JPH08277901A - 直線回転運動出力アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、一つの駆動部材で直線方向と回転
方向の二つの運動が得られる直線回転運動出力アクチュ
エータにおいて、ある回転範囲において直線出力部材の
みが運動する直線回転運動アクチュエータを得ることを
目的とする。 【構成】 本発明、直線回転運動アクチュエータ（１）
は、モータ（２）と、複数のインボリュート歯を伝達範
囲とし端部を溝（３４）とした第一伝達域（３１）およ
び第一空転域（３３）を有した第一ギア（３）と、第一
伝達域（３１）の歯数よりも１つ多くのインボリュート
歯を有した第二伝達域（４１）および第一空転域（３
３）に相対向して空転する第二伝達域（４１）一つ毎に
インボリュート歯一つ分の第二空転域（４２）を有した
第二ギア（４）と、第一ギア（３）と接続する回転シャ
フト（５）と、第二ギア（４）と接続し直線運動するス
ライダ（６）とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一つの駆動部材で直線方
向と回転方向の二つの運動の出力が得られる直線回転運
動出力アクチュエータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、モータ等の駆動部材による回転運
動を直線運動に変換する装置は数多く紹介されている。
例えば、実開平２−６５７４５号公報に示される装置と
して、回転体により回転する摺動ピンが直線運動出力部
材としてのスライダの摺動溝に嵌合することにより、直
線運動を出力している。前記装置によれば、回転体とス
ライダに出力部材を設ければ直線運動および回転運動の
２つの出力を得ることができるが、回転体が回転すれ
ば、常にスライダは直線運動するので、回転運動と直線
運動の出力をそれぞれ独立して得ることができなかっ
た。これを解決する為に、前記回転体と回転運動出力部
材との間にワンウェイクラッチを設ける方法が考えられ
た。この装置により、回転体の回転方向を変えることに
より、回転運動出力部材と直線運動出力部材の出力をそ
れぞれ独立して得ることができるようになった。

【発明が解決しようとする課題】

【０００３】上記構成の直線回転運動出力アクチュエー
タにより回転運動出力部材と直線運動出力部材の出力を
それぞれ独立して得ることができるようにはなったが、
回転体が回転すると常に直線運動出力部材が動くか、ま
たは全く動かないという運動しかできなかった。つま
り、回転運動出力部材がある範囲に来たときにのみ直線
運動出力部材を運動させるという運動は未だできない状
態であった。

【０００４】本発明は上記事実を考慮し、１つの駆動部
材で直線方向と回転方向の２つの運動が得られる直線回
転運動出力アクチュエータにおいて、ある回転範囲にお
いて直線出力部材のみが運動する直線回転運動出力アク
チュエータを得ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明第一の直線回転運
動出力アクチュエータは、駆動部材と、円板状であり、
前記駆動部材により回転し、円周の一部を複数のインボ
リュート歯を有し両端が溝である第一伝達域および前記
第一伝達域以外の円周をインボリュート歯を設けないピ
ッチ円である第一空転域を有した第一歯車部材と、前記
第一伝達域の歯数より１つ多くのインボリュート歯を有
し前記第一伝達域と噛み合う第二伝達域および前記第一
空転域に相対向して空転し前記第二伝達域毎に前記イン
ボリュート歯一ピッチ分の第二空転域を周面に設けた第
二歯車部材と、前記第一歯車部材の中心軸と接続し、第
一歯車部材の回転により回転運動する回転運動出力部材
と、前記第二歯車部材と接続し、第二歯車部材の回転に
より直線運動する直線運動出力部材と、を有したことを
特徴とする。

