JP7836741B2 - 運動変換機構 - Google Patents

Description

本発明は、回転運動を直線運動に変換する運動変換機構に関する。

従来、運動変換機構として、特許文献１に記載されたものが知られている。この運動変換機構は、ボールねじタイプのものであり、ナット、ねじ軸及びボールなどを備えている。この運動変換機構では、ボールがねじ軸及びナットのねじ溝に嵌合しており、例えば、ねじ軸がその回転軸線周りに回転した際、ボールがねじ軸及びナットのねじ溝に沿って転動するのに伴い、ナットが直線運動する。

特開２０２２－８５７０２号公報

上記従来の運動変換機構によれば、構造上の理由により、機構全体の小型化が困難である。特に、ボール及びボールが転動するねじ溝において、高い加工精度が要求される関係上、これらを小型化するのが困難である。さらに、ナットが直線状のねじ軸上を移動する関係上、ねじ軸の長さ及び剛性が必要になる。以上の理由により、機構全体のサイズが大型化してしまうとともに、重量が増大してしまう。その結果、設置場所及び使用形態が制限されてしまうという問題がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、機構全体の小型化及び軽量化を図ることができ、設置場所及び使用形態の自由度を向上させることができる運動変換機構を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、回転運動を直線運動に変換する運動変換機構１であって、外周面が断面円形に構成され、らせん状の溝２ａが延設方向に沿って延びるように、外周面に形成された第１運動変換部材（柔軟軸２、駆動ベルト２ｘ）と、軸線方向に貫通する第１貫通孔（内孔３ａ）と、第１貫通孔と外周面との間において径方向に延びる第２貫通孔（内孔１２ａ）とを有し、第１貫通孔に第１運動変換部材が貫通した状態で第１運動変換部材を保持する第２運動変換部材（軸ガイド３）と、第２運動変換部材の第２貫通孔に回動自在に嵌合し、一端部が第１運動変換部材の溝に嵌合するピン（ニードルピン１１）と、ピンの他端部を、ピンの軸線周りに回動自在に保持する保持部材（ボール１３、ねじ１４）と、を備え、
前記ピンの一端部は、先細り形状に形成されるとともに、先端側には溝が周方向に沿って形成され、前記一端部の溝の表面が前記第２運動変換部材の溝の壁面と密着する形状に形成されていることを特徴とする。

この運動変換機構によれば、第１運動変換部材が第２運動変換部材の第１貫通孔を貫通した状態で第２運動変換部材によって保持されており、この第２運動変換部材の第２貫通孔には、ピンが回動自在に嵌合している。そして、ピンは、その一端部が第１運動変換部材の溝に嵌合しているとともに、ピンの軸線周りに回動自在の状態で保持部材に保持されている。

それにより、例えば、第２運動変換部材が第１運動変換部材に対して回転運動した際、ピンは、第１運動変換部材の溝との摩擦に起因して自身の軸線周りに回転しながら、第１運動変換部材を第２運動変換部材の軸線方向に押圧することになる。それに伴い、第１運動変換部材は、第２運動変換部材に対して直線的に移動する。すなわち、第１運動変換部材に対する第２運動変換部材の回転運動が第１運動変換部材の直線運動に変換されることになる。

一方、第１運動変換部材が第２運動変換部材に対して回転運動した際、ピンは、第１運動変換部材の溝との摩擦に起因して自身の軸線周りに回転しながら、第２運動変換部材を第２運動変換部材の軸線方向に押圧することになる。それに伴い、第２運動変換部材は、第１運動変換部材に対して直線的に移動する。すなわち、第２運動変換部材に対する第１運動変換部材の回転運動が第２運動変換部材の直線運動に変換されることになる。

以上のように、この運動変換機構によれば、従来のボールねじと異なり、ボール及びボールが転動するねじ溝を用いることなく、第１運動変換部材の溝及び第２運動変換部材の第２貫通孔に嵌合するピンによって、回転運動を直線運動に変換する構成を実現することができる。ここで、ピンは、ボールと比較して、加工が容易でかつ小型化可能であることによって、機構全体の小型化及び軽量化を実現することができ、設置場所及び使用形態の自由度を向上させることができる。

