CN102459956A - 线性执行机构及叉车 - Google Patents

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CN102459956A CN2010800276308A CN201080027630A CN102459956A CN 102459956 A CN102459956 A CN 102459956A CN 2010800276308 A CN2010800276308 A CN 2010800276308A CN 201080027630 A CN201080027630 A CN 201080027630A CN 102459956 A CN102459956 A CN 102459956A
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平工贤二
山田弘幸
落合正巳
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Abstract

本发明提供一种线性执行机构及叉车。线性执行机构具有：螺纹轴(1)；在该螺纹轴的外周上形成为螺旋状的螺纹牙(30)；主辊(4)，其具有与该螺纹牙的牙侧面(1a)接触的滚动面(4c)，通过以自转轴(D)为中心旋转而经由滚动面在牙侧面上滚动；辊支承部件(6)，其将该主辊以能够以自转轴为中心旋转的方式支承；辊保持架(2)，其针对经由滚动面而从牙侧面传递至主辊的力以能够摆动的方式支承辊支承部件，若主辊滚动则其相对于螺纹轴在螺纹轴的周围相对地旋转。由此，即使零件存在尺寸误差、零件间存在松动，也能够使辊和螺纹轴可靠地以线接触状态接触。

Description

线性执行机构及叉车
技术领域
本发明涉及将旋转驱动源的旋转运动转换为直动运动的线性执行机构和具有该线性执行机构的叉车。
背景技术
近年，作为环境问题及全球变暖对策的一环，替代以往的液压执行机构而将电动执行机构作为各种设备的执行机构加以利用的需求提高。这是由于若利用电动执行机构，则能够实现以下目标：不再需要液压设备中必须的工作油，因而成为环保对策；以及基于电动化而使效率提升，由此能够削减消耗动力；而且，能够活用再生动力从而进一步削减消耗动力；通过将能源从内燃机的燃料转换为电能，在执行机构运转现场能够降低当地的环境负载；而且，能够基于经由电池而进行的深夜电能利用而在广泛区域内实现能源的有效利用。这一趋势也影响到多用于工程机械等的液压缸那样的产生较大推力的线性执行机构的领域，承受大推力的电动线性执行机构的需求提高。
作为电动线性执行机构中所用的旋转-直动转换机构，包括作为配置在螺纹轴与螺母部件的间隙中的滚动体而利用小球的滚珠丝杠。但是，该技术中，螺纹轴及螺母部件与小球的接触为点接触，会产生较大的赫兹应力从而会发生压碎(flaking)，因此，在用于大推力并要求长期寿命的情况下难以保证充分的耐久性。
作为解决这一课题的线性执行机构，有一种方案，取代滚珠丝杠的小球而将以相对于螺纹轴的中心轴大致平行地设置的自转轴为中心进行旋转的辊作为滚动体(参照日本特开昭61-286663号公报、日本实用新型登录第2594535号等)。另外，还有一种方案，将以设置在与螺纹轴的中心轴大致正交的平面上的自转轴为中心进行旋转的辊作为滚动体(参照日本特公平6-17717号公报、日本实开昭62-91050号公报等)。这些技术通过将上述的辊用作滚动体而使辊和螺纹轴线接触(或达到接近线接触的接触状态)，由此，降低赫兹应力并谋求针对压碎的耐久性的改善。
专利文献1：日本特开昭61-286663号公报
专利文献2：日本实用新型登录第2594535号
专利文献3：日本特公平6-17717号公报
专利文献4：日本实开昭62-91050号公报
发明内容
但是，为了如上所述使螺纹轴和辊线接触，需要使二者的接触部按照设计的那样以平行的状态接触。但是，在考虑现实的线性执行机构的情况下，因各零件存在尺寸误差，所以，在相对运动的零件间存在松动。这一情况，在组装状态或作用有载荷等的状态下，零件相互的位置关系及相对的姿势(倾斜)无法达到设计那样的理想状态，因此，这意味着需要考虑到产生松动的情况。
