JP2005509812A - ステップ移動機構 - Google Patents

Abstract

被駆動部材と、この被駆動部材を駆動する駆動手段とを有するステップ移動機構が提供される。被駆動部材には、等しい間隔を置いて配置された複数の第１の凹面状の湾曲面と、等しい間隔を置いて配置された複数対の力受け面とが形成されている。それぞれの力受け面の対の２つの面は互いに面している。駆動手段は、カムギヤを回転させるための駆動源を有する。カムギヤは、このカムギヤと共に回転する回転ピン及び停止手段を有する。被駆動部材が移動するのを妨げるために、ステップ移動機構が停止位置に位置している場合には停止手段が第１の凹面状の湾曲面のうちと接触する。カムギヤがいずれかの方向に位置か移転するときに被駆動部材を移動させるために、回転ピンは力受け面の対の一方の面と一時的に接触する。

Description

本発明は、ステップ移動機構、及びこのような機構が装備されたディスク交換装置に関する。

発明の背景
様々な製品において使用されるステップ移動機構を設計する場合、設計者はしばしば、少数の部材で信頼性を保ちながら確実なステップ移動を達成するための困難に直面する。機構設計者は、外部衝撃又は移動が機械的システムを妨害する場合でさえも幾つかの部材を複数の位置に停止させその部材をその位置に正確に位置決め及び保持しようとする場合にステップ移動を達成しなければならない。

通常、ステップ移動機構は、正確な停止位置制御、停止位置での部材のロック、ステップの間の正確な距離（停止位置）、制御しやすさ、依然として正確な停止位置を保ちかつより小さな騒音等を生じることができる一方で位置決めセンサの公差を許容する等の複数の本質的な特徴を提供しなければならない。しかしながら、正確なステップ移動を達成しかつ正確な停止位置制御を実現するために、慣用のステップ移動機構は通常多数の部材を用いる複雑な構造を有しており、その結果、信頼性が低減され、製造コストが増大する。

発明の概要
したがって、少数の部材で正確なステップ移動を行うことができるステップ移動機構を提供することが望ましい。

本発明によれば、被駆動部材と、被駆動部材を駆動する駆動手段とを有するステップ移動機構が提供される。被駆動部材には、等間隔に配置された、複数の第１の湾曲面と、等間隔に配置された、複数の力受け面対とが設けられている。各力受け面対の２つの面は互いに面している。駆動手段は、カムギヤを回転させる駆動源を有している。カムギヤは、このカムギヤと一緒に回転する回転ピンと停止手段とを有している。停止手段は、被駆動部材が移動するのを妨げるために、ステップ移動機構が停止位置にある場合に、第１の凹面状の湾曲面のうちの１つと接触する。カムギヤがいずれかの方向に一回転だけ回転したときに被駆動部材を１ステップだけ移動させるように、回転ピンは一時的に力受け面対のうちの１つの面と接触する。

本発明の解決手段によれば、回転ピンと停止手段とは、駆動手段、例えば電気モータ及び駆動軸によって駆動される。回転ピンは、被駆動部材に形成された力受け面によって被駆動部材を駆動するために使用される。ステップ移動機構の停止位置において被駆動部材を所定の位置に保持するために、停止手段は、被駆動部材に形成された凹面状の湾曲面のうちの１つと接触する。被駆動部材を移動させる必要がある場合には、駆動軸が停止手段を回転させ、停止手段を被駆動部材から離反させ、被駆動部材の移動を可能にする。駆動軸と共に回転する回転ピンは、被駆動部材を所望の方向に移動させるために、被駆動部材に設けられた一方の力受け面に対して押圧される。駆動シャフトが一回転だけ回転すると被駆動部材が１ステップだけ移動し、駆動シャフトの回転方向は、被駆動部材の所望の移動方向に基づき決定される。

本発明の１つの態様によれば、それぞれの第１の凹面状の湾曲面は、凹面状の円筒面であり、したがって、凹面状の円筒状の面は、ピニオンカムの所定の回転範囲において停止手段と接触することができる。その結果、本発明のステップ移動機構は、ピニオンカムが所定の位置よりも進みすぎた又は所定の位置に到達しない場合でさえもラックカムを所定の位置に保持することができ、ステップ移動機構の動作性能が改善される。

