JPS58109758A - 回転運動を直線運動に変換する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、回転運動を直線運動に変換する装置に関する
。

従来技術 回転運動を直線運動と変換する装置（以後、便宜１、「
変換装置」と略称する。）で従来よりあるものは、ボル
ト・ナツトの原理を応用したもの、或いは、ボール・ナ
ンド・スクリューを利用したものである。ボルト・ナン
ドの原理を応用した変換装置では、摩擦と熱の発生が著
しいので、用途が限られている。それに対して、ホール
・ナツトスクリューを用いて構成したものにあっては、
構造上の特殊性からして、回転運動に対して直線運動が
相対的に大きい、即ち、ギヤ比を変えられる範囲が限ら
れている。

このような問題点を解消する方法として、自由回転自在
なホイールないし転子を用い、これを相対移動自在な２
つの部材のいづれかに、他方の部材に設けたネジ条と協
働する平行なカムないしリブを介して支持させた変換装
置が提案されている。

この変換装置は、例えばネジ条付き部材を回転させると
、ホイールが転動し、それらのカムがネジ条と係合して
ホイールの付いている部材が移動するように構成されて
いる。この変換装置においては、カムは閉塞円軌道に沿
って移動することがら、換言すれば、各カムはそれ自体
の平面に位置していることから、各ホイールの軸は、ネ
ジ条のピッチ角度に対応する角度だけ傾斜していなけれ
ばならす、しかも、ホイールの軸がネジ条付き部材の軸
と平行に延在するものにあっては、ホイールは互いに軸
方向に偏位して配置されていなければならない。それ故
、変換装置が満足しうる程、その機能を発揮することが
できるためには、かなり狭い許容範囲で精確に製造され
なければならないものの、それが著しく複雑になってい
る。

ネジ条付き部材のネジ条に対応するネジ条を有するホイ
ールないし転子を用いた変換装置も従来より知られてい
る。このような変換装置においても、前述の従来の変換
装置と同様の問題点があり、また、ホイールはネジ条付
き部材により正確に案内され、かつ、駆動されなければ
ならないばがりではなくて、常時、そのネジ条と当接係
合していなければならない。ということは、ホイールと
ネジ条のある部分とか互いに傾斜すると、或いは、ホイ
ールがネジ条のある部分から外れて、ホイールが異った
速度で回転するようになれば、変換装置は避は難いほど
稼働しなくなってしまう欠点かある。

部材間に伝達される力を大きくし、それにより、増大し
てホイールに作用する支承力に対抗させるために、ホイ
ールないし転子をナツトで囲繞させて、ナンドの内周面
のネジ条とホイールとを係合させるとともに、ホイール
がナツト内で移動するのを防ぐために、ナツトのネジ条
のピッチ角をホイールのネジ条のピッチ角と等しくする
こともすでに知られているところである。しかし、この
ように構成した変換装置では、ホイール相互間の回転の
同期をとるには、各ホイールの一端にリング形ギヤを設
け、このリング形ギヤをナンドにおける対応するリング
形ギヤと係合させなければならない。このような変換装
置でさえ、比較的拘束型の構成（ｓｅｌａｔｉｖｅｌｙ
　１ｏｃｋｅｄ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　’）１
あるため、ホイールはネジ条付き部材、スクリューと歯
付きナツトと協働しなければならないことから、と また、スクリューホイールとの間の相対移動を阻△ 止することができないことから、著しい欠点を有してい
る。それ故変換装置に自己制動をかける。

つまり、別に制動装置を用いなくても、最大負荷が作用
している時でさえ、動力伝達を中断する中立位置に設定
することが非常に難しい。また、スクリューとホイール
とが相対移動することから、変換装置を極端位置で停止
させると、もと通り稼働できるようにするためには、変
換装置を分解して組立て直す必要がある。

発明の構成 本発明は、従来の変換装置に付随する諸欠点を解消する
ものであって、本発明による変換装置は、一方の端部に
片寄って停止したとしても稼働しなくなるようなことか
なく、自己制動をかけることかでき、広範囲にギヤ比を
設定しうるものである。