因此，由于产生尺寸误差，所以螺纹轴和辊的接触部无法按照设计那样平行。因此，由于螺纹轴和辊无法线状接触而是以单方接触状态(点接触)接触，因此，作为边缘载荷会产生较大的赫兹应力。需要将接触状态从点变成线，由此，接触部的方向性成为新的管理项目而被增加，因此，这意味着，对于尺寸误差及组装误差等的容许度降低。即，现实中，难以使螺纹轴和辊稳定地以线接触状态接触，降低赫兹应力从而改善针对压碎的耐久性的课题依然很困难。
本发明的目的在于提供一种线性执行机构，即使零件存在尺寸误差、零件间存在松动，也能够使辊和螺纹轴可靠地以线接触状态接触。
本发明中，为了实现上述目的，线性执行机构具有：螺纹轴；在该螺纹轴的外周上形成为螺旋状的螺纹牙；主辊，其具有与该螺纹牙的牙侧面接触的滚动面，通过以自转轴为中心旋转而经由所述滚动面在所述牙侧面上滚动；辊支承部件，其将该主辊以能够以所述自转轴为中心旋转的方式支承；辊保持架，其针对经由所述滚动面而从所述牙侧面传递至所述主辊的力以能够摆动的方式支承所述辊支承部件，若所述主辊滚动则其相对于所述螺纹轴在所述螺纹轴的周围相对地旋转。
发明的效果
根据本发明，即使零件存在尺寸误差、零件间存在松动，也能够使辊和螺纹轴可靠地以线接触状态接触。
附图说明
图1是本发明的实施方式的线性执行机构的侧视图。
图2是从图1中的II方向看到的线性执行机构的主视图。
图3是从图1中的III方向看到的线性执行机构的俯视图。
图4是从图1中的IV方向看到的线性执行机构的仰视图。
图5是图3及图4中的V-V剖视图。
图6是从图3将辊支承部件周边拿出单独表示的俯视图。
图7是图6中的VII-VII剖视图。
图8是从与图7相同的方向看到的辊支承部件的外观图。
图9是图4中的IX-IX剖视图。
图10是本发明的实施方式即线性执行机构的自动调心机构的原理说明图。
图11是具有本发明的实施方式即线性执行机构的叉车的侧视图。
图12是图11中的叉车的桅杆附近的放大图。
具体实施方式
以下，利用附图说明本发明的实施方式。
图1是本发明的实施方式的线性执行机构的侧视图，图2是从图1中的II方向看到的线性执行机构的主视图，图3是从图1中的III方向看到的线性执行机构的俯视图，图4是从图1中的IV方向看到的线性执行机构的仰视图，图5是图3及图4中的V-V剖视图。此外，图5的V-V剖视图是在图3及图4中以相对于纸面垂直地通过螺纹轴1的中心轴的平面为剖切面而设定的。
这些图所示的线性执行机构主要具有螺纹轴1、辊保持架2、辊支承部件6、主辊4、辅助辊12(参照图5)。
在螺纹轴1的外周上设有形成为螺旋状的螺纹牙30。螺纹牙30以其底部比顶部大的方式形成。本实施方式中的螺纹牙30，具有梯形的截面，螺纹轴1的径向外侧的面相对于螺纹轴1的中心轴大致平行。而且，从该大致平行的面的两端，倾斜状的牙侧面1a、1b向螺纹轴1扩展。即，本实施方式中的牙侧面1a、1b，以螺纹牙30的底部比顶部大的方式相对于螺纹轴1的中心轴倾斜。通过这样形成的螺纹牙30，在螺纹轴1的外周上形成螺纹槽，螺纹轴1成为外螺纹。此外，下文中，适宜地将螺纹牙30的顶部的右侧的牙侧面称为右牙侧面1a，而将左侧的牙侧面称为左牙侧面1b。
辊保持架2经由辊支承部件6而支承主辊4，若主辊4在螺纹牙30上滚动，则辊保持架2相对于螺纹轴1在螺纹轴1的周围相对地旋转。辊保持架2具有：供辊支承部件6及主辊4插入的主辊插入孔3(3a、3b、3c)；供摆动销7插入的摆动销插入孔2a；供辅助辊12及辅助辊位置调整机构20插入的辅助辊插入孔2b；供滑键9插入的键槽2c(参照图4)；图1中的辊保持架2的左侧的端面即左侧端面2e；图1中的辊保持架2的右侧的端面即右侧端面2f。辊保持架2和螺纹轴1仅经由主辊4的滚动面4c(参照图5)而接触，其他的部分为非接触状态。若主辊4滚动，则辊保持架2相对于螺纹轴1在螺纹轴1的周围相对地旋转，在螺纹轴1与辊保持架2之间产生相对的直动运动。
主辊插入孔3，如图5所示，与辊支承部件6及主辊4的形状相符地形成。插入主辊插入孔3中的辊支承部件6，通过架设在摆动销插入孔2a和摆动销插入孔6a(参照后述的图6)中的两根摆动销7而以能够摆动的方式支承。
