(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータにより回動する軸にロッドを螺装した電動シリンダであって、
前記ロッドは、外周に絞り加工によって２条のフランジが形成された金属製パイプと、前記金属製パイプ内にその全体が挿入された状態で固定されたナット部材とを備えることを特徴とする電動シリンダ。
【請求項２】
ナット部材が樹脂によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動シリンダ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、モータの回転（回動）運動をロッドの直線運動に変換し、ロッドがハウジング内外へ退入・進出する機能を有する電動シリンダに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電動シリンダは、内蔵されたモータの回転に伴って、ハウジング内のロッドがねじ送り機構によって退入・進出する機能を有するものであり、従来の電動シリンダとしては、例えば、図４に示すような断面を有するものが知られている。
この電動シリンダ２１は、ハウジング２２と、ハウジング２２に付設されたモータ２３と、モータ２３の軸２４に連結された心軸２５と、ハウジング２２内に挿通自在に装着されたロッド２６等によって構成されている。ハウジング２２に装着されたロッド２６は、金属製のナット部材２７とナット部材２７の先端側に固着された金属パイプ２８からなり、そのナット部材２７の内周には、心軸２５の外周に設けられた螺旋２９と螺合する螺旋３０が設けられている。そして、ロッド２６は、ナット部材２７が心軸２５に螺合するようにねじ込まれた状態で、ハウジング２２内に、挿通自在に装着されている。
この電動シリンダ２１を使用する場合には、ロッド２６が回転しないように支持された状態で、モータ２３に電源を投入する。そして、モータ２３が回転すると、連結された心軸２５が回転し、その心軸２５の回転に伴って、ナット部材２７がＸ−Ｙ方向に移動し、ナット部材２７と金属パイプ２８からなるロッド２６が、ハウジング２２から進出したり、ハウジング２２内へ退入したりする。
また、この電動シリンダ２１においては、ロッド２６のナット部材２７から一体的に突出した２つのフランジ３１，３１間に、リング状磁石３２が周設されているとともに、ハウジング２２の外周に、磁気センサ（図示せず）が設けられており、ロッド２６の進出・退入に伴って変位するリング状磁石３２の磁気を、磁気センサが検知し、その検知した結果に基づく制御信号をモータ２３にフィードバックすることによって、ロッド２６の進出量・退入量を制御できるようになっている。なお、このリング状磁石、及び磁気センサからなるロッドの進出量・退入量制御機構は、必要に応じてオプションで電動シリンダに搭載されるものであるが、電動シリンダの製造の際には、かかる機構が搭載されることを想定して、通常、ロッドのナット部材にフランジ部を一体的に突設する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電動シリンダは、特にロッド部分を形成する際、２つの平行なフランジをナット部材外周に一体的に突設するための方法として、フランジの外径と同一の外径を有する金属製の中空円柱を削り出してフランジを現出させるという方法を採用せざるを得ず、このため、製造に大変な労力、時間、及びコストがかかるという課題を有している。
また、従来の電動シリンダは、ナット部材が金属によって形成されておりロッドの重量が大きいので、ロッドの心軸に対する摺動特性が不十分であり、ロッドのハウジング内外への退入・進出がスムーズではなかった。
さらに、従来の電動シリンダは、長期間に亘って使用されると、ナット部材とパイプ部材との結合が外れて、ロッドが故障し易いという課題をも有していた。
【０００４】
本発明の目的は、上記の課題を解消し、製造が容易であるとともに、長期間に使用しても故障することがない上、ロッドの心軸に対する摺動特性が良好で、ロッドのハウジング内外への退入・進出がスムーズな電動シリンダを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる本発明の電動シリンダは、モータにより回動する軸にロッドを螺装した電動シリンダであって、前記ロッドは、外周に絞り加工によって２条のフランジが形成された金属製パイプと、前記金属製パイプ内にその全体が挿入された状態で固定されたナット部材とを備えることを特徴とするものである。
