JP5398506B2 - 可撓性ワイヤ - Google Patents
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Description
特許文献1に記載の動力伝達手段は、検査用ブローブ装置に設けられたものであり、回転駆動源であるモータからスリップリングを介して送られてくるトルクを、検査用の探触子に伝達するフレキシブルシャフトと、このフレキシブルシャフトの外周に軸方向に一定間隔で配置された複数の軸受と、上記フレキシブルシャフトおよび複数の軸受を包含する保護チューブとしてのコイルばねとを有する。
特許文献2に記載の動力伝達手段は、内視鏡用処置具に設けられたものであり、先端に処置用の部材が取付けられたワイヤと、このワイヤが内部に挿通された可撓性を有する管状部材と、この管状部材に対して前記ワイヤを回転自在に支持する軸受とを有する。
特許文献3には、フレキシブルシャフト(詳細不明)の出力側に連結される歯車装置が記載されている。
また、ワイヤの場合、十分な可撓性を持たせるにはワイヤを細くする必要がある。しかし、細いワイヤは、捩り強度が低いため、大きなトルクを伝達することができない。しかも、捩りの影響で、入力側と出力側とで回転位相差が生じやすく、回転角を制御しにくい。
内輪用ばね要素と外輪用ばね要素をインナワイヤの長さ方向にわたり交互に配置することで、アウタチューブの径を大きくせずに、ばね要素を設けることができる。
回転駆動源を設ければ、インナワイヤにトルクを効率良く与えることができる。
前述したように、この可撓性ワイヤは、減速機構を設けたことで大きなトルクを発生できる。そのため、減速機構の出力側に回転機構を設けた場合は、この回転機構の最終出力部を大きさトルクで回転させることができ、直動機構を設けた場合は、この直動機構の最終出力部を大きさ推力で作動させることができる。また、回転機構や直動機構に生じる摩擦に対しても、その摩擦に打ち勝つ力を発生できるため、インナワイヤの捩れ剛性が低くても、スティックスリップが起こりにくい。
位置検出手段を設ければ、その位置検出手段の出力値によるフィードバック制御が可能となり、作動機器等の遠隔操作の制御対象に対する位置決め精度が向上する。インナワイヤの回転が減速機構によって減速して出力され、回転機構または直動機構に現れるインナワイヤの捩れの影響が小さくなるため、位置決め検出手段の位置決め分解能を高く保つことができ、高精度なフィードバック制御をできる。
この構成の継手によれば、雄ねじ部材の軸方向の一端部をアウタチューブの内径部に嵌合させ、かつ雌ねじ部材の軸方向の一端部をアウタチューブの外径部に嵌合させた状態で、雄ねじ部材の雄ねじ部と雌ねじ部材の雌ねじ部とを螺合させることにより、雄ねじ部材および雌ねじ部材のそれぞれの前記一端部がアウタチューブを内外から挟み込んで固定する。そして、雄ねじ部材および雌ねじ部材のいずれか一方に設けた結合手段を、結合対象となる他の部材に結合する。これにより、アウタチューブと他の部材とが結合される。雄ねじ部と雌ねじ部の螺合を外すことで、雄ねじ部材および雌ねじ部材の各一端部からアウタチューブが解放され、アウタチューブと他の部材との結合が解除される。これらアウタチューブと他の部材との結合操作およびその解除操作は容易である。また、アウタチューブと継手を結合した状態で、雄ねじ部材の結合手段により可撓性ワイヤと他の部材との結合操作および解除操作を行う。これら可撓性ワイヤと他の部材との結合操作およびその解除操作は容易となる。
このカップリングの構成によれば、インナワイヤと回転軸とを連結する際には、対向して設けたワイヤ側部材および軸側部材を互いに接近するように軸方向に相対移動させて、径方向溝と突起とを係合させる。インナワイヤと回転軸との連結を外す際には、ワイヤ側部材および軸側部材を互いに離れるように軸方向に相対移動させて、径方向溝と突起との係合を解除する。これらインナワイヤと回転軸との連結操作およびその解除操作は容易である。
アウタチューブ内に転がり軸受の潤滑剤を封入するか、または流通させることで、転がり軸受の転がり性能を良好な状態に維持できる。
他の発明にかかる可撓性ワイヤは、可撓性のアウタチューブの内部に、両端がそれぞれ回転の入力端および出力端となる可撓性のインナワイヤを複数の転がり軸受によって回転自在に支持し、隣合う転がり軸受間に、これら転がり軸受に対して予圧を与えるばね要素を設け、前記インナワイヤの出力端と連結されてインナワイヤの回転を減速して出力する減速機構を設け、前記減速機構の出力側に、この減速機構で減速された回転出力により最終出力部を回転させる回転機構を設け、前記回転機構の動作位置を検出する位置検出手段を設けたことを特徴とする。
