JP2957753B2 - 直進運動機構 - Google Patents
直進運動機構Info
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- JP2957753B2 JP2957753B2 JP3130145A JP13014591A JP2957753B2 JP 2957753 B2 JP2957753 B2 JP 2957753B2 JP 3130145 A JP3130145 A JP 3130145A JP 13014591 A JP13014591 A JP 13014591A JP 2957753 B2 JP2957753 B2 JP 2957753B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rack
- crankshaft
- teeth
- crankshafts
- active
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
- F16H25/02—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms the movements of two or more independently moving members being combined into a single movement
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H19/00—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion
- F16H19/02—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion
- F16H19/04—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion comprising a rack
- F16H19/043—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion comprising a rack for converting reciprocating movement in a continuous rotary movement or vice versa, e.g. by opposite racks engaging intermittently for a part of the stroke
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、回転入力を直進運動に
変換する直進運動機構に関し、特に小型で高精度な直進
出力を得ることのできる直進運動機構に関する。
変換する直進運動機構に関し、特に小型で高精度な直進
出力を得ることのできる直進運動機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、工作機械の送り機構等には回転
運動を直進運動に変換する直進運動機構が設けられてお
り、この直進運動機構には小型であることが要求され
る。従来のこの種の直進運動機構としては、例えば図５
に示すラックピニオン機構が知られており、この機構で
は、ピニオン１の回転によりこのピニオン１に噛み合う
ラック２を軸方向に移動させるようになっている。ま
た、図６に示すピンラック機構も知られており、この機
構では、ラック３とこのラック３に噛み合うピン歯車４
との間で運動方向の変換がなされるようになっている。
運動を直進運動に変換する直進運動機構が設けられてお
り、この直進運動機構には小型であることが要求され
る。従来のこの種の直進運動機構としては、例えば図５
に示すラックピニオン機構が知られており、この機構で
は、ピニオン１の回転によりこのピニオン１に噛み合う
ラック２を軸方向に移動させるようになっている。ま
た、図６に示すピンラック機構も知られており、この機
構では、ラック３とこのラック３に噛み合うピン歯車４
との間で運動方向の変換がなされるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の直進運動機構にあっては、比較的精度の高い
送りを行おうとする場合、ピニオン１やピン歯車４の回
転を別設の減速機により減速して微少回転させ、ラック
２、３を微少量だけ移動させていたため、直進運動機構
が大型になるばかりでなく、ラック２、３の噛合部のバ
ックラッシュ等により高精度な出力を得ることができな
かった。
うな従来の直進運動機構にあっては、比較的精度の高い
送りを行おうとする場合、ピニオン１やピン歯車４の回
転を別設の減速機により減速して微少回転させ、ラック
２、３を微少量だけ移動させていたため、直進運動機構
