、を備える。
【００１６】
上記構成によれば、被駆動部材に往復動部材が連結されており、往復動部材は、螺旋状部の軸線の方向へ往復動可能に支持されている。そして、第１規制部により、往復動部材が螺旋状部の軸線方向へ所定位置よりも移動することが規制される。
【００１７】
ここで、被駆動部材が回転可能な状態で、往復動部材の移動が第１規制部により規制された場合には、往復動部材に連結された被駆動部材が、軸線方向への移動が規制された状態で回転するおそれがある。その場合、螺旋状部が駆動部材に対して移動することとなり、螺旋状部と駆動部材の外周面とが離れるおそれがある。そして、螺旋状部と駆動部材の外周面とが離れた状態では、駆動部材の回転を螺旋状部へ伝達することができない。
【００１８】
この点、上記構成によれば、第２規制部によって、螺旋状部と駆動部材の外周面とが接した状態を維持しつつ、被駆動部材が所定回転量よりも回転することが規制される。例えば、往復動部材の移動が第１規制部によって規制されるよりも前に、被駆動部材の回転が第２規制部によって規制される。このため、往復動部材が所定位置よりも移動することを規制する第１規制部を備える場合であっても、螺旋状部と駆動部材の外周面とが離れることを抑制することができ、駆動部材から螺旋状部へ回転トルクを安定して伝達することができる。
【００１９】
第７の発明では、前記第２規制部は、前記螺旋状部の前記軸線の方向へ前記螺旋状部に沿って延びるとともに、前記被駆動部材と一体回転可能に設けられており、前記被駆動部材が前記所定回転量だけ回転した場合に、前記駆動部材と前記第２規制部とが当たるように、前記駆動部材及び前記第２規制部が配置されている。
【００２０】
上記構成によれば、第２規制部は、螺旋状部の軸線の方向へ螺旋状部に沿って延びるとともに、被駆動部材と一体回転可能に設けられている。このため、被駆動部材が回転させられることに伴って、第２規制部が被駆動部材と一体回転させられる。そして、被駆動部材が上記所定回転量だけ回転した場合に、駆動部材と第２規制部とが当たるように、駆動部材及び第２規制部が配置されている。このため、被駆動部材が回転しつつ軸線方向へ移動し、被駆動部材が上記所定回転量だけ回転した場合に、第２規制部が駆動部材に当たって被駆動部材の回転が規制される。したがって、簡易な構成により、螺旋状部と駆動部材の外周面とが接した状態を維持しつつ、被駆動部材が所定回転量よりも回転することを規制することができる。
【００２１】
第８の発明では、前記駆動部材の前記外周面には、複数の歯が設けられており、前記螺旋状部において前記駆動部材の前記外周面と接する部分には、前記駆動部材の前記歯と噛み合う複数の歯が設けられている。
【００２２】
上記構成によれば、駆動部材の外周面に設けられた歯が、螺旋状部において駆動部材の外周面と接する部分に設けられた歯と噛み合っている。このため、駆動部材の回転トルクを、螺旋状部に効率的に伝達することができる。その結果、被駆動部材に生じる回転トルクをより増大させることができ、被駆動部材を往復駆動する力をより増大させることができる。
【００２３】
第９の発明では、前記螺旋状部の前記軸線と前記駆動軸の軸線とが直交しているため、螺旋状部の周方向に対して駆動軸の軸線、すなわち駆動部材の外周面の軸線が直交することとなる。このため、駆動部材の回転トルクが伝達される方向と、螺旋状部が送り出される方向とを一致させることができる。したがって、駆動部材の回転トルクを、螺旋状部に効率的に伝達することができる。
【００２４】
第１０の発明では、前記螺旋状部は、コイルばねにより形成されているといった構成を採用している。こうした構成によれば、安価なコイルばねにより螺旋状部を形成することができるとともに、被駆動部材から対象物へ力を作用させる際に、コイルばねの弾性力が対象物へ作用した状態にすることができる。したがって、被駆動部材から対象物へ弾性力を作用させる構成を採用しつつも、被駆動部材を往復駆動する力を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態のピストン装置を示す部分断面図。
【図２】駆動ローラ及び支持ローラとその周辺を示す拡大図。
【図３】図１のピストン装置の変形例を示す部分断面図。
【図４】駆動ローラ及び支持ローラとその周辺の変形例を示す拡大図。
【図５】駆動ローラ及び支持ローラとその周辺の他の変形例を示す拡大図。
【図６】図１のピストン装置の他の変形例を示す部分断面図。
【図７】第２実施形態のハンド装置を示す部分断面図。
【図８】把持機構を上から見た部分断面図。
【図９】駆動ローラ及び回り止め部とその周辺を示す拡大図。
【図１０】把持機構の全閉状態を示す部分断面図。
【図１１】駆動ローラ及び回り止めピンとその周辺を示す拡大図。
【図１２】往復駆動装置の変形例を示す正面図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（第１実施形態）
以下、第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、ベルトコンベア等に適用され、搬送されるワークをピストンの往復駆動により停止させるピストン装置として具体化している。
【００２７】
図１は、本実施形態のピストン装置１０を示す部分断面図である。同図に示すように、ピストン装置１０は、ボディ１１，ステッピングモータ２０，シリンダ３０，ピストン４０，コイルばね５０等を備えている。なお、図１の上下方向はピストン装置１０が設置される場合の上下方向と一致しており、ピストン装置１０はピストン４０を上下方向へ往復駆動する。
【００２８】
ボディ１１は、金属材料等で円筒状に形成されている。ボディ１１において、軸線方向の一端寄りの側部には開口部１２が設けられており、軸線方向における他端にはシリンダ３０が取り付けられている。開口部１２には、開口部２１ａを有するブラケット２１を介して、ステッピングモータ２０（モータ）が取り付けられている。モータ２０は、駆動軸２２を有しており、ボディ１１の軸線と駆動軸２２の軸線とが垂直になるように、モータ２０がボディ１１に取り付けられている。駆動軸２２は、ブラケット２１の開口部２１ａ及びボディ１１の開口部１２を通じて、ボディ１１の外部から内部へ挿入されている。駆動軸２２の先端には、駆動ローラ２３が取り付けられている。駆動ローラ２３（駆動部材）は、円柱状に形成されており、駆動軸２２と一体回転する。駆動ローラ２３の軸線は、駆動軸２２の軸線と一致している。駆動ローラ２３は、駆動軸２２と同軸状の外周面を有している。
【００２９】
