JP3696946B2 - 直動変換装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械などに適用される直動変換装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図3は工作機械などに使用され、摩擦駆動によって回転運動と回転力とを直線運動と直線力とに変換する従来の直動変換装置の説明図である。図において、符合11aはモータ、12aはモータ軸で、モータ軸12aは遊星ローラ13a、弾性リング14、遊星ピン15などから成る遊星ローラ減速機31の入力軸となっている。16は遊星ローラ減速機31の出力軸で本直動変換装置の駆動ローラをなし、この駆動ローラ16両端を球軸受17を介して支持するケーシング23およびケーシング蓋24には直動部材18を駆動ローラ16と共に挟持するピンチローラ19が軸受20,21を介して支持され、軸受21の外周には外形が4角形の枠22が設けられている。そして、この枠22はケーシング蓋24と押さえ板30とによって形成されている溝に嵌入されて軸受21と軸受17との間隔を調節可能にしている。また、この枠22は圧縮ばね25によりピンチローラ19が直動部材18を押さえて挟持している方向に加圧されている。27はこの圧縮ばね25の圧縮力を調節するボルトで、ケーシング蓋24に取付けられている支持板29に設けられた雌ねじと螺合している。28はロックナット、26はばね押さえである。
【0003】
このように構成された直動変換装置において、圧縮ばね25と調節ボルト27とによりピンチローラ19に必要な挟み力が与えられ、モータ11aから遊星ローラ減速機31に伝えられるバックラッシュの無い減速された回転が駆動ローラ16から直動部材18に伝えられて直線運動に変換される。これら動力を伝える機構を構成する各部材には何れも表面仕上げが施されており、寸法精度が高いことが必要である。直動部材18も寸法精度の高いものが望ましいが、多少の寸法誤差や駆動中の変形などがあってもピンチローラ19の軸受21を押さえる圧縮ばね25により直動部材18の挟持力が充分にカバーされる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の直動変換装置においては、直動部材18を駆動する力は遊星ローラ減速機31の出力軸と一体の駆動ローラ16と直動部材18との間の摩擦力によって得られ、この摩擦力はピンチローラ19を介して圧縮ばね25の押圧力によって与えられるが、直動部材18の実用的な推力を得るには可成大きな圧縮ばね25が必要で、特に大きな推力を必要とする場合には圧縮ばね25を収容する部分の形状が異常に大きくなって装置全体が非常に大きくなってしまう不具合がある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る直動変換装置は上記課題の解決を目的にしており、直動部材を駆動ローラとピンチローラとにより挟持し上記駆動ローラを回転させることにより上記直動部材を進退させる直動変換装置において、上記ピンチローラが内部を中空状に外周央部をV字型溝状に形成されるとともに同ピンチローラの両端が軸受を介して偏芯円筒内に支承され上記偏芯円筒の回転角度と、上記ピンチローラの中空の孔径と上記V字型溝状の形状で調整された同ピンチローラの曲げ剛性とにより上記直動部材に対する押圧力を調整可能に設けられた構成を特徴とする。即ち、本直動変換装置においては、直動部材を駆動ローラとピンチローラとにより挟持し駆動ローラを回転させることにより直動部材を進退させる直動変換装置におけるピンチローラが内部を中空状に外周央部をV字型溝状に形成されるとともに偏芯円筒内に支承されて偏芯円筒の回転角度により直動部材に対する押圧力を調整可能に設けられており、直動部材がピンチローラと駆動ローラとに挟まれて押圧力を与えられ駆動ローラの回転によって直線運動をするようになっているが、ピンチローラが中空状で外周央部をV字型溝状に形成されていることによって半径方向の弾力性を生ずる。この弾力性のばね常数は中空の孔径と溝の大きさとによって曲げ剛性を変化させることにより適宜の値に調整される。また、直動部材はピンチローラと駆動ローラとにより与圧されて挟持されており、このピンチローラを内部に支承する偏芯円筒を回転させてピンチローラの軸芯位置を変化させることにより直動部材に与える押圧力が適宜の大きさに調整される。これにより、直動部材の大きな推力が得られるとともに直動部材の押圧機構がコンパクトな形状で簡単な構造になる。
【0006】
【発明の実施の形態】
