JP5952637B2 - 線状体張力調整機構および駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、線状体張力調整機構、およびこれを備える駆動装置に関する。

生産ラインなどでは、ワイヤーなどの線状体を動力伝達部材とした駆動装置が用いられている。例えば、ワイヤーを動力伝達部材とする場合においては、ワイヤーの一部をドラムに巻回し、当該ドラムが正転または逆転することで、ドラムに対してワイヤーが巻き取りあるいは繰り出される。そして、ワイヤーが巻き取りあるいは繰り出されると、それに伴いワイヤーに取り付けられたヘッドが駆動する。

ここで、駆動装置の動力伝達部材としては、ワイヤーの他に、チェーンや紐などが用いられることがあるが、何れの部材についても、駆動毎に引張力を受けることで伸びを生じる。線状体に伸びを生じた場合には、駆動に係る位置精度の低下や、駆動ができなくなってしまう場合も生じ得る。このため、このような線状体を動力伝達部材とする駆動装置などにおいては、ワイヤーなどの線状体の張力を調整する機構が設けられている（特許文献１，２など）。従来技術に係るワイヤーテンショナの構成について、図８を用い説明する。

図８（ａ）に示すように、従来技術に係るワイヤーテンショナで、ピン状であってＺ軸方向頂のブリッジ部９１０ａを除き中空の第１部材９１０と、リング状であって第１部材９１０の外周に装着される第２部材９２０と、第１部材９１０と第２部材９２０とを、互いにＺ軸方向に離間させようと付勢するコイルばね９４０とを主な要素として構成されている。そして、ワイヤー９３０は、第１部材９１０におけるブリッジ部９１０ａの下を通り、且つ、第２部材９２０の側壁溝底部９２０ａの上を通るように配設される。

次に、図８（ｂ）に示すように、ワイヤー９３０に伸びを生じた場合には、コイルばね９４０がＺ軸方向に伸び、これにより第２部材９２０がＺ軸方向上側へと持ちあげられる。それによって、ワイヤー９３０は、第１部材９１０のブリッジ部９１０ａをボトムとして略Ｖ字状に湾曲される。
従って、ワイヤー９３０に伸びを生じた場合にあっても、コイルばね９４０の伸びに伴いワイヤー９３０が湾曲され、これにより張力が調整される。

特開２０１１−２５６９１１号公報 特開２０１１−２５６９８２号公報

しかしながら、上記のような従来技術に係るワイヤーテンショナでは、ワイヤーがある程度以上に伸びた場合にあっては、一旦、ラインを停止し、ワイヤーを張り直す必要がある。具体的には、図８（ａ）、（ｂ）に示す従来技術のワイヤーテンショナでは、コイルばね９４０が伸び切ってしまった場合には、手作業でワイヤーを張り直して、図８（ａ）に示すような状態に戻す必要がある。このように従来技術では、ワイヤーの張り直しの度に生産ラインを止める必要があり、効率という観点から改善が求められる。

特に、ワイヤーなどの線状体の全長が長い場合には、張り直しのための作業を頻繁に行う必要が生じることになる。これによりラインのメインテナンスのためのランニングコストが上昇してしまうという問題を生じる。
また、ワイヤーなどの線状体の張力をある範囲に保つために、例えばモータなどの駆動装置を設け、常時あるいは断続的に線状体の張力を検出して駆動装置を駆動する、という構成も可能ではあるが、このような装置構成を採用する場合は、設備コストの上昇を招くことになる。

本発明は、上記のような問題の解決を図ろうとなされたものであって、設備コストの上昇を抑えながら、煩雑なメインテナンス作業を行うことなく、線状体の大きな伸びにも対応できる線状体張力調整機構、および駆動装置を提供することを目的とする。

そこで、本発明に係る線状体張力調整機構は、張設され、屈曲自在性を有する線状体の張力を調整する機構であって、互いに離合自在に設けられた第１および第２ユニットを備える。各ユニットは、次のように構成されている。
（１） 第１ユニットは、次の要素を有する。
（ｉ） 第１ベース
（ｉｉ） カム： 一のカム面が形成されてなる。

（ｉｉｉ） 第１弾性体： カムを第１ベースに対してカム面と交差する方向である第１方向に弾性付勢する。
（２） 第２ユニットは、次の要素を有する。
（ｉ） 第２ベース
（ｉｉ） 軸体： 第２ベースに対して回転自在に支持され、第１ユニットと第２ユニットとの離合方向に延設されている。

（ｉｉｉ） ドラム： 軸体に取り付けられ、当該軸体とともに回転自在であり、外周面が線状体の巻き取り領域である。
（ｉｖ） 第１および第２のワンウェイクラッチ： 軸体に取り付けられている。
（ｖ） カムフォロア： 第１のワンウェイクラッチに取り付けられ、第１ユニットにおけるカムのカム面に対応して設けられている。

