JP4752988B2 - 直線電動アクチュエータ - Google Patents
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Description
【０００１】
［産業上の利用分野］
工場設備、産業機械等で低コストを目的として従来エァーシリンダ等が使用されている分野。
【０００２】
［従来の技術］
（１）、軸方向にスリットを設けたシリンダとシャフトの間に、円筒コイルばねを軸方向と一定の傾斜をもって組立て、前記シリンダの外周をリングにより締め付ける直線運動駆動装置。（特開平８−２１９２４８）
（２）、ボールネジと電動モーターの組合せ。
【０００３】
［発明が解決しようとする課題］
前従来の技術の項２に記載した、ボールネジを用いた直線電動アクチュエータはコストが高くて、エァシリンダが使用されている分野を電動化するには適さない面がある。
本願発明の課題は、上記欠陥を解決した低コストの新たな装置を提供することである。
前従来の技術の項１の先行技術に於ては、以下の技術的欠陥が存在する。
（１）、シリンダ内面が真円とならないために、円筒コイルばねの回転位置に関係なく、一定の圧接力を得ることができない。
（２）、摩擦力により力の伝達が行われるために、円筒コイルばねの軸方向の相対位置がわづかにスリップし、そのスリップ量が累積される。このスリップ量の累積を補正する機構が講じられていない。
以上の技術的欠陥を解決し、実用化することが課題である。
【０００４】
［課題を解決するための手段］
（１）、前１項の圧接力を軸方向の定位置に於て変化させることによって、円筒コイルローラーの軸方向のスリップを所定の方向に限定し、このスリップ量の累積を補正することができる。
（３）、前２項の圧接力を変化させる方法として、パイプの肉厚を変化させる方法とロッドの円筒外周面にテーパー部を設ける方法及び、パイプの径方向の変形を拘束する方法が考えられる。
【０００５】
［発明の実施の形態］
図面に従って説明する。
図１は本願発明の軸方向断面図である。
図２は図１のＡ−Ｂ断面図である。
図３は円筒コイルローラー及びリテイナーの組立図てある。
図１に於いて、パイプ４は一端を回転部材１２に固定され、他端を支持部材１３により支持されている。両回転部材１２、１３は２個のアンギュラベアリング８により、軸方向を拘束されて回転自在にハウジング９支持され、電動モーター２５によって回転する。
シャフト６は、ハウジング９に設けられたパイプ４と同心のガイドメタル１４ににガイドされて軸方向にスライドする。シャフト６の中心には出力軸１５を通す貫通孔が加工されている。出力軸１５両端にはストッパー１６、１７が固定され、且つ、ストッパー１６とシャフト６間にスプリング１８が、又ストッパー１７と出力ブロック２０間にスプリング１９が取り付けられている。
出力ブロック２０には、ストッパー２１を付けた回り止めロッド２２が固定されている。シャフト６の回転は回り止めキー２６により出力ブロック２０を介して止められており、この際、シャフト６と出力ブロック２０間は軸方向にわずかにスライドできる。
次に、図３は円筒コイルローラー３及びリテイナーの組立図である。２個のリテイナーリング２３に傾斜して固定されるリテイナーピン２４に円筒コイルローラー３を回転自在に勘合して組み立てた後に、図１に示すごとく、円筒内周面２と円筒外周面１の間に圧接して挿入している。この際の圧接力は、円筒コイルローラー３及びパイプ４の弾性変形によって生じる。
円筒コイルローラー３とリテイナーピン２４の間隙は、両端部では円周方向及び半径方向共に微少でなければならないが、中心部では、円周方向のみ微少であれば良い。このことを示すために、図２に於いて、リテイナーピン２４に二面幅が加工されているのである。
次に、動作について述べる。
電動モーター２５が回転すると、回転部材１２、１３及びパイプ４が軸方向を拘束された状態で回転する。この際、シャフト６は回転しないから、円筒コイルローラー３は、円筒内周面２と円筒外周面１間を軸方向に移動しながら転動し、且つ、シャフト６は、円筒コイルローラー３の２倍の速度で移動する。
