CN100436874C - 旋转·摆动转换机构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种旋转·摆动转换机构，该旋转·摆动转换机构可以将旋转运动高效率地转换为大角度的摆动运动。旋转·摆动转换机构(1)具有旋转轴(2)、摆动轴(3)、摆动部件(4)。旋转轴(2)具有连接于电动机上的垂直部(2A)、相对于垂直部(2A)倾斜的倾斜部(2C)。摆动部件(4)安装在摆动轴(3)上。倾斜部(2C)夹持于摆动部件(4)的夹持面(4D)、(4E)之间，随着旋转轴(2)的旋转，边与夹持面(4D)或(4E)接触地边运动，由此推压夹持面(4D)或(4E)，使摆动部件(4)左右摆动，由此，摆动轴(3)进行往复回转运动。

Description

旋转·摆动转换机构
技术领域
本发明涉及一种相互转换旋转运动和摆动运动(往复回转运动)的机构。
背景技术
相互转换旋转运动和摆动运动的旋转·摆动转换机构应用在各种机械中。图6表示的是以往的旋转·摆动转换机构的一个例子。该旋转·摆动转换机构100是由旋转轴101、摆动部件102、椭圆板103构成，将旋转轴101的连续旋转运动转换为摆动部件102的摆动运动。摆动部件102是具有截面为椭圆形状的内壁面104的研钵状(圆锥状)部件，在其顶部102A通过轴承105安装在旋转轴101上。由此，旋转轴101可以相对摆动部件102轴转动。另外，摆动部件102也可以相对旋转轴101摆动。即，摆动部件102的中心轴线可以取得从旋转轴101上的中立位置相对旋转轴101倾斜的位置。椭圆板103固定在旋转轴101的周围且比椭圆中心偏心的位置。
图7中表示的是该旋转·摆动转换机构100的动作。如图7(A)所示，旋转轴101位于旋转的初始位置时，椭圆板103的前端部103A朝向右，与摆动部件102的内壁面右侧部分104A接触。由此，摆动部件102被推至摆动的最右侧。当从这种状态使旋转轴101沿顺时针方向旋转时，椭圆板103就会如图7(A)上箭头所示转动，如图7(A)点划线所示，直至与摆动部件102的内壁面左侧部分104B接触。
当从这种状态再旋转旋转轴101，椭圆板103就会向左方向推摆动部件102，由此，摆动部件102就会被推至如图7(B)中用实线所示的摆动最左侧。然后，再旋转旋转轴101，椭圆板103会再次转动至与摆动部件102的内壁面右侧部分104A接触，向右方向推摆动部件102。如此，摆动部件102随着旋转轴101的连续旋转运动，在图7(B)中用点划线所示的摆动最右侧与图7(B)中用实线所示的摆动最左侧之间进行左右摆动运动。
但是，这样的以往的旋转·摆动变换机构100存在以下问题点。首先，在旋转·摆动转换机构100中，因为旋转轴101与摆动部件102间介入有椭圆板103，所以不能取得较大的摆动部件102的摆动角度。即，为了使椭圆板103在旋转轴101的周围可以平衡旋转，有必要确保从旋转轴101的中心到椭圆板103的基端部103B的长度l(参照图7(B))在某种程度以上。为此，要扩大摆动部件102的摆动角度是有限度的。
另外，在旋转·摆动转换机构100中，旋转轴101的旋转动作只有一部分被转换为摆动部件102的摆动。即，例如在图7(A)中，椭圆板103从实线所示位置向点划线所示位置移动期间，因为椭圆板103并不接触摆动部件102，所以这期间的旋转轴101的旋转并未转换为摆动部件102的摆动。为此，不能说旋转·摆动机构100将旋转轴101的旋转力高效率的转换为摆动部件的摆动力。
鉴于上述问题点，本发明的目的在于提供一种旋转·摆动转换机构，该旋转·摆动转换机构用简单的构成就可以将旋转运动转换为大角度的摆动运动。本发明另一目的是提供一种旋转·摆动转换机构，该旋转·摆动转换机构可以将旋转轴产生的转矩高效率地转换为摆动力矩。
发明内容