（ｖｉ） 第２弾性体： 第２ベースとの相対的な関係において、第１のワンウェイクラッチを第１弾性体の弾性力に抗する方向である第２方向に弾性付勢する。
上記構成において、第１ユニットと第２ユニットとが衝合した状態で、第１ユニットにおけるカムのカム面に対して第２ユニットにおけるカムフォロアが当接し、当該当接した状態では、第１弾性体による弾性力と、第２弾性体による弾性力および線状体の張力の和とが対抗する関係にある。

上記衝合状態においては、第１弾性体の弾性力が、第２弾性体による弾性力と線状体の張力との和よりも大きい場合には、第２ユニットにおける軸体が第１のワンウェイクラッチとともに第２方向とは逆向きに回転する。そして、第１ユニットと第２ユニットとが衝合した上記状態から、第１ユニットと第２ユニットとが離間した状態へと移行した場合において、第２ユニットにおける軸体は、第２のワンウェイクラッチにより回転が制限されるとともに、カムフォロアは、第２弾性体の弾性力により軸体に対して相対的に回転し、その位置がカム面との当接前の状態に戻されることを特徴とする。

なお、軸体に対する第１および第２のワンウェイクラッチの関係について、補足しておく。第１のワンウェイクラッチは、カムフォロアと軸体との間に介挿され、軸体に対するカムフォロアの回転について、一方向への相対的な回転を制限する。他方、第２のワンウェイクラッチは、第２ベースと軸体との間に介挿され、第２ベースに対する軸体の回転について、一方向への相対的な回転を制限する。そして、第１および第２のワンウェイクラッチの働きにより、カムフォロアが第２弾性体の弾性力に抗する方向に回転した場合には、第１のワンウェイクラッチとともに軸体が回転する。一方、カムフォロアが第２弾性体の弾性力により、上記とは逆向きに回転する場合には、第２のワンウェイクラッチの働きにより、第２ベースに対する軸体の回転（逆転）が制限されることになる。これについては、上述の通りである。

また、本発明に係る駆動装置は、次の構成を備える。
（ｉ） ベース
（ｉｉ） ヘッド： ベースに対して相対的に移動自在である。
（ｉｉｉ） 駆動源： ヘッドのための駆動力を発生する。
（ｉｖ） 線状体： 駆動源で発生した駆動力をヘッドに伝達するために介挿され、屈曲自在性を有するとともに張設されている。

上記構成において、本発明に係る駆動装置では、線状体の張力を調整するために、上記の本発明に係る線状体張力調整機構が採用されていることを特徴とする。

本発明に係る線状体張力調整機構では、上記のように、第１ユニットと第２ユニットとが衝合した際に、第１ユニットのカムのカム面に対して、第２ユニットのカムフォロアが当接する。そして、このとき、カムを弾性付勢する第１弾性体の弾性力と、第１のワンウェイクラッチを弾性付勢する第２弾性体の弾性力および線状体の張力の和とが対抗する。このとき、第１弾性体の弾性力の方が勝った場合には、ドラムが回転して線状体を巻き取ることができる。これにより、線状体の張力が維持される。

その後、第１ユニットと第２ユニットとが離間した場合には、第２ユニットの軸体は第２のワンウェイクラッチの働きにより戻る方向への回転（逆転）が制限され、ドラムも回転が制限される。一方、第１のワンウェイクラッチは、第２弾性体の弾性力により、軸体に対して回転して、衝合前の状態に戻る。これに伴い、カムフォロアも衝合前の状態（位置）に復帰する。

本発明に係る線状体張力調整機構では、第１ユニットと第２ユニットとが離合を繰り返すことで、線状体の張力を一定の値以上に維持する。このように、本発明に係る線状体張力調整機構では、モータなどの駆動源を用いず、線状体の張力を維持することができる。これにより、装置コストの上昇を抑えることができる。
また、本発明に係る線状体張力調整機構では、ドラムの外周面に線状体を巻き取ることができる間、手作業での線状体の張り直しなどのメインテナンス作業を行う必要はなく、長期にわたって煩雑な作業を必要としない。

さらに、本発明に係る線状体張力調整機構では、一旦、ドラムに線状体が巻き取られた後は第２のワンウェイクラッチによりドラムの逆転（戻り）が抑制されるので、駆動などにより線状体に力がかかった場合にも線状体が緩むことがない。
従って、本発明に係る線状体張力調整機構では、設備コストの上昇を抑えながら、煩雑なメインテナンス作業をしなくても線状体の大きな伸びにも対応できる。

本発明に係る線状体張力調整機構では、次のようなバリエーション構成を採用することができる。
本発明に係る線状体張力調整機構では、上記構成において、第２ユニットにおけるドラムが、軸体の回転に対応して、軸体の延設方向に摺動する、という構成を採用することもできる。これにより、巻き取りに際してドラムを軸体の延設方向に沿って移動させることで、重なりなく線状体を巻き取ることができる。