本实施方式的辊保持架2上，设有三个主辊插入孔3a、3b、3c，从而收纳有三个辊支承部件6。在此，从图1中的纸面内侧向近前侧，依次为主辊插入孔3a(图1中未表示)、主辊插入孔3b、主辊插入孔3c。主辊插入孔3b配置在使主辊插入孔3a向图1中的右方向(螺纹轴1的轴向)移动相当于螺纹轴1的导程L(参照图1)的三分之一的量、并使其绕螺纹轴1的中心轴旋转120度(3分之2π)的位置上，主辊插入孔3c配置在从该主辊插入孔3b的位置向图1中的右方向移动相当于导程L的三分之一的量、并使其绕螺纹轴1的中心轴旋转120度(3分之2π)的位置上。
在此，利用图6、7、8对辊支承部件6及主辊4的详细结构进行说明。
图6是从图3将辊支承部件6周边拿出单独表示的俯视图，图7是图6中的VII-VII剖视图，图8是从与图7相同的方向看到的辊支承部件6的外观图。此外，对与之前的图相同的部分标注相同的标记并省略说明(对此后的图也一样)。
这些图中所示的辊支承部件6具有：滚动轴承(圆锥滚柱轴承)5；经由滚动轴承5以能够以自转轴D(参照图7)为中心旋转的方式被支承的主辊4；供摆动销7插入的两个摆动销插入孔6a。
如图7所示，主辊4具有：位于VII-VII截面上的自转轴D；在右牙侧面1a上滚动的滚动部4e；从滚动部4e突出并在其中心具有自转轴D的旋转轴4a；滚动部4e上的螺纹轴1侧的端面即内侧端面4d，通过以自转轴D为中心转动从而在右牙侧面1a上滚动。
在滚动部4e的周向上，设有与右牙侧面1a接触的滚动面4c，滚动部4e经由该滚动面4c而在右牙侧面1a上滚动。滚动面4c以能够与右牙侧面1a线接触的方式形成。若这样使滚动面4c与右牙侧面1a线接触，则赫兹应力降低从而能够改善针对压碎的耐久性。在此，将滚动面4c与右牙侧面1a的接触部分称为“线状的接触区间(接触区间)N”(参照图7)。
本实施方式中，接触区间N作为位于VII-VII截面上的部分而近似。即，将图7中滚动面4c所接触的右牙侧面1a的轮廓线作为相当于接触区间N的部分而进行说明。此外，严格地说，接触区间N的P3以外的点并不位于VII-VII截面上。具体地，图7中，接触区间N中，与P3相比越靠近螺纹轴1的中心轴侧的点越向纸面的近前侧偏位，与P3相比越远离螺纹轴1的中心轴侧的点越向纸面的内侧偏位。其原因在于：对于通过右牙侧面1a上的任意的基准点并位于与螺纹轴1共有中心轴的圆筒面上的螺旋来说，若假设其是通过该基准点并具有与螺纹轴1相同的导程L(参照图1)的螺旋，则由于变更基准点而得到的各螺旋的导程角依存于基准点的位置因而不是一定的，仅有作为通过P3的螺旋、且具有和VII-VII截面与螺纹轴1的中心轴的公差角γ相等的导程角γ的螺旋E(参照图3)能够在P3与滚动面4c接触。因此，通过P3以外的点的其他的螺旋与滚动面4c的接触点，如上所述，根据各螺旋的导程角和公差角γ的差而向相对于图7的纸面垂直方向的前后偏位。即，本实施方式中，距该纸面的偏位量被视为微小，与接触区间N近似。
不过，在如本实施方式那样、螺纹牙30的右牙侧面1a相对于螺纹轴1的中心轴倾斜的情况下，优选将各主辊4以如下方式形成：在其自转轴D方向上的一定的范围内，滚动部4e的直径随着接近螺纹轴1而与右牙侧面1a的形状相应地逐渐减小。若这样形成主辊4，则能够使距主辊4和螺纹轴1的各自的中心轴较远的部分彼此以及接近的部分彼此接触，在两者接触的任一点处都能够使滑移微小。
另外，本实施方式中的自转轴D，以保持将自转轴D假想地延长的直线与螺纹轴1交叉的姿势的方式相对于辊保持架4固定。另外，换言之，也可以表现为：主辊4的自转轴D以基本上与螺纹牙30的导程角γ(参照图3)相等的角度位于与螺纹轴1的中心轴交叉的平面(本实施方式中为后述的VII-VII截面的平面)上。在此，使该平面与螺纹轴1的中心轴交叉的角度“基本上”与导程角γ相等是基于下述理由。导程角γ，距螺纹轴1的中心轴的距离根据一定的规定的圆筒面和右牙侧面1a的交叉线求得。但是，右牙侧面1a在螺纹轴1的径向上存在于从螺纹轴1的中心轴开始规定的范围内(即，螺纹牙30的高度的量)，因此，根据选择右牙侧面1a上的哪个部位，导程角γ也成为具有规定的范围的值。因此，使自转轴D所含的平面的角度和导程角γ严密地对应比较困难。此外，关于其他的主辊4的自转轴4也与上述主辊4同样地、被收在与螺纹轴1的中心轴以γ的角度交叉的平面内。