さらに他の発明にかかる可撓性ワイヤは、可撓性のアウタチューブの内部に、両端がそれぞれ回転の入力端および出力端となる可撓性のインナワイヤを複数の転がり軸受によって回転自在に支持し、隣合う転がり軸受間に、これら転がり軸受に対して予圧を与えるばね要素を設け、前記インナワイヤの出力端と連結されてインナワイヤの回転を減速して出力する減速機構を設け、前記アウタチューブの両端またはいずれか一方端に、アウタチューブを他の部材に着脱自在に結合する継手を設け、前記継手は、内周に前記インナワイヤが挿通される貫通孔が形成され、外周に雄ねじ部が形成され、軸方向の一端部が前記アウタチューブの内径部に嵌合する筒状の雄ねじ部材と、内周に前記雄ねじ部材の雄ねじ部に螺合する雌ねじ部が形成され、軸方向の一端部が前記アウタチューブの外径部に嵌合する筒状の雌ねじ部材とを有し、これら雄ねじ部材および雌ねじ部材のいずれか一方に、前記他の部材に結合する結合手段を設けたことを特徴とする。
さらに他の発明にかかる可撓性ワイヤは、可撓性のアウタチューブの内部に、両端がそれぞれ回転の入力端および出力端となる可撓性のインナワイヤを複数の転がり軸受によって回転自在に支持し、隣合う転がり軸受間に、これら転がり軸受に対して予圧を与えるばね要素を設け、前記インナワイヤの出力端と連結されてインナワイヤの回転を減速して出力する減速機構を設け、前記インナワイヤの両端またはいずれか一方端に、これらインナワイヤの端部に対向して回転自在に支持された回転軸と連結するカップリングを設け、前記カップリングは、前記インナワイヤと一体回転するワイヤ側部材と、前記回転軸と一体回転する軸側部材とを有し、これらワイヤ側部材および軸側部材の互いに対向する端面にそれぞれ設けた径方向溝とこの径方向溝に係合可能な突起とが互いに係合することで、前記インナワイヤと前記回転軸とを回転伝達可能に連結するものであることを特徴とする。
雄ねじ部材6は、内周に貫通孔7が形成された筒状の部材であって、軸方向中央部の外周に雄ねじ部8が形成されている。雄ねじ部材6の軸方向の一方端には、内径および外径が同一径で軸方向に延びる円筒部9が設けられている。この円筒部9の外径は、アウタチューブ1の内径部に嵌合する寸法とされている。また、軸方向の他方端には、外径側に拡がるフランジ部10が設けられている。このフランジ部10は他の部材に結合する結合手段であって、円周方向複数箇所に、ボルト等の固定具を挿入するための通孔11が形成されている。前記貫通孔7は、円筒部9側からフランジ部9側に向かって、小径部7a、中径部7b、大径部7cの順に段階的に内径が大きくなっている。中径部7bには、インナワイヤ2を回転自在に支持する転がり軸受12が嵌め込まれる。
この状態から、雄ねじ部8と雌ねじ部16の螺合を外すことで、雄ねじ部材6の円筒部9および雌ねじ部材13のつば状部15による拘束からアウタチューブ1が解放され、アウタチューブ1と結合対象部材との結合が解除される。これらアウタチューブ1と他の部材との結合操作およびその解除操作は容易である。
また、アウタチューブ1と継手5を結合した状態で、雄ねじ部材6の結合手段(フランジ部10)により可撓性ワイヤAと他の部材との結合操作および解除操作を行っても良い。これら可撓性ワイヤAと他の部材との結合操作およびその解除操作はさらに容易となる。
1…アウタチューブ
2…インナワイヤ
2a…入力端
2b…出力端
3…転がり軸受
4I…内輪用ばね要素
4O…外輪用ばね要素
5…継手
6…雄ねじ部材
7…貫通孔
8…雄ねじ部
10…フランジ部(結合手段)
13…雌ねじ部材
16…雌ねじ部
18…回転軸
19…カップリング
20…ワイヤ側部材
20a…径方向溝
21…軸側部材
21a…突起
22…減速機構
22a…入力軸
22b…出力軸
30…回転機構
35…ロータリエンコーダ(位置検出手段)
37…回転駆動源
40…直動機構
47…リニアエンコーダ(位置検出手段)
Claims (14)
- 可撓性のアウタチューブの内部に、両端がそれぞれ回転の入力端および出力端となる可撓性のインナワイヤを複数の転がり軸受によって回転自在に支持し、隣合う転がり軸受間に、これら転がり軸受に対して予圧を与えるばね要素を設け、前記インナワイヤの出力端と連結されてインナワイヤの回転を減速して出力する減速機構を設け、前記ばね要素は、前記転がり軸受の内輪に予圧を与える内輪用ばね要素と、外輪に予圧を与える外輪用ばね要素とを有し、これら内輪用ばね要素と外輪用ばね要素を前記インナワイヤの長さ方向にわたり交互に配置したことを特徴とする可撓性ワイヤ。
- 請求項1において、前記インナワイヤを回転させる回転駆動源を、インナワイヤの前記入力端と連結して設けた可撓性ワイヤ。
- 請求項1または請求項2において、前記減速機構の出力側に、この減速機構で減速された回転出力により最終出力部を回転させる回転機構を設けた可撓性ワイヤ。
