(57)【要約】【課題】シリンダロッドのストローク長を長く確保でき、さらに、シリンダロッドの分解、組み立て性が良好なロッド式電動シリンダを提供する。【解決手段】ロッド式電動シリンダ１０は、筒体１１と、シリンダロッド１２と、支持部材１３と、駆動ユニット１４と、タイミングベルト１５と、を備える。筒体は、一方が開口端１１ｂ、他方が閉口端となるように筒状に形成される。シリンダロッドは、筒体内に設けられ、開口端から出没自在に配置される。支持部材は、筒体に対して着脱自在に設けられる。駆動ユニットは、支持部材に設けられ、シリンダロッドを進退駆動させる駆動力を供給する。タイミングベルトは、駆動ユニットの駆動力をシリンダロッドに伝達する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方が開口端、他方が閉口端の筒体と、
前記筒体内に設けられ、前記開口端から出没自在なシリンダロッドと、
前記筒体に対して着脱自在に設けられる支持部材と、
前記支持部材に設けられ、前記シリンダロッドを進退駆動させる駆動力を供給する駆動ユニットと、
前記駆動ユニットの駆動力を前記シリンダロッドに伝達させる被駆動部材と、
を備える、
ことを特徴とする、ロッド式電動シリンダ。
【請求項２】
前記シリンダロッドは、その周面の一部に長手方向に延びる溝を有し、
前記溝に、前記被駆動部材としてのタイミングベルトを設け、
前記駆動ユニットに設けられるタイミングプーリと、前記タイミングベルトとを噛合させ、前記シリンダロッドを進退駆動させることを特徴とする、請求項１に記載のロッド式電動シリンダ。
【請求項３】
前記筒体における前記開口端の近傍に、前記被駆動部材としてのボールねじナットを設け、
前記駆動ユニットに設けられる駆動力伝達手段と、前記ボールねじナットとを係合させ、前記シリンダロッドを進退駆動させることを特徴とする、請求項１に記載のロッド式電動シリンダ。
【請求項４】
前記シリンダロッドの周面の一部に、長手方向に延びる前記被駆動部材としてのラックを設け、
前記駆動ユニットに設けられるピニオンと、前記ラックとを噛合させ、前記シリンダロッドを進退駆動させることを特徴とする、請求項１に記載のロッド式電動シリンダ。
【請求項５】
前記シリンダロッドの周面の一部に、長手方向に沿って磁極が交互に配置された被駆動部材としての磁石長片を設け、
前記駆動ユニットに設けられ、周方向に沿って磁極が交互に配置されたマグネットギアと、前記磁石長片とを非接触伝達させ、前記シリンダロッドを進退駆動させることを特徴とする、請求項１に記載のロッド式電動シリンダ。
【請求項６】
前記筒体内における少なくとも開口端に設けられ、前記シリンダロッドを前記筒体の中心に保持するとともに、進退駆動に伴うシリンダロッドの摺動をアシストするガイド部材と、を備えることを特徴とする、請求項１に記載のロッド式電動シリンダ。
【請求項７】
前記ガイド部材は、
前記筒体内における開口端に設けられる固定ガイドと、
前記筒体内に、かつ、前記シリンダロッドの後端に設けられる移動ガイドと、
を備えることを特徴とする、請求項６に記載のロッド式電動シリンダ。
【請求項８】
前記支持部材は割締め部を備え、該割締め部における割締め孔に前記筒体が挿通されることを特徴とする、請求項１に記載のロッド式電動シリンダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダロッドを電動モータの駆動力で進退させるロッド式電動シリンダに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、少子高齢化等に伴い、生産現場においては労働力不足が問題となっている。この労働力不足の解消のために、工作機械の自動化がすすめられている。この自動化に際してネックとなっているのが、部品供給や取り出しを担う工作機械のドア（扉部）の自動開閉である。現在、扉部を自動開閉する設備としてエアシリンダや電動シリンダが知られている。シリンダのシリンダロッドを進退させることにより、工作機械の扉部が自動開閉される。
電動シリンダは当然エアレスであるため、エアシリンダと比較して省エネ性および設備コストに優れているが、ロッド式電動シリンダの場合、シリンダストロークが最大でも６００〜８００ｍｍ程度にとどまる。よって、ストローク長が１０００ｍｍを超えるような長尺のロッド式シリンダの場合、エアシリンダ一択となるのが現状である。
ところで、エアシリンダのなかには、分解可能な分解型と、そうでない非分解型とがある。エアシリンダは、エアシリンダ内のゴムパッキンが経年使用に伴い摩耗すると、シリンダロッドがスムースに進退しなくなる。
【０００３】
このとき、非分解型のエアシリンダは、エアシリンダそのものを丸ごと交換する。一方、分解型のエアシリンダは、エアシリンダを分解して、摩耗したパッキン（摺接部）のみを交換することが可能である。その後、再度組み立てて使用に供する。しかし、分解型のエアシリンダにおいても、通常はエアをシールした状態でロッドを駆動させることから気密構造となっており、分解・組み立てを考慮した構造とは言えない。すなわち、分解型のエアシリンダとはいえ、その分解・組み立て性は良好ではない。
【０００４】