この場合のシャフト６の推力は、スプリング１８又はスプリング１９のセット時の圧縮力により、出力ブロック２０に伝達される。次に、出力ブロック２０が外力により停止した場合、シャフト６は、スプリング１８又は１９を圧縮しながらストッパー１６又は１７によって止まるまでわずかに軸方向に移動する。次に、シャフト６が停止すると、パイプ４の回転抵抗が急激に増大し、電動モーターの回転が止まる。この状態で、電動モーターの電源を切っても、シャフト６の推力を保持することが、円筒コイルローラー３の傾斜角を小さくすることで達成される、即ち、シャフト６に推力を加えてもパイプ４が回転しない逆転動作防止が可能である。
次に、上述した停止状態から、電動モーターを逆転させてシャフト６を逆方向に動かす場合には、スプリング１８又は１９の圧縮力は回転を助ける方に働く、このことで、電動モーターが停止した回転力より小さな回転力で動きだすことが可能となる。
次に、本願発明の要旨である、円筒コイルローラー３の軸方向の位置補正について述べる。
本願発明に於いては、回転力と直線力の変換が摩擦伝達によって行われるから、停止時あるいは起動時等に、摩擦伝達面にわずかなスリップが生じる。このスリップは軸方向にも生じ、この軸方向のスリップが、繰り返し動作によって累積し、円筒コイルローラー３の位置が一方向に偏り、シャフト６が移動するストロークが段々減少することになる。
このスリップの累積を許容範囲に抑えることが本願発明の主たる目的である。
本願発明に於いては、上記目的を、摩擦伝達面の圧接力を軸方向に於いて変化させることにより達成する。
次に、この技術内容について詳述する。
円筒コイルローラー３の圧接面がスリップした場合に、円筒コイルローラー３の軸方向のスリップは圧接力が減少する方向に生じる。
図１に示すごとく、パイプ４の肉厚を両端近くで増大させることで、円筒コイルローラー３が両端近くに近ずけば近ずくほど圧接力を増大させることができる。このことで、円筒コイルローラー３が片側に偏り過ぎた場合に、逆方向にスリップして、円筒コイルローラー３の軸方向の位置が許容範囲内に保たれる。
次に、請求項３について述べる。
請求項３の発明は、シャフト６の円筒外周面１のストッパー１６側の端部の形状を外径が減少するようにテーパー（図示せず）とすることで、円筒コイルローラー３がストッパー１６に近ずくほど圧接力を減少させることができ、ストッパー１６に向かってスリップして、リテイナーリング２３がストッパー１６に到達するまでスリップさせることが可能である。この方法は、シャフト６が出る側を開放端即ち内部ストッパーで定位置停止とした場合に、円筒コイルローラーを開放端側で定位置に補正する方法である。
次に、請求項４について述べる。
請求項４の発明は、請求項１の補正量が、他の条件で、極めて少なくて済む場合に、パイプ４を薄肉パイプとし、該薄肉パイプの両端を拘束することで、両端の圧接力を増大させることで、請求項２の発明に類似した効果を発揮するようにしたものである。
【０００６】
［実施例］
シャフト６、（外周面高周波焼入後硬質クロームメッキ） 外径 ３０ｍｍ。
パイプ４、（冷間引き抜きステンレス鋼管、ホーニング仕上げ、表面窒化処理）
内径 ５０ｍｍ、薄肉部肉厚 ０・８ｍｍ、 厚肉部肉厚 １・５ｍｍ。
円筒コイルローラー３、 （ピアノ線、外径センタレス研磨仕上げ）
線径２・０ ｍｍ、ピッチ ２・１ｍｍ、コイル外径 １０・２ｍｍ、
コイル内径 ６・２ｍｍ、 自由長 ３９ｍｍ、 傾斜角度 １度。
電動モータ、 ＤＣ２４Ｖ、 ５Ａ、 ３０００ＲＰＭ、
定格トルク ２５Ｎ・ｃｍ。
以上の条件で実施した結果、５００Ｎの推力力を発揮し、且つ、両端でのスリップの補正、更に、電源を切っても上記推力が保持されていることが確認された。
【０００７】
［発明の効果］
本願発明の効果は次の３点である。
（１）、円筒コイルローラー３の傾斜角を減少させればさせるほど、減速比が増大するから、電動モーター間に減速機を必要としない。
（２）、前１項のごとく、減速比を増大させた場合には逆動作をしない、即ち、電源を切っても推力が保持されている。