シリンダ３０は、金属材料等で円筒状に形成されている。シリンダ３０の軸線は、上記ボディ１１の軸線と一致している。シリンダ３０の内部には、円柱状のピストン４０が挿入されている。ピストン４０（往復動部材）は、滑り軸受３１によって、ボディ１１の軸線方向へ往復動可能に支持されている。ピストン４０の外周面には、その軸線方向へ延びるように平面部４０ａが設けられている。すなわち、ピストン４０において、平面部４０ａが設けられた部分の断面形状は「Ｄ」字状になっている。ピストン４０において、平面部４０ａが設けられた部分の外周には、断面形状が「Ｄ」字状の貫通孔を有する回り止め部材３２が嵌合されている。回り止め部材３２は、シリンダ３０の上端に固定されている。したがって、ピストン４０は、その軸線を中心とした回転が規制された状態で、軸線方向へ往復動可能となっている。
【００３０】
ピストン４０の下端部（モータ２０に近い側の端部）には、スラスト軸受３３及びラジアル軸受３４を介して、コイルばね５０の保持部５１がボルト４１で締結されている。保持部５１は円板状に形成されており、その外周にはガイドリング５２が設けられている。ガイドリング５２の外周面は、ボディ１１の内周面と円滑に摺動可能となっている。このため、保持部５１は、ピストン４０によって、ガイドリング５２を介してピストン４０の軸線を中心として回転可能に支持されている。また、保持部５１は、ピストン４０の往復動に伴って、ボディ１１の軸線方向へガイドリング５２によりガイドされる。その際、ピストン４０と保持部５１との間に作用する軸線方向の荷重は、スラスト軸受３３によって受け止められる。なお、保持部５１の外周には、センサ等により保持部５１の位置を検出するための磁石５３が設けられている。
【００３１】
保持部５１の下部（ピストン４０と反対側の部分）には、上記コイルばね５０が取り付けられている。コイルばね５０（被駆動部材）は、その上端（一端）が保持部５１によりかしめられることで、保持部５１の下部に固定されている。コイルばね５０の軸線は、上記ボディ１１の軸線と一致している。このため、コイルばね５０は、保持部５１を介して、コイルの軸線を中心として回転可能、且つその軸線の方向へ往復動可能に支持されている。
【００３２】
コイルばね５０のコイル（螺旋状部）は、上記駆動ローラ２３の先端部の外径よりも広い間隔の隙間を形成しつつ、螺旋状に延びている。すなわち、コイルの素線５０ａ（一重）と素線５０ａ（一重）との間隔は、駆動ローラ２３の先端部の外径よりも広くなっている。そして、コイルの素線５０ａと素線５０ａとの隙間に、駆動ローラ２３の先端部が挿入されている。コイルばね５０には、ピストン４０の重量，保持部５１の重量，コイルばね５０の自重等が下方へ作用している。
【００３３】
このため、コイルばね５０の素線５０ａは、駆動ローラ２３の上面（外周面）に接している。すなわち、コイルばね５０は、駆動ローラ２３によって支持されている。換言すれば、駆動ローラ２３の外周面がコイルばね５０の素線５０ａに接するように、コイルの隙間に駆動ローラ２３の先端部が挿入されている。そして、そのような状態となるように、モータ２０がボディ１１に取り付けられている。モータ２０の駆動軸２２の軸線は、コイルばね５０の軸線と垂直になっている。
【００３４】
次に、コイルばね５０の素線５０ａ（一重）を駆動ローラ２３に押し当てる構成について説明する。図２は、駆動ローラ及び支持ローラとその周辺を示す拡大図であり、同図（ａ）は同図（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。
【００３５】
同図に示すように、駆動ローラ２３は、鋼等で形成されており、互いの軸線が一致した先端部２５，円筒状部２４，フランジ部２６を備えている。円筒状の円筒状部２４の一端に円柱状の先端部２５が設けられており、他端にフランジ状のフランジ部２６が設けられている。円筒状部２４及びフランジ部２６の内部には、モータ２０の駆動軸２２が圧入されている。先端部２５には、括れ部２５ａが設けられており、括れ部２５ａの外径は先端部２５の軸線方向の中間に近付くほど小さくなっている。先端部２５の軸線を含む縦断面において、括れ部２５ａの曲率半径は、コイルばね５０における素線５０ａの外周面の曲率半径と等しくなっている。このため、括れ部２５ａの外周面と素線５０ａの外周面とは線接触している。
【００３６】
駆動ローラ２３の外周には、ローラホルダ６０が取り付けられている。ローラホルダ６０（加力部）は、楕円板状に形成されており、その長軸方向に２つの貫通孔が並んで形成されている。２つの貫通孔の内周には、ラジアル軸受６１，６２がそれぞれ取り付けられている。ラジアル軸受６１，６２には、駆動ローラ２３及び支持ローラ６３がそれぞれ挿入されている。このため、駆動ローラ２３及び支持ローラ６３は、ローラホルダ６０によって回転可能に支持されている。
【００３７】
ラジアル軸受６１の端面に駆動ローラ２３の上記フランジ部２６が当たっており、ローラホルダ６０がフランジ部２６の方向へ外れることが抑制されている。ローラホルダ６０がコイルばね５０の素線５０ａの方向へ外れることは、素線５０ａに駆動ローラ２３の括れ部２５ａが係合することで抑制されている。
【００３８】
支持ローラ６３（後方部）は、鋼等で円柱状に形成されており、互いの軸線が一致した円柱部６４，先端部６５を備えている。先端部６５には、括れ部６５ａが設けられており、括れ部６５ａの外径は先端部６５の軸線方向の中間に近付くほど小さくなっている。先端部６５（支持ローラ６３）の軸線を含む縦断面において、括れ部６５ａの曲率半径は、コイルばね５０における素線５０ａの外周面の曲率半径と等しくなっている。このため、括れ部６５ａの外周面（円筒状面）と素線５０ａの外周面とは線接触している。
【００３９】
円柱部６４の外周には、ローラホルダ６０（ラジアル軸受６２）の厚さよりも若干広い間隔をおいて２つの溝が設けられており、それらの溝にそれぞれ止め輪６６が嵌められている。そして、ラジアル軸受６２の両端面に止め輪６６がそれぞれ当たっており、支持ローラ６３がその軸線方向へローラホルダ６０から外れることが抑制されている。コイルばね５０の素線５０ａに支持ローラ６３の括れ部６５ａが係合することによっても、支持ローラ６３がその軸線方向へローラホルダ６０から外れることが抑制されている。
【００４０】
支持ローラ６３の先端部６５の径は、駆動ローラ２３の先端部２５の径よりも小さくなっている。そして、コイルの素線５０ａと素線５０ａとの隙間に、支持ローラ６３の先端部６５が挿入されている。すなわち、コイルばね５０の素線５０ａ（一重）を挟んで、駆動ローラ２３と反対側のコイルの隙間に支持ローラ６３が挿入されている。駆動ローラ２３の軸線と支持ローラ６３の軸線とは平行であり、駆動ローラ２３の軸線及び支持ローラ６３の軸線は、これらのローラ２３，６３が接している素線５０ａの軸線に垂直となっている。
