| 【発明の名称】 |
リニアアクチュエータの支持点設置方式 |
| 【発明者】 |
【氏名】小島 昌一
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| 【要約】 |
【課題】
【解決手段】 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ネジの回転を前記ネジに係合するナットを経て出力軸の直線運動に変換する方式のリニアアクチュエータにおいて、前記リニアアクチュエータを揺動自在に支持する揺動支持機構の前記リニアアクチュエータ側の構成要素が、前記揺動支持機構の揺動軸が前記ネジの軸線と同一平面内にあるごとくに、前記ネジをその軸方向に支持するサポートブロックあるいは前記サポートブロックの拡張部材に一体的に具備されるかまたは接続固定され、内部力流線が前記出力軸、前記ナット、前記ネジ並びに前記サポートブロックのみを通過することを特徴とするリニアアクチュエータ。
【請求項２】 前記揺動支持機構がトラニオンであることを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項３】 前記揺動支持機構がクレビスであることを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転運動を直線運動に変換する方式のリニアアクチュエータの据付け時の支持点設置方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、空圧シリンダあるいは油圧シリンダと呼ばれているリニアアクチュエータの支持方法としては、出力の自由度が１である固定支持に対し、出力の自由度が２である揺動自在に据付け支持する方式がある。この方式の主なものとしていわゆるクレビスあるいはトラニオンと呼ばれる揺動支持機構がある。これらのシリンダにおいてはシリンダ全体が強度のある部材でできていたため、シリンダのピストンの嵌まる筒の部分または筒の両端のブロックのいづれにおいてもクレビスあるいはトラニオンの構成要素を具備することは容易であった。
【０００３】近年、モータによってボールネジ等のネジを回転し、ネジに係合するナットに直線運動を行わせ、ナットに連結した出力軸が直線運動をする方式の電動式リニアアクチュエータが出現してきている。この電動式リニアアクチュエータにおいては、ネジを回すためのモータが、ネジを軸方向に動かないように支持するサポートブロックの出力軸に対し反対側に取付けられるのが常である。
【０００４】揺動支持機構の一つであるクレビスの場合は、従来は空圧シリンダあるいは油圧シリンダの出力軸に対し反対側のシリンダ端に取付けられていた。同様な取付け方法をとる場合は、クレビスはモータの端部近辺に取付けることになるが、モータは本質的に出力軸が外部負荷を操作するときの出力軸の軸方向の反作用力を支持できるような強度を持たせるべき耐力部材ではなく、モータの端部を利用してクレビスの構成要素を取付けることは困難である。現にまだクレビスを具備した電動式リニアアクチュエータは見当たらない。
【０００５】更にまた、他の揺動支持機構であるトラニオンを具備した電動式リニアアクチュエータも見当たらない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電動式のリニアアクチュエータの適用業務を考えるとき、クレビスやトラニオンのような揺動支持機構は必要である。
【０００７】本発明の課題は、電動式アクチュエータの特徴を出すため小型、軽量化を目指し耐力部品の少ない電動式リニアアクチュエータの揺動自在の支持方式として、技術的にも、経済的にも合理的な揺動支持の支持点設置方式を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発明の構成は、モータによりネジを回転し、ネジに係合するナットを経てその回転運動を出力軸の直線運動に変換する方式の電動式リニアアクチュエータを揺動自在に支持する揺動支持機構のリニアアクチュエータ側の構成要素（例えば、トラニオンの場合の揺動軸あるいは揺動軸受、クレビスの場合の揺動軸受ならびに揺動軸受保持脚）が、ネジをその軸方向に支持するサポートブロックあるいはサポートブロックの拡張部材に一体的に具備されるかまたは接続固定され、揺動軸の軸線がネジの軸線と同一平面内にある（交差する）ようにし、電動式リニアアクチュエータの内部力流線が出力軸、ナット、ネジ並びにサポートブロックのみを通過するようにしたことである。
【０００９】その目的とする効果、作用を説明すると、以下のごとくである。前述の電動式リニアアクチュエータにおいては、ネジは、外部負荷による反作用力を出力軸、ネジに係合し出力軸が連結されているナットを経て軸方向に受けることからその軸方向には動かないようにかつ回転軸位置を維持して容易に回転可能なようにスラスト方向とラジアル方向の負荷を受けられる軸受を使用して支持されるのが通例である。従って、ネジを軸方向に支持するサポートブロックは、リニアアクチュエータの骨を構成する、力流線上の耐力部材となっている。この意味で、その他の耐力部材であるネジに係合するナットやナットに連結する出力軸等をカバーする筒状部材、出力軸をそのラジアル方向に支持する部材、あるいはモータのカバー等は本質的には耐力部材ではない。機能と形状を維持する部材に過ぎない。
【００１０】従って、クレビスやトラニオンのような揺動支持機構を使用する際には、その揺動支持機構を構成する電動式リニアアクチュエータ側の構成要素は強度の関係から耐力部材に担わせなくてはならず、本発明の構成は理に適ったものといえる。
【００１１】また当然のことながら、ネジにその軸方向に負荷がかかった場合その力流線はネジ軸に沿うはずであり、揺動軸がネジ軸と同一平面内にあるように構成することは、ネジに対し軸方向に力が加わった場合ネジに不要な曲げモーメントをかけなくて済むことになり力学的には最も好ましい形となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の内容を実施例に基づき説明する。図１と図２は、第１の実施例で、電動式リニアアクチュエータがトラニオンで揺動自在に支持される例を示したものである。図２は図１の側面図である。
【００１３】本例のリニアアクチュエータの構造を最初に説明する。モータ４０によって回転するネジ６０は、その端部６１のつば部６１ａをサポートブロック３０に保持される２個のアンギュラ軸受３１ａと３１ｂ（３１）によってネジ軸６９の方向にかかえられ、アンギュラ軸受３１はサポートブロック３０に対してねじ込まれる軸受ナット３２によってネジ軸６９の方向に適度に締付けられ、結果としてサポートブロック３０に対してネジ軸６９の方向に動かないように且つ回転軸の位置を保持して支持されている。
