JPH07197909A

JPH07197909A - ステッピング・アクチュエータ

Info

Publication number: JPH07197909A
Application number: JP5350114A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Kanehara; 原雅彦金
Original assignee: Three D Composites Research Corp
Current assignee: Three D Composites Research Corp
Priority date: 1993-12-29
Filing date: 1993-12-29
Publication date: 1995-08-01
Anticipated expiration: 2012-07-09
Also published as: JP2628452B2; DE4446950A1; FR2714441B1; US5577436A; DE4446950C2; FR2714441A1

Abstract

(57)【要約】【目的】直線的な往復運動を任意に設定された角度で
正逆任意方向へのステップ的な回転運動に変換するステ
ッピング・アクチュエータを、安定的且つ円滑に所期の
回転駆動を行うようにする。【構成】ハウジング１内に複数の直進往復駆動部材２
Ａ，２Ｂを独立に軸線方向に駆動可能として併設し、そ
れらの直進往復駆動部材内に共通の回転運動部材３を挿
通する。ハウジング１と直進往復駆動部材２Ａ，２Ｂと
の間においては、その一方の部材に傾斜溝１６Ａ，１６
Ｂとそれを連結する円周方向溝からなる無端状の循環溝
１５Ａ，１５Ｂを設け、他方の部材にその循環溝に嵌入
する突子１８Ａ，１８Ｂを保持させる。円周方向溝は、
他の直進往復駆動部材の軸方向駆動に伴って傾斜溝によ
り与えられる回転角に相応した円周方向長さを有するも
のとする。直進往復駆動部材２Ａ，２Ｂと回転運動部材
３とは、相互に回転運動が伝達されるが軸方向移動は自
由な連結機構によって連結する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、直線的な往復運動を、
任意に設定された角度で正逆任意方向へのステップ的な
回転運動に変換できるようにしたロータリー・ステッピ
ング・アクチュエータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】各種産業用機械においては、任意角度の
ステップ的な正逆両方向への回転駆動が要求される。こ
のような要求を満たす手段として、本発明者は、先に特
願平４−３５４１８３号において、一対のピストンのそ
れぞれの往復動を正または逆方向の一定角度のステップ
的な回転に変換できるようにしたステッピング・アクチ
ュエータを提案している。

【０００３】この既提案のステッピング・アクチュエー
タでは、流体圧シリンダを構成する外側フレーム内に、
一対の独立に軸線方向に駆動可能なピストンを構成する
直進駆動部材を収容すると共に、それらの両直進駆動部
材内に共通の出力用回転運動部材を挿通し、上記外側フ
レームと両直進駆動部材との間において、その一方の部
材周面に、母線に対して交互に逆方向に傾斜する溝を周
方向に列設し、且つそれらの各溝を端部において相互に
連結して無端状とした循環溝を設けると共に、他方の部
材に、上記溝に対して嵌入する突子を設けている。

【０００４】さらに、上記循環溝には、溝端における直
進駆動部材の駆動方向の転換に伴って上記突子に順次隣
接する溝を選択させるための溝選択機構を設け、両循環
溝における各溝の溝選択機構を、突子がそれぞれ逆方向
側の隣接溝を選択するように形成して、それぞれの直進
駆動部材を正回転用及び逆回転用とし、両循環溝におけ
る溝端を円周方向溝により連結している。そして、上記
溝選択機構として、直進運動部材の往復駆動に伴って上
記突子が溝端に向って移動する往溝とそれに連結した復
溝との間に、往溝に対して復溝を深くする段差を設けた
構造を例示している。

【０００５】しかしながら、上記機構では、構造が簡単
で正逆の任意ステップ数の回転を容易に得られるなどの
利点を有しているとしても、直進運動部材の駆動による
ステップ的な回転後における出力軸の保持トルクに制限
があり、過負荷により出力軸が回転してしまうという問
題があり、さらに直進運動部材の駆動中における過大な
負荷や、何らかの外乱が作用した場合に、溝選択機構に
おいて突子が所期の隣接溝に移行することなく、同一溝
を往復動し、その結果、出力軸は一定の角度範囲を往復
動し、一方向回転を実現できなくなる可能性があり、そ
のため一層安定的に一方向回転を実現可能にすることが
望まれている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の技術的課題
は、直線的な往復運動を任意に設定された角度で正逆任
意方向へのステップ的な回転運動に変換できるようにし
た上記ロータリー・ステッピング・アクチュエータにお
いて、突子が確実に所期の隣接溝に移行し、それによっ
て出力軸を安定的且つ円滑に所期の方向にステップ的に
回転可能にすることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明のステッピング・アクチュエータにおいては、
筒状をなすハウジング内に複数の直進往復駆動部材を独
立に軸線方向に駆動可能として同軸上に併設し、それら
の直進往復駆動部材内にハウジングから出力軸を突出さ
せた共通の回転運動部材が挿通される。そして、上記ハ
ウジングと直進往復駆動部材との間、あるいは、直進往
復駆動部材と回転運動部材との間において、その一方の
部材周面に、母線に対して交互に逆方向に傾斜する多数
の傾斜溝と、隣接傾斜溝を近接溝端において連結する円
周方向溝とにより、ジグザグ状で無端状に形成した循環
溝を設けると共に、他方の部材に、それぞれの循環溝に
対して嵌入する突子を保持させ、上記各循環溝における
円周方向溝は、他の直進往復駆動部材の軸方向駆動に伴
って傾斜溝によりハウジングと直進往復駆動部材との間
に与えられ、または直進往復駆動部材と回転運動部材と
の間に与えられる回転角の合計に相応した円周方向長さ
を有するものとして構成される。また、上記直進往復駆
動部材と回転運動部材またはハウジングとの間で、上記
循環溝と突子を設けていない部材間は、相互の回転は拘
束するが軸方向移動は自由な連結手段によって連結され
る。

【０００８】上記ステッピング・アクチュエータにおい
ては、直進往復駆動部材の軸方向駆動に伴って循環溝に
おける傾斜溝により与えられる回転角を異ならしめるこ
とができ、あるいは、２個の直進往復駆動部材を用い、
各直進往復駆動部材の循環溝における円周方向溝は、他
方の直進往復駆動部材の軸方向駆動において傾斜溝によ
り直進往復駆動部材と回転運動部材との間に与えられる
回転角に相応した円周方向長さを有するものとすること
ができる。さらに、循環溝に対して嵌入する突子を保持
させた部材に、その循環溝と同様の循環溝を設け、上記
突子を対向する循環溝の両者に嵌入するボールとするこ
とができ、この場合には、ボールをリテーナ保持させて
対向する循環溝間に保持させることができる。

【０００９】また、本発明の第２のステッピング・アク
チュエータは、筒状をなすハウジング内に直進往復駆動
部材を軸線方向に駆動可能として配設し、その直進往復
駆動部材内にハウジングから出力軸を突出させた回転運
動部材を挿通することにより、運動変換ユニットを構成
し、上記運動変換ユニットの複数を、それらの出力軸を
互いに回転伝達機構により連結して併設したものとする
ことができる。上記各運動変換ユニットは、ハウジング
と直進往復駆動部材との間、または直進往復駆動部材と
回転運動部材との間において、その一方の部材周面に、
母線に対して交互に逆方向に傾斜する多数の傾斜溝と、
隣接傾斜溝を近接溝端において連結する円周方向溝とに
より、ジグザグ状で無端状に形成した循環溝を設けると
共に、他方の部材に、それぞれの循環溝に対して嵌入す
る突子を保持させ、上記各運動変換ユニットの循環溝に
おける円周方向溝は、他の運動変換ユニットにおける直
進往復駆動部材の軸方向駆動に伴って傾斜溝により与え
られる回転角の合計に相応した円周方向長さをもたせた
ものである。

