JP5501281B2

JP5501281B2 - 直線作動機

Info

Publication number: JP5501281B2
Application number: JP2011082074A
Authority: JP
Inventors: 恭士川本
Original assignee: Tsubaki E&M Co
Current assignee: Tsubaki E&M Co
Priority date: 2011-04-01
Filing date: 2011-04-01
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2031-04-01
Also published as: JP2012215268A

Description

本発明は螺子軸に相対回転を可能に螺合される作動体を直線的に往動／復動させ、適宜の物体を上方／下方等へ移動させるための直線作動機に関する。

直線作動機は、同心上の軸長方向へ離隔した位置に二つのラジアル軸受を保持してあるハウジング内の前記二つのラジアル軸受にその一端部が回転自在に支持されている螺子軸及び該螺子軸に相対回転を可能に螺合されている作動体を備え、前記螺子軸の前記ラジアル軸受よりも一端側が電動モータに連動連結され、前記螺子軸の正回転により前記作動体を上方へ往動させ、螺子軸の逆回転により前記作動体を下方へ復動させるように構成されている（例えば、特許文献１、２参照）。

特許文献１、２の直線作動機は、作動体を経て螺子軸に加わる一方向（下方）へのスラスト荷重が、作動体側のラジアル軸受における内輪に伝達され、螺子軸の下方への移動を阻止してある。

実開平４−６２９４６号公報特開２０００−１４５９１４号公報

ところが、特許文献１、２に記載されている直線作動機は、螺子軸の一端部を支持する二つのラジアル軸受が軸長方向へ離隔しており、特許文献１では、螺子軸に加わる一方向（下方）へのスラスト荷重が、作動体側のラジアル軸受における内輪に伝達されるように構成されており、また、特許文献２では、螺子軸に加わる一方向へのスラスト荷重が、作動体側のラジアル軸受における内輪に伝達され、螺子軸に加わる他方向へのスラスト荷重が、作動体と反対側のラジアル軸受における内輪に伝達されるように構成されているため、多頻度で使用された場合、螺子軸からラジアル軸受に伝達されるスラスト荷重の偏荷重、作動体に取付けられる物体の種類、重量等の変化、偏荷重等により、ラジアル軸受の内輪又は外輪が破損することが考えられる。まんいち、ラジアル軸受の内輪又は外輪が破損すると、螺子軸に加わるスラスト荷重をラジアル軸受からハウジングに伝達することができなくなり、螺子軸に加わるスラスト荷重により該螺子軸がハウジングに対して移動し、比較的強い衝撃力が電動モータへの動力伝達機構及びハウジング等に加わり、該ハウジング等が破壊される恐れがある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、主たる目的は螺子軸を経てスラスト荷重が伝達される一方のラジアル軸受の内輪又は外輪がまんいち破損することがあっても、スラスト荷重による螺子軸の移動を移動規制体にて規制することができ、螺子軸の移動量を少なくすることができるとともに、衝撃力を弱くすることができる直線作動機を提供することにある。

また、他の目的は、移動規制体を内輪夫々の端面と非接触にすることにより、移動規制体に影響されることなくラジアル軸受をハウジングにガタ付きなく保持することができ、ラジアル軸受による螺子軸の回転安定性を高めることができる直線作動機を提供することにある。

また、他の目的は、移動規制体を螺子軸に設け、駆動源側の第２のラジアル軸受における外輪の駆動源側端面に対向する第２移動規制体をハウジングに設けることにより、螺子軸から作動体側の第１のラジアル軸受に伝達されるスラスト荷重により第１のラジアル軸受がまんいち破損した場合、前記スラスト荷重を、移動規制体から第２のラジアル軸受及び第２移動規制体を経てハウジングに伝達することができる直線作動機を提供することにある。

また、他の目的は、移動規制体を螺子軸に設け、第１のラジアル軸受における外輪の作動体側端面に対向する第３移動規制体を設けることにより、作動体がラジアル軸受よりも下側となるように使用される場合に、第２のラジアル軸受がまんいち破損した場合、前記スラスト荷重を、移動規制体から第１のラジアル軸受及び第３移動規制体を経てハウジングに伝達することができる直線作動機を提供することにある。

