JP2022054918A - Direct-acting actuator - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ねじ軸とナットの一方の回転運動を他方の直線運動に変換するねじ機構と、そのねじ軸とナットの一方を正逆回転させる駆動機構とを備える直動アクチュエータに関し、特に、ねじ機構と駆動機構をケースでユニット化したものに関する。 The present invention relates to a linear motion actuator including a screw mechanism that converts one rotary motion of a screw shaft and a nut into a linear motion of the other, and a drive mechanism that rotates one of the screw shaft and the nut in the forward and reverse directions. It relates to a unitized mechanism and drive mechanism in a case.
直動アクチュエータは、ねじ軸を回転させてナットを直動させるねじ軸回転タイプと、ナットを回転させてねじ軸を直動させるナット回転タイプとに大別される。 The linear motion actuator is roughly classified into a screw shaft rotation type in which a screw shaft is rotated to linearly move a nut and a nut rotation type in which a nut is rotated to linearly move a screw shaft.
従来、ねじ機構の直動ねじ要素(ねじ軸回転タイプではナット、ナット回転タイプではねじ軸)は、外部構造体に支持された相手部材に対して推力を出力する出力軸として構成されている。 Conventionally, a linear screw element (a nut in a screw shaft rotation type and a screw shaft in a nut rotation type) of a screw mechanism is configured as an output shaft that outputs thrust to a mating member supported by an external structure.
直動アクチュエータの出力軸が軸方向に直動するストロークを一定に制限するため、出力軸としての直動ねじ要素の軸方向移動を規制することがある。その規制手段としてケースやねじ軸にストッパを設け、出力軸としての直動ねじ要素をストッパとの当接によって停止させるようにしている(例えば、特許文献1)。 Since the stroke in which the output shaft of the linear actuator moves linearly in the axial direction is limited to a certain value, the axial movement of the linear screw element as the output shaft may be restricted. As a regulating means, a stopper is provided on the case or the screw shaft so that the linearly-acting screw element as the output shaft is stopped by contact with the stopper (for example, Patent Document 1).
前述のように直動アクチュエータが出力軸の可動範囲を制限するストッパを備える場合、直動アクチュエータ単体で出力軸のストローク量を正確に定めることは可能であるが、直動アクチュエータの使用環境として、その出力軸と相手部材を軸方向に対向させ、これらを非連結に配置する場合があり得る。このような使用環境の場合、相手部材を直動アクチュエータに対して配置する位置決めの際に軸方向の位置ずれが発生したり、相手部材が直動アクチュエータから独立して軸方向に動いたりすることがある。このため、駆動機構による直動ねじ要素の前進時、直動アクチュエータの出力軸を兼ねる直動ねじ要素が相手部材に衝突してねじ機構が噛み込み、その後に駆動機構から回転ねじ要素に逆回転力を与えても直動ねじ要素を移動させることができないロック状態に至る可能性がある。 As described above, when the linear actuator is provided with a stopper that limits the movable range of the output shaft, it is possible to accurately determine the stroke amount of the output shaft by the linear actuator alone, but as an environment for using the linear actuator, In some cases, the output shaft and the mating member are opposed to each other in the axial direction, and these are arranged in a non-connected manner. In such a usage environment, axial misalignment may occur when the mating member is positioned with respect to the linear actuator, or the mating member may move in the axial direction independently of the linear actuator. There is. Therefore, when the linear motion screw element is advanced by the drive mechanism, the linear motion thread element that also serves as the output shaft of the linear motion actuator collides with the mating member and the screw mechanism is engaged, and then the drive mechanism reversely rotates to the rotary screw element. It may lead to a locked state in which the linear screw element cannot be moved even if a force is applied.
上述の背景に鑑み、この発明が解決しようとする課題は、直動アクチュエータの出力軸のストローク量を直動アクチュエータ単体で正確に定めることが可能でありながら、駆動機構による出力軸の前進駆動中に出力軸の衝突が生じた場合のねじ機構でのロック状態発生を防止することにある。 In view of the above background, the problem to be solved by the present invention is that the stroke amount of the output shaft of the linear actuator can be accurately determined by the linear actuator alone, but the output shaft is being driven forward by the drive mechanism. The purpose is to prevent the occurrence of a locked state in the screw mechanism when a collision of the output shaft occurs.
