JP2013160328A - 直線作動機のシリーズ - Google Patents

Abstract

【課題】部品共通化と都度設計の排除によりコスト低減を図ることのできる直線作動機のシリーズを提供すること。
【解決手段】直線作動機１０は、モータ１２と、減速機部１４と、直線作動部１６とを具え、モータ１６と減速機部１４が連結手段を介して連結されており、直線作動部のサイズと駆動推力と速度を異にする装置が複数用意されたシリーズとして提供される。モータ１２と減速機部１４の連結手段として、取付孔３８、１種のアダプタ３６、若しくは１種のアタッチメント４２Ａ／Ｍのいずれか、又は１種のアダプタ３６とアタッチメント４２Ｇ／Ｍの組合せ、又は１種のアダプタ３６と２種のアタッチメント４２Ｇ・Ｍの組合せを介する方法のいずれかによることができる。１つのサイズにおいて減速機部・直線作動部とモータの組合せを適宜選択することができ、部品共通化と工数削減によりコスト低減を図ることが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータ、減速機部、及び直線作動部を具える直線作動機のシリーズに関する。

従来の直線作動機の構成は、特開２０１０−２５５７１９号公報に示されているとおりである。すなわち、平行に配置された入力軸と出力軸、これらの間で回転を伝達する減速機構を収容するハウジング、及びこれに連結されるモータと直線作動部を具え、ハウジングの同じ側面に、入力軸のモータ連結側と出力軸の動力主力側が設けられている。そして、入力軸のモータ連結側には、モータの回転軸と入力軸を結合するカップリングを内包するカップリングケースが設けられ、このカップリングケースのハウジング側端面が、ハウジングを密封するように固定される。
これにより、モータをメンテナンスや交換のために取り外したときも、ハウジング内部はカップリングケースによって密封状態が保たれるため、ハウジング内の潤滑剤が流出したり、塵埃などが混入したりすることがなく、メンテナンス作業を容易に行うことができるものとされている。また、カップリングケース内にカップリングを内包することで、モータの回転軸のサイズや形状が異なるものに交換する際も、カップリングのみを適合させればよく、多様な形状やサイズのモータを容易に取り付けることができるとされている。

また、モータと減速機とを連結するアダプタとアタッチメントの構成については、特開２００２−２９５６０１号公報記載のようなものがある。すなわち、モータと減速機はアダプタを介して連結されており、アダプタは、歯車箱側フランジ、筒部材、中間フランジ、これにボルトで連結されるアタッチメントとを具え、アタッチメントは、モータを固定可能なモータフランジを有している。この構成により、アタッチメントを交換すれば、容量の異なる複数種のモータを選択的に装着することができるとされている。

特開２０１０−２５５７１９号公報 特開２００２−２９５６０１号公報

このような直線作動機は、通常、種々のサイズや駆動推力、速度の中から、用途に合わせて適宜選択できるように、シリーズとして提供される。しかし、従来のシリーズは、表１に示すように、１つのサイズにおいて、１つの駆動推力（縦軸）と３つの速度（横軸）から構成され、１つのサイズ・推力からしか選択することができなかった。また、顧客から、駆動推力や速度変更の要求が出される度に都度設計を行う必要があり、設計工数の増大や多品種の装置を製作することによる大幅なコストアップが問題となっていた。さらに、注文から納入までのリードタイムが長期に及ぶという課題もあった。

具体的には、
（１）フランジ付モータの国別の規格や容量変更、特殊規格モータに対応するため、減速機と連結するためのアダプタを、それぞれに応じて製作しなければならなかった。
（２）減速機部についても、段数や歯数の異なるギアや減速機ケースを準備する必要があった。
（３）駆動推力が変更される場合、安全装置のばねユニット（コイル又は皿ばね）の都度設計やトルクリミッタの設定が必要であった。
（４）要求寿命や強度に応じて、ボールねじとナット、内・外筒を製作する必要があった。
等の問題があり、都度設計による設計工数の増大、多品種のアダプタの在庫を抱えることによるコストアップ、リードタイムの長期化という課題を有していた。

そこで、本発明は、１つのサイズにおいて減速機部・直線作動部とモータの組合せを適宜選択することができ、部品共通化と都度設計の排除による工数削減によりコスト低減を図ることのできる直線作動機のシリーズを提供することを目的とする。