また、他の目的はハウジングと一体に成形された移動規制体を設けることにより、部品点数を増加することなく、ラジアル軸受破損時に螺子軸が移動するのを規制することができる直線作動機を提供することにある。

本発明に係る直線作動機は、同心上の軸長方向へ離隔した位置に第１及び第２のラジアル軸受を収容保持してあるハウジングと、該ハウジング内の前記ラジアル軸受夫々にその一端側が回転自在に支持されている螺子軸と、該螺子軸に相対回転を可能に螺合されている作動体とを備え、前記螺子軸の前記ラジアル軸受夫々よりも一端側が駆動源に連動連結され、前記螺子軸の回転により前記作動体を往復動可能にしてある直線作動機において、前記二つのラジアル軸受間における前記螺子軸の周面及びハウジングの内面の一方に、前記ラジアル軸受夫々の内輪の端面に対向し、前記螺子軸に加わるスラスト荷重により該螺子軸が移動するのを規制すべき移動規制体を設けてあり、前記ハウジングは、前記駆動源側の第２のラジアル軸受における外輪の前記駆動源側端面に対向し、前記螺子軸の前記スラスト荷重による移動を規制する第２移動規制体と、前記作動体側の第１のラジアル軸受における外輪の前記作動体側端面に対向し、前記螺子軸の前記スラスト荷重による移動を規制する第３移動規制体とを有し、前記螺子軸は、前記第１のラジアル軸受よりも他端側に位置する螺子部と、該螺子部から段部を経て一端側に延出し、延出端部に螺子溝を形成した前記螺子部よりも小径の第２の螺子部と、該第２の螺子部に螺合しており、前記第２のラジアル軸受における内輪の前記駆動源側端面に当接する当接体とを有し、前記段部及び当接体の間に、前記第１のラジアル軸受の内輪、移動規制体及び第２のラジアル軸受の内輪が配置してあり、前記当接体の捩込みによって前記第１のラジアル軸受の内輪を前記段部に押圧させ、前記当接体を前記第２のラジアル軸受の内輪に押圧させていることを特徴とする。

本発明にあっては、螺子軸を経てスラスト荷重が伝達される一方のラジアル軸受の内輪又は外輪がまんいち破損することがあっても、作動体の移動量に関係なく螺子軸に加わるスラスト荷重を、破損したラジアル軸受の内輪から直ちに移動規制体に伝達し、該移動規制体からハウジングに伝達することができるため、スラスト荷重による螺子軸の移動を規制することができ、螺子軸の移動量を少なくすることができるとともに、伝動機構及びハウジング等に加わる衝撃力を弱めることができ、ハウジング等の破損を防ぐことができる。
また本発明にあっては、物体の押上げ時において、スラスト荷重により第１のラジアル軸受がまんいち破損した場合、作動体の上方への移動量に関係なく螺子軸に加わるスラスト荷重が第１のラジアル軸受の内輪から直ちに移動規制体に伝達され、該移動規制体から直ちに第２のラジアル軸受の内輪、転動体及び外輪に伝達され、該外輪から第２移動規制体を経てハウジングに伝達され、螺子軸の下方への移動を直ちに規制することができるため、動力伝達機構及びハウジング等の破損を防ぐことができる。
また本発明にあっては、物体の吊下げ／吊上げ時においてスラスト荷重により第２のラジアル軸受がまんいち破損した場合、螺子軸に加わるスラスト荷重が第２のラジアル軸受の内輪から直ちに移動規制体に伝達され、該移動規制体から直ちに第１のラジアル軸受の内輪、転動体及び外輪に伝達され、該外輪から第３移動規制体を経てハウジングに伝達され、螺子軸の下方への移動を直ちに規制することができるため、動力伝達機構及びハウジング等の破損を防ぐことができる。

また、本発明に係る直線作動機は、前記移動規制体は、前記内輪夫々の端面と非接触であることを特徴とする。
本発明にあっては、移動規制体に影響されることなくラジアル軸受をハウジングにガタ付きなく保持することができるため、ラジアル軸受による螺子軸の回転安定性を高めることができる。

また、本発明に係る直線作動機は、前記移動規制体は前記ハウジングと一体に成形されていることを特徴とする。
本発明にあっては、部品点数を増加することなく、ラジアル軸受破損時に螺子軸が移動するのを規制することができ、動力伝達機構及びハウジング等の破損を防ぐことができるとともに、組立て工数を削減でき、コストを低減できる。

