(57)【要約】【課題】動力伝達効率の向上を図り、かつ往復移動体を精度良く直線的に移動させる。【解決手段】外周面にネジ溝を有し、両端部に設けた軸受部材１４，１５を介して自身の軸心回りに回転可能となる態様で本体フレーム１０に支持させた出力軸２０と、本体フレーム１０に係合するとともに出力軸２０のネジ溝に螺合し、出力軸２０が回転した場合に出力軸２０の軸方向に沿って往復移動する往復移動体４０とを備え、回転アクチュエータ３０の駆動によって出力軸２０を回転させることにより、往復移動体４０を移動させるようにした直動装置において、本体フレーム１０において先端側の軸受部材１４を保持する軸受保持部１２にガイド孔１２ｂを形成するとともに、このガイド孔１２ｂにガイドロッド４２をスライド可能に貫通させ、ガイドロッド４２の基端部を往復移動体４０の端面に接続する一方、ガイドロッド４２の先端部に補助移動体４３を接続した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面にネジ溝を有し、両端部に設けた軸受部材を介して自身の軸心回りに回転可能となる態様で本体フレームに支持させた出力軸と、
前記本体フレームに係合するとともに前記出力軸のネジ溝に螺合し、前記出力軸が回転した場合に前記出力軸の軸方向に沿って往復移動する往復移動体と
を備え、回転アクチュエータの駆動によって前記出力軸を回転させることにより、前記往復移動体を移動させるようにした直動装置において、
前記本体フレームにおいて前記出力軸の先端側に設けた軸受部材を保持する軸受保持部にガイド孔を形成するとともに、このガイド孔にガイドロッドをスライド可能に貫通させ、前記ガイドロッドの基端部を前記往復移動体の端面に接続する一方、前記ガイドロッドの先端部に補助移動体を接続したことを特徴とする直動装置。
【請求項２】
前記往復移動体と前記補助移動体との間に前記ガイドロッドを一対配設したことを特徴とする請求項１に記載の直動装置。
【請求項３】
外周面にネジ溝を有し、両端部に設けた軸受部材を介して自身の軸心回りに回転可能となる態様で本体フレームに支持させた出力軸と、
前記本体フレームに係合するとともに前記出力軸のネジ溝に螺合し、前記出力軸が回転した場合に前記出力軸の軸方向に沿って往復移動する往復移動体と
を備え、回転アクチュエータの駆動によって前記出力軸を回転させることにより、前記往復移動体を移動させるようにした直動装置において、
前記回転アクチュエータの駆動軸を合成樹脂材によって構成し、その先端面に形成した嵌合孔に前記出力軸の基端部を嵌合するとともに、前記駆動軸の先端部を前記出力軸の軸受部材として適用することを特徴とする直動装置。
【請求項４】
前記駆動軸の先端部を回転アクチュエータの本体ケースによって回転可能に支持するとともに、前記本体ケースの外周面を前記本体フレームに固着させたことを特徴とする請求項３に記載の直動装置。
【請求項５】
前記回転アクチュエータは、有底円筒状のリングギヤを備えた遊星歯車機構を減速機として内蔵するものであり、
前記リングギヤの底壁外表面に一体の駆動軸を備え、かつ前記遊星歯車機構の遊星キャリヤには前記リングギヤの底壁内面を支持する突起を設けたことを特徴とする請求項４に記載の直動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転アクチュエータの駆動によって直線的に動作する直動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の直動装置として、出願人は既に特許文献１に記載のものを提供している。すなわち、モータによって駆動される出力軸のネジ部に往復移動体を螺合させるとともに、この往復移動体にガイドシャフトを貫通させることにより、モータの駆動によって往復移動体を直線的に動作させるようにしたものである。
【０００３】
