CN103140700A - 往复驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种往复驱动装置。在往复驱动被驱动部件的装置中，通过简单的结构来增加往复驱动被驱动部件的力，并且缩小装置中被驱动部件在轴线方向的尺寸。活塞装置（10）具备：电机（20），其具有驱动轴（22）；以及驱动辊（23），其具有与驱动轴（22）同轴状的外周面，与驱动轴（22）一体地旋转。活塞装置（10）具备线圈弹簧（50），对该线圈弹簧（50）提够支承使其能够以线圈的轴线为中心旋转且能够向轴线的方向往复移动。线圈弹簧（50）的线圈形成有间隔大于驱动辊（23）的前端部的外径的间隙并呈螺旋状地延伸。在线圈的间隙中插入有驱动辊（23），驱动辊（23）的外周面与线圈的线材（50a）接触。

Description

往复驱动装置

技术领域

本发明涉及一种往复驱动被驱动部件的装置。

背景技术

以往，作为这种装置，存在将旋转驱动源的旋转运动转换为直线运动的装置(例如，参照专利文献1)。在该专利文献1所记载的装置中，小径压缩线圈弹簧与电机的驱动轴同轴状地连结，该小径压缩线圈弹簧被插入到大径压缩线圈弹簧。在小径压缩线圈弹簧与大径压缩线圈弹簧之间以与这些线圈弹簧接触的方式设置有多个球。然后，当通过电机的驱动使小径压缩线圈弹簧旋转时，使大径压缩线圈弹簧向小径压缩线圈弹簧的轴线方向进行直线移动。

专利文献1：日本特开2004-211725号公报

发明内容

发明要解决的问题

另外，在专利文献1所述的装置中，小径压缩线圈弹簧以与电机的驱动轴相等的速度进行旋转，因此无法增加小径压缩线圈弹簧的旋转扭矩，进而，无法增加往复驱动大径压缩线圈弹簧的力。在此，还考虑在电机的驱动轴与小径压缩线圈弹簧之间设置减速机构，但是在该情况下无法避免装置的大型化、成本上升。

另外，在专利文献1所述的装置中，在小径压缩线圈弹簧的轴线方向的延长线上设置有电机，因此存在装置中的小径压缩线圈弹簧在轴线方向的尺寸变大这种问题。

本发明是鉴于这种情形而完成的，其主要目的在于，在往复驱动被驱动部件的装置中，通过简单的结构来增加往复驱动被驱动部件的力，并且缩小装置中的被驱动部件在轴线方向的尺寸。

用于解决问题的方案

为了解决上述问题，本发明采用了以下方法。

第一发明是一种往复驱动装置，包括：电机，具有驱动轴；驱动部件，具有与所述驱动轴同轴的外周面并与所述驱动轴一体地旋转；以及被驱动部件，具有螺旋状部，该螺旋状部形成有间隔大于所述驱动部件外径的间隙并呈螺旋状地延伸；另外，该螺旋状部被支承而能够以所述螺旋状部的轴线为中心旋转并且能够在所述轴线的方向上往复移动，其中，在所述螺旋状部的所述间隙中插入有所述驱动部件，所述驱动部件的所述外周面与所述螺旋状部接触。

根据上述结构，当电机的驱动轴旋转时，使具有与该驱动轴同轴状的外周面的驱动部件与驱动轴一体旋转。在此，螺旋状部形成有间隔大于驱动部件的外径的间隙并呈螺旋状地延伸。并且，驱动部件被插入到螺旋状部的间隙中，驱动部件的外周面与螺旋状部接触。因此，电机被配置在径向上而非螺旋状部的轴线方向上，从而能够缩小往复驱动装置中的被驱动部件在轴线方向的尺寸。

另外，对被驱动部件提供支承使其能够以螺旋状部的轴线为中心进行旋转并且能够向轴线的方向往复移动。因此，当驱动部件随着电机的驱动轴的旋转而旋转、摩擦力从驱动部件的外周面对螺旋状部起作用时，依次送出螺旋状部。因此，被驱动部件以螺旋状部的轴线为中心进行旋转并且向其轴线的方向移动。此时，驱动部件(驱动轴)的旋转以与驱动部件的直径和螺旋状部的直径相应的减速比来减速。因此，能够增加被驱动部件所产生的旋转扭矩并使其大于电机的旋转扭矩，从而能够通过简单的结构来增加往复驱动被驱动部件的力。

在第二发明中，还包括加力单元，该加力单元使相互推压的力作用于所述螺旋状部和所述驱动部件的外周面上，因此能够增加在螺旋状部与驱动部件的外周面之间起作用的摩擦力。因此，能够抑制螺旋状部与驱动部件的外周面之间的滑动，能够将驱动部件的旋转扭矩有效地传递到螺旋状部。

具体地说，可以采用第三发明的下述结构，即，所述加力单元包括：后方部，被插入到所述螺旋状部的、与所述驱动部件相反侧的间隙中，所述后方部和所述螺旋状部隔着所述螺旋状部的一层；以及加力部，对所述后方部施力使得所述螺旋状部的一层被压抵到所述驱动部件的所述外周面。根据这种结构，在螺旋状部的间隙中，后方部被插入与驱动部件相反的一侧并且和驱动部件之间隔着螺旋状部的一层。通过加力部对后方部施力，螺旋状部的一层被压抵到驱动部件的外周面。因此，能够增加在螺旋状部与驱动部件的外周面之间起作用的摩擦力。

并且，在第四发明中，所述后方部具有与所述螺旋状部接触的圆筒状面，并被所述加力部支承而能够以所述圆筒状面的轴线为中心进行旋转。因此，在通过驱动部件依次送出螺旋状部时，能够使后方部旋转，能够减少螺旋状部与后方部之间的摩擦阻力。其结果，能够减少电机的驱动能量损失。