本発明は、モータと、減速機部と、直線作動部とを具え、前記モータと前記減速機部が連結手段を介して、前記減速機部と直線作動部がブラケットを介して連結される直線作動機が、前記直線作動部のサイズと駆動推力と速度を異にして複数用意された直線作動機のシリーズであって、
前記連結手段が、１種のアダプタと複数のアタッチメントと、前記減速機部のモータ連結面に設けられた前記モータ又は前記アダプタ又は前記アタッチメント用の取付孔からなり、
前記連結手段を組合せることにより、前記モータと前記減速機部を、前記取付孔、前記１種のアダプタ、若しくは１種のアタッチメントのいずれか、又は前記１種のアダプタと１種の前記アタッチメントの組合せ、又は前記１種のアダプタと２種の前記アタッチメントの組合せを介する方法のいずれかにより連結することができるようにしたことを特徴とする直線作動機のシリーズにより、前記課題を解決した。

本発明によれば、部品、特にアダプタの共通化により、都度設計排除による工数削減、在庫やコストの低減を図ることができる上、ユーザーは多数の選択肢の中から用途に応じて、モータ・減速機・直線作動部の適宜の組合せを選択することができ、また直線作動部の長寿命化も図ることができる。

（ａ）は本発明によるシリーズを構成する実施例１の直線作動機の断面図、（ｂ）は減速機部のモータ・直線作動部取付面の正面図。 モータと減速機部の連結手段の構成の一覧図。 モータと減速機部の連結手段の一例（アダプタ、モータ側アタッチメント、減速機側アタッチメントを用いた場合）を示す図。 モータと減速機部の連結手段の一例（１つのアタッチメントのみを用いた場合）を示す図。 トルクリミッタ方式の安全装置の断面図。 推力検知ばね方式の安全装置の断面図。

以下、添付図面１〜３を参照して、本発明による直線作動機のシリーズの実施例１の構成及び作用を説明する。但し、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。

まず、図１（ａ）に、最も基本的な形態の直線作動機１０を示す。直線作動機１０は、モータ１２、減速機部１４、直線作動部１６を具えている。モータ１２の回転が、回転軸１８、これと連結される入力軸２０、歯車減速機構２２を通じて、出力軸２４に伝達され、ブラケット２６を介して減速機部１４に連結された直線作動部１６を作動させる。直線作動部１６はボールねじであり、ねじ軸２８、ナット３０、これらにより直線運動を行うロッド３２、及びこれらを収容する外筒３４からなる。
なお、本実施例において、直線作動機１０は、モータと直線作動部が減速機の同一側面上に連結された折返し型装置である。

上記のような構成を有する直線作動機１０は、複数のサイズにおいて、複数の駆動推力、複数の速度から、用途に応じて適宜選択できるように構成される。一例として、表２に、各サイズが、３つの駆動推力、３段階の速度から構成されている本実施例のシリーズを示す。駆動推力・速度のバリエーションは、このように少なくとも３段階ずつあることが好ましい。また、駆動推力・速度はいずれも２倍の間隔に設定されているが、速度は１．５〜２倍の間隔であればよい。
なお、表中、「シリンダサイズ」とは、減速機部＋直線作動部を組合わせたもののサイズを指す。
各サイズにおいて、減速機部のケース及びブラケットを共通とすれば、部品点数の削減に資する。

上記のような本実施例のシリーズにおいては、モータ容量Ｗ、推力Ｆ、速度Ｖの関係を、Ｗ（ｎ１×Ｆ、ｎ２×Ｖ）（ｎ１＝１、０．５、０．２５、ｎ２＝０．５、１、１．５、２等の実数）で表したとき、同一のシリンダサイズ内において、基準となる速度Ｖ（ｎ２＝１）におけるｎ１×ｎ２の値が、表内の対角線上における他のｎ１×ｎ２の値と等しいか、又はそれ以下となる場合に、モータ容量Ｗが同一となるように構成されている。
例えば、サイズＣを見ると、
（１）Ｗ（１Ｆ、０．５Ｖ）：推力（ｎ１＝１）、速度（ｎ２＝０．５）
（２）Ｗ（０．５Ｆ、１Ｖ）：推力（ｎ１＝０．５）、速度（ｎ２＝１）
（３）Ｗ（０．２５Ｆ、２Ｖ）：推力（ｎ１＝０．２５）、速度（ｎ２＝２）
のそれぞれについて、ｎ１×ｎ２≦０．５となっており、モータ容量は共通である。
また、それぞれｎ１×ｎ２≦０．２５、ｎ１×ｎ２≦１．０となる上下の対角線上の速度と推力の組み合わせについても、同様にモータ容量は共通となる。

モータ容量が同一であるということは、インターフェースが共通であるということを意味するから、このような構成を採ることにより、アダプタ共通化を実現することができる。すなわち、各サイズのモータに取付けるインターフェースは３種類あり、直線作動部との心間距離の関係から、最も小さいインターフェースをアダプタの両サイドのフランジに採用し、アダプタを共通化する。他の２種のインターフェースが必要な場合は、それぞれに対応したアタッチメントを減速機側及び／又はモータ側に配して、モータ・減速機部・直線作動部を連結する。

