JP3123014U - リフトアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】 特別な機構部材を用いることなくモータの動力を出力ロッド側に伝達し出力ロッドに大きな押圧力を発生させるコンパクト構造のリフトアクチュエータを提供する。
【解決手段】 モータ２の動力は減速比の大きい減速機３を介してねじ軸５に伝達され、ねじ軸５に螺合するナット片６を保持するガイドプレート８をねじ軸の軸線方向に移動させ、このガイドプレート８に形成される傾斜溝８ｂに係合する出力ロッドを移動させて押圧力を生じさせる。各構成部の減速比の工夫と駆動系に生ずるスラスト力や摩擦力を軸受機構部１３を配置することにより大巾に低減し、大きな押圧力を発生させることができる。
【選択図】 図１

Description

本考案は、極めて大きな押圧力を生じさせるコンパクトタイプのリフトアクチュエータに係り、特殊な機構を用いることなく駆動系路に生ずるスラスト力や摩擦力を低減して効率的な力の伝達を可能にし大きな押圧力を生じさせるリフトアクチュエータに関する。

リフトアクチュエータとしては各種のものがあり、例えば、「特許文献１」に示すアクチュエータがある。このものはその図１にあるように磁力を用いるものであり、本考案とは構成において相違する。一方、公知文献は見当らないが減速機付きのモータを用いてこの動力をねじ機構等を用いて出力ロッドに伝達する試みがあるが、かなり減速比の大きなＤＣモータを用いてもその駆動系路におけるスラスト力や摩擦力によってモータ側の動力が出力ロッド側に有効に伝達されず、所望の押圧力の１／３以下のものしか得られない問題点がある。
特開２００５−３３０９４２号（図１）

前記のように、従来の技術ではモータを用いて大きな押圧力を出力ロッド側に伝達する技術がなく、仮りに所望の押圧力を出力ロッド側に与えるためには極めて強力なモータを用いると共にその駆動系路に高価な軸受や軸受保持機構を使用する必要があり、かつその装置の加工精度も高く、高価なものとなる問題点がある。

本考案は、以上の事情に鑑みて考案されたものであり、特別な機構部を作用することなく、全体としてコンパクトにまとめられ、所望の極めて大きな押圧力を出力ロッド側に発生させるリフトアクチュエータを提供することを目的とする。

本考案は、以上の目的を達成するために、請求項１の考案は、減速機付きのモータと、これに連結するねじと、前記モータ等によるねじ送りによってねじ軸と直角方向に移動しながら大きな押圧力を発生する出力ロッドとを備えるリフトアクチュエータであって、該アクチュエータの駆動系路にはスラスト力や摩擦力を低減する軸受機構部が配置されることを特徴とする。

また、請求項２の考案は、前記減速機付きのモータはモータホルダを介してベース板に固定され、前記出力ロッドを移動可能に支持するロッド保持部には前記ねじ軸に螺合するナット片を保持するナット片ホルダが固定されると共にねじ軸方向及びこれと傾斜する方向にストレート溝及び傾斜溝を構成するガイドプレートがねじ軸方向に沿って移動可能に支持され、前記軸受機構部が、前記ねじ軸のスラスト力を低減するために前記ねじ軸と前記モータホルダとの間に設けられるスラスト軸受と、前記出力ロッドと前記傾斜溝との間に設けられる軸受及び前記ロッド保持部と前記ガイドプレートのストレート溝との間に設けられる軸受とからなることを特徴とする。

また、請求項３の考案は、前記ベース板には前記ガイドプレートの移動量とこれと関連する出力ロッドの移動量をコントロールするための一対のリフトアクチュエータが移動量を調整可能に固定されることを特徴とする。

また、請求項４の考案は、前記ガイドプレートの移動量は前記出力ロッドの移動量の少なくとも３倍以上あることを特徴とする。

また、請求項５の考案は、前記ナット片は前記ナット片ホルダに隙間を介して保持されることを特徴とする。

本考案の請求項１のリフトアクチュエータによれば、減速機付きのモータの動力はねじ軸を介して出力ロッド側に伝達される簡便な構造のものからなるが、その駆動系路のほぼすべてにおいて発生されるスラスト力や摩擦力を極力低減させる軸受機構部が配設され、これにより、モータ側からの駆動力が出力ロッド側に円滑に伝達され、結果として所望の大きな押圧力を発生させることができる。