本发明涉及一种旋转·摆动转换机构，其具有：能够绕旋转中心轴线旋转的旋转轴、能够绕轴往复回转的摆动轴、安装在所述摆动轴上的摆动部件；所述旋转轴上设有弯曲部、和从所述弯曲部延伸并相对于所述旋转中心轴线倾斜的倾斜部，所述摆动部件上设有配置在所述倾斜部两侧的一对夹持面。采用所述构成，当旋转轴旋转时，倾斜部就会绕旋转中心轴线旋转并同时改变方向，并与配置在改变了方向的一侧的夹持面接触，推压该夹持面，使摆动部件倾斜。由此，随着旋转轴的旋转，摆动部件左右摆动，伴随该摆动部件的摆动，使摆动轴进行往复回转运动。这样，采用本发明，可以通过由旋转轴、摆动轴和摆动部件组成的简单的构成，使旋转轴的旋转运动转换为摆动部件的摆动运动(摆动轴的往复回转运动)。
另外，在本发明中，所述摆动轴也可以配置在所述弯曲部的侧方，可以沿与所述旋转中心轴线正交的方向延伸。由此，摆动部件的摆动幅度(摆动的最大角度)和摆动轴的回转幅度(回转的最大角度)可以与倾斜部相对旋转中心轴线的倾斜角度相等。从而，摆动部件的摆动幅度(摆动轴的回转幅度)的设定和改变，将可根据倾斜部的倾斜角度的改变而容易进行。另外，作为摆动幅度，可以设定为大角度。
所述的一对夹持面，可以配置在所述倾斜部的两侧并与所述倾斜部之间具有很小的间隙。由此，在旋转轴的旋转运动中，因为可以在大致全部的时间中倾斜部都能与夹持面持续接触，所以可以不浪费地将旋转轴的旋转转换为摆动轴的摆动。从而，可以将旋转轴的转矩高效率地转换为摆动轴的摆动力矩。
所述一对夹持面，可以配置在所述倾斜部的两侧并与所述倾斜部基本平行。由此，因为倾斜部可以在大范围内与夹持面接触，所以可以使摆动部件进行稳定的摆动运动，可以进行稳定的旋转·摆动转换。
所述摆动部件是具有一对板状的夹持部的截面呈U字型的部件，所述倾斜部可以从在所述U字型截面的部件的底部形成的开口部插入所述夹持部之间。
所述开口部可以形成于所述U字型截面的部件的底部的大致中央处。
所述U字型截面的部件的底部，可以配置成与所述旋转轴的旋转中心轴线正交。
所述U字型截面的部件，可以由所述摆动轴和与所述摆动轴大概同一直线配置的支承轴来支持其底部的两侧。
所述摆动轴及所述支承轴，可以安装在所述U字型截面的部件的底部内侧面。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的旋转·摆动转换机构安装在电动机上的状态的主视图；
图2是表示同样的本发明的实施方式的旋转·摆动转换机构安装在电动机上的状态的侧视图，表示的是摆动部件位于中立位置的状态；
图3是表示同样的本发明的实施方式的旋转·摆动转换机构安装在电动机上的状态的侧视图，表示的是摆动部件摆动到左右极限的状态；
图4是表示同样的本发明的实施方式的旋转·摆动转换机构的立体图，(A)表示的是摆动部件摆动到左侧极限的状态，(B)表示的是摆动部件处于中立位置的状态，(C)表示的是摆动部件摆动到右侧极限的状态；
图5是表示同样的本发明的实施方式的旋转·摆动转换机构的俯视图，(A)表示的是摆动部件摆动到左侧极限的状态，(B)表示的是摆动部件处于中立位置的状态，(C)表示的是摆动部件摆动到右侧极限的状态；
图6是表示以往的旋转·摆动转换机构的立体图；
图7是表示以往的旋转·摆动转换机构的剖面图
具体实施方式
图1至图3表示本发明的旋转·摆动转换机构1的一个实施方式。如图所示，旋转·摆动转换机构1主要是由绕旋转中心轴线旋转的旋转轴2、绕轴往复回转的摆动轴3、连接旋转轴2和摆动轴3的摆动部件4构成。
旋转轴2的基端侧成为沿旋转轴2的旋转中心轴线延伸的垂直部2A。该垂直部2A连接于连续旋转运动的电动机10。由此，旋转轴2通过电动机10可进行绕旋转中心轴线旋转的连续旋转运动。另外，垂直部2A通过轴承5可旋转地支承于未图示的机架上。