これに加えて、ピンが、第１運動変換部材の溝との摩擦に起因して自身の軸線周りに回転しながら、第１運動変換部材を第２運動変換部材の軸線方向に押圧することによって、回転運動を直線運動に変換することができ、それにより、変換動作時のトルク伝達を高効率で実現することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の運動変換機構において、第１運動変換部材（柔軟軸２、駆動ベルト２ｘ）は、第１運動変換部材の軸線が曲線状に弾性変形可能に構成されていることを特徴とする。

この運動変換機構によれば、第１運動変換部材は、第１運動変換部材の軸線が曲線状に弾性変形可能に構成されているので、第１運動変換部材の３次元的な形状を自在に変更できる。それにより、機構全体をより小型化できるとともに、設置場所及び使用形態の自由度をさらに向上させることができる。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の運動変換機構において、第１運動変換部材（駆動ベルト２ｘ）は、無端の環状に構成されていることを特徴とする。

この運動変換機構によれば、第１運動変換部材が、無端の環状に構成されているので、回転運動を直線運動に変換する動作を連続的かつ無制限に実行することができる。それにより、高い汎用性を確保することができる。

請求項４に係る発明は、請求項１～３のいずれか１項に記載の運動変換機構において、第２運動変換部材は、第２運動変換部材の中心軸線を間にして互いに対向する一対の第２貫通孔を第２貫通孔群として、１つ以上の第２貫通孔群を有しており、１つ以上の第２貫通孔群の第２貫通孔には、ピンが嵌合しており、保持部材は、ピン毎に設けられていることを特徴とする。

この運動変換機構によれば、保持部材がピン毎に設けられていることにより、第２運動変換部材の中心軸線を間にして互いに対向する一対の第２貫通孔には、２つのピンがそれぞれ嵌合していることになる。それにより、これらの対向するピンが第１運動変換部材の中心に向かって第１運動変換部材の溝に径方向の両側から嵌合することによって、第２運動変換部材と第１運動変換部材の間での運動変換を安定して実行することができる。同じ理由により、第１運動変換部材及び第２運動変換部材の間で軸線方向に力が作用した際、１つのピンが第１運動変換部材の溝に嵌合する場合と比べて、一対のピンが第１運動変換部材の溝から抜けにくくなることで、第２運動変換部材と第１運動変換部材の間での運動変換を安定して実行することができる。

さらに、１つ以上の第２貫通孔群が第２運動変換部材に設けられているので、複数の第２貫通孔群が第２運動変換部材に設けられている場合には、その分、第２運動変換部材と第１運動変換部材の間での運動変換の安定性をさらに向上させることができる。なお、本明細書における「一対の第２貫通孔が互いに対向している」ことは、一対の第２貫通孔の中心軸が一致している状態に限らず、両者の中心軸が若干ずれた状態にあることを含む。

請求項５に係る発明は、請求項４に記載の運動変換機構において、第２運動変換部材には、複数の第２貫通孔群が設けられており、複数の第２貫通孔群の各々は、第２運動変換部材の中心軸線に沿って互いに間隔を存するように配置されていることを特徴とする。

この運動変換機構によれば、複数の第２貫通孔群の各々が、第２運動変換部材の中心軸線に沿って互いに間隔を存するように配置されている。それにより、第２運動変換部材の中心軸線に沿う方向の複数の位置において、一対の対向するピンが第１運動変換部材の中心に向かって第１運動変換部材の溝に両側から嵌合することになる。その結果、第２運動変換部材と第１運動変換部材の間での運動変換の安定性をさらに向上させることができ、変換動作時のトルク伝達効率をさらに高めることができる。

請求項６に係る発明は、請求項４に記載の運動変換機構において、第２運動変換部材には、複数の第２貫通孔群が設けられており、複数の第２貫通孔群は、第２運動変換部材の中心軸線周りの回転対称性を有するように配置された１つ以上の第２貫通孔群を含んでいることを特徴とする。

