JP5958973B2 - 直線駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、サイクロイド曲線状又はトコロイド曲線状に形成されたガイド溝を利用して、低コストで製造することができる直線駆動装置に関する。

従来の直進運動機構として特許文献１に記載されるものがあった。これによれば、サイクロイド曲線状又はトコロイド曲線状の歯形に形成された複数の歯を有する受動ラックと、受動ラックの歯とほぼ同一のピッチに配列されたローラからなる複数の歯を有する複数枚の能動ラックと、能動ラックを所定の位相差を保って支持するとともに揺動クランク運動をさせるクランク軸と、を備えていた。そして、クランク軸の回転により複数の能動ラックを偏心運動させながら受動ラックを直進させていた。

特開平０４−２１０１５３号公報

しかし、上記の直進運動機構では、受動ラックの歯は、四角柱状の部材を切削して波形（サイクロイド曲線状又はトコロイド曲線状）に形成されているので、切削面積が大きくなり加工時間が長くなる。それにともない、受動ラックは加工による変形が大きくなるため、熱処理、プレス等による変形を矯正する矯正工程が必要となり、加工するときには製造工数がかかりコストがかかるという問題があった。

本発明は上記事情に鑑み、製造工数を少なくして低コストで製造できる直線駆動装置を提供するものである。

請求項１記載の発明では、レール部と、レール部の軸線方向に相対移動可能な本体部と、を備えた直線駆動装置であって、レール部には、サイクロイド曲線状又はトコロイド曲線状に形成されたガイド溝が配設され、 本体部には、レール部のガイド溝が配設された面と対向して配置され、ガイド溝内を転動可能なボールを有するローラ部材が少なくとも一つ配設された揺動プレートと、レール部の軸線方向に直交する方向を軸として駆動装置によって駆動する回動軸と、が配設され、揺動プレートは、ボールがガイド溝内を転動するように回動軸に取り付けられ、ローラ部材は、レール部への与圧を調整可能とされるとともに揺動プレートに対して着脱可能とされている。

これによれば、レール部にガイド溝を形成し、揺動プレートにボールを配設するという簡易な構成で、ガイド溝内をボールが転動して、回動軸の回転運動を、レール部の軸線方向への直線運動に変換することが可能となり、製造工数を少なくして低コストで製造できる直線駆動装置を提供することができる。

また、揺動プレートには、回動軸を挿通可能な円形の軸受孔が配設され、軸受孔内には、円盤状の芯金部材が揺動プレートに対して回動可能に取り付けられ、軸受孔の中心から偏心した位置に回動軸の軸心があるように回動軸が、芯金部材に取り付けられている。

このような構成によれば、軸受孔の中心から偏心した位置に回動軸の軸心があるので、回動軸の回動により、軸受孔の中心は回動軸の軸心に対して回転する。つまり、回動軸の軸心に対して揺動プレートに取り付けられたボールが回転することになる。よって、ガイド溝内をボールが転動して、回動軸の回転運動を、レール部の軸線方向への直線運動に変換することが可能となる。

また、レール部を、長尺な直方体状に形成して、板状に形成された揺動プレートを、レール部の短手方向においてレール部を挟んで両側に配設して、一方の揺動プレートに配設されたボールを、他方の揺動プレートに配設されたボールに対して、ガイド溝において所定の位相差をもって配置している。

これによれば、一方の揺動プレートに配設されたボールが、例えば、ボールがガイド溝の最下部で逆方向に転動してしまうことが考えられるが、所定の位相差をもって配置した他方の揺動プレートに配設されたボールが、ガイド溝の最下部以外の位置で転動して、一方の揺動プレートに配設されたボールの転動を補完することになるので、揺動プレートの回転運動を、レール部の軸線方向への直線運動に変換することを確実なものとすることができる。

また、トコロイド曲線状のガイド溝が、適用される場合において、揺動プレートに、回動軸の軸線方向からみて円環状の有底溝として形成された転動溝を配設し、転動溝にボールを配置する構成としても、回動軸の回転運動を、レール部の軸線方向への直線運動に変換することが可能となる。

