JP2018207611A - 直線作動機 - Google Patents

Abstract

【課題】異なる推力を得る場合でも、部品を共通化させることができる直線作動機を提供する。【解決手段】直線作動機は、ねじ軸及び該ねじ軸に螺合するナットを含む作動部を備え、前記ねじ軸に減速機を介して動力を供給する。前記作動部は推力検知部を介して前記減速機に連結されており、前記減速機には、第１容量を有する第１モータ又は第１容量よりも大きい第２容量を有する第２モータが交換可能に取り付けられる。前記第１モータ及び第２モータに対して、前記減速機及び作動部は共通であり、前記第２モータによる前記作動部の速度は、前記第２容量を前記第１容量で除した値と、前記第１モータによる前記作動部の速度との積よりも小さい。【選択図】図２

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、減速機及び直線作動部を備える直線作動機が提案されている。モータはアダプタを介して減速機のケースに取り付けられている。同じモータ容量のモータには、同じアダプタが使用され、アダプタの共通化が図られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１３−１６０３２８号公報

ところで、推力の増加を図るべく、減速機に取り付けられた一のモータを、より容量の大きな他のモータに交換する場合、剛性を強くするために、減速機及び直線作動部を大きくしていた。そのため、より大きな推力を得ようとした場合、減速機及び直線作動部を共通にできなかった。

本発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、より大きな推力を得ようとした場合でも、部品を共通化させることができる直線作動機を提供することにある。

本発明に係る直線作動機は、ねじ軸及び該ねじ軸に螺合するナットを含む作動部を備え、前記ねじ軸に減速機を介して動力を供給する直線作動機であって、前記作動部は推力検知部を介して前記減速機に連結されており、前記減速機には、第１容量を有する第１モータ又は第１容量よりも大きい第２容量を有する第２モータが交換可能に取り付けられ、前記第１モータ及び第２モータに対して、前記減速機及び作動部は共通であり、前記第２モータによる前記作動部の速度は、前記第２容量を前記第１容量で除した値と、前記第１モータによる前記作動部の速度との積よりも小さい。

本発明に係る直線作動機は、前記推力検知部に連なり、前記作動部を前記減速機に連結するフランジ部を備え、幅寸法が前記減速機の幅寸法と同一になるように前記フランジ部は構成されている。

本発明に係る直線作動機は、前記作動部、減速機及び推力検知部は前記ねじ軸の軸方向に沿って配置されており、前記ねじ軸の軸方向における前記推力検知部の寸法は、前記作動部、減速機、及び推力検知部を含む前記軸方向における全体の長さ、係数Ｓ並びに係数Ｋの積であり（ただし、０．０７５≦Ｓ≦０．１２且つ１．０≦Ｋ≦２．０）、前記係数Ｓは、前記全体の長さに対する推力検知部の長さの比率に基づいて決定され、前記係数Ｋは、作動部のストローク長に基づいて決定される。

本発明に係る直線作動機は、前記減速機はギヤを収納するケースを備え、前記推力検知部は前記ケースにボルトによって取り付けられ、前記ボルトと前記ケースの内側面との間の距離は前記ボルトの直径よりも小さい。

本発明に係る直線作動機は、前記推力検知部内に同一の弾性部材が前記ねじ軸の軸方向に複数並設されている。

本発明に係る直線作動機にあっては、第１モータと、該第１モータよりも容量の大きい第２モータに対して、減速機及び作動部は共通である。また第２モータによる作動部の速度が、第２容量を第１容量で除した値と、第１モータによる作動部の速度との積よりも小さい場合は、第２モータによる推力は第１モータによる推力よりも大きくなるため、推力検知部を活用し、作動部及び減速機の連結部分において、所望の剛性を確保する。よって、大きな推力に対する耐久性を作動部は有する。

直線作動機を略示する正面図である。 直線作動機を略示する断面図である。 直線作動機を略示する側面図である。 図３に示すＩＶ−ＩＶ線を切断線とした断面図である。 モータの交換を説明する説明図である。 従来の直線作動機を略示する正面図 図６に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線を切断線とした断面図である。 従来の直線作動機におけるモータの交換を説明する説明図である。