この運動変換機構によれば、複数の第２貫通孔群は、第２運動変換部材の中心軸線周りの回転対称性を有するように配置された１つ以上の第２貫通孔群を含んでいる。それにより、第２運動変換部材の中心軸線周りの複数の位置において、一対の対向するピンが、第１運動変換部材の中心に向かって径方向の両側から、第１運動変換部材の溝に嵌合することになる。その結果、動力の伝達部位が第２運動変換部材の周方向に沿う回転対称の複数の箇所に分散配置されることで、第２運動変換部材と第１運動変換部材の間での運動変換の安定性をさらに向上させることができ、変換動作時のトルク伝達効率をさらに高めることができる。

請求項７に係る発明は、請求項５に記載の運動変換機構において、複数の第２貫通孔群は、第２運動変換部材の中心軸線に直交する平面に投影したときに回転対称性を有するように配置されていることを特徴とする。

この運動変換機構によれば、複数の第２貫通孔群は、第２運動変換部材の中心軸線に直交する平面に投影したときに回転対称性を有するように配置されている。それにより、第２運動変換部材の中心軸線に沿う方向の複数の位置と、第２運動変換部材の周方向に沿う回転対称の複数の位置とにおいて、一対の対向するピンが第１運動変換部材の中心に向かって第１運動変換部材の溝に両側から嵌合することになる。それにより、動力の伝達部位が、第２運動変換部材の中心軸線方向の複数の箇所と、第２運動変換部材の周方向に沿う回転対称の複数の箇所に分散配置されることで、第２運動変換部材と第１運動変換部材の間での運動変換の安定性をさらに向上させることができ、変換動作時のトルク伝達効率をさらに高めることができる。
請求項８に係る発明は、請求項１に記載の運動変換機構において、前記ピンの一端部は、中心部が内側に突出する先細の形状になっているとともに、前記一端部の表面が前記第１運動変換部材の前記溝の壁面に密着するような曲面形状に形成されていることを特徴とする。
請求項９に係る発明は、請求項１に記載の運動変換機構において、前記ピンの一端部は、円錐状に形成されているとともに、前記一端部の先端と前記第１運動変換部材との間に空隙が設けられることを特徴とする。

本発明の一実施形態に係る運動変換機構の構成を示す斜視図である。 図１のII－II線に沿う断面を示す図である。 ピン機構を示す断面図である。 図３のＡ部の拡大図である。 運動変換機構を適用したリンク機構を示す図である。 リンク機構の出力リンクとアクチュエータ部の配置の変形例である。 リンク機構の出力リンクとアクチュエータ部の配置の他の変形例である。 ニードルピンの変形例を示す断面図である。 図８のＢ部の拡大図である。 ニードルピンの他の変形例を示す断面図である。 ピン機構の変形例を示す図である。 ピン機構の他の変形例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る運動変換機構について説明する。図１～２に示すように、本実施形態の運動変換機構１は、柔軟軸２及び軸ガイド３を備えている。なお、本実施形態では、柔軟軸２が第１運動変換部材に相当し、軸ガイド３が第２運動変換部材に相当する。

柔軟軸２は、金属製のばね用丸線をらせん状に密着巻きした丸線コイルばねタイプのものであり、一層構造を有している。それにより、柔軟軸２は、その軸線が曲線状に弾性変形可能に構成されており、柔軟軸２の外周面には、らせん状の溝２ａが全体にわたって形成されている（図２参照）。

軸ガイド３は、金属製の円筒状のものであり、軸線方向に貫通する内孔３ａを有している（図２参照）。この内孔３ａは、柔軟軸２の外形よりも若干大径に構成されており、柔軟軸２は、この軸ガイド３の内孔３ａに嵌合しながら軸ガイド３を貫通した状態で延びている。それにより、柔軟軸２は、軸ガイド３に保持されている。なお、本実施形態では、内孔３ａが第１貫通孔に相当する。

また、この軸ガイド３には、計２０個（図２に６個のみ図示）の取付孔３ｂが形成されており、これら２０個の取付孔３ｂの各々には、ピン機構１０が設けられている。すなわち、軸ガイド３には、計２０個（図１に１６個のみ図示）のピン機構１０が設けられている。

各取付孔３ｂは、断面円形で、軸ガイド３を貫通するように、軸ガイド３の外周面と内孔３ａとの間において軸ガイド３の径方向に延びている。各取付孔３ｂの周面には、雌ねじが所定長さで形成されている。

