JPH02278051A - リニアアクチュエータ及びその製造方法 - Google Patents

リニアアクチュエータ及びその製造方法

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JPH02278051A
JPH02278051A JP1201461A JP20146189A JPH02278051A JP H02278051 A JPH02278051 A JP H02278051A JP 1201461 A JP1201461 A JP 1201461A JP 20146189 A JP20146189 A JP 20146189A JP H02278051 A JPH02278051 A JP H02278051A
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JP
Japan
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housing
rod
actuator
cavity
space
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JP1201461A
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English (en)
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Dov Rosenthal
ロゼンタール　ドヴ
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De Haan Mechatronics BV
Original Assignee
De Haan Mechatronics BV
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はリニアアクチュエータ、換言すれば。
２つの地点の構造物を互いに向かうようにまた離れるよ
うに直線状に移動できる制御機構を備えたアクチュエー
タ、並びに前記アクチュエータのハウジングの製造方法
に関する。
（従来の技術） 種々のかかるリニアアクチュエータは、例えば液圧、空
気圧、および機械式の、例えば、機械式のナツトに螺着
したロッドを具備したものが知られている。本発明の目
的は、例えばリニアアクチュエータに直接接続された電
動機により操作し易く、設計上簡単で、摩耗しないで滑
らかな運転および長寿命を確保するために永続的な潤滑
を容易にできる簡単なリニアアクチュエータを製造する
ことである。
（発明の概要および作用、効果） この目的のため、本発明によるアクチュエータは、雌ね
じ山を具備した空洞部（筒状穴）を備えたハウジングを
有し、ハウジングの前記ねじ山に係合させた雄ねじ山を
具備したねじ手段を内蔵し、ねじ手段がハウジングを越
えて延びているロッドに接続された状態で、これらの部
材の一方（例えば前記ねじ手段）を他方（例えば前記ハ
ウジング）に対して回転させることにより相互の軸方向
変位を行うようにされ、ハウジングとロッド（ねじ手段
を具えている）が、相互に直線状に移動できる部材並び
に直線移動を得るためにロッドおよびハウジングを相互
に回転させるための手段に、それらを接続する手段を有
することを特徴とする。
ハウジングの空間は、好ましくは外側に対して封止され
た空間の一部を形成し、前記空間の一部は液体潤滑剤を
収容する。従って、オイルがアクチュエータの外に流出
するという理由により頻繁な保守と補充を必要とするグ
リースで潤滑する必要はなくなる。
ロッドが一端のみでハウジングから突出する場合、オイ
ルが一端で流出することを防止するために行うハウジン
グのシールは何ら問題がなく、ただロッドがハウジング
から突出する他端にパツキン箱または同様のシールを設
ける必要があるのみである。
