JPH07115763A

JPH07115763A - リニア・アクチュエータ

Info

Publication number: JPH07115763A
Application number: JP28006193A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Kanehara; 原雅彦金
Original assignee: Three D Composites Research Corp
Current assignee: Three D Composites Research Corp
Priority date: 1993-10-13
Filing date: 1993-10-13
Publication date: 1995-05-02
Anticipated expiration: 2013-07-30
Also published as: JP2782036B2

Abstract

(57)【要約】【目的】一定角度づつ正逆任意の方向にステップ的に
回転できるステッピング・アクチュエータを利用し、高
推力で、保持トルクが大きく、小型、簡単、安価な装置
により出力部材を直線的にステップ駆動できるようにし
たリニア・アクチュエータを得る。【構成】ステッピング・アクチュエータの出力軸２４
に連結して回転駆動されるボールねじにより、それに螺
合してその軸線方向にガイドされる出力部材を直線的に
ステップ駆動する。ステッピング・アクチュエータは、
外側フレーム２１に保持されて軸線方向に独立して駆動
される正転及び逆転用の直進駆動部材２２Ａ，２２Ｂ
と、それらの内側の回転運動部材２３とを備える。回転
運動部材の表面には、交互に逆方向に傾斜し且つ端部に
おいて互いに連結して無端状とした２組の溝３２Ａ，３
２Ｂを設け、直進駆動部材には、その溝に弾性的に圧接
する突子３３Ａ，３３Ｂを設ける。また、上記溝には、
直進駆動部材の駆動方向の転換に伴って突子に順次隣接
する溝を選択させるための段差を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リニア・アクチュエー
タに関するものであり、さらに詳しくは、一定角度づつ
正逆任意の方向にステップ的に回転できるステッピング
・アクチュエータを利用して、出力部材を直線的にステ
ップ駆動できるようにしたリニア・アクチュエータに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から一般的に利用されているサーボ
モータ利用のリニア・アクチュエータでは、図７に示す
ように、サーボモータ２で減速機３を介して機体１に回
転自在に支持されたボールねじ４を回転駆動し、ボール
ねじ４が螺合するめねじを備えた出力部材６を、そのボ
ールねじ４に沿って機体１上を直線的に駆動するように
している。このようなリニア・アクチュエータでは、サ
ーボモータ２の回転角をエンコーダ５で検出しながら精
密に制御し、それによって出力部材６の位置が精度よく
制御される。

【０００３】このサーボモータ利用のリニア・アクチュ
エータでは、精密な制御が可能であるという利点を有し
ているが、高速小トルクのため、大トルクで駆動するた
めには上記減速機２が不可欠であり、また電源が切れる
と位置を失うため、停電停止型ブレーキが必要になるな
ど、装置が複雑で高価なものとなる。さらに、その装置
ばかりでなく、制御系も複雑で高価なものである。

【０００４】一方、上記サーボモータに代えてステッピ
ング・モータを用いる場合には、入力パルス毎に一定回
転づつ動くため、それに伴って出力部材をステップ的に
駆動することができるが、オープンループ制御では脱調
現象で動作が不確実になるという問題があり、また上記
サーボモータを用いる場合と同様に装置等が高価なもの
になる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の技術的課題
は、一定角度づつ正逆任意の方向にステップ的に回転で
きるステッピング・アクチュエータを利用し、サーボモ
ータを利用のする場合に比して、減速機を用いなくても
高推力を発揮し、ブレーキを用いなくても保持トルクが
大きく、また、ステッピング・モータをオープンループ
制御により駆動する場合に比して簡単なシーケンス制御
によって正確に場合に比して正確に駆動制御でき、而し
て、大推力で小型、簡単、安価な装置により出力部材を
直線的にステップ駆動できるようにしたリニア・アクチ
ュエータを得ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明のリニア・アクチュエータは、次のようなステ
ッピング・アクチュエータの出力軸に連結して回転駆動
されるボールねじを機体に回転自在に支持させ、機体上
に、上記ボールねじに螺合してその軸線方向にガイドさ
れる出力部材を備えることにより構成される。上記ステ
ッピング・アクチュエータは、基本的には、外側フレー
ムと、その外側フレーム内を軸線方向に駆動される複数
の直進駆動部材と、それらの直進駆動部材内に挿通さ
れ、上記出力軸に連結された回転運動部材とを備え、上
記各直進駆動部材と回転運動部材との間において、母線
に対して交互に逆方向に傾斜し、全体的に無端状とした
溝と、該溝に嵌入して移動する突子とにより、上記直進
駆動部材の軸線方向の運動を回転運動部材の正または逆
の連続的な回転に変換する一方向回転変換機構を介在さ
せることにより構成される。

