JP3672364B2 - アクチュエータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクチュエータに関し、特に、電動送りねじ式アクチュエータに係り、例えば、重量のある負荷を往復直線運動させるのに利用して有効なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、負荷を持ち上げたり下げたりするのに使用される電動送りねじ式アクチュエータとして、ハウジングに形成されたシャフト挿通部には軸心方向に移動する移動筒を支持した支持筒の基端部が挿入されて固定され、この支持筒内にはモータによって正逆回転駆動されるシャフトが挿通されており、シャフトの外周に形成された雄ねじ部には前記移動筒を連結された雌ねじ部材が進退自在に螺合されているものである。
なお、このような電動送りねじ式アクチュエータが記載されている文献としては、例えば、特開平６−１０９０９４号公報がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記した従来のアクチュエータにおいては、その構成部品の組付性に困難なものがあり、伸長作動時において移動筒がハウジングに対して長く突出した状態となるため、作動中の振動に対してハウジングの支持筒挿入口部の強度も問題となっていた。
【０００４】
本発明の目的は、組付性を高めることができるとともに、作動中の振動に対してハウジングの支持筒挿入口部の強度を向上することができるアクチュエータを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るアクチュエータは、ハウジングに形成されたシャフト挿通部には軸新方向に移動する移動筒を支持した支持筒の基端部が挿入されて固定され、この支持筒内にはモータによって正逆回転駆動されるシャフトが挿通されており、このシャフトの外周に形成された雄ねじ部には前記移動筒を連結された雌ねじ部材が進退自在に螺合されているアクチュエータにおいて、
前記ハウジングは一対のシェルが合わされて締結されているとともに、この両シェルの合わせ面には前記シャフト挿通部が形成されており、
前記両シェルにおける前記シャフト挿通部の前記支持筒挿入口部には、前記支持筒の外側を取り囲む前記両シェルの前記支持筒挿入口部の強度を向上させるためのバンドが前記支持筒を挿通されて嵌着されていることを特徴とする。
【０００６】
【作用】
モータや支持筒、シャフト、雌ねじ部材等の内蔵部品は、ハウジングが二つ割りにされた状態で一方のシェルに適宜に組み付けられる。したがって、ハウジングへの組付作業は挿入作業に比べてきわめて能率的に実行されることになる。そして、組み付けられたシェルに他方のシェルが被せられて締結されて組み立てられたハウジングにバンドが支持筒挿入口部の外側に嵌着される。このバンドによってハウジングの支持筒挿入口部が束縛されるため、移動筒の伸長作動時にこじり力が作用しても、ハウジングが口開きすることは確実に防止され、ハウジングの支持筒挿入口部の強度が向上する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態であるアクチュエータを示す縦断面図である。図２はその主要部を示す一部切断一部省略分解斜視図である。図３はハウジングの作用を説明するための説明図である。
【０００８】
本実施形態において、本発明に係るアクチュエータは、各種の負荷に搭載される汎用のアクチュエータとして構成されている。アクチュエータ１は汎用性を有するため、連結具の負荷に対する連結位置の変動の可能性を有している。本実施形態に係るアクチュエータ１はハウジング２を備えており、ハウジング２には正逆回転可能なモータ１２を装着されたモータ装着部３が開設されているとともに、送りねじ軸としてのシャフト１５を挿通されるシャフト挿通部４が開設されている。モータ１２の出力軸側にはウオーム歯車減速装置１３が連設されている。ウオーム歯車減速装置１３の出力軸１４はシャフト挿通部４の軸心と直交する方向に延在されている。