また、軸ガイド３では、４つの取付孔３ｂが軸ガイド３の軸線方向の同じ位置において軸ガイド３の周方向に沿って互いに等間隔で配置されている。すなわち、４つの取付孔３ｂが、軸ガイド３の軸線方向から見て十字状に配置されている。さらに、軸ガイド３には、これら４つの取付孔３ｂを１つの取付孔群として、計５つの取付孔群が設けられている。

これらの５つの取付孔群は、軸ガイド３の軸線方向に互いに等間隔で並ぶとともに、隣り合う２つの取付孔群は、軸ガイド３の軸線周りに互いに４５゜分ずれた状態で配置されている。

また、ピン機構１０は、図３に示すように、ニードルピン１１、ピンガイド１２、ボール１３、ねじ１４及びナット１５などを備えている。

なお、本実施形態では、ニードルピン１１がピンに相当し、ボール１３及びねじ１４が保持部材に相当する。以下のピン機構１０の説明では、軸ガイド３の径方向の内側を「内側」といい、軸ガイド３の径方向の外側を「外側」という。

ニードルピン１１は、金属製で細長の円柱状に形成されている。このニードルピン１１の内側端部１１ａは、円錐状に形成されており、柔軟軸２の外周面の溝２ａに嵌合している。

また、ニードルピン１１の外側端面には、内側に向かって凸の凹部１１ｂが形成されている。この凹部１１ｂの表面は、ボール１３の外周面と同じ曲面状に構成されている。

ピンガイド１２は、円筒状に形成されており、その外周面には、雄ねじが形成されている。この雄ねじは、ピンガイド１２の外側端よりも内側寄りの所定部位からピンガイド１２の内側の先端部まで延びている。ピンガイド１２は、その雄ねじが取付孔３ｂの雌ねじに噛み合うことにより、その内側端部が柔軟軸２との間に間隙を存する状態で、軸ガイド３に取り付けられている。

軸ガイド３の外周面には、取付孔３ｂと同心の座ぐり穴３ｃが形成されており、ナット１５は、その雌ねじがピンガイド１２の外周面の雄ねじに噛み合あっているとともに、座ぐり穴３ｃの底面に接するように締め込まれている。それにより、ピンガイド１２は、このナット１５を介して、軸ガイド３との間の螺合が緩まないように堅固に固定されている。

一方、ニードルピン１１は、ピンガイド１２の内孔１２ａに嵌合しており、ニードルピン１１とピンガイド１２の間にはグリス（図示せず）が充填されている。ピンガイド１２の内孔１２ａの外側の部位には、雌ねじが形成されている。ねじ１４は、その雄ねじがピンガイド１２の雌ねじに噛み合うことにより、ワッシャ１６を介して、ピンガイド１２に取り付けられている。このねじ１４の先端面は、平らに形成されている。

ボール１３は、金属で構成され、その表面がねじ１４の先端面とピンガイド１２の凹部に当接した状態で、両者の間に挟持されている。それにより、上述したワッシャ１６の厚さを変更することにより、ニードルピン１１の内側端部１１ａが柔軟軸２側に突出する量を調整できるように構成されている。

以上の構成により、ピン機構１０では、ニードルピン１１は、ピンガイド１２、ボール１３及びねじ１４によって、その軸線周りに回動自在の状態で保持（支持）されている。また、互いに対向する一対の取付孔３ｂに設けられた一対のピン機構１０の場合、一対のニードルピン１１は、柔軟軸２の１ピッチ分ずれた位置で溝２ａに嵌合することになる関係上、両者の軸心は若干ずれた状態になる。

また、前述したように、５つの取付孔群では、隣り合う２つの取付孔群が軸ガイド３の軸線周りに互いに４５゜分ずれた状態で配置されており、計２０個の取付孔３ｂの各々には、ピンガイド１２が取り付けられている。それにより、計２０個のピンガイド１２の内孔１２ａは、これらを軸ガイド３の軸線方向に直交する平面上に投影した場合、回転対称性（８回対称）を有する状態になる。

なお、本実施形態では、ピンガイド１２が第２運動変換部材に相当し、ピンガイド１２の内孔１２ａが第２貫通孔に相当し、取付孔群におけるピンガイド１２の内孔１２ａが第２貫通孔群に相当する。

