JP3200053U - ウイング開閉用電動シリンダ装置及び電動シリンダ - Google Patents

Abstract

【課題】ウイング扉の開閉の際に螺子軸にずれが発生しても螺子軸の劣化を引き起こすことがなく、長寿命化を図ることができる電動シリンダ装置を提供する。【解決手段】ウイング車のウイング扉を電動シリンダ１０で開閉するウイング開閉用電動シリンダ装置であって、電動シリンダ１０は、モータ１３によって回転駆動され、かつケーシング１６に対して軸方向に移動しないように回転自在に保持されるナット１５と、モータの内側を貫通してナットに螺合する螺子軸１１と、ケーシング端面部１６ａに設けられる螺子軸の支持部３０とを有する。支持部は、端面部に形成されたテーパー付貫通孔３１と、螺子軸を回転自在に支持しかつテーパー付貫通孔のテーパー面３１ａに球面で接触する軸受部材３２と、これをテーパー面に突き当てる向きに付勢する板バネ部材とを有する。【選択図】図２

Description

本考案は、ウイング車のウイング扉を電動シリンダで開閉するウイング開閉用電動シリンダ装置及び電動シリンダに関する。

現在ウイング車のウイング扉（上面部分と側面部分とを一体化した可動屋根）の開閉には、油圧シリンダを含む油圧装置が多く採用されているが、左右のウイング扉の前後にそれぞれ油圧シリンダを設けるため、それらへの配管設置作業に多くの工数が掛かっている。

それらの油圧シリンダの代わりに電動シリンダの使用を考察した場合、電動シリンダを使用するメリットの１つとして、油圧配管を省略出来、設置工数の大幅な低減が出来ることがある。電動シリンダを用いたウイング開閉装置の一例を下記特許文献１に示す。

実用新案登録第３１８６９５５号公報

ところで、電動シリンダでウイング扉を開閉する場合、電動シリンダの螺子軸にずれ（とくに螺子軸の径方向のずれ）が発生するが、従来の電動シリンダは螺子軸のずれに対する配慮が無く、軸受部分での螺子軸の摩耗による劣化、ひいては寿命の低下が問題となる。

本考案は、上記の点に鑑み、ウイング扉の開閉の際に電動シリンダの螺子軸にずれが発生しても螺子軸の劣化を引き起こすことがなく、電動シリンダの長寿命化を図ることのできるウイング開閉用電動シリンダ装置及び電動シリンダを提供しようとするものである。

本考案の第１の態様は、ウイング車のウイング扉を電動シリンダで開閉するウイング開閉用電動シリンダ装置であって、
前記電動シリンダは、
モータと、
前記モータの固定子が固定されるケーシングと、
前記ケーシングに対して軸方向に移動しないように、前記ケーシング内に回転自在に保持されるナットと、
前記ケーシング内に設けられていて、前記モータの回転子の回転を前記ナットに伝動する減速機構と、
前記回転子の内側を貫通し、前記ナットと螺合する螺子軸と、
前記ケーシング内に設けられていて、前記回転子を停止状態に保持する電磁ブレーキと、
前記モータに関して前記ナットとは反対側のケーシング端面部に設けられる前記螺子軸の支持部とを有し、
前記支持部は、前記ケーシング端面部の内側に向かって大径となるように前記ケーシング端面部に形成されたテーパー付貫通孔と、前記螺子軸を回転自在に支持しかつ前記テーパー付貫通孔のテーパー面に球面で接触する軸受部材と、前記軸受部材を前記テーパー面に突き当てる向きに付勢するバネ部材とを有することを特徴とする。

前記第１の態様において、前記電動シリンダは、前記バネ部材としての板バネと、前記ケーシング端面部の内側に固着される固定板とを有し、前記ケーシング端面部の内側を向いた前記軸受部材の端面と前記固定板間に前記板バネが介在している構成であるとよい。

前記第１の態様において、前記電動シリンダは前記ウイング車の門型枠と前記ウイング扉との間に配設され、前記電動シリンダの一端部は前記門型枠に対して起伏自在に取り付けられている構成であるとよい。

本考案の第２の態様は、電動シリンダであって、
モータと、
前記モータの固定子が固定されるケーシングと、
前記ケーシングに対して軸方向に移動しないように、前記ケーシング内に回転自在に保持されるナットと、
前記ケーシング内に設けられていて、前記モータの回転子の回転を前記ナットに伝動する減速機構と、
前記回転子の内側を貫通し、前記ナットと螺合する螺子軸と、
前記ケーシング内に設けられていて、前記回転子を停止状態に保持する電磁ブレーキと、
前記モータに関して前記ナットとは反対側のケーシング端面部に設けられる前記螺子軸の支持部とを有し、
前記支持部は、前記ケーシング端面部の内側に向かって大径となるように前記ケーシング端面部に形成されたテーパー付貫通孔と、前記螺子軸を回転自在に支持しかつ前記テーパー付貫通孔のテーパー面に球面で接触する軸受部材と、前記軸受部材を前記テーパー面に突き当てる向きに付勢するバネ部材とを有することを特徴とする。

