JP4437268B2 - Coil roller - Google Patents
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Description
【0001】
[産業上の利用分野]
工場設備、産業機械等でボールネジを使用したいが、コストが高いために使用されてない分野。
【0002】
[従来の技術]
1、直線運動駆動装置 特願平7−65322
同心をなす円筒外面と円筒内面の間を円筒コイルばねが、前記円筒面の軸と傾斜をなす方向に前記円筒面に圧接してころがることにより、前記円筒面に軸方向に相対運動を生じさせる。
2、ボールネジと電動モーターの組合せ。
【0003】
[発明が解決しようとする課題]
1、前従来技術の項1の直線運動駆動装置に対して、逆に円筒面の一方を軸方向に動かすことにより、他方を回転させる装置とした場合には、円筒コイルばねを前記両円筒面の軸方向とかなりの傾斜角をもって組み込む必要が生じる、すなわち、円筒外周面に螺旋状に巻き付けた状態を保たなければならない。
2、前従来技術の項1の直線運動駆動装置の本来の効果は、従来のボールねじと比較して、著しくコストを下げる点にある。上記先行発明に於ては、円筒コイルばねを傾斜角を保って支持する機構に低コスト化も含めた課題が残っている。
【0004】
[課題を解決するための手段]
1、円筒コイルばねのコイル内径よりわずかに小さい外径の線材を螺旋状に加工し、該螺旋状線材に上記円筒コイルばねを通した状態で同心をなす円筒外面と円筒内面の間を円筒コイルばねを転動させることにより、円筒コイルばねと前記両円筒面の軸と傾斜角を保つ。
2、前1項の螺旋状線材の螺旋の円筒軸と前記両円筒面の軸を同一にするためにに、該螺旋状線材の端部を該螺旋状線材の内径及び外径に合った両円筒面に嵌合固定する。
3、前2項の螺旋状線材と同数の鋼球を軸方向に押し圧することにより、該螺旋状線材を嵌合した円筒面を変形させて、該螺旋状線材の互いの相対位置を保って固定する。
【0005】
[発明の実施の形態]
図面に従って説明する。
図1は本願発明の軸方向断面図であり、円筒状に成形した円筒コイルばね1を、該円筒コイルばね1のコイル内径よりわずかに大きい線径の螺旋状に成形した螺旋状線材2に弾性変形させて通し、該螺旋状線材の両端にストッパー7を取り付けると、該円筒コイルばね1の中心軸を螺旋状態に保つことができ、螺旋状円筒コイルばね1ができる。
前記螺旋状円筒コイルばね1を、ロッド3とパイプ4の間に両者の相対的回転を伴って圧入すると、円筒コイルばね1がロッド3とパイプ4間に螺旋状に弾性変形された状態で圧接されて組み立てられる。
上記の組み立てた状態で、ロッド3とパイプ4を相対的に回転すると、円筒コイルばね1が圧接された状態で転動し、ロッド3とパイプ4は相対的に直線運動をする、逆に、ロツド3とパイプ4を相対的に直線運動させるとロッド3とパイプ4は相対的に回転する。
上記圧接された状態での圧接力を生じる弾性変形の大半は、円筒コイルばね1のコイル径の縮小、即ち、円筒コイルばね1の巻数の増大である。このことが、円筒コイルばね1が、大なる圧接力にもかかわらず、両円筒面間を滑らかに転動できる原因である。
次に、ロッド3とパイプ4の相対的な直線運動距離と回転数の比率は、螺旋状線材の円筒コイル中心径と螺旋ピッチの双方に起因する。
次に、図1に於いては、螺旋状線材2及び円筒コイルばね1が各一本使用しているが、この場合にロッド3とパイプ4の軸が自動的に一致するためには、円筒コイルばね1の長さを螺旋状線材2の3/2ピッチ分の長さより長くしなければならない。
図2は、本願発明の軸直角断面図であり、図1のA−B断面図である。
次に、本願発明に於いて、ロッド3とパイプ4間の伝達力を保持する力は、円筒コイルばね1の圧接点での摩擦力であるから、この保持する力を増やすためには、圧接点を増やす、即ち、円筒コイルばね1の巻数を増やす必要がある。
そうすると、小型化という点で、円筒コイルばね1及び螺旋状線材2の本数を最大限増やす必要が生じる。
図3は、円筒コイルばね1の長さを螺旋状線材2の螺旋ピッチの1/100程度とし、各8本使用した場合の軸方向断面図であり、図4は、図3のC−D断面図であり、特に、回転力を直線力として増力する場合である。