ここで、本発明に係る線状体張力調整機構では、上記構成において、第２ユニットにおける第２ベースに雄ねじまたは雌ねじが取り付けられており、第２ユニットにおけるドラムの内周面に第２ベースに取り付けられた雄ねじまたは雌ねじに対応するねじが刻まれているという構成を採用することができる。このような構成を採用する場合において、第２ベースに取り付けられたねじと、ドラムの内周面に刻まれたねじとが螺合し、且つ、ねじピッチを線状体の断面径以上に設定することにより、軸体が回転した場合に、ねじピッチに応じてドラムを軸方向に移動させることができる。これにより、別途の駆動源を設けなくても、軸体の回転に伴い、ドラムを軸体の軸方向に移動させることができる。

なお、本発明に係る線状体張力調整機構では、第１弾性体および第２弾性体が、ともにばね（例えば、コイルばね、ねじりばね、板ばね）であるという構成を採用することができる。ただし、第１弾性体および第２弾性体は、ばね以外にも、ゴムなどを用いることもできるし、一方をばね、他方をゴムとすることもできる。
また、本発明に係る駆動装置では、線状体の張力を調整するために、上記本発明に係る線状体張力調整機構を採用する。このため、本発明に係る駆動装置では、別途の駆動源を設けなくても、長期にわたって線状体の張力を一定に維持することができ、高い精度での駆動が可能である。

本発明に係る駆動装置は、次のようなバリエーション構成を採用することができる。
本発明に係る駆動装置では、上記構成において、線状体の一端が第２ユニットにおける第２ベースに取り付けられ、他端が第２ユニットにおけるドラムに取り付けられているという構成を採用することができる。このような構成を採用することにより、ヘッドが一往復するごとに、線状体の張力調整がなされることになり、線状体の張力を常に一定に維持することで、さらに確実に高い精度での駆動が可能となる。

本発明に係る駆動装置では、上記構成において、第１ユニットがベースに取り付けられ、第２ユニットがヘッドに取り付けられているという構成を採用することができる。このような構成を採用することにより、ヘッドの移動に伴い、第１ユニットと第２ユニットとが離合を繰り返すことになり、その都度、線状体の張力が調整されることになる。
本発明に係る駆動装置では、より具体的に、ヘッドがベースに対して直線状に摺動自在となっており、ヘッドが摺動範囲における一端に到達したときに、第１ユニットと第２ユニットとが衝合した状態となり、第１ユニットにおけるカムのカム面に対して第２ユニットにおけるカムフォロアが当接するという構成を採用することができる。このような構成とすることで、本発明に係る駆動装置は、線状体の張力を調整するための別途の駆動源を用いなくてもよく、設備コストの上昇を抑えることができる。

なお、本発明に係る駆動装置では、上記のようにヘッドの摺動の度に線状体の張力を調整することとしてもよいが、その他に、次のように張力調整を実行することもできる。例えば、通常の装置駆動時には、ヘッドの摺動範囲外となる箇所に第１ユニットを設けておき、始業時に一回、第１ユニットと第２ユニットとを衝合させるためにヘッドを移動させるようにすることなども可能である。

本発明の実施の形態に係るスライド駆動装置１の全体構成を示す模式斜視図である。 スライド駆動装置１におけるスライド駆動に係る構成を示す模式構成図である。 ワイヤーテンショナ２４の構成を示す模式斜視図である。 ワイヤーテンショナ２４の構成の内、可動ユニット２１の構成を示す模式断面図である。 ワイヤーテンショナ２４において、（ａ）は、互いに離間した状態での可動ユニット２１と固定ユニット２２とを示す模式斜視図であり、（ｂ）は、カムフォロア２１６が巻取カム２２１のカム面２２１ａに当接した状態での可動ユニット２１と固定ユニット２２とを示す模式斜視図である。 再び離間した状態での可動ユニット２１と固定ユニット２２とを示す模式斜視図である。 ワイヤーテンショナ２４における張力調整に係る可動形態を模式的に示す図である。 従来技術に係るワイヤーテンショナの構成を示す模式断面図である。

以下では、本発明を実施するために形態について、図面を参酌しながら説明する。
なお、以下の説明に係る実施の形態は、本発明の構成上の特徴および当該特徴的構成から得られる作用効果を分かりやすく説明するための例として用いるものである。よって、本発明は、その本質的な特徴部分を除き、以下の形態に何ら限定を受けるものではない。
［実施の形態］
１．スライド駆動装置１の構成
本実施の形態に係るスライド駆動装置１の構成について、図１を用いて説明する。

図１に示すように、本実施の形態に係るスライド駆動装置１は、Ｙ軸方向に延設された主フレーム１０とＸ−Ｚ方向にコの字状をした４つの脚フレーム１１により装置のベースが構成されている。主フレーム１０のＺ軸方向上側の面には、Ｙ軸方向に延伸するリニアガイドレール１０１が敷設されており、当該リニアガイドレール１０１には、スライドヘッド２０のガイドブロックが取り付けられている。