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、直線作動機を略示する正面図、図２は、直線作動機を略示する断面図である。

直線作動機は、モータ１と、該モータ１から供給された動力によって直線移動する作動部３０と、モータ１の動力を作動部３０に伝達する減速機２０と、作動部３０を減速機２０に連結する推力検知部７とを備える。

作動部３０は、ねじ軸９と、該ねじ軸９に螺合したナット１０と、該ナット１０に取り付けられ、ねじ軸９の軸方向に延びたロッド５とを備える。ロッド５は筒形をなし、ロッド５の一端部はナット１０の一端部に設けられている。ロッド５の内側にねじ軸９は挿入される。ロッド５の他端部に移動対象を取り付けるための先端金具６が設けられている。作動部３０は、ねじ軸９の軸方向に延びた外筒４を備える。外筒４の内側に、ロッド５、ねじ軸９及びナット１０が配されている。

推力検知部７は筒部７０と、フランジ部７１と（連結部）を備える。筒部７０の一端部は、先端金具６の反対側における外筒４の端部に同軸的に連結している。筒部７０の他端部はフランジ部７１を介して減速機２０に連結している。

筒部７０の内側に筒形の二つの支持部７４が軸方向に離れて配置されている。支持部７４の内側に軸受７３ａが支持されている。二つの軸受７３ａ、７３ａはねじ軸端部９ａの両端部を支持している。ねじ軸端部９ａの他端部は減速機２０の内側に挿入されている。

二つの支持部７４の間に、同一種類の複数の皿ばね７７が軸方向に並設されている。複数の皿ばね７７は同軸的に配置されており、皿ばね７７の孔にねじ軸端部９ａは挿入されている。なお皿ばね７７は弾性部材の一例であり、皿ばね７７に代えて、コイルばね又はゴム等の他の弾性部材を使用してもよい。

筒部７０の外周面に検知部８が設けられている。検知部８はストライカ及びリミットスイッチ（いずれも図示略）を備える。ストライカは筒部７０の外周面から内側に挿入され、外筒４側の支持部７４に取り付けられている。

減速機２０は、直方体状をなすケース２を備える。ケース２の一側面に第１開口２ａが設けられている。該第１開口２ａにはアダプタ３を介して、モータ１が取り付けられている。アダプタ３は環状をなし、アダプタ３の開口を通してモータ１の出力軸１ａがケース２内に挿入されている。

出力軸１ａの先端部はケース２の内側面に、軸受１ｂを介して回転可能に支持されている。出力軸１ａの外周面に第１ギヤ２１が嵌合している。

ケース２の前記一側面に第２開口２ｂが設けられている。該第２開口２ｂにはねじ軸端部９ａの他端部が挿入されている。ねじ軸端部９ａの他端部には第４ギヤ２４が同軸的に設けられている。

ケース２内において、出力軸１ａとねじ軸端部９ａとの間に中間軸２５が設けられている。中間軸２５、ねじ軸端部９ａ及び出力軸１ａは互いに略平行である。中間軸２５の両端部は軸受２５ａによってそれぞれ支持されている。中間軸２５の外周面には第２ギヤ２２及び第３ギヤ２３が嵌合している。第２ギヤは第１ギヤに噛合し、第３ギヤは第４ギヤに噛合する。

モータ１の回転は、第１ギヤ２１〜第４ギヤ２４を介して減速され、ねじ軸端部９ａに伝達され、ねじ軸端部９ａ及びねじ軸９は軸回りに回転する。ねじ軸９の回転によってナット１０は軸方向に移動し、ロッド５及び先端金具６も軸方向に移動する。

先端金具６に過負荷が作用した場合、ロッド５、ナット１０、ねじ軸９、軸受７３ａ等を介し、支持部７４が移動し、ストライカも移動する。ストライカの移動によって、リミットスイッチが動作し、モータ１が停止する。

図３は、直線作動機を略示する側面図、図４は、図３に示すＩＶ−ＩＶ線を切断線とした断面図である。筒部７０の他端部にはフランジ部７１が形成されている。フランジ部７１は四角形状をなす。フランジ部７１は複数のボルト７２によってケース２に連結されている。図３に示すように、フランジ部７１の幅寸法、即ち推力検知部７の幅寸法は減速機２０の幅寸法と略同じである。

