JP7836741B2 - Motion conversion mechanism - Google Patents
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Description
本発明は、回転運動を直線運動に変換する運動変換機構に関する。 This invention relates to a motion conversion mechanism that converts rotational motion into linear motion.
従来、運動変換機構として、特許文献１に記載されたものが知られている。この運動変換機構は、ボールねじタイプのものであり、ナット、ねじ軸及びボールなどを備えている。この運動変換機構では、ボールがねじ軸及びナットのねじ溝に嵌合しており、例えば、ねじ軸がその回転軸線周りに回転した際、ボールがねじ軸及びナットのねじ溝に沿って転動するのに伴い、ナットが直線運動する。 Conventionally, a motion conversion mechanism described in Patent Document 1 is known. This motion conversion mechanism is of the ball screw type and includes a nut, a screw shaft, and balls. In this motion conversion mechanism, the balls are fitted into the screw grooves of the screw shaft and nut. For example, when the screw shaft rotates around its axis of rotation, the balls roll along the screw grooves of the screw shaft and nut, causing the nut to move in a linear motion.
上記従来の運動変換機構によれば、構造上の理由により、機構全体の小型化が困難である。特に、ボール及びボールが転動するねじ溝において、高い加工精度が要求される関係上、これらを小型化するのが困難である。さらに、ナットが直線状のねじ軸上を移動する関係上、ねじ軸の長さ及び剛性が必要になる。以上の理由により、機構全体のサイズが大型化してしまうとともに、重量が増大してしまう。その結果、設置場所及び使用形態が制限されてしまうという問題がある。 According to the conventional motion conversion mechanism described above, miniaturization of the entire mechanism is difficult due to structural reasons. In particular, miniaturization of the ball and the screw groove on which the ball rolls is difficult due to the high machining precision required. Furthermore, because the nut moves along a linear screw axis, the length and rigidity of the screw axis are necessary. For these reasons, the overall size and weight of the mechanism increase. As a result, there is a problem in that the installation location and usage are limited.
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、機構全体の小型化及び軽量化を図ることができ、設置場所及び使用形態の自由度を向上させることができる運動変換機構を提供することを目的とする。 This invention was made to solve the above problems and aims to provide a motion conversion mechanism that can be miniaturized and lightened as a whole, and that can improve the degree of freedom in installation location and usage.
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、回転運動を直線運動に変換する運動変換機構１であって、外周面が断面円形に構成され、らせん状の溝２ａが延設方向に沿って延びるように、外周面に形成された第１運動変換部材（柔軟軸２、駆動ベルト２ｘ）と、軸線方向に貫通する第１貫通孔（内孔３ａ）と、第１貫通孔と外周面との間において径方向に延びる第２貫通孔（内孔１２ａ）とを有し、第１貫通孔に第１運動変換部材が貫通した状態で第１運動変換部材を保持する第２運動変換部材（軸ガイド３）と、第２運動変換部材の第２貫通孔に回動自在に嵌合し、一端部が第１運動変換部材の溝に嵌合するピン（ニードルピン１１）と、ピンの他端部を、ピンの軸線周りに回動自在に保持する保持部材（ボール１３、ねじ１４）と、を備え、
前記ピンの一端部は、先細り形状に形成されるとともに、先端側には溝が周方向に沿って形成され、前記一端部の溝の表面が前記第２運動変換部材の溝の壁面と密着する形状に形成されていることを特徴とする。
To achieve the above objective, the invention according to claim 1 is a motion conversion mechanism 1 that converts rotational motion into linear motion, comprising: a first motion conversion member (flexible shaft 2, drive belt 2x) formed on its outer surface such that its outer surface has a circular cross-section and a helical groove 2a extends along the extension direction; a second motion conversion member (shaft guide 3) having a first through hole (inner hole 3a) that penetrates in the axial direction and a second through hole (inner hole 12a) that extends radially between the first through hole and the outer surface, and which holds the first motion conversion member in a state in which the first motion conversion member penetrates the first through hole; a pin (needle pin 11) that is rotatably fitted into the second through hole of the second motion conversion member and has one end fitted into the groove of the first motion conversion member; and a holding member (ball 13, screw 14) that holds the other end of the pin so as to be rotatable around the axis of the pin.
The pin is characterized in that one end is formed in a tapered shape, a groove is formed along the circumferential direction on the tip side , and the surface of the groove at the one end is formed in a shape that is in close contact with the wall surface of the groove of the second motion conversion member .
この運動変換機構によれば、第１運動変換部材が第２運動変換部材の第１貫通孔を貫通した状態で第２運動変換部材によって保持されており、この第２運動変換部材の第２貫通孔には、ピンが回動自在に嵌合している。そして、ピンは、その一端部が第１運動変換部材の溝に嵌合しているとともに、ピンの軸線周りに回動自在の状態で保持部材に保持されている。 In this motion conversion mechanism, the first motion conversion member is held by the second motion conversion member while passing through the first through-hole of the second motion conversion member. A pin is rotatably fitted into the second through-hole of the second motion conversion member. One end of the pin is fitted into a groove in the first motion conversion member, and the pin is held by a holding member in a state where it can rotate around its axis.
それにより、例えば、第２運動変換部材が第１運動変換部材に対して回転運動した際、ピンは、第１運動変換部材の溝との摩擦に起因して自身の軸線周りに回転しながら、第１運動変換部材を第２運動変換部材の軸線方向に押圧することになる。それに伴い、第１運動変換部材は、第２運動変換部材に対して直線的に移動する。すなわち、第１運動変換部材に対する第２運動変換部材の回転運動が第１運動変換部材の直線運動に変換されることになる。 As a result, for example, when the second motion conversion member rotates relative to the first motion conversion member, the pin rotates around its own axis due to friction with the groove in the first motion conversion member, while simultaneously pressing the first motion conversion member in the axial direction of the second motion conversion member. Consequently, the first motion conversion member moves linearly relative to the second motion conversion member. In other words, the rotational motion of the second motion conversion member relative to the first motion conversion member is converted into linear motion of the first motion conversion member.
一方、第１運動変換部材が第２運動変換部材に対して回転運動した際、ピンは、第１運動変換部材の溝との摩擦に起因して自身の軸線周りに回転しながら、第２運動変換部材を第２運動変換部材の軸線方向に押圧することになる。それに伴い、第２運動変換部材は、第１運動変換部材に対して直線的に移動する。すなわち、第２運動変換部材に対する第１運動変換部材の回転運動が第２運動変換部材の直線運動に変換されることになる。 On the other hand, when the first motion conversion member rotates relative to the second motion conversion member, the pin rotates around its own axis due to friction with the groove of the first motion conversion member, and presses the second motion conversion member in the axial direction of the second motion conversion member. Consequently, the second motion conversion member moves linearly relative to the first motion conversion member. In other words, the rotational motion of the first motion conversion member relative to the second motion conversion member is converted into linear motion of the second motion conversion member.
以上のように、この運動変換機構によれば、従来のボールねじと異なり、ボール及びボールが転動するねじ溝を用いることなく、第１運動変換部材の溝及び第２運動変換部材の第２貫通孔に嵌合するピンによって、回転運動を直線運動に変換する構成を実現することができる。ここで、ピンは、ボールと比較して、加工が容易でかつ小型化可能であることによって、機構全体の小型化及び軽量化を実現することができ、設置場所及び使用形態の自由度を向上させることができる。 As described above, this motion conversion mechanism, unlike conventional ball screws, does not use balls or screw grooves on which the balls roll. Instead, it achieves a configuration in which rotational motion is converted into linear motion by a pin that fits into the groove of the first motion conversion member and the second through-hole of the second motion conversion member. Here, compared to balls, the pin is easier to manufacture and can be made smaller, thus enabling miniaturization and weight reduction of the entire mechanism, and improving the flexibility of installation location and usage.