従って、ハウジング内の、潤滑剤を充填する全容量は、
ナツト（ねじ手段）の片側におけるピストンロッドがハ
ウジングの容量変化を引き起こすため、当然に内部のナ
ツトの軸方向位置により変化する。
この理由のため、本発明によれば、外側に対して封じ込
まれた空間は穴の外側に少なくとも１つの空間を含ませ
るべきであり、該空間はハウジングの壁の開口により空
洞部内の空間に接続されることを提案する。
従って、設計が良ければ、ハウジングの内部は常に潤滑
剤を完全に満たしておくことができ、もしこれらの開口
およびハウジング外側のこの空間が十分に高位置にあれ
ば、空気は一部ハウジング内に侵入できない。
これらの部材の位置および場所に関係なくするために１
本発明による好適な実施例においては、空洞部の外側の
前記空間の少なくとも一部分に弾性且つ可撓性の壁部材
により境界を設けることが良い。この壁部材は、幾らか
過剰の圧力下で潤滑剤を一定に保持することができ、空
気がハウジングに侵入することなく、ハウジングの外に
流出したり内部に流入しなければならないような潤滑剤
の容量に適用できる。
この可撓性壁部材は、ハウジングの全周を取り巻きハウ
ジングの外側の前記空間を外部で境界を形成するホース
タイプの部材としてよい、しかしながら、特にこれには
不利益がある。何故ならば、前記可撓性壁部材は脆弱で
あってそれ自体を保護しなければならず、熱絶縁を高め
ることになり、そのためアクチュエータは適正に冷却さ
れず、不都合にも熱くなる恐れがあるからである。
これらの不利益の起こらない、特に好ましい実施例では
、ハウジングが１つまたはそれ以上の空室を有し、該各
空室が空洞部の外側にこのような空間を形成し、弾性且
つ可撓性の要素が前記空間に配設されるものの、空室内
側の前記空間に潤滑剤を満たしこれで外側を取り巻いた
剛性の外壁を有する。
この流体としてガスが選択されれば、可撓性要素が封入
できる。空洞部内部の潤滑剤の容量変化に応じ、可撓性
要素に存在するガスは多少なりとも圧縮される。
可撓性要素は、好ましくはハウジングの長手方向に長尺
のホースとして設計され、ハウジングにおける空室の固
定壁内側にうまく保護された状態で横たえられると、断
面が小さく非常に強靭なものとなり得、また長寿命とな
し得、一方、空洞部の正規の壁および空室の外壁が金属
製で熱をよく伝達し、したがって冷却を維持でき、所望
なれば外部の冷却フィンを介して冷却作用が改良される
。
ホース（前記可撓性要素）には一端をシールし他端を周
囲の環境に接続する手段を設けるのが好ましい、ここで
の周囲環境は外気でも、また水であってもよい。
ホースがロッドの後退中に圧縮されるとき、ホース内部
の空気（または水）は逃げることができる。
これは、完全封鎖でガスを充填されたホースで起きるタ
イプの圧力増加を防止する。この結果もまた。ロッドの
全行程範囲に亘るアクチュエータの動作を一定にし、し
たがって封鎖されたガス充填ホースで起きる恐れのある
圧力変動によって影響されることはない。
冷却作用を改良するために冷却フィンをハウジングに設
けることができる。これらのフィンは。
好ましくは穴の軸線に対し平行に走る。その場合、ハウ
ジングは押出しにより一体部材として形成できる。
特に、アクチュエータが液体潤滑剤で満たされる実施例
において、ねじ山における摩耗が僅かであることが保証
される。それでも、摩耗は起きる可能性があり、アクチ
ュエータの位置決め精度にとって重要であり、このいか
なる摩耗も補償できるようにするために、ねじ手段を１
つまたはそれ以上の横断刻み目により部分的または完全
に分割する手段が設けられ、その場合、螺着ねじがねじ
手段の一方の軸方向部材に係合し、圧力下で、最初に述
べた軸方向部材から前記横断刻み目により分離されたね
じ手段のもう１つの部材に対して。
あるいは前記他方の部材に固定されハウジングを越えて
延びているロッドに対して押圧し、穴のねじ山における
ねじ手段のクリアランスを設定するためにねじ手段の部