【０００９】
ハウジング２は左右で一対のシェル５、５を組み合わされて構成されている。両シェル５、５は樹脂が用いられて互いに左右対称形の大略長方形の皿形に形成されており、最中合わせにされた合わせ面同士にモータ装着部３およびシャフト挿通部４がそれぞれ形成されている。両シェル５、５は最中合わせに組み付けられた状態でねじ部材１０によって締結されているとともに、シャフト挿通部４の一端（以下、前端とする。）開口の外側に形成された嵌合部６の外周に金属製のバンド７を嵌着されている。このバンド７によって左右のシェル５、５のシャフト挿通部４における左右方向への開きは防止されるようになっている。また、両方のシェル５、５の側面にはこのアクチュエータ１を負荷に組み付けるための組付穴８、８が没設されている。組付穴８は支持軸９を側方から挿入されることにより、アクチュエータ１を支持軸９を中心にして回動自在に支承し得るようになっている。
【００１０】
ハウジング２のシャフト挿通部４に挿通されたシャフト１５の前側には送り用の雄ねじ部１６が形成されており、この雄ねじ部１６には雌ねじ部１７が螺合された雌ねじ部材としてのナット１８が進退自在に装着されている。また、ハウジング２のシャフト挿通部４には支持筒１９がナット１８の外側においてシャフト１５と同心的に配されて左右のシェル５、５によって挟持され、固定部２０によって抜け止めされている。ナット１８はこの支持筒１９に筒心方向に摺動可能に嵌入されている。
【００１１】
ナット１８には移動筒２２がシャフト１５および支持筒１９と同心に配されてねじ結合部２３によって連結されており、移動筒２２の前端にはアクチュエータ１を負荷（図示せず）に連結するための連結具２４が、負荷に対する連結位置を調節可能に装着されている。すなわち、移動筒２２の前端部内周には位置調節用雌ねじ部２５が刻設されているとともに、位置調節用雌ねじ部２５の軸心方向の中央位置には筒心方向に長い長孔２６が一対、互いに対向されて筒心方向に延在するようにそれぞれ開設されている。連結具２４は移動筒２２と略等しい外径の円柱形状に形成されており、円周には位置調節用雄ねじ部２７が刻設されている。連結具２４の一端部にはスパナ等の工具を係合するための工具係合部２８が面取りされて一体的に形成されており、連結具２４の他端部には連結ピンを挿通するための連結孔２９が軸心と直交する方向に貫通されて開設されている。
【００１２】
そして、連結具２４は位置調節用雄ねじ部２７を位置調節用雌ねじ部２５に螺合されることにより、移動筒２２の前端部に軸心方向の位置を調節可能に装着されているとともに、その回転位置を調節されることによって連結孔２９が両長孔２６、２６に位置合わせされるようになっている。連結孔２９の外径と両方の長孔２６、２６の短手方向の幅とは等しく設定されているとともに、連結ピン３０の外径に略等しく設定されている。連結ピン３０は長孔２６、連結孔２９に挿通可能に設定されているとともに、負荷側のブラケット３１に開設されている連結孔３２にも挿通可能に設定されており、挿通された状態でブラケット３１の外側において鍔部３０ａおよび割ピン３３によって抜け止めされるように構成されている。
【００１３】
なお、連結具２４が負荷に連結されることによって、ナット１８および移動筒２２は支持筒１９に対して回り止めされた状態となるため、移動筒２２はナット１８の回転運動に対して回転を阻止する状態になり、ナット１８の進退運動に伴って支持筒１９に対して直線運動する状態になる。
【００１４】
シャフト１５の前端には円筒形状に形成されたナットストッパ３５が同軸に配されて固定されており、ナットストッパ３５は移動軸２２の内周面に滑動自在に支承された状態になっている。移動筒２２の位置調節用雌ねじ部２５から後端寄りの前端部内周にはダンパを兼ねる位置規制部材３６が位置調節可能に固定されている。すなわち、位置規制部材３６はゴムまたは樹脂の弾性材料が用いられて移動筒２２の内径と等しい外径を有する円柱形状に形成されている。位置規制部材３６の後端部にはリベットを挿通するための挿通孔３７が軸心と直交する方向に開設されている。また、位置規制部材３６の後端面にはナットストッパ３５から突出したシャフト１５の凸部を逃げるための凹部３８が没設されている。他方、支持筒２２の前端部における位置調節用雌ねじ部２５から適当に離れた位置にはリベットを挿通するための挿通孔３９が筒心と直交する方向に貫通するように開設されている。