これに加えて、ピンが、第１運動変換部材の溝との摩擦に起因して自身の軸線周りに回転しながら、第１運動変換部材を第２運動変換部材の軸線方向に押圧することによって、回転運動を直線運動に変換することができ、それにより、変換動作時のトルク伝達を高効率で実現することができる。 In addition, the pin, due to friction with the groove of the first motion conversion member, rotates around its own axis while pressing the first motion conversion member in the axial direction of the second motion conversion member, thereby converting rotational motion into linear motion. This allows for highly efficient torque transmission during the conversion operation.
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の運動変換機構において、第１運動変換部材（柔軟軸２、駆動ベルト２ｘ）は、第１運動変換部材の軸線が曲線状に弾性変形可能に構成されていることを特徴とする。 The invention according to claim 2 is characterized in that, in the motion conversion mechanism described in claim 1, the first motion conversion member (flexible shaft 2, drive belt 2x) is configured so that the axis of the first motion conversion member can be elastically deformed in a curved shape.
この運動変換機構によれば、第１運動変換部材は、第１運動変換部材の軸線が曲線状に弾性変形可能に構成されているので、第１運動変換部材の３次元的な形状を自在に変更できる。それにより、機構全体をより小型化できるとともに、設置場所及び使用形態の自由度をさらに向上させることができる。 According to this motion conversion mechanism, the first motion conversion member is configured so that its axis can be elastically deformed in a curved shape, allowing for flexible changes to its three-dimensional shape. This enables a more compact overall mechanism and further improves the flexibility of installation location and usage.
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の運動変換機構において、第１運動変換部材（駆動ベルト２ｘ）は、無端の環状に構成されていることを特徴とする。 The invention according to claim 3 is characterized in that, in the motion conversion mechanism described in claim 2, the first motion conversion member (drive belt 2x) is configured as an endless annular shape.
この運動変換機構によれば、第１運動変換部材が、無端の環状に構成されているので、回転運動を直線運動に変換する動作を連続的かつ無制限に実行することができる。それにより、高い汎用性を確保することができる。 According to this motion conversion mechanism, since the first motion conversion member is configured as an endless ring, the operation of converting rotational motion to linear motion can be performed continuously and without limit. This ensures high versatility.
請求項４に係る発明は、請求項１～３のいずれか１項に記載の運動変換機構において、第２運動変換部材は、第２運動変換部材の中心軸線を間にして互いに対向する一対の第２貫通孔を第２貫通孔群として、１つ以上の第２貫通孔群を有しており、１つ以上の第２貫通孔群の第２貫通孔には、ピンが嵌合しており、保持部材は、ピン毎に設けられていることを特徴とする。 The invention according to claim 4 is a motion conversion mechanism according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the second motion conversion member has one or more second through-hole groups, each consisting of a pair of second through-holes facing each other with respect to the central axis of the second motion conversion member, a pin fitted into the second through-hole of one or more second through-hole groups, and a retaining member provided for each pin.
この運動変換機構によれば、保持部材がピン毎に設けられていることにより、第２運動変換部材の中心軸線を間にして互いに対向する一対の第２貫通孔には、２つのピンがそれぞれ嵌合していることになる。それにより、これらの対向するピンが第１運動変換部材の中心に向かって第１運動変換部材の溝に径方向の両側から嵌合することによって、第２運動変換部材と第１運動変換部材の間での運動変換を安定して実行することができる。同じ理由により、第１運動変換部材及び第２運動変換部材の間で軸線方向に力が作用した際、１つのピンが第１運動変換部材の溝に嵌合する場合と比べて、一対のピンが第１運動変換部材の溝から抜けにくくなることで、第２運動変換部材と第１運動変換部材の間での運動変換を安定して実行することができる。 According to this motion conversion mechanism, since a retaining member is provided for each pin, two pins are fitted into a pair of second through holes that face each other across the central axis of the second motion conversion member. As a result, these opposing pins fit radially into the grooves of the first motion conversion member from both sides toward the center of the first motion conversion member, enabling stable motion conversion between the second and first motion conversion members. For the same reason, when an axial force acts between the first and second motion conversion members, the pair of pins are less likely to come out of the grooves of the first motion conversion member compared to when only one pin is fitted into the groove of the first motion conversion member, thus enabling stable motion conversion between the second and first motion conversion members.
さらに、１つ以上の第２貫通孔群が第２運動変換部材に設けられているので、複数の第２貫通孔群が第２運動変換部材に設けられている場合には、その分、第２運動変換部材と第１運動変換部材の間での運動変換の安定性をさらに向上させることができる。なお、本明細書における「一対の第２貫通孔が互いに対向している」ことは、一対の第２貫通孔の中心軸が一致している状態に限らず、両者の中心軸が若干ずれた状態にあることを含む。 Furthermore, since one or more second through-hole groups are provided in the second motion conversion member, if multiple second through-hole groups are provided in the second motion conversion member, the stability of motion conversion between the second motion conversion member and the first motion conversion member can be further improved accordingly. Note that, in this specification, "a pair of second through-holes facing each other" is not limited to a state where the central axes of the pair of second through-holes coincide, but also includes a state where their central axes are slightly misaligned.
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の運動変換機構において、第２運動変換部材には、複数の第２貫通孔群が設けられており、複数の第２貫通孔群の各々は、第２運動変換部材の中心軸線に沿って互いに間隔を存するように配置されていることを特徴とする。 The invention according to claim 5 is characterized in that, in the motion conversion mechanism described in claim 4, the second motion conversion member is provided with a plurality of second through-hole groups, and each of the plurality of second through-hole groups is arranged to be spaced apart from one another along the central axis of the second motion conversion member.
この運動変換機構によれば、複数の第２貫通孔群の各々が、第２運動変換部材の中心軸線に沿って互いに間隔を存するように配置されている。それにより、第２運動変換部材の中心軸線に沿う方向の複数の位置において、一対の対向するピンが第１運動変換部材の中心に向かって第１運動変換部材の溝に両側から嵌合することになる。その結果、第２運動変換部材と第１運動変換部材の間での運動変換の安定性をさらに向上させることができ、変換動作時のトルク伝達効率をさらに高めることができる。 According to this motion conversion mechanism, each of the multiple second through-hole groups is arranged so as to be spaced apart from one another along the central axis of the second motion conversion member. As a result, at multiple positions along the central axis of the second motion conversion member, a pair of opposing pins engage with the grooves of the first motion conversion member from both sides, toward the center of the first motion conversion member. Consequently, the stability of motion conversion between the second and first motion conversion members can be further improved, and the torque transmission efficiency during the conversion operation can be further enhanced.
請求項６に係る発明は、請求項４に記載の運動変換機構において、第２運動変換部材には、複数の第２貫通孔群が設けられており、複数の第２貫通孔群は、第２運動変換部材の中心軸線周りの回転対称性を有するように配置された１つ以上の第２貫通孔群を含んでいることを特徴とする。 The invention according to claim 6 is characterized in that, in the motion conversion mechanism described in claim 4, the second motion conversion member is provided with a plurality of second through-hole groups, and the plurality of second through-hole groups include one or more second through-hole groups arranged to have rotational symmetry about the central axis of the second motion conversion member.