（３）、従来品と比較して、格段に廉価に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の軸方向断面図である。
【図２】図１のＡ−Ｂ断面図である。
【図３】本願発明の、円筒コイルローラー、及びリテイナーの部分組み立て図である。
【符号の説明】
（１）は円筒外周面。
（２）は円筒内周面。
（３）は円筒コイルローラー。
（４）はパイプ。
（５）はパイプ４の厚肉部。
（６）はシャフト。
（８）はアンギュラベアリング。
（９）はハウジング。
（１２）、（１３）は回転部材。
（１５）は出力軸。
（１７）、（１８）はスプリング。
（１６）、（１９）、（２１）はストッパー。
（２２）は回り止めロッド。
（２５）は電動モーター。
（２６）は回り止めキー。
［産業上の利用分野］
工場設備、産業機械等で低コストを目的として従来エァーシリンダ等が使用されている分野。
【０００２】
［従来の技術］
（１）、軸方向にスリットを設けたシリンダとシャフトの間に、円筒コイルばねを軸方向と一定の傾斜をもって組立て、前記シリンダの外周をリングにより締め付ける直線運動駆動装置。（特開平８−２１９２４８）
（２）、ボールネジと電動モーターの組合せ。
【０００３】
［発明が解決しようとする課題］
前従来の技術の項２に記載した、ボールネジを用いた直線電動アクチュエータはコストが高くて、エァシリンダが使用されている分野を電動化するには適さない面がある。
本願発明の課題は、上記欠陥を解決した低コストの新たな装置を提供することである。
前従来の技術の項１の先行技術に於ては、以下の技術的欠陥が存在する。
（１）、シリンダ内面が真円とならないために、円筒コイルばねの回転位置に関係なく、一定の圧接力を得ることができない。
（２）、摩擦力により力の伝達が行われるために、円筒コイルばねの軸方向の相対位置がわづかにスリップし、そのスリップ量が累積される。このスリップ量の累積を補正する機構が講じられていない。
以上の技術的欠陥を解決し、実用化することが課題である。
【０００４】
［課題を解決するための手段］
（１）、前１項の圧接力を軸方向の定位置に於て変化させることによって、円筒コイルローラーの軸方向のスリップを所定の方向に限定し、このスリップ量の累積を補正することができる。
（３）、前２項の圧接力を変化させる方法として、パイプの肉厚を変化させる方法とロッドの円筒外周面にテーパー部を設ける方法及び、パイプの径方向の変形を拘束する方法が考えられる。
【０００５】
［発明の実施の形態］
図面に従って説明する。
図１は本願発明の軸方向断面図である。
図２は図１のＡ−Ｂ断面図である。
図３は円筒コイルローラー及びリテイナーの組立図てある。
図１に於いて、パイプ４は一端を回転部材１２に固定され、他端を支持部材１３により支持されている。両回転部材１２、１３は２個のアンギュラベアリング８により、軸方向を拘束されて回転自在にハウジング９支持され、電動モーター２５によって回転する。
シャフト６は、ハウジング９に設けられたパイプ４と同心のガイドメタル１４ににガイドされて軸方向にスライドする。シャフト６の中心には出力軸１５を通す貫通孔が加工されている。出力軸１５両端にはストッパー１６、１７が固定され、且つ、ストッパー１６とシャフト６間にスプリング１８が、又ストッパー１７と出力ブロック２０間にスプリング１９が取り付けられている。
出力ブロック２０には、ストッパー２１を付けた回り止めロッド２２が固定されている。シャフト６の回転は回り止めキー２６により出力ブロック２０を介して止められており、この際、シャフト６と出力ブロック２０間は軸方向にわずかにスライドできる。
次に、図３は円筒コイルローラー３及びリテイナーの組立図である。２個のリテイナーリング２３に傾斜して固定されるリテイナーピン２４に円筒コイルローラー３を回転自在に勘合して組み立てた後に、図１に示すごとく、円筒内周面２と円筒外周面１の間に圧接して挿入している。この際の圧接力は、円筒コイルローラー３及びパイプ４の弾性変形によって生じる。