【００１０】さらに、上記直進往復駆動部材と回転運動
部材またはハウジングとの間で、上記傾斜溝と突子を設
けていない部材間は、相互の回転は拘束するが軸方向移
動は自由な連結手段によって連結される。この第２のス
テッピング・アクチュエータにおいては、運動変換ユニ
ットの出力軸を連結する回転伝達機構を、連結する両出
力軸間に一定の角速度比をもつものとすることができ
る。

【００１１】また、上述した複数の直進往復駆動部材を
同軸上に併設したステッピング・アクチュエータにおい
ては、ハウジングの外側に、そのハウジングを回転運動
部材として、その周りの複数の第２の直進往復駆動部材
の選択的往復駆動により正逆任意方向にステップ的に回
転駆動させる第２のステッピング・アクチュエータを配
設し、ステッピング・アクチュエータを多重化すること
ができる。さらに、上記ステッピング・アクチュエータ
においては、各直進往復駆動部材を軸線方向に駆動する
ための手段として、ハウジングを流体圧用シリンダと
し、上記直進往復駆動部材をその端面に作用する流体圧
で駆動されるピストンとして、圧力流体により駆動可能
にすることができる。

【００１２】

【作用】上記ステッピング・アクチュエータは、基本的
には、ハウジング内に複数の直進往復駆動部材を独立に
軸線方向に駆動可能として併設し、上記ハウジングと直
進往復駆動部材との間、または直進往復駆動部材と回転
運動部材との間において、その一方の部材周面に傾斜溝
と円周方向溝からなる循環溝を設け、他方の部材にそれ
らの循環溝に嵌入する突子を保持させた構成を有するも
のである。

【００１３】このステッピング・アクチュエータにおい
ては、直進往復駆動部材が軸線方向に駆動されると、そ
の駆動に伴って突子が傾斜溝の一端から他端に移動し、
それに伴って回転運動部材が傾斜溝により与えられる回
転角だけ回転し、その回転が出力軸に伝達される。その
間に他方の循環溝に嵌入した突子は円周方向溝をその一
端から他端まで移動する。次に、他方の直進往復駆動部
材を移動させると、同様にしてその直進往復駆動部材側
の突子が傾斜溝に沿って移行し、回転運動部材が傾斜溝
により与えられる回転角だけ同方向に回転する。先に駆
動した直進往復駆動部材を直ちに復帰駆動すると、出力
軸は逆方向に回転する。

【００１４】従って、複数の直進往復駆動部材を選択的
に往復駆動することにより、その直線的な運動を、任意
に設定された角度で正逆任意方向へステップ的に回転す
る運動に変換することができ、その際、突子が一つの循
環溝に沿って移動するため、確実に所期の傾斜溝に移行
し、それによって出力軸を安定的且つ円滑に所期の方向
に回転駆動することが可能になる。

【００１５】

【実施例】図１及び図２は、本発明にかかるステッピン
グ・アクチュエータの第１実施例を示している。このス
テッピング・アクチュエータは、軸線方向に駆動される
二つの直進往復駆動部材の運動を回転運動に変換し、そ
れらの直進往復駆動部材のストローク数に応じた角度の
回転を、回転運動部材に連結した出力軸から出力するも
ので、円筒状をなすハウジング１内に、二つの直進往復
駆動部材２Ａ，２Ｂを独立に軸線方向に駆動可能として
同軸上に摺動自在に併設すると共に、それらの直進往復
駆動部材内に、ハウジング１からその軸線方向に出力軸
４を突出させた共通の回転運動部材３を、軸受５，６に
より回転自在に支持させて収容している。

【００１６】上記直進往復駆動部材２Ａ，２Ｂを軸線方
向に駆動するための手段としては、ハウジング１の両端
を気密に閉鎖すると共に、回転運動部材３上に設けた仕
切り板７をハウジング１内面に気密に接触させて、ハウ
ジング１内の左右をそれぞれ個別的な流体圧用シリンダ
室とし、直進往復駆動部材２Ａ，２Ｂを、ハウジング１
内面と回転運動部材３の周面を気密に摺動するピストン
として、ハウジング１の両端に設けたポート１０，１１
から供給する流体圧（空気圧、油圧）をそれらのピスト
ンの各外端面に作用させて内側に駆動し、ハウジング１
の中央部に設けたポート１２，１３から供給する流体圧
をそれらのピストンの内側端面に作用させて外側に駆動
するようにした構成を示している。しかしながら、この
流体圧駆動シリンダに代えて、ソレノイドや他の機械的
な駆動手段等を直進往復駆動部材２Ａ，２Ｂに連結する
ことができ、この点は以下に述べる流体圧駆動シリンダ
を用いた各実施例についても同様である。

【００１７】また、上記各直進往復駆動部材２Ａ，２Ｂ
と回転運動部材３とは、相互に回転運動が伝達されるが
軸方向移動は自由な連結手段によって連結している。こ
の連結手段としては、回転運動部材３の周面に多数の軸
線方向の突条８Ａ，８Ｂを設け、直進往復駆動部材２
Ａ，２Ｂにそれらの突条が嵌入する溝を設けて摺動自在
にスプライン嵌合させた場合を例示しているが、この連
結手段は、スプラインに限ることなく、直進往復駆動部
材２Ａ，２Ｂと回転運動部材３のどちらか一方に軸線方
向溝を設けると共に、他方にその溝に嵌入する突部を設
け、あるいは、直進往復駆動部材２Ａ，２Ｂと回転運動
部材３の摺接面を異形断面にしたり、それらの間に滑り
キーを設けるなどの手段を採用することができる。

【００１８】上記ハウジング１と直進往復駆動部材２
Ａ，２Ｂとの間においては、直進往復駆動部材２Ａ，２
Ｂの表面に、図２の展開図に示すように、母線の方向に
対して交互に逆方向に傾斜する多数の傾斜溝１６Ａ，１
６Ｂと、隣接傾斜溝を近接溝端において連結する円周方
向溝１７Ａ，１７Ｂとにより、ジグザグ状で全体として
無端状に形成した循環溝１５Ａ，１５Ｂを設けている。
一方、これらの直進往復駆動部材２Ａ，２Ｂの表面に対
面するハウジング１の内面には、それぞれの直進往復駆
動部材２Ａ，２Ｂの循環溝１５Ａ，１５Ｂに対して嵌入
する突子１８Ａ，１８Ｂを保持させている。

【００１９】図面において、これらの突子１８Ａ，１８
Ｂとしては、ハウジング１に内向きに突設したピンを用
いた場合を示しているが、そのピンに代えてカムフォロ
ワーを用いることもでき、さらにハウジング１に設けた
穴内にボールを保持させてそれを循環溝に嵌入させるこ
ともできる。これは、後述の同様な構造を有する実施例
の場合も同様である。また、ここでは、直進往復駆動部
材２Ａ，２Ｂの表面に循環溝１５Ａ，１５Ｂを設け、ハ
ウジング１にその溝に対して嵌入する突子１８Ａ，１８
Ｂを保持させた場合を示しているが、それとは逆に、ハ
ウジング１の内面に循環溝１５Ａ，１５Ｂを設け、直進
往復駆動部材２Ａ，２Ｂに突子１８Ａ，１８Ｂを保持さ
せることもできる。

