JPH07113453A - 運動変換機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転運動を直線運動に変換する運動変換機構
において、回転運動の回転数が一定であっても直線運動
の速度を変化させることができるようにする。 【構成】 筒状体５とその内側に遊嵌される柱状体１の
うちのいずれか一方が回転されるようにし、該一方の周
面にピッチが一定でないねじ溝４を形成し、他方の周面
に、二つの突起６、８を、一方の突起６については位置
が不変に、他方の突起８については該周面上に軸方向と
斜めに形成された突起移動路８内を移動自在に、互いに
離間して設け、柱状体１と筒状体５を、上記二つの突起
６、８が共にねじ溝４に摺動自在に係合する状態で嵌合
してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転運動を直線運動に
変換する運動変換機構であって回転数が一定でありなが
ら直線運動の速度を一定の態様で変化させることができ
る新規な運動変換機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】回転運動を直線運動に変換する運動変換
機構としてスピンドルの外周面に一定ピッチのねじ溝を
形成し、該スピンドルのねじ溝にナットを螺合させ、該
スピンドルを例えばモータにより回転させることにより
上記ナットを介して直線運動を得るようにしたものがあ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の運動変換機構は、モータの回転数が一定だと直線
運動の速さも一定であり、直線運動の速度を変えること
ができないという問題を有していた。尤も、直線運動の
速さは、モータの回転数を変えることにより変えること
ができるが、しかし、それにはモータとしてステッピン
グモータというような特殊なモータを使用し、しかも回
転数を所定通りにコントロールするための制御回路を必
要とし、非常に高価になるという問題がある。この問題
について一つの例を挙げて説明すると次のとおりであ
る。

【０００４】エアーシリンダーを用いた機械には、その
エアーシリンダーのエアーの流量をバルブのニードル操
作によりコントロールするものが多いが、そのコントロ
ールはニードルを一定速度で動かす方法ではうまくいか
ない。というのは、一般にエアーシリンダーのバルブの
開口率が小さい間は、開口を塞ぐニードルの僅かな移動
によってエアーの流量が大きく変わるが、開口率が大き
くなるとニードルの移動量の変化に対するエアーの流量
の変化が小さくなるので、流量の変化率を略一定に保つ
ように駆動するには開口率が小さい間はニードルをゆっ
くりと移動し開口率が大きくなるとニードルを速く移動
するようにすることが必要である。

【０００５】しかし、このようなニードルを速さが変化
するようにコントロールするために高価なステッピング
モータや制御回路を用いた運動変換機構を使用すること
はエアーシリンダーを用いた機械の低価格化を阻むこと
になるのである。特に、複雑で大がかりな機械程エアー
シリンダーの数も多くなるので、機械を低価格にするこ
とが非常に難しくなる。

【０００６】本発明はこのような問題点を解決すべく為
されたものであり、回転運動を直線運動に変換する運動
変換機構において、回転運動の回転数が一定であっても
直線運動の速度を変化させることができるようにするこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明運動変換機構は、
筒状体とその内側に遊嵌される柱状体のうちのいずれか
一方が回転されるようにし、該一方の周面にピッチが一
定でないねじ溝を形成し、他方の周面に、二つの突起
を、一方の突起については位置が不変に、他方の突起に
ついては該周面上に軸方向と斜めに形成された突起移動
路内を移動自在に、互いに離間して設け、柱状体と筒状
体を、上記二つの突起が共にねじ溝に摺動自在に係合す
る状態で嵌合してなることを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明運動変換機構によれば、柱状体と筒状体
のうち駆動側の部材の周面にピッチが一定でないねじ溝
を、従動側の部材の周面に、二つの突起を、一方は位置
を不変に、他方は軸方向と斜めに形成された突起移動路
内を移動自在に設けたので、ねじ溝のピッチが変化して
も他方の突起がその変化に応じて移動して一方の突起に
対する位置関係を変化するようにすることができる。従
って、駆動側の部材から従動側の部材への運動の伝達は
ピッチが変わっても支障なく行うことができる。依っ
て、一定の回転数であっても直線運動の速度をねじ溝の
ピッチを小さくすることにより遅く、ピッチを大きくす
ることにより速くすることができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明運動変換機構を図示実施例に従
って詳細に説明する。図１（Ａ）乃至（Ｃ）は本発明運
動変換機構の一つの実施例を示すもので、（Ａ）は運動
変換機構の側面図、（Ｂ）は柱状体の斜視図、（Ｃ）は
筒状体の切欠斜視図である。図面において、１は柱状体
で、支持片２、２間に両端部を軸受を介して回転自在に
支持され、正逆回転可能なモータ３により正逆回転せし
められる。該柱状体１は本実施例においては駆動側の部
材となる。

