(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リニアアクチュエータにおいて、
内側に筒状のヨークによって保持される複数のコイルが設けられる第１チューブと、
前記第１チューブの外周に軸方向に相対変位自在に設けられる第２チューブと、
前記第２チューブの端部に一端が固定され、前記ヨーク内を軸方向に移動自在なロッドと、
前記ロッドに軸方向に並んで保持され、前記複数のコイルと対向するように配設される複数の永久磁石と、
前記第２チューブの外側に設けられ、外部機器が連結される連結部と、を備え、
前記ロッドは、前記第２チューブに固定される一端に非磁性部を有し、
前記第２チューブは、前記第１チューブの外周に沿って形成される大径部と、前記大径部より径が小さく前記ロッドの前記非磁性部の外周に沿って形成される小径部と、を有し、
前記連結部は、前記第２チューブの前記小径部の端面の外側に配置されることを特徴とするリニアアクチュエータ。
【請求項２】
前記第２チューブは、前記大径部と前記小径部とを接続する接続部を有し、
前記第１チューブは、前記接続部に対向する対向部を有し、
前記接続部と前記対向部とが当接することによって、前記第１チューブと前記第２チューブとの最収縮位置が規定され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】
前記接続部と前記対向部とが当接した状態において、前記コイルよりも前記小径部側に前記永久磁石の一部が突出していることを特徴とする請求項２に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項４】
前記ロッドの外周と前記第２チューブの前記小径部の内周との間には隙間が設けられており、
前記ロッドは、その端面と前記小径部の端面の内側面とが面接触した状態で前記第２チューブに固定されることを特徴とする請求項１から３の何れか１つに記載の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、電磁力によって軸方向に伸縮するリニアアクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、一方のチューブに設けられるコイルと他方のチューブに設けられる永久磁石との間に生じる電磁力によって、これらのチューブを軸方向に相対変位させるリニアアクチュエータが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−３８２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のリニアアクチュエータは、連結部が設けられる部分の他方のチューブの外径が大きいため、連結部を介して連結される外部機器を設計するにあたっては、他方のチューブとの干渉を考慮しなければならない。このため、外部機器の設計が制約されるおそれがある。
【０００５】
本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたものであり、連結部を介して連結される外部機器の設計の自由度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、リニアアクチュエータにおいて、内側に筒状のヨークによって保持される複数のコイルが設けられる第１チューブと、前記第１チューブの外周に軸方向に相対変位自在に設けられる第２チューブと、前記第２チューブの端部に一端が固定され、前記ヨーク内を軸方向に移動自在なロッドと、前記ロッドに軸方向に並んで保持され、前記複数のコイルと対向するように配設される複数の永久磁石と、前記第２チューブの外側に設けられ、外部機器が連結される連結部と、を備え、前記ロッドは、前記第２チューブに固定される一端に非磁性部を有し、前記第２チューブは、前記第１チューブの外周に沿って形成される大径部と、前記大径部より径が小さく前記ロッドの前記非磁性部の外周に沿って形成される小径部と、を有し、前記連結部は、前記第２チューブの前記小径部の端面の外側に配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、連結部が設けられる部分のリニアアクチュエータの外径が小径化されるため、連結部を介して連結される外部機器とリニアアクチュエータとの干渉が抑制される。この結果、外部機器の設計の自由度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係るリニアアクチュエータの収縮状態における軸方向断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るリニアアクチュエータの伸長状態における軸方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図１及び図２を参照して、本発明の実施形態に係るリニアアクチュエータ１００について説明する。
