JP6408997B2 - 運動シミュレータ用リニアアクチュエータ - Google Patents

Description

本願は、例えば、プラットホームの１人又は複数の乗員を一連のビデオ画像と同期して変位させる（位置をずらす）よう運動シミュレータに用いられ又は運動シミュレーションの際に用いられるリニアアクチュエータに関する。

〔関連出願の説明〕
本願は、２０１２年１１月３０日に出願された米国特許仮出願第６１／７３１，５７５号の優先権主張出願である。

ビデオ及びテレビ放映娯楽業界では、ビューワ又は視聴者の視聴して得られる実感又は体感を高めるための要求が増大している。したがって、視聴の際の画像及び音声を改良するための多くの革新的技術が登場している。運動シミュレーションも又、運動プラットホーム（例えば、シート（座席）、椅子）の運動を視聴の一連の画像と同期して生じさせるよう開発された。例えば、米国特許第６，５８５，５１５号明細書及び同第７，９３４，７７３号明細書は、運動をシートに与え、視聴して得られる実感又は体感を高めるよう創り出されたシステムの２つの例である。

電気機械式リニアアクチュエータは、通常、かかる運動プラットホームで用いられている。これらリニアアクチュエータは、多数回のストロークについて低い又は中程度の振動数で低い及び中程度の振幅の出力を生じさせることができなければならない場合が多い。さらに、これらリニアアクチュエータは、プラットホーム及びその乗員の重量の一部分を支えなければならない。その結果、これらリニアアクチュエータは、故障を生じがちな場合が多く又は保守ステップ又は補修を受けなければならない。かかる場合、この結果として、運動プラットホームの作動停止時間が生じる。したがって、補修及び／又は保守を容易にするようリニアアクチュエータの構成を単純化することが望ましい。

米国特許第６，５８５，５１５号明細書 米国特許第７，９３４，７７３号明細書

したがって、本発明の目的は、先行技術と関連した問題に取り組むリニアアクチュエータを提供することにある。

したがって、本発明によれば、リニアアクチュエータであって、両方向回転出力を生じさせるための出力シャフトを備えたモータと、モータに近位端部のところで連結されたケーシングとを有し、ケーシングは、少なくとも接合面を備えた内部キャビティ及び接合面の近位側に位置した端ぐり穴受座表面を有し、リニアアクチュエータは、ケーシングの内部キャビティ内に設けられたねじ山付きシャフトと、ケーシングの近位部分内で内部キャビティ内に設けられた少なくとも１つの軸受とを更に有し、少なくとも１つの軸受は、端ぐり穴受座表面内に受け入れられ、リニアアクチュエータは、モータの出力シャフトをねじ山付きシャフトに結合するカップリング組立体を更に有し、カップリング組立体は、モータからの回転出力を受け取る少なくとも第１のカップリングコンポーネント及び回転出力をねじ山付きシャフトに伝達するよう第１のカップリングコンポーネントに結合された少なくとも第２のカップリングコンポーネントを含み、リニアアクチュエータは、ケーシングの内部キャビティと摺動関係をなして配置されていて、ケーシングに対して並進運動を行う摺動管と、摺動管内に設けられていて、摺動管と一緒に動くトラベリングナットとを更に有し、トラベリングナットは、ねじ山付きシャフトの回転運動を摺動管の並進に変換するようねじ山付きシャフトに作動的に係合し、リニアアクチュエータは、軸受、ねじ山付きシャフト、トラベリングナット及び摺動管を含む一体形被動組立体ユニットを更に有し、軸受、ねじ山付きシャフト、トラベリングナット及び摺動管は、一体形被動組立体を近位端部を経てケーシングの内部キャビティから全体として引き出すことによって取り外し可能であるよう互いに相互に連結されていることを特徴とするリニアアクチュエータが提供される。

さらに、第１の実施形態によれば、第２のカップリングコンポーネントは、円筒形ヘッドを有し、円筒形ヘッドの円筒形周囲は、軸受の内レースの表面に当接している。

さらに又、第１の実施形態によれば、円筒形ヘッドは、近位側に開かれていて第１のカップリングコンポーネントの一部分を受け入れる内部キャビティを有する。

さらに又、第１の実施形態によれば、第１のカップリングコンポーネントは、１対のフィンガを含み、１対のフィンガは、内部キャビティ内に突き出ている。

さらに又、第１の実施形態によれば、カップリング組立体は、１対のフィンガと内部キャビティ内に設けられた１対の突起との間に十字形のインターフェースを含む。

さらに又、第１の実施形態によれば、十字形インターフェースは、フィンガの硬度及び突起の硬度よりも低い硬度を有する。

さらに又、第１の実施形態によれば、管状シャフト支持体が円筒形ヘッドから遠位側に突き出ており、管状シャフト支持体は、ねじ山付きシャフトの近位端部を受け入れる。

さらに又、第１の実施形態によれば、ピンが管状シャフト支持体をねじ山付きシャフトの近位端部に回転可能にロックする。

さらに又、第１の実施形態によれば、ケーシングは、接合面と端ぐり穴受座表面との間に端ぐり穴クリアランスを有し、接合面、端ぐり穴クリアランス及び端ぐり穴受座表面は、ケーシングの近位端部からのシングルエンド形機械加工法によって機械加工され、摺動管は、端ぐり穴クリアランス内に配置された近位フランジを有し、端ぐり穴クリアランスは、遠位側の方向における摺動管の運動を止める遠位停止部を備えている。