【００２０】上記各直進往復駆動部材２Ａ，２Ｂの循環
溝１５Ａ，１５Ｂにおける円周方向溝１７Ａ，１７Ｂ
は、互いに他方の直進往復駆動部材２Ｂ，２Ａの軸方向
駆動において傾斜溝１６Ｂ，１６Ａにより直進往復駆動
部材２Ｂ，２Ａに与えられる回転角に相応する円周方向
長さを有するものである。例えば、直進往復駆動部材２
Ａの軸線方向駆動に伴って傾斜溝１６Ａによりその直進
往復駆動部材２Ａに与えられる回転角は、直進往復駆動
部材２Ｂにおける対応位置の円周方向溝１７Ｂの円周方
向長さにより与えられる回転角と等しくなるように設定
している。従って、直進往復駆動部材２Ａ，２Ｂの両循
環溝１５Ａ，１５Ｂにおける傾斜溝１６Ａと円周方向溝
１７Ｂ、及び傾斜溝１６Ｂと円周方向溝１７Ａは、直進
往復駆動部材２Ａ，２Ｂの周囲において位置的に対応さ
せ、同一の角度範囲内に位置させている。

【００２１】上記構成を有する第１実施例のステッピン
グ・アクチュエータにおいては、ポート１０から圧力流
体が供給されて、直進往復駆動部材２Ａが図１の左端位
置から右方に移動すると、その移動に伴って突子１８Ａ
が図２における傾斜溝１６Ａの右端から左端に移動し
（実際は傾斜溝１６Ａ自体が移動）、それに伴って直進
往復駆動部材２Ａが傾斜溝１６Ａにより与えられる回転
角（２２．５°）だけ回転し、その間に突子１８Ｂは直
進往復駆動部材２Ｂの循環溝１５Ｂにおける円周方向溝
１７Ｂ内をその一端から他端まで移動する。もちろん、
その直進往復駆動部材２Ａの回転が回転運動部材３に伝
達される。図３のＡは、図２の上記直進往復駆動部材２
Ａの駆動前の状態を、図３のＢはその駆動後の状態を示
している。なお、この図３では、循環溝の描記を簡略化
してその中心線のみによって示している。これは、後述
する同種の図についても同様である。

【００２２】次に、ポート１１からの圧力流体の供給に
より、直進往復駆動部材２Ｂを図１の位置から左方に移
動させ、それによって図３のＣの状態にすると、その間
に突子１８Ｂが傾斜溝１６Ｂに沿って移行し、直進往復
駆動部材２Ｂに溝形状によって決まる角度（２２．５
°）の上記と同方向の回転が与えられ、その回転が回転
運動部材３に伝えられ、出力軸４を通じて出力される。
この間に、突子１８Ａは直進往復駆動部材２Ａの循環溝
１５Ａにおける円周方向溝１７Ａ内をその一端から他端
まで移動する。

【００２３】さらに、ポート１０から先に供給した流体
圧を排出し、ポート１２から圧力流体を供給して直進往
復駆動部材２Ａを図１において左端に移動させ、図３の
Ｃの状態から同図Ｄの状態にすると、その間に突子１８
Ａが傾斜溝１６Ａに沿って移行し、直進往復駆動部材２
Ａに溝形状によって決まる角度（２２．５°）の同方向
の回転が与えられ、その回転が回転運動部材３に伝えら
れ、出力軸４を通じて出力される。この間に、突子１８
Ｂは直進往復駆動部材２Ｂの循環溝１５Ｂにおける円周
方向溝１７Ｂ内をその一端から他端まで移動する。次い
で、ポート１１から先に供給した流体圧を排出し、ポー
ト１３から圧力流体を供給して直進往復駆動部材２Ｂを
図１において右端に移動させると、突子１８Ｂの傾斜溝
１６Ｂに沿う移行により、図３のＤの状態から、同図Ａ
と同様で、それよりも直進往復駆動部材が９０°回転し
た状態になる。この間に、突子１８Ａが直進往復駆動部
材２Ａの円周方向溝１７Ａ内を一端から他端まで移動す
るのはもちろんである。

【００２４】このようにして、直進往復駆動部材２Ａ，
２Ｂを選択的に軸線方向に駆動すると、それが回転運動
部材３の回転運動に変換され、回転運動部材３には確実
に正または逆方向の所要角度の回転が与えられることに
なる。ここで、二つの直進往復駆動部材２Ａ，２Ｂのと
る位置の組合せは、図３のＡ〜Ｄの４種類であり、いず
れの状態においても、直進往復駆動部材２Ａ，２Ｂをい
ずれかの方向に駆動することができる。そして、そのい
ずれかの駆動により、出力軸４を正または逆方向に回転
駆動することができる。例えば、図３により説明したの
とは逆の順序で直進往復駆動部材２Ａ，２Ｂを順次駆動
すれば、出力軸４を上述した場合とは逆の方向に所要角
度だけ回転させることができ、更に一方向への回転の途
中の任意の時点で一旦駆動した直進往復駆動部材を直ち
に復帰駆動させることにより、その時点から逆転させる
こともできる。

【００２５】そして、このようなステッピング・アクチ
ュエータの駆動においては、突子１８Ａ，１８Ｂが確実
に所定の循環溝１５Ａ，１５Ｂ内を移行するため、出力
軸４を安定的且つ円滑に所期の方向にステップ的に回転
させることができる。また、図２の循環溝１５Ａ，１５
Ｂ中に位置する突子１８Ａ，１８Ｂの位置からわかるよ
うに、直進往復駆動部材２Ａ，２Ｂがステップ的に駆動
されて、突子１８Ａ，１８Ｂが傾斜溝１６Ａ，１６Ｂと
円周方向溝１７Ａ，１７Ｂの交点に達したときには、そ
れぞれの突子１８Ａ，１８Ｂが円周方向溝１７Ａ，１７
Ｂの溝端に位置して直進往復駆動部材２Ａ，２Ｂの両方
向への回転を拘束するため、過負荷等により出力軸４が
回転してしまうことはなく、出力軸４が大きな保持トル
クをもつことになる。

【００２６】上述したステッピング・アクチュエータの
駆動を制御するに際し、直進往復駆動部材２Ａ，２Ｂの
移動位置は、従来から一般的に用いられている任意の方
法、例えば、直進往復駆動部材２Ａ，２Ｂに取付けたマ
グネットをハウジング１の外部に配置した磁気センサで
探知する方法によって検出することができ、また出力軸
４にロータリ・エンコーダを取付けてその回転角を検出
することもでき、それらによって容易に動作の完了等の
動作状態を知ることができる。

【００２７】上述したステッピング・アクチュエータに
おいては、直進往復駆動部材２Ａ，２Ｂの駆動により出
力軸４を常に一定角度（２２．５°）だけ正または逆方
向に回転駆動できるようにしているが、直進往復駆動部
材２Ａ，２Ｂの各ステップごとの回転角度は、循環溝１
５Ａ，１５Ｂにおける傾斜溝１６Ａ，１６Ｂをどの程度
の角度範囲内に設けるかによって、任意の角度に設定
し、実際の使用条件に適合させることができる。図４
は、その一例として、回転角が２種類で、直進往復駆動
部材２Ａの駆動に伴う回転角が３０°、直進往復駆動部
材２Ｂの駆動に伴う回転角が１５°の場合を示してい
る。これらの回転角は、循環溝１５Ａ，１５Ｂにおける
各傾斜溝１６Ａ，１６Ｂを、３０°及び１５°の角度範
囲内に設けることにより得ることができるものである。