【００１０】
リニアアクチュエータ１００は、第１チューブ１０と、第１チューブ１０の外周に摺動自在に設けられる第２チューブ２０と、第２チューブ２０の端部に固定され、永久磁石３１を保持するロッド３０と、第１チューブ１０内に嵌合するように設けられ、永久磁石３１と対向するコイル４１を保持するヨーク４０と、を備える。
【００１１】
リニアアクチュエータ１００では、コイル４１に流れる電流に応じてロッド３０を軸方向に駆動する推力（電磁力）が発生し、この推力に基づいて第１チューブ１０と第２チューブ２０とが相対変位する。これにより、リニアアクチュエータ１００は、図１に示す最収縮位置から、図２に示す最伸長位置との間で伸縮する。
【００１２】
第１チューブ１０は、円筒状のベース部１１と、ベース部１１の一端側に固定されるインナーチューブ１２と、ベース部１１の他端側に固定されるガイドチューブ１３と、を備える。
【００１３】
ベース部１１は、両端が開口する筒状部材である。ベース部１１の外周には、径方向に突出する一対のトラニオン軸１が固定される。リニアアクチュエータ１００は、一対のトラニオン軸１が図示しない外部部材に回動可能に軸支されることで、外部部材に対して回動可能に保持される。トラニオン軸１には、貫通孔１Ａが設けられる。貫通孔１Ａは一方のトラニオン軸１だけではなく両方に設けてもよい。このように、貫通孔１Ａは、一対のトラニオン軸１の少なくともいずれか一方に設けられる。
【００１４】
インナーチューブ１２は、その一端がベース部１１の第一内周面１１Ａに嵌合して固定され、ベース部１１に片持ち支持される。インナーチューブ１２とベース部１１との結合構造は嵌合結合に限定されず、例えば、ねじ結合であってもよい。同様に、ガイドチューブ１３は、その一端がベース部１１の第二内周面１１Ｂに嵌合して固定され、ベース部１１に片持ち支持される。ガイドチューブ１３のベース部１１への固定端には、内側に突出する環状の突出部１３Ａが形成される。ガイドチューブ１３とベース部１１との結合構造は嵌合結合に限定されず、例えば、ねじ結合であってもよい。
【００１５】
第２チューブ２０は、両端が開口し一端側から第１チューブ１０のインナーチューブ１２が摺動自在に挿入される円筒状のアウターチューブ２１と、アウターチューブ２１の他端側に取り付けられるキャップ２２と、を備える。
【００１６】
キャップ２２は、アウターチューブ２１の外径よりも径が小さい円筒状の小径部２２Ａと、小径部２２Ａの一端から径方向外側へ延出する円環状の鍔部２２Ｂと、小径部２２Ａの他端を閉塞する底部２２Ｄと、を有する。鍔部２２Ｂは、小径部２２Ａと反対側に突出する円筒状の突出部２２Ｃを有する。突出部２２Ｃの外周側には、図示しない雄ねじ部が設けられ、これに対応してアウターチューブ２１の他端の内周側には、図示しない雌ねじ部が設けられる。アウターチューブ２１とキャップ２２とは、これらの雄ねじ部と雌ねじ部とを介してねじ結合される。この結果、第２チューブ２０の他端は、キャップ２２により閉塞される。アウターチューブ２１とキャップ２２との結合構造はネジ結合に限定されず、例えば、嵌合結合であってもよい。ここで、小径部２２Ａよりも外径が大きいアウターチューブ２１が大径部に該当する。また、小径部２２Ａとアウターチューブ２１とを接続する鍔部２２Ｂが接続部に該当する。
【００１７】
キャップ２２の底部２２Ｄの外側面には、図示しない外部機器が連結される連結部としての連結部材２が固定される。上述のように、第２チューブ２０は、キャップ２２の底部２２Ｄからアウターチューブ２１に至るまでの間に、アウターチューブ２１の外径よりも径が小さい小径部２２Ａを備える。つまり、連結部材２は、小径部２２Ａの端面の外側に配置されることになる。このため、連結部材２を介して連結される外部機器が第２チューブ２０と干渉することを防止することができる。小径部２２Ａの外径の大きさや軸方向の長さは、外部機器の形状等に応じて適宜設定される。
【００１８】
リニアアクチュエータ１００は、第１チューブ１０と第２チューブ２０とを軸方向に相対変位可能に支持する第１リニアガイド部１５と第２リニアガイド部２５とを備える。
【００１９】
インナーチューブ１２の自由端側の外周には、環状の第１軸受１４が設けられる。第１軸受１４の軸受面（外周面）１４Ａは、アウターチューブ２１の内周面２１Ａと摺接する。第１リニアガイド部１５は、インナーチューブ１２の外周面１２Ａと、第１軸受１４の軸受面１４Ａとから構成される。
【００２０】
アウターチューブ２１の開口端側の内周には、環状の第２軸受２３が設けられる。第２軸受２３の軸受面（内周面）２３Ａは、インナーチューブ１２の外周面１２Ａと摺接する。第２リニアガイド部２５は、アウターチューブ２１の内周面２１Ａと、第２軸受２３の軸受面２３Ａとから構成される。
