JP4633402B2 - 回転体の回転装置 - Google Patents

Description

本発明は、所望形状の回転体を瞬時に回転させることができる、回転体の回転装置に関する。

パワーカートリッジは、非特許文献１（ｐ153，6.7.2 推進力を利用した火工品，（１）パワーカートリッジ）の図6-20に具体的に開示されているような構造のものであり、電気式点火器、点火薬及び装薬を有し、装薬の燃焼により発生した燃焼ガスの圧力を利用するものである。

パワーカートリッジは、瞬間的に大きな力を発生させることができるため、ごく短時間での動作が要求される用途や、大きな力に抗した動作が要求される用途に使用されている（特許文献１〜３）。
特開平５−２４５９７号公報 特開平６−１８５９００号公報 特開平７−３１５１６３号公報 火薬ハンドブック，１９８７年５月２０日初版１刷発行，共立出版株式会社

本発明は、パワーカートリッジを使用し、瞬間的に発生させた大きな力を利用して、直線運動を円運動に変え、更に円運動の回転角度の制御手段を付加することにより、所望形状の回転体を回転停止させるための、回転体の回転装置を提供することを課題とする。

以下、本発明の課題を解決するための手段について請求項ごとに説明するが、本発明でいう「スプライン」は、溝、突起又はそれに類するもので、対向するスプライン同士の組み合わせによる相互作用により、トルクを生じさせ、回転運動するように作用したり、或いは直線運動するように作用したりするものである。よって、スプライン同士の具体的な組み合わせは、対向する溝と溝、溝と突起、又は突起と突起等となる。

（請求項１）
本発明は、課題の解決手段として、
パワーカートリッジと、パワーカートリッジから発生した圧力を受けて直線運動及び回転運動をする動力伝達手段と、回転角度の制御手段及び制御補助手段を備えた、回転体の回転装置であり、
前記動力伝達手段が、シリンダ内に配置された、ラック機構を有するピストンと、ピストンと直交して配置された、ピニオン機構を有するシャフトの組み合わせを有し、ピストンの直線運動を回転運動に変化させるとともにシャフトに動力を伝達する手段であり、
前記回転体が、前記シャフトと連動して可動できる部材であり、
前記回転角度の制御手段が、前記ラック機構と前記ピニオン機構の組み合わせにより所定角度で回転が停止されるものであり、前記制御補助手段が、装置内部に配置された、前記ピストンの運動エネルギーを吸収する流体乃至は可変体を含む緩衝体である、回転体の回転装置を提供する。

動力伝達手段において、ピストンはシリンダ内を一定方向に直線運動するものであり、ピストンと一体となったラック機構と、シャフトと一体となったピニオン機構の相互作用により、ピストンの直線運動が回転運動に変化され、シャフトに動力が伝達される。

回転体は、シャフトと一体に可動できる部材であり、用途に応じた形状及び大きさを有するものである。回転体としては、三角形、正方形、長方形、五角形以上の多角形、半円形、不定形等の平板状部材、及び立体状の部材を用いることができる。

回転体の回転角度の制御手段は、ラック機構とピニオン機構の組み合わせであり、制御補助手段として、ピストンの直線方向への運動エネルギーを吸収する緩衝体である流体乃至は可変体を併用する。制御補助手段は、パワーカートリッジの作動で発生した高圧の作用により、ピストンが急激な直線運動をすることを抑制して、シャフトの回転角度（静止時を基準とする角度）を所望角度に制御することを補助するものである。

ここでいう流体は、液体、気体、ゲル等を意味するものであり、可変体は、圧力を受けて容易に押し潰されることで運動エネルギーを吸収できるような固体であり、具体的には金属製のハニカム構造物等である。

本発明の回転装置においては、パワーカートリッジの作動により、回転体は回転を開始し、予め設定された所望角度に達したとき、制御手段により、回転を停止する。

（請求項２）
本発明は、課題の他の解決手段として、
パワーカートリッジと、パワーカートリッジから発生した圧力を受けて直線運動及び回転運動をする動力伝達手段と、回転角度の制御手段及び制御補助手段を備えた回転体の回転装置であり、
動力伝達手段が、ピストンと、ヘリカルスプラインを有するハウジングと、前記ピストンと連動して回転可能なシャフトの組み合わせを有し、ヘリカルスプラインの作用により、前記ピストンの直線運動を回転運動に変換させるとともに前記シャフトに動力を伝達する手段であり、
前記回転体が、前記シャフトと連動して可動できる部材であり、
前記回転角度の制御手段が、前記ピストンと前記ハウジングの組み合わせにより所定角度で回転が停止されるものであり、前記制御補助手段が、装置内部に配置された、前記ピストンの運動エネルギーを吸収する流体乃至は可変体を含む緩衝体である、回転体の回転装置を提供する。