若以上述姿势保持自转轴D并以与右牙侧面1a接触的方式形成滚动面4c，则在滚动面4c和右牙侧面1a接触的部分中，能够使距各自的中心轴近的部分彼此接触，而且能够使距各自的中心轴远的部分彼此接触。由此，能够抑制在主辊4与螺纹牙30之间产生局部的滑移，因此能够实现高效率化。
而且，本实施方式的自转轴D，边保持上述姿势边以倾斜的姿态保持在滚动面4c所接触的螺纹牙30侧。即，如图7所示，自转轴D在V-V截面内向滚动面4c和右牙侧面1a的接触部侧倾斜。这样将自转轴D向右牙侧面1a侧倾斜，则能够将主辊4的内侧端面4d配置在与滚动面4c所接触的螺纹牙30间隔1个间距的螺纹牙30(图5中，滚动面4c所接触的螺纹牙30的右侧的螺纹牙30)的外侧，因此，与不使自转轴D倾斜的情况相比，能够将主辊4的滚动部4e的直径(更具体地为内侧端面4d的直径)增大。由此，例如，能够使内侧端面4d的直径比螺纹牙30的间距(本实施方式中也相当于导程L)大，因此，能够使滚动面4c所接触的螺纹牙30的相邻的螺纹牙30和内侧端面4d相对。因此，如上所述将主辊4的自转轴D以向螺纹牙30侧倾斜的姿态保持，则能够增大滚动部4e的直径，因此，产生在滚动面4c和右牙侧面1a上的赫兹应力大幅降低，能够延长压碎寿命。
此外，在如上所述将滚动部4e的直径增大至内侧端面4d与螺纹牙30相对的程度的情况下，如图5等所示，优选在内侧端面4d上形成滑动钵状的凹部。若这样在内侧端面4d上形成凹部，则能够避免内侧端面4d与螺纹牙30接触。另外，若这样在内侧端面4d上形成凹部，则即使使主辊4的自转轴D向螺纹牙30侧倾斜时的倾斜量较小，也能够避免与下一间距中的螺纹牙30发生干涉。若这样减小自转轴D的倾斜量，则即使滚动部4e的直径相同也能够将辊保持架3的外径抑制得较小。
图6中，插入摆动销插入孔6a中的两根摆动销7，在H轴方向上同轴配置。
在此，定义摆动销7的摆动轴H时，将接触区间N中的任意的一点作为代表点A(理由后述，但本实施方式中，将位于接触区间N的大致中央的点P3作为代表点A)。然后，将通过代表点A(P3)并位于与螺纹轴1共有中心轴的圆筒面上的螺旋、即通过代表点A并具有与螺纹轴1相同的导程L的螺旋作为代表螺旋E(参照图3)。而且，将在代表点A与代表螺旋E大致正交的平面作为代表平面S(本实施方式中代表平面S为VII-VII截面)。此外，上述的“大致正交”中的“大致”，不仅包括完全的正交状态，还包括含有误差、公差等的实质的状态。(下文中使用的“大致”也一样)。
此时，摆动轴H与代表平面S交叉，摆动轴H与代表平面S的交点，在代表平面S上位于通过代表点A的直线I上或该直线I的附近。另外，如图3所示，摆动轴H以和与螺纹轴1的中心轴正交的面以γ的角度交叉的方式固定。这样设定摆动轴H，则对于经由滚动面4c而从右牙侧面1a传递至主辊4的力F，能够使辊支承部件6以摆动轴H为中心摆动。即，当传递至主辊4的力F以代表点A为基准向接触区间N的一端侧偏位并作用时，能够使主辊4以代表点A为基准并在使接触区间N的另一端侧接近右牙侧面1a的方向上摆动。
此外，在此，从通过力F使主辊4高效摆动的观点出发，优选摆动轴H与代表平面S大致正交。由此，本实施方式中的摆动轴H，在点P4与代表平面S正交。图8中，由于摆动轴H完全地重合在摆动轴H与VII-VII截面的交点即P4上，因此可知，摆动轴H在交点P4与VII-VII截面正交。
另外，从通过力F使主辊4更高效摆动的观点出发，优选使摆动轴H与代表平面S的交点位于直线I上。由此，本实施方式中的点P4位于直线I上。
而且，从谋求接触区间N的应力分布的均匀化的观点出发，优选以代表点A位于接触区间N的大致中央的方式进行选择。在本实施方式中，由此，将位于接触区间N的中央的点P3选作代表点A。此外，图3中，由于被辊保持架2、辊支承部件6等隐藏，故在P3的周边未示出代表螺旋E。但是，在图3中，若要求出通过螺纹轴1的中心轴并垂直于纸面的平面与代表螺旋E的交点群时，如图5所示，P3和P1一同包含在该交点群中的纸面近前侧的交点群中。因此，显然代表螺旋E通过P3，因此，能够如上所述将VII-VII截面设定为代表平面S。