本発明によれば、螺子軸を経てスラスト荷重が伝達される一方のラジアル軸受の内輪又は外輪がまんいち破損することがあっても、作動体の移動量に関係なく螺子軸に加わるスラスト荷重を、破損したラジアル軸受の内輪から直ちに移動規制体に伝達し、該移動規制体からハウジングに伝達することができるため、スラスト荷重による螺子軸の移動を規制することができ、動力伝達機構及びハウジング等の破損を防ぐことができる。

また、本発明によれば、移動規制体に影響されることなくラジアル軸受をハウジングにガタ付きなく保持することができるため、ラジアル軸受による螺子軸の回転安定性を高めることができる。

また、本発明によれば、物体の押上げ時において、スラスト荷重により第１のラジアル軸受がまんいち破損した場合、作動体の上方への移動量に関係なく螺子軸に加わるスラスト荷重を、移動規制体及び第２移動規制体からハウジングに伝達し、螺子軸の下方への移動を直ちに規制することができるため、動力伝達機構及びハウジング等の破損を防ぐことができる。

また、本発明によれば、物体の吊下げ／吊上げ時においてスラスト荷重により第２のラジアル軸受がまんいち破損した場合、螺子軸に加わるスラスト荷重を、移動規制体及び第３移動規制体からハウジングに伝達し、螺子軸の下方への移動を直ちに規制することができるため、動力伝達機構及びハウジング等の破損を防ぐことができる。

また、本発明によれば、部品点数を増加することなく、ラジアル軸受破損時に螺子軸が移動するのを規制することができ、動力伝達機構及びハウジング等の破損を防ぐことができるとともに、組立て工数を削減でき、コストを低減できる。

本発明に係る直線作動機の構成を示す縦断正面図である。本発明に係る直線作動機の要部の構成を示す拡大縦断面図である。本発明に係る直線作動機の他の使用形態を示す説明図である。本発明に係る直線作動機の他の構成を示す一部を省略した縦断正面図である。本発明に係る直線作動機の要部の構成を示す拡大縦断面図である。本発明に係る直線作動機の他の使用形態を示す説明図である。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
実施の形態１
図１は本発明に係る直線作動機の構成を示す縦断正面図、図２は要部の構成を示す拡大縦断面図である。

図に示した直線作動機は、上下に貫通する筒形のハウジング１と、該ハウジング１の下端に取付けられ、電動モータ２を支持するケース３と、ハウジング１内の中心軸上に上下に離隔して保持された第１及び第２の玉軸受４，５と、該玉軸受４，５にその下端部が嵌入支持されている螺子軸６と、該螺子軸６に相対回転を可能に螺合され、螺子軸６に対して軸長方向へ往動／復動する筒状の作動体７と、該作動体７を取り囲み、その下端がハウジング１の上部内側に螺着されている外筒８と、ケース３内で螺子軸６の下端末を電動モータ２の出力軸２１に連動連結する動力伝達機構９とを備える。尚、玉軸受４，５がラジアル軸受を構成している。

ハウジング１は、下端に開放された小径の軸受孔１１と、該軸受孔１１に段部１２を経て連なり、上端に開放された大径の螺子孔１３とを有する。

軸受孔１１の上下両端部には、上下中央部の非嵌合孔部１１ａに段部１１ｂ，１１ｃを経て連なる若干大径の嵌合孔部１１ｄ，１１ｅが設けられ、嵌合孔部１１ｄ，１１ｅ夫々に玉軸受４，５の外輪４１，５１が嵌入保持されている。螺子孔１３には、上側の第１の玉軸受４の外輪４１端面と対向する環状の第３移動規制体２０が螺着されており、また、該第３移動規制体２０に対接する非螺子の弾性環３０が設けられ、螺子孔１３に螺着された外筒８の下端と段部１２との間に第３移動規制体２０、弾性環３０が挾着されている。第３移動規制体２０と外輪４１との間には若干の隙間がある。

ハウジング１の下端には下側の第２の玉軸受５の外輪５１端面と対向する環状の第２移動規制体１０が設けられている。第２移動規制体１０と外輪５１との間には若干の隙間がある。