【００２８】また、図５は、１５°，３０°，６０°と
いう多種類の角度を混在させた場合の溝形状を例示する
もので、この場合には、直進往復駆動部材２Ａの軸線方
向のストロークに比して直進往復駆動部材２Ｂの軸線方
向ストロークが大きくなるように設定している。このよ
うな構成は、主として循環溝１５Ａ，１５Ｂの溝形状を
変更するだけでよく、多種類の回転角度が要求される場
合に用いて有利なものである。これらの図４及び図５の
場合に、直進往復駆動部材２Ａまたは２Ｂの駆動により
回転運動部材３が回転するとき、他方の直進往復駆動部
材２Ｂまたは２Ａがその回転方向に同一角度だけ回転で
きるような長さの円周方向溝１７Ｂ，１７Ａを有してい
ることが必要であり、その関係さえ保持されていれば、
傾斜溝１６Ａ，１６Ｂによる回転角度を任意に設定する
ことができる。

【００２９】また、上記第１実施例のステッピング・ア
クチュエータにおいては、二つの直進往復駆動部材２
Ａ，２Ｂを用いているが、その多数を同軸上に配設する
こともできる。図６及び図７は、３個の直進往復駆動部
材２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃを用いた第２実施例を示すも
ので、それらの直進往復駆動部材２２Ａ，２２Ｂ，２２
Ｃを選択的に往復駆動することにより、出力軸２４を正
または逆方向にステップ的に回転駆動可能にしている。

【００３０】さらに、上記第１実施例においては、ハウ
ジング１と直進往復駆動部材２Ａ，２Ｂとの間の対向面
において、その一方に循環溝１５Ａ，１５Ｂを設け、他
方に突子１８Ａ，１８Ｂを設けた場合を示しているが、
それらを直進往復駆動部材２Ａ，２Ｂと回転運動部材３
との間に設けることもできる。この場合には、ハウジン
グ１内の直進往復駆動部材２Ａ，２Ｂとそれらに共通の
回転運動部材３との間において、その一方の部材周面に
上記循環溝を設けると共に、他方の部材にそれらの循環
溝に嵌入する突子を保持させ、ハウジングと直進往復駆
動部材とは、相互の回転は抑制するが軸方向移動は自由
な連結手段によって連結することになる。図６及び図７
の第２実施例は、循環溝とそれに嵌入する突子を直進往
復駆動部材２２Ａ，２２Ｂと回転運動部材２３との間に
設けたものであるが、このような構造は、第１実施例ば
かりでなく、以下に説明する他の実施例にも適用するこ
とができる。

【００３１】図６及び図７の第２実施例について説明す
ると、この実施例においては、円筒状をなすハウジング
２１内に、三つの直進往復駆動部材２２Ａ，２２Ｂ，２
２Ｃを独立に軸線方向に駆動可能として同軸上に摺動自
在に併設すると共に、それらの直進往復駆動部材内に、
ハウジング２１からその軸線方向に出力軸２４を突出さ
せた共通の回転運動部材２３を、軸受２５，２６により
回転自在に支持させて挿通している。

【００３２】上記直進往復駆動部材２２Ａ，２２Ｂ，２
２Ｃを軸線方向に駆動するための手段としては、ハウジ
ング２１の両端を気密に閉鎖すると共に、回転運動部材
２３が気密に貫通する隔壁２７Ａ，２７Ｂによりハウジ
ング２１内を三つの個別的な流体圧用シリンダ室に区画
し、直進往復駆動部材２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃをハウジ
ング２１内面と回転運動部材２３の周面とを気密に摺動
するピストンとして、各シリンダ室の両端に設けたポー
ト３０Ａ〜３０Ｃ，３１Ａ〜３１Ｃから供給する流体圧
（空気圧、油圧）をそれらのピストンの各端面に作用さ
せて左右に駆動するようにした構成を示している。

【００３３】上記直進往復駆動部材２２Ａ，２２Ｂ，２
２Ｃと回転運動部材２３との間においては、回転運動部
材２３の表面に、図７の展開図に示すように、母線の方
向に対して交互に逆方向に傾斜する多数の傾斜溝３６
Ａ，３６Ｂ，３６Ｃと、隣接傾斜溝を近接溝端において
連結する円周方向溝３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃとにより、
ジグザグ状で全体としてそれぞれ無端状に形成した循環
溝３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃを設けている。

【００３４】一方、各直進往復駆動部材２２Ａ，２２
Ｂ，２２Ｃには、上記循環溝３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃに
対して先端を嵌入させる突子３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃを
形成するため、各直進往復駆動部材を表裏に貫通するピ
ンを設けている。また、これらのピンの外端は、ハウジ
ング１の内面に母線方向に形成した溝２８Ａ，２８Ｂ，
２８Ｃに嵌入させ、各直進往復駆動部材２２Ａ，２２
Ｂ，２２Ｃの軸方向の移動をガイドさせている。なお、
前述したように、上記ピンに代えて、直進往復駆動部材
２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの内外表面の穴にボール等を嵌
入させることもできる。

【００３５】図７に明瞭に示すように、上記各直進往復
駆動部材２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの循環溝３５Ａ，３５
Ｂ，３５Ｃにおける円周方向溝３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃ
は、互いに他の直進往復駆動部材の軸線方向駆動におい
てその傾斜溝によりそれぞれの直進往復駆動部材に与え
られる回転角の合計に相応する円周方向長さを有するも
のである。例えば、直進往復駆動部材２２Ａの循環溝３
５Ａにおける円周方向溝３７Ａは、他の直進往復駆動部
材２２Ｂ，２２Ｃの軸線方向駆動に伴ってそれらの傾斜
溝３６Ｂ，３６Ｃによりそれらの直進往復駆動部材２２
Ｂ，２２Ｃに与えられる回転角の合計に相応する円周方
向長さをもたせることになる。そして、各直進往復駆動
部材２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの循環溝３５Ａ，３５Ｂ，
３５Ｃにおける傾斜溝３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃに対して
は、他の直進往復駆動部材の循環溝における円周方向溝
を位置的に対応させている。

【００３６】上記構成を有する第２実施例のステッピン
グ・アクチュエータにおいては、実質的には第１実施例
の場合と同様に、順次ポート３０Ａ〜３０Ｃ，３１Ａ〜
３１Ｃのいずれかを選択して圧力流体を供給し、直進往
復駆動部材２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃのいずれかを軸線方
向に駆動して、その移動に伴って直進往復駆動部材を回
転させるものである。但し、図７の状態においては、直
進往復駆動部材２２Ｃに設けた突子３８Ｃが、回転運動
部材２３の循環溝３５Ｃにおける円周方向溝３７Ｃの中
間に位置しているので、その直進往復駆動部材２２Ｃは
軸線方向に駆動することができず、直進往復駆動部材２
２Ａ，２２Ｂのいずれかの駆動により回転運動部材２３
を正または逆回転させることになる。

【００３７】例えば、前記第１実施例のような構成にお
いて、循環溝における傾斜溝の傾斜を少なくし、直進往
復駆動部材の直線的移動に伴う回転角度を細かくする
と、隣接する傾斜溝が接近し、円周方向溝を設ける余地
がなくなって動作が不円滑になる可能性があるが、上述
したように、多数の直進往復駆動部材を同軸上に設ける
と、それらに傾斜溝を分散配置することが可能であり、
傾斜溝の接近に伴う不都合な問題を回避することができ
る。

