JP2017521620A

JP2017521620A - リニア・アクチュエータ

Info

Publication number: JP2017521620A
Application number: JP2017503842A
Authority: JP
Inventors: セーレンセン、ルネ
Original assignee: リナックエー／エス
Priority date: 2014-07-29
Filing date: 2015-07-29
Publication date: 2017-08-03
Anticipated expiration: 2035-07-29
Also published as: CN106536983A; JP6811171B2; EP3175147A2; US10436301B2; WO2016015730A2; WO2016015730A3; US20170219072A1; CN106536983B

Abstract

トランスミッション（１２）を介してスピンドル・ナット（１３）を持つ少なくとも１つのスピンドル（１０）を含むスピンドル・ユニットを駆動する電動モータ（６）を含むリニア・アクチュエータである。上記スピンドル・ユニットに関連する筒状調節要素（３）は、上記スピンドル・ユニットの回転方向に依存して外方または内方に移動する。コイルバネの形態のブレーキが、上記電動モータ（６）の出力が遮断されたときに上記筒状調節要素（３）を所与の位置に保持するために、筒状要素（１５）に関連して配置される。上記筒状要素（１５）は、上記スピンドル（１０）または上記トランスミッション（１２）におけるシャフトに分離筒状要素として形成される。上記分離筒状要素（１５）は、好ましくは上記後部取付け部（４）および上記スピンドル（１０）用のベアリング（１１）間において上記スピンドル（１０）の後端に配置される。バネがウォーム・ホイールの側部の筒状要素上に位置させられる公知の構造と比較して、発熱が制限され、熱は上記後部取付け部に逃がされることになる。【選択図】図２

Description

本発明は、リニア・アクチュエータに関し、このリニア・アクチュエータは、モータ・シャフトをもつ電動モータと、入力部と出力部とをもち、入力部が上記モータ・シャフトに関連しているトランスミッションと、上記トランスミッションの出力部に関連するスピンドル・ユニットであってスピンドル・ナットをもつ少なくとも１つのスピンドルを含むものと、上記スピンドル・ユニットと関連する調節要素と、上記電動モータへの電力が遮断されたとき上記調節要素をそれが到達した所与の位置に保持するための円筒状要素と関連するコイル・スプリングを含むブレーキと、を含む。

リニア・アクチュエータは一般に、最大荷重のもとで電動モータへの電力が遮断されたときに起動要素を所望の位置に保持するために自動ロック式とするべきである。その点において、リニア・アクチュエータは一般に、自動ロック・スピンドルを装備するものと、非自動ロック・スピンドルを装備するものとに分けることができる。スピンドルが自動ロック型かどうかは、概してネジ送りピッチに依存する。ネジ送りピッチが摩擦係数よりも小さいと上記スピンドルは自動ロック型となり、ネジ送りピッチが大きいと上記スピンドルは非自動ロック型となる。しかしながら、摩擦は、明らかではなく、かつ、材質、材料の作用、潤滑、温度、振動等の動的影響といった条件の相違に依存する。さらに、静摩擦と動摩擦間に相違があり、静摩擦は動摩擦より大きい。

非自動ロック・スピンドルが自動ロック・スピンドルよりも好ましい多くの理由がある。その理由の一つは、非自動ロック・スピンドルは自動ロック・スピンドルよりも高効率であるということであり、このことは、非自動ロック・スピンドルは自動ロック・スピンドルよりもエネルギー資本が少なくて済むことを意味する。他の理由は、非自動ロック・スピンドルは、より大きなネジ送りピッチのために、自動ロック・スピンドルよりもより早く調節できるということである。他方、リニア・アクチュエータは一般に、モータへの電力が遮断されたとき、起動要素はそれが到達した位置に保持されるように自動ロック式とするべきことに留意する必要がある。その結果、自動ロック可能なネジ送りピッチをもつスピンドルが通常選択されることになる。