上記の課題を達成するため、この発明は、第一ねじ要素の回転力を第二ねじ要素の軸方向の推力に変換するねじ機構と、前記第一ねじ要素に前記回転力を与える駆動機構と、前記駆動機構と前記ねじ機構とを支持するケースとを備える直動アクチュエータにおいて、前記第一ねじ要素、前記第二ねじ要素及び前記ケースに対して軸方向に往復移動可能に配置された出力軸と、前記第二ねじ要素の前進方向の前記推力を前記出力軸まで伝達するように前記出力軸と前記第二ねじ要素との間に配置され、前記出力軸が前進可能な状態で前進方向の前記推力を伝達する場合に前記第二ねじ要素と前記出力軸を前進方向に連動させ、前記出力軸が前進不可な状態で前進方向の前記推力を伝達する場合に前記第二ねじ要素に後進方向の弾性反発力を与えかつ前記出力軸に前進方向の弾性反発力を与える第一弾性要素と、をさらに備え、前記ケースは、前記出力軸との接触によって前記ケースに対する前記出力軸の前進を停止させる第一ストッパと、前記出力軸との接触によって前記ケースに対する前記出力軸の後進を停止させる第二ストッパとを有する構成を採用したものである。 In order to achieve the above problems, the present invention comprises a screw mechanism that converts the rotational force of the first screw element into an axial thrust of the second screw element, and a drive mechanism that applies the rotational force to the first screw element. In a linear motion actuator including a case for supporting the drive mechanism and the screw mechanism, an output shaft arranged so as to be reciprocally movable in the axial direction with respect to the first screw element, the second screw element, and the case. And, it is arranged between the output shaft and the second screw element so as to transmit the thrust in the forward direction of the second screw element to the output shaft, and the output shaft is in the forward direction in a forwardable state. When the thrust is transmitted, the second screw element and the output shaft are interlocked in the forward direction, and when the thrust in the forward direction is transmitted in a state where the output shaft cannot move forward, the second screw element is in the reverse direction. Further comprises a first elastic element that imparts an elastic repulsive force to the output shaft and an elastic repulsive force in the forward direction, and the case stops the advance of the output shaft with respect to the case by contact with the output shaft. A configuration having a first stopper for causing the output shaft to be stopped and a second stopper for stopping the backward movement of the output shaft with respect to the case by contact with the output shaft is adopted.
上記構成の採用によれば、ケースに対して出力軸が軸方向に移動可能なストロークの前進側終端位置がケースの第一ストッパと出力軸の接触位置に定められ、そのストロークの後進側終端位置がケースの第二ストッパと出力軸の接触位置に定められる。また、駆動機構による第二ねじ要素の前進駆動中、第二ねじ要素の前進方向の推力が第一弾性要素を介して出力軸に伝達されるので、第二ねじ要素と出力軸を前進方向に連動させることが可能である。第二ねじ要素の前進駆動中に出力軸が相手部材に衝突した場合、第一弾性要素が第二ねじ要素と出力軸間で弾性変形させられる。第一弾性要素は、その弾性反発力を第二ねじ要素に対して後進方向に与え、出力軸に対して前進方向に与え、衝突時の衝撃を吸収する。このため、第一ねじ要素と第二ねじ要素の噛み込みが防止され、これにより、ねじ機構でのロック状態発生が防止される。 According to the adoption of the above configuration, the forward end position of the stroke in which the output shaft can move in the axial direction with respect to the case is determined at the contact position between the first stopper of the case and the output shaft, and the reverse end position of the stroke is determined. Is determined at the contact position between the second stopper of the case and the output shaft. Further, during the forward drive of the second screw element by the drive mechanism, the thrust in the forward direction of the second screw element is transmitted to the output shaft via the first elastic element, so that the second screw element and the output shaft are moved forward. It is possible to link them. When the output shaft collides with the mating member during the forward drive of the second screw element, the first elastic element is elastically deformed between the second screw element and the output shaft. The first elastic element applies its elastic rebound force in the backward direction with respect to the second screw element and in the forward direction with respect to the output shaft, and absorbs the impact at the time of collision. Therefore, the biting of the first screw element and the second screw element is prevented, and thereby the occurrence of the locked state in the screw mechanism is prevented.
前記出力軸の前進に伴って前記出力軸を後進方向に付勢するように前記出力軸と前記ケースとの間に配置された第二弾性要素をさらに備えることが好ましい。このようにすると、出力軸の前進を利用して第二弾性要素を弾性変形させて出力軸を後進方向に付勢することができ、第二ねじ要素の後進時には第二弾性要素の弾性反発で出力軸を後進させることができ、ひいては、第一弾性要素で出力軸を後進方向に引っ張ることを不要とし、第一弾性要素を第二ねじ要素と出力軸の一方だけに固定する簡単な取付けにすることができる。 It is preferable to further include a second elastic element arranged between the output shaft and the case so as to urge the output shaft in the backward direction as the output shaft advances. In this way, the second elastic element can be elastically deformed by utilizing the forward movement of the output shaft to urge the output shaft in the backward direction, and when the second screw element is moved backward, the elastic repulsion of the second elastic element can be used. The output shaft can be moved backward, and by extension, it is not necessary to pull the output shaft in the backward direction with the first elastic element, and the first elastic element can be fixed to only one of the second screw element and the output shaft for easy installation. can do.