図1および図2は本発明の実施の一形態に係る直動変換装置の説明図である。図において、本実施の形態に係る直動変換装置は工作機械などに使用され、摩擦駆動によって回転運動と回転力とを直線運動と直線力とに変換するもので、図における符合51はモータ、52は遊星ローラ減速機、53は遊星ローラ減速機52の出力軸と一体に形成されている駆動ローラ、54は駆動ローラ53の両端を支承する1対の球軸受、55は球軸受54の軸方向の位置決めをする止め輪、56は直動部材、57はピンチローラ、58はピンチローラ57の両端を支承する1対の球軸受、59はピンチローラ57を内部に支承する偏芯円筒、60は偏芯円筒59の両端を支承する1対のニードル軸受、61はハウジング、62はスペーサを兼ねた偏芯円筒59のキャップ、63および64はハウジング61に取付けられたキャップで、キャップ63はスペーサを兼ねている。
【0007】
図1に示すように、遊星ローラ減速機52および球軸受54はそれぞれハウジング61に固定され、駆動ローラ53は基部および先端を球軸受54により支承され、球軸受54は止め輪55とキャップ63とによって軸方向に位置決めされている。偏芯円筒59はニードル軸受60を介して回転自在にハウジング61に支承され、3本の止ねじ65によって固定されているが、止ねじ65を緩めることによりハウジング61に対して例えば55°など一定の角度α内で任意の角度だけ回転させることができる。また、ピンチローラ57は偏芯円筒59の内側に球軸受58を介して回転自在に支承され、球軸受58は偏芯円筒59内周端の段付部と止ねじ66とにより偏芯円筒59に固定されたキャップ62によって軸方向に位置決めされている。
【0008】
図2に示すように、偏芯円筒59はニードル軸受60を受ける外周円59aの中心Oaと球軸受58を受ける内周円59bの中心Obとが水平方向に僅かの距離δだけ偏芯しており、偏芯円筒59が回転することにより球軸受58は上下方向に一定距離ε内で僅かに移動するようになっている。偏芯円筒59の胴部の下側には開口部59cが設けられている。なお、59dは偏芯円筒59の回転を許すための長孔、59eは人手により偏芯円筒59を回転させる場合の滑り止め用に大径部側面に施したローレットである。ピンチローラ57は曲げ剛性を小さくするために中空状をなし、両端を1対の球軸受58で支承され、外周の軸方向中央部に広角V字状溝57aを有し、偏芯円筒59下部の開口部59cの中で直動部材56上部の円柱面と2点で接触して直動部材56を下側に押圧しており、2点接触によって直動部材56の半径方向の運動を拘束し、偏芯円筒59を回転させることによりその押圧力が変化するようになっている。直動部材56は円の一部を直線で切った断面を有する円柱で、上部をピンチローラ57によって下部を駆動ローラ53によって挟圧され、駆動ローラ53が回転することによって軸方向に駆動されて直線運動を行い、軸方向にはハウジング61の壁面に設けられている遊隙孔を通って貫通し、一端は図示しない被駆動体に結合されている。
【0009】
直動部材56を挟持する押圧力を調整する場合は、キャップ62を取り外して止ねじ65を緩め、偏芯円筒59を回転させることによりピンチローラ75の軸芯位置を変化させて直動部材56に与える押圧力を適宜に調整した後、止ねじ65を締めて固定し、キャップ62を被せて元に戻す。偏芯円筒59の回転はローレット59eが施された大円部を人手により握持して行うが、ハウジング61との接触部にはニードル軸受60が介在しているので摩擦抵抗が少なく、人手により容易に回転させることができる。なお、ハウジング61と偏芯円筒59との間に直動部材56を挟持する押圧力の大きさの目安を示す偏芯円筒59回転角の目盛りを付しておくと便利である。ピンチローラ57は曲げ剛性を小さくするために中空状にしてあり、孔径の大きさによって駆動ローラ53に対しては遙かに小さく、従来例における圧縮ばねよりは大きい適宜の値のばね定数になるように形成される。直動部材56は上側をピンチローラ57と2点で点接触し、下側は駆動ローラ53と線接触して軸に垂直な押圧力Fを受けており、駆動ローラ53が回転すると両者間の摩擦係数をμとしてμF以内の接線方向の力が発生して直動部材56が軸方向に駆動される。なお、直動部材56の下部が直線状になっているのは、幅方向単位長さ当たりの押圧力を下げて摩耗を小さくするためである。
【0010】
