JPH0866877A - 直線送り機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】自動機器、ロボットまたはＸＹステージ等に適
用可能な直線送り機構の制御を簡素化する。 【構成】回転軸１の外側に移動部材２を遊嵌し、移動部
材には回転軸の外周に複数のローラー４を圧接させた状
態で支持すると共に、これらのローラーの軸線６と回転
軸の軸線１５の成す角度を調節する手段を移動部材に構
成した直線送り機構である。 【効果】移動部材の始動、停止及び送り方向の変更や
送り速度の調節を、回転軸の始動、停止、回転方向の変
更、回転数の調節等の回転軸側の制御を必要とせずに、
移動部材側で行うことができ、制御機構を簡素化するこ
とができる。 移動部材の始動時、停止時において、回転軸の回転数
を徐々に変更する等の制御を必要とせずに、緩やかな始
動及び停止を行うことができ、このような機能を付加し
ても制御機構が複雑とならない。 共通の回転軸に複数の移動部材を装着して、夫々独立
に送り動作を行うことができ、複雑な関連動作を容易に
行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動機器、ロボットまた
はＸＹステージ等に適用可能な直線送り機構に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】自動機器、ロボットまたはＸＹステージ
等における直線送り機構には、ねじとナットから成る直
線送りねじ機構が広く利用されているが、この他、ねじ
とナットに代えて回転軸とローラーとを利用した直線摩
擦送り機構がある。この直線摩擦送り機構は、回転軸の
外側に移動部材を遊嵌し、この移動部材に、複数のロー
ラーを回転軸の外周に圧接した状態で支持した構成であ
り、回転軸を回転させた場合のころがり摩擦力と静止摩
擦力の大きな違いにより複数のローラーを介して移動部
材を回転軸に沿って移動させるものである。この機構に
おいては、ローラーの軸線と回転軸の軸線との成す角度
が直線送りねじ機構におけるねじのリード角に相当して
おり、この角度は一定の値に固定されていて調節するこ
とはできない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】以上のような従来の直
線送り機構では、移動部材の始動、停止及び送り方向の
変更や送り速度の調節は、いずれも回転軸側を制御して
行わなければならず、制御が比較的複雑である。特に、
始動時、停止時の加速度の急激な変動を避けようとする
場合には、回転軸の回転数を徐々に変更する等の制御が
必要になり、更に複雑な制御機構が必要となる。本発明
は、このような点を解決することを目的とするものであ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明では、まず回転軸の外側に移動部材を遊
嵌し、移動部材には回転軸の外周に複数のローラーを圧
接させた状態で支持すると共に、これらのローラーの軸
線と回転軸の軸線の成す角度を調節する手段を移動部材
に構成した直線送り機構を提案する。

【０００５】そして本発明では、上記の構成において、
ローラーを保持枠に回転可能に支持すると共に、この保
持枠に、ローラーの軸線と直角をなす支持軸を構成し
て、この支持軸を移動部材に回動可能に支持し、支持軸
の回動により、ローラーの軸線と回転軸の軸線との成す
角度を調節する構成とすることを提案する。

【０００６】さらに本発明では、上記の構成において、
移動部材には回転軸の軸方向に所定距離隔てて遊嵌した
一対のリング状のローラー支持部を構成し、複数のロー
ラーの夫々の両端側を球面軸受により回転及び傾斜可能
にローラー支持部に支持すると共に、移動部材には一対
のローラー支持部を相対的に回動させる機構を構成する
ことを提案する。

【０００７】また本発明では、回転軸の外側に移動部材
を遊嵌すると共に、外側の支持用リングの内側に軸受を
介して圧接用リングを回転可能に保持してなる作動リン
グの複数を回転軸の外側に遊嵌し、夫々の作動リング
は、圧接用リングの内壁を回転軸の外周の所定位置に圧
接させた状態で支持用リングの直径位置の外側を移動部
材に回動可能に支持すると共に、移動部材には、夫々の
支持用リングを回動させるための手段を構成した直線送
り機構を提案する。