【０００６】本発明第二の直線回転運動出力アクチュエ
ータは、前記第一歯車部材と前記回転運動出力部材との
間に第一ワンウェイクラッチを備えたことを特徴とす
る。

【０００７】本発明第三の直線回転運動出力アクチュエ
ータは、前記第二歯車部材と前記直線運動出力部材との
間に第二ワンウェイクラッチを備えたことを特徴とす
る。

【０００８】本発明第四の直線回転運動出力アクチュエ
ータは、前記第二空転域の位置が前記第一歯車部材に相
対向するとき、前記直線運動出力部材は直線運動停止位
置の両端に位置することを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明第一の直線回転運動出力アクチュエータ
では、駆動部材が作動すると第一歯車部材が回転し、回
転運動出力部材が回転する。また、第一歯車部材の伝達
域である円周の一部に設けられた第一伝達域のインボリ
ュート歯が第二伝達域のインボリュート歯と噛み合う
と、第二歯車部材が回転し直線運動出力部材は直線運動
する。そして、駆動部材に近い第一伝達域のインボリュ
ート歯数より第二伝達域のインボリュート歯数は一つ多
く第一伝達域の両端は溝になっているので、第一伝達域
の溝に第二伝達域のインボリュート歯が入り込むことに
より両方向において上手に噛み合うことができる。これ
らの噛み合いが終了すると、第一歯車部材の第一空転域
と第二歯車部材の第二空転域とが対面する。これらの空
転域は噛み合わないので、第一歯車部材が回転しても第
二歯車部材は回転しない。よって、直線運動出力部材も
動かない。そして、第一歯車部材の第一伝達域のインボ
リュート歯が第二歯車部材の空転域に近づくと、第一伝
達域のインボリュート歯が第二伝達域のインボリュート
歯をひっかき再び第二歯車部材は回転し、直線運動出力
部材が直線運動する。即ち、第一歯車部材の第一伝達域
が、第二歯車部材の第二伝達域に対面するとき直動運動
出力部材が直動運動する。

【００１０】本発明第二の直線回転運動出力アクチュエ
ータでは、第一歯車部材と回転運動出力部材との間に第
一ワンウェイクラッチを設けているので、駆動部材の回
転方向を変えることにより、回転運動出力部材を動かし
たり、停止させたりする。

【００１１】本発明第三の直線回転運動出力アクチュエ
ータでは、第二歯車部材と直線運動出力部材との間に第
二ワンウェイクラッチを設けているので、駆動部材の回
転方向を変えることにより、直線運動出力部材を動かし
たり、停止させたりする。

【００１２】本発明第四の直線回転運動出力アクチュエ
ータでは、第二空転域が第一歯車部材に相対向すると
き、第二歯車部材は回転しないので直線運動出力部材も
移動しない。このとき直線運動出力部材は直線運動停止
位置の最両端に位置するので、直線運動出力部材は直線
運動停止位置の両端で停止する。

【００１３】

【発明の効果】以上説明した如く本発明に係る直線回転
運動出力アクチュエータにおいて、回転運動出力部材お
よび直線運動出力部材とがそれぞれ独立して出力するこ
とができる。また、ある回転域において直線運動出力部
材のみが運動する直線回転運動出力アクチュエータを得
ることができる。

【００１４】

【実施例】本発明である直線回転運動出力アクチュエー
タの一実施例を図１から図４に示し、これらの実施例を
図面に従い説明する。

【００１５】図１に示した第一実施例である直線回転運
動出力アクチュエータ１は、駆動部材であるモータ２
と、第一歯車部材である第一ギア３と、第二歯車部材で
ある第二ギア４と、回転運動出力部材である回転シャフ
ト５と、直線運動出力部材であるスライダ６とから構成
されている。また、第一ギア３と回転シャフト５との間
に第一ワンウェイクラッチ７が設けられ、第二ギア４と
スライダ６との間に第二ワンウェイクラッチ８が設けら
れている。