【０００７】また、上記ステッピング・アクチュエータ
は、外側フレームに回転不能に保持されて軸線方向に独
立して駆動される正転及び逆転用の一対の直進駆動部材
を備えると共に、それらの直進駆動部材内に、上記出力
軸に連結され、軸方向移動を拘束された回転運動部材を
備え、上記一対の直進駆動部材と回転運動部材との間に
おいて、その一方の部材表面に、母線に対して交互に逆
方向に傾斜し、且つ端部において互いに連結して無端状
とした溝を設けると共に、他方の部材に、上記溝に対し
て弾性的に圧接する突子を設け、上記溝と突子の間に
は、溝端付近における直進駆動部材の駆動方向の転換に
伴って上記突子に順次隣接する溝を選択させるための溝
選択機構を設け、無端状とした上記溝の各列の端部を円
周方向溝により連結したものとすることができる。

【０００８】さらに、上記ステッピング・アクチュエー
タは、外側フレームに回転可能に保持されて軸線方向に
独立して駆動される正転及び逆転用の一対の直進駆動部
材を備えると共に、それらの直進駆動部材内に、上記出
力軸に連結され、直進駆動部材の回転は伝達されるが直
進駆動部材に対して軸方向に相対移動可能な回転運動部
材を備え、上記外側フレームと一対の直進駆動部材との
間において、その一方の部材表面に、母線に対して交互
に逆方向に傾斜し、且つ端部において互いに連結して無
端状とした溝を設けると共に、他方の部材に、上記溝に
対して弾性的に圧接する突子を設け、上記溝と突子の間
には、溝端付近における直進駆動部材の駆動方向の転換
に伴って上記突子に順次隣接する溝を選択させるための
溝選択機構を設け、無端状とした上記溝の各列の端部を
円周方向溝により連結したものとすることができる。

【０００９】上記リニア・アクチュエータにおけるステ
ッピング・アクチュエータにおいては、直進駆動部材の
駆動方向の転換に伴って突子に順次隣接する溝を選択さ
せるための溝選択機構を、直進駆動部材の駆動に伴って
突子が溝端に向かう往溝に対し、その溝端から戻るとき
の復溝を深くする段差を設けることにより構成すること
ができ、さらに、正転及び逆転用の一対の直進駆動部材
を軸線方向に駆動するための手段としては、外側フレー
ムを流体圧用シリンダとし、上記一対の直進駆動部材を
それらに作用する流体圧で独立に駆動されるピストンと
することができる。

【００１０】

【作用】上記構成を有するリニア・アクチュエータにお
いては、機体に支持されたボールねじがステッピング・
アクチュエータで回転駆動され、ボールねじが螺合する
出力部材が機体上を直線的にステップ駆動される。この
出力部材の駆動のため、ステッピング・アクチュエータ
においては、一対の直進駆動部材の内の一方が任意駆動
手段により駆動されると、その直進駆動部材が往動し、
一方向回転変換機構により回転運動部材に正または逆方
向の回転が伝達される。他方の直進駆動部材を駆動する
と、回転運動部材に上記とは逆の回転が伝達される。

【００１１】上記直進駆動部材の駆動により一方向回転
変換機構における突子が溝端に達した場合には、直進駆
動部材の駆動方向を転換させるが、その方向の転換に伴
って溝選択機構により突子に順次隣接する溝を選択させ
るため、回転運動部材には一方向への連続的回転が与え
られ、それが出力軸を通じて出力される。また、一方の
直進駆動部材の往復動により一方向回転変換機構を介し
て回転運動部材が回転駆動されるとき、他方の一方向回
転変換機構における突子と溝の嵌合による回転の拘束を
解除する必要があるが、溝の端部を円周方向溝によって
連結しているので、回転運動部材の正または逆方向の連
続的な回転駆動を得ることができる。