また、本考案の請求項２のリフトアクチュエータによれば、モータ側の動力はねじ軸を介しナット片を保持するガイドプレートを移動させ、ガイドプレートを移動可能に保持するロッド保持部に移動可能に保持される出力ロッドに伝達される。この場合、ねじ軸のスラスト力はスラスト軸受により低減され、ガイドプレート及び出力ロッドは軸受を介して移動するため摩擦力の大巾な低減ができる。また、出力プレートには傾斜溝が形成され、ガイドプレートの移動量が低減された状態で出力ロッド側に伝達され、減速比がここでも生ずるため大きな力の伝達が可能になる。

また、本考案の請求項３のリフトアクチュエータによれば、前記のようにガイドプレートの移動力が大巾に低減されて出力ロッドに伝達されるが、この場合、ガイドプレートと出力ロッドとの移動比が一対のリミットスイッチにより調整される。これにより、所望の減速比を生じさせることができる。

また、本考案の請求項４のリフトアクチュエータによれば、ガイドプレートと出力ロッドとの移動比を３倍以上にすることにより、所望の押圧力を得ることができる。

また、本考案の請求項５のリフトアクチュエータによれば、ねじ軸と螺合するナット片がナット片ホルダに隙間を介して支持されるため、ねじ軸のねじ精度やその組立て精度が低くてもねじ軸の伝達力がナット片に円滑に伝達され、両者の間で「セリ」等が生じない。これにより力の伝達効率の向上が図れる。

以下、本考案のアクチュエータの実施の形態を図面を参照して詳述する。
図１（ａ），（ｂ）に示すようにリフトアクチュエータ１００は、大別してベース板１と、これに固定されるモータホルダ４に固持される減速機３を有するＤＣモータ２と、ＤＣモータ２のモータ軸（図略）に連結されるねじ軸５と、ねじ軸５のねじ５ａの螺合するナット片６を保持するナット片ホルダ７と、ナット片ホルダ７を一端側に固定するガイドプレート８と、ベース板１に固定される保持部９ａとその下方側に一体的に形成され一対の前記ガイドプレート８，８で挟持される挟持部９ｂとからなるロッド保持部９と、ロッド保持部９にねじ軸５と直交する方向に沿って穿孔されるガイド孔１１に摺動可能に保持される出力ロッド１０と、ベース板１にねじ軸５方向に沿って移動可能に支持される一対のリミットセンサ１２，１２と、後に詳述する軸受機構部１３等とからなる。

ベース板１は図１（ａ）に示すように比較的厚い板材からなり、図１（ｂ）に示すように矩形形状部１ａと先端側に向かって縮寸するテーパ部１ｂからなる。テーパ部１ｂを形成するものは軽量化のためである。

モータホルダ４は、横断面がコ字形状のブロックからなり、その上端面がベース板１に固定される。このモータホルダ４の一側面には減速機３を有するＤＣモータ２が固定される。また、図１及び図２に示すように減速機３からの駆動軸３ａには拡径のスラスト部５ｂを有するねじ軸５が連結される。また、モータホルダ４のコ字形状の凹溝４ａ内には後に説明するスラスト軸受１３ａを保持するためのスラスト軸受保持機構１４が固定される。

ナット片ホルダ７は、図３（ａ），（ｂ）に示すように四角板部７ａとこの頂度に突出して一体的に形成され係合片７ｂからなり、ガイドプレート８の側面に固定されるブロック体からなる。このガイドプレート８のねじ軸５側にはグランド形状の凹部７ｃが凹設される。
一方、凹部７ｃ内にはこの凹部７ｃと近似形状のナット片６が収納される。なお、ナット片６の外面と凹部７ｃ内面との間には微少隙間１５が形成され、ナット片６は凹部７ｃ内で微少隙間１５の分だけ自由に移動することができる。なお、ナット片６にはねじ軸５のねじ５ａが螺合する。

図４（ａ），（ｂ）に示すように、ロッド保持部９はベース板１に固定され、図４（ａ），（ｂ）に示すようにベース板１に固定される保持部９ａとこの下方に縮寸して形成される挟持部９ｂを形成するものからなる。このロッド保持部９には図４（ａ），（ｂ）に示すようにガイド穴１１がほぼ中央に穿孔され、挟持部９ｂには後に説明する軸受機構部１３のガイド軸受としての軸受１３ｂ，１３ｂ，１３ｂ，１３ｂが回動可能に連結される。