さらに又、第１の実施形態によれば、ケーシングは、端ぐり穴受座表面の近位側に位置した端ぐり穴肩を有し、接合面、端ぐり穴受座表面及び端ぐり穴肩は、ケーシングの近位端部からのシングルエンド形機械加工法によって機械加工されている。

さらに又、第１の実施形態によれば、端リングは端ぐり穴肩内に受け入れられた状態でケーシングに解除可能に固定され、軸受は、端ぐり穴受座表面と端リングとの間に保持されている。

さらに又、第１の実施形態によれば、少なくとも１つの案内が接合面から内方に突き出ると共に少なくとも１つの案内チャネルが摺動管内に設けられ、少なくとも１つの案内は、接合面に対する摺動管の回転を阻止するよう少なくとも１つの案内チャネル内に受け入れられている。

さらに又、第１の実施形態によれば、少なくとも１つの案内チャネルは、少なくとも１つの案内との接触によってケーシングに対する摺動管のストロークを制限するよう寸法決めされている。

さらに又、第１の実施形態によれば、少なくとも１つの低摩擦性スリーブが内部キャビティ内の接合面に当てた状態で設けられ、摺動管は、並進運動を行っているとき、少なくとも１つの低摩擦性スリーブに当たった状態で摺動する。

さらに又、第１の実施形態によれば、端インターフェースが摺動管の遠位端部のところに位置し、端インターフェースは、リニアアクチュエータを台座又は地面に連結する連結手段を有する。

さらに又、第１の実施形態によれば、接合面及び端ぐり穴受座表面は、ケーシングの近位端部からのシングルエンド形機械加工法によって機械加工されている。

本発明の第２の実施形態によれば、リニアアクチュエータを分解する方法であって、モータをリニアアクチュエータの残部のケーシングの近位端部に連結している締結具を取り外すステップと、モータをリニアアクチュエータの残部から引き離すステップと、被動組立体ユニットをリニアアクチュエータのケーシング内に保持している保持コンポーネントを取り外すステップと、被動組立体ユニットを、近位端部を経てケーシングの内部キャビティから全体として引き出すステップとを含み、被動組立体ユニットは、少なくとも、被動組立体ユニット内で互いに相互に連結された軸受、ねじ山付きシャフト、トラベリングナット及び摺動管を含むことを特徴とする方法が提供される。

さらに第２の実施形態によれば、ケーシングからの被動組立体ユニットの引き出しに先立って、摺動管の遠位端部のところに位置する端インターフェースを取り外す。

さらに又、第２の実施形態によれば、ケーシングからの被動組立体ユニットの引き出しに先立って、少なくとも１つの案内を引っ込めて摺動管との係合状態から離脱させる。

本発明の運動シミュレータ用リニアアクチュエータの分解組立て図であり、群の主要な組立体を示す図である。 構造的群から取り出された状態の図１のリニアアクチュエータの被動群の主要組立体の分解組立て図である。 構造的群から取り出された状態の図２のリニアアクチュエータの被動群の主要組立体の部分断面分解組立て図である。 図１のリニアアクチュエータの分解組立て図であり、種々のコンポーネントを示す図である。

図面を参照し、特に図１及び図２を参照すると、運動シミュレータに用いられる形式のリニアアクチュエータが符号１０で示されている。リニアアクチュエータ１０は、地面と運動プラットホーム（即ち、支持面、椅子、シート、フライトシミュレータ／コンパートメント等）との間に用いられて運動プラットホームを一連の画像及び音声、例えば映画、テレビ放映イベント、ビデオ、ビデオゲーム、シミュレーション、触覚イベント等の一部と同期して変位させるのに好適である。図示の実施形態のリニアアクチュエータ１０は、運動コントローラ又は運動信号（例えば、メディアプレーヤ、Ｄシネマプロジェクタ、インターネット等）、即ち、実施されるべき特定の運動を表すコードの任意他の適当な且つ適応型の源によって駆動される電気機械式リニアアクチュエータである。運動信号は、リニアアクチュエータ１０のモータを駆動するよう適当なフォーマットでリニアアクチュエータ１０に送られる。一実施形態では、アクチュエータ１０のうちの少なくとも２つは、シートを支持してこれを地面に対して変位させるよう同時に用いられる。したがって、リニアアクチュエータ１０は、この軸方向に沿って並進出力を生じさせる。以下、軸方向に言及する場合、これは、別段の指定がなければ、リニアアクチュエータ１０の長手方向軸線を意味している。

リニアアクチュエータ１０は、３つの群（即ち、３つの部分、３つのサブアセンブリ等）、即ち、モータ群１２、構造的群１４及び被動群１６の組立体である。

モータ群１２は、運動信号を電気フォーマットで受け取り、そして受け取った運動信号に対応した回転運動を生じさせる。したがって、モータ群１２は、運動信号の源に接続されている。

構造的群１４は、被動群１６を収容すると共にモータ群１２を被動群１６に作動的に連結している。さらに、構造的群１４は、図示の実施形態の場合のように、リニアアクチュエータ１０と運動プラットホームとの間のインターフェースであるのが良い。