另一方面，旋转轴2的前端侧在弯曲部2B以规定的倾斜角度α弯曲。由此，比弯曲部2B更前端侧的部分成为相对旋转中心轴线以角度α倾斜的倾斜部2C。
摆动部件4是截面为U字型的部件，由下端弯曲的底部4A、从该底部4A大致平行地延伸出的板状的夹持部4B、4C构成。夹持部4B、4C之间是夹入旋转轴2的倾斜部2C的部分，将该夹持部4B、4C配置成具有较旋转轴2的直径稍大的间隔。与夹持部4B、4C的倾斜部2C相对的面是夹持面4D、4E。从底部4A的大致中央到夹持部4B、4C的一部分形成有开口部4F。旋转轴2的倾斜部2C从该开口部4F插入夹持部4B、4C之间。在此，夹持面4D、4E配置为与倾斜部2C间有很小的间隙，并与倾斜部2C平行。
如后面详述(参照图4和图5的说明)，旋转·摆动机构1在动作时，旋转轴2作旋转运动时，倾斜部2C就与摆动部件4的夹持面4D、4E接触，并在夹持面4D、4E上滑动的同时推压摆动部件4，从而使摆动部件4进行摆动运动。在该情况下，摆动部件4在中立位置(图2的状态)的单侧摆动至与倾斜部2C的倾斜角度α相等的角度(参照图3)。因此，摆动部件4的摆动的最大角度(摆动幅度)可以通过改变倾斜部2C的倾斜角度α而容易改变。另外，与以往的旋转·摆动转换机构相比较，可以实现摆动幅度为大角度。具体的说，摆动的最大角度，可以在中立位置的单侧0度～80度(两侧是0度～160度)的范围内任意设定。在本实施方式中，倾斜角度α为80度。
摆动部件4由摆动轴3和支承轴6从两侧支承。由此，摆动部件4能够以摆动轴3和支承轴6为中心摆动。摆动轴3的端部3A在摆动部件4的一侧部固定于底部4A的内侧。另一方面，支承轴6的端部6A在摆动部件4的相反侧的侧部固定于底部4A的内侧。由此，摆动轴3的前端和支承轴6的前端相对地配置于同一直线上。另外，摆动轴3和支承轴6分别通过轴承7和轴承8可相对未图示的机架旋转地支撑于机架上。在该情况下，使旋转轴2的弯曲部2B(即倾斜部2C的基部)配置于摆动轴3和支承轴6的侧方。由此，摆动部件4可以摆动至与旋转轴2的倾斜部2C的倾斜角度α相等的角度。
摆动轴3与未图示的要使其摆动运动的对象(例如某些工具等)连接。当摆动部件4摆动运动时，摆动轴3以与摆动部件4相同的角度做往复回转运动，该往复回转运动传递给要使之摆动的对象。
其次，参照图4及图5说明旋转·摆动转换机构1的动作。
图4(B)和图5(B)中表示的是摆动部件4位于中立位置的状态。在该中立位置，旋转轴2的倾斜部2C处于与摆动轴3垂直的平面内，摆动部件4在旋转轴2的旋转中心轴线(垂直部2A的轴线)的方向立起。该情况，包括倾斜部2C朝向摆动轴3一侧的情况(图中实线和虚线所示)和朝向支承轴6一侧的情况(图中点划线所示)。在以下的说明中，设定倾斜部2C朝向摆动轴3一侧的状态为初始状态。
当从该初始状态开始，旋转轴2在图4和图5中向逆时针方向旋转时，倾斜部2C沿夹持部4B内侧的夹持面4D滑动的同时、朝向图的右侧前进。在该情况下，从摆动轴3的轴线方向看到的倾斜部2C的倾斜角度在逐渐增大。由此，摆动部件4被倾斜部2推压而逐渐向图的右侧倾斜。摆动轴3与摆动部件4一起向顺时针方向旋转。
如此，如图4(C)所示，倾斜部2C旋转至朝向与摆动轴3垂直的方向时，摆动部件4到达摆动的右侧极限。即，摆动部件4成为以倾斜部2C的倾斜角度α向右侧倾斜的状态，并且，摆动轴3成为以回转角度α向顺时针方向转动了的状态。
从该状态开始，当旋转轴2再进一步旋转时，倾斜部2C沿夹持部4C内侧的夹持面4E滑动的同时、返向中立位置。在该场合，从摆动轴3的轴线方向看到的倾斜部2C的倾斜角度逐渐增大，由此摆动部件4被倾斜部2C推压而逐渐立起。并且，摆动轴3逆时针方向回转。如此，当倾斜部2C返回图4(B)中点划线所示位置时，摆动部件4再次回到中立位置。