動力伝達手段において、ピストンが直線運動を開始すると、ピストン（又はロッド）の外周面に設けられたスプラインが、ハウジング内周面に設けられたヘリカルスプラインを摺動することで（即ち、対向するスプライン同士の相互作用により）トルクが発生し、ピストン（又はロッド）が回転運動し、ピストン（又はロッド）と連動して回転可能なシャフトが回転運動する。

回転体は、シャフトと一体に可動できる部材であり、上記発明と同様の部材にすることができる。

回転体の回転角度の制御手段は、ピストンとハウジングの組み合わせであり、回転運動をするピストンがハウジングの一部に当たったときに回転運動が停止され、回転体の回転も停止される。回転角度の制御補助手段は、上記発明と同じである。

本発明の回転装置においては、パワーカートリッジの作動により、回転体は回転を開始し、予め設定された所望角度に達したとき、制御手段により、回転を停止する。

（請求項３）
本発明は、課題の別の解決手段として、
パワーカートリッジと、パワーカートリッジから発生した圧力を受けて直線運動及び回転運動をする動力伝達手段と、回転角度の制御手段及び制御補助手段を備えた回転体の回転装置であり、
前記動力伝達手段が、ピストンと、ヘリカルスプラインを有するハウジングと、前記ピストンと連動して回転可能なシャフトを含む組み合わせを有し、ヘリカルスプラインの作用により、前記ピストンの直線運動を回転運動に変換させるとともに前記シャフトに動力を伝達する手段であり、
前記回転体が、前記シャフトと連動して可動できる部材であり、
前記回転角度の制御手段が、前記ピストンと前記ハウジングの組み合わせにより所定角度で回転が停止されるものであり、前記制御補助手段が、回転体が回転を停止する位置に配置された緩衝体である、回転体の回転装置を提供する。

動力伝達手段において、ピストンが直線運動を開始すると、ピストン（又はロッド）の外周面に設けられたスプラインが、ハウジング内周面に設けられたヘリカルスプラインを摺動することで（即ち、対向するスプライン同士の相互作用により）トルクが発生し、ピストン（又はロッド）が回転運動し、ピストン（又はロッド）と連動して回転可能なシャフトが回転運動する。

回転体は、シャフトと一体に可動できる部材であり、上記発明と同様の平板状部材にすることができる。

回転体の回転角度の制御手段は、ピストンとハウジングの組み合わせであり、回転運動をするピストンがハウジングの一部に当たったときに回転運動が停止され、回転体の回転も停止される。

回転角度の制御補助手段は、回転体が回転を停止する位置に配置された緩衝体であり、この緩衝体としては、回転体と衝突することで形状を変化させたり、体積を減少させたりすることで、運動エネルギーを吸収するものを用いることができる。

本発明の回転装置においては、パワーカートリッジの作動により、回転体は回転を開始し、予め設定された所望角度に達したとき、制御手段により、回転を停止する。

（請求項４）
本発明は、課題の別の解決手段として、
パワーカートリッジと、パワーカートリッジから発生した圧力を受けて直線運動及び回転運動をする動力伝達手段と、回転角度の制御手段及び制御補助手段を備えた回転体の回転装置であり、
前記動力伝達手段が、
ピストンと、前記ピストンと連動するロッドと、前記ピストンと前記ロッドが存在するスプラインを有するハウジングを含む第１の組み合わせと、
前記ロッドと互いに軸方向に隣接配置させたシャフトと、前記ロッドと前記シャフトの間に介在する、所定の長さ及び傾斜を有するボールレースと、前記ボールレース内を一定方向に移動するベアリングボールとを含む第２の組み合わせを有しており、
前記第１の組み合わせと第２の組み合わせの相互作用により、前記ピストンの直線運動を回転運動に変換させるとともに前記シャフトに動力を伝達する手段であり、
前記回転体が、前記シャフトと連動して可動できる部材であり、
前記回転角度の制御手段が、前記第２の組み合わせの作用により、所定角度で回転を停止させる制御手段であり、
前記制御補助手段が、回転体が回転を停止する位置に配置された緩衝体である、回転体の回転装置を提供する。

動力伝達手段及び回転角度の制御手段は、第１の組み合わせと第２の組み合わせを有しており、これらの相互作用により、動力伝達及び回転角度の制御が行われる。

第１の組み合わせでは、ピストンが直線運動を開始すると、ハウジングの内周面に設けられたスプラインと、ピストン及びロッドの外周面に設けられたスプラインの相互作用により、ピストン及びロッドは所定の運動をする。スプラインがストレートスプラインであると直線運動となり、スプラインがヘリカルスプラインであると回転運動（螺旋運動）となる。