【００４１】
同図（ａ）に示すように、ローラホルダ６０において、ラジアル軸受６１とラジアル軸受６２との間には切り欠き６７が設けられている。切り欠き６７は、ローラホルダ６０の厚さ方向にローラホルダ６０を貫通している。ローラホルダ６０は、弾性が比較的大きい金属材料等で形成されており、切り欠き６７の幅を狭くする方向、すなわちラジアル軸受６１，６２同士を近付ける方向の弾性力を生じさせている。
【００４２】
このため、同図（ｂ）に示すように、駆動ローラ２３と支持ローラ６３とでコイルばね５０の素線５０ａを挟持した状態では、駆動ローラ２３の外周面及び支持ローラ６３の外周面が、素線５０ａの外周面に押し当てられる。換言すれば、支持ローラ６３によって素線５０ａが押されることによって、素線５０ａの外周面が駆動ローラ２３の括れ部２５ａの外周面に押し当てられる。なお、ローラホルダ６０，ラジアル軸受６１，６２，支持ローラ６３によって、コイルばね５０の素線５０ａ及び駆動ローラ２３の外周面に、互いに押し合う力を作用させる加力手段が構成される。
【００４３】
次に、図１，２を参照して、ピストン装置１０の動作を説明する。
【００４４】
モータ２０の駆動軸２２が回転させられると、駆動軸２２に取り付けられた駆動ローラ２３が、駆動軸２２と一体回転させられる。ここで、コイルばね５０の素線５０ａは、ピストン４０の重量，保持部５１の重量，コイルばね５０の自重等により、駆動ローラ２３の外周面に押し当てられている。さらに、ローラホルダ６０が生じさせる弾性力に基づいて、支持ローラ６３により素線５０ａが駆動ローラ２３の方向へ押され、素線５０ａの外周面が駆動ローラ２３の括れ部２５ａの外周面に押し当てられている。
【００４５】
このため、駆動ローラ２３とコイルばね５０の素線５０ａとの間に比較的大きな摩擦力が作用し、コイルばね５０の素線５０ａが駆動ローラ２３により順次送り出される。このとき、駆動ローラ２３の括れ部２５ａの外周面と素線５０ａの外周面とは線接触しているため、駆動ローラ２３とコイルばね５０の素線５０ａとの間に作用する摩擦力を増大させることができ、駆動ローラ２３と素線５０ａとの滑りを抑制することができる。また、素線５０ａが送り出されることに伴って、素線５０ａを挟んで駆動ローラ２３と反対側で接している支持ローラ６３に対して、素線５０ａが移動することとなる。ここで、支持ローラ６３は、ローラホルダ６０にラジアル軸受６２を介して回転可能に支持されているため、素線５０ａにより支持ローラ６３が回転させられ、素線５０ａと支持ローラ６３との間に作用する摩擦力が軽減される。
【００４６】
コイルばね５０は、コイルの軸線を中心として回転可能、且つ軸線の方向へ往復動可能に支持されている。このため、コイルばね５０の素線５０ａが順次送り出されることにより、コイルばね５０は、コイルの軸線を中心として回転させられつつ、その軸線に沿って上方（シリンダ３０の方向）へ移動させられる。このとき、駆動ローラ２３（駆動軸２２）の回転は、駆動ローラ２３の先端部２５の径とコイルの径とに応じた減速比で減速される。例えば、コイルの径が駆動ローラ２３の径の６倍であれば、駆動ローラ２３が６回転することでコイルばね５０が１回転し、その場合に回転の減速比は６となる。そして、コイルばね５０が１回転すると、コイルばね５０はコイルの１ピッチ分だけ軸線方向へ移動させられる。コイルばね５０の移動量は、モータ２０の回転ステップ数（回転量）によって制御される。
【００４７】
コイルばね５０が上方へ移動させられると、保持部５１を介してコイルばね５０に連結されたピストン４０が上方へ移動させられる。このとき、ピストン４０は、回り止め部材３２によって回転が規制されているため、ピストン４０に対してコイルばね５０及び保持部５１が回転する。そして、ピストン４０は、その軸線を中心とした回転が規制された状態で、図１に二点差線で示すように上方へと移動させられる。その結果、ピストン４０がベルトコンベアのベルト上面よりも突出することとなり、ベルトにより搬送されるワークがピストン４０の側面に当たって停止させられる。
【００４８】
その後、ピストン４０を下降させる場合には、ピストン４０の上昇時と逆方向へモータ２０を回転させる。これにより、コイルばね５０の素線５０ａが、ピストン４０の上昇時と逆方向へ順次送り出される。このため、コイルばね５０は、コイルの軸線を中心として回転させられつつ、その軸線に沿って下方へ移動させられる。その結果、実線で示すように、ピストン４０が初期位置まで下降させられる。
【００４９】
以上詳述した本実施形態は以下の利点を有する。
【００５０】
・モータ２０の駆動軸２２が回転すると、その駆動軸２２と同軸状の外周面を有する駆動ローラ２３が、駆動軸２２と一体回転させられる。ここで、コイルばね５０のコイルは、駆動ローラ２３先端部２５の外径よりも広い間隔の隙間を形成しつつ螺旋状に延びている。そして、コイルの隙間に駆動ローラ２３の先端部２５が挿入され、駆動ローラ２３の外周面がコイルの素線５０ａに接している。このため、コイルの軸線方向ではなく径方向にモータ２０が配置されることとなり、ピストン装置１０におけるコイルばね５０の軸線方向の寸法を縮小することができる。
【００５１】
・コイルばね５０は、保持部５１を介して、コイルの軸線を中心として回転可能、且つ軸線の方向へ往復動可能に支持されている。このため、モータ２０の駆動軸２２の回転に伴って駆動ローラ２３が回転させられ、駆動ローラ２３の外周面からコイルに摩擦力が作用すると、コイルの素線５０ａが順次送り出されることとなる。したがって、コイルばね５０は、コイルの軸線を中心として回転させられつつ、その軸線の方向へ移動させられる。このとき、駆動ローラ２３（駆動軸２２）の回転は、駆動ローラ２３の先端部２５の径とコイルの径とに応じた減速比で減速される。したがって、コイルばね５０に生じる回転トルクをモータ２０の回転トルクよりも増大させることができ、簡易な構成によりコイルばね５０、ひいてはピストン４０を往復駆動する力を増大させることができる。
【００５２】
・ピストン装置１０は、コイル及び駆動ローラ２３の外周面に、互いに押し合う力を作用させる加力手段を備えるため、コイルと駆動ローラ２３の外周面との間に作用する摩擦力を増大させることができる。したがって、コイルと駆動ローラ２３の外周面との滑りを抑制することができ、駆動ローラ２３の回転トルクをコイルばね５０に効率的に伝達することができる。具体的には、加力手段は、コイルの素線５０ａを挟んで駆動ローラ２３と反対側のコイルの隙間に挿入された支持ローラ６３と、コイルの素線５０ａが駆動ローラ２３の外周面に押し当てられるように支持ローラ６３に力を加えるローラホルダ６０とを備えている。こうした構成によれば、ローラホルダ６０により支持ローラ６３に力が加えられ、コイルの素線５０ａが駆動ローラ２３の外周面に押し当てられる。