上記のように構成された直動装置では、例えばシリンジポンプに適用する場合、被往復移動体であるプランジャを往復移動体に接続すれば、モータを駆動することによってプランジャを直線的に動作させ、液体の吸入や注出を行うことが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１８７２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、往復移動体を精度良く直線的に動作させるには、出力軸の両端部を支持する必要がある。すなわち、精度の良い往復移動体の直線運動を確保するには、出力軸の先端部にも軸受部材及びこれを保持する本体フレームの軸受保持部が必須となる。このため、特許文献１に記載された直動装置では、出力軸の延長上に被往復移動体を配置することが困難となり、往復移動体が移動する軸心、つまり出力軸の軸心と、被往復移動体の軸心とを一致させることもできず、例えばモータを駆動した場合に往復移動体が出力軸の軸心に対して傾斜する等、動力伝達効率の点で必ずしも好ましいとはいえない。
【０００６】
また、上述したように、出力軸の両端部に個別に軸受部材を設ける必要があるため、部品点数の点でも改善の余地がある。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みて、動力伝達効率の向上を図り、かつ往復移動体を精度良く直線的に移動させることのできる直動装置を提供することを目的とする。また、部品点数の削減を図ることのできる直動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係る直動装置は、外周面にネジ溝を有し、両端部に設けた軸受部材を介して自身の軸心回りに回転可能となる態様で本体フレームに支持させた出力軸と、前記本体フレームに係合するとともに前記出力軸のネジ溝に螺合し、前記出力軸が回転した場合に前記出力軸の軸方向に沿って往復移動する往復移動体とを備え、回転アクチュエータの駆動によって前記出力軸を回転させることにより、前記往復移動体を移動させるようにした直動装置において、前記本体フレームにおいて前記出力軸の先端側に設けた軸受部材を保持する軸受保持部にガイド孔を形成するとともに、このガイド孔にガイドロッドをスライド可能に貫通させ、前記ガイドロッドの基端部を前記往復移動体の端面に接続する一方、前記ガイドロッドの先端部に補助移動体を接続したことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、上述した直動装置において、前記往復移動体と前記補助移動体との間に前記ガイドロッドを一対配設したことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る直動装置は、外周面にネジ溝を有し、両端部に設けた軸受部材を介して自身の軸心回りに回転可能となる態様で本体フレームに支持させた出力軸と、前記本体フレームに係合するとともに前記出力軸のネジ溝に螺合し、前記出力軸が回転した場合に前記出力軸の軸方向に沿って往復移動する往復移動体とを備え、回転アクチュエータの駆動によって前記出力軸を回転させることにより、前記往復移動体を移動させるようにした直動装置において、前記回転アクチュエータの駆動軸を合成樹脂材によって構成し、その先端面に形成した嵌合孔に前記出力軸の基端部を嵌合するとともに、前記駆動軸の先端部を前記出力軸の軸受部材として適用することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、上述した直動装置において、前記駆動軸の先端部を回転アクチュエータの本体ケースによって回転可能に支持するとともに、前記本体ケースの外周面を前記本体フレームに固着させたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、上述した直動装置において、前記回転アクチュエータは、有底円筒状のリングギヤを備えた遊星歯車機構を減速機として内蔵するものであり、前記リングギヤの底壁外表面に一体の駆動軸を備え、かつ前記遊星歯車機構の遊星キャリヤには前記リングギヤの底壁内面を支持する突起を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、補助移動体を出力軸の延長上に配置することができ、かつこの補助移動体に対して往復移動体の往復移動をガイドロッドによって伝達することができる。従って、補助移動体に被往復移動体を接続させれば、出力軸の軸心と、被往復移動体の軸心とを一致させることが可能となり、動力伝達効率の点で好ましいものとなる。
【００１４】
また、本発明によれば、回転アクチュエータの駆動軸を軸受部材として用いているため、別途軸受部材を用意する必要がなく、部品点数の削減を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１である直動装置の側面図である。
