JP5404300B2 - 直線作動機 - Google Patents

Description

本発明は、雄ネジ部を有する回転軸を回転して、雄ネジ部に螺合されたボールナット等の雌ネジ部材を軸方向に移動させ、雌ネジ部材に結合されたテーブル等の構成部材を往復移動させる直線作動機に関するものであり、特に、半導体、精密機器、食品等の製造、組立、搬送工程のようなクリーンな環境の維持が要求される場所での使用に好適な直線作動機に関する。

従来、直線作動機として、雄ネジ部を有する出力軸と、駆動源に接続される入力軸と、前記入力軸から出力軸に回転を伝達する伝動機構と、該伝動機構を内包するとともに前記出力軸および入力軸を回転支持機構により支持して外部に延出させるハウジングとを有するものが公知である。

また、伝動機構を潤滑するグリースや内部で発生した摩耗粉等が外部に漏洩するのを低減するため、ハウジングに設けられた回転支持機構にシール構造を採用したものが公知である（例えば、特許文献１参照。）。
さらに、外部に露出している雄ネジ部とボールナット等の雌ネジ部材との潤滑に用いるグリースとして低発塵グリースを使用することでクリーンな環境を維持するようにしたものも公知である。

特開２００５−４５９６８号公報（第３頁乃至第４頁、図１乃至図５）

しかしながら、公知の直線作動機は、ハウジング内部のグリースや内部で発生した摩耗粉等のハウジング外部への漏洩を低減するシール構造を採用したとしても、ハウジング内部の伝動機構の温度上昇等で内圧が上昇するため、完全に漏洩を防止することはできず、わずかに漏洩したグリースの発塵や摩耗粉等によってクリーンな環境の維持を阻害するという問題があった。

また、公知の低発塵グリースは、雄ネジ部とボールナット等の雌ネジ部材との潤滑等に使用した際の発塵を低減するものであって、ハウジング内部で回転を伝達する伝動機構では油膜切れ等の支障が生じるため、ハウジング内部に低発塵グリースを用いてわずかに漏洩するグリースによる発塵を低減することは困難であった。

本発明は、前述したような従来技術の問題を解決するものであって、すなわち、本発明の目的は、簡単な構成で、ハウジング内部の伝動機構に最適なグリースを使用しつつグリースや摩耗粉等の漏洩を低減するとともに、ハウジング外部に漏洩したグリースや摩耗粉等による発塵を低減する直線作動機を提供することである。

本請求項１に係る発明は、雄ネジ部を有する出力軸と、駆動源に接続される入力軸と、前記入力軸から出力軸に回転を伝達する伝動機構と、該伝動機構を内包するとともに前記出力軸および入力軸を回転支持機構により支持して外部に延出させるハウジングとを有する直線作動機において、前記回転支持機構が、前記ハウジングに嵌合されるベアリングと、該ベアリングの外部側に設けられたオイルシールとを有し、前記ベアリングと前記オイルシールリップとの間の空間に、低発塵グリースが前記空間を満たすように充填されており、前記伝動機構が、前記空間に充填された低発塵グリースではない他のグリースで潤滑されており、前記オイルシールが、オイルシールリップを備え、前記ベアリングと前記オイルシールリップとの間の空間に低発塵グリースが充填されていることにより、前記課題を解決するものである。

本請求項２に係る発明は、請求項１に記載された直線作動機の構成に加えて、前記ベアリングと前記オイルシールとの間の前記空間に、前記低発塵グリースを含浸可能な環状部材が配設されていることにより、前記課題をさらに解決するものである。

本請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載された直線作動機の構成に加えて、前記雄ネジ部が、前記ベアリングと前記オイルシールとの間の前記空間に充填された低発塵グリースと同じ低発塵グリースを塗布されていることにより、前記課題をさらに解決するものである。

本請求項４に係る発明は、請求項１に記載された直線作動機の構成に加えて、前記オイルシールが、前記オイルシールリップの外部側にダストシールリップを有し、前記オイルシールリップと前記ダストシールリップとの間の空間に低発塵グリースが充填されていることにより、前記課題をさらに解決するものである。

