JP3162300U - トルク伝達直動案内装置 - Google Patents

Abstract

【課題】直線方向へ移動する機能を有すると共に、その直線方向に直交する内面で回転するためのトルクを伝達する機能も有するようにしたトルク伝達直動案内装置を提供する。【解決手段】円板状のトルク伝達回転体５は、回転体支持台２３に回動自在に支持される。トルク伝達回転体５の中央に雌ねじ体７が嵌装固定され、ねじ軸４がねじ込まれ、中央以外の位置にリニアベアリング体６が嵌装固定され、シャフト３が挿通される。シャフト３の端部はテーブル２，シャフト支持台１１に固着される。ねじ軸４の一端はテーブル２に回動自在に軸支され、他端に近い部分はシャフト支持台１１に回動自在に軸支され、他端はモーター１２に連結される。モーター１０の回転をベルト８でトルク伝達回転体５に伝える。モーター１２の回転によりテーブル２は上下し、モーター１０の回転によりテーブル２は回動する。【選択図】図１

Description

本考案は、直動案内機能の他にトルク伝達機能も有するようにしたトルク伝達直動案内装置に関するものである。

直線的なシャフトやロッドに沿っての移動を滑らかに案内する装置としては、リニアベアリングとかボールブッシュとか言われる直動案内装置がある。
図３は、従来の直動案内装置を示す図である。３０は直動案内装置、３１はシャフト、３２は可動筒体、３３は挿通孔、３４はベアリング部である。図３（１）は斜視図であり、図３（２）は断面図である。可動筒体３２の中央部には、シャフト３１を挿通するための挿通孔３３が開けられており、その内壁にはベアリング部３４が設けられている。ベアリング部３４には、多くのボールが転動可能に配設されている。

直動案内装置３０は、このような可動筒体３２の挿通孔３３に、シャフト３１が挿通されることにより構成されている。そのため、シャフト３１と可動筒体３２とを、矢印Ａの方向に相対的に動かすことが出来る（例えばシャフト３１の方を固定した場合、可動筒体３２を矢印Ａの方向に滑らかに移動させることが出来る。）。即ち、直線方向（Ａ方向）への移動を滑らかに案内する機能を有している。
なお、この直動案内装置３０の場合、可動筒体３２が矢印Ｂの方向（シャフト３１の周方向）に回動してくれることは予定していない装置なので、シャフト３１に対して少し相対的に回動することはあっても、滑らかに回動するよう構成しておく必要はない。

特開２００１−１１６０４３号公報

前記した従来の直動案内装置には、直線方向へ案内する機能は有しているものの、その直線方向に直交する面内で回転するためのトルクを伝達する機能は有していないという問題点があった。
例えば、図３において可動筒体３２を矢印Ｂ方向に回転させた場合、可動筒体３２はシャフト３１の周りを滑らかに回るだけであり、可動筒体３２の回転トルクをシャフト３１に伝えることは出来ない。
本考案は、直線方向へ移動する機能を有すると共に、その直線方向に直交する面内で回転するためのトルクを伝達する機能も有するようにしたトルク伝達直動案内装置を提供することを課題とするものである。

前記課題を解決するため、本考案のトルク伝達直動案内装置では、側面が回転体支持台にベアリングを介して回動自在に支持されると共に側面にトルク伝達手段が施された円板状のトルク伝達回転体と、該トルク伝達回転体の中央に開けられた貫通孔に嵌装固定された雌ねじ体と、該トルク伝達回転体の中央以外の位置に開けられた複数個の貫通孔にそれぞれ嵌装固定されたリニアベアリング体と、前記雌ねじ体にねじ込まれたねじ軸と、前記リニアベアリング体に挿通されたシャフトと、一方の面側に前記ねじ軸の一端をベアリングを介して回動自在に軸支すると共に前記シャフトの一端を固着したテーブルと、中央に開けられた貫通孔に配設されたベアリングにより前記ねじ軸の他端近くの部分を回動自在に軸支すると共に前記シャフトの他端を固着したシャフト支持台と、前記回転体支持台に取り付けられ前記トルク伝達手段にトルクを伝える第１のモーターと、前記シャフト支持台に取り付けられ前記ねじ軸の他端が回転軸に連結された第２のモーターとを具えることとした。