【図２】図２は、図１に示した直動装置の斜視図である。
【図３】図３は、図１に示した直動装置の動作を示すもので、（ａ）は往復移動体が出力軸の基端側に位置した状態の正面図、（ｂ）は往復移動体が出力軸の先端側に移動した状態の正面図である。
【図４】図４は、図１に示した直動装置の断面側面図である。
【図５】図５は、図１に示した直動装置において回転アクチュエータと出力軸との連結部を示す分解斜視図である。
【図６】図６は、図１に示した直動装置を適用した分注装置の斜視図である。
【図７】図７は、図１に示した直動装置を適用した多連の分注装置を示す斜視図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態２である直動装置の断面側面図である。
【図９】図９は、図８に示した直動装置の要部分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る直動装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１〜図５は、本発明の実施の形態１である直動装置を示したものである。ここで例示する直動装置は、図６に示すように、分注装置Ａを駆動するためのアクチュエータユニットＢとして適用するものである。分注装置Ａは、シリンジＣに対してプランジャＤを往復移動させることにより、試薬や検体等の液体を吸入したり、注出したりするシリンジポンプタイプのものである。図１〜図５に示すように、本実施の形態１の直動装置は、本体フレーム１０を備えている。本体フレーム１０は、図１〜図４に示すように、長尺矩形の板状を成す基部１１と、基部１１の両端部からそれぞれ同一の方向に向けて約９０°屈曲した一対の軸受保持部１２，１３とを一体に形成したものである。基部１１には、そのほぼ全長に長手方向に沿って係合溝１１ａが形成してある。一対の軸受保持部１２，１３には、互いに対向する部位に装着孔１２ａ，１３ａが形成してあり、各装着孔１２ａ，１３ａに軸受部材１４，１５を介して出力軸２０の端部を回転可能に支持させてある。出力軸２０は、外周面にネジ溝を有した円柱状部材であり、一方の端部が軸受部材１４の内部で終端する一方、他方の端部が軸受部材１４を介して基端側の軸受保持部１３を貫通している。図５に示すように、出力軸２０において基端側の軸受保持部１３から外部に突出した端部は、ネジ溝が形成された部分よりも細径で、かつ互いに平行となる２つの平面２１ａ，２１ｂを有した嵌合軸部２１を構成している。
【００１８】
また、本体フレーム１０において出力軸２０の端部が突出した基端側の軸受保持部１３には、図４に示すように、回転アクチュエータ３０が設けてある。回転アクチュエータ３０は、駆動源となる電動モータ３１と、電動モータ３１の回転軸３１ａに取り付けた回転ギヤ３２ａをサンギヤとして構成した遊星歯車機構３２とを備えて構成したもので、遊星歯車機構３２の外周部を覆う本体ケース３３を介して本体フレーム１０の軸受保持部１３に取り付けてある。電動モータ３１は、通電方向に応じて回転方向を任意に変更することのできるものである。遊星歯車機構３２のリングギヤ３２ｂは、有底の円筒状を成し、底壁外表面の中心部に一体の駆動軸３２ｃを構成したもので、本体ケース３３に対して回転することが可能である。駆動軸３２ｃは、出力軸２０の嵌合軸部２１よりも太径の円柱状に形成してあり、その先端面に嵌合孔３２ｄを有している。嵌合孔３２ｄは、嵌合軸部２１の平面２１ａ，２１ｂを有した部分に嵌合する横断面形状を有した孔である。この嵌合孔３２ｄの内部には、出力軸２０の嵌合軸部２１が嵌着してある。
【００１９】
一方、出力軸２０には、ネジ溝を形成した部位に往復移動体４０が設けてある。往復移動体４０は、内周面にネジ溝を有した円筒状部材であり、図１〜図４に示すように、ネジ溝を出力軸２０のネジ溝に螺合させた状態で出力軸２０に配設してある。この往復移動体４０には、外周部に係合爪４１が設けてあるとともに、先端面に一対のガイドロッド４２が設けてある。係合爪４１は、往復移動体４０の外周面から径外方向に向けて突設した舌片状部分であり、その先端部が本体フレーム１０に形成した係合溝１１ａの内部に位置している。ガイドロッド４２は、出力軸２０よりも細径で、出力軸２０と同等の長さを有した円柱状部材であり、個々の基端部が、往復移動体４０の先端面において出力軸２０の軸心を中心とした円弧上に互いに１８０°離隔して取り付けてある。それぞれのガイドロッド４２は、先端側の軸受保持部１２に形成したガイド孔１２ｂを介して当該軸受保持部１２を貫通しており、互いに平行、かつ出力軸２０の軸心に対して平行となるように延在している。
