JP6322422B2

JP6322422B2 - アクチュエータ

Info

Publication number: JP6322422B2
Application number: JP2014004299A
Authority: JP
Inventors: 木本　政志; 政志木本
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 2014-01-14
Filing date: 2014-01-14
Publication date: 2018-05-09
Anticipated expiration: 2034-01-14
Also published as: JP2015132336A

Description

本発明は、対象物を案内するアクチュエータに係り、特に、一対の対象物を相対的に近接・離間するように直線的に案内するアクチュエータに関する。

従来より、例えばエレベータのドアのように対象物たるドアを相対的に近接・離間させてドアの開閉を行うアクチュエータとして種々の構造が知られている。

このようなアクチュエータは種々の構造が知られており、例えば、以下の特許文献１に示すように、ベルトやラック・ピニオンを用いて対象物を相対的に近接・離間させるように構成されている。

特開２００４−２１７３３８号公報

しかし、従来のアクチュエータによると、ベルトやラック・ピニオンなどを用いて対象物の相対的な近接・離間動作は実現することができるものの、ドアのような重量物を案内するために別途レールなどの案内手段が必要であり、装置全体の大型化を招き、大型化や部品点数の増加に伴う製造コストの抑制を図ることが難しいという問題があった。

本発明は、上記課題を解決するために成されたものであって、案内構造を一体に構成することで、アクチュエータの小型化及び製造コストの抑制を図ることができるアクチュエータを提供することを目的とする。

本発明に係るアクチュエータは、長手方向に沿って延設された軌道部材と、前記軌道部材に沿って直線運動可能に組み付けられる一対の移動部材と、前記軌道部材の前記長手方向と直交する幅内に回転軸が配置された歯車を回転駆動せしめる駆動部材と、前記歯車の回転運動を前記一対の移動部材を近接又は離間せしめる直線運動に変換する伝達部材を備えるアクチュエータであって、前記伝達部材は、前記軌道部材の前記長手方向と平行に延びる略中心軸上に配置されて前記移動部材に取り付けられる取付部と、前記取付部と平行に配置されるとともに、前記歯車の上端又は下端のいずれか一方に噛み合う直線状の歯部が形成された係合部と、前記取付部と前記係合部を連絡する連続部を備え、前記係合部は、前記歯車の上端及び下端とそれぞれ噛み合うことを特徴とする。

本発明によれば、伝達部材は、移動部材に取り付けられる取付部と、取付部と平行に配置されるとともに、歯車の上端又は下端のいずれか一方に噛み合う直線状の歯部が形成された係合部と、取付部と係合部を連絡する連続部を備え、係合部は、歯車の上端及び下端とそれぞれ噛み合うように構成しているので、移動部材を駆動せしめる駆動構造と、対象物の案内に伴う荷重を負荷する案内構造とを一体に構成することができ、アクチュエータ全体の小型化及び製造コストの抑制を図ることができる。

本発明の実施形態に係るアクチュエータを説明するための斜視図。本発明の実施形態に係る案内装置説明する側面図。本発明の実施形態に係る基板部材を説明するための斜視図。本発明の実施形態に係る伝達部材の斜視図。

以下、本発明に係るアクチュエータの実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本発明の実施形態に係るアクチュエータを説明するための斜視図であり、図２は、本発明の実施形態に係る案内装置を説明する側面図であり、図３は、本発明の実施形態に係る基板部材を説明するための斜視図であり、図４は、本発明の実施形態に係る伝達部材の斜視図である。

図１に示すように、本実施形態に係るアクチュエータ１は、長手方向に沿って延設された軌道部材１１と、該軌道部材１１に沿って直線運動可能に組み付けられる移動部材１２とを備える案内装置１０が左右に一組配置され、該案内装置１０，１０の間において軌道部材１１の長手方向と直交する軌道部材１１の幅内に回転軸が配置されるように取り付けられた歯車２１と、該歯車２１を回転駆動せしめる駆動部材２０とを備えている。また、案内装置１０，１０、歯車２１及び駆動部材２０は、基板部材４０に取り付けられており、基板部材４０は、固定対象に取付けられるとともに、基板部材４０の固定対象と対向する側に駆動部材２０が取り付けられ、対向する側の反対面に歯車２１および軌道部材１１が取り付けられている。駆動部材２０は電動のモータなど種々の要素を用いることができる。

駆動部材２０によって回転駆動される歯車２１は、上下端に係合する直線状の歯部３３を備える伝達部材３０，３０に噛み合って、回転運動を直線運動に変換しており、伝達部材３０が移動部材１２，１２に夫々組み付けられることで、一対の移動部材１２，１２を近接・離間するように同期して移動させることができる。なお、本明細書において上端、下端とは、図１における紙面の上下方向に沿った端部として以下の説明を行う。

伝達部材３０は、伝達部材３０の直線運動を支持する支持部材４６が直線状の歯部３３の形成された面の反対面に当接している。さらに、移動部材１２の位置を検出する検知部材５０を備えており、移動部材１２が検知部材５０の位置を越えて移動することがないように制御可能とされている。

