(57)【要約】【課題】ナットの回転方向が切り替わる場合に大きな負荷が転動体に作用することを防止し、また複数の転動体の摩耗度合いを同程度にすることができる直線作動機を簡素な構成にて提供する。【解決手段】第１筒体１と、第１筒体１の内側にて第１筒体の軸方向に沿って配してあり、駆動源の動力によって軸回りに回転するねじ軸２と、ねじ軸２に螺合したナット２０と、ナット２０に連結しており、ねじ軸２及び第１筒体１の間にて軸方向に沿って配してある第２筒体と、第２筒体及びナット２０の軸回りの回転を規制する転動体２１とを備え、第１筒体１の内周面に転動体２１が係合する係合溝１１が軸方向に沿って設けてある直線作動機において、ナット２０の外周面に、ナットの軸心を通過する面に関して対称な二つの平面２０ａが設けてあり、転動体２１は、ナット２０の径方向の一方に偏倚させて、平面２０ａそれぞれに設けてあることを特徴とする直線作動機。【選択図】図３
2015145718.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１筒体と、該第１筒体の内側にて前記第１筒体の軸方向に沿って配してあり、駆動源の動力によって軸回りに回転するねじ軸と、該ねじ軸に螺合したナットと、該ナットに連結しており、前記ねじ軸及び第１筒体の間にて軸方向に沿って配してある第２筒体と、該第２筒体及びナットの軸回りの回転を規制する転動体とを備え、前記第１筒体の内周面に前記転動体が係合する係合溝が軸方向に沿って設けてある直線作動機において、
前記ナットの外周面に、前記ナットの軸心を通過する面に関して対称な二つの平面が設けてあり、
前記転動体は、前記ナットの径方向の一方に偏倚させて、前記平面それぞれに設けてあること
を特徴とする直線作動機。
【請求項２】
前記転動体は所定の直径よりも大径であり且つ所定の寸法よりも長い軸方向寸法を有するローラを有すること
を特徴とする請求項１に記載の直線作動機。
【請求項３】
前記転動体を案内し、前記第１筒体よりも硬度の高い案内部材を前記係合溝に設けてあること
を特徴とする請求項１又は２に記載の直線作動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体を進退させる直線作動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
扉の開閉及びテーブルの昇降など直線的な動作を実現するために、以前より直線作動機が使用されている。直線作動機は、例えばねじ軸と、該ねじ軸に螺合したナットと、ねじ軸に接続されたモータと、ナットに連結したロッドとを備える。モータの回転によってねじ軸が回転し、ナット及びロッドは軸方向に移動する。
【０００３】
ナット及びロッドは、軸方向に移動する際、軸回りに回転することがある。そのため、ナット及びロッドの回転を防止する機構を備えた直線作動機が従来提案されている（例えば特許文献１〜３）。特許文献１には、ねじ軸を囲む筒体の内周面に軸方向に沿って溝を形成し、該溝に係合するローラをナットに設けた電動アクチュエータが開示してある。
【０００４】
ローラは転動しながら溝の側面上を摺動し、ナットと共に軸方向に移動する。ナットが回転しても、ローラが溝の側面に当接するので、ナット及びナットに連結したロッドの回転が防止される。またローラは転動しながら溝の側面上を摺動するので、転動しない部材を使用する場合に比べて、摺動による摩耗を減少させることができる。
【０００５】
また特許文献２には、ナットの周囲に四つ以上のローラを設け、ねじ軸を囲む筒体の内周面に各ローラに対応した案内面を形成した直動案内機構が開示してある。多数のローラ及び案内面を形成することによって、精度の高い直動を実現する。
【０００６】
また特許文献３には、径方向に突出したピンをナットに設け、該ピンに二つの軸受を並設したボールねじ軸装置が開示してある。二つの軸受は、径方向において、ピンの中心に対してそれぞれ逆向きに偏倚している。二つの軸受は、径方向において、二つのブロックの間に配してある。一の軸受には、弾性部材によって一のブロックが押しつけられている。他のブロックは固定されており、他の軸受に接触している。一のブロックからの押圧によって、二つの軸受は二つのブロックに接触し、円滑に案内される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−３３３０４６号公報