次に、以上のように構成された運動変換機構１の動作について説明する。まず、柔軟軸２をその軸線方向にのみ移動可能な状態に保持しながら、軸ガイド３を自身の軸線周りに回転させた場合、軸ガイド３の回転に伴い、ニードルピン１１は柔軟軸２の溝２ａに沿って移動する。

その際、ニードルピン１１は、溝２ａの壁面に当接し、自身の軸線周りに回転しながら柔軟軸２を軸線方向に押圧する。それに伴い、柔軟軸２が自身の軸線方向に移動することになる。すなわち、軸ガイド３の回転運動を柔軟軸２の直線運動に変換することができる。

一方、軸ガイド３をその軸線方向にのみ移動可能な状態に保持しながら、柔軟軸２を自身の軸線周りに回転させた場合、柔軟軸２の回転に伴い、ニードルピン１１は柔軟軸２の溝２ａに案内されることになる。

その際、ニードルピン１１は、溝２ａの壁面に押圧されながら、自身の軸線周りに回転する。それに伴い、軸ガイド３が自身の軸線方向に移動することになる。すなわち、柔軟軸２の回転運動を軸ガイド３の直線運動に変換することができる。

以上のように、本実施形態の運動変換機構１によれば、従来のボールねじと異なり、ボール及びボールが転動するねじ溝を用いることなく、溝２ａを有する柔軟軸２及びその溝２ａに嵌合するニードルピン１１によって、回転運動を直線運動に変換する構成を実現することができる。ここで、ニードルピン１１は、ボールと比較して、加工が容易でかつ小型化可能であることによって、機構全体の小型化及び軽量化を実現することができ、設置場所及び使用形態の自由度を向上させることができる。

また、ニードルピン１１が、柔軟軸２の溝２ａとの摩擦に起因して、自身の軸線周りに回転しながら柔軟軸２を軸ガイド３の軸線方向に押圧することによって、回転運動を直線運動に変換することができる。それにより、変換動作時のトルク伝達を高効率で実現することができる。

さらに、柔軟軸２は、柔軟軸２の軸線が曲線状に弾性変形可能に構成されているので、柔軟軸２の３次元的な形状を自在に変更できることによって、機構全体をより小型化できるとともに、設置場所及び使用形態の自由度をさらに向上させることができる。

また、１つの取付孔群における４つのピン機構１０のニードルピン１１が、軸ガイド３の軸線方向から見て十字状に配置されていることにより、互いに対向する一対のニードルピン１１，１１を１つのニードルピン群とした場合、２つのニードルピン群が、軸ガイド３の軸線方向から見て十字状に配置され、柔軟軸２の中心に向かって柔軟軸２の溝２ａに径方向の両側から嵌合する状態となる。

さらに、軸ガイド３には、５つの取付孔群が軸ガイド３の軸線方向に等間隔で設けられているので、軸ガイド３の軸線方向の５箇所において、２つのニードルピン群が、柔軟軸２の中心に向かって柔軟軸２の溝２ａに径方向の両側から嵌合する状態となる。

また、前述したように、計２０個のピンガイド１２の内孔１２ａは、これらを軸ガイド３の軸線方向に直交する平面上に投影した場合、回転対称性（８回対称）を有する状態になっていることにより、計２０個のニードルピン１１も、これらを軸ガイド３の軸線方向に直交する平面上に投影した場合、回転対称性（８回対称）を有する状態になる。

以上の構成により、軸ガイド３及び柔軟軸２の一方に対して軸線方向に衝撃又は荷重が作用したときでも、２０個のニードルピン１１の柔軟軸２の溝２ａに対する嵌合が外れにくくなる。それにより、前述したように、機構全体の小型化及び軽量化と、設置場所及び使用形態の自由度の向上とを確保しながら、軸ガイド３と柔軟軸２の間での運動変換の安定性を向上させることができ、変換動作時のトルク伝達効率を高めることができる。

次に、図５を参照しながら、本発明の運動変換機構をリンク機構５０に応用した例について説明する。このリンク機構５０は、出力リンク５１及びアクチュエータ部５２を備えている。これらの出力リンク５１及びアクチュエータ部５２は、図示しないが、平板状に構成され、互いに平行に配置されている。