另外，具体地说，如第五发明那样，能够采用以下结构，即，所述加力单元具备施力部，该施力部对所述被驱动部件施力使得所述螺旋状部的一层被压抵到所述驱动部件的所述外周面，所述施力部被支承而能够与所述被驱动部件一体地旋转。根据这种结构，通过施力部对被驱动部件施力，螺旋状部的一层被压抵到驱动部件的外周面。因此，能够增加在螺旋状部与驱动部件的外周面之间起作用的摩擦力。并且，施力部被提供支承而能够与被驱动部件一体旋转，因此在使被驱动部件旋转时，能够抑制施力部产生扭曲这一情况。

第六发明包括：往复移动部件，与所述被驱动部件连结，并被提供支承而能够在所述螺旋状部的所述轴线的方向上往复移动；第一限制部，限制所述往复移动部件在所述螺旋状部的所述轴线方向上移动到预定位置后的进一步移动；以及第二限制部，维持所述螺旋状部与所述驱动部件的所述外周面接触的状态，并限制所述被驱动部件超过预定旋转量的进一步旋转。

根据上述结构，往复移动部件与被驱动部件连结，往复移动部件被提供支承而能够向螺旋状部的轴线的方向往复移动。并且，通过第一限制部来限制往复移动部件在螺旋状部的轴线方向上移动到预定位置后的进一步移动。

在此，在被驱动部件能够旋转的状态下，在往复移动部件的移动被第一限制部限制的情况下，与往复移动部件连结的被驱动部件有可能在向轴线方向的移动受到限制的状态下进行旋转。在该情况下，螺旋状部相对于驱动部件进行移动，从而螺旋状部与驱动部件的外周面有可能分离。并且，在螺旋状部与驱动部件的外周面分离的状态下，无法将驱动部件的旋转传递到螺旋状部。

这一点，根据上述结构，通过第二限制部，一边维持螺旋状部与驱动部件的外周面接触的状态，一边限制被驱动部件超过预定旋转量的进一步旋转。例如，在往复移动部件的移动被第一限制部限制之前，被驱动部件的旋转被第二限制部限制。因此，即使在具备限制往复移动部件移动到预定位置后的进一步移动的第一限制部的情况下，也能够抑制螺旋状部与驱动部件的外周面分离的情况，因此能够将驱旋转扭矩从驱动部件稳定地传递到螺旋状部。

在第七发明中，所述第二限制部被设置成在所述螺旋状部的所述轴线方向沿着所述螺旋状部延伸并且能够与所述被驱动部件一体旋转，所述驱动部件和所述第二限制部的配置方式为：在所述被驱动部件仅旋转所述预定旋转量时，所述驱动部件与所述第二限制部抵接。

根据上述结构，第二限制部被设置成向螺旋状部的轴线的方向沿着螺旋状部延伸并且能够与被驱动部件一体旋转。因此，随着使被驱动部件旋转，使第二限制部与被驱动部件一体旋转。另外，以在被驱动部件仅旋转上述预定旋转量的情况下驱动部件与第二限制部接触的方式，配置驱动部件和第二限制部。因此，在被驱动部件旋转并向轴线方向移动而被驱动部件仅旋转上述预定旋转量的情况下，第二限制部与驱动部件接触，被驱动部件的旋转受到限制。因此，通过简单的结构，一边维持螺旋状部与驱动部件的外周面接触的状态，一边能够限制被驱动部件超过预定旋转量的进一步旋转。

在第八发明中，在所述驱动部件中设置有收缩部，所述收缩部的外周面与所述螺旋状部一层的外周面进行线接触。

根据上述结构，驱动部件的收缩部的外周面与螺旋状部一层的外周面进行线接触，因此能够增加驱动部件与螺旋状部一层之间起作用的摩擦力，能够抑制驱动部件与螺旋状部一层的滑动。

在第九发明中，在所述驱动部件的所述外周面设置有多个齿，在所述螺旋状部中与所述驱动部件的所述外周面接触的部分中设置有多个与所述驱动部件的所述齿进行啮合的齿。

根据上述结构，设置于驱动部件的外周面的齿和设置于螺旋状部中与驱动部件的外周面接触的部分上的齿进行啮合。因此，能够将驱动部件的旋转扭矩有效地传递到螺旋状部。其结果，能够进一步增加被驱动部件所产生的旋转扭矩，能够进一步增加往复驱动被驱动部件的力。

在第十发明中，所述螺旋状部的所述轴线与所述驱动轴的轴线正交，因此驱动轴的轴线、即驱动部件的外周面的轴线与螺旋状部的周向正交。因此，能够使传递驱动部件的旋转扭矩的方向与送出螺旋状部的方向一致。因此，能够将驱动部件的旋转扭矩有效地传递到螺旋状部。

在第十一发明中，能够采用以下结构，即，所述螺旋状部由线圈弹簧形成。根据这种结构，能够通过廉价的线圈弹簧来形成螺旋状部，并且在力从被驱动部件向目标物体起作用时，能够设为线圈弹簧的弹力向目标物体起作用的状态。因此，可以采用使弹力从被驱动部件向目标物体起作用的结构，同时也能够增加往复驱动被驱动部件的力。

附图说明

图1是表示第一实施方式的活塞装置的局部截面图。

图2是表示驱动辊、支承辊及其周边的放大图。

图3是表示图1的活塞装置的变形例的局部截面图。

图4是表示驱动辊、支承辊及其周边的变形例的放大图。

图5是表示驱动辊、支承辊及其周边的其它变形例的放大图。

图6是表示图1的活塞装置的其它变形例的局部截面图。

图7是表示第二实施方式的把持装置的局部截面图。

图8是从上方观察把持机构的局部截面图。

图9是表示驱动辊、止转部及其周边的放大图。

图10是表示把持机构的全闭状态的局部截面图。

图11是表示驱动辊、止转销及其周边的放大图。

图12是表示往复驱动装置的变形例的主视图。

具体实施方式

(第一实施方式)

下面，参照附图说明第一实施方式。本实施方式应用于带式输送机等，并具体化为通过活塞的往复驱动使要输送的工件停止的活塞装置。

图1是表示本实施方式的活塞装置10的局部截面图。如该图所示，活塞装置10具备主体11、步进电机20、缸体30、活塞40以及线圈弹簧50等。此外，图1的上下方向与设置活塞装置10的情况下的上下方向一致，活塞装置10向上下方向往复驱动活塞40。