円筒内面5と円筒外面6を有するリングに、螺旋状線材2を他の治具を用いて、螺旋の外内径を固定し、且つ、リングの開放端をカシメることにより円周位置を固定した後に円筒コイルばね1を各螺旋状線材2に通して、ストッパー7を固定する。上記カシメ作業に際しては、螺旋状線材2と同数の鋼球を外側に広がるのを拘束して軸方向に押し付けると、鋼球が螺旋状線材2の螺旋に沿ってころがり、螺旋状線材2の円周方向の正確な分割が容易にできます。
次に、図1の場合と同様にロツド3とパイプ4間に回転させながら圧入する。
図3及び図4に示した本願発明の動作は、例えば、ロッド3を電動モーター等で高速回転させ、パイプ4の回転を止めると、パイプ4が軸方向に増力されて直線運動する。
【0006】
[実施例]
1、 図1、2の場合の実施例の詳細は以下のごとくである。
円筒コイルばね1
材質 ピアノ線、 線径 1・5mm、 コイル外径 10・25mm、
巻数 100、 自由長 240mm。
螺旋状線材2
材質 軟鋼、 線径 6mm、 螺旋コイル中心径 40mm、
螺旋ピッチ 120mm、 軸方向長さ 150mm。
ロッド3
材質 高周波焼入鋼、 外径 30mm。
パイプ4
材質 ステンレス、 内径 50mm、 外径 55mm。
ストッパー7
材質 ウレタン 内径 5・8mm、 外径 8mm。
以上の条件で実施した結果、軸方向の直線移動ストローク約120mmに対して一回転のスムースな変換が確認できた。
2、 図3、4の場合、ここで記載してない項目は図1、2の場合と同一です。
円筒コイルばね1
巻数 20、 自由長 36mm。
螺旋状線材2
螺旋コイル中心径 30mm、 螺旋ピッチ 1200mm
軸方向長さ 50mm。
ロッド3 外径 20mm。
パイプ4 内径 40mm、 外径 43mm。
以上の条件で実施した結果、一回転に対して、約1・5mmの軸方向直線移動ストロークのスムースな変換が確認できた。
【0007】
[発明の効果]
本願発明の第一の効果は、円筒コイルばね1を、ロッド3及びパイプ4の軸方向と一定の傾斜角を保って転動させることが可能で、且つ、傾斜角の範囲は極めて広範囲で、しかも極めて安価なコイルローラーを提供できる点にある。
このことは、図1に示す本願発明では、大きいコイル(螺旋状線材2)に小さいコイル(円筒コイルばね1)を通しただけであることから充分推測できる。
第二の効果は、コイルローラーの軸方向の長さを一定とした場合に、円筒コイルばね1の巻数を最大にすることができるコイルローラーを提供できる点にある。なぜならば、図4から、本願発明の機構即ち円筒コイルばね1を螺旋状線材2に通す機構が、最大の巻数を可能とする機構であることが解るからである。
第三の効果は、複数の螺旋状線材2を、螺旋の中心軸及び円周を一致させ、且つ、円周方向に等分割して固定するための容易な方法を提供できる点にある。
即ち、図3に示すごとく、螺旋状線材2の螺旋の円筒外周面及び円筒内周面と同径の円筒内周面5及び円筒外周面6を有するリング8に複数(8本)の螺旋状線材2を嵌合することにより螺旋の円筒面を固定し、次に、螺旋状線材2と同数の鋼球を外側に広がるのを拘束した状態で螺旋に沿って軸方向に加圧することにより、螺旋状線材2の円周上の分割位置を決めると同時にリング8の開放端をカシメる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明の軸方向断面図である。
【図2】本願発明の軸直角断面図であり、図1のA−B断面図。
【図3】本願発明の他の実施態様の軸方向断面図である。
【図4】本願発明の他の実施態様の軸直角断面図であり、図3のC−D断面図。
【符号の説明】
(1)は円筒コイルばね。
(2)は螺旋状線材。
(3)はロッド。
(4)はパイプ。
(5)は円筒外周面。
(6)は円筒内周面。
(7)はストッパー。
(8)はリング。[0001]
[Industrial application fields]
Fields where you want to use ball screws in factory equipment, industrial machinery, etc., but are not used due to high costs.