フランジ部７１の四隅それぞれに配置されたボルト７２と、ケース２の内壁との間の寸法ａはボルト７２の軸部の直径よりも小さい。即ち、ボルト７２はケース２に接近している。そのため、ケース２と推力検知部７との連結部分であるフランジ部７１の剛性は、ボルト７２がケース２から離れている場合に比べて、強化される。

なお推力検知部７の軸方向寸法は、直線作動機の全長、寸法係数Ｓ及びストローク係数Ｋの積で表せられる。ただし、０．０７５≦Ｓ≦０．１２且つ１．０≦Ｋ≦２．０である。寸法係数Ｓは、作動部３０、減速機２０及び推力検知部７を含む全体の長さに対する推力検知部７の長さの比率に基づいて決定される。ストローク係数Ｋは、作動部３０のストローク長に基づいて決定される係数である。例えば、ストローク長が５００ｍｍの場合、Ｋは２．０でり、ストローク長が１０００ｍｍの場合、Ｋは１．５であり、ストローク長が２０００ｍｍの場合、Ｋは１．０である。Ｓが、前述した範囲よりも小さい場合は、推力を吸収できず、また前述した範囲よりも大きい場合は、直線作動機の全長が長くなり、大型化を招く。

図５は、モータ１の交換を説明する説明図である。前述したように、ケース２と推力検知部７との連結部分の剛性は強化されているので、減速機２０及び作動部３０を変更することなく、直線作動機の推力を増加させるべく、モータ１をモータ１よりも容量の大きいモータ１１に交換することができる。以下モータ１を第１モータ１、モータ１１を第２モータ１１とも称する。なお第２モータ１１を減速機２０に取り付ける場合、第１モータ１のアダプタ３に代えて、別のアダプタ３ａを使用する。

ここで第１モータ１による作動部３０の速度Ｖ１[ｍ／ｍｉｎ]と、第２モータ１１による作動部３０の速度Ｖ２[ｍ／ｍｉｎ]との関係を説明する。モータの容量をＰ、作動部３０の速度をＶ[ｍ／ｍｉｎ]、効率をηとすると、直線作動機の推力Ｆ[ｋＮ]は以下の式で求められる。Ｆ＝６０×Ｐ／（Ｖ×η）

したがって、第１モータ１のモータの容量をＰ１とし、第２モータ１１のモータの容量をＰ２とした場合（Ｐ２＞Ｐ１）、第２モータ１１への交換によって、推力を増加させるためには、Ｖ２≦（Ｐ２／Ｐ１）×Ｖ１としなければならない。

従来の直線作動機では、Ｖ２≦（Ｐ２／Ｐ１）×Ｖ１という条件の下、第１モータ１を第２モータ１１に交換した場合、減速機２０及び作動部３０の剛性を強くさせるために、減速機２０及び作動部３０の大きさを大きくする必要があり、減速機２０及び作動部３０も併せて交換しなければならなかった。

図６は、従来の直線作動機を略示する正面図、図７は、図６に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線を切断線とした断面図である。従来の直線作動機においては、筒部７０に形成されたフランジ部７１ａは円形をなしている。フランジ部７１ａ及びケース２はボルト７２によって連結されている。ボルト７２と、ケース２の内壁との間の寸法ｂはボルト７２の軸部の直径よりも大きい。即ち、ボルト７２はケース２から離れている。そのため、ケース２と推力検知部７との連結部分であるフランジ部７１の剛性は、ボルト７２がケース２に接近している場合に比べて、低下する。

図８は、従来の直線作動機におけるモータ１００の交換を説明する説明図である。モータ１０１の容量はモータ１００よりも大きい。モータ１００は第１モータに対応し、モータ１０１は第２モータに対応し、モータ１００及び１０１は、Ｖ２≦（Ｐ２／Ｐ１）×Ｖ１の関係を満たす。