主体11使用金属材料等以圆筒状地形成。在主体11中，在轴线方向的靠一端的侧部设置有开口部12，在轴线方向上的另一端上安装有缸体30。步进电机20(电机)通过具有开口部21a的托架21安装在开口部12。电机20具有驱动轴22，以主体11的轴线与驱动轴22的轴线垂直的方式，将电机20安装于主体11。驱动轴22通过托架21的开口部21a和主体11的开口部12从主体11的外部被插入到内部。在驱动轴22的前端安装有驱动辊23。驱动辊23(驱动部件)形成为圆柱状，与驱动轴22一体地旋转。驱动辊23的轴线与驱动轴22的轴线一致。驱动辊23具有与驱动轴22同轴状的外周面。

缸体30使用金属材料等以圆筒状地形成。缸体30的轴线与上述主体11的轴线一致。对缸体30的内部插入了圆柱状的活塞40。活塞40(往复移动部件)被滑动轴承31支承，并能够在主体11的轴线方向上往复移动。在活塞40的外周面以向其轴线方向延伸的方式设置有平面部40a。即，在活塞40中，设置有平面部40a的部分的截面形状形成“D”字状。在活塞40中，在设置有平面部40a的部分的外周嵌合了止转部件32，该止转部件32具有截面形状呈“D”字状的贯通孔。将止转部件32固定于缸体30上端。因此，活塞40在以其轴线为中心的旋转受到限制的状态下能够在轴线方向往复移动。

线圈弹簧50的保持部51通过推力轴承33和径向轴承34并通过螺栓41螺栓紧固在活塞40的下端部(接近电机20一侧的端部)。保持部51形成为圆板状，在其外周设置有导向环52。导向环52的外周面能够相对于主体11的内周面光滑地滑动。因此，保持部51被活塞40支承并通过导向环52能够以活塞40的轴线为中心进行旋转。另外，随着活塞40的往复移动，保持部51被导向环52在主体11的轴线方向上引导。此时，在活塞40与保持部51之间起作用的轴线方向的负荷被推力轴承33承受。此外，在保持部51的外周设置有用于使用传感器等对保持部51的位置进行检测的磁铁53。

在保持部51的下部(与活塞40相反侧的部分)安装有上述线圈弹簧50。线圈弹簧50(被驱动部件)的上端(一端)被保持部51铆接，由此固定于保持部51的下部。线圈弹簧50的轴线与上述主体11的轴线一致。因此，线圈弹簧50被保持部51支承，能够以线圈的轴线为中心旋转且能够在其轴线的方向往复移动。

线圈弹簧50的线圈(螺旋状部)形成有间隔大于上述驱动辊23前端部外径的间隙并以螺旋状延伸。即，线圈的线材50a(一层)与线材50a(一层)之间的间隔大于驱动辊23前端部的外径。线圈的线材50a与线材50a之间的间隙中插入了驱动辊23的前端部。活塞40的重量、保持部51的重量、线圈弹簧50的自重等向下方作用于线圈弹簧50。

因此，线圈弹簧50的线材50a与驱动辊23的上面(外周面)接触。即，线圈弹簧50被驱动辊23支承。换言之，以驱动辊23的外周面与线圈弹簧50的线材50a接触的方式，对线圈的间隙中插入了驱动辊23的前端部。以形成这种状态的方式，将电机20安装于主体11。电机20的驱动轴22的轴线与线圈弹簧50的轴线形成垂直。

接着，说明将线圈弹簧50的线材50a(一层)压抵到驱动辊23的结构。图2是表示驱动辊、支承辊及其周边的放大图，该图的(a)是该图的(b)的A-A线截面图。

如该图所示，驱动辊23由钢等形成，具备轴线相互一致的前端部25、圆筒状部24以及凸缘部26。在圆筒状的圆筒状部24的一端设置有圆柱状的前端部25，在另一端设置有凸缘状的凸缘部26。对圆筒状部24和凸缘部26的内部压入了电机20的驱动轴22。在前端部25设置有收缩部25a，收缩部25a的外径越接近前端部25轴线方向的中间则越变小。在包括前端部25的轴线的纵截面中，收缩部25a的曲率半径与线圈弹簧50的线材50a的外周面的曲率半径相等。因此，收缩部25a的外周面与线材50a的外周面进行线接触。

在驱动辊23的外周安装有辊保持架60。辊保持架60(加力部)形成为椭圆板状，在其长轴方向上排列形成了两个贯通孔。在两个贯通孔的内周分别安装有径向轴承61、62。对径向轴承61、62中分别插入了驱动辊23和支承辊63。因此，使用辊保持架60可旋转地支承驱动辊23和支承辊63。

驱动辊23的上述凸缘部26抵接径向轴承61的端面，辊保持架60向凸缘部26的方向脱离的情况得以抑制。驱动辊23的收缩部25a与线材50a进行卡合，由此抑制辊保持架60向线圈弹簧50的线材50a方向脱离。

支承辊63(后方部)使用钢等以圆柱状形成，具备轴线相互一致的圆柱部64、前端部65。在前端部65设置有收缩部65a，收缩部65a的外径越接近前端部65的轴线方向中间则越变小。在包括前端部65(支承辊63)的轴线的纵截面中，收缩部65a的曲率半径与线圈弹簧50的线材50a的外周面的曲率半径相等。因此，收缩部65a的外周面(圆筒状面)与线材50a的外周面进行线接触。

在圆柱部64的外周，隔着比辊保持架60(径向轴承62)的厚度稍大的间隔设置有两个槽，在这些槽中分别嵌合止动环66。止动环66分别与径向轴承62的两端面抵接，抑制支承辊63在其轴线方向从辊保持架60脱离这一情况。支承辊63的收缩部65a与线圈弹簧50的线材50a进行卡合，也抑制支承辊63向其轴线方向从辊保持架60脱离这一情况。