スライドヘッド２０は、リニアガイドレール１０１の延設方向に沿ってＹ軸方向（矢印Ａの方向）に摺動自在となっている。なお、スライドヘッド２０には、ワイヤーテンショナの構成の一部である可動ユニット２１が取り付けられている。これに対応して、主フレーム１０のＹ軸方向左端には、固定ユニット２２が取り付けられている。これらの構成については、後述する。

主フレーム１０のＸ軸方向奥側の側面には、駆動源としてのステッピングモータ１２と減速ギア１３が取り付けられている。主フレーム１０は、内部が空洞となっており、当該内部にワイヤーが張設されている。ステッピングモータ１２の駆動力は、減速ギア１３を介してワイヤーに伝達され、これによりスライドヘッド２０が摺動する。なお、スライドヘッド２０は、主フレーム１０のＸ軸方向手前側の側面に開けられたスリット状の開口を通して、ワイヤーに接合されている。

脚フレーム１１の一つには、コントローラ１４が取り付けられており、ユーザの入力を受け付ける各種スイッチが設けられている。ステッピングモータ１２は、コントローラ１４からの信号により駆動・停止する。また、Ｙ軸方向の両端の各脚フレーム１１には、光電センサ１５，１６が取り付けられており、スライドヘッド２０の近接を検知した時にコントローラ１４に信号を出力する。コントローラ１４は、光電センサ１５，１６からの信号の入力があったときに、ステッピングモータ１２の回転数を落とし、スライドヘッド２０の減速を実行させる。

２．スライド駆動装置１の駆動
上記構成を有するスライド駆動装置１の駆動について、図２を用いて説明する。
図２に示すように、本実施の形態に係るスライド駆動装置１では、一本のワイヤー３０が動力伝達部材として使用されている。ワイヤー３０は、一端がスライドヘッド２０に固定され（固定箇所ｐｏｓ．１）、他端が可動ユニット２１で固定されている（固定箇所ｐｏｓ．２）。また、ワイヤー３０は、複数のプーリー３１〜３４，２３を介して張設されており、その一部がドラム１７の外周面に巻回されている。

ドラム１７は、減速ギア１３から延出した回転軸に固定されており、ステッピングモータ１２の回転に従って、正転・逆転するようになっている（矢印Ｂ）。なお、ドラム１７は、その回転に伴い、矢印Ｃのように長手方向にスライド移動できるようになっている。これにより、ドラム１７の外周面に巻回されるワイヤー３０が重なる状態となることがない。

ドラム１７の回転により、ワイヤー３０が巻き取りあるいは繰り出されることになり、プーリー３１，３２間では、矢印Ｄの方向に移動する。そして、これに伴い、スライドヘッド２０がスライド駆動する。
なお、スライドヘッド２０のスライド範囲の両端手前の箇所には、光電センサ１５，１６が設けられており、箇所Ｅ，Ｆをスライドヘッド２０が通過した時に、信号をコントローラ１４へと送出する。上述のように、光電センサ１５，１６からの信号を受けつけたコントローラ１４は、スライドヘッド２０のスライド速度を減速させるように、ステッピングモータ１２へ減速指示信号を送出する。

また、スライドヘッド２０が光電センサ１５，１６を逆向きに横切った際には、コントローラ１４は、ステッピングモータ１２に対して増速指示信号を送出する。例えば、図２において、スライドヘッド２０がプーリー３１側の停止位置からプーリー３２側に向けてスライド駆動を開始した場合、箇所Ｅを通過すると増速指示がステッピングモータ１２に送出される。

３．ワイヤーテンショナ２４の構成
ワイヤーテンショナ２４の構成について、図３および図４を用いて説明する。なお、図３では、可動ユニット２１と固定ユニット２２とが、互いに離間した状態を示している。本実施の形態に係るワイヤーテンショナ２４は、可動ユニット２１と固定ユニット２２との組み合わせを以って構成されている。可動ユニット２１は、スライドヘッド２０に取り付けられているため、スライドヘッド２０のスライド移動に伴って移動する。そして、スライドヘッド２０がプーリー３１側の停止位置に到達したときに、可動ユニット２１と固定ユニット２２とが衝合する。

図３に示すように、可動ユニット２１は、一枚の金属板をコの字状に曲折加工された可動フレーム２１０を有する。可動フレーム２１０には、その両腕部分を挿通してシャフト２１１が取り付けられている。なお、シャフト２１１は、可動フレーム２１０に対してベアリングを介して取り付けられているが、図３などでは図示を省略している。
シャフト２１１は、可動フレーム２１０に対して回転自在に支持されており、その両端部分にそれぞれワンウェイクラッチ２１２，２１５が取り付けられている。シャフト２１１に対するワンウェイクラッチ２１２，２１５の各回転制限方向については、後述する。