【００１２】従って、一定角度づつ正逆任意の方向にス
テップ的に回転できるステッピング・アクチュエータを
利用し、サーボモータを利用のする場合に比して高推力
を発揮し、ブレーキを用いなくても保持トルクが大き
く、また、ステッピング・モータをオープンループ制御
により駆動する場合に比して簡単なシーケンス制御によ
って正確に駆動制御できところの小型、簡単、安価なリ
ニア・アクチュエータを得ることができる。

【００１３】

【実施例】図１は、本発明に係るリニア・アクチュエー
タの実施例を示している。このリニア・アクチュエータ
は、機体１１に一対の軸受１５により回転自在に支持さ
れたボールねじ１４を備え、このボールねじ１４に、カ
ップリング１３を介してステッピング・アクチュエータ
１２が連結されている。また、上記機体１１には、ボー
ルねじ１４の軸線方向に平行な一対のリニアベアリング
（レール）１８を設け、ボールねじ１４に螺合するめね
じ１７を備えた出力部材１６を、そのリニアベアリング
１８によってガイドさせている。出力部材１６は、例え
ば、移動テーブルとして構成され、ステッピング・アク
チュエータ１２の出力軸の回転駆動により、機体１１上
を直線的にステップ駆動され、その位置が制御されるも
のである。

【００１４】上記ステッピング・アクチュエータ１２
は、図２ないし図４に例示するような構成とすることが
できる。このステッピング・アクチュエータは、軸線方
向に駆動される直進駆動部材２２Ａ，２２Ｂの運動を一
定角度の回転に変換して出力軸２４から出力する一方向
回転変換機構の二組を軸線方向に並設し、それぞれの一
方向回転変換機構により、出力軸を正転または逆転させ
るように構成したものである。

【００１５】上記ステッピング・アクチュエータの構成
を具体的に説明すると、筒状をなす外側フレーム２１
は、その内部に、同軸上で軸線方向に独立に駆動される
正転及び逆転用の一対の直進駆動部材２２Ａ，２２Ｂを
摺動自在に収容すると共に、それらの内側に共通の回転
運動部材２３を挿通している。この回転運動部材２３
は、それと一体化した出力軸２４を備え、この出力軸２
４を外側フレーム２１から外部に突出させ、外側フレー
ム２１の両端を閉鎖するカバー２７，２８に設けた軸受
２５，２６により回転自在で軸方向には移動不能に支持
させている。

【００１６】上記直進駆動部材２２Ａ，２２Ｂは、外側
フレーム２１に対して異形断面で嵌合させることにより
外側フレーム２１に対する回転運動を不能とし、且つ、
外側フレーム２１及び出力軸２４との間をシール部材に
よりシールして嵌挿したものであり、また、外側フレー
ム２１と回転運動部材２３との間には、以下に詳述する
一方向回転変換機構が設けられている。なお、上記外側
フレーム２１と直進駆動部材２２Ａ，２２Ｂは、相互の
回転を抑止できるならば、異形断面で嵌合させる必要は
ない。

【００１７】上記直進駆動部材２２Ａ，２２Ｂを外側フ
レーム２１内において軸線方向に駆動するための手段と
しては、外側フレーム２１の両端をカバー２７，２８で
気密に閉鎖してそれを流体圧用シリンダとし、直進駆動
部材２２Ａ，２２Ｂをそれぞれピストンとして、カバー
２７上に取り付けたソレノイドバルブ２９並びに外側フ
レーム内の流路３１Ａまたは３１Ｂを通して、それらの
直進駆動部材２２Ａ，２２Ｂとカバー２７，２８との間
に選択的に圧力流体（圧力空気、圧油）を送給可能と
し、その流体圧を直進駆動部材２２Ａまたは２２Ｂの端
面に作用させて、それらを内側に向けて駆動（往動）す
るように構成している。また、上記圧力流体を排出する
と同時に、ソレノイドバルブ３０により流路３１Ｃを通
してそれらの直進駆動部材２２Ａ，２２Ｂの間に圧力流
体を供給可能とし、これによって、先に往動した直進駆
動部材を復動させるように構成している。

【００１８】なお、上記直進駆動部材２２Ａ，２２Ｂ
は、上述した流体圧による駆動ばかりでなく、例えばソ
レノイドや他の機械的な駆動手段等を用いて駆動するこ
ともでき、この場合には、直進駆動部材２２Ａ，２２Ｂ
と外側フレーム２１及び出力軸２４との間、並びに外側
フレーム２１とカバー２７，２８との間をシールする必
要がないのは勿論である。