本請求項１に係る発明の直線作動機は、雄ネジ部を有する出力軸と、駆動源に接続される入力軸と、入力軸から出力軸に回転を伝達する伝動機構と、該伝動機構を内包するとともに出力軸および入力軸を回転支持機構により支持して外部に延出させるハウジングとを有する直線作動機において、回転支持機構がハウジングに嵌合されるベアリングと、該ベアリングの外部側に設けられたオイルシールとを有し、ベアリングとオイルシールとの間の空間に、低発塵グリースが前記空間を満たすように充填されており、伝動機構が、前記空間に充填された低発塵グリースではない他のグリースで潤滑されていることにより、ハウジング内部の内圧が上昇してもベアリングとオイルシールとの間の空間に充填された低発塵グリースに圧力を与えるのみで、内部に使用するグリースや摩耗粉等が外部に漏洩することはなく、簡単な構成で、ハウジング内部のグリースや摩耗粉等の漏洩を低減することができるとともに、ベアリングとオイルシールとの間の空間に充填された低発塵グリースのみが外部にわずかに漏洩するにすぎないため、ハウジング外部に漏洩したグリースによる発塵を低減することができる。
ハウジング内部で使用されるグリースを、外部に漏洩した際の影響を考慮することなく伝動機構の特性に合わせた最適なグリースとすることができる。

また、オイルシールがオイルシールリップを備え、ベアリングとオイルシールリップとの間の空間に低発塵グリースが充填されていることにより、低発塵グリースを充填する空間を大きくとることができ、低発塵グリースの保持性が向上し、内部に使用するグリースや摩耗粉等が外部に漏洩することをより確実に防止することができる。

本請求項２に係る発明の直線作動機は、請求項１に係る直線作動機が奏する効果に加えて、ベアリングとオイルシールとの空間に低発塵グリースを含浸可能な環状部材が配設されていることにより、ベアリングとオイルシールとの間の空間に充填された低発塵グリースの保持性が向上するとともに、環状部材がハウジング内部との隔壁として機能するため、ハウジング内部のグリースや摩耗粉等の漏洩をさらに低減することができる。

本請求項３に係る発明の直線作動機は、請求項１または請求項２に係る直線作動機が奏する効果に加えて、雄ネジ部がベアリングとオイルシールとの間の空間に充填された低発塵グリースと同じ低発塵グリースを塗布されていることにより、雄ネジ部に塗布するために準備すべき低発塵グリースを充填用に共用で使用できるため、メンテナンスを容易に行うことができる。

本請求項４に係る発明の直線作動機は、請求項１に係る直線作動機が奏する効果に加えて、オイルシールがオイルシールリップの外部側にダストシールリップを有し、オイルシールリップとダストシールリップとの間の空間に低発塵グリースが充填されていることにより、ハウジングの内部と外部との間に低発塵グリースが充填される空間を２か所直列に設けることができるため、ハウジング内部のグリースや摩耗粉等の漏洩をさらに低減することができる。

本発明の第１実施例である直線作動機の斜視図。 図１の一部断面平面図。 図１の一部断面側面図。 本発明の第２実施例である直線作動機の斜視図。 図４の正面図。 図４の内部構造図。 本発明の直線作動機の回転支持機構の第１実施形態の拡大断面図。 本発明の直線作動機の回転支持機構の第２実施形態の拡大断面図。 本発明の第３実施例である直線作動機の回転支持機構の第３実施形態の拡大断面図。

本発明の直線作動機は、雄ネジ部を有する出力軸と、駆動源に接続される入力軸と、入力軸から出力軸に回転を伝達する伝動機構と、該伝動機構を内包するとともに出力軸および入力軸を回転支持機構により支持して外部に延出させるハウジングとを有する直線作動機において、回転支持機構がハウジングに嵌合されるベアリングと、該ベアリングの外部側に設けられたオイルシールとを有し、ベアリングとオイルシールとの間の空間に、低発塵グリースが前記空間を満たすように充填されており、伝動機構が、前記空間に充填された低発塵グリースではない他のグリースで潤滑されており、オイルシールが、オイルシールリップを備え、ベアリングとオイルシールリップとの間の空間に低発塵グリースが充填されていることにより、設計変更を必要とせず簡単な構成で、ハウジング内部の伝動機構に最適なグリースを使用しつつグリースや摩耗粉等の漏洩を低減するとともに、ハウジング外部に漏洩したグリースや摩耗粉等による発塵を低減するものであれば、その具体的な実施態様は如何なるものであっても何ら構わない。