螺子軸６は、作動体７が螺着されている上側の螺子部６１に段部６２を経て連なる中径の非螺子部６３と、該非螺子部６３に連なる小螺子部６４及び該小螺子部６４に段部を経て連なる小径の嵌合部６５とを下端部に有し、非螺子部６３が玉軸受４，５の内輪４２，５２に嵌入支持され、段部６２が玉軸受４の外輪４１端面に当接し、螺子軸６に加わるスラスト荷重が玉軸受４から非嵌合孔部１１ｄの段部１１ｂを経てハウジング１に伝達されるようになっており、また、小螺子部６４にナット６６が螺合され、該ナット６６の捩込みによる推力にて螺子軸６の段部６２を玉軸受４の内輪４２に押圧し、ナット６６を玉軸受５の内輪５２に押圧し、玉軸受４，５夫々の外輪４１，５１を嵌合孔部１１ｄ，１１ｅに固定している。螺子部６１は、ボール螺子又は台形螺子であるが、その他山形螺子であってもよく、その形状は特に制限されない。尚、ナット６６が当接体を構成している。

非螺子部６３の玉軸受４，５間には、玉軸受４，５の内輪４２，５２端面と対向し、螺子軸６を経て玉軸受４，５に加わるスラスト荷重により玉軸受４，５のいずれか一方が破損した場合に、螺子軸６の移動を規制するための移動規制体４０が設けられている。

移動規制体４０は、筒形をなし、周方向の一箇所から貫通する螺子孔に雄螺子４０ａが螺入され、該雄螺子４０ａにて非螺子部６３に固定されている。移動規制体４０の長さは、非螺子部６３の長さよりも短く、玉軸受４，５の外輪４１，５１と移動規制体４０との間に若干の隙間がある。

作動体７は、螺子孔を有し、螺子軸６に螺合された螺子筒７１及び該螺子筒７１の上端部外周に螺着された筒形のロッド７２を有し、螺子筒７１又はロッド７２の外周面に軸長方向の回止溝（図示せず）が設けられ、ロッド７２の上端に、二又部を有する取付具５０が装着され、該取付具５０の二又部にピンにて適宜の物体を取付けることができるようになしてある。

螺子筒７１は、第３移動規制体２０及び弾性環３０よりも大径に形成され、下端が弾性環３０に対向している。また、ロッド７２の下端には抜止め用の鍔部が設けられている。

外筒８の上端部内側には、作動体７の上方への移動量を制限するためのエンドストッパ８１が設けられている。外筒８の内周面には前記回転止溝に係合して作動体７の回転を阻止し、螺子軸６の回転時に作動体７を軸長方向へ往動／復動させるための回止突起（図示せず）が設けられている。

ケース３は、横方向に離隔して上方へ開放された開口を有し、一方の開口にハウジング１の下端が取付けられ、他方の開口に電動モータ２の出力軸２１側が取付けられ、ケース３内に出力軸２１が螺子軸６と平行に配されている。

動力伝達機構９は、螺子軸６の嵌合部６５及び出力軸２１に取付けられた二つの歯車９１，９３と、該歯車９１，９３に噛合する中間歯車９２とを有し、電動モータ２の駆動力を螺子軸６に伝動し、該螺子軸６を正回転／逆回転させるようになしてある。

図３は本発明に係る直線作動機の他の使用形態を示す説明図である。以上のように構成された直線作動機は、図１に示すようにケース３が地面等に載置され、作動体７が立設された形態、換言すると作動体７が玉軸受４，５よりも上側に配された形態で使用される場合と、図３に示すようにケース３が吊下げられ、作動体７が吊設された形態、換言すると作動体７が玉軸受４，５よりも下側に配された形態で使用される場合とがある。

図１に示すように作動体７が立設された形態で電動モータ２が駆動された場合、電動モータ２の駆動力が動力伝達機構９から螺子軸６に伝動され、該螺子軸６の正回転により、作動体７が上方へ移動（往動）し、作動体７の上端に取付具５０にて取付けられている適宜の物体を押し上げることができ、また、螺子軸６の逆回転により、作動体７が下方へ移動（復動）し、前記物体を下げることができる。物体昇降時の荷重は、取付具５０、作動体７、螺子軸６を経て上側の第１の玉軸受４の内輪４２、球体４３及び外輪４１から嵌合孔部１１ｄの段部１１ｂを経てハウジング１に伝達される。