【００２０】
ガイドロッド４２の先端部において軸受保持部１２を貫通した部分には、補助移動体４３が取り付けてある。補助移動体４３は、直動装置において実質的な出力部となる部分である。本実施の形態１では、円柱状を成し、分注装置ＡにおいてプランジャＤの基端部を装着することのできる装着部４３ａを有した補助移動体４３を適用している。
【００２１】
上記のように構成した直動装置では、電動モータ３１を駆動すると、遊星歯車機構３２において適宜減速された回転力がリングギヤ３２ｂの駆動軸３２ｃを介して出力軸２０に伝達され、本体フレーム１０に対して出力軸２０が自身の軸心回りに回転する。本体フレーム１０に対して出力軸２０が回転すると、これに螺合する往復移動体４０が出力軸２０の軸心方向に沿って直線的に往復移動することになる。出力軸２０に対して往復移動体４０が移動すると、その移動がガイドロッド４２を介して補助移動体４３に伝達され、図３の（ａ）及び図３の（ｂ）に示すように、本体フレーム１０に対して補助移動体４３が直線的に移動する。従って、図６に示すように、補助移動体４３の装着部４３ａに分注装置ＡのプランジャＤを装着する一方、シリンジＣを本体フレーム１０に支持させ、その状態から電動モータ３１を適宜方向に駆動すれば、出力軸２０に対して往復移動体４０が移動するとともに、補助移動体４３が移動し、これに装着されたプランジャＤをシリンジＣに対して移動させることが可能となる。
【００２２】
ここで、上述した直動装置によれば、出力軸２０の両端部をそれぞれ本体フレーム１０に支持させるようにしている。従って、出力軸２０の回転が安定するとともに、往復移動体４０の移動も安定することとなり、シリンジＣに対するプランジャＤの移動量を正確に制御することが可能となる。しかも、上述の直動装置によれば、出力軸２０の軸心延長上に補助移動体４３が配置されることになり、これに装着したプランジャＤの軸心も出力軸２０の軸心と合致することになる。加えて、出力軸２０を移動する往復移動体４０とプランジャＤが装着された補助移動体４３とが一対のガイドロッド４２を介して互いに１８０°ずれた位置で連結されている。従って、シリンジＣに対してプランジャＤを挿入方向に移動する場合等、比較的反力が大きな状況下であっても、出力軸２０の軸心に対して往復移動体４０の軸心や補助移動体４３の軸心が傾斜する事態を招来する恐れが無く、効率良く、かつ精度良くプランジャＤを動作させることが可能となる。
【００２３】
さらに、上述した直動装置によれば、出力軸２０の軸心とプランジャＤの軸心とが一致しているため、出力軸２０の軸心に対して分注装置Ａの外径寸法を可及的に小さく抑えることができるようになる。従って、例えば図７に示すように、幅の広い本体フレーム１０′に対して複数の直動装置及びシリンジポンプを密に並設して多連の分注装置Ａを構成することができるようになる。この場合、個々の分注装置Ａに個別にアクチュエータユニットＢが設けられるため、これらを個別に制御することが可能である。
【００２４】
尚、上述した実施の形態１では、往復移動体４０と補助移動体４３との間に一対のガイドロッド４２を配設するようにしているが、ガイドロッド４２の数は必ずしも一対である必要はなく、３以上であっても構わない。
【００２５】
（実施の形態２）
図８は、本発明の実施の形態２である直動装置を示したものである。ここで例示する直動装置は、実施の形態１と同様、分注装置Ａを駆動するためのアクチュエータユニットＢとして適用するもので、実施の形態１とは、回転アクチュエータ１３０の減速機である遊星歯車機構１３２の詳細構成、並びに出力軸２０を支持する一方の軸受部材の詳細構成のみが異なっている。尚、実施の形態２において実施の形態１と同様の構成に関しては同一の符号を付してそれぞれの詳細説明を省略する。
【００２６】