【００１０】４は柱状体１の外周面に形成されたねじ溝
で、ピッチが一定でないところに大きな特徴がある。即
ち、該柱状体１には特殊なナットである次に述べる筒状
体（５）が螺合されるが、遅く動かしたり速く動かした
りするために、動かす速度に比例した大きさにピッチを
設定してある。５は柱状体１に外嵌された筒状体で、そ
の内周面の直径は柱状体１の直径よりも稍大きくされて
いる。本実施例においては従動側の部材となる。

【００１１】筒状体５は内周面に、固定突起（固定とは
位置が固定という意味である）６が回転可能に埋込まれ
た固定突起埋込凹部７と、移動突起８が回転及び移動可
能に移動突起移動凹部９が互いに軸方向に離間して形成
されている。固定突起６と移動突起８は共に同じ径の銅
球からなり、その半径より大きく直径より小さな深さｄ
の固定突起埋込凹部７と移動突起移動凹部９に回転可能
に埋込まれており、内周面から突出した部分が突起とな
って柱状体１のねじ溝４に摺動自在に係合するのであ
る。

【００１２】図２は固定突起６と固定突起埋込凹部７を
示す断面図である。尚、移動突起移動凹部９は、断面形
状は固定突起埋込凹部７と全く同じだが、長さを有し、
筒状体５の内周面上に、軸方向に対して斜めに延びるよ
うに形成されている。これは、移動突起８が移動突起移
動凹部９上を移動することにより固定突起６との位置関
係をピッチの変化に対応して変化できるようにしつつ柱
状体１の回転運動を筒状体５に直線運動に変換して伝達
できるようにするためである。

【００１３】１０は連結軸１１を介して筒状体５と連結
されたマニュピレータで、柱状体１と平行に延びるガイ
ド軸１２により案内されながら筒状体５により移動せし
められる。１３、１３はガイド軸１２をその両端にて支
持する支持部である。このような運動変換機構によれ
ば、モータ３の回転数が一定であっても筒状体１の外周
面に形成されたねじ溝４のピッチが一定ではなく、連続
的に変化せしめられているので、マニュピレータ１０は
そのねじ溝４のピッチの比例した速度で直線運動する。
本実施例においては、ねじ溝４のピッチが柱状体１の両
端部で小さく、中央部で大きくされているので、柱状体
１の両端でゆっくりと、中央部で速く移動する往復直線
運動を行う。

【００１４】このような運動変換機構は、前述のエアー
シリンダーのエアコントロール用バルブのニードル操作
用として用いることができる。この場合は、開口率が微
小なところにおけるニードルの移動速度を遅くすればよ
いので柱状体１の一端部においてピッチを小さくし、他
端部に行くに従って連続的にピッチが大きくなるように
ねじ溝４を形成すれば良い。尚、上記実施例においては
モータ３を駆動源としていたが、手動により柱状体１に
回転力を与えるようにしても良い。この場合でも柱状体
１を略一定に手動で回転すれば直線運動の速度はピッチ
に比例して変化するので、その速度を変化させるために
柱状体１に対して与える回転速度を変化させるというよ
うな難しいテクニックは必要ではない。勿論、このよう
な運動変換機構は、一定回転数の回転運動を速度が変化
する直線運動に変換する運動機構一般に適用することが
できる。

【００１５】図３（Ａ）乃至（Ｃ）は本発明運動変換機
構の他の実施例を示すもので、（Ａ）は運動変換機構の
側面図、（Ｂ）は柱状体の斜視図、（Ｃ）は筒状体の切
欠斜視図である。本実施例は、筒状体５ａをモータ３に
より正逆回転し、筒状体１ａから直線運動を引き出すよ
うにしたものである。