ガイドプレート８は、図１及び図５に示すようにプレート状の板体からなり、図１（ｂ）や図６で示すようにロッド保持部９の挟持部９ｂを挟持した状態で摺動可能に保持される。なお、一対のガイドプレート８，８は図６に示すようにねじ１６により連結される。また、図５に示すようにガイドプレート８の内面側にはねじ軸５と平行な方向に形成されるストレート溝８ａと傾斜溝８ｂが凹設される。

図１及び図６に示すように、出力ロッド１０はねじ軸５と直交する方向に配設されるロッド状部材からなり、ロッド保持部９のガイド穴１１に出入自在に支持され、その頂部側はベース板１を貫通して突出して配置される。出力ロッド１０は最終的は押圧力を生じさせるものであり、押圧力に耐える強度を有するものからなる。また、図６に示すように、出力ロッド１０の下端側には軸受機構部１３の勾配コロとしての軸受１３ｃ，１３ｃが回動自在に連結され、この軸受１３ｃ，１３ｃはガイドプレート８の傾斜溝８ｂに係合する。また、出力ロッド１０の中間部には出力ロッド１０の軸線方向に対して直交して配置されるガイドピン１７かせ突出して形成される。なお、このガイドピン１７は図４（ａ），（ｂ）に示すようにロッド保持部９の保持部９ａに形成されるガイド溝９ｃに係合する。

図６は前記のガイドプレート８とロッド保持部９と出力ロッド１０等を組み合わせた断面図であり、これ等の各構成要素の係合状態や取付け状態が明示される。

図１（ａ），（ｂ）に示すように、リミットセンサ１２は一対のリミットセンサ１２ａ，１２ｂからなり、図示のようにベース板１の下方にねじ軸５の軸線方向に沿ってビス１８により移動可能に固定される。このリミットセンサ１２ａ，１２ｂにはリード線１９が連結され、リード線１９は図略の電源部に連結される。なお、リミットセンサ１２ａ，１２ｂはナット片ホルダ７の係合片７ｂが係合した場合にのみ検出信号を発生するものであり、この一対のリミットセンサ１２ａ，１２ｂの間隔がガイドプレート８の移動距離に相当し、ガイドプレート８の移動によって傾斜面８ｂに係合する軸受１３ｃを介して出力ロッド１０が移動することになる。また、出力ロッド１０の移動量は傾斜溝８ｂの傾斜角とガイドプレート８の移動量によって決められるが、本実施例では両者の移動比を１：３とし、１／３の分だけ伝達力の向上を図るようにしているが勿論これに限定するものではない。

次に、軸受機構部１３を説明する。軸受機構部１３は図１や図２や図６等に示すようにスラスト軸受１３ａとガイドコロの軸受１３ｂと勾配コロの軸受１３ｃ等とからなる。図２に示すように駆動軸３ａにはスラスト軸受１３ａが取付けられ、このスラスト軸受１３ａはスラスト軸受保持部材１４により所定位置に保持されると共にスラスト軸受１３ａのスラスト面にはねじ軸５のスラスト部５ｂが当接する。なお、スラスト軸受１３ａはモータホルダ４の側面とスラスト軸受保持部材１４とにより挟持されるがスラスト方向には若干の隙間（ガタ）が残るように組み付けられる。

次に、本考案のリフトアクチュエータ１００による出力ロッド１０からの押圧力の発生のプロセスについて説明する。なお、本実施例では減速機３の減速比は１／１００のものとしたがこれに限定するものではない。モータ２の回転は減速機３を介して駆動軸３ａに伝達され、高トルクの回転力がねじ軸５に伝達される。ねじ軸５の回転によりこれに螺合しているナット片６を介してナット片ホルダ７がねじ軸５の方向に移動し、これに伴ってガイドプレート８がねじ軸方向に移動する。このガイドプレート８の移動によりその傾斜溝８ｂによって出力ロッド１０が移動し、その頂点に当接している押圧力伝達部（図略）に押圧力を与えることになる。なお、前記のようにガイドプレート８の移動量はリミットセンサ１２の調整によって行われる。
以上の駆動系路によってＤＣモータ２の動力は減速機３とガイドプレート８と傾斜溝８ｂの傾斜角との比によって大きな押圧力が発生するが、軸受機構部１３やねじ軸５とナット片６との螺合部についての本考案の工夫等がなければ、移動中にスラスト力や摩擦力が吸収されず、理論通りの押圧力が生じない。

