JP2018155342A - 直線作動機 - Google Patents

Abstract

【課題】高速で物体を移動させることができ且つ衝撃力を吸収することができる直線作動機を提供する。【解決手段】ねじ軸と、該ねじ軸の端部に配置され、前記ねじ軸を回転させるモータと、前記ねじ軸に螺合し、前記ねじ軸の回転によって、前記ねじ軸の軸方向に移動するロッドとを備える直線作動機において、前記ねじ軸の端部及び前記モータの出力軸の一方に配置された角を有する連結部と、前記ねじ軸の端部及び前記モータの出力軸の他方に形成され、前記連結部を軸方向に移動可能に挿入する挿入孔と、前記ねじ軸の周囲に設けられた弾性部材と、軸方向にて前記弾性部材の両側に配置され、前記弾性部材を保持する二つのホルダとを備え、前記ねじ軸は軸方向に移動可能であり、前記ホルダは前記ねじ軸に伴って軸方向に移動可能であることを特徴とする直線作動機。【選択図】図１

Description

本発明は、物体を直線的に移動させる直線作動機に関する。

従来、モータと、ねじ軸と、該ねじ軸及びモータを連結するウォームギア減速機と、ねじ軸に螺合するナットと、該ナットに連結したロッドとを備える直線作動機が開示されている。この直線作動機は、比較的大きな推進力でロッドに取り付けた物体を移動させることができる（例えば特許文献１参照）。

特開２００２−１７６７４６号公報

しかし、減速機を用いているので、上述した直線作動機は高速で移動させることが難しい。また上述した直線作動機は、ロッドに取り付けた物体が他の物体に衝突したときに生じる比較的大きな衝撃力を吸収することは難しい。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、高速で物体を移動させることができ且つ衝撃力を吸収することができる直線作動機を提供することを目的とする。

本発明に係る直線作動機は、ねじ軸と、該ねじ軸の端部に配置され、前記ねじ軸を回転させるモータと、前記ねじ軸に螺合し、前記ねじ軸の回転によって、前記ねじ軸の軸方向に移動するロッドとを備える直線作動機において、前記ねじ軸の端部及び前記モータの出力軸の一方に配置された角を有する連結部と、前記ねじ軸の端部及び前記モータの出力軸の他方に形成され、前記連結部を軸方向に移動可能に挿入する挿入孔と、前記ねじ軸の周囲に設けられた弾性部材と、軸方向にて前記弾性部材の両側に配置され、前記弾性部材を保持する二つのホルダとを備え、前記ねじ軸は軸方向に移動可能であり、前記ホルダは前記ねじ軸に伴って軸方向に移動可能であることを特徴とする。

本発明においては、ねじ軸の端部及びモータの出力軸の一方に設けた連結部を、他方に設けた挿入孔に挿入するので、モータとねじ軸とが直結される。また連結部は角を有するので、モータの回転力をねじ軸に伝達する為の面圧が確保される。また連結部は移動可能であるので、ねじ軸の移動を許容し、且つねじ軸が移動した場合には、ホルダが移動し、弾性部材が短縮して、ロッドから伝搬した力を吸収する。

本発明に係る直線作動機は、前記挿入孔は底部を有し、前記ねじ軸が前記モータ側に移動した場合に、前記連結部と前記底部との間に空間が設けられていることを特徴とする。

本発明においては、ねじ軸がモータ側に移動しても、連結部と底部との間に空間が確保される。連結部は底部に当接せず、モータへの衝撃力の伝搬を防止することができる。

本発明に係る直線作動機は、前記ねじ軸に螺合しており、前記ロッドが連結したナットを備え、軸方向における前記ねじ軸に対する前記ナットの相対位置を保持するセルフロック機構を備えることを特徴とする。

本発明においては、ねじ軸の回転が停止した状態でねじ軸が軸方向に移動した場合でも、ナットとねじ軸との相対位置は変更されず、ロッドに取り付けた物体とねじ軸との相対位置も変更されない。セルフロック機構を使用することによって、制動の為の構成を新たに設ける必要はない。

本発明に係る直線作動機は、前記ナットは台形ねじナットであり、前記ねじ軸は台形ねじ軸であり、前記セルフロック機構は前記台形ねじナット及び台形ねじ軸を含むことを特徴とする。