この運動変換機構によれば、複数の第２貫通孔群は、第２運動変換部材の中心軸線周りの回転対称性を有するように配置された１つ以上の第２貫通孔群を含んでいる。それにより、第２運動変換部材の中心軸線周りの複数の位置において、一対の対向するピンが、第１運動変換部材の中心に向かって径方向の両側から、第１運動変換部材の溝に嵌合することになる。その結果、動力の伝達部位が第２運動変換部材の周方向に沿う回転対称の複数の箇所に分散配置されることで、第２運動変換部材と第１運動変換部材の間での運動変換の安定性をさらに向上させることができ、変換動作時のトルク伝達効率をさらに高めることができる。 According to this motion conversion mechanism, the multiple groups of second through-holes include one or more groups of second through-holes arranged to have rotational symmetry around the central axis of the second motion conversion member. As a result, at multiple positions around the central axis of the second motion conversion member, a pair of opposing pins engage with grooves in the first motion conversion member from both radial sides toward the center of the first motion conversion member. Consequently, by distributing the power transmission components at multiple rotationally symmetrical locations along the circumferential direction of the second motion conversion member, the stability of motion conversion between the second and first motion conversion members can be further improved, and the torque transmission efficiency during the conversion operation can be further enhanced.
請求項７に係る発明は、請求項５に記載の運動変換機構において、複数の第２貫通孔群は、第２運動変換部材の中心軸線に直交する平面に投影したときに回転対称性を有するように配置されていることを特徴とする。 The invention according to claim 7 is characterized in that, in the motion conversion mechanism described in claim 5, the plurality of second through-hole groups are arranged such that they exhibit rotational symmetry when projected onto a plane perpendicular to the central axis of the second motion conversion member.
この運動変換機構によれば、複数の第２貫通孔群は、第２運動変換部材の中心軸線に直交する平面に投影したときに回転対称性を有するように配置されている。それにより、第２運動変換部材の中心軸線に沿う方向の複数の位置と、第２運動変換部材の周方向に沿う回転対称の複数の位置とにおいて、一対の対向するピンが第１運動変換部材の中心に向かって第１運動変換部材の溝に両側から嵌合することになる。それにより、動力の伝達部位が、第２運動変換部材の中心軸線方向の複数の箇所と、第２運動変換部材の周方向に沿う回転対称の複数の箇所に分散配置されることで、第２運動変換部材と第１運動変換部材の間での運動変換の安定性をさらに向上させることができ、変換動作時のトルク伝達効率をさらに高めることができる。
請求項８に係る発明は、請求項１に記載の運動変換機構において、前記ピンの一端部は、中心部が内側に突出する先細の形状になっているとともに、前記一端部の表面が前記第１運動変換部材の前記溝の壁面に密着するような曲面形状に形成されていることを特徴とする。
請求項９に係る発明は、請求項１に記載の運動変換機構において、前記ピンの一端部は、円錐状に形成されているとともに、前記一端部の先端と前記第１運動変換部材との間に空隙が設けられることを特徴とする。
According to this motion conversion mechanism, the multiple groups of second through-holes are arranged to have rotational symmetry when projected onto a plane perpendicular to the central axis of the second motion conversion member. As a result, a pair of opposing pins are fitted into the grooves of the first motion conversion member from both sides toward the center of the first motion conversion member at multiple positions along the central axis of the second motion conversion member and at multiple positions along the circumferential direction of the second motion conversion member with rotational symmetry. This distributes the power transmission parts to multiple locations along the central axis of the second motion conversion member and multiple locations along the circumferential direction of the second motion conversion member with rotational symmetry, thereby further improving the stability of motion conversion between the second motion conversion member and the first motion conversion member, and further increasing the torque transmission efficiency during the conversion operation.
The invention according to claim 8 is a motion conversion mechanism according to claim 1, characterized in that one end of the pin has a tapered shape with its central part protruding inward, and the surface of the one end is formed in a curved shape so as to be in close contact with the wall surface of the groove of the first motion conversion member.
The invention according to claim 9 is characterized in that, in the motion conversion mechanism described in claim 1, one end of the pin is formed in a conical shape, and a gap is provided between the tip of the one end and the first motion conversion member.
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る運動変換機構について説明する。図１～２に示すように、本実施形態の運動変換機構１は、柔軟軸２及び軸ガイド３を備えている。なお、本実施形態では、柔軟軸２が第１運動変換部材に相当し、軸ガイド３が第２運動変換部材に相当する。 The following describes a motion conversion mechanism according to one embodiment of the present invention, with reference to the drawings. As shown in Figures 1 and 2, the motion conversion mechanism 1 of this embodiment includes a flexible shaft 2 and a shaft guide 3. In this embodiment, the flexible shaft 2 corresponds to the first motion conversion member, and the shaft guide 3 corresponds to the second motion conversion member.
柔軟軸２は、金属製のばね用丸線をらせん状に密着巻きした丸線コイルばねタイプのものであり、一層構造を有している。それにより、柔軟軸２は、その軸線が曲線状に弾性変形可能に構成されており、柔軟軸２の外周面には、らせん状の溝２ａが全体にわたって形成されている（図２参照）。 The flexible shaft 2 is a round wire coil spring type, formed by tightly winding a round metal spring wire in a helical shape, and has a single-layer structure. As a result, the flexible shaft 2 is configured to be elastically deformable in a curved shape, and a helical groove 2a is formed along its entire outer surface (see Figure 2).
軸ガイド３は、金属製の円筒状のものであり、軸線方向に貫通する内孔３ａを有している（図２参照）。この内孔３ａは、柔軟軸２の外形よりも若干大径に構成されており、柔軟軸２は、この軸ガイド３の内孔３ａに嵌合しながら軸ガイド３を貫通した状態で延びている。それにより、柔軟軸２は、軸ガイド３に保持されている。なお、本実施形態では、内孔３ａが第１貫通孔に相当する。 The shaft guide 3 is a cylindrical metal structure with an internal bore 3a that penetrates axially (see Figure 2). This internal bore 3a is slightly larger in diameter than the outer diameter of the flexible shaft 2. The flexible shaft 2 extends through the shaft guide 3, fitting into the internal bore 3a. Thus, the flexible shaft 2 is held by the shaft guide 3. In this embodiment, the internal bore 3a corresponds to the first through-hole.
また、この軸ガイド３には、計２０個（図２に６個のみ図示）の取付孔３ｂが形成されており、これら２０個の取付孔３ｂの各々には、ピン機構１０が設けられている。すなわち、軸ガイド３には、計２０個（図１に１６個のみ図示）のピン機構１０が設けられている。 Furthermore, the shaft guide 3 has a total of 20 mounting holes 3b (only 6 are shown in Figure 2), and each of these 20 mounting holes 3b is provided with a pin mechanism 10. In other words, the shaft guide 3 is provided with a total of 20 pin mechanisms 10 (only 16 are shown in Figure 1).
各取付孔３ｂは、断面円形で、軸ガイド３を貫通するように、軸ガイド３の外周面と内孔３ａとの間において軸ガイド３の径方向に延びている。各取付孔３ｂの周面には、雌ねじが所定長さで形成されている。 Each mounting hole 3b has a circular cross-section and extends radially through the shaft guide 3, between the outer circumferential surface of the shaft guide 3 and the inner hole 3a. A female thread of a predetermined length is formed on the circumferential surface of each mounting hole 3b.
また、軸ガイド３では、４つの取付孔３ｂが軸ガイド３の軸線方向の同じ位置において軸ガイド３の周方向に沿って互いに等間隔で配置されている。すなわち、４つの取付孔３ｂが、軸ガイド３の軸線方向から見て十字状に配置されている。さらに、軸ガイド３には、これら４つの取付孔３ｂを１つの取付孔群として、計５つの取付孔群が設けられている。 Furthermore, in the shaft guide 3, four mounting holes 3b are arranged at equal intervals along the circumferential direction of the shaft guide 3 at the same position in the axial direction of the shaft guide 3. That is, the four mounting holes 3b are arranged in a cross shape when viewed from the axial direction of the shaft guide 3. In addition, the shaft guide 3 is provided with a total of five mounting hole groups, with these four mounting holes 3b forming one mounting hole group.