此外，若采用不同于上述的表现，代表平面S也可以表述为：令代表螺旋E的导程角为θ，若要求出图3中通过螺纹轴1的中心轴并垂直于纸面的平面与代表螺旋E的交点群时，则为通过该交点群中的纸面近前侧的一个交点群的平面，即为由以导程角θ与螺纹轴1的中心轴交叉的直线所表示的平面。根据这一表述，VII-VII截面可以表述为：在图3中，是通过纸面近前侧的交点群的一个即P3的平面，即是由以导程角γ与螺纹轴1的中心轴交叉的直线所表示的平面。另外，图3中，代表螺旋E的导程角γ是P1中的代表螺旋E的切线F与相对于螺纹轴1的中心轴的垂直线G的公差角。通过P3的VII-VII截面与螺纹轴1的中心轴的公差角度、和代表螺旋E与垂直于螺纹轴1的面的公差角度，分别为相同的角度γ，因此，VII-VII截面和代表螺旋E1在P3正交。
另外，摆动销7如上所述作为各辊支承部件6的摆动轴，同时，还起到通过产生于此的剪切应力而在辊保持架2与各辊支承部件6之间传递载荷的作用。
另外，参照图5等可知，辊保持架2以在主辊插入孔3和辊支承部件6之间确保间隙的方式形成。这是为了当辊支承部件6如上所述在规定的摆动角范围内摆动运动时避免辊支承部件6和辊保持架2发生干涉。此外，摆动轴H方向上的主辊插入孔3的两面宽度尺寸W1(参照图3)与辊支承部件6的两面宽度尺寸W2(参照图6)的差，以比其他部分小的方式被加工，构成为在摆动轴H方向上，辊支承部件6相对于辊保持架2的位置不会大幅变化。
辅助辊插入孔2b，是形成在辊保持架2的半径方向上的大致圆筒状的孔，如图5所示，分别设置在从各主辊插入孔3(各主辊4)的位置在螺纹轴1的周向上大致离开180度的位置上。即，在本实施方式的辊保持架2上，设有三个主辊插入孔3a、3b、3c和相同数量的三个辅助辊插入孔2b。各辅助辊插入孔2b中，插入有辅助辊支架15、辅助辊12、以及辅助辊位置调整机构20等。
图9是图4中的IX-IX剖视图，表示了辅助辊插入孔2b的附近。IX-IX截面，是使图4中与纸面正交并通过螺纹轴1的中心轴的平面以辅助辊12与螺纹牙30的接触点P7为中心旋转γ′而得到的。γ′是下述螺旋的导程角：该螺旋通过P7并位于与螺纹轴1共有中心轴的圆筒面上、且通过P7并与螺纹轴1具有相同的导程L。
在该图所示的辅助辊支架15上的螺纹轴1侧，辅助辊12以能够以自转轴J为中心旋转的方式通过辅助辊轴14得到支承。辅助辊12的自转轴J位于IX-IX截面上，辅助辊12在与主辊4所滚动的右牙侧面1a相对的另一牙侧面(左牙侧面1b)上滚动。辅助辊12的轴向截面上的外周侧轮廓，以轴向上的中央部分的直径比其他的部分的直径大的方式具有曲率地形成，辅助辊12在点P7与左牙侧面1b点接触。另外，辅助辊12经由滚针(轴承)13而以能够旋转的方式安装在辅助辊轴14上，辅助辊轴14通过固定螺母16而固定在辅助辊支架15上。
辅助辊轴14的固定螺母16侧的端部和固定螺母16的一部分从辅助辊支架15突出。为了不使这样突出的辅助辊轴14及固定螺母16与辊保持架2干涉，在辅助辊插入孔2b上形成有圆弧状切缺2d。另外，在辅助辊插入孔2b的侧面上，在IX-IX截面以外的方向上形成有凹状的键槽2c(参照图4)。键槽2c中插入有滑键9，滑键9对辅助辊插入孔2b内的辅助辊支架15的旋转进行限制。即，通过该滑键9，辅助辊12的自转轴J总是被保持在IX-IX截面上。
在辅助辊支架15的螺纹轴1的径向外侧，安装有对相对于螺纹轴1的辅助辊12的自转轴J的固定位置进行调整的辅助辊位置调整机构20。本实施方式的辅助辊位置调整机构20，主要由调整螺母10和锁定螺母11构成。
调整螺母10在其外周上具有外螺纹部，与辅助辊支架15相邻地安装在螺纹轴1的径向外侧。调整螺母10的外螺纹部，与设在辅助辊插入孔2b中的内螺纹部螺合，例如，若使调整螺母10向将该外螺纹部拧入该内螺纹部的方向旋转，则辅助辊支架15向螺纹轴1侧移动。这样，通过对调整螺母10的位置进行调整，能够调整辅助辊12的自转轴相对于螺纹轴1的固定位置。在本实施方式的调整螺母10的中央设有锪孔，在该锪孔中插入有锁定螺母11。