また、前記ケースは、前記出力軸の周囲を取り囲む一端部を有し、前記ケースの一端部を軸方向に貫通する軸受口が形成されており、前記出力軸は、前記ケースの軸受口に対して軸方向に摺動する直動ガイド部と、前記ケースの内部に配置されかつ前記直動ガイド部よりも大径に設けられたフランジ部と、前記ケースの外部に配置されかつ前記直動ガイド部よりも大径に設けられた係合部とを有し、前記ケースの第一ストッパは、前記出力軸のストロークの前進側終端位置で前記出力軸のフランジ部を係止するように前記ケースの一端部に形成された後壁面からなり、前記ケースの第二ストッパは、前記出力軸のストロークの後進側終端位置で前記出力軸の係合部を係止するように前記ケースの一端部に形成された前壁面からなり、前記第二弾性要素は、前記出力軸のフランジ部と前記ケースの一端部との間に配置されており、前記出力軸のフランジ部と前記ケースの一端部の少なくとも一方は、前記第二弾性要素を圧縮可能な収納空間を形成するための凹所を有することが好ましい。このようにすると、ケースの一端部の軸通口と出力軸の直動ガイド部とで出力軸を軸方向に案内し、その一端部の前後両壁面と出力軸のフランジ部、係合部とで出力軸のストローク量を定めることができながら、フランジ部とケースの一端部を利用して第二弾性要素を配置することができる。 Further, the case has one end portion that surrounds the periphery of the output shaft, and a bearing port that penetrates the one end portion of the case in the axial direction is formed. A linear motion guide portion that slides in the axial direction, a flange portion that is arranged inside the case and has a larger diameter than the linear motion guide portion, and a linear motion guide portion that is arranged outside the case and the linear motion guide portion. The case has an engaging portion provided with a diameter larger than that of the portion, and the first stopper of the case locks the flange portion of the output shaft at the forward end position of the stroke of the output shaft. The second stopper of the case comprises a rear wall surface formed at one end of the case, and the second stopper of the case is attached to one end of the case so as to engage the engaging portion of the output shaft at the rearward end position of the stroke of the output shaft. It is composed of a formed front wall surface, and the second elastic element is arranged between the flange portion of the output shaft and one end portion of the case, and at least one of the flange portion of the output shaft and one end portion of the case. One preferably has a recess for forming a storage space in which the second elastic element can be compressed. In this way, the output shaft is guided in the axial direction by the shaft through port at one end of the case and the linear motion guide portion of the output shaft, and the front and rear wall surfaces of the one end, the flange portion of the output shaft, and the engaging portion are formed. While the stroke amount of the output shaft can be determined by, the second elastic element can be arranged by using the flange portion and one end portion of the case.
前記第一弾性要素は、前記第二ねじ要素と前記出力軸間に架け渡されたコイルばねからなり、前記第二ねじ要素と前記出力軸の一方にだけ固定されているとよい。このようにすると、第一弾性要素の取付け構造は、第二ねじ要素と出力軸の一方と第一弾性要素との嵌合部で固定し、第二ねじ要素と出力軸の他方と第一弾性要素との嵌合部で第一弾性要素を軸方向に突き当てるだけの簡単なものにすることができる。 The first elastic element may be composed of a coil spring spanned between the second screw element and the output shaft, and may be fixed to only one of the second screw element and the output shaft. In this way, the mounting structure of the first elastic element is fixed by the fitting portion between the second thread element and one of the output shafts and the first elastic element, and the second thread element and the other of the output shafts and the first elastic element are fixed. It can be as simple as abutting the first elastic element in the axial direction at the fitting portion with the element.
前記駆動機構として電動モータを採用することができる。 An electric motor can be adopted as the drive mechanism.
上述のように、この発明は、上記構成の採用により、直動アクチュエータの出力軸のストローク量を直動アクチュエータ単体(ケースの第一ストッパ及び第二ストッパ)で正確に定めることが可能でありながら、駆動機構による出力軸の前進駆動中に出力軸の衝突が生じた場合には、ねじ機構の第二ねじ要素と出力軸間の第一弾性要素の吸収作用によりねじ機構でのロック状態発生を防止することができる。 As described above, in the present invention, by adopting the above configuration, the stroke amount of the output shaft of the linear acting actuator can be accurately determined by the linear acting actuator alone (the first stopper and the second stopper of the case). If a collision of the output shaft occurs during the forward drive of the output shaft by the drive mechanism, a locked state is generated in the screw mechanism by the absorption action of the first elastic element between the second screw element of the screw mechanism and the output shaft. Can be prevented.
以下、この発明の一例としての実施形態を添付の図1~図4に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments as an example of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4 attached to the invention.