本発明の第一の実施形態による直線駆動装置の正面断面図である。 同実施形態の（ａ）左揺動プレートの右側面図、（ｂ）右揺動プレートの左側面図である。 同実施形態の直線駆動装置の（ａ）右側面図、（ｂ）左側面図である。 同実施形態の直線駆動装置の動作説明図である。 同実施形態の直線駆動装置の動作説明図である。 同実施形態の直線駆動装置の動作説明図である。 本発明の第二の実施形態による直線駆動装置の正面断面図である。 同実施形態の直線駆動装置の動作説明図である。 同実施形態の直線駆動装置の動作説明図である。 同実施形態の直線駆動装置の動作説明図である。 本発明の第三の実施形態による直線駆動装置の正面断面図である。 同実施形態の揺動プレートをレール部側からみた側面図である。 同実施形態の直線駆動装置の動作説明図である。 同実施形態の直線駆動装置の動作説明図である。 同実施形態の直線駆動装置の動作説明図である。 同実施形態の直線駆動装置の動作説明図である。 同実施形態の直線駆動装置の動作説明図である。

本発明による直線駆動装置の第一の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の説明において、各図面の矢印の、Ｆを前、Ｂを後ろ、Ｒを右、Ｌを左、Ｕを上、Ｄを下、とする。

直線駆動装置１０は、図１〜３に示すように、レール部２０と、レール部２０の軸線方向に相対移動可能な本体部３０と、を備えている。

レール部２０は、図１、３〜６に示すように、金属製で長尺な直方体状に形成され、左面２０ａに、左面２０ａから右面２０ｂに向かう断面円弧状の有底溝として形成されたガイド溝２１が形成され、右面２０ｂに、右面２０ｂから左面２０ａに向かう断面円弧状の有底溝として形成されたガイド溝２２が形成されている。ガイド溝２１、２２は、左右方向からみて、互いに同一の位置、形状となるサイクロイド曲線状にそれぞれ形成されている。

本体部３０は、図１〜６に示すように、左右のそれぞれに配される、揺動プレート４０と、ローラ部材５０と、内カバープレート６０と、外カバープレート７０と、上下のそれぞれに配される回動軸８０と、を有している。

揺動プレート４０（区別するときは、左側の揺動プレート４０を揺動プレート４０１、右側の揺動プレート４０を揺動プレート４０２とする）は、四隅部分が切り取られた矩形形状の板材が用いられ、上下方向の中央部に前後方向に沿って、ローラ部材５０を取り付け可能な取付孔４０ａがそれぞれ三つ設けられている。各取付孔４０ａは、レール部２０側が大径に、レール部２０から離れる側が小径に形成された左右方向に貫通する段付き孔とされている。

詳説すると、揺動プレート４０１の取付孔４０ａは、右側が大径に、左側が小径に形成された段付き孔として形成され、揺動プレート４０２の取付孔４０ａは、左側が大径に、右側が小径に形成された段付き孔とされている。

揺動プレート４０の上部と下部中央付近には、回動軸８０を挿通可能な上軸受孔４０ｂ、下軸受孔４０ｃが設けられている。

上軸受孔４０ｂ、下軸受孔４０ｃは、レール部２０から離れる側が大径に、レール部２０側が小径に形成され、左右方向に貫通する段付き孔とされている。

詳説すると、揺動プレート４０１の上軸受孔４０ｂ、下軸受孔４０ｃは、左側が大径に、右側が小径に形成された段付き孔として形成された段付き孔とされ、揺動プレート４０２の上軸受孔４０ｂ、下軸受孔４０ｃは、右側が大径に、左側が小径に形成された段付き孔とされている。

上軸受孔４０ｂ、下軸受孔４０ｃ内には、軸受４１がそれぞれ左右方向に沿って二つ嵌め込まれている。

軸受４１の内側には、偏心金具４２（特許請求の範囲の芯金部材に相当する）が嵌め込まれている。

偏心金具４２は、円盤状に形成され、揺動プレート４０に取り付けられた状態において、回動軸８０が挿通される挿通孔４２ａが設けられている。挿通孔４２ａは、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、上軸受孔４０ｂ、下軸受孔４０ｃの中心Ｃ１から偏心した位置に、中心Ｃ２が位置するように設けられている。