锁定螺母11经由设在辅助辊支架15中的螺纹轴1的径向外侧上的凸部而与辅助辊支架15螺合。若使锁定螺母11向拧入辅助辊支架15的方向旋转，则能够将调整螺母10固定在锁定螺母11和辅助辊支架15之间。若这样使锁定螺母11旋转，则调整螺母10的旋转受到限制，因此，能够将辅助辊支架15相对于螺纹轴1的位置即辅助辊12的自转轴的位置固定。
下面，说明如上述那样构成的本实施方式的线性执行机构的效果。图10是本发明的实施方式即线性执行机构的自动调心机构的原理说明图。
本实施方式的线性执行机构具有：主辊4，其具有与螺纹牙30的牙侧面1a接触的滚动面4c，通过以自转轴D为中心旋转而经由滚动面4c在牙侧面1a上滚动；辊支承部件6，其将该主辊4以能够以自转轴D为中心旋转的方式支承；辊保持架2，其将辊支承部件6相对于经由滚动面4c从牙侧面1a传递至主辊4的力以能够摆动的方式支承，若主辊4滚动则该辊保持架2相对于螺纹轴1在螺纹轴1的周围相对地旋转。
在此，如图10(a)所示，考虑牙侧面1a和滚动面4c由于尺寸误差等故不平行，以点P3(代表点A)为基准在螺纹轴1的外周侧的点P5处产生单方接触的情况。该图中，从牙侧面1a作用在滚动面4a上的接触力F1表示为从边缘部处的点P5垂直地描绘在牙侧面1a的截面轮廓上的箭头。此外，严密地说，作为表示点P5和接触力F1的箭头，由于如上述那样向图10(a)的纸面外稍微偏位，因此，图10(a)所示的是向VII-VII截面的投影。
若如该图所示地对点P5作用接触力F1，则接触力F1从摆动轴H(摆动轴H与VII-VII截面的交点P4)通过向上方偏位的位置，因此，绕摆动轴H产生力矩M1。若这样产生力矩M1，则辊支承部件6整体向图10(a)中的顺时针旋转方向旋转，与在滚动面4a上作用了F1的P5相反侧的部分(即，以P3为基准的螺纹轴1的内周侧)接近牙侧面1a。而且，最终，辊支承部件6整体以滚动面4c和牙侧面1a线接触的状态自动停止，成为单方接触状态得到缓和的状态。
此外，即使不是如图10(a)那样处于极端的单方接触状态，只要牙侧面1a和滚动面4a的接触力的合力与点P3相比处于外周侧，由于产生与力矩M1同方向的力矩，因此，辊支承部件6整体自动地向使接触力的合力向内周侧移动的方向旋转。
图10(b)与图10(a)相反地，表示在螺纹轴1的内周侧发生单方接触的状态。该图中，从牙侧面1a作用在滚动面4a上的接触力F2表示为从边缘部处的点P6垂直地描绘在牙侧面1a的截面轮廓上的箭头。此外，严密地说，作为表示点P6和接触力F2的箭头，由于如上述那样向图10(b)的纸面外稍微偏位，因此，图10(b)所示的是向VII-VII截面的投影。
若如该图所示地对点P6作用接触力F2，则接触力F2通过从P4向下方偏位的位置，因此，绕摆动轴H产生力矩M2。若这样产生力矩M2，则辊支承部件6整体向图10(b)中的逆时针旋转方向旋转，与在滚动面4a上作用了F1的P6相反侧的部分(即，以P3为基准的螺纹轴1的外周侧)接近牙侧面1a。而且，最终，和图10(a)的例子同样地，辊支承部件6整体以滚动面4c和牙侧面1a线接触的状态自动停止，成为单方接触状态得到缓和的状态。
图10(c)表示牙侧面1a和滚动面4a的接触力的合力的作用位置位于牙侧面1a的中央的点P3的状态。该图中，从牙侧面1a作用于滚动面4a的接触力的合力F3表示为从点P3垂直地描绘在牙侧面1a的截面轮廓上的箭头。
若如该图所示地对点P3作用接触力F3，则接触力F3通过P4，因此，不产生绕摆动轴H的力矩。即，当牙侧面1a和滚动面4a的接触力的合力通过摆动轴H时，辊支承部件6的姿势稳定并维持其状态不变，因此，牙侧面1a和滚动面4a的接触力的合力F3的作用位置(P3)不移动。此时，牙侧面1a和滚动面4a的接触力实际上作为线分布载荷而作用，但能够将其合力位置维持在中央部即P3处是指，在载荷的线分布中能够实现大致一定的均等的分布。即，若能够这样维持合力位置，则能够将载荷分布的最大值抑制得较小。