シャフト２１１には、可動フレーム２１０の両腕間の部分に巻取ドラム２１３が取り付けられている。巻取ドラム２１３は、その外周面２１３ａがワイヤー３０の巻取り面であり、キー２１４によりシャフト２１１とともに回転するとともに、シャフト２１１に対してＹ軸方向に摺動自在となっている（矢印Ｇ）。なお、矢印Ｉのように導入されてきたワイヤー３０の一端は、巻取ドラム２１３の外周面２１３ａに固定されている（固定箇所ｐｏｓ．２）。

可動フレーム２１０におけるＹ軸方向左側の腕部には、巻取ドラム２１３に向けて延びる雄ねじ２１８が取り付けられている。図４の模式断面図に示すように、雄ねじ２１８は、巻取ドラム２１３におけるＹ軸方向左側の内周面に刻設された雌ねじ２１３ｂと螺合するようになっている。そして、図４に示すように、雄ねじ２１８は中空の筒状体であって、その中をシャフト２１１が挿通している。シャフト２１１が回転した際にも、雄ねじ２１８には干渉しない。

図３に戻って、可動フレーム２１０の胴部の一部は、Ｘ軸方向奥側に向けて切り起こされており、当該切り起こされた部分にプーリー２１９が軸支されている。ワイヤー３０は、プーリー２１９を介して巻取ドラム２１３に導かれている。
ワンウェイクラッチ２１５は、可動フレーム２１０との間でねじりばね２１７により弾性付勢されている。ねじりばね２１７は、Ｙ軸方向左側から見たときに、ワンウェイクラッチ２１５を、可動フレーム２１０に対して左向きに回転するよう付勢している。これにより、ワンウェイクラッチ２１５の周面からＹ軸方向に対して直交する向きに延出された軸先のカムフォロア２１６も、同じ方向に向けて付勢されることになる。図４に示すように、ねじりばね２１７は、一端が可動フレーム２１０の突起２１０ａに掛止され、他端がワンウェイクラッチ２１５の突起２１５ａに掛止されている。

なお、ワンウェイクラッチ２１５は、可動フレーム２１０に設けられたストッパ部材（図示を省略）により、図３に示す位置よりもカムフォロア２１６がＺ軸方向下向きに回転しないように制限されている。
次に、固定ユニット２２は、固定ベース２２０を有する。固定ベース２２０は、主フレーム１０に固定されている。固定ベース２２０のＺ軸方向上側の主面からは、互いに間隔をあけた状態で、２本の支持アーム２２２が立設されている。

２本の支持アーム２２２間には、楔状の巻取カム２２１が軸支されており、巻取カム２２１のＹ軸方向右側部分には、そのＺ軸方向上側にカム面２２１ａが構成されている。巻取カム２２１のカム面２２１ａに対しては、可動ユニット２１が、固定ユニット２２に対して矢印Ｈのように衝合する際に、カムフォロア２１６の周面が当接するようになっている。

巻取カム２２１と固定ベース２２０との間には、カム調節ばね２２６が介挿されており、Ｚ軸方向上向きに弾性付勢されている。カム調節ばね２２６と固定ベース２２０との間には、ばね調節ボルト２２４とばね調節ナット２２５とが介挿されており、このばね調節ボルト２２４のＺ軸方向位置の調節により、カム調節ばね２２６の弾性力が調節できるようになっている。なお、固定ベース２２０からは、ストッパ２２３も立設されており、その先端部分からＸ軸方向に延出されたストッパ部２２３ａに巻取カム２２１の上面が当接するようになっている。

可動ユニット２１と固定ユニット２２とが離間している状態では、巻取カム２２１は、カム調節ばね２２６の弾性力により、ストッパ２２３のストッパ部２２３ａに当接した状態となっており、他方、可動ユニット２１におけるカムフォロア２１６は、ねじりばね２１７の弾性力により図３に示す状態になっている。
４．ワイヤーテンショナ２４の可動形態
ワイヤーテンショナ２４の可動形態について、図５および図６を用いて説明する。なお、以下の説明においては、ワイヤー３０の張力が適正範囲よりも低い場合を想定している。

先ず、図５（ａ）に示すように、可動ユニット２１と固定ユニット２２とが互いに離間した状態にある場合には、カムフォロア２１６はねじりばね２１７の弾性付勢により、図に示すように略水平の原点位置にある。一方、巻取カム２２１についても、カム調節ばね２２６の弾性付勢によりＺ軸方向上向きに押し上げられ、その上面がストッパ２２３のストッパ部２２３ａに当接した原点位置にある。

次に、スライドヘッド２０のスライド駆動に伴って、矢印Ｊの方向に可動ユニット２１が移動し、スライドヘッド２０が可動限までスライド移動したとき、図５（ｂ）に示すように、可動ユニット２１と固定ユニット２２とが衝合する。このとき、カムフォロア２１６は、巻取カム２２１のカム面２２１ａに乗り上げて当接する。二点鎖線で囲んだ部分に示すように、巻取カム２２１には、カムフォロア２１６からの力がカム面２２１ａを介して加わり、先端がＺ軸方向下向きに傾く（矢印Ｋ）。