【００１９】上記直進駆動部材２２Ａ，２２Ｂと回転運
動部材２３との間には、軸線方向に駆動される直進駆動
部材２２Ａ，２２Ｂの運動をそれぞれ一定角度の正及び
逆方向の回転に変換して出力する一対の一方向回転変換
機構を軸線方向に並設している。

【００２０】即ち、回転運動部材２３の円筒状表面に
は、図４の展開図に示すように、一方向回転変換機構を
構成するための交互に逆方向に傾斜する溝３２Ａ，３２
Ｂの列が、直進駆動部材２２Ａ，２２Ｂに対応させて２
列に並設されている。これらの溝３２Ａ，３２Ｂの列
は、それぞれ、回転運動部材２３の母線に対して交互に
逆方向に傾斜させ、隣接する溝をそれらの端部において
相互に連結させることにより無端に形成したものであ
る。一方、直進駆動部材２２Ａ，２２Ｂには、それぞ
れ、上記回転運動部材２３の溝３２Ａ，３２Ｂに対して
弾性的に圧接するボール状の突子３３Ａ，３３Ｂを設け
ている。このボール状の突子３３Ａ，３３Ｂは、直進駆
動部材２２Ａ，２２Ｂに設けた穴内に嵌入させ、それを
背後から環状のばね３５Ａ，３５Ｂで溝３２Ａ，３２Ｂ
に向けて圧接するように構成している。

【００２１】一方の直進駆動部材の往復動により回転運
動部材２３に正または逆の一方向の連続的な回転を与え
るためには、直進駆動部材２２Ａ，２２Ｂの往復駆動で
上記突子３３Ａ，３３Ｂを順次隣接する溝に移行させる
必要があり、そのため、上記溝３２Ａ，３２Ｂの端部の
各連結部においては、直進駆動部材２２Ａ，２２Ｂの駆
動方向の転換に伴って突子３３Ａ，３３Ｂに隣接する溝
３２Ａ，３２Ｂを選択させるための溝選択機構を設けて
いる。この溝選択機構としては、突子３３Ａ，３３Ｂが
溝３２Ａ，３２Ｂの連結部に向かうときの溝（往溝）に
対し、その連結部から戻るときの溝（復溝）が、それら
の各連結部（直進駆動終端の直前）における段差３６
Ａ，３６Ｂにより深くなるようにし、それによって、突
子３３Ａ，３３Ｂがばね３５Ａ，３５Ｂとの共働により
隣接する復溝を自然に選択するようにしている。なお、
段差３６Ａ，３６Ｂにより深くなった溝をそれが他端に
達するまでにもとの深さに戻すのは勿論である。

【００２２】そして、回転運動部材２３に設けた２列の
溝３２Ａ，３２Ｂの列における上記溝選択機構は、互い
に逆方向の隣接溝を選択するように上記段差３６Ａ，３
６Ｂを設けているので、直進駆動部材２２Ａ，２２Ｂ
は、それぞれ正転用及び逆回転用として機能することに
なる。

【００２３】さらに、いずれか一方の直進駆動部材２２
Ａまたは２２Ｂにより回転運動部材２３に回転運動を与
えるとき、他の直進駆動部材と回転運動部材２３との間
は回転可能にする必要があり、そのため、それぞれの一
方向回転変換機構における溝３２Ａ，３２Ｂの各列の端
部は円周方向溝３７Ａ，３７Ｂにより連結している。こ
れらの円周方向溝３７Ａ，３７Ｂは、溝３２Ａ，３２Ｂ
の終端部に対して浅くしており、終端部の回転防止（角
度位置決め）機能が失われることはない。

【００２４】このような構成を有するステッピング・ア
クチュエータの動作について説明すると、まず、ソレノ
イドバルブ２９の切換により流路３１Ａまたは３１Ｂを
通していずれかの直進駆動部材２２Ａまたは２２Ｂの外
端面側に選択的に圧力流体が送給され、それによって左
右いずれかの直進駆動部材が内側に向けて往動し、ま
た、その圧力流体の排出と同時にソレノイドバルブ３０
により流路３１Ｃを通して直進駆動部材２２Ａ，２２Ｂ
の間に圧力流体が供給されると、先に往動した直進駆動
部材が復動せしめられ、それに伴って一方向回転変換機
構により回転運動部材２３に正または逆方向の回転が伝
達される。