支承辊63的前端部65的直径小于驱动辊23的前端部25的直径。在线圈的线材50a与线材50a之间的间隙中插入了支承辊63的前端部65。即，在线圈的与驱动辊23相反侧的间隙中插入了支承辊63，并且，驱动辊23和线材50a(一层)之间隔着线圈弹簧50。驱动辊23的轴线与支承辊63的轴线平行，驱动辊23的轴线和支承辊63的轴线与这些辊23、63接触的线材50a的轴线形成垂直。

如该图的(a)所示，在辊保持架60中，在径向轴承61与径向轴承62之间设置有切口67。切口67在辊保持架60的厚度方向上贯通辊保持架60。辊保持架60由弹性较大的金属材料等形成，产生使切口67的宽度缩小的方向上的弹力，即，使径向轴承61、62接近的方向的弹力。

因此，如该图的(b)所示，在驱动辊23与支承辊63夹持线圈弹簧50的线材50a的状态下，驱动辊23的外周面和支承辊63的外周面压抵到线材50a的外周面。换言之，通过支承辊63来按压线材50a，由此将线材50a的外周面压抵到驱动辊23的收缩部25a的外周面。此外，由辊保持架60、径向轴承61、62以及支承辊63构成使相互推压的力作用于线圈弹簧50的线材50a和驱动辊23的外周面的加力单元。

接着，参照图1、2说明活塞装置10的动作。

当使电机20的驱动轴22旋转时，安装于驱动轴22的驱动辊23与驱动轴22一体地旋转。在此，线圈弹簧50的线材50a通过活塞40的重量、保持部51的重量以及线圈弹簧50的自重等被压抵到驱动辊23的外周面。并且，根据由辊保持架60产生的弹力，通过支承辊63而将线材50a向驱动辊23的方向按压，将线材50a的外周面压抵到驱动辊23的收缩部25a的外周面。

因此，较大的摩擦力作用于在驱动辊23与线圈弹簧50的线材50a之间，通过驱动辊23而依次送出线圈弹簧50的线材50a。此时，驱动辊23的收缩部25a的外周面与线材50a的外周面进行线接触，因此能够增加作用于驱动辊23与线圈弹簧50的线材50a之间的摩擦力，从而能够抑制驱动辊23与线材50a的滑动。另外，随着送出线材50a，线材50a相对于与驱动辊23隔着线材50a并在在线材50a相反侧接触的支承辊63进行移动。在此，使用辊保持架60通过径向轴承62可旋转地对支承辊63进行支承，因此通过线材50a使支承辊63旋转，减少作用于线材50a与支承辊63之间的摩擦力。

线圈弹簧50被提供支承并能够以线圈的轴线为中心旋转，且能够在轴线的方向往复移动。因此，通过依次送出线圈弹簧50的线材50a，使线圈弹簧50一边以线圈的轴线为中心旋转一边沿着其轴线向上方(缸体30的方向)移动。此时，驱动辊23(驱动轴22)的旋转以与驱动辊23的前端部25的直径与线圈的直径相应的减速比而减速。例如，如果线圈的直径为驱动辊23的直径的六倍，则驱动辊23旋转六次而线圈弹簧50旋转一次，在该情况下，旋转的减速比成为六。并且，当线圈弹簧50旋转一次时，使线圈弹簧50向轴线方向仅移动线圈的一个间距量。通过电机20的旋转步数(旋转量)来控制线圈弹簧50的移动量。

当使线圈弹簧50向上方移动时，通过保持部51与线圈弹簧50连结的活塞40向上方移动。此时，活塞40的旋转受到止转部件32的限制，因此线圈弹簧50和保持部51相对于活塞40旋转。并且，活塞40在以其轴线为中心的旋转受到限制的状态下如图1的两点划线所示向上方移动。其结果，活塞40突出于带式输送机的带上面，通过带输送的工件与活塞40的侧面抵接而停止。

之后，在使活塞40下降时，使电机20向与活塞40的上升时相反的方向旋转。由此，向与活塞40上升时相反的方向依次送出线圈弹簧50的线材50a。因此，使线圈弹簧50一边以线圈的轴线为中心旋转一边沿着其轴线向下方移动。其结果，如实线所示，使活塞40下降至初始位置。

以上详细说明的本实施方式具有以下优点。

当电机20的驱动轴22旋转时，使具有与驱动轴22同轴的外周面的驱动辊23与驱动轴22一体地旋转。在此，线圈弹簧50的线圈形成有间隔大于驱动辊23前端部25的外径的间隙并螺旋状地延伸。并且，对线圈的间隙中插入驱动辊23的前端部25，驱动辊23的外周面与线圈的线材50a接触。因此，电机20配置在径向上而非线圈的轴线方向，能够缩小活塞装置10中的线圈弹簧50的轴线方向的尺寸。

通过保持部51对线圈弹簧50提供支承，使其能够以线圈的轴线为中心旋转且能够在轴线的方向往复移动。因此，当驱动辊23随着电机20的驱动轴22的旋转而旋转、摩擦力从驱动辊23的外周面作用于线圈时，依次送出线圈的线材50a。因此，使线圈弹簧50一边以线圈的轴线为中心旋转一边在其轴线的方向移动。此时，使驱动辊23(驱动轴22)的旋转以与驱动辊23的前端部25的直径与线圈的直径相应的减速比进行减速。因此，能够增加由线圈弹簧50产生的旋转扭矩增加到大于电机20的旋转扭矩，能够通过简单的结构，增加往复驱动线圈弹簧50以及活塞40的力。

活塞装置10具备使相互推压的力作用于线圈和驱动辊23的外周面的加力单元，能够增加作用于线圈与驱动辊23的外周面之间的摩擦力。因此，能够抑制线圈与驱动辊23的外周面的滑动，能够将驱动辊23的旋转扭矩有效地传递到线圈弹簧50。具体地说，加力单元具备：支承辊63，其被插入到线圈的与驱动辊23相反侧的间隙，支承辊63和驱动辊23隔着线圈的线材50a；以及辊保持架60，其对支承辊63施力使得线圈的线材50a压抵到驱动辊23的外周面。根据这种结构，通过辊保持架60对支承辊63施力，将线圈的线材50a压抵到驱动辊23的外周面。