なお、前記した第１のモーター，第２のモーターを取り付けるところまでの構成とはしないようにすることも出来る。
即ち、側面が回転体支持台にベアリングを介して回動自在に支持されると共に側面にトルク伝達手段が施された円板状のトルク伝達回転体と、該トルク伝達回転体の中央に開けられた貫通孔に嵌装固定された雌ねじ体と、該トルク伝達回転体の中央以外の位置に開けられた複数個の貫通孔にそれぞれ嵌装固定されたリニアベアリング体と、回転駆動され前記雌ねじ体にねじ込まれたねじ軸と、前記リニアベアリング体に挿通されたシャフトと、一方の面側に前記ねじ軸の一端をベアリングを介して回動自在に軸支すると共に前記シャフトの一端を固着したテーブルと、中央に開けられた貫通孔に配設されたベアリングにより前記ねじ軸の他端近くの部分を回動自在に軸支すると共に前記シャフトの他端を固着したシャフト支持台と、前記回転体支持台に取り付けられ前記トルク伝達回転体に回転駆動手段からのトルクを仲介して伝えるトルク伝達仲介手段と、前記シャフト支持台に取り付けられ前記ねじ軸の他端が回転軸に連結された第２のモーターとを具えることとしてもよい。

本考案のトルク伝達直動案内装置によれば、直線方向（シャフトの長手方向）へ移動する機能を有すると共に、その直線方向に直交する面内で回転するためのトルクを伝達する機能も有するようにすることが出来る。

本考案のトルク伝達直動案内装置の基本構成図 本考案の実施形態を示す図 従来の直動案内装置を示す図

以下、本考案の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本考案のトルク伝達直動案内装置の基本構成図である。この図により本考案装置の基本的な構成を説明する。図１において、１はトルク伝達直動案内装置、２はテーブル、３はシャフト、４はねじ軸、５はトルク伝達回転体、６はリニアベアリング体、７は雌ねじ体、８はベルト、９はプーリー、１０はモーター、１１はシャフト支持台、１２はモーター、２３は回転体支持台、２４は台脚である。

トルク伝達回転体５はほぼ円板状を成しており、その中央部には表裏に貫通するよう雌ねじ体７が嵌装固定されている。また、トルク伝達回転体５の中央部以外の所に、複数個のリニアベアリング体６が、やはり表裏に貫通するよう嵌装固定されている。複数個のリニアベアリング体６を嵌装固定する位置は、固定相手であるトルク伝達回転体５が回転するものであるから、回転のバランス等を考慮して回転対称の位置とするのが望ましい。
そして、トルク伝達回転体５の外周には、プーリー５３が形成されている。プーリー９は、モーター１０の回転軸に連結されたプーリーであり、ベルト８はプーリー９と５３とに掛けられたベルトである。

複数個（図１では３本）のシャフト３は、それぞれ個別にリニアベアリング体６に挿通される。従って、シャフト３は、リニアベアリング体６に対しシャフト長手方向へ滑らかに移動し得る。シャフト３の上端はテーブル２に固着され、下端はシャフト支持台１１に固着されている。

ねじ軸４は、トルク伝達回転体５の中央部の雌ねじ体７にねじ込まれる。従って、ねじ軸４が雌ねじ体７に対し正回転されると長手方向へ進出し、逆回転されると長手方向へ後退する。ねじ軸４の上端は、テーブル２に対し回動し得るよう軸支される。ねじ軸４の下端近くの部分は、シャフト支持台１１に対して回動し得るよう軸支されると共に挿通され、下端はモーター１２に連結される。モーター１２はシャフト支持台１１に取り付けられている。

回転体支持台２３は台脚２４を具備する台であるが、トルク伝達回転体５とモーター１０とは、回転体支持台２３に対して上下方向には位置が移動しないよう取り付けられている（詳しくは図２で説明する）。
次に動作を説明する。
（１）モーター１２のみが回転された場合の動作（モーター１０は停止）
モーター１２と連結されているねじ軸４が、モーター１２側から見て右回り方向へ回転されると、ねじ軸４はトルク伝達回転体５の上方へ進出する。ねじ軸４の下端はモーター１２に連結され、モーター１２はシャフト支持台１１に取り付けられているから、モーター１２やシャフト支持台１１もねじ軸４と共に上昇して行く。

シャフト支持台１１にはシャフト３の下端が固着されているからシャフト３も上昇して行き、シャフト３の上端に固着されているテーブル２も上昇する。シャフト３は、トルク伝達回転体５のところではリニアベアリング体６に挿通されているから、トルク伝達回転体５中を滑らかに通過する。
なお、ねじ軸４の上端はテーブル２に対し回動自在に軸支されているから、ねじ軸４が回ったからといってテーブル２は回転させられることはない。
結局、テーブル２は回転させられることなく、上方へ押し上げられる。

これらの動作により全体としては、テーブル２，シャフト支持台１１，モーター１２が一体となって、トルク伝達回転体５に対し上方へ移動する（矢印Ａ方向）という動作をすることになる。
逆に、ねじ軸４がモーター１２側から見て左回り方向へ回転されると、ねじ軸４はトルク伝達回転体５の下方へ進出する。すると、テーブル２，シャフト支持台１１，モーター１２が一体となって下方へ移動する。