図２に示すように、案内装置１０は、帯状金属板の上下端部（幅方向端部）を内向き円弧状に湾曲させて成形した内面長手方向に転動体転走溝１１ａを有する断面略Ｃ字状の軌道部材１１と、帯状金属板の上下端部（幅方向端部）を外向き円弧状に湾曲させて成形した外面長手方向に転動体転走溝１２ａを有する断面略Ｃ字状の移動部材１２と、軌道部材１１の転動体転走溝１１ａと移動部材１２の転動体転走溝１２ａの間に配列された複数の転動体１３とを備えている。

なお、図１に示すように、移動部材１２は、軌道部材１１の長手方向に往復運動するため、移動部材１２の長さは、軌道部材１１の長さよりも短く形成されている。また、軌道部材１１及び移動部材１２は、帯状金属板をプレス成型等によって形成されており、容易かつ安価に製造することができる。

転動体１３は、転動体１３の直径よりも若干小さな直径の孔が形成された保持器１４によって軌道部材１１の転動体転走溝１１ａと移動部材１２の転動体転走溝１２ａの間に回転自在に保持されている。なお、軌道部材１１の転動体転走溝１１ａと移動部材１２の転動体転走溝１２ａは、転動体１３の曲率半径よりも若干曲率の大きな単一の円弧に形成されている。また、保持器１４は、軌道部材１１の長手方向に沿って配置されると共に、移動部材１２よりも長く形成されている。

また、案内装置１０，駆動部材２０及び歯車２１は、基板部材４０に組み付けられており、基板部材４０に軌道部材１１を取り付けているので軌道部材１１，１１同士の平行を別途とる必要なく、容易かつ高精度に基台などに固定設置することができる。

図３に示すように、基板部材４０は、略中央部に形成された駆動部材取付部４２と、駆動部材取付部４２から左右方向に沿って延設された一対の軌道部材取付部４１,４１を備えている。

駆動部材取付部４２は、その中央部に歯車２１の回転軸が挿通されて駆動部材２０を取り付ける駆動部材取付孔４７が形成されている。また、軌道部材取付部４１の延設方向と略鉛直方向に延びる一対の支持部材取付部４５，４５を備えている。該支持部材取付部４５，４５には、円柱状の支持部材４６，４６が夫々組み付けられる。

また、軌道部材取付部４１の一端には、固定部４４が形成されており、該固定部４４を固定部４４に形成した取付孔を介して基台等の固定対象に螺合等することでアクチュエータ１を取付固定することができる。また、軌道部材取付部４１には、検知部材５０を取り付ける検知部材取付部４３が形成されている。検知部材５０は所謂位置センサを用いると好適であり、光センサや磁気センサなど、種々のセンサを適用することができる。

伝達部材３０は、軌道部材１１の長手方向と平行に延びる略中心軸上に配置されて移動部材１２に取り付けられる取付部３１と、歯車２１の上端または下端の一方の噛み合う直線状の歯部３３が形成されると共に、取付部３１に対して幅方向に水平移動するように取付部３１と平行に形成された係合部３２と、取付部３１と係合部３２を連絡する連続部３４を備えている。また、伝達部材３０は、歯車２１の上端または下端と噛み合うように一対設けられており、歯車２１の回転軸を対称点とする点対称に配置されている。このように、伝達部材３０は、軌道部材１１の略中心軸上に配置された取付部３１と、歯車２１と噛み合うように中心軸から水平移動した係合部３２を備え、取付部３１と係合部３２を一体に連結する連続部３４によって鉤状に形成されているので、案内構造と駆動構造とを一体に且つ小型に構成することができる。

なお、図４に示すように、取付部３１には、移動部材１２に伝達部材３０を組み付けるための固定孔３５と、案内する対象物を取り付ける取付孔３６が夫々設けられており、端部に検知部３７が形成されている。このように構成されることで、検知部材５０の位置に移動部材１２が至ると検知部材５０が検知部３７を検知し、当該情報を図示しない制御装置などにその情報を送る。

また、伝達部材３０は、合成樹脂で構成されると好適である。この場合、合成樹脂の反りや変形によって歯車２１と直線状の歯部３３の噛み合いが解除されないように、係合部３２の直線状の歯部３３が形成された面の反対面３２ａに支持部材４６が当接している。支持部材４６は伝達部材３０の直線運動を阻害しないように円柱状に形成されると好適である。なお、支持部材４６が反対面３２ａを支持する位置は反対面３２ａと接していれば長手方向のどこを支持しても構わないが、より確実に直線状の歯部３３と歯車２１の噛み合いを保持するために歯車２１の回転軸と支持部材４６の中心軸は鉛直方向に一直線となるように配置することが好ましい。

また、伝達部材３０は左右の移動部材１２,１２に夫々組み付けられているが、伝達部材３０は同一形状とすると好適である。このように、伝達部材３０を同一形状とすることで、製造コストの更なる抑制を図ることができる。