支承辊63具有与线圈的线材50a接触的收缩部65a(圆筒状面)，通过辊保持架60和径向轴承62对支承辊63提供支承使其能够以收缩部65a的轴线为中心进行旋转。因此，在通过驱动辊23依次送出线圈的线材50a时，能够使支承辊63旋转，能够减少线圈的线材50a与支承辊63的摩擦阻力。其结果，能够减少电机20的驱动能量损失。并且，收缩部65a的外周面与线材50a的外周面进行线接触，因此能够减少它们的接触压力，能够使更大的力从支承辊63作用于线材50a。

线圈弹簧50的轴线与驱动轴22的轴线正交，因此驱动轴22的轴线、即驱动辊23的外周面的轴线与线圈的周向正交。因此，能够使传递驱动辊23的旋转扭矩的方向与送出线圈的线材50a的方向一致。因此，能够将驱动辊23的旋转扭矩有效地传递到线圈弹簧50。

作为依次送出驱动辊23的螺旋状部，采用线圈弹簧50。根据这种结构，能够使用廉价的线圈弹簧50来形成螺旋状部，并且在使力从线圈弹簧50作用于目标物体时，能够设为线圈弹簧50的弹力作用于目标物体的状态。因此，可以采用使弹力从线圈弹簧50作用于目标物体的结构，并且能够增加往复驱动线圈弹簧50的力。

此外，还能够采用下述变形方案实施上述第一实施方式。对与第一实施方式相同的部件附加相同的附图标记而省略说明。

图3是表示图1的活塞装置10的变形例的局部截面图。在活塞140的上端部(与线圈弹簧50相反侧的端部)上设置有凸缘部142。当活塞140由初始位置(预定位置)向下方移动时，凸缘部142与止转部件32接触。并且，使用止转部件32和凸缘部142(第一限制部)来限制活塞140移动到初始位置后进一步向下方移动。另外，在保持部51中设置有可与线圈弹簧50一体地旋转的销154(第二限制部)，该销154(第二限制部)在线圈弹簧50的轴线方向沿着线圈弹簧50的内周延伸。驱动辊123形成为比图1的驱动辊23长，驱动辊123的前端部突出至线圈弹簧50的内周。并且，驱动辊123和销154的配置方式为：在线圈弹簧50从上方下降至初始位置的情况下(在仅旋转预定旋转量的情况下)，驱动辊123与销154接触。

在此，在线圈弹簧50可旋转的状态下活塞140的移动受到止转部件32和凸缘部142限制的情况下，与活塞140连结的线圈弹簧50有可能在轴线方向的移动被限制的状态下发生旋转。在该情况下，线圈弹簧50的线材50a可能相对于驱动辊123移动而导致线材50a与驱动辊123的外周面分离。并且，在线材50a与驱动辊123的外周面分离的状态下，无法使驱动辊123的旋转传递到线材50a。

这一点，根据上述结构，使用销154，一边维持线材50a与驱动辊123的外周面接触的状态，一边限制线圈弹簧50比初始位置进一步旋转这一情况。即，在活塞140的移动受到止转部件32和凸缘部142的限制之前，线圈弹簧50的旋转被销154限制。因此，即使在具备限制活塞140比初始位置进一步移动这一情况的止转部件32和凸缘部142的情况下，也能够抑制线圈弹簧50的线材50a与驱动辊123的外周面分离的情况。因此，能够将旋转扭矩从驱动辊123稳定地传递到线材50a。

图4是表示驱动辊223、支承辊265及其周边的变形例的放大图。即，能够采用下述结构的加力单元，该加力单元使相互推压的力作用于线圈和驱动辊223的外周面上。上述加力单元具备：支承辊63，被插入到线圈的与驱动辊223相反侧的间隙，并且，支承辊63和驱动辊223隔着线圈的线材50a；以及辊保持架260和扭簧268，对支承辊63施力使得线圈的线材50a压抵到驱动辊223的外周面。

驱动辊223和支承辊265被辊保持架260可旋转地支承。扭簧268设置于驱动辊223的外周。将扭簧268的一端插入到设置于辊保持架260的孔269，另一端与托架21的开口部21a接触。在该图的(b)中，扭簧268使旋转力作用于辊保持架260，使得辊保持架260以驱动辊223为中心顺时针旋转。通过这种结构，也能够通过辊保持架260和扭簧268对支承辊63施力，从而将线圈的线材50a压抵到驱动辊223的外周面。

图5是表示驱动辊23、支承辊63及其周边的其它变形例的放大图。如该图所示，也可以在线圈的与驱动辊23相反侧的间隙中插入多个支承辊63并且多个支承辊63和驱动辊23隔着线圈的线材50a。在此，隔着间隔设置了两个支承辊63。在该情况下，通过采用遵照图2示出的加力单元的结构或者遵照图4示出的加力单元的结构，也能够将线圈的线材50a压抵到驱动辊23的外周面。此外，还能够设置与线圈的线材50a滑动的滑动部件以代替支承辊63。

图6是表示图1的活塞装置10的其它变形例的局部截面图。如该图所示，作为加力单元的其它变形例，还能够采用以下结构：具备拉伸弹簧360(施力部)，该拉伸弹簧360(施力部)对线圈弹簧50向下方(与缸体30相反方向)施力以将线圈弹簧50的线材50a压抵到驱动辊23的外周面，拉伸弹簧360被提供支承并能够与线圈弹簧50一体地旋转。

旋转销361的两端部以可滑动的方式与设置于主体11的下端部(与缸体30相反侧的端部)的内周面的环状的槽362卡合。因此，旋转销361被提供支承并且能够在线圈弹簧50的轴线方向的移动受到限制的状态下以线圈弹簧50的轴线为中心进行旋转。并且，拉伸弹簧360的一端通过螺栓341固定于保持部51，另一端通过旋转销361被主体11支承并能够以拉伸弹簧360的轴线(线圈弹簧50的轴线)为中心进行旋转。