被動群１６は、モータ群１２からの回転運動を直線運動に変換し、この被動群は、リニアアクチュエータ１０の出力である。被動群１６は、図示の実施形態の場合のように、リニアアクチュエータ１０と地面又は台座との間のインターフェースであるのが良い。

モータ群１２

図１及び図２を参照すると、モータ群１２のコンポーネントが詳細に示されている。分かりやすくする目的で、モータ群１２のコンポーネントは、２０〜２９の符号が付けられている。

モータ群１２は、電気モータ２０を含む。電気モータ２０は、信号を電気運動信号に比例した回転出力でいずれかの円形方向にダイレクトドライブ方式で変換するよう電気運動信号を受け取る形式の両方向モータである。したがって、電気モータ２０は、出力シャフト２１を備えている。一例を挙げると、電気モータ２０は、考えられるオプションのうちで、ダナハー（Danaher ）モータである。この種の電気モータは、一例として提供されており、任意他の適当な形式のモータを使用することができる。

モータ２０の本体は、出力シャフト２１に隣接して位置する連結フランジ２２を有している。連結フランジ２２は、貫通ボア２３（例えば、ねじ立て貫通ボア）を備え、締結具、例えばボルト（図示せず）、ワッシャ等がかかる貫通ボアを通って用いられてモータ２０を構造的群１４に連結することができる。任意適当な形式の連結手段をフランジ２２及び締結具の代替手段として用いることができる。

図示の実施形態では、モータカプラ２４が出力シャフト２１と一体となるように（例えば、止めねじ等によって）出力シャフト２１に連結されている。それ故、モータカプラ２４は、出力シャフト２１と一緒に回転する。モータカプラ２４は、以下に説明するように被動群１６に結合されるが、或いは、変形例として、被動群１６の一部であっても良い。カプラ２４は、結合のため、軸方向に突き出た１対のフィンガ２５を有している。フィンガ２５は、カプラ２４を被動群１６に結合する上で考えられる一形態である。

構造的群１４

図１〜図４を参照すると、構造的群１４のコンポーネントが詳細に示されている。分かりやすくする目的で、構造的群１４のコンポーネントは、４０〜４９の符号が付けられている。

構造的群１４は、カバー、ハウジング等とも呼ばれるケーシング４０を含む。図示の実施形態では、ケーシング４０は、モノリシック（継ぎ目のない一体となっている）部品である。ケーシング４０は、これがモータ群１２を被動群１６にインターフェースすると共に更にリニアアクチュエータ１０を運動プラットホームにインターフェースすることができるので、リニアアクチュエータ１０の主要な構造コンポーネントである。図５で分かるように、ねじ立て連結ボア４１がケーシング４０の端フェースのところに設けられており、これらねじ立て連結ボアは、モータ２０が図２に示された仕方でケーシング４０の近位端部に連結されると、電気モータ２０の貫通ボア２３と整列するよう円周方向に互いに間隔を置いて配置されている。ケーシング４０は、運動プラットホームとのリニアアクチュエータ１０のインターフェースである場合があるので、他の連結手段、例えばねじ立てボア４２Ａやねじ部品（ねじ山付き締結具）とナット４２Ｂがケーシング４０の表面に設けられるのが良い。

図３を参照すると、ケーシング４０は、被動群１６の一部を収容する内部キャビティ４３を備えている。内部キャビティ４３は、種々の区分の状態にセグメント化されているのが良く、種々の区分は、端ぐり穴状のシーケンスで配置されている。かかる一区分は、継手４４及びケーシング４０の開放遠位端部４４Ａによって画定されている。接合面４４は、被動群１６の可動コンポーネントを摺動させる表面である。

次の区分は、クリアランス表面４５によって画定されると共にクリアランス肩４５Ａによって接合面４４から隔てられており、それ故、この区分は、接合面４４と端ぐり穴状の関係をなしている。クリアランス表面４５は、障害物のない状態で被動群１６のコンポーネントを移動させることができる空所を形成している。

さらに別の次の区分が受座表面４６によって画定されると共に受座肩４６Ａによってクリアランス表面４５から隔てられており、それ故、この区分は、クリアランス表面４５と端ぐり穴状の関係をなしている。受座表面４６は、以下に説明するように被動群１６の軸受のための受座を形成している。

最終の区分は、ケーシング４０の近位端部に向かって開いており、この最終区分は、別のクリアランス表面４７によって画定されている。クリアランス表面４７は、クリアランス肩４７Ａによって受座表面４６から隔てられており、それ故、このクリアランス表面は、受座表面４６と端ぐり穴状の関係をなしている。

４つの互いに異なる区分（即ち、受座表面４４、及び端ぐり穴クリアランス表面４５、受座表面４６及び他のクリアランス表面４７）を説明したが、内部キャビティ４３は、これよりも少ない区分を有しても良いことが指摘される。例えば、内部キャビティ４３は、多くとも、肩によって隔てられた接合面４４及び受座表面４６を有しても良い。これら２つの表面相互間の機械加工は、接合面４４がピストン継手の一部であるので、精密且つ正確でなければならず、他方、受座表面４６は、ピストン継手の運動を伝達する軸受を受け入れる。