偏心金具４２の挿通孔４２ａの内周面には、キー溝４２ｂが設けられている。

ローラ部材５０は、球状のボール５１（区別するときは、左側のボール５１をボール５１１、右側のボール５１をボール５１２とする）と、ボール５１を内部に収納するケース５２と、ケース５２から延設されるボルト５３と、を有し、ボール５１が回転自在にガイド溝２１、２２内にそれぞれ配置されている。

図１に示すように、ボール５１が、各揺動プレート４０の取付孔４０ａ内に、レール部２０側となるように挿入され、ボルト５３が、レール部２０から離れる側でナット５４により締結され、ローラ部材５０は、揺動プレート４０に取り付けられている。

ボール５１１は、揺動プレート４０１の右面側に右面から突出するように、前後方向に沿って三か所配置されている。ボール５１２は、揺動プレート４０２の左面側に左面から突出するように、前後方向に沿って三か所配置されている。

ボルト５３の締め付け量を調整することにより、ボール５１のレール部２０への与圧を調整することができる。ボール５１の与圧を高くすることにより、バックラッシが小さくなり、直線駆動装置１０の高精度化を容易に行なうことが可能となる。

内カバープレート６０（区別するときは、左側の内カバープレート６０を内カバープレート６０１、右側の内カバープレート６０を内カバープレート６０２とする）は、矩形平板状に形成されている。

内カバープレート６０の中央部には、左右方向に貫通してローラ部材５０のボルト５３に螺合されたナット５４と干渉しないように形成された逃がし孔６０ａが設けられている。

内カバープレート６０の上部と下部中央付近には、回動軸８０を挿通可能な上挿通孔６０ｂ、下挿通孔６０ｃが設けられている。

外カバープレート７０（区別するときは、左側の外カバープレート７０を外カバープレート７０１、右側の外カバープレート７０を外カバープレート７０２とする）は、矩形平板状に形成されている。

外カバープレート７０の上部と下部中央付近には、回動軸８０を挿通可能な上軸受孔７０ａ、下軸受孔７０ｂがそれぞれ設けられている。

上軸受孔７０ａ、下軸受孔７０ｂは、レール部２０から離れる側が大径に、レール部２０側が小径に形成され、左右方向に貫通する段付き孔とされている。

つまり、外カバープレート７０１の上軸受孔７０ａ、下軸受孔７０ｂは、左側が大径に、右側が小径に形成された段付き孔として形成された段付き孔とされ、外カバープレート７０２の上軸受孔７０ａ、下軸受孔７０ｂは、右側が大径に、左側が小径に形成された段付き孔とされている。

上軸受孔７０ａ、下軸受孔７０ｂには、軸受７１がそれぞれ嵌め込まれている。

外カバープレート７０の四隅部分には、外カバープレート７０１、７０２どうしを連結する支柱７２を挿通可能とする、挿通孔７０ｃがそれぞれ設けられている。

本体部３０には、レール部２０の軸線方向に直交する方向を軸として図示しない駆動装置によって駆動する二本の回動軸８０が上下に配設されている。

回動軸８０は（区別するときは、上側の回動軸８０を回動軸８０１、下側の回動軸８０を回動軸８０２とする）、長尺な円柱状に形成され、揺動プレート４０１、４０２が配置される部分に左右方向に沿ってキー溝８０ａが設けられている。

回動軸８０１、８０２の中央部には、軸受８２が左右方向に沿ってそれぞれ二つ嵌められている。

次に、直線駆動装置１０の各構成の配置、組み付け状態を説明する。回動軸８０１、８０２の左右方向における中央部に取り付けられた各軸受８２が、レール部２０を上下方向で挟み込むように配置され、各軸受８２の外周面がレール部２０の上面及び下面を走行可能として、レール部２０と本体部３０の相対運動を円滑なものとしている。

偏心金具４２の挿通孔４２ａに回動軸８０１、８０２がそれぞれ嵌められている。つまり、回動軸８０１、８０２の軸心Ｃ２が、挿通孔４２ａの中心Ｃ２と一致するように嵌められている。

回動軸８０のキー溝８０ａと偏心金具４２のキー溝４２ｂとで形成される空間部分にキー部材８１が配置され、回動軸８０と偏心金具４２が一体化され、回動軸８０の回動にともない、偏心金具４２が回動可能とされている。