これらの５つの取付孔群は、軸ガイド３の軸線方向に互いに等間隔で並ぶとともに、隣り合う２つの取付孔群は、軸ガイド３の軸線周りに互いに４５゜分ずれた状態で配置されている。 These five mounting hole groups are arranged at equal intervals along the axis of the shaft guide 3, and any two adjacent mounting hole groups are offset by 45 degrees around the axis of the shaft guide 3.
また、ピン機構１０は、図３に示すように、ニードルピン１１、ピンガイド１２、ボール１３、ねじ１４及びナット１５などを備えている。 Furthermore, as shown in Figure 3, the pin mechanism 10 includes a needle pin 11, a pin guide 12, a ball 13, a screw 14, and a nut 15, among other components.
なお、本実施形態では、ニードルピン１１がピンに相当し、ボール１３及びねじ１４が保持部材に相当する。以下のピン機構１０の説明では、軸ガイド３の径方向の内側を「内側」といい、軸ガイド３の径方向の外側を「外側」という。 In this embodiment, the needle pin 11 corresponds to the pin, and the ball 13 and screw 14 correspond to the retaining members. In the following description of the pin mechanism 10, the radially inner side of the shaft guide 3 is referred to as the "inside," and the radially outer side of the shaft guide 3 is referred to as the "outside."
ニードルピン１１は、金属製で細長の円柱状に形成されている。このニードルピン１１の内側端部１１ａは、円錐状に形成されており、柔軟軸２の外周面の溝２ａに嵌合している。 The needle pin 11 is made of metal and is formed in an elongated cylindrical shape. The inner end 11a of this needle pin 11 is formed in a conical shape and fits into the groove 2a on the outer surface of the flexible shaft 2.
また、ニードルピン１１の外側端面には、内側に向かって凸の凹部１１ｂが形成されている。この凹部１１ｂの表面は、ボール１３の外周面と同じ曲面状に構成されている。 Furthermore, a recessed area 11b, which is convex inward, is formed on the outer end face of the needle pin 11. The surface of this recessed area 11b has the same curved shape as the outer circumferential surface of the ball 13.
ピンガイド１２は、円筒状に形成されており、その外周面には、雄ねじが形成されている。この雄ねじは、ピンガイド１２の外側端よりも内側寄りの所定部位からピンガイド１２の内側の先端部まで延びている。ピンガイド１２は、その雄ねじが取付孔３ｂの雌ねじに噛み合うことにより、その内側端部が柔軟軸２との間に間隙を存する状態で、軸ガイド３に取り付けられている。 The pin guide 12 is formed in a cylindrical shape, and a male thread is formed on its outer circumferential surface. This male thread extends from a predetermined point closer to the inner end of the pin guide 12 to the inner tip of the pin guide 12. The pin guide 12 is attached to the shaft guide 3 by the male thread engaging with the female thread of the mounting hole 3b, with a gap existing between its inner end and the flexible shaft 2.
軸ガイド３の外周面には、取付孔３ｂと同心の座ぐり穴３ｃが形成されており、ナット１５は、その雌ねじがピンガイド１２の外周面の雄ねじに噛み合あっているとともに、座ぐり穴３ｃの底面に接するように締め込まれている。それにより、ピンガイド１２は、このナット１５を介して、軸ガイド３との間の螺合が緩まないように堅固に固定されている。 A counterbore hole 3c, concentric with the mounting hole 3b, is formed on the outer circumferential surface of the shaft guide 3. The nut 15 is tightened so that its female thread engages with the male thread on the outer circumferential surface of the pin guide 12, and also contacts the bottom surface of the counterbore hole 3c. As a result, the pin guide 12 is firmly fixed to the shaft guide 3 via this nut 15, preventing the screw connection from loosening.
一方、ニードルピン１１は、ピンガイド１２の内孔１２ａに嵌合しており、ニードルピン１１とピンガイド１２の間にはグリス（図示せず）が充填されている。ピンガイド１２の内孔１２ａの外側の部位には、雌ねじが形成されている。ねじ１４は、その雄ねじがピンガイド１２の雌ねじに噛み合うことにより、ワッシャ１６を介して、ピンガイド１２に取り付けられている。このねじ１４の先端面は、平らに形成されている。 Meanwhile, the needle pin 11 is fitted into the inner hole 12a of the pin guide 12, and grease (not shown) is filled between the needle pin 11 and the pin guide 12. An internal thread is formed on the outer portion of the inner hole 12a of the pin guide 12. The screw 14 is attached to the pin guide 12 via a washer 16, by its male thread engaging with the internal thread of the pin guide 12. The tip surface of this screw 14 is formed flat.
ボール１３は、金属で構成され、その表面がねじ１４の先端面とピンガイド１２の凹部に当接した状態で、両者の間に挟持されている。それにより、上述したワッシャ１６の厚さを変更することにより、ニードルピン１１の内側端部１１ａが柔軟軸２側に突出する量を調整できるように構成されている。 The ball 13 is made of metal and is sandwiched between the tip surface of the screw 14 and the recess of the pin guide 12, with its surface in contact with both. This configuration allows the amount by which the inner end 11a of the needle pin 11 protrudes toward the flexible shaft 2 can be adjusted by changing the thickness of the washer 16.
以上の構成により、ピン機構１０では、ニードルピン１１は、ピンガイド１２、ボール１３及びねじ１４によって、その軸線周りに回動自在の状態で保持（支持）されている。また、互いに対向する一対の取付孔３ｂに設けられた一対のピン機構１０の場合、一対のニードルピン１１は、柔軟軸２の１ピッチ分ずれた位置で溝２ａに嵌合することになる関係上、両者の軸心は若干ずれた状態になる。 With the above configuration, in the pin mechanism 10, the needle pin 11 is held (supported) in a state where it can rotate freely around its axis by the pin guide 12, ball 13, and screw 14. Furthermore, in the case of a pair of pin mechanisms 10 provided in a pair of opposing mounting holes 3b, the pair of needle pins 11 fit into the groove 2a at a position offset by one pitch of the flexible shaft 2, resulting in a slight misalignment of their axes.
また、前述したように、５つの取付孔群では、隣り合う２つの取付孔群が軸ガイド３の軸線周りに互いに４５゜分ずれた状態で配置されており、計２０個の取付孔３ｂの各々には、ピンガイド１２が取り付けられている。それにより、計２０個のピンガイド１２の内孔１２ａは、これらを軸ガイド３の軸線方向に直交する平面上に投影した場合、回転対称性（８回対称）を有する状態になる。 Furthermore, as mentioned above, in the five mounting hole groups, two adjacent mounting hole groups are positioned so as to be offset by 45° from each other around the axis of the shaft guide 3, and a pin guide 12 is attached to each of the 20 mounting holes 3b. As a result, when the inner holes 12a of the 20 pin guides 12 are projected onto a plane perpendicular to the axis of the shaft guide 3, they exhibit rotational symmetry (8-fold symmetry).
なお、本実施形態では、ピンガイド１２が第２運動変換部材に相当し、ピンガイド１２の内孔１２ａが第２貫通孔に相当し、取付孔群におけるピンガイド１２の内孔１２ａが第２貫通孔群に相当する。 In this embodiment, the pin guide 12 corresponds to the second motion conversion member, the inner hole 12a of the pin guide 12 corresponds to the second through hole, and the inner hole 12a of the pin guide 12 in the mounting hole group corresponds to the second through hole group.