【００１６】モータ２はモータシャフト２１を有してお
り、モータ２の回転出力軸となっている。

【００１７】第一ギア３は円板状のギアでありその中心
にはモータシャフト２１が結合されており、モータ２の
回転に従い第一ギア３も同方向に回転する。第一ギア３
の円周の一部にはインボリュート歯３１を複数設けてギ
アの伝達域とした第一伝達域３２が設けられている。第
一伝達域３２の両端部は溝３４となっている。また、第
一ギア３の円周の一部以外の円周、すなわち第一伝達域
３２が設けられていない円周は第一空転域３３としてい
る。この第一空転域３３は第一ギア３のピッチ円であ
る。

【００１８】次に第二ギア４は前記第一伝達域３２と噛
み合い、前記第一伝達域３２に一つ加えた数のインボリ
ュート歯４３を持つ第二伝達域４１を有している。そし
て、この第二伝達域４１が一つ設けられる毎に一つ分の
インボリュート歯を設けない第二空転域４２が設けられ
ている。この第二空転域４２が第一空転域３３と相対向
しているとき、第二伝達域４１のインボリュート歯４３
の先端が第一空転域３３の周面に接するように設けられ
ている。本実施例では第二伝達域４１Ａおよび第二伝達
域４１Ｂの二つの伝達域４１が設けられているので、そ
の伝達域４１に対応したそれぞれの第二空転域４２は第
二空転域４２Ａおよび第二空転域４２Ｂである。図１に
よれば、第二伝達域４１Ａを基準にした右方向の配置
は、第二伝達域４１Ａ、第二空転域４２Ａ、第二伝達域
４１Ｂ、第二空転域４２Ｂ、となる。

【００１９】次に回転シャフト５は第一ギア３の中心に
結合されており、本実施例ではモータシャフト２１が設
けられた面の反対側に設けられている。そして、この回
転シャフト５に回転出力を得たい負荷（図示せず）を結
合させる。

【００２０】次にスライダ６は、伝達シャフト６１、カ
ム６２、直動ケース６３、案内ケース６４とから構成さ
れている。伝達シャフト６１は第二ギア４の中心と結合
しており、第二ギア４の回転に従い回転する。そして、
この伝達シャフト６１の回転が扇形状のカム６２を回転
させることにより、カム６２を囲んだ四角状の直動ケー
ス６３が案内ケース６４に案内されて直線方向に移動す
る。この直動ケース６３に直線運動出力を得たい負荷
（図示せず）を結合させる。直動ケース６３が最も直線
方向に移動した一端および他端に位置しているとき、第
二ギア４の第二空転域４２Ａおよび第二空転域４２Ｂが
第一ギア３の第一空転域３３と対向する場所に位置す
る。

【００２１】次に第一ワンウェイクラッチ７は第一ギア
３と回転シャフト５との間に設けられている。図１から
図４に示す第一実施例の場合、第一ギア３がＲ１（図面
右）方向に回転するようにモータ２を駆動させると、図
２（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すように第一ワンウェイクラ
ッチ７が回転シャフト５に回転を伝達させ回転シャフト
５も同様Ｒ１方向に回転する。逆に第一ギア３がＬ１
（図面左）方向に回転するようにモータ２を駆動させる
と、図３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）図４（Ａ）（Ｂ）に示すよ
うに第一ワンウェイクラッチ７が回転シャフト５に回転
を伝達させないように空転し回転シャフト５は回転しな
い。

【００２２】次に第二ワンウェイクラッチ８は伝達シャ
フト６１とカム６２との間に設けられている。図１から
図４に示す第一実施例の場合、第一ギア３がＲ１（図面
右）方向に回転するようにモータ２を駆動させると、図
２（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すように第二ギア４および伝
達シャフト６１はＬ２（図面左）方向に回転する。とこ
ろが、この回転は第二ワンウェイクラッチ８が空転する
ことによりカム６２に伝達されず、スライダ６は移動し
ない。逆に第一ギア３がＬ１（図面左）方向に回転する
ようにモータ２を駆動させると、図３（Ａ）（Ｂ）
（Ｃ）図４（Ａ）（Ｂ）に示すように第二ギア４がＲ２
（図面右）方向に回転する。そして、この回転を第二ワ
ンウェイクラッチ８が伝達シャフト６１に回転を伝達さ
せスライダ６は移動する。

