JPH0979341A

JPH0979341A - 回転運動を直線運動に変換する機構

Info

Publication number: JPH0979341A
Application number: JP23501695A
Authority: JP
Inventors: Masaroku Takatori; 正六鷹取
Original assignee: Asahi Seiko Co Ltd
Current assignee: Asahi Seiko Co Ltd
Priority date: 1995-09-13
Filing date: 1995-09-13
Publication date: 1997-03-25

Abstract

(57)【要約】【課題】作動時の摩擦がなく、高硬度材料の調達や給
油などの摩耗対策も不要で、作動時の騒音もなく、故障
も極めて少なく、安全性に優れ、しかも安価に製作でき
る回転運動を直線運動に変換する機構を提供する。【解決手段】磁性体の帯を外表面付近に螺旋状に巻き
付けた実質的非磁性体の直丸棒が、前記磁性体の帯と実
質的に同じ幅の永久磁石の帯を内表面付近に前記螺旋と
同じピッチの螺旋状に貼張した丸孔を持った片体を、そ
れらが、少なくとも前記螺旋に従って回りながらであれ
ば直丸棒と片体とが直丸棒の軸方向に相対直線移動する
ことを拒まない条件のもとで、直丸棒の磁性体の帯と片
体の永久磁石の帯とが重なり合うように接近させて、貫
通しており、直丸棒か片体のいずれか一方を軸を中心と
して回転させた時、他の一方がこの回転に従わないよう
に拘束され、かつ、直丸棒と片体とを相対直線運動させ
るための案内を備えた回転運動を直線運動に変換する機
構。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般産業機械、搬
送機械、事務機械、自動装置、ロボットなど多方面の機
械・器具の直線運動機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】直丸棒（直丸管を含む。以下ロッドと称
する）とそのロッドに貫通された片体（以下ナットと称
する）とから構成されており、ロッドをその軸を中心と
して回転させることにより、ナットを軸方向に移動させ
る機構で、従来、一般に採用されているものは、（１）
ロッドとナットの丸孔に同一ピッチのネジをきって噛み
合わせたいわゆるスクリュウ・ナット機構、（２）ロッ
ドとナットの丸孔に同一ピッチの螺旋溝を穿ち、両溝の
間にナットに設けられた循環機構によって循環可能なボ
ールを連ねたいわゆるボールスクリュウ機構、あるいは
（３）ナット内に取り付けられた傾斜したベアリングの
内輪内面の一点をロッドに押し付けた機構（以下、傾斜
ベアリング・ロッド機構と称する）などであった。

【０００３】近年、この種の機構を持った器具の用途が
急速に広まっているが、前記スクリュウ・ナット機構で
は、ネジ相互の接触摩擦に対抗するために大きな原動力
が要求される。この欠点をなくすために螺旋溝とボール
との転がり摩擦を利用した前記ボールスクリュウ機構で
も、なおボール相互の接触摩擦という欠点がある。な
お、前記傾斜ベアリング・ロッド機構では、転がり摩擦
のみである。

【０００４】このように、これら前記の機構では全て摩
擦が発生するので、摩擦に対する対策、例えば表面研
磨、摩耗を防止するための高硬度材料の調達や給油の必
要に迫られている。また作動時の騒音が問題となること
も多い。また、スクリュウ・ナットとボールスクリュウ
では、作動を妨げるような大きな外力がかかった場合
に、器具やロッド回転用モーターを破損する恐れがあ
る。従って、強力なモーターや強固な器材を用いるため
に、そのことがかえって安全上の問題となることもあ
る。

【０００５】本発明者は先に、これらの諸欠点を解消し
たところの回転運動を直線運動に変換する機構として、
特開平１−１２６４６５号公報の機構を提案した。その
機構は磁力を利用するものであり、前述の従来の機構で
のごとく摩擦、摩耗あるいは騒音の問題はない。その基
本的な構造例は、磁石帯を螺旋状に巻き付けたロッド
と、この螺旋と同じピッチの螺旋状に磁石帯を内面に貼
張した丸孔を持ったナットとからなり、ナットにロッド
を貫通させ、ロッドは軸を中心として回転でき、ナット
は軸方向には移動できるが回転できないようにし、磁力
による吸引力を利用してロッドの回転運動をナットの直
線運動に変換する機構である。