- 請求項1または請求項2において、前記減速機構の出力側に、この減速機構で減速された回転出力を直動運動に変換して最終出力部を直線運動させる直動機構を設けた可撓性ワイヤ。
- 請求項3または請求項4において、前記回転機構または前記直動機構の動作位置を検出する位置検出手段を設けた可撓性ワイヤ。
- 請求項1ないし請求項5のいずれか1項において、前記アウタチューブの両端またはいずれか一方端に、アウタチューブを他の部材に着脱自在に結合する継手を設けた可撓性ワイヤ。
- 請求項6において、前記継手は、内周に前記インナワイヤが挿通される貫通孔が形成され、外周に雄ねじ部が形成され、軸方向の一端部が前記アウタチューブの内径部に嵌合する筒状の雄ねじ部材と、内周に前記雄ねじ部材の雄ねじ部に螺合する雌ねじ部が形成され、軸方向の一端部が前記アウタチューブの外径部に嵌合する筒状の雌ねじ部材とを有し、これら雄ねじ部材および雌ねじ部材のいずれか一方に、前記他の部材に結合する結合手段を設けた可撓性ワイヤ。
- 請求項1ないし請求項7のいずれか1項において、前記インナワイヤの両端またはいずれか一方端に、これらインナワイヤの端部に対向して回転自在に支持された回転軸と連結するカップリングを設けた可撓性ワイヤ。
- 請求項8において、前記カップリングは、前記インナワイヤと一体回転するワイヤ側部材と、前記回転軸と一体回転する軸側部材とを有し、これらワイヤ側部材および軸側部材の互いに対向する端面にそれぞれ設けた径方向溝とこの径方向溝に係合可能な突起とが互いに係合することで、前記インナワイヤと前記回転軸とを回転伝達可能に連結するものである可撓性ワイヤ。
- 請求項1ないし請求項9のいずれか1項において、前記アウタチューブ内に前記転がり軸受の潤滑剤を封入するか、または流通させた可撓性ワイヤ。
- 可撓性のアウタチューブの内部に、両端がそれぞれ回転の入力端および出力端となる可撓性のインナワイヤを複数の転がり軸受によって回転自在に支持し、隣合う転がり軸受間に、これら転がり軸受に対して予圧を与えるばね要素を設け、前記インナワイヤの出力端と連結されてインナワイヤの回転を減速して出力する減速機構を設け、前記減速機構の出力側に、この減速機構で減速された回転出力により最終出力部を回転させる回転機構を設け、前記回転機構の動作位置を検出する位置検出手段を設けたことを特徴とする可撓性ワイヤ。
- 可撓性のアウタチューブの内部に、両端がそれぞれ回転の入力端および出力端となる可撓性のインナワイヤを複数の転がり軸受によって回転自在に支持し、隣合う転がり軸受間に、これら転がり軸受に対して予圧を与えるばね要素を設け、前記インナワイヤの出力端と連結されてインナワイヤの回転を減速して出力する減速機構を設け、前記減速機構の出力側に、この減速機構で減速された回転出力を直動運動に変換して最終出力部を直線運動させる直動機構を設け、前記直動機構の動作位置を検出する位置検出手段を設けたことを特徴とする可撓性ワイヤ。
- 可撓性のアウタチューブの内部に、両端がそれぞれ回転の入力端および出力端となる可撓性のインナワイヤを複数の転がり軸受によって回転自在に支持し、隣合う転がり軸受間に、これら転がり軸受に対して予圧を与えるばね要素を設け、前記インナワイヤの出力端と連結されてインナワイヤの回転を減速して出力する減速機構を設け、前記アウタチューブの両端またはいずれか一方端に、アウタチューブを他の部材に着脱自在に結合する継手を設け、前記継手は、内周に前記インナワイヤが挿通される貫通孔が形成され、外周に雄ねじ部が形成され、軸方向の一端部が前記アウタチューブの内径部に嵌合する筒状の雄ねじ部材と、内周に前記雄ねじ部材の雄ねじ部に螺合する雌ねじ部が形成され、軸方向の一端部が前記アウタチューブの外径部に嵌合する筒状の雌ねじ部材とを有し、これら雄ねじ部材および雌ねじ部材のいずれか一方に、前記他の部材に結合する結合手段を設けたことを特徴とする可撓性ワイヤ。
- 可撓性のアウタチューブの内部に、両端がそれぞれ回転の入力端および出力端となる可撓性のインナワイヤを複数の転がり軸受によって回転自在に支持し、隣合う転がり軸受間に、これら転がり軸受に対して予圧を与えるばね要素を設け、前記インナワイヤの出力端と連結されてインナワイヤの回転を減速して出力する減速機構を設け、前記インナワイヤの両端またはいずれか一方端に、これらインナワイヤの端部に対向して回転自在に支持された回転軸と連結するカップリングを設け、前記カップリングは、前記インナワイヤと一体回転するワイヤ側部材と、前記回転軸と一体回転する軸側部材とを有し、これらワイヤ側部材および軸側部材の互いに対向する端面にそれぞれ設けた径方向溝とこの径方向溝に係合可能な突起とが互いに係合することで、前記インナワイヤと前記回転軸とを回転伝達可能に連結するものであることを特徴とする可撓性ワイヤ。
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