また、その電動シリンダの内、ナット部材が樹脂によって形成されていることを特徴とするものである。
【０００６】
【作用】
本発明の電動シリンダは、装着されたロッドが、従来の如きフランジが削り出された金属製のナット部材に金属パイプが接合された構造ではなく、フランジが一体的に突設された金属パイプ内にナット部材をその全体が挿入された状態で固定した構造であるため、製造がきわめて容易である。また、ロッドが上記の如き構造であるので、長期間に亘って使用されても、金属パイプとナット部材との分解に起因して故障する心配がない。
また、ナット部材を樹脂によって形成した場合には、ロッドの重量を大幅に削減できるので、ロッドの心軸に対する摺動性が飛躍的に向上する。
【０００７】
【実施例】
以下、本発明の実施の一例を図面に基づいて詳細に説明する。
［実施例１］
外径が約２４mmのステンレス製のパイプに、２００℃〜４００℃の雰囲気下で絞り加工を施すことによって、約１０mmの間隔を有する２つのフランジを突設した。そして、そのフランジと隣接するパイプ端縁を内側に丸め加工することによって、パイプ軸と略直角な底面を一体的に連接し、さらに、その底面の中央に約１０mmの挿通孔を穿設した。そして、そのパイプの内部に、底面の反対側の先端から、摩耗性の良好なエンジニアリングプラスチックによって形成された中空円筒状のナット部材と、筒状部材とを順に挿入した後、さらに、外周に凹溝が設けられた円柱状のジョイント部材を挿入した。しかる後、その凹溝と隣接したパイプの先端部分をかしめることによって、ナット部材、筒状部材、ジョイント部材の挿入物がパイプから脱着しないようにした。そして、ジョイント部材の先端側の底面の中央からパイプ軸に沿ってネジ孔を刻設することによって、外周の直径が約２４mmで長さが約１２０mmの電動シリンダ用のロッドを製造した。
なお、上記の製造工程においては、高温下の絞り加工を採用したことによって、フランジ形成の手間が大幅に低減されたので、従来の製造方法に比べて、短時間できわめて容易に、かつ安価にロッドを製造することができた。
【０００８】
得られたロッドの断面を図１に示す。略円柱状のロッド１のパイプ２には、底面３が一体的に設けられており、その底面３の少し先端側には、２つのフランジ４，４が略平行に設けられている。また、底面３の中央には挿通孔５が設けられている。一方、パイプ２の内部には、底面３側から順に、ナット部材６、筒状部材７、ジョイント部材８が挿入されている。各部材の外径はいずれもパイプ２内周と略同一であり、ナット部材６の内周には螺旋９が設けられている。なお、ジョイント部材８の凹溝１０と隣接したパイプ２の先端部分がかしめられており（かしめ部１１）、ジョイント部材８がパイプ２から抜けないように強固に固着されているので、ナット部材６と筒状部材７は、パイプ２の底面３とジョイント部材８の間に挾持されて動かないようになっている。
また、ナット部材６は、図示しないピンによってパイプ２内壁に強固に固定されており、パイプ２内でナット部材６が回転できないようになっている。
【０００９】
図２は、上記のロッド１が装着された電動シリンダ１２の断面を示したものであり、１３はハウジング、１４はモータ、１５はモータの軸、１６は軸１５に連結された心軸である。心軸１６の直径は約１０mmであり、外周には、ナット部材６の螺旋９と螺合可能な螺旋１７が刻設されている。なお、螺旋１７は、滑りねじタイプの螺旋であり、心軸１６外周の長さに対するリードは約６mmで、リード角が非常に大きくなっている。そして、ロッド１は、底面３の挿通孔５から心軸１６が挿通され、ナット部材６と心軸１６とが螺合された状態でハウジング１３内に装着されている。一方、ロッド１に突設された２つのフランジ４，４間には、リング状磁石１８が周設されており、そのリング状磁石１８と隣接したハウジング１３の外側には磁気センサ（図示せず）が設けられている。
【００１０】
このように構成された電動シリンダを使用する場合には、ロッド１が回転しないように支持された状態で、モータ１４に電源を投入する。そして、モータ１４が正転・あるいは逆転すると、心軸１６が回転し、心軸１６と螺合したナット部材６を内部に固定したロッド１が、ハウジング１３から進出、あるいはハウジング１３内へ退入する（図２においてＸ−Ｙ方向に往復動する）。また、電動シリンダ１２の作動中においては、ロッド１の進出・退入に伴って変位するリング状磁石１８の磁気を、磁気センサが検知し、図示しないコントローラが、その検知した結果に基づく制御信号をモータ１４にフィードバックすることによって、ロッド１の進出量・退入量を制御できるようになっている。