本発明の別の態様によれば、停止手段の周囲面の一部と第１の凹面状の湾曲面とは、同じ半径を持つ円筒状の面であり、したがって、停止位置において第１の凹面状の湾曲面は停止手段と面接触し、ラックカムのロッキング位置の安定性がさらに改善されることができる。

本発明のさらに別の態様によれば、回転ピンは停止手段として使用されてよい。その結果、ステップ移動機構の構造はさらに単純化されることができる。

本発明のステップ移動機構を用いると、ステップ移動は信頼性を伴って達成されることができ、全ての所望の機能、例えば、位置ロッキング機能、位置保持機能、正確な位置制御機能が、極めて少数の部材を用いて得られることができ、極めて正確なセンサは必要とされない。

本発明のステップ移動機構は２つの主要な部材しか有していない。その結果、ステップ移動機構の構造は極めて単純であり、ひいては製造コストを低減する。

本発明を以下に添付の図面に関連して詳細に説明する。

ここで、本発明のステップ移動機構において使用されるピニオンカム１を示した図１を参照する。図１に示したように、ピニオンカム１は、軸線２０を中心に回転するように駆動されるギヤ若しくはプーリ１０と、案内及びロック雄カム面１２を有する、ギヤに固定されたカム１１と、カム１１に配置された回転ピン１３とを有している。回転ピン１３は、軸線２０から半径方向に間隔を置かれておりかつ、軸線２０に対して平行に延びている。ギヤ１０が回転すると、カム１１及び回転ピン１３がギヤと共に回転する。図示された実施形態において、回転ピン１３は円形の横断面を有している。しかしながら、横断面は、本発明の機構の特定の実現に応じて種々異なる適切な形状を取っていてもよい。図１において、ピニオンカムは、斜視図（図１ａ）と、側面図（図１ｂ）と、平面図（図１ｃ）とで示されている。

図２及び図３は、本発明のステップ移動機構において使用されるラックカム２を示しており、この場合、図２はラックカムの底部斜視図であり、図３はラックカムの上部斜視図である。図２及び図３に示したように、ラックカム２は部分Ａと部分Ｂとを有しており、２つの部分の間に段部Ｓが形成されている。ラックカム面Ｃがラックカムの部分Ａに形成されており、案内及びロック雌カム面Ｄが段部Ｓに形成されている。

案内及びロック雌カム面Ｄは、連続的に結合された多数（図２及び図３においては５つ）の第１の湾曲面２１から成る、成形された湾曲面であり、第１の湾曲面は一定のピッチを有する。カム１１に設けられた案内及びロック雄カム面１２は、第１の湾曲面２１のうちの１つと接触するロッキング面部分１４を有しており、ロッキング面部分１４が第１の湾曲面２１のうちの１つと接触しているときにはラックカム２が所定の位置に保持される。

図２及び図３に示したように、ラックカム面Ｃは、閉鎖された成形された湾曲した面であり、ラックカム２の部分Ａにくし形の貫通スロットを切り取ることによって形成されている。図６に最もよく示されているように、貫通スロットの寸法及び形状は、ステップ移動機構が作動しているときにカム１２における回転ピンが妨害されずに滑らかにスロットに沿って移動することができることを保証すべきである。ラックカム面Ｃは、多数の第２の湾曲面２２と、多数のＵ字形の面２３とを有しており、第２の湾曲面２２はそれぞれ、案内及びロック雌カム面Ｄの第１の湾曲面２１に対応している。第１の湾曲面２１のように、第２の湾曲面２２は、連続的に結合されており、一定のピッチを有している。Ｕ字形の面２３のピッチは、ガイドの第１の湾曲面とロック雌カム面Ｄとのピッチと等しいので、ピニオンカム１が一回転するとラックカム２が１ステップだけ移動する。図２及び図３に示したように、２つの隣接したＵ字形の面２３は円筒面によって結合されており、最も左側のＵ字形の面は、２つの接線方向円筒面によって最も左側の第２の湾曲面２２と結合されており、同様に、最も右側のＵ字形の面は、２つの接線方向円筒面によって最も右側の第２の湾曲面２２と結合されている。Ｕ字形の面２３の２つの平らな側面２５は、１対の力受け面として使用される。以下に説明するように、ピニオンカム１が回転すると、回転ピンが２つの平らな側面のうちの一方に対して押し付けられ、ラックカムを水平方向に移動させる。