根据这种结构，通过拉伸弹簧360对线圈弹簧50向下方施力，将线圈弹簧50的线材50a(一层)压抵到驱动辊23的外周面。因此，能够增加作用于线材50a与驱动辊23的外周面之间的摩擦力。并且，拉伸弹簧360通过旋转销361被主体11支承并能够与线圈弹簧50一体地旋转，因此，能够抑制线圈弹簧50旋转时线圈弹簧50产生扭曲的情况。此外，还能够采用由弹性橡胶等形成的拉伸橡胶以代替拉伸弹簧360。

作为加力单元的其它变形例，还能够采用以下结构，即，使用磁铁形成驱动辊23，由此将线圈的线材50a压抵到驱动辊23的外周面。

(第二实施方式)

下面，参照附图说明第二实施方式。本实施方式具体化为安装于多关节机器人的手腕的把持装置。

图7是表示本实施方式的把持装置410的局部截面图。如该图所示，把持装置410具备主体411、步进电机420、杆440、线圈弹簧450以及把持片444A等。此外，图7的上下方向与机器人的基本姿势中安装把持装置410的情况下的上下方向一致，在该状态下把持装置410使杆440向水平方向往复驱动。

主体411由金属材料等形成为有底圆筒状。在主体411的侧部设置有开口部412，在主体411的轴线方向上的一端上安装有把持机构470。步进电机420(电机)通过具有开口部421a的托架421安装在开口部412中。电机420具有驱动轴422，电机420安装于主体411使得主体411的轴线与驱动轴422的轴线垂直。

驱动轴422通过托架421的开口部421a和主体411的开口部412被从主体411的外部插入内部。在驱动轴422的前端安装有驱动辊423。驱动辊423(驱动部件)形成为圆柱状，与驱动轴422一体地旋转。驱动辊423的轴线与驱动轴422的轴线一致。驱动辊423具有与驱动轴422同轴状的外周面。

在主体411的轴线方向上的一端的中央设置有贯通孔414。贯通孔414的中心与上述主体411的轴线一致。对贯通孔414中插入了圆筒状的工作部件441。工作部件441(往复移动部件)通过滑动轴承435被主体411支承并能够向主体411的轴线方向往复移动。工作部件441的轴线与主体411的轴线一致。在工作部件441的外周面以向其轴线方向延伸的方式设置有键槽441a。销432的前端部通过设置于主体411的贯通孔插入键槽441a中。因此，工作部件441能够在以其轴线为中心的旋转受到限制的状态下向轴线方向往复移动。

在工作部件441中电机420侧的端部固定有杆440。杆440形成为圆柱状，在其两端部的外周分别设置有环状的金属轴套433、434。在杆440的设置了金属轴套434一侧的端部设置有凸缘440a。凸缘440a与金属轴套434的侧面接触，通过凸缘440a防止金属轴套434从杆440脱落。

在杆440的外周，在金属轴套433、434之间设置有线圈弹簧450的保持部451。保持部451由金属材料等形成为圆筒状，在其一端设置有凸缘部451a。在杆440的外周面与保持部451的内周面之间设置有一些间隙(clearance)。凸缘部451a的外周面与主体411的内周面可滑动地接触。

保持部451的轴线方向的两端部通过金属轴套433、434被杆440可旋转地支承。保持部451的轴线和杆440的轴线与主体411的轴线和工作部件441的轴线一致。另外，保持部451的轴线方向上的两端面的一部分分别与金属轴套433、434的端面接触。因此，作用于杆440与保持部451之间的轴线方向的负荷被金属轴套433、434承受。

在保持部451的凸缘部451a中安装有上述线圈弹簧450。线圈弹簧450(被驱动部件)的一端被凸缘部451a铆接，由此固定于保持部451的端部。线圈弹簧450的轴线与上述主体411的轴线一致。因此，线圈弹簧450通过保持部451被杆440支承并且能够以线圈弹簧450的轴线为中心进行旋转。并且，线圈弹簧450通过杆440、工作部件441和滑动轴承435被主体411支承并能够向轴线方向往复移动。此时，保持部451的凸缘部451a被主体411的内周面向轴线方向引导。

线圈弹簧450的线圈(螺旋状部)形成有间隔大于上述驱动辊423的前端部425的外径的间隙并以螺旋状地延伸。即，线圈的线材450a(一层)与线材450a(一层)之间的间隔大于驱动辊423的前端部425的外径。并且，对线圈的线材450a与线材450a之间的间隙中插入驱动辊423的前端部425。

线圈弹簧450的线材450a与驱动辊423的图7中的右侧面(外周面)接触。即，驱动辊423的前端部425插入线圈的间隙中，使得驱动辊423的外周面与线圈弹簧450的线材450a接触。并且，将电机420安装于主体411以形成上述状态。电机420的驱动轴422的轴线与线圈弹簧450的轴线形成垂直。

接着，参照图8说明上述把持机构470。图8是从上方观察把持机构470的局部截面图。把持机构470具备凸轮部件443A、443B、扭簧446以及把持片444A、444B等。

在上述主体411，上述工作部件441插入把持机构470的内部。在主体411中，隔着工作部件441对称地设置有一对支承销447。另外，在主体411中，隔着工作部件441对称地设置有一对止转销445。支承销447的轴线和止转销445的轴线垂直于工作部件441的轴线。支承销447的轴线与止转销445的轴线形成平行。

把持片444A、444B被主体411支承，能够在与工作部件441的轴线和止转销445(支承销447)的轴线垂直的方向滑动。即，把持片444A和444B以相互接近和分离的方式滑动。并且，通过把持片444A和把持片444B来夹持工件，由此把持机构470把持工件。另外，在把持片444A、444B分别与上述支承销447和止转销445平行地设置有作用销448。

凸轮部件443A、443B分别被支承销447可旋转地支承。在工作部件441与支承销447、止转销445及作用销448平行地设置有结合销442。凸轮部件443A、443B分别被结合销442可旋转地支承。在凸轮部件443A、443B中分别设置有切口449。作用销448可滑动地与切口449卡合。凸轮部件443A、443B分别以支承销447为中心旋转，由此，通过作用销448使把持片444A、444B向相互接近或相互分离的方向滑动。

