(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0010】
次に、本発明の一実施形態に係る駆動装置1の構成について、
図1乃至
図3を用いて説明する。
なお、以下の説明に関しては便宜上、
図1及び
図2中に示した矢印の方向によって、駆動装置1の前後方向、及び左右方向を規定して記述する。また、
図3中に示した矢印の方向によって、駆動装置1の上下方向、及び左右方向を規定して記述する。
【0011】
本実施形態における駆動装置1は、駆動部3(
図1を参照)より伝達される駆動力(回転駆動)を直線運動に変換し、装置外部に設けられた対象物を直線的に移動させるための装置である。
駆動装置1は、
図1に示すように、主に基体2、駆動部3、回転ギヤ4、ラック組立体5、及び支持部材6(
図2を参照)などにより構成される。
【0012】
基体2は、駆動装置1の基部として設けられるものである。
基体2は平面部2aを有し、例えば本実施形態においては、当該平面部2aを上方に向けた状態にて配置される。
【0013】
そして、基体2の平面部2a上において、後述する回転ギヤ4、ラック組立体5、及び支持部材6などが、各々配置される。
【0014】
次に、駆動部3について説明する。
駆動部3は、駆動装置1の駆動源として設けられるものである。
駆動部3は、例えば減速機付きの駆動モータ31などにより構成され、平面部2a側(上側)に向かって出力軸31aを基体2に貫通させた状態にて、当該基体2の裏面(平面部2a側と反対側の下面)に取付けられる。
【0015】
なお、駆動部3の構成については、本実施形態に限定されるものではない。
即ち、例えば駆動モータと減速機とを各々別個に設け、当該減速機を、基体2の平面部2a側に出力軸が貫通した状態にて当該基体2に取付け、且つ前記駆動モータを、減速機より離間した位置に配置して、これらの駆動モータと減速機とを複数のギヤで連結する構成としてもよい。
【0016】
次に、回転ギヤ4について説明する。
回転ギヤ4は、駆動部3の駆動力を後述するラック組立体5に伝達するためのものである。
回転ギヤ4は、基体2の平面部2aより上側に向かって突出された出力軸31aに、当該出力軸31aと同軸上に挿入させた状態にて取付けられる。
【0017】
そして、回転ギヤ4は、出力軸31aを介して、駆動部3の駆動力により軸心を中心として回転駆動される。
【0018】
次に、ラック組立体5について説明する。
ラック組立体5は、回転ギヤ4を介して伝達される駆動部3の駆動力(回転駆動)を、直線運動に変換するためのものである。
ラック組立体5は、例えば
図3に示すように、第一ラック51、第二ラック52、及びこれらの第一ラック51と第二ラック52とを接続するための接続部材53(
図3(a)及び
図3(b)を参照)などにより構成される。
【0019】
第一ラック51は、例えば
図2に示すように、一方向に延びる矩形状の板状部材からなり、幅方向(第一ラック51の長手方向及び厚み方向との直交方向)の一端部において、前記第一ラック51が延びる方向(第一ラック51の長手方向)に向かって一列に配置された複数の歯形からなる歯列51aを有する。
また、第一ラック51は、平面部中央において、歯列51aが伸びる方向、即ち歯列51aを構成する複数の歯形の配置方向と平行に延びる、長円形状の溝部からなるガイド部51bを有する。ガイド部51bは、本実施形態においては、後述するように、支持部材6の端部を溝部に貫通させた状態にて、第一ラック51を当該支持部材6によって支持するために、溝部の底面を切欠いた貫通孔にて構成される。
さらに、第一ラック51は、当該第一ラック51の長手方向の両端部において、複数(本実施形態においては、3個)の貫通孔51c・51c・51cを有する。
【0020】
一方、第二ラック52は、第一ラック51と略同等な形状からなるとともに、当該第二ラック52の長手方向の両端部に設けられる複数の貫通孔52c・52c・52cの形状について、第一ラック51の貫通孔51c・51c・51cと相違する。
なお、以下の説明においては、第二ラック52の形状における、第一ラック51と同等な個所についての説明は省略する。
【0021】
即ち、
図3(b)及び
図3(c)に示すように、第一ラック51及び第二ラック52を互いに対向させて配置した状態において、第二ラック52の各貫通孔52cは、第一ラック51の各貫通孔51cと同軸上の雌螺子孔として形成される。