揺動プレート４０１、４０２は、レール部２０を左右方向において挟んで配置されている。ガイド溝２１、２２内で、ボール５１１、５１２が、それぞれ転動可能に配置されている。

揺動プレート４０１、４０２の外側には、内カバープレート６０１、６０２が、上挿通孔６０ｂ、下挿通孔６０ｃに回動軸８０１、８０２それぞれ挿通させて、配置されている。内カバープレート６０１、６０２は、軸受４１を外側から押え可能とするため、揺動プレート４０の外側、かつ、外カバープレート７０の内側に配置されている。揺動プレート４０１、４０２は、内カバープレート６０１、６０２に対してそれぞれ摺動可能に形成されている。

内カバープレート６０１、６０２の外側には、スペーサー６１が配置され、上軸受孔７０ａ、下軸受孔７０ｂに嵌められた軸受７１の内側に、回動軸８０１、８０２がそれぞれ嵌め込まれて外カバープレート７０１、７０２が配置されている。

外カバープレート７０１、７０２の四隅部分にそれぞれ形成された挿通孔７０ｃどうしを、支柱７２連結して、外カバープレート７０１、７０２は、互いに位置を変えないように形成されている。

外カバープレート７０１、７０２に取り付けられた押え部材８３により、回動軸８０１、８０２が左右方向に移動しないように、軸受７１が外側に移動するのを防止している。回動軸８０１には、図示しない駆動装置が接続されている。

揺動プレート４０１と揺動プレート４０２とは、図１、３、４に示すように、上下左右方向に位置をずらして配置され、ボール５１１、５１２が、図３、４に示すようにガイド溝２１、２２において所定の位相差をもって配置されている。本実施形態では、サイクロイド曲線における０°と１８０°の位置となるように配置されている。

上記構成により、ボール５１１、５１２が、ガイド溝２１、２２内をそれぞれ転動可能とされている。

直線駆動装置１０の動作について説明する。図４〜６は、図１における右方向からみたもので、動作の説明のため、ボール５１及び回動軸８０は、実線で示す。また、図４の位置において、回動軸８０１、８０２の回転角度を０°とする。

揺動プレート４０２に装着された三つのボール５１２は、図４の状態において、ガイド溝２２の最下部２２ａに位置して位相０°の位置にある。

揺動プレート４０１に装着された三つのボール５１１は、位相１８０°の位置にある。つまり、図４の状態において、ガイド溝２１の最上部２１ｂに位置するとともに、対応するボール５１２よりそれぞれ後側の位置している。

駆動装置の駆動により、回動軸８０１、８０２が回動すると、揺動プレート４０２が揺動して、左右方向からみて、ボール５１２が円運動することになる。それにともない、次第にガイド溝２２を斜め前上方に移動する。

このとき、揺動プレート４０１に装着された三つのボール５１１も、ボール５１２同様に、左右方向からみて、円運動してガイド溝２１の最上部２１ｂから斜め前下方に移動する。

回動軸８０１、８０２の回転角度が９０°のとき、図５に示すように、揺動プレート４０２に装着された三つのボール５１２は、ガイド溝２２の最上部２２ｂと最下部２２ａとの略中間点に位置し、揺動プレート４０１に装着された三つのボール５１１は、ガイド溝２１の最上部２１ｂと最下部２１ａとの略中間点に位置している。

回動軸８０１、８０２の回転角度が１８０°のとき、図６に示すように、揺動プレート４０２に装着された三つのボール５１２は、ガイド溝２２の最上部２２ｂに位置し、揺動プレート４０１に装着された三つのボール５１１は、ガイド溝２１の最下部２１ａに位置している。

例えば、図４に示す、ガイド溝２２の最下部２２ａにボール５１２が位置したときに、ボール５１２が逆方向に転動する可能性がある。

しかし、ボール５１２とは、１８０°位相差を持たせてボール５１１を配置しているので、ボール５１１は、ガイド溝２１の最下部２１ａ以外の位置で転動して、一方の揺動プレート４０２に配設されたボール５１２の転動を補完することになり、本体部３０の全体の移動が促進される。このため、ガイド溝２１、２２の最下部２１ａ、２２ａでボール５１１、５１２がそれぞれ止まってしまうことを抑制する。