次に、以上のように構成された運動変換機構１の動作について説明する。まず、柔軟軸２をその軸線方向にのみ移動可能な状態に保持しながら、軸ガイド３を自身の軸線周りに回転させた場合、軸ガイド３の回転に伴い、ニードルピン１１は柔軟軸２の溝２ａに沿って移動する。 Next, the operation of the motion conversion mechanism 1, configured as described above, will be explained. First, when the flexible shaft 2 is held in a state where it can move only in the direction of its axis, and the shaft guide 3 is rotated around its own axis, the needle pin 11 moves along the groove 2a of the flexible shaft 2 as the shaft guide 3 rotates.
その際、ニードルピン１１は、溝２ａの壁面に当接し、自身の軸線周りに回転しながら柔軟軸２を軸線方向に押圧する。それに伴い、柔軟軸２が自身の軸線方向に移動することになる。すなわち、軸ガイド３の回転運動を柔軟軸２の直線運動に変換することができる。 In this process, the needle pin 11 contacts the wall surface of the groove 2a and presses the flexible shaft 2 in the axial direction while rotating around its own axis. Consequently, the flexible shaft 2 moves in the axial direction. In other words, the rotational motion of the shaft guide 3 can be converted into the linear motion of the flexible shaft 2.
一方、軸ガイド３をその軸線方向にのみ移動可能な状態に保持しながら、柔軟軸２を自身の軸線周りに回転させた場合、柔軟軸２の回転に伴い、ニードルピン１１は柔軟軸２の溝２ａに案内されることになる。 On the other hand, if the flexible shaft 2 is rotated around its own axis while the shaft guide 3 is held in a state where it can move only in the direction of its axis, the needle pin 11 will be guided into the groove 2a of the flexible shaft 2 as the flexible shaft 2 rotates.
その際、ニードルピン１１は、溝２ａの壁面に押圧されながら、自身の軸線周りに回転する。それに伴い、軸ガイド３が自身の軸線方向に移動することになる。すなわち、柔軟軸２の回転運動を軸ガイド３の直線運動に変換することができる。 During this process, the needle pin 11 rotates around its own axis while being pressed against the wall surface of the groove 2a. Consequently, the axis guide 3 moves in the direction of its own axis. In other words, the rotational motion of the flexible shaft 2 can be converted into the linear motion of the axis guide 3.
以上のように、本実施形態の運動変換機構１によれば、従来のボールねじと異なり、ボール及びボールが転動するねじ溝を用いることなく、溝２ａを有する柔軟軸２及びその溝２ａに嵌合するニードルピン１１によって、回転運動を直線運動に変換する構成を実現することができる。ここで、ニードルピン１１は、ボールと比較して、加工が容易でかつ小型化可能であることによって、機構全体の小型化及び軽量化を実現することができ、設置場所及び使用形態の自由度を向上させることができる。 As described above, the motion conversion mechanism 1 of this embodiment, unlike conventional ball screws, can convert rotational motion into linear motion using a flexible shaft 2 having a groove 2a and a needle pin 11 fitted into the groove 2a, without using balls or screw grooves on which the balls roll. Here, the needle pin 11 is easier to manufacture and can be miniaturized compared to balls, thus enabling miniaturization and weight reduction of the entire mechanism, and improving the flexibility of installation location and usage.
また、ニードルピン１１が、柔軟軸２の溝２ａとの摩擦に起因して、自身の軸線周りに回転しながら柔軟軸２を軸ガイド３の軸線方向に押圧することによって、回転運動を直線運動に変換することができる。それにより、変換動作時のトルク伝達を高効率で実現することができる。 Furthermore, the needle pin 11, due to friction with the groove 2a of the flexible shaft 2, rotates around its own axis while pressing the flexible shaft 2 in the axial direction of the shaft guide 3, thereby converting rotational motion into linear motion. This allows for highly efficient torque transmission during the conversion operation.
さらに、柔軟軸２は、柔軟軸２の軸線が曲線状に弾性変形可能に構成されているので、柔軟軸２の３次元的な形状を自在に変更できることによって、機構全体をより小型化できるとともに、設置場所及び使用形態の自由度をさらに向上させることができる。 Furthermore, since the flexible shaft 2 is configured to have an axis that can be elastically deformed in a curved shape, its three-dimensional shape can be freely changed. This allows for a more compact overall mechanism and further improves the flexibility of installation location and usage.
また、１つの取付孔群における４つのピン機構１０のニードルピン１１が、軸ガイド３の軸線方向から見て十字状に配置されていることにより、互いに対向する一対のニードルピン１１，１１を１つのニードルピン群とした場合、２つのニードルピン群が、軸ガイド３の軸線方向から見て十字状に配置され、柔軟軸２の中心に向かって柔軟軸２の溝２ａに径方向の両側から嵌合する状態となる。 Furthermore, since the needle pins 11 of the four pin mechanisms 10 in one mounting hole group are arranged in a cross shape when viewed from the axial direction of the shaft guide 3, when a pair of opposing needle pins 11, 11 are considered as one needle pin group, the two needle pin groups are arranged in a cross shape when viewed from the axial direction of the shaft guide 3, and fit into the groove 2a of the flexible shaft 2 from both radial sides toward the center of the flexible shaft 2.
さらに、軸ガイド３には、５つの取付孔群が軸ガイド３の軸線方向に等間隔で設けられているので、軸ガイド３の軸線方向の５箇所において、２つのニードルピン群が、柔軟軸２の中心に向かって柔軟軸２の溝２ａに径方向の両側から嵌合する状態となる。 Furthermore, since the shaft guide 3 has five mounting holes provided at equal intervals in the axial direction of the shaft guide 3, two needle pin groups are fitted into the groove 2a of the flexible shaft 2 from both radial sides toward the center of the flexible shaft 2 at five locations in the axial direction of the shaft guide 3.
また、前述したように、計２０個のピンガイド１２の内孔１２ａは、これらを軸ガイド３の軸線方向に直交する平面上に投影した場合、回転対称性（８回対称）を有する状態になっていることにより、計２０個のニードルピン１１も、これらを軸ガイド３の軸線方向に直交する平面上に投影した場合、回転対称性（８回対称）を有する状態になる。 Furthermore, as mentioned above, the inner bores 12a of the 20 pin guides 12 exhibit rotational symmetry (8-fold symmetry) when projected onto a plane perpendicular to the axial direction of the axial guide 3. Consequently, the 20 needle pins 11 also exhibit rotational symmetry (8-fold symmetry) when projected onto a plane perpendicular to the axial direction of the axial guide 3.
以上の構成により、軸ガイド３及び柔軟軸２の一方に対して軸線方向に衝撃又は荷重が作用したときでも、２０個のニードルピン１１の柔軟軸２の溝２ａに対する嵌合が外れにくくなる。それにより、前述したように、機構全体の小型化及び軽量化と、設置場所及び使用形態の自由度の向上とを確保しながら、軸ガイド３と柔軟軸２の間での運動変換の安定性を向上させることができ、変換動作時のトルク伝達効率を高めることができる。 With the above configuration, even when an impact or load is applied in the axial direction to either the shaft guide 3 or the flexible shaft 2, the engagement of the 20 needle pins 11 with the groove 2a of the flexible shaft 2 becomes less likely to disengage. As a result, as described above, while ensuring miniaturization and weight reduction of the entire mechanism, and increasing the degree of freedom in installation location and usage, the stability of motion conversion between the shaft guide 3 and the flexible shaft 2 can be improved, thereby increasing the torque transmission efficiency during conversion.
次に、図５を参照しながら、本発明の運動変換機構をリンク機構５０に応用した例について説明する。このリンク機構５０は、出力リンク５１及びアクチュエータ部５２を備えている。これらの出力リンク５１及びアクチュエータ部５２は、図示しないが、平板状に構成され、互いに平行に配置されている。 Next, with reference to Figure 5, an example of applying the motion conversion mechanism of the present invention to a link mechanism 50 will be described. This link mechanism 50 includes an output link 51 and an actuator section 52. Although not shown, the output link 51 and actuator section 52 are configured in a flat plate shape and arranged parallel to each other.