なお、この電動シリンダ１２は、ロッド１がパイプ２内にナット部材６を固定した構造を有しており、従来のロッドのようにナット部材とパイプとの連結が外れたりしないので、長期間に亘って有効に作動する。さらに、電動シリンダ１２は、心軸１６外周の螺旋１７が滑りねじタイプの螺旋であり、ロッド１のナット部材との回転摩擦がきわめて小さいので、使用中にロッド１が自己ロックしたりしない。その上、モータ１４の回転力が小さい場合でもロッド１がスムーズにハウジング１３内外へ退入・進出するので、モータ１４への投入電力をむやみに増加する必要がなく、省エネルギーにも貢献できる。その上、ロッド１のナット部材６が合成樹脂によって形成されているので、軽量で携帯性に優れているし、ロッド１の心軸１６に対する摺動性が一層向上されている。しかも、合成樹脂からなるナット部材６が衝撃を吸収するので、非常に壊れにくい。
【００１１】
［実施例２］
図３は、実施例１と別の態様の電動シリンダの断面を示したものであり、この実施例においては、モータの軸の延長線上に心軸１６が連結されておらず、モータの軸と心軸１６が略平行に設けられており、両軸がギア１９を介して同調回転できるようになっている。モータをこのように心軸１６と並列に配置した場合には、電動シリンダ１２の全長を小さくできるというメリットがある。実施例２の電動シリンダの機能・効果等は、実施例１の電動シリンダと同様であるので説明を省略する。
【００１２】
なお、上記各実施例においては、パイプ内に、ナット部材、筒状部材、ジョイント部材が挿入された構造を有するロッドを示したが、ロッドの構造は、この構造に何ら限定されるものではなく、フランジが一体的に突設されたパイプ内にナット部材が固定された構造であれば、いかなる構造であっても構わない。また、ハウジングの形状も、角柱状、楕円状等、いかなる形状に構成しても良い。さらに、ハウジングの外周に設置される磁気センサとしては、通常のあらゆる方式・形状のものを用いることができる。一方、パイプ内へのナット部材の固定方法としては、ピン等による固定方法以外に、両者を接着する方法、あるいは、予め凹部を設けたナット部材をパイプ内へ挿入した後に、パイプの凹部外側に相当する部分を押し込んでかしめるという固定方法、さらに、それらを併用する方法等を採用することもできる。
【００１３】
また、パイプの材料は、ステンレスに限られず、鉄等の他の金属材料でも良いし、ナット部材の材料も、エンジニアリングプラスチックに限られず、砲金等の他の材料でも良い。さらに、パイプにフランジ部を形成すべく絞り加工を施す場合の雰囲気温度も、実施例の温度に何ら限定されるものではなく、必要に応じて適宜変更できる。
【００１４】
さらに、上記各実施例においては、リング状磁石、及び磁気センサからなるロッドの進出量・退入量制御機構が搭載され電動シリンダを示したが、本発明の電動シリンダは、かかる制御機構の搭載を不可欠とするものではないことを付記しておく。
【００１５】
【発明の効果】
上記の如く、本発明の電動シリンダは、特にロッド部分を、短時間で非常に容易に、かつ安価に製造することができる。また、長期間に亘って故障なく有効に作動させることができ、信頼性に優れている。
また、ロッドのナット部材が合成樹脂によって形成されており、ロッドの心軸に対する摺動性がきわめて良好で、ロッドのハウジング内外への退入・進出がスムーズであるので、省エネルギーにも貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の電動シリンダのロッド部分の断面を示す説明図である。
【図２】実施例１の電動シリンダの断面を示す説明図である。
【図３】実施例２の電動シリンダの一部を断面で示す説明図である。
【図４】従来の電動シリンダの断面を示す説明図である。
【図５】従来の電動シリンダのロッド部分の断面を示す説明図である。
【符号の説明】
１・・ロッド、２・・パイプ、３・・底面、４・・フランジ、５・・挿通孔、６・・ナット部材、７・・筒状部材、８・・ジョイント部材、９・・螺旋、１０・・凹溝、１１・・かしめ部、１２・・電動シリンダ、１３・・ハウジング、１４・・モータ、１５・・軸、１６・・心軸、１７・・螺旋、１８・・リング状磁石、１９・・ギア、２１・・電動シリンダ、２２・・ハウジング、２３・・モータ、２４・・軸、２５・・心軸、２６・・ロッド、２７・・ナット部材、２８・・金属パイプ、２９・・螺旋、３０・・螺旋、３１・・フランジ、３２・・リング状磁石、３３・・ネジ孔。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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