従来の直動変換装置においては、直動部材を駆動する力は遊星ローラ減速機の出力軸と一体の駆動ローラと直動部材との間の摩擦力によって得られ、この摩擦力はピンチローラを介して圧縮ばねの押圧力によって与えられるが、直動部材の実用的な推力を得るには可成大きな圧縮ばねが必要で、特に大きな推力を必要とする場合には圧縮ばねを収容する部分の形状が異常に大きくなって装置全体が非常に大きくなってしまう不具合があるが、本直動変換装置においては従来の直動変換装置におけるピンチローラを押して直動部材を押圧する力を発生させる圧縮ばねに代えてピンチローラ57の曲げ変形による弾性を利用して弾力性を与え、このピンチローラ57を球軸受58を介して偏芯円筒59内側に装着し、偏芯円筒59を回転させることにより球軸受58の位置を変化させて適宜の大きさの直動部材56を挟持する押圧力が得られるようにしている。そして、ピンチローラ57のばね定数を適宜の値にするためにピンチローラ57を中空軸とし、また偏芯円筒59が容易に回転するように偏芯円筒59をニードル軸受60を介してハウジング61で支承しており、直動部材56がピンチローラ57と駆動ローラ53とに挟まれて押圧力を与えられ、駆動ローラ53が回転することによって直線運動をするのは従来の直動変換装置と同様であるが、ピンチローラ57の曲げ剛性によって軸方向の中央部で半径方向に生ずるばね常数がピンチローラ57軸芯部の孔径の大きさを選定することによって曲げ剛性が適宜の値になる。直動部材56はピンチローラ57と駆動ローラ53とにより押圧されて狭持されており、偏芯円筒59を回転させてピンチローラ57の軸芯位置を変化させることによって直動部材56に与えられる押圧力を適宜の大きさに調整することができる。偏芯円筒59の回転によるピンチローラ57の軸芯の変位は僅かで、また偏芯円筒59はハウジング61によりニードル軸受60を介して支承されていることにより小さな力で容易に回転することができる。これらにより、大きな直動力を出力する直動変換装置においても装置全体がコンパクトな形状になるとともに、簡単な構造により製作が容易でコストが低減する。
【0011】
【発明の効果】
本発明に係る直動変換装置は前記のように構成されており、直動部材を駆動ローラとピンチローラとにより挟持し駆動ローラを回転させることにより直動部材を進退させる直動変換装置におけるピンチローラが内部を中空状に外周央部をV字型溝状に形成されるとともに偏芯円筒内に支承されて偏芯円筒の回転角度により直動部材に対する押圧力を調整可能に設けられており、直動部材がピンチローラと駆動ローラとに挟まれて押圧力を与えられ駆動ローラの回転によって直線運動をするようになっているが、ピンチローラが中空状で外周央部をV字型溝状に形成されていることによって半径方向の弾力性を生ずる。この弾力性のばね常数は中空の孔径と溝の大きさとによって曲げ剛性を変化させることにより適宜の値に調整される。また、直動部材はピンチローラと駆動ローラとにより与圧されて挟持されており、このピンチローラを内部に支承する偏芯円筒を回転させてピンチローラの軸芯位置を変化させることにより直動部材に与える押圧力が適宜の大きさに調整される。これにより、直動部材の大きな推力が得られるとともに直動部材の押圧機構がコンパクトな形状で簡単な構造になるので、装置全体が小さくなるとともにコストが低減される。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の実施の一形態に係る直動変換装置の断面図である。
【図2】図2はその偏芯円筒の斜視図である。
【図3】図3(a)は従来の直動変換装置の断面図、同図(b)は同図(a)におけるB−B矢視断面図である。
【符号の説明】
51 モータ
52 遊星ローラ減速機
53 駆動ローラ
54 球軸受
55 止め輪
56 直動部材
57 ピンチローラ
58 球軸受
59 偏芯円筒
59a 外周円
59b 内周円
59c 開口部
59d 長孔
59e ローレット
60 ニードル軸受
61 ハウジング
62 キャップ
63 キャップ
64 キャップ
65 止ねじ
66 止ねじ
67 止ねじ
68 止ねじ

Claims (1)

  1. 直動部材を駆動ローラとピンチローラとにより挟持し上記駆動ローラを回転させることにより上記直動部材を進退させる直動変換装置において、上記ピンチローラが内部を中空状に外周央部をV字型溝状に形成されるとともに同ピンチローラの両端が軸受を介して偏芯円筒内に支承され上記偏芯円筒の回転角度と、上記ピンチローラの中空の孔径と上記V字型溝状の形状で調整された同ピンチローラの曲げ剛性とにより上記直動部材に対する押圧力を調整可能に設けられたことを特徴とする直動変換装置。
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