【００１５】
そして、連結具２４を外された状態で、かつ、挿通孔３７と３９とが取付治具（図示せず）によって位置合わせされた状態で、位置規制部材３６は移動筒２２内に前端開口から挿入され、双方の挿通孔３７と３９とにリベット４０を挿通されてかしめ加工されることにより移動筒２２の所望の位置に固定されている。
【００１６】
支持筒１９の前端部には前後端に内向き鍔部を有する円筒形状に形成されたキャップ４１が嵌着されており、キャップ４１は後端側の鍔部を支持筒１９の環状溝に係合されて支持筒１９に固定されている。キャップ４１は前端側の鍔部の内周を移動筒２２の外周に摺接することにより、支持筒１９内をシールするようになっている。
【００１７】
ハウジング２のシャフト挿通部４における軸心方向の略中央部には円形リング形状の前側隔壁部４２が径方向内向きに突設されており、この前側隔壁部４２の前端面に没設された凹部４２ａにはシャフト１５の雄ねじ部１６の段差端面が挿入されて突き当てられている。シャフト挿通部４の前側隔壁部４２の後ろ側にはブレーキプレート等を収容するための収容室４３が、支持筒１９よりも若干大径の円形中空室に形成されている。すなわち、収容室４３にはブレーキプレート、ワンウエイクラッチ、スラスト軸受、ストッパおよびスペーサが前端側から順に配置されており、これの部品は収容室４３に挿通されたシャフト１５の被制御軸部４４の外周に嵌合されている。
【００１８】
ブレーキプレート４５はナイロン等の樹脂が用いられて円形リング形状に形成されており、被制御軸部４４の外周における前端部に遊嵌されている。ブレーキプレート４５はその前端面と隔壁部４２の後端面との間に形成された凹凸結合部４６によってシャフト挿通部４に回り止めされている。シャフト１５の被制御軸部４４の外周におけるブレーキプレート４５の後ろ側にはローラ式のワンウエイクラッチ４８が装着されている。
【００１９】
詳細な説明および図示は省略するが、ローラ方式のワンウエイクラッチ４８は円筒形状に形成されたクラッチケース（以下、ケースという。）４８ａと、ケース４８ａの内周面に没設された楔形状の溝４８ｂと、楔形状溝４８ｂに転動自在に収納されて被制御軸部４４の外周面に転動自在に接触されたローラ４８ｃとを備えており、シャフト１５が正回転する状態において、ローラ４８ｃが楔形状溝４８ｂ内を大径側に変位することによりケース４８ａのシャフト１５に対する空回りを許容し、シャフト１５が逆転する状態において、ローラ４８ｃが楔形状溝４８ｂ内を大径側に変位して楔効果を発揮することによりケース４８ａをシャフト１５と一体回転させるように構成されている。
【００２０】
さらに、ワンウエイクラッチ４８の前端面は前側で隣接するブレーキプレート４５の後端面に押接されている。このブレーキプレート４５のワンウエイクラッチ４８との押接面にはグリース溜め溝４７が正方形の環状溝形状に没設されており、この押接面間にはグリース（図示せず）が塗布されている。グリース溜め溝４７が正方形の環状溝形状に形成されているため、ブレーキプレート４５とワンウエイクラッチ４８との押接面間に塗布されたグリースは全面にわたって均一に拡散される状態になる。そして、このブレーキプレート４５とワンウエイクラッチ４８との押接面間の摩擦力は、シャフト１５に対する負荷側からの逆回転作用力よりも大きく、かつ、それらの差がモータ側からの逆回転駆動力よりも小さくなるように設定されている。すなわち、ワンウエイクラッチ４８がモータ１２の駆動力によって逆回転される場合には、ブレーキプレート４５とワンウエイクラッチ４８との押接面間で滑りが発生し、他方、ワンウエイクラッチ４８がナット１８側の駆動力によって逆転される場合には、その押接面間で滑りが発生しないように設定されている。