以下、図面を参照しつつ具体的に説明すると、直線作動機１０において、モータ１２と減速機部１４は、アダプタ３６と減速機部側面に設けられた取付孔３８を介して連結されている（図１（ｂ））。アダプタ３６は、減速機側フランジ３６ａとモータ側フランジ３６ｂとを有し、減速機側フランジ３６ａ内にオイルシール４０を具えている。これにより、減速機の潤滑油が漏出しないよう封止することができる。

このアダプタ３６は、シリーズ全体において共通化する。すなわち、１種のみを準備し、シリーズを構成する各種の直線作動機において共通して使用できるものとする。そして、このために、各種のモータと減速機部の組合せに対応できるよう、さらにアタッチメント４２を４種用意する。アタッチメントは、アダプタと組合わせて用いられアダプタとモータとを連結するモータ側用アタッチメント（４２Ｍ）２種（ａ、ｂ）、アダプタと減速機部とを連結する減速機側用アタッチメント（４２Ｇ）１種（ｃ）、アダプタを用いずアタッチメントのみを介してモータと減速機部を連結させる場合に用いる直結用（４２Ａ）１種（ｄ）の合計４種あることが好ましい。なお、モータ側用アタッチメントは、単独で、（アダプタ無しの）直結用アタッチメントとしても用いることができる。

これにより、図２〜４に示すように、モータと減速機部の連結手段は、両者のサイズと対応関係によって、さらに、アダプタとモータとの間及び／又はアダプタと減速機部との間にアタッチメントを介在させる方法、或いは、アタッチメントのみを用いる方法、さらには、アダプタやアタッチメントを介することなく、取付孔３８を介してモータを減速機部に直結させる方法等、適宜各種の方法を採ることができる。
すなわち、図２に示すように、モータと減速機部の連結手段は、
Ｉ）アダプタのみ
II）アダプタ＋モータ側アタッチメント
III）アダプタ＋減速機側アタッチメント
IV）アダプタ＋モータ側アタッチメント＋減速機側アタッチメント
Ｖ）アダプタ無し
VI）アダプタ無し＋アタッチメントのみ
の６通り（アダプタ有り４通り＋アダプタ無し２通り）あることになる。

従って、アダプタは、シリーズにおいて共通して用いることができるものが１種、アタッチメントは同様に４種用意されるが、シリーズ全体に渡って、すなわち表２に示される組合せの全てにおいて網羅的に、このアダプタ及び／又はアタッチメントが常に必ず用いられなければならないわけではない。モータと減速機部の組合せにより直結させることができる場合を除き、シリーズ内において必要な範囲で共有化されればよく、従来１つのシリーズにおいて複数種のアダプタが準備されていたのに対し、１つのシリーズにおいて１種のアダプタと４種のアタッチメントを用意すればよく、これらを組合わせることによって工数・在庫・コスト削減が可能となるという点が、必要十分条件である。
このように、本発明の構成によって、表２のようにモータの容量や規格に応じて都度設計を行うことによるコストや在庫の増大という課題を解決することができる。

さらに、表２のように多種の組合せから選択できるように構成されていることから、直線作動部の長寿命化を望む場合には、適宜そのような選択をすることも可能である。例えば、サイズＣ、推力Ｆ、速度Ｖの場合、直線作動部の寿命は１．０であるが、半分の推力でよければ、モータ容量は半分のものにサイズダウンすることができ、荷重は２分の１、直線作動部の寿命は８倍となる（上方向矢印）。この場合、減速機ケース、直線作動部、アダプタは共通のものを用いることができ、変更する必要がない。
また、推力、速度、モータ容量を維持したい場合には、サイズアップを選択することにより、シリンダ容量に対して荷重が２分の１となり、直線作動部の寿命を８倍とすることができる（下方向矢印）。
このように、幅広い選択肢を提供し得る本発明のシリーズにより、部品共通化によるコスト削減の他、直線作動部の長寿命化も図ることができる。

本発明の直線作動機は、さらに、安全装置を具えることができ、その一例が、トルクリミッタ方式による安全装置５０である（図５）。基本的構成は直線作動機１０と同じであるから、符号は図１記載のものに従い、説明は省略する。
一対の摩擦板５２ａ、５２ｂに挟まれた歯車５４の中心孔にブシュ５６が配され、皿ばね５８が適当な予圧を持ってハブ６０に圧縮挿入され、調整ナット６２によって抜け止めされている。駆動源の回転が、歯車を介してねじ軸２８に伝えられた際、ねじ軸２８に過負荷が作用し、皿ばね５８の予圧を超えると、摩擦板５２ａ、５２ｂがスリップして、これに挟まれた歯車が空転する。これにより、ねじ軸２８への動力伝達が遮断され、モータ１２の焼損や直線作動部１６の破損を防止する。
トルクリミッタは調整式であり、直線作動部１６の定格推力の１５０〜２００％で摩擦板がスリップするよう、皿ばね荷重が調整される。従って、表２記載のような各推力に応じて、安全装置が作動する限界荷重を適宜設定することができる。

