JPH09329210A - 自動往復移動機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課 題】 ネジ付きシャフトの回転運動をこれにピン
係合させたスライダの往復運動に変換する自動往復移動
機械であって、シャフトのネジ溝加工を通常の加工精度
で行うことができ、しかもピンの形状は格別に制約され
ず、ピンに無理な力がかからない構造の自動往復移動機
械を提供する。 【解決手段】 一端をネジ溝切り上げ部３とした互いに
逆ネジのネジ付きシャフト1A,1B を並列配置して同じ向
きに軸回転させ、ネジ溝切り上げ部の所で相手方のネジ
付きシャフトのネジ溝２に交番的に係合するピン8A,8B
と、係合時ロッキングボール10を嵌合させて位置を安定
する受け溝9A,9B とを有するクラッチ７をスライダ６に
搭載した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動往復移動機械
に関し、特にシャフトの軸回転運動をそのシャフトに係
合させたスライダの往復移動に変換する自動往復移動機
械に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動往復移動機械、なかでも特に、螺旋
状のネジ溝を設けたシャフトの軸回転運動をこれに係合
するスライダの往復移動に変換する機械については、機
械設計便覧編集委員会編集「新版 機械設計便覧」昭和
50年11月15日 第２刷発行、丸善株式会社、第1728〜17
53頁“往復運動機構”、に記載されているように、
（Ｉ）右螺旋と左螺旋を８の字型に交差させて刻んで連
続ネジ溝とした１本のシャフト（“円筒カム”；前記文
献第1730頁参照）を１方向に回転させ、この８の字型の
連続ネジ溝にピン付きスライダのピン（このピンの形状
が舟形のものを“舟形片”という）をはめ込むことによ
り、このスライダを往復運動させる“立体カム”、およ
び（II）斜め方向に捻じったＳ字型の１本の周回ネジ溝
を設けたシャフト（“円筒カム”；前記文献第1733頁参
照）を１方向に回転させ、このＳ字型の周回ネジ溝に直
接ピン付きスライダをはめ込んでこのスライダを往復運
動させる“行程を周期的に変えるカム”、が知られてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記（Ｉ）の“立体カ
ム”で“１本のシャフトに右螺旋と左螺旋の８の字型の
連続ネジ溝”、（II）の“行程を周期的に変えるカム”
で“１本のシャフトに斜め方向捻じったＳ字型の周回ネ
ジ溝”を機械加工するには、“半円状の反転ネジ溝部
分”の曲率を高精度で切削加工しなければならないとい
う問題点がある。

【０００４】さらに、（Ｉ）では、“はめ込みピン”を
“舟形片”に加工して“ネジ溝の交差点での誤進入や突
き当たり停止”を防止しなければならないという制約が
あり、また、（II）では、往復移動距離を長くすると、
回転する周回ネジ溝からピンに対し横方向の力ばかりが
増大してかかることになり、“はめ込みピンは摩耗増大
や破損をきたすだけでなく、往復移動しなくなる”とい
う問題点がある。

【０００５】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、
ネジ付きシャフトの回転運動をこれにピン係合させたス
ライダの往復運動に変換する自動往復移動機械であっ
て、シャフトのネジ溝加工を通常の加工精度で行うこと
ができ、しかもピンの形状は格別に制約されず、ピンに
無理な力がかからない構造の自動往復移動機械を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、互いに逆ネジ
の関係でネジを切られかつ夫々のネジ溝の一端がネジ溝
切り上げ部であり、自身の一端が相手の他端近くのネジ
溝に対面するように並列配置された少なくとも１対のネ
ジ付きシャフトと、これらネジ付きシャフトの軸両端部
を回動自在に支持する枠台と、これらネジ付きシャフト
を同じ向きに軸回転させるシャフト回転装置と、これら
ネジ付きシャフトを夫々摺動可能に貫通させる貫通孔を
有し各貫通孔にこれらネジ付きシャフトを夫々貫通させ
るとともに、これらネジ付きシャフトのネジ溝に交互に
係合し得るピンを両端に有しかつこれらのピンに対応す
る受け溝を胴体に互いに隣接させて有するクラッチ、お
よび一定の向きの押し力を受けながらクラッチの２つの
受け溝に交互に嵌合してクラッチをピンとネジ溝との係
合位置に安定させ得るロッキングボールを搭載したスラ
イダとからなることを特徴とする自動往復移動機械であ
る。