本発明の直線作動機の伝動機構は、ベベルギヤを用いたもの、ウォームギヤを用いたもの、遊星歯車を用いたもの等、いかなる機構を用いたものでも良く、入力軸と出力軸の軸方向は、平行配置、直交配置等、如何なる関係に配置されても良い。

以下に、本発明の直線作動機の実施例について、図面に基づいて説明する。
本発明の第１実施例である直線作動機１００は、図１乃至図３に示すように、伝動機構１７０を内包したハウジング１１０の上部から雄ネジ部１２１を有する出力軸１２０が垂直方向に延出し、ハウジング１１０の下部から入力軸１３０が水平方向に延出しており、入力軸１３０がモータ等に接続されて回転駆動することにより、出力軸１２０が伝動機構１７０を介して回転駆動され、出力軸１２０の雄ネジ部１２１に螺合されたボールナット１４０が上下動するように構成されている。

ハウジング１１０は、出力軸１２０を垂直方向に延出するように軸支して上方を封止する上部ケース１１１と、入力軸１３０を水平方向に両側に延出するように軸支する下部ケース１１２からなり、内部に伝動機構１７０を内包して密閉可能に構成されている。
なお、本実施例の図１に示す斜視図では、下部ケース１１２から延出した入力軸１３０の一方は軸カバー１１４によって密閉されているが、該軸カバー１１４は必要に応じて取り外し可能となっている。

伝動機構１７０は、図２、図３に示すように、入力軸１３０に設けられたウォームギヤ１７２と、出力軸１２０が嵌合されウォームギヤ１７２と噛み合うウォームホイール１７１からなり、ウォームホイール１７１は、ハウジング１１０内でベアリング１７４により回転可能に支持されている。

出力軸１２０は、ハウジング１１０の外部に延出した部分に雄ネジ部１２１が形成されており、該雄ネジ部１２１には、螺合されたボールナット１４０が円滑に上下動するための潤滑剤として発塵の少ない低発塵グリースＧが塗布されている。
また、ハウジング１１０の内部の伝動機構１７０の、各ギヤ、ベアリング、軸等の摺動部には低発塵グリースＧではなく、極圧性の高い汎用グリースが使用されている。

出力軸１２０が嵌合されたウォームホイール１７１のボス部はハウジング１１０の上部において、ベアリング１５０とオイルシール１６０からなる回転支持機構１１３で、入力軸１３０はハウジング１１０の下部において、ベアリング１５０とオイルシール２６０からなる回転支持機構１１５でそれぞれ回転可能に支持されており、円滑に回転するとともに、ハウジング１１０の内部のグリースや摩耗粉等が外部に漏出することが防止される。

ウォームホイール１７１の回転支持機構１１３は、ベアリング１５０とオイルシール１６０との間の空間に低発塵グリースＧが充填されており、入力軸１３０の回転支持機構１１５は、ベアリング１５０とオイルシール２６０のオイルシールリップ２６１との間の空間に低発塵グリースＧが充填されている。

本発明の第２実施例である直線作動機２００は、図４乃至図５に示すように、伝動機構２７０を内包したハウジング２１０の上部から雄ネジ部２２１を有する出力軸２２０が垂直方向に延出し、ハウジング２１０の下部から入力軸２３０が水平方向に延出しており、入力軸２３０がモータ等に接続されて回転駆動することにより、出力軸２２０が伝動機構２７０を介して回転駆動され、出力軸２２０の雄ネジ部２２１に螺合されたボールナット２４０が上下動するように構成されている。

ハウジング２１０は、出力軸２２０を垂直方向に延出するように軸支する上部ケース２１１と、入力軸２３０を水平方向に両側に延出するように軸支する下部ケース２１２からなり、内部に伝動機構２７０を内包して密閉可能に構成されている。

伝動機構２７０は、図６に示すように、入力軸２３０に設けられた第１ベベルギヤ２７１と、一端に第１ベベルギヤ２７１と噛み合う第２ベベルギヤ２７２が設けられ他端に出力軸２２０と接続されるカップリング２７５が設けられた中間軸２７３からなり、中間軸２７３は、ハウジング２１０内でベアリング２７４により回転可能に支持されている。