【００２３】上記実施例におけるモータ２の回転方向に
伴うそれぞれ部材の作動について図２および図３，図４
に従い説明する。なお、第一ギア３における第一伝達域
３２のＬ１方向にある端部をＷとし、このＷが図１にお
ける上部に位置したときの図を図１に示し、Ｗがこの上
部に位置する点を原点として以下説明する。

【００２４】まず、図２に示すように第一ギア３がＲ１
方向に回転するようにモータシャフト２１をＲ１方向に
駆動させたときの作動状態を説明する。まず、図２
（Ａ）に示すように、第一ギア３がＲ１方向に回転する
と第一ワンウェイクラッチ７を介して回転シャフト５が
Ｒ１方向に回転し、回転出力が得られる。このとき第一
ギア３の第一空転域３３と第二ギア４の第二空転域４２
Ａとが相対向しており、第一ギア３が回転しても第二ギ
ア４はしばらく回転しない。（Ｗは原点よりもむかって
左の空転範囲に位置する）その後第一ギア３の回転が進
むに従い、図２（Ｂ）に示すように第一ギア３の第一伝
達域３２と第二ギア４の第二伝達域４１Ｂとが噛み合っ
てくる。第二空転域４２が第一空転域３３と相対向して
いるとき、第二伝達域４１のインボリュート歯４３の先
端が第一空転域３３の周面に接するように設けられてい
るので、噛み合いの位置がずれなくスムーズにかみ合
う。噛み合いはインボリュート歯４３が溝３４に入り込
み、次々とインボリュート歯３１とインボリュート歯４
３とが噛み合う。噛み合いが始まると第二ギア４がＬ２
方向に回転し始める。（Ｗは原点よりもむかって右の伝
達範囲に位置する）ところが、この第二ギア４の回転は
伝達シャフト６１にまで伝達するが、第二ワンウェイク
ラッチ８によりカム６２までは伝達しない。よって、ス
ライダ６は移動しない。さらに第一ギア３の回転が進む
と、第一ギア３の第一空転域３３と第二ギア４の第二空
転域４２Ｂとが相対向するようになり、第一ギア３が回
転しても第二ギア４は回転しない。第一ギア３の回転が
進むに従い図２（Ｃ）に示すように（Ｗは原点に位置す
る）第一伝達域３２と第二伝達域４１Ａとが噛み合って
くる。さらに、第一ギア３の回転が進むに従い再び図２
（Ａ）に示すような状態に戻る。

【００２５】次に、図３および図４に示すように第一ギ
ア３がＬ１方向に回転するようにモータシャフト２１を
駆動させたときの作動状態を説明する。第一ギア３がＬ
１方向に回転すると第一ワンウェイクラッチ７が空転し
て回転シャフト５に回転を伝達しない。よって、回転シ
ャフト５は常に回転しない。一方、第一ギア３の回転か
ら第二ギア４への伝達について、図３（Ａ）の状態にお
いて（Ｗは原点に位置する）、第一ギア３の第一空転域
３３と第二ギア４の第二空転域４２Ａとが相対向してお
り、第一ギア３が回転しても第二ギア４はしばらく回転
しない。その後第一ギア３の回転が進むに従い、図３
（Ｂ）に示すように（Ｗは原点よりもむかって右の伝達
範囲に位置する）第一ギア３の第一伝達域３１と第二ギ
ア４の第二伝達域４１Ａとが噛み合ってくる。噛み合い
が始まると第二ギア４がＲ２方向に回転し始める。そし
て、この第二ギア４の回転は、伝達シャフト６１、第二
ワンウェイクラッチ８、カム６２、直動ケース６４へと
伝達しスライダ６を移動させる。さらに回転が進むに従
い、図３（Ｃ）に示すように（Ｗは原点よりもむかって
左の空転範囲に位置する）第一ギア３の第一空転域３３
と第二ギア４の第二空転域４２Ｂとが相対向するように
なり、第一ギア３が回転しても第二ギア４は回転しなく
なる。さらに、第一ギア３の回転が進むに従い図４
（Ａ）に示すような（Ｗは原点よりもむかって右の伝達
範囲に位置する）状態に再びなる。これは第一ギア３の
第一伝達域３１と第二ギア４の第二伝達域４１Ｂとが噛
み合ってくる。噛み合いが始まると第二ギア４がＲ２方
向に回転し始める。さらに、第一ギア３の回転が進むに
従い図３（Ｂ）に示すような（Ｗは原点よりもむかって
左の空転範囲に位置する）状態になる。第一ギア３の第
一空転域３３と第二ギア４の第二空転域４２Ａとが相対
向しており、第一ギア３が回転しても第二ギア４は回転
しない。

