JP2001500832A - 押力伝達手段 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 直線路と曲線路上で押力を伝達するのに適する伝達手段は、特にガイドチャネル１と、ガイドチャネル内に配置された一列の伝達部材１０とを備える。伝達部材は、駆動装置により作用を受ける。伝達部材１０は相互に接触面で接触して、もって接触面は、リング形隆起１１又はリング形溝をそれぞれ備えている。隆起１１と溝１２は、部材が同軸に配置されかつ相互に接触しているとき、相互に内側へ位置決めされるよう相互に整合される。隆起１１と溝１２の断面は係合時に、相互に対して枢動可能になっている。直線状に配置されたこのような伝達部材列と加えられた圧力は、ガイドチャネル１の直線領域１．１に力を及ぼさない抗座屈性バーを形成する。曲線ガイドチャネル部分１．１では伝達部材１０が相互に対して枢動され、それによりこの枢動は案内された運動となり、押力は、同じくそのような枢動編成における１つの接触点より多くの点を介して伝達される。

Description

【発明の詳細な説明】 押力伝達手段 本発明は力伝達装置の分野に属し、独立請求項の包括部分に従って、押力（pu shing force）を伝達するために役立つ伝達手段に関する。本発明の伝達手段は 、押し操作（即ち、圧力負荷可能）のために、そして、広範な制限がある中で、 即ち自由に選択できる曲線を含む、選択可能な経路上での力伝達のために設計さ れるものである。 現行の技術水準によると、直線伝達経路並びに曲線伝達経路に適用できる圧力 負荷可能な伝達手段は、例えば、対応するガイドチャネル内に案内された一連の 伝達部材から成り、これらの部材は球形又はダンベル形である。全方向に曲がる ことのできる一列のダンベル形部材については、球状部材の場合のように、部材 の接触面は凸状である。これは、両方のケースとも、伝達部材が直線状に配置さ れていても、或いは曲線状に配置されていても、伝達部材は、相互に非常に小さ い面積(理論的には一点)で接触しているということを意味する。力全体が、この 接触点を介して伝達される。従って、そのような一列の伝達部材は、たとえそれ が直線であったとしても、座屈に関しては極めて不安定である。座屈が原因で、 直線伝達経路上であってもガイド手段上にラジアル力が及ぼされて、その結果、 摩擦による著しい力損失がもたらされるため、それに対応した強力なガイド手段 の設計が必要である。 米国特許第３５１８０５１号明細書には、力伝達部材としての球体を有する指 定タイプ（named type）の力伝達手段が記載されている。米国特許第３９６８ ８６１号明細書には、ダンベル形伝達部材を備えた類似タイプの力伝達手段が記 載されている。 同一出願人のスイス特許第６４６７６２号明細書(又は米国特許第４３９７１ ４５号明細書)及びスイス特許第６５６６８３号明細書には、チェーン形状の力 伝達手段が記載されており、この伝達手段は圧力又は張力をかけることができる 相互に結合された実質的に球形の伝達部材を備えている。このようなチェーンも 、 直線押し操作で容易に座屈してしまうので、それに応じて案内されなくてはなら ない。 本発明の目的は、自由に選択可能な経路、即ち曲線路又は直線路にわたって押 力を伝達するための伝達手段を創り出すことであり、この伝達手段は、実質的に 、ガイドチャネル内に配置された一列の伝達部材から成る。本発明の力伝達手段 は、周知の類似する手段に比べて、効率的に、つまり力の損失を少なく操作する ことができる。それにもかかわらず、この力伝達手段は、比較的小型である場合 でも簡単な方法で製造可能であって、周知の駆動手段、例えば、はめば歯車、ウ オーム歯車、或いは油空圧シリンダで駆動可能であるべきである。この目的は、 本特許の請求項で定義される力伝達手段により達成される。 本発明の力伝達手段は、直線状に配置され相互に圧力がかけられる場合に、上 記の凸形接触面を有する球形又はダンベル形の一列の部材よりも、座屈に著しく 抗する種類のバーを形成する伝達部材を使用して、上記目的を達成する。これら の対座屈性により、そのようなバーの部材は、直線状に配置されている限り、案 内に対する摩擦を最少にする。