（２）モーター１０のみが回転された場合の動作（モーター１２は停止）
モーター１０の回転力は、プーリー９→ベルト８→プーリー５３を経てトルク伝達回転体５に伝えられ、トルク伝達回転体５を周方向に回動させる。複数個の各シャフト３は、トルク伝達回転体５の中心以外の所に配置されているリニアベアリング体６に挿通されているので、トルク伝達回転体５が回動するとそれにつれて周方向に位置を移動する。

モーター１２は停止しているから、ねじ軸４がトルク伝達回転体５の雌ねじ体７に対し回転することはない。ねじ軸４と雌ねじ体７とは互いに相手に対し動くことはせず、相対的に停止した状態を保っている。従って、トルク伝達回転体５が周方向に回動すると、ねじ軸４はそれと一体となって回動する。
ねじ軸４の上端はテーブル２に対し回動自在に軸支されているから、トルク伝達回転体５と一体となってねじ軸４が回動したからといって、ねじ軸４によりテーブル２が回動されることはない。

一方、各シャフト３の上端はテーブル２に固着されているから、トルク伝達回転体５の周方向へシャフト３が回動すると、それにつられてテーブル２も回動される。つまり、モーター１０の回転トルクはテーブル２へ伝達され、テーブル２を回動させる。
各シャフト３の下端はシャフト支持台１１に固着されているから、テーブル２と同様にシャフト支持台１１も回動される。モーター１２はシャフト支持台１１に取り付けられているから、モーター１２も一体となって回動される。
（３）モーター１０，１２の両方が回転された場合の動作
上記（１）（２）で述べた動作が組み合わされた動作が行われる。

図２は、本考案の実施形態を示す図である。符号は図１のものに対応し、２０，２１はベアリング、２２は取付体、２３は回転体支持台、２４は台脚、２５はモーター吊下ケース、２６はベアリング、２７はモーターケース、５１は回転体本体、５２は回転体副体、５４は中央貫通孔、５５は貫通孔である。
テーブル２は板状をなしている。ベアリング２０は、そのテーブル２の下面凹部の側壁と、ねじ軸４の上端外周面との間に配設されているベアリングである。これにより、ねじ軸４はテーブル２に対し、滑らかに回動するよう軸支される。従って、ねじ軸４が回動しても、それにつられてテーブル２が回動することはない。

シャフト３の上端はテーブル２に固着され、下端はシャフト支持台１１に固着されている。
トルク伝達回転体５は、円板状の回転体本体５１，その周囲に配置された回転体副体５２、およびそれら両者で挟持されたプーリー５３を主なる構成要素として、一体に構成されている。トルク伝達回転体５の中央には中央貫通孔５４が開けられ、雌ねじ体７が一体となるよう嵌装固定される。雌ねじ体７にはねじ軸４がねじ込まれる。
トルク伝達回転体５の中央以外の部分には、シャフト３の本数（複数本）に応じた数の貫通孔５５が開けられ、それぞれリニアベアリング体６が一体になるよう嵌装固定される。各リニアベアリング体６には、シャフト３が挿通される。なお、リニアベアリング体６を嵌装固定する位置は、回転対称の位置とするのが望ましい。

ベアリング２１は、トルク伝達回転体５の外周と取付体２２との間に配設されたベアリングである。これにより、トルク伝達回転体５は取付体２２に対し、滑らかに回動するよう軸支される。取付体２２は回転体支持台２３に固定されており、その回転体支持台２３は、下面に取り付けられた台脚２４により、所定の高さ位置に支えられている。
モーター吊下ケース２５は、回転体支持台２３から吊り下げられ、モーター１０を収容支持するケースである。プーリー９は、モーター１０の回転軸に連結されたプーリーである。プーリー９とプーリー５３との間にベルトを掛け（図１のベルト８）、モーター１０を回転させれば、モーター１０の回転力（トルク）はトルク伝達回転体５に伝達され、トルク伝達回転体５は取付体２２に対し回転する。

ベアリング２６は、ねじ軸４の下端近くの部分の外周面と、シャフト支持台１１の中央に開けられた貫通孔内壁との間に配設されたベアリングである。これにより、ねじ軸４はシャフト支持台１１に対し、滑らかに回動するよう軸支される。従って、ねじ軸４が回動しても、それにつられてシャフト支持台１１が回動することはない。
ねじ軸４の下端は、モーター１２の回転軸に連結される。シャフト３の下端は、シャフト支持台１１に固着される。
モーターケース２７は、モーター１２を収容支持するケースであり、シャフト支持台１１の下側に固定される。

モーター１２のみが回転されると、静止しているトルク伝達回転体５に対しねじ軸４が回転する形となるので、モーター１２側からみて右回転の場合、ねじ軸４は上昇して行く。同時に、ねじ軸４とつながっているテーブル２，シャフト３，シャフト支持台１１，モーター１２およびモーターケース２７も上昇して行く。逆に、モーター１２側からみて左回転の場合、下降して行く。