実施例 以後、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施
例を詳述する。

第１図から第５図までは本発明の第１実施例に係わるも
のであって、先ず第１図において、変換装置はネジ山２
を有するスクリューｌよりなる。

支承ハウジング３には複数の転子ないしホイール４が位
置決めされており、各転子４には、スクリュー１とは反
対方向に延在し、スクリュー１と同一ピッチを有するネ
ジ山５が形成されている。このスクリュー１は、円筒体
７に確固に★持された電動モーター６により駆動される
ようになっている。支承ハウジング３は、スクリュー１
を囲繞し、円筒体７の一端にあるベアリング９に可動自
在に支持されたロッド８に連結されており、ロッド８は
、支承ハウジングの外周面を介して円筒体７に摺動自在
に挿入されている。円筒体７とロッド８の夫々の自由端
には、取付兼連結用金具１０が設けられている。そこで
、電動モーター６を稼働させ、それに伴ってスクリュー
１を回転駆動させると、転子４はスクリュー１上を転動
するが、ネジ山が互いに係合していることから、支承ハ
ウジング３とロッド８とは円筒体７に対して移動する。

スクリューのネジ山と転子のネジ山とが相対移動するの
を防ぎ、それにより、装置か一端に片寄った時に一支承
ハウジング３の転子が働かなくなるのを防ぐために、ス
クリュー１の全長にわたってそのネジ山の頂部に、第２
図と第３図とに示すように、歯１１が設けられている。

それに伴い、各転子４にも、歯１１と協働する歯１２が
、第２図と第３図とに示すように、ネジ山間のネジ溝の
底部に形成されている。尚、第２図−と第３図とにおい
てはスクリュー１と転子４とは分離された状態で示され
ているが、組立てた状態にあっては、転子とスクリュー
とは互いに係合し、それらの歯も互いに係合している。

第４図と第５図とに組立てた状態を示すが、ここではス
クリュー１と５個の転子４（１個だけ図示）が互いに係
合しているものとして示しである。第２図と第４図とか
ら明らかな如（、各転子４の各端は、これに複数の平行
に延在する台ル篩部１４を形成して、支承端１３に形成
されている。また、支承）＼ウジフグ３の各端には、内
方に対間する支承面１８を有する。内方に張り出した７
ラング部ないし膨大部１５が形成されており、この支承
面１８に篩部１４か係合する溝１７が形成されている。

従って、組立てた状態においては、第４図からも明らか
な如く、各転子４のネジ山と歯とはスクリューｌのネジ
溝と歯とに夫々係合しているばかりではなく、各転子４
の各端における支承端の篩部１４も支承ノ＼ウジング３
の７ラング部１５における支承面１６の溝１７に係合し
ている。また、５個の転子は、篩部１４と溝１７との係
合により支承ノ１ウジング３の共通平面において軸方間
に移動しないように拘束されているから、各転子は、ス
クリュー１の局面に沿う確実に定められた位置、即ち、
図示の実雁例においては、スクリュー１の軸を中心に等
ピッチ置きに位置決めされる。従って、転子４間のピッ
チを−ボにした状態で各転子を支持するための拘束支持
手段ないしホルダーは、本発明においては用いる必要は
ない。

スクリュー１のネジ山と転子゛４のネジ山５は共に第２
図と第４図に示すように台形断面を有しているから、ま
た、支承端１３に台形断面の篩部１４を設け、これを対
応する溝１７に係合させたがら、変換装置の稼働時に作
用する半径方向のカを最少限にすることができ、また、
純粋な軸方向のみの力を作用させることにより、支承ハ
ウジング３に大きな曲げモーメントが発生するのを防ぐ
ことができる。更に、支承端１３に複数の篩部１４を設
けることにより、軸方向に作用する力を吸収する比較的
広い支承面を得ることができる。それに、スクリュー１
と転子４とにおけるネジ山が台形断面であって、それが
為に両者間で比較的広い接触面が得られることも相俟っ
て、実に、装置が自己制動を行うほどの静的摩擦を達成
す゛ることかできる。