以上、説明したアクチュエータ１は、歯車２１の上下端と噛み合う伝達部材３０によって移動部材１２を近接及び離間自在に運動させて回転運動を直線運動に変換しているので、アクチュエータ全体の小型化を図ることができる。また、軌道部材１１と駆動部材２０とが同一線上に並んで配置されており、単一の駆動部材２０で一対の移動部材１２，１２を移動せしめていると共に、移動部材１２を駆動せしめる駆動構造と、対象物の案内に伴う荷重を負荷する案内構造とを一体に構成しているので、アクチュエータ全体を小型化することができ、製造コストの抑制を図ることができる。

さらに、係合部３２の直線状の歯部３３と歯車２１の噛み合いを保持するように係合部３２に当接して支持する支持部材４６を備えているので、負荷した荷重によって伝達部材３０が変形するなどすることによる直線状の歯部３３と歯車２１の噛み合いの解除を防止することができる。

また、移動部材１２の移動の始端又は終端の少なくとも一方を検知する検知部材５０を備えているので、移動部材１２の移動可能な範囲を越えて駆動部材２０が回転することで、直線状の歯部３３と歯車２１の噛み合いが外れることを防止することができる。

また、軌道部材１１や駆動部材２０を一体に組み付ける基板部材４０に構成部品を組み付けているので、左右に取り付けられた軌道部材１１，１１の水平だしなどを別途行うことなく、基台などに簡便且つ精度よく組み付けを行うことができる。

なお、上述した実施形態では、軌道部材１１を左右にそれぞれ配置した実施形態について説明を行ったが、単一の軌道部材１１を長手方向に一連に配置し、この軌道部材に一対の移動部材が組み付けられるとともに、固定対象に取り付けられ、軌道部材の固定対象と対向する側に駆動部材を取り付け、対向する側の反対面に歯車組み付けるように構成しても構わない。この場合、軌道部材１１に駆動部材２０を取り付ける駆動部材取付孔４７を設け、軌道部材１１と一体に駆動部材取付部４２や支持部材取付部４５を形成することで、基板部材４０を設けることなくアクチュエータを構成することができ、部品点数の削減による製造コストの抑制を図ることができる。また、この場合、単一の軌道部材１１に構成部品を組付けてアクチュエータを構成しているので、アクチュエータを固定対象に固定する場合の水平だしを行う必要がない。

なお、本発明は、上記実施形態に限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲において、種々の変更が可能である。例えば、本実施形態では、案内装置１０として軌道部材１１、移動部材１２を備える所謂スライドレールを例に説明を行ったが、案内装置１０はこれに限られず、例えば軌道部材に鞍乗状に組み付けられた移動ブロックを備えた直動案内装置を用いても構わない。

また、本実施形態では、案内装置１０を転動体１３が長手方向に沿って配置された形式について説明を行ったが、転動体１３を有さない摺動式又は転動体１３が有限又は無限循環する循環式を用いても構わない。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれうることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１アクチュエータ，１１軌道部材，１２移動部材，２０駆動部材，２１歯車，３０伝達部材，３１取付部，３２係合部，３３直線状の歯部，３４連続部，４０基板部材，４６支持部材，５０検知部材。

Claims

長手方向に沿って延設された軌道部材と、
前記軌道部材に沿って直線運動可能に組み付けられる一対の移動部材と、
前記軌道部材の前記長手方向と直交する幅内に回転軸が配置された歯車を回転駆動せしめる駆動部材と、
前記歯車の回転運動を前記一対の移動部材を近接又は離間せしめる直線運動に変換する伝達部材を備えるアクチュエータであって、
前記伝達部材は、前記軌道部材の前記長手方向と平行に延びる略中心軸上に配置されて前記移動部材に取り付けられる取付部と、前記取付部と平行に配置されるとともに、前記歯車の上端又は下端のいずれか一方に噛み合う直線状の歯部が形成された係合部と、前記取付部と前記係合部を連絡する連続部を備え、
前記係合部は、前記歯車の上端及び下端とそれぞれ噛み合うことを特徴とするアクチュエータ。
請求項１に記載のアクチュエータにおいて、
前記係合部の前記歯車と噛み合う面の反対面を支持する支持部材を備えることを特徴とするアクチュエータ。
請求項１又は２に記載のアクチュエータにおいて、
前記軌道部材及び前記駆動部材は、基板部材に組み付けられ、
前記基板部材は、固定対象に取付けられるとともに、前記基板部材の前記固定対象と対向する側に前記駆動部材が取り付けられ、前記対向する側の反対面に前記歯車および前記軌道部材が取り付けられることを特徴とするアクチュエータ。
請求項１又は２に記載のアクチュエータにおいて、
前記軌道部材は、一対の前記移動部材が組み付けられるとともに、固定対象に取り付けられ、前記軌道部材の前記固定対象と対向する側に前記駆動部材が取り付けられ、前記対向する側の反対面に前記歯車が取り付けられることを特徴とするアクチュエータ。