KR20120030433A

KR20120030433A - 리니어 액추에이터 및 포크리프트

Info

Publication number: KR20120030433A
Application number: KR1020117030443A
Authority: KR
Inventors: 이사오 하야세; 겐지 히라꾸; 히로유끼 야마다; 마사미 오찌아이; 유우이찌 야나기
Original assignee: 히다찌 겐끼 가부시키가이샤
Priority date: 2009-06-22
Filing date: 2010-06-21
Publication date: 2012-03-28
Also published as: CN102459956A; EP2447572A4; JPWO2010150732A1; JP5300978B2; EP2447572A1; WO2010150732A1; US20120111669A1

Abstract

나사축(1)과, 나사축의 외주에 나선 형상으로 형성된 나사산(30)과, 나사산의 플랭크면(1a)과 접촉하는 구름 이동면(4c)을 갖고, 자전축 D를 중심으로 회전함으로써 구름 이동면을 통해 플랭크면 상을 구름 이동하는 메인 롤러(4)와, 메인 롤러를 자전축을 중심으로 회전 가능하게 지지하는 롤러 지지 부재(6)와, 구름 이동면을 통해 플랭크면으로부터 메인 롤러에 전달되는 힘에 대해 롤러 지지 부재를 요동 가능하게 지지하고, 메인 롤러가 구름 이동하면 나사축의 주위를 나사축에 대해 상대적으로 회전하는 롤러 케이지(2)를 구비한다. 이에 의해, 부품에 치수 오차가 있어 부품 사이에 덜걱거림이 존재해도, 확실하게 롤러와 나사축을 선 접촉 상태로 접촉시킬 수 있다.

Description

리니어 액추에이터 및 포크리프트 {LINEAR ACTUATOR AND FORKLIFT}

본 발명은, 회전 구동원의 회전 운동을 직동 운동으로 변환하는 리니어 액추에이터와, 이것을 구비한 포크리프트에 관한 것이다.

최근, 환경 문제나 온난화 대책의 일환으로서, 종래부터의 유압 액추에이터 대신에, 전동 액추에이터를 각종 기기의 액추에이터로서 이용하는 지향이 높아지고 있다. 이것은, 전동 액추에이터를 이용하면, 유압 기기에서 필요한 작동유가 불필요해지므로 환경 대책으로 되는 것 및 전동화에 의한 효율 향상에 의해 소비 동력을 삭감할 수 있는 것에 더하여, 동력 회생을 활용한 가일층의 소비 동력 삭감을 할 수 있는 것, 에너지원을 내연 기관의 연료로부터 전력으로 변환함으로써 액추에이터 가동 현장에서 로컬의 환경 부하를 저감할 수 있는 것, 그리고 배터리를 통한 심야 전력 이용에 의한 광역에서의 에너지의 유효 이용을 할 수 있는 것 등을 겨냥한 것이다. 이 흐름은, 건설 기계 등에 다용되고 있는 유압 실린더와 같이 큰 추력을 발생시키는 리니어 액추에이터의 분야에도 활용되고 있어, 큰 추력에 견디는 전동 리니어 액추에이터의 요구가 높아지고 있다.

전동 리니어 액추에이터에서 사용되는 회전-직동 변환 기구로서는, 나사축과 너트 부재의 간극에 배치되는 구름 이동체로서 작은 볼을 이용한 볼 나사가 있다. 그러나 이 기술에서는, 나사축 및 너트 부재와 작은 볼의 접촉이 점 접촉으로 되어, 큰 헤르츠 응력이 발생하여 플레이킹이 발생해 버리므로, 큰 추력용으로 사용되고 장기 수명이 요구되는 경우에는 충분한 내구성을 보증하기 어렵다.

이러한 종류의 과제의 해결을 도모한 리니어 액추에이터로서는, 볼 나사의 작은 볼 대신에, 나사축의 중심축에 대해 대략 평행하게 설치된 자전축을 중심으로 회전하는 롤러를 구름 이동체로서 채용한 것이 있다(일본 특허 출원 공개 소61-286663호 공보, 일본 실용신안 등록 제2594535호 등 참조). 또한, 나사축의 중심축과 대략 직교하는 평면에 설치된 자전축을 중심으로 회전하는 롤러를 구름 이동체로 한 것이 있다(일본 특허 공고 평6-17717호 공보, 일본 실용신안 출원 공개 소62-91050호 공보 등 참조). 이들 기술은, 상기한 롤러를 구름 이동체로서 사용함으로써 롤러와 나사축을 선 접촉시킴으로써(혹은 그것에 가까운 접촉 상태로 함으로써), 헤르츠 응력을 저감하여 플레이킹에 대한 내구성의 개선을 도모하려고 하고 있다.

일본 특허 출원 공개 소61-286663호 공보 일본 실용신안 등록 제2594535호 일본 특허 공고 평6-17717호 공보 일본 실용신안 출원 공개 소62-91050호 공보

그런데, 상기한 바와 같이 나사축과 롤러를 선 접촉시키기 위해서는, 양자의 접촉부를 설계대로 평행한 상태에서 접촉시킬 필요가 있다. 그러나 현실의 리니어 액추에이터의 기구를 고려한 경우에는, 각 부품에는 치수 오차가 존재하기 때문에, 상대 운동하는 부품 사이에는 덜걱거림이 존재한다. 이것은, 조립된 상태나 하중 등이 작용하고 있는 상태에 있어서, 부품 상호의 위치 관계나 상대적인 자세(경사)가 설계대로의 이상적인 상태로 되지 않으므로, 편차가 발생하는 것을 각오할 필요가 있는 것을 의미하고 있다.

따라서, 치수 오차에 의해 발생하는 덜걱거림으로 인해 나사축과 롤러의 접촉부가 설계대로 평행하게 되지 않는다. 그로 인해, 나사축과 롤러는 선 형상으로는 접촉할 수 없고 접촉 불균일 상태(점 접촉)로 접촉하므로, 에지 로드로서 큰 헤르츠 응력이 발생해 버린다. 이것은 접촉 상태를 점으로부터 선으로 함으로써 접촉부의 방향성이 새로운 관리 항목으로서 부가되므로, 치수 오차나 조립 오차 등에 대한 허용도가 저하되는 것을 의미하고 있다. 즉, 현실적으로는, 나사축과 롤러를 안정적으로 선 접촉 상태로 접촉시키는 것은 어려워, 헤르츠 응력을 저감하여 플레이킹에 대한 내구성을 개선하는 것은 여전히 어렵다.

본 발명의 목적은, 부품에 치수 오차가 있어 부품 사이에 덜걱거림이 존재해도, 롤러와 나사축을 확실하게 선 접촉 상태로 접촉시킬 수 있는 리니어 액추에이터를 제공하는 데 있다.

본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해, 나사축과, 이 나사축의 외주에 나선 형상으로 형성된 나사산과, 이 나사산의 플랭크면과 접촉하는 구름 이동면을 갖고, 자전축을 중심으로 회전함으로써 상기 구름 이동면을 통해 상기 플랭크면 상을 구름 이동하는 메인 롤러와, 이 메인 롤러를 상기 자전축을 중심으로 회전 가능하게 지지하는 롤러 지지 부재와, 상기 구름 이동면을 통해 상기 플랭크면으로부터 상기 메인 롤러에 전달되는 힘에 대해 상기 롤러 지지 부재를 요동 가능하게 지지하고, 상기 메인 롤러가 구름 이동하면 상기 나사축의 주위를 상기 나사축에 대해 상대적으로 회전하는 롤러 케이지를 구비하는 것으로 한다.