【００２５】即ち、例えば、直進駆動部材２２Ａが図４
の左端位置から右方に移動すると、直進移動部材２２Ａ
は外側フレーム２１に拘束されて回転せず、その移動の
間に突子３３Ａが回転運動部材２３の溝３２内を移動し
て回転運動部材２３を溝形状によって決まる所要角度だ
け回転させ、さらに、圧力流体の切り換えにより直進駆
動部材２２Ａが図４の左端位置まで復動するときには、
同様にして突子３３Ａが回転運動部材２３Ａを回転させ
ながら隣接する溝３２Ａ内を復動し、それによって回転
運動部材２３に一方向への連続的回転が与えられ、それ
が出力軸２４を通じて出力される。

【００２６】この場合に、上記溝３２Ａの端部における
往溝に対して復溝を段差３６Ａにより深くしているの
で、突子３３Ａが溝端に達した後に、直進駆動部材２２
Ａの駆動方向の転換により復動するときには、溝選択機
構により該突子３３Ａが常に安定的に隣接する復溝を選
択し、回転運動部材２３には確実に一定方向の連続的回
転が与えられる。

【００２７】また、例えば、直進駆動部材２２Ａが圧力
流体により往復動し、一方向回転変換機構を介して回転
運動部材２３を回転駆動しようとするときには、直進駆
動部材２２Ｂが外側フレーム２１に対する回転を拘束さ
れているので、溝３２Ｂに対する突子３３Ｂの嵌入によ
り回転が規制されている回転運動部材２３の拘束を解除
する必要がある。回転運動部材２３上における溝３２
Ａ，３２Ｂの端部を連結する前記円周方向溝３７Ａ，３
７Ｂは、この場合の突子３３Ｂの円周方向移動を可能に
するものであり、これによって、回転運動部材２３は直
進駆動部材２２Ａまたは２２Ｂの往復駆動により正また
は逆方向に連続的に回転駆動されることになる。なお、
円周方向溝３７Ａ及び３７Ｂは、溝３２Ａ，３２Ｂの終
端部に対して浅くしているため、突子３３Ａが円周方向
溝３７Ａまたは３７Ｂ内を転動しても、最終的には溝７
２Ａまたは３２Ｂの端部の深い溝内に嵌入した状態に落
ち着き、突子３３Ａの位置決めが安定的に行われる。

【００２８】図５及び図６は、ステッピング・アクチュ
エータにおける溝選択機構の他の構成例を示すもので、
このステッピング・アクチュエータの構成は、溝選択機
構を除いて先に示した構成例と格別の差異を有していな
い。その構成を簡単に説明すると、このステッピング・
アクチュエータでは、円筒状をなす外側フレーム４１の
内部に、同軸上で軸線方向に独立に駆動される正転及び
逆転用の一対の直進駆動部材４２Ａ，４２Ｂを摺動自在
に収容すると共に、それらの内側に共通の回転運動部材
４３を挿通し、この回転運動部材４３と一体化した出力
軸４４を外側フレーム４１から外部に突出させ、外側フ
レーム４１に設けた軸受４５，４６により回転自在で軸
方向には移動不能に支持させている。

【００２９】上記直進駆動部材４２Ａ，４２Ｂは、外側
フレーム４１内面の直線溝４７に対してピン４８を嵌入
させることにより外側フレーム４１に対する回転運動を
不能とし、且つ、外側フレーム４１及び出力軸４４との
間をシール部材によりシールして嵌挿したものであり、
また、外側フレーム４１と回転運動部材４３との間に
は、以下に詳述する一方向回転変換機構が設けられてい
る。

【００３０】上記直進駆動部材４２Ａ，４２Ｂは、外側
フレーム４１内に設けた圧力流体の給排ポート５１Ａま
たは５１Ｂを通して、図示しないバルブにより圧力流体
を送給し、それらを内側に向けて駆動（往動）するよう
に構成し、また上記圧力流体を排出すると同時に、給排
ポート５１Ｃを通してそれらの直進駆動部材４２Ａ，４
２Ｂの間に圧力流体を供給し、これによって往動した直
進駆動部材を復動させるように構成している。