対して、カムフォロア２１６も巻取カム２２１からの力を受けてＺ軸方向上向きに押し上げられる（矢印Ｌ）。これにより、ワンウェイクラッチ２１５は、矢印Ｍの向きに回転し、これに伴ってシャフト２１１も矢印Ｎの向きに回転する。回転角は、同じである。そして、ワイヤー３０を巻回する巻取ドラム２１３も矢印Ｏの向きに回転して、ワイヤー３０を巻上げる。

なお、巻取ドラム２１３については、雄ねじ２１８との関係で回転に伴って矢印Ｐの方向に移動する。移動量は、回転量に比例するものであって、雄ねじ２１８のねじピッチをワイヤー３０の断面径以上（直径以上）としている場合には、巻取ドラム２１３の外周面２１３ａに巻き取られるワイヤー３０が重ならないようになる。
次に、図６に示すように、図５（ｂ）の状態からスライドヘッド２０が移動し、これに伴って可動ユニット２１が固定ユニット２２から離間すると（矢印Ｑ）、カムフォロア２１６は、巻取カム２２１からの抗力を受けなくなり、ワンウェイクラッチ２１５は矢印Ｒの向きに回転する。なお、ワンウェイクラッチ２１５の当該回転は、ねじりばね２１７の弾性力によるものである。

一方、図６に示すように、固定ユニット２２の巻取カム２２１は、カムフォロア２１６からの抗力を受けなくなるため、ストッパ２２３のストッパ部２２３ａに上面２２１ｂが当接した状態に戻る。
ここで、ワンウェイクラッチ２１５が矢印Ｒの向きに回転した場合にあっても、もう一方のワンウェイクラッチ２１２がシャフト２１１の逆転（矢印Ｒの向きへの回転）を制限する。このため、ワイヤー３０を巻き取っている巻取ドラム２１３も、ワイヤー３０が緩む方向に逆転することは抑制される。

以上のようにして、ワイヤー３０の張力が適正範囲に維持される。本実施の形態に係るスライド駆動装置１では、スライドヘッド２０の一往復毎に上記のような機構を以ってワイヤー３０の張力が調整されることになる。
５．スライド駆動装置１の奏する効果
本実施の形態に係るスライド駆動装置１では、上記構成のワイヤーテンショナ２４を備え、図５および図６に示すようなメカニズムを以ってワイヤー３０の張力を調整することができる。このように、スライド駆動装置１では、モータなどの駆動源を用いず、線状体であるワイヤー３０の張力を維持することができ、装置コストの上昇を抑えることができる。

また、スライド駆動装置１では、巻取ドラム２１３の外周面２１３ａにワイヤー３０を巻き取ることができる間（外周面２１３ａの巻取り領域が無くなるまでの間）、手作業でのワイヤー３０の張り直しなどのメインテナンス作業を行う必要はなく、長期にわたって煩雑な作業を必要としない。
さらに、スライド駆動装置１のワイヤーテンショナ２４において、一旦、巻取ドラム２１３にワイヤー３０が巻き取られた後はワンウェイクラッチ２１２により巻取ドラム２１３の逆転（戻り）が抑制されるので、スライドヘッド２０のスライド駆動のためにワイヤー３０に力がかかった場合にもワイヤー３０が緩むことがない。よって、スライド駆動装置１では、高い精度でのスライド駆動が可能である。

従って、本実施の形態に係るスライド駆動装置１では、設備コストの上昇を抑えながら、煩雑なメインテナンス作業をしなくてもワイヤー３０の大きな伸びにも対応できる。
６．ワイヤー３０の巻取りに係る主要なメカニズム
ワイヤーテンショナ２４におけるワイヤー３０の巻取りに係る主要なメカニズムについて、図７を用いて補足説明する。

先ず、図７（ａ）に示すように、カムフォロア２１６から巻取カム２２１のカム面２２１ａへの力Ｆ₁が、巻取カム２２１のカム面２２１ａからカムフォロア２１６への力Ｆ₂よりも大きい場合、力Ｆ₁と力Ｆ₂とが等しくなるまでカム調節ばね２２６が圧縮される。このとき、カムフォロア２１６は大きく上向きに持ち上げられることはない。よって、この場合には、巻取カム２２１が押し下げられる量が相対的に大きい（矢印Ｓ）。巻取カム２２１の押し下げられる量は、カム調節ばね２２６の圧縮量に比例する（巻取カム２２１の回転半径とカム調節ばね２２６の取り付け位置との関係に基づく）。具体的には、カム調節ばね２２６が圧縮されて高さがＨ₁になると、これに伴い、カム面２２１ａにおけるカムフォロア２１６との当接面と固定ベース２２０との距離がＨ₂となる。