以上の動作により、本体部３０は、レール部２０の軸線方向に相対移動可能となる。

上記構成の直線駆動装置１０は、レール部２０と、レール部２０の軸線方向に相対移動可能な本体部３０と、を備えた直線駆動装置であって、レール部２０には、サイクロイド曲線状に形成されたガイド溝２１、２２が配設され、本体部３０には、レール部２０のガイド溝２１、２２が配設された左面２０ａ、右面２０ｂと対向して配置され、ガイド溝２１、２２内を転動可能なボール５１１、５１２が配設された揺動プレート４０１、４０２と、レール部２０の軸線方向に直交する方向を軸として駆動装置によって駆動する回動軸８０１、８０２と、が配設され、揺動プレート４０１、４０２は、ボール５１１、５１２がガイド溝２１、２２内を転動するように回動軸８０１、８０２に取り付けられている。

これによれば、レール部２０にガイド溝２１、２２を形成し、揺動プレート４０１、４０２にボール５１１、５１２を配設するという簡易な構成で、ガイド溝２１、２２内をボール５１１、５１２が転動して、回動軸８０１、８０２の回転運動を、レール部２０の軸線方向への直線運動に変換することが可能となり、製造工数を少なくして低コストで製造できる直線駆動装置１０を提供することができる。

また、揺動プレート４０１、４０２には、回動軸８０１、８０２を挿通可能な円形の上軸受孔４０ｂ、下軸受孔４０ｃが配設され、上軸受孔４０ｂ、下軸受孔４０ｃ内には、円盤状の偏心金具４２が揺動プレート４０１、４０２に対して回動可能に取り付けられている。上軸受孔４０ｂ、下軸受孔４０ｃの中心Ｃ１から偏心した位置に回動軸８０１、８０２の軸心Ｃ２があるように回動軸８０１、８０２が、偏心金具４２に取り付けられている。

このような構成によれば、上軸受孔４０ｂ、下軸受孔４０ｃの中心Ｃ１から偏心した位置に回動軸８０１、８０２の軸心Ｃ２があるので、回動軸８０１、８０２の回動により、上軸受孔４０ｂ、下軸受孔４０ｃの中心Ｃ１は回動軸８０１、８０２の軸心Ｃ２に対して回転する。つまり、回動軸８０１、８０２の軸心Ｃ２に対して揺動プレート４０１、４０２に取り付けられたボール５１１、５１２が回転することになる。よって、ガイド溝２１、２２内をボール５１１、５１２が転動して、回動軸８０１、８０２の回転運動を、レール部２０の軸線方向への直線運動に変換することが可能となる。

また、レール部２０は、長尺な直方体状に形成して、板状に形成された揺動プレート４０１、４０２を、レール部２０の短手方向においてレール部２０を挟んで両側に配設して、一方の揺動プレート４０１に配設されたボール５１１を、他方の揺動プレート４０２に配設されたボール５１２に対して、ガイド溝２１、２２において所定の位相差をもって配置している。

これによれば、一方の揺動プレート４０１に配設されたボール５１１が、例えば、ガイド溝２１の最下部２１ａで逆方向に転動してしまうことが考えられるが、所定の位相差をもって配置した他方の揺動プレート４０２に配設されたボール５１２が、ガイド溝２２の最下部２２ａ以外の位置で転動して、一方の揺動プレート４０１に配設されたボール５１２の転動を補完することになるので、揺動プレート４０１、４０２の回転運動を、レール部２０の軸線方向への直線運動に変換することを確実なものとすることができる。

本発明における直線駆動装置の第二の実施形態について説明する。以下の説明において、上述した実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し説明の全部又は一部を省略する。

直線駆動装置１０Ａは、直線駆動装置１０と比べると、レール部２０１（２０）の左側に配置されるレール部２０２と、レール部２０２の左側に配される揺動プレート４０３と、レール部２０２の右側に配される揺動プレート４０４と、揺動プレート４０３の左側に配される内カバープレート６０３と、揺動プレート４０４の右側に配される内カバープレート６０４と、上側に位置する回動軸８０３、したがわに位置する回動軸８０４と、回動軸８０３、８０４にそれぞれ取り付けられる第一の平歯車９０、９０と、第二の平歯車９１と、第二の回動軸９２と、第二外カバープレート９４と、が追加されている。