当从该中立位置开始，旋转轴2进一步旋转时，旋转·摆动转换机构1向左侧进行与摆动部件4向右侧的倾斜运动的动作对称的动作。即，倾斜部2C这次朝向左侧运动，随之摆动部件4向左倾斜、摆动轴3向逆时针方向回转。当倾斜部2C到达图4(A)所示位置时，摆动部件4向左侧倾斜最大角度(-α)、摆动轴3向逆时针方向的摆动也为最大角度(-α)。当过了该最大摆动位置时，倾斜部2C即朝向图4(B)中实线和虚线所示的初始位置运动。由此，摆动部件4渐渐立起，摆动轴3向顺时针方向回转。当倾斜部2C返回图4(B)所示初始位置时，摆动的一个循环(一次向左右的摆动角度为α×2的摆动)结束。
如此，采用本实施方式的旋转·摆动转换机构1，可以将旋转轴2的一次旋转(旋转360度)转换为摆动轴3的一个循环的往复回转(摆动部件向左右的角度为α的摆动)。在该场合，因为摆动轴3的回转角度的幅度(摆动部件4的摆动角度的幅度)与旋转轴2的倾斜部2C的倾斜角度α相等，所以，可通过改变该倾斜角度α而容易设定和改变摆动轴3的转动角度α。并且，可以设定非常宽的范围，以使该回转幅度(摆动幅度)达到很大的角度为止。具体的说，因为倾斜部2C的倾斜角度可以在0度～80度程度的范围内改变，所以摆动轴3的回转幅度可以设定在0度～160度的较宽的范围。
另外，旋转轴2的旋转运动可以全部转换为旋转轴3的回转动作(摆动部件4的摆动动作)。即，旋转轴2的旋转动作中，在大致全部的时间内倾斜部2C都与摆动部件4的夹持面4D或4E接触，持续使摆动部件4运动，所以，旋转轴2的旋转动作中没有对摆动部件4的摆动动作未起作用的部分，施加于旋转轴2上的转矩无浪费地用于摆动轴3的摆动。因此，可以进行高效率的旋转·摆动转换。
另外，旋转·摆动转换机构1是由旋转轴2、摆动轴3和摆动部件4所组成的简单构成，所以部件数量和制造工时少，可以以低成本提供高性能的旋转·摆动机构1。
另外，在上述实施方式中，虽然是以旋转·摆动转换机构1作为将旋转运动转换为摆动运动(往复回转运动)的机构进行说明，旋转·摆动转换机构1也可以作为将摆动运动(往复回转运动)转换为旋转运动的机构使用。另外，转换后的摆动运动也可以不是通过摆动轴3而获得，而是直接从摆动部件4获得。

Claims (9)

1、一种旋转·摆动转换机构，包括：
可以绕旋转中心轴线旋转的旋转轴、
可以绕轴往复回转的摆动轴、
安装在所述摆动轴上的摆动部件；
所述旋转轴上设有弯曲部、和从所述弯曲部延伸并相对于所述旋转中心轴线倾斜的倾斜部，所述摆动部件上设有配置在所述倾斜部两侧的一对夹持面。
2、根据权利要求1所述的旋转·摆动转换机构，其特征在于：所述摆动轴配置在所述弯曲部的侧方，并沿与所述旋转中心轴线正交的方向延伸。
3、根据权利要求1所述的旋转·摆动转换机构，其特征在于：所述一对夹持面配置在所述倾斜部的两侧并与所述倾斜部之间具有很小的间隙。
4、根据权利要求1所述的旋转·摆动转换机构，其特征在于：所述一对夹持面配置在所述倾斜部的两侧并与所述倾斜部基本平行。
5、根据权利要求1所述的旋转·摆动转换机构，其特征在于：所述摆动部件是具有一对板状的夹持部的截面呈U字型的部件，所述倾斜部从在所述U字型截面的部件的底部形成的开口部插入所述夹持部之间。
6、根据权利要求5所述的旋转·摆动转换机构，其特征在于：所述开口部形成于所述U字型截面的部件的底部的大致中央处。
7、根据权利要求5所述的旋转·摆动转换机构，其特征在于：所述U字型截面的部件的底部配置成与所述旋转轴的旋转中心轴线正交。
8、根据权利要求5所述的旋转·摆动转换机构，其特征在于：所述U字型截面的部件的底部的两侧由所述摆动轴和与所述摆动轴大致配置于同一直线上的支承轴支持。
9、根据权利要求8所述的旋转·摆动转换机构，其特征在于：所述摆动轴及所述支承轴安装在所述U字型截面的部件的底部内侧面上。
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