ここで、力Ｆ₁については、ねじりばね２１７の弾性力と、ワイヤー３０の張力の和（合力）ということになる。
なお、図７（ａ）では、巻取カム２２１だけが押し下げられるように図示しているが、実際には、力Ｆ₁と力Ｆ₂との関係によりカムフォロア２１６も上向きに押し上げられることになる。ただし、図７（ａ）に示すように、ワイヤー３０の弛みがほとんどない状態では、カムフォロア２１６は見掛け上、上向きに押し上げられない。

次に、図７（ｂ）に示すように、ワイヤー３０が緩んでいるとき、即ち、力Ｆ₄に比べて力Ｆ₃が小さいときには、図７（ａ）の状態に比べてカム調節ばね２２６の圧縮度合が緩和され、力Ｆ₃と力Ｆ₄とが等しくなるまで、カムフォロア２１６が上向きに押し上げられる。このため、カム調節ばね２２６の高さは、上記Ｈ₁よりも高いＨ₃となり、カム面２２１ａにおけるカムフォロア２１６との当接面と固定ベース２２０との距離が上記Ｈ₂よりも大きいＨ₄となる。

これに連動して、ワンウェイクラッチ２１５は、矢印Ｔの向きに回転し、上述のようにワイヤー３０が巻取ドラム２１３に巻き取られる。そして、ワイヤー３０の張力が適正範囲になると、ワンウェイクラッチ２１５の回転動作が停止する。
以上のように、本実施の形態に係るスライド駆動装置１のワイヤーテンショナ２４は、カム調節ばね２２６の弾性力に対する、ねじりばね２１７の弾性力とワイヤー３０の張力との和の関係により、シャフト２１１の回転量が決定され、これによりワイヤー３０の張力が初期に設定された適正範囲に維持される。よって、図３および図７（ａ）、（ｂ）などに示すばね調節ボルト２２４とばね調節ナット２２５とでカム調節ばね２２６の弾性力を調節することで、ワイヤー３０の設定張力を規定することができる。

［その他の事項］
上記実施の形態では、ワイヤーテンショナ２４にコイル状のねじりばね２１７およびカム調節ばね２２６とを備える構成としたが、弾性付勢するための構成はこれに限定されるものではない。例えば、板ばねを採用することや、ゴムを採用することも可能である。ただし、ワイヤー３０の張力の調整が容易であるという観点から、上記実施の形態に係る構成が好ましい。

また、上記実施の形態では、動力を伝達するための線状体としてワイヤー３０を採用したが、屈曲自在性を有する線状体であれば、これに限定されるものではない。例えば、チェーンや紐などを採用することもできる。
また、上記実施の形態では、スライド駆動装置１の構成中に組み込まれたワイヤーテンショナ２４を一例に線状体張力調整機構を説明したが、線状体張力調整機構だけを独立して製品とすることもできる。

また、上記実施の形態のワイヤーテンショナ２４では、図３に示すようなワンウェイクラッチ２１２，２１５の配置、巻取ドラム２１３の配置を一例として採用したが、これらの配置は図３などに示すものに限定されるものではない。例えば、巻取ドラム２１３がシャフト２１１の軸端に取り付けられた形態なども採用することができる。
また、上記実施の形態では、ワイヤーテンショナ２４において、巻取ドラム２１３を備える可動ユニット２１側にカムフォロア２１６が設けられてなる構成としたが、可動ユニット２１側に巻取カム２２１を備え、固定ユニット２２側にカムフォロア２１６を備える構成とすることもできる。

また、スライド駆動装置１の駆動源については、ステッピングモータ１２に限定を受けるものではなく、エンジンなどの内燃機関を採用することもできる。また、上記実施の形態では、駆動装置の一例としてスライド駆動装置１を採用したが、回転駆動するような駆動装置とすることもできる。
また、上記実施の形態に係るスライド駆動装置１では、スライドヘッド２０が一往復する度にワイヤー３０の張力を調整することとしたが、その他に、例えば、始業時などに一度だけワイヤー３０の張力を調整することとしてもよい。具体的には、通常の装置駆動時には、スライドヘッド２０のスライド駆動範囲外となる箇所に固定ユニット２２を設けておき、始業時などに一回、可動ユニット２１と固定ユニット２２とを衝合させるためにスライドヘッド２０を移動させるようにすることなども可能である。

本発明は、生産ラインなどにおいて、線状体を動力伝達部材とする駆動装置の線状体の張力を適正範囲に維持することで、ランニングコストの低減を図ることができる線状体張力調整機構およびこれを備えた駆動装置を実現するのに有用である。