본 발명에 따르면, 부품에 치수 오차가 있어 부품 사이에 덜걱거림이 존재해도, 롤러와 나사축을 확실하게 선 접촉 상태에서 접촉시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태인 리니어 액추에이터의 측면도.
도 2는 도 1 중의 Ⅱ 방향으로부터 본 리니어 액추에이터의 정면도.
도 3은 도 1 중의 Ⅲ 방향으로부터 본 리니어 액추에이터의 상면도.
도 4는 도 1 중의 Ⅳ 방향으로부터 본 리니어 액추에이터의 하면도.
도 5는 도 3 및 도 4 중의 Ⅴ-Ⅴ 단면도.
도 6은 도 3으로부터 롤러 지지 부재 주변을 뽑아내어 도시한 상면도.
도 7은 도 6 중의 Ⅶ-Ⅶ 단면도.
도 8은 도 7과 동일한 방향으로부터 본 롤러 지지 부재의 외관도.
도 9는 도 4 중의 Ⅸ-Ⅸ 단면도.
도 10은 본 발명의 실시 형태인 리니어 액추에이터의 자동 조심(調心) 기구의 원리 설명도.
도 11은 본 발명의 실시 형태인 리니어 액추에이터를 구비하는 포크리프트의 측면도.
도 12는 도 11 중의 포크리프트에 있어서의 마스트 부근의 확대도.

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 사용하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 형태인 리니어 액추에이터의 측면도이고, 도 2는 도 1 중의 Ⅱ 방향으로부터 본 그 정면도이고, 도 3은 도 1 중의 Ⅲ 방향으로부터 본 그 상면도이고, 도 4는 도 1 중의 Ⅳ 방향으로부터 본 그 하면도이고, 도 5는 도 3 및 도 4 중의 Ⅴ-Ⅴ 단면도이다. 또한, 도 5의 Ⅴ-Ⅴ 단면도는, 도 3 및 도 4에 있어서 나사축(1)의 중심축을 지면(紙面)에 대해 수직으로 통과하는 평면을 절단면으로서 설정한 것이다.

이들 도면에 도시하는 리니어 액추에이터는, 나사축(1)과, 롤러 케이지(2)와, 롤러 지지 부재(6)와, 메인 롤러(4)와, 보조 롤러(12)(도 5 참조)를 주로 구비하고 있다.

나사축(1)의 외주에는 나선 형상으로 형성된 나사산(30)이 형성되어 있다. 나사산(30)은, 그 저부가 정상부보다도 커지도록 형성되어 있다. 본 실시 형태에 있어서의 나사산(30)은, 사다리꼴 형상의 단면을 갖고 있고, 나사축(1)의 직경 방향 외측에 있어서의 면은 나사축(1)의 중심축에 대해 대략 평행하게 되어 있다. 그리고 그 대략 평행한 면의 양단부로부터는, 경사 형상의 플랭크면(1a, 1b)이 나사축(1)을 향해 확대되어 있다. 즉, 본 실시 형태에 있어서의 플랭크면(1a, 1b)은, 나사산(30)의 저부가 정상부보다도 커지도록, 나사축(1)의 중심축에 대해 경사져 있다. 이와 같이 형성된 나사산(30)에 의해 나사축(1)의 외주에는 나사 홈이 형성되고, 나사축(1)은 수나사로 되어 있다. 또한, 이하에 있어서 적절하게, 도 1에 있어서의 나사산(30)의 정상부의 우측의 플랭크면을 우측 플랭크면(1a)으로 하고, 좌측의 플랭크면을 좌측 플랭크면(1b)으로 한다.

롤러 케이지(2)는, 롤러 지지 부재(6)를 통해 메인 롤러(4)를 지지하고, 메인 롤러(4)가 나사산(30) 상을 구름 이동하면 나사축(1)의 주위를 나사축(1)에 대해 상대적으로 회전하는 것이다. 롤러 케이지(2)는, 롤러 지지 부재(6) 및 메인 롤러(4)가 삽입되는 메인 롤러 삽입 구멍[3(3a, 3b, 3c)]과, 요동 핀(7)이 삽입되는 요동 핀 삽입 구멍(2a)과, 보조 롤러(12) 및 보조 롤러 위치 조정 수단(20)이 삽입되는 보조 롤러 삽입 구멍(2b)과, 미끄럼 키(9)가 삽입되는 키 홈(2c)(도 4 참조)과, 도 1에 있어서의 롤러 케이지(2)의 좌측의 단부면인 좌측 단부면(2e)과, 도 1에 있어서의 롤러 케이지(2)의 우측의 단부면인 우측 단부면(2f)을 구비하고 있다. 롤러 케이지(2)와 나사축(1)은, 메인 롤러(4)의 구름 이동면(4c)(도 5 참조)을 통해서만 접촉되어 있고, 다른 부분에서는 비접촉 상태로 되어 있다. 메인 롤러(4)가 구름 이동하면, 롤러 케이지(2)가 나사축(1)의 주위를 나사축(1)에 대해 상대적으로 회전하여, 나사축(1)과 롤러 케이지(2) 사이에 상대적인 직동 운동이 생성된다.

메인 롤러 삽입 구멍(3)은, 도 5에 도시하는 바와 같이, 롤러 지지 부재(6) 및 메인 롤러(4)의 형상에 맞추어 형성되어 있다. 메인 롤러 삽입 구멍(3)에 삽입된 롤러 지지 부재(6)는, 요동 핀 삽입 구멍(2a)과 요동 핀 삽입 구멍(6a)(후술하는 도 6 참조)에 걸쳐진 2개의 요동 핀(7)에 의해 요동 가능하게 지지되어 있다.

본 실시 형태의 롤러 케이지(2)에는, 3개의 메인 롤러 삽입 구멍(3a, 3b, 3c)이 형성되어 있고, 3개의 롤러 지지 부재(6)가 수납되어 있다. 여기서는, 도 1에 있어서의 지면 안쪽으로부터 앞쪽을 향해 차례로, 메인 롤러 삽입 구멍(3a)(도 1에서는 비표시), 메인 롤러 삽입 구멍(3b), 메인 롤러 삽입 구멍(3c)으로 한다. 메인 롤러 삽입 구멍(3b)은, 메인 롤러 삽입 구멍(3a)을 나사축(1)의 리드 L(도 1 참조)의 3분의 1만큼 도 1 중의 우측 방향[나사축(1)의 축 방향]으로 이동시키고, 또한 나사축(1)의 중심축 주위로 120도(3분의 2π)만큼 회전시킨 위치에 배치되어 있고, 메인 롤러 삽입 구멍(3c)은, 이 메인 롤러 삽입 구멍(3b)의 위치로부터 리드 L의 3분의 1만큼 도 1 중의 우측 방향으로 이동시키고, 또한 나사축(1)의 중심축 주위로 120도만큼 회전시킨 위치에 배치되어 있다.

여기서 도 6, 도 7, 도 8을 사용하여 롤러 지지 부재(6) 및 메인 롤러(4)의 상세한 구성에 대해 설명한다.