第２の組み合わせでは、互いに対向するロッド端面とシャフト端面のそれぞれに、所定の長さ及び傾斜を有するボールレースが対で設けられ、ボールレースには、ボールレース内を一定方向に移動するベアリングボールが配置されている。ボールレースは２対又は３対以上を設けることができ、それぞれが一方向に同じ傾斜が付けられている。

第１の組み合わせによるピストン及びロッドの所定の運動（直線運動又は螺旋運動）を受けて、ピストン及びロッドがシャフト側に移動するにしたがいベアリングボールがボールレースを所定長さだけ傾斜方向に移動して（ロッド端面及びシャフト端面に接した状態で移動して）止まることで、シャフトが所定角度だけ回転して、停止する。

回転体は、シャフトと一体に可動できる部材であり、上記発明と同様の平板状部材にすることができる。

回転角度の制御補助手段は、回転体が回転を停止する位置に配置された緩衝体であり、この緩衝体としては、回転体と衝突することで形状を変化させたり、体積を減少させたりすることで、運動エネルギーを吸収するものを用いることができる。

本発明の回転装置においては、パワーカートリッジの作動により、回転体は回転を開始し、予め設定された所望角度に達したとき、制御手段により、回転を停止する。

（請求項５）
本発明は、課題の別の解決手段として、
パワーカートリッジと、パワーカートリッジから発生した圧力を受けて直線運動及び回転運動をする動力伝達手段と、回転角度の制御手段を備えた回転体の回転装置であり、
前記動力伝達手段が、互いにベルトが架け渡された、ピストン、プーリー及びレバーを有し、前記ベルトと前記プーリーの作用により、前記ピストンの直線運動を回転運動に変化させるとともに前記レバーに動力を伝達する手段であり、
前記回転体が、前記レバーと連動して可動できる部材であり、
前記回転角度の制御手段が、レバーに設けられた凹部と、前記凹部に嵌合される突起部との組み合わせで構成された制御手段である、回転体の回転装置を提供する。

本発明では、ピストンの直線運動によりベルトが引っ張られ、更にプーリーを介してレバーに架け渡されたベルトが引っ張られるため、レバーが回転運動するものである。そして、レバーが所定角度だけ回転したとき、レバーに設けられた凹部が、レバーに近接して設けられた突起部と噛み合うことで、レバーの回転が停止される。

回転体は、レバーと一体に可動できる部材であり、上記発明と同様の平板状部材にすることができる。

ベルトは、架け渡された状態（固定されていない状態）のものでもよいし、プーリーやレバーに固定されたものでもよい。また、ベルト同様にして動力を伝達できるものであれば、ベルト以外のワイヤ等を用いることもできる。

本発明の回転装置においては、パワーカートリッジの作動により、回転体は回転を開始し、予め設定された所望角度に達したとき、制御手段により、回転を停止する。

上記各発明の回転装置においては、回転体は、シャフト、レバー等の回転運動をするものに直接取り付けても良いし、他部材を介して取り付けても良い。

本発明の回転体の回転装置は、ミサイル等の飛翔行体における飛行中の飛行制御翼の展開装置として適用できる。

本発明の回転体の回転装置によれば、瞬間的に、かつ大きな力に抗して、所定角度だけ回転体を回転させることができる。

（１）第１の実施形態
図１により説明する。図１は、回転装置の軸方向断面図であり、（ａ）は作動前、（ｂ）は作動後を示す。

回転体の回転装置10は、パワーカートリッジ11と、パワーカートリッジ11から発生した圧力を受けて直線及び回転運動をする動力伝達手段、回転角度の制御手段及び回転角度の制御補助手段を備えている。

パワーカートリッジ11は、電気式点火器12、点火薬及び装薬13を有する周知のものであり、例えば、非特許文献１に具体的に開示されているような構造を有するもの、又はそれを改良したものを用いることができる。

動力伝達手段は、シリンダ16内に配置された、ラック機構17を有するピストン18と、ピストン18と直交して配置された、ピニオン機構19を有するシャフト20の組み合わせを有している。

ピストン18は、一端面18a側がパワーカートリッジ11の装薬（装薬充填部）13に面しており、一端面と装薬充填部13との間には間隙が設けられている。また、一端面18a側には、Ｏ−リング22が嵌め込まれている。ラック機構17は、ピストン18の周面の一部に形成されている。なお、他の図面（実施の形態）でもＯ−リングは同じように図示している。

ピストン18は、他端面18bの中央部に中央孔が設けられており、中央孔には伸縮自在のコイル23が挿入されている。また、他端面18bには、インナーチューブ24の一端縁が当接されている。インナーチューブ24の他端縁には、円盤状の押圧具28が固定されている。

コイル23の他端側には、円盤部25と凸部26からなる断面Ｔ字型の固定具27の凸部26が挿入されている。固定具27は、円盤部25の部分でＯ−リング30と共にインナーチューブ24の内周面と接している。