【００５３】
・支持ローラ６３は、コイルの素線５０ａに接する括れ部６５ａ（円筒状面）を有しており、ローラホルダ６０及びラジアル軸受６２によって、括れ部６５ａの軸線を中心として回転可能に支持されている。したがって、駆動ローラ２３によりコイルの素線５０ａが順次送り出される際に、支持ローラ６３を回転させることができ、コイルの素線５０ａと支持ローラ６３との摩擦抵抗を減少させることができる。その結果、モータ２０の駆動エネルギー損失を減少させることができる。さらに、括れ部６５ａの外周面と素線５０ａの外周面とは線接触しているため、それらの接触圧を低減することができ、支持ローラ６３から素線５０ａへより大きな力を作用させることが可能となる。
【００５４】
・コイルばね５０の軸線と駆動軸２２の軸線とが直交しているため、コイルの周方向に対して駆動軸２２の軸線、すなわち駆動ローラ２３の外周面の軸線が直交することとなる。このため、駆動ローラ２３の回転トルクが伝達される方向と、コイルの素線５０ａが送り出される方向とを一致させることができる。したがって、駆動ローラ２３の回転トルクを、コイルばね５０に効率的に伝達することができる。
【００５５】
・駆動ローラ２３により順次送り出される螺旋状部として、コイルばね５０を採用している。こうした構成によれば、安価なコイルばね５０により螺旋状部を形成することができるとともに、コイルばね５０から対象物へ力を作用させる際に、コイルばね５０の弾性力が対象物へ作用した状態にすることができる。したがって、コイルばね５０から対象物へ弾性力を作用させる構成を採用しつつも、コイルばね５０を往復駆動する力を増大させることができる。
【００５６】
なお、上記第１実施形態を、次のように変形して実施することもできる。第１実施形態と同一の部材については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００５７】
・図３は、図１のピストン装置１０の変形例を示す部分断面図である。ピストン１４０の上端部（コイルばね５０と反対側の端部）には、フランジ部１４２が設けられている。フランジ部１４２は、ピストン１４０が初期位置（所定位置）よりも下方へ移動すると、回り止め部材３２に当たるようになっている。そして、回り止め部材３２及びフランジ部１４２（第１規制部）により、ピストン１４０が初期位置よりも下方へ移動することが規制される。また、保持部５１には、コイルばね５０の軸線方向へコイルばね５０の内周に沿って延びるピン１５４（第２規制部）が、コイルばね５０と一体回転可能に設けられている。駆動ローラ１２３は、図１の駆動ローラ２３よりも長く形成されており、駆動ローラ１２３の先端部はコイルばね５０の内周まで突出している。そして、コイルばね５０が上方から初期位置まで下降した場合（所定回転量だけ回転した場合）に、駆動ローラ１２３とピン１５４とが当たるように、駆動ローラ１２３及びピン１５４が配置されている。
【００５８】
ここで、コイルばね５０が回転可能な状態で、ピストン１４０の移動が回り止め部材３２及びフランジ部１４２により規制された場合には、ピストン１４０に連結されたコイルばね５０が、軸線方向への移動が規制された状態で回転するおそれがある。その場合、コイルばね５０の素線５０ａが駆動ローラ１２３に対して移動することとなり、素線５０ａと駆動ローラ１２３の外周面とが離れるおそれがある。そして、素線５０ａと駆動ローラ１２３の外周面とが離れた状態では、駆動ローラ１２３の回転を素線５０ａへ伝達することができない。
【００５９】
この点、上記構成によれば、ピン１５４によって、素線５０ａと駆動ローラ１２３の外周面とが接した状態を維持しつつ、コイルばね５０が初期位置よりも回転することが規制される。すなわち、ピストン１４０の移動が回り止め部材３２及びフランジ部１４２によって規制されるよりも前に、コイルばね５０の回転がピン１５４によって規制される。このため、ピストン１４０が初期位置よりも移動することを規制する回り止め部材３２及びフランジ部１４２を備える場合であっても、コイルばね５０の素線５０ａと駆動ローラ１２３の外周面とが離れることを抑制することができる。したがって、駆動ローラ１２３から素線５０ａへ回転トルクを安定して伝達することができる。
【００６０】
・図４は、駆動ローラ２２３及び支持ローラ２６５とその周辺の変形例を示す拡大図である。すなわち、コイル及び駆動ローラ２２３の外周面に、互いに押し合う力を作用させる加力手段を以下のように構成することもできる。加力手段は、コイルの素線５０ａを挟んで駆動ローラ２２３と反対側のコイルの隙間に挿入された支持ローラ６３と、コイルの素線５０ａが駆動ローラ２２３の外周面に押し当てられるように、支持ローラ６３に力を加えるローラホルダ２６０及びねじりばね２６８とを備えている。
【００６１】
駆動ローラ２２３及び支持ローラ２６５は、ローラホルダ２６０によって回転可能に支持されている。ねじりばね２６８は、駆動ローラ２２３の外周に設けられている。ねじりばね２６８の一端がローラホルダ２６０に設けられた穴２６９に挿入されており、他端がブラケット２１の開口部２１ａに当てられている。そして、同図（ｂ）において、ねじりばね２６８は、駆動ローラ２２３を中心としてローラホルダ２６０を時計回りに回転させるように、ローラホルダ２６０に回転力を作用させる。こうした構成によっても、ローラホルダ２６０及びねじりばね２６８により支持ローラ６３に力が加えられ、コイルの素線５０ａが駆動ローラ２２３の外周面に押し当てられる。
【００６２】
・図５は、駆動ローラ２３及び支持ローラ６３とその周辺の他の変形例を示す拡大図である。同図に示すように、コイルの素線５０ａを挟んで駆動ローラ２３と反対側のコイルの隙間に、複数の支持ローラ６３を挿入するようにしてもよい。ここでは、２つの支持ローラ６３が間隔をおいて設けられている。この場合であっても、図２に示した加力手段に準じた構成や、図４に示した加力手段に準じた構成を採用することにより、コイルの素線５０ａが駆動ローラ２３の外周面に押し当てられるようにすることができる。なお、支持ローラ６３に代えて、コイルの素線５０ａと摺動する摺動部材を設けることもできる。
【００６３】
・図６は、図１のピストン装置１０の他の変形例を示す部分断面図である。同図に示すように、加力手段の他の変形例として、コイルばね５０の素線５０ａが駆動ローラ２３の外周面に押し当てられるように、コイルばね５０を下方（シリンダ３０と反対方向）へ付勢する引っ張りばね３６０（付勢部）を備え、引っ張りばね３６０がコイルばね５０と一体回転可能に支持されている構成を採用することもできる。