【特許文献２】特開２０１２―２２５４４４号公報
【特許文献３】特開平２―１８６１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１に記載の電動アクチュエータは、ローラと溝の側面とが離隔し、ナットの回転方向が切り替わる場合に、ローラが溝の側面に衝突し、ローラに回転ガタ分の衝撃的な大きな負荷が作用する。特許文献２に記載の直動案内機構は、多数のローラ及びローラに対応した多数の案内面を設ける必要があり、構成が複雑である。
【０００９】
特許文献３に記載のボールねじ軸装置は、二つの軸受がピンに並設してあるが、軸受の摩耗は、ねじ軸の中心からの距離に反比例するので、ナットの径方向における内側の軸受が外側の軸受よりも早く摩耗する。
【００１０】
本発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、ナットの回転方向が切り替わる場合に大きな負荷が転動体に作用することを防止し、また複数の転動体の摩耗度合いを同程度にすることができる直線作動機を簡素な構成にて提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る直線作動機は、第１筒体と、該第１筒体の内側にて前記第１筒体の軸方向に沿って配してあり、駆動源の動力によって軸回りに回転するねじ軸と、該ねじ軸に螺合したナットと、該ナットに連結しており、前記ねじ軸及び第１筒体の間にて軸方向に沿って配してある第２筒体と、該第２筒体及びナットの軸回りの回転を規制する転動体とを備え、前記第１筒体の内周面に前記転動体が係合する係合溝が軸方向に沿って設けてある直線作動機において、前記ナットの外周面に、前記ナットの軸心を通過する面に関して対称な二つの平面が設けてあり、前記転動体は、前記ナットの径方向の一方に偏倚させて、前記平面それぞれに設けてあることを特徴とする。
【００１２】
本発明においては、ナットの外周面に二つの平面それぞれを径方向反対側に形成し、各平面に転動体を設ける。転動体は、ねじ軸の軸心を通過し且つ両平面に交差する面の一面側に偏倚しているので、いずれの転動体も係合溝の側面に近接し、ナットの回転方向が切り替わっても、いずれかの転動体が係合溝に直ちに接触する。また二つの転動体それぞれを、二つの平面それぞれに設けてあるので、転動体とねじ軸の中心との間の距離を同じにすることができる。
【００１３】
本発明に係る直線作動機は、前記転動体は所定の直径よりも大径であり且つ所定の寸法よりも長い軸方向寸法を有するローラを有することを特徴とする。
【００１４】
本発明においては、所定の直径よりも大径であり且つ所定の寸法よりも長い軸方向寸法を有するローラを転動体に使用することで、ローラの動定格荷重を大きくし、ローラの耐久性を向上させることができる。
【００１５】
本発明に係る直線作動機は、前記転動体を案内し、前記第１筒体よりも硬度の高い案内部材を前記係合溝に設けてあることを特徴とする。
【００１６】
本発明においては、第１筒体よりも硬度の高い案内部材を係合溝に設けることによって、係合溝の摩耗を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る直線作動機にあっては、ナットの外周面に二つの平面それぞれを径方向反対側にそれぞれ形成し、各平面に転動体を設ける。転動体は、ねじ軸の軸心を通過し且つ両平面に交差する面の一面側に偏倚しているので、いずれの転動体も係合溝の側面に近接し、ナットの回転方向が切り替わっても、いずれかの転動体が係合溝に直ちに接触するので、転動体に回転ガタ分の衝撃力が発生することを簡素な構成で防止することができる。また転動体それぞれは、平面それぞれに設けてあるので、転動体とねじ軸の中心との間の距離を同じにして、二つの転動体の摩耗度合いを同じにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施の形態１に係る直線作動機を略示する断面図である。
【図２】ボールねじの軸心に平行な面を切断面としたナット付近の構成を略示する部分拡大断面図である。