도 6은 도 3으로부터 롤러 지지 부재(6) 주변을 뽑아내어 도시한 상면도이고, 도 7은 도 6 중의 Ⅶ-Ⅶ 단면도이고, 도 8은 도 7과 동일 방향으로부터 본 롤러 지지 부재(6)의 외관도이다. 또한, 앞의 도면과 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하여 설명은 생략한다(이후의 도면도 마찬가지로 함).

이들 도면에 도시하는 롤러 지지 부재(6)는, 구름 베어링(원뿔 롤러 베어링)(5)과, 구름 베어링(5)을 통해 자전축 D(도 7 참조)를 중심으로 회전 가능하게 지지된 메인 롤러(4)와, 요동 핀(7)이 삽입되는 2개의 요동 핀 삽입 구멍(6a)을 구비하고 있다.

메인 롤러(4)는, 도 7에 도시하는 바와 같이, Ⅶ-Ⅶ 단면 상에 위치하는 자전축 D와, 우측 플랭크면(1a) 상을 구름 이동하는 구름 이동부(4e)와, 구름 이동부(4e)로부터 돌출되고 자전축 D를 그 중심에 갖는 회전축(4a)과, 구름 이동부(4e)에 있어서의 나사축(1)측의 단부면인 내측 단부면(4d)을 구비하고 있고, 자전축 D를 중심으로 회전함으로써 우측 플랭크면(1a) 상을 구름 이동한다.

구름 이동부(4e)의 주위 방향에는, 우측 플랭크면(1a)과 접촉하는 구름 이동면(4c)이 형성되어 있고, 구름 이동부(4e)는 이 구름 이동면(4c)을 통해 우측 플랭크면(1a) 상을 구름 이동한다. 구름 이동면(4c)은, 우측 플랭크면(1a)과 선 접촉 가능하게 형성되어 있다. 이와 같이 구름 이동면(4c)과 우측 플랭크면(1a)을 선 접촉시키면, 헤르츠 응력이 저감하여 플레이킹에 대한 내구성을 개선할 수 있다. 여기서는, 구름 이동면(4c)과 우측 플랭크면(1a)의 접촉 부분을 「선 형상의 접촉 구간(접촉 구간) N」이라 칭한다(도 7 참조).

본 실시 형태에서는, 접촉 구간 N은 Ⅶ-Ⅶ 단면 상에 위치하는 것으로서 근사하고 있다. 즉, 도 7에 있어서 구름 이동면(4c)이 접촉하고 있는 우측 플랭크면(1a)의 윤곽선이 접촉 구간 N에 상당하는 것으로서 설명하고 있다. 또한, 엄밀하게는, 접촉 구간 N에 있어서의 P₃ 이외의 점은 Ⅶ-Ⅶ 단면 상에 위치하지 않는다. 구체적으로는, 도 7에 있어서, 접촉 구간 N에 있어서 P₃으로부터 나사축(1)의 중심축측에 위치하는 점일수록 지면의 앞쪽에 편위되고, P₃으로부터 나사축(1)의 중심축으로부터 멀어지는 측에 위치하는 점일수록 지면의 안쪽에 편위된다. 이것은, 우측 플랭크면(1a) 상의 임의의 기준점을 통과하여 나사축(1)과 중심축을 공유하는 원통면 상에 위치하는 나선이며, 당해 기준점을 통과하여 나사축(1)과 동일한 리드 L(도 1 참조)을 갖는 나선을 상정하면, 기준점을 변경하여 얻어지는 각 나선의 리드각은 기준점의 위치에 의존하므로 일정하게 되지는 않고, P₃을 통과하는 나선이며, Ⅶ-Ⅶ 단면과 나사축(1)의 중심축의 공차각 γ와 동등한 리드각 γ를 갖는 나선 E(도 3 참조)만이 P₃에 있어서 구름 이동면(4c)과 접할 수 있기 때문이다. 따라서, P₃ 이외의 점을 통과하는 다른 나선과 구름 이동면(4c)의 접점은, 상기한 바와 같이, 각 나선의 리드각과 공차각 γ의 차에 따라서 도 7의 지면에 대한 수직 방향의 전후에 편위되는 것이다. 즉, 본 실시 형태에서는, 이 지면으로부터의 편위량은 미소하다고 간주하여, 접촉 구간 N을 근사시키고 있다.

그런데, 본 실시 형태와 같이 나사산(30)의 우측 플랭크면(1a)이 나사축(1)의 중심축에 대해 경사져 있는 경우에는, 각 메인 롤러(4)를, 그 자전축 D 방향에 있어서의 일정한 범위에 있어서, 구름 이동부(4e)의 직경이 나사축(1)에 근접함에 따라 우측 플랭크면(1a)의 형상에 맞추어 서서히 작아지도록 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 메인 롤러(4)를 형성하면, 메인 롤러(4)와 나사축(1)의 각각의 중심축으로부터 먼 부분끼리 및 가까운 부분끼리를 서로 접촉시킬 수 있어, 양자가 접촉하고 있는 어느 점에 있어서도 미끄럼을 미소하게 할 수 있기 때문이다.

또한, 본 실시 형태에 있어서의 자전축 D는, 자전축 D를 가상적으로 연장한 직선이 나사축(1)과 교차하는 자세를 유지하도록, 롤러 케이지(4)에 대해 고정되어 있다. 또한, 이것을 환언하면, 메인 롤러(4)의 자전축 D는, 나사산(30)의 리드각 γ(도 3 참조)와 대략 동등한 각도로 나사축(1)의 중심축과 교차하는 평면(본 실시 형태에서는 후술하는 Ⅶ-Ⅶ 단면에 있어서의 평면) 상에 위치하고 있다고 표현할 수도 있다. 여기서, 당해 평면이 나사축(1)의 중심축과 교차하는 각도가, 리드각 γ와 「대략」 동등하다고 한 것은 하기하는 이유에 의한다. 리드각 γ는, 나사축(1)의 중심축으로부터의 거리가 일정한 소정의 원통면과 우측 플랭크면(1a)의 교차선으로부터 구해진다. 그러나 우측 플랭크면(1a)은, 나사축(1)의 직경 방향에 있어서 나사축(1)의 중심축으로부터 소정의 범위[즉, 나사산(30)의 높이분]에 걸쳐 존재하므로, 우측 플랭크면(1a) 상의 어느 개소를 선택할지에 따라 리드각 γ도 소정의 범위를 가진 값으로 된다. 그로 인해, 자전축 D가 포함되는 평면의 각도와 리드각 γ를 엄밀하게 대응시키는 것이 곤란하기 때문이다. 또한, 다른 메인 롤러(4)의 자전축 D에 대해서도, 상기 메인 롤러(4)와 마찬가지로, 나사축(1)의 중심축과 γ의 각도로 교차하는 평면 내에 들어가 있다.