観察されることとして、４つの互いに異なる区分は、最も遠位側の区分、即ち接合面４４の区分から最も近位側の区分、即ちクリアランス表面４７の区分まで直径が順次増大しており、それにより、内部キャビティ４３を単一の端部（シングルエンド）のところに挿入されたツール類により機械加工可能である。さらに、これら区分は、互いに同心であるのが良い。ケーシング４０の内部キャビティ４３が単一の端部、即ちケーシング４０の近位端部から機械加工されるので、クランプセットアップを変更することなく、内部キャビティ４３を機械加工することが可能である。換言すると、金属製のブロックを互いに異なるツールヘッド（例えば、漸増する直径のツールヘッド）が肩によって隔てられた種々の区分の上述の端ぐり穴状の幾何学的形状に達するようにするためには、１回だけクランプすれば良い。例えば、内部キャビティ４３は、プランジフライス加工又は穴あけによって機械加工可能であり、その際、ケーシング４０は、内部キャビティ４３の機械加工全体を通じて、同一のクランプセットアップ内に位置する。運動シミュレーションの精度が性質上高いことに起因して、内部キャビティ４３のシングルエンド形機械加工法は、ケーシング４０の内部を機械加工する上で費用効果の良い仕方となっている。ケーシング４０の外部について、公差は、内部についてと同じほど厳密でなくても良く、それにより、ケーシング４０の外部を鋳造しても良く又はクランプセットアップ変更後に機械加工しても良い。また、端ぐり穴を第２のクランプセットアップ又は適当なＮＣ機械を用いてケーシング４０の遠位端部から機械加工することが可能である場合がある。しかしながら、かかる端ぐり穴は、受座表面４６と関連して接合面４４について必要な精密な寸法を必要としない場合がある。というのは、これら２つの表面は、リニアアクチュエータ１０の出力を生じさせるために用いられるからである。

図２〜図４を参照すると、スリーブ４８が以下に説明するように被動群１６の摺動コンポーネントのインターフェースとして作用するよう接合面４４に嵌められるのが良い。それ故、スリーブ４８は、比較的低い摩擦係数について比較的高い硬度を有する材料、例えばIgus（登録商標）又はIglide（登録商標）材料（例えば、Ａ−５００）で作られる。しかしながら、リニアアクチュエータ１０をスリーブ４８なしで作動させることが想定される。ただし、接合面４４及び以下に説明する摺動管について適当な適合性のある材料が選択されることを条件とする。案内４９が接合面４４を貫通して内部キャビティ４３内に突き出ている。案内４９の端部は、ケーシング４０の内部キャビティ４３内に位置し、これら端部は、直線運動を保証するよう、即ち被動群１６の摺動コンポーネントについて回転防止案内としての役目を果たすよう被動群１６の摺動コンポーネントのための案内として役立つ。さらに、案内４９は、リニアアクチュエータ１０のストロークを制限するストッパとして働くことができる。図示の実施形態では、案内４９は、ケーシング４０の外部から接近可能なボルト頭を備えたボルトである。

被動群１６

図１〜図４を参照すると、被動群１６のコンポーネントが詳細に示されている。分かりやすくする目的で、被動群１６のコンポーネントは、６０を超える符号が付けられている。

被動群１６は、ピストンとも呼ばれる摺動管６０を含む。摺動管６０は、被動群の主要な可動コンポーネントである。摺動管６０は、ケーシング４０の内部キャビティ４３内に嵌め込まれており、この摺動管は、接合面４４上のスリーブ４８と摺動接触関係をなすよう寸法決めされている。それ故、摺動管６０は、ケーシング４０の内部キャビティ４３内で軸方向に動くことができ、その結果、摺動管６０の遠位端部が可変距離だけケーシング４０の遠位端部から突き出ることができるようになっている。

したがって、図示の実施形態では、インターフェース６１がケーシング４０の外側で摺動管６０の遠位端部のところに設けられている。インターフェース６１が下方に向いた状態でリニアアクチュエータ１０が差し向けられる場合、インターフェース６１は、地面又は台座インターフェースであるのが良い。例えば、インターフェース６１は、地面の上に直接位置しても良く又は継手の一部であっても良い。変形例として、インターフェース６１が上方に向けられた状態でリニアアクチュエータ１０が差し向けられる場合、インターフェース６１は、例えば継手によって運動プラットホームに連結される（例えば、受座又は受座フレームの下側に）。インターフェース６１は、継手の一部として、地面上に直接、運動プラットホームに対して直接用いられるべき任意適当なコンポーネントを受け入れるようになったねじ立てボアを備えたキャップ６２を有するものとして図示されている。キャップ６２は、支持プラグ６３の端部のところに位置し、このキャップは、ボルト６３Ａによってプラグ６３に取り付けられている。支持プラグ６３は、摺動管６０の内部キャビティ６４内に部分的に受け入れられ、この支持プラグは、側方のねじ等によって摺動管６０に固定されるのが良い。キャップ６２及び支持プラグ６３は、とりわけ、摺動管６０の端部のところのインターフェース６１として使用できる一解決手段である。

図３を参照すると、内部キャビティ６４は、摺動管６０の全長を伸長させた状態で示されている。内壁６５が内部キャビティ６４の内側に設けられており、この内壁は、軸方向に対して横方向平面内に位置している。中央ボア６６が内壁６５内の中央に配置されている。中央ボア６６は、ねじ立てされたものとして示されている。