【００３１】上記直進駆動部材４２Ａ，４２Ｂと回転運
動部材４３との間において、直進駆動部材４２Ａ，４２
Ｂの運動をそれぞれ一定角度の正及び逆方向の回転に変
換する一対の一方向回転変換機構として、回転運動部材
４３の表面には、図６の展開図に示すように、交互に逆
方向に傾斜する溝５２Ａ，５２Ｂの列を直進駆動部材４
２Ａ，４２Ｂに対応させて２列に並設し、直進駆動部材
４２Ａ，４２Ｂにはそれぞれ上記回転運動部材４３の溝
５２Ａ，５２Ｂに対してばね５５Ａ，５５Ｂで弾性的に
圧接する突子５３Ａ，５３Ｂを設けている。さらに、い
ずれか一方の直進駆動部材４２Ａまたは４２Ｂにより回
転運動部材４３に回転運動を与えるとき、他の直進駆動
部材と回転運動部材４３との回転を可能にするため、そ
れぞれの溝５２Ａ，５２Ｂの各列の端部を円周方向溝５
７Ａ，５７Ｂにより連結し、これらの円周方向溝５７
Ａ，５７Ｂを、溝５２Ａ，５２Ｂの終端部に対して浅く
している。

【００３２】また、上記溝５２Ａ，５２Ｂは、図４の場
合と同様に回転運動部材４３の母線に対して交互に逆方
向に傾斜させ、隣接する溝をそれらの端部において相互
に連結させることにより無端に形成しているが、直進駆
動部材４２Ａ，４２Ｂの往復駆動において上記突子５３
Ａ，５３Ｂが溝端に達したとき、それを順次隣接する溝
に移行させる溝選択機構を構成させるため、それぞれの
溝５２Ａ，５２Ｂにおいて、直進駆動部材４２Ａ，４２
Ｂの駆動により突子５３Ａ，５３Ｂが溝端に向かう往溝
部を湾曲溝とし、溝端において直進駆動部材４２Ａ，４
２Ｂの駆動方向の転換に伴って突子が戻る隣接溝の復溝
部を直線状に形成している。

【００３３】さらに、突子にその直線状にした復溝部を
安定的に移動させるため、前述した円周方向溝５７Ａ，
５７Ｂには、他側の溝５２Ｂ，５２Ａにおける直線状の
復溝部を突子５３Ｂ，５３Ａが復動する間、突子５３
Ａ，５３Ｂを保持しておくための凹部５８Ａ，５８Ｂを
形成している。

【００３４】このように構成すると、例えば、直進駆動
部材４２Ｂが往復動し、その復動において突子５３Ｂが
溝５２Ｂにおける直線状の復溝部を移動する際には、直
進駆動部材４２Ａの突子５３Ａが円周方向溝５７Ａにお
ける凹部５８Ａに落ち込んでいるため、上記直進駆動部
材４２Ｂの突子５３Ｂが溝５２Ｂにおける直線状の復溝
部を安定的に移動し、その後の溝５２Ｂの湾曲部におい
て突子５３Ｂが回転運動部材４３を回転させるため、そ
れに伴って突子５３Ａが円周方向溝５７Ａにおける凹部
５８Ａから脱出し、回転運動部材４３の回転駆動が継続
されることになる。

【００３５】なお、以上に説明した例では、回転運動部
材２３，４３の表面に溝を設け、直進駆動部材２２Ａ，
２２Ｂまたは４２Ａ，４２Ｂにそれらの溝に対して弾性
的に圧接する突子を設けた場合を示しているが、それと
は逆に、直進駆動部材側にそれぞれ溝を設け、回転運動
部材に突子を設けることもできる。一方、上記ステッピ
ング・アクチュエータでは、直進駆動部材の移動に伴う
回転運動部材の回転角度が大きいので、そのステッピン
グ・アクチュエータとボールねじとの間に減速機を追加
すると、一層大トルクで、精密位置決め、微細な送りを
与えることが可能になる。