回動軸８０３、８０４は、回動軸８０１、８０２より左右方向において長く形成されている。揺動プレート４０３、４０４が配置される位置に、キー溝８０ａがそれぞれ設けられ、キー部材８１により、回動軸８０３、８０４と偏心金具４２が一体化されている。

第一の平歯車９０、９０は、回動軸８０３、８０４の右端部にそれぞれ装着されている。

第二の平歯車９１は、正面視において、第一の平歯車９０、９０の間に、第一の平歯車９０、９０と咬合可能に配置されている。第二の平歯車９１は、第二の回動軸９２と連結され、左右方向を軸として回動可能とされている。

第二の回動軸９２は、駆動装置としてのモータ９３に接続されている。

第二外カバープレート９４は、外カバープレート７０２より前後方向の幅が狭く形成された矩形平板状に形成され、四隅部分から第二支柱９５を左側に延設して、外カバープレート７０２と第一の平歯車９０、９０及び第二の平歯車９１を配置可能な間隔を設けて、第二支柱９５により外カバープレート７０２にたいして固定されている。第二外カバープレート９４には、第二の回動軸９２を挿通可能な挿通孔９４ａが設けられている。挿通孔９２ａには、軸受９６が左右方向に沿って二つ配置されている。軸受９６の内側に第二の回動軸９２が嵌められている。

直線駆動装置１０Ａでは、揺動プレート４０２に取り付けられたボール５１２、揺動プレート４０４に取り付けられた５１４、揺動プレート４０１に取り付けられた５１１、揺動プレート４０３に取り付けられた５１３が、ガイド溝２１、２２を構成するサイクロイド曲線の０°、９０°、１８０°、２７０°の位置となる位相差をもつようにそれぞれ配置されている。

直線駆動装置１０Ａの動作について説明する。図８〜１０は、図７における右方向からみたもので、動作の説明のため、ガイド溝２１、ガイド溝２２、ボール５１及び回動軸８０は、実線で示す。

直線駆動装置１０Ａの動作について説明する。図８〜１０は、図７における右方向からみたもので、動作の説明のため、ボール５１及び回動軸８０は、実線で示す。また、図８の位置において、回動軸８０１、８０２、８０３、８０４の回転角度を０°とする。

ボール５１１、５１２については、図４〜６におけるものと同じであるので説明を省略する。

ボール５１４は、位相９０°の位置にあり、ガイド溝２２の最上部２２ｂと最下部２２ａとの略中間点に位置し、対応するボール５１２とボール５１１との中間位置に位置している。ボール５１３は、位相２７０°の位置にある。揺動プレート４０１に装着された三つのボール５１１は、ガイド溝２１の最上部２１ｂと最下部２１ａとの略中間点に位置している。対応するボール５１２よりそれぞれ前側の位置している。

回動軸８０１、８０２の回転角度が９０°のとき、図９に示すように、揺動プレート４０４に装着された三つのボール５１４は、ガイド溝２２の最上部２２ｂに位置し、揺動プレート４０３に装着された三つのボール５１３は、ガイド溝２１の最下部２１ａに位置している。

回動軸８０１、８０２の回転角度が１８０°のとき、図１０に示すように、揺動プレート４０４に装着された三つのボール５１４は、レール部２０２のガイド溝２２の最上部２２ｂと最下部２２ａとの略中間点に位置し、揺動プレート４０３に装着された三つのボール５１３は、レール部２０２のガイド溝２１の最上部２１ｂと最下部２１ａとの略中間点に位置している。

いずれかのボール５１が、ガイド溝２１、２２の最下部２１ａ、２２ａに位置していていても、他の三つのボール５１が、ガイド溝２１、２２の最下部２１ａ、２２ａ以外の位置で転動して、最下部２１ａ、２２ａに位置するボール５１の転動を補完することになる。

直線駆動装置１０Ａは、駆動させるワークの重量が重く、レール部２０が複数必要な場合に、特に有効である。

本発明における直線駆動装置の第三の実施形態について説明する。以下の説明において、上述した実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し説明の全部又は一部を省略する。