このことは、必要な操作エネルギを減らすだけで なく、負荷能力(loadability)と精度に関してガイドチャネルのコストを少なく させ、それにより特定領域においては、ガイドチャネルが無くても操作が可能と なる。 本発明の力伝達手段は、一列の伝達部材と、駆動装置によりそれらの部材が中 で動かされるガイドチャネルとから実質的に構成される。部材が相互に接触する 面は、それらの部材が同軸方向で、抗座屈バーを形成するように設計される。即 ち、それらの面は、 直線状部材の中で、隣接する２部材が接触領域（１つの接触点ではない）で 相互に接触し、それによりこの接触領域は球対称とはならず（ボールとソケット のジョイントではない）に、部材軸から可能な限り離間して広がっており、そし て接触領域は、伝達される合力が各部材の軸上へくるように形成され(部材から 成る抗座屈バー)、 直線状の部材に作用する力は一部材から隣接部材へ、接触領域の主として半 径方向外側域で有利に伝達され(構成要素から成る座屈安定バーの更なる安定 化)、 相互に接触して配置されているので、部材は同軸関係を持って芯合わせされ てそれを保ち(座屈を促進させる偏った力伝達の防止)、 部材が直線状態から外れると、部材は案内されたやり方で、相互に対して枢 動させられ(芯合わせされた配置の維持)、 曲線状であっても有利に、一部材から次の部材へ、接触点だけを介さずに力が 伝達されるように、 設計されている。 本発明の力伝達手段の部材列の相互に対面する２個の隣接部材の２つの接触面 のうち、一方の面は半径方向外側領域にリング形隆起を有し、他方の面は、対応 するリング形溝又は少なくとも半分の溝を有する。従って、隆起と溝は、少なく とも隆起の頂部と溝の基部で円形アーチ形状（隆起：凸形アーチ；溝：凹形アー チ）の整合断面を有する。このことは、部材が同軸配置にあると溝の中へ隆起が 入って、両者間に接触領域が存在することを意味する。更に、部材が枢動して同 軸位置を外れると、この運動は、隆起が溝の内側で枢動することにより案内され ることを意味している。 整合するリング形のこれら溝と隆起が円形である場合、所望するいずれの方向 にも伝達部材を枢動させることができる。そのような場合、同軸配置の溝又は隆 起の少なくとも一部で構成される、２つの部材間の接触領域は、両部材が枢動す ると、溝と隆起に垂直な接触線まで低減される。リング形の溝と隆起が多角形で ある場合、枢動可能な方向は、多角形の各辺に垂直な方向に限定され、それによ り枢動位置では、隆起と溝との間の接触面は多角形の一辺に沿って維持される。 溝と、それに対応する隆起及び／又は面の中心は、２つの同軸配置部材の面の 中心部が相互に接触しないように、つまり、中心部を介して力が伝達されないよ う有利に設計されている。 接触面の溝-隆起形状は芯合わせで作用をする。本発明の伝達手段の伝達部材 は、相互に対して、いずれの方向にも(円形の溝と隆起)、或いは複数の所定の方 向にも（多角形の溝と隆起）枢動可能であり、それにもかかわらず、直線状の場 合、部材はバーのように、つまり部材列が著しい抗座屈性を示して力を伝達す る。面の半径方向外側領域へ負荷を移すので、対座屈性は付加的に増加する。隆 起頂部と溝基部の円形アーチ形状により、隣接する２部材の、案内された枢動運 動が可能と成され、その運動中で部材は芯合わせが維持される。枢動される２部 材は、２つの球体間又は球面間の接触点とは対照的に、少なくとも接触線に沿っ て接触する。 本発明の力伝達手段のガイドチャネルは、曲線領域に力を受け取る。しかし、 直線領域では、それは伝達部材のトラップとして働くだけで、多分伝達部材に作 用する外側の半径方向力を受け取る。本発明の力伝達手段の直線状部材は圧力を 受けるバーのように作用するので、ガイドチャネルの案内機能はそのような領域 では事実上不必要になり、チャネルの設計がそれに応じて行なうことができる。 本発明の手段の力伝達部材は用途に従って、相互に全く独立させたり、さもな ければ相互に接続したりすることができる。それに応じた接続手段は、部材相互 に対する部材の枢動が可能であるようにフレキシブルに設計すべきである。