前述したように、ケース２と推力検知部７との連結部分であるフランジ部７１の剛性は低下しているので、図８に示すように、モータ１００を、推力を増加させるべく、容量の大きいモータ１０１に交換した場合、モータ１００に対応する減速機２０のケース２Ａを、ケース２Ａより大きなケース２Ｂに交換し、更にモータ１００に対応する作動部３１を、作動部３１より大きな作動部３２に交換しなければならなかった。なおモータ１００を減速機２０に取り付ける場合、アダプタ３ｂを使用し、モータ１０１を減速機２０に取り付ける場合、別のアダプタ３ｃを使用する。

実施の形態に係る直線作動機にあっては、作動部３０及び減速機２０の連結部分は所望の剛性に高められているので、大きな推力に対する耐久性を作動部３０は有する。そのため第１モータ１から第２モータ１１に交換しても、減速機２０及び作動部３０を交換する必要は無い。

また推力検知部７の幅寸法は減速機２０の幅寸法と略同じなので、直線作動機の小型化を促進させることができる。

また推力検知部７の軸方向寸法は、直線作動機の全長、変数Ｓ及び変数Ｋの積で表せられる。ただし、０．０７５≦Ｓ≦０．１２且つ１．０≦Ｋ≦２．０である。これにより、ケース２と推力検知部７との連結部分の剛性の低下又は直線作動機の大型化を抑制することができる。

またフランジ部７１及びケース２を連結するボルト７２をケース２の内壁に接近させているので、作動部３０及び減速機２０の連結部分の剛性は高められ、大きな推力に対する耐久性を作動部３０は有し、第１モータ１から第２モータ１１に交換しても、減速機２０及び作動部３０を交換する必要は無い。

また同一の皿ばね７７が軸方向に複数並設されている。そのため、作動部３０が径方向に大型化することを防止することができる。なお推力検知部７は過負荷保護装置部の一例であり、例えば、推力検知部７に代えて、湿式スリップクラッチを用いた直線作動機について、実施の形態と同様に、作動部及び減速機の連結部分の剛性を高めてもよい。

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。

１ 第１モータ
２ ケース
９ ねじ軸
１０ ナット
１１ 第２モータ
２０ 減速機
３０ 作動部
７ 推力検知部
７０ 筒部
７１ フランジ部
７２ ボルト
７７ 皿ばね（弾性部材）

Claims (5)

1. ねじ軸及び該ねじ軸に螺合するナットを含む作動部を備え、前記ねじ軸に減速機を介して動力を供給する直線作動機であって、
   前記作動部は推力検知部を介して前記減速機に連結されており、
   前記減速機には、第１容量を有する第１モータ又は第１容量よりも大きい第２容量を有する第２モータが交換可能に取り付けられ、
   前記第１モータ及び第２モータに対して、前記減速機及び作動部は共通であり、
   前記第２モータによる前記作動部の速度は、前記第２容量を前記第１容量で除した値と、前記第１モータによる前記作動部の速度との積よりも小さい
   直線作動機。
2. 前記推力検知部に連なり、前記作動部を前記減速機に連結するフランジ部を備え、
   幅寸法が前記減速機の幅寸法と同一になるように前記フランジ部は構成されている
   請求項１に記載の直線作動機。
3. 前記作動部、減速機及び推力検知部は前記ねじ軸の軸方向に沿って配置されており、
   前記ねじ軸の軸方向における前記推力検知部の寸法は、前記作動部、減速機、及び推力検知部を含む前記軸方向における全体の長さ、係数Ｓ並びに係数Ｋの積であり（ただし、０．０７５≦Ｓ≦０．１２且つ１．０≦Ｋ≦２．０）、
   前記係数Ｓは、前記全体の長さに対する推力検知部の長さの比率に基づいて決定され、
   前記係数Ｋは、作動部のストローク長に基づいて決定される
   請求項２に記載の直線作動機。
4. 前記減速機はギヤを収納するケースを備え、
   前記推力検知部は前記ケースにボルトによって取り付けられ、
   前記ボルトと前記ケースの内側面との間の距離は前記ボルトの直径よりも小さい
   請求項２又は３に記載の直線作動機。
5. 前記推力検知部内に同一の弾性部材が前記ねじ軸の軸方向に複数並設されている
   請求項２から４のいずれか一つに記載の直線作動機。

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