JP2772920B2 - 伸縮回転駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、各種ゲーム機
等の駆動装置として使用されたり、或いは、比較的低精
度での位置決めを必要する装置の駆動装置として使用さ
れる伸縮回転駆動装置に係わり、特に、その軽量・小型
化等を図ることができるように工夫したものに関する。

【０００２】

【従来の技術】

第１の従来例：第１の従来例である伸縮回転駆動装置
は、図１０及び図１１に示すような構成になっている。
まず、フレーム１０１があり、このフレーム１０１の外
側には伸縮駆動用モータ１０３が取り付けられている。
この伸縮駆動用モータ１０３の出力軸１０３ａはフレー
ム１０１内に挿入・配置されていて、この出力軸１０３
ａには駆動プーリ１０５が固着されている。上記フレー
ム１０１内であって上記駆動プーリ１０５に対して離間
した場所には従動プーリ１０７が取り付けられており、
上記駆動プーリ１０５と従動プーリ１０７との間には、
図１１に示すように、ベルト１０９が巻回されている。

【０００３】上記ベルト１０９の両端はベルト固定具１
１１によって連結されており、このベルト固定具１１１
を介してキャリッジ１１３がベルト１０９に連結されて
いる。上記キャリッジ１１３は、ベルト１０９がループ
状に回転することにより、ガイドシャフト１１５に沿っ
て往復動することになる。又、図中の上部には回転駆動
用モータ１１７が設置されていて、この回転駆動用モー
タ１１７によって所望の回転動作を得るようになってい
る。尚、図中符号１１９は回転駆動用モータ１１７より
引き出されたリード線を示している。

【０００４】上記構成によると、伸縮駆動用モータ１０
３が適宜の方向に回転することにより、駆動プーリ１０
５及び従動プーリ１０７を介して、ベルト１０９が適宜
の方向にループ状に回転する。それによって、キャリッ
ジ１１３が、ガイドシャフト１１５に沿って往復動する
ことになる。又、回転動作は、回転駆動用モータ１１７
によって実現されるものである。

【０００５】第２の従来例：第２の従来例である伸縮回
転駆動装置を図１２乃至図１４に示す。まず、取付板２
０１があり、この取付板２０１には駆動モータ２０３が
取り付けられている。この駆動モータ２０３の出力軸２
０３ａには、段付きシャフト２０５がピン２０７によっ
て固着されている。上記段付きシャフト２０５には、駆
動プーリ２０９がワッシャ２１１を介して固着されてい
る。駆動プーリ２０９のワッシャ２１１の反対側には、
樹脂ワッシャ２１３、金属ワッシャ２１５が取り付けら
れていて、さらに、コイルスプリング２１７及びスペー
サ２１９を介してナット２２１が螺合されている。上記
構成で駆動プーリを出力軸２０３ａと一体的に固着せ
ず、ワッシャ２１１、２１３、２１５、コイルスプリン
グ２１７、スペーサ２１９及びナット２２１等により所
定の摩擦力をもって摺動転回可能としているのは、ここ
の滑りで駆動モータ２０３の停止時のオーバーランを吸
収するための構成である。

【０００６】一方、取付板２０１の別の場所には従動プ
ーリ２２３が取り付けられていて、既に述べた駆動プー
リ２０９と従動プーリ２２３の間には樹脂製の丸ベルト
２２５が通されている。又、図１４に示すように、丸ベ
ルト２２５の先端は、片側をパイプ取付板２２７に取り
付けられた可動式多段パイプ２２９の内部を通り、この
可動式多段パイプ２２９の先端部にピン２３１により固
定されている。

【０００７】上記構成によると、駆動モータ２０３を駆
動させることにより、駆動プーリ２０９を回転させ、そ
れによって、駆動プーリ２０９と従動プーリ２２３との
間に配置されている丸ベルト２２５を摩擦力によって繰
り出す。そして、この丸ベルト２２５の移動によって、
可動式多段パイプ２２９を動作させるものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成による
と次のような問題があった。まず、第１の従来例のもの
においては、断面形状が大きくなってしまうために、先
端形状が小さいことを要求される場合に適用しにくいと
いう問題があった。又、部品点数が多く、軽量化が困難
であるという問題があった。又、大きなストロークを要
求された場合には全体が長くなってしまい、仮に、多段
構成にしたとしても、構成が大掛かりになってしまうと
いう問題があった。又、フレーム１０１内にリード線１
１９が敷設されていて、伸縮動作時における上記リード
線１１９の取扱が面倒であり、場合によっては、不用意
に断線してしまうという問題があった。