同時 にこの接続手段には、追加の芯合わせ機能及び/又は反作用機能を持たせること ができる、つまり部材を強制的に同軸配位に戻すように設計できる。 本発明の力伝達手段の幾つかの実施態様を、以下の図に関連してより詳細に説 明する。 図１は、ガイドチャネルの軸と平行に部分的に破断した、本発明の力伝達手段 の一例としての実施態様を示す。 図２は、本発明の力伝達手段の隣接する２つの伝達部材間の接触領域を通る拡 大縦断面図であり、同軸に配置され(実線部分)、相互に枢動させられ(破線部分) た２つの伝達部材を示す。 図３と４は、本発明の力伝達手段の２例の用途を示す。 図５は、駆動装置領域にある本発明の力伝達手段の断面図である。 図６は、本発明の力伝達手段の、多角形状の面を有する伝達部材を示す。 図７と８は、実質的に図６に従う部材を備える本発明の力伝達手段を通る断面 図である。 図１は、本発明の力伝達手段の実例としての実施態様の一部分を示す。ガイド チャネル１を、曲線領域と直線領域（それぞれ１．１又は１．２）とで示す。ガ イドチャネルはその軸に沿って破断されている。ガイドチャネル１内には一列の 伝達部材１０が配置され、軸に沿う部分断面で示されている。 伝達部材１０は、上で説明したように２つの接触面をそれぞれ備えており、１ つはリング形円形隆起１１を備え、もう１つはそれに対応するリング形円形溝１ ２を備えている。部材の軸線に直角を成す軸線を中心とした部材の相互枢動を可 能にするため、溝の外壁を薄くしてある。もちろん、交互部材列、つまり一方が 両接触面に溝を備え、他方が両接触面に隆起を備える交互部材を形成することも できる。 面の間の伝達部材１０の設計は本発明に関連しない。例えば、はめば歯車又は 類似の駆動手段で部材を駆動する必要がある場合、それらは、例えば、縮小断面 を持つ１つ又は２つの部位(符号１３で示す)を備える駆動手段により把持される ことができる形状を持たねばならない。部材が、部材の長さに対して相対的にき つい曲路を回って移動可能にすべき場合は、部材を、実質的に球面状の端部を備 えるダンベルの形に設計するのが有利である。 伝達部材は軸方向ボア１４を備えていてもよい。これは、力の伝達を溝と隆起 の半径方向外側領域へ移し、それに加えて、部材列の所定の部位まで電力或いは 電気信号を伝送するためのケーブルを、部材列を貫通して緩く置かれるよう使用 してもよい。このようなケーブルは、伝達部材の緩い結合の機能を追加して採用 することが可能である。(図６も参照) 実例用途の示唆として、伝達部材のうちの１つに配置されたグリッパ２０を示 す。このグリッパは、ガイドチャネル１内のスロット形開口２１を通って外側へ 突出し、そのグリッパとともに、例えば物体がガイドチャネル１に沿って可動で ある。 図１は、伝達部材がどのようにして安定バーを形成するかを明瞭に示し、そこ では、それらが直線状に配置されている(図の左側部分)。このことは、少なくと も、相互に内側に位置決めされた溝と隆起の領域内では部材が相互に接触し、部 材は芯合わせされた安定位置に保持される。部材は、チャネルの曲線領域にある チャネルの外側に向かって変位し、チャネルのその曲線領域が、対応する力を 受け取ることができなくてはならない、ということが図１からわかる。これとは 反対に、ガイドチャネルは、直線領域１．２で案内機能を引き継ぐことはない( 図示のように、部材はこの領域でガイドチャネルに触れることはない)。ガイド チャネルは、曲線の外側での安定要件だけを満たすべきであり、伝達部材の半径 方向の延在部に対するチャネルの内側キャビティの精度に関しての要件はほとん どない。 図２も、２個の隣り合う伝達部材１０．１と１０．２との間の接触領域の、両 者の軸線Ａに沿った断面を拡大したもので、伝達部材は図１のものに実質的に同 様のものである。部材１０．１のうち溝１２を備える面を示し、部材１０．２の うち隆起１１を備える面を示す。部材１０．２に対し同軸位置にある部材１０． １は実線で示され、部材１０．１に対し枢動された位置にある場合が破線で示さ れている。矢印Ｓを付した枢動は、少なくとも部分的に円形アーチ断面形状であ る溝と隆起によって案内される。決められた枢動軸はこの円の中心を通って延び ている。枢動中、溝と隆起は係合したままである。