図４及び図５に示したようなステップ移動機構が組み立てられている状態において、ピニオンカム１に設けられた回転ピン１３は貫通スロット内へ延びており、ラックカム面Ｃと接触しており、カムに設けられたロッキング面部分１４は、ラックカムとピニオンカムとの相対位置に応じて、ラックカムに設けられた第１の湾曲面２１と接触するか又は離反する。有利には、ラックカムに設けられたそれぞれの第１の湾曲面２１は、ラックカムがピニオンカムの所定の回転範囲において所定の位置に保持されることを保証するために、円筒面である。さらに有利には、カムに設けられた第１の湾曲面２１とロッキング面部分１４とは、ラックカムのロッキング位置の安定性を改善するために、同じ半径を持つ円筒面である。

図６はロック位置のうちの１つにおけるアセンブリを示しており、この位置においては、回転ピン１３は、軸線２０のすぐ上方に配置されており、最も右側の第２の湾曲面２２と接触しているのに対し、カムに設けられたロッキング面部分１４は、ラックカムに設けられた最も右側の第１の湾曲面２１と接触している。本発明のステップ移動機構の動作を、図６から図１１までを参照に以下に説明する。

本発明のステップ移動機構が動作する間、被駆動部材として使用されるラックカム２の移動は、ラックカム２が二方向にのみ移動できるように、すなわち図６に矢印２５によって示した方向で左右に移動できるように制限されており、駆動手段として使用されるピニオンカム１は軸線２０を中心として回転するだけである。

図７は第１の停止位置におけるアセンブリを示しており、カム１に設けられたロック面１４は、ラックカムに設けられた最も右側の第１の湾曲面２１と接触しており、ひいては、ラックカム２は所定の位置に保持されており、移動するのを防止されている。図７から分かるように、ピニオンカムが回転させられない限り、ラックカムは自主的にも又はいかなる他の外力によっても移動させられることはできない。

ラックカムの左右への移動は、ピニオンカムを回転させることにより行われる。図６から図１１までは、ラックカムを右方向へ１ステップずつ移動させるプロセスを示している。

図７は、ピニオンカム１が逆時計回りに４５゜回転させられた状態を示している。図７に示したように、カムに設けられたロッキング面部分は依然として、ラックカムに設けられた最も右側の第１の湾曲面２１と部分的に接触している。その結果、ラックカムは依然として所定の位置に保持されており、移動するのを妨げられている。このことは、ピニオンカムが所定の位置よりも行き過ぎた又は所定の位置に到達しない場合でさえも本発明のステップ移動機構がラックカムを所定の位置に保持することができるということも説明する。

図８は、ピニオンカムが逆時計回りに９０゜回転された状態を示している。図８に示したように、カムに設けられたロッキング面部分と、ラックカムに設けられた最も右側の第１の湾曲面とは、限界の接触状態にあり、ロッキング面部分と最も右側の第１の湾曲面との接触によりラックカムは依然として所定の位置に保持されている。

図９は、ピニオンカムが逆時計回りに１３５゜回転された状態を示している。図９に示したように、今やロッキング面部分１４は最も右側の第１の湾曲面２１から分離されており、ラックカム２の水平移動を許容している。ラックカムは、回転ピン１３の作用下である距離だけ右方向へ移動している。回転ピン１３は、Ｕ字形の面の平らな側面２５によってラックカムを押圧して移動させる。

図１０は、ピニオンカムが逆時計回りに１８０゜回転した状態を示している。図１１に示したように、回転ピン１３は今や軸線１２のすぐ下方に位置しており、ラックカム２はステップの半分だけ右方向へ移動している。

図１１は、ピニオンカムが逆時計回りに３６０゜回転した状態を示している。図１１から分かるように、回転ピン１３は今や軸線１２のすぐ上方に位置しており、ラックカム２は１ステップだけ右方向へ移動している。カム１２に設けられたロッキング面部分１４は今や２番目の第１の湾曲面２１と接触し、ラックカムを所定の位置に保持している。したがって、ラックカムは今や第２の停止位置に保持されている。つまり、ピニオンカムが３６０゜回転するとラックカムが水平方向で１ステップだけ移動することが分かる。