図1、2に示すこの直動アクチュエータは、第一ねじ要素1の回転力を第二ねじ要素2の軸方向の推力に変換するねじ機構と、第一ねじ要素1に回転力を与える駆動機構3と、駆動機構3と前述のねじ機構とを支持するケース4と、第一ねじ要素1、第二ねじ要素2及びケース4に対して軸方向に往復移動可能に配置された出力軸5と、出力軸5と第二ねじ要素2との間に介在する第一弾性要素6と、出力軸5とケース4との間に介在する第二弾性要素7とを備える。ここで、軸方向とは、第一ねじ要素1の回転軸線に沿った方向のことをいう。以下、その回転軸線に対して直角な方向のことを径方向といい、その回転軸線回りに一周する円周方向を周方向という。
The linear actuators shown in FIGS. 1 and 2 have a screw mechanism that converts the rotational force of the
この直動アクチュエータは、ケース4の外部に位置する他装置の相手部材100を軸方向に駆動するためのものである。相手部材100は、他装置の外部構造体に対して軸方向に所定範囲を往復移動可能に支持されている。
This linear actuator is for driving the
第一ねじ要素1は、ケース4に対して回転可能かつ軸方向に移動不可に配置されている。第一ねじ要素1は、雄ねじ部8を有するねじ軸からなる。第一ねじ要素1は、
その雄ねじ部8と反対側の端部で開口した中空軸状になっている。第一ねじ要素1に駆動機構3が接続されている。
The
It has a hollow shaft shape that opens at the end opposite to the
駆動機構3は、駆動軸9を有する電動モータからなる。駆動機構3は、駆動軸9を正逆回転させることができる。駆動軸9は、第一ねじ要素1の中空部に差し込まれている。駆動軸9と第一ねじ要素1は、正逆回転のいずれの回転方向にも回転力を伝達可能かつ軸方向に相対移動不可な状態に連結されている。なお、その連結には、二面幅やDカットといった多角形状、またはスプライン等が適用される。
The
駆動機構3には、外部電源と接続するためのバスバー10が接続されている。駆動機構3の駆動軸9と第一ねじ要素1とを直結した例を示したが、駆動軸と第一ねじ要素とを平行に配置したり、駆動軸と第一ねじ要素間に回転力を伝達する歯車機構を追加したりすることも可能である。
A
第二ねじ要素2は、ケース4に対して回転不可かつ軸方向に移動可能に配置されている。第二ねじ要素2は、第一ねじ要素1の雄ねじ部8にねじ嵌合されたナットからなる。第二ねじ要素2には、雄ねじ部8に対応の雌ねじ部11と、第二ねじ要素2の回り止めに使用される複数の突部12と、第一弾性要素6の後方側を受けるための周溝部13とが一体に形成されている。ここで、第二ねじ要素2が軸方向に図中右方へ移動する方向を前進方向(前方)とし、第二ねじ要素2が軸方向に図中左方へ移動する方向を後進方向(後方)とする。
The
ケース4の内部には、駆動機構3及びバスバー10を支持する後方側収容室14と、ねじ機構、出力軸5、第一弾性要素6及び第二弾性要素7を収容する前方側収容室15とが設けられている。後方側収容室14の内側には、駆動機構3及びバスバー10を固定するための凹凸部が設けられている。ケース4は、後方側収容室14内に固定された駆動機構3を介してねじ機構を支持する。なお、ケース4は、適宜に分割構造とし、駆動機構3等をケース4の内部に配置、組み立てを行えるような分割構造になっている。
Inside the
前方側収容室15の内側には、図1、図2に示すように、軸方向に真っすぐ延びるガイド溝15aが周方向複数個所に形成されている。第二ねじ要素2の突部12は、ガイド溝15a内に位置する。第二ねじ要素2に回転力が与えられると、突部12がガイド溝15aに回転方向に係合するため、第二ねじ要素2はケース4に対して回転することができないが、軸方向に移動することができる。なお、突部12に代えてピンを第二ねじ要素に取り付けてもよい。
As shown in FIGS. 1 and 2, guide
図1、3に示すように、ケース4は、出力軸5の周囲を取り囲む一端部16を有する。ケース4の一端部16は、前方側収容室15の前方側の端部を成している。ケース4の一端部16を軸方向に貫通する軸通口16aが形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
出力軸5は、ケース4の軸通口16aに対して軸方向に摺動する直動ガイド部17と、直動ガイド部17よりも大径に設けられたフランジ部18と、直動ガイド部17よりも大径に設けられた係合部19とで構成されている。
The
出力軸5の直動ガイド部17は、ケース4の軸通口16aから前後両側に冗長に設けられている。直動ガイド部17と軸通口16aの嵌め合いにより、出力軸5が駆動軸9及びねじ機構と同軸に支持されている。
The linear
出力軸5のフランジ部18は、ケース4の前方側収容室15の内部に配置されている。フランジ部18は、直動ガイド部17と一体に形成されている。フランジ部18の後側には、段部18aが形成され、フランジ部18の前側には、凹所18bが形成されている。段部18aは、後方側で小径、前方側で大径となる段付き丸軸状になっている。凹所18bは、直動ガイド部17の周囲で後方に窪んでいる。段部18aは、第一弾性要素6を受けるための部位である。凹所18bは、第二弾性要素7を受けつつ収納するための部位である。
The
出力軸5の係合部19は、ケース4の外部に配置されている。係合部19は、止め輪からなる。直動ガイド部17の外部側延長部分(軸通口16aよりも前方に位置する部位)には、係合部19を嵌着するための止め輪溝が形成されている。