本考案では、まず、ねじ軸５のねじ送りによって生ずるスラスト力はスラスト軸受１３ａにより吸収され、かつスラスト軸受１３ａのスラスト方向の微少隙間によって極めて小さい値となる。また、ねじ軸５のねじ５ａとナット片６との螺合によるねじ係合の調和が生じてもナット片６がナット片ホルダ７に微細隙間１５を介して保持されているためねじ係合の不調和によるロス力が発生しない。また、ガイドプレート８のねじ軸５方向の移動は軸受１３ｂがストレート溝８ａに沿って転動するため摩擦力が吸収されてほとんどゼロとなる。また、出力ロッド１０の軸受１３ｃにより傾斜溝１３ｃに沿って移動する場合の摩擦力が吸収されほとんどゼロの状態となる。以上によって本考案のリフトアクチュエータ１００ではモータ２からの駆動力がほとんどロスなく出力ロッド１０に伝達され、大きな押圧力を発生させることができる。なお、本実施例のリフトアクチュエータ１００によれば、１５０ｋｇ以上の押圧力を発生させることが実証された。

本考案は、以上のように大きな押圧力を発生させるリフトアクチュエータに関するものであるが、この押圧力を必要とする対象物は任意のものでよく、その利用範囲は極めて広い。

本考案のリフトアクチュエータの全体構造を示す側面図（ａ）及びその上面図（ｂ）。 ねじ軸のスラスト力の低減構造を示す部分断面図。 ナット片ホルダまわりの構造を示す斜視図（ａ）、ナット片とねじ軸との螺合状態を示す部分断面図（ｂ）。 ロッド保持部の構造を示す斜視図（ａ）及び図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図（ｂ）。 ガイドプレートの構造を示す斜視図。 ロッド保持部とガイドプレート及び出力ロッドの組み付け状態を示す断面図。

符号の説明

１ ベース板
１ａ 矩形形状部
１ｂ テーパ部
２ ＤＣモータ
３ 減速機
３ａ 駆動軸
４ モータホルダ
４ａ 凹溝
５ ねじ軸
５ａ ねじ
５ｂ スラスト部
６ ナット片
７ ナット片ホルダ
７ａ 四角板部
７ｂ 係合片
７ｃ 凹部
８ ガイドプレート
８ａ ストレート溝
８ｂ 傾斜溝
９ ロッド保持部
９ａ 保持部
９ｂ 挟持部
９ｃ ガイド溝
１０ 出力ロッド
１１ ガイド穴
１２ リミットセンサ
１２ａ リミットセンサ
１２ｂ リミットセンサ
１３ 軸受機構部
１３ａ スラスト軸受
１３ｂ 軸受（ガイドコロ）
１３ｃ 軸受（勾配コロ）
１４ スラスト軸受保持部材
１５ 微少隙間
１６ ねじ
１７ ガイドピン
１８ ビス
１９ リード線
１００ リフトアクチュエータ

Claims (5)

1. 減速機付きのモータと、これに連結するねじと、前記モータ等によるねじ送りによってねじ軸と直角方向に移動しながら大きな押圧力を発生する出力ロッドとを備えるリフトアクチュエータであって、該アクチュエータの駆動系路にはスラスト力や摩擦力を低減する軸受機構部が配置されることを特徴とするリフトアクチュエータ。
2. 前記減速機付きのモータはモータホルダを介してベース板に固定され、前記出力ロッドを移動可能に支持するロッド保持部には前記ねじ軸に螺合するナット片を保持するナット片ホルダが固定されると共にねじ軸方向及びこれと傾斜する方向にストレート溝及び傾斜溝を構成するガイドプレートがねじ軸方向に沿って移動可能に支持され、前記軸受機構部が、前記ねじ軸のスラスト力を低減するために前記ねじ軸と前記モータホルダとの間に設けられるスラスト軸受と、前記出力ロッドと前記傾斜溝との間に設けられる軸受及び前記ロッド保持部と前記ガイドプレートのストレート溝との間に設けられる軸受とからなることを特徴とする請求項１に記載のリフトアクチュエータ。
3. 前記ベース板には前記ガイドプレートの移動量とこれと関連する出力ロッドの移動量をコントロールするための一対のリフトアクチュエータが移動量を調整可能に固定されることを特徴とする請求項１に記載のリフトアクチュエータ。
4. 前記ガイドプレートの移動量は前記出力ロッドの移動量の少なくとも３倍以上あることを特徴とする請求項３に記載のリフトアクチュエータ。
5. 前記ナット片は前記ナット片ホルダに隙間を介して保持されることを特徴とする請求項１に記載のリフトアクチュエータ。
   

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