在各支承销447中安装有扭簧446。扭簧446的一端与止转销445接触，另一端与作用销448接触。各扭簧446产生使作用销448以支承销447为中心旋转的力。由此，通过各扭簧446对把持片444A、444B施加使其相互分离的力。此时，使工作部件441向把持片444A、444B的方向移动的力作用于工作部件441。

因此，使线圈弹簧450向把持机构470的方向移动的力通过杆440、金属轴套434以及保持部451作用于线圈弹簧450。由此，将线材450a的外周面压抵到驱动辊423的外周面。此外，由支承销447、扭簧446、作用销448、止转销445、凸轮部件443A、443B、结合销442、工作部件441、杆440、金属轴套434以及保持部451构成使相互推压的力作用于线圈弹簧450的线材450a和驱动辊423的外周面的加力单元。

接着，说明限制线圈弹簧450比初始位置(预定位置)进一步旋转的情况的止转部。图9是表示驱动辊423、止转部454及其周边的放大图。该图的(a)是从轴线方向观察线圈弹簧450和保持部451的图，该图的(b)是从驱动辊423的轴线方向观察线圈弹簧450和保持部451的图。

在保持部451的凸缘部451a设置有能够与线圈弹簧450一体地旋转的止转部454(第二限制部)，该止转部454沿着线圈弹簧450的外周朝线圈弹簧450的轴线方向延伸。驱动辊423的前端部425突出至线圈弹簧450的内周。并且，驱动辊423和止转部454的配置方式为：在线圈弹簧450从图9中的右侧移动至初始位置的情况下(在仅旋转预定旋转量的情况下)，驱动辊423与止转部454接触。

接着，参照图7、10说明把持装置410的动作。图7示出线圈弹簧450处于初始位置的状态。

在线圈弹簧450停止从图7中的右侧向左侧的移动之后，有可能以轴线为中心旋转。在该情况下，线圈弹簧450的线材450a可能相对于驱动辊423进行移动，从而导致线材450a与驱动辊423的前端部425的外周面分离。并且，在线材450a与驱动辊423的前端部425的外周面分离的状态下，无法将驱动辊423的旋转扭矩传递到线材450a。

这一点，通过上述止转部454，维持线材450a与驱动辊423的外周面接触的状态，并限制线圈弹簧450比初始位置进一步旋转这一情况。因此，能够抑制线圈弹簧450的线材450a与驱动辊423的外周面分离的情况，能够将旋转扭矩从驱动辊423稳定地传递到线材450a。

当电机420的驱动轴422旋转时，安装于驱动轴422的驱动辊423与驱动轴422一体地旋转。在此，根据上述扭簧446产生的弹力，线圈弹簧450的线材450a的外周面压抵到驱动辊423的前端部425的外周面。因此，较大的摩擦力作用于驱动辊423与线圈弹簧450的线材450a之间，通过驱动辊423依次送出线圈弹簧450的线材450a。

线圈弹簧450被提供支承而能够以线圈的轴线为中心旋转且能够在轴线的方向往复移动。因此，通过依次送出线圈弹簧450的线材450a，来使线圈弹簧450一边以线圈的轴线为中心旋转一边沿着其轴线向与把持机构470相反侧移动。此时，驱动辊423(驱动轴422)的旋转以与驱动辊423的前端部425的直径和线圈的直径相应的减速比减速。并且，当线圈弹簧450旋转一次时，线圈弹簧450向轴线方向移动线圈的一个间距量。通过电机420的旋转步数(旋转量)来控制线圈弹簧450的移动量。

当线圈弹簧450向与把持机构470相反侧移动时，通过保持部451和杆440与线圈弹簧450连结的工作部件441向电机420侧移动。此时，工作部件441的限制受到键槽441a和销432的限制，因此线圈弹簧450和保持部451相对于工作部件441和杆440进行旋转。并且，工作部件441在以其轴线为中心的旋转受到限制的状态下，如图10所示，向远离把持机构470的方向移动。其结果，在把持机构470中，凸轮部件443A、443B分别以支承销447为中心旋转，通过作用销448使把持片444A、444B向相互接近的方向滑动。因此，把持片444A与把持片444B夹持工件，把持机构470由此把持工件。

之后，在释放工件时，使电机420向与工件的把持时相反方向旋转。由此，向与工件的把持时相反方向依次送出线圈弹簧450的线材450a。因此，线圈弹簧450一边以线圈的轴线为中心旋转一边沿着其轴线向把持机构470侧移动。其结果，如图7所示，线圈弹簧450移动至初始位置。

以上详细说明的本实施方式具有以下优点。在此，仅说明与第一实施方式不同的优点。

电机420配置于线圈弹簧450的径向而非轴线方向，从而能够缩小把持装置410中线圈弹簧450的轴线方向的尺寸。因此，在将把持装置410安装于多关节机器人的手腕的情况下，能够减少由作用于机器人的手腕的把持装置410的重量引起的旋转力矩。

把持装置410具备使相互推压的力作用于线圈和驱动辊423的外周面的加力单元，因此能够增加作用于线圈与驱动辊423的外周面之间的摩擦力。因此，能够抑制线圈与驱动辊423的外周面的滑动，能够将驱动辊423的旋转扭矩有效地传递到线圈弹簧450。特别是，通过将扭簧446和止转销445追加到把持机构470来构成加力单元。因此，能够减少把持机构470的变更部位，并且能够使驱动辊423附近的结构比第一实施方式更简单。

作为通过驱动辊423依次送出的螺旋状部，采用线圈弹簧450。根据这种结构，能够使用廉价的线圈弹簧450来形成螺旋状部。并且，在使用把持机构470来把持工件时，能够维持线圈弹簧450的弹力作用于工件的状态。因此，可以采用能够弹性地把持工件的结构，并且能够增加往复驱动线圈弹簧450的力。