【０００８】

【作用】回転軸に圧接したローラーは、その軸線と直交
する方向の軸線の回りに回動させることができ、こうし
てローラーの軸線と回転軸の軸線の成す角度を調節する
ことによりリード角を調節することができる。即ち、ロ
ーラーの軸線と回転軸の軸線を同一方向として、これら
の軸線の成す角度を０度とするとリード角が０度とな
り、回転軸を停止せずに移動部材を停止させることがで
きる。またこの状態から一方向に角度を付けると移動部
材を一方向に移動させることができ、逆方向に角度を付
けることにより移動部材を逆方向に移動させることがで
きる。

【０００９】回転軸の外側に遊嵌し、内壁を回転軸の外
周の所定位置に圧接した状態で支持リングにより回転可
能とした圧接用リングは、上記ローラーと同様な作用を
有し、即ち、回転軸を回転させた場合、ころがり摩擦力
と静止摩擦力との大きな差により、回転の軸線と回転軸
の軸線との成す角度をリード角として作動リングを介し
て移動部材を移動させる。このリード角は、直径位置の
外側を支点として作動リングを回動させることによりロ
ーラーと同様に調節することができる。

【００１０】

【実施例】次に本発明を、添付した実施例を示す図を参
照して説明する。図１、図２、図３は本発明の実施例１
に対応するもので、夫々縦断面図、横断面図、要部拡大
説明図である。これらの図において符号１は回転軸であ
り、この回転軸１は外周を平滑なものとする他、微細な
凹凸面のような適宜の摩擦面を形成したりすることがで
きる。符号２は移動部材であり、この移動部材２は筒状
部３の一側にフランジ状部４を設けた構成として回転軸
１に遊嵌している。符号５は回転軸１の外周に構成する
ローラーであり、このローラー５は回転軸１の１２０度
毎に対応させて外周に３個配設させたものを２組構成し
ている。（尚、夫々の組は必要に応じてフランジ状部４
に近い側をａ，遠い側をｂの添字により区別して表
す。）

【００１１】夫々のローラー５はコ字状の保持枠６によ
り軸線７の回りに回転可能に保持すると共に、保持枠６
には軸線７と直角を成す支持軸８を構成している。そし
て夫々の支持軸８は移動部材２の筒状部３に回転可能に
支持し、この状態において、夫々のローラー５を回転軸
１の外周に圧接させている。ローラー５を回転軸１に圧
接するための機構は図示を省略しているが、例えば支持
軸８を筒状部３に回転可能に支持する機構に予圧機構を
設けて構成することができる。

【００１２】フランジ状部４に近い側の組のローラー５
ａの夫々の支持軸８ａの延長上にはかさ歯車９を設けて
いる。そしてこれらのかさ歯車９に螺合する共通のかさ
歯車９′をフランジ状部４の外周に回転可能に設けてい
る。尚、図では、このかさ歯車９′とフランジ状部４間
の軸受は図示を省略している。フランジ状部４から遠い
側の組のローラー５ｂの支持軸８ｂにはかさ歯車９を設
けておらず、支持軸８ａとの連動機構を構成している。
即ち、符号１０は連動リンクであり、この連動リンク１
０は平行リンク機構を構成するように一対を、対応する
ローラー５ａ，５ｂの保持枠６ａ，６ｂ毎に、それらの
間に連結している。一方、上記かさ歯車９には平歯車１
１を一体に形成しており、これに螺合する駆動歯車１２
をフランジ状部４に取り付けたモータ１３の駆動軸１４
の先端に設けている。

【００１３】以上の構成において図１〜図３の状態、即
ち全てのローラー５の軸線７と回転軸１の軸線１５が同
一方向にある状態からモータ１３の駆動軸１４により駆
動歯車１２を回動させると、平歯車１１により共通のか
さ歯車９′が回転させられ、これにより各かさ歯車９が
回転して全ての支持軸８ａは同一方向に回動する。支持
軸８ａが回動すると連動リンク１０により保持枠６ａ，
６ｂが連動し、支持軸８ｂが支持軸８ａと同一方向に同
一角度だけ回動する。このような動作により、全ての支
持軸８は同一方向に同一角度だけ回動し、従って全ての
ローラー５の軸線７は、回転軸１の軸線１５に対して同
一方向に同一角度だけ傾斜した状態になる。また図１〜
図３の状態において駆動歯車１５を上述と逆方向に回動
させると、上述と同様な動作により、今度は全てのロー
ラー５の軸線７は、回転軸１の軸線１５に対して上述と
逆方向に同一角度だけ傾斜した状態になる。