【００３８】上記第２実施例では、ハウジング２１内を
回転運動部材２３が気密に貫通する隔壁２７Ａ，２７Ｂ
により三つのシリンダ室に区画しているが、空気圧の制
御を適切に行うことにより、上記隔壁を不要とすること
ができる。図８に示す第３実施例は、その隔壁をなくし
たもので、外隔壁及び圧力流体を供給するポート４１〜
４４を除いて第２実施例と実質的に変わるところがない
ので、第２実施例と同一または相当部分に同一の符号を
付している。また、図９中に示す循環溝の展開図も、第
２実施例と実質的に同一である。

【００３９】上記ポート４１は、直進往復駆動部材２２
Ａの外端面に流体圧を作用させるようにハウジング２１
に配設したものであり、ポート４２は、直進往復駆動部
材２２Ａと２２Ｂとの間の対向両面に流体圧を作用させ
るように配設したものであり、ポート４３は、直進往復
駆動部材２２Ｂと２２Ｃとの間の対向両面に流体圧を作
用させるように配設したものであり、ポート４４は、直
進往復駆動部材２２Ｃの外端面に流体圧を作用させるよ
うに配設したものである。

【００４０】このような構成を有する第３実施例のステ
ッピング・アクチュエータにおいては、各ポートからの
圧力流体の供給、排出のタイミングを、図９の展開図の
左右に示したような正転時及び逆転時の動作プログラム
（太線部分が流体圧供給時）に従って行えばよい。図９
の展開図における突子３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃの位置
は、図８における直進往復駆動部材２２Ａ，２２Ｂ，２
２Ｃの駆動状態と一致させたものであるが、それらの突
子３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃが図９の循環溝３５Ａ，３５
Ｂ，３５Ｃに沿って移動した時の各ポート４１〜４４か
らの圧力流体の給排のタイミングを、それらの突子位置
の左右への延長線上における正転時及び逆転時の動作プ
ログラムにおける動作表示によって示している。

【００４１】例えば、図９の展開図における突子３８
Ａ，３８Ｂ，３８Ｃの位置では、それを左に延長した線
上の動作表示からわかるように、それまで圧力流体が供
給されていたポート４２が大気に開放され、ポート４３
は依然として圧力流体の供給状態にある。そのため、図
８のように、直進往復駆動部材２２Ａが左方に移動した
状態にあり、直進往復駆動部材２２Ｂ，２２Ｃが右方に
移動した状態にある。なお、ポート４３にはそれまで圧
力流体が供給されていたが、突子３８Ｂが円周方向溝３
７Ｂ内にあったために、直進往復駆動部材２２Ｂは左方
に移動せず、右端位置にある。しかるに、この段階で突
子３８Ｂが傾斜溝３６Ｂ内に入るため、直進往復駆動部
材２２Ｂが左方に移動して突子３８Ｂが傾斜溝３６Ｂ内
を移動し、回転運動部材２３には３０°の正転が与えら
れる。

【００４２】それによって動作プログラムが１ステップ
だけ進行すると、それまで圧力流体が供給されていたポ
ート４３が大気に開放され、それと同時にポート４４に
圧力流体が供給されるため、直進往復駆動部材２２Ｃが
左方に移動して回転運動部材２３に正転が与えられる。
それにより動作プログラムがさらに１ステップだけ進行
すると、ポート４１に圧力流体が供給され、直進往復駆
動部材２２Ａが右方に駆動され、以下、同様にして動作
プログラムにより回転運動部材２３の駆動が進行せしめ
られる。回転運動部材２３を逆転させる場合には、逆転
用の動作プログラムに従って駆動すればよい。

【００４３】上記各実施例のステッピング・アクチュエ
ータでは、複数の直進往復駆動部材を軸線方向に駆動可
能として同軸上に配設しているが、それらの直進往復駆
動部材は、並列配置または同軸でない適宜軸上に配置す
ることもできる。図１０は、上記直進往復駆動部材を回
転運動部材と共に並列配置した第４実施例を示すもの
で、筒状をなすハウジング５１Ａ，５１Ｂ内にそれぞれ
直進往復駆動部材５２Ａ，５２Ｂを軸線方向に駆動可能
として配設し、それらの直進往復駆動部材５２Ａ，５２
Ｂ内にハウジング５１Ａ，５１Ｂから出力軸５４Ａ，５
４Ｂを突出させた回転運動部材５３Ａ，５３Ｂをそれぞ
れ挿通することにより、一対の運動変換ユニット５０
Ａ，５０Ｂを構成し、これらの運動変換ユニット５０
Ａ，５０Ｂを、出力軸５４Ａ，５４Ｂを互いに回転伝達
機構５９により連結して併設している。なお、ここで
は、ハウジング５１Ａ，５１Ｂを一体に形成した構造を
示しているが、それらは別体であっても差し支えない。
また、上記運動変換ユニットは、その２組に限ることな
く、第２実施例と同様にその複数組を併設し、それらの
出力軸を回転伝達機構により連結することができる。

【００４４】上記各運動変換ユニット５０Ａ，５０Ｂに
おいては、図示を簡略化して示しているが、ハウジング
５１Ａ，５１Ｂと直進往復駆動部材５２Ａ，５２Ｂとの
間において、その一方の部材周面に、図１１により後述
する循環溝６５Ａ，６５Ｂを設けると共に、他方の部材
にそれらの循環溝６５Ａ，６５Ｂに対して嵌入する突子
６８Ａ，６８Ｂを保持させている。これらの突子６８
Ａ，６８Ｂは、ハウジングまたは直進往復駆動部材に設
けた穴内にボールを保持させ、それを他方の循環溝に嵌
入させたものである。また、上記直進往復駆動部材５２
Ａ，５２Ｂと回転運動部材５３Ａ，５３Ｂとの間は、相
互の回転は拘束するが軸方向移動は自由な連結手段によ
り、即ち、回転運動部材５３Ａ，５３Ｂの周面に多数の
軸線方向の突条５８Ａ，５８Ｂを設け、直進往復駆動部
材５２Ａ，５２Ｂにそれらの突条が嵌入する溝を設けて
スプライン嵌合させることにより、摺動自在に連結して
いる。

【００４５】運動変換ユニット５０Ａ，５０Ｂは、出力
軸５４Ａ，５４Ｂを互いに回転伝達機構５９により連結
しているが、その回転伝達機構５９としては、図示した
互いに噛合する歯車５９Ａ，５９Ｂばかりでなく、タイ
ミングベルト、穴付ベルト等の安定的に同期回転できる
機構を用いることができる。しかも、この回転伝達機構
５９は、互いに連結する両出力軸５４Ａ，５４Ｂ間にお
いて等角速度比で回転を伝達させることもできるが、図
示したように歯車５９Ａ，５９Ｂの径（歯数）を変え、
一定の角速度比をもたせることもできる。

【００４６】この第４実施例における循環溝６５Ａ，６
５Ｂは、回転伝達機構５９により出力軸５４Ａ，５４Ｂ
間において等角速度比で回転を伝達させる場合には、前
述の各実施例と同様に、傾斜溝と円周方向溝とによりジ
グザグ状で無端状に形成したものとすることができる。
しかるに、出力軸５４Ａ，５４Ｂ間に一定の角速度比
（３：４）をもたせた場合には、図１１に示すように、
それらの角速度比を配慮した傾斜溝６６Ａ，６６Ｂと円
周方向溝６７Ａ，６７Ｂを有するものとする必要があ
る。