シャフト20は、ピニオン機構19を有するものであり、ピニオン機構19とラック機構17は相互に関連して動作するように組み合わされている。シャフト20には、直接に、又は他の部材を介して間接に回転体が取り付けられる。回転体の形状及び大きさ等は、用途及び機能に応じて選択される。

ピストン18に設けられたラック機構17（一端面17a）と、シャフト20に設けられたピニオン機構19（一端面19a）の組み合わせが回転角度の制御手段となる。即ち、一端面17aと一端面19aが当接するまで回転体は回転され、当接したときに回転体の回転が停止されることになる。

押圧具28の前後には空間29が設けられており、この空間29内に回転角度の制御補助手段となる緩衝体が配置される。回転角度の制御補助手段となる緩衝体としては、ピストン18の直線運動エネルギーを吸収する流体乃至は可変体を用いることができる。このような流体としては、液体（水、オイル等）、気体（空気等）、ゲル等を用いることができ、可変体としては、金属製（例えば、アルミニウム製）のハニカム構造物31（図６参照）等を用いることができる。流体の量、可変体の大きさや強度は、制御すべき角度に応じて調整する。

なお、流体を用いるときは、必要に応じて、流体の逃げ道となる経路を設けることができる。このような逃げ道となる経路としては、押圧具28に細孔28ａを設け、流体が固定具27側に移動できるようにする方法、押圧具28に設けた細孔28ａを圧力により破裂するようなテープ等で閉塞し、細孔28ａの開口により、流体が固定具27側に移動できるようにする方法等を適用できる。

次に、図１により、回転体の回転装置10の動作を説明する。パワーカートリッジ11の作動により、燃焼ガスが発生して、ピストンの一端面18aに高圧が加えられる。この圧力により、ピストン18は直線運動を開始し、ラック機構17と噛み合わされたピニオン機構19の作用により、シャフト20にトルクが発生して回転を開始する。

ピストン18の直線運動の進行に伴い、他端面18bと当接されたインナーチューブ24も直線運動を開始する。

このとき、固定具27は殆ど移動しないか、移動が抑制されるため、コイル23が押し縮められると共に、インナーチューブ24と一体化された押圧具28が、空間29内の流体乃至は可変体を押圧するので、ピストン18の急激な直線運動が抑制され、これは回転体の回転角度の制御を補助する。回転制御手段となる緩衝体に可変体を用いるときは、コイル23、インナーチューブ24、固定具27及び押圧具28を省略して、ピストン18の端面18ｂで直接に可変体を押圧してピストン18の直線運動を抑制するようにしてもよい。

ピストン18が直線運動をして、それを受けてシャフト20が回転運動をした結果、ラック機構17の一端面17aと、ピニオン機構19の一端面19aが当接し、回転体の回転が所定角度で停止される。このとき、ピストン18は、所定のストローク（図中の他端面18bの移動距離で示されるストローク）だけ移動している。

第１の実施形態では、ピストン18に対して複数のシャフト20を配置してもよく、ピストン18の直線運動に対応してこれら複数のシャフトを同時に回転させることもできる。例えば、ピストン18を介して複数のシャフトを正対させて配置する場合は、ピストン18の直線運動に対応して正対するシャフトを反対方向に回転させることができ、またピストン18の一方側に複数のシャフトを平行して配置する場合は、ピストン18の直線運動に対応してこれら複数のシャフトを同じ回転方向に回転させることができる。

（２）第２の実施形態
図２により説明する。図２は、回転装置の軸方向断面図であり、（ａ）は作動前、（ｂ）は作動後を示す。

回転体の回転装置50は、パワーカートリッジ51と、パワーカートリッジ51から発生した圧力を受けて直線及び回転運動をする動力伝達手段、回転角度の制御手段、及び回転角度の制御補助手段を備えている。

パワーカートリッジ51は、電気式点火器52、点火薬及び装薬53を有する周知のものであり、例えば、非特許文献１に具体的に開示されているような構造を有するもの、又はそれを改良したものを用いることができる。

動力伝達手段は、ベース部55内に嵌め込まれたヘリカルスプラインハウジング56、軸方向に並べて配置されたストレートスプラインハウジング57と、ピストン58、スプラインロッド59の組み合わせを有している。

ヘリカルスプラインハウジング56の一部には、この内周面よりも内側に突起する状態で突起部56ｂが設けられており、この突起部56ｂの内周面にはヘリカルスプライン56ａが設けられている。ストレートスプラインハウジング57の内周面にはストレートスプライン57ａが設けられている。突起部56ｂとピストン58の組み合わせが、回転体の回転制御手段となる。

