(57)【要約】【課題】    現在の小型化されたサ−ボモータやステッピングモータの小さいタイプで、高速回転の小径出力軸からに同軸上で回動スクリューと不回転ナットで回転芯に対し平行にスライドする往復運動を作り出した時の問題点として、モータが低トルクで高速回転の為、ねじ径を大きく出来ず、ねじ溝高さも高く出来ない欠点があり、座屈や破壊を起こし易い欠点があることを課題とする。【解決手段】  モータの小径出力軸に合った駆動歯車を設置し、モータの高速回転から、中間歯車と内歯歯車で適正な回転数に減速（トルクアップ）してから、内歯歯車の外周に設けられた大径ねじ部が不回転ナットにより、駆動歯車の軸心に平行に往復運動に変換する。歯車減速機と「ねじ」の、夫々の機構特性を組合わせ方で活かした、トルクとスピードのバランスの取れた往復運動機構とする。【選択図】図１
2010223277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの出力軸を接続した駆動歯車と、駆動歯車によって噛合回転し、駆動歯車上を軸方向にスライド自在で駆動歯車の中心から円周状に一個、又は、複数個配置した中間歯車と、中間歯車が内接する螺旋状のねじ切り処理を外周に施設したリング状の内歯歯車が、回転自在に、且つ、軸方向にスライド自在に支持するキャリアケースで一体の作動体になり、これを支持ガイドするガイド軸を設け、
固定軸でもあるこのガイド軸の、固定部と繋がる不回転ナットにより、前記内歯歯車の外周に施設した螺旋状のねじ部と固定部不回転ナットのねじ溝が摺接状態になることで、ねじ範囲内を内歯歯車の外周ねじ部が、駆動歯車の軸心に平行に往復運動する事を特徴とするリニアアクチュエータ。
【請求項２】
前記の構成を基本とし、前記中間歯車と内接した前記内歯歯車を自在に支持する前記キャリアケース、及び、他のキャリアケースに接続された不回転ナットをも一体の作動体にして１層から、多層と軸方向に積層して使用可能な事を特徴とし、ハウジングに施設された不回転ナット部、或いは、他のキャリアケースに接続された不回転ナット部と、ねじ部の構成長さを、適宜の長さに保てる事を特徴とするリニアアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータ駆動に依り回転から、（駆動）スクリューと（不回転）ナットで前後の往復運動をするようにした、リニアアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より同様の目的で発明された事例は何点かあり、モータの出力軸とねじ軸を結び、不回転で往復するナットにより往復運動する機構や、また、大きいトルクを得る為に間に遊星歯車ユニットを入れ減速して往復運動するものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−３６３６５号公報
【特許文献２】特開２００３−３７３８号公報
【特許文献３】特開２０００−９２８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現在の小型化されたサ−ボモータやステッピングモータの小さいタイプで、高速回転の小径出力軸からに同軸上で回動スクリューと不回転ナットで回転芯に対し平行にスライドする往復運動を作り出した時の問題点として、モータが低トルクで高速回転の為、ねじ径を大きく出来ず、ねじ溝高さも高く出来ない欠点があり、座屈や破壊を起こし易い欠点があることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、モータの小径出力軸に合った駆動歯車を設置し、モータの高速回転から、中間歯車と内歯歯車で適正な回転数に減速（トルクアップ）してから、内歯歯車の外周に設けられた大径ねじ部が不回転ナットにより（螺旋状のねじ軸とねじ溝が摺接状態で）往復運動に変換する。歯車減速機と「ねじ」の、夫々の機構特性を組合わせ方で活かした、トルクとスピードのバランスの取れた往復運動機構とする。
【０００６】
遊星歯車機構の特性である太陽歯車を中心に円周状に遊星歯車を配置し遊星歯車に接続するインナー歯車を設け、且つ、多段階にして積層減速できる、或いは、円周状に多段減速する構造の歯車減速機構、ハ−モニックドライブ機構等を取り入れ、減速されたユニットの外周が第２の駆動源として外周に回動スクリューを設ける事で適度に減速後、大径ねじを使うことが出来ることを最も主要な特徴とする。
【０００７】