出力リンク５１は、ガイドプーリ５１ａを備えており、出力リンク５１及びガイドプーリ５１ａは、図中の奥行き方向に延びる軸線周りに一体に回動可能に構成されている。このガイドプーリ５１ａには、軸ガイド３が固定されている。

また、アクチュエータ部５２には、２つの軸ガイド３，３、ガイドプーリ５２ａ及びモータ機構５２ｂなどが設けられている。ガイドプーリ５２ａは、図中の奥行き方向に延びる軸線周りに回動可能な状態で、アクチュエータ部５２に設けられている。

また、２つの軸ガイド３，３の各々は、その軸線周りに回動可能な状態で、アクチュエータ部５２に取り付けられている。モータ機構５２ｂの回転軸は、図中の左右方向に延びており、この回転軸の両端には、２つの回転プーリ５２ｃ，５２ｃがそれぞれ設けられている。これらの回転プーリ５２ｃ，５２ｃは、ベルト５２ｄ，５２ｄを介して、２つの軸ガイド３，３に連結されている。

モータ機構５２ｂは、モータとギヤ機構（いずれも図示せず）を組み合わせたものであり、モータの運転時、２つの回転プーリ５２ｃ，５２ｃが同一速度で逆回転するように構成されている。それにより、モータ機構５２ｂの運転時、２つの軸ガイド３，３は、モータ機構５２ｂによって、互いに逆回転するように駆動される。

さらに、このリンク機構５０では、駆動ベルト２ｘ（第１運動変換部材）が、２つのガイドプーリ５１ａ，５２ａに巻き掛けられている。この駆動ベルト２ｘは、柔軟軸２を無端の環状に構成したものであり、アクチュエータ部５２の２つの軸ガイド３と出力リンク５１の軸ガイド３を通りながら、２つの小径のガイドプーリ５３，５３を介して、２つのガイドプーリ５１ａ，５２ａに巻き掛けられている。

以上のように構成されたリンク機構５０によれば、モータ機構５２ｂによって、アクチュエータ部５２の２つの軸ガイド３，３が逆回転するように駆動されるのに伴い、駆動ベルト２ｘが２つの軸ガイド３，３によって軸線方向に移動するように駆動される。それにより、駆動ベルト２ｘが、出力リンク５１の軸ガイド３を介してガイドプーリ５１ａを回転させることで、出力リンク５１が回転駆動される。

この場合、駆動ベルト２ｘが無端の環状に構成されているので、２つの軸ガイド３，３の回転運動を、駆動ベルト２ｘの直線運動に変換する動作を連続的かつ無制限に実行することができる。

なお、駆動ベルト２ｘが弾性変形可能に構成されているので、出力リンク５１及びアクチュエータ部５２の間にいくつかのガイドプーリを設けることによって、出力リンク５１及びアクチュエータ部５２の配置及び形状は自在に変更することができる。

例えば、出力リンク５１及びアクチュエータ部５２を横方向（図５の上下方向）から見た場合において、図６に示すように、出力リンク５１及びアクチュエータ部５２が互いに直交する状態で配置することも可能である。また、図７に示すように、アクチュエータ部５２を、これが出力リンク５１に対して９０゜折れ曲がった後、さらに９０゜折れ曲がる形状にすることも可能である。

なお、運動変換機構１において、実施形態のニードルピン１１に代えて、図８～９に示すニードルピン１１Ａを用いてもよい。このニードルピン１１Ａの場合、その内側端部１１ａのみがニードルピン１１と異なるように構成されている。すなわち、このニードルピン１１Ａの内側端部１１ａは、ニードルピン１１と同様に円錐状に形成されているとともに、その先端側には、溝１１ｃが周方向に沿って形成されている。この溝１１ｃは、その表面が柔軟軸２の溝２ａの壁面（表面）と同一の曲面形状に構成されている。