モーター１０のみが回転されると、プーリー９から図示しないベルトを介してトルク伝達回転体５にトルクが伝達され、トルク伝達回転体５全体が回転する。それにより、各シャフト３はトルク伝達回転体５と共に回転する。シャフト３の両端はそれぞれテーブル２，シャフト支持台１１に固着されているから、テーブル２，シャフト支持台１１，モーター１２およびモーターケース２７も同様に回転する。モーター１０の回転方向が逆にされると、テーブル２等の回転方向も逆になる。

モーター１０，１２の両方が回転された場合、ねじ軸４の上昇，下降およびトルク伝達回転体５等の回転が組み合わされた動作が行われる。テーブル２の動きに注目してみると、テーブル２を直線方向へ移動し得るのみならず、その周方向への回動もなし得るようになっている。
即ち、本考案のトルク伝達直動案内装置は、上昇，下降といった直動案内機能を有するのみならず、トルクを伝達し回動する機能をも有する装置となっている。
なお、図１，２ではシャフト３やねじ軸４の長手方向が上下方向になるようにしたものを示したが、その方向は上下方向に限定されるものではなく、横方向（水平方向）あるいは他の任意の斜めの方向とすることが出来る。

以上説明した例では、モーター１０，モーター１２が取り付けられた状態のトルク伝達直動案内装置を示したが、これらの回転駆動手段としては最終ユーザーが自分の好みや都合に応じたものを施すことを希望する場合がある。そのような希望に応じるため、この種のトルク伝達直動案内装置は、前記のような回転駆動手段は取付けない状態で取引されることもしばしばある。

１…トルク伝達直動案内装置、２…テーブル、３…シャフト、４…ねじ軸、５…トルク伝達回転体、６…リニアベアリング体、７…雌ねじ体、８…ベルト、９…プーリー、１０…モーター、１１…シャフト支持台、１２…モーター、２０，２１…ベアリング、２２…取付体、２３…回転体支持台、２４…台脚、２５…モーター吊下ケース、２６…ベアリング、２７…モーターケース、３０…直動案内装置、３１…シャフト、３２…可動筒体、３３…挿通孔、３４…ベアリング部、５１…回転体本体、５２…回転体副体、５３…プーリー、５４…中央貫通孔、５５…貫通孔

Claims (2)

1. 側面が回転体支持台にベアリングを介して回動自在に支持されると共に側面にトルク伝達手段が施された円板状のトルク伝達回転体と、
   該トルク伝達回転体の中央に開けられた貫通孔に嵌装固定された雌ねじ体と、
   該トルク伝達回転体の中央以外の位置に開けられた複数個の貫通孔にそれぞれ嵌装固定されたリニアベアリング体と、
   前記雌ねじ体にねじ込まれたねじ軸と、
   前記リニアベアリング体に挿通されたシャフトと、
   一方の面側に前記ねじ軸の一端をベアリングを介して回動自在に軸支すると共に前記シャフトの一端を固着したテーブルと、
   中央に開けられた貫通孔に配設されたベアリングにより前記ねじ軸の他端近くの部分を回動自在に軸支すると共に前記シャフトの他端を固着したシャフト支持台と、
   前記回転体支持台に取り付けられ前記トルク伝達回転体にトルクを伝える第１のモーターと、
   前記シャフト支持台に取り付けられ前記ねじ軸の他端が回転軸に連結された第２のモーターとを具えた
   ことを特徴とするトルク伝達直動案内装置。
   
2. 側面が回転体支持台にベアリングを介して回動自在に支持されると共に側面にトルク伝達手段が施された円板状のトルク伝達回転体と、
   該トルク伝達回転体の中央に開けられた貫通孔に嵌装固定された雌ねじ体と、
   該トルク伝達回転体の中央以外の位置に開けられた複数個の貫通孔にそれぞれ嵌装固定されたリニアベアリング体と、
   回転駆動され前記雌ねじ体にねじ込まれたねじ軸と、
   前記リニアベアリング体に挿通されたシャフトと、
   一方の面側に前記ねじ軸の一端をベアリングを介して回動自在に軸支すると共に前記シャフトの一端を固着したテーブルと、
   中央に開けられた貫通孔に配設されたベアリングにより前記ねじ軸の他端近くの部分を回動自在に軸支すると共に前記シャフトの他端を固着したシャフト支持台と、
   前記回転体支持台に取り付けられ前記トルク伝達回転体に回転駆動手段からのトルクを仲介して伝えるトルク伝達仲介手段と、
   前記シャフト支持台に取り付けられ前記ねじ軸の他端が回転軸に連結された第２のモーターとを具えた
   ことを特徴とするトルク伝達直動案内装置。

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