１．スライド駆動装置
１０．主フレーム
１１．脚フレーム
１２．ステッピングモータ
１３．減速ギア
１４．コントローラ
１５，１６．光電センサ
１７．ドラム
２０．スライドヘッド
２１．可動ユニット
２２．固定ユニット
２４．ワイヤーテンショナ
３０．ワイヤー
２３，３１，３２，３３，３４，２１９．プーリー
１０１．リニアガイドレール
２１０．可動フレーム
２１１．シャフト
２１２，２１５．ワンウェイクラッチ
２１３．巻取ドラム
２１４．キー
２１６．カムフォロア
２１７．ねじりばね
２１８．雄ねじ
２２０．固定ベース
２２１．巻取カム
２２２．支持アーム
２２３．ストッパ
２２４．ばね調節ボルト
２２５．ばね調節ナット
２２６．カム調節ばね

Claims (8)

1. 張設され、屈曲自在性を有する線状体の張力を調整する線状体張力調整機構であって、
   互いに離合自在に設けられた第１および第２ユニットを備え、
   前記第１ユニットは、第１ベースと、一のカム面が形成されてなるカムと、前記カムを前記第１ベースに対して前記カム面と交差する方向である第１方向に弾性付勢する第１弾性体とを有し、
   前記第２ユニットは、第２ベースと、前記第２ベースに対して回転自在に支持され、前記第１ユニットと前記第２ユニットとの離合する方向に延設された軸体と、前記軸体に取り付けられ、前記軸体とともに回転自在であり、外周面が前記線状体の巻き取り領域であるドラムと、前記軸体に取り付けられた第１および第２のワンウェイクラッチと、前記第１のワンウェイクラッチに取り付けられ、
   前記第１ユニットにおける前記カムのカム面に対応して設けられたカムフォロアと、前記第２ベースとの相対的な関係において、前記第１のワンウェイクラッチを前記第１弾性体の弾性力に抗する方向である第２方向に弾性付勢する第２弾性体とを有し、
   前記第１ユニットと前記第２ユニットとが衝合した状態において、前記第１ユニットにおける前記カムのカム面に対して前記第２ユニットにおけるカムフォロアが当接し、当該当接した状態においては、前記第１弾性体による弾性力と、前記第２弾性体による弾性力および前記線状体の張力の和とが対抗する関係であり、
   前記第１弾性体による弾性力が、前記第２弾性体による弾性力と前記線状体の張力との和よりも大きい場合には、前記第２ユニットにおける前記軸体が前記第１のワンウェイクラッチとともに前記第２方向とは逆向きに回転し、
   前記第１ユニットと前記第２ユニットとが衝合した前記状態から、前記第１ユニットと前記第２ユニットとが離間した状態へと移行した場合において、前記第２ユニットにおける前記軸体は、前記第２のワンウェイクラッチにより回転が制限されるとともに、前記カムフォロアは、前記第２弾性体の弾性力により前記軸体に対して相対的に回転し、前記カムフォロアの位置が前記カム面との当接前の状態に戻される
   ことを特徴とする線状体張力調整機構。
2. 前記第２ユニットにおける前記ドラムは、前記軸体の回転に対応して、前記軸体の延設方向に摺動することを特徴とする請求項１に記載の線状体張力調整機構。
3. 前記第２ユニットにおける前記第２ベースには、雄ねじまたは雌ねじが取り付けられており、
   前記第２ユニットにおける前記ドラムには、その内周面に前記第２ベースに取り付けられた雄ねじまたは雌ねじに対応するねじが刻まれており、
   前記第２ベースに取り付けられたねじと、前記ドラムの内周面に刻まれたねじとが螺合しており、且つ、ねじピッチが前記線状体の断面径以上に設定されており、
   前記軸体が回転した場合において、前記ねじピッチに応じて前記ドラムが軸方向に移動する
   ことを特徴とする請求項２に記載の線状体張力調整機構。
4. 前記第１弾性体および前記第２弾性体は、ともにばねである
   ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の線状体張力調整機構。
5. ベースと、当該ベースに対して相対的に移動自在のヘッドと、前記ヘッドのための駆動力を発生する駆動源と、前記駆動源で発生した駆動力を前記ヘッドに伝達するために介挿され、屈曲自在性を有するとともに張設された線状体とを備える駆動装置であって、
   前記線状体の張力を調整するために、請求項１から請求項４の何れかの線状体張力調整機構が設けられている
   ことを特徴とする駆動装置。
6. 前記線状体は、一端が前記第２ユニットにおける前記第２ベースに取り付けられ、他端が前記第２ユニットにおける前記ドラムに取り付けられている
   ことを特徴とする請求項５に記載の駆動装置。
7. 前記第１ユニットは、前記ベースに取り付けられ、
   前記第２ユニットは、前記ヘッドに取り付けられている
   ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の駆動装置。
8. 前記ヘッドは、前記ベースに対して直線状に摺動自在となっており、
   前記ヘッドが前記摺動自在となっている範囲における一端に到達したときに、前記第１ユニットと前記第２ユニットとが衝合した状態となり、前記第１ユニットにおける前記カムのカム面に対して前記第２ユニットにおけるカムフォロアが当接する
   ことを特徴とする請求項５から請求項７の何れかに記載の駆動装置。

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