摺動管６０の外面には、１対の案内チャネル６７が形成されている。案内チャネル６７は、軸方向に平行である。作動にあたり、案内４９の端部が案内チャネル６７内に受け入れられる。図示の実施形態では、摺動管６０は、１対の案内チャネル６７を備え、案内チャネル６７は、摺動管６０の直径方向反対側に設けられている。しかしながら、これよりも多い又は少ない数の案内チャネル６７を用いることができ、この場合、対応した数の案内４９が設けられる。

摺動管６０は、その近位端部のところに位置したフランジ６８を備えるのが良い。作動中、フランジ６８は、クリアランス表面４５によって画定された区分内で内部キャビティ４３内に配置される。フランジ６８の外径は、クリアランス表面４５のところの内部キャビティ４３の内径よりも小さい。したがって、一実施形態では、クリアランス表面４５とフランジ６８とは接触しない。フランジ６８は、例えば案内４９を取り外した場合に、摺動管６０がケーシング４０から不用意に取り出されるのを阻止することができる。フランジ６８は又、ケーシング４０に対する摺動管６０の伸長範囲を制限するようクリアランス肩４５Ａに当接することができる。

トラベリングナット６９が摺動管６０に固定されている。図示の実施形態では、トラベリングナット６９は、ねじ山付き端部を有し、このトラベリングナットは、摺動管６０と一体に動くようこのねじ山付き端部によって摺動管６０の内壁６５のねじ立てボアにねじ連結されている。トラベリングナット６９は、親ねじ（即ち、ねじ山付きシャフト）の回転を摺動管６０の並進に変換するよう親ねじと一緒に作動する任意適当な形式の機構体であって良い。例えば、トラベリングナット６９は、ボールねじユニットである。適当なボールねじユニットの１つは、戻り管を備えたＮＳＫ転動ボールねじ、例えば、ＲＮＣＴ型ボールナットである。しかしながら、転動ボールねじの代替手段として、他の多くの形式のトラベリングナット６９が考えられる。例えば、トラベリングナットは、摺動管６０の一体形部分（例えば、モノリシック機械加工部品）であるのが良い。

図３を参照すると、ねじ山付きシャフト７０（即ち、親ねじ、ボルト）がトラベリングナット６９と作動係合状態にある。ねじ山付きシャフト７０は、電気モータ２０の回転出力を摺動管６０に伝達するよう電気モータ２０に結合されている。ねじ山付きシャフト７０は、トラベリングナット６９と適合性のある螺旋軌道を有する。トラベリングナット６９は、摺動管６０に固定されているので、しかも摺動管６０が案内４９と案内チャネル６７との相互作用に起因して並進運動に制限されているので、ねじ山付きシャフト７０の回転の結果として、トラベリングナット６９の並進が生じる。

ねじ山付きシャフト７０は、並進運動しないよう保持された状態で、その長手方向軸線（実質的に軸方向に平行である）回りに回転するようケーシング４０に回転可能に連結されている。したがって、軸受７１が受座表面４６によって画定されたケーシング４０の区分内に嵌め込まれており、軸受７１は、例えば軸受７１と肩４６Ａとの間にスペーサリング７１Ａが設けられた状態で肩４６Ａに当てられている。軸受７１は、玉軸受けであっても良く転がり軸受であっても良く玉なし軸受であっても良く、任意適当な形式の軸受であっても良い。

シャフト支持体７２がシャフト７０を軸受７１に相互連結している。図示の実施形態では、シャフト支持体７２は、鋳造され成形されると共に／或いは機械加工されたモノリシック金属片である。シャフト支持体７２は、シャフト７０の近位端部を受け入れる環状本体を有する。シャフト支持体７２は、例えばシャフト７０とシャフト支持体７２との間に半径方向に配置された止めねじによってシャフト７０に固定され、それによりシャフト支持体７２は、シャフト７０と一緒に回転する。シャフト支持体７２は、遠位フランジ７３及び近位ヘッド７４を有している。ヘッド７４は、軸受７１の内レースの内径に一致した外径を有し、軸受７１は、ヘッド７４に取り付けられた状態でフランジ７３に当接する。ヘッド７４の寸法設定は、軸受７１とシャフト支持体７２との間の遊びを減少させ又はなくすよう軸受７１と適当な嵌まり具合（例えば、締り嵌め、圧力嵌め）を実現するよう選択される。