【００２１】
シャフト１５の被制御軸部４４の外周におけるワンウエイクラッチ４８の後ろ側で隣接する位置には、スラスト転がり軸受４９が嵌合されており、スラスト転がり軸受４９はその後ろ側で隣接する位置に嵌合されたストッパ５０によって軸心方向の移動を規制されている。
【００２２】
シャフト挿通部４における収容室４３の後ろ側で隣接する後側隔壁部５２の収容室４３と反対側の後ろ脇には、ラジアル転り軸受５３が隣接して固定されており、このラジアル転り軸受５３によってシャフト１５の後端部が回転自在に支承されている。シャフト１５の外周におけるラジアル転がり軸受５３の後側隔壁部５２と反対側の位置には、従動側傘歯車５５がワッシャ５４を挟み込まれて嵌合されており、一体回転するように一方取りされて結合されている。
【００２３】
従動側傘歯車５５には原動側傘歯車５６が噛合されており、原動側傘歯車５６はハウジング２にシャフト挿通部４と直交するように配されたウオーム歯車減速装置１３の出力軸１４に一体回転するように嵌着されている。すなわち、従動側傘歯車５５にはハウジング２のモータ装着部３に設備されたモータ１２の回転駆動力が、ウオーム歯車減速装置１３の出力軸１４および原動側傘歯車５６を介して伝達されるようになっており、したがって、シャフト１５はモータ１２によって正逆回転駆動されるようになっている。
【００２４】
次に作用を説明する。
まず、前記構成に係るアクチュエータの組立作業について説明する。
モータ１２や支持筒１９、シャフト１５、送り用ナット１８等のハウジング２への組み付けに際して、ハウジング２は一対のシェル５、５に二つ割りされた状態になっている。そして、図３（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示されているように、一方のシェル５のモータ装着部３にはウオーム歯車減速装置１３を連結されたモータ１２が組み付けられ、シャフト挿通部４には送り用ナット１８から従動側傘歯車５５までを組み立てられたシャフト１５が組み付けられる。このようにモータアッシーおよびシャフトアッシーが組み付けられた一方のシェル５には他方のシェル５が被せられ、複数本のねじ部材１０によって締結される。次いで、締結されて一体的に組み上げられたハウジング２における嵌合部６にバンド７が支持筒１９を挿通されて嵌着される。このようにしてハウジング２への内蔵部品は二つ割り状態で組み付けられるため、一体中空体のハウジングへ内蔵部品を順次挿入して組み付けて行く場合に比べて、組付作業をきわめて能率的に実行することができる。
【００２５】
以上のようにして組み立てられたアクチュエータ１は負荷の固定端と自由端との間に架設される。例えば、アクチュエータ１のハウジング２が組付穴８に挿入された支持軸９を負荷の固定端において軸支されることにより回動自在に支承され、負荷の自由端においてアクチュエータ１の移動筒２２が連結具２４にブラケット３１に挿通された連結ピン３０を挿通されることにより回動自在に支承される。
【００２６】
以上のようにしてアクチュエータ１が負荷の固定端と自由端との間に架設された後に、例えば、図１の状態からモータ１２が正方向に回転運転されると、モータ１２の駆動力がウオーム歯車減速装置１３、原動側傘歯車５６および従動側傘歯車５５を介してシャフト１５に伝達される。シャフト１５の正回転時にはワンウエイクラッチ４８のローラ４８ｃが楔形状溝４８ｂに係合しないため、クラッチケース４８ａはシャフト１５に対して空回りし、相対的にシャフト１５はそのまま回転される。シャフト１５がモータ１２により正回転されると、ナット１８は支持筒１９に沿って前進される状態になるため、ナット１８に連結された移動筒２２は支持筒１９から押し出されて行く。この移動筒２２の前進によって移動筒２２の連結具２４に連結された負荷が駆動されることになる。
【００２７】
負荷の要求する所定のストロークだけ移動筒２２が伸長すると、モータ１２の駆動電気回路（図示せず）に介設された自動停止装置等によってモータ１２の運転が自動的に停止される。