The engaging
第一弾性要素6は、コイルばねからなる。第一弾性要素6は、第二ねじ要素2の周溝部13と出力軸5の段部18a間に架け渡されている。第一弾性要素6の後側は、周溝部13に対するばね巻き部の強制嵌合により、周溝部13に固定されている。第一弾性要素6の前側は、段部18aに対するばね巻き部の嵌合により、出力軸5に対して後進可能かつ前進不可な状態で径方向に支持されている。これにより、第一弾性要素6は、第二ねじ要素2にだけ固定され、出力軸5に対して容易に抜き差し可能になっている。なお、第二ねじ要素2の外周に周溝部13を設けた例を示したが、周溝部を出力軸に設け、段部を第二ねじ要素に設けて第一弾性要素6を出力軸にだけ固定してもよい。
The first
このように第二ねじ要素2と出力軸5間に配置された第一弾性要素6は、第二ねじ要素2の前進方向の推力を出力軸5まで伝達することができる。出力軸5が第二ねじ要素2に対して前進可能な状態で第二ねじ要素2の前進方向の推力を第一弾性要素6が出力軸5に伝達する場合には、第二ねじ要素2の周溝部13、第一弾性要素6、出力軸5の段部18aを経由する推力伝達により、第二ねじ要素2と出力軸5を前進方向に連動させることができる。
The first
一方、出力軸5が第二ねじ要素2に対して前進不可な状態で第二ねじ要素2の前進方向の推力を第一弾性要素6が出力軸5に伝達する場合には、周溝部13と段部18a間の軸方向間隔が狭くなるので、第一弾性要素6が軸方向に縮むように弾性変形させられて、第一弾性要素6が第二ねじ要素2の周溝部13に後進方向の弾性反発力を与え、かつ出力軸5の段部18aに前進方向の弾性反発力を与えることができる。
On the other hand, when the first
ケース4は、出力軸5との接触によってケース4に対する出力軸5の前進を停止させる第一ストッパ16bと、出力軸5との接触によってケース4に対する出力軸5の後進を停止させる第二ストッパ16cとを有する。第一ストッパ16bは、ケース4の一端部16のうち、出力軸5のフランジ部18と軸方向に対向する部位に形成された後壁面からなる。第二ストッパ16cは、ケース4の一端部16のうち、出力軸5の係合部19と軸方向に対向する部位に形成された前壁面からなる。第一ストッパ16b及び第二ストッパ16cは、それぞれ径方向に延びる平坦面状になっている。
The
第一ストッパ16bは、図3に示すように、出力軸5のストロークLの前進側終端位置で出力軸5のフランジ部18を係止することにより、出力軸5の前進を停止させることができる。第二ストッパ16cは、図1、4に示すように、出力軸5のストロークLの後進側終端位置で出力軸5の係合部19を係止することにより、出力軸5の後進を停止させることができる。
As shown in FIG. 3, the
図1、3に示す出力軸5のストロークLは、この直動アクチュエータで相手部材100の軸方向位置を調整可能な駆動範囲に相当する。直動ガイド部17の前端面は、相手部材100に突き当てられる。出力軸5は、第二ねじ要素2から伝達された前進方向の推力を直動ガイド部17から相手部材100に出力する。なお、相手部材100と出力軸5は、各々が独立して軸方向に移動可能な非連結の状態で配置されており、常に軸方向に一体で移動するとは限らない。
The stroke L of the
第二弾性要素7は、出力軸5のフランジ部18の凹所18bとケース4の一端部16との間に配置されている。第二弾性要素7は、出力軸5のストロークLの前進側終端位置まで(すなわちケース4の第一ストッパ16bで出力軸5のフランジ部18を係止するまで)圧縮しつつ凹所18b内に収納可能なものである。
The second
第二弾性要素7は環状ばねからなる。環状ばねとして、コイルばね、皿ばね等を採用することができる。第二弾性要素7は、出力軸5と同軸に配置するため、直動ガイド部17に嵌合されている。
The second
ケース4の一端部16に対する出力軸5の前進に伴い、図3に示すように、出力軸5の凹所18bと一端部16間の軸方向間隔が狭くなるので、第二弾性要素7が軸方向に縮むように弾性変形させられる。このため、第二弾性要素7は、蓄勢した弾性反発力により、出力軸5を後進方向に付勢することができる。
As the
第一弾性要素6が第二ねじ要素2にだけ固定された構造であるから、第二ねじ要素2の後進時、後進方向の推力を第一弾性要素6から出力軸5に伝達して出力軸5を後進方向に引っ張ることはできないが、第二弾性要素7の付勢により、第二ねじ要素2の後進に応じて出力軸5を後進方向に連動させることができる。
Since the first
なお、第二弾性要素7を圧縮可能な収納空間を形成するための凹所18bを出力軸5のフランジ部18にだけ設けた例を示したが、収納空間を形成するための凹所は、出力軸とケースの一端部の少なくとも一方に設ければよく、凹所をケースの一端部にだけ設けてもよいし、出力軸のフランジ部とケースの一端部の両方に設けてもよい。図示例のように凹所18bを出力軸5にだけ設ける場合、比較的小型の部品である出力軸だけで凹所の精度を管理することができるので、製造が比較的容易である。
Although an example is shown in which the
ここで、図1、4は、第二ねじ要素2が駆動機構3によって最も後退させられた状態を示し、図3は、第二ねじ要素2が駆動機構3によって最も前進させられた状態を示す。駆動機構3による第二ねじ要素2の前後進のストロークは、出力軸5のストロークLよりも長く、その冗長分は、第一弾性要素6と第二弾性要素7を駆動機構3によって圧縮させられる軸方向長さに基づく。
