JP6370746B2 - 直線作動機 - Google Patents

Description

本発明は、物体を進退させる直線作動機に関する。

物体を移動させるために、以前より直線作動機が使用されている。特許文献１には、螺子軸及びボールを介して螺子軸に螺合したナットを有する直線作動機が開示されており、螺子軸の一端部に減速機を介してモータが連結している。

減速機は径方向に並んだ複数のギヤを備えており、螺子軸の一端部が減速機まで延設され、前記一端部はスラスト軸受によって支持されている。スラスト軸受は螺子軸の軸方向に並設されている。

また特許文献２には、ウォーム及びウォームホイールを有する減速機を使用した直線作動機が開示されている。この直線作動機は、螺子軸の中途部にウォームホイールが設けられた、いわゆるジャッキ式の直線作動機である。

特開２０１３−１６０３２８号公報 特開２０００−２５７６８９号公報

特許文献１に記載の直線作動機は、複数のギヤが径方向に並んでいるため、減速機が大型になり易く、また螺子軸の一端部を延設させて、スラスト軸受を軸方向に並設しているため、軸方向に長くなり易い。特許文献２に記載の直線作動機は、ウォーム及びウォームホイールを使用することによって、減速機は小型になるが、螺子軸の中途部にウォームホイールが設けられているため、対象物に直線作動機を設置した後に、螺子軸及びナット等を変更することができない。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、小型化することができ、また組み立て時において、螺子軸及びナット等を選択することができる直線作動機を提供することを目的とする。

本発明に係る直線作動機は、駆動源と、螺子軸、該螺子軸に転動体を介して螺合するナット部及び該ナット部に連結したロッドを有し、前記駆動源からの動力によって物体の移動を行う移動ユニットと、前記駆動源の動力を前記移動ユニットに伝達する減速機とを備える直線作動機において、前記減速機は、前記駆動源に連結したウォームと、該ウォームに噛合し、前記螺子軸の一端部に連結したウォームホイールと、該ウォームホイールを支持するスラスト軸受と、前記ウォームホイールに設けられた雌螺子部とを有し、前記螺子軸の一端部には前記雌螺子部に螺合した雄螺子部が設けられており、前記移動ユニットとは寸法の異なる第２移動ユニット又は前記移動ユニットが選択され、選択された前記移動ユニット又は第２移動ユニットの前記雄螺子部が前記雌螺子部に螺合していることを特徴とする。

本発明においては、ウォーム及びウォームホイールを使用して直線作動機の径方向への小型化を促進する。また螺子軸の一端部にウォームホイールを連結させ、ウォームホイールにスラスト軸受を設け、直線作動機の軸方向への短縮を促進する。また螺子軸の一端部に設けられた雄螺子部及び前記ウォームホイールに設けられた雌螺子部を介して、ウォームホイール及び螺子軸を連結させている。移動ユニット及び第２移動ユニット夫々の雄螺子部は、共通のウォームホイールの雌螺子部に螺合する。

本発明に係る直線作動機は、前記移動ユニットは、前記螺子軸、ナット部及びロッドを収容する収容筒と、前記ナット部の端部に設けられており、前記収容筒の内面を摺動する摺動部とを有することを特徴とする。

本発明においては、ロッドが伸長した場合でも、摺動部が収容筒に接触し、ロッドを支持する。

本発明に係る直線作動機は、前記ロッドの先端部及び前記移動ユニットにおける前記ロッドの反対側夫々に設けられており、物体を連結する連結具と、前記連結具夫々に設けられており、前記螺子軸に直交する同一方向に貫通した貫通孔と、前記貫通孔夫々に設けられたすべり軸受とを備えることを特徴とする。

本発明においては、すべり軸受を貫通孔に設けて、直線作動機が貫通孔を中心に回転した場合における焼き付けを防止する。

本発明に係る直線作動機は、前記移動ユニットは、前記螺子軸、ナット部及びロッドを収容する収容筒と、前記ナット部に設けられており、前記収容筒の内面を摺動する摺動部とを有し、前記ロッドの先端部及び前記移動ユニットにおける前記ロッドの反対側夫々に設けられており、物体を連結する連結具と、前記連結具夫々に設けられており、前記螺子軸に直交する同一方向に貫通した貫通孔と、前記貫通孔夫々に設けられたすべり軸受とを備え、前記ロッド及び収容筒は同軸的に配されており、前記ロッドの軸線上に、前記ロッドの先端部におけるすべり軸受、摺動部、スラスト軸受及び前記ロッドの反対側におけるすべり軸受が順に配されていることを特徴とする。

本発明においては、ロッド及び収容筒を同軸的に配し、ロッドの軸線上に、ロッドの先端部におけるすべり軸受、摺動部、スラスト軸受及び前記ロッドの反対側におけるすべり軸受を順に配して、直線作動機が貫通孔を中心に回転した場合における焼き付けの防止及びロッドの円滑な伸縮を両立させる。