材の軸方向距離を僅かに変化させることができるように
なっている。
ハウジングとナツトの相対的な回転を得るために、電動
機は前記ロッドの周囲に、あるいは該ロッドに同列上に
設けられる。電動機はここでは固定構造部材により支持
され、一方、電動機から離反して対面するハウジングの
端部は、アクチュエータにより変位されるべき構造部材
に連結される。
ロッドを例えば電動機の駆動シャフトに連結するために
、ロッドを囲繞し両端から半径方向に貫通して内部を走
るスリ′ットを有するスリーブによってロッドを延長部
材に連結する手段が設けられ、前記延長部材はスリーブ
の他端に係合し、一方、雄ねじスリーブのまわりのナツ
トはロッドおよび延長部材を把持する。
アクチュエータの精度は、ねじ山を製作できる精度にも
左右される。ここでは特に空洞部における雌ねじ山が注
目するに値する。ここにおいて旋盤を用いてねじ山を設
けることが知られている。
ここではカッターまたはジャーナルツールは、空洞部内
に固定できる支持材の端部に取付けねばならない、かか
るカッター支持材は理想的でなく。
そのためそれによって切削されるねじ山の精度を高くで
きない。
この点に関し、本発明によれば、雌ねじ付ハウジングを
製作する場合、該ハウジングは歯の谷底の直径より大き
い直径をもつ空洞部を具備し、心軸が空洞部に同軸状に
配設されるとともに製造されるべき雌ねじ山と反対の形
状をもつ雄ねじを設けら九、そして流体の硬化可能な化
合物が心軸と空洞部の外壁との間に注入され、化合物が
硬化され、その後心軸がねじ戻されて取り外されること
により、さらに改良できる。
心軸は、所望の雌ねじ山と反対に形成する雄ねじ山の製
造において公知の方法で非常に正確に加工できる。従っ
て、成形で得られる雌ねじ出も。
それに応じて正確である。
実質的には、容易に成形可能であり硬化後表面の摩擦係
数が低く寸法的に非常に安定しているプラスチック、例
えばエポキシ樹脂を使用するのが好ましい、膨張係数に
おいてハウジングとの差異が僅少であり、ハウジングの
良好な冷却がハウジングと樹脂との間の応力を非常に小
さく維持できるので、膨張の差異による問題はまったく
生じなし１゜ プラスチックの許容可能応力は、一般的に、ねじ手段に
使用される金属のものより小さい、従って、可能な限り
最大の強度をもつアクチュエータを得るためには、ねじ
手段のねじ歯とこれの軸線に沿ったハウジングの寸法比
率は１つに限ることなく、それらの許容可能な材料の応
力のものに対しておおよそ逆比にできる。
（実施例） 以下、本発明につき図面を参照しながら説明する。
第１図と第２図に示したアクチュエータはハウジング１
を有し、該ハウジングはチューブ４７と。
内部にねじ山２を設は例えばプラスチック製にできるス
リーブ４８とから成る。ハウジング１内にあるロッド４
のねじ山３はハウジングのねじ山２に係合している１図
示の通り、スリーブ４８がプラスチック製であれば、前
記スリーブのねじ山２はロッドのねじ山３より厚い歯を
もつことができる。
ロッド４の非ねじ切り部分５の直径は、ねじ山３の内径
より僅かに小さく、そのためハウジング１とロッド４を
相対的に回転させることによりそれらを長手方向に相対
的に変位できる。ロッド４はパツキン箱５０を介しハウ
ジング１の外側のカバー６を通じて外部に移送される。
ハウジング１とロッド４によって境界を形成された全体
空間は液体潤滑剤４６で満たされ、そのため潤滑が常に
確保される。カバー６はボルト（図示せず）によりケー
ス７に固定され、シールはここでバッキング５１により
確保される。
ロッド４の非ねじ切り部分５の直径は好ましくは可能な
限り大きく選定される。このようにして、座屈および振
動に関してロッドの可能な限り最大の安定性が得られる
。
二硫化モリブデンを含有するオイルは潤滑剤として好ま
しい、ここにおいて、二硫化モリブデンの層がねじ山の
表面に形成され、その結果、噛合うねじ山表面間の直接
接触が避けられる。