ここで、電動モータの駆動でタイミングベルトを巻き取り走行させることにより角形ロッドを直線運動させる直線駆動構造が知られている。角形ロッドは支持部に摺接部を介して直線運動可能に支持されている（特許文献１参照）。また、電動モータでボールネジを回転してボールナットをボールネジに沿って移動させることにより、ボールナットとともに管状のロッド（以下、シリンダロッドという）を進退させるアクチュエータが知られている。ボールナットはシリンダロッドの内部に収納されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２２９１５３号公報
【特許文献２】特開２００１−１３２８１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の直線駆動構造は、シリンダに似た構造ではあるものの、進退移動されるものは角形ロッドであり、ロッド式シリンダとしてスタンダードな丸形ロッドではない。このため、既設のロッド式エアシリンダを、この直線駆動構造で置き換えることは容易ではない。言い換えると、既設のエアシリンダのアクセサリを流用することができない。
また、特許文献２のアクチュエータは、進退移動されるものはボールナットおよびシリンダロッドであり、移動されるものの体積が大きい。そして、シリンダロッドの進退ストロークが長くなる程シリンダロッドが長くなるため、それに伴ってモータが進退移動させる重量が増す。このため、シリンダロッドの進退ストロークを長くすると、小容量の電動モータで駆動させることが難しく、大容量の電動モータ（すなわち、大型の電動モータ）が必要となる。しかし、大型の電動モータを使用した電動シリンダは、例えば、工作機械の扉部の自動開閉用のエアシリンダに置き換えることは難しい。これは、既設のエアシリンダは、当然エア駆動であるため電動モータを備えておらず、また、大型の電動モータの設置スペースは考慮されていない。このため、既設の長尺ロッド式エアシリンダを、電動シリンダで置き換えることは容易ではない。
さらに、エアシリンダのシリンダロッドは、中実の炭素鋼で構成されるものが多い。エアシリンダにおいても、シリンダストロークが長くなるとロッド重量が重くなることから、ロッドを前進させると、どうしても“たわみ（＝垂れ）”が生じる。この現象は、ロッド重量を軽くするためにロッド径を細くしたとしても、ロッドが細くなる分、剛性が低下することから、避けられない。
【０００７】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、シリンダロッドのストローク長を長く確保でき、さらに、シリンダロッドの分解、組み立て性が良好なロッド式電動シリンダを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るロッド式電動シリンダは、一方が開口端、他方が閉口端の筒体と、前記筒体内に設けられ、前記開口端から出没自在なシリンダロッドと、前記筒体に対して着脱自在に設けられる支持部材と、前記支持部材に設けられ、前記シリンダロッドを進退駆動させる駆動力を供給する駆動ユニットと、前記駆動ユニットの駆動力を前記シリンダロッドに伝達させる被駆動部材と、を備えるロッド式電動シリンダである。
【０００９】
本発明に係るロッド式電動シリンダにおいて、前記シリンダロッドは、その周面の一部に長手方向に延びる溝を有し、前記溝に、前記被駆動部材としてのタイミングベルトを設け、前記駆動ユニットに設けられるタイミングプーリと、前記タイミングベルトとを噛合させ、前記シリンダロッドを進退駆動させてもよい。
【００１０】
本発明に係るロッド式電動シリンダにおいて、前記筒体における前記開口端の近傍に、前記被駆動部材としてのボールねじナットを設け、前記駆動ユニットに設けられる駆動力伝達手段と、前記ボールねじナットとを係合させ、前記シリンダロッドを進退駆動させてもよい。
【００１１】
本発明に係るロッド式電動シリンダにおいて、前記シリンダロッドの周面の一部に、長手方向に延びる前記被駆動部材としてのラックを設け、前記駆動ユニットに設けられるピニオンと、前記ラックとを噛合させ、前記シリンダロッドを進退駆動させてもよい。
【００１２】
本発明に係るロッド式電動シリンダにおいて、前記シリンダロッドの周面の一部に、長手方向に沿って磁極が交互に配置された被駆動部材としての磁石長片を設け、前記駆動ユニットに設けられ、周方向に沿って磁極が交互に配置されたマグネットギアと、前記磁石長片とを非接触伝達させ、前記シリンダロッドを進退駆動させてもよい。
【００１３】
本発明に係るロッド式電動シリンダにおいて、前記筒体内における少なくとも開口端に設けられ、前記シリンダロッドを前記筒体の中心に保持するとともに、進退駆動に伴うシリンダロッドの摺動をアシストするガイド部材と、を備えていてもよい。
【００１４】
本発明に係るロッド式電動シリンダにおいて、前記ガイド部材は、前記筒体内における開口端に設けられる固定ガイドと、前記筒体内に、かつ、前記シリンダロッドの後端に設けられる移動ガイドと、を備えていてもよい。
【００１５】
本発明に係るロッド式電動シリンダにおいて、前記支持部材は割締め部を備え、該割締め部における割締め孔に前記筒体が挿通されていてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、シリンダロッドのストローク長を長く確保でき、さらに、シリンダロッドの分解、組み立て性が良好なロッド式電動シリンダを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る第１実施形態のロッド式電動シリンダを工作機械に取り付けた状態を示す側面図である。