本発明に係る直線作動機にあっては、ウォーム及びウォームホイールを使用することによって、直線作動機を径方向に小型化させることができ、また螺子軸の一端部にウォームホイールを連結させ、ウォームホイールにスラスト軸受を設けることによって、軸方向へ短縮させることができる。また螺子軸の一端部に設けられた雄螺子部及び前記ウォームホイールに設けられた雌螺子部を介して、ウォームホイール及び螺子軸を連結させている。移動ユニット及び第２移動ユニット夫々の雄螺子部は、共通のウォームホイールの雌螺子部に螺合するので、直線作動機の組み立て時において、ユーザのニーズに応じて、移動ユニット又は第２移動ユニットを選択することができる。

直線作動機を略示する平面図である。 図１に示すＩＩ−ＩＩ線を切断線とした断面図である。 直線作動機の動作を説明する説明図である。 移動ユニットの選択について説明する説明図である。

以下本発明を実施の形態に係る直線作動機を示す図面に基づいて説明する。図１は直線作動機を略示する平面図、図２は図１に示すＩＩ−ＩＩ線を切断線とした断面図である。

直線作動機は収容筒１を備え、該収容筒１に螺子軸２が同軸的に収容されている。螺子軸２の一端部には、後述する雌螺子部１２ｃに螺合する雄螺子部２ａが設けられている。雄螺子部２ａは収容筒１の一端部から軸方向に突出している。螺子軸２の他端部は収容筒１内に位置している。

螺子軸２には転動体（図示略）、例えばボールを介してナット部３が噛合している。螺子軸２は、筒状をなすロッド４に挿入されており、ナット部３の一端部にロッド４の一端部が外嵌している。ロッド４は収容筒１及び螺子軸２に対して同軸的に配置されている。

収容筒１の内周面に摺動する摺動リング８がナット部３の他端部（ロッド４の反対側の端部）に外嵌している。

収容筒１の他端部にはロッド４を支持する支持筒５が内嵌している。ロッド４の他端部は、支持筒５を通って、収容筒１の他端部から突出する。ロッド４の他端部には、物体と連結する第１連結具６が設けられており、該第１連結具６には第１貫通孔６ａが設けられている。該第１貫通孔６ａにはすべり軸受７が内嵌している。

前記雄螺子部２ａは減速機１０を介して駆動源、例えばモータ２０に連結している。減速機１０はケーシング１１を備え、該ケーシング１１内にウォームホイール１２が設けられている。ウォームホイール１２は筒状のボス部１２ａと、該ボス部１２ａの軸方向中央部に設けられたギヤ部１２ｂとを備える。ボス部１２ａの一端部内側に雌螺子部１２ｃが設けられている。ボス部１２ａの両端部夫々にスラスト軸受１３が設けられており、該スラスト軸受１３はウォームホイール１２を回転可能に支持している。

なおスラスト軸受１３は螺子軸２をも支持しており、そのため、従来のスラスト軸受１３よりも大型に設計され、剛性が大きくなっており、スラスト軸受１３の長寿命化を実現し、また許容スラスト荷重も大きくなっている。

ケーシング１１は開口１１ａを有し、該開口１１ａに雄螺子部２ａが位置するように、ウォームホイール１２は配されている。開口１１ａには取付板９が設けられており、該取付板９を介して収容筒１の一端部が減速機１０に取り付けられている。収容筒１の一端部に設けられた雄螺子部２ａは、取り外し可能に雌螺子部１２ｃに螺合している。

ロッド４の軸線上に、第１貫通孔６ａに内嵌したすべり軸受７、ナット部３、摺動リング８、二つのスラスト軸受１３、１３及び第２貫通孔１４ａに内嵌したすべり軸受１５が順に配されている。

モータ２０の回転軸（図示略）が収容筒１に対して直交するように、モータ２０は減速機１０に連結している。モータ２０の回転軸にはウォーム１６が設けてあり、ウォーム１６はウォームホイール１２のギヤ部１２ｂに噛合している。なおケーシング１１にはウォーム１６を取り付けるための取付部（図示略）がウォームホイール１２の周方向に複数設けられており、設置場所の空間に応じて、減速機１０に対するモータ２０の取り付け位置を変更することができる。

前記開口１１ａの反対側において、ケーシング１１には物体と連結する第２連結具１４が設けられており、該第２連結具１４には第２貫通孔１４ａが設けられている。該第２貫通孔１４ａにはすべり軸受１５が内嵌している。なお第１貫通孔６ａ及び第２貫通孔１４ａの軸方向は略同じであり、いずれも螺子軸２に直交する方向である。

