JPH10103443A - 直動変換装置 - Google Patents

直動変換装置

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Publication number
JPH10103443A
JPH10103443A JP25885796A JP25885796A JPH10103443A JP H10103443 A JPH10103443 A JP H10103443A JP 25885796 A JP25885796 A JP 25885796A JP 25885796 A JP25885796 A JP 25885796A JP H10103443 A JPH10103443 A JP H10103443A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ball
linear motion
shaft
input shaft
rolling surface
Prior art date
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Pending
Application number
JP25885796A
Other languages
English (en)
Inventor
Junji Koyama
順二 小山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harmonic Drive Systems Inc
Original Assignee
Harmonic Drive Systems Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Harmonic Drive Systems Inc filed Critical Harmonic Drive Systems Inc
Priority to JP25885796A priority Critical patent/JPH10103443A/ja
Priority to PCT/JP1997/003453 priority patent/WO1998014721A1/ja
Priority to EP97941263A priority patent/EP0861996A4/en
Publication of JPH10103443A publication Critical patent/JPH10103443A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H25/00Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/08Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for interconverting rotary motion and reciprocating motion
    • F16H25/12Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for interconverting rotary motion and reciprocating motion with reciprocation along the axis of rotation, e.g. gearings with helical grooves and automatic reversal or cams
    • F16H25/125Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for interconverting rotary motion and reciprocating motion with reciprocation along the axis of rotation, e.g. gearings with helical grooves and automatic reversal or cams having the cam on an end surface of the rotating element