出力リンク５１は、ガイドプーリ５１ａを備えており、出力リンク５１及びガイドプーリ５１ａは、図中の奥行き方向に延びる軸線周りに一体に回動可能に構成されている。このガイドプーリ５１ａには、軸ガイド３が固定されている。 The output link 51 is equipped with a guide pulley 51a, and the output link 51 and the guide pulley 51a are configured to rotate integrally around an axis extending in the depth direction in the figure. An axis guide 3 is fixed to this guide pulley 51a.
また、アクチュエータ部５２には、２つの軸ガイド３，３、ガイドプーリ５２ａ及びモータ機構５２ｂなどが設けられている。ガイドプーリ５２ａは、図中の奥行き方向に延びる軸線周りに回動可能な状態で、アクチュエータ部５２に設けられている。 Furthermore, the actuator unit 52 is equipped with two shaft guides 3, 3, a guide pulley 52a, and a motor mechanism 52b. The guide pulley 52a is mounted on the actuator unit 52 in a manner that allows it to rotate around an axis extending in the depth direction in the figure.
また、２つの軸ガイド３，３の各々は、その軸線周りに回動可能な状態で、アクチュエータ部５２に取り付けられている。モータ機構５２ｂの回転軸は、図中の左右方向に延びており、この回転軸の両端には、２つの回転プーリ５２ｃ，５２ｃがそれぞれ設けられている。これらの回転プーリ５２ｃ，５２ｃは、ベルト５２ｄ，５２ｄを介して、２つの軸ガイド３，３に連結されている。 Furthermore, each of the two shaft guides 3, 3 is attached to the actuator unit 52 in a manner that allows it to rotate around its axis. The rotating shaft of the motor mechanism 52b extends in the left-right direction in the figure, and two rotating pulleys 52c, 52c are provided at both ends of this rotating shaft. These rotating pulleys 52c, 52c are connected to the two shaft guides 3, 3 via belts 52d, 52d.
モータ機構５２ｂは、モータとギヤ機構（いずれも図示せず）を組み合わせたものであり、モータの運転時、２つの回転プーリ５２ｃ，５２ｃが同一速度で逆回転するように構成されている。それにより、モータ機構５２ｂの運転時、２つの軸ガイド３，３は、モータ機構５２ｂによって、互いに逆回転するように駆動される。 The motor mechanism 52b combines a motor and a gear mechanism (neither of which are shown). During motor operation, the two rotating pulleys 52c, 52c are configured to rotate in opposite directions at the same speed. Therefore, during operation of the motor mechanism 52b, the two shaft guides 3, 3 are driven by the motor mechanism 52b to rotate in opposite directions relative to each other.
さらに、このリンク機構５０では、駆動ベルト２ｘ（第１運動変換部材）が、２つのガイドプーリ５１ａ，５２ａに巻き掛けられている。この駆動ベルト２ｘは、柔軟軸２を無端の環状に構成したものであり、アクチュエータ部５２の２つの軸ガイド３と出力リンク５１の軸ガイド３を通りながら、２つの小径のガイドプーリ５３，５３を介して、２つのガイドプーリ５１ａ，５２ａに巻き掛けられている。 Furthermore, in this link mechanism 50, the drive belt 2x (first motion conversion member) is wrapped around two guide pulleys 51a and 52a. This drive belt 2x is formed by shaping a flexible shaft 2 into an endless annular shape. It passes through the two shaft guides 3 of the actuator section 52 and the shaft guide 3 of the output link 51, and is wrapped around the two guide pulleys 51a and 52a via two small-diameter guide pulleys 53, 53.
以上のように構成されたリンク機構５０によれば、モータ機構５２ｂによって、アクチュエータ部５２の２つの軸ガイド３，３が逆回転するように駆動されるのに伴い、駆動ベルト２ｘが２つの軸ガイド３，３によって軸線方向に移動するように駆動される。それにより、駆動ベルト２ｘが、出力リンク５１の軸ガイド３を介してガイドプーリ５１ａを回転させることで、出力リンク５１が回転駆動される。 With the link mechanism 50 configured as described above, the motor mechanism 52b drives the two shaft guides 3, 3 of the actuator unit 52 to rotate in opposite directions, and as a result, the drive belt 2x is driven to move axially by the two shaft guides 3, 3. This causes the drive belt 2x to rotate the guide pulley 51a via the shaft guide 3 of the output link 51, thereby rotating the output link 51.
この場合、駆動ベルト２ｘが無端の環状に構成されているので、２つの軸ガイド３，３の回転運動を、駆動ベルト２ｘの直線運動に変換する動作を連続的かつ無制限に実行することができる。 In this case, since the drive belt 2x is configured as an endless ring, the operation of converting the rotational motion of the two shaft guides 3, 3 into the linear motion of the drive belt 2x can be performed continuously and without limit.
なお、駆動ベルト２ｘが弾性変形可能に構成されているので、出力リンク５１及びアクチュエータ部５２の間にいくつかのガイドプーリを設けることによって、出力リンク５１及びアクチュエータ部５２の配置及び形状は自在に変更することができる。 Furthermore, since the drive belt 2x is configured to be elastically deformable, the arrangement and shape of the output link 51 and the actuator unit 52 can be freely changed by providing several guide pulleys between the output link 51 and the actuator unit 52.
例えば、出力リンク５１及びアクチュエータ部５２を横方向（図５の上下方向）から見た場合において、図６に示すように、出力リンク５１及びアクチュエータ部５２が互いに直交する状態で配置することも可能である。また、図７に示すように、アクチュエータ部５２を、これが出力リンク５１に対して９０゜折れ曲がった後、さらに９０゜折れ曲がる形状にすることも可能である。 For example, when viewing the output link 51 and actuator unit 52 from the side (up and down in Figure 5), it is possible to arrange them so that they are perpendicular to each other, as shown in Figure 6. Furthermore, as shown in Figure 7, it is also possible to design the actuator unit 52 so that it bends 90° relative to the output link 51, and then bends another 90°.
なお、運動変換機構１において、実施形態のニードルピン１１に代えて、図８～９に示すニードルピン１１Ａを用いてもよい。このニードルピン１１Ａの場合、その内側端部１１ａのみがニードルピン１１と異なるように構成されている。すなわち、このニードルピン１１Ａの内側端部１１ａは、ニードルピン１１と同様に円錐状に形成されているとともに、その先端側には、溝１１ｃが周方向に沿って形成されている。この溝１１ｃは、その表面が柔軟軸２の溝２ａの壁面（表面）と同一の曲面形状に構成されている。 Furthermore, in the motion conversion mechanism 1, the needle pin 11A shown in Figures 8-9 may be used instead of the needle pin 11 of the embodiment. In the case of this needle pin 11A, only its inner end 11a is configured differently from that of the needle pin 11. That is, the inner end 11a of this needle pin 11A is formed in a conical shape, similar to the needle pin 11, and a groove 11c is formed along the circumferential direction on its tip side. The surface of this groove 11c is configured to have the same curved shape as the wall surface (surface) of the groove 2a of the flexible shaft 2.