【００６４】
回転ピン３６１の両端部は、ボディ１１の下端部（シリンダ３０と反対側の端部）の内周面に設けられた環状の溝３６２に、摺動可能に係合している。このため、回転ピン３６１は、コイルばね５０の軸線方向への移動が規制された状態で、コイルばね５０の軸線を中心として回転可能に支持されている。そして、引っ張りばね３６０の一端はボルト３４１を介して保持部５１に固定されており、他端は回転ピン３６１を介してボディ１１によって、引っ張りばね３６０の軸線（コイルばね５０の軸線）を中心として回転可能に支持されている。
【００６５】
こうした構成によれば、引っ張りばね３６０によりコイルばね５０が下方へ付勢され、コイルばね５０の素線５０ａ（一重）が駆動ローラ２３の外周面に押し当てられる。したがって、素線５０ａと駆動ローラ２３の外周面との間に作用する摩擦力を増大させることができる。さらに、引っ張りばね３６０は、回転ピン３６１を介してボディ１１によって、コイルばね５０と一体回転可能に支持されているため、コイルばね５０が回転させられる際に、コイルばね５０にねじれが生じることを抑制することができる。なお、引っ張りばね３６０に代えて、弾性ゴム等で形成された引っ張りゴムを採用することもできる。
【００６６】
・加力手段の他の変形例として、駆動ローラ２３を磁石で形成することにより、コイルの素線５０ａが駆動ローラ２３の外周面に押し当てられるようにすることもできる。
【００６７】
（第２実施形態）
以下、第２実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、多関節ロボットの手首に取り付けられるハンド装置として具体化している。
【００６８】
図７は、本実施形態のハンド装置４１０を示す部分断面図である。同図に示すように、ハンド装置４１０は、ボディ４１１，ステッピングモータ４２０，ロッド４４０，コイルばね４５０，把持片４４４Ａ等を備えている。なお、図７の上下方向は、ロボットの基本姿勢においてハンド装置４１０が取り付けられる場合の上下方向と一致しており、この状態ではハンド装置４１０はロッド４４０を水平方向へ往復駆動する。
【００６９】
ボディ４１１は、金属材料等で有底の円筒状に形成されている。ボディ４１１の側部には開口部４１２が設けられており、ボディ４１１の軸線方向における一端には把持機構４７０が取り付けられている。開口部４１２には、開口部４２１ａを有するブラケット４２１を介して、ステッピングモータ４２０（モータ）が取り付けられている。モータ４２０は、駆動軸４２２を有しており、ボディ４１１の軸線と駆動軸４２２の軸線とが垂直になるように、モータ４２０がボディ４１１に取り付けられている。
【００７０】
駆動軸４２２は、ブラケット４２１の開口部４２１ａ及びボディ４１１の開口部４１２を通じて、ボディ４１１の外部から内部へ挿入されている。駆動軸４２２の先端には、駆動ローラ４２３が取り付けられている。駆動ローラ４２３（駆動部材）は、円柱状に形成されており、駆動軸４２２と一体回転する。駆動ローラ４２３の軸線は、駆動軸４２２の軸線と一致している。駆動ローラ４２３は、駆動軸４２２と同軸状の外周面を有している。
【００７１】
ボディ４１１の軸線方向における一端の中央には、貫通孔４１４が設けられている。貫通孔４１４の中心は、上記ボディ４１１の軸線と一致している。貫通孔４１４には、円筒状の作動部材４４１が挿入されている。作動部材４４１（往復動部材）は、滑り軸受４３５を介してボディ４１１によって、ボディ４１１の軸線方向へ往復動可能に支持されている。作動部材４４１の軸線は、ボディ４１１の軸線と一致している。作動部材４４１の外周面には、その軸線方向へ延びるようにキー溝４４１ａが設けられている。キー溝４４１ａには、ボディ４１１に設けられた貫通孔を通じて、ピン４３２の先端部が挿入されている。したがって、作動部材４４１は、その軸線を中心とした回転が規制された状態で、軸線方向へ往復動可能となっている。
【００７２】
作動部材４４１においてモータ４２０側の端部には、ロッド４４０が固定されている。ロッド４４０は円柱状に形成されており、その両端部の外周には環状のメタルブッシュ４３３，４３４がそれぞれ設けられている。ロッド４４０のメタルブッシュ４３４が設けられた側の端部には、フランジ４４０ａが設けられている。フランジ４４０ａはメタルブッシュ４３４の側面に当たっており、ロッド４４０からメタルブッシュ４３４が抜けることが、フランジ４４０ａにより防止されている。
【００７３】
ロッド４４０の外周においてメタルブッシュ４３３，４３４の間には、コイルばね４５０の保持部４５１が設けられている。保持部４５１は、金属材料等で円筒状に形成されており、その一端にはフランジ部４５１ａが設けられている。ロッド４４０の外周面と保持部４５１の内周面との間には、若干の隙間（クリアランス）が設けられている。フランジ部４５１ａの外周面は、ボディ４１１の内周面と摺動可能に接している。
【００７４】
保持部４５１の軸線方向の両端部は、メタルブッシュ４３３，４３４を介してロッド４４０によって、回転可能に支持されている。保持部４５１の軸線及びロッド４４０の軸線は、ボディ４１１の軸線及び作動部材４４１の軸線と一致している。また、保持部５１の軸線方向における両端面の一部は、メタルブッシュ４３３，４３４の端面にそれぞれ当たっている。このため、ロッド４４０と保持部４５１との間に作用する軸線方向の荷重は、メタルブッシュ４３３，４３４によって受け止められる。
【００７５】
保持部４５１のフランジ部４５１ａには、上記コイルばね４５０が取り付けられている。コイルばね５０（被駆動部材）は、その一端がフランジ部４５１ａによりかしめられることで、保持部４５１の端部に固定されている。コイルばね４５０の軸線は、上記ボディ４１１の軸線と一致している。このため、コイルばね４５０は、保持部４５１を介してロッド４４０によって、コイルばね４５０の軸線を中心として回転可能に支持されている。且つ、コイルばね４５０は、ロッド４４０、作動部材４４１及び滑り軸受４３５を介してボディ４１１によって、軸線方向へ往復動可能に支持されている。このとき、保持部４５１のフランジ部４５１ａは、ボディ４１１の内周面によって軸線方向へガイドされる。
【００７６】
コイルばね４５０のコイル（螺旋状部）は、上記駆動ローラ４２３の先端部４２５の外径よりも広い間隔の隙間を形成しつつ、螺旋状に延びている。すなわち、コイルの素線４５０ａ（一重）と素線４５０ａ（一重）との間隔は、駆動ローラ４２３の先端部４２５の外径よりも広くなっている。そして、コイルの素線４５０ａと素線４５０ａとの隙間に、駆動ローラ４２３の先端部４２５が挿入されている。