【００２１】
リニアアクチュエータ１００が伸縮する際には、第１リニアガイド部１５では、第１軸受１４の軸受面１４Ａがアウターチューブ２１の内周面２１Ａに摺接する。また、第２リニアガイド部２５では、第２軸受２３の軸受面２３Ａがインナーチューブ１２の外周面１２Ａに摺接する。これにより、インナーチューブ１２とアウターチューブ２１とは、滑らかに摺動する。インナーチューブ１２の外周面１２Ａとアウターチューブ２１の内周面２１Ａとは、第１軸受１４及び第２軸受２３を介して互いに隙間なく対峙する。
【００２２】
ロッド３０は、中空部３０Ａを有する棒状部材である。ロッド３０の一端は、第２チューブ２０の端部を構成するキャップ２２の内側に固定される。また、ロッド３０の他端は、ガイドチューブ１３内に摺動自在に配設されるロッドガイド５０に固定される。ロッド３０の他端にロッドガイド５０が設けられることで、ガイドチューブ１３とロッド３０との同軸度が確保される。このため、リニアアクチュエータ１００の伸縮時にロッド３０の端部が径方向に振れることが防止される。
【００２３】
ロッド３０の中空部３０Ａには、複数の永久磁石３１が軸方向に並んで保持される。永久磁石３１は、円柱状に形成されており、軸方向にＮ極とＳ極が位置するように着磁される。隣り合う永久磁石３１は、同極同士が対向するように配置される。また、隣り合う永久磁石３１の間には継鉄３２が設けられる。なお、継鉄３２を必ずしも設ける必要はなく、隣り合う永久磁石３１が当接するようにしてもよい。また、中空部３０Ａ内の両端には非磁性部としての非磁性体３３が配置される。つまり、中空部３０Ａは、非磁性体３３を介してキャップ２２及びロッドガイド５０に固定される。
【００２４】
ロッド３０は、キャップ２２との固定部分において、その端面３０Ｂがキャップ２２の底部２２Ｄの内側面に密に面接触した状態で連結部材２のねじ部２Ａによって固定される。また、ロッド３０の非磁性体３３が配置される部分は、キャップ２２の小径部２２Ａと接することなく、所定の隙間を介して離間している。このように、ロッド３０の位置は、ロッド３０の端面３０Ｂとキャップ２２の底部２２Ｄとの面接触のみで決定されるため、ロッド３０の芯出しは容易に行われる。ロッド３０は、連結部材２のねじ部２Ａによって固定されているが、連結部材２とは別の部材からなる結合部材によってキャップ２２に固定される構成としてもよい。また、この場合、連結部材２は、キャップ２２と一体的に形成されてもよい。
【００２５】
インナーチューブ１２の内周面１２Ｂには、円筒状のヨーク４０が設けられる。インナーチューブ１２の内周面１２Ｂの自由端側には、内周側に突出する円環状の規制部１２Ｃが設けられており、ヨーク４０は、規制部１２Ｃに当接するまでインナーチューブ１２内に挿入される。この規制部１２Ｃは、図１に示されるように、キャップ２２の鍔部２２Ｂと軸方向において対向して位置している。このため、第１チューブ１０と第２チューブ２０とが最収縮位置にあるとき、規制部１２Ｃのヨーク４０が当接する面と反対側の面には、鍔部２２Ｂから突出する突出部２２Ｃの先端が当接する。ここで、鍔部２２Ｂと対向する規制部１２Ｃが対向部に該当する。
【００２６】
ヨーク４０は、ロッド３０が軸方向に挿通する挿通孔４５を有する。ヨーク４０の内周面には、外周に向かって環状凹部４３が形成される。環状凹部４３内には、複数のコイル４１が固定される。複数のコイル４１は、永久磁石３１に対向するように軸方向に沿って並設される。
【００２７】
ヨーク４０の外周には、軸線方向に溝４２が設けられる。溝４２には、複数のコイル４１からの配線４４が挿入される。溝４２は、図示しないが周方向に間隔をあけて少なくとも３カ所設けられる。溝４２をヨーク４０の外周面に設けるのに代えて、インナーチューブ１２の内周面１２Ｂに設けてもよい。また、溝４２をヨーク４０の外周面とインナーチューブ１２の内周面１２Ｂとの両方に設けてもよい。
【００２８】
複数のコイル４１からの配線４４は、溝４２と、トラニオン軸１に設けられた貫通孔１Ａとを通って外部に引き出される。外部に引き出された配線４４は、図示しないコントローラに接続される。コントローラはコイル４１に供給される電流の大きさや位相を制御することにより、リニアアクチュエータ１００が発生する推力と推力発生方向（伸縮方向）とを制御する。
【００２９】
次に、リニアアクチュエータ１００の動作について説明する。
【００３０】
リニアアクチュエータ１００では、コイル４１に所定方向の電流が供給されると、ロッド３０を一方向（図１において右方向）に駆動する推力が発生する。ロッド３０が一方向に駆動されると、第２チューブ２０のアウターチューブ２１が第１チューブ１０のインナーチューブ１２に対して摺動しながら移動して、リニアアクチュエータ１００が伸長する。
【００３１】