【００２６】上記記載により、第一ギア３がＲ１方向に
回転すると、回転シャフト５は回転し回転運動出力が得
られ、スライダ６は移動せず直線運動出力は得られな
い。また、第一ギア３がＬ１方向に回転すると、回転シ
ャフト５は回転せず回転運動出力が得られず、スライダ
６は第一ギア３のある部分で移動し直線運動出力が得ら
れる。その結果、直線回転運動出力アクチュエータ１を
用いることにより、回転出力および直線出力をそれぞれ
独立して得ることができる。

【００２７】なお、第二ギア４が第一ギア３に相対向す
るとき、第二ギア４は回転しないのでスライダ６も移動
しない。このとき図３（Ｃ）および図４（Ｂ）のように
スライダ６は直線運動停止位置の両端に位置するので、
スライダ６は直線運動停止位置の両端で停止する。ただ
し、この作動状態を維持するには第二ギア４とカム６２
の位置関係を最初に設定しておき第一伝達域３１と第二
伝達域４１とが噛み合っているときに第一ギア３の回転
方向を変えないことが必要である。なお第二ワンウェイ
クラッチ８を用いずに伝達シャフト６１とカム６２とが
直結しているときは前記の必要はない。

【００２８】なお、上記実施例において、第一ワンウェ
イクラッチ７および第二ワンウェイクラッチ８の両方を
設けているが、どちらか一方を用いたり、あるいは両方
とも用いない実施例も考えられる。この場合、モータの
回転方向に関係なく回転シャフトおよび直動ケースから
出力が得られる。

【００２９】次に、第二実施例を図５（Ａ）に従い説明
する。この第二実施例のスライダ６は、棒形状にしたカ
ム６２ａを有している。この第二実施例のカム６２ａに
よれば、直動ケース６３が直線方向へ急激に移動する。
なお、第一実施例の扇型のカム６２の場合、モータの回
転に伴って徐々に直動ケース６３が直線方向に移動す
る。

【００３０】次に、第二実施例の変形例を図５（Ｂ）に
示す。これは案内ケース６４の側面の一部に凹部６５を
設け、そこに中央が山型に突出したスプリング６６を配
置する。そして、直動ケース６３の側面に凸部６７を設
け、この凸部６７が凹部６５内部でスプリング６６の山
を境に急激に直線運動方向に移動する。直線運動出力部
材である直動ケース６３はモータ２の回転に伴い急激に
直線運動方向に移動する。その結果、直動ケース６３の
停止位置が直線運動停止位置の両端で正確に停止するこ
とになり停止位置の位置決め精度が向上する。

【００３１】次に、第三実施例を図５（Ｃ）に従い説明
する。この第三実施例のスライダ６は、ピン６２ｂを有
した回転体６２ｃと、ピン６２ｂを受ける摺動溝６３ａ
を有する直動ケース６３ｂと、案内ケース６４とからな
る。この構成によれば、前記扇型のカムを有した第一実
施例よりも、モータの回転に伴ってより一層ゆっくりと
直動ケース６３ｂが直線方向に移動する。