【図３】図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線を切断線とした断面図である。
【図４】実施の形態２に係る直線作動機のボールねじの軸心に平行な面を切断面としたナット付近の構成を略示する部分拡大断面図である。
【図５】図４に示すＶ−Ｖ線を切断線とした断面図である。
【図６】実施の形態３に係る直線作動機のボールねじの軸心に直交する面を切断面としたナット付近の構成を略示する断面図である。
【図７】実施の形態４に係る直線作動機のボールねじの軸心に平行な面を切断面としたナット付近の構成を略示する断面図である。
【図８】実施の形態５に係る直線作動機のボールねじの軸心に平行な面を切断面としたナット付近の構成を略示する断面図である。
【図９】図８に示すＩＸ−ＩＸ線を切断線とした断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（実施の形態１）
以下本発明を実施の形態１に係る直線作動機を示す図面に基づいて説明する。図１は直線作動機を略示する断面図である。直線作動機は筒体１（第１筒体）を備え、該筒体１にボールねじ２（ねじ軸）が収容されている。ボールねじ２の軸方向は筒体１の軸方向と略同じである。ボールねじ２には、円筒形のナット２０がボール（図示略）を介して螺合している。
【００２０】
該ナット２０には、円筒形をなすロッド３（第２筒体）の一端部が軸方向に連結している。ロッド３の内側にはボールねじ２の一端部側が挿入されている。ロッド３の他端部は、筒体１の一端部から突出している。筒体１の一端部には、筒形の先端ハウジング４が内嵌しており、該先端ハウジング４の内周面に弾性部材からなる環状のスクレーパ４ａが設けてある。該スクレーパ４ａはロッド３の外周面に接触する。なおボールねじ２、ナット２０及びボールによってボールねじ機構が構成されている。
【００２１】
筒体１の他端部に、ベアリング５１、５１を収容する筒形のベアハウジング５０が内嵌しており、ボルトにて連結している。ベアハウジング５０の両端部内側それぞれに、ベアリング５１、５１が同軸的に嵌合している。両ベアリング５１、５１によって、前記ボールねじ２と後述するサーボモータ７の出力軸７ａとを連結する連結軸５２が回転可能に支持されている。
【００２２】
軸長方向における筒体１の反対側にて、ベアハウジング５０には、カップリング６１を収容した筒形のカップリングケース６０が外嵌している。軸長方向におけるベアハウジング５０の反対側にて、カップリングケース６０の開口部分に取付フランジ６２が設けてある。該取付フランジ６２を介して、サーボモータ７がカップリングケース６０にボルトで固定してある。
【００２３】
サーボモータ７の出力軸７ａがカップリングケース６０に挿入してあり、カップリング６１に連結している。カップリング６１と前記ボールねじ２の他端部とは、前記連結軸５２によって連結されている。なおサーボモータ７の出力軸７ａ、カップリング６１、連結軸５２、ボールねじ２は同軸上に配してある。
【００２４】
サーボモータ７の正逆回転によって、ボールねじ２が正逆回転し、ナット２０が軸方向に沿って進退し、ロッド３が進退する。筒体１からのロッド３の突出長が長くなるか又は短くなり、ロッド３の突出端部に連結された物体を進退させることができる。
【００２５】
図２はボールねじ２の軸心に平行な面を切断面としたナット２０付近の構成を略示する部分拡大断面図、図３は図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線を切断線とした断面図である。
【００２６】
筒体１の内周面には、後述するローラ２３が係合する軸方向に沿った二つの係合溝１１、１１が形成してある。二つの係合溝１１、１１は、筒体１１の径方向にて互いに対向している。ナット２０の外周面には、ナット２０の軸心（ねじ軸２の軸心）を通過する面Ｂに関して対称な二つの平面２０ａ、２０ａが形成してある。二つの平面２０ａ、２０ａは、ナット２０の径方向にて、互いに反対側に位置し、互いに平行である。二つの平面２０ａ、２０ａは、二つの係合溝１１、１１にそれぞれ対向している。
【００２７】