が大型になるばかりでなく、ラック２、３の噛合部のバ
ックラッシュ等により高精度な出力を得ることができな
かった。
【０００４】また、ピニオン１とラック２の噛み合い歯
数、又は、ラック３とピン歯車４の噛み合い歯数が１又
は２程度と少ないため、所定のラック推力を発揮させる
ためには歯幅を大きくして一定の歯面圧に耐え得るよう
にしなければならず、それでも噛面圧を十分に小さくす
ることはできないため、耐久性が低かった。そこで、本
発明は、小型で耐久性の高い高精度な直進運動機構を提
供することを目的とする。
数、又は、ラック３とピン歯車４の噛み合い歯数が１又
は２程度と少ないため、所定のラック推力を発揮させる
ためには歯幅を大きくして一定の歯面圧に耐え得るよう
にしなければならず、それでも噛面圧を十分に小さくす
ることはできないため、耐久性が低かった。そこで、本
発明は、小型で耐久性の高い高精度な直進運動機構を提
供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
発明は、複数の歯を有する受動ラックと、受動ラックの
歯と噛み合う複数の歯が形成された３個以上の能動ラッ
クと、互いに平行に離間し、前記各能動ラックを所定の
位相差を保って支持するとともに受動ラックに噛合させ
る複数のクランク軸と、該クランク軸を回転自在に支持
する支持部材と、複数のクランク軸のうち何れか１つに
連結され、該１つのクランク軸を駆動して揺動クランク
運動させる入力軸と、を備え、前記入力軸が前記１つの
クランク軸を駆動するとき、複数のうち残りのクランク
軸が前記各能動ラックを介して前記１つのクランク軸と
連動することを特徴とするものである。
発明は、複数の歯を有する受動ラックと、受動ラックの
歯と噛み合う複数の歯が形成された３個以上の能動ラッ
クと、互いに平行に離間し、前記各能動ラックを所定の
位相差を保って支持するとともに受動ラックに噛合させ
る複数のクランク軸と、該クランク軸を回転自在に支持
する支持部材と、複数のクランク軸のうち何れか１つに
連結され、該１つのクランク軸を駆動して揺動クランク
運動させる入力軸と、を備え、前記入力軸が前記１つの
クランク軸を駆動するとき、複数のうち残りのクランク
軸が前記各能動ラックを介して前記１つのクランク軸と
連動することを特徴とするものである。
【０００６】
【作用】本発明では、入力軸が１つのクランク軸を駆動
するとき、３個以上の能動ラックが所定の位相差で受動
ラックに噛合しながら揺動クランク運動するとともに、
残りのクランク軸が前記１つのクランク軸と連動し、受
動ラックと支持部材を相対移動させる減速出力が得られ
る。このとき、受動ラックと能動ラックは複数の歯を同
時に噛合させるから歯面圧は低い。また、入力を複数の
クランク軸に分配する機構を設ける必要がない。
するとき、３個以上の能動ラックが所定の位相差で受動
ラックに噛合しながら揺動クランク運動するとともに、
残りのクランク軸が前記１つのクランク軸と連動し、受
動ラックと支持部材を相対移動させる減速出力が得られ
る。このとき、受動ラックと能動ラックは複数の歯を同
時に噛合させるから歯面圧は低い。また、入力を複数の
クランク軸に分配する機構を設ける必要がない。
【０００７】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
１〜図４は本発明に係る直進運動機構の一実施例を示す
図である。まず、その構成を説明する。図１〜図３にお
いて、11は複数の歯Ｔ1 を有する受動ラック、12Ａ、12
Ｂ、12Ｃは受動ラック11の歯Ｔ1 のピッチと同一ピッチ
の複数の歯Ｔ2 が形成された３個の能動ラックである。
受動ラック11の歯Ｔ1 は、例えばトロコイド曲線又はサ
イクロイド曲線状（波形）の歯形に形成されており、能
動ラック12Ａ〜12Ｃの歯Ｔ2 はこの歯形の基準となる円
とほぼ同一の半径を有する円弧状の歯形に形成されてい
る。また、受動ラック11は複数の転動体、例えば複数個
の循環式のボール13を介して支持部材であるケース14に
軸方向移動のみ自在に結合しており、受動ラック11の両
側面にはボール13に係合する溝部11ａが形成され、ケー
ス14の底部14ａ内にはボール循環通路14ｂが形成されて
いる。
１〜図４は本発明に係る直進運動機構の一実施例を示す
図である。まず、その構成を説明する。図１〜図３にお
いて、11は複数の歯Ｔ1 を有する受動ラック、12Ａ、12
Ｂ、12Ｃは受動ラック11の歯Ｔ1 のピッチと同一ピッチ
の複数の歯Ｔ2 が形成された３個の能動ラックである。
受動ラック11の歯Ｔ1 は、例えばトロコイド曲線又はサ
イクロイド曲線状（波形）の歯形に形成されており、能
動ラック12Ａ〜12Ｃの歯Ｔ2 はこの歯形の基準となる円
とほぼ同一の半径を有する円弧状の歯形に形成されてい
る。また、受動ラック11は複数の転動体、例えば複数個