第１ａ図に示した変更例において、プラスチックハウジ
ングのねじ山がロッドのねじ山より厚い歯で設計される
。
ハウジング１はさらに、冷却フィン８を外側に設けたケ
ース７により囲繞される。ハウジング１は、流路９，１
０が前記内部に配置されている場所を除き、外部をケー
ス７の内部に極く近接して位置している。これらの流路
と同レベルにおいて、ハウジング１は空洞部１１．１２
を具備しており、そのためハウジング１におけるロッド
４の移動中、潤滑剤はこれらの空洞部１１．１２を通し
流路９．ｌＯの内外に流れる。流路９，１０はさらに空
室１３．１４に接続されており、該空室はケースの長手
方向に走り、ハウジング１の外に押し出された潤滑剤を
受入れることができる。前記空室におけるホースｉｓ、
　１ｓは工程でプレスされた当て物である。ホース１５
．’１６は片側をニップル１７に接続されており。
そのため空気はホースの内部から逃げることができる。
逆に、ロッド４がハウジングの外に移動されるとき、空
気はホースの内部に逆流入することができ、したがって
潤滑剤はハウジング１内に逆流入する。
ハウジング１の端部材１は、潤滑剤を流出または流入さ
せる空洞部をまったくもっていない、これは、ロッド４
が内部または外部に移動するときねじ山３がこれらの領
域の１つに達するまではハウジング１とロッド４の相対
的な移動が漸次減速されるという有利な効果をもつ。
第３図に示したアクチュエータは、さらに雌ねじ山１９
を具備したハウジング１８を有し、該雌ねじ山１９によ
りハウジング１８にあるナツト４５のねじ山２０がロッ
ド２１に係合する。ハウジング１８は、実質上全長に沿
って空洞部２２を具備し、該空洞部はハウジング１８と
該ハウジングを囲繞する弾性ベローズ４９との間に潤滑
剤４６を通させることを意図している。ベローズ４９は
外側をケース２３により保護され、該ケース２３自体は
潤滑剤に接触しない。ナツト４５を取付けたロッド２１
の変位移動に応じて、ベローズ４９は多少膨張し互いに
対面するベローズ４９とハウジング１８の側部間の空間
に潤滑剤を引き取る。ロッド２１はパツキン箱５２およ
びカバー２５を通って外部に摺動される。
第４図と第５図はナツト４０の可能な実施例を示す、こ
の実施例においては、ねじ山の摩耗、製作公差および不
正確さによって起きるいかなる遊びも補償できる。この
実施例は、一部分が外周に沿って延びているスリット２
６を有する。これは、スリット２６の両側に配置された
２つの半割ナツト２７゜２８が制限された程度まで軸方
向に相対的に移動できるこ・とを意味する。半割ナツト
２７．２８のこの相対的な移動性を得るために、半割ナ
ツト２８はロッド２１に固定されている。中空２９に螺
合されているのは調整ねじ３０であり、該調整ねじはロ
ッド２１の端面に配設されたスリット３２内にテーパ付
端部３１を突入させている。この調整ねじ３０のアジャ
ストにより、半割ナツト２７は半割ナツト２８から離れ
るように多少押される。ナツト４０はスリット２６によ
り完全に分割することも可能であり、勿論、ピストンロ
ッドに現われていないナツトの部材を他の部材に例えば
シャフトの全外周における滑りピンにより軸方向に移動
可能なように接続する手段を設けねばならない。
第６図と第７図は、ロッド４，２１を延長部材（または
モータシャフト）３４に接続することを目的とした可能
性のある連結スリーブ３３を示す。このスリーブは両端
部に軸方向に走るスリット３５を具備する。このスリー
ブは、連結されるべきロッドまたはシャフトの外径から
離れて横たわる。このスリーブの内径は、連結されるべ
きロッドまたはシャフトの外径より僅かに大きいので、
スリーブをロッドまたはシャフト上を容易に押すことが
できる。ナツト３７．３８は前記連結スリーブの雄ねじ
山３６上に配設される。これらのナツト３７．３８をそ
れぞれ対として互いに向かう方向にしっかりと締付ける
ことにより、半径方向内方に指し向けられた力は、歯元
の面の傾斜により、スリット３５間に形成されたリップ