円形の溝と隆起に関しては、 枢動時の両者の接触は、理論的に枢動軸に垂直な半径方向線に制限され、図２の 断面内にある。 図２による伝達部材１０．１と１０．２は、前者が軸方向ボア（１４）を備え ていないという点で、図１による伝達部材と異なる。それでもなお力の伝達を接 触面の半径方向外側領域に移すためには、隆起１１を、溝１２の深さより高く設 計することが有利である。このようにして、面の中央領域１５での接触、そして この中央領域での力の伝達は阻止される。 図３は、本発明の力伝達手段の実例用途である。それは自らで閉じたガイドチ ャネル１の１つのループであり、その中に伝達部材１０が相互に触れるように配 置されている。チェーンホイール３０のはめばがガイドチャネル１内の対応開口 部内に達して伝達部材と相互作用をするようになっているチェーンホイール３０ により部材１０が動かされ、ガイドチャネル１内を部材が相互に一方向或いは他 の方向に押す。ガイドチャネル１は、例えば、その全長にわたって延在するスロ ット形開口部（２１、図１）を備えることができ、物体を、ループ全体を回って 移動させたり、ループの一部を通って移動させたり、或いはループの一部にわた って前後に移動させたりするために、部材上に配置されたグリッパがその開口部 を通って外方に（２０、図１）突出している。 図３のチャネルループは、２つの曲線部分でつながれた２つの直線部分から成 り、いずれの部分も１つの平面内に配置されている。明らかに、ループは任意の 形状を取ることができる。つまり、１つの平面内に配置せねばばならないという ことは条件ではない。 図４は、本発明の力伝達手段の別の実例用途である。ガイドチャネルは、自ら で閉じてはおらず、２つの曲線領域１．１の間に１つの直線領域１．２とを備え ている。直線部分の２つの端部のところには、相互に結合する２つの駆動ホイー ル３０．１と３０．２が、チャネル内に配置された伝達部材列へ作用するために 設けられている。 図４による力伝達手段は、例えば、装置の部品３１（極めて模式的に示す）又 はそのような幾つかの部品を前後へ変位させるために働く。ガイドチャネル１の 全長、及びチャネル内に配置された伝達部材列の長さは、装置の部品が予め定め られた最終位置のうちの１つに在るとき、その列が、少なくとも、一方の駆動ホ イールから他方の駆動ホイール（それぞれ３０．１又は３０．２）到達するよう に設計される。ガイドチャネルの曲線部分１．１は、中に配置された伝達部材１ ０が重力により直線部分１．２に向けて駆動されるように配向される。従って、 部材はどのようの伝達力にもさらされない。つまり、曲線チャネル部分にも、直 線チャネル部分にも、事実上、摩擦力と磨耗力はない。 明らかに、図４に示す用途のために、伝達部材列の代替として、対応して駆動 されるバーを使うことができるだろう。２つの駆動ホイール３０．１と３０．２ との間バーの機能と操作の特性は、伝達部材で形成されるバーの機能と精確に同 じであろう。バーと比較される本発明の力伝達手段の利点は、曲線チャネル１． １の端部であり、これら端部は特に直線部分が長い場合に著しく省スペースに貢 献する。 図５は、ガイドチャネル内に把持して伝達部材１０と協動する駆動ホイール３ ０を通る断面を示す。グリッパ２０は伝達部材１０上に配置されて、スロット形 開口部２１を通ってガイドチャネルの外へ突出している。 図６は、相互に枢動される２個の伝達部材１０．３を示す。図１と２の伝達部 材１０．３とは反対に、部材の接触面は正方形であり、等角リング形状を持つ溝 １１と隆起１２を備えており、それにより溝と隆起は、例えば、図２に示す断面 と同じ断面を有する。円形溝もしくは円形隆起をそれぞれ有する伝達部材に比較 して、これらの部材１０．３は、相互に直角に４方向へ制御されて枢動されるの みである。もっと多くの枢動方向に対しては、六角形、八角形、或いは一般的に は多角形リングの隆起と溝が可能である。 図６では、部材の軸方向ボアを通って置かれたケーブル１６が、伝達部材を緩 く接続するための緩い接続手段の実例として示されている。 伝達手段の接触面上の多角形であるよう設計される溝と隆起は、不必要に連続 的なリングを形成してはならない。それらは、例えば、多角形の稜部で阻害され てしまう。 