図３に示すように作動体７が吊設された形態で電動モータ２が駆動された場合、電動モータ２の駆動力が動力伝達機構９から螺子軸６に伝動され、該螺子軸６の正回転により、作動体７が下方へ移動し、作動体７の先端に取付具５０にて取付けられている適宜の物体を吊下げることができ、また、螺子軸６の逆回転により、作動体７が上方へ移動し、前記物体を吊上げることができる。物体吊下げ／吊上げ時の荷重は、取付具５０、作動体７、螺子軸６及びナット６６を経て第２の玉軸受５の内輪５２、球体５３及び外輪５１から嵌合孔部１１ｅの段部１１ｃを経てハウジング１に伝達される。

このように作動体７の移動にて物体の昇降が多頻度で行われることにより、螺子軸６から第１の玉軸受４又は第２の玉軸受５にスラスト荷重が多頻度で伝達されるため、物体の押上げ時において、スラスト荷重により第１の玉軸受４がまんいち破損した場合、作動体７の上方への移動量に関係なく螺子軸６に加わるスラスト荷重が第１の玉軸受４の内輪４２から直ちに移動規制体４０に伝達され、該移動規制体４０から直ちに第２の玉軸受５の内輪５２、球体５３及び外輪５１に伝達され、該外輪５１から第２移動規制体１０を経てハウジング１に伝達され、螺子軸６の下方への移動を直ちに規制することができ、衝撃力を弱くすることができる。即ち、移動規制体４０がなく、作動体７の上方への移動量が多い状態で前述のように第１の玉軸受４が破損した場合、第１の玉軸受４の内輪４２から第２の玉軸受５の内輪５２に比較的強い衝撃力が加わり、第２の玉軸受５が嵌合孔部１１ｅから下方へ抜け出た後、螺子軸６の下端がケース３の底部に衝突して該底部を破壊するとともに、動力伝達機構９が破損し、さらに作動体７の下端が比較的強い衝撃力で弾性環３０に衝突し、ハウジング１が破損することになるが、前述のように移動規制体４０を設けることにより、螺子軸６が僅かに下方へ移動した状態で該螺子軸６の移動を規制することができ、衝撃力が弱いため、第２の玉軸受５、動力伝達機構９、ハウジング１、ケース３等の破損を防ぐことができる。

物体の吊下げ／吊上げ時においてスラスト荷重により第２の玉軸受５がまんいち破損した場合、螺子軸６に加わるスラスト荷重が第２の玉軸受５の内輪５２から直ちに移動規制体４０に伝達され、該移動規制体４０から直ちに第１の玉軸受４の内輪４２、球体４３及び外輪４１に伝達され、該外輪４１から第２移動規制体１０を経てハウジング１に伝達され、螺子軸６の下方への移動を直ちに規制することができ、衝撃力を弱くすることができる。即ち、移動規制体４０がない状態で前述のように第２の玉軸受５が破損した場合、ナット６６に当接している内輪５２が玉軸受４，５間の離隔距離分移動して第１の玉軸受４の内輪４２に比較的強い衝撃力で衝突することになるため、第１の玉軸受４及び第２移動規制体１０等が破損する恐れがある。

実施の形態２
図４は直線作動機の他の構成を示す一部を省略した縦断正面図、図５は要部の構成を示す拡大縦断面図である。この直線作動機は、螺子軸６に移動規制体４０を設ける代わりに、ハウジング１の非嵌合孔部１１ａに環状の移動規制体６０を設け、螺子軸６から第１の玉軸受４又は第２の玉軸受５に伝達されるスラスト荷重により第１の玉軸受４又は第２の玉軸受５の球体が破損し、内輪４２又は５２が残っている場合、螺子軸６の移動を移動規制体６０にて直ちに規制することができるようになしたものである。

移動規制体６０は、ハウジング１の成形時、非嵌合孔部１１ａと一体に成形され、玉軸受４，５夫々の内輪４２，５２端面と対向している。移動規制体６０と内輪４２，５２との間に僅かの隙間がある。