【００３６】また、上述の両ステッピング・アクチュエ
ータでは、直進駆動部材２２Ａ，２２Ｂまたは４２Ａ，
４２Ｂを外側フレームに対して回転不能にしているが、
外側フレーム２１，４１に一方向回転変換機構を介して
回転するように保持され、且つ軸線方向に独立して駆動
される正転及び逆転用の一対の直進駆動部材２２Ａ，２
２Ｂまたは４２Ａ，４２Ｂを備えると共に、それらの直
進駆動部材内に、上記出力軸２４，４４に連結され、直
進駆動部材の回転は伝達されるが直進駆動部材に対して
軸方向に相対移動可能な回転運動部材２３，４３を備
え、上記外側フレームと一対の直進駆動部材との間にそ
れぞれ一方向回転変換機構を設けることもできる。

【００３７】即ち、外側フレーム２１，４１と、一対の
直進駆動部材２２Ａ，２２Ｂまたは４２Ａ，４２Ｂのう
ち一方の部材の表面に、母線に対して交互に逆方向に傾
斜し且つ端部において互いに連結して無端状とした溝３
２Ａ，３２Ｂまたは５２Ａ，５２Ｂを設けると共に、他
方の部材上に、上記溝に対して弾性的に圧接する突子３
２Ａ，３２Ｂまたは５２Ａ，５２Ｂを設け、上記溝と突
子の間には、溝端付近における直進駆動部材の駆動方向
の転換に伴って上記突子に順次隣接する溝を選択させる
ための溝選択機構を設け、無端状とした上記溝の各列の
端部を円周方向溝により連結した構成とすることができ
る。この場合の作用は、上述した場合と実質的に変わる
ところがないので、その説明は省略する。

【００３８】なお、上述した実施例では、突子に順次隣
接する溝を選択させるための溝選択機構の構造を例示し
ているが、溝選択機構は、かかる例示のものに限ること
なく、突子が出力軸に対して連続的な一方向回転を出力
できるように溝を選択するものであればよい。また、上
記実施例では、一方の直進駆動部材により一方向の回転
駆動が行われている間に、他方の直進駆動部材と回転運
動部材との間を回転可能にするため、それぞれの一方向
回転変換機構における溝の各列の端部を円周方向溝によ
り連結しているが、かかる構造によることなく、直進駆
動部材と回転運動部材との間を任意構造により回転可能
にすることができる。さらに、上述した直進駆動部材
は、正転用及び逆転用の一対に限らず、出力軸に正及び
逆方向の連続的回転を与えるために必要な任意数を用い
ることができる。

【００３９】

【発明の効果】以上に詳述したように、本発明によれ
ば、一定角度づつ正逆任意の方向にステップ的に回転で
きるステッピング・アクチュエータを利用し、サーボモ
ータを利用する場合に比して、減速機を用いなくても高
推力を発揮し、ブレーキを用いなくても保持トルクが大
きく、また、ステッピング・モータをオープンループ制
御により駆動する場合に比して簡単なシーケンス制御に
より正確に駆動制御でき、而して、大推力で小型、簡
単、安価な装置により出力部材を直線的にステップ駆動
できるようにしたリニア・アクチュエータを得ることが
できる。

【００４０】また、本発明において利用しているような
ステッピング・アクチュエータは、センサによって直進
駆動部材の位置を検出することが簡単且つ容易であり、
しかもシーケンサ等の制御装置からのパルス数で位置決
めができるため、その駆動制御が容易であるばかりでな
く、直進駆動部材の動作が確実に行われたことを確認で
きるので、シーケンス制御により精度よく駆動制御する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のリニア・アクチュエータの実施例を示
す平面図である。

【図２】図１のリニア・アクチュエータにおいて用いる
ステッピング・アクチュエータの一例を示す断面図であ
る。

【図３】図２におけるＡ−Ａ線での横断面図である。

【図４】図２のステッピング・アクチュエータにおける
回転運動部材の表面の溝形状を示す展開図である。

【図５】図１のリニア・アクチュエータにおいて用いる
ステッピング・アクチュエータの他の例を示す図６のＢ
−Ｂ線での断面図である。

【図６】図５のステッピング・アクチュエータにおける
回転運動部材の表面の溝形状を示す展開図である。

【図７】従来のリニア・アクチュエータの概略的平面図
である。

【符号の説明】

１１機体１２ステッピング・アクチュエータ１４ボールねじ１６出力部材２１，４１外側フレーム２２Ａ，２２Ｂ，４２Ａ，４２Ｂ直進駆動部材２３，４３回転運動部材２４，４４出力軸３２Ａ，３２Ｂ，５２Ａ，５２Ｂ溝３３Ａ，３３Ｂ，５３Ａ，５３Ｂ突子３７Ａ，３７Ｂ，５７Ａ，５７Ｂ円周方向溝３６Ａ，３６Ｂ段差