前記第２の態様において、前記支持部は、前記バネ部材としての板バネと、前記ケーシング端面部の内側に固着される固定板とを有し、前記ケーシング端面部の内側を向いた前記軸受部材の端面と前記固定板間に前記板バネが介在している構成であるとよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せもまた、本考案の態様として有効である。

本考案に係るウイング開閉用電動シリンダ装置及び電動シリンダによれば、電動シリンダのケーシングに設けられた螺子軸の支持部が、螺子軸のずれ（とくに螺子軸の径方向のずれ）を吸収できる機構であり、螺子軸のずれに起因する螺子軸の劣化を引き起こすことがなく、電動シリンダの長寿命化を図ることができる。

本考案に係るウイング開閉用電動シリンダ装置の実施の形態であって、全体構成を示す斜視図。 実施の形態における同軸型電動シリンダの要部構成を示す縦断面図。 同じく平面図。 前記同軸型電動シリンダの全体構成を示す縦断面図。

以下、図面を参照しながら本考案の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は考案を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも考案の本質的なものであるとは限らない。

図１乃至図４で本考案に係るウイング開閉用電動シリンダ装置の実施の形態を説明する。図１に示すウイング車１は、前部及び後部の門型枠３の上辺部中央間にセンターフレーム５を渡して固定し、センターフレーム５にヒンジ６を介して左右のウイング扉２を開閉自在に取り付けた構造を有する。但し、図１では一方のウイング扉２の一部分のみを示し、他方のウイング扉の図示は省略した。電動シリンダ１０は前後の門型枠３とウイング扉２の前端部及び後端部との間にそれぞれ配設されている。具体的には、電動シリンダ１０は門型枠３の上辺部３ａとウイング扉２の前後端部の上面部２ａ間に配設され、電動シリンダ１０の本体の端部はブラケット７を介して門型枠３の上辺部に起伏自在に取り付けられ、電動シリンダ１０の螺子軸１１の先端部が図示しない別のブラケットを介して上面部２ａの内側面に取り付けられる。従って、螺子軸１１の縮動でウイング扉２は閉じ、螺子軸１１の伸長動作でウイング扉２は開く。

電動シリンダ１０は、図２乃至図４に示すように、螺子軸１１がケーシング１６に設けたモータ１３内側を貫通して移動（ケーシング１６に対して相対移動）する同軸型電動シリンダである。ここで、螺子軸１１はボール螺子軸であり、モータ１３は中空軸ブラシレスモータである。図２乃至図４において、同軸型電動シリンダ１０は、中空軸ブラシレスモータ１３、減速機構１４、これらを貫通しているボール螺子軸１１及びボール螺子軸１１に螺合するボール螺子ナット１５、ケーシング１６を有している。

中空軸ブラシレスモータ１３の固定子（ステータ）１３ａはケーシング１６に固定され、中空の回転子（ロータ）１３ｂはケーシング１６に固定された軸受１７によって回転自在に支持されている。ボール螺子ナット１５はケーシング１６に固定された軸受１８，１９によって回転自在かつ軸方向に移動しないように保持されている。減速機構１４はケーシング１６の内側に配置され、かつ回転子１３ｂとナット１５間に介在している。すなわち、回転子１３ｂと減速機構１４の回転入力側とが連結され、減速機構１４の回転出力側とナット１５とが連結されており、回転子１３ｂの回転を減速機構１４を介して減速してナット１５に伝達する。なお、減速機構１４は市販品を使用可能であり、細部の説明は省略する。

中空軸ブラシレスモータ１３の固定子１３ａへの通電により、中空軸ブラシレスモータ１３が正転すれば、減速機構１４を介してボール螺子ナット１５が回転駆動され、ボール螺子軸１１はボール螺子ナット１５に螺合し、かつ図１のウイング扉２に回転しないようにブラケットを介して連結されているため、図２及び図４の上側に螺子軸１１は伸長（移動）して行き、ウイング扉２を開く方向に駆動する。モータ１３が逆転すれば、下側に螺子軸１１は移動し、ケーシング１６上方への突出量は減少してウイング扉２を閉じる方向に駆動する。

さらに、同軸型電動シリンダ１０は、モータ１３の回転子１３ｂ（ひいては螺子軸１１）を停止状態に保持するための電磁ブレーキ２０と、モータ１３に関してナット１５とは反対側のケーシング端面部１６ａに設けられる螺子軸１１の支持部３０とを有している。