상기한 바와 같은 자세로 자전축 D를 유지하면서 우측 플랭크면(1a)과 접하도록 구름 이동면(4c)을 형성하면, 구름 이동면(4c)과 우측 플랭크면(1a)이 접촉하는 부분에 있어서, 각각의 중심축으로부터 가까운 부분끼리를 접촉시킬 수 있고, 또한 각각의 중심축으로부터 먼 부분끼리를 접촉시킬 수 있다. 이에 의해 메인 롤러(4)와 나사산(30) 사이에 국소적인 미끄럼이 발생하는 것을 억제할 수 있으므로, 고효율화를 실현할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서의 자전축 D는, 상기한 자세를 유지하면서, 구름 이동면(4c)이 접촉하고 있는 나사산(30)측으로 경사진 자세로 유지되어 있다. 즉, 자전축 D는, 도 7에 도시하는 바와 같이, Ⅴ-Ⅴ 단면 내에 있어서 구름 이동면(4c)과 우측 플랭크면(1a)의 접촉부측으로 경사져 있다. 이와 같이 자전축 D를 우측 플랭크면(1a)측으로 기울이면, 구름 이동면(4c)이 접촉하고 있는 나사산(30)과 1피치분 간격을 통한 나사산(30)[도 5에 있어서 구름 이동면(4c)이 접촉하고 있는 나사산(30)의 우측의 나사산(30)]의 외측에 메인 롤러(4)의 내측 단부면(4d)을 배치시킬 수 있으므로, 자전축 D를 기울이지 않는 경우와 비교하여 메인 롤러(4)의 구름 이동부(4e)의 직경[보다 구체적으로는 내측 단부면(4d)의 직경]을 크게 할 수 있다. 이에 의해, 예를 들어 내측 단부면(4d)의 직경을 나사산(30)의 피치(본 실시 형태에서는 리드 L에도 상당)보다도 크게 할 수 있으므로, 구름 이동면(4c)이 접촉하고 있는 나사산(30)의 인접한 나사산(30)과 내측 단부면(4d)을 대향시킬 수 있다. 따라서, 상기한 바와 같이 메인 롤러(4)의 자전축 D를 나사산(30)측으로 경사진 자세로 유지하면, 구름 이동부(4e)의 직경을 크게 할 수 있으므로, 구름 이동면(4c)과 우측 플랭크면(1a)에 발생하는 헤르츠 응력이 대폭 저감하여 플레이킹 수명을 연장시킬 수 있다.

또한, 상기한 바와 같이 내측 단부면(4d)이 나사산(30)과 대향하는 정도까지 구름 이동부(4e)의 직경을 크게 하는 경우에는, 도 5 등에 도시하는 바와 같이, 내측 단부면(4d)에 유발 형상의 오목부를 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 내측 단부면(4d)에 오목부를 형성하면, 내측 단부면(4d)이 나사산(30)과 접촉하는 것을 회피할 수 있기 때문이다. 또한, 이와 같이 내측 단부면(4d)에 오목부를 형성하면, 메인 롤러(4)의 자전축 D를 나사산(30)측으로 경사시킬 때의 경사량이 작아도, 다음 피치에 있어서의 나사산(30)과 간섭하는 것을 피할 수 있게 된다. 이와 같이 자전축 D의 경사량을 작게 하면, 구름 이동부(4e)의 직경이 동일해도 롤러 케이지(3)의 외경을 작게 억제할 수 있다.

도 6에 있어서, 요동 핀 삽입 구멍(6a)에 삽입된 2개의 요동 핀(7)은, H축 방향으로 동축 배치되어 있다.

여기서, 요동 핀(7)의 요동축 H를 정의하는 데 있어서, 접촉 구간 N에 있어서의 임의의 1점을 대표점 A로 한다(이유는 후술하지만, 본 실시 형태에서는, 접촉 구간 N에 있어서의 대략 중앙에 위치하는 점 P₃을 대표점 A로 하고 있음). 그리고 대표점 A(P₃)를 통과하고 나사축(1)과 중심축을 공유하는 원통면 상에 위치하는 나선이며, 대표점 A를 통과하고 나사축(1)과 동일한 리드 L을 갖는 것을 대표 나선 E(도 3 참조)로 한다. 또한, 대표점 A에 있어서 대표 나선 E와 대략 직교하는 평면을 대표 평면 S로 한다(본 실시 형태에 있어서의 대표 평면 S는 Ⅶ-Ⅶ 단면으로 되어 있음). 또한, 상기한 「대략 직교」에 있어서의 「대략」이라 함은, 완전한 직교 상태뿐만 아니라, 오차나 공차 등을 포함한 실질적인 상태를 포함하는 용어인 것으로 한다(이하에 사용하는 「대략」에 대해서도 마찬가지로 함).

이때, 요동축 H는 대표 평면 S와 교차하고 있고, 요동축 H와 대표 평면 S의 교점은, 대표 평면 S 상에 있어서 대표점 A를 통과하는 직선 I 상 또는 그 직선 I의 근방에 위치하고 있다. 또한, 요동축 H는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 나사축(1)의 중심축에 직교하는 면과 γ의 각도로 교차하도록 고정되어 있다. 이와 같이 요동축 H를 설정하면, 구름 이동면(4c)을 통해 우측 플랭크면(1a)으로부터 메인 롤러(4)에 전달되는 힘 F에 대해, 롤러 지지 부재(6)를 요동축 H를 중심으로 요동시킬 수 있다. 즉, 메인 롤러(4)에 전달되는 힘 F가, 대표점 A를 기준으로 하여 접촉 구간 N의 일단부측으로 편위되어 작용하였을 때, 대표점 A를 기준으로 하여 접촉 구간 N의 타단부측을 우측 플랭크면(1a)에 근접하는 방향으로 메인 롤러(4)를 요동시킬 수 있다.

또한, 여기에 있어서, 힘 F에 의해 메인 롤러(4)를 효율적으로 요동시키는 관점에서는, 요동축 H는 대표 평면 S와 대략 직교하고 있는 것이 바람직하다. 이것을 받아, 본 실시 형태에 있어서의 요동축 H는, 점 P₄에 있어서 대표 평면 S와 직교하고 있다. 이것은, 도 8에 있어서, 요동축 H와 Ⅶ-Ⅶ 단면의 교점인 P₄에 요동축 H가 완전히 겹쳐져 있는 것으로부터, 요동축 H가 교점 P₄에서 Ⅶ-Ⅶ 단면과 직교하고 있는 것으로부터 알 수 있다.

또한, 힘 F에 의해 메인 롤러(4)를 더욱 효율적으로 요동시키는 관점에서는, 요동축 H와 대표 평면 S의 교점은, 직선 I 상에 위치시키는 것이 바람직하다. 이것을 받아, 본 실시 형태에 있어서의 점 P₄는 직선 I 상에 위치하고 있다.

또한, 접촉 구간 N에 있어서의 응력 분포의 균일화를 도모하는 관점에서, 대표점 A는 접촉 구간 N에 있어서의 대략 중앙에 위치하도록 선택하는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서는, 이것을 받아, 접촉 구간 N의 중앙에 위치하는 점 P₃을 대표점 A로서 선택하고 있다. 또한, 도 3에서는, 롤러 케이지(2)나 롤러 지지 부재(6) 등에 가려져 있으므로, P₃의 주변에 있어서 대표 나선 E를 나타내고 있지 않다. 그러나 도 3에 있어서 나사축(1)의 중심축을 통과하여 지면에 수직한 평면과 대표 나선 E의 교점군을 구하였을 때, P₃은, 도 5에 도시하는 바와 같이 P₁과 함께 당해 교점군 중 지면 전방측의 교점군에 포함되어 있다. 따라서, 대표 나선 E가 P₃을 통과하는 것은 명백하므로, 상기한 바와 같이 Ⅶ-Ⅶ 단면을 대표 평면 S로 설정할 수 있다.