【０００７】本発明に係るネジ付きシャフトのネジとし
ては角ネジが好ましい。また、ロッキングボールに及ぼ
す一定の向きの押し力は、スライダに開けたスプリング
収納孔に収めたスプリングによって付与するのが好まし
い。本発明においてはさらに、スライダを補助的に支持
しスライダの直進性を高める直動案内装置を備えること
が好ましい。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の自動往復移動機
械の外観斜視図である。図１において、１はネジ付きシ
ャフトで添符号Ａ、Ｂは対の一と他、２はネジ溝、３は
ネジ溝切り上げ部、４は枠台、40は軸受、５はシャフト
回転装置、50はドライブホイール、51はシャフトドライ
ブリブ、６はスライダ、60は貫通孔である。

【０００９】図１に示すように、本発明によれば、互い
に逆ネジの関係でネジを切られ、かつ夫々のネジ溝２の
一端がネジ溝切り上げ部３である少なくとも１対のネジ
付きシャフト１Ａ、１Ｂが、自身の一端（すなわちネジ
溝切り上げ部３のある側の端）が相手の他端（すなわち
ネジ溝切り上げ部３のない側の端）近くのネジ溝に対面
するように並列配置される。

【００１０】なお、「ネジ溝切り上げ部」とは、ネジ付
きシャフトにおいて、ネジ溝の端に行くほどネジ溝深さ
が浅くなるようにネジ切り加工された区間のことであ
る。ここでは、ネジ付きシャフト１Ａを右ネジとしネジ
溝切り上げ部３を図の手前側（左下側）、ネジ付きシャ
フト１Ｂを左ネジとしネジ溝切り上げ部３を図の奥側
（右上側）にして、互いに並列に配置した例を示す。

【００１１】ネジ付きシャフト１のネジとしては、公知
の形態のものを使用できるが、角ネジが最適である。そ
して、対をなす角ネジ付きシャフトは、それらの径、角
ネジピッチ、角ネジ溝の幅と深さ、角ネジ頭幅が互いに
等しく、かつ、互いの角ネジ溝の向き合いが一致するよ
うに並列配置されるのが好ましい。

【００１２】ネジ付きシャフト１Ａ、１Ｂは、枠台４に
より、例えば軸受40を介して軸両端部を回動自在に支持
され、シャフト回転装置５によって同じ向きに軸回転さ
せられる。このシャフト回転装置５は、例えば図示のよ
うに、ネジ付きシャフト１Ａ、１Ｂの一端部の適当な位
置にシャフトドライブリブ51Ａ、51Ｂを取り付け、これ
らシャフトドライブリブ51Ａ、51Ｂの周面に例えばゴム
製のドライブホイール50の周面を当接させるように構成
すればよい。

【００１３】ドライブホイール50を回転させる動力源と
しては電動機（モータ）や内燃式エンジン等を使用でき
るが、その他、例えば圧延ライン等で用いる場合には、
被圧延材搬送ロールの回転動力を流用してもよい。そし
て、ネジ付きシャフト１Ａ、１Ｂには、これらを夫々摺
動可能に貫通させる貫通孔60を有し、内部に後述の諸部
材を搭載したスライダ６が係合する。このスライダ６
は、貫通孔60にネジ付きシャフト１Ａ、１Ｂが貫通した
状態で、ネジ付きシャフト１Ａ、１Ｂが作る軌道上の双
方のネジ溝切り上げ部３で挟まれた区間を移動できる。

【００１４】ネジ溝切り上げ部３が対面する相手のネジ
溝２の位置は、そのネジ溝２の他端から近い位置ではあ
るが、スライダ６のサイズを考慮して距離に余裕をもた
せるのが好ましい。なお、図１では、ネジ付きシャフト
を１対とした例を示したが、スライダ６の面積を大きく
したいときなどには、本発明の自動往復移動機械を複数
対のネジ付きシャフトを用いて構成することもできる。

【００１５】次に、スライダ６の内部構造とその自動往
復動作を説明する。図２は、自動往復移動の動作説明図
であり、（ａ）は往路進行時を示す図１のＡＡ断面図、
（ｂ）は往路から復路へのスイッチ状態を示す断面図で
ある。図２において、７はクラッチ、８はピン、９は受
け溝、10はロッキングボール、11はスプリング、12はス
プリング収納孔、13はスプリング押さえである。なお、
図１と同一部材には同一符号を付し説明を省略する。