の循環式のボール13を介して支持部材であるケース14に
軸方向移動のみ自在に結合しており、受動ラック11の両
側面にはボール13に係合する溝部11ａが形成され、ケー
ス14の底部14ａ内にはボール循環通路14ｂが形成されて
いる。
【０００８】能動ラック12Ａ〜12Ｃは、一対のクランク
軸15Ａ、15Ｂのそれぞれの偏心カム部15ａ、15ｂ、15ｃ
にニードル軸受16、17、18を介して支持されており、こ
の状態でそれぞれの歯Ｔ2 が受動ラック11に対向してい
る。そして、クランク軸15Ａ、15Ｂが各一対の軸受19、
20を介してケース14に支持されることにより、各能動ラ
ック12Ａ〜12Ｃの歯Ｔ2 は受動ラック11に噛合してい
る。また、クランク軸15Ａ、15Ｂはその偏心カム部15ａ
〜15ｃが例えば等角度間隔（本実施例では１２０゜間
隔）に形成されており、クランク軸15Ａ、15Ｂが回転す
るとき、各能動ラック12Ａ〜12Ｃは所定の位相差（本実
施例では１２０゜）を保って揺動クランク運動する。
軸15Ａ、15Ｂのそれぞれの偏心カム部15ａ、15ｂ、15ｃ
にニードル軸受16、17、18を介して支持されており、こ
の状態でそれぞれの歯Ｔ2 が受動ラック11に対向してい
る。そして、クランク軸15Ａ、15Ｂが各一対の軸受19、
20を介してケース14に支持されることにより、各能動ラ
ック12Ａ〜12Ｃの歯Ｔ2 は受動ラック11に噛合してい
る。また、クランク軸15Ａ、15Ｂはその偏心カム部15ａ
〜15ｃが例えば等角度間隔（本実施例では１２０゜間
隔）に形成されており、クランク軸15Ａ、15Ｂが回転す
るとき、各能動ラック12Ａ〜12Ｃは所定の位相差（本実
施例では１２０゜）を保って揺動クランク運動する。
【０００９】また、ケース14には駆動モータ20が固定さ
れており、この駆動モータ20の出力軸21には複数のうち
１つのクランク軸15Ａと一体に形成された入力軸31がカ
ップリング32を介して連結されている。そして、駆動モ
ータ20により入力軸31を介して１つのクランク軸15Ａが
駆動され、このとき、クランク軸15Ａの回転により複数
の能動ラック12Ａ〜12Ｃが偏心揺動するとともにその他
端部に取り付けられたクランク軸15Ｂを連動回転させる
ようになっている。
れており、この駆動モータ20の出力軸21には複数のうち
１つのクランク軸15Ａと一体に形成された入力軸31がカ
ップリング32を介して連結されている。そして、駆動モ
ータ20により入力軸31を介して１つのクランク軸15Ａが
駆動され、このとき、クランク軸15Ａの回転により複数
の能動ラック12Ａ〜12Ｃが偏心揺動するとともにその他
端部に取り付けられたクランク軸15Ｂを連動回転させる
ようになっている。
【００１０】次に、作用を説明する。駆動モータ20によ
り入力軸31を介して１つのクランク軸15Ａが駆動される
と、各能動ラック12Ａ〜12Ｃが所定の位相差を保って揺
動クランク運動するとともに複数のうち残りのクランク
軸15Ｂを連動回転させる。このとき、能動ラック12Ａ〜
12Ｃが、例えば図４（ａ）〜（ｃ）に示すように偏心揺
動し、歯Ｔ2 に歯Ｔ1 の一面側を押された受動ラック11
がその長手方向へ移動する。また、能動ラック12Ａ〜12
Ｃはそれらラック数に応じた所定の位相差すなわち１２
０゜を保って揺動クランク運動するから、クランク軸15
Ａ、15Ｂの一回転中常に、各能動ラック12Ａ〜12Ｃのう
ち少なくとも何れか１つが歯Ｔ1 の直進方向一方側の斜
面部で受動ラック11に当接することになり、その能動ラ
ックの揺動により受動ラック11が直進方向に押し動かさ
れる。
り入力軸31を介して１つのクランク軸15Ａが駆動される
と、各能動ラック12Ａ〜12Ｃが所定の位相差を保って揺
動クランク運動するとともに複数のうち残りのクランク
軸15Ｂを連動回転させる。このとき、能動ラック12Ａ〜
12Ｃが、例えば図４（ａ）〜（ｃ）に示すように偏心揺
動し、歯Ｔ2 に歯Ｔ1 の一面側を押された受動ラック11
がその長手方向へ移動する。また、能動ラック12Ａ〜12
Ｃはそれらラック数に応じた所定の位相差すなわち１２
０゜を保って揺動クランク運動するから、クランク軸15
Ａ、15Ｂの一回転中常に、各能動ラック12Ａ〜12Ｃのう
ち少なくとも何れか１つが歯Ｔ1 の直進方向一方側の斜
面部で受動ラック11に当接することになり、その能動ラ
ックの揺動により受動ラック11が直進方向に押し動かさ
れる。
【００１１】したがって、クランク軸15Ａ、15Ｂの一回
転によって受動ラック11が歯Ｔ1 、Ｔ2 の１歯分（ピッ
チ分）だけ移動する減速出力が得られ、減速機を別設す
る必要のない小型の直進運動機構となる。また、能動ラ
ック12Ａ〜12Ｃは、受動ラック11に沿って適宜数配列さ
れた複数の歯Ｔ2 により受動ラック11を押圧するため、
各歯Ｔ2 に加わる圧力は小さくて済み、推力が大きくと