ボールネジのような明らかな非自動ロック・スピンドルをもつアクチュエータにおいては、「パーキング・ブレーキ」が用いられ、これは、電動モータへの電力が遮断されたとき上記スピンドルの回転を阻止し、かつこれによって上記モータへの電力が遮断されたとき上記起動要素をそれが到達した位置に保持する。この「パーキング・ブレーキ」は、たとえば、電磁ブレーキ、または端部が作用する円筒バネとすることができる。電磁ブレーキは、電磁石で作動されるブレーキ・ディスクを含む。上記円筒バネによる「パーキング・ブレーキ」により、その外側が周囲壁を押し、かつ、上記バネの中空部には噛み合いクラッチが設けられていて、上記バネの２つの折り曲げられた端部がそれぞれ上記噛み合いクラッチの一部に係合している。上記モータが起動すると、上記噛み合いクラッチが上記バネの一端または他端を引いてこのバネの径を縮小するように締め、これにより上記バネは上記外周壁との係合を解かれる。ここで上記バネはクラッチ・バネとして機能し、やはりブレーキ作用は行わない。このような「パーキング・ブレーキ」は、たとえば、ＬＩＮＡＫＡ／Ｓに対する国際公開ＷＯ２００５／０７９１３４Ａ２に記載されている。これらのブレーキは効果的であるがきわめて高価であり、かつ比較的大きなスペースを要してアクチュエータの設置長さがより大きくなる。パーキング・ブレーキのみならず、スピンドルがまさに自動ロック型である場合に典型的に用いられる異なるタイプのブレーキは、筒状バネに相互連結された２つの筒状要素を含む。上記２つの筒状要素の間にはニードル・ベアリングが設けられ、上記２つの筒状要素のうちの一方の自由端と固定部との間には摩擦ディスクが設けられる。上記スピンドルが一方方向に回転するとき、上記２つの筒状要素の相互係合が解かれ、上記スピンドルは自由に回転可能である。上記スプリングはまた、これが上記２つの筒状要素に係合し、かつ係合を解かれるとき、クラッチ・バネとして機能する。このようなブレーキは、たとえば椿本チエン株式会社に対する米国特許ＵＳ５，９１０，６９２Ｂｌに記載されている。ただし、このタイプのブレーキはＷａｒｎｅｒＥｌｅｃｔｒｉｃＩｎｃ., ＵＳＡ.によって最初に開発されかつ発売された。このブレーキもまた優れているが、比較的多数の部品からなり、比較的高価で多くのスペースを要する。より簡単な異種のブレーキが知られており、このブレーキは単に、トランスミッションのスピンドルの端部またはギヤにおける筒状要素の周囲に配置された筒状バネを含む。上記スピンドルが一方方向に回転するとき、上記バネは上記筒状要素から緩められ、上記スピンドルは自由に回転可能である。このことは、角度方向をもつ上記バネが、その径が拡大することにより上記筒状要素からほどかれることを意図して作用するように配置されるという事実に拠っている。上記スピンドルが他方方向に回転するとき、モータへの電力が遮断されると、上記バネは上記筒状要素の周囲を締め付け、ブレーキ力を作用させて上記スピンドルを静止状態に維持する。上記ブレーキ力は、上記起動要素が初期位置に戻るときには上記モータが勝ることができるように調整される。モータへの電力が遮断されたとき、上記ブレーキはこのようにして能動的に上記スピンドルを静止させる役割をし、上記起動要素が初期位置に戻されるとき、すなわち上記ブレーキが上記起動要素の戻り速度を減じるとき、上記ブレーキは能動状態のままである。上述したブレーキとは異なり、ここでのブレーキは能動ブレーキとして機能する。すなわち、上記バネはそれ自体ブレーキ力を及ぼす。このブレーキは、ＬＩＮＡＫＡ／Ｓにより開発されるとともに発売され、ＬＩＮＡＫＡ／Ｓに対する欧州特許ＥＰ０６６２５７３Ｂｌに記載されている。このブレーキは効率が良く、きわめて安価であるとして一般の用途とされてきた。しかしながら、摩擦は明らかでなく、とりわけ潤滑と温度に依存するために、ブレーキ力を決定するのが困難である。さらに、上記バネは伝統的にプラスチックのウォーム・ホイール上の円筒突出端に配置され、かつ上記バネはプラスチックに食い込む傾向があり、これが上記ブレーキ力の決定をさらに困難にする。アクチュエータの作動中、ウォーム・ギヤに熱が発生し、停止までのブレーキ作動の間および上記戻り動の間に、上記バネと上記ウォーム・ホイールの側部の上記円筒状要素との間に摩擦熱がさらに発生する。この熱発生は上記ウォーム・ホイールの寸法安定性に悪影響を及ぼし、これによって上記バネは時間とともに上記円筒状要素に食い込みやすくなる。この問題の解決は、とりわけ上記ウォーム・ホイール上の上記円筒状要素の周囲に金属ブッシングを配置することによりなされ、上記バネは上記金属ブッシングに作用し、上記ウォーム・ホイールに直接接触しなくなる。しかしながら、このことはウォーム・ホイールの加熱の問題を解決せず、さらには上記ブッシングが回転して上記バネを擦る際に騒音が生じる。