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステッピング・アクチュエータの出力軸に
連結して回転駆動されるボールねじを機体に回転自在に
支持させ、機体上に、上記ボールねじに螺合してその軸
線方向にガイドされる出力部材を備え、上記ステッピング・アクチュエータは、外側フレーム
と、その外側フレーム内を軸線方向に駆動される複数の
直進駆動部材と、それらの直進駆動部材内に挿通され、
上記出力軸に連結された回転運動部材とを備え、上記各
直進駆動部材と回転運動部材との間において、母線に対
して交互に逆方向に傾斜し、全体的に無端状とした溝
と、該溝に嵌入して移動する突子とにより、上記直進駆
動部材の軸線方向の運動を回転運動部材の正及び逆の連
続的な回転に変換する一方向回転変換機構を介在させ
た、ことを特徴とするリニア・アクチュエータ。
【請求項２】ステッピング・アクチュエータの出力軸に
連結して回転駆動されるボールねじを機体に回転自在に
支持させ、機体上に、上記ボールねじに螺合してその軸
線方向にガイドされる出力部材を備え、上記ステッピング・アクチュエータは、外側フレームに
回転不能に保持されて軸線方向に独立して駆動される正
転及び逆転用の一対の直進駆動部材を備えると共に、そ
れらの直進駆動部材内に、上記出力軸に連結され、軸方
向移動を拘束された回転運動部材を備え、上記一対の直
進駆動部材と回転運動部材との間において、その一方の
部材表面に、母線に対して交互に逆方向に傾斜し、且つ
端部において互いに連結して無端状とした溝を設けると
共に、他方の部材に、上記溝に対して弾性的に圧接する
突子を設け、上記溝と突子の間には、溝端付近における
直進駆動部材の駆動方向の転換に伴って上記突子に順次
隣接する溝を選択させるための溝選択機構を設け、無端
状とした上記溝の各列の端部を円周方向溝により連結し
た、ことを特徴とするリニア・アクチュエータ。
【請求項３】ステッピング・アクチュエータの出力軸に
連結して回転駆動されるボールねじを機体に回転自在に
支持させ、機体上に、上記ボールねじに螺合してその軸
線方向にガイドされる出力部材を備え、上記ステッピング・アクチュエータは、外側フレームに
回転可能に保持されて軸線方向に独立して駆動される正
転及び逆転用の一対の直進駆動部材を備えると共に、そ
れらの直進駆動部材内に、上記出力軸に連結され、直進
駆動部材の回転は伝達されるが直進駆動部材に対して軸
方向に相対移動可能な回転運動部材を備え、上記外側フ
レームと一対の直進駆動部材との間において、その一方
の部材表面に、母線に対して交互に逆方向に傾斜し、且
つ端部において互いに連結して無端状とした溝を設ける
と共に、他方の部材に、上記溝に対して弾性的に圧接す
る突子を設け、上記溝と突子の間には、溝端付近におけ
る直進駆動部材の駆動方向の転換に伴って上記突子に順
次隣接する溝を選択させるための溝選択機構を設け、無
端状とした上記溝の各列の端部を円周方向溝により連結
した、ことを特徴とするリニア・アクチュエータ。
【請求項４】請求項２または３に記載のリニア・アクチ
ュエータにおいて、直進駆動部材の駆動方向の転換に伴って突子に順次隣接
する溝を選択させるための溝選択機構を、直進駆動部材
の駆動に伴って突子が溝端に向かう往溝に対し、その溝
端から戻るときの復溝を深くする段差を設けることによ
り構成した、ことを特徴とするリニア・アクチュエー
タ。
【請求項５】請求項２ないし４のいずれかに記載のリニ
ア・アクチュエータにおいて、ステッピング・アクチュエータにおける正転及び逆転用
の一対の直進駆動部材を軸線方向に駆動するための手段
として、外側フレームを流体圧用シリンダとし、上記一
対の直進駆動部材をそれらに作用する流体圧で独立に駆
動されるピストンとした、ことを特徴とするリニア・ア
クチュエータ。