ヘッド７４は、近位側に開かれていて、モータカプラ２４に結合されるようにするためのシャフトカプラを形成したキャビティ７５を有している。１対の突起７６が開放キャビティ７５内に設けられており、これら突起は、電気モータ２０からの回転出力をシャフト７０に伝達するために電気モータ２０のモータカプラ２４のフィンガ２５に結合される。継手インターフェース７７が開放キャビティ７５内に受け入れられている。継手インターフェース７７は、十字形であり、それ故、４つのクリアランスを構成しており、これらクリアランスのうちの２つは、フィンガ２５を受け入れ、クリアランスのうちの他の２つは、突起７６を受け入れる。継手インターフェース７７の４つのクリアランスは、フィンガ３５及び突起７６との遊びを最小限に抑え又はゼロにするよう寸法決めされている。しかしながら、継手インターフェース７７は、比較的硬質の材料で作られるが、その硬度は、モータカプラ２４及びシャフト支持体７２に用いられる金属材料の硬度よりは低い。例えば、継手インターフェース７７は、高密度ポリマー材料で作られる。リニアアクチュエータ１０が図１〜図４に示されている仕方で組み立てられると、継手インターフェース７７は、モータカプラ２４とヘッド７４との間で開放キャビティ７５内に捕捉状態に保持されるが、これらモータカプラ及びヘッドのいずれにも固定されない。それ故、継手インターフェース７７は、例えばモータ２０の出力シャフト２１とねじ山付きシャフト７０が完全に整列していない場合であってもモータカプラ２４とヘッド７４との間に或る程度の整列の自由度の実現を可能にする。それ故、継手インターフェース７７は、モータカプラ２４とシャフト支持体７２との間にユニバーサル（自在）状の継手を形成する。

外部保持リング７８がヘッド７４の外面に設けられたチャネル７９内に受け入れられている。チャネル７９は、軸受７１をフランジ７３と外部保持リング７８との間に実質的に軸方向遊びがない状態で軸方向に捕捉状態に保持するようフランジ７３から間隔を置いて配置されている。外部保持リング７８は、軸受７１をシャフト支持体７２に固定する上で想定される数種類の解決手段のうちの１つであり、他の解決手段は、ねじ立てリング、ナット等である。

図３で最も良く理解されるように、軸受７１、開放キャビティ７５、モータ２０の出力シャフト２１とねじ山付きシャフト７０との間に継手を形成する種々のコンポーネント、即ちモータカプラ２４のフィンガ２５、突起７６及び継手インターフェース７７は全て、受座表面４６によって画定されたケーシング４０の軸方向区分内に位置している。この軸方向区分は、比較的幅が狭い。というのは、この軸方向区分は、軸受７１の厚さにほぼ等しいからである。さらに、フィンガ２５、軸受７１、突起７６及び継手インターフェース７７は全て、リニアアクチュエータ１０の軸方向に対して横方向である共通平面内に位置している。フィンガ２５、ヘッド７４、突起７６及び継手インターフェース７７は全て、軸受７１の中央内に配置されている。

端リング８０が被動群１６の近位端部のところに配置され、この端リングは、軸受７１の外レースに当接している。端リング８０は、被動群１６の種々のコンポーネントをケーシング４０内に捕捉状態に保持する。締結具８１、例えばボルトの頭は、クリアランス表面４７によって画定されたケーシング４０の区分内に位置すると共に肩４７Ａに当接している。締結具８１の頭は、端リング８１が動いてケーシング４０から軸方向に出るのを妨げる。

リニアアクチュエータ１０の種々のコンポーネントの構成を説明したからには、その分解及び次の再組立てについて説明する。

上述したようなリニアアクチュエータ１０は、３つの群、即ちモータ群１２、構造的群１４、及び被動群１６が各々、リニアアクチュエータ１０を分解する際に個々に取り扱われることが必要な複数個の取り外し部品ではなく、全体として操作することができる疑似一体形組立体ユニットであることが可能であるように構成されている。したがって、リニアアクチュエータ１０の分解及び再組立ての際、被動群１６の組立体ユニットを減少した数のステップで構造的群１４内に挿入し又はこれから分離することができる。というのは、被動群１６を一度に１つのコンポーネントずつ取り外さなくてもすむからである。

モータ群１２をリニアアクチュエータ１０の残部から取り外すため、モータ２０をフランジ２２及び貫通ボア２３を介して連結している締結具を取り外す（例えば、ねじ戻して外す）。これら締結具をいったん取り外すと、出力シャフト２１に取り付けられているモータカプラ２４を含むモータ群１２を方向Ａで示されているように軸方向にケーシング４０から引き離す。ケーシング４０は、運動プラットホームに固定されているのが良く、又、ケーシング４０は、モータ群１２を取り外すために運動プラットホームから分離される必要のないことが指摘される。ただし、モータ群１２をリニアアクチュエータ１０の残部から取り外すのに十分な余地が存在することを条件とする。一実施形態によれば、交換用モータ２０が、リニアアクチュエータ１０を迅速に補修するために利用可能であり且ついつでも構造的群１４及び被動群１６に連結される状態にあるのが良い。モータ２０は、プロセッサに配線・接続されているので、モータ１２を交換しなければならない場合、モータ２０をプロセッサから切り離さなければならない。さらに、リニアアクチュエータ１０の補修又は保守をしなければならない場合、電気による事故を回避するための注意が払われなければならない。

モータ群１２をいったん取り外すと、内部キャビティ４３の近位開口端部が図２に示されているように露出される。被動群１６の主要組立体ユニットを取り外すことができる。被動群１６の主要組立体ユニットを取り外すため、内部キャビティ４３内に突っ込んでいるストッパ４９をねじ戻してチャネル６７との係合から離脱させなければならない。観察されることとして、ストッパ４９は、これらがチャネル６７から十分に取り出されることを条件として、ケーシング４０に連結されたままであっても良い。このステップは、ストッパ４９に対応したツールを用いて実施されるのが良く、ツールは、図示の実施形態に関して、ドリル、ねじ回しであるのが良い。他の場合、ストッパ４９は、例えば停止がフランジ６８によって行われる場合、（この場合、チャネル６７は、摺動管６０の遠位端部までずっと延びているのが良い）存在しなくても良く、或いは取り出される必要がない場合がある。