安全装置は、図６に示すような、推力検知ばね方式の安全装置７０によることもできる。直線作動部１６のブラケット２６内に、ばねホルダ７２、７４を軸方向に摺動可能なように嵌入し、これらの間に、ばねユニット７６を適当な予圧を持って圧縮挿入し、ばねストッパ７８によって抜け止めし、止めナット８０によりねじ軸に固定する。
ロッド３２は、その押出力がばねの予圧を超えると、ねじ軸を介してばねを圧縮して後退し、逆に負荷を牽引すると、同様にばねを圧縮して前進する。そこで、ロッド推力が許容最大値に達したか否かを検知するため、ばねホルダ外径部にガイド８２を介して取付けられたストライカ８４を、ブラケット２６に設けた孔から突出させ、ブラケット２６に取付けたケース８６内のリミットスイッチを作動させる。
ストライカは調整式であり、定格推力の１５０〜２００％でリミットスイッチを作動させるように設定される。ばねユニット７６は、ばね寿命を考慮して、ばねの種類、組合せ、カラーの厚みの組合せにより、その許容撓み量を最大撓み量の約７５％に制限し、定格推力の１５０％の荷重が作用した状態において適正量（２．５〜５．０ｍｍ）に撓むことが必要である。
このように、トルクリミッタ方式による場合と同様、表２記載のような各推力に応じて、安全装置が作動する限界荷重を適宜設定することができる。

以上見てきたとおり、本発明の直線作動機のシリーズによれば、部品、特にアダプタの共通化により、都度設計排除による工数削減、在庫やコストの低減を図ることができる上、ユーザーは多数の選択肢の中から用途に応じて、モータ・減速機・直線作動部の適宜の組合せを選択することができ、また直線作動部の長寿命化を図ることが可能となる。

１０ 直線作動機
１２ モータ
１４ 減速機部
１６ 直線作動部
２６ ブラケット
３６ アダプタ
３８ 取付孔
４２Ａ、４２Ｇ、４２Ｍ アタッチメント

Claims (5)

1. モータと、減速機部と、直線作動部とを具え、前記モータと前記減速機部が連結手段を介して、前記減速機部と直線作動部がブラケットを介して連結される直線作動機が、前記直線作動部のサイズと駆動推力と速度を異にして複数用意された直線作動機のシリーズであって、
   前記連結手段が、１種のアダプタと複数種のアタッチメントと、前記減速機部のモータ連結面に設けられた前記モータ又は前記アダプタ又は前記アタッチメント用の取付孔からなり、
   前記連結手段を組合せることにより、前記モータと前記減速機部を、前記取付孔、前記１種のアダプタ、若しくは１種のアタッチメントのいずれか、又は前記１種のアダプタと１種の前記アタッチメントの組合せ、又は前記１種のアダプタと２種の前記アタッチメントの組合せを介する方法のいずれかにより連結することができるようにしたことを特徴とする、
   直線作動機のシリーズ。
2. 前記直線作動部のサイズを同じくし、駆動推力及び速度を異にする複数の前記直線作動機間において、前記モータの容量をＷ、前記直線作動部の駆動推力をＦ、速度をＶとし、その関係を、Ｗ（ｎ１×Ｆ、ｎ２×Ｖ）（ｎ１＝１、０．５、０．２５、ｎ２＝０．５、１、１．５、２等の実数）で表したとき、同一のシリンダサイズ内において、基準となる速度Ｖにおけるｎ１×ｎ２の値が、他のｎ１×ｎ２の値と等しいか、又はそれ以下となる場合に、モータ容量Ｗが同一となる、請求項１の直線作動機のシリーズ。
3. 前記アダプタが、減速機側フランジとモータ側フランジとを有し、前記減速機側フランジ内にオイルシールを具えている、請求項１又は２の直線作動機のシリーズ。
4. 前記減速機部が、同一のサイズにおいて、共通の減速機ケースを有する、請求項１〜３のいずれかの直線作動機のシリーズ。
5. 前記直線作動部の駆動推力に応じて、作動限界値を設定することができる安全装置を具える、請求項１〜４のいずれかの直線作動機のシリーズ。

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