直線駆動装置１０Ｂにおいては、レール部２０は、図１１〜１６に示すように、金属製で長尺な直方体状に形成され、左面２０ａに、左面２０ａから右面２０ｂに向かう断面円弧状の有底溝として形成されたガイド溝２３が形成され、右面２０ｂに、右面２０ｂから左面２０ａに向かう断面円弧状の有底溝として形成されたガイド溝２４が形成されている。ガイド溝２３、２４は、左右方向からみて、互いに同一の位置、形状となるトコロイド曲線状にそれぞれ形成されている。

揺動プレート４０（区別するときは、左側の揺動プレート４０を揺動プレート４０５、右側の揺動プレート４０を揺動プレート４０６とする）は、取付孔４０ａが省略され、ボール５５、５５（区別するときは、左側のボール５５をボール５５１、右側のボール５５をボール５５２とする）を配設可能で、左右方向からみて、円環状に形成された転動溝４３、４４がそれぞれ三つ設けられている。

前後方向からみて、転動溝４３は揺動プレート４０５の右面に、右面から左面に向かう断面円弧状の有底溝として形成され、転動溝４４は、揺動プレート４０６の左面に、左面から右面に向かう断面円弧状の有底溝として形成されている。

揺動プレート４０５、４０６を、レール部２０を左右方向において挟んで配置したときに、ガイド溝２３と転動溝４３、ガイド溝２４と転動溝４４、で形成される隙間Ｓにそれぞれボール５５１、５５２が配置され、転動可能とされている。

直線駆動装置１０Ｂの動作について説明する。図１３〜１７は、図１１における右方向からみたもので、動作の説明のため、ボール５５２及び回動軸８０は、実線で示す。また、図１３の位置において、回動軸８０１、８０２の回転角度を０°とする。

揺動プレート４０６に装着された三つのボール５５２は、図１３の状態において、転動溝４４の下端に位置するとともに、ガイド溝２４の最下部２４ａに位置して位相０°の位置にある。

駆動装置の駆動により、回動軸８０１、８０２が時計周りに回動すると、揺動プレート４０６が揺動して、左右方向からみて、ボール５５２が転動溝４４内を反時計回りに円運動するとともに、ガイド溝２４内を斜後ろ側に移動する。つまり、ボール５５２（５５１）が、ガイド溝２４内での移動に対応して、転動溝４４（４３）内で円運動することで、回動軸８０１、８０２の回転運動を、レール部２０の軸線方向への直線運動に変換を円滑なものとしている。

回動軸８０１、８０２の回転角度が９０°のとき、図１４に示すように、揺動プレート４０６に装着された三つのボール５５２は、転動溝４４内を反時計回りに円運動して転動溝４４の後端に位置するとともに、ガイド溝２４を斜め後上方に移動し、ガイド溝２４の最上部２４ｂと最下部２４ａとの略中間点に位置している。

回動軸８０１、８０２の回転角度が１８０°のとき、図１５に示すように、揺動プレート４０６に装着された三つのボール５５２は、転動溝４４内を反時計回りに円運動して転動溝４４の上端に位置するとともに、ガイド溝２４を斜め後上方に移動し、ガイド溝２４の最上部２４ｂに位置している。

回動軸８０１、８０２の回転角度が２７０°のとき、図１６に示すように、揺動プレート４０６に装着された三つのボール５５２は、転動溝４４内を反時計回りに円運動して転動溝４４の左端に位置するとともに、ガイド溝２４を斜め後下方に移動し、ガイド溝２４の最上部２４ｂと最下部２４ａとの略中間点に位置している。

回動軸８０１、８０２の回転角度が３６０°（０°）のとき、図１６に示すように、揺動プレート４０６に装着された三つのボール５５２は、転動溝４４内を反時計回りに円運動して転動溝４４の左端に位置するとともに、ガイド溝２４を斜め後下方に移動し、回動軸８０１、８０２の回転角度が１８０°のときより一つ後の、ガイド溝２４の最上部２４ｂに位置している。

以上の動作によっても、本体部３０は、レール部２０の軸線方向に相対移動可能となる。また、ガイド溝２４と、揺動プレート４０５のボール５５１との関係においても同様の機能作用を奏する。