本発明においては、台形ねじナット及び台形ねじ軸を使用することによって、ナット及びねじ軸がセルフロック機構としても機能する。

本発明に係る直線作動機は、前記ねじ軸の端部に前記連結部を保持する保持部材が取り付けられており、前記モータの出力軸に前記挿入孔が設けられていることを特徴とする。

本発明にあっては、ねじ軸に取り付けた保持部材に連結部を保持させ、モータの出力軸に挿入孔を設けて、ねじ軸とモータとの直結を実現する。

本発明に係る直線作動機は、前記モータの出力軸に前記連結部が設けられており、前記ねじ軸の端部に前記挿入孔を有するカラーが取り付けられていることを特徴とする。

本発明にあっては、モータの出力軸に連結部を設け、ねじ軸の端部に挿入孔を有するカラーを設けて、ねじ軸とモータとの直結を実現する。

本発明に係る直線作動機にあっては、ねじ軸の端部及びモータの出力軸の一方に設けた連結部を、他方に設けた挿入孔に挿入するので、モータとねじ軸とが直結される。また連結部は角を有するので、モータの回転力をねじ軸に伝達する為の面圧が確保される。そのため、ねじ軸を高速で回転させて、ロッドを高速で移動させることができる。また連結部は移動可能であるので、ねじ軸の移動を許容し、且つねじ軸が移動した場合には、ホルダが移動し、弾性部材が短縮して、ロッドから伝搬した力を吸収する。そのため、ねじ軸の軸方向への移動を可能にしつつ、ねじ軸の移動によって発生した衝撃力を緩和させることができる。

中立位置にある直線作動機及びねじ軸がモータ側に移動した場合の直線作動機を示す断面図である。 連結部及び挿入孔を略示する部分拡大斜視図である。 中立位置にある直線作動機及びねじ軸がロッド側に移動した場合の直線作動機を示す断面図である。 構成の一部を変更した変更例に係る直線作動機を略示する部分拡大断面図である。

以下本発明を実施の形態に係る直線作動機を示す図面に基づいて説明する。図１は、中立位置にある直線作動機及びねじ軸２がモータ２０側に移動した場合の直線作動機を示す断面図である。図１において、下側は中立位置にある直線作動機を示し、上側は、ロッド４に作用した力によってねじ軸２がモータ２０側に移動した場合の直線作動機を示す。

直線作動機は、外筒１を備える。該外筒１には、ねじ軸２が挿入されている。ねじ軸２の一端部から中途部に亘って、ねじ軸２の外周面にねじ溝２ａが形成されている。ねじ軸２の他端部は外筒１から突出しており、モータ２０に連結している。ねじ軸２は台形ねじ軸である。ねじ軸２の一端部には、ナット３が螺合している。ナット３は台形ねじナットである。ねじ軸２の他端側において、ナット３には雄ねじ３ａが設けられている。

ねじ軸２と外筒１との間に、筒状のロッド４が設けられている。ロッド４の一端部内周に雌ねじ４ａが設けられている。雌ねじ４ａと雄ねじ３ａが螺合し、ロッド４とナット３が連結している。ロッド４の他端部は外筒１の一端部（モータ２０の反対側の端部）から突出する。外筒１の一端部には、ロッド４を受ける筒状の受け部材５が挿入されている。

外筒１の他端部（モータ２０側の端部）には、筒状のブラケット６が設けられている。ブラケット６はモータ２０及び外筒１の間に配置されている。ねじ軸２はブラケット６に挿入されている。ブラケット６は外筒１よりも小径の小径部分と、外筒１よりも大径の大径部分とを備える。小径部分が外筒１の他端部に嵌入している。

大径部分には、ねじ軸２の軸方向に伸縮する弾性部材８、例えばばね又はゴムが収容されている。弾性部材８はねじ軸２の周囲に設けられている。軸方向における弾性部材８の両側に、弾性部材８を保持する二つのホルダ７、７が設けられている。ホルダ７は筒状をなし、ねじ軸２はホルダ７に挿入されている。二つのホルダ７、７は、間隔を空けて軸方向に対向する。中立位置において、二つのホルダ７、７の間には第１空間３１が設けられる。中立位置において、第１空間３１の軸方向寸法はＤ１である。弾性部材８の反対側において、各ホルダ７には軸受９が設けられており、軸受９はねじ軸２を支持する。

ロッド４側の軸受９とねじ溝２ａの端部との間にカラー１０が設けられている。ブラケット６とモータ２０との間にモータ２０を取り付ける為の取付部材１１が設けられている。取付部材１１は筒状をなし、ねじ軸２の他端部が挿入されている。