国際公開ＷＯ２００５／０７９１３４Ａ２米国特許ＵＳ５，９１０，６９２Ｂｌ欧州特許ＥＰ０６６２５７３Ｂｌ

本発明の目的は、ウォーム・ホイールへの熱影響を少なくし、すでに損傷が生じた場合に比較的簡単に修理をすることができる解決法を提供することである。

この目的は本発明にしたがい、請求項に記載されたようにリニア・アクチュエータを設計することにより達成される。すなわち、上記バネは上記トランスミッションにおけるスピンドルまたはシャフトに配置された分離筒状要素に配置される。上記筒状要素は、ウォーム・ホイールあるいはプラスチック・ブッシングのようなギヤホイールから独立した分離要素であるので、この要素は、停止までのブレーキ作用の間および戻り動の間に生成される摩擦熱のみにさらされ、上記ウォーム・ホイールへの熱影響はただ、上記ウォームおよびウォーム・ホイールが駆動されるときに発生する発熱に限定される。上記筒状要素が損傷を受けた場合、上記ウォーム・ホイールを取り外すことなく交換することができる。実施例において、上記分離筒状要素は、上記スピンドルの後端、好ましくは上記後部取付け部と上記スピンドル用ベアリングとの間に配置される。上記バネからの摩擦熱はこのようにして、上記後部取付け部に逃がすことができ、こうして上記筒状要素およびその上の上記バネの冷却がなされる。

本発明にしたがうリニア・アクチュエータは、添付図面を参照して以下により詳細に説明される。

リニア・アクチュエータを前方からみた斜視図である。リニア・アクチュエータの分解図である。リニア・アクチュエータの縦断面図である。図３の縦断面図の部分詳細である。

図面に概要を示したリニア・アクチュエータは、第１部分１ａと第２部分１ｂとを有するハウジング１を含む。上記リニア・アクチュエータはさらに、ガイド・チューブ２と、この内部で案内される筒状調節要素３とを含む。上記アクチュエータを取り付けるために、上記ハウジング１には後部取付け部４が設けられ、上記筒状調節要素３の前端には前部取付け部５が設けられている。上記後部取付け部と上記前部取付け部の双方は同様な「目」すなわちボルト、リベット、軸ピンまたはこれに類するもののための貫通孔４ａ，５ａを有し、これによって上記リニア・アクチュエータを固定することができる。図２から分かるように、上記リニア・アクチュエータはさらに、典型的には可逆回転電動モータである電動モータ６を含み、これは低電圧または本線電圧用のＤＣまたはＡＣモータのいずれであってもよい。上記電動モータ６の前端には、ハウジングの形態のシャーシ７が取り付けられ、このシャーシは上記電動モータ６とともに上記リニア・アクチュエータの主な構成要素となっている。上記後部取付け部４は上記シャーシ７の後端に取り付けられ、一方、後端をもつガイド・チューブ２は上記シャーシ７の前端に取り付けられている。上記電動モータ６に関しては、上記リニア・アクチュエータを電源および可能な電気制御器に接続するためのプラグ９をもつプリント回路基板８が設けられている。

上記リニア・アクチュエータは、さらにスピンドル１０を含んでいてその最後部にベアリング１１が設けられ、これにより上記スピンドルは上記シャーシ７に嵌め込まれるとともに取り付けられる。上記スピンドル１０は、ここではウォーム・ギヤであるトランスミッション１２を介して上記電動モータ６によって駆動される。これにおいて、上記電動モータ６のシャフトの延長部は上記スピンドル１０に取り付けられたウォーム・ホイール１２ｂに噛み合うウォーム１２ａとして設計されている。