円筒コイルローラー３とリテイナーピン２４の間隙は、両端部では円周方向及び半径方向共に微少でなければならないが、中心部では、円周方向のみ微少であれば良い。このことを示すために、図２に於いて、リテイナーピン２４に二面幅が加工されているのである。
次に、動作について述べる。
電動モーター２５が回転すると、回転部材１２、１３及びパイプ４が軸方向を拘束された状態で回転する。この際、シャフト６は回転しないから、円筒コイルローラー３は、円筒内周面２と円筒外周面１間を軸方向に移動しながら転動し、且つ、シャフト６は、円筒コイルローラー３の２倍の速度で移動する。
この場合のシャフト６の推力は、スプリング１８又はスプリング１９のセット時の圧縮力により、出力ブロック２０に伝達される。次に、出力ブロック２０が外力により停止した場合、シャフト６は、スプリング１８又は１９を圧縮しながらストッパー１６又は１７によって止まるまでわずかに軸方向に移動する。次に、シャフト６が停止すると、パイプ４の回転抵抗が急激に増大し、電動モーターの回転が止まる。この状態で、電動モーターの電源を切っても、シャフト６の推力を保持することが、円筒コイルローラー３の傾斜角を小さくすることで達成される、即ち、シャフト６に推力を加えてもパイプ４が回転しない逆転動作防止が可能である。
次に、上述した停止状態から、電動モーターを逆転させてシャフト６を逆方向に動かす場合には、スプリング１８又は１９の圧縮力は回転を助ける方に働く、このことで、電動モーターが停止した回転力より小さな回転力で動きだすことが可能となる。
次に、本願発明の要旨である、円筒コイルローラー３の軸方向の位置補正について述べる。
本願発明に於いては、回転力と直線力の変換が摩擦伝達によって行われるから、停止時あるいは起動時等に、摩擦伝達面にわずかなスリップが生じる。このスリップは軸方向にも生じ、この軸方向のスリップが、繰り返し動作によって累積し、円筒コイルローラー３の位置が一方向に偏り、シャフト６が移動するストロークが段々減少することになる。
このスリップの累積を許容範囲に抑えることが本願発明の主たる目的である。
本願発明に於いては、上記目的を、摩擦伝達面の圧接力を軸方向に於いて変化させることにより達成する。
次に、この技術内容について詳述する。
円筒コイルローラー３の圧接面がスリップした場合に、円筒コイルローラー３の軸方向のスリップは圧接力が減少する方向に生じる。
図１に示すごとく、パイプ４の肉厚を両端近くで増大させることで、円筒コイルローラー３が両端近くに近ずけば近ずくほど圧接力を増大させることができる。このことで、円筒コイルローラー３が片側に偏り過ぎた場合に、逆方向にスリップして、円筒コイルローラー３の軸方向の位置が許容範囲内に保たれる。
次に、請求項３について述べる。
請求項３の発明は、シャフト６の円筒外周面１のストッパー１６側の端部の形状を外径が減少するようにテーパー（図示せず）とすることで、円筒コイルローラー３がストッパー１６に近ずくほど圧接力を減少させることができ、ストッパー１６に向かってスリップして、リテイナーリング２３がストッパー１６に到達するまでスリップさせることが可能である。この方法は、シャフト６が出る側を開放端即ち内部ストッパーで定位置停止とした場合に、円筒コイルローラーを開放端側で定位置に補正する方法である。
次に、請求項４について述べる。
請求項４の発明は、請求項１の補正量が、他の条件で、極めて少なくて済む場合に、パイプ４を薄肉パイプとし、該薄肉パイプの両端を拘束することで、両端の圧接力を増大させることで、請求項２の発明に類似した効果を発揮するようにしたものである。
【０００６】
［実施例］
シャフト６、（外周面高周波焼入後硬質クロームメッキ） 外径 ３０ｍｍ。
パイプ４、（冷間引き抜きステンレス鋼管、ホーニング仕上げ、表面窒化処理）
内径 ５０ｍｍ、薄肉部肉厚 ０・８ｍｍ、 厚肉部肉厚 １・５ｍｍ。
円筒コイルローラー３、 （ピアノ線、外径センタレス研磨仕上げ）
線径２・０ ｍｍ、ピッチ ２・１ｍｍ、コイル外径 １０・２ｍｍ、