【００１６】先に、スライダ６の内部構造について述べ
る。図２に示すように、スライダ６は、貫通孔60の内部
のネジ付きシャフト１Ａ、１Ｂのネジ溝２に交互に係合
し得るピン８Ａ、８Ｂを両端に、かつピン８Ａ、８Ｂに
対応する２つの受け溝９Ａ、９Ｂを胴体に、夫々有する
クラッチ７を搭載している。

【００１７】受け溝９Ａ、９Ｂはクラッチ７の胴体の略
中央部の互いに隣り合った位置に設けるのが好ましく、
また、これら受け溝９Ａ、９Ｂの中心軸間隔は、ネジ付
きシャフト１のネジ溝２のピッチと同一にしておくのが
望ましい。また、クラッチ７は、ピン８がネジ付きシャ
フト１に当接しない範囲でスライダ６内のネジ付きシャ
フト１Ａ、１Ｂ間を（図２の左右の方向に）移動可能と
し、ピン８の高さ、径はネジ溝２の深さ、幅より小さめ
にしておくのがよい。

【００１８】さらに、スライダ６は、一定の向き（図２
では下向き）の押し力を受けながらクラッチ７の２つの
受け溝９Ａ、９Ｂに交互に嵌合してクラッチ７をピン８
とネジ溝２との係合位置に安定させ得るロッキングボー
ル10を搭載している。受け溝９の溝幅はロッキングボー
ル10の直径に比し等しいかまたはわずかに大きめ、溝深
さはロッキングボール10の半径に比し等しいかまたはわ
ずかに小さめにしておくのがよい。

【００１９】そして、ロッキングボール10に一定の向き
の押し力を及ぼすには、図示のように、スライダ６内の
ロッキングボール10を収めるべき部位に、ロッキングボ
ール10の直径よりわずかに大きめの孔径のスプリング収
納孔12を設け、そこにスプリング11を収納し、このスプ
リング11を背後からスプリング押さえ13で押さえ込み、
ロッキングボール10をスプリング11とクラッチ７の胴面
とで挟み込んで、スプリング収納孔12の内側開口部付近
で浮沈させるようにするのが好ましい。

【００２０】なお、ロッキングボール10を無理なく浮沈
させ、かつクラッチ７をスライダ６に緩みなく安定させ
るためには、適切なバネ定数のスプリング11を選択し、
スプリング押さえ13の押し込み量を調節して、ロッキン
グボール10に及ぼす押し力を調整すればよい。次に、自
動往復移動機構について述べる。

【００２１】いま、図２（ａ）では、ロッキングボール
10が受け溝９Ａに嵌合してクラッチ７を安定させ、ピン
８Ａがネジ付きシャフト１Ａのネジ溝２に係合してい
る。そして、このネジ付きシャフト１Ａは、図２（ａ）
でみて上方の端に図２（ｂ）に示すようにネジ溝切り上
げ部３がある。そこで、運転初期にクラッチ７のピン８
が係合している側のネジ付きシャフト１のネジ溝切り上
げ部３に近づく向きを往路とし、その逆の向きを復路と
する。図２では上向きが往路である。本発明において
は、この初期係合状態を運転前に確認しておく必要があ
る。これにはスライダ６に覗き窓を設ける等の措置によ
り対処可能である。

【００２２】前述のように、ここで例示したネジ付きシ
ャフト１は、１Ａが右ネジ、１Ｂが左ネジである。よっ
て、ネジ付きシャフト１Ａ、１Ｂを図２の下側から見て
共に左回りに軸回転させることにより、ネジ付きシャフ
ト１Ａのネジ溝２は外部に対して下向きに進むから、そ
のネジ溝２に係合するピン８Ａをもつクラッチ７を搭載
するスライダ６は上向き、すなわち往路を進む。

【００２３】やがて、ピン８Ａはネジ溝切り上げ部３に
到達する。このとき、図２（ｂ）に示すように、クラッ
チ７の一端のピン８Ａがネジ付きシャフト１Ａのネジ溝
２から押し出され、同時にロッキングボール10にはこれ
を受け溝９Ａから９Ｂに移すような力が働く。ネジ付き
シャフト１Ａ、１Ｂのネジ溝２の中心は半回転毎に互い
に向き合うので、例えば、半回転でピン１Ａが半分だけ
押し出され、同時にロッキングボール10の中心が受け溝
９Ａ、９Ｂの境界からやや受け溝２Ｂの側に移動し、か
つピン２Ｂがネジ付きシャフト１Ｂのネジ頭に軽く接す
るようにクラッチ７を設計しておけば、ネジ付きシャフ
ト１Ｂのネジ溝２が到着すると、ピン８Ｂがそこに嵌ま
り込み、かつロッキングボール10が受け溝９Ｂに嵌合し
てクラッチ７を半固定的に安定させる。