【００１４】図４〜図６は図１〜図３に表した機構を簡
略化、概念化して示すもので、夫々の図では、右側に図
１の縦断面に対応する表示、左側に図２の横断面に対応
する表示を表している。図４は図１〜図３に示す状態と
同様に、ローラー５の軸線７と回転軸１の軸線１５が同
一方向の状態を示すもので、また図５は軸線７を軸線１
５に対して一方向に回動させた状態、図６は逆方向に回
動させた状態を示すものである。

【００１５】次に送り動作を説明する。まず回転軸１
を、図示を省略している駆動機構によりある一定方向に
回転させているとした場合、図１〜図４の状態では、ロ
ーラー５は単に回転軸１と共に回転するだけで、筒状部
３に軸線１５方向の力を及ぼさないので移動部材は停止
状態を維持する。そこで次に上述した動作により軸線７
を図５中に示すように角度Ａ、または図６中に示すよう
に角度−Ａだけ回動させると、ローラー５は回転軸１に
より回転させられた場合に、自体の軸線７と直交する方
向に転がって移動しようとし、一方、転がり方向以外の
移動は静止摩擦力により阻止されるので、ローラー５は
保持枠６、支持軸８等を介して筒状部３に軸線１５方向
の力を及ぼし、従って図４〜図６においては図示を省略
している上記移動部材２を回転軸１に沿って移動させ
る。即ち、図５の場合には移動部材は図中左側に送ら
れ、図６の場合には移動部材は図中右側に送られる。そ
して、送り速度は角度｜Ａ｜を大きくするほど速くする
ことができる。

【００１６】以上の動作からわかるように、上記の構成
では、回転軸１を一定方向に一定回転数で回転させてい
ながら、ローラー５の軸線７と回転軸１の軸線１５との
角度Ａを制御することにより、移動部材２の送りの始
動、停止、送り速度の調節及び送り方向の変更を行うこ
とができ、また始動、停止時には、上記角度Ａを徐々に
変えるようにすることにより、加速度の急速な変動を避
けることができる。

【００１７】次に図７〜図１１は本発明の実施例２に対
応するもので、図７は側面図、図８は図７のＡ−Ａ断面
図、図９〜図１１は要部の拡大断面図である。これらの
図において、符号２１は上記回転軸１と同様な回転軸で
あり、２２はこの回転軸２１の外側に遊嵌させた移動部
材である。この移動部材２２は回転軸２１に遊嵌させた
一対のリング状部材２３ａ，２３ｂを具えており、これ
らのリング状部材２３ａ，２３ｂは、連結棒２４の両端
に設けた球面部２５の夫々を球面軸受２６により保持し
て連結している。連結棒２４は回転軸２１の１２０度毎
に対応させた３個所に設置している。このような構成に
よりリング状部材２３ａ，２３ｂは所定範囲で相対的に
回動可能なように連結されている。そして一方側、図中
左側のリング状部材２３ｂの外周には平歯車２７を形成
すると共に、図中右側のリング状部材２３ａにはモータ
２８を設置して、その駆動軸２９に固定した駆動歯車３
０を上記平歯車２７に螺合させている。またリング状部
材２３ａ，２３ｂ間には、上記連結棒２４間の３個所に
おいてローラー３１を回転可能に支持している。ローラ
ー３１は中間部が凹んだ鼓状の形状としており、両端側
に凹部を形成して内部に複数のボール３２を保持してい
る。一方、リング状部材２３ａ，２３ｂの夫々には上記
ボール３２と係合する球面部３３を形成しており、これ
らの球面部３３にローラー３１の両端側の凹部内のボー
ル３２を係合することにより、リング状部材２３ａ，２
３ｂ間にローラー３１を回転可能に支持しており、この
状態においてローラー３１は回転軸１の外周に圧接する
ように構成している。上記ローラー３１に係る両端側の
球面部３３の中心と、連結棒２４に係る両端側の球面部
２５の中心間の距離は等しく設定しており、従って上述
したように一対のリング状部材２３ａ，２３ｂを相対的
に回動させる場合に、ローラー３１と連結棒２４が干渉
しない。