【００３２】次に、第三実施例の変形例を図５（Ｄ）に
示す。これも前記第二実施例の変形例と同様、直線運動
出力部材である直動ケース６３ｂはモータ２の回転に伴
い急激に直線運動方向に移動する。本変形例は案内ケー
ス６４の側面の一部に凹部６５を設け、そこに中央が山
型に突出したスプリング６６を配置する。そして、直動
ケース６３ｂの側面に設けられた凸部６７は、案内ケー
ス６４側面の一部に設けられた凹部６５内部において、
スプリング６６の山を境に急激に直線運動方向に移動す
る。その結果、図５（Ｂ）と同様に直動ケース６３の停
止位置が直線運動停止位置の両端で正確に停止すること
になり停止位置の位置決め精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る直線回転運動出力アクチュエータ
の第一実施例を示した構成図である。

【図２】本発明に係る直線回転運動出力アクチュエータ
の第一実施例の第一ギアをＲ１（右）方向に回転させた
ときの作動を（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）と示した作動図であ
る。

【図３】本発明に係る直線回転運動出力アクチュエータ
の第一実施例の第一ギアをＬ１（左）方向に回転させた
ときの作動を（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）と示した作動図であ
る。

【図４】本発明に係る直線回転運動出力アクチュエータ
の第一実施例の第一ギアを図３の状態からさらにＬ１
（左）方向に回転させたときの作動を（Ａ）（Ｂ）と示
した作動図である。

【図５】本発明に係る直線回転運動出力アクチュエータ
の第二実施例を（Ａ）に、第二実施例の変形例を（Ｂ）
に、第三実施例を（Ｃ）に、第三実施例の変形例を
（Ｄ）に示した構成図である。

【符号の説明】

１ 直線回転運動出力アクチュエータ ２ モータ（駆動部材） ３ 第一ギア（第一歯車部材） ３１ インボリュート歯 ３２ 第一伝達域 ３３ 第一空転域 ３４ 溝 ４ 第二ギア（第二歯車部材） ４１ 第二伝達域 ４２ 第二空転域 ４３ インボリュート歯 ５ 回転シャフト（回転運動出力部材） ６ スライダ（直線運動出力部材） ７ 第一ワンウェイクラッチ ８ 第二ワンウェイクラッチ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動部材と、 円板状であり、前記駆動部材により回転し、円周の一部
   を複数のインボリュート歯を有し両端が溝である第一伝
   達域および前記第一伝達域以外の円周をインボリュート
   歯を設けないピッチ円である第一空転域を有した第一歯
   車部材と、 前記第一伝達域の歯数より１つ多くのインボリュート歯
   を有し前記第一伝達域と噛み合う第二伝達域および前記
   第一空転域に相対向して空転し前記第二伝達域毎に前記
   インボリュート歯一ピッチ分の第二空転域を周面に設け
   た第二歯車部材と、 前記第一歯車部材の中心軸と接続し、第一歯車部材の回
   転により回転運動する回転運動出力部材と、 前記第二歯車部材と接続し、第二歯車部材の回転により
   直線運動する直線運動出力部材と、 を有した直線回転運動出力アクチュエータ。
2. 【請求項２】 前記第一歯車部材と前記回転運動出力部
   材との間に第一ワンウェイクラッチを備えた請求項１記
   載の直線回転運動出力アクチュエータ。
3. 【請求項３】 前記第二歯車部材と前記直線運動出力部
   材との間に第二ワンウェイクラッチを備えた請求項１記
   載の直線回転運動出力アクチュエータ。
4. 【請求項４】 前記第二空転域の位置が前記第一歯車部
   材に相対向するとき、前記直線運動出力部材は直線運動
   停止位置の両端に位置することを特徴とする請求項１記
   載の直線回転運動出力アクチュエータ。