【０００６】しかし、この特開平１−１２６４６５号公
報の機構は、ロッドの外面とナットの内面との双方に、
例えば高価な永久磁石帯を巻き付けるときは、特に長い
ロッド製作時の費用が高くなる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、スクリュウ
・ナット、ボールスクリュウあるいは傾斜ベアリング・
ロッド機構の作動時にあるがごとき摩擦問題、摩耗対
策、騒音などの欠点がなく、また永久磁石を多量に使う
という欠点もない機構を提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、ナットの丸孔
の内面付近には永久磁石の帯を螺旋状に貼張するが、ロ
ッドの基礎材料として実質的非磁性体を選択し、その外
面付近に例えば軟鋼のような廉価な磁性体の帯を螺旋状
に巻き付け、磁性体と永久磁石の螺旋状の帯を対面させ
るようにして、ナットにロッドを貫通させた機構であ
る。

【０００９】ロッドかナットのいずれか一方を軸を中心
として回転させ、他の一方は回転できないが軸方向には
移動できるようにしておくと、永久磁石の磁性体への吸
引力によって、一方の回転運動が他方の直線運動に変換
される。そのためには、磁性体の帯と永久磁石の帯と
は、同じ螺旋ピッチを持った実質的に同じ幅のものでな
ければならない。また、磁性体の帯と永久磁石の帯は、
必ずしも連続した帯でなくても、対面する位相がある限
り、断続的な帯でもよい。

【００１０】ナットの基礎材料も、実質的非磁性体であ
ることが望ましい。この場合、ナットには必ずしも丸孔
が完全に存在しなくてもよく、丸孔の一部を含んでいれ
ば、ナットは随意に切断されていてもよい。その場合
は、丸孔内面付近に貼張されている永久磁石の帯も、丸
孔と共に切断されていることになる。この場合は、ナッ
トをロッドから容易に取り外せるような形に切断するす
ることができる。

【００１１】また、ナットはそのロッドに接近した一面
に永久磁石を、ロッド外表面付近に巻き付けられた磁性
体の帯の螺旋ピッチと同じ間隔で取り付けたものでもよ
い。これは即ち、ナットの丸孔の軸方向の僅かな幅のみ
を残して、ナットを軸方向に切断したものと解釈できよ
う。

【００１２】いずれにしても、ロッドの回転運動がナッ
トの直線運動に変換されるが、その動力伝達性能はナッ
トに付いた永久磁石の磁力に大きく影響されるから、同
種の永久磁石を用いる場合は、設計にあたって磁力作用
表面を増減させることにより動力伝達性能を加減するこ
とができる。

【００１３】なお、ロッドとナットとの隙間は、少なく
とも作動時にロッドが回転しながらナットを貫通するこ
とが出来るに足ればよい。また、ロッドとナットとを強
固に噛み合わせるために、例えばテフロンのような摩擦
係数の小さい被膜を設けて、両者を接触させてもよい。
また、ロッドやナットの磁性体の帯や永久磁石の帯を含
む全面又は一部分の面を、錆防止の目的や保護目的など
で、塗装したり薄膜を被せたりして用いることも出来
る。

【００１４】動力伝達性能を上回る外力が本発明の機構
の器具に加わっても、器具は作動しないだけで、破損す
ることはないという利点がある。この利点を利用して、
なるべく小さな動力伝達性能に設定することが有益なこ
とも多い。

【００１５】例えば、自動扉などにこの機構を適用する
場合、身体が閉まってくる扉に挟まれても身体に障害を
与えない程度の、あるいは手動でも開閉できる程度の動
力伝達性能に設定することがよい場合も多い。また、扉
に鍵をかけておいて、この機構によって扉を開けようと
しても、扉は開かないが器具は破損しないというように
設定することも出来る。

【００１６】本発明機構は、作動時におけるロッドとナ
ットとの接触がないから、接触に起因する摩擦、摩耗、
騒音は皆無である。ただし、本発明はロッドとナットと
の接触がないことを条件とするものではない。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照して説
明する。図１において、実質的非磁性体（例えばアルミ
ニウム、プラスチックあるいはオーステナイト系ステン
レス鋼）のロッド１の外面に磁性体（例えば軟鋼、フェ
ライト系ステンレス鋼）の帯２が螺旋状に巻き付けてあ
る。

【００１８】一方、ナット３の丸孔４の内面には、永久
磁石の帯５が螺旋状に貼張されている。磁性体の帯２と
永久磁石の帯５の幅と螺旋ピッチは同じである。磁性体
の帯２を巻き付けたロッド１と、永久磁石の帯５を貼張
されたナット３とは、少なくとも、上記螺旋に従って回
りながらであれば、双方が自由に軸方向に相対移動でき
る嵌め合い状態にしてある。

【００１９】ロッド１は、可逆モーターなどで、その軸
を中心として回転矢印の通り回転できる。一方、ナット
３はロッド１の回転について回転することは出来ない
が、軸方向には直線矢印のごとく自由に移動できるよう
に、ナット３の回り止めを兼ねた角断面のスライドガイ
ド６がナット３の角孔７を貫いている。