コイル内径 ６・２ｍｍ、 自由長 ３９ｍｍ、 傾斜角度 １度。
電動モータ、 ＤＣ２４Ｖ、 ５Ａ、 ３０００ＲＰＭ、
定格トルク ２５Ｎ・ｃｍ。
以上の条件で実施した結果、５００Ｎの推力力を発揮し、且つ、両端でのスリップの補正、更に、電源を切っても上記推力が保持されていることが確認された。
【０００７】
［発明の効果］
本願発明の効果は次の３点である。
（１）、円筒コイルローラー３の傾斜角を減少させればさせるほど、減速比が増大するから、電動モーター間に減速機を必要としない。
（２）、前１項のごとく、減速比を増大させた場合には逆動作をしない、即ち、電源を切っても推力が保持されている。
（３）、従来品と比較して、格段に廉価に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の軸方向断面図である。
【図２】図１のＡ−Ｂ断面図である。
【図３】本願発明の、円筒コイルローラー、及びリテイナーの部分組み立て図である。
【符号の説明】
（１）は円筒外周面。
（２）は円筒内周面。
（３）は円筒コイルローラー。
（４）はパイプ。
（５）はパイプ４の厚肉部。
（６）はシャフト。
（８）はアンギュラベアリング。
（９）はハウジング。
（１２）、（１３）は回転部材。
（１５）は出力軸。
（１７）、（１８）はスプリング。
（１６）、（１９）、（２１）はストッパー。
（２２）は回り止めロッド。
（２５）は電動モーター。
（２６）は回り止めキー。
Claims (4)
- 同軸心状態に配置した円筒外周面（１）と円筒内周面（２）の間に、該軸心と傾斜角をもって転動する円筒コイルローラー（３）を圧接した、直線電動アクチュエータに於いて、該円筒コイルローラーにかかる圧接力を、軸方向に於いて変化させることにより、該円筒コイルローラーの位置を補正するようにしたことを特徴とする直線電動アクチュエータ。
- 円筒内周面（２）を形成するパイプ（４）の端部（５）の肉厚を増大させたことを特徴とする、請求項１記載の直線電動アクチュエータ。
- 円筒外周面（１）を形成するシャフト（６）の外径をテーパー部（図示せず）を介して減少させたことを特徴とする、請求項１記載の直線電動アクチュエータ。
- 円筒内周面（２）を形成するパイプ（４）を薄肉円筒部材とし、該パイプの端部に於いて該パイプの半径方向の変形が生じないように拘束したことを特徴とする、請求項１記載の直線電動アクチュエータ。
Priority Applications (5)
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| JP2000369291A JP4752988B2 (ja) | 2000-10-27 | 2000-10-27 | 直線電動アクチュエータ |
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002130413A JP2002130413A (ja) | 2002-05-09 |
| JP4752988B2 true JP4752988B2 (ja) | 2011-08-17 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000369291A Expired - Fee Related JP4752988B2 (ja) | 2000-10-27 | 2000-10-27 | 直線電動アクチュエータ |
Country Status (5)
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Families Citing this family (8)
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| JP5756275B2 (ja) * | 2010-11-01 | 2015-07-29 | 日産自動車株式会社 | 電動倍力装置 |
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