以上の構成により、このニードルピン１１Ａの場合、実施形態のニードルピン１１と比べて、柔軟軸２の溝２ａの壁面との接触面積を大きくすることができる。それにより、軸ガイド３及び柔軟軸２の一方に対して軸線方向に衝撃又は荷重が作用したときでも、ニードルピン１１の柔軟軸２の溝２ａに対する嵌合をさらに外れにくくすることができる。その結果、軸ガイド３と柔軟軸２の間での運動変換の安定性をさらに向上させることができ、変換動作時のトルク伝達効率をさらに高めることができる。

また、実施形態のニードルピン１１に代えて、図１０に示すニードルピン１１Ｂを用いてもよい。ニードルピン１１Ｂの場合、内側端部１１ｄの中心部が内側に突出する先細の形状になっているとともに、内側端部１１ｄの表面が柔軟軸２の溝２ａの壁面に密着するような曲面形状に形成されている。

それにより、このニードルピン１１Ｂの場合、上記ニードルピン１１Ａと同様に、実施形態のニードルピン１１よりも、柔軟軸２の溝２ａの壁面との接触面積を大きくすることができ、ニードルピン１１Ａと同様の上述した作用効果を得ることができる。

さらに、運動変換機構１において、実施形態のピン機構１０に代えて、図１１に示すピン機構１０Ｃを用いてもよい。このピン機構１０Ｃの場合、図１１と図３を比較すると明らかなように、ボール１３が省略されている点と、ニードルピン１１に代えて、ニードルピン１１Ｃを備えている点が、実施形態のピン機構１０と異なっている。

このニードルピン１１Ｃの場合、ニードルピン１１と比較して、外側端部１１ｅが半球面状に形成されている点と、この外側端部１１ｅがねじ１４の先端面に当接している点が異なっている。この場合、ねじ１４が保持部材に相当する。

以上の構成により、ニードルピン１１Ｃは、ねじ１４及びピンガイド１２によって、自身の軸線周りに回動自在に保持されている。したがって、このピン機構１０Ｃを用いた場合でも、実施形態のピン機構１０を用いた場合と同様の作用効果を得ることができる。

さらに、運動変換機構１において、実施形態のピン機構１０に代えて、図１２に示すピン機構１０Ｄを用いてもよい。このピン機構１０Ｄの場合、図１２と図３を比較すると明らかなように、ボール１３が省略されている点と、ニードルピン１１に代えて、ニードルピン１１Ｄを備えている点が、実施形態のピン機構１０と異なっている。

このニードルピン１１Ｄの場合、外側端部１１ｆが円錐状に形成され、この外側端部１１ｆがねじ１４の先端面に当接している。この場合、ねじ１４が保持部材に相当する。

以上の構成により、ニードルピン１１Ｄは、ねじ１４及びピンガイド１２によって、自身の軸線周りに回動自在に保持されている。したがって、このピン機構１０Ｄを用いた場合でも、実施形態のピン機構１０を用いた場合と同様の作用効果を得ることができる。

なお、実施形態は、ニードルピン１１が、第２貫通孔としてのピンガイド１２の内孔１２ａに嵌合するように構成した例であるが、これに代えて、ニードルピン１１が軸ガイド３に形成された第２貫通孔に直接、嵌合するように構成してもよい。

また、実施形態は、第１運動変換部材として、柔軟軸２を用いた例であるが、本発明の第１運動変換部材は、これに限らず、外周面が断面円形に構成され、らせん状の溝が延設方向に沿って延びるように、外周面に形成されたものであればよい。例えば、第１運動変換部材として、外周面が円柱状で、らせん状の溝が延設方向に沿って延びるように外周面に形成された棒状の部材を用いてもよい。

さらに、実施形態は、柔軟軸２として、１層のコイルばねタイプのものを用いた例であるが、これに代えて、２層又は３層構造のコイルばねタイプのものを用いてもよい。

一方、実施形態は、１つのピン機構群として、４つのピン機構１０を軸ガイド３の外周面に周方向に沿って等間隔（９０゜間隔）で配置した例であるが、これに代えて、１つのピン機構群として、偶数個又は奇数個のピン機構１０を、軸ガイド３の外周面に周方向に沿って等間隔で配置してもよい。