【００７７】
コイルばね４５０の素線４５０ａは、駆動ローラ４２３の図７における右側面（外周面）に接している。すなわち、駆動ローラ４２３の外周面がコイルばね４５０の素線４５０ａに接するように、コイルの隙間に駆動ローラ４２３の先端部４２５が挿入されている。そして、そのような状態となるように、モータ４２０がボディ４１１に取り付けられている。モータ４２０の駆動軸４２２の軸線は、コイルばね４５０の軸線と垂直になっている。
【００７８】
次に、図８を併せて参照して、上記把持機構４７０について説明する。図８は、把持機構４７０を上から見た部分断面図である。把持機構４７０は、カム部材４４３Ａ，４４３Ｂ、ねじりばね４４６、把持片４４４Ａ，４４４Ｂ等を備えている。
【００７９】
上記ボディ４１１において、把持機構４７０の内部へ上記作動部材４４１が挿入されている。ボディ４１１には、作動部材４４１を挟んで対称に、一対の支持ピン４４７が設けられている。また、ボディ４１１には、作動部材４４１を挟んで対称に、一対の回り止めピン４４５が設けられている。支持ピン４４７の軸線及び回り止めピン４４５の軸線は、作動部材４４１の軸線に対して垂直になっている。支持ピン４４７の軸線と回り止めピン４４５の軸線とは平行になっている。
【００８０】
把持片４４４Ａ，４４４Ｂは、ボディ４１１によって、作動部材４４１の軸線及び回り止めピン４４５（支持ピン４４７）の軸線の双方に対して垂直な方向へスライド可能に支持されている。すなわち、把持片４４４Ａと４４４Ｂとは、互いに近接及び離間するようにスライドする。そして、把持片４４４Ａと把持片４４４Ｂとでワークを挟み込むことで、把持機構４７０はワークを把持する。また、把持片４４４Ａ，４４４Ｂには、上記支持ピン４４７及び回り止めピン４４５と平行に、それぞれ作用ピン４４８が設けられている。
【００８１】
支持ピン４４７によって、カム部材４４３Ａ，４４３Ｂがそれぞれ回転可能に支持されている。作動部材４４１には、支持ピン４４７、回り止めピン４４５、及び作用ピン４４８と平行に、結合ピン４４２が設けられている。カム部材４４３Ａ，４４３Ｂは、結合ピン４４２によってもそれぞれ回転可能に支持されている。カム部材４４３Ａ，４４３Ｂには、切り欠き４４９がそれぞれ設けられている。切り欠き４４９には、作用ピン４４８が摺動可能に係合している。カム部材４４３Ａ，４４３Ｂが、それぞれ支持ピン４４７を中心として回転することにより、作用ピン４４８を介して把持片４４４Ａ，４４４Ｂが近接及び離間する方向へスライドさせられる。
【００８２】
各支持ピン４４７には、ねじりばね４４６が取り付けられている。ねじりばね４４６の一端は回り止めピン４４５に当たっており、他端は作用ピン４４８に当たっている。各ねじりばね４４６は、支持ピン４４７を中心として作用ピン４４８を回転させる力を発生させる。これにより、各ねじりばね４４６によって、把持片４４４Ａ，４４４Ｂは互いに離間する方向へ付勢されている。このとき、作動部材４４１には、作動部材４４１を把持片４４４Ａ，４４４Ｂの方向へ移動させる力が作用している。
【００８３】
したがって、コイルばね４５０には、ロッド４４０、メタルブッシュ４３４、及び保持部４５１を介して、コイルばね４５０を把持機構４７０の方向へ移動させる力が作用している。これにより、素線４５０ａの外周面が、駆動ローラ４２３の外周面に押し当てられる。なお、支持ピン４４７、ねじりばね４４６、作用ピン４４８，回り止めピン４４５、カム部材４４３Ａ，４４３Ｂ、結合ピン４４２、作動部材４４１、ロッド４４０、メタルブッシュ４３４、及び保持部４５１によって、コイルばね４５０の素線４５０ａ及び駆動ローラ４２３の外周面に、互いに押し合う力を作用させる加力手段が構成される。
【００８４】
次に、コイルばね４５０が初期位置（所定位置）よりも回転することを規制する回り止め部について説明する。図９は、駆動ローラ４２３及び回り止め部４５４とその周辺を示す拡大図である。同図（ａ）は、コイルばね４５０及び保持部４５１を軸線方向から見た図であり、同図（ｂ）は、駆動ローラ４２３の軸線方向からコイルばね４５０及び保持部４５１を見た図である。
【００８５】
保持部４５１のフランジ部４５１ａには、コイルばね４５０の軸線方向へコイルばね４５０の外周に沿って延びる回り止め部４５４（第２規制部）が、コイルばね４５０と一体回転可能に設けられている。駆動ローラ４２３の先端部４２５はコイルばね４５０の内周まで突出している。そして、コイルばね４５０が図９における右方から初期位置まで移動した場合（所定回転量だけ回転した場合）に、駆動ローラ４２３と回り止め部４５４とが当たるように、駆動ローラ４２３及び回り止め部４５４が配置されている。
【００８６】
次に、図７，１０を参照して、ハンド装置４１０の動作を説明する。図７は、コイルばね４５０が初期位置にある状態を示している。
【００８７】
コイルばね４５０が、図７における右から左への移動を停止した後に、軸線を中心として回転する可能性がある。その場合、コイルばね４５０の素線４５０ａが駆動ローラ４２３に対して移動することとなり、素線４５０ａと駆動ローラ４２３の先端部４２５の外周面とが離れるおそれがある。そして、素線４５０ａと駆動ローラ４２３の先端部４２５の外周面とが離れた状態では、駆動ローラ４２３の回転トルクを素線４５０ａへ伝達することができない。
【００８８】
この点、上記回り止め部４５４によって、素線４５０ａと駆動ローラ４２３の外周面とが接した状態を維持しつつ、コイルばね４５０が初期位置よりも回転することが規制される。このため、コイルばね４５０の素線４５０ａと駆動ローラ４２３の外周面とが離れることを抑制することができ、駆動ローラ４２３から素線４５０ａへ回転トルクを安定して伝達することができる。
【００８９】
モータ４２０の駆動軸４２２が回転させられると、駆動軸４２２に取り付けられた駆動ローラ４２３が、駆動軸４２２と一体回転させられる。ここで、上記ねじりばね４４６が生じさせる弾性力に基づいて、コイルばね４５０の素線４５０ａの外周面が駆動ローラ４２３の先端部４２５の外周面に押し当てられている。このため、駆動ローラ４２３とコイルばね４５０の素線４５０ａとの間に比較的大きな摩擦力が作用し、コイルばね４５０の素線４５０ａが駆動ローラ４２３により順次送り出される。
【００９０】