なお、突起部56ｂは、ヘリカルスプラインハウジング56の所望位置に設けることができる（図２と異なる位置でもよい）。ストレートスプライン57ａは、ヘリカルスプラインでもよい。

ピストン58の軸方向にはスプラインロッド59がネジで一体に接続されており、スプラインロッド59の外周面にはヘリカルスプライン56ａに対応するヘリカルスプライン59ａを設けており、スプラインロッド59の端面にはインナーチューブ60が接続されている。インナーチューブ60の先端部には、円盤状の押圧部62が取り付けられている。

ピストン58及びスプラインロッド59の全部と、インナーチューブ60の一部は、ヘリカルスプラインハウジング56及びストレートスプラインハウジング57内に挿入されている。

スプラインロッド59は、端面の中央部に中央孔が設けられており、中央孔には伸縮自在のコイル61が挿入されている。コイル61は、インナーチューブ60内にも位置しており、コイル61の内部には、インナーチューブ60内に配置された、円盤部63と凸部64からなる断面Ｔ字型の固定具65の凸部64が挿入されている。

ストレートスプラインハウジング57の先には、回転制御補助ハウジング（シャフト）66が接続されており、作動前には、インナーチューブ60の一部が位置している。シャフト66に直接又は間接に回転体を取り付ける。

シャフト66内には空間67が設けられており、この空間67内に回転角度の制御補助手段が配置される。回転角度の制御補助手段としては、ピストン58、スプラインロッド59、インナーチューブ60の運動エネルギーを吸収する緩衝体となる流体乃至は可変体を用いることができる。このような流体としては、液体（水、オイル等）、気体（空気等）、ゲル等を用いることができ、可変体としては、金属製（例えば、アルミニウム製）のハニカム構造物等を用いることができる。流体の量、可変体の大きさや強度は、制御すべき角度に応じて調整する。

なお、流体を用いるときは、必要に応じて、流体の逃げ道となる経路を設けることができる。このような逃げ道となる経路としては、押圧部62に細孔62aを設け、流体が固定具65側に移動できるようにする方法、押圧部62に設けた細孔62aを圧力により破裂するようなテープ等で閉塞し、細孔62aの開口により、流体が固定具65側に移動できるようにする方法等を適用できる。

次に、図２により、回転体の回転装置50の動作を説明する。パワーカートリッジ51の作動により、燃焼ガスが発生して、ピストン58の端面に高圧が加えられる。この圧力により、ピストン58及びスプラインロッド59が直線運動を開始し、ヘリカルスプラインハウジング56内を摺動する過程で、対向するスプライン同士の相互作用によりトルクが発生して、直線運度が回転運動に変換される。

その結果、スプラインロッド59と接続されたインナーチューブ60が回転運動を開始し、更にシャフト66が回転を開始する。このとき、固定具65は殆ど移動しないか、移動が抑制されるため、コイル61が押し縮められると共に、インナーチューブ60と一体化された押圧部62が、空間67内の流体乃至は可変体を押圧するので、ピストン58の急激な直線運動乃至は回転運動が抑制され、これは回転体の回転角度の制御を補助する。

回転制御手段となる緩衝体に可変体を用いるときは、インナーチューブ60、コイル61、押圧部62及び固定具65を省略して、スプラインロッド59の移動方向の端面で直接に可変体を押圧して、ピストン58の直線運動乃至は回転運動を抑制するようにしてもよい。

ピストン58が直線運動乃至回転運動をして、所定のストロークだけ進んだときに、ピストン58の一部がヘリカルスプラインハウジング56の突起部56ｂに当接し、シャフト66に取り付けられた回転体の回転が所定角度で停止される。

（３）第３の実施形態
図３により説明する。図３（ａ）は作動前の図で、上図は平面図、下図は断面図を示し、図３（ｂ）は作動後の図で、上図は平面図、下図は断面図を示す。

回転体の回転装置100は、パワーカートリッジ101と、パワーカートリッジ101から発生した圧力を受けて直線及び回転運動をする動力伝達手段、回転角度の制御手段、及び回転角度の制御補助手段を備えている。

パワーカートリッジ101は、電気式点火器102、点火薬及び装薬103を有する周知のものであり、例えば、非特許文献１に具体的に開示されているような構造を有するもの、又はそれを改良したものを用いることができる。

動力伝達手段は、ベース部105内に嵌め込まれたヘリカルスプラインハウジング106、軸方向に並べて配置されたストレートスプラインハウジング（シャフト）107と、ピストン108、スプラインロッド109の組み合わせを有している。