図２は、連結部１３及び挿入孔２１ａを略示する部分拡大斜視図である。ねじ軸２の他端部には、連結部１３を保持する保持部材１２が取り付けられている。保持部材１２のモータ２０側部分に四角形状の保持孔１２ａが設けられており、四角柱状の連結部１３が保持孔１２ａに嵌入している。連結部１３は保持部材１２に保持され、モータ２０側に突出している。

モータ２０は出力軸２１を備え、出力軸２１の端部に有底筒状の挿入孔２１ａが形成されている。挿入孔２１ａは四角形状をなす。挿入孔２１ａには、連結部１３が軸方向に移動可能に挿入される。連結部１３及び挿入孔２１ａによって、減速機を介在させずに、モータ２０及びねじ軸２が直結されている。連結部１３と挿入孔２１ａの底部２１ｂとの間には第２空間３２が設けられている。中立位置において、第２空間３２の軸方向寸法はＤ２である。Ｄ２はＤ１よりも長い。

ブラケット６には、モータ２０の駆動を制御する制御装置２５が取り付けられている。制御装置２５はモータ２０を正逆回転させて、ロッド４を進退させる。制御装置２５には、過剰な負荷がロッド４に作用したか否かを検出するセンサ（図示略）が設けられている。センサは、モータ２０の駆動電流に基づいて、過剰な負荷がロッド４に作用したか否かを検出する。センサが過剰な負荷を検出した場合、制御装置２５はモータ２０を停止させる。

ロッド４には物体が取り付けられる。ロッド４が進出し、ロッド４に取り付けた物体が他の物体に衝突して、過剰な負荷がロッド４に作用した場合、又はロッド４が進出している途中に、ロッド４が拘束され、過剰な負荷がロッド４に作用した場合、制御装置２５からモータ２０への電力供給が遮断され、モータ２０は停止する。このとき、ねじ軸２がモータ２０側に移動することがある（図１の上側参照）。

衝突又は拘束によって、ロッド４、ナット３、ねじ軸２、カラー１０、ロッド４側の軸受９、ロッド４側のホルダ７に力が伝搬し、ホルダ７はモータ２０側に移動する。弾性部材８は短縮し、力が吸収され、衝撃の伝搬が緩和される。

図３は、中立位置にある直線作動機及びねじ軸２がロッド４側に移動した場合の直線作動機を示す断面図である。図３において、下側は中立位置にある直線作動機を示し、上側は、ロッド４に作用した力によってねじ軸２がロッド４側に移動した場合の直線作動機を示す。

ロッド４が退入している途中に、ロッド４が拘束され、過剰な負荷がロッド４に作用した場合、又はナット３がブラケット６に衝突して、過剰な負荷がロッド４に作用した場合、モータ２０は停止する。このとき、ねじ軸２がロッド４側に移動することがある（図３の上側参照）。

ねじ軸２がロッド４側に移動した場合、モータ２０側のホルダ７は、ねじ軸２の移動に伴ってロッド４側に移動する。弾性部材８は短縮し、力が吸収され、衝撃の伝搬が緩和される。

なお台形ねじ軸及び台形ねじナットによって、セルフロック機構が構成されている。そのため、ねじ軸２が停止した状態でロッド４に力が伝搬し、ねじ軸２が移動しても、ナット３は移動しない。

実施の形態に係る直線作動機にあっては、保持部材１２に保持させた連結部１３を、モータ２０の出力軸２１に設けた挿入孔２１ａに挿入することによって、モータ２０とねじ軸２との直結を実現することができる。また連結部１３は角を有するので、モータ２０の回転力をねじ軸２に伝達する為の面圧が確保される。そのため、ねじ軸２を高速で回転させて、ロッド４を高速で移動させることができる。またねじ軸２が移動した場合に、ホルダ７が移動し、弾性部材８が短縮して、ロッド４から伝搬した力を吸収する。そのため、ねじ軸２の軸方向への移動を可能にしつつ、ねじ軸２の移動によって発生した衝撃力を緩和させることができる。

また第２寸法Ｄ２は第１寸法Ｄ１よりも長いので、二つのホルダ７、７が最接近しても、第２寸法Ｄ２は０にならない。そのため、ねじ軸２がモータ２０側に移動しても、連結部１３と底部２１ｂとの間には空間が確保される。連結部１３は底部２１ｂに当接せず、モータ２０への衝撃力の伝搬を防止することができる。

またねじ軸２の回転が停止した状態でねじ軸２が軸方向に移動した場合でも、ナット３とねじ軸２との相対位置は変更されず、ロッド４に取り付けた物体とねじ軸２との相対位置も変更されない。セルフロック機構を使用することによって、制動の為の構成を新たに設ける必要はない。