【００１８】以上の構成において図７〜図９の状態、即
ちローラー３１の軸線３４と回転軸２１の軸線３５が同
一方向にある状態からモータ２８を駆動して駆動軸２９
に固定した駆動歯車３０により平歯車２７を回動させる
と、リング状部材２３ｂはリング状部材２３ａに対して
一方向に回動する。このような回動によりリング状部材
２３ｂを図１０中の矢印方向に動かすとすると、ローラ
ー３１の軸線３４は、回転軸２１の軸線３５に対して角
度Ａだけ傾斜した状態となり、図１１中の矢印方向に動
かすとすると、ローラー３１の軸線３４は角度−Ａだけ
傾斜した状態となる。

【００１９】以上の動作により、回転軸１の外周に圧接
させているローラー３１の軸線３４を、回転軸２１の軸
線３５に対して同一方向の状態から正、逆方向に傾斜さ
せた状態とすることができ、こうして実施例１の動作と
同様に、回転軸２１を回転状態に維持したまま移動部材
２２の送りの始動、停止、送り速度の調節及び送り方向
の変更を行うことができ、また始動、停止時には、上記
角度Ａを徐々に変えるようにすることにより、加速度の
急速な変動を避けることができる。

【００２０】図１２は本発明の実施例３に対応するもの
で、この実施例は実施例２の移動部材２２（２２ａ，２
２ｂ，２２ｃ）の複数を共通の回転軸２１に取り付けた
実施例を示すものである。このような構成において、回
転軸２１は一定方向に一定回転数で回転させていなが
ら、夫々の移動部材２２のモータ２８を個々に制御して
各移動部材２２のローラー５の軸線７の方向を夫々制御
すると、夫々の移動部材２２の送りを独立に制御するこ
とができる。例えば図１２の実施例では、図中中央の移
動部材２２ｂは停止状態であると共に、左側の移動部材
２２ｃは左方向、右側の移動部材２２ａは右方向に送ら
れている。このように複数の移動部材２２ａを独立に送
り制御することにより、例えば夫々の移動部材２２ａを
構成要素とするリンク機構を動作させる等の関連を有す
る複雑な動作を行わせることができる。

【００２１】次に図１３〜図１７は本発明の実施例４に
対応するもので、図１３は縦断面図、図１４，１５，１
６は、夫々図１３のＡ−Ａ線，Ｂ−Ｂ線，Ｃ−Ｃ線横断
面図であり、また図１７は動作を示す説明図である。こ
れらの図において、符号４１は上記回転軸１と同様な回
転軸であり、４２はこの回転軸４１の外側に遊嵌させる
移動部材であり、この移動部材４２は筒状部４３を具え
ており、この筒状部４３にモータ内蔵の作動装置４４を
設置している。また符号４５（４５ａ，４５ｂ，４５
ｃ）は筒状部４３の内側において回転軸４１に遊嵌する
作動リングである。この作動リング４５は、外側の支持
リング４６の内側に軸受４７を介して圧接用リング４８
を回転可能に保持した構成である。そしてこの作動リン
グ４５は、支持リング４６の直径位置の外側を筒状部４
３に回動可能に支持している。即ち、支持リング４６の
直径位置の外側には軸保持用凹部４９を設けており、筒
状部４３からこの凹部４９内に支持軸５０の先端部を係
合させることにより、この係合部分を支点として支持リ
ング４６、そして圧接用リング４８を回動可能に支持す
る構成である。支持軸５０はねじ部５１により進退可能
に構成しており、従って作動リング４５の支持位置は直
径方向に調節可能となっている。