Here, FIGS. 1 and 4 show a state in which the
具体的には、図1、4に示すように出力軸5がストロークLの後進側終端位置にあるとき、第一弾性要素6及び第二弾性要素7は、それぞれ最も軸方向に長い状態にあり、出力軸5の係合部19は、第二弾性要素7の付勢により、第二ストッパ16cに係止された状態に維持される。このため、出力軸5がストロークLの後進側終端位置に定められる。
Specifically, as shown in FIGS. 1 and 4, when the
図1、4の状態から、駆動機構3により第二ねじ要素2が前進させられると、その推力は、第二ねじ要素2の周溝部13、第一弾性要素6、出力軸5のフランジ部18、第二弾性要素7、ケース4の一端部16の順に伝達される。この際、ケース4の一端部16及び第二弾性要素7の抵抗があり、また、相手部材100を前進方向に押す場合には、その負荷も抵抗となる。このときの抵抗に勝る推力で第二ねじ要素2が前進させられることにより、第一弾性要素6及び第二弾性要素7が次第に圧縮されつつ、出力軸5がケース4の軸通口16aから次第に前方へ突出させられ、相手部材100を押す場合には相手部材100が前進させられていく。やがて図3に示すように、出力軸5のフランジ部18がケース4の第一ストッパ16bに接触し、フランジ部18と第一ストッパ16bの係止によって出力軸5の前進が停止させられると、出力軸5がストロークLの前進側終端位置に定められる。
When the
図3の状態から、駆動機構3により第二ねじ要素2が後進させられると、第二ねじ要素2に固定された第一弾性要素6が第二ねじ要素2と一体に後進させられ、この後進に応じて第一弾性要素6、第二弾性要素7が弾性反発で次第に伸長していくことにより、出力軸5が後進させられていく。やがて図1、4に示すように、出力軸5の係合部19がケース4の第二ストッパ16cに接触し、係合部19と第二ストッパ16cの係止によって出力軸5の後進が停止させられると、出力軸5がストロークLの後進側終端位置に定められる。
When the
ここで、出力軸5のストロークLの前進行程の途中で出力軸5が相手部材100に軸方向に衝突した場合を考える。この場合、衝突時に駆動機構3を直ぐに停止させることはできず、出力軸5は第二ねじ要素2と等速に前進できないため、第二ねじ要素2が出力軸5に対してさらに前進させられる。この際、第一弾性要素6の前端が出力軸5の段部18aに受けられた状態のまま第一弾性要素6の後端が第二ねじ要素2の周溝部13から前進方向に押されるので、第一弾性要素6が前進方向に圧縮される。その第一弾性要素6の弾性反発力は、第二ねじ要素2に対して後進方向に与えられ、出力軸5に対して前進方向に与えられるので、第一弾性要素6により、衝突時の衝撃が吸収される。これにより、雄ねじ部8と雌ねじ部11間が高摩擦状態とならず、第一ねじ要素1と第二ねじ要素2の噛み込みが防止されるので、ねじ機構でのロック状態発生が防止される。
Here, consider a case where the
前述の衝突以降において相手部材100等の抵抗に勝る第二ねじ要素2の推力がある場合、第一弾性要素6及び第二弾性要素7を圧縮させることが可能なため、出力軸5をストロークLの前進側終端位置まで前進させることが可能である。
When the thrust of the
なお、第二弾性要素7を備える場合、出力軸5がストロークLの後進側終端位置にある図1、4の状態で第一弾性要素6が所定の弾性反発力をもつように第一弾性要素6に予圧を与えることも可能である。この予圧は、図1、4の状態から第二ねじ要素2が前進することに伴って第一弾性要素6が軸方向に縮む量を抑えて、第二ねじ要素2の前進に対する出力軸5のストロークの損失を抑えるためである。
When the second
この直動アクチュエータは、上述のように、第一ねじ要素1の回転力を第二ねじ要素2の軸方向の推力に変換するねじ機構と、第一ねじ要素1に回転力を与える駆動機構3と、駆動機構3とねじ機構とを支持するケース4と、第一ねじ要素1、第二ねじ要素2及びケース4に対して軸方向に往復移動可能に配置された出力軸5と、第二ねじ要素2の前進方向の推力を出力軸5まで伝達するように出力軸5と第二ねじ要素2との間に配置され、出力軸5が前進可能な状態で前進方向の推力を伝達する場合に第二ねじ要素2と出力軸5を前進方向に連動させ、出力軸5が前進不可な状態で前進方向の推力を伝達する場合に第二ねじ要素2に後進方向の弾性反発力を与えかつ出力軸5に前進方向の弾性反発力を与える第一弾性要素6と、を備え、ケース4が、出力軸5との接触によってケース4に対する出力軸5の前進を停止させる第一ストッパ16bと、出力軸5との接触によってケース4に対する出力軸5の後進を停止させる第二ストッパ16cとを有することにより、出力軸5のストロークLの前進側終端位置が第一ストッパ16bと出力軸5の接触位置に定められ、ストロークLの後進側終端位置が第二ストッパ16cと出力軸5の接触位置に定められる。また、駆動機構3による第二ねじ要素2の前進駆動中、第二ねじ要素2の前進方向の推力が第一弾性要素6を介して出力軸5に伝達されるので、第二ねじ要素2と出力軸5を前進方向に連動させられる。このとき、出力軸5が相手部材100に衝突した場合、第二ねじ要素2と出力軸5間で弾性変形させられる第一弾性要素6は、その弾性反発力を第二ねじ要素2に対して後進方向に与え、出力軸5に対して前進方向に与え、衝突時の衝撃を吸収することになる。このため、第一ねじ要素1と第二ねじ要素2の噛み込みが防止され、これにより、ねじ機構でのロック状態発生が防止される。