【００１４】モータ４０はサポートブロック３０に締結され、モータ軸４１がネジ６０の端部６１に挿入され、図には表現していないが止めネジによりモータ軸４１とネジ６０が相対的に回転しないように結合されている。
【００１５】ネジ６０はいわゆるボールネジで、ナット７０が係合し、ナットにはシリンダカバー９０のネジ軸６９に平行な案内溝９１に嵌まり合うピン７１が設けられ、ネジ６０の回転運動によってナット７０が直線運動をするようになっている。
【００１６】ナット７０には出力軸８０が連結されシリンダカバー９０の端部に取付けられたエンドキャップ１００に取付けられた軸受１０１によって案内されている。
【００１７】また、モータ４０には防塵あるいは防水用のモータカバー５０がかけられている。モータカバー５０からは図２に示すようにモータドライブ用の配線５１が出ている。
【００１８】この実施例では、当然のことながら、出力軸８０によって作業対象物を操作するときのトルク並びに力の伝達ラインはモータ４０、ネジ６０の支持部（アンギュラ軸受３１およびサポートブロック３０）、ネジ６０、ナット７０、出力軸８０のラインである。
【００１９】上記力の伝達ライン以外の構成要素は本質的に機能実現と形状維持の目的が達成されれば良いことから、最低の強度があれば事足りる。当該構成要素はコスト的にも最低の設計がなされればよい訳で、本電動式リニアアクチュエータの支持部材として使用することは不要な強度を持たせる意味で避けたいことである。
【００２０】その意味から、サポートブロック３０に本電動式リニアアクチュエータの支持部材の役割を持たせることが最も好ましい。
【００２１】また、前記力を支持する内部力流線は矢印Ｆで示すように、出力軸８０、ナット７０、ネジ６０を経てネジ６０の支持部をエンドポイントとする。即ちネジ６０の支持部はサポートブロック３０であり、これが支持部材となることが力学上においても最も理に適っている。
【００２２】本実施例においては、トラニオンの電動式リニアアクチュエータ側の構成要素として揺動軸１０をサポートブロック３０上のネジ軸６９を含む面上に置いた。
【００２３】このことにより、ネジ６０および電動式リニアアクチュエータのどの部分にも負荷を操作するときの反作用力によって矢印Ａで示すような曲げモーメントが発生しない理想的な支持形態となる。
【００２４】サポートブロック３０の上に揺動軸１１を設ける物理的スペースが無いときは、揺動軸１１はサポートブロック３０に付加的に固着される拡張部材の上に設けてもよく、同様な効果が得られる。
【００２５】
【他の実施の形態】本発明の第２の実施例を示すのが図３および図４であり、電動式リニアアクチュエータをクレビスによって揺動自在に支持する例である。図４は図３の側面図である。
【００２６】クレビスの揺動軸２２に嵌合する軸受穴２３を保持する部材２１を電動式アクチュエータに固定するための腕部材２０をサポートブロック３０に固着し、軸受穴２２をネジ軸６９を含む面上に配置してある。
【００２７】トラニオンのときと同様に、ネジ６０および電動式リニアアクチュエータのどの部分にも負荷を操作するときの反作用力によって矢印Ａで示すような曲げモーメントが発生しない理想的な支持形態となっている。
【００２８】第１の実施例、第２の実施例いづれにおいても、サポートブロック３０は強度を必要とすることから鋼等の材料かアルミでも肉厚の設計をしてある。因みに、モータカバー５０、シリンダカバー９０等は軽量化の意味からも薄肉のアルミニウム材を使用している。当然のことながら、プラスチック材を使用することも可である。
【００２９】また、図３と図４に本発明のトラニオンあるいはクレビスによる支持方式をさらに有効ならしめる出力軸８０の操作端形状の例が示されている。軸受穴２６を持つ操作部材２５が出力軸８０の端部に取付けられ、軸受穴２６の軸心は軸受穴２３の軸心とネジ軸６９を含む平面上に配置されている。
【００３０】この操作端形状の方式においては、出力軸８０の操作端に接続される被操作体がどのように運動案内されていようが出力軸８０にはその軸方向の力しか作用せず、本発明の揺動支持方式との相乗効果で耐力部材である出力軸８０の軸径も最小の設計が可能となる。
【００３１】図５と図６は、モータ部を折り曲げた場合のトラニオンとクレビスの本発明による設置方式の例である。揺動支持点設置の考え方は図１から図４で示す実施例と同様であり、折り曲げられたモータとネジを連結するメカニズムはタイミングベルトとプーリのセットであり、連結ブロックの中に納められている。当然、ギヤ連結メカニズムもある。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、小型、軽量化を目指し耐力部材の少ない電動式リニアアクチュエータにおいて、技術的に必然性のある耐力部材が外部負荷操作の反作用力を受ける支持部材となり、力流線上に無い軽量部材に不要な曲げモーメントが働かず、結果として機能維持のために必要最低の強度を持たせればよい経済的な設計を可能とする、理想的な揺動支持機構の支持点設置方式、より具体的にはクレビスとトラニオン等による揺動支持の支持点設置方式が提供できた。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９９１５１９４９
【氏名又は名称】アルファゲトリーベ株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年１０月２７日（１９９９．１０．２７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００５９９５９
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 稔 （外８名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１２４１７０（Ｐ２００１−１２４１７０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年５月８日（２００１．５．８） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３０４７６９ |
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