も耐久性に優れた直進運動機構となる。
転によって受動ラック11が歯Ｔ1 、Ｔ2 の１歯分（ピッ
チ分）だけ移動する減速出力が得られ、減速機を別設す
る必要のない小型の直進運動機構となる。また、能動ラ
ック12Ａ〜12Ｃは、受動ラック11に沿って適宜数配列さ
れた複数の歯Ｔ2 により受動ラック11を押圧するため、
各歯Ｔ2 に加わる圧力は小さくて済み、推力が大きくと
も耐久性に優れた直進運動機構となる。
【００１２】実験により確認したところ、１つのクラン
ク軸15Ａのみを回転駆動するにも拘らず、滑らかでゆっ
くりとした直進出力が得られた。比較のために、クラン
ク軸15Ａ、15Ｂに同一形状の歯車を取付け、両歯車に１
つの入力歯車を噛合させてクランク軸15Ａ、15Ｂに動力
分配する場合についても実験したところ、ほぼ同様な滑
らかさの直進動作が得られることがわかった。したがっ
て、このような動力分配のための機構を設ける必要がな
いきわめて小型の直進運動機構を提供することができ
る。
ク軸15Ａのみを回転駆動するにも拘らず、滑らかでゆっ
くりとした直進出力が得られた。比較のために、クラン
ク軸15Ａ、15Ｂに同一形状の歯車を取付け、両歯車に１
つの入力歯車を噛合させてクランク軸15Ａ、15Ｂに動力
分配する場合についても実験したところ、ほぼ同様な滑
らかさの直進動作が得られることがわかった。したがっ
て、このような動力分配のための機構を設ける必要がな
いきわめて小型の直進運動機構を提供することができ
る。
【００１３】なお、本実施例においては、入力軸31がク
ランク軸15Ａと一体に形成されていたが、入力軸とクラ
ンク軸が一体回転するような結合方法であれば両者が別
体であってよい。また、受動ラック11と能動ラック12Ａ
〜12Ｃの歯形状は相互に置換することができ、円弧状の
歯は所定形状の凹部内に円柱状のピンを取り付けて形成
することができる。さらに、能動ラックは12Ａ〜12Ｃの
３個のものを説明した。能動ラックは、３個あれば円滑
な直進運動と同時にクランク軸の動力分配を可能にし、
構造も簡易であるが、一層円滑な直進運動と動力分配の
ために能動ラックの個数を４個以上となすことも出来
る。
ランク軸15Ａと一体に形成されていたが、入力軸とクラ
ンク軸が一体回転するような結合方法であれば両者が別
体であってよい。また、受動ラック11と能動ラック12Ａ
〜12Ｃの歯形状は相互に置換することができ、円弧状の
歯は所定形状の凹部内に円柱状のピンを取り付けて形成
することができる。さらに、能動ラックは12Ａ〜12Ｃの
３個のものを説明した。能動ラックは、３個あれば円滑
な直進運動と同時にクランク軸の動力分配を可能にし、
構造も簡易であるが、一層円滑な直進運動と動力分配の
ために能動ラックの個数を４個以上となすことも出来
る。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、複数のうち１つのクラ
ンク軸を駆動することにより、駆動入力を複数のクラン
ク軸に分配することなく、３個以上の能動ラックをそれ
ぞれ複数の歯で受動ラックに噛合させながら、所定位相
差の揺動クランク運動をさせるようにしているので、減
速機や入力部における動力分配機構を必要としない小型
で、かつ耐久性の高い、しかも高精度な直進運動機構を
提供することができる。
ンク軸を駆動することにより、駆動入力を複数のクラン
ク軸に分配することなく、３個以上の能動ラックをそれ
ぞれ複数の歯で受動ラックに噛合させながら、所定位相
差の揺動クランク運動をさせるようにしているので、減
速機や入力部における動力分配機構を必要としない小型
で、かつ耐久性の高い、しかも高精度な直進運動機構を
提供することができる。
【図１】本発明に係る直進運動機構の一実施例の概略構
成を示す斜視図である。
成を示す斜視図である。
【図２】一実施例の外観正面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図４】一実施例の直進動作の説明図である。
【図５】従来のラックピニオン機構の構成図である。
【図６】従来のピンラック機構の構成図である。
11 受動ラック 12Ａ〜12Ｃ 能動ラック 14 ケース（支持部材） 15Ａ、15Ｂ クランク軸 20 駆動モータ 31 入力軸
Claims (1)
- 【請求項１】複数の歯を有する受動ラックと、 受動ラックの歯と噛み合う複数の歯が形成された３個以
上の能動ラックと、 互いに平行に離間し、前記各能動ラックを所定の位相差
を保って支持するとともに受動ラックに噛合させる複数
のクランク軸と、 該クランク軸を回転自在に支持する支持部材と、 複数のクランク軸のうち何れか１つに連結され、該１つ
のクランク軸を駆動して揺動クランク運動させる入力軸
と、を備え、 前記入力軸が前記１つのクランク軸を駆動するとき、複
数のうち残りのクランク軸が前記各能動ラックを介して