【００２８】
モータ１２の運転が停止されると、負荷の荷重がナット１８へ後退させる方向の力（アクチュエータに負荷が引張荷重として作用する場合には引張力）として移動筒２２を介して作用するため、シャフト１５には逆回転させようとする力（以下、負荷側逆回転作用力という。）が、ナット１８の雌ねじ部１７およびシャフト１５の送り用雄ねじ部１６の作用によって作用する状態になる。負荷側逆回転作用力がシャフト１５に作用すると、ワンウエイクラッチ４８のローラ４８ｃが楔形状溝４８ｂに係合する状態になるため、シャフト１５とワンウエイクラッチ４８のケース４８ａとは一体回転する状態になる。しかし、ワンウエイクラッチ４８のケース４８ａはブレーキプレート４５に押接した状態になり、ブレーキプレート４５はハウジング２に固定された状態になっているため、回転することができない。この場合、ワンウエイクラッチ４８のケース４８ａはブレーキプレート４５に両者の押接面間に作用する摩擦力により回り止めされた状態になる。その結果、ワンウエイクラッチ４８のケース４８ａと一体回転しようとするシャフト１５は回転することができない状態になる。つまり、シャフト１５はワンウエイクラッチ４８を介してハウジング２に固定された状態になるため、負荷側からの逆回転作用力に対して逆回転を防止された状態になる。したがって、負荷はアクチュエータ１によって駆動された状態を維持することができる。
【００２９】
その後、モータ１２が逆方向に回転運転されると、モータ１２の逆回転駆動力がウオーム歯車減速装置１３、原動側傘歯車５６、従動側傘歯車５５を介してシャフト１５に伝達される。ここで、シャフト１５の逆回転時にはワンウエイクラッチ４８のローラ４８ｃが楔形状溝４８ｂに係合するため、シャフト１５とワンウエイクラッチ４８のケース４８ａとは一体回転する状態になる。そして、ワンウエイクラッチ４８のケース４８ａはブレーキプレート４５に押接した状態になり、ブレーキプレート４５はハウジング２に固定された状態になっているため、回転することができない状態になる。しかし、シャフト１５をモータ１２の駆動力によって強制的に逆回転させようとするモータ側からの逆回転駆動力と負荷側逆回転作用力とは、ワンウエイクラッチ４８のケース４８ａとブレーキプレート４５との押接面間に作用する摩擦力による回り止め力を上回るため、ワンウエイクラッチ４８のケース４８ａはブレーキプレート４５との間で滑り回りする状態になる。その結果、シャフト１５はワンウエイクラッチ４８のケース４８ａと一緒に逆回転することができる。
【００３０】
このようにしてシャフト１５が逆回転駆動されると、雄ねじ部１６に進退自在に螺合されて支持筒１９に回り止めされたナット１８は支持筒１９に沿って後退される状態になるため、ナット１８に連結された移動筒２２は支持筒１９に引き込まれて行く。この移動筒２２の後退によって、移動筒２２の連結具２４に連結された負荷が復帰移動される。
【００３１】
負荷が元の位置まで復帰移動されると、モータ１２が自動的に停止される。そして、ナット１８が元の後退位置に戻った状態において、通常、負荷は支持具（図示せず）によって機械的に支持されるため、負荷側からの逆回転力がシャフト１５に加わることは無い。但し、この後退位置に戻った状態で、負荷側からの逆回転作用力がシャフト１５に加わったとしても、前述した作用によってシャフト１５の逆回転は確実に防止される。この逆転防止作用は、ナット１８が雄ねじ部１６の途中で停止された場合でも同様に発現される。
【００３２】
なお、本実施形態に係るアクチュエータは負荷が引張荷重として作用する場合に使用するのに好適なように構成されている。負荷が圧縮荷重として作用する場合に使用するアクチュエータにおいては、シャフトの送り用雄ねじ部の向きが引張荷重の場合と逆になり、ワンウエイクラッチ、ブレーキプレート等の配置が逆になる。
【００３３】