図６は本発明に係る直線作動機の他の使用形態を示す説明図である。実施の形態２においても、実施の形態１と同様、作動体７が立設された形態（図４参照）と、作動体７が吊設された形態（図６参照）とで使用される。

作動体７が立設された形態での使用において、スラスト荷重により第１の玉軸受４がまんいち破損した場合、作動体７の上方への移動量に関係なく螺子軸６に加わるスラスト荷重が第１の玉軸受４の内輪４２からハウジング１と一体の移動規制体６０に直ちに伝達され、螺子軸６の下方への移動を直ちに規制することができ、衝撃力を弱くすることができる。

作動体７が吊設された形態での使用において、スラスト荷重により第２の玉軸受５がまんいち破損した場合、螺子軸６に加わるスラスト荷重が第２の玉軸受５の内輪５２からハウジング１と一体の移動規制体６０に直ちに伝達され、螺子軸６の下方への移動を直ちに規制することができ、衝撃力を弱くすることができる。
その他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるため、同様の部品については同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用の説明を省略する。

尚、以上説明した実施の形態では、筒状の移動規制体４０又は環状の移動規制体６０を設けたが、その他、移動規制体４０，６０は螺子軸６の軸線と直交する方向の断面が略Ｃ字形、略内歯形、略い字形であってもよく、その形態は特に制限されない。

また、以上説明した実施の形態では、ラジアル軸受として玉軸受を用いたが、その他、転がり軸受であってもよい。

また、以上説明した実施の形態では、螺子軸６を回転させるための駆動源として電動モータを用いたが、その他、螺子軸６を回転させるための駆動源及び動力伝達機構は特に制限されない。

また、本発明に係る直線作動機は、物体の昇降、吊下げ／吊上げに使用される他、物体の横引き等に使用することもできる。

１ハウジング
２電動モータ（駆動源）
４第１の玉軸受（ラジアル軸受）
４１外輪
４２内輪
５第２の玉軸受（ラジアル軸受）
５１外輪
５２内輪
６螺子軸
６６ナット（当接体）
７作動体
１０第２移動規制体
２０第３移動規制体
４０，６０移動規制体

Claims

同心上の軸長方向へ離隔した位置に第１及び第２のラジアル軸受を収容保持してあるハウジングと、該ハウジング内の前記ラジアル軸受夫々にその一端側が回転自在に支持されている螺子軸と、該螺子軸に相対回転を可能に螺合されている作動体とを備え、前記螺子軸の前記ラジアル軸受夫々よりも一端側が駆動源に連動連結され、前記螺子軸の回転により前記作動体を往復動可能にしてある直線作動機において、
前記二つのラジアル軸受間における前記螺子軸の周面及びハウジングの内面の一方に、前記ラジアル軸受夫々の内輪の端面に対向し、前記螺子軸に加わるスラスト荷重により該螺子軸が移動するのを規制すべき移動規制体を設けてあり、
前記ハウジングは、
前記駆動源側の第２のラジアル軸受における外輪の前記駆動源側端面に対向し、前記螺子軸の前記スラスト荷重による移動を規制する第２移動規制体と、
前記作動体側の第１のラジアル軸受における外輪の前記作動体側端面に対向し、前記螺子軸の前記スラスト荷重による移動を規制する第３移動規制体と
を有し、
前記螺子軸は、
前記第１のラジアル軸受よりも他端側に位置する螺子部と、
該螺子部から段部を経て一端側に延出し、延出端部に螺子溝を形成した前記螺子部よりも小径の第２の螺子部と、
該第２の螺子部に螺合しており、前記第２のラジアル軸受における内輪の前記駆動源側端面に当接する当接体と
を有し、
前記段部及び当接体の間に、前記第１のラジアル軸受の内輪、移動規制体及び第２のラジアル軸受の内輪が配置してあり、
前記当接体の捩込みによって前記第１のラジアル軸受の内輪を前記段部に押圧させ、前記当接体を前記第２のラジアル軸受の内輪に押圧させていること
を特徴とする直線作動機。
前記移動規制体は、前記内輪夫々の端面と非接触であることを特徴とする請求項１記載の直線作動機。
前記移動規制体は前記ハウジングと一体に成形されていることを特徴とする請求項１又は２記載の直線作動機。