JP2003090408A - 電動式アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】特別な制御を行うことなく効率良く連続的に往
復駆動を行うこと。 【解決手段】電動機１９を駆動源としてロッド１４が直
線駆動する電動式アクチュエータ１であって、チューブ
１１と、チューブ内に軸方向に沿って配置され電動機に
よって回転駆動されるクロスネジ軸１６と、チューブの
端部に設けられたカバー１２と、カバーを摺動可能に貫
通しチューブに対して出入り可能に設けられた中空のロ
ッド１４と、ロッドの内側の端部に設けられチューブの
内周面を摺動するピストン１５と、ピストンに設けられ
クロスネジ軸のネジ溝に係合するコマ３３とを有してな
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、電動機を駆動源と
してロッドが直線駆動する電動式アクチュエータに関す
る。本発明の電動式アクチュエータは、例えば、荷の引
き上げのためのウインチにおいて、ワイヤーを巻き取る
ドラムを軸方向に連続的に往復駆動するために用いられ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来において、軽荷重の伸縮駆動の駆動
源として、エアーシリンダが使用されてきた。しかし、
エアーシリンダを動作させるためにはコンプレッサが必
要であり、その設置スペースと設備コストを要し、且つ
配管が必要であるとともに、エネルギー効率が悪いとい
う欠点がある。

【０００３】エアーシリンダの効率の悪さを改善するた
めに、電動機を駆動源とする電動式アクチュエータがし
ばしば使用される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】電動式アクチュエータ
を用いた場合に、回転運動を直線運動に変換するために
ボールネジなどのスクリューを使用することとなる。そ
のため、直線往復移動を行わせるために正転と逆転の制
御が必要となり、コスト高となる。

【０００５】また、駆動機構となるスクリューおよびそ
の摺動部分の潤滑および外部環境からの保護を旨く行う
必要があるが、実際には容易ではない。本発明は、上述
の問題に鑑みてなされたもので、特別な制御を行うこと
なく効率良く連続的に往復駆動を行うことのできる電動
式アクチュエータを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る電動式アク
チュエータは、電動機を駆動源としてロッドが直線駆動
する電動式アクチュエータであって、チューブと、前記
チューブ内に軸方向に沿って配置され前記電動機によっ
て回転駆動されるクロスネジ軸と、前記チューブの端部
に設けられたカバーと、前記カバーを摺動可能に貫通し
前記チューブに対して出入り可能に設けられた中空のロ
ッドと、前記ロッドの内側の端部に設けられ前記チュー
ブの内周面を摺動するピストンと、前記ピストンに設け
られ前記クロスネジ軸のネジ溝に係合するコマと、を有
してなる。

【０００７】好ましくは、前記カバーと前記ロッドとの
間にはパッキンが設けられて互いに密に摺動するように
構成されており、前記チューブの内部において前記ピス
トンの移動にともなう容積変動によるエアーの吸排を行
うためのエアーブリーザが設けられてなる。

【０００８】また、前記チューブ内には、潤滑油が、前
記チューブの軸が水平になるように配置したときに前記
クロスネジ軸の下方の表面が沈む程度に満たされてお
り、前記ピストンの外周面には、前記チューブの内周面
に接するように油含浸性材料が設けられ、前記カバーの
内周面には、前記ロッドの外周面に接するように油含浸
性材料が設けられてなる。

【０００９】また、前記ロッドと前記ピストンとは、互
いの軸が偏心位置にあり、これによって前記ロッドが周
方向に回転不能となっている。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る電動式アクチ
ュエータ１の断面正面図、図２は電動式アクチュエータ
１の要部を拡大して示す断面図、図３は電動式アクチュ
エータ１の左側面図、図４はピストン１５に設けられた
コマ３３とネジ溝との関係を示す図である。

【００１１】これらの図において、電動式アクチュエー
タ１は、チューブ１１、カバー１２、カバー１３、ロッ
ド１４、ピストン１５、クロスネジ軸１６、ベアリング
１７、減速機１８、電動機１９、およびエアーブリーザ
２０などからなる。