また、１つのピン機構１０のみを軸ガイド３に配置するように構成してもよい。さらに、１つのピン機構１０のみを軸ガイド３に配置し、このピン機構１０のニードルピン１１に対向するように、軸ガイド３の内孔３ａに突起を配置するとともに、１つのニードルピン１１及び突起が柔軟軸２の溝２ａに嵌合するように構成してもよい。

また、１つのピン機構１０及び１つ突起を１個の係止構造として、偶数個又は奇数個の係止構造を、軸ガイド３の周方向に沿って軸ガイド３の外周面に等間隔で配置してもよく、これに代えて又はこれに加えて、複数個の係止構造を、軸ガイド３の軸線方向に沿って間隔を存するように配置してもよい。

１ 運動変換機構
２ 柔軟軸（第１運動変換部材）
２ａ 溝
３ 軸ガイド（第２運動変換部材）
３ａ 内孔（第１貫通孔）
１１ ニードルピン（ピン）
１２ ピンガイド（第２運動変換部材）
１２ａ 内孔（第２貫通孔）
１３ ボール（保持部材）
１４ ねじ（保持部材）
２ｘ 駆動ベルト（第１運動変換部材）

Claims (9)

1. 回転運動を直線運動に変換する運動変換機構であって、
   外周面が断面円形に構成され、らせん状の溝が延設方向に沿って延びるように、前記外周面に形成された第１運動変換部材と、
   軸線方向に貫通する第１貫通孔と、前記第１貫通孔と外周面との間において径方向に延びる第２貫通孔とを有し、前記第１貫通孔に前記第１運動変換部材が貫通した状態で前記第１運動変換部材を保持する第２運動変換部材と、
   前記第２運動変換部材の前記第２貫通孔に回動自在に嵌合し、一端部が前記第１運動変換部材の前記溝に嵌合するピンと、
   当該ピンの他端部を、当該ピンの軸線周りに回動自在に保持する保持部材と、
   を備え、
   前記ピンの一端部は、先細り形状に形成されるとともに、先端側には溝が周方向に沿って形成され、前記一端部の溝の表面が前記第２運動変換部材の溝の壁面と密着する形状に形成されていることを特徴とする運動変換機構。
2. 請求項１に記載の運動変換機構において、
   前記第１運動変換部材は、当該第１運動変換部材の軸線が曲線状に弾性変形可能に構成されていることを特徴とする運動変換機構。
3. 請求項２に記載の運動変換機構において、
   前記第１運動変換部材は、無端の環状に構成されていることを特徴とする運動変換機構。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載の運動変換機構において、
   前記第２運動変換部材は、当該第２運動変換部材の中心軸線を間にして互いに対向する一対の第２貫通孔を第２貫通孔群として、１つ以上の第２貫通孔群を有しており、
   当該１つ以上の第２貫通孔群の前記第２貫通孔には、前記ピンが嵌合しており、
   前記保持部材は、前記ピン毎に設けられていることを特徴とする運動変換機構。
5. 請求項４に記載の運動変換機構において、
   前記第２運動変換部材には、複数の前記第２貫通孔群が設けられており、
   当該複数の第２貫通孔群の各々は、前記第２運動変換部材の前記中心軸線に沿って互いに間隔を存するように配置されていることを特徴とする運動変換機構。
6. 請求項４に記載の運動変換機構において、
   前記第２運動変換部材には、複数の前記第２貫通孔群が設けられており、
   当該複数の第２貫通孔群は、前記第２運動変換部材の前記中心軸線周りの回転対称性を有するように配置された１つ以上の第２貫通孔群を含んでいることを特徴とする運動変換機構。
7. 請求項５に記載の運動変換機構において、
   前記複数の第２貫通孔群は、前記第２運動変換部材の中心軸線に直交する平面に投影したときに回転対称性を有するように配置されていることを特徴とする運動変換機構。
8. 請求項１に記載の運動変換機構において、
   前記ピンの一端部は、中心部が内側に突出する先細の形状になっているとともに、前記一端部の表面が前記第１運動変換部材の前記溝の壁面に密着するような曲面形状に形成されていることを特徴とする運動変換機構。
9. 請求項１に記載の運動変換機構において、
   前記ピンの一端部は、円錐状に形成されているとともに、前記一端部の先端と前記第１運動変換部材との間に空隙が設けられることを特徴とする運動変換機構。