【0022】
そして、このような構成からなる第一ラック51及び第二ラック52は、例えば
図3(a)に示すように、回転ギヤ4の一方側(本実施形態においては、左側)において、各々の歯列51a及び歯列52aを回転ギヤ4側(本実施形態においては、右側)に向けつつ、出力軸31aの軸方向(本実施形態においては、上下方向)に互いに離間して対向した状態にて配置され、各々の歯列51a及び歯列52aを介して、回転ギヤ4と噛合される。
【0023】
接続部材53は、第一接続部材53a及び第二接続部材53bにより構成される。
第一接続部材53aは、例えば
図3(b)に示すように、貫通孔53a1を有する円筒形状の部材により構成される。
また、第二接続部材53bは、例えば
図3(c)に示すように、第一接続部材53aの軸方向の長さと同等の厚みを有するとともに、平面部中央において長円形状の貫通孔53b1を有する矩形状の板状部材により構成される。
【0024】
そして、
図2に示すように、第一接続部材53a及び第二接続部材53bは、第一ラック51及び第二ラック52の間隙において、これらの第一ラック51及び第二ラック52の長手方向の一端部(本実施形態においては、前端部)及び他端部(本実施形態においては、後端部)に各々配置される。
具体的には、第一接続部材53aは、第一ラック51及び第二ラック52の長手方向の一端部(前端部)に各々設けられた貫通孔51c及び貫通孔52cと同軸上に配置される。
また、第二接続部材53bは、第一ラック51及び第二ラック52の長手方向の他端部(後端部)に各々設けられた複数組(本実施形態においては、2組)の貫通孔51c・51c及び貫通孔52c・52cが、第一ラック51及び第二ラック52の対向方向(上下方向)から見て長円形状の貫通孔53b1と重なるようにして配置される。
【0025】
このような状態において、第一ラック51及び第二ラック52は、それぞれの貫通孔51c・52cを介して、締結部材54を用いて締結される。
これにより、第一ラック51及び第二ラック52は、第一接続部材53aの軸方向の長さ、または第二接続部材53bの厚みに相当する間隙を確保した状態にて、接続部材53を介して接続される。
【0026】
ところで、第二接続部材53bの長手方向の一端部(本実施形態においては、後端部)には、第一接続部材53a側との反対方向(本実施形態においては、後方向)に向かって延びる延長部材55が設けられている。
そして、延長部材55は、第二接続部材53b側と反対側の端部(本実施形態においては、後端部)において図示せぬケーブルと繋がれており、当該ケーブルを介して駆動装置1の外部に設けられた対象物と連結されている。
【0027】
以上のような構成からなるラック組立体5は、第一ラック51の歯列51a、及び第二ラック52の歯列52aが各々延びる方向を、出力軸31aの軸方向との直交方向(本実施形態においては、前後方向)となるようにして配置される。
これにより、ラック組立体5は、回転ギヤ4を介して伝達される駆動部3の駆動力(回転駆動)によって、基体2に対して前記直交方向に相対移動することとなる。
【0028】
次に、支持部材6について説明する。
支持部材6は、基体2よりラック組立体5を支持するためのものである。
支持部材6は、例えば
図3(a)に示すように、中空形状の円筒部材からなり、軸方向の両側に位置する第一支持部6a・6a、及び軸方向の中央側、且つ当該第一支持部6aと同軸に位置し、当該軸を中心として前記第一支持部6aに比べて半径が大きな第二支持部6bにより構成される。
支持部材6は、ラック組立体5が回転ギヤ4の回転によって移動する方向の移動を許容し、その方向に垂直な方向へのラック組立体5の移動を抑制する。ここで、第一支持部6aは、ラック組立体5と当接してラック組立体5が回転ギヤ4から離間する離間方向への移動を抑制する第一抑制部として機能する。また、第二支持部6bは、ラック組立体5と当接して回転ギヤ4の回転によってラック組立体5が移動する方向と離間方向とに垂直な方向への移動を抑制する第二抑制部として機能する。
【0029】
ここで、第一支持部6aの断面形状の直径(
図3(a)中における寸法D)は、第一ラック51のガイド部51bにおける幅寸法(
図3(a)中における寸法X1)、及び第二ラック52のガイド部52bにおける幅寸法(