モータ２０の正逆回転によって、ウォームホイール１２及び螺子軸２が正逆回転し、ナット部３が螺子軸２に沿って一方向又は他方向に直線的に移動するので、ロッド４が収容筒１から進出するか又は収容筒１に退入する。

なお図２おいて、取付板９よりも左側の構成、すなわち、収容筒１、螺子軸２、ナット部３、ロッド４、第１連結具６、摺動リング８及び支持筒５は、モータ２０からの動力によって物体の移動を行う移動ユニット３１を構成する（後述する図４参照）。

次にクランク機構又はリンク機構等の伝動機構４０が第１貫通孔６ａに回転可能に連結し、トラニオン金具又はクレビス金具等の金具が第２貫通孔１４ａに回転可能に連結している場合における直線作動機の動作について説明する。なお伝動機構４０は原点Ｏを中心にして回転する。

図３は直線作動機の動作を説明する説明図である。ロッド４の軸心の初期位置をＰ１とし、Ｐ１を基準として、第２貫通孔１４ａを中心にして、直線作動機が一方向に角度θ１回転した場合におけるロッド４の軸心の位置をＰ２とする。また伝動機構４０の初期位置をＱ１とし、Ｑ１を基準として、原点Ｏを中心にして、伝動機構４０が一方向に角度θ２回転した場合における伝動機構４０の位置をＱ２とする。

図３Ａに示すように、第１貫通孔６ａには伝動機構４０が回転可能に連結している。また第２貫通孔１４ａには金具（図示略）が回転可能に連結している。ロッド４の軸心はＰ１に位置し、伝動機構４０はＱ１に位置する。

図３Ｂに示すように、ロッド４が進出した場合、ロッド４は伝動機構４０を一方向に回転させる。略直角な伝動機構４０の回転に従って、直線作動機は第２貫通孔１４ａを中心にして一方向に回動する。ロッド４の軸心が初期位置Ｐ１から角度θ１回転し、位置Ｐ２まで移動した場合、伝動機構４０は初期位置Ｐ１に対して、略直角になる。すなわち、角度θ１は、初期位置Ｐ１を基準にしたロッド４の最大回転角度を示す。

図３Ｃに示すように、更にロッド４が進出した場合、直線作動機は第２貫通孔１４ａを中心にして他方向に回動し、ロッド４の軸心の位置はＰ２からＰ１に戻る。また伝動機構４０は更に一方向に回転し、図３Ａの初期位置Ｑ１から角度θ２回転し、位置Ｑ２まで移動する。角度θ２は、初期位置Ｑ１を基準にした伝動機構４０の最大回転角度を示す。ロッド４が退入する場合、直線作動機は上記動作と逆の動作を行う。

上記動作に示すように、モータ２０が正逆回転した場合、第２貫通孔１４ａにおいて、第２連結部と金具とが回転し、摺動するが、第２貫通孔１４ａにすべり軸受１５を設けてあるので、焼き付けの発生を防止することができる。

また第１貫通孔６ａにおいても、伝動機構４０と第１連結具６とが回転し、摺動するが、第１貫通孔６ａにすべり軸受７を設けてあるので、焼き付けの発生を防止することができる。

ロッド４が進出した場合、ロッド４及び第１連結具６の自重によって、ロッド４には支持筒５を支点にしたモーメントが作用する。このため、摺動リング８が設けられていない場合、ナット部３が収容筒１内周に接近し、ボールと螺子軸２又はナット部３との空隙が減少し、ナット部３が円滑に移動することができないおそれがある。

実施の形態に係る直線作動機は、摺動リング８をロッド４の軸線上に設けることによって、ボールと螺子軸２又はナット部３との空隙が減少することを防止し、ナット部３及びロッド４の円滑な移動を実現することができる。

またスラスト軸受１３はウォームホイール１２のみならず、螺子軸２をも支持しているので、螺子軸２を支持する為の軸受を別途設ける場合に比べて、直線作動機を軸方向に短縮させることができる。

またロッド４及び収容筒１を同軸的に配し、ロッド４の軸線上に、第１貫通孔６ａに設けたすべり軸受７、摺動リング８、スラスト軸受１３及び第２貫通孔１４ａに設けたすべり軸受１５を順に配することによって、直線作動機が第１貫通孔６ａ及び第２貫通孔１４ａを中心に回転した場合における焼き付けの防止及びロッド４の円滑な伸縮を両立させることができる。

図４は移動ユニットの選択について説明する説明図である。直線作動機の組み立て時において、作業者は移動ユニット３１又は第２移動ユニット３２を選択することができる。なお第２移動ユニット３２は移動ユニット３１とは寸法が異なる。以下の説明では、第２移動ユニット３２は移動ユニット３１よりも大型であるとするが、移動ユニット３１よりも小型であってもよい。