【００２２】こうして図１３中の最も右側の作動リング
４５ａは、図１４に示すように圧接用リング４８の内壁
が回転軸４１の左側の表面に圧接するように支持軸５０
により回転可能に支持している。同様に、図１３中の中
間の作動リング４５ｂは、図１５に示すように回転軸４
１の左側表面から１２０度右上側に隔たった表面に圧接
用リング４８の内壁が当接するように支持軸５０により
回転可能に支持している。さらに同様に、図１３中の最
も左側の作動リング４５ｃは、図１６に示すように回転
軸４１の左側表面から１２０度右下側に隔たった表面に
圧接用リング４８の内壁が当接するように支持軸５０に
より回転可能に支持している。こうして移動部材４２
は、回転軸４１の外周の１２０度隔たった３点において
圧接用リング４８の内壁が圧接している作動リング４５
により回転軸４１と同軸状態に支持される。

【００２３】図１３及び図１４〜図１６に示されるよう
に、夫々の作動リング４５ａ，４５ｂ，４５ｃの支持リ
ング４６には回動支点から離れた位置に夫々作動片５２
ａ，５２ｂ，５２ｃを突設している。一方、筒状部４３
の図中右端側には作動筒５３を嵌合して回転軸４１の軸
方向に移動可能に構成しており、この作動筒５３を上記
作動装置４４から伸縮駆動する作動杆５４により移動さ
せる構成としている。そして作動筒５３と夫々の作動リ
ング４５ａ，４５ｂ，４５ｃに設けた作動片５２ａ，５
２ｂ，５２ｃ間にリンク５５ａ，５５ｂ，５５ｃを連結
している。尚、図１３ではリンク５５ｂ，５５ｃの表示
を省略している。

【００２４】以上の構成において図１３の状態から作動
装置４４を動作させ、作動杆５４を作動装置４４内に短
縮する方向に駆動すると、作動筒５３が図中左方向に移
動し、リンク５５ａ，５５ｂ，５５ｃを介して夫々の作
動片５２ａ，５２ｂ，５２ｃを押す。このため夫々の作
動リング４５ａ，４５ｂ，４５ｃは支持軸５０により支
持されている個所を支点として回動する。このような作
動リング４５ａ，４５ｂ，４５ｃの回動に際して、夫々
の圧接用リング４８が、その内壁を回転軸４１の表面に
圧接したまま支障なく回動するように、夫々の圧接用リ
ング４８の内壁は凸曲面５６として形成している。

【００２５】以上の動作において、全ての作動リング４
５ａ，４５ｂ，４５ｃの圧接用リング４８は回転軸４１
の表面側からみた角度が全て同様となるように連動して
傾斜する。この状態において回転軸４１が回転している
場合には、上記ローラーと同様に作用し、ころがり摩擦
力と静止摩擦力との大きな差により、圧接用リング４８
の回転の軸線５７と回転軸４１の軸線５８との成す角度
をリード角として推進力を受け、支持リング４６と支持
軸５０を介して移動部材４２を移動させる。例えば圧接
用リング４８ａが図１７中の右側に示す状態においては
正送り、左側に示す状態においては逆送り、そして中央
に示す状態では停止の動作を行うことができる。

【００２６】こうしてこの実施例では、上述の実施例の
ローラーを用いたものと同様に、回転軸４１を一定方向
に一定回転数で回転させていながら、移動部材４２の送
りの始動、停止、送り速度の調節及び送り方向の変更を
行うことができ、また始動、停止時には、徐々に送り速
度を変えるようにすることにより、加速度の急速な変動
を避けることができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明は以上のとおりであるので、以下
に示すような効果がある。 移動部材の始動、停止及び送り方向の変更や送り速度
の調節を、回転軸の始動、停止、回転方向の変更、回転
数の調節等の回転軸側の制御を必要とせずに、移動部材
側で行うことができ、制御機構を簡素化することができ
る。 移動部材の始動時、停止時において、回転軸の回転数
を徐々に変更する等の制御を必要とせずに、緩やかな始
動及び停止を行うことができ、このような機能を付加し
ても制御機構が複雑とならない。 共通の回転軸に複数の移動部材を装着して、夫々独立
に送り動作を行うことができ、複雑な関連動作を容易に
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１の機構を表した縦断面図で
ある。