以上，根据本实施方式，如上述图10(a)～(c)说明的那样，即使因零件的尺寸误差等而导致的松动而产生单方接触，由于辊支承部件6相对于辊保持架2自动地摆动，因此，能够使主辊4和螺纹轴1可靠地以线接触状态接触。因此，根据本实施方式，能够与当初的设计一致地改善针对压碎的耐久性。
另外，根据本发明，在电动线性执行机构中能够同时实现高动力传递效率和针对大推力的高耐久性，而且，能够以基于构成零件的尺寸误差而造成的影响得以减少的坚固性非常高的结构实现上述性能。因此，尤其对液压缸等那样的需要大推力的以往的执行机构的用途容易适用电动线性执行机构，因此，通过电动线性执行机构的高动力传递效率能够谋求使用它们的设备的高效率化。
而且，本实施方式的线性执行机构中，以在形成螺纹牙30的两个牙侧面中的一个牙侧面(本实施方式中为牙侧面1a)上滚动的主辊4的数量为三个的方式构成。若这样设置三个在一个牙侧面上滚动的主辊4，则即使各零件存在些许的尺寸误差，也能够使全部三个主辊4可靠地接触一个牙侧面。而且，即使产生单方接触，由于各辊支承部件6如上述那样摆动，因此，能够使全部主辊4可靠地与一个牙侧面线接触。即，根据本实施方式，能够避免零件的尺寸误差所造成的不良影响而实现高坚固性。
而且，本实施方式的线性执行机构，具有在左牙侧面1b上滚动的辅助辊12和对辅助辊12的自转轴J相对于螺纹轴1的固定位置进行调整的辅助辊位置调整机构20，通过使调整螺母10旋转由此能够调整辅助辊12的自转轴J的固定位置。
若这样利用具有的辅助辊位置调整机构20，在如上述那样利用摆动销7确认了全部的主辊4与右牙侧面1a线接触后，通过保持该状态并通过调整螺母10使全部的辅助辊12在螺纹轴1的方向上移动并使其接触左牙侧面1b，能够经由全部的主辊4及辅助辊12以不存在螺纹轴1的轴向及径向的松动的状态将辊保持架2安装在螺纹轴1上。另外，此时，优选以辊保持架2的端面2e、2f相对于螺纹轴1的中心轴垂直的方式固定辊保持架2。
另外，若如上所述从各辅助辊12与左牙侧面1b接触的状态进一步将各调整螺母10拧入规定量，则能够附加一定的预压量。另外若相反地，从上述状态使各调整螺母10向相反方向(旋松方向)旋转规定量，则能够将螺纹轴1和辊保持架2的间隙管理为一定。即，若如上所述设置辅助辊位置调整机构20，则能够抑制预压量以及间隙量因构成零件的尺寸误差的积累而变得不均匀。此外，本实施方式中，作为辅助辊位置调整机构20，举例说明了对螺纹轴1的径向上的自转轴J的固定位置进行调整的机构，但还可以利用对螺纹轴1的轴向上的自转轴J的固定位置进行调整的机构。
下面说明本发明的其他实施方式。
图11是具有本发明的实施方式即线性执行机构的叉车的侧视图，图12是图11中的叉车的桅杆70附近的放大图。
图11中，这些图所示的叉车具有：安装有行驶装置及操舵装置的车身60；设在车身60的前方的桅杆(门架)70；安装在桅杆70的内框72(参照图12)上的叉80。
图12中，桅杆70具有：安装在车身60的前方的外框71；设在外框71的内侧并沿外框71升降的内框72；使内框72升降的线性执行机构73。线性执行机构73具有：固定在外框71上的螺纹轴1、辊保持架2、使螺纹轴1旋转驱动的电机(驱动源)74。辊保持架2经由安装在内框72上的托架75从下方支承内框72。此外，本实施方式中的电机74，经由多个齿轮76向螺纹轴1传递驱动力。
在如上所述构成的叉车中，若利用操舵装置驱动电机74，则螺纹轴1被旋转驱动，辊保持架2沿螺纹轴1移动。由此，支承在辊保持架2上的内框72升降，因此，能够使叉80升降。能够将上述各实施方式说明的线性执行机构用作叉车中的叉80的高度调节机构。即，根据本实施方式，作为以往主要利用液压执行机构的叉车的执行机构，能够利用电动执行机构。
附图标记的说明