また台形ねじナット及び台形ねじ軸を使用することによって、ナット３及びねじ軸２がセルフロック機構としても機能する。またねじ軸２に取り付けた保持部材１２に連結部１３を保持させ、モータ２０の出力軸２１に挿入孔２１ａを設けて、ねじ軸２とモータ２０との直結を実現することができる。

図４は、構成の一部を変更した変更例に係る直線作動機を略示する部分拡大断面図である。図４において、下側は中立位置にある直線作動機を示し、上側は、ロッド４に作用した力によってねじ軸２がモータ２０側に移動した場合の直線作動機を示す。

変更例においては、ねじ軸２の他端部にカラー１５が設けられている。カラー１５のモータ２０側部分には、有底四角筒状の挿入孔１５ａが形成されている。モータ２０の出力軸２１には、四角柱状の連結部２３が設けられている。挿入孔１５ａには、連結部２３が軸方向に移動可能に挿入されている。連結部２３と挿入孔１５ａの底部１５ｂとの間には第３空間３３が設けられている。中立位置において、第３空間３３の軸方向寸法はＤ３である。Ｄ３はＤ１よりも長い。

変形例にあっては、モータ２０の出力軸２１に連結部２３を設け、ねじ軸２の端部に挿入孔１５ａを有するカラー１５を設けることによって、ねじ軸２とモータ２０との直結を実現することができる。

上述した実施の形態及び変更例においては、挿入孔１５ａ、２１ａの形状は四角形状に限定されず、角を有する形状であればよい。例えば四角形状に代えて、三角形状、五角形状、その他の多角形状でもよく、星形状でもよい。この場合、連結部１３、２３の形状は挿入孔１５ａ、２１ａの形状に対応するので、四角柱状に代えて、三角柱状、五角柱状、星形の柱状等をなす。

なお台形ねじナット及び台形ねじ軸を使用せずに、他のセルフロック機構を使用してもよい。例えば、ボールねじを使用したときには、ブレーキ付きモータを使用してもよい。

今回開示した実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。各実施例にて記載されている技術的特徴は互いに組み合わせることができ、本発明の範囲は、特許請求の範囲内での全ての変更及び特許請求の範囲と均等の範囲が含まれることが意図される。

２ ねじ軸
３ ナット
４ ロッド
７ ホルダ
８ 弾性部材
１２ 保持部材
１３ 連結部
１５ カラー
１５ａ 挿入孔
１５ｂ 底部
２０ モータ
２１ 出力軸
２１ａ 挿入孔
２１ｂ 底部
２３ 連結部

Claims (6)

1. ねじ軸と、該ねじ軸の端部に配置され、前記ねじ軸を回転させるモータと、前記ねじ軸に螺合し、前記ねじ軸の回転によって、前記ねじ軸の軸方向に移動するロッドとを備える直線作動機において、
   前記ねじ軸の端部及び前記モータの出力軸の一方に配置された角を有する連結部と、
   前記ねじ軸の端部及び前記モータの出力軸の他方に形成され、前記連結部を軸方向に移動可能に挿入する挿入孔と、
   前記ねじ軸の周囲に設けられた弾性部材と、
   軸方向にて前記弾性部材の両側に配置され、前記弾性部材を保持する二つのホルダと
   を備え、
   前記ねじ軸は軸方向に移動可能であり、
   前記ホルダは前記ねじ軸に伴って軸方向に移動可能であること
   を特徴とする直線作動機。
2. 前記挿入孔は底部を有し、
   前記ねじ軸が前記モータ側に移動した場合に、前記連結部と前記底部との間に空間が設けられていること
   を特徴とする請求項１に記載の直線作動機。
3. 前記ねじ軸に螺合しており、前記ロッドが連結したナットを備え、
   軸方向における前記ねじ軸に対する前記ナットの相対位置を保持するセルフロック機構を備えること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の直線作動機。
4. 前記ナットは台形ねじナットであり、
   前記ねじ軸は台形ねじ軸であり、
   前記セルフロック機構は前記台形ねじナット及び台形ねじ軸を含むこと
   を特徴とする請求項３に記載の直線作動機。
5. 前記ねじ軸の端部に前記連結部を保持する保持部材が取り付けられており、
   前記モータの出力軸に前記挿入孔が設けられていること
   を特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の直線作動機。
6. 前記モータの出力軸に前記連結部が設けられており、
   前記ねじ軸の端部に前記挿入孔を有するカラーが取り付けられていること
   を特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の直線作動機。

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