３９上に付勢される。従って、これらのリップは強力に
内方に押圧されるので、それらはそれぞれロッド４，２
１およびシャフト３４を把持する。
第８図は、アクチュエータ３９ａの可能な適用例を示す
。アクチュエータ３９ａは、片側を、そのケースに取付
けたナツト４０により、矢印４１の方向に前後移動され
る要素４２に固定され、他の側を、第６図および第７図
のものと同様の連結器具４３により、ヒンジで支持され
た電動機４４に固定される。
電動機を矢印４５の方向に正逆転させることにより、ア
クチュエータ３９ａの適当な伸長または短縮が得られ、
それによって要素４２を所望方向に前後移動させること
ができる。
第９図に示した第３の実施例において、ハウジングとケ
ースは押出しセクション６０の形態で一体になっている
。長平方向に走る冷却フィン５３は、外側に配設されて
いる。空洞部５４は、雄ねじ付ねじ手段５５に噛合うこ
とのできるねじ山を内部に設けている。空洞部５４は、
さらに空洞部５６．５７により空室５８に接続され、該
空室には可撓性ホース５９が配設されている。空室の空
洞部の５６．５７は可能な限り離れて配置され、雨空洞
部５６．５７が潤滑剤の逆流でホース５９により同時に
遮断されることがないようになっている。
【図面の簡単な説明】
第１図は、第２図の線１〜■に沿った第１実施例のアク
チュエータの断面、第１ａ図は、ねじ山の変更例、第２
図は、第１図の線■〜■に沿った断面、第３図は、第２
実施例の断面、第４図は、ナツトの断面、第５図は、第
４図のナツトの図面、第６図は、カップリングの実施例
、第７図は、カップリングスリーブ、第８図は、アクチ
ュエータの適用例、第９図は、第３実施例の断面をそれ
ぞれ示す。 １　・・・ハウジング、　２．３　・・・ねじ山、４　
・・・ロッド、　５　・・・非ねじ切り部分。 ６　・・・外側のカバー　　７　・・・ケース、８　・
・・冷却フィン、　９．ｌＯ・・・流路、１ｍ、、１２
・・・空洞部、１３．１４・・・空室、１５、１６・・
・ホース、１７・・・ニップル、２６・・・スリット、
２７．２８・・・半割ナツト、３０・・・調整ねじ、３
１・・・テーバ付端部、３２・・・スリット、３９・・
・　リップ、４０・・・ナツト、４６・・・液体潤滑剤
、４７・・・チューブ、４８・・・スリーブ、４９・・
・弾性ベローズ、５０・・・パツキン箱、 パツキン、５２・・・パツキン箱、 冷却フィン、５４・・・空洞部、 じ手段、５６，５７・・・空洞部。 室、５９・・・可撓性ホース、 シゴン。 ５１　・・・ ５３　・・・ ５５・・・ね ５８・・・空 ６０・・・セフ

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）雌ねじ山を具備した空洞部（筒状穴）を備えたハ
    ウジングを有し、ハウジングの前記ねじ山に係合させた
    雄ねじ山を具備したねじ手段を内蔵し、ねじ手段がハウ
    ジングを越えて延びているロッドに接続された状態で、
    これらの部材の一方を他方に対して回転させることによ
    り相互の軸方向変位を行うようにされ、ハウジングとロ
    ッドが、相互に直線状に移動できる部材並びに直線移動
    を得るためにロッドおよびハウジングを相互に回転させ
    るための手段に、接続する手段を有することを特徴とす
    るリニアアクチュエータ。
  2. （２）ハウジング内の空間が、外部に対して封止され、
    液体潤滑剤を内蔵できる空間の一部を形成する請求項（
    １）記載のアクチュエータ。
  3. （３）外部に対し封止された空間が、空洞部の外側に少
    なくとも１つの空間を内包し、該空間がハウジングの壁
    に設けられた開口により空洞部の内部の空間に接続され
    た請求項（２）記載のアクチュエータ。
  4. （４）空洞部の外側の前記空間が、弾性且つ可撓性の壁
    部材により少なくとも部分的に境界を設けられた請求項