出力軸２２０は、ハウジング２１０の外部に延出した部分に雄ネジ部２２１が形成されており、該雄ネジ部２２１には、螺合されたボールナット２４０が円滑に上下動するための潤滑剤として発塵の少ない低発塵グリースＧが塗布されている。
また、ハウジング２１０の内部の伝動機構２７０の、各ギヤ、ベアリング、軸等とオイルシールの摺動部には低発塵グリースＧではなく、極圧性の高い汎用グリースが使用されている。

出力軸２２０はハウジング２１０の上部、入力軸２３０はハウジング２１０の下部において、それぞれ、ベアリング２５０とオイルシール２６０からなる回転支持機構２１３で回転可能に支持されており、円滑に回転するとともに、ハウジング２１０の内部のグリースや摩耗粉等が外部に漏出することが防止される。

また、出力軸２２０および入力軸２３０の回転支持機構２１３は、ベアリング２５０とオイルシール２６０のオイルシールリップ２６１との間の空間に低発塵グリースＧが充填されている。

回転支持機構２１３の第１実施形態を詳細に説明すると、図７に示すように、外輪２５１と内輪２５２の間にボール２５３が配置されたボールベアリング２５０が、ハウジング２１０の内部側に設けられて出力軸２２０および入力軸２３０を回転支持し、該ボールベアリング２５０に隣接して外部側にオイルシールリップ２６１を備えたオイルシール２６０が配置されている。

そして、オイルシールリップ２６１は、出力軸２２０および入力軸２３０に摺接するとともに、オイルシールリップ２６１とボールベアリング２５０の間の空間には低発塵グリースＧが充填されている。低発塵グリースＧは、図７、さらには図８，図９に示されるように、ベアリング２５０とオイルシール２６０、３６０との間の空間を満たすように充填されている。

以上の構成により、ハウジング２１０内部の伝動機構２７０の温度上昇等で内圧が上昇しても、充填された低発塵グリースＧによって潤滑が確保されつつ、ハウジング２１０内部で使用されるグリースや内部の各ギヤ等から発生する摩耗粉等は、ボールベアリング２５０とオイルシールリップ２６０との間の空間に充填された低発塵グリースＧに阻止されて外部に漏洩することなく、ハウジング２１０の外部での発塵を低減することができる。

また、ボールベアリング２５０とオイルシールリップ２６０との間の空間に充填された低発塵グリースＧが圧力を受けてわずかに外部に漏洩するが、雄ネジ部２２１に塗布した低発塵グリースＧと同様に発塵は少なく保たれる。
さらに、ハウジング２１０内部で使用されるグリースを、外部に漏洩した際の影響を考慮することなく伝動機構２７０の特性に合わせた最適なグリースとすることができる。

第２実施形態の回転支持機構２１３は、図８に示すように、外輪２５１と内輪２５２の間にボール２５３が配置されたボールベアリング２５０が、ハウジング２１０の内部側に設けられて出力軸２２０および入力軸２３０を回転支持し、該ボールベアリング２５０に隣接して外部側にオイルシールリップ２６１を備えたオイルシール２６０が配置されている。

そして、オイルシールリップ２６１は、出力軸２２０および入力軸２３０に摺接するとともに、オイルシールリップ２６１とボールベアリング２５０の間の空間には低発塵グリースＧが充填され、該空間のボールベアリング２５０側にフェルト等の含浸性の材料から環状部材２８０が配設されている。

以上の構成により、第１実施形態と同様に、ハウジング２１０の外部での発塵を低減することができ、ハウジング２１０内部で使用されるグリースを最適なグリースとすることができるとともに、環状部材２８０がハウジング２１０内部との隔壁として機能するため、ハウジング２１０内部のグリースや摩耗粉等の漏洩をさらに低減することができる。

また、ボールベアリング２５０とオイルシールリップ２６０との間の空間に充填された低発塵グリースＧの保持性が向上して、ハウジング２１０内部側への漏出も低減されるため、長期間にわたりシール性能を保持することができ、メンテナンスを容易とすることができる。

第３実施形態の回転支持機構２１３は、図９に示すように、外輪２５１と内輪２５２の間にボール２５３が配置されたボールベアリング２５０が、ハウジング２１０の内部側に設けられて出力軸２２０および入力軸２３０を回転支持し、該ボールベアリング２５０に隣接して外部側にオイルシールリップ３６１およびダストシールリップ３６２を備えたオイルシール３６０が配置されている。