ところで、図３（ａ）に示されているように、送りねじ式アクチュエータ１は支持筒１９および移動筒２２がハウジング２から前方に突出した状態になってモーメントが大きくなるため、移動筒２２の先端に矢印で示す左右方向のこじり力が作用すると、ハウジング２における支持筒挿入口部にこれを左右方向に口開きしようとする大きな力が作用することになる。しかし、本実施形態においては、ハウジング２における支持筒挿入口部の外側に形成された嵌合部６にバンド７が嵌着されているため、支持筒挿入口部がバンド７によって束縛された状態になり、移動筒２２の伸長作動時にこじり力が作用してもハウジング２が口開きすることは確実に防止される。特に、本実施形態のように一対のシェル５、５が合わされてねじ部材１０によって締結されたハウジング２の場合にバンド７による口開き防止効果は大きい。つまり、口開き現象がバンド７によって確実に防止されるため、ハウジング２を一対のシェル５、５による二つ割り構造を採用することができ、その結果、前述した通り、組付作業を効率的に実施することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ハウジングを一対のシェルを合わせて締結させる構造とすることによって、内蔵部品のハウジングへの組み付け作業性を向上することができるとともに、ハウジングの支持筒挿入口部をバンドによって束縛することによって、ハウジングの支持筒挿入口部の強度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるアクチュエータを示す縦断面図である。
【図２】その主要部を示す一部切断一部省略分解斜視図である。
【図３】ハウジングの作用を説明するための説明図であり、（ａ）は一部切断平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う一部省略拡大部分断面図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ線に沿う一部省略拡大部分断面図、（ｄ）は（ａ）のｄ−ｄ線に沿う一部省略拡大部分断面図である。
【符号の説明】
１…アクチュエータ、２…ハウジング、３…モータ装着部、４…シャフト挿通部、５…シェル、６…嵌合部、７…バンド、８…組付穴、９…支持軸、１０…ねじ部材、１２…モータ、１３…ウオーム歯車減速装置、１４…出力軸、１５…シャフト、１６…送り用雄ねじ部、１７…雌ねじ部、１８…送り用ナット、１９…支持筒、２０…固定部、２２…移動筒、２３…ねじ結合部、２４…連結具、２５…位置調節用雌ねじ部、２６…長孔、２７…位置調節用雄ねじ部、２８…工具係合部、２９…連結孔、３０…連結ピン、３１…ブラケット、３２…連結孔、３３…割ピン、３５…ナットストッパ、３６…位置規制部材、３７…挿通孔、３８…凹部、３９…挿通孔、４０…リベット、４１…キャップ、４２…前側隔壁部、４３…収容室、４４…被制御軸部、４５…ブレーキプレート、４６…凹凸結合部、４７…グリース溜め溝、４８…ワンウエイクラッチ、４９…スラスト転がり軸受、５０…ストッパ、５２…後側隔壁部、５３…ラジアル転り軸受、５４…ワッシャ、５５…従動側傘歯車、５６…原動側傘歯車。

Claims (1)

1. ハウジングに形成されたシャフト挿通部には軸新方向に移動する移動筒を支持した支持筒の基端部が挿入されて固定され、この支持筒内にはモータによって正逆回転駆動されるシャフトが挿通されており、このシャフトの外周に形成された雄ねじ部には前記移動筒を連結された雌ねじ部材が進退自在に螺合されているアクチュエータにおいて、
   前記ハウジングは一対のシェルが合わされて締結されているとともに、この両シェルの合わせ面には前記シャフト挿通部が形成されており、
   前記両シェルにおける前記シャフト挿通部の前記支持筒挿入口部には、前記支持筒の外側を取り囲む前記両シェルの前記支持筒挿入口部の強度を向上させるためのバンドが前記支持筒を挿通されて嵌着されていることを特徴とするアクチュエータ。

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