또한, 대표 평면 S는, 상기한 바와 다른 표현을 사용하면, 대표 나선 E의 리드각을 θ로 하고, 도 3에 있어서 나사축(1)의 중심축을 통과하여 지면에 수직한 평면과 대표 나선 E의 교점군을 구하였을 때, 당해 교점군 중 지면 전방측의 교점군 중 하나를 통과하는 평면이며, 나사축(1)의 중심축과 리드각 θ로 교차하는 직선으로 나타내어지는 평면이라고 환언할 수 있다. 이 표현에 기초하면, Ⅶ-Ⅶ 단면은, 도 3에 있어서, 지면 전방측의 교점군 중 하나인 P₃을 통과하는 평면이며, 나사축(1)의 중심축과 리드각 γ로 교차하는 직선으로 나타내어지는 평면으로 나타낼 수 있다. 또한, 도 3 상에서는, 대표 나선 E의 리드각 γ는, P₁에 있어서의 대표 나선 E의 접선 F와 나사축(1)의 중심축에 대한 수직선 G의 공차각이다. P₃을 통과하는 Ⅶ-Ⅶ 단면이 나사축(1)의 중심축과 교차하는 각도와, 대표 나선 E1이 나사축(1)에 수직한 면과 교차하는 각도는, 각각 동일한 각도 γ이므로, Ⅶ-Ⅶ 단면과 대표 나선 E1은 P₃에 있어서 직교한다.

그런데, 요동 핀(7)은, 상기한 바와 같이 각 롤러 지지 부재(6)의 요동축으로 되는 동시에, 그곳에 발생하는 전단 응력에 의해 롤러 케이지(2)와 각 롤러 지지 부재(6) 사이에서 하중을 전달하는 기능도 하고 있다.

또한, 도 5 등을 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 메인 롤러 삽입 구멍(3)과 롤러 지지 부재(6) 사이에 간극이 확보되도록 롤러 케이지(2)는 형성되어 있다. 이것은, 롤러 지지 부재(6)가 상기한 바와 같이 소정의 요동각 범위에서 요동 운동할 때에, 롤러 지지 부재(6)와 롤러 케이지(2)가 간섭하는 것을 회피하기 위함이다. 또한, 요동축 H 방향에 있어서의 메인 롤러 삽입 구멍(3)의 2면 폭 치수 W1(도 3 참조)과 롤러 지지 부재(6)의 2면 폭 치수 W2(도 6 참조)의 차는 다른 부분과 비교하여 작아지도록 가공되어 있고, 요동축 H 방향에 있어서 롤러 케이지(2)에 대한 롤러 지지 부재(6)의 위치가 크게 변화되지 않도록 구성되어 있다.

보조 롤러 삽입 구멍(2b)은, 롤러 케이지(2)의 반경 방향으로 형성된 대략 원통 형상의 구멍이며, 도 5에 도시하는 바와 같이, 각 메인 롤러 삽입 구멍(3)[각 메인 롤러(4)]의 위치로부터 나사축(1)의 주위 방향으로 대략 180도 이격된 위치에 각각 형성되어 있다. 즉, 본 실시 형태의 롤러 케이지(2)에는, 3개의 메인 롤러 삽입 구멍(3a, 3b, 3c)과 동일 수의 3개의 보조 롤러 삽입 구멍(2b)이 형성되어 있다. 각 보조 롤러 삽입 구멍(2b)에는, 보조 롤러 홀더(15)와, 보조 롤러(12)와, 보조 롤러 위치 조정 수단(20) 등이 삽입되어 있다.

도 9는 도 4 중의 Ⅸ-Ⅸ 단면도로, 보조 롤러 삽입 구멍(2b)의 근방을 도시하고 있다. Ⅸ-Ⅸ 단면은, 도 4에 있어서 지면에 직교하여 나사축(1)의 중심축을 통과하는 평면을, 보조 롤러(12)와 나사산(30)의 접촉점 P₇을 중심으로 γ'만큼 회전시킨 것이다. γ' 는, P₇을 통과하고 나사축(1)과 중심축을 공유하는 원통면 상에 위치하는 나선이며, P₇을 통과하고 나사축(1)과 동일한 리드 L을 갖는 나선의 리드각이다.

이 도면에 도시하는 보조 롤러 홀더(15)에 있어서의 나사축(1)측에는, 보조 롤러(12)가 자전축 J를 중심으로 회전 가능하게 보조 롤러 축(14)에 의해 지지되어 있다. 보조 롤러(12)의 자전축 J는, Ⅸ-Ⅸ 단면 상에 위치하고 있고, 보조 롤러(12)는 메인 롤러(4)가 구름 이동하는 우측 플랭크면(1a)에 대향한 다른 플랭크면[좌측 플랭크면(1b)] 상을 구름 이동한다. 보조 롤러(12)의 축 방향 단면에 있어서의 외주측 윤곽은, 축 방향에 있어서의 중앙 부분의 직경이 다른 부분의 직경보다 커지도록 곡률을 갖고 형성되어 있고, 보조 롤러(12)는 점 P₇에 있어서 좌측 플랭크면(1b)과 점 접촉하고 있다. 또한, 보조 롤러(12)는 니들(베어링)(13)을 통해 보조 롤러 축(14)에 회전 가능하게 장착되어 있고, 보조 롤러 축(14)은 고정 너트(16)에 의해 보조 롤러 홀더(15)에 고정되어 있다.

보조 롤러 축(14)의 고정 너트(16)측의 단부와 고정 너트(16)의 일부는, 보조 롤러 홀더(15)로부터 돌출되어 있다. 이와 같이 돌출된 보조 롤러 축(14) 및 고정 너트(16)가 롤러 케이지(2)와 간섭하지 않도록, 보조 롤러 삽입 구멍(2b)에는 원호 형상 절결부(2d)가 형성되어 있다. 또한, 보조 롤러 삽입 구멍(2b)의 측면에는, Ⅸ-Ⅸ 단면 이외의 방향으로 오목 형상의 키 홈(2c)이 형성되어 있다(도 4 참조). 키 홈(2c)에는 미끄럼 키(9)가 삽입되어 있고, 미끄럼 키(9)는 보조 롤러 삽입 구멍(2b) 내에 있어서의 보조 롤러 홀더(15)의 회전을 구속하고 있다. 즉, 이 미끄럼 키(9)에 의해, 보조 롤러(12)의 자전축 J가 항상 Ⅸ-Ⅸ 단면 상에 유지되어 있다.

보조 롤러 홀더(15)에 있어서의 나사축(1)의 직경 방향 외측에는, 나사축(1)에 대한 보조 롤러(12)의 자전축 J의 고정 위치를 조정하는 보조 롤러 위치 조정 수단(20)이 장착되어 있다. 본 실시 형태에 있어서의 보조 롤러 위치 조정 수단(20)은, 어저스트 너트(10)와 로크 너트(11)로 주로 구성되어 있다.