以上の構成により、このニードルピン１１Ａの場合、実施形態のニードルピン１１と比べて、柔軟軸２の溝２ａの壁面との接触面積を大きくすることができる。それにより、軸ガイド３及び柔軟軸２の一方に対して軸線方向に衝撃又は荷重が作用したときでも、ニードルピン１１の柔軟軸２の溝２ａに対する嵌合をさらに外れにくくすることができる。その結果、軸ガイド３と柔軟軸２の間での運動変換の安定性をさらに向上させることができ、変換動作時のトルク伝達効率をさらに高めることができる。 With the above configuration, the contact area between the needle pin 11A and the wall surface of the groove 2a of the flexible shaft 2 can be increased compared to the needle pin 11 of the embodiment. This makes it even more difficult for the needle pin 11 to disengage from the groove 2a of the flexible shaft 2, even when an impact or load is applied axially to either the shaft guide 3 or the flexible shaft 2. As a result, the stability of motion conversion between the shaft guide 3 and the flexible shaft 2 can be further improved, and the torque transmission efficiency during conversion can be further enhanced.
また、実施形態のニードルピン１１に代えて、図１０に示すニードルピン１１Ｂを用いてもよい。ニードルピン１１Ｂの場合、内側端部１１ｄの中心部が内側に突出する先細の形状になっているとともに、内側端部１１ｄの表面が柔軟軸２の溝２ａの壁面に密着するような曲面形状に形成されている。 Furthermore, instead of the needle pin 11 in the embodiment, the needle pin 11B shown in Figure 10 may be used. In the case of the needle pin 11B, the center of the inner end 11d has a tapered shape that protrudes inward, and the surface of the inner end 11d is formed in a curved shape that closely adheres to the wall surface of the groove 2a of the flexible shaft 2.
それにより、このニードルピン１１Ｂの場合、上記ニードルピン１１Ａと同様に、実施形態のニードルピン１１よりも、柔軟軸２の溝２ａの壁面との接触面積を大きくすることができ、ニードルピン１１Ａと同様の上述した作用効果を得ることができる。 Therefore, in the case of this needle pin 11B, similar to the needle pin 11A described above, the contact area with the wall surface of the groove 2a of the flexible shaft 2 can be increased compared to the needle pin 11 of the embodiment, and the same effects and advantages as described above can be obtained as with the needle pin 11A.
さらに、運動変換機構１において、実施形態のピン機構１０に代えて、図１１に示すピン機構１０Ｃを用いてもよい。このピン機構１０Ｃの場合、図１１と図３を比較すると明らかなように、ボール１３が省略されている点と、ニードルピン１１に代えて、ニードルピン１１Ｃを備えている点が、実施形態のピン機構１０と異なっている。 Furthermore, in the motion conversion mechanism 1, the pin mechanism 10C shown in Figure 11 may be used instead of the pin mechanism 10 of the embodiment. In the case of this pin mechanism 10C, as is clear from comparing Figure 11 and Figure 3, the ball 13 is omitted, and the needle pin 11C is provided instead of the needle pin 11, which differs from the pin mechanism 10 of the embodiment.
このニードルピン１１Ｃの場合、ニードルピン１１と比較して、外側端部１１ｅが半球面状に形成されている点と、この外側端部１１ｅがねじ１４の先端面に当接している点が異なっている。この場合、ねじ１４が保持部材に相当する。 In the case of this needle pin 11C, it differs from the needle pin 11 in that its outer end 11e is formed in a hemispherical shape, and this outer end 11e abuts against the tip surface of the screw 14. In this case, the screw 14 corresponds to the retaining member.
以上の構成により、ニードルピン１１Ｃは、ねじ１４及びピンガイド１２によって、自身の軸線周りに回動自在に保持されている。したがって、このピン機構１０Ｃを用いた場合でも、実施形態のピン機構１０を用いた場合と同様の作用効果を得ることができる。 With the above configuration, the needle pin 11C is held rotatably around its axis by the screw 14 and the pin guide 12. Therefore, even when using this pin mechanism 10C, the same effects and advantages as when using the pin mechanism 10 of the embodiment can be obtained.
さらに、運動変換機構１において、実施形態のピン機構１０に代えて、図１２に示すピン機構１０Ｄを用いてもよい。このピン機構１０Ｄの場合、図１２と図３を比較すると明らかなように、ボール１３が省略されている点と、ニードルピン１１に代えて、ニードルピン１１Ｄを備えている点が、実施形態のピン機構１０と異なっている。 Furthermore, in the motion conversion mechanism 1, the pin mechanism 10D shown in Figure 12 may be used instead of the pin mechanism 10 of the embodiment. As is clear from comparing Figure 12 and Figure 3, this pin mechanism 10D differs from the pin mechanism 10 of the embodiment in that the ball 13 is omitted and the needle pin 11D is provided instead of the needle pin 11.
このニードルピン１１Ｄの場合、外側端部１１ｆが円錐状に形成され、この外側端部１１ｆがねじ１４の先端面に当接している。この場合、ねじ１４が保持部材に相当する。 In the case of this needle pin 11D, the outer end 11f is formed in a conical shape, and this outer end 11f abuts against the tip surface of the screw 14. In this case, the screw 14 corresponds to the retaining member.
以上の構成により、ニードルピン１１Ｄは、ねじ１４及びピンガイド１２によって、自身の軸線周りに回動自在に保持されている。したがって、このピン機構１０Ｄを用いた場合でも、実施形態のピン機構１０を用いた場合と同様の作用効果を得ることができる。 With the above configuration, the needle pin 11D is held rotatably around its axis by the screw 14 and the pin guide 12. Therefore, even when using this pin mechanism 10D, the same effects and advantages as when using the pin mechanism 10 of the embodiment can be obtained.
なお、実施形態は、ニードルピン１１が、第２貫通孔としてのピンガイド１２の内孔１２ａに嵌合するように構成した例であるが、これに代えて、ニードルピン１１が軸ガイド３に形成された第２貫通孔に直接、嵌合するように構成してもよい。 In this embodiment, the needle pin 11 is configured to fit into the inner hole 12a of the pin guide 12, which serves as the second through-hole. Alternatively, the needle pin 11 may be configured to fit directly into the second through-hole formed in the shaft guide 3.
また、実施形態は、第１運動変換部材として、柔軟軸２を用いた例であるが、本発明の第１運動変換部材は、これに限らず、外周面が断面円形に構成され、らせん状の溝が延設方向に沿って延びるように、外周面に形成されたものであればよい。例えば、第１運動変換部材として、外周面が円柱状で、らせん状の溝が延設方向に沿って延びるように外周面に形成された棒状の部材を用いてもよい。 Furthermore, while the embodiment uses a flexible shaft 2 as the first motion conversion member, the first motion conversion member of the present invention is not limited to this. Any member with a circular cross-section on its outer surface and a helical groove formed on its outer surface extending along the direction of extension is acceptable. For example, a rod-shaped member with a cylindrical outer surface and a helical groove formed on its outer surface extending along the direction of extension may be used as the first motion conversion member.
さらに、実施形態は、柔軟軸２として、１層のコイルばねタイプのものを用いた例であるが、これに代えて、２層又は３層構造のコイルばねタイプのものを用いてもよい。 Furthermore, while this embodiment uses a single-layer coil spring type as the flexible shaft 2, a two-layer or three-layer coil spring type may be used instead.
一方、実施形態は、１つのピン機構群として、４つのピン機構１０を軸ガイド３の外周面に周方向に沿って等間隔（９０゜間隔）で配置した例であるが、これに代えて、１つのピン機構群として、偶数個又は奇数個のピン機構１０を、軸ガイド３の外周面に周方向に沿って等間隔で配置してもよい。 On the other hand, while the embodiment shows an example where four pin mechanisms 10 are arranged at equal intervals (90° intervals) along the circumferential direction on the outer surface of the shaft guide 3 as a single pin mechanism group, alternatively, an even or odd number of pin mechanisms 10 may be arranged at equal intervals along the circumferential direction on the outer surface of the shaft guide 3 as a single pin mechanism group.
