JPH11236951A - 直動機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 撓み噛み合い式歯車装置を減速機構として利
用して、小型でコンパクトな直動機構を実現すること。 【解決手段】 直動機構１１は、送りねじ軸３１と、こ
の送りねじ軸３１の回転により当該送りねじ軸３１に沿
って直線往復移動可能なナット３２と、送りねじ軸３１
を減速回転させる撓み噛み合い式歯車装置２とを有し、
撓み噛み合い式歯車装置２のカップ状の可撓性外歯歯車
２２が送りねじ軸３１の軸端部分に一体成形されてい
る。カップリングが不要となるので、直動機構のねじり
剛性の低下や、軸心のずれが発生しない。さらには、直
動機構の軸線方向の長さを短くでき、設置スペースも少
なくて済む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータ等から得ら
れる出力回転を減速して直線運動に変換するために用い
られる直動機構に関するものである。更に詳しくは、減
速機構として撓み噛み合い式歯車装置を備えた直動機構
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に直動機構は、モータ等の回転駆動
源に対して減速機を介して連結され、回転運動を直線往
復運動に変換するものである。典型的な直動機構は、回
転運動を直線運動に変換する機構として送りねじ機構を
備えている。この送りねじ機構を構成している送りねじ
軸はカップリングを介して減速機の減速回転出力部材に
連結固定して使用される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図２には、一般的に使
用されている撓み噛み合い式歯車装置を減速機として利
用して直動機構を構成した場合に考えられる構成を示し
てある。

【０００４】この直動機構１は、モータ等の回転駆動源
（図示せず）から出力される高速回転を減速する減速機
構としての撓み噛み合い式歯車装置２と、この装置２か
ら出力される減速回転運動を直線往復運動に変換する送
りねじ機構３と、撓み噛み合い式歯車装置２と送りねじ
機構３を連結しているカップリング４とから基本的に構
成されている。

【０００５】撓み噛み合い式歯車装置２は、環状の剛性
内歯歯車２１と、この内側に配置されているカップ状の
可撓性外歯歯車２２と、この内側にはめ込まれている波
動発生器２３とを備えている。カップ状の可撓性外歯歯
車２２は、円筒状の胴部２２ａと、この胴部の一端に連
続して半径方向の内側に延びている環状のダイヤフラム
２２ｂと、このダイヤフラム２２ｂの中心部分に連続し
ている円盤状のボス２２ｃとを備えている。波動発生器
２３は、外歯２２ｄが形成されている胴部２２ａの内側
にはめ込まれており、当該外歯２２ｄが形成されている
部分を楕円状に撓めて、当該楕円の長軸方向の両端位置
で両歯車を噛み合い状態としている。この波動発生器は
不図示のモータ等の高速回転駆動源に連結されている。

【０００６】波動発生器２３が高速回転すると、両歯車
２１、２２の噛み合い位置が円周方向に移動する。両歯
車２１、２２には一般に２ｎ枚（ｎは正の整数）の歯数
差があり、この歯数差に応じて大幅に減速された減速回
転が両歯車の一方から得られる。一般には、図に示すよ
うに、剛性内歯歯車２１が直動機構ハウジング１ａに固
定されるので、カップ状の可撓性外歯歯車２２から減速
回転が出力される。

【０００７】送りねじ機構３は、送りねじ軸３１と、こ
の外周面に形成された送りねじ部に螺合しているナット
３２と、ナット３２に連結固定されている出力ロッド３
３と、出力ロッド３３の直動案内部として機能するガイ
ドシャフト３４および当該ガイドシャフト３４がしゅう
動可能に貫通している出力ロッド３３に開けたしゅう動
孔３５とを備えている。

【０００８】一方、カップリング４は、撓み噛み合い式
歯車装置２の可撓性外歯歯車２２のボス２２ｃに対して
同軸状態に連結固定されている連結用の軸部材４１と、
送りねじ軸３１の軸端に形成された支持用軸部分３５の
端に連続して一体成形されている連結用の軸部分４２
と、これらの軸部分４１、４２を相互に連結固定してい
る連結部材４３とを備えている。送りねじ軸３１の支持
用軸部分３５は、直動機構ハウジング１ａの内周面に対
してボールベアリング４４を介して、回転自在の状態で
支持されている。また、可撓性外歯歯車２２のボス２２
ｃに連結固定されている連結用の軸部分４１は、当該ボ
ス２２ｃに締結固定される大径のフランジ４１ａと、こ
のフランジ４１ａの反対側の面の中心から同軸状態で突
出している軸部分４１ｂから構成されている。