【図２】第１実施形態のロッド式電動シリンダを示す断面図である。
【図３】第１実施形態のロッド式電動シリンダを示す斜視図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】（ａ）は第１実施形態の割締め部を筒体の開口端に組み付けた状態を説明する斜視図である。（ｂ）は第１実施形態の割締め部から筒体の開口端を外した状態を説明する斜視図である。
【図６】第１実施形態のシリンダロッドの後端に設けられた移動ガイドを示す断面図である。
【図７】第１実施形態のシリンダロッドの前端に第３取り付けブラケットを設けた状態を示す平面図である。
【図８】本発明に係る第２実施形態のロッド式電動シリンダを示す断面図である。
【図９】本発明に係る第３実施形態のロッド式電動シリンダを示す断面図である。
【図１０】本発明に係る第４実施形態のロッド式電動シリンダを示す断面図である。
【図１１】本発明に係る第５実施形態のロッド式電動シリンダを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明に係るロッド式電動シリンダ１０の実施形態について以下に説明する。
（第１実施形態）
図１に示すように、ロッド式電動シリンダ１０は、一例として、筒体１１が工作機械（被作動部材）１に取り付けられ、筒体１１から出没するシリンダロッド１２が工作機械１の扉部４に取り付けられ、扉部４を自動開閉するアクチュエータとして使用される。第１実施形態においては、ロッド式電動シリンダ１０を工作機械１の扉部４を自動開閉する例について説明するが、ロッド式電動シリンダ１０を他の用途に適用することも可能である。
【００１９】
ロッド式電動シリンダ１０は、筒体１１と、シリンダロッド１２と、支持部材１３と、駆動ユニット１４と、タイミングベルト（被駆動部材）１５と、を備える。
筒体１１は、工作機械１のケーシング部２の頂部２ａに、閉口端１１ａ及び開口端１１ｂが第１取付ブラケット１７及び第２取付ブラケット１８を介してそれぞれ取り付けられている。シリンダロッド１２は、工作機械１の扉部４の頂部４ａに、前端１２ａが第３取付ブラケット１９を介して取り付けられている。ロッド式電動シリンダ１０のシリンダロッド１２を進退させることにより、工作機械１の扉部４が自動開閉される。
【００２０】
図１、図２に示すように、筒体１１は、管状に形成され、一方が閉塞された閉口端１１ａと、他方が開口された開口端１１ｂと、を有する。閉口端１１ａを含む端部に第１取付ブラケット１７が取り付けられ、第１取付ブラケット１７がケーシング部２の頂部２ａの一端２ｂに取り付けられている。開口端１１ｂを含む端部に支持部材１３が着脱自在に組み付けられている。
【００２１】
図３、図４に示すように、支持部材１３は、支持取付部２４と、モータブラケット２５と、を備えている。支持取付部２４は、割締め部２６と、連結部２７と、嵌合部２８と、を備えている。
割締め部２６は、管状の本体部３２と、本体部３２から上方に延出された締結部３３とを有する。本体部３２と締結部３３は一体に形成されている。本体部３２は、円形に開口形成された割締め孔３１を備える。締結部３３は、頂部３３ａから割締め孔３１の内周面３１ａまで達するスリット３７を有する。
このスリット３７により、締結部３３は第１半割部３８と第２半割部３９とに分割されている。これら第１半割部３８及び第２半割部３９に割締めボルト４１が挿通され、このボルト４１により第１半割部３８及び第２半割部３９が割締めされる。
【００２２】
図５（ａ）に示すように、割締め部２６の割締め孔３１に筒体１１の開口端１１ｂが挿通された状態において、割締めボルト４１を締めることにより、第１半割部３８及び第２半割部３９間のスリット３７の間隔が狭まり、割締め孔３１が縮径される。その結果、割締め孔３１の内周面３１ａが、筒体１１の開口端１１ｂ側の端部を締め付け、筒体１１に対して支持部材１３が固定される。
【００２３】
また、図５（ｂ）に示すように、割締めボルト４１を緩めることにより、第１半割部３８及び第２半割部３９間のスリット３７の間隔が広がり、これにより、割締め孔３１の内周面３１ａによる筒体１１の開口端１１ｂ側の端部の締め付けが解除される。これによって、筒体１１の開口端１１ｂを割締め部２６から抜くことができる。以上より、筒体１１の開口端１１ｂを含む端部は、割締め部２６に対して挿抜自在に設けることができる。
【００２４】
図２、図３に示すように、割締め部２６の本体部３２に連結部２７が一体に形成されている。連結部２７は、上側が開放した横断面Ｃ字形（アーチ形）に形成され、締結部３３に対応する部位に連結開口部４３を有する。連結部２７の内周面２７ａに固定ガイド４６が配置される。換言すれば、固定ガイド４６は、支持部材１３を介して筒体１１内の開口端１１ｂに臨んで設けられている。固定ガイド４６は、移動ガイド４７（図６で後述する）とともにガイド部材４５を構成する。
【００２５】