【００２０】磁性体の帯２と永久磁石の帯５とが常に吸
引し合おうとするため、ロッド１を回転させると、回転
できないナット３はスライドガイド６に案内されて軸方
向に直線移動する。ロッド１の回転方向を交互に変える
とナット３は往復運動する。また、リミットスイッチや
回転エンコーダーによってナット３の位置決めもでき
る。

【００２１】図２は、図１のナット３をその軸方向断面
の半割部分をナット３Ａとして用いた場合の例示であ
る。この場合は、ナット３Ａのロッド１からの取り外し
が極めて容易であることは、図２から明らかである。

【００２２】図２の場合は、図１の場合に比較してナッ
トの磁力が半減するから、動力伝達性能も半減する。し
かしこれは、ナット３Ａを長くするか、磁性体の帯２と
永久磁石の分断された帯５Ａとの螺旋ピッチを縮める
か、帯幅を広げるかによって強化することが出来る。ま
た、ロッド１とナット３Ａとの隙間の調整で動力伝達性
能を変えることも簡単にできる。

【００２３】なお図２では、ナット３の回転止めを兼ね
た直線運動ガイドとして、車輪８とレール９を採用して
いる。また、図１のナット３の割り方は、必ずしも図２
のように半分割りでなく、丸孔４の内面部分さえ残って
いれば、いかなる面で割っても差支えない。

【００２４】この割り方の極端な例として、図１の丸孔
４の軸方向の僅少の一部分のみを残して割って、ナット
３Ｂとした場合を、図３に例示する。このナット３Ｂの
形状は、言い換えれば、ロッド１に接近した一面に、磁
性体の帯２の螺旋ピッチに間隔を合わせて、永久磁石５
Ｂを取り付けたナットと言えよう。

【００２５】スライドガイド６を、図４（Ａ）の直線矢
印の示すごとく移動させることにより、あるいは図４
（Ｂ）の回転矢印の示すごとく回転させることにより、
ロッド１と永久磁石５Ｂとの距離を変えて、器具の動力
伝達性能を自由に調節あるいは消去することも容易であ
る。また図２と図３の場合は、ナットに取り付ける永久
磁石の帯５を間引くこともできる。

【００２６】

【発明の効果】本発明による回転運動を直線運動に変換
する機構は、作動時の摩擦ロスがなく、高硬度材料の調
達や給油などの摩耗対策も必要なく、作動時の騒音もな
く、設計次第で器具の分解も簡単なものもでき、故障も
極めて少なく、安全性に優れており、しかも安価に製作
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の機構で、丸孔を持った片体（ナット）
に永久磁石を付けた例であり、（Ａ）は部分断面斜視
図、（Ｂ）は全体斜視図である。

【図２】本発明の他の実施例の機構で、半割の丸孔を持
った片体（ナット）に永久磁石を付けた例であり、
（Ａ）は部分斜視図、（Ｂ）は全体斜視図である。

【図３】本発明の機構で、片体（ナット）の一面に永久
磁石を付けた例の全体斜視図である。

【図４】本発明の図３の作用の説明図であり、（Ａ）は
スライドガイドを上下させる機能を付加した分解斜視
図、（Ｂ）はスライドガイドを回転させる機能を付加し
た分解斜視図である。

【符号の説明】

１：丸棒（ロッド）２：磁性体の帯３、３Ａ、３Ｂ：片体（ナット）４：片体（ナット）の丸孔５、５Ａ：永久磁石の帯５Ｂ：永久磁石６：スライドガイド７：スライドガイドを通す孔８：車輪９：レール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁性体の帯を外表面付近に螺旋状に巻き
付けた実質的非磁性体の直丸棒が、前記磁性体の帯と実
質的に同じ幅の永久磁石の帯を内表面付近に前記螺旋と
同じピッチの螺旋状に貼張した丸孔を持った片体を、そ
れらが、少なくとも前記螺旋に従って回りながらであれ
ば直丸棒と片体とが直丸棒の軸方向に相対直線移動する
ことを拒まない条件のもとで、直丸棒の磁性体の帯と片
体の永久磁石の帯とが重なり合うように接近させて、貫
通しており、直丸棒か片体のいずれか一方を軸を中心と
して回転させた時、他の一方がこの回転に従わないよう
に拘束され、かつ、直丸棒と片体とを相対直線運動させ
るための案内を備えた回転運動を直線運動に変換する機
構。
【請求項２】片体をその丸孔を含んで軸方向に直角で
ない面で切断した形状とした請求項１記載の機構。
【請求項３】丸孔を持った片体に代えて、直丸棒に接
近した一表面付近に、直丸棒に巻き付けられた磁性体の
帯の螺旋のピッチと同じ間隔で、永久磁石を取り付けた
請求項１記載の機構。