【００４７】図１１では、各運動変換ユニット５０Ａ，
５０Ｂの循環溝６５Ａ，６５Ｂにおける傾斜溝６６Ａ，
６６Ｂと円周方向溝６７Ａ，６７Ｂを対応させ、各運動
変換ユニット５０Ａ，５０Ｂの循環溝６５Ａ，６５Ｂに
おける円周方向溝６７Ａ，６７Ｂを、他の運動変換ユニ
ット５０Ｂ，５０Ａにおける直進往復駆動部材５２Ｂ，
５２Ａの軸方向駆動に伴って傾斜溝６６Ｂ，６６Ａによ
り与えられる回転角に相応した円周方向長さを有するも
のとして示しているが、これらの循環溝６５Ａ，６５Ｂ
は、いずれも運動変換ユニット５０Ａ，５０Ｂにおける
ハウジング５１Ａ，５１Ｂと直進往復駆動部材５２Ａ，
５２Ｂとの間において、周面の３６０°の範囲に設けら
れるものである。

【００４８】このような構成を有するステッピング・ア
クチュエータにおいては、図１１からわかるように、循
環溝の３６０°の範囲内における傾斜溝の数が異なる複
数の運動変換ユニットを連結して用いることができる。
図１１のように循環溝を形成した場合の動作について簡
単に説明すると、例えば、直進往復駆動部材５２Ｂを軸
方向に駆動して出力軸５４Ｂを１５°回転させると、そ
の回転が回転伝達機構５９を介して出力軸５４Ａに伝達
され、出力軸５４Ａは回転伝達機構５９における歯車５
９Ａ，５９Ｂの歯数比に基づいて２０°回転し、次い
で、直進往復駆動部材５２Ａを軸方向に駆動して出力軸
５４Ａを４０°回転させると、その回転が回転伝達機構
５９を介して出力軸５４Ｂに伝達され、出力軸５４Ｂは
３０°（合計４５°）回転することになる。更に、直進
往復駆動部材５２Ｂを軸方向に駆動して出力軸５４Ｂを
１５°回転させると、それに伴って出力軸５４Ａは２０
°回転する。複数の直進往復駆動部材の選択的駆動によ
り出力軸を正または逆方向にステップ的に回転駆動でき
るのはもちろんである。

【００４９】ステッピング・アクチュエータをこのよう
に構成すると、全体の軸方向長さを著しく短くすること
ができ、全体形状に寸法的な制限がある場合に有効に利
用することができる。また、回転伝達機構５９を構成す
る歯車の歯数比を適当に設定すると、直進往復駆動部材
５２Ａ，５２Ｂの駆動による回転角度範囲が小さい場合
にも、隣接傾斜溝の接近を回避することができる。な
お、上記循環溝６５Ａ，６５Ｂ及び突子６８Ａ，６８Ｂ
を直進往復駆動部材５２Ａ，５２Ｂと回転運動部材５３
Ａ，５３Ｂとの間に設けることができるのは、先の実施
例において説明した通りである。

【００５０】図１２及び図１３に示す第５実施例は、図
１及び図２に示す前記第１実施例のものにおいて、直進
往復駆動部材２Ａ，２Ｂの周面の循環溝１５Ａ，１５Ｂ
に対して嵌入する突子１８Ａ，１８Ｂを保持させたハウ
ジング１の内周面に、その循環溝１５Ａ，１５Ｂと同様
の循環溝７５Ａ，７５Ｂを設け、上記突子１８Ａ，１８
Ｂを対向する循環溝の両者に嵌入するボールとしたもの
である。なお、その他の構成は第１実施例と変わるとこ
ろがないので、同一または相当部分に同一の符号を付し
てその説明を省略する。

【００５１】上記直進往復駆動部材２Ａ，２Ｂの周面の
循環溝１５Ａ，１５Ｂ、及びハウジング１の内周面の循
環溝７５Ａ，７５Ｂは、図１３に略示するように形成さ
れたもので、同図中には直進往復駆動部材２Ａ，２Ｂの
周面の循環溝１５Ａ，１５Ｂを実線で、ハウジング１の
内周面の循環溝７５Ａ，７５Ｂを点線で示し、それらの
両者に嵌入するボールを丸印によって示している。同図
からわかるように、直進往復駆動部材２Ａ，２Ｂの周面
の循環溝１５Ａ，１５Ｂは、図２の場合と実質的に同じ
傾斜溝１６Ｂ，１６Ａ及び円周方向溝１７Ａ，１７Ｂを
備えたものであり、また、ハウジング１の内周面の循環
溝７５Ａ，７５Ｂも、それと同様な傾斜溝７６Ｂ，７６
Ａ及び円周方向溝７７Ａ，７７Ｂを備えたものである。

【００５２】上記構成を有する第５実施例のステッピン
グ・アクチュエータにおいては、図１２及び図１３に示
す状態、即ち、図１４のＡの状態において、ポート１０
から圧力流体が供給され、直進往復駆動部材２Ａが図１
２の左端位置から右方に移動すると、それに伴って突子
１８Ａが傾斜溝１６Ａ及び７６Ａに沿って移動し、その
間に直進往復駆動部材２Ａが両傾斜溝により与えられる
回転角（４５°）だけ回転して回転運動部材３に伝達さ
れ、突子１８Ｂは循環溝１５Ｂ及び７５Ｂにおける円周
方向溝１７Ｂ，７７Ｂ内を移動する。図１４のＢは、こ
の駆動後の状態を示している。

【００５３】次いで、ポート１１からの圧力流体の供給
により、直進往復駆動部材２Ｂを図１２の位置から左方
に移動させると、突子１８Ｂが傾斜溝１６Ｂ，７６Ｂに
沿って移行し、直進往復駆動部材２Ｂに溝形状によって
決まる角度（４５°）の同方向の回転が与えられて回転
運動部材３に伝えられ、この間に、突子１８Ａは循環溝
１５Ａ，７５Ａにおける円周方向溝１７Ａ，７７Ａ内を
移動し、図１４のＣの状態に至り、以下、交互に他方の
直進往復駆動部材を軸方向に駆動することにより、同図
のＤ，Ｅの状態に駆動される。先に駆動した直進往復駆
動部材を直ちに復帰駆動すると、出力軸は逆方向に回転
することになる。

【００５４】このように、一対の循環溝１５Ａ，７５
Ａ、及び１５Ｂ，７５Ｂ内にボール状の突子１８Ａ，１
８Ｂを嵌入すると、その転がりで力を伝達するため、運
動の変換効率がよく、循環溝内面と突子との摩擦も少な
いので、極めて円滑に回転駆動を行うことが可能にな
る。なお、上記第５実施例では、直進往復駆動部材２
Ａ，２Ｂとハウジング１との間の対向面に循環溝１５
Ａ，１５Ｂ及び循環溝７５Ａ，７５Ｂを設けた場合を示
しているが、上記循環溝は、直進往復駆動部材と回転運
動部材との間の対向面に設けることもできる。

【００５５】図１５に示す第６実施例は、上述した第５
実施例の場合と同様な構造を有する循環溝８５Ａ，８５
Ｂ，８６Ａ，８６Ｂを直進往復駆動部材８２Ａ，８２Ｂ
と回転運動部材８３との間の対向面に設け、さらに、ハ
ウジング８１の内面にも循環溝８７Ａ，８７Ｂを設けた
場合を示すものであるが、ここでは、対向面にそれぞれ
循環溝を設ける場合において、それらの両循環溝８５
Ａ，８６Ａ間及び両循環溝８５Ｂ，８６Ｂ間に嵌入させ
る突子８８Ａ，８８Ｂとしてのボールを、リテーナ８９
Ａ，８９Ｂに保持させた構造を例示している。