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ねじ、ナットからなる機構を用いることな
く、小型化が容易な回転運動を直線往復運動に変換する
ための直動変換装置を提案すること。 【解決手段】 直動変換装置1は、固定配置した環状板
4に形成したボール転動面4aと、直線往復運動可能な
直動軸3の端に形成したボール押しつけ面3aとの間
に、ボールリテーナ8によって同心円状の等角度位置に
保持された3個のボール6−1、6−2、6−3が挟ま
れ、コイルばね9によって当該挟み込み状態が保持され
ている。ボールリテーナ8は回転入力軸2と一体回転す
る。ボール転動面4aには円周方向に向けて3つの凹凸
状のカム面が形成されているので、回転入力軸2と共に
ボールリテーナに保持されたボール6が公転すると、各
ボールの軸線Lの方向への往復運動によって直動軸3は
軸線Lの方向に直動往復移動する。ねじ、ナットからな
る変換機構に比べて、不感帯が少なく、小型化しやすい
直動変換装置を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転運動を直線往
復運動に変換する直動変換装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】回転運動を直線運動に変換する機構とし
ては、ねじとナットの組み合わせからなる機構、あるい
はそれに類似する機構が一般的に利用されている。例え
ば、ボールねじをモータ等によって回転させ、ボールね
じに取り付けられているボールナットを回転不可の状態
に保持すれば、ボールねじの回転に伴って、ボールナッ
トはボールねじ軸線方向に直線運動を起こす。従って、
ボールねじの回転方向および回転量を制御することによ
り、ボールナットを所定のストロークで直線往復運動さ
せることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような一般的に利
用されている直動変換装置では、回転運動を直線運動に
変換するために、ねじおよびナットのうちの一方の部材
を回転しないように保持する回転止め機構が必要であ
る。また、直線往復運動する部材のストロークを規定す
るための機械的機構あるいは制御手段が必要である。さ
らには、ねじが形成された回転軸を保持するための保持
機構も必要である。
【0004】このため、ねじ、ナットの組み合わせから
なる回転運動を直線運動に変換する機構は、一般的に小
型化が困難である。また、小型化した場合には、不感帯
が大きくなってしまう等の弊害も発生する。
【0005】本発明は、このような点に鑑みて、小型化
を容易に達成できる直動変換装置を提案することにあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の直動変換装置は、回転入力軸と、この回
転入力軸に対して同軸状態に配列した直線往復運動可能
な直動軸と、前記回転入力軸と同心状態に配置した環状
板と、この環状板の表面に形成したボール転動面と、前
記ボール転動面に対峙するように前記直動軸に形成した
ボール押しつけ面と、前記ボール転動面および前記ボー
ル押しつけ面の間に挟まれている複数個のボールと、前
記直動軸の前記ボール押しつけ面を前記ボールの側に弾
性的に押しつけているばね部材と、複数個の前記ボール
を円周方向の定まった位置に保持しているボールリテー
ナとを有し、前記ボール転動面は円周方向に向けて同心
円状で同一パターンの複数のカム面が形成されたもので
あり、前記ボールリテーナによって各ボールは複数のカ
ム面に対応する位置に転動自在の状態で保持されてお
り、前記環状板および前記ボールを保持している前記ボ
ールリテーナの何れか一方を前記回転入力軸と一体回転
させるようになっていることを特徴とするものである。
【0007】典型的な構成としては、前記ボール転動面
には等角度間隔で同一パターンの少なくとも3つのカム
面が形成され、前記回転入力軸と一体回転する前記ボー
ルリテーナによって少なくとも3個の前記ボールが等角
度間隔で転動可能な状態で配列されている構成を採用す
ることができる。
【0008】このように構成した本発明の直動変換装置
においては、モータ等の回転駆動源に連結された回転入
力軸が回転すると、ボール転動面が形成された環状板あ
るいはボールを保持しているボールリテーナの側も一体
回転する。この結果、ボールとボール転動面の間には相
対回転運動が発生する。ボール転動面には円周方向に向
かって同一パターンのカム面が形成されている。従っ
て、ボール転動面とボール押しつけ面の間に挟まれた各
ボールは、これらの間の相対回転運動に伴って各カム面
を転動する。この結果、カム面の軸線方向の凹凸に応じ
て各ボールは軸線方向に往復運動するので、これらのボ
ールに対してばね力によって押し付けられている直動軸
は、ボールと一体となって軸線方向に直線往復移動す
る。このようにして、回転入力軸の回転に伴って直動軸
は直線往復運動を繰り返す。
【0009】
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明を
適用した直動変換装置を説明する。
【0010】図1は直動変換装置の概略縦断面図であ
る。直動変換装置1は、回転入力軸2と、この回転入力
軸2に対して同軸状態に配列した直線往復運動可能な直
動軸3とを有している。回転入力軸2は、その一端2a
が減速機10の出力部材11に固着されている。減速機
10としては撓み噛み合い式歯車装置を採用できる。図
示の例では、この形式の減速機10のカップ状の可撓性
外歯歯車(11)に回転入力軸2が連結されている。ま
た、本例では、直動軸3は円筒形状をした中空軸であ
り、回転入力軸2の先端部分を囲む状態に配置されてい
る。
【0011】回転入力軸2の一端2aの側の周囲には同
心状に環状板4が配置されている。この環状板4は円筒
状の装置ハウジング5の端に固着されている。この環状
板4の表面は後述のようなボール転動面となっている。
【0012】上記の直動軸3における環状板4に対峙す
る側の端には、この環状板4に対応する大きさの環状を
したボール押しつけ面3aが形成されている。これら環
状板4とボール押しつけ面3aの間に、複数個、本例で
は後述のように3個のボール6−1、6−2、6−3が
配置されている。
【0013】直動軸3のボール押しつけ面3aの背面側
の環状面3bと、装置ハウジング5の環状内側面5aと
の間には、圧縮状態でコイルばね6が装着されている。
直動軸3は装置ハウジング5の内周面5bに対して軸線
Lの方向に摺動自在に保持され、また、直動軸3の中空
部内に差し込まれている回転入力軸2の先端部分はリニ
アブッシュ7を介して回転自在に保持されている。従っ
て、直動軸3は軸線Lの方向に摺動自在となっている。
この結果、コイルばね6によって、直動軸3は、常時
は、ボール6−1、6−2、6−3の側に押しつけられ
ている。すなわち、直動軸3のボール押しつけ面3aは
常にボール6−1、6−2、6−3に当たっている。
【0014】3個のボール6は、本例では、回転入力軸
2と一体回転するように当該入力軸2に取り付けたボー
ルリテーナ8によって、120度の角度間隔を常に保持
した位置で自転可能な状態に保持されている。
【0015】図2には、ボールリテーナ8による3個の
ボール6−1、6−2、6−3の位置関係を示してあ
る。この図に示すように、3個のボール6−1、6−
2、6−3は120度の等角度間隔に保持されている。
また上記のように各ボールは自転自在の状態に保持され
ている。
【0016】図3には、各ボール6−1、6−2、6−
3が転動する環状板4の表面に形成したボール転動面4
aの円周方向に沿った断面形状を直線状に展開した状態
で示してある。この図に示すように、ボール転動面4a
には、同一パターンの3つのカム面4−1、4−2、4
−3が形成されている。各カム面は軸線Lの方向に突出
した三角形断面形状をしている。従って、ボールとカム
面との間に相対回転が発生すると、ボールは各カム面を
転動しながら、軸線Lの方向に往復運動することにな
る。本例では、回転入力軸2が1回転すると、各ボール
は3つのカム面を乗り越えるので、3回往復運動するこ
とになる。換言すると、回転入力軸2が1/3回転する
毎に各ボールは軸線Lの方向に往復運動を行う。
【0017】このように構成した本例の直動変換装置1
において、不図示のモータにより、減速機10を介して
回転入力軸2を回転すると、3個のボール6−1、6−
2、6−3を保持しているボールリテーナ8も一体とな
って回転を開始する。上記のように各ボールは120度
の間隔を保持してボールリテーナ8と共に軸線Lを中心
に公転する。各ボールは固定配置された環状板4のボー
ル転動面4aに形成したカム面に沿って転動するので、
各ボールはカム面の高さに対応する距離だけ軸線Lの方
向に往復運動を繰り返す。この結果、このように往復運
動するボール6−1、6−2、6−3によって直動軸3
は軸線Lの方向に移動させられる。よって、直動軸3に
おける装置ハウジング5の先端から突出している作動ロ
ッド3cの部分が直線往復運動する。
【0018】(その他の実施の形態)なお、上記の例で
は、カム面が3つであり、それに対応させてボールの個
数も3個としてある。しかし、カム面を2であってもよ
いし、4つ以上であってもよい。ボールの個数はカム面
の数に対応した個数とすればよい。また、カム面の形状
も上記の例に限定されるものではない。更には、上記の
例では、ボールリテーナの側を回転入力軸と共に回転さ
せているが、ボールリテーナの側を固定し、カム面が形
成されたボール転動面を備えた環状板の側を回転入力軸
と共に回転させるように構成してもよい。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の直動変換
装置においては、軸線回りに同心状に配列した複数個の
ボールと、これらが転動するボール転動面において円周
方向に向けて形成した複数のカム面との組み合わせから
なるカム駆動機構を利用して、回転運動を直線運動に変
換するようにしている。従って、回転入力軸を一方向に
回転させるのみで、直動軸を直線往復移動させることが
できる。また、カム面の数を増減させることにより、回
転入力軸1回転当たりの直動軸の往復運動回数を設定で
きる。さらには、ねじ、ナットからなる変換機構のよう
な回転止め機構が不要となり、直動軸はコイルばねによ
って予圧も与えられているので、動作不感帯も小さくで
きる。これに加えて、ねじ、ナットからなる変換機構に
比べてその小型化が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した直動変換装置の概略縦断面図
である。
【図2】図1のボールの配列状態を示す説明図である。
【図3】図1のボール転動面に形成されているカム面を
平面に展開して断面として示す説明図である。
【符号の説明】 1 直動変換装置 2 回転入力軸 3 直動軸 3a ボール押しつけ面 3c 直動軸先端の作動ロッド 4 環状板 4a ボール転動面 4−1,4−2,4−3 カム面 5 装置ハウジング 6 ボール 8 ボールリテーナ 9 コイルばね
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成9年8月28日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【図2】
【図3】