支承ハウジング３の支承面１６において支承端１３が自
由回転自在となるように構成しであることから、支承端
１３の直径、それに、支承面１６の直径を変えるととも
に、その他の変数をそのまへとすることにより、成る程
度装置のギヤ比を変えることかできる。即ち、スクリュ
ー１と転子４の夫々の右傾きと左傾きのネジ山のピンチ
をＳ、支承端１３の直径をｄ　２　、支承面１６の直径
Ｄ２、支承面１６の直径に対する支承端１３の移動距離
をｎｐ　、スクリュー１の１回転時における転子４の回
転数をｎｇとすると、全ギヤ比ｕＬは下記の式で表ζさ
れる。

ｕ　を−８（”Ｒ＋ｎｐ　）　−Ｓ 但し、ｎＰ−ｎＲ・　（ｄ２／Ｄ２） 第６図は、ここまで説明した実施例の変形例であって、
前述の実施例においてはスクリュー１と転子４とにおけ
る夫々の歯１１．１２はネジ山の頂部とネジ溝の底部と
に設けたのに対し、この変形例においては、１１と１２
とで示したように夫々のネジ山の側面に形成しである。

第７図に小す本発明の別実施例においては、スクリュー
の代りに、内周面にネジ溝が刻設されているスリーブ１
９を用いている。そして、このスリーブ１９を駆動する
ものとして、誘導電動機を用い、このローター２０をス
リーブ１９に、また、ステーターを、ベアリング２３に
てスＩＩ−ブ１９を回転自在に支持するリング状体に取
付けた巻線２１と連結する。スリーブ１９に対して移動
するロッド２４の一端には、一対の互いに隔離された板
部材２５よりなる転子ホルダーが装着されており、これ
らの板部材２５間に転子４が装着されている。詳述すれ
ば、板部材２５間に転子４の数に等しい支軸２６が跨設
されており、この各支軸に対応する転子４が回転自在に
装架されている。例えば第４図に示した如く、各転子４
に支承端１３を設けても良く、この場合、転子ホルダー
を形成する板部材は円板としてロッド２４に取付けると
ともに、第８図に示すように、前述の実施例における溝
１７を有する支承面１６と同様に、溝を有する支承円周
面をもたせば良い。

スクリュー（スリーブ）と転子とにおけるネジ山のみな
らす、支承端における篩部と支承面における溝をも台形
断面を有するものとすることにより、前述の如く半径方
向の力を最少限にすることができるばかりではなくて、
製造にあたっては、半径方向の許容度は比較的広くとる
ことかできる。

しかし、本発明からすれば、前述の如くの台形断面のネ
ジ山と溝を用いることは必すしも必須なものではなくて
、その他の断面形状、例えはＶ字形断面形状をもたせて
も良いものである。。

また、スクリュー（スリーブ）と転子とに夫々形成した
歯は、螺旋歯とするのが望ましく、そうすれば、軸方向
の力を増大させることができるとともに、騒音を伴なわ
ないで静かに稼働させることができる利点がある。

第７図に示した実施例においては、転子４は支軸に支持
させであるから、転子と支軸の両方、またはいづれか一
方の端面ば軸方向に作用する力を吸収することかでさる
。また、同−液換装置に異つた転子を使わざるを得ない
ような場合、それまた、ネジ山５を有する転子の代りに
、スクリュー（スリーブ）のネジ山２と係合する平行な
カムを有する転子を用いることも、本発明の範囲内にお
いてできることである。この場合、前述のカム間の底部
に歯を形成する。しかし、このような装置においては、
１個の転子におけるカムは、他の転子におけるカムに対
して偏位していなければならない、即ち、１本のネジ条
の入口を有するスクリューに５個の転子を用いる場合、
成る１つの転子のカムは、その次の転子に対して１１５
ピツチずつすれるようにする必要がある。

【図面の簡単な説明】

一＄１図は、本発明の第１実施例による変換装置の縦断
面図、第２図は、第１図の装置における転子とスクリュ
ーの一部とを互いに分離した状態で示した要部拡大図、
第３図は、第２図に対応する要部の部分断面図、第４図
は、組立てた状態における転子とスクリューを示す要部
縦断面図、第５図は、第４図における線■−■に沿う横
断面図、第６図は、本発明の第１実施例の変形例を示す
ものであって、ギヤの構成を示す部分拡大図、第７図は
、本発明の第２実施例による変換装置の縦断面図、第８
図は、第２実雄例の変形を不す部分縦断面図である。 １°°・スクリュー、２・・・ネジ山、３・・・支承ハ
ウジング、４・・・転子、５・・・ネジ山、７・・・円
筒体、１１゜１２・・・歯、１３・・・支承端、１４・
・・篩部、１６・・支承面、１７・・・溝、１９・・・
スリーブ。 特許出願人ボ・グランポム