1…螺纹轴，1a…右牙侧面，1b…左牙侧面，2…辊保持架，2a…摆动销插入孔，2b…辅助辊插入孔，2c…键槽，2d…圆弧状切缺，2e…端面，2f…端面，3…主辊插入孔，4…主辊，4a…旋转轴，4c…滚动面，4d…内侧端面，4e…滚动部，5…滚动轴承(圆锥滚柱轴承)，6…辊支承部件，6a…摆动销插入孔，7…摆动销，9…滑键，10…调整螺母，11…锁定螺母，12…辅助辊，13…滚针，14…辅助辊轴，15…辅助辊支架，16…固定螺母，20…辅助辊位置调整机构，30…螺纹牙，73…线性执行机构，80…叉，D…主辊的自转轴，E…代表螺旋，H…摆动轴，I…在代表平面S上通过代表点P的直线、且与接触区间N正交的直线，J…辅助辊的自转轴，N…线状的接触区间，S…代表平面

Claims (13)

1.一种线性执行机构，其特征在于，具有：
螺纹轴；
在该螺纹轴的外周上形成为螺旋状的螺纹牙；
主辊，其具有与该螺纹牙的牙侧面接触的滚动面，通过以自转轴为中心旋转而经由所述滚动面在所述牙侧面上滚动；
辊支承部件，其将该主辊以能够以所述自转轴为中心旋转的方式支承；
辊保持架，其针对经由所述滚动面而从所述牙侧面传递至所述主辊的力以能够摆动的方式支承所述辊支承部件，若所述主辊滚动则其相对于所述螺纹轴在所述螺纹轴的周围相对地旋转。
2.如权利要求1所述的线性执行机构，其特征在于，
所述主辊在所述滚动面上能够在线状的接触区间内与所述牙侧面接触，
将所述线状的接触区间中的任意的一点作为代表点，
将通过所述代表点并位于与所述螺纹轴共有中心轴的圆筒面上的螺旋、即通过所述代表点并具有与所述螺纹轴相同的导程的螺旋作为代表螺旋，
将在所述代表点上与所述代表螺旋大致正交的平面作为代表平面时，
所述辊支承部件的摆动轴与所述代表平面交叉，
所述摆动轴与所述代表平面的交点，在所述代表平面上位于通过所述代表点的直线上或位于该直线的附近。
3.如权利要求2所述的线性执行机构，其特征在于，
所述辊支承部件的摆动轴与所述代表平面大致正交。
4.如权利要求2所述的线性执行机构，其特征在于，
所述代表点位于所述线状的接触区间中的大致中央。
5.如权利要求1所述的线性执行机构，其特征在于，
所述主辊的自转轴，以将该自转轴假想地延长的直线与所述螺纹轴交叉的姿势、且向所述滚动面所接触的所述牙侧面侧倾斜的姿势支承在所述辊支承部件上，
所述螺纹牙的牙侧面，以所述螺纹牙的底部比顶部大的方式相对于所述螺纹轴的中心轴倾斜，
所述主辊，在所述主辊的自转轴方向上的一定范围内，所述主辊的直径随着接近所述螺纹轴而变小，而且，与所述牙侧面线接触。
6.如权利要求5所述的线性执行机构，其特征在于，
所述主辊的直径，在所述主辊的自转轴方向上的一定范围内，随着接近所述螺纹轴，与所述具有倾斜的牙侧面的所述螺纹牙相应地以一定的比例变小，
所述主辊的滚动面，由圆锥的侧面的一部分形成。
7.如权利要求1所述的线性执行机构，其特征在于，
所述辊保持架支承多个辊支承部件，
所述多个辊支承部件上的各主辊，沿所述螺纹牙在所述螺纹轴的周向上相互隔着间隔地配置。
8.如权利要求7所述的线性执行机构，其特征在于，
支承在所述多个辊支承部件上的多个主辊中，在形成所述螺纹牙的两个牙侧面中的一个牙侧面上滚动的主辊的数量为三个。
9.如权利要求1所述的线性执行机构，其特征在于，还具有：
辅助辊，其以能够以自转轴为中心而旋转的方式通过所述辊保持架支承，在与所述主辊所滚动的所述牙侧面相对的其他的牙侧面上滚动；
辅助辊位置调整机构，其对所述辅助辊的自转轴相对于所述螺纹轴的固定位置进行调整。
10.如权利要求9所述的线性执行机构，其特征在于，
所述辅助辊及所述辅助辊位置调整机构的数量，与所述主辊的数量相同。
11.一种叉车，其特征在于，作为叉的高度调节机构，具有如权利要求1～10的任一项所述的线性执行机构。
12.如权利要求3所述的线性执行机构，其特征在于，
所述代表点位于所述线状的接触区间的大致中央。
13.如权利要求1所述的线性执行机构，其特征在于，
所述主辊能够在所述滚动面中在线状的接触区间内与所述牙侧面接触，
所述辊支承部件的摆动轴被设置在以下位置上：
当经由所述滚动面从所述牙侧面传递至所述主辊的力偏位作用于所述滚动面的所述线状的接触区间的一端侧时，
使所述主辊向使所述滚动面中的所述线状的接触区间的另一端侧接近所述牙侧面的方向摆动的位置。
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