まず、本実施の形態２では、遊星歯車機構１３２において少なくとも駆動軸１３２ｃが一体に形成されたリングギヤ１３２ｂを合成樹脂材によって成形するようにしている。ここで適用する合成樹脂材としては、本体ケース１３３を構成する金属材料に対して軸受部材となり得るもの、例えばポリアセタールやナイロンを適用することが可能である。この場合、ポリアセタールやナイロンに金属の粉体を混合させた、いわゆるＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ  Ｉｎ  Ｍｏｌｄ）としても良い。さらに、図８に示すように、リングギヤ１３２ｂに設けた駆動軸１３２ｃの先端部外周面を本体ケース１３３によって回転可能に支持する一方、本体ケース１３３の先端部を本体フレーム１０の基端側に位置する軸受保持部１３の装着孔１３ａに固着させている。出力軸２０において基端側の軸受保持部１３を貫通した端部が細径で、かつ互いに平行となる２つの平面２１ａ，２１ｂを有した嵌合軸部２１を構成しており、この嵌合軸部２１を駆動軸１３２ｃの嵌合孔１３２ｄに嵌着させる点は、実施の形態１と同様である。つまり、本実施の形態２では、出力軸２０の基端部側が駆動軸１３２ｃを軸受部材として本体フレーム１０の軸受保持部１３に支持されることとなる。これにより、別途軸受部材を用意する必要がなく、部品点数の削減を図ることが可能になるとともに、長さ寸法を小さくすることができる。
【００２７】
一方、実施の形態２の遊星歯車機構１３２には、図９に示すように、遊星ギヤ１３２ｅを支持する遊星キャリヤ１３２ｆに複数の突起１３２ｇが設けてある。突起１３２ｇは、図８及び図９に示すように、それぞれが電動モータ１３１側に位置するキャリヤプレート１３２ｈからリングギヤ１３２ｂに向けて突出したものである。個々の突起１３２ｇは、キャリヤプレート１３２ｈからの突出量がサンギヤ１３２ａ及び遊星ギヤ１３２ｅよりも大きくなるように構成してあり、個々の先端が有底円筒状を成すリングギヤ１３２ｂの底壁内面に当接している。
【００２８】
上記のように構成した直動装置では、リングギヤ１３２ｂの底壁内面がキャリヤプレート１３２ｈの突起１３２ｇに当接する一方、遊星ギヤ１３２ｅとリングギヤ１３２ｂとの間に間隙が確保されることになる。従って、予め組み立てられた遊星歯車機構１３２に対して駆動軸１３２ｃの嵌合孔１３２ｄに出力軸２０の嵌合軸部２１を嵌合させる際の力が過大となった場合にも、その力が突起１３２ｇを通じてキャリヤプレート１３２ｈで受止められることになり、サンギヤ１３２ａ及び遊星ギヤ１３２ｅに負荷となって加えられることがない。これにより、駆動軸１３２ｃと出力軸２０とを強固に嵌着させることができるようになり、換言すれば、駆動軸１３２ｃの回転をガタ無く出力軸２０に伝達することができるようになり、動力伝達効率を向上させることが可能となるばかりでなく、実施の形態１と同様に分注装置ＡのアクチュエータユニットＢとして適用した場合にプランジャＤを精度良く動作させることが可能となる。
尚、実施の形態２の動作については実施の形態１と同様である。
【符号の説明】
【００２９】
１０      本体フレーム
１２，１３      軸受保持部
１２ｂ      ガイド孔
１４，１５      軸受部材
２０      出力軸
３０      回転アクチュエータ
３２      遊星歯車機構
３２ａ      回転ギヤ
３２ｂ      リングギヤ
３２ｃ      駆動軸
３２ｄ      嵌合孔
３３      本体ケース
４０      往復移動体
４２      ガイドロッド
４３      補助移動体
１３０      回転アクチュエータ
１３１      電動モータ
１３２      遊星歯車機構
１３２ａ      サンギヤ
１３２ｂ      リングギヤ
１３２ｃ      駆動軸
１３２ｄ      嵌合孔
１３２ｅ      遊星ギヤ
１３２ｆ      遊星キャリヤ
１３２ｇ      突起
１３２ｈ      キャリヤプレート
１３３      本体ケース
【図１】
2011169423.tif 000003
【図２】
2011169423.tif 000004
【図３】
2011169423.tif 000005
【図４】
2011169423.tif 000006
【図５】
2011169423.tif 000007
【図６】
2011169423.tif 000008
【図７】
2011169423.tif 000009
【図８】
2011169423.tif 000010
【図９】
2011169423.tif 000011