本発明のステップ移動機構の１つの有利な実施形態を添付図面を参照して上に説明した。しかしながら、本発明は特定の実施形態に限定されず、本発明の範囲及び思想から逸脱することなく実施形態を様々に修正することができることは当業者によって認められるであろう。

有利な実施形態において、ラックカム面Ｃの第２の湾曲面２２は、ピニオンカムの所定の回転範囲において回転ピン１３と接触するための湾曲面である。それにも拘わらず、回転ピンが第２の湾曲面に接触することは必ずしも必要とされず、したがって、第２の湾曲面は、この湾曲面が回転ピンの移動を妨害することさえなければ、あらゆるタイプの面に代えることができる。さらに、第２の湾曲面２２が、回転ピンと接触する凹面状の円筒面である場合、回転ピンは、第２の湾曲面と接触した場合にラックカムが移動するのを防止するストッパ手段として機能することもできる。このような場合には、カムと、対応する案内及びロック雌カム面Ｄとは省略されることもできる。回転ピンがストッパ手段として使用される場合、回転ピンの周面の一部は有利には、凹面状の円筒面の半径と同じ半径を持つ円筒面であり、これにより、回転ピンにおける円筒面は、停止位置において凹面状の円筒面のうちの１つと面接触し、ひいてはステップ移動機構の動作性能が改善されることができる。有利な実施形態において、力受け面対は、Ｕ字形の面の２つの向き合った平らな側面によって形成されており、明らかに力受け面対はその他の形式で形成されてよい。

有利な実施形態において、ラックカムの停止位置の数は図示したように５つであるが、ステップ移動機構の実際の使用に基づきより多くの又はより少ない停止位置が採用されてよい。

摩耗及び騒音をさらに減じるために、自在軸受が回転ピンに取り付けられていてよく、これにより、回転ピンがＵ字形の面の平らな面に接触しかつ押圧する場合に軸受が回転し、摩耗及び騒音を低減する。

有利な実施形態において、ラックカムは、線形に移動する部材として構成されている。しかしながら、別の択一的な実施形態として、ラックカムは、軸線を中心に回転しひいてはロータリ式ステップ移動機構を形成する部材として構成されることができる。

カムは、停止位置においてラックカムを所定の位置に保持するためにカム面の一部がラックカムに設けられた第１の湾曲面と接触する一方で、カム面のその他の部分がラックカムの線形移動を妨害しないならば、カムは種々異なる形状であってよい。さらに、カムの与えられた形状に関して、カムの形状は複数の方法で計算されることができる。図１２は、カムを描くための３Ｄ ＣＡＤシステムのために形成された１つの例を示している。カム面１２のための曲線は、以下の方程式によって与えられるように座標（ｘ，ｙ）によって定義される。軌道を計算するために使用されるプログラムは以下のとおりである：

図１３は、概略的にのみ示されたディスク記録及び／又は再生装置のディスク交換システムにおける本発明のステップ移動機構の適用を示している。ディスク交換システムは、複数のディスクを収容するための積層体状のマガジン３０を有している。図１３に示したように、積層体状のマガジンは、左右の側部に１対のピン３１が設けられたディスク昇降ステージを有しており、装置の左右の側部に１対のスライダ３２が配置されている。スライダには１対の段状のスリット３３が形成されており、ピンは３１は、対応する段状のスリットを貫通している。本発明のステップ移動機構のラックカム２は、スライダと機械的に結合されている。その結果、ステップ移動機構のラックカムの移動がスライダに伝達され、スライダを滑動させる。スライダの移動はピン、ひいてはディスク昇降ステージを昇降させ、これにより、ディスク交換作業を行う。