コイルばね４５０は、コイルの軸線を中心として回転可能、且つ軸線の方向へ往復動可能に支持されている。このため、コイルばね４５０の素線４５０ａが順次送り出されることにより、コイルばね４５０は、コイルの軸線を中心として回転させられつつ、その軸線に沿って把持機構４７０と反対側へ移動させられる。このとき、駆動ローラ４２３（駆動軸４２２）の回転は、駆動ローラ４２３の先端部４２５の径とコイルの径とに応じた減速比で減速される。そして、コイルばね４５０が１回転すると、コイルばね４５０はコイルの１ピッチ分だけ軸線方向へ移動させられる。コイルばね４５０の移動量は、モータ４２０の回転ステップ数（回転量）によって制御される。
【００９１】
コイルばね４５０が把持機構４７０と反対側へ移動させられると、保持部４５１及びロッド４４０を介してコイルばね４５０に連結された作動部材４４１が、モータ４２０側へ移動させられる。このとき、作動部材４４１は、キー溝４４１ａ及びピン４３２によって回転が規制されているため、作動部材４４１及びロッド４４０に対して、コイルばね４５０及び保持部４５１が回転する。そして、作動部材４４１は、その軸線を中心とした回転が規制された状態で、図１０に示すように把持機構４７０から離れる側へと移動させられる。その結果、把持機構４７０において、カム部材４４３Ａ，４４３Ｂが、それぞれ支持ピン４４７を中心として回転させられ、作用ピン４４８を介して把持片４４４Ａ，４４４Ｂが近接する方向へスライドさせられる。したがって、把持片４４４Ａと把持片４４４Ｂとでワークが挟み込まれ、把持機構４７０によってワークが把持される。
【００９２】
その後、ワークを開放する場合には、ワークの把持時と逆方向へモータ４２０を回転させる。これにより、コイルばね４５０の素線４５０ａが、ワークの把持時と逆方向へ順次送り出される。このため、コイルばね４５０は、コイルの軸線を中心として回転させられつつ、その軸線に沿って把持機構４７０側へ移動させられる。その結果、図７に示すように、コイルばね４５０が初期位置まで移動させられる。
【００９３】
以上詳述した本実施形態は以下の利点を有する。ここでは、第１実施形態と異なる利点のみを述べる。
【００９４】
・コイルばね４５０に対して、コイルの軸線方向ではなく径方向にモータ４２０が配置されることとなり、ハンド装置４１０におけるコイルばね４５０の軸線方向の寸法を縮小することができる。このため、ハンド装置４１０が多関節ロボットの手首に取り付けられた場合に、ロボットの手首に作用するハンド装置４１０の重量による回転モーメントを減少させることができる。
【００９５】
・ハンド装置４１０は、コイル及び駆動ローラ４２３の外周面に、互いに押し合う力を作用させる加力手段を備えるため、コイルと駆動ローラ４２３の外周面との間に作用する摩擦力を増大させることができる。したがって、コイルと駆動ローラ４２３の外周面との滑りを抑制することができ、駆動ローラ４２３の回転トルクをコイルばね４５０に効率的に伝達することができる。特に、加力手段は、ねじりばね４４６及び回り止めピン４４５を把持機構４７０に追加することで構成されている。このため、把持機構４７０の変更箇所を少なくすることができるとともに、第１実施形態と比較して、駆動ローラ４２３付近の構成を簡潔にすることができる。
【００９６】
・駆動ローラ４２３により順次送り出される螺旋状部として、コイルばね４５０を採用している。こうした構成によれば、安価なコイルばね４５０により螺旋状部を形成することができる。さらに、把持機構４７０によりワークを把持する際に、コイルばね４５０の弾性力がワークへ作用した状態を維持することができる。したがって、ワークを弾性的に把持することのできる構成を採用しつつ、コイルばね４５０を往復駆動する力を増大させることができる。
【００９７】
なお、上記第２実施形態を、次のように変形して実施することもできる。第２実施形態と同一の部材については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００９８】
図９の回り止め部４５４に代えて、図１１に示すように、回り止めピン５５４を採用することもできる。すなわち、保持部４５１のフランジ部４５１ａには、コイルばね４５０の軸線方向へコイルばね４５０の外周に沿って延びる回り止めピン５５４（第２規制部）が、コイルばね４５０と一体回転可能に設けられている。こうした構成によっても、回り止めピン５５４によって、コイルばね４５０の素線４５０ａと駆動ローラ４２３の外周面とが接した状態を維持しつつ、コイルばね４５０が初期位置よりも回転することを規制することができる。
【００９９】
また、上記第１，第２実施形態に限定されず、例えば次のように実施することもできる。第１実施形態と同一の部材については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【０１００】
・図１のコイルばね５０，駆動ローラ２３、又は図７のコイルばね４５０，駆動ローラ４２３に代えて、図１２に示す螺旋状部材６５０，駆動歯車６２３を採用することもできる。すなわち、駆動歯車６２３（駆動部材）の外周面には、複数の歯６２３ａが設けられており、螺旋状部６５１において駆動歯車６２３の外周面と接する部分には、駆動歯車６２３の歯６２３ａと噛み合う複数の歯６５１ａが設けられている。螺旋状部材６５０は、金属材料や樹脂等により形成することができる。
【０１０１】
上記構成によれば、駆動歯車６２３の外周面に設けられた歯６２３ａが、螺旋状部６５１において駆動歯車６２３の外周面と接する部分に設けられた歯６５１ａと噛み合っている。このため、駆動歯車６２３の回転トルクを、螺旋状部６５１に効率的に伝達することができる。その結果、螺旋状部材６５０（被駆動部材）に生じる回転トルクをより増大させることができ、螺旋状部材６５０を往復駆動する力をより増大させることができる。
【０１０２】
なお、コイルばね５０，４５０において駆動歯車６２３の外周面と接する部分に、駆動歯車６２３の歯６２３ａと噛み合う複数の歯６５１ａを設けることもできる。その際に、コイルばね５０，４５０の素線５０ａ，４５０ａの全周に、駆動歯車６２３の歯６２３ａと噛み合う複数の歯を設けることもできる。
【０１０３】
・上記第１，第２実施形態では、モータ２０，４２０の駆動軸２２，４２２の軸線を、コイルばね５０，４５０の軸線に対して垂直にしたが、モータ２０，４２０の駆動軸２２，４２２の軸線を、コイルばね５０，４５０の軸線に対して斜めにすることもできる。
【０１０４】
・ステッピングモータ２０，４２０（同期電動機）に代えて、非同期の電動機を採用することもできる。
【符号の説明】
【０１０５】