【００２４】ネジ付きシャフト１Ｂは左ネジで左回りに
軸回転しネジ溝２は外部に対して上向きに進んでいるか
ら、そのネジ溝２に係合するピン８Ｂをもつクラッチ７
を搭載するスライダ６は、今度は下向き、すなわち復路
を進む。そして、ピン８Ｂが復路の終点（ネジ付きシャ
フト１Ｂのネジ溝切り上げ部３）に達すると、再びピン
８Ａとネジ付きシャフト１Ａのネジ溝２とが係合する状
態に切り換わってスライダ６は往路を進み、以下上記動
作が繰り返される。

【００２５】このように、本発明によれば、スライダ６
に搭載されたクラッチ７が、互いに逆ネジを切られ同じ
向きに回転する一対のネジ付きシャフト１のネジ溝切り
上げ部３のところで対の相手方に自動的に乗り移ること
ができるので、スライダ６はネジ付きシャフト１に沿っ
て双方のネジ溝切り上げ部３の間の区間を自動的に往復
移動することができる。

【００２６】本発明の自動往復移動機械におけるネジ付
きシャフト１は、互いに逆ネジで夫々のネジ切り加工の
終端部がネジ溝切り上げ状となった角ネジ付きシャフト
が好適であり、またクラッチ７は胴体の略中央部に断面
半円状の受け溝９を２個設け、両端にピン８を設けた丸
棒が好適である。この種の部材は、通常の機能を備えた
汎用の旋盤があれば、容易にしかも高精度に切削加工で
きる。

【００２７】本発明においてはさらに、スライダを補助
的に支持しスライダの直進性を高める直動案内装置を備
えることが好ましい。図３は、直動案内装置の取り付け
例を示す斜視図であり、直動案内装置が連結板14、直動
案内軸受15、直動案内シャフト16で構成されている。な
お、図１と同一部材には同一符号を付し説明を省略す
る。図３に示すように、スライダ６に例えばリニヤブッ
シュ、リニヤベアリング等の直動案内軸受15を連結板14
等で堅牢に固定し、この直動案内軸受15に例えばリニヤ
摺動シャフト等の直動案内シャフト16を貫通させ、直動
案内シャフト16の両端を枠台４に堅牢に取り付けること
で、スライダ６をより一層精密に直動させることができ
る。

【００２８】なお、本発明の自動往復移動機械は、ゴ
ム、プラスチック、非鉄金属、合金、鉄鋼、あるいはそ
れらの複合材など各種の汎用素材を適材適所に使用する
ことによって容易に構成することができる。

【００２９】

【実施例】図４は、本発明の自動往復移動機械を圧延機
のロール研磨機に適用した実施例を示す斜視図である。
図４において、20は研磨用筒、21は研磨用筒支持継手、
22は押付力調整・振動吸収スプリング、23は筒状の柄、
24は柄固定部、25は脚、26は高さ・角度調節用締付けボ
ルト、27は長穴、28は回り止めピン、29は長さ調節用締
付けハンドルである。なお、図３と同一部材には同一符
号を付し説明を省略する。

【００３０】図４に示すように、この圧延機のロール研
磨機は、図３に示した自動往復移動機械と、自動往復移
動機械の連結板14上に固定された脚25と、高さ・角度調
節用締付けボルト26で脚25に締付けられた柄固定部24
と、長穴27を有し柄固定部24に挿入され長さ調節用締付
けハンドル29で締付けられた柄23と、押付力調整・振動
吸収スプリング22を介装されて柄23に挿入され、柄23に
開けた長穴27に差し込んだ回り止めピン28により固定さ
れる研磨用筒支持継手21と、研磨用筒支持継手21により
両端を支持される研磨用筒20とで構成されている。

【００３１】研磨用筒20としては、ゴム製または鉄製の
円筒に＃50エメリーペーパを貼り付けたものが使用でき
る。この研磨円筒20は、押付力調整・振動吸収スプリン
グ22、長さ調節用締付けハンドル29、および高さ・角度
調節用締付けボルト26で、研磨位置と押付力とを調整さ
れ、圧延機のロール面に回転可能に押し当てられる。こ
の圧延機のロール研磨機の足回りである自動往復移動機
械に関しては、ネジ付きシャフト１Ａ、１Ｂが夫々ネジ
切り部の終端をネジ溝切り上げ部とした同じ規格の右角
ネジ、左角ネジを切られており、初期状態のスライダ６
内のクラッチ７のピンは、図２（ａ）に示したように右
角ネジのネジ付きシャフト１Ａのネジ溝に嵌まってい
る。また、ドライブホイール50はゴム製で、この自動往
復移動機械をセットしたとき圧延機の搬送ローラに丁度
当接するように取り付けられている。