【図２】 本発明の実施例１の機構を表した横断面図で
ある。

【図３】 本発明の実施例１の機構を表した要部拡大説
明図である。

【図４】 本発明の実施例１の機構を簡略化、概念化し
て示す動作説明図１である。

【図５】 本発明の実施例１の機構を簡略化、概念化し
て示す動作説明図２である。

【図６】 本発明の実施例１の機構を簡略化、概念化し
て示す動作説明図３である。

【図７】 本発明の実施例２の機構を表した側面図であ
る。

【図８】 図７のＡ−Ａ断面図である。

【図９】 本発明の実施例２の機構を表した要部の拡大
断面図１である。

【図１０】 本発明の実施例２の機構を表した要部の拡
大断面図２である。

【図１１】 本発明の実施例２の機構を表した要部の拡
大断面図３である。

【図１２】 本発明の実施例３の機構を表した側面図で
ある。

【図１３】 本発明の実施例４の機構を表した縦断面図
である。

【図１４】 図１３のＡ−Ａ線横断面図である。

【図１５】 図１３のＢ−Ｂ線横断面図である。

【図１６】 図１３のＣ−Ｃ線横断面図である。

【図１７】 本発明の実施例４の機構の動作を示す説明
図である。

【符号の説明】

１ 回転軸 ２ 移動部材 ３ 筒状部 ４ フランジ状部 ５ ローラー ６ 保持枠 ７ 軸線 ８（８ａ，８ｂ） 支持軸 ９，９′ かさ歯車 １０ 連動リンク １１ 平歯車 １２ 駆動歯車 １３ モータ １４ 駆動軸 １５ 軸線 ２１ 回転軸 ２２ 移動部材 ２３ａ，２３ｂ リング状部材 ２４ 連結棒 ２５ 球面部 ２６ 球面軸受 ２７ 平歯車 ２８ モータ ２９ 駆動軸 ３０ 駆動歯車 ３１ ローラー ３２ ボール ３３ 球面部 ３４，３５ 軸線 ４１ 回転軸 ４２ 移動部材 ４３ 筒状部 ４４ 作動装置 ４５ 作動リング ４６ 支持リング ４７ 軸受 ４８ 圧接用リング ４９ 凹部 ５０ 支持軸 ５１ ねじ部 ５２ 作動片 ５３ 作動筒 ５４ 作動杆 ５５ リンク ５６ 凸曲面 ５７ 軸線

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸の外側に移動部材を遊嵌し、移動
   部材には回転軸の外周に複数のローラーを圧接させた状
   態で支持すると共に、これらのローラーの軸線と回転軸
   の軸線の成す角度を調節する手段を移動部材に構成した
   ことを特徴とする直線送り機構
2. 【請求項２】 ローラーを保持枠に回転可能に支持する
   と共に、この保持枠に、ローラーの軸線と直角をなす支
   持軸を構成して、この支持軸を移動部材に回動可能に支
   持し、支持軸の回動により、ローラーの軸線と回転軸の
   軸線との成す角度を調節する構成とした請求項１記載の
   直線送り機構
3. 【請求項３】 移動部材には回転軸の軸方向に所定距離
   隔てて遊嵌した一対のリング状のローラー支持部を構成
   し、複数のローラーの夫々の両端側を球面軸受により回
   転及び傾斜可能にローラー支持部に支持すると共に、移
   動部材には一対のローラー支持部を相対的に回動させる
   機構を構成したことを特徴とする請求項１記載の直線送
   り機構
4. 【請求項４】 回転軸の外側に移動部材を遊嵌すると共
   に、外側の支持用リングの内側に軸受を介して圧接用リ
   ングを回転可能に保持してなる作動リングの複数を回転
   軸の外側に遊嵌し、夫々の作動リングは、圧接用リング
   の内壁を回転軸の外周の所定位置に圧接させた状態で支
   持用リングの直径位置の外側を移動部材に回動可能に支
   持すると共に、移動部材には、夫々の支持用リングを回
   動させるための手段を構成したことを特徴とする直線送
   り機構