固定ガイド４６は、連結開口部４３に臨む部分（図２中では上側部分）に開口部を有する横断面Ｃ字形（アーチ形）を呈している。また、固定ガイド４６は、固定本体部４６ａと、固定摺接部４６ｂと、により二層構造に構成されている。固定本体部４６ａは、連結部２７の内周面２７ａに設けられている。固定摺接部４６ｂは、固定本体部４６ａの内周面（内周側）に取り外し自在に設けられ、無潤滑性の樹脂で形成されている。固定摺接部４６ｂにより、シリンダロッド１２が進退駆動する際の摩擦が小さく保たれ、かつ、直進性良くシリンダロッド１２が支持される。また、固定ガイド４６を横断面アーチ状に形成していることにより、開口部を介して固定ガイド４６の固定摺接部４６ｂに容易にアクセスすることができる。このように、固定ガイド４６は、消耗品である固定摺接部４６ｂのみを容易に交換することができるため、固定ガイド４６を全部交換する場合と比較して、部品交換の費用を抑えることができる。
【００２６】
ここで、シリンダロッド１２にはベルト溝５１（図４も参照）が形成されている。シリンダロッド１２は、このベルト溝５１が連結開口部４３に臨むよう、その周方向の位置が規定されて配置される。そして、シリンダロッド１２の外周面１２ｃにおける少なくとも一部、より具体的には、前述したように周方向の位置が規定されたシリンダロッド１２におけるベルト溝５１を除く部分を、前述した固定ガイド４６が取り囲み、支持する。これにより、固定ガイド４６がシリンダロッド１２の進退駆動の妨げになることがない。
なお、前記固定ガイド４６は、横断面環状を呈し、シリンダロッド１２の外周面１２ｃ全周を支持するように形成することも可能である。この場合、固定ガイド４６は、筒体１１内における開口端１１ｂの近傍に配置することが好ましい。この配置箇所であれば、固定ガイド４６がシリンダロッド１２のベルト溝５１およびベルト溝５１内に配置されるタイミングベルト１５と干渉することはない。なお、固定ガイド４６の配置箇所は、固定ガイド４６がベルト溝５１およびタイミングベルト１５と干渉しない箇所であればよく、筒体１１内における開口端１１ｂの近傍に限定するものではない。
【００２７】
連結部２７は、シリンダロッド１２の軸線に対して平行な一対の壁部２７ｂ，２７ｃを有する。これら壁部２７ｂ，２７ｃの間の空間が、連結開口部４３を形成する。各壁部２７ｂ，２７ｃの上部に、シリンダロッド１２の長手方向（軸線方向）に間隔をおいて第１軸受部５３及び第２軸受部５４が立設されている。
一方の壁部２７ｂの第１軸受部５３、及び他方の壁部２７ｃの第１軸受部５３は、同心、同径の第１支持孔５５をそれぞれ有する。一対の第１支持孔５５に第１支持軸５６が支持されている。第１支持軸５６における第１軸受部５３，５３間に第１アイドラプーリ８６（後述する）が回転自在に支持されている。第１アイドラプーリ８６の下端部は、連結開口部４３に臨んで配置されたシリンダロッド１２におけるベルト溝５１と対向する。
【００２８】
また、一方の壁部２７ｂの第２軸受部５４、及び他方の壁部２７ｃの第２軸受部５４は、同心、同径の第２支持孔５７をそれぞれ有する。一対の第２支持孔５７に第２支持軸５８が支持されている。第２支持軸５８における第２軸受部５４，５４間に第２アイドラプーリ８７（後述する）が回転自在に支持されている。第２アイドラプーリ８７の下端部は、第１アイドラプーリ８６と同様にベルト溝５１と対向する。
【００２９】
一方の壁部２７ｂの第１軸受部５３及び第２軸受部５４にモータブラケット２５が立設されている。モータブラケット２５は、前述したように、第１軸受部５３及び第２軸受部５４と別体に設けてもよいが、第１軸受部５３及び第２軸受部５４と一体に設けてもよい。
モータブラケット２５は、上下方向に延びる軸長孔を備える。モータブラケット２５における連結開口部４３に臨む面と反対側の面にモータユニット８４が設けられる。モータユニット８４は、その駆動軸９１が軸長孔に挿通され、第１〜第４の調整ボルト６１〜６４により、モータユニット８４がモータブラケット２５に支持される。駆動軸９１は、モータブラケット２５における連結開口部４３を臨む面から突出している。モータユニット８４のモータブラケット２５の軸長孔に対する挿通位置を変えることで、モータユニット８４とモータブラケット２５の上下方向における相対位置を変えることができる。
駆動軸９１における突出した部分にタイミングプーリ８５（後述する）が取り付けられている。モータブラケット２５は、位置調整部６６を備えている。位置調整部６６は、駆動軸９１が挿通される軸長孔を挟んで両側に形成される第１調整長孔６６ａ及び第２調整長孔６６ｂを有する。
【００３０】
第１調整長孔６６ａに第１調整ボルト６１及び第２調整ボルト６２が貫通され、モータブラケット２５とモータユニット８４を固定している。同様に、第２調整長孔６６ｂに第３調整ボルト６３及び第４調整ボルト６４が貫通され、モータブラケット２５とモータユニット８４を固定している。これにより、モータユニット８４が第１〜第４の調整ボルト６１〜６４でモータブラケット２５に支持される。第１〜第４の調整ボルト６１〜６４が緩められた状態において、モータユニット８４を軸長孔に沿って上下に移動させることで、モータユニット８４における駆動軸９１とベルト溝５１との離間距離を調整することができる。これによって、タイミングベルト１５のテンションを調整することができる。
【００３１】