어저스트 너트(10)는, 그 외주에 수나사부를 갖고 있고, 보조 롤러 홀더(15)와 인접하여 나사축(1)의 직경 방향 외측에 장착되어 있다. 어저스트 너트(10)의 수나사부는, 보조 롤러 삽입 구멍(2b)에 설치된 암나사부와 나사 결합되어 있고, 예를 들어 당해 수나사부가 당해 암나사부에 비틀어 넣어지는 방향으로 어저스트 너트(10)를 회전시키면, 보조 롤러 홀더(15)가 나사축(1)측으로 이동된다. 이와 같이, 어저스트 너트(10)의 위치를 조정함으로써, 나사축(1)에 대한 보조 롤러(12)의 자전축의 고정 위치를 조정할 수 있다. 본 실시 형태에 있어서의 어저스트 너트(10)의 중앙에는 스폿 페이싱부가 형성되어 있고, 당해 스폿 페이싱부에는 로크 너트(11)가 삽입되어 있다.

로크 너트(11)는, 보조 롤러 홀더(15)에 있어서의 나사축(1)의 직경 방향 외측에 설치된 볼록부를 통해 보조 롤러 홀더(15)와 나사 결합되어 있다. 보조 롤러 홀더(15)에 비틀어 넣어지는 방향으로 로크 너트(11)를 회전시키면, 로크 너트(11)와 보조 롤러 홀더(15) 사이에 어저스트 너트(10)를 고정할 수 있다. 이와 같이 로크 너트(11)를 회전시키면, 어저스트 너트(10)의 회전이 구속되므로, 나사축(1)에 대한 보조 롤러 홀더(15)의 위치, 즉 보조 롤러(12)의 자전축의 위치를 고정할 수 있다.

다음에, 상기한 바와 같이 구성되는 본 실시 형태에 관한 리니어 액추에이터의 효과를 설명한다. 도 10은 본 발명의 실시 형태인 리니어 액추에이터의 자동 조심 기구의 원리 설명도이다.

본 실시 형태에 관한 리니어 액추에이터는, 나사산(30)의 플랭크면(1a)과 접촉하는 구름 이동면(4c)을 갖고, 자전축 D를 중심으로 회전함으로써 구름 이동면(4c)을 통해 플랭크면(1a) 상을 구름 이동하는 메인 롤러(4)와, 이 메인 롤러(4)를 자전축 D를 중심으로 회전 가능하게 지지하는 롤러 지지 부재(6)와, 구름 이동면(4c)을 통해 플랭크면(1a)으로부터 메인 롤러(4)에 전달되는 힘에 대해 롤러 지지 부재(6)를 요동 가능하게 지지하고, 메인 롤러(4)가 구름 이동하면 나사축(1)의 주위를 나사축(1)에 대해 상대적으로 회전하는 롤러 케이지(2)를 구비하고 있다.

여기서, 도 10의 (a)에 도시하는 바와 같이, 플랭크면(1a)과 구름 이동면(4c)이 치수 오차 등에 의해 평행하게 되지 않아, 점 P₃(대표점 A)을 기준으로 하여 나사축(1)의 외주측의 점 P₅에서 접촉 불균일이 발생되어 있는 경우를 생각한다. 이 도면에 있어서, 플랭크면(1a)으로부터 구름 이동면(4a)에 작용하는 접촉력 F₁은, 에지부에 있어서의 점 P₅로부터 플랭크면(1a)의 단면 윤곽에 수직으로 그려진 화살표로서 나타내어져 있다. 또한, 엄밀하게는, 점 P₅와 접촉력 F₁을 나타내는 화살표는, 전술한 바와 같이 도 10의 (a)의 지면 외부로 약간 편위되어 있으므로, 도 10의 (a)에 도시된 것은 Ⅶ-Ⅶ 단면에 투영된 것으로 되어 있다.

이 도면과 같이 P₅에 접촉력 F₁이 작용하면, 접촉력 F₁은, 요동축 H(요동축 H와 Ⅶ-Ⅶ 단면의 교점 P₄)로부터 상방으로 편위된 위치를 통과하므로, 요동축 H 주위에 모멘트 M1을 발생시킨다. 이와 같이 모멘트 M1이 발생하면, 롤러 지지 부재(6) 전체가 도 10의 (a)에 있어서의 시계 회전 방향으로 회전하여, 구름 이동면(4a)에 있어서 F₁이 작용한 P₅와는 반대측의 부분[즉, P₃을 기준으로 하여 나사축(1)의 내주측]이 플랭크면(1a)으로 근접된다. 그리고 최종적으로는, 롤러 지지 부재(6) 전체는, 구름 이동면(4c)과 플랭크면(1a)이 선 접촉한 상태에서 자동적으로 정지하여, 접촉 불균일 상태가 완화된 상태로 된다.

또한, 도 10의 (a)와 같이 극단적인 접촉 불균일 상태가 아니어도, 플랭크면(1a)과 구름 이동면(4a)의 접촉력의 합력이 점 P₃보다도 외주측에 있으면, 모멘트 M1과 동일 방향의 모멘트가 발생하므로, 접촉력의 합력을 내주측으로 이동시키는 방향으로 롤러 지지 부재(6) 전체가 자동적으로 회전한다.

도 10의 (b)는, 도 10의 (a)와는 반대로, 나사축(1)의 내주측에서 접촉 불균일이 발생되어 있는 상태를 도시하고 있다. 이 도면에 있어서, 플랭크면(1a)으로부터 구름 이동면(4a)에 작용하는 접촉력 F₂는, 에지부에 있어서의 점 P₆으로부터 플랭크면(1a)의 단면 윤곽에 수직으로 그려진 화살표로서 나타내어져 있다. 또한, 엄밀하게는, 점 P₆도 접촉력 F₂를 나타내는 화살표도, 전술한 바와 같이 도 10의 (b)의 지면 외부로 약간 편위되어 있으므로, 도 10의 (b)에 도시된 것은 Ⅶ-Ⅶ 단면에 투영된 것이다.

이 도면과 같이 P₆에 접촉력 F₂가 작용하면, 접촉력 F₂는, P₄로부터 하방으로 편위된 위치를 통과하므로, 요동축 H 주위에 모멘트 M2를 발생시킨다. 이와 같이 모멘트 M2가 발생하면, 롤러 지지 부재(6) 전체가 도 10의 (b)에 있어서의 반시계 회전 방향으로 회전하여, 구름 이동면(4a)에 있어서 F₁이 작용한 P₆과는 반대측의 부분[즉, P₃을 기준으로 하여 나사축(1)의 외주측]이 플랭크면(1a)에 근접된다. 그리고 최종적으로는, 도 10의 (a)의 예와 마찬가지로, 롤러 지지 부재(6) 전체는, 구름 이동면(4c)과 플랭크면(1a)이 선 접촉한 상태에서 자동적으로 정지하여, 접촉 불균일 상태가 완화된 상태로 된다.

도 10의 (c)는, 플랭크면(1a)과 구름 이동면(4a)의 접촉력의 합력의 작용 위치가 플랭크면(1a)의 중앙의 점 P₃에 있는 상태를 도시하고 있다. 이 도면에 있어서, 플랭크면(1a)으로부터 구름 이동면(4a)에 작용하는 접촉력의 합력 F₃은, 점 P₃으로부터 플랭크면(1a)의 단면 윤곽에 수직으로 그려진 화살표로서 나타내어져 있다.