図７と８は、それぞれガイドチャネル１．３又は１．４内に配置された、実質 的に図６による伝達部材１０．３の断面を示す。両図とも、正方形の面を持つ伝 達部材１０．３が、正方形ガイドチャネル１．３及び円形チャネル１．４内へ適 用可能になっている。円形断面を持つガイドチャネルにおいて、伝達部材の回転 方向アライメントを維持するための手段を提供することは有利である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ， ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ， ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，Ｐ Ｌ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 直線路上及び自由に選択できる曲線路上で押力を伝達するための伝達手段 であって、ガイドチャネル(１，１．３，１．４)、前記ガイドチャネル(１，１ ．３，１．４)内に配置された一列の伝達部材(１０，１０．３)、及び前記一列 の伝達部材に作用する駆動装置（３０，３０．１/３０．２）を備え、もって前 記伝達部材（１０，１０．３）が各々他の伝達部材と接触する２つの接触面を有 するように成した伝達手段において、 前記伝達部材の前記接触面が各々、前記面の半径方向外側領域に配置されたリ ング形隆起(１１)又は対応するリング形溝(１２)を備え、対応する溝(１２)と隆 起(１１)が、前記溝内に前記隆起を位置決め可能であるように相互に整合され、 前記溝（１２）内に位置決めされる前記隆起(１１)が前記溝に対して少なくとも 制限されて枢動可能とする断面を有することを特徴とする伝達手段。 ２． 前記隆起(１１)の断面が少なくとも最上領域で円形アーチ形状を有するこ と、及び前記溝(１２)の断面が、少なくともその基部の領域で円形アーチ形状を 有することを特徴とする、請求項１に記載の伝達手段。 ３． 前記リング形隆起(１１)又は前記リング形溝が、各々円形の形状又は多角 形の形状を有することを特徴とする請求項１又は２の何れか１項に記載の伝達手 段。 ４． 前記伝達部材(１０，１０．３)の前記接触面が中央領域では接触しないよ うに設計されていることを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の伝達 手段。 ５． 前記伝達部材(１０，１０．３)が、接続手段（１６）により相互に緩く接 続されることを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載の伝達手段。 ６． 前記伝達部材(１０，１０．３)が、軸方向ボア(１４)を備えることを特徴 とする、請求項１〜５の何れか１項に記載の伝達手段。 ７． 前記接続手段(１６)が、前記伝達部材(１０，１０．３)の前記軸方向ボア (１４)を貫通して置かれたケーブルであることを特徴とする、請求項６に記載の 伝達手段。 ８． 前記駆動装置が、前記ガイドチャネル内の開口部を通る縮小断面部を有す る領域で前記伝達部材(１０，１０．３)と係合したはめばを備えたチェーンホイ ール（３０，３０．１／３０．２）であることを特徴とする、請求項１〜７の何 れか１項に記載の伝達手段。 ９． 前記ガイドチャネル(１，１．３，１．４)が、前記伝達部材(１０，１０ ．３)が重力によって前記駆動装置に向けて駆動されるように配置されているこ とを特徴とする、請求項１〜８の何れか１項に記載の伝達手段。 １０． 前記ガイドチャネル(１，１．３，１．４)は自ら閉じられたループを形 成し、内部に配置された一列の前記伝達部材(１０，１０．３)が前記ループの長 さに対応した長さを有することを特徴とする、請求項１〜９の何れか１項に記載 の伝達手段。 １１． 前記ガイドチャネル(１，１．３，１．４)が２つの端部を有すること、 相互に距離を隔てた２つの駆動装置(３０．１，３０．２)が提供されていること 、前記ガイドチャネル(１，１．３，１．４)内に配置された前記伝達部材列が前 記ガイドチャネルより短いことを特徴とする、請求項１〜１０の何れか１項に記 載の伝達手段。