此外，上述第二实施方式还可以通过下述变形例来实施。对与第二实施方式相同的部件附加相同的附图标记而省略说明。

如图11所示，还能够采用止转销554来代替图9的止转部454。即，在保持部451的凸缘部451a设置有能够与线圈弹簧450一体旋转的止转销554(第二限制部)，该止转销554沿着线圈弹簧450的外周朝线圈弹簧450的轴线方向延伸。根据这种结构，可以通过止转销554维持线圈弹簧450的线材450a与驱动辊423的外周面接触的状态，并且能够限制线圈弹簧450比初始位置进一步旋转这一情况。

另外，本发明并不限于上述第一、第二实施方式，例如还可以按照下述来实施。对与第一实施方式相同的部件附加相同的附图标记而省略说明。

可以采用图12示出的螺旋状部件650、驱动齿轮623以代替图1的线圈弹簧50、驱动辊23、或者图7的线圈弹簧450、驱动辊423。即，在驱动齿轮623(驱动部件)的外周面设置有多个齿623a，在螺旋状部651中与驱动齿轮623的外周面接触的部分设置有多个与驱动齿轮623的齿623a啮合的齿651a。螺旋状部件650可由金属材料或树脂等形成。

根据上述结构，设置于驱动齿轮623的外周面的齿623a与设置在螺旋状部651中与驱动齿轮623的外周面接触的部分的齿651a啮合。因此，能够将驱动齿轮623的旋转扭矩有效地传递到螺旋状部651。其结果，能够进一步增加螺旋状部件650(被驱动部件)所产生的旋转扭矩，能够进一步增加往复驱动螺旋状部件650的力。

此外，还可以在线圈弹簧50、450中与驱动齿轮623的外周面接触的部分设置有多个与驱动齿轮623的齿623a啮合的齿651a。此时，还可以在线圈弹簧50、450的线材50a、450a的全周上设置有多个与驱动齿轮623的齿623a啮合的齿。

在上述第一、第二实施方式中，将电机20、420的驱动轴22、422的轴线设为与线圈弹簧50、450的轴线垂直。但是，还可以使电机20、420的驱动轴22、422的轴线设为相对于线圈弹簧50、450的轴线倾斜。

另外，还可以采用非同步电机来代替步进电机20、420(同步电机)。

附图标记说明

10：活塞装置(往复驱动装置)；11、411：主体；20、420：步进电机(电机)；22：驱动轴；23、123、223、423：驱动辊(驱动部件)；30：缸体；40、140：活塞(往复移动部件)；50、450：线圈弹簧(被驱动部件)；50a、450a：线材(一层)；410：把持装置(往复驱动装置)；470：把持机构；623：驱动齿轮(驱动部件)；650：螺旋状部件(被驱动部件)；651：螺旋状部。

Claims (11)

1.一种往复驱动装置，包括：

电机，具有驱动轴；

驱动部件，具有与所述驱动轴同轴的外周面并与所述驱动轴一体地旋转；以及

被驱动部件，具有螺旋状部，该螺旋状部形成有间隔大于所述驱动部件外径的间隙并呈螺旋状地延伸；另外，该螺旋状部被支承而能够以所述螺旋状部的轴线为中心旋转并且能够在所述轴线的方向上往复移动，

其中，在所述螺旋状部的所述间隙中插入有所述驱动部件，所述驱动部件的所述外周面与所述螺旋状部接触。

2.如权利要求1所述的往复驱动装置，其中，还包括加力单元，该加力单元使相互推压的力作用于所述螺旋状部和所述驱动部件的外周面上。

3.如权利要求2所述的往复驱动装置，其中，所述加力单元包括：后方部，被插入到所述螺旋状部的、与所述驱动部件相反侧的间隙中，所述后方部和所述螺旋状部隔着所述螺旋状部的一层；以及加力部，对所述后方部施力使得所述螺旋状部的一层被压抵到所述驱动部件的所述外周面。

4.如权利要求3所述的往复驱动装置，其中，所述后方部具有与所述螺旋状部接触的圆筒状面，并被所述加力部支承而能够以所述圆筒状面的轴线为中心进行旋转。

5.如权利要求2所述的往复驱动装置，其中，所述加力单元具备施力部，该施力部对所述被驱动部件施力使得所述螺旋状部的一层被压抵到所述驱动部件的所述外周面，所述施力部被支承而能够与所述被驱动部件一体地旋转。

6.如权利要求1～5中的任一项所述的往复驱动装置，其中，所述往复驱动装置还包括：

往复移动部件，与所述被驱动部件连结，并被提供支承而能够在所述螺旋状部的所述轴线的方向上往复移动；

第一限制部，限制所述往复移动部件在所述螺旋状部的所述轴线方向上移动到预定位置后的进一步移动；以及

第二限制部，维持所述螺旋状部与所述驱动部件的所述外周面接触的状态，并限制所述被驱动部件超过预定旋转量的进一步旋转。

7.如权利要求6所述的往复驱动装置，其中，

所述第二限制部被设置成在所述螺旋状部的所述轴线方向沿着所述螺旋状部延伸并且能够与所述被驱动部件一体旋转，

所述驱动部件和所述第二限制部的配置方式为：在所述被驱动部件仅旋转所述预定旋转量时，所述驱动部件与所述第二限制部抵接。

8.如权利要求1～7中的任一项所述的往复驱动装置，其中，

在所述驱动部件中设置有收缩部，

所述收缩部的外周面与所述螺旋状部一层的外周面进行线接触。

9.如权利要求1～7中的任一项所述的往复驱动装置，其中，

在所述驱动部件的所述外周面设置有多个齿，

在所述螺旋状部中与所述驱动部件的所述外周面接触的部分中设置有多个与所述驱动部件的所述齿进行啮合的齿。

10.如权利要求1～9中的任一项所述的往复驱动装置，其中，所述螺旋状部的所述轴线与所述驱动轴的轴线正交。

11.如权利要求1～10中的任一项所述的往复驱动装置，其中，所述螺旋状部由线圈弹簧形成。

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