電磁ブレーキ２０は、鉄板等の固定磁性体板２１及びこの背面の励磁コイル２２と、鉄板等の磁性体板であるアーマチュア２３と、ブレーキハブ２４とを有する。固定磁性体板２１及び励磁コイル２２はケーシング１６に固定され、アーマチュア２３は回転子１３ｂの円筒状延長部１３ｃのスプライン部分に嵌合され、回転子１３ｂと共に回転する。ブレーキハブ２４はケーシング１６に固定され、ブレーキハブ２４のアーマチュア２３への対向面にブレーキライニング（図示省略）が設けられている。中空軸ブラシレスモータ１３の固定子１３ａへの通電時には、励磁コイル２２にも通電され、固定磁性体板２１の電磁力でアーマチュア２３を吸引し、この結果、アーマチュア２３はブレーキハブ２４から離間状態となり、回転子１３ｂの回転を妨げない。固定子１３ａへの通電が停止されると、励磁コイル２２への通電も停止され、アーマチュア２３の吸引が解除され、アーマチュア２３は図示しないスプリングによってブレーキハブ２４に押し付けられ、回転子１３ｂは停止状態に保持される。

ケーシング端面部１６ａに設けられる螺子軸１１の支持部３０は、図２において拡大して示され、端面部１６ａの内側に向かって大径となるように端面部１６ａに形成されたテーパー付貫通孔３１と、螺子軸１１を回転自在に支持するとともにテーパー付貫通孔３１のテーパー面３１ａに球面で接触する軸受部材３２と、軸受部材３２をテーパー面３１ａに突き当てる向きに付勢するバネ部材としての板バネ３３と、端面部１６ａの内側に固着される固定板３４とを有している。軸受部材３２は先端面と底面（端面部１６ａの内側を向いた端面）が平面で、側面部分は球面となっている。軸受部材３２の底面と固定板３４間に板バネ３３が介在している。

ボール螺子軸１１を回転自在に支持する軸受部材３２が球面で端面部１６ａのテーパー付貫通孔３１のテーパー面３１ａに接しているため、ウイング扉２の開閉に際して螺子軸１１にずれが生じても、そのずれに追従して軸受部材３２は変位することが可能で、かつ螺子軸１１のずれを減じる向きに板バネ３３の弾性力を働かせることができる。このため、螺子軸１１のずれに起因する摩耗を低減して長寿命化を図ることができ、かつずれが過大とならないように抑制できる。

図４に示すように、同軸型電動シリンダ１０は、引き込み側のボール螺子軸１１を収納する延長ケーシング４０を有し、延長ケーシング４０はケーシング１６に連結固定されている。延長ケーシング４０の端部が本体側取付端部４１となり、図１の実施の形態ではブラケット７を介して門型枠３の上辺部に起伏自在に取り付けられる。ボール螺子軸１１は伸縮軸として機能し、螺子軸１１を回転させない連結機構（図示せず）を介してウイング扉２の屋根部２ａの内側面（天井面）に取り付けられる。

以上の同軸型電動シリンダ１０の構成において、ブラシレスモータ１３に通電して回転子１３ｂを回転させると、その回転は減速機構１４を介してボール螺子ナット１５に伝動され、ボール螺子軸１１に対してボール螺子ナット１５が回転される。この結果、ボール螺子軸１１の軸方向にボール螺子ナット１５が相対移動する（ボール螺子ナット１５はケーシング１６の軸方向には動けない構造であるため、螺子軸１１が移動してケーシング１６からの突出量が変化する）。これにより、電動シリンダ１０が伸縮することになり、電動シリンダ１０が伸縮によりウイング扉２の開閉動作を行うことができる。

本実施の形態によれば、下記の通りの効果を奏することができる。

(1) 電動シリンダ１０は、螺子軸１１がモータ内側を貫通して移動する同軸型電動シリンダであるため、モータが側方に突出することがなく、油圧シリンダに近い形状となる。このため、ウイング車１の門型枠３等を電動シリンダの形状に合わせて変更する必要がなくなる。一般的な電動シリンダでは、モータがボール螺子軸に螺合するナットを外側から回転駆動するため、モータ部分が側方に突出する。

(2) 電動シリンダ１０は、モータに関してナット１５とは反対側のケーシング端面部１６ａに設けられる螺子軸１１の支持部３０を有し、支持部３０は、端面部１６ａの内側に向かって大径となるように端面部１６ａに形成されたテーパー付貫通孔３１と、螺子軸１１を回転自在に支持するとともにテーパー付貫通孔３１のテーパー面３１ａに球面で接触する軸受部材３２と、軸受部材３２を前記テーパー面３１ａに突き当てる向きに付勢する板バネ３３とを有している。この支持部３０の構造によって、ウイング扉２の開閉に際して螺子軸１１にずれが生じても、そのずれに追従して軸受部材３２は変位することが可能で、かつ螺子軸１１のずれを減じる向きに板バネ３３の弾性力を働かせることができる。このため、螺子軸１１のずれに起因する摩耗を低減して長寿命化を図ることができる。