そして、オイルシールリップ３６１およびダストシールリップ３６２は、出力軸２２０および入力軸２３０に摺接するとともに、オイルシールリップ３６１とボールベアリング２５０の間の空間、および、オイルシールリップ３６１とダストシールリップ３６２の間の空間には低発塵グリースＧが充填されている。

以上の構成により、第１実施形態、第２実施形態と同様に、ハウジング２１０の外部での発塵を低減することができ、ハウジング２１０内部で使用されるグリースを最適なグリースとすることができるとともに、ハウジング２１０の内部から外部に至る間に、それぞれ低発塵グリースＧが充填された２つの空間が存在することにより、ハウジング２１０内部のグリースや摩耗粉等の漏洩をさらに低減することができる。

以上のように、本発明の直線作動機によれば、簡単な構成で、ハウジング内部の伝動機構に最適なグリースを使用しつつグリースや摩耗粉等の漏洩を低減できるとともに、ハウジング外部に漏洩したグリースや摩耗粉等による発塵を低減できるなど、その効果は甚大である。

なお、上記第１乃至第３実施形態では、回転支持機構２１３にボールベアリング２５０を使用しているが、ローラベアリング、プレーンベアリング等いかなるベアリングを採用しても良く、また、複列のベアリングとしても良い。
また、上記実施例では、入力軸２３０はハウジング２１０の両側方から外部に延出しているが、一方の端部のみ外部に延出し、他方の端部を内部でのみ軸支しても良く、その場合、内部でのみ軸支される他方の端部は、ベアリングのみ回転可能に支持されれば良い。

さらに、上記実施例２においても、実施例１と同様に、ハウジング２１０の両側方から外部に延出する入力軸２３０の外部駆動源に接続されない側に、入力軸２３０の端部を覆うカバー部材をハウジング２１０に固定することで、さらに、ハウジング２１０内部のグリースや摩耗粉等の漏洩を低減しても良い。

１００、２００ ・・・直線作動機
１１０、２１０ ・・・ハウジング
１１１、２１１ ・・・上部ケース
１１２、２１２ ・・・下部ケース
１１３、２１３ ・・・回転支持機構
１１４ ・・・軸カバー
１１５ ・・・回転支持機構
１２０、２２０ ・・・出力軸
１２１、２２１ ・・・雄ネジ部
１３０、２３０ ・・・入力軸
１４０、２４０ ・・・ボールナット
１５０、２５０ ・・・ベアリング
１６０、２６０、３６０ ・・・オイルシール
２６１、３６１ ・・・オイルシールリップ
２６２ ・・・ダストシールリップ
１７０、２７０ ・・・伝動機構
１７２ ・・・ウォームギヤ
２７１ ・・・第１ベベルギヤ
１７１ ・・・ウォームホイール
２７２ ・・・第２ベベルギヤ
２７３ ・・・中間軸
１７４、２７４ ・・・ベアリング
２７５ ・・・カップリング
２８０ ・・・環状部材
Ｇ ・・・低発塵グリース

Claims (4)

1. 雄ネジ部を有する出力軸と、駆動源に接続される入力軸と、前記入力軸から出力軸に回転を伝達する伝動機構と、該伝動機構を内包するとともに前記出力軸および入力軸を回転支持機構により支持して外部に延出させるハウジングとを有する直線作動機において、
   前記回転支持機構が、前記ハウジングに嵌合されるベアリングと、該ベアリングの外部側に設けられたオイルシールとを有し、
   前記ベアリングと前記オイルシールとの間の空間に、低発塵グリースが前記空間を満たすように充填されており、
   前記伝動機構が、前記空間に充填された低発塵グリースではない他のグリースで潤滑されており、
   前記オイルシールが、オイルシールリップを備え、
   前記ベアリングと前記オイルシールリップとの間の空間に低発塵グリースが充填されていることを特徴とする直線作動機。
2. 前記ベアリングと前記オイルシールとの間の前記空間に、前記低発塵グリースを含浸可能な環状部材が配設されていることを特徴とする請求項１に記載の直線作動機。
3. 前記雄ネジ部が、前記ベアリングと前記オイルシールとの間の前記空間に充填された低発塵グリースと同じ低発塵グリースを塗布されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の直線作動機。
4. 前記オイルシールが、前記オイルシールリップの外部側にダストシールリップを有し、
   前記オイルシールリップと前記ダストシールリップとの間の空間に低発塵グリースが充填されていることを特徴とする請求項１に記載の直線作動機。

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