図3(a)中における寸法X2)に比べて、小さく設定されている(D<X1、及びD<X2)。
また、第二支持部6bの軸方向の長さ(
図3(a)中における寸法L)は、第一ラック51及び第二ラック52の間隙寸法(
図3(a)中における寸法Y)に比べて、略同等に設定されている(L=Y)。
【0030】
そして、支持部材6は、回転ギヤ4の一方側(本実施形態においては、左側)において、当該支持部材6の軸心が出力軸31aの軸心と平行になるようにして、基体2の平面部2a上に接続される。
具体的には、支持部材6は、回転ギヤ4の一方側(左側)において、基体2の平面部2aより上側に向かって突出された主軸61に、当該主軸61と同軸上に挿入させた状態にて、軸心を中心にして回転可能に取付けられる。
つまり、支持部材6は、主軸61と支持部材6によって構成される支持体において、主軸61の軸心を中心にして回転可能な転動体として設けられる。支持部材6は、主軸61の所定の位置において軸周り方向に回転可能に設けられている。支持部材6は、基体2に対して所定の位置に位置する。
【0031】
ラック組立体5は、第一ラック51及び第二ラック52の間隙に第二支持部6bが位置し、且つこれらの第一ラック51及び第二ラック52のガイド部51b・52bに第一支持部6a・6aが各々貫通された状態にて支持される。
そして、回転ギヤ4を介して駆動部3の駆動力(回転駆動)が伝達されると、ラック組立体5は、軸心を中心にして回転しながら各々のガイド部51b・52bの内周面と当接する支持部材6によって、移動方向(前後方向)を規制される。
【0032】
本実施形態においては、これらの第一支持部6a・6aの外周面における回転ギヤ4側(本実施形態においては、右側)の一部は、第一ラック51及び第二ラック52のガイド部51b・52bの内周面と各々当接される。
これにより、各第一支持部6aの外周面における前記一部は、ラック組立体5が回転ギヤ4から離間する離間方向(本実施形態においては左方向)へ移動する際にラック組立体5と当接する。
【0033】
また、第二支持部6bの軸方向(本実施形態においては上下方向)の両端面は、第一ラック51の第二ラック52側(本実施形態においては下側)の平面におけるガイド部51bの周縁部、及び第二ラック52の第一ラック51側(本実施形態においては上側)の平面におけるガイド部52bの周縁部と各々当接される。
これにより、第二支持部6bの軸方向の両端面は、回転ギヤ4の回転によってラック組立体5が移動する方向(本実施形態においては前後方向)と前記離間方向(左方向)とに垂直な方向(本実施形態においては上下方向)へ移動する際にラック組立体5と当接する。
【0034】
一方、ラック組立体5において、第一ラック51及び第二ラック52のガイド部51b・52bの内周面における回転ギヤ4側(右側)の一部(
図2において、斜線で示された領域)は、支持部材6の第一支持部6a・6aと各々当接され、ラック組立体5の移動方向(前後方向)に延びる第一被抑制部51b1・52b1として機能する。
【0035】
また、ラック組立体5において、第一ラック51の第二ラック52側(下側)の平面におけるガイド部51bの周縁部、及び第二ラック52の第一ラック51側(上側)の平面におけるガイド部52bの周縁部は、支持部材6の第二支持部6bにおける軸方向(上下方向)の両端面と各々当接され、ラック組立体5の移動方向(前後方向)に延びる第二被抑制部51b2・52b2として機能する。
【0036】
このように、本実施形態における駆動装置1においては、各々のガイド部51b・52bの周縁部に設けられる第二被抑制部51b2・52b2が、ラック組立体5の内側、即ち第一ラック51の第二ラック52側(下側)、及び第二ラック52の第一ラック51側(上側)に設けられ、当該ラック組立体5は、支持部材6によって、その内側より支持される構成となっている。
【0037】
このような構成を有することにより、例えば従来のように、ラックとギヤとの位置関係を規制するローラや、ラックを支持する複数の軸受等を個別に設けることもなく、支持部材6のみによって、ラック組立体5と回転ギヤ4との位置関係を規制しつつ、ラック組立体5を支持することができる。
よって、本実施形態における駆動装置1によれば、安定したラック組立体5の移動を確保しつつ、ラック組立体5の移動を規制するためにラック組立体5と当接する部材数を低減することができる。