本発明のステップ移動機構において使用されるピニオンカムを示す斜視図である。

本発明のステップ移動機構において使用されるラックカムの底部斜視図である。

本発明のステップ移動機構において使用されるラックカムの上部斜視図である。

本発明のピニオンカム及びラックカムのアセンブリの上方からの斜視図である。

ロック位置のうちの１つにおけるアセンブリを示している。

ロック位置のうちの１つにおけるアセンブリを示している。

ピニオンカムが逆時計回りに４５°回転させられた状態を示している。

ピニオンカムが逆時計回りに９０°回転させられた状態を示している。

ピニオンカムが逆時計回りに１３５°回転させられた状態を示している。

ピニオンカムが逆時計回りに１８０°回転させられた状態を示している。

ピニオンカムが逆時計回りに３６０°回転させられた状態を示している。

カムの軌道を計算するための１つの例を示す部分的かつ概略的な図である。

ディスク交換システムにおける本発明のステップ移動機構の適用例を概略的に示している。

符号の説明

１ ピニオンカム、 ２ ラックカム、 １０ ギヤ若しくはプーリ、 １１ カム、 １２ ロック雄カム面、 １３ 回転ピン、 １４ ロッキング面部分、 ２０ 軸線、 ２１ 第１の湾曲面、 ２２ 第２の湾曲面、 ２３ Ｕ字形の面、 ２５ 平らな側面、 ３１ ピン、 ３２ スライダ、 ３３ 段状のスリット、 Ｃ ラックカム面、 Ｄ 案内及びロック雌カム面、 Ｓ 段部

Claims (14)

1. ステップ移動機構において、
   被駆動部材（２）と、該被駆動部材を駆動する駆動手段（１）とが設けられている形式のものにおいて、
   前記被駆動部材には、等しい間隔を置いて配置された複数の第１の凹面状の湾曲面（２１）と、等しい間隔を置いて配置された複数対の力受け面とが形成されており、力受け面の各対を成す２つの面（２５）が互いに面しており、
   駆動手段が、カムギヤ（１）を回転させるための駆動源を有しており、前記カムギヤ（１）が、該カムギヤ（１）と共に回転する回転ピン（１３）及び停止手段（１２，１３）を有しており、
   前記停止手段が、被駆動部材が移動することを妨げるために、ステップ移動機構が停止位置に位置している場合には第１の凹面状の湾曲面（２１）のうちの１つと接触しており、
   カムギヤがいずれかの方向に一回転するときに被駆動部材を移動させるように、前記回転ピンが力受け面の対の一方の面（２５）と一時的に接触することを特徴とする、ステップ移動機構。
2. それぞれの第１の凹面状の湾曲面（２１）が、前記ステップ移動機構が停止位置に位置している場合に前記停止手段と接触する凹面状の円筒状の面である、請求項１記載のステップ移動機構。
3. 前記停止手段がカム（１２）であり、該カムに前記回転ピンが設けられている、請求項２記載のステップ移動機構。
4. 前記カムの周面の一部が、ステップ移動機構が停止位置に位置しているときに前記凹面状の円筒面のうちの１つと面接触する、前記凹面状の円筒面と同じ半径を有する凸面状の円筒面（１４）である、請求項３記載のステップ移動機構。
5. 前記被駆動部材にはさらに、前記回転ピンと接触する、等しい間隔を置いて配置された複数の第２の凹面状の湾曲面（２２）が形成されている、請求項４記載のステップ移動機構。
6. 前記第２の凹面状の湾曲面（２２）が円筒面である、請求項５記載のステップ移動機構。
7. 前記回転ピン（１３）に自在軸受が取り付けられている、請求項１記載のステップ移動機構。
8. 前記回転ピン（１３）が前記停止手段として使用されている、請求項２記載のステップ移動機構。
9. 前記回転ピン（１３）が円筒状のピンである、請求項８記載のステップ移動機構。
10. 前記円筒状のピンに自在軸受が取り付けられている、請求項９記載のステップ移動機構。
11. 前記回転ピン（１３）の周面の一部が、前記凹面状の円筒面の半径と同じ半径を有する凸面状の円筒面であり、ステップ移動機構が停止位置に位置している場合に、前記回転ピンに設けられた凸面状の円筒面が、凹面状の円筒面のうちの１つと面接触する、請求項８記載のステップ移動機構。
12. 前記ステップ移動機構が、並進式ステップ移動機構である、請求項１記載のステップ移動機構。
13. 前記ステップ移動機構が、ロータリ式ステップ移動機構である、請求項１記載のステップ移動機構。
14. ディスク記録及び／又は再生装置のためのディスク交換システムにおいて、複数のディスクを収容するための積層体状のマガジンが設けられている形式のものにおいて、請求項１から１２項までのいずれか１記載のステップ移動機構が設けられていることを特徴とする、ディスク交換システム。

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