이 도면과 같이 P₃에 접촉력 F₃이 작용하면, 접촉력 F₃은, P₄를 통과하므로, 요동축 H 주위의 모멘트는 발생시키지 않는다. 즉, 플랭크면(1a)과 구름 이동면(4a)의 접촉력의 합력이 요동축 H를 통과할 때에는, 롤러 지지 부재(6)의 자세는 안정적으로 그대로의 상태를 유지하므로, 플랭크면(1a)과 구름 이동면(4a)의 접촉력의 합력 F₃의 작용 위치(P₃)는 이동하지 않는다. 이때, 플랭크면(1a)과 구름 이동면(4a)의 접촉력은 실제로는 선분포 하중으로서 작용하지만, 그 합력 위치를 중앙부인 P₃에 유지할 수 있다고 하는 것은, 하중의 선분포에 있어서 거의 일정한 균등한 분포가 가능해지는 것을 의미한다. 즉, 이와 같이 합력 위치를 유지할 수 있으면, 하중 분포에 있어서의 최대값을 작게 억제할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시 형태에 따르면, 상기 도 10의 (a) 내지 (c)에서 설명한 바와 같이, 부품의 치수 오차 등에 의한 덜걱거림에 의해 접촉 불균일이 발생해도, 롤러 지지 부재(6)가 롤러 케이지(2)에 대해 자동적으로 요동하므로, 메인 롤러(4)와 나사축(1)을 확실하게 선 접촉 상태에서 접촉시킬 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따르면, 당초의 설계대로 플레이킹에게 대한 내구성을 개선할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 전동 리니어 액추에이터에 있어서 높은 동력 전달 효율과 큰 추력에 대한 높은 내구성을 동시에 실현하고, 또한 그들을 구성 부품의 치수 오차에 의한 영향을 적게 한 로버스트성이 매우 높은 구성으로 실현하는 것이 가능해진다. 따라서, 특히 유압 실린더 등과 같은 큰 추력이 필요한 종래의 액추에이터의 용도에 전동 리니어 액추에이터를 적용하기 쉬워지므로, 전동 리니어 액추에이터의 높은 동력 전달 효율에 의해 그들이 사용되는 기기의 고효율화를 도모할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서의 리니어 액추에이터는, 나사산(30)을 형성하는 2개의 플랭크면에 있어서의 한쪽의 플랭크면[본 실시 형태에서는 플랭크면(1a)] 상을 구름 이동하는 메인 롤러(4)의 수가 3개로 되도록 구성되어 있다. 이와 같이 한쪽의 플랭크면 상을 구름 이동하는 메인 롤러(4)를 3개 설치하면, 각 부품에 다소의 치수 오차가 있어도 메인 롤러(4) 3개 전부를 한쪽의 플랭크면에 확실하게 접촉시킬 수 있다. 또한, 접촉 불균일이 발생해도 각 롤러 지지 부재(6)는 상기한 바와 같이 요동하므로, 모든 메인 롤러(4)를 한쪽의 플랭크면과 확실하게 선 접촉시킬 수 있다. 즉, 본 실시 형태에 따르면, 부품의 치수 오차에 의한 악영향을 회피하여 높은 로버스트성을 실현할 수 있다.

그런데, 본 실시 형태에 관한 리니어 액추에이터는, 좌측 플랭크면(1b) 상을 구름 이동하는 보조 롤러(12)와, 나사축(1)에 대한 보조 롤러(12)의 자전축 J의 고정 위치를 조정하는 보조 롤러 위치 조정 수단(20)을 구비하고 있고, 어저스트 너트(10)를 회전시킴으로써 보조 롤러(12)의 자전축 J의 고정 위치를 조정할 수 있다.

이와 같이 구비한 보조 롤러 위치 조정 수단(20)을 이용하면, 상기한 바와 같이 요동 핀(7)을 이용하여 모든 메인 롤러(4)가 우측 플랭크면(1a)에 선 접촉한 것을 확인한 후에, 그 상태를 유지하면서 어저스트 너트(10)에 의해 모든 보조 롤러(12)를 나사축(1)의 방향으로 이동시켜 좌측 플랭크면(1b)에 접촉시킴으로써, 모든 메인 롤러(4) 및 보조 롤러(12)를 통해 나사축(1)의 축 방향 및 직경 방향의 덜걱거림이 없는 상태에서 롤러 케이지(2)를 나사축(1)에 장착할 수 있다. 또한, 이때, 롤러 케이지(2)의 단부면(2e, 2f)이 나사축(1)의 중심축에 대해 수직으로 되도록 롤러 케이지(2)를 고정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기한 바와 같이 각 보조 롤러(12)가 좌측 플랭크면(1b)과 접촉한 상태로부터 각 어저스트 너트(10)를 소정량 더 비틀어 넣으면, 일정한 예압량을 부가할 수 있다. 또한 반대로, 상기한 상태로부터 각 어저스트 너트(10)를 역방향(느슨하게 하는 방향)으로 소정량 회전시키면, 나사축(1)과 롤러 케이지(2)의 백래쉬를 일정하게 관리할 수도 있다. 즉, 상기한 바와 같이 보조 롤러 위치 조정 수단(20)을 설치하면, 예압량이나 백래쉬량이 구성 부품의 치수 오차의 집적에 의해 변동되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 보조 롤러 위치 조정 수단(20)으로서, 나사축(1)의 직경 방향에 있어서의 자전축 J의 고정 위치를 조정하는 것을 예로 들어 설명하였지만, 나사축(1)의 축 방향에 있어서의 자전축 J의 고정 위치를 조정하는 것을 이용해도 좋다.

다음에 본 발명의 다른 실시 형태에 대해 설명한다.

도 11은 본 발명의 실시 형태인 리니어 액추에이터를 구비하는 포크리프트의 측면도이고, 도 12는 도 11 중의 포크리프트에 있어서의 마스트(70) 부근의 확대도이다.

도 11에 있어서, 이들 도면에 도시하는 포크리프트는, 주행 장치 및 조타 장치가 장착된 차체(60)와, 차체(60)의 전방에 설치된 마스트(70)와, 마스트(70)의 내측 프레임(72)(도 12 참조)에 장착된 포크(80)를 구비하고 있다.

도 12에 있어서, 마스트(70)는, 차체(60)의 전방에 장착된 외측 프레임(71)과, 외측 프레임(71)의 내측에 설치되고 외측 프레임(71)을 따라 승강하는 내측 프레임(72)과, 내측 프레임(72)을 승강시키는 리니어 액추에이터(73)를 구비하고 있다. 리니어 액추에이터(73)는, 외측 프레임(71)에 고정된 나사축(1)과, 롤러 케이지(2)와, 나사축(1)을 회전 구동시키는 모터(구동원)(74)를 구비하고 있다. 롤러 케이지(2)는, 내측 프레임(72)에 장착된 브래킷(75)을 통해 내측 프레임(72)을 하방으로부터 지지하고 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 모터(74)는, 복수의 기어(76)를 통해 나사축(1)에 구동력을 전달하고 있다.

상기한 바와 같이 구성되는 포크리프트에 있어서, 조타 장치를 이용하여 모터(74)를 구동하면, 나사축(1)이 회전 구동되어, 롤러 케이지(2)가 나사축(1)을 따라 이동한다. 이에 의해 롤러 케이지(2)에 지지된 내측 프레임(72)이 승강되므로, 포크(80)를 승강시킬 수 있다. 이와 같이 상기 각 실시 형태에 있어서 설명한 리니어 액추에이터는, 포크리프트에 있어서의 포크(80)의 높이 조절 수단으로서 이용할 수 있다. 즉, 본 실시 형태에 따르면, 종래는 주로 유압 액추에이터가 이용되어 온 포크리프트의 액추에이터로서, 전동 액추에이터를 이용할 수 있다.