ヘリカルスプラインハウジング106の一部には、この内周面よりも内側に突起する状態で突起部106ｂが設けられており、この突起部106ｂの内周面にはヘリカルスプライン106aが設けられており、ストレートスプラインハウジング107の内周面にはストレートスプライン107aが設けられている。この突起部106ｂとピストン108の組み合わせが、回転体の回転制御手段となる。なお、突起部106ｂは、ヘリカルスプラインハウジング106の所望位置に設けることができる（図３と異なる位置でもよい）。ストレートスプライン107aはヘリカルスプラインでもよい。

ピストン108の軸方向にはスプラインロッド109がネジで一体に接続されており、スプラインロッド109の外周面にはヘリカルスプライン106ａに対向するヘリカルスプライン109ａを設けている。ピストン108とスプラインロッド109は、ヘリカルスプラインハウジング106とストレートスプラインハウジング107内に位置している。

ストレートスプラインハウジング（シャフト）107の端面は閉塞部材111で閉塞されており、作動前には、ストレートスプラインハウジング107（シャフト）、閉塞部材111及びスプラインロッド109で囲まれた空間110が形成されている。

ストレートスプラインハウジング107（シャフト）の外周面には、回転伝達部材112が固定されており、回転伝達部材112の一部にアーム部材113が設けられており、アーム部材113に回転体が取り付けられる。

回転角度の制御補助手段（ショックアブソーバー）115は、基礎部116、基礎部116から垂設された棒状の伸縮部117、伸縮部117の先端に取り付けられた押圧部118とを有しており、伸縮部117は、押圧部118が圧力を受けたとき、長さを縮めることで衝撃を吸収するように作用する。

次に、図３により、回転体の回転装置100の動作を説明する。パワーカートリッジ101の作動により、燃焼ガスが発生して、ピストン108の端面に高圧が加えられる。この圧力により、ピストン108及びスプラインロッド109が直線運動を開始して、ヘリカルスプラインハウジング106内を摺動する過程で、対向するスプライン同士の相互作用によりトルクが発生して、直線運度が回転運動に変換される。

その結果、スプラインロッド109が回転運動を開始すると、ストレートスプラインハウジング107（シャフト）が回転を開始し、一体となって回転伝達部材112が回転し、更にアーム部材113が回転する。そして、ピストン108が直線運動乃至回転運動をして、所定のストロークだけ進んだときに、ピストン108の一部がヘリカルスプラインハウジング106の突起部106ｂに当接し、回転体の回転が所定角度で停止される。

回転体の停止時には、アーム部材113が、回転角度の制御補助手段115の押圧部118を叩き、その圧力を受けて伸縮部117が縮んで衝撃を吸収する。このため、アーム部材113の停止動作が補助され、回転体の回転角度の制御を補助する。

（４）第４の実施形態
図４により説明する。図４（ａ）は作動前の図で、上図は平面図、下図は断面図を示し、図４（ｂ）は作動後の図で、上図は平面図、下図は断面図を示し、（ｃ）は上図が作動前の部分平面図（装置を分解したときの平面図）、下図が断面図を示し、（ｄ）は下図が作動後の部分平面図（装置を分解したときの平面図）、下図が断面図を示す。

回転体の回転装置200は、パワーカートリッジ201と、パワーカートリッジ201から発生した圧力を受けて直線及び回転運動をする動力伝達手段、回転角度の制御手段、及び回転角度の制御補助手段を備えている。

パワーカートリッジ201は、電気式点火器202、点火薬及び装薬203を有する周知のものであり、例えば、非特許文献１に具体的に開示されているような構造を有するもの、又はそれを改良したものを用いることができる。

動力伝達手段及び回転角度の制御補助手段である第１の組み合わせは、ベース部205内に嵌め込まれた、ピストン208と、ピストン208が存在するスプライン（ストレートスプライン又はヘリカルスプライン）を有するスプラインハウジング206と、更にピストン208とネジで一体に接続されたスプラインロッド209（ストレートスプライン又はヘリカルスプラインである）を有している。

動力伝達手段及び回転角度の制御補助手段である第２の組み合わせは、互いに軸方向に隣接配置させたスプラインロッド209とシャフト210の間に介在している、所定長さ及び傾斜を有するボールレース221、222と、ボールレース221、222内を一定方向に移動するベアリングボール220とを含む組み合わせである。シャフト210は、スプラインロッド209との間に存在するベアリングボール220により支えられている。

ボールレース221は、スプラインロッド209の端面に設けられた、３つの分離した溝（ボールレース221a、221b、222c）であり、図４（ｃ）、（ｄ）の下図のとおり、傾斜が付けられており、ベアリングボール220a、220b、220cは一方向のみに移動摺動する。ボールレース221a、221b、222cに対応する溝となるボールレース222が、シャフト210の端面にも設けられている。

これらのボールレース221、222で上下から挟み込まれて、３つのベアリングボール220a、220b、220cが別々に置かれており、これらのベアリングボール220a、220b、220cは、ボールレース221、222で挟み込まれた空間内を所定距離だけ一方向に移動摺動して停止する。