連結部２７に嵌合部２８が一体に形成されている。言い換えると、支持取付部２４は、連結部２７の一端側（図２、図３中では左側）に割締め部２６が、他端側（図２、図３中では右側）に嵌合部２８が一体に設けられている。嵌合部２８は、外形が割締め部２６と同形（楕円状）の円板部材であり、その内部に円形の嵌合孔６８を有する。但し、嵌合部２８における割締め部２６の締結部３３に相当する部分（嵌合孔６８よりも上方部分）には、スリット等の切欠きは無い。連結部２７の嵌合孔６８に、キャップ７１が嵌合されている。キャップ７１は筒状に形成されて貫通孔７２を有する。この貫通孔７２にシリンダロッド１２が非接触状態で挿通される。
【００３２】
キャップ７１は、嵌合部２８への嵌合側とは反対の側（図２中では右側）が段差部７１ａを介した小径部となっており、この小径部が雄ねじ部７４に形成されている。キャップ７１の小径部に、第２取付ブラケット１８が装着される。第２取付ブラケット１８は取付孔１８ａを有し、この取付孔１８ａに小径部が嵌め込まれる。第２取付ブラケット１８は段差部（取付面）７１ａに着座される。取付孔１８ａから突出する小径部にナット７５が螺合される。これにより、段差部７１ａとナット７５とにより挟持される。その結果、第２取付ブラケット１８がキャップ７１に固定され、キャップ７１を介してロッド式電動シリンダ１０に第２取付ブラケット１８が取り付けられる。
【００３３】
図１に戻って、第２取付ブラケット１８は、ケーシング部２の頂部２ａの他端（扉部４の出没する側の端。図１中では右端）２ｃに取り付けられている。また、第１取付ブラケット１７が筒体１１の閉口端１１ａに設けられ、ケーシング部２の頂部２ａの一端（扉部４の出没する側の端とは反対側の端。図１中では左端）２ｂに取り付けられている。この状態において、筒体１１がケーシング部２の頂部２ａに沿って配置されている。筒体１１の開口端１１ｂからシリンダロッド１２が出没自在に設けられている。
【００３４】
図４に示すように、シリンダロッド１２は、例えばアルミニウム合金製の管体で構成されている。シリンダロッド１２は、最も後退されたとき、言い換えると、ロッド式電動シリンダ１０が最小長にあるとき、図６に示すように後端（一端）１２ｂが筒体１１の内部に位置され、また、図３に示すように、前端（他端）１２ａがナット７５よりもわずかに突出した位置とされる。シリンダロッド１２の後端１２ｂには、移動ガイド４７（図６参照）が設けられている。シリンダロッド１２の構成材としては、アルミニウム合金製の管体に限定するものではなく、例えばアルミニウム合金製の丸ロッド（中実ロッド）であってもよい。また、シリンダロッド１２は、構造用軽金属（又は軽合金）として慣用的に用いられている材料からなる管体または丸ロッドで構成するようにしてもよい。
シリンダロッド１２は、外周面（周面）１２ｃの一部１２ｄにベルト溝（溝）５１を有する。ベルト溝５１は、後端１２ｂ及び前端１２ａの間においてシリンダロッド１２の長手方向（軸線）に沿って延びている。ベルト溝５１は、例えば、溝底部５１ａ、溝底部５１ａに対して垂直な第１壁部５１ｂ及び第２壁部５１ｃを有する。ベルト溝５１の溝底部５１ａにタイミングベルト１５が敷設されている。
【００３５】
図６に示すように、移動ガイド４７は、固定ガイド４６（図２参照）とともにガイド部材４５を構成する部材であり、筒体１１の内部において、シリンダロッド１２の進退駆動に伴って移動され、筒体１１の内周面と摺接する。移動ガイド４７は、移動本体部４７ａと、移動摺接部４７ｂと、により二層構造に構成されている。移動本体部４７ａは、円板体で構成され、その中央部の孔にシリンダロッド１２の後端１２ｂが挿入される。
移動本体部４７ａの外側に移動摺接部４７ｂが設けられ、この移動摺接部４７ｂが筒体１１の内周面と当接している。移動摺接部４７ｂは、無潤滑性の樹脂で形成されている。移動摺接部４７ｂにより、シリンダロッド１２が進退駆動する際の摩擦が小さく保たれ、かつ、直進性良くシリンダロッド１２が支持される。移動摺接部４７ｂは環体で構成され、移動本体部４７ａの外周面（すなわち、外周側）に装着／取り外し自在に設けられている。このように、移動ガイド４７は、消耗品である移動摺接部４７ｂのみを容易に交換することができるため、移動ガイド４７を全部交換する場合と比較して、部品交換の費用を抑えることができる。
【００３６】
図２、図６に示すように、移動ガイド４７及び固定ガイド４６でガイド部材４５が構成される。ガイド部材４５は、固定ガイド４６と移動ガイド４７とにより、シリンダロッド１２を筒体１１の中心に保持するとともに、シリンダロッド１２の進退駆動をガイド（アシスト）するとともに、進退駆動の際の摺動摩擦を軽減する。
また、シリンダロッド１２の後端１２ｂに移動ガイド４７を取り付けることで、ベルト溝５１の一端（シリンダロッド１２の後端側。図６中では左端）５１ｄに対してタイミングベルト１５のベルト一端１５ａが固定される。
【００３７】
ここで、図５（ｂ）に示すように、割締めボルト４１を締結状態から緩めて筒体１１における開口端１１ｂを含む端部を割締め部２６から外すことにより、ロッド式電動シリンダ１０を構成要素ごとに容易に分解することができる。よって、例えば、図２、図６に示すように、ロッド式電動シリンダ１０からガイド部材４５を分解して、ガイド部材４５のうち必要な部材（例えば、固定摺接部４６ｂ、移動摺接部４７ｂ等）やタイミングベルト１５等に適宜メンテナンスを行ったり、交換したりすることができる。すなわち、ロッド式電動シリンダ１０のメンテナンス性が良好で、消耗品等の部品交換も容易であることから、ロッド式電動シリンダ１０の長寿命化を図ることができる。