As described above, this linear actuator has a screw mechanism that converts the rotational force of the
したがって、この直動アクチュエータは、出力軸5のストローク量Lを直動アクチュエータ単体で正確に定めることが可能でありながら、駆動機構3による出力軸5の前進駆動中に出力軸5の衝突が生じた場合には、ねじ機構の第二ねじ要素2と出力軸5間の第一弾性要素6の吸収作用によりねじ機構でのロック状態発生を防止することができる。
Therefore, in this linear actuator, although the stroke amount L of the
また、この直動アクチュエータは、出力軸5の前進に伴って出力軸5を後進方向に付勢するように出力軸5とケース4との間に配置された第二弾性要素7をさらに備えるので、出力軸5の前進を利用して第二弾性要素7を出力軸5とケース4間で弾性変形させて出力軸5を後進方向に付勢することができ、第二ねじ要素2の後進時には第二弾性要素7の弾性反発で出力軸5を後進させることができ、ひいては、第一弾性要素6で出力軸5を後進方向に引っ張ることを不要とし、第一弾性要素6を第二ねじ要素2と出力軸5の一方だけに固定する簡単な取付けにすることができる。
Further, since this linear motion actuator further includes a second
また、この直動アクチュエータは、ケース4が出力軸5の周囲を取り囲む一端部16を有し、ケース4の一端部16を軸方向に貫通する軸通口16aが形成されており、出力軸5が軸通口16aに対して軸方向に摺動する直動ガイド部17と、ケース4の内部に配置されかつ直動ガイド部17よりも大径に設けられたフランジ部18と、ケース4の外部に配置されかつ直動ガイド部17よりも大径に設けられた係合部19とを有し、第一ストッパ16bがストロークLの前進側終端位置でフランジ部18を係止するケース4の一端部16の後壁面からなり、第二ストッパ16cがストロークLの後進側終端位置で係合部19を係止するケース4の一端部16の前壁面からなり、第二弾性要素7がフランジ部18とケース4の一端部16との間に配置されており、フランジ部18とケース4の一端部16の少なくとも一方が第二弾性要素7を圧縮可能な収納空間を形成するための凹所18bを有するので、ケース4の軸通口16aと出力軸5の直動ガイド部17とで出力軸5を軸方向に案内し、ケース4の一端部16の前後両壁面と出力軸5のフランジ部18、係合部19とで出力軸5のストローク量Lを定めることができながら、フランジ部18とケース4の一端部16を利用して第二弾性要素7を配置することができる。
Further, in this linear motion actuator, the
また、この直動アクチュエータは、第一弾性要素6が第二ねじ要素2と出力軸5間に架け渡されたコイルばねからなり、第二ねじ要素2と出力軸5の一方にだけ固定されているので、その一方と第一弾性要素6との嵌合部で固定し、その他方と第一弾性要素6との嵌合部で第一弾性要素6を軸方向に突き当てるだけの簡単な第一弾性要素6の取付け構造にすることができる。
Further, in this linear motion actuator, the first
なお、上述の実施形態では、第一ねじ要素1に雄ねじ部8、第二ねじ要素2に雌ねじ部11を設けたが、第一ねじ要素に雌ねじ部、第二ねじ要素に雄ねじ部を設けたねじ機構に変更することも可能である。
In the above-described embodiment, the
また、ねじ機構として第一ねじ要素1と第二ねじ要素2のねじ山同士が直接に螺合する滑りねじを採用したが、ボールねじを採用することも可能である。
Further, although a sliding screw in which the threads of the
また、第二弾性要素を採用しない場合、第一弾性要素を出力軸にも固定し、第二ねじ要素の後進方向の推力を第一弾性要素から出力軸に伝達すればよい。第一弾性要素6と第二弾性要素7をそれぞれ単一のばねから構成したが、それぞれ複数のばね部材で構成してもよい。
When the second elastic element is not adopted, the first elastic element may be fixed to the output shaft, and the thrust in the backward direction of the second screw element may be transmitted from the first elastic element to the output shaft. Although the first
今回開示された実施形態はすべ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。したがって、本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time should be considered to be exemplary and not restrictive in all respects. Therefore, the scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the above description, and it is intended that all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims are included.