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）長さ方向に沿ってネジ条（２）を有する第１棒状体
   （１，１９）と、該第１棒状体と同心的に延在し、この
   第１棒状体のネジ条と係合するカムを備えた少くとも２
   つの転子（４）を有する第２棒状体（３゜８．２４．２
   ５）とからなり、第１および第２棒状体が相対回転子る
   と、いづれか一方の棒状体か他方の棒状体に対して移動
   させられるようにした装置において、本体のほぼ全長に
   わたって移動方向に、しかも、前記ネジ条（２）と直交
   する歯（１１）を、前記ネジ条（２）が設けられている
   側において前記第１棒状体（１，１９）に設け、かつ、
   第１棒状体の歯と対応する歯１６であ、って、転子（４
   ）の全長にわたって移動方向に、しかも、転子（４）の
   カム（５）と直交する歯（１″ｌＪを前記各転子（４）
   に設けたことを特徴とする、回転運動を直線運動に変換
   する装置。 ２、特許請求の範囲第（１）項に記載のものであって、
   前記第１棒状体はネジｔｉｔの形をしており、また、前
   記転子（４）は、該転子の両端と係止する支承ハウジン
   グ（３）に支持されていることを特徴とする装置。 ３）特許請求の範囲第（２）項に記載のものであって、
   前記支承ハウジング（３）が、軸方間に互いに隔離され
   、かつ、半径方向に回って内側に対１０１シている２つ
   の周面（１６１であって、平行な溝面が刻設されている
   前記局面（１６）からなり、また、前記各周面（１６）
   の承 溝（１７）に対応する峰部（１４１を有する支％　（１
   ３１が、前記各Δ 転子（４）の各端部に形成されていることを特徴とする
   装置。 ４）特許請求の範囲第（３）項に記載のものであって、
   互いに協働する前記溝（１ηと前記峰１ｍ（１１とか、
   共に台形を呈していることを特徴とする装置。 ５）特許請求の範囲第（１）項から第（４）項のいづれ
   かに記載のものであって、前配転子（４）の前記カム（
   ５）が、第１棒状体（１）のネジ条（２）と同一ピンチ
   ではあるが、この第１棒状体とは逆方向に回転するネジ
   条（５）を有していることを特徴とする装置。 ６）特許請求の範囲第（５）項に記載のものであって、
   互いに協働する第１棒状体（１）と転子（４）の夫々の
   ネジ条（２，５）が台形を呈していることを特徴とする
   装置。 ７）特許請求の範囲第（１）項から第（６）項のいづれ
   かに記載のものであって、第１棒状体（１）の歯（１１
   ）はネジ条の頂部に、また、各転子（４）の歯（１２１
   は、その転子のカム間の底部に設けられていることを特
   徴とする装置。 ８）特許請求の範囲第（１）項から第（７）項のいづれ
   かに記載のものであって、前記歯は螺旋歯であることを
   特徴とする装置。 ９）特許請求の範囲第（２）項から第（６）項のいづれ
   かに記載のものであって、第１棒状体（１）の歯（１１
   ’）と各転子（４）の歯（１２’）とは、ネジ条の側面
   に形成されていることを特徴とする装置。 １０）特許請求の範囲第（１）項に記載のものであって
   、第１棒状体は内歯を有する円筒体（１９１の形を呈し
   ており、また、各転子の各端部は支承端に形成されてい
   て、円盤状坦持体固自にある外側へ向った支承用周面に
   対して係止されているとともに、前記支承端と前記支承
   用Ｊ司面とに、互いに係合する平行な峰部を叔け、坦持
   体を前記円筒体（接内で軸方向に移動自在な棒状体２４
   ）に連結したことを特徴とする装置。