シャフト210の外周面には、回転伝達部材212が固定されており、回転伝達部材212の一部にアーム部材213が設けられており、アーム部材213に回転体が取り付けられる。

回転角度の制御補助手段（ショックアブソーバー）215は、基礎部216、基礎部216から垂設された棒状の伸縮部217、伸縮部217の先端に取り付けられた押圧部218とを有しており、伸縮部217は、押圧部218が圧力を受けたとき、長さを縮めることで衝撃を吸収するように作用する。225は固定ピン、226はベアリングである。

次に、図４により、回転体の回転装置200の動作を説明する。パワーカートリッジ201の作動により、燃焼ガスが発生して、ピストン208の端面に高圧が加えられる。この圧力により、ピストン208及びスプラインロッド209が直線運動を開始して、スプラインハウジング206内を移動摺動しながら直線運動する。

スプラインロッド209による直線運動を受けて、スプラインロッド209とシャフト210間にあるボールレース221、222で挟み込まれた３つの空間内の傾斜方向に３つのベアリングボール220a、220b、220cが移動摺動して、シャフト210にトルクを発生させる。

その結果、シャフト210が回転運動を開始すると、一体となって回転伝達部材212が回転し、更にアーム部材213が回転する。そして、３つのベアリングボール220a、220b、220cがボールレースを端から端まで移動したとき（（ａ）から（ｂ）への変化、及び（ｃ）から（ｄ）への変化）、即ちピストン208が所定のストロークだけ進んだときに、回転体の回転が所定角度で停止される。

回転体の停止時には、アーム部材213が、回転角度の制御補助手段215の押圧部218を叩き、その圧力を受けて伸縮部217が縮んで衝撃を吸収する。このため、アーム部材213の停止動作が補助され、回転体の回転角度の制御を補助する。

（５）第５の実施形態
図５により説明する。図５は、回転装置の断面図であり、（ａ）は作動前、（ｂ）は作動後を示す。

回転体の回転装置300は、装置本体303内に、パワーカートリッジ301と、パワーカートリッジ301から発生した圧力を受けて直線及び回転運動をする動力伝達手段、及び回転角度の制御手段を備えている。

パワーカートリッジ301は、電気式点火器、点火薬及び装薬を有する周知のものであり、例えば、非特許文献１に具体的に開示されているような構造を有するもの、又はそれを改良したものを用いることができる。

動力伝達手段は、シリンダ305内に配置されたピストン308、２つのプーリー311、312及び２つのレバー315、316を有しており、それぞれには１本のベルト（幅１０ｃｍ程度）320が架け渡され、ベルト320の両端は２つのレバー315、316に固定されている。ベルト320は、ピストン308に係止されていてもよい。

レバー315は、固定ピン317により回転自在に支持され、凹部315aを有しており、レバー315に近接した位置には、クッション325とスプリングプランジャ327が固定されている。クッション325は、レバー315が回転したときに当たって衝撃を緩和するためのもので、スプリングプランジャ327は、レバー315が回転したときに先端部327ａが凹部315aと噛み合うことで、スプリングで衝撃を緩和すると共に回転を停止させるものである。

レバー316は、固定軸318（回転体が取り付けられる）により回転自在に支持され、凹部316aを有しており、レバー316に近接した位置には、クッション326とスプリングプランジャ328が固定されている。クッション326は、レバー316が回転したときに当たって衝撃を緩和するためのもので、スプリングプランジャ328は、レバー316が回転したときに先端部328ａが凹部316aと噛み合うことで、スプリングで衝撃を緩和すると共に回転を停止させるものである。

クッションとスプリングプランジャ（特にスプリング部）の組み合わせが、他の実施形態における回転角度の制御補助手段（ショックアブソーバー）に相当する。なお、図５では、両方向に対称になるように２つずつの部材が配置されているが、一方向のみに１つずつの部材を配置した形態でもよい。

次に、図５により、回転体の回転装置300の動作を説明する。パワーカートリッジ301の作動により、燃焼ガスが発生して、シリンダ305内のピストン308の端面に高圧が加えられる。この圧力により、ピストン308が直線運動を開始して、ベルト320に対して両方向への引張力が発生する。

この引張力は、２つのプーリー311、312を介して２つのレバー316、317に伝達され、レバー316、317の回転が開始される。そして、２つのレバー316、317がそれぞれクッション325、326に衝突し、凹部315a、316aにスプリングプランジャの先端部327ａ、328aが嵌ったとき、２つのレバー316、317の回転が停止される。クッションとスプリングプランジャの組み合わせによる衝撃緩和作用は、回転体の回転角度の制御を補助する。