1 第一ねじ要素
2 第二ねじ要素
3 駆動機構
4 ケース
5 出力軸
6 第一弾性要素
7 第二弾性要素
13 周溝部
16 一端部
16a 軸通口
16b 第一ストッパ
16c 第二ストッパ
17 直動ガイド部
18 フランジ部
18a 段部
18b 凹所
19 係合部
1
Claims (5)
前記第一ねじ要素、前記第二ねじ要素及び前記ケースに対して軸方向に往復移動可能に配置された出力軸と、
前記第二ねじ要素の前進方向の前記推力を前記出力軸まで伝達するように前記出力軸と前記第二ねじ要素との間に配置され、前記出力軸が前進可能な状態で前進方向の前記推力を伝達する場合に前記第二ねじ要素と前記出力軸を前進方向に連動させ、前記出力軸が前進不可な状態で前進方向の前記推力を伝達する場合に前記第二ねじ要素に後進方向の弾性反発力を与えかつ前記出力軸に前進方向の弾性反発力を与える第一弾性要素と、をさらに備え、
前記ケースは、前記出力軸との接触によって前記ケースに対する前記出力軸の前進を停止させる第一ストッパと、前記出力軸との接触によって前記ケースに対する前記出力軸の後進を停止させる第二ストッパとを有することを特徴とする直動アクチュエータ。 It supports a screw mechanism that converts the rotational force of the first screw element into an axial thrust of the second screw element, a drive mechanism that applies the rotational force to the first screw element, and the drive mechanism and the screw mechanism. In a linear actuator with a case,
An output shaft arranged so as to be reciprocally movable in the axial direction with respect to the first screw element, the second screw element, and the case.
The thrust in the forward direction of the second screw element is arranged between the output shaft and the second screw element so as to transmit the thrust in the forward direction to the output shaft, and the thrust in the forward direction is provided so that the output shaft can move forward. When the second screw element and the output shaft are interlocked in the forward direction when transmitting, and when the thrust in the forward direction is transmitted in a state where the output shaft cannot move forward, the elasticity in the reverse direction is transmitted to the second screw element. Further provided with a first elastic element that gives a repulsive force and gives an elastic repulsive force in the forward direction to the output shaft.
The case includes a first stopper that stops the forward movement of the output shaft with respect to the case by contact with the output shaft, and a second stopper that stops the backward movement of the output shaft with respect to the case by contact with the output shaft. A linear actuator characterized by having.
前記出力軸は、前記ケースの軸通口に対して軸方向に摺動する直動ガイド部と、前記ケースの内部に配置されかつ前記直動ガイド部よりも大径に設けられたフランジ部と、前記ケースの外部に配置されかつ前記直動ガイド部よりも大径に設けられた係合部とを有し、
前記ケースの第一ストッパは、前記出力軸のストロークの前進側終端位置で前記出力軸のフランジ部を係止するように前記ケースの一端部に形成された後壁面からなり、前記ケースの第二ストッパは、前記出力軸のストロークの後進側終端位置で前記出力軸の係合部を係止するように前記ケースの一端部に形成された前壁面からなり、
前記第二弾性要素は、前記出力軸のフランジ部と前記ケースの一端部との間に配置されており、
前記出力軸のフランジ部と前記ケースの一端部の少なくとも一方は、前記第二弾性要素を圧縮可能な収納空間を形成するための凹所を有する請求項2に記載の直動アクチュエータ。 The case has one end portion that surrounds the periphery of the output shaft, and an axial through port is formed through the one end portion of the case in the axial direction.
The output shaft includes a linear motion guide portion that slides in the axial direction with respect to the axial passage port of the case, and a flange portion that is arranged inside the case and has a diameter larger than that of the linear motion guide portion. It has an engaging portion that is arranged outside the case and is provided with a diameter larger than that of the linear motion guide portion.
The first stopper of the case is composed of a rear wall surface formed at one end of the case so as to lock the flange portion of the output shaft at the forward end position of the stroke of the output shaft, and is the second of the case. The stopper is composed of a front wall surface formed at one end of the case so as to engage the engaging portion of the output shaft at the rearward end position of the stroke of the output shaft.
The second elastic element is arranged between the flange portion of the output shaft and one end portion of the case.
The linear actuator according to claim 2, wherein at least one of the flange portion of the output shaft and one end portion of the case has a recess for forming a storage space in which the second elastic element can be compressed.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2020162192A JP2022054918A (en) | 2020-09-28 | 2020-09-28 | Direct-acting actuator |
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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Country | Link |
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2020
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