また、１つのピン機構１０のみを軸ガイド３に配置するように構成してもよい。さらに、１つのピン機構１０のみを軸ガイド３に配置し、このピン機構１０のニードルピン１１に対向するように、軸ガイド３の内孔３ａに突起を配置するとともに、１つのニードルピン１１及び突起が柔軟軸２の溝２ａに嵌合するように構成してもよい。 Alternatively, the system may be configured to have only one pin mechanism 10 positioned in the shaft guide 3. Furthermore, the system may be configured to have only one pin mechanism 10 positioned in the shaft guide 3, with a projection positioned in the inner bore 3a of the shaft guide 3 so as to face the needle pin 11 of the pin mechanism 10, and the single needle pin 11 and the projection fitted into the groove 2a of the flexible shaft 2.
また、１つのピン機構１０及び１つ突起を１個の係止構造として、偶数個又は奇数個の係止構造を、軸ガイド３の周方向に沿って軸ガイド３の外周面に等間隔で配置してもよく、これに代えて又はこれに加えて、複数個の係止構造を、軸ガイド３の軸線方向に沿って間隔を存するように配置してもよい。 Furthermore, one pin mechanism 10 and one projection may constitute one locking structure, and an even or odd number of locking structures may be arranged at equal intervals along the circumferential direction of the shaft guide 3 on the outer surface of the shaft guide 3. Alternatively, or in addition to this, multiple locking structures may be arranged at intervals along the axial direction of the shaft guide 3.
１ 運動変換機構
２ 柔軟軸（第１運動変換部材）
２ａ 溝
３ 軸ガイド（第２運動変換部材）
３ａ 内孔（第１貫通孔）
１１ ニードルピン（ピン）
１２ ピンガイド（第２運動変換部材）
１２ａ 内孔（第２貫通孔）
１３ ボール（保持部材）
１４ ねじ（保持部材）
２ｘ 駆動ベルト（第１運動変換部材）
1. Motion conversion mechanism 2. Flexible shaft (first motion conversion member)
2a Groove 3 Axis guide (second motion conversion member)
3a Inner hole (first through hole)
11. Needle pin (pin)
12. Pin guide (second motion conversion member)
12a Inner hole (second through hole)
13. Ball (holding member)
14. Screw (retaining member)
2x Drive belt (first motion conversion member)
Claims (9)
外周面が断面円形に構成され、らせん状の溝が延設方向に沿って延びるように、前記外周面に形成された第１運動変換部材と、
軸線方向に貫通する第１貫通孔と、前記第１貫通孔と外周面との間において径方向に延びる第２貫通孔とを有し、前記第１貫通孔に前記第１運動変換部材が貫通した状態で前記第１運動変換部材を保持する第２運動変換部材と、
前記第２運動変換部材の前記第２貫通孔に回動自在に嵌合し、一端部が前記第１運動変換部材の前記溝に嵌合するピンと、
当該ピンの他端部を、当該ピンの軸線周りに回動自在に保持する保持部材と、
を備え、
前記ピンの一端部は、先細り形状に形成されるとともに、先端側には溝が周方向に沿って形成され、前記一端部の溝の表面が前記第２運動変換部材の溝の壁面と密着する形状に形成されていることを特徴とする運動変換機構。 A motion conversion mechanism that converts rotational motion into linear motion,
A first motion conversion member is formed on the outer surface such that its outer surface has a circular cross-section and a helical groove extends along the direction of extension,
A second motion conversion member has a first through-hole that penetrates in the axial direction and a second through-hole that extends radially between the first through-hole and the outer circumferential surface, and holds the first motion conversion member in a state where the first motion conversion member is passing through the first through-hole,
A pin that is rotatably fitted into the second through hole of the second motion conversion member, with one end fitting into the groove of the first motion conversion member,
A retaining member that holds the other end of the pin so as to be rotatable around the axis of the pin,
Equipped with,
A motion conversion mechanism characterized in that one end of the pin is formed in a tapered shape, a groove is formed along the circumferential direction on the tip side, and the surface of the groove at the one end is formed in a shape that is in close contact with the wall surface of the groove of the second motion conversion member .
前記第１運動変換部材は、当該第１運動変換部材の軸線が曲線状に弾性変形可能に構成されていることを特徴とする運動変換機構。 In the motion conversion mechanism described in claim 1,
The motion conversion mechanism is characterized in that the first motion conversion member is configured so that its axis can be elastically deformed in a curved shape.
前記第１運動変換部材は、無端の環状に構成されていることを特徴とする運動変換機構。 In the motion conversion mechanism described in claim 2,
The motion conversion mechanism is characterized in that the first motion conversion member is configured in an endless ring shape.
前記第２運動変換部材は、当該第２運動変換部材の中心軸線を間にして互いに対向する一対の第２貫通孔を第２貫通孔群として、１つ以上の第２貫通孔群を有しており、
当該１つ以上の第２貫通孔群の前記第２貫通孔には、前記ピンが嵌合しており、
前記保持部材は、前記ピン毎に設けられていることを特徴とする運動変換機構。 In the motion conversion mechanism according to any one of claims 1 to 3,
The second motion conversion member has one or more second through-hole groups, each consisting of a pair of second through-holes facing each other with respect to the central axis of the second motion conversion member.
The pin is fitted into the second through hole of the one or more second through hole group.
The motion conversion mechanism is characterized in that the holding member is provided for each of the pins.
前記第２運動変換部材には、複数の前記第２貫通孔群が設けられており、
当該複数の第２貫通孔群の各々は、前記第２運動変換部材の前記中心軸線に沿って互いに間隔を存するように配置されていることを特徴とする運動変換機構。 In the motion conversion mechanism described in claim 4,
The second motion conversion member is provided with a plurality of the second through-hole groups,
A motion conversion mechanism characterized in that each of the plurality of second through-hole groups is arranged to be spaced apart from one another along the central axis of the second motion conversion member.
前記第２運動変換部材には、複数の前記第２貫通孔群が設けられており、
当該複数の第２貫通孔群は、前記第２運動変換部材の前記中心軸線周りの回転対称性を有するように配置された１つ以上の第２貫通孔群を含んでいることを特徴とする運動変換機構。 In the motion conversion mechanism described in claim 4,
The second motion conversion member is provided with a plurality of the second through-hole groups,
The motion conversion mechanism is characterized in that the plurality of second through-hole groups include one or more second through-hole groups arranged to have rotational symmetry about the central axis of the second motion conversion member.
前記複数の第２貫通孔群は、前記第２運動変換部材の中心軸線に直交する平面に投影したときに回転対称性を有するように配置されていることを特徴とする運動変換機構。 In the motion conversion mechanism described in claim 5,
The motion conversion mechanism is characterized in that the plurality of second through-hole groups are arranged such that they have rotational symmetry when projected onto a plane perpendicular to the central axis of the second motion conversion member.
前記ピンの一端部は、中心部が内側に突出する先細の形状になっているとともに、前記一端部の表面が前記第１運動変換部材の前記溝の壁面に密着するような曲面形状に形成されていることを特徴とする運動変換機構。 In the motion conversion mechanism described in claim 1,
The motion conversion mechanism is characterized in that one end of the pin has a tapered shape with its central part protruding inward, and the surface of the one end is formed in a curved shape so as to be in close contact with the wall surface of the groove of the first motion conversion member.
前記ピンの一端部は、円錐状に形成されているとともに、前記一端部の先端と前記第１運動変換部材との間に空隙が設けられることを特徴とする運動変換機構。
In the motion conversion mechanism described in claim 1,
A motion conversion mechanism characterized in that one end of the pin is formed in a conical shape, and a gap is provided between the tip of the one end and the first motion conversion member.
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