【００３８】
図１、図７に示すように、シリンダロッド１２の前端１２ａにロッドキャップ７８が嵌合され、ロッドキャップ７８によりタイミングベルト１５のベルト他端（シリンダロッド１２の前端側。図７中では右端）１５ｂがベルト溝５１の他端５１ｅに固定されている。ロッドキャップ７８は、シリンダロッド１２の前端１２ａに嵌合されるキャップ部７８ａと、キャップ部７８ａから突出する丸ロッド部７８ｂとを備える。この丸ロッド部７８ｂにリング状のカラー部材７９が嵌め合わされ、キャップ部７８ａと丸ロッド部７８ｂとの段差部に着座される。
【００３９】
丸ロッド部７８ｂには雄ねじが形成されている。丸ロッド部７８ｂに第３取付ブラケット１９を嵌め合わせるとともに、雄ねじにナット８１を螺合させることにより、カラー部材７９とナット８１とで第３取付ブラケット１９が挟持される。これにより、カラー部材７９を介してシリンダロッド１２の前端１２ａに第３取付ブラケット１９が固定される。第３取付ブラケット１９を工作機械１の扉部４の頂部４ａ（具体的には、頂部４ａの端部４ｂ）に取り付けることにより、シリンダロッド１２の前端１２ａと扉部４とが接続される。
【００４０】
図６、図７に示すように、ベルト一端１５ａがシリンダロッド１２の後端１２ｂに固定され、ベルト他端１５ｂがシリンダロッド１２の前端１２ａに固定されている。この状態において、タイミングベルト１５は、ベルト溝５１に収容されている。
タイミングベルト１５は、ベルト溝５１の溝底部５１ａに対向する側にベルト歯２１が位置するように敷設されている。タイミングベルト１５は、駆動ユニット１４（図２参照）に連結され、駆動ユニット１４の駆動力をシリンダロッド１２に伝達させる。
【００４１】
図２、図３に示すように、駆動ユニット１４は、支持部材１３に設けられ、シリンダロッド１２のみを進退駆動させる駆動力を供給するユニットである。具体的には、駆動ユニット１４は、モータユニット８４と、タイミングプーリ８５と、第１、第２のアイドラプーリ８６，８７と、を備える。
モータユニット８４は、電動モータ８８と、減速機８９と、を備えている。電動モータ８８としては、例えば、ＤＣ２４Ｖで駆動可能なモータが挙げられる。電動モータ８８に減速機８９が連結されることにより駆動軸９１の回転数及び回転トルクが好適に設定される。駆動軸９１にタイミングプーリ８５が同軸に取り付けられている。タイミングプーリ８５は、外周にプーリ歯８５ａが形成されている。
【００４２】
第１アイドラプーリ８６は、その内周部に軸受け８６１が嵌入されており、この軸受け８６１内に第１支持軸５６が挿通される。同様に、第２アイドラプーリ８７は、その内周部に軸受け８７１が嵌入されており、この軸受け８７１内に第２支持軸５８が挿通される。第１アイドラプーリ８６および第２アイドラプーリ８７は、第１支持軸５６および第２支持軸５８に対して回転自在に設けられている。第１アイドラプーリ８６及び第２アイドラプーリ８７は、シリンダロッド１２の長手方向（軸線方向）においてタイミングプーリ８５を挟んで両側に配置され、上下方向においてシリンダロッド１２とわずかな隙間を有して配置されている。
【００４３】
タイミングプーリ８５、第１アイドラプーリ８６、及び第２アイドラプーリ８７にタイミングベルト１５が掛けられている。タイミングベルト１５は、タイミングプーリ８５のプーリ歯８５ａにベルト歯２１が噛合されている。また、第１アイドラプーリ８６及び第２アイドラプーリ８７によりタイミングベルト１５の裏面（すなわち、平坦面）１５ｃが押圧されている。
すなわち、第１アイドラプーリ８６及び第２アイドラプーリ８７によりタイミングベルト１５のベルト歯２１が、ベルト溝５１の溝底部５１ａに押し付けられ、ベルト歯２１と溝底部５１ａとが十分に噛み合わされる。これによって、タイミングベルト１５とベルト溝５１との“滑り”が発生することはない。このため、電動モータ８８の駆動力が、タイミングベルト１５を介して確実にシリンダロッド１２に伝達される。
【００４４】
また、第１〜第４の調整ボルト６１〜６４を緩めることにより、モータブラケット２５に対するモータユニット８４の上下方向における相対位置（取り付け位置）を変えることができる。これにより、ベルト溝５１からモータユニット８４（具体的には、駆動軸９１）までの距離を調整することができる。これにより、タイミングベルト１５のベルトテンションを好適に調整することができる。
この状態において、タイミングプーリ８５をモータユニット８４で一方向に回転させることにより、タイミングベルト１５が一方向に順次巻き取られるとともに、順次送り出される。タイミングベルト１５が順次送り出されることにより、ベルト歯２１とベルト溝５１の溝底部５１ａとが順次噛み合いつつ、シリンダロッド１２のみを一方向に送り出す。その結果、筒体１１に対してシリンダロッド１２が前進駆動または後退駆動される。よって、例えば、一般的なボールねじ駆動電動シリンダと本実施形態のロッド式電動シリンダ１０とを比較した場合、本実施形態の方が、駆動されるものの単位長さ当たりの重量が小さくて済む。言い換えると、一般的なボールねじ駆動電動シリンダと本実施形態のロッド式電動シリンダ１０の電動モータ８８の容量が同じであるときに、本実施形態の方が、より長いシリンダロッドを駆動させることができる。その結果、本実施形態のロッド式電動シリンダ１０は、一般的なボールねじ駆動電動シリンダと比較して、シリンダロッド１２の進退ストロークＬ１（図１参照）をより長く確保することが可能である。