上記スピンドル１０は雄ネジを有し、雌ねじを有して回転不能に固定されているスピドル・ナット１３が当該スピンドル１０の上記雄ネジに螺合している。上記スピンドル・ナット１３の最後部にはフィンが設けられており、このフィンは上記ガイド・チューブ２において内部で走る軌道溝に向けて軸方向に延び、これにより上記スピンドル・ナット１３を回転不能に固定するとともに、上記スピンドル・ナット１３を上記ガイド・チューブ２内で案内する。上記スピンドル・ナット１３の最前部には、最後端に対応する雌ねじが設けられた上記筒状起動要素３を取り付けるための雄ネジが設けられており、その結果、上記起動要素を上記スピンドル・ナット１３にねじ込むことができる。上記ガイド・チューブ２の上記前端には上記筒状調節要素３のためのガイドとしてのガイド・ブッシング１４が設けられている。上記ガイド・ブッシング１４には、上記当該ガイド・ブッシング１４と上記筒状調節要素３との間への塵や湿気の進入を防止するためのシールを設けることができる。このシールは、Ｏリング、リップ・シールまたはこれに類するものとすることができる。

上記スピンドル１０の最後端には、回転不能に取り付けられた、ブッシングの形態の筒状要素１５が設けられている。上記筒状要素１５の前端には筒状座面１６が設けられ、隣接するブッシング１７の後端には対応する筒状座面１８が設けられている。上記スピンドル１０のための上記ベアリング１１は、上記座面１６，１８において、上記筒状要素１５と上記ブッシング１７との間に取り付けられている。ただし、上記ウォーム・ホイール１２ｂは上記ブッシング１７における異なる座面２３に嵌め込まれている。上記筒状要素１５は最後端において、上記要素１５を上記スピンドル１０に固定するためのナット２０用の凹部１９を有する。上記筒状要素１５はその最後端において、バネ２１のための筒状ブレーキ面２４を有し、このバネ２１の一端２２は半径方向外方に曲げられているとともに上記後部取付け部４の溝に保持されている。停止状態において、上記バネ２１は上記筒状要素１５ないし上記スピンドル１０にブロック力を作用させ、その結果、上記電動モータへの電力が遮断されたとき上記筒状調整要素３はその到達位置に維持される。らせん状の上記バネ２１は、上記筒状調整要素３が外方に移動させられるとき、すなわち荷重を持ち上げるとき、上記筒状要素１５に対するグリップ力を緩めるように配置される。上記筒状調節要素３が引っ込められるとき、上記バネ２１は上記筒状要素１５の周囲を締め付け、当該要素１５にブレーキ力を作用させる。このブレーキ力はしかし、少なくとも当該アクチュエータが企図する最大荷重を持ち上げることができるように大きさが設定された上記電動モータが打ち勝つことができないような大きさではない。通常使用の間、上記アクチュエータは負荷を受け、かつこの負荷は上記バネのブレーキ力に打ち勝つことができる。上記バネ２１は分離要素、すなわち上記筒状要素１５上に配置されているので、この筒状要素１５だけが上記バネ２からの発熱を受ける。この発熱は、上記筒状調節要素３が引っ込められる際の発熱に一層限定される。上記筒状要素１５が上記スピンドル１０上でかつ共に金属製の上記ベアリング１１および上記後部取付け部４間に位置するとき、これらは上記バネ２１および上記要素１５からの熱をわきへそらせる。上記筒状要素１５または上記バネ２１が損傷を受けたならば、上記バネ２１および筒状要素１５は、これらに比較的容易に近づくことができるため、比較的容易に修理をすることができる。

Claims

モータ・シャフトを持つ電動モータ（６）と、上記モータ・シャフトに関連するトランスミッション（１２）と、上記トランスミッションに関連するスピンドル・ユニットとを含み、上記スピンドル・ユニットは少なくともスピンドル・ナット（１３）をもつ１つのスピンドル（１０）を含んでおり、上記スピンドル（１０）にはベアリング（１１）が設けられており、上記スピンドル・ユニットに関連する調節要素（３）と、上記電動モータへの電力が遮断されたとき上記調節要素を所与の位置に保持するために筒状要素（１５）に関連して配置されたコイルバネ（２１）の形態のブレーキをさらに含むリニア・アクチュエータにおいて、上記筒状要素（１５）は、上記トランスミッション（１２）における上記スピンドル（１０）またはシャフト上に配置された分離筒状要素として形成されていることを特徴とする、リニア・アクチュエータ。
上記分離筒状要素（１５）は、上記スピンドル（１０）の後端に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のリニア・アクチュエータ。
上記分離筒状要素（１５）は、後部取付け部（４）および上記スピンドル（１０）用の上記ベアリング（１１）の間に配置されていることを特徴とする、リニア・アクチュエータ。