【０００９】このようにして直動機構１を構成した場合
には次のような解決すべき課題が発生する。

【００１０】まず、カップリング４を介して、回転出力
側と送りねじ機構の間が連結されているので、このカッ
プリング４を介在させることに起因して、直動機構１の
ねじり剛性が低下するおそれがある。

【００１１】また、カップリング４を介して連結されて
いる撓み噛み合い式歯車装置２と送りねじ機構３の間に
発生する軸心のずれが大きいと、無視しえない偏心回転
が発生し、その結果、送りねじ軸３１を支持しているベ
アリング４４に当該偏心回転に起因した繰り返し応力が
作用する。このために、ベアリング４４の疲れ寿命が低
下するおそあれがある。

【００１２】さらに、撓み噛み合い式歯車装置２と送り
ねじ機構３を連結するために、それぞれに、連結用の軸
部分４１、４２を配置し、これらの軸部分を連結部材４
３を介して軸線方向に連結しているので、直動機構１が
全体として軸線１０の方向に長くなり、大きな設置スペ
ースが必要となってしまう。

【００１３】一方、送りねじ機構３の側においては、そ
のナット３２の直動案内部として機能するしゅう動孔３
５は、ナット３２に連結された出力ロッド３３における
大径のフランジ部分に形成されるのが一般的である。ま
た、しゅう動孔３５のしゅう動抵抗を低減するためにリ
ニアブッシュ等が当該孔に組み込まれる。しかし、この
ような直動案内部は、径方向の寸法が大きく、直動機構
自体が大型化してしまい、やはり、設置スペースを多く
必要としてしまうという弊害が発生する。

【００１４】本発明の課題は、このような点を解消する
ことの可能な小型でコンパクトな構成の直動機構を提案
することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】図１には、本発明を適用
した直動機構を示してある。この直動機構１１におい
て、図２に示す直動機構１の各部分に対応する部位には
同一の符号を付して、それらの説明を省略する。

【００１６】本発明による直動機構１１は、送りねじ軸
３１と、この送りねじ軸３１の回転により当該送りねじ
軸３１に沿って直線往復移動可能なナット３２と、送り
ねじ軸３１を減速回転させる撓み噛み合い式歯車装置２
とを有し、撓み噛み合い式歯車装置２が、環状の剛性内
歯歯車２１と、この内側に配置されたカップ状の可撓性
外歯歯車２２と、この可撓性外歯歯車２２を半径方向に
撓めて部分的に剛性内歯歯車２１に噛み合わせると共に
両歯車２１、２２の噛み合い位置を円周方向に移動させ
る波動発生器２３とを備えている。

【００１７】この直動機構１１の特徴は、可撓性外歯歯
車２２が送りねじ軸３１の軸端部分に一体成形されてい
ることである。すなわち、当該可撓性外歯歯車２２は、
送りねじ軸３１の軸端部分に同軸状態に一体成形された
円盤状のボス２２ｃと、このボス２２ｃの外周縁から半
径方向の外側に広がっている環状のダイヤフラム２２ｂ
と、このダイヤフラム２２ｂの外周縁に連続して装置軸
線１０の方向に延びている円筒状の胴部２２ａと、この
胴部２２ａの外周面に形成されている外歯２２ｄとを備
えている。

【００１８】また、本発明の直動機構１１は、ナット３
２の回り止めとして機能すると共に当該ナット３２の案
内部材として機能するガイドシャフト３４を有してい
る。本発明による特徴は、このナット３２に、当該ガイ
ドシャフト３４がしゅう動可能に貫通している直動案内
用の孔３２ａが形成されている点である。