キャリアケースにより間に中間歯車と内接する内歯歯車を一体の作動体にして多段に積層されたユニットを、キャリアケースも含むユニットの中間歯車を通して回転軸を兼ねた固定ガイド軸で貫通させ、且つ、スライドガイド軸とする事で掛かる力を、分散受けしながら、多点受けが出来る。また、不回転ナット用のキャリアケース兼用のガイド軸であり、固定の軸とすることで、多段の伸縮往復運動が得られる。勿論、外部に全体ガイドの取付も可能である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のリニアアクチュエータは、モータの出力軸を接続した駆動歯車と、駆動歯車によって噛合回転し、駆動歯車上を軸方向にスライド自在で駆動歯車の中心から円周状に一個、又は、複数個配置した中間歯車と、中間歯車が内接する螺旋状のねじ切り処理を外周に施設したリング状の内歯歯車が、回転自在に、且つ、軸方向にスライド自在に支持するキャリアケースで一体の作動体になり、これを支持ガイドするガイド軸を設け、
固定軸でもあるこのガイド軸の、固定部と繋がる不回転ナットにより、前記内歯歯車の外周に施設した螺旋状のねじ部と固定部不回転ナットのねじ溝が摺接状態になることで、ねじ範囲内を内歯歯車の外周ねじ部が、駆動歯車の軸心に平行に往復運動する事を特徴とする。
【０００９】
また、ダイレクトな、出力軸を持たないモータの、モータ外径に歯車を配し駆動歯車とし円周状に中間歯車を配置し、中間歯車に接続する内歯歯車を設け、内歯歯車の外周に設けられた回動スクリューと、係る不回転ナットをモータ内径固定部に接続する事により、モータを包み込む形で機構部を短く出来る。勿論、スクリューを固定しナットが回転する構造も可能であり、モータもDCやACモータでも仕様に合わせ適用出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】リニアアクチュエータの実施方法を示した収縮時の断面図である。（実施例１）
【図２】リニアアクチュエータの実施方法を示した伸長時の断面図である。（実施例１）
【図３】歯車減速機構の実施方法で歯車の配置を示した配置図である。（実施例１）
【図４】内歯車外ねじに施設された外径ねじ部を示した配置図である。（実施例１）
【図５】内歯車外ねじに施設された外径ねじ部を示した部分断面展開図である。（実施例１）
【図６】リニアアクチュエータの実施方法を示した収縮時の断面図である。（実施例２）
【図７】リニアアクチュエータの実施方法を示した伸長時の断面図である。（実施例２）
【図８】ＤＤモータに依る実施方法を示した収縮時の断面図である。（実施例３）
【図９】ＤＤモータに依る実施方法を示した伸長時の断面図である。（実施例３）
【発明を実施するための形態】
【００１１】
モータの小径出力軸に合った駆動歯車のボス部を、モータの小径出力軸と同一中心に成るよう接続し、駆動歯車の中心から円周状に一個、又は、複数個の中間歯車を配置する。中間歯車を回転自在に、且つ、軸方向にスライド自在に支持するガイド軸は、内歯歯車を支持するキャリアケースが一体の作動体にしてスライド自在に支持するスライドガイド軸にして兼用・同一のガイド軸である。ガイド軸として併用しながら、一端を接合補強し、また、支持固定軸としてモータ取付固定ハウジングに固定する。
【００１２】
内歯歯車の外周を回動ねじ部にすることで、ねじ部を大きくし、細目ねじから台形ねじやボールねじ等、多様な破壊の少ないねじが選択出来、内歯歯車の外設ねじが中間歯車から減速回転伝達を受け、不回転ナットにより回転芯に対し同軸上の摺接状態で駆動歯車の軸心に平行に往復運動を作り出す。
【００１３】
中間歯車と内歯歯車の外設ねじ部は、キャリアケースで一体の作動体に支持され、或いは、仕様に依って不回転ナットをも一体として支持し、キャリアケースに一体の作動体でガイド軸兼用の固定ガイド軸上を自在にスライドする。駆動歯車も当然、中間歯車のスライド長さ以上の歯面を持ち先端をベアリング等で支持受けされる。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の１実施例の断面図であり、符号（１）〜（１６）は、図２の伸張時も同様である。図１と図２は同一機器で、ねじ部ナットを便宜上、仮りの名でボールナット（９）とし、雌ねじ部を鋼球（１６）にして構成した「ねじ」を表し、伸縮状態を比較した断面図を示す。
【００１５】
概要を図１で見ると、ハウジング（１）の中心線上にモータ（１４）が固定され、モータ（１４）の出力軸に駆動歯車（２）をセットする。駆動歯車（２）の円周状に中間歯車（３）を配置し、中間歯車（３）の中心にガイド軸（４）が設置され中間歯車（３）の回転とスライドが自在に保持される。中間歯車（３）が内接する、内歯車外ねじ（５）はキャリア（６）と、キャリアケース A（７）で一体一組に成るよう、カラー（８）で隙間を維持してボルト等で一体締結され、ガイド軸（４）上を自在スライド出来る。