【００５６】また、この実施例においては、ハウジング
８１の内周面に分割スリーブ８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃを
嵌着し、これらの分割スリーブの内面側に形成した上記
循環溝８７Ａ，８７Ｂに、直進往復駆動部材８２Ａ，８
２Ｂの外周面の穴に保持させたボール状の突子９１Ａ，
９１Ｂを嵌入し、それらの突子を保持するリテーナ９２
Ａ，９２Ｂを直進往復駆動部材８２Ａ，８２Ｂの外面に
保持させている。分割スリーブ分割スリーブ８１Ａ，８
１Ｂ，８１Ｃは、突子９１Ａ，９１Ｂが嵌入する循環溝
８７Ａ，８７Ｂの加工を容易にするため、それらの循環
溝８７Ａ，８７Ｂの中心線上で分割して製作するように
したものである。図１６には分割スリーブ８１Ａの形状
を示している。

【００５７】図１７は、図８に示す第３実施例のステッ
ピング・アクチュエータにおける３個の直進往復駆動部
材２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃのうちの２個を用いたもの
を、内側のステッピング・アクチュエータ１００として
用い、そのハウジングの外側に同種のものを第２のステ
ッピング・アクチュエータ１２０として多重に配設した
構成を有するものである。

【００５８】内側のステッピング・アクチュエータ１０
０の構成を簡単に説明すると、該アクチュエータ１００
は、円筒状をなすハウジング１０１内に、２個の直進往
復駆動部材１０２Ａ，１０２Ｂを軸線方向に駆動可能と
して同軸上に摺動自在に併設すると共に、それらの直進
往復駆動部材内に出力軸１０４を外部に突出させた共通
の回転運動部材１０３を挿通し、その外側に位置する第
２のステッピング・アクチュエータ１２０のハウジング
１２１に、直進往復駆動部材１０２Ａ，１０２Ｂを駆動
するための圧力流体を供給するポート１１１，１１２，
１１３を開設している。また、直進往復駆動部材１０２
Ａ，１０２Ｂと回転運動部材１０３との間においては、
回転運動部材１０３の表面に、図１８の展開図に示すよ
うな多数の傾斜溝１１６Ａ，１１６Ｂと円周方向溝１１
７Ａ，１１７Ｂからなる無端状の循環溝１１５Ａ，１１
５Ｂを設け、直進往復駆動部材１０２Ａ，１０２Ｂに設
けた突子１１８Ａ，１１８Ｂをその循環溝１１５Ａ，１
１５Ｂ，に嵌入させている。

【００５９】一方、上記内側ステッピング・アクチュエ
ータ１００のハウジング１０１の外側には、そのハウジ
ング１０１を回転運動部材とする第２のステッピング・
アクチュエータ１２０を備えている。この第２のアクチ
ュエータ１２０は、その外側のハウジング１２１と上記
内側のハウジング１０１により構成される回転運動部材
との間に、２個の直進往復駆動部材１２２Ａ，１２２Ｂ
を軸線方向に駆動可能に併設し、ハウジング１２１に
は、それらの直進往復駆動部材１２２Ａ，１２２Ｂを駆
動するための圧力流体を給排するポート１３１，１３
２，１３３を開設している。また、直進往復駆動部材１
２２Ａ，１２２Ｂと内側のハウジング１０１との間にお
いては、ハウジング１０１の表面に、図１９の展開図に
示すような多数の傾斜溝１３６Ａ，１３６Ｂと円周方向
溝１３７Ａ，１３７Ｂからなる無端状の循環溝１３５
Ａ，１３５Ｂを設け、直進往復駆動部材１２２Ａ，１２
２Ｂに設けた突子１３８Ａ，１３８Ｂをその循環溝１３
５Ａ，１３５Ｂに嵌入させている。

【００６０】このようにして多重化したステッピング・
アクチュエータにおいては、内側及び外側のステッピン
グ・アクチュエータ１００，１２０における直進往復駆
動部材１０２Ａ，１０２Ｂ，１２２Ａ，１２２Ｂの選択
的往復駆動により、出力軸を正逆任意方向にステップ的
に回転駆動させることができるが、内側及び外側のステ
ッピング・アクチュエータ１００，１２０が互いに独立
に出力軸を回転させるため、両アクチュエータ１００，
１２０の回転角の和だけ出力軸に回転が与えられること
になり、両アクチュエータの回転角を適切に選択してお
くことにより、目的とする複数の回転角度への到達を簡
単化することが可能になる。

【００６１】例えば、図１８に示すように、内側のステ
ッピング・アクチュエータ１００における循環溝１１５
Ａ，１１５Ｂが、直進往復駆動部材１０２Ａ，１０２Ｂ
の１ステップにより４５°だけ回転駆動するように形成
され、図１９に示すように、外側のステッピング・アク
チュエータ１２０における循環溝１３５Ａ，１３５Ｂ
が、直進往復駆動部材１２２Ａ，１２２Ｂの１ステップ
により５°回転駆動するように形成されているとする
と、出力軸の＋９５°の回転は、内側の直進往復駆動部
材の２ステップと、外側の直進往復駆動部材の１ステッ
プによって得ることができる。また、出力軸の＋２５°
の回転は、内側の直進往復駆動部材の１ステップと、外
側の直進往復駆動部材の逆回転の４ステップ（−２０
°）によって得ることができる。

【００６２】

【発明の効果】以上に詳述した本発明のステッピング・
アクチュエータによれば、直線的な往復運動を任意に設
定された角度で正逆任意方向へのステップ的な回転運動
に変換できるようにした上記ロータリー・ステッピング
・アクチュエータにおいて、突子が確実に所期の循環溝
を移動し、それによって出力軸を安定的且つ円滑に所期
の方向にステップ的に回転させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の縦断面図である。