【００１２】チューブ１１は、炭素鋼、ステンレス鋼、
またはアルミニウム合金などの金属材料からなる円筒状
のものである。カバー１２およびカバー１３は、チュー
ブ１１のそれぞれの端部に設けられる。

【００１３】ロッド１４は、同様な金属材料から中空に
形成され且つ外側の端部に先端金具２２が取り付けられ
ており、カバー１２を摺動可能に貫通し、且つチューブ
１１に対して出入り可能に設けられる。ロッド１４の軸
心は、チューブ１１の軸心とずれた位置に配置されてい
る。

【００１４】カバー１２には、ロッド１４が貫通するよ
うに穴が設けられ、その穴の内周面に、後述する油含浸
性材料３５と同様な材料からなる油含浸性材料３６、パ
ッキン３７、およびウエアリングなどが設けられる。パ
ッキン３７によって、ロッド１４はカバー１２に対して
密に摺動する。

【００１５】ピストン１５は、ロッド１４の内側の端部
に設けられ、チューブ１１の内周面を摺動する。ロッド
１４は、チューブ１１に対して偏心しているため、ピス
トン１５に対しても偏心している。つまり、ロッド１４
とピストン１５とは、互いの軸が偏心位置にあり、これ
によって、ロッド１４およびピストン１５は、チューブ
１１およびカバー１２に対して周方向に回転不能となっ
ている。

【００１６】クロスネジ軸１６は、チューブ１１内に軸
方向に沿って配置され、ベアリング１７によって回転可
能に支持される。クロスネジ軸１６の外周面には、右ネ
ジ溝３１と左ネジ溝３２とが互いに交差するように、且
つそれらのネジ溝３１，３２が軸方向の端部において互
いに連続するように形成されている。

【００１７】クロスネジ軸１６は、減速機１８を介し、
電動機１９によって回転駆動される。ピストン１５に
は、軸３４によって回転可能なコマ３３が設けられてい
る。コマ３３は、平面視が長円状であり、クロスネジ軸
１６のネジ溝３１，３２のいずれか一方に入り込んで係
合し、係合したネジ溝に沿って移動する。コマ３３は、
ネジ溝の端部までくると、そのまま連続して他方のネジ
溝に入って係合し、それまでとは逆の方向に移動を開始
する。

【００１８】但し、実際は、ピストン１５が回転しない
ので、クロスネジ軸１６の回転にともなって、コマ３３
つまりピストン１５が直線方向に往復移動する。ピスト
ン１５の往復移動によってロッド１４が往復移動する。

【００１９】また、ピストン１５には、その外周面に、
円環状の溝が設けられており、その溝に、チューブ１１
の内周面に接するように油含浸性材料３５が設けられ
る。油含浸性材料３５として、油の含浸性が良好で、且
つ摺動性の良好なものが用いられる。例えば、フェルト
などの不織布、ポリウレタンフォーム、発泡ＮＢＲ（連
泡）などが用いられる。なお、油含浸性材料３５は、チ
ューブ１１の全周にわたって設けられなくてもよい。つ
まり、油が溜められる部分では、油が左右に連通する必
要があるので、油含浸性材料３５の環状の一部を切り欠
いたりまたは穴を設けるなど、油の連通路を確保する必
要がある。

【００２０】カバー１３には、一方のシリンダ室に連通
する連通穴４１が設けられており、連通穴４１に、半円
を描くように曲げられた管路からなるエアーブリーザ２
０が取り付けられている。エアーブリーザ２０は、ピス
トン１５の移動にともなうシリンダ室の容積変動を吸収
するため、大気との間でエアーの吸排を行う。

【００２１】チューブ１１の内部には油が入っている。
すなわち、電動式アクチュエータ１は、多くの場合にチ
ューブ１１の軸が水平になるように配置して使用され
る。そのように配置されたときに、クロスネジ軸１６の
下方の表面が沈む程度に、油が図の油面ＪＭまで満たさ
れている。