【００４５】
また、ロッド式電動シリンダ１０は、シリンダロッド１２をタイミングベルト１５で進退駆動させるように構成されている。よって、ロッド式電動シリンダ１０は、支持部材１３および駆動ユニット１４は共通構成部材とし、これに加えて長尺の筒体１１、シリンダロッド１２、およびタイミングベルト１５を準備しておく。そして、これらの長尺材を所望の長さに切断することで、任意のストローク長のシリンダ構成部材を得ることができる。すなわち、本実施形態のロッド式電動シリンダ１０は、一般的なボールねじ駆動電動シリンダと比較した場合、所要部品の在庫管理数が少ないにもかかわらず、ロングストロークを含めた様々な進退ストローク長さに対応することができる。このため、短納期で、コスト性に優れたロッド式電動シリンダ１０を得ることができる。
さらに、本実施形態のロッド式電動シリンダ１０は、モータユニット８４における電動モータ８８として、低推力仕様のものを用いることも可能である。このモータを用いることで、進退駆動中のシリンダロッド１２に、例えば作業者が軽く接触したときには、瞬時にモータの回転が停止され、シリンダロッド１２の進退駆動が停止する。すなわち、本実施形態のロッド式電動シリンダ１０は、作業者にとって安全なシリンダであるため、ロッド式電動シリンダ１０の周りに安全柵やエリアセンサなどを設ける必要が無く、安全に関する装置構成が簡易、安価で済む。
【００４６】
このように、シリンダロッド１２の進退ストロークＬ１を長く確保し、シリンダロッド１２の推力を低推力に設定することにより、第１実施形態のロッド式電動シリンダ１０を、工作機械１の扉部４を自動的に開閉する装置として使用することが可能になる。
ここで、ロッド式電動シリンダ１０は、シリンダのアクチュエータを電動化（例えば、ＤＣ２４Ｖ）することにより、既存のエアシリンダのようにエア供給設備や、エアの配管工事が不要となる。ここで、エアシリンダを使用している箇所には、電磁弁等が必要であることから、これらを制御するためのＤＣ２４Ｖの電源線が必ず配線されている。
【００４７】
よって、既設のエアシリンダを本実施形態のロッド式電動シリンダ１０に置換するに際して、既設の電源線を電動モータ８８の駆動源として利用でき、ＤＣ２４Ｖの電源線の新設、引き回しなどの作業は生じない。また、本実施形態のロッド式電動シリンダ１０は、既存のエアシリンダと同じ態様に構成している。このため、本実施形態のロッド式電動シリンダ１０に、既存のエアシリンダ用の各種アクセサリ（第１〜第３のブラケット１７〜１９等）は全て流用することができる。これにより、例えば、工作機械１の扉部４を自動的に開閉するために設けられている既設のエアシリンダ（特に長尺物）を、本実施形態のロッド式電動シリンダ１０で完全に置き換えることが可能になる。
【００４８】
さらに、第１実施形態のロッド式電動シリンダ１０によれば、割締めボルト４１を締結状態から緩めることにより、筒体１１の開口端１１ｂを含む端部を割締め部２６から容易に外すことができる。この分解された支持部材１３やシリンダロッド１２に対して、メンテナンスや交換が行われる。よって、本実施形態のロッド式電動シリンダ１０は、メンテナンス性が良好で、消耗品等の部品交換が容易であることから、ロッド式電動シリンダ１０の長寿命化を図ることができる。
【００４９】
以下、第２実施形態〜第５実施形態のロッド式電動シリンダ１００〜１３０を図８〜図１１に基づいて説明する。なお、第２実施形態〜第５実施形態において第１実施形態のロッド式電動シリンダ１０と同一、類似の部位については同じ符号を付して詳しい説明を初略する。
（第２実施形態）
図８に示すように、ロッド式電動シリンダ１００は、筒体１１と、シリンダロッド１２と、支持部材１３と、駆動ユニット１０１と、ボールねじナット（被駆動部材）１０２と、を備える。
支持部材１３は、筒体１１の開口端１１ｂを含む端部に設けられている。支持部材１３に駆動ユニット１０１が取り付けられている。駆動ユニット１０１は、モータユニット８４の回転力を伝達する駆動力伝達手段１０５を備える。駆動力伝達手段１０５は、モータユニット８４に回転自在に接続された駆動ギア１０６と、タイミングベルト１０７と、を備えている。駆動ギア１０６は、モータユニット８４の駆動軸９１に同軸上に取り付けられている。駆動ギア１０６及びボールねじナット１０２にタイミングベルト１０７が架け渡されている。
【００５０】
ボールねじナット１０２は、筒体１１内における開口端１１ｂの近傍に設けられ、シリンダロッド１２の外周面に形成されたねじ部にボールを介して回転自在に連結されている。ボールねじナット１０２は、外周に被駆動歯が形成され、被駆動歯にタイミングベルト１０７が噛合される。
駆動ギア１０６の駆動歯及びボールねじナット１０２の被駆動歯にタイミングベルト１０７が噛合されることにより、駆動ギア１０６及びボールねじナット１０２がタイミングベルト１０７を介して係合されている。
【００５１】