また、キャップ６２は、キャップ６２が図１〜図４の場合のように内部キャビティ４３の直径よりも大きな外径を有する場合、摺動管６０から取り外されなければならない。キャップ６２は、ボルト６３Ａによって支持プラグ６３に連結されている。したがって、ボルト６３Ａを緩めることによって、キャップ６２を方向Ｂで軸方向に引き抜くことができる。幾つかの場合、キャップ６２は、リニアアクチュエータ１０の外部に位置した継手の一部であり、この構成は、キャップ６２を摺動管６０から取り外すための幾つかの追加の操作を必要とする場合があり或いは必要としない場合がある。

ケーシング４０の近位端部から、端リング８０を取り外す。端リング８０を取り外すため、ボルト８１をケーシング４０とのねじ係合から取り外す。端リング８０をいったん取り外すと、ストップ４９が抜き取られると共にキャップ６２が引き外された状態で、被動群１６の主要組立体ユニットを方向Ａに引くことにより、又は変形例として、ケーシング４０を方向Ｂに引き離すことにより、ケーシング４０との摺動係合状態から全体として引き離すのが良い。その結果、摺動管６０、支持プラグ６３、トラベリングナット６９、ねじ山付きシャフト７０、軸受７１及びシャフト支持体７２を含む主要組立体ユニットは、全体として出てくる。一実施形態によれば、交換用組立体ユニットがリニアアクチュエータ１０を迅速に補修するために利用可能であり且ついつでもケーシング４０内に挿入できる状態にあるのが良い。

リニアアクチュエータ１０を再組立てするため、逆のステップを実施する。

リニアアクチュエータ１０の分解及び次の再組立てを説明したからには、その作業について説明する。

この作業は、インターフェース６１が地面に向いているように差し向けられたものとしてのリニアアクチュエータ１０について行う。

摺動管６０の位置がケーシング４０に対して既知なので、リニアアクチュエータ１０を最初に較正する。これは、任意適当な方法によって実施でき、かかる方法としては、リニアアクチュエータ１０をターンオンしたときにプラットホームコントローラによって制御される較正運動が挙げられる。

電気モータ２０は、運動信号を受け取り、それ故、選択された方向に運動信号に比例した回転出力を生じさせる。回転出力は、出力シャフト２１を通って出力シャフトとねじ山付きシャフト７０との間の結合を介してねじ山付きシャフト７０に伝達される。

摺動管６０及びトラベリングナット６９は、ねじ山付きシャフト７０の回転を軸方向に沿う摺動管６０の並進に変換する。摺動管６０は、地面又は台座に連結されているので、結果として生じる作用は、地面又は台座に対するモータ２０及びケーシング４０の並進運動であろう。運動プラットホームは、モータ２０又はケーシング４０に連結されているので、運動プラットホームは、モータ２０及びケーシング４０と共に動くことになる。例えば運動プラットホームと地面／台座とリニアアクチュエータ１０との間の継手の存在によって、地面／台座とモータ２０／ケーシング４０と摺動管６０のうちの任意のもの相互間には追加の自由度が存在する場合のあることが指摘される。

場合によっては、摺動管６０は、運動プラットホームに連結され、一方、モータ２０及びケーシング４０は、地面又は台座に固定される。かかる場合、運動プラットホームは、摺動管６０と共に動くことになる。

Claims (17)