第２移動ユニット３２を構成する各部品は、雄螺子部２ａを除き、移動ユニット３１を構成する各部品よりも寸法が大きい。しかし雄螺子部２ａの寸法が同じなので、第２移動ユニット３２の雄螺子部２ａはウォームホイール１２の雌螺子部１２ｃに螺合し、第２移動ユニット３２を減速機１０に取り付けることができる。従って、組み立て時において、作業者は移動ユニット３１又は第２移動ユニット３２を選択し、選択した移動ユニット３１又は第２移動ユニット３２の雄螺子部２ａをウォームホイール１２の雌螺子部１２ｃに螺合させることができる。

またモータ２０及び減速機１０を共通化しているので、移動ユニット３１及び第２移動ユニット３２夫々に対応した専用のモータ２０及び減速機１０を製造する必要がない。そのため製造コストを削減することができる。またユーザがより寿命の長い直線作動機を要望している場合には、第２移動ユニット３２を減速機１０に取り付ければよく、ユーザの要望に対応し易い。

また第２移動ユニット３２においては、第１連結具６、第１貫通孔６ａ、第２連結具１４及び第２貫通孔１４ａも、移動ユニット３１よりも大きい。第１連結具６及び第２連結具１４とユーザ側の装置とは、連結部（例えば連結ピン）によって連結されるところ、第２移動ユニット３２においては、移動ユニット３１よりも大型の連結部によって連結することができる。すなわち、連結部の強度を大きくすることができる。

今回開示した実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。各実施例にて記載されている技術的特徴は互いに組み合わせることができ、本発明の範囲は、特許請求の範囲内での全ての変更及び特許請求の範囲と均等の範囲が含まれることが意図される。

１ 収容筒
２ 螺子軸
２ａ 雄螺子部
３ ナット部
４ ロッド
６ 第１連結具
６ａ 第１貫通孔
７、１５ すべり軸受
８ 摺動リング（摺動部）
１０ 減速機
１２ ウォームホイール
１２ｃ 雌螺子部
１３ スラスト軸受
１４ 第２連結具
１４ａ 第２貫通孔
１６ ウォーム
２０ モータ（駆動源）
３１ 移動ユニット
３２ 第２移動ユニット

Claims (4)

1. 駆動源と、螺子軸、該螺子軸に転動体を介して螺合するナット部及び該ナット部に連結したロッドを有し、前記駆動源からの動力によって、前記ナット部が前記螺子軸の軸方向に移動して、前記ロッドに連結した物体の移動を行う移動ユニットと、前記駆動源の動力を前記移動ユニットに伝達する減速機とを備える直線作動機において、
   前記減速機は、
   前記駆動源に連結したウォームと、
   該ウォームに噛合し、前記螺子軸の一端部に連結したウォームホイールと、
   該ウォームホイールを支持するスラスト軸受と、
   前記ウォームホイールに設けられた雌螺子部と
   を有し、
   前記螺子軸の一端部には前記雌螺子部に螺合した雄螺子部が設けられており、
   前記移動ユニットとは寸法の異なる第２移動ユニット又は前記移動ユニットが選択され、選択された前記移動ユニット又は第２移動ユニットの前記雄螺子部が前記雌螺子部に螺合しており、
   共通の前記雌螺子部に対して取り外し可能なように、前記移動ユニットの前記雄螺子部の寸法と、前記第２移動ユニットの前記雄螺子部の寸法とは同じにしてあること
   を特徴とする直線作動機。
2. 前記移動ユニットは、
   前記螺子軸、ナット部及びロッドを収容する収容筒と、
   前記ナット部の端部に設けられており、前記収容筒の内面を摺動する摺動部と
   を有することを特徴とする請求項１に記載の直線作動機。
3. 前記ロッドの先端部及び前記移動ユニットにおける前記ロッドの反対側夫々に設けられており、物体を連結する連結具と、
   前記連結具夫々に設けられており、前記螺子軸に直交する同一方向に貫通した貫通孔と、
   前記貫通孔夫々に設けられたすべり軸受と
   を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の直線作動機。
4. 前記移動ユニットは、
   前記螺子軸、ナット部及びロッドを収容する収容筒と、
   前記ナット部に設けられており、前記収容筒の内面を摺動する摺動部と
   を有し、
   前記ロッドの先端部及び前記移動ユニットにおける前記ロッドの反対側夫々に設けられており、物体を連結する連結具と、
   前記連結具夫々に設けられており、前記螺子軸に直交する同一方向に貫通した貫通孔と、
   前記貫通孔夫々に設けられたすべり軸受と
   を備え、
   前記ロッド及び収容筒は同軸的に配されており、
   前記ロッドの軸線上に、前記ロッドの先端部におけるすべり軸受、摺動部、スラスト軸受及び前記ロッドの反対側におけるすべり軸受が順に配されていること
   を特徴とする請求項１に記載の直線作動機。

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