第２実施形態のロッド式電動シリンダ１００によれば、モータユニット８４で駆動ギア１０６を駆動することにより、ボールねじナット１０２が回転する。ボールねじナット１０２が回転することにより、シリンダロッド１２を筒体１１に対して進退駆動させることができる。
【００５２】
（第３実施形態）
図９に示すように、ロッド式電動シリンダ１１０は、筒体１１と、シリンダロッド１２と、支持部材１３と、駆動ユニット１１１と、ボールねじナット（被駆動部材）１１２と、を備える。
支持部材１３は、筒体１１の開口端１１ｂを含む端部に設けられている。支持部材１３に駆動ユニット１１１が取り付けられている。駆動ユニット１１１は、モータユニット８４の回転力を伝達する駆動力伝達手段として歯車１１４を備えている。歯車１１４は、モータユニット８４の駆動軸９１に同軸上に取り付けられている。
【００５３】
ボールねじナット１１２は、筒体１１内における開口端１１ｂの近傍に設けられ、シリンダロッド１２の外周面に形成されたねじ部にボールを介して回転自在に連結されている。ボールねじナット１１２は、外周に被駆動歯が形成されている。歯車１１４及びボールねじナット１１２の被駆動歯が噛合されることにより、歯車１１４とボールねじナット１１２とが係合されている。
【００５４】
第３実施形態のロッド式電動シリンダ１１０によれば、モータユニット８４で歯車１１４を駆動することにより、ボールねじナット１１２が回転する。ボールねじナット１１２が回転することにより、シリンダロッド１２を筒体１１に対して進退駆動させることができる。
【００５５】
（第４実施形態）
図１０に示すように、ロッド式電動シリンダ１２０は、筒体１１と、シリンダロッド１２と、支持部材１３と、駆動ユニット１２１と、ラック（被駆動部材）１２２と、を備える。
支持部材１３は、筒体１１の開口端１１ｂを含む端部に設けられている。支持部材１３に駆動ユニット１２１が取り付けられている。駆動ユニット１２１は、モータユニット８４の回転力を伝達する駆動力伝達手段としてピニオン１２４を備えている。ピニオン１２４は、モータユニット８４の駆動軸９１に同軸上に取り付けられている。
シリンダロッド１２における前端１２ａ及び後端１２ｂの間の外周面（周面）１２ｃの一部１２ｄに、長手方向（軸線）に沿ってラック１２２が設けられている。このラック１２２にピニオン１２４が噛合される。
【００５６】
第４実施形態のロッド式電動シリンダ１２０によれば、モータユニット８４でピニオン１２４を駆動することにより、ラック１２２の長手方向に対するピニオン１２４の噛み合い位置が変わる。その結果、ラック１２２が長手方向に移動され、シリンダロッド１２が長手方向に進退駆動される。
【００５７】
（第５実施形態）
図１１に示すように、ロッド式電動シリンダ１３０は、筒体１１と、シリンダロッド１２と、支持部材１３と、駆動ユニット１３１と、磁石長片（被駆動部材）１３２と、を備える。
支持部材１３は、筒体１１の開口端１１ｂを含む端部に設けられている。支持部材１３に駆動ユニット１３１が取り付けられている。駆動ユニット１３１は、モータユニット８４の回転力を伝達する駆動力伝達手段としてマグネットギア１３４を備えている。マグネットギア１３４は、モータユニット８４の駆動軸９１に同軸上に取り付けられ、周方向に沿って磁極が交互に配置されている。
【００５８】
シリンダロッド１２における前端１２ａ及び後端１２ｂの間の外周面（周面）１２ｃの一部１２ｄに、長手方向（軸線）に沿って磁極が交互に配置された磁石長片１３２が設けられている。この磁石長片１３２とマグネットギア１３４とは非接触状態に配置されるが、磁力により、モータユニット８４の駆動力が磁石長片１３２に非接触伝達される。
【００５９】
第５実施形態のロッド式電動シリンダ１３０によれば、モータユニット８４でマグネットギア１３４を駆動することにより、磁石長片１３２の長手方向に対するマグネットギア１３４の磁気伝達位置が変わる。その結果、磁石長片１３２が長手方向に移動され、シリンダロッド１２が長手方向に進退駆動される。
【００６０】
以上、図面を参照して、本発明の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
例えば、前記実施形態では、割締め部２６の第１半割部３８及び第２半割部３９を割締めボルト４１で締結することにより、筒体１１の開口端１１ｂを含む端部を割締め部２６に対して挿抜自在に設けた場合を例に挙げて説明を行ったが、これに限定するものではない。例えば、締結部３３は割締め構造ではなく、完全二分割の半割り構造、または３分割以上の構造であってもよい。また、割締めボルト４１による締結ではなく、クランプレバーによる締結であってもよい。
【図１】
2020118168.tif 000003
【図２】
2020118168.tif 000004
【図３】
2020118168.tif 000005
【図４】
2020118168.tif 000006
【図５】
2020118168.tif 000007
【図６】
2020118168.tif 000008
【図７】
2020118168.tif 000009
【図８】
2020118168.tif 000010
【図９】
2020118168.tif 000011
【図１０】
2020118168.tif 000012
【図１１】
2020118168.tif 000013