本発明の第１実施形態である回転装置の軸方向断面図であり、（ａ）は作動前、（ｂ）は作動後を示す。 本発明の第２実施形態である回転装置の軸方向断面図であり、（ａ）は作動前、（ｂ）は作動後を示す。 本発明の第３実施形態である回転装置の図であり、（ａ）は作動前の図で、上図は平面図、下図は断面図、（ｂ）は作動後の図で、上図は平面図、下図は断面図を示す。 本発明の第４実施形態である回転装置の図であり、（ａ）は作動前の図で、上図は平面図、下図は断面図、（ｂ）は作動後の図で、上図は平面図、下図は断面図、（ｃ）は作動前の図、（ｄ）作動後の図を示す。 本発明の第５実施形態である回転装置の断面図であり、（ａ）は作動前、（ｂ）は作動後を示す。 緩衝体となるハニカム構造物の斜視図。

符号の説明

10、50、100、200、300 回転装置
11 パワーカートリッジ
16 シリンダ
17 ラック機構
18 ピストン
19 ピニオン機構
20 シャフト
23 コイル
24 インナーチューブ
27 固定具
28 押圧具
29 空間

Claims (2)

1. パワーカートリッジ（11）と、パワーカートリッジ（11）から発生した圧力を受けて直線運動及び回転運動をする動力伝達手段と、回転角度の制御手段及び制御補助手段を備えた、回転体の回転装置（10）であり、
   前記動力伝達手段が、シリンダ（16）内に配置された、ラック機構（17）を有するピストン（18）と、ピストン（18）と直交して配置された、ピニオン機構（19）を有するシャフト（20）の組み合わせを有し、ピストン（18）の直線運動を回転運動に変化させるとともにシャフト（20）に動力を伝達する手段であり、
   ピストン（18）は、
   一端面（18a）側がパワーカートリッジ（11）の装薬充填部（13）に面しており、他端面（18b）には、インナーチューブ（24）の一端縁が当接され、インナーチューブ（24）の他端縁には円盤状の押圧具（28）が固定されており、
   他端面（18b）の中央部に中央孔が設けられ、中央孔には伸縮自在のコイル（23）が挿入されており、コイル（23）の他端側には、円盤部（25）と凸部（26）からなる固定具（27）の凸部（26）が挿入され、固定具（27）は、円盤部（25）の部分でインナーチューブ（24）の内周面と接しており、
   押圧具（28）の前後には空間（29）が設けられ、この空間（29）内に回転角度の制御補助手段となる緩衝体が配置されており、
   前記回転体が、前記シャフト（20）と連動して可動できる部材であり、
   前記回転角度の制御手段が、前記ラック機構（17）と前記ピニオン機構（19）の組み合わせにより所定角度で回転が停止されるものであり、
   前記制御補助手段となる緩衝体が、装置内部に配置された、前記ピストン（18）の運動エネルギーを吸収する流体であり、押圧具（28）が、流体が固定具（27）側に移動できるようにするための細孔（28ａ）を有している、回転体の回転装置。
2. パワーカートリッジ（51）と、パワーカートリッジ（51）から発生した圧力を受けて直線運動及び回転運動をする動力伝達手段と、回転角度の制御手段及び制御補助手段を備えた回転体の回転装置（50）であり、
   動力伝達手段が、ピストン（58）とその軸方向に固定されたスプラインロッド（59）と、ヘリカルスプライン（56a）を有するハウジング（56）と、前記ピストン（58）と連動して回転可能なシャフト（66）の組み合わせを有し、ヘリカルスプライン（56a）の作用により、前記ピストン（58）の直線運動を回転運動に変換させるとともに前記シャフト（66）に動力を伝達する手段であり、
   スプラインロッド（59）は、
   外周面にはヘリカルスプライン（56ａ）に対応するヘリカルスプライン（59ａ）を設けており、端面にはインナーチューブ（60）が接続され、インナーチューブ（60）の先端部には、円盤状の押圧部（62）が取り付けられており、
   端面の中央部に中央孔が設けられており、中央孔には伸縮自在のコイル（61）が挿入されており、コイル（61）の内部には、インナーチューブ（60）内に配置された、円盤部（63）と凸部（64）からなる固定具（65）の凸部（64）が挿入されており、
   シャフト（66）内には空間（67）が設けられ、この空間（67）内に回転角度の制御補助手段が配置されており、
   前記回転体が、前記シャフト（66）と連動して可動できる部材であり、
   前記回転角度の制御手段が、前記ピストン（58）と前記ハウジング（56）の組み合わせにより所定角度で回転が停止されるものであり、
   前記制御補助手段となる緩衝体が、装置内部に配置された、前記ピストン（58）の運動エネルギーを吸収する流体であり、押圧部（62）が、流体が固定具（65）側に移動できるようにするための細孔（62ａ）を有している、回転体の回転装置。

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