【００１９】さらに、本発明の特徴は、直動案内用の孔
３２ａの内周面には、ガイドシャフト３４と当該孔３２
ａの内周面の間のしゅう動抵抗を低減させるための樹脂
コーティング３６（図において斜線で示してある。）が
施されている点である。このような樹脂コーティングと
しては、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）コーティン
グを挙げることができる。

【００２０】

【発明の効果】本発明の直動機構１１では、送りねじ軸
３１とカップ状の可撓性外歯歯車２２とが一体成形され
ている。すなわち、単一の金属素材を加工して、送りね
じ軸３１の部分と、可撓性外歯歯車２２の部分とが形成
されている。従って、カップリング４（図２参照）を構
成する必要がない。この結果、カップリングによる直動
機構のねじり剛性の低下を解消できる。また、カップリ
ングによる軸心のずれが発生しないので、無視しえない
大きな偏心回転が発生することもなく、それに伴って発
生する弊害も解消できる。さらには、カップリングが不
要となるので、その分直動機構の軸線方向の長さを短く
できるので、設置スペースも少なくて済む。

【００２１】これに加えて、組み付け部品点数、その組
み付け作業手間がそれぞれ少なくなるという利点も得ら
れる。

【００２２】また、本発明では、ナット自体に直動案内
部を構成する直動案内用の孔を形成してあり、また、樹
脂コーティングを用いて当該孔の部分のしゅう動抵抗を
低減している。従って、ナットの外径よりも大きなフラ
ンジを出力ロッドに形成し、そのフランジに同様なしゅ
う動孔を形成し、そこにしゅう動抵抗低減用のブッシュ
等を組み込む構成に比べて、直動機構の径方向の寸法を
小さくできる。よって、その分、直動機構の設置スペー
スが少なくて済む。

【００２３】これと共に、本発明によれば、カップリン
グが不要となり、しかも、径方向の寸法が小さくですむ
ので、その分、直動機構全体の慣性が小さくなり、直動
機構の応答性が改善されるという利点も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した直動機構を示す概略構成図で
ある。

【図２】カップリングを用いた構成の直動機構を示す概
略構成図である。

【符号の説明】

１１ 直動機構 ２ 撓み噛み合い式歯車装置 ２１ 剛性内歯歯車 ２２ カップ状の可撓性外歯歯車 ２２ｃ ボス ２３ 波動発生器 ３ ねじ送り機構 ３１ ねじ送り軸 ３２ ナット ３２ａ 直動案内用の孔 ３４ ガイドシャフト ３６ 樹脂コーティング ４ カップリング １０ 軸線

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送りねじ軸と、この送りねじ軸の回転に
   より当該送りねじ軸に沿って直線往復移動可能なナット
   と、前記送りねじ軸を減速回転させる撓み噛み合い式歯
   車装置とを有し、前記撓み噛み合い式歯車装置は、環状
   の剛性内歯歯車と、この内側に配置されたカップ状の可
   撓性外歯歯車と、この可撓性外歯歯車を半径方向に撓め
   て部分的に前記剛性内歯歯車に噛み合わせると共に両歯
   車の噛み合い位置を円周方向に移動させる波動発生器と
   を備えている直動機構において、 前記可撓性外歯歯車は前記送りねじ軸の軸端部分に一体
   成形されており、 当該可撓性外歯歯車は、前記送りねじ軸の軸端部分に同
   軸状態に一体成形された円盤状のボスと、このボスの外
   周縁から半径方向の外側に広がっている環状のダイヤフ
   ラムと、このダイヤフラムの外周縁に連続して装置軸線
   方向に延びている円筒状の胴部と、この胴部の外周面に
   形成されている外歯とを備えていることを特徴とする直
   動機構。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記ナットの回り止
   めとして機能すると共に当該ナットの案内部材として機
   能するガイドシャフトを有しており、 前記ナットには、当該ガイドシャフトがしゅう動可能に
   貫通している直動案内用の孔が形成されていることを特
   徴とする直動機構。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記直動案内用の孔
   の内周面には、前記ガイドシャフトと当該孔の内周面の
   間のしゅう動抵抗を低減させるための樹脂コーティング
   が施されていることを特徴とする直動機構。