(3) 従来一般的な油圧シリンダを使用してウイング車のウイング扉２を開閉させる際、全閉時の衝撃を少なくするために停止前に緩動作（スローストップ）を行っている。油圧シリンダの場合は、油圧ポンプを駆動するモータの作動時間や累積回転数をカウントして緩動作の開始点を定めるため、油温の変化による吐出量変化などにより緩作動の開始点がずれることがあった。この為、ウイング扉２の全閉位置で毎回位置情報をリセットするが、開閉の途中で停止したりすると、緩作動が不安定になることがあった。これを電動シリンダ１０に置換えた場合にはすべて機械的に位置関係が決まっているので、ずれが生じる事が無く毎回決まった位置で緩作動を開始可能である。

以上、実施の形態を例に本考案を説明したが、実施の形態の各構成要素には請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。

１ ウイング車
２ ウイング扉
３ 門型枠
５ センターフレーム
６ ヒンジ
７ ブラケット
１０ 電動シリンダ
１１ 螺子軸
１３ モータ
１４ 減速機構
１５ ナット
１６ ケーシング
１６ａ 端面部
２０ 電磁ブレーキ
３０ 支持部
３１ テーパー付貫通孔
３２ 軸受部材
３３ 板バネ
３４ 固定板

Claims (5)

1. ウイング車のウイング扉を電動シリンダで開閉するウイング開閉用電動シリンダ装置であって、
   前記電動シリンダは、
   モータと、
   前記モータの固定子が固定されるケーシングと、
   前記ケーシングに対して軸方向に移動しないように、前記ケーシング内に回転自在に保持されるナットと、
   前記ケーシング内に設けられていて、前記モータの回転子の回転を前記ナットに伝動する減速機構と、
   前記回転子の内側を貫通し、前記ナットと螺合する螺子軸と、
   前記ケーシング内に設けられていて、前記回転子を停止状態に保持する電磁ブレーキと、
   前記モータに関して前記ナットとは反対側のケーシング端面部に設けられる前記螺子軸の支持部とを有し、
   前記支持部は、前記ケーシング端面部の内側に向かって大径となるように前記ケーシング端面部に形成されたテーパー付貫通孔と、前記螺子軸を回転自在に支持しかつ前記テーパー付貫通孔のテーパー面に球面で接触する軸受部材と、前記軸受部材を前記テーパー面に突き当てる向きに付勢するバネ部材とを有することを特徴とするウイング開閉用電動シリンダ装置。
2. 前記電動シリンダは、前記バネ部材としての板バネと、前記ケーシング端面部の内側に固着される固定板とを有し、前記ケーシング端面部の内側を向いた前記軸受部材の端面と前記固定板間に前記板バネが介在している、請求項１に記載のウイング開閉用電動シリンダ装置。
3. 前記電動シリンダは前記ウイング車の門型枠と前記ウイング扉との間に配設され、前記電動シリンダの一端部は前記門型枠に対して起伏自在に取り付けられている、請求項１又は２に記載のウイング開閉用電動シリンダ装置。
4. モータと、
   前記モータの固定子が固定されるケーシングと、
   前記ケーシングに対して軸方向に移動しないように、前記ケーシング内に回転自在に保持されるナットと、
   前記ケーシング内に設けられていて、前記モータの回転子の回転を前記ナットに伝動する減速機構と、
   前記回転子の内側を貫通し、前記ナットと螺合する螺子軸と、
   前記ケーシング内に設けられていて、前記回転子を停止状態に保持する電磁ブレーキと、
   前記モータに関して前記ナットとは反対側のケーシング端面部に設けられる前記螺子軸の支持部とを有し、
   前記支持部は、前記ケーシング端面部の内側に向かって大径となるように前記ケーシング端面部に形成されたテーパー付貫通孔と、前記螺子軸を回転自在に支持しかつ前記テーパー付貫通孔のテーパー面に球面で接触する軸受部材と、前記軸受部材を前記テーパー面に突き当てる向きに付勢するバネ部材とを有することを特徴とする電動シリンダ。
5. 前記支持部は、前記バネ部材としての板バネと、前記ケーシング端面部の内側に固着される固定板とを有し、前記ケーシング端面部の内側を向いた前記軸受部材の端面と前記固定板間に前記板バネが介在している、請求項４に記載の電動シリンダ。