【００２２】したがって、油含浸性材料３５，３６の一
部は必ず油に浸り、毛細管現象によって油含浸性材料３
５，３６の全体に油に含浸する。油含浸性材料３５，３
６に含浸した油によって、チューブ１１とピストン１
５、およびカバー１２とロッド１４とのそれぞれの間の
潤滑が行われる。また、クロスネジ軸１６の外周面の一
部が常に油に浸るので、その回転によってクロスネジ軸
１６の外周面の全周が油に浸ることとなり、ピストン１
５との間の潤滑が行われる。さらに、コマ３３とネジ溝
３１，３２との間の潤滑も行われる。

【００２３】本実施形態の電動式アクチュエータ１によ
ると、電動機１９を連続的に回転駆動することにより、
ロッド１４は連続的に往復運動を行う。したがって、先
端金具２２にワイヤーを巻き取るドラムを連結しておけ
ば、ドラムを軸方向に容易に往復駆動することができ
る。

【００２４】さらに、本実施形態の電動式アクチュエー
タ１では、クロスネジ軸１６が中空のロッド１４の内部
に収納され、且つ、チューブ１１の内部に密封状態で納
められるので、外部環境の如何に影響されることなく、
確実な動作が行われる。しかも、摺動部分の潤滑が充分
に効率良く行われる。密閉構造としたことにより生じる
容積変動によるエアー圧の変化は、エアーブリーザ２０
の作用によって解消される。ロッド１４とピストン１５
との偏心によって、ピストン１５の回転が防止される。

【００２５】このように、本実施形態の電動式アクチュ
エータ１では、簡単な構造であるにも係わらず、特別な
制御を行うことなく効率良く連続的に往復駆動を行うこ
とができる。

【００２６】その他、電動式アクチュエータ１の各部ま
たは全体の構造、形状、寸法、個数、材質などは、本発
明の趣旨に沿って適宜変更することができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明によると、特別な制御を行うこと
なく効率良く連続的に往復駆動を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電動式アクチュエータの断面正面
図である。

【図２】電動式アクチュエータの要部を拡大して示す断
面図である。

【図３】電動式アクチュエータの左側面図である。

【図４】ピストンに設けられたコマとネジ溝との関係を
示す図である。

【符号の説明】

１ 電動式アクチュエータ １１ チューブ １２ カバー １４ ロッド １５ ピストン １６ クロスネジ軸 １９ 電動機 ２０ エアーブリーザ ３５，３６ 油含浸性材料 ３７ パッキン

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電動機を駆動源としてロッドが直線駆動す
   る電動式アクチュエータであって、 チューブと、 前記チューブ内に軸方向に沿って配置され前記電動機に
   よって回転駆動されるクロスネジ軸と、 前記チューブの端部に設けられたカバーと、 前記カバーを摺動可能に貫通し前記チューブに対して出
   入り可能に設けられた中空のロッドと、 前記ロッドの内側の端部に設けられ前記チューブの内周
   面を摺動するピストンと、 前記ピストンに設けられ前記クロスネジ軸のネジ溝に係
   合するコマと、 を有してなることを特徴とする電動式アクチュエータ。
2. 【請求項２】前記カバーと前記ロッドとの間にはパッキ
   ンが設けられて互いに密に摺動するように構成されてお
   り、 前記チューブの内部において前記ピストンの移動にとも
   なう容積変動によるエアーの吸排を行うためのエアーブ
   リーザが設けられてなる、 請求項１記載の電動式アクチュエータ。
3. 【請求項３】前記チューブ内には、潤滑油が、前記チュ
   ーブの軸が水平になるように配置したときに前記クロス
   ネジ軸の下方の表面が沈む程度に満たされており、 前記ピストンの外周面には、前記チューブの内周面に接
   するように油含浸性材料が設けられ、 前記カバーの内周面には、前記ロッドの外周面に接する
   ように油含浸性材料が設けられ、 てなる請求項１または請求項２記載の電動式アクチュエ
   ータ。
4. 【請求項４】前記ロッドと前記ピストンとは、互いの軸
   が偏心位置にあり、これによって前記ロッドが周方向に
   回転不能となっている、 請求項１記載の電動式アクチュエータ。