１０…ピストン装置（往復駆動装置）、１１，４１１…ボディ、２０，４２０…ステッピングモータ（モータ）、２２…駆動軸、２３，１２３，２２３，４２３…駆動ローラ（駆動部材）、３０…シリンダ、４０，１４０…ピストン（往復動部材）、５０，４５０…コイルばね（被駆動部材）、５０ａ，４５０ａ…素線（一重）、４１０…ハンド装置（往復駆動装置）、４７０…把持機構、６２３…駆動歯車（駆動部材）、６５０…螺旋状部材（被駆動部材）、６５１…螺旋状部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸を有するモータと、
前記駆動軸と同軸状の外周面を有して前記駆動軸と一体回転する駆動部材と、
前記駆動部材の外径よりも広い間隔の隙間を形成しつつ螺旋状に延びる螺旋状部を有し、前記螺旋状部の軸線を中心として回転可能且つ前記軸線の方向へ往復動可能に支持された被駆動部材と、
を備え、
前記螺旋状部の前記隙間に前記駆動部材が挿入され、前記駆動部材の前記外周面が前記螺旋状部に接していることを特徴とする往復駆動装置。
【請求項２】
前記螺旋状部及び前記駆動部材の前記外周面に、互いに押し合う力を作用させる加力手段を備える請求項１に記載の往復駆動装置。
【請求項３】
前記加力手段は、前記螺旋状部の一重を挟んで前記駆動部材と反対側の前記螺旋状部の前記隙間に挿入された後方部と、前記螺旋状部の一重が前記駆動部材の前記外周面に押し当てられるように前記後方部に力を加える加力部とを備える請求項２に記載の往復駆動装置。
【請求項４】
前記後方部は、前記螺旋状部に接する円筒状面を有しており、前記加力部によって前記円筒状面の軸線を中心として回転可能に支持されている請求項３に記載の往復駆動装置。
【請求項５】
前記加力手段は、前記螺旋状部の一重が前記駆動部材の前記外周面に押し当てられるように、前記被駆動部材を付勢する付勢部を備え、前記付勢部は前記被駆動部材と一体回転可能に支持されている請求項２に記載の往復駆動装置。
【請求項６】
前記被駆動部材に連結されるとともに、前記螺旋状部の前記軸線の方向へ往復動可能に支持された往復動部材と、
前記往復動部材が前記螺旋状部の前記軸線の方向へ、所定位置よりも移動することを規制する第１規制部と、
前記螺旋状部と前記駆動部材の前記外周面とが接した状態を維持しつつ、前記被駆動部材が所定回転量よりも回転することを規制する第２規制部と、
を備える請求項１〜５のいずれか１項に記載の往復駆動装置。
【請求項７】
前記第２規制部は、前記螺旋状部の前記軸線の方向へ前記螺旋状部に沿って延びるとともに、前記被駆動部材と一体回転可能に設けられており、
前記被駆動部材が前記所定回転量だけ回転した場合に、前記駆動部材と前記第２規制部とが当たるように、前記駆動部材及び前記第２規制部が配置されている請求項６に記載の往復駆動装置。
【請求項８】
前記駆動部材の前記外周面には、複数の歯が設けられており、
前記螺旋状部において前記駆動部材の前記外周面と接する部分には、前記駆動部材の前記歯と噛み合う複数の歯が設けられている請求項１〜７のいずれか１項に記載の往復駆動装置。
【請求項９】
前記螺旋状部の前記軸線と前記駆動軸の軸線とが直交している請求項１〜８のいずれか１項に記載の往復駆動装置。
【請求項１０】
前記螺旋状部は、コイルばねにより形成されている請求項１〜９のいずれか１項に記載の往復駆動装置。
【請求項１】
駆動軸を有するモータと、
前記駆動軸と同軸状の外周面を有して前記駆動軸と一体回転する駆動部材と、
前記駆動部材の外径よりも広い間隔の隙間を形成しつつ螺旋状に延びる螺旋状部を有し、前記螺旋状部の軸線を中心として回転可能且つ前記軸線の方向へ往復動可能に支持された被駆動部材と、
を備え、
前記螺旋状部の前記隙間に前記駆動部材が挿入され、前記駆動部材の前記外周面が前記螺旋状部に接していることを特徴とする往復駆動装置。
【請求項２】
前記螺旋状部及び前記駆動部材の前記外周面に、互いに押し合う力を作用させる加力手段を備える請求項１に記載の往復駆動装置。
【請求項３】
前記加力手段は、前記螺旋状部の一重を挟んで前記駆動部材と反対側の前記螺旋状部の前記隙間に挿入された後方部と、前記螺旋状部の一重が前記駆動部材の前記外周面に押し当てられるように前記後方部に力を加える加力部とを備える請求項２に記載の往復駆動装置。
【請求項４】
前記後方部は、前記螺旋状部に接する円筒状面を有しており、前記加力部によって前記円筒状面の軸線を中心として回転可能に支持されている請求項３に記載の往復駆動装置。
【請求項５】
前記加力手段は、前記螺旋状部の一重が前記駆動部材の前記外周面に押し当てられるように、前記被駆動部材を付勢する付勢部を備え、前記付勢部は前記被駆動部材と一体回転可能に支持されている請求項２に記載の往復駆動装置。
【請求項６】
前記被駆動部材に連結されるとともに、前記螺旋状部の前記軸線の方向へ往復動可能に支持された往復動部材と、
前記往復動部材が前記螺旋状部の前記軸線の方向へ、所定位置よりも移動することを規制する第１規制部と、
前記螺旋状部と前記駆動部材の前記外周面とが接した状態を維持しつつ、前記被駆動部材が所定回転量よりも回転することを規制する第２規制部と、
を備える請求項１〜５のいずれか１項に記載の往復駆動装置。
【請求項７】
前記第２規制部は、前記螺旋状部の前記軸線の方向へ前記螺旋状部に沿って延びるとともに、前記被駆動部材と一体回転可能に設けられており、
前記被駆動部材が前記所定回転量だけ回転した場合に、前記駆動部材と前記第２規制部とが当たるように、前記駆動部材及び前記第２規制部が配置されている請求項６に記載の往復駆動装置。
【請求項８】
前記駆動部材の前記外周面には、複数の歯が設けられており、
前記螺旋状部において前記駆動部材の前記外周面と接する部分には、前記駆動部材の前記歯と噛み合う複数の歯が設けられている請求項１〜７のいずれか１項に記載の往復駆動装置。
【請求項９】
前記螺旋状部の前記軸線と前記駆動軸の軸線とが直交している請求項１〜８のいずれか１項に記載の往復駆動装置。
【請求項１０】
前記螺旋状部は、コイルばねにより形成されている請求項１〜９のいずれか１項に記載の往復駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−２０２４７７（Ｐ２０１２−２０２４７７Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６７４４０（Ｐ２０１１−６７４４０）
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（０００１０６７６０）ＣＫＤ株式会社 (627)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（０００１０６７６０）ＣＫＤ株式会社 (627)
【Ｆターム（参考）】
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