図２に示すように、リニアアクチュエータ１００が最伸長位置まで伸長すると、ロッドガイド５０がガイドチューブ１３の突出部１３Ａの側面に当接し、それ以上のロッド３０の移動が規制される。このように、ロッドガイド５０は、ストッパとして機能する。
【００３２】
一方、コイル４１に伸長時とは逆位相の電流が供給されると、ロッド３０を他方向（図２において左方向）に駆動する推力が発生する。ロッド３０が他方向に駆動されると、第２チューブ２０のアウターチューブ２１が第１チューブ１０のインナーチューブ１２に対して摺動しながら移動して、リニアアクチュエータ１００が収縮する。
【００３３】
図１に示すように、リニアアクチュエータ１００が最収縮位置まで収縮すると、キャップ２２の鍔部２２Ｂから突出する突出部２２Ｃの先端がインナーチューブ１２の規制部１２Ｃに当接し、それ以上のロッド３０の移動が規制される。このように、鍔部２２Ｂと規制部１２Ｃとは、ストッパとして機能する。このストッパの具体的構成としては、鍔部２２Ｂから突出する突出部２２Ｃに代えて規制部１２Ｃから鍔部２２Ｂに向けて突出する突出部を設けてもよいし、鍔部２２Ｂと規制部１２Ｃとの両方に突出部を設けてもよく、鍔部２２Ｂと規制部１２Ｃとによりロッド３０の移動が規制されればどのような構成であってもよい。また、当接した時の衝撃を緩和するために、鍔部２２Ｂまたは規制部１２Ｃの表面に緩衝部材等を設けてもよい。
【００３４】
また、リニアアクチュエータ１００が最収縮位置となったとき、ロッド３０の永久磁石３１の一部は、図１に示すように、ヨーク４０に固定されるコイル４１よりもキャップ２２側に突出した状態となる。このように、最収縮位置において、永久磁石３１の一部が、コイル４１よりもリニアアクチュエータ１００が伸長する側に存在するため、最収縮位置からリニアアクチュエータ１００を伸長させる際、ロッド３０を駆動する推力（電磁力）が発生し易くなる。
【００３５】
以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
【００３６】
本実施形態では、第２チューブ２０はアウターチューブ２１よりも径が小さい小径部２２Ａを有し、外部機器が連結される連結部材２は、この小径部２２Ａの端面の外側に配置される。このため、連結部材２を介して連結される外部機器が第２チューブ２０と干渉することが防止される。この結果、外部機器の設計の自由度を向上させることができる。
【００３７】
また、規制部１２Ｃと鍔部２２Ｂとが当接することによって、第１チューブ１０と第２チューブ２０との最収縮位置が規定される。このように、小径部２２Ａが形成されたことによって近接することになる鍔部２２Ｂと規制部１２Ｃとをリニアアクチュエータ１００の最収縮位置を規定する部材として有効利用することができる。また、規制部１２Ｃと鍔部２２Ｂとは、外部に露出しない位置に形成されているため、これらが当接する部分に異物等が堆積することを抑制することができる。この結果、リニアアクチュエータ１００の最収縮位置を安定させることができる。
【００３８】
また、規制部１２Ｃと鍔部２２Ｂとが当接した状態において、コイル４１よりも小径部２２Ａ側に永久磁石３１の一部が突出している。つまり、リニアアクチュエータ１００が最収縮位置となったとき、ロッド３０の永久磁石３１の一部は、ヨーク４０に固定されるコイル４１よりもリニアアクチュエータ１００が伸長する側に存在する。このため、最収縮位置からリニアアクチュエータ１００を伸長する際、ロッド３０を駆動する推力（電磁力）が発生し易くなり、応答性を向上させることができる。
【００３９】
また、ロッド３０の外周と第２チューブ２０の小径部２２Ａの内周との間には隙間が設けられており、ロッド３０は、その端面３０Ｂと小径部２２Ａの端面の内側面とが面接触した状態で第２チューブ２０に固定される。このように、ロッド３０の位置は、ロッド３０の端面３０Ｂと小径部２２Ａの端面との面接触のみによって決まるため、ロッド３０の芯出しを容易に行うことができる。
【００４０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【符号の説明】
【００４１】
１００  リニアアクチュエータ
１      トラニオン軸
１Ａ    貫通孔
２      連結部材（連結部）
１０    第１チューブ
１１    ベース部
１２    インナーチューブ
１２Ｃ  規制部（対向部）
１３    ガイドチューブ
２０    第２チューブ
２１    アウターチューブ
２２    キャップ
２２Ａ  小径部
２２Ｂ  鍔部（接続部）
２２Ｃ  突出部
２２Ｄ  底部
３０    ロッド
３１    永久磁石
４０    ヨーク
４１    コイル
５０    ロッドガイド
【図１】
0005948391.tif 000002
【図２】
0005948391.tif 000003