    （３）記載のアクチュエータ。
  5. （５）ハウジングが、各々空洞部の外側にかかる空間を
    １つ形成する１つまたはそれ以上の空室を有し、また弾
    性且つ可撓性の要素が前記空間に配設された状態で、流
    体を満たされるとともに空室外壁内側の前記空間にある
    潤滑剤により外側を取り囲まれた剛性外壁を有する請求
    項（４）記載のアクチュエータ。
  6. （６）弾性可撓性要素がガスを封入されるとともにガス
    が満たされた請求項（５）記載のアクチュエータ。
  7. （７）前記弾性可撓性要素が、空室を貫通して空洞部の
    長手方向に延びるホースである請求項（５）または（６
    ）記載のアクチュエータ。
  8. （８）前記ホースが一端を封鎖され他端を周囲環境に接
    続された請求項（７）記載のアクチュエータ。
  9. （９）ハウジングが外部冷却フィンを有する請求項（１
    ）ないし（８）のいずれかに記載のアクチュエータ。
  10. （１０）フィンが空洞部の軸線に対し直角に走り、空室
    が冷却フィンの外周付近に延びるもののそれを越えて突
    出しない請求項（５）、（６）、（７）、（８）または
    （９）記載のアクチュエータ。
  11. （１１）冷却フィンが空洞部の軸線に対し平行に走る請
    求項（５）、（６）、（７）、（８）または（９）記載
    のアクチュエータ。
  12. （１２）ねじ手段が１つまたはそれ以上の横断刻み目に
    より部分的または完全に分割され、空洞部のねじ山にお
    けるねじ手段のクリアランスを設定するようにねじ手段
    の部材の軸方向距離を僅かに変化できるようにするため
    に、ねじ山付ねじがねじ手段の一方の軸方向部分に係合
    し、圧力下で最初に述べた軸方向部分から前記横断刻み
    目により分離されたねじ手段のもう１つの部分に対して
    、あるいは前記他方の部分に固定されハウジングを越え
    て延びているロッドに対して押圧する請求項（１）ない
    し（１１）のうち１項に記載のアクチュエータ。
  13. （１３）ハウジングに対しロッドを回転するために、電
    動機が前記ロッドに、該ロッドのまわりに、あるいは該
    ロッドと１列上に配設される請求項（１）ないし（１２
    ）のうち１項に記載のアクチュエータ。
  14. （１４）ロッドがスリーブにより延長部材に連結され、
    該スリーブがロッドを囲繞し両端から半径方向に貫通し
    内部を走るスリットを有し、該延長部材がスリーブの他
    端に係合し、一方雄ねじ付スリーブのまわりのナットが
    ロッドで、および延長部材でスリーブを把持する請求項
    （１）ないし（１３）のうち１項に記載のアクチュエー
    タ。
  15. （１５）ハウジングが歯の谷底の直径より大きい直径を
    もつ空洞部を具備し、心軸が空洞部と同心状に配設され
    るとともに製造されるべき雌ねじ山に対し反対の形状を
    外部に具備し、次に液体の硬化可能な化合物が心軸と空
    洞部の外壁との間の空間に注入され、該化合物は心軸を
    ねじ戻して取外した後硬化される請求項（１）ないし（
    １４）のうち１項に記載のアクチュエータの雌ねじ山付
    ハウジングを製造する方法。
  16. （１６）ねじ手段が金属製であり、ねじ手段のねじの歯
    と該ねじ手段の軸線に沿ったハウジングの寸法の比率が
    １つに限らず、それらの許容可能な材料応力の比率に対
    しほぼ逆比である請求項（１５）の方法に従って製造さ
    れるハウジングを具備したアクチュエータ。
JP1201461A 1988-08-04 1989-08-04 リニアアクチュエータ及びその製造方法 Pending JPH02278051A (ja)

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