上記構成によっても、回動軸８０１、８０２の回転運動を、レール部２０の軸線方向への直線運動に変換することが可能となる。

本発明の直線駆動装置は当該構成に限定されるものではない。即ち、本発明の要旨を逸脱しない限り各種の設計変更等が可能である。

ガイド溝２１、２２を構成するサイクロイド曲線の０°、９０°、１８０°、２７０°等の位置となる位相差をもつように配置されているが、例えば、３０°、６０°間隔等に適宜変更させることもできる。

また、回動軸８０（回動軸８０１、８０２、８０３、８０４）は、キー部材８１を介して別部材の偏心金具４２と一体化されているが、回動軸８０と偏心金具４２とを同一部材で一体成形したものを用いることもできる。

また、ボール５１は、揺動プレート４０（揺動プレート４０１、４０２、４０３、４０４）に三つ配設されているが、少なくとも一つ配設すれば、動作は可能である。さらに、揺動プレート４０に三つ以上ボール５１を配設すれば、荷重の分散効果が高まるので、直線駆動装置１０、１０Ａの強度を高めることができる。

また、ボルト５３をバネ等の弾性体に置き換えることにより、バックラッシを防止することも可能である。

また、転動溝４３、４４を含む部分を、ローラ部材５０のよう形状とし別体で構成して、各揺動プレート４０の取付孔４０ａ内に、ボール５５をレール部２０側となるように挿入して、揺動プレート４０に取り付けることも可能である。

また、直線駆動装置１０Ｂにおいて、ボール５５１とボール５５２とで、位相差を設けてもよいし、設けなくてもよい。

１０ 直線駆動装置
１０Ａ 直線駆動装置
２０ レール部
２０ａ 左面
２０ｂ 右面
２１ ガイド溝
２２ ガイド溝
３０ 本体部
４０ 揺動プレート
４０１ 揺動プレート
４０２ 揺動プレート
４０３ 揺動プレート
４０４ 揺動プレート
４０ａ 取付孔
４０ｂ 上軸受孔
４０ｃ 下軸受孔
４２ 偏心金具
４２ａ 挿通孔
５１ ボール
５１１ ボール
５１２ ボール
５１３ ボール
５１４ ボール
８０ 回動軸
８０１ 回動軸
８０２ 回動軸
８０３ 回動軸
８０４ 回動軸
９３ モータ
Ｃ１ 中心
Ｃ２ 中心

Claims (4)

1. レール部と、前記レール部の軸線方向に相対移動可能な本体部と、を備えた直線駆動装置であって、
   前記レール部には、サイクロイド曲線状又はトコロイド曲線状に形成されたガイド溝が配設され、
   前記本体部には、
   前記レール部の前記ガイド溝が配設された面と対向して配置され、前記ガイド溝内を転動可能なボールを有するローラ部材が少なくとも一つ配設された揺動プレートと、
   前記レール部の軸線方向に直交する方向を軸として駆動装置によって駆動する回動軸と、
   が配設され、
   前記揺動プレートは、前記ボールが前記ガイド溝内を転動するように前記回動軸に取り付けられ、
   前記ローラ部材は、前記レール部への与圧を調整可能とされるとともに前記揺動プレートに対して着脱可能とされていることを特徴とする直線駆動装置。
2. 前記揺動プレートには、前記回動軸を挿通可能な円形の軸受孔が配設され、
   前記軸受孔内には、円盤状の芯金部材が前記揺動プレートに対して回動可能に取り付けられ、
   前記軸受孔の中心から偏心した位置に前記回動軸の軸心があるように、前記回動軸が、前記芯金部材に取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の直線駆動装置。
3. 前記レール部は、長尺な直方体状に形成され、
   板状に形成された前記揺動プレートが、前記レール部の短手方向において前記レール部を挟んで両側に配設され、
   一方の前記揺動プレートに配設された前記ボールが、他方の前記揺動プレートに配設された前記ボールに対して、前記ガイド溝において所定の位相差をもって配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の直線駆動装置。
4. トコロイド曲線状の前記ガイド溝が、適用され、
   前記揺動プレートには、前記回動軸の軸線方向からみて円環状の有底溝として形成された転動溝が配設され、前記転動溝に前記ボールが配置されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の直線駆動装置。

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