JP2005188731A - 回転直線変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】摩擦伝達を行う、円筒コイルばねの相対的位置を補正する。
【解決手段】シャフト１の円筒外周面１１とパイプ２の円筒内周面１２との間を圧接した状態で、かつ、中心軸が曲線をなしてころがり運動をする、複数個の円筒コイルばね３を有する回転直線変換装置において、該円筒コイルばねがそれぞれ圧接する該円筒外周面及び該円筒内周面間の摩擦力に相違を設ける。
【選択図】図１

Description

発明の詳細な説明

［産業上の利用分野］

電動モーターの回転を直線運動に変換して、クランプ等に用い、特に省エネ及び、廉価を目的とする分野。
［従来技術］

円筒外面と円筒内面間に、複数個の円筒コイルばねを圧接した直線運動駆動装置。
（特開平０８−２１９２４８）
圧接力を、軸方向において変化させることにより、円筒コイルばねの位置を補正するようにした直線電動アクチュエータ。
（特開２００２−１３０４１３）
［発明が解決しようとする課題］

本願発明の課題は、従来の円筒コイルばねを圧接して、摩擦力により、回転運動と直線運動間の力の変換を目的とした変換装置において、摩擦伝達に不可欠の、起動時又は停止時等のスリップ現象に起因して生じる不具合（円筒外周面と円筒内周面の相対的位置に対して、円筒コイルばねの相対的位置がスリップが原因で変化し、且つ、この変化量が累積される）を解決することである。
［課題を解決しようとするための手段］

前項に記した、スリップ現象のスリップ方向を制御する（円筒コイルばね３が移行してきた方向と逆方向にスリップさせる）ことにより、次のことが可能となる。
１、故意に（強制的に）スリップさせることにより、円筒コイルばねの相対的位置の原点復帰が可能となる。
２、スリップ現象に起因する、円筒コイルばねの相対的位置の変化量の累積を一定範囲内に抑えることが可能となる。
本願発明においては、上記技術内容を達成する具体的手段として、円筒外周面と円筒内周面がそれぞれ円筒コイルばねと圧接する際のそれぞれの摩擦力に相違をもたらすのである。
［発明の実施の形態］

図面にしたがって説明する。
図１は、本願発明の回転直線変換装置の軸方向断面図であり、図２は、軸直角断面図である。
図１、図２に於て、円筒外周面１１と円筒内周面１２は同一中心軸をなし、円筒コイルばね３は、そのコイル中心軸が、前記同一中心軸の回りの螺旋の一部となるようにリテイナー４の傾斜角面７に嵌合され、且つ、該円筒外周面１１と該円筒内周面１２間に、コイル径方向に弾性変形した状態で圧接されている。
次に、動作について述べる。
図１において、シャフト１を、軸方向の動きだけを止めて電動モータ等で回転させ、パイプ２の回転だけを止めたとすると、円筒コイルばね３は、両円筒面１１、１２間に圧接された状態で螺旋状に転がり、パイプ２が軸方向に移動する。
この際の、力の伝達は圧接面の摩擦力によりなされるから、起動時又は停止時等の過負荷状態になった場合に圧接面にスリップが生じ、このことが原因で、円筒コイルばね３及びリテイナー４の、シャフト１及びパイプ２に対する相対的軸方向位置が変化することになる、この変位量が、繰返し使用する場合に、片側に累積されると、リテイナー４の軸方向の正常な移動量が確保できなくなる。
従って、パイプ２の正常な軸方向移動が出来なくなると言う不具合が生じる。
この不具合を解決するのが、本願発明の目的であり、以下図１に従って述べる。
図１において、シャフト１とパイプ２の軸方向の移動を拘束した状態で、シャフト１にだけ回転を与えると、円筒コイルばね３は両円筒面との圧接面において、それぞれ軸方向にスリップしながら回転する。この際の、スリップ量の相違を利用して円筒コイルばねの移動方向を制御するのが本願発明の要旨であり、より具体的に述べると、シャフト１を回転させることにより、パイプ２を軸方向に移動させると、円筒コイルばね３はパイプ２と同方向に移動している、この状態で、パイプ２に軸方向の過負荷がかかり停止すると、円筒コイルばね３は軸方向にスリップする。この際、円筒内周面１２（パイプ２）と円筒コイルばね３の摩擦力が、円筒外周面（シャフト１）と円筒コイルばね３との摩擦力より大であれば、円筒コイルばね３は、その移動方向と逆方向にスリップする。このことは、パイプ２の両方向の移動に対して成り立つ。そうすると、この場合に、パイプ２の両端に、円筒コイルばね３用のストッパー５、６をそれぞれ設けることで、パイプ２の繰返し往復移動に対しての円筒コイルばね３のスリップ量の累積を防ぐことができる。又、パイプ２の移動端で、強制的にスリップさせることにより、円筒コイルばね３をストッパー５又は６の位置に補正する（原点復帰）が可能となる。
［実施例］

円筒外周面１１は、外径３０・０ｍｍ、焼き入れシャフトに硬質クロームメッキを施す。
円筒内周面１２は、内径５０・０ｍｍ、ステンレスパイプにイオン窒化を施す。
円筒コイルばね３は、外径１０・２ｍｍ、線径１．５ｍｍ、自由長２０ｍｍ、ピアノ線に硬質クロームメッキを施す。
円筒コイルばね３の本数は６本。円筒コイルばね３の傾斜角は３度。
上記条件で繰返しテストを実施した結果、出力（パイプ２の推力）約５００Ｎ時においても、本願発明の技術思想を裏付ける明確な結果がでている。
［発明の効果］
（１）、シャフト１とパイプ２に対する摩擦力の相違を利用しているために、軸方向のどの位置においても摩擦力の相違を一定とすることができることで、より安定した補正が可能となる。
（２）、圧接力の変化を利用した補正に比べて、より顕著な補正が可能である。

本願発明の軸方向断面図。 本願発明の軸直角断面図。

符号の説明

（１）は、シャフト。
（２）は、パイプ。
（３）は、円筒コイルばね。
（４）は、リテイナー。
（５）、（６）は、円筒コイルばね用ストッパー。
（７）は、リテイナーの傾斜角面。
（１１）は、円筒外周面。
（１２）は、円筒内周面。

Claims (3)

1. シャフト（１）の円筒外周面（１１）とパイプ（２）の円筒内周面（１２）との間を圧接した状態で且つ、中心軸が曲線をなしてころがり運動をする、複数個の円筒コイルばね（３）を有する回転直線変換装置に於て、該円筒コイルばねがそれぞれ圧接する該円筒外周面及び該円筒内周面間の摩擦力に相違を設けたことを特徴とする回転直線変換装置。
2. 円筒外周面（１１）に硬質クロームめっきを施し、円筒内周面（１２）は、窒化処理を施したステンレス鋼とし、且つ、円筒コイルばねの外周面に硬質クロームめっきを施したことを特徴とする請求項１記載の回転直線変換装置。
3. 直線運動する円筒周面（１２）の両端に、それぞれ、円筒コイルばね（３）のストッパー（５）、（６）を設けたことを特徴とする請求項１記載の回転直線変換装置。

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