【0038】
また、本実施形態における駆動装置1においては、転動体である支持部材6が、長円形状の溝部からなるガイド部51b・52bに各々嵌って、ラック組立体5のラック組立体5が移動する方向(前後方向)に垂直な方向(上下方向)への移動を抑制する構成となっている。
【0039】
このように、本実施形態における駆動装置1においては、第一ラック51及び第二ラック52における支持部材6が当接される箇所について、複雑な形状とすることなく加工容易な溝部を形成することとしており、製作コストの低減を図ることができる。
また、第一ラック51及び第二ラック52が複雑な形状を有しないことから、駆動装置1全体としての小型化を図ることができる。
さらに、第一ラック51及び第二ラック52において、支持部材6が嵌合されるための部位を別途設ける必要もなく、部品点数の低減化を図ることができる。
【0040】
なお、本実施形態においては、軸心を中心にして回転可能に支持部材6を設けることとしているが、これに限定されることはなく、基体2より回転不能に支持部材6を固定することとしてもよい。
【0041】
但し、本実施形態に示すように、支持部材6を転動体として構成し、転動体である支持部材6に第一ラック51と第二ラック52とが当接するように設けることとすることで、支持部材6とラック組立体5(より具体的には、第一ラック51及び第二ラック52)との間の摩擦抵抗が低減され、駆動装置1における作動効率の向上を図ることができる。
【0042】
以上に示した駆動装置1の構成は、本発明の好適な実施形態の一例ではあるが、その範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な変形実施が可能である。
【0043】
例えば、ラック組立体5において、ラックの枚数は2枚(即ち、第一ラック51及び第二ラック52)に限定されるものではなく、3枚以上のラックを設けてもよい。複数のラックの間に第二抑制部(第二支持部6b)を介在させることができてればよく、ラック組立体5を、ラック以外の部材がラック間に含まれて、第二抑制部(第二支持部6b)と当接しながら摺動または転動するように構成してもよい。第一被抑制部51b1・52b1と第二被抑制部51b2・52b2は、必ずしもラックに設けられていなくてもよい。
【0044】
また、ラック組立体5において、第一ラック51及び第二ラック52には、ガイド部51b・52bに替わって、断面視半円形状の溝部を、歯列51a・52aが延びる方向と平行に各々設ける一方、基体2には、支持部材6に替わって、球体形状の部材からなる支持部材を設け、前記溝部に球体形状の支持部材が当接されることにより、ラック組立体5が支持される構成としてもよい。
【0045】
また、ラック組立体5において、第一ラック51には、ガイド部51bに替わって内側(即ち、第二ラック52側)に突出する円柱形状の突出部を設け、且つ第二ラック52には、ガイド部52bに替わって内側(即ち、第一ラック51側)に突出する円柱形状の突出部を設ける一方、基体2には、支持部材6に替わって、断面視「I」形状のレール部材を、これら第一ラック51及び第二ラック52の歯列51a・52aが延びる方向と平行に設け、前記レール部材の幅方向両側に位置する凹部に前記突出部の外周面が当接されることにより、ラック組立体5が支持される構成としてもよい。ラック組立体5は、ラック組立体5が回転ギヤ4の回転によって移動する方向と垂直な方向に面する当接面を有し、その当接面に対して支持部材6の第一抑制部(第一支持部6a)と第二抑制部(第二支持部6b)とが当接して摺動または転動する構成とすることで、回転ギヤ4の回転によって所定の方向に移動する構成とすることができる。
【0046】
さらに、ラック組立体5において、第一ラック51には、ガイド部51bに替わって内側(即ち、第二ラック52側)に突出しつつ、歯列51aが延びる方向と平行に延びる突出部を設け、且つ第二ラック52には、ガイド部52bに替わって内側(即ち、第一ラック51側)に突出しつつ、歯列52aが延びる方向と平行に延びる突出部を設ける一方、基体2には、支持部材6に替わって、軸方向の中央の断面形状の直径が、軸方向の両端部の断面形状の直径と比べて小さく設定された支持部材を設け、当該支持部材の軸方向の中央に前記突出部が当接されることにより、ラック組立体5が支持される構成としてもよい。