【００３２】そこで、この圧延機のロール研磨装置をセ
ッティング後、研磨用筒20が押し当てられている圧延ロ
ール（図示せず）を回転させ、かつドライブホイール50
が当接する搬送ロール（図示せず）を図４の左下（手前
側）から見て右回りに回転させると、ドライブホイール
50は左回りに、そしてこれに接触するシャフトドライブ
リブ51Ａ、51Ｂは右回りに軸回転するから、ネジ付きシ
ャフト１Ａは右角ネジの切り込み始端側（図の右上側）
から見て逆回り（左回り）に軸回転することとなり、図
２で説明したように、スライダ６がネジ付きシャフト１
に沿って自動往復移動し、圧延ロール面がスパイラル状
に自動研磨されていく。

【００３３】このように、本発明の自動往復移動機械を
圧延機のロール研磨装置に適用することにより、圧延機
のロールをオンラインで直接自動研磨できる。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、従来ほど高精度の加工
手段を必要とせず、汎用の旋盤で十分加工でき、しかも
一対のネジ付きシャフトを同じ向きに軸回転させるだけ
でこれに係合させたスライダを自動的に往復移動でき、
圧延機ロールのオンライン研磨作業等の自動化に好適に
使用できる自動往復移動機械が実現するという優れた効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動往復移動機械の外観斜視図であ
る。

【図２】自動往復移動の動作説明図であり、（ａ）は往
路進行時を示す図１のＡＡ断面図、（ｂ）は往路から復
路へのスイッチ状態を示す断面図である。

【図３】直動案内装置の取り付け例を示す斜視図であ
る。

【図４】本発明の自動往復移動機械を圧延機のロール研
磨機に適用した実施例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ ネジ付きシャフト ２ ネジ溝 ３ ネジ溝切り上げ部 ４ 枠台 ５ シャフト回転装置 ６ スライダ ７ クラッチ ８ ピン ９ 受け溝 10 ロッキングボール 11 スプリング 12 スプリング収納孔 13 スプリング押さえ 14 連結板 15 直動案内軸受 16 直動案内シャフト 20 研磨用筒 21 研磨用筒支持継手 22 押付力調整・振動吸収スプリング 23 柄 24 柄固定部 25 脚 26 高さ・角度調節用締付けボルト 27 長穴 28 回り止めピン 29 長さ調節用締付けハンドル 40 軸受 50 ドライブホイール 51 シャフトドライブリブ 60 貫通孔 添符号Ａ、Ｂ 対の一と他

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 月崎 孝一 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者 小柴 純夫 千葉県夷隅郡御宿町浜555

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに逆ネジの関係でネジを切られかつ
   夫々のネジ溝の一端がネジ溝切り上げ部であり、自身の
   一端が相手の他端近くのネジ溝に対面するように並列配
   置された少なくとも１対のネジ付きシャフトと、これら
   ネジ付きシャフトの軸両端部を回動自在に支持する枠台
   と、これらネジ付きシャフトを同じ向きに軸回転させる
   シャフト回転装置と、これらネジ付きシャフトを夫々摺
   動可能に貫通させる貫通孔を有し各貫通孔にこれらネジ
   付きシャフトを夫々貫通させるとともに、これらネジ付
   きシャフトのネジ溝に交互に係合し得るピンを両端に有
   しかつこれらのピンに対応する受け溝を胴体に互いに隣
   接させて有するクラッチ、および一定の向きの押し力を
   受けながらクラッチの２つの受け溝に交互に嵌合してク
   ラッチをピンとネジ溝との係合位置に安定させ得るロッ
   キングボールを搭載したスライダとからなることを特徴
   とする自動往復移動機械。
2. 【請求項２】 ネジ付きシャフトのネジが角ネジである
   請求項１記載の自動往復移動機械。
3. 【請求項３】 ロッキングボールに及ぼす一定の向きの
   押し力を、スライダに開けたスプリング収納孔に収めた
   スプリングによって付与する請求項１または２に記載の
   自動往復移動機械。
4. 【請求項４】 スライダを補助的に支持しスライダの直
   進性を高める直動案内装置をさらに備えた請求項１、２
   または３に記載の自動往復移動機械。