1. リニアアクチュエータであって、
   両方向回転出力を生じさせるための出力シャフトを備えたモータと、
   前記モータに近位端部のところで連結されたケーシングであって、前記ケーシングは、少なくとも接合面を備えた内部キャビティ及び前記接合面の近位側に位置した接合受座表面を有している、前記ケーシングと、
   前記ケーシングの前記内部キャビティ内に設けられたねじ山付きシャフトと、
   前記ケーシングの近位部分内で前記内部キャビティ内に設けられた少なくとも１つの軸受であって、前記少なくとも１つの軸受は、前記接合受座表面内に接して受け入れられる、前記少なくとも１つの軸受と、
   前記回転出力を前記ねじ山付きシャフトに伝達するために前記モータの前記出力シャフトを前記ねじ山付きシャフトに結合するカップリング組立体と、
   前記ケーシングの前記内部キャビティと摺動関係をなして配置されていて、前記ケーシングに対して並進運動を行う摺動管と、
   前記摺動管に連結し、前記摺動管と一緒に動くトラベリングナットであって、前記トラベリングナットは、前記ねじ山付きシャフトの回転運動を前記摺動管の並進に変換するよう前記ねじ山付きシャフトに作動的に係合する、前記トラベリングナットと、
   前記摺動管の遠位端部に位置し、前記リニアアクチュエータを台座又は地面に連結する連結手段を備える端インターフェースと、
   前記軸受、前記ねじ山付きシャフト、前記トラベリングナット及び前記摺動管を少なくとも含む一体形被動組立体ユニットであって、前記軸受、前記ねじ山付きシャフト、前記トラベリングナット及び前記摺動管は、前記一体形被動組立体ユニットを前記近位端部を経て前記ケーシングの前記内部キャビティから全体として引き出すことによって取り外し可能であるよう互いに相互に連結されている、前記一体形被動組立体ユニットと、を有しているリニアアクチュエータ。
2. 前記カップリング組立体は、前記モータからの前記回転出力を受け取る少なくとも第１のカップリングコンポーネント及び前記回転出力を前記ねじ山付きシャフトに伝達するよう前記第１のカップリングコンポーネントに結合された少なくとも第２のカップリングコンポーネントを備え、第２のカップリングコンポーネントは、円筒形ヘッドを有し、前記円筒形ヘッドの円筒形周囲は、前記軸受の内レースの表面に当接している、請求項１記載のリニアアクチュエータ。
3. 前記円筒形ヘッドは、近位側に開かれていて前記第１のカップリングコンポーネントの一部分を受け入れる内部キャビティを有する、請求項２記載のリニアアクチュエータ。
4. 前記第１のカップリングコンポーネントは、１対のフィンガを含み、前記１対のフィンガは、前記内部キャビティ内に突き出ている、請求項３記載のリニアアクチュエータ。
5. 前記カップリング組立体は、前記１対のフィンガと前記内部キャビティ内に設けられた１対の突起との間に十字形インターフェースを含む、請求項４記載のリニアアクチュエータ。
6. 前記十字形インターフェースは、前記フィンガの硬度及び前記突起の硬度よりも低い硬度を有する、請求項５記載のリニアアクチュエータ。
7. 前記円筒形ヘッドから遠位側に突き出た管状シャフト支持体を更に有し、前記管状シャフト支持体は、前記ねじ山付きシャフトの近位端部を受け入れる、請求項２〜６のうちいずれか一に記載のリニアアクチュエータ。
8. 前記管状シャフト支持体を前記ねじ山付きシャフトの前記近位端部に回転可能にロックするピンを更に有する、請求項７記載のリニアアクチュエータ。
9. 前記接合受座表面に、端ぐり穴が形成され、前記ケーシングは、前記接合面と前記接合受座表面との間に端ぐり穴クリアランスを有し、前記接合面、前記端ぐり穴クリアランス及び前記接合受座表面は、前記ケーシングの前記近位端部からのシングルエンド形機械加工法によって機械加工され、前記摺動管は、前記端ぐり穴クリアランス内に配置された近位フランジを有し、前記端ぐり穴クリアランスは、遠位側の方向における前記摺動管の運動を止める遠位停止部を備えている、請求項１〜８のうちいずれか一に記載のリニアアクチュエータ。
10. 前記ケーシングは、前記接合受座表面の近位側に位置した端ぐり穴肩を有し、前記接合面、前記接合受座表面及び前記端ぐり穴肩は、前記ケーシングの前記近位端部からのシングルエンド形機械加工法によって機械加工されている、請求項１〜９のうちいずれか一に記載のリニアアクチュエータ。
11. 前記端ぐり穴肩内に受け入れられた状態でケーシングに解除可能に固定された端リングを更に有し、前記軸受は、前記接合受座表面と前記端リングとの間に保持されている、請求項８記載のリニアアクチュエータ。
12. 前記接合面から内方に突き出た少なくとも１つの案内及び前記摺動管内に設けられた少なくとも１つの案内チャネルを更に有し、前記少なくとも１つの案内は、前記接合面に対する前記摺動管の回転を阻止するよう前記少なくとも１つの案内チャネル内に受け入れられている、請求項１〜１１のうちいずれか一に記載のリニアアクチュエータ。
13. 前記少なくとも１つの案内チャネルは、前記少なくとも１つの案内との接触によって前記ケーシングに対する前記摺動管のストロークを制限するよう寸法決めされている、請求項１２記載のリニアアクチュエータ。
14. 前記内部キャビティ内の前記接合面に当てた状態で設けられた少なくとも１つの低摩擦性スリーブを更に有し、前記摺動管は、並進運動を行っているとき、前記少なくとも１つの低摩擦性スリーブに当たった状態で摺動する、請求項１〜１３のうちいずれか一に記載のリニアアクチュエータ。
15. 前記接合面及び前記接合受座表面は、前記ケーシングの前記近位端部からのシングルエンド形機械加工法によって機械加工されている、請求項１〜１４のうちいずれか一に記載のリニアアクチュエータ。
16. リニアアクチュエータを分解する方法であって、
    モータを前記リニアアクチュエータの残部のケーシングの近位端部に連結している締結具を取り外すステップと、
    前記モータを前記リニアアクチュエータの残部から引き離すステップと、
    被動組立体ユニットを前記リニアアクチュエータの前記ケーシング内に保持している保持コンポーネントを取り外すステップと、
    摺動管の遠位端部に位置する端インターフェースを取り外すステップと、
    前記被動組立体ユニットを、前記近位端部を経て前記ケーシングの内部キャビティから全体として引き出すステップとを含み、前記被動組立体ユニットは、少なくとも、前記被動組立体ユニット内で互いに相互に連結された軸受、ねじ山付きシャフト、トラベリングナット及び摺動管を含む、方法。
17. 前記ケーシングからの前記被動組立体ユニットの引き出しに先立って、少なくとも１つの案内を引っ込めて前記摺動管との係合状態から離脱させるステップを更に含む、請求項１６記載の方法。