【図２】上記第１実施例における直進往復駆動部材の表
面の循環溝の形状を示す展開図である。

【図３】Ａ〜Ｄは、上記第１実施例における動作状態を
説明するための作用説明図である。

【図４】上記第１実施例における循環溝形状の変形例を
示す直進往復駆動部材の表面の展開図である。

【図５】上記第１実施例における更に他の循環溝形状の
変形例を示す展開図である。

【図６】本発明の第２実施例の縦断面図である。

【図７】上記第２実施例における循環溝の形状を示す展
開図である。

【図８】本発明の第３実施例の縦断面図である。

【図９】上記第３実施例における循環溝の形状を示す展
開図とその動作プログラムの説明図である。

【図１０】本発明の第４実施例の縦断面図である。

【図１１】上記第４実施例における循環溝の形状を示す
展開図である。

【図１２】本発明の第５実施例の縦断面図である。

【図１３】上記第５実施例における回転運動部材の表面
及びハウジング内面における循環溝の形状を併記したそ
れらの展開図である。

【図１４】Ａ〜Ｅは、上記第５実施例の動作説明図であ
る。

【図１５】本発明の第６実施例の縦断面図である。

【図１６】上記第６実施例のハウジング内に配置する分
割スリーブの断面図である。

【図１７】本発明の第７実施例の縦断面図である。

【図１８】上記第７実施例における内側のステッピング
・アクチュエータの循環溝の形状を示す展開図である。

【図１９】上記第７実施例における第２のステッピング
・アクチュエータの循環溝の形状を示す展開図である。

【符号の説明】

１ハウジング、２Ａ，２Ｂ直進往復駆動部材、３回転運動部材、４出力軸、１５Ａ，１５Ｂ循環溝、１６Ａ，１６Ｂ傾斜溝、１７Ａ，１７Ｂ円周方向溝、１８Ａ，１８Ｂ突子、２１ハウジング、２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ直進往復駆動部材、２３回転運動部材、２４出力軸、３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ循環溝、３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ傾斜溝、３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃ円周方向溝、３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃ突子、５０Ａ，５０Ｂ運動変換ユニット、５１Ａ，５１Ｂハウジング、５２Ａ，５２Ｂ直進往復駆動部材５３Ａ，５３Ｂ回転運動部材、５４Ａ，５４Ｂ出力軸、５９回転伝達機構、６５Ａ，６５Ｂ循環溝、６６Ａ，６６Ｂ傾斜溝、６７Ａ，６７Ｂ円周方向溝、６８Ａ，６８Ｂ突子、７５Ａ，７５Ｂ循環溝、７６Ａ，７６Ｂ傾斜溝、７７Ａ，７７Ｂ円周方向溝、８１ハウジング、８２Ａ，８２Ｂ直進往復駆動部材、８３回転運動部材、８５Ａ，８５Ｂ，８６Ａ，８６Ｂ循環溝、８７Ａ，８７Ｂ循環溝、８８Ａ，８８Ｂ突子、８９Ａ，８９Ｂリテーナ、１００ステッピング・アクチュエータ、１０１ハウジング、１０２Ａ，１０２Ｂ直進往復駆動部材、１０３回転運動部材、１１５Ａ，１１５Ｂ循環溝、１２０第２のステッピング・アクチュエータ、１２１ハウジング、１２２Ａ，１２２Ｂ直進往復駆動部材、１３５Ａ，１３５Ｂ循環溝、

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】筒状をなすハウジング内に複数の直進往復
駆動部材を独立に軸線方向に駆動可能として同軸上に併
設し、それらの直進往復駆動部材内にハウジングから出
力軸を突出させた共通の回転運動部材を挿通し、上記ハウジングと直進往復駆動部材との間において、そ
の一方の部材周面に、母線に対して交互に逆方向に傾斜
する多数の傾斜溝と、隣接傾斜溝を近接溝端において連
結する円周方向溝とにより、ジグザグ状で無端状に形成
した循環溝を設けると共に、他方の部材に、それぞれの
循環溝に対して嵌入する突子を保持させ、上記各循環溝における円周方向溝は、他の直進往復駆動
部材の軸方向駆動に伴って傾斜溝によりハウジングと直
進往復駆動部材との間に与えられる回転角の合計に相応
した円周方向長さを有するものとし、上記直進往復駆動部材と回転運動部材とは相互に回転運
動が伝達されるが軸方向移動は自由な連結手段によって
連結し、上記複数の直進往復駆動部材の選択的往復駆動により出
力軸を正または逆方向にステップ的に回転駆動可能にし
た、ことを特徴とするステッピング・アクチュエータ。
【請求項２】筒状をなすハウジング内に複数の直進往復
駆動部材を独立に軸線方向に駆動可能として同軸上に併
設し、それらの直進往復駆動部材内にハウジングから出
力軸を突出させた共通の回転運動部材を挿通し、上記直進往復駆動部材と回転運動部材との間において、
その一方の部材周面に、母線に対して交互に逆方向に傾
斜する多数の傾斜溝と、隣接傾斜溝を近接溝端において
連結する円周方向溝とにより、ジグザグ状で無端状に形
成した循環溝を設けると共に、他方の部材に、それぞれ
の循環溝に対して嵌入する突子を保持させ、上記各循環溝における円周方向溝は、他の直進往復駆動
部材の軸方向駆動に伴って傾斜溝により直進往復駆動部
材と回転運動部材との間に与えられる回転角の合計に相
応した円周方向長さを有するものとし、上記ハウジングと直進往復駆動部材とは相互の回転は抑
制するが軸方向移動は自由な連結手段によって連結し、上記複数の直進往復駆動部材の選択的往復駆動により出
力軸を正または逆方向にステップ的に回転駆動可能にし
た、ことを特徴とするステッピング・アクチュエータ。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載のものにお
いて、２個の直進往復駆動部材を用い、各直進往復駆動部材の
循環溝における円周方向溝は、他方の直進往復駆動部材
の軸方向駆動において傾斜溝により直進往復駆動部材と
回転運動部材との間に与えられる回転角に相応した円周
方向長さを有するものとした、ことを特徴とするステッ
ピング・アクチュエータ。
【請求項４】請求項１または請求項２に記載のものにお
いて、直進往復駆動部材の軸方向駆動に伴って循環溝における
傾斜溝により与えられる回転角を異ならしめた、ことを
特徴とするステッピング・アクチュエータ。
【請求項５】筒状をなすハウジング内に直進往復駆動部
材を軸線方向に駆動可能として配設し、その直進往復駆
動部材内にハウジングから出力軸を突出させた回転運動
部材を挿通することにより、運動変換ユニットを構成
し、上記運動変換ユニットの複数を、それらの出力軸を互い
に回転伝達機構により連結して併設し、上記各運動変換ユニットにおいて、ハウジングと直進往
復駆動部材との間、または直進往復駆動部材と回転運動
部材との間において、その一方の部材周面に、母線に対
して交互に逆方向に傾斜する多数の傾斜溝と、隣接傾斜
溝を近接溝端において連結する円周方向溝とにより、ジ
グザグ状で無端状に形成した循環溝を設けると共に、他
方の部材に、それぞれの循環溝に対して嵌入する突子を
保持させ、上記各運動変換ユニットの循環溝における円周方向溝
は、他の運動変換ユニットにおける直進往復駆動部材の
軸方向駆動に伴って傾斜溝により与えられる回転角の合
計に相応した円周方向長さを有するものとし、上記直進往復駆動部材と回転運動部材またはハウジング
との間で、上記循環溝と突子を設けていない部材間は、
相互の回転は拘束するが軸方向移動は自由な連結手段に
よって連結し、上記複数の直進往復駆動部材の選択的往復駆動により出
力軸を正または逆方向にステップ的に回転駆動可能にし
た、ことを特徴とするステッピング・アクチュエータ。
【請求項６】請求項５に記載のものにおいて、運動変換ユニットの出力軸を連結する回転伝達機構を、
連結する両出力軸間に一定の角速度比をもつものとし
た、ことを特徴とするステッピング・アクチュエータ。
【請求項７】請求項１ないし３のいずれかに記載のもの
において、循環溝に対して嵌入する突子を保持させた部材に、その
循環溝と同様の循環溝を設け、上記突子を対向する循環溝の両者に嵌入するボールとし
た、ことを特徴とするステッピング・アクチュエータ。
【請求項８】請求項７に記載のものにおいて、ボールをリテーナ保持させて対向する循環溝間に保持さ
せた、ことを特徴とするステッピング・アクチュエー
タ。
【請求項９】請求項１ないし４、７及び８のいずれかに
記載のものにおいて、ハウジングの外側に、そのハウジングを回転運動部材と
して、その周りの複数の第２の直進往復駆動部材の選択
的往復駆動により正逆任意方向にステップ的に回転駆動
させる第２のステッピング・アクチュエータを配設し、
ステッピング・アクチュエータを多重化した、ことを特
徴とするステッピング・アクチュエータ。
【請求項１０】請求項１〜９のいずれかに記載のものに
おいて、直進往復駆動部材を軸線方向に駆動するための手段とし
て、ハウジングを流体圧用シリンダとし、上記直進往復
駆動部材をその端面に作用する流体圧で駆動されるピス
トンとした、ことを特徴とするステッピング・アクチュ
エータ。