前記１つのクランク軸と連動することを特徴とする直進
運動機構。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3130145A JP2957753B2 (ja) | 1991-06-03 | 1991-06-03 | 直進運動機構 |
| DE69102392T DE69102392T2 (de) | 1990-10-23 | 1991-10-17 | Mechanismus zum Umwandeln einer Rotationsbewegung in eine Längsbewegung. |
| EP91309602A EP0482827B1 (en) | 1990-10-23 | 1991-10-17 | Rotary motion to longitudinal motion converting mechanism |
| US07/777,717 US5187994A (en) | 1990-10-23 | 1991-10-21 | Rotary motion to longitudinal motion converting mechanism |
| SG128694A SG128694G (en) | 1990-10-23 | 1994-09-01 | Rotary motion to longitudinal motion converting mechanism |
| HK5895A HK5895A (en) | 1990-10-23 | 1995-01-12 | Rotary motion to longitudinal motion converting mechanism |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3130145A JP2957753B2 (ja) | 1991-06-03 | 1991-06-03 | 直進運動機構 |
| SG128694A SG128694G (en) | 1990-10-23 | 1994-09-01 | Rotary motion to longitudinal motion converting mechanism |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04357352A JPH04357352A (ja) | 1992-12-10 |
| JP2957753B2 true JP2957753B2 (ja) | 1999-10-06 |
Family
ID=26465343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3130145A Expired - Lifetime JP2957753B2 (ja) | 1990-10-23 | 1991-06-03 | 直進運動機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2957753B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4032803A1 (en) * | 2021-01-25 | 2022-07-27 | Airbus Operations GmbH | A linear drive device for an aircraft, a drive arrangement and an aircraft having such a linear drive device |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07280057A (ja) * | 1994-04-06 | 1995-10-27 | Teijin Seiki Co Ltd | 直進運動機構およびその作製方法並びにその作製方法を実施する加工機械 |
-
1991
- 1991-06-03 JP JP3130145A patent/JP2957753B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4032803A1 (en) * | 2021-01-25 | 2022-07-27 | Airbus Operations GmbH | A linear drive device for an aircraft, a drive arrangement and an aircraft having such a linear drive device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04357352A (ja) | 1992-12-10 |
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