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転入力軸と、この回転入力軸に対して
    同軸状態に配列した直線往復運動可能な直動軸と、前記
    回転入力軸と同心状態に配置した環状板と、この環状板
    の表面に形成したボール転動面と、前記ボール転動面に
    対峙するように前記直動軸に形成したボール押しつけ面
    と、前記ボール転動面および前記ボール押しつけ面の間
    に挟まれている複数個のボールと、前記直動軸の前記ボ
    ール押しつけ面を前記ボールの側に弾性的に押しつけて
    いるばね部材と、複数個の前記ボールを円周方向の定ま
    った位置に保持しているボールリテーナとを有し、前記
    ボール転動面は円周方向に向けて同心円状で同一パター
    ンの複数のカム面が形成されたものであり、前記ボール
    リテーナによって各ボールは複数のカム面に対応する位
    置に転動自在の状態で保持されており、前記環状板およ
    び前記ボールを保持している前記ボールリテーナの何れ
    か一方を前記回転入力軸と一体回転させるようになって
    いることを特徴とする直動変換装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記ボール転動面に
    は同一角度間隔で同一パターンの少なくとも3つのカム
    面が形成され、前記回転入力軸と一体回転する前記ボー
    ルリテーナによって少なくとも3個の前記ボールが等角
    度間隔で転動可能な状態で配列されていることを特徴と
    する直動変換装置。
JP25885796A 1996-09-30 1996-09-30 直動変換装置 Pending JPH10103443A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP25885796A JPH10103443A (ja) 1996-09-30 1996-09-30 直動変換装置
PCT/JP1997/003453 WO1998014721A1 (fr) 1996-09-30 1997-09-29 Dispositif de conversion de mouvement rotatif en mouvement lineaire
EP97941263A EP0861996A4 (en) 1996-09-30 1997-09-29 DEVICE FOR CONVERTING A ROTATING MOTION INTO A LINEAR MOVEMENT

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP25885796A JPH10103443A (ja) 1996-09-30 1996-09-30 直動変換装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10103443A true JPH10103443A (ja) 1998-04-21

Family

ID=17326006

Family Applications (1)

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JP25885796A Pending JPH10103443A (ja) 1996-09-30 1996-09-30 直動変換装置

Country Status (3)

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EP (1) EP0861996A4 (ja)
JP (1) JPH10103443A (ja)
WO (1) WO1998014721A1 (ja)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019006137A (ja) * 2017-06-20 2019-01-17 株式会社東海理化電機製作所 シフト装置

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Also Published As

Publication number Publication date
EP0861996A1 (en) 1998-09-02
EP0861996A4 (en) 1999-08-18
WO1998014721A1 (fr) 1998-04-09

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