【０００９】又、第２の従来例のものにおいては、構成
が複雑であってコストが上昇してしまうという問題があ
った。上述の通り、駆動モータ２０３の出力軸２０３ａ
に駆動プーリ２０９を固着せず、所定の摩擦力を付与し
て摺動転回可能に装着するのは、駆動プーリ２０９と従
動プーリ２２３とで挟持され繰り出される丸ベルト２２
５が非弾性体で構成されていることから、前記駆動プー
リが駆動モータ２０３と直結されていると、モータ停止
時のオーバーランが直接伸縮動作に影響し、ワーク・ハ
ンド操作に支障をもたらすことになる弊害を回避するた
めである。尚、駆動モータ２０３のオーバーランの量に
対応させて、ワッシャ類とスプリングとで押圧力を調整
して所定の摩擦力を付与するようになっている。このこ
とから自明のように、上述各種の部品を使用し適正な状
態に組み付けて所定の摩擦力を設定するにはコスト面で
も大きなロスがあった。又、摩耗、潤滑状況の変化、塵
の付着等に起因して、設定した摩擦力が変化してしまう
ことがあり、そのため、煩雑な保守作業が必要になると
ともに、塵の侵入を防止する防塵構造が必要になってし
まうという問題もあった。さらに、摩擦部が支持軸受よ
り遠くなるために、偏荷重が作用してしまい、上記支持
軸受が故障し易くなってしまうという問題もあった。

【００１０】本発明は上記の各従来例のものの課題（問
題点）を解決するためになされたものでその目的とする
ところは、簡単な構成で、所望の伸縮回転動作を得るこ
とができるような伸縮回転駆動装置を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するべく
本願発明による伸縮回転駆動装置は、駆動プーリ及び従
動プーリの間にベルトを配置して、駆動プーリ及び従動
プーリの回転によってベルトを繰り出し、それによっ
て、ベルトに連結されている多段パイプを伸縮させるよ
うに構成した伸縮回転駆動装置において、多段パイプは
外側多段パイプと該外側多段パイプの内側に移動可能に
配置された内側多段パイプとからなり、上記ベルトの先
端は上記内側多段パイプに連結されていて、上記外側多
段パイプは回転駆動機構により回転可能に構成され、内
側多段パイプは外側多段パイプとの係合関係により同期
して回転可能に構成されていることを特徴とするもので
ある。その際、多段パイプの外側に多段パイプの伸縮に
伴って伸縮するとともに、多段パイプの内側多段パイプ
を回転可能に支持する多段ガイドパイプを設けることが
考えられる。

【００１２】

【作用】まず、駆動プーリと従動プーリが回転すること
によって、間に配置されているベルトが繰り出されるこ
とになる。このベルトの繰り出しによって、ベルトに連
結されている多段パイプの内側多段パイプが伸縮するこ
とになる。又、多段パイプの外側多段パイプは、回転駆
動機構によって回転するようになっており、それによっ
て、係合関係によって内側多段パイプも同期して回転す
るようになっている。それによって、伸縮と回転の両方
を兼備した出力端を簡単な構成によって得ることができ
る。又、多段パイプの外側に多段パイプの伸縮に伴って
伸縮するとともに、多段パイプの内側多段パイプを回転
可能に支持する多段ガイドパイプを設けた場合には、伸
縮するとともに回転する多段パイプの内側多段パイプを
支持することができるようになる。又、本機構の実装に
際し、ロボットハンドに適用される場合には、ハンド先
端部を固定されたガイド用多段パイプの先端に固定する
ことで、内側の転回可能な伸縮パイプの駆動力によりハ
ンド操作が可能になる。

【００１３】

【実施例】

第１実施例：以下、図１乃至図３を参照して本発明の第
１実施例を説明する。まず、駆動プーリ１があり、この
駆動プーリ１は、紙面上後方に配置された図示しない伸
縮駆動モータによって適宜の方向に回転するようになっ
ている。上記駆動プーリ１には従動プーリ３が対向配置
されている。これら駆動プーリ１と従動プーリ３との間
には、樹脂製の丸ベルト５が通されている。一方、取付
板７があり、この取付板７にはパイプ基台９がボルト１
１によって固定されている。上記パイプ基台９には外側
多段パイプ１３が配置されていて、この外側多段パイプ
１３の内側には、別の内側多段パイプ１５が摺動可能に
配置されている。既に説明した丸ベルト５は上記内側多
段パイプ１５の内側を通り、内側多段パイプ１５の先端
部に、ピン１７及び丸ベルト止め具１９によって固定さ
れている。