1 : 나사축
1a : 우측 플랭크면
1b : 좌측 플랭크면
2 : 롤러 케이지
2a : 요동 핀 삽입 구멍
2b : 보조 롤러 삽입 구멍
2c : 키 홈
2d : 원호 형상 절결부
2e : 단부면
2f : 단부면
3 : 메인 롤러 삽입 구멍
4 : 메인 롤러
4a : 회전축
4c : 구름 이동면
4d : 내측 단부면
4e : 구름 이동부
5 : 구름 베어링(원뿔 롤러 베어링)
6 : 롤러 지지 부재
6a : 요동 핀 삽입 구멍
7 : 요동 핀
9 : 미끄럼 키
10 : 어저스트 너트
11 : 로크 너트
12 : 보조 롤러
13 : 니들
14 : 보조 롤러 축
15 : 보조 롤러 홀더
16 : 고정 너트
20 : 보조 롤러 위치 조정 수단
30 : 나사산
73 : 리니어 액추에이터
80 : 포크
D : 메인 롤러의 자전축
E : 대표 나선
H : 요동축
I : 대표 평면 S 상에 있어서 대표점 P를 통과하는 직선이며 접촉 구간 N과 직교하는 직선
J : 보조 롤러의 자전축
N : 선 형상의 접촉 구간
S : 대표 평면

Claims

나사축과,
이 나사축의 외주에 나선 형상으로 형성된 나사산과,
이 나사산의 플랭크면과 접촉하는 구름 이동면을 갖고, 자전축을 중심으로 회전함으로써 상기 구름 이동면을 통해 상기 플랭크면 상을 구름 이동하는 메인 롤러와,
이 메인 롤러를 상기 자전축을 중심으로 회전 가능하게 지지하는 롤러 지지 부재와,
상기 구름 이동면을 통해 상기 플랭크면으로부터 상기 메인 롤러에 전달되는 힘에 대해 상기 롤러 지지 부재를 요동 가능하게 지지하고, 상기 메인 롤러가 구름 이동하면 상기 나사축의 주위를 상기 나사축에 대해 상대적으로 회전하는 롤러 케이지를 구비하는 것을 특징으로 하는, 리니어 액추에이터.
제1항에 있어서, 상기 메인 롤러는, 상기 구름 이동면에 있어서 선 형상의 접촉 구간에서 상기 플랭크면과 접촉 가능하고, 상기 선 형상의 접촉 구간에 있어서의 임의의 1점을 대표점으로 하고,
상기 대표점을 통과하여 상기 나사축과 중심축을 공유하는 원통면 상에 위치하는 나선이며, 상기 대표점을 통과하여 상기 나사축과 동일한 리드를 갖는 것을 대표 나선으로 하고,
상기 대표점에 있어서 상기 대표 나선과 대략 직교하는 평면을 대표 평면으로 할 때,
상기 롤러 지지 부재의 요동축은, 상기 대표 평면과 교차하고 있고,
상기 요동축과 상기 대표 평면의 교점은, 상기 대표 평면 상에 있어서 상기 대표점을 통과하는 직선 상 또는 당해 직선의 근방에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는, 리니어 액추에이터.
제2항에 있어서, 상기 롤러 지지 부재의 요동축은, 상기 대표 평면과 대략 직교하고 있는 것을 특징으로 하는, 리니어 액추에이터.
제2항에 있어서, 상기 대표점은, 상기 선 형상의 접촉 구간에 있어서의 대략 중앙에 위치하는 것을 특징으로 하는, 리니어 액추에이터.
제1항에 있어서, 상기 메인 롤러의 자전축은, 당해 자전축을 가상적으로 연장한 직선이 상기 나사축과 교차하는 자세, 또한 상기 구름 이동면이 접촉하는 상기 플랭크면측에 경사진 자세로 상기 롤러 지지 부재에 지지되어 있고,
상기 나사산의 플랭크면은, 상기 나사산의 저부가 정상부보다도 커지도록 상기 나사축의 중심축에 대해 경사져 있고,
상기 메인 롤러는, 상기 메인 롤러의 자전축 방향에 있어서의 일정한 범위에 있어서 상기 메인 롤러의 직경이 상기 나사축에 근접해 감에 따라 작아지고 있고, 또한 상기 플랭크면과 선 접촉하고 있는 것을 특징으로 하는, 리니어 액추에이터.
제5항에 있어서, 상기 메인 롤러의 직경은, 상기 메인 롤러의 자전축 방향에 있어서의 일정한 범위에 있어서 상기 나사축에 근접해 감에 따라, 상기 경사진 플랭크면을 갖는 상기 나사산에 맞추어 일정한 비율로 작아지고 있고,
상기 메인 롤러의 구름 이동면은, 원뿔의 측면의 일부로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 리니어 액추에이터.
제1항에 있어서, 상기 롤러 케이지는, 복수의 롤러 지지 부재를 지지하고 있고,
상기 복수의 롤러 지지 부재에 있어서의 각 메인 롤러는, 상기 나사산을 따라 상기 나사축의 주위 방향으로 서로 간격을 두고 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 리니어 액추에이터.
제7항에 있어서, 상기 복수의 롤러 지지 부재에 지지된 복수의 메인 롤러 중, 상기 나사산을 형성하는 2개의 플랭크면에 있어서의 한쪽의 플랭크면 상을 구름 이동하는 메인 롤러의 수는 3인 것을 특징으로 하는, 리니어 액추에이터.
제1항에 있어서, 자전축을 중심으로 회전 가능하게 상기 롤러 케이지에 의해 지지되고, 상기 메인 롤러가 구름 이동하는 상기 플랭크면에 대향한 다른 플랭크면 상을 구름 이동하는 보조 롤러와,
상기 나사축에 대한 상기 보조 롤러의 자전축의 고정 위치를 조정하는 보조 롤러 위치 조정 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 리니어 액추에이터.
제9항에 있어서, 상기 보조 롤러 및 상기 보조 롤러 위치 조정 수단의 수는, 상기 메인 롤러의 수와 동일한 것을 특징으로 하는, 리니어 액추에이터.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 리니어 액추에이터를 포크의 높이 조절 수단으로서 구비하는 것을 특징으로 하는, 포크리프트.
제3항에 있어서, 상기 대표점은, 상기 선 형상의 접촉 구간에 있어서의 대략 중앙에 위치하는 것을 특징으로 하는, 리니어 액추에이터.
제1항에 있어서, 상기 메인 롤러는, 상기 구름 이동면에 있어서 선 형상의 접촉 구간에서 상기 플랭크면과 접촉 가능하고,
상기 롤러 지지 부재의 요동축은,
상기 구름 이동면을 통해 상기 플랭크면으로부터 상기 메인 롤러에 전달되는 힘이 상기 구름 이동면에 있어서의 상기 선 형상의 접촉 구간의 일단부측에 편위되어 작용하였을 때,
상기 구름 이동면에 있어서의 상기 선 형상의 접촉 구간의 타단부측을 상기 플랭크면에 근접시키는 방향으로 상기 메인 롤러를 요동시키는 위치에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 리니어 액추에이터.