【００１６】
また、ガイド軸（４）は、駆動歯車（２）の円周状で平行にハウジング（１）に固定され、一端は接続板（１０）で補強固定し、尚、ベアリング（１５）で駆動歯車（２）の一端も支持する。内歯車外ねじ（５）の外周に設けられた、ねじ部が、ハウジング（１）に固定された不回転ナットであるボールナット（９）の、雌ねじ部を構成する鋼球（１６）により、螺旋状のねじ軸と鋼球（１６）が摺接状態で、ねじ軸の内歯車外ねじ（５）がねじ範囲内を往復運動する。
【００１７】
ガイド軸（４）上でスライドするキャリアケース A（７）に嵌合された、駆動キャップ（１１）で往復運動を伝達する。それと、駆動キャップ（１１）の先端には、便宜的にクッション（１２）を付け、外周に防塵用のカバー（１３）を配してある。
【００１８】
図３は、歯車減速機構の歯車を配置した状態の１例を示し、駆動歯車（２）の中心から円周状に中間歯車（３）を配置し、中間歯車（３）と接続する内歯車外ねじ（５）を設置した図であり、中間歯車（３）の中心をガイド軸（４）で支え保持される。
【００１９】
図４は、内歯車外ねじ（５）に施設された外形部雄ねじと、ねじ部ナットを便宜上の仮りの名でボールナット（９）とした、雌ねじ部を構成する鋼球（１６）を示す。また、図５は、図４を部分断面展開した状態の１例を示し、４条ねじが、A,B,Cと３巻された所を示す。
【実施例２】
【００２０】
図６は、本発明の第２実施例で、収縮時の断面図であり、図７は伸張時の断面図である。なお、図中、図１及び図２と同じ番号を付した部分は同じ、又は、同様の物であることを示している。
【００２１】
図６と図７では同一機器で、ねじ部ナットを便宜上、仮りの名でボールナット（９）とし、雌ねじ部を鋼球（１６）にして構成した「ねじ」を表し、伸縮状態を比較した断面図を示す。図１と図６、図２と図７を比較して解る様に、図５に示す内歯車外ねじ（５）の３巻分(A,B,C)を１巻づつ３分割した事例であり、全長もボールナット（９）の２ヶ分が、僅か増えた事を示す。勿論、伸縮往復運動長さは同じである。
【実施例３】
【００２２】
図８は、本発明の第３実施例で、収縮時の断面図であり、図９は伸張時の断面図である。なお、図中、図１及び図２と同じ番号を付した部分は同じ、又は、同様の物であることを示している。
【００２３】
図８と図９では同一機器で、ＤＤモータ（１９）の外周に施設された駆動歯車（２２）の中心から円周状に中間歯車（３）を配置し、中間歯車（３）に接続する内歯車外ねじ（５）を設置した図であり、中間歯車（３）の中心をガイド軸（４）で支え保持される。
【００２４】
図６と図８を比較して解る様に、図８，９は、ＤＤモータ（１９）の外周回転部が駆動歯車（２２）の中に収納接続され、ＤＤモータ（１９）の固定部とハウジング（２１）が接続固定される、他端も接続板（２０）により接続固定する。この特徴として長さが、格段に短くなる、長所がある。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
産業上、一番基本的な雄ねじと雌ねじの螺旋状のねじ軸とねじ溝が摺接状態で往復運動に変換する事と、歯車減速機構の特性を活かして積層し、且つ、高い減速比でインナー歯車を駆動する事で、体積比較でも、外形比較でも小さくて、パワーの有るリニアアクチュエータが提供出来る。
【符号の説明】
【００２６】
１    ハウジング
２    駆動歯車
３    中間歯車
４    ガイド軸
５    内歯車外ねじ
６    キャリア
７    キャリアケース A
８    カラー
９    ボールナット
１０  接続板
１１  駆動キャップ
１２  クッション
１３  カバー
１４  モータ
１５  ベアリング
１６  鋼球
１７  キャリアケース B
１９  ＤＤモータ
２０  接続板
２１  ハウジング
２２  駆動歯車
【図１】
2010223277.tif 000003
【図２】
2010223277.tif 000004
【図３】
2010223277.tif 000005
【図４】
2010223277.tif 000006
【図５】
2010223277.tif 000007
【図６】
2010223277.tif 000008
【図７】
2010223277.tif 000009
【図８】
2010223277.tif 000010
【図９】
2010223277.tif 000011