【００１４】又、取付板７には回転駆動用モータ２１が
取り付けられていて、この回転駆動用モータ２１の出力
軸２１ａには、駆動平ギヤ２３が固着されている。一
方、外側多段パイプ１３には従動平ギヤ２５が固着され
ていて、この従動平ギヤ２５は上記駆動平ギヤ２３に噛
合している。よって、回転駆動用モータ２１が回転する
ことにより、駆動平ギヤ２３、従動平ギヤ２５を介し
て、外側多段パイプ１３に伝達されることになる。外側
多段パイプ１３の先端には、ピン２７によって先端ヘッ
ド２９が固定されており、この先端ヘッド２９は、止め
輪３１によって位置決めされたベアリング３３を介し
て、丸ベルト止め具１９に連結されている。

【００１５】上記外側多段パイプ１３は図３に示すよう
な形状をなしており、内側多段パイプ１５は図２に示す
ような構成になっている。すなわち、外側多段パイプ１
３の内側には４個の溝１３a1〜１３a4が軸方向に延長し
て形成されている。一方、内側多段パイプ１５の基端部
には４個の突起１５a1〜１５a4が軸方向に所定量だけ延
長した状態で突設されている。そして、上記４個の突起
１５a1〜１５a4が４個の溝１３a1〜１３a4に夫々移動可
能に係合することになる。つまり、内側多段パイプ１５
は、外側多段パイプ１３に対して、その回転を規制され
た状態で取り付けられるものである。よって、既に説明
した回転駆動用モータ２１によって、外側多段パイプ１
３が回転すると、それに同期して内側多段パイプ１５も
回転することになる。つまり、内側多段パイプ１５は、
伸縮動作を行うとともに回転動作も行うものである。

【００１６】第２実施例：次に、図４乃至図６を参照し
て本発明の第２実施例を説明する。尚、前記第１実施例
と同一部分には同一符号を付して示し、その説明は省略
する。取付板７上であって、パイプ基台９の外側には、
ガイド用外側多段パイプ５１がボルト５３によって固定
されている。このガイド用外側多段パイプ５１は、例え
ば、図５、図６に示すように、角形、又は、４個の縦溝
５１a1〜５１a4を内周面に設けた構成をなすものであ
る。又、上記ガイド用外側多段パイプ５１の内周側は、
ガイド用内側多段パイプ５５が摺動可能に配置されてい
る。このガイド用内側多段パイプ５５の先端には回転基
部５７が取り付けられている。このガイド用内側多段パ
イプ５５は、例えば、図５、図６に示すように、角形、
又は、縦方向に延長された４個の突起５５a1〜５５a4を
内周面に設けた構成をなすものである。この回転基部５
７の内周側には、シャフト状の先端ヘッド５９がベアリ
ング６１を介して配置されている。この先端ヘッド５９
は、既に説明した先端ヘッド２９に連結されている。

【００１７】上記構成によると、内側多段パイプ１５の
伸縮に伴って、ガイド用内側多段パイプ５５も伸縮して
これをガイドすることになる。又、内側多段パイプ１５
が回転する場合には、その回転基部５７によって、それ
を回転可能に支持することになり、結局、内側多段パイ
プ１５の伸縮動作、回転動作を安定したものにすること
ができる。又、本機構の実装に際し、例えばロボットハ
ンドに適用される場合には、ハンド先端部を固定された
ガイド用多段パイプの先端に固定することで、内側の転
回可能な伸縮パイプの駆動力によりハンド操作が可能に
なる。

【００１８】第３実施例：次に、図７乃至図９を参照し
て本発明の第３実施例を説明する。尚、前記第１実施例
及び第２実施例と同一部分には同一符号を付して示し、
その説明は省略する。まず、取付板６２があり、この取
付板６２には駆動モータ６３が取り付けられている。こ
の駆動モータ６３の出力軸６３ａには、ピン６５によっ
て、段付きシャフト６７が固着されていて、この段付き
シャフト６７に駆動プーリ１が固着されている。

【００１９】上記駆動プーリ１に対しては、従動プーリ
３が対向配置されていて、この従動プーリ３も取付板６
２に固定されている。そして、これら駆動プーリ１及び
従動プーリ３の間には、丸ベルト５が通されている。
又、図９に示すように、パイプ取付板７には、可動式多
段パイプ６９が固定されていて、上記丸ベルト５は、こ
の可動式多段パイプ６９内を通っている。そして、丸ベ
ルト５の先端は、ピン７１によって、可動式多段パイプ
６９に連結されている。尚、本願発明の構成を示す図
７、図８と従来技術の構成を示す図１２、図１３との対
照と上述の内容から明らかな通り、本願発明での丸ベル
トの繰出し部の構成は駆動プーリ１が駆動モータ６３の
出力軸６３ａに段付きシャフト６７を介して直接固着さ
れており、従来技術の構成に見るような摩擦力付与の構
成を必要としないので、コスト面だけでなく信頼性の面
でも有利である。