[0002]
[Conventional technology]
1. Linear motion drive device Japanese Patent Application No. 7-65322
A cylindrical coil spring is pressed between the concentric cylindrical outer surface and the cylindrical inner surface in a direction inclining with the axis of the cylindrical surface and rolls against the cylindrical surface, thereby causing relative motion in the axial direction on the cylindrical surface. .
2. Combination of ball screw and electric motor.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
1. In contrast to the linear motion drive device according to
2. The original effect of the linear motion drive device according to
[0004]
[Means for solving problems]
1. A wire rod having an outer diameter slightly smaller than the coil inner diameter of a cylindrical coil spring is processed into a spiral shape, and a cylindrical coil is formed between a cylindrical outer surface and a cylindrical inner surface that are concentric with the cylindrical coil spring being passed through the spiral wire rod. By rolling the spring, the axis and inclination angle of the cylindrical coil spring and the two cylindrical surfaces are maintained.
2. In order to make the spiral cylindrical axis of the spiral wire rod of the preceding
3. By pressing the same number of steel balls as the spiral wire rod in the previous two items in the axial direction, the cylindrical surface fitted with the spiral wire rod is deformed, and the relative positions of the spiral wire rods are maintained. Fix it.
[0005]
[Embodiment of the Invention]
This will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a sectional view in the axial direction of the present invention. A
When the helical
When the
Most of the elastic deformation that generates a pressure contact force in the above-described pressure contact state is a reduction in the coil diameter of the
Next, the ratio of the relative linear movement distance and the rotational speed of the
Next, in FIG. 1, one
FIG. 2 is a cross-sectional view perpendicular to the axis of the present invention, and is a cross-sectional view taken along the line AB of FIG.
Next, in the present invention, the force that holds the transmission force between the
If it does so, it will be necessary to increase the number of the
FIG. 3 is a sectional view in the axial direction when the length of the
The
Next, it press-fits while rotating between the
In the operation of the present invention shown in FIGS. 3 and 4, for example, when the
[0006]
[Example]
1. Details of the embodiment in FIGS. 1 and 2 are as follows.
Material Piano wire, wire diameter 1.5mm, coil outer diameter 10.25mm,
Number of windings 100, free length 240 mm.
Material Mild steel, Wire diameter 6mm, Spiral coil center diameter 40mm,
Spiral pitch 120mm, axial length 150mm.
Material Induction hardened steel, outer diameter 30mm.
Material Stainless steel, inner diameter 50mm, outer diameter 55mm.
Stopper 7
Material Urethane inner diameter 5.8mm, outer diameter 8mm.
As a result of carrying out under the above conditions, a smooth conversion of one rotation could be confirmed with respect to the axial linear movement stroke of about 120 mm.
In the case of 2, 3 and 4, the items not described here are the same as those in FIGS.
Number of windings 20, free length 36 mm.
Spiral coil center diameter 30mm, Spiral pitch 1200mm
Axial length 50mm.
As a result of carrying out under the above conditions, smooth conversion of the axial linear movement stroke of about 1.5 mm per rotation was confirmed.
[0007]
[The invention's effect]
The first effect of the present invention is that the
In the present invention shown in FIG. 1, this can be sufficiently inferred from only passing a small coil (cylindrical coil spring 1) through a large coil (spiral wire 2).
The second effect is that it is possible to provide a coil roller that can maximize the number of turns of the
The third effect is that it is possible to provide an easy method for fixing the plurality of
That is, as shown in FIG. 3, a plurality of (eight) spirals are formed on a ring 8 having a cylindrical inner
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an axial sectional view of the present invention.
2 is a cross-sectional view perpendicular to the axis of the present invention, taken along the line AB of FIG.
FIG. 3 is an axial sectional view of another embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view perpendicular to the axis of another embodiment of the present invention, taken along the line CD in FIG.
[Explanation of symbols]
(1) is a cylindrical coil spring.
(2) is a spiral wire.
(3) is a rod.
(4) is a pipe.
(5) is a cylindrical outer peripheral surface.
(6) is the cylindrical inner peripheral surface.
(7) is a stopper.
(8) is a ring.
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