【００１６】筒状体５ａはその内周面にピッチが一定で
ないねじ溝４ａが形成されており、柱状体１ａはその外
周面に固定突起６ａを埋め込んだ固定突起埋込凹部７
ａ、移動突起８ａを移動可能に埋込んだ移動突起移動凹
部９ａが形成されている。そして、マニュピレータ１０
ａは連結軸１１ａを介して柱状体１ａに連結されてい
る。１４は柱状体１ａを摺動可能に支持する支持部であ
る。

【００１７】本運動変換機構においても固定突起６ａ，
移動突起８ａをねじ溝４ａに係合させることにより筒状
体５ａを回転すると柱状体１ａが直線運動するようにす
ることができ、そして、ねじ溝４ａのピッチが一定でな
いのでモータ３の回転数が一定であってもマニュピレー
タ１０ａの移動速度がピッチの大きさに比例して変化す
るようにできる。図４は図３の運動変換機構の柱状体１
ａの変形例を示す斜視図であり、柱状体１ａの長さを短
かくし、柱状体１ａの直線運動をそれより小径で長い軸
１ｂを介して取り出すようにしたものである。

【００１８】

【発明の効果】本発明運動変換機構は、筒状体とその内
側に遊嵌される柱状体のうちのいずれか一方が回転され
るようにし、該一方の周面にピッチが一定でないねじ溝
を形成し、他方の周面に、二つの突起を、一方の突起に
ついては位置が不変に他方の突起については該周面上に
軸方向と斜めに形成された突起移動路内を移動自在に互
いに、互いに軸方向に離間して設け、柱状体と筒状体
を、上記二つの突起が共にねじ溝に係合する状態で嵌合
してなることを特徴とする。従って、本発明運動変換機
構によれば、柱状体と筒状体のうち駆動側部材の周面に
ねじ溝を、従動側の部材の周面に二つの突起を一方は位
置を固定し、他方は軸方向と斜めに形成された突起移動
路内を移動自在に設けたので、ねじ溝のピッチが変化し
ても他方の突起がその変化に応じて移動することができ
る。従って、駆動側の部材から従動側の部材への運動の
伝達はピッチが変わっても支障なく行うことができる。
依って、一定の回転数であっても直線運動の速度をねじ
溝のピッチを小さくすることにより遅く、ピッチを大き
くすることにより速くなるようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）乃至（Ｃ）は本発明運動変換機構の一つ
の実施例を示すもので、（Ａ）は運動変換機構の側面
図、（Ｂ）は柱状体の斜視図、（Ｃ）は筒状体の切欠斜
視図である。

【図２】固定突起と突起埋込凹部を示す断面図である。

【図３】（Ａ）乃至（Ｃ）は本発明運動変換機構の他の
実施例を示すもので、（Ａ）は運動変換機構の側面図、
（Ｂ）は柱状体の斜視図、（Ｃ）は筒状体の切欠斜視図
である。

【図４】図３に示した実施例の柱状体の変形例を示す斜
視図である。

【符号の説明】

１、１ａ 柱状体 ４、４ａ ピッチが一定でないねじ溝 ５、５ａ 筒状体 ６ 突起（固定突起） ７ 突起埋込凹部 ８ 突起（移動突起） ９ 突起移動路（突起移動凹部）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状体と、該筒状体の内側に遊嵌される
   柱状体を有し、 上記柱状体と筒状体のいずれか一方が回転されるように
   され、 上記柱状体と筒状体のうちの回転される方の周面にピッ
   チが一定でないねじ溝が形成され、 上記柱状体と筒状体のうちの回転せしめられない方の周
   面に、二つの突起を、一方の突起については位置が不変
   に、他方の突起については該周面上に軸方向に対して斜
   めに延びるように形成された突起移動路内を移動自在
   に、互いに軸方向に離間して設け、 上記柱状体と筒状体を、上記二つの突起が共にねじ溝に
   摺動自在に係合する状態で嵌合してなり、 柱状体と筒状体のうち回転せしめられない方から直線運
   動を取り出すようにしたことを特徴とする運動変換機構
2. 【請求項２】 柱状体が回転されるようにされ、 上記柱状体の外周面にねじ溝が形成され、 筒状体の内周面に二つの突起が形成されたことを特徴と
   する請求項１記載の運動変換機構
3. 【請求項３】 筒状体が回転されるようにされ、 上記筒状体の内周面にねじ溝が形成され、 柱状体の外周面に二つの突起が形成されたことを特徴と
   する請求項１記載の運動変換機構