【００２０】この実施例においては、丸ベルト５とし
て、弾性を備えた材質からなるもの、例えば、弾性ゴム
を使用していて、それによって、駆動モータ６３が停止
した後のオーバーランの分を、丸ベルト５の弾性変形の
範囲内でも吸収することを目的としたものである。それ
によって、駆動プーリ１、従動プーリ３、丸ベルト５の
間の摩擦力を調整する必要がなくなり、そのための複雑
な構成も全て不要になるものである。尚、丸ベルト５は
繰り出しの際に座屈せず、しかも所定の弾性変形が可能
な材質のものを適宜選択するものとする。又、上記の各
実施例においては、多段パイプの例として、夫々２段の
パイプ１３、１５及び５１、５３で構成される場合を示
したが、これらの多段パイプは必要に応じ３段以上のも
のにしても良いことは勿論である。

【００２１】

【発明の効果】以上詳述したように本発明による伸縮回
転駆動装置によると次のような効果を奏することができ
る。 （１）まず、その断面形状が小さくて、伸縮比が大き
く、且つ、軽量・小型の伸縮装置を得ることができる。 （２）又、回転駆動を得るための構成が伸縮先端部に設
けられていない構成であるので、従来のように、伸縮動
作等に対応するようにリード線を敷設しなければならな
いといった問題も解消される。 （３）又、ベルトを弾性部材から構成した場合には、そ
の弾性変形の範囲内で、いわゆるオーバーランを吸収す
ることができ、よって、従来使用されていた駆動モータ
の出力軸と駆動プーリを非固着構造とするためのワッシ
ャ類やスプリング等を排除でき、組付けや調整の工程を
排除できることからコストメリットがある他、押圧・摺
接面の経時変形による摩擦力の変動の排除によって信頼
性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す図で伸縮回転駆動装
置の断面図である。

【図２】本発明の第１実施例を示す図で多段パイプの構
成を示す斜視図である。

【図３】本発明の第１実施例を示す図で多段パイプの構
成を示す斜視図である。

【図４】本発明の第２実施例を示す図で伸縮回転駆動装
置の断面図である。

【図５】本発明の第２実施例を示す図で多段パイプの構
成を示す斜視図である。

【図６】本発明の第２実施例を示す図で多段パイプの構
成を示す斜視図である。

【図７】本発明の第３実施例を示す図で伸縮回転駆動装
置の構成を示す上断面図である。

【図８】本発明の第３実施例を示す図で伸縮回転駆動装
置の構成を示す側断面図である。

【図９】本発明の第３実施例を示す図で伸縮回転駆動装
置の構成を示す正断面図である。

【図１０】従来例を示す図で伸縮回転駆動装置の内部を
切欠いて示す正面図である。

【図１１】従来例を示す図で伸縮回転駆動装置の一部の
構成を示す正面図である。

【図１２】従来例を示す図で伸縮回転駆動装置の構成を
示す上断面図である。

【図１３】従来例を示す図で伸縮回転駆動装置の構成を
示す側断面図である。

【図１４】従来例を示す図で伸縮回転駆動装置の構成を
示す正断面図である。

【符号の説明】

１：駆動プーリ ３：従動プーリ ５：丸ベルト（ベルト） １３：外側多段パイプ １５：内側多段パイプ ２１：回転駆動モータ ２３：駆動平ギヤ ２５：従動平ギヤ ５１：ガイド用外側多段パイプ ５５：ガイド用内側多段パイプ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動プーリ及び従動プーリの間にベルト
   を配置して、駆動プーリ及び従動プーリの正転又は逆転
   によってベルトを繰り出し又は引き込み、それによっ
   て、ベルトに連結されている多段パイプを伸縮させるよ
   うに構成した伸縮回転駆動装置において、多段パイプは
   外側多段パイプと該外側多段パイプの内側に移動可能に
   配置された内側多段パイプとからなり、上記ベルトの先
   端は上記内側多段パイプに連結されていて、上記外側多
   段パイプは回転駆動機構により回転可能に構成され、内
   側多段パイプは外側多段パイプとの係合関係により同期
   して回転可能に構成されていることを特徴とする伸縮回
   転駆動装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の伸縮回転駆動装置におい
   て、多段パイプの外側に多段パイプの伸縮に伴って伸縮
   するとともに、多段パイプの内側多段パイプを回転可能
   に支持するガイド用多段パイプを設けたことを特徴とす
   る伸縮回転駆動装置。