二つの平面２０ａ、２０ａそれぞれに、転動体２１、２１が設けてある。転動体２１は、支軸２２と、該支軸２２の一端部に回転可能に外嵌した円環形のローラ２３とを備える。ローラ２３は支軸２２に同軸的に設けてある。平面２０ａには孔２０ｂが設けてあり、支軸２２の他端部は孔２０ｂに嵌入している。
【００２８】
図３に示すように、ボールねじ２の中心及び二つの平面２０ａ、２０ａに直交する面Ａは、係合溝１１の幅方向（図３の左右方向）において、係合溝１１の中心に位置する。支軸２２及びローラ２３の軸心Ｓは面Ａの一面側に位置している。すなわち、二つのローラ２３、２３は、平面２０ａ、２０ａ上において、径方向の一方（図３の左側）に偏倚している。二つのローラ２３、２３は二つの係合溝１１、１１にそれぞれ係合し、二つの係合溝１１、１１の同じ側の側面（図３における係合溝１１の左側の側面）にそれぞれ近接している。一方のローラ２３及びボールねじ２の中心の間の距離と他方のローラ２３及びボールねじ２の中心の間の距離とは略同じである。
【００２９】
ボールねじ２が、図３において時計回り又は反時計回りに回転した場合、ナット２０は軸方向に沿って移動する。このときナット２０も時計回り又は反時計回りに回転する。ナット２０が時計回りに回転した場合、一方のローラ２３（図３において下側に位置するローラ２３）が係合溝１１の側面に当接する。そのため、ナット２０が時計回りに回転することが阻止される。ナット２０が反時計回りに回転した場合、他方のローラ２３（図３において上側に位置するローラ２３）が係合溝１１の側面に当接する。そのため、ナット２０が反時計回りに回転することが阻止される。
【００３０】
実施の形態１に係る直線作動機にあっては、ナット２０の外周面に二つの平面２０ａ、２０ａそれぞれを径方向反対側にそれぞれ形成し、各平面２０ａ、２０ａに転動体２１を設ける。転動体２１は、ボールねじ２の軸心を通過し且つ両平面２０ａ、２０ａに交差する面Ａの一面側に偏倚しているので、いずれのローラ２３、２３も係合溝１１、１１の同じ側の側面にそれぞれ近接し、ナット２０の回転方向が切り替わっても、いずれかのローラ２３が係合溝１１に直ちに接触するので、ローラ２３に衝撃力が発生することを簡素な構成にて防止することができる。またローラ２３、２３それぞれは、平面２０ａ、２０ａそれぞれに設けてあるので、各ローラ２３、２３とボールねじ２の中心との間の距離を同じにして、二つのローラ２３、２３の摩耗度合いを同じにすることができる。
【００３１】
（実施の形態２）
以下本発明を実施の形態２に係る直線作動機を示す図面に基づいて説明する。図４はボールねじ２の軸心に平行な面を切断面としたナット２０付近の構成を略示する部分拡大断面図、図５は図４に示すＶ−Ｖ線を切断線とした断面図である。
【００３２】
ローラ２３の直径は所定値、例えばボールねじ２の直径の１／２程度にて設計している。またローラ２３の軸方向寸法は所定値、例えばボールねじ２の直径の１／２程度にて設計している。このように設計することによって、ボールねじ２の寿命よりもローラ２３（転動体）の寿命が長くなる（ボールねじ寿命＜転動体寿命）。係合溝１１の幅方向寸法及び深さ（図５における左右寸法及び上下寸法）はローラ２３の直径及び軸方向寸法に応じて設計されている。
【００３３】
実施の形態２に係る直線作動機は、所定の直径よりも大径であり且つ所定の寸法よりも長い軸方向寸法を有するローラ２３を使用することで、ローラ２３の動定格荷重を大きくし、ローラ２３の耐久性を向上させることができる。
【００３４】
実施の形態２に係る構成の内、実施の形態１と同様な構成については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３５】
（実施の形態３）
以下本発明を実施の形態３に係る直線作動機を示す図面に基づいて説明する。図６はボールねじ２の軸心に直交する面を切断面としたナット２０付近の構成を略示する断面図である。
【００３６】
二つの係合溝１１、１１それぞれの同じ側の側面（図３における係合溝１１の左側の側面）に、筒体１よりも硬度の高い案内部材１２、１２が、筒体１の軸方向に沿って設けてある。ローラ２３は案内部材１２に近接している。
【００３７】
実施の形態３に係る直線作動機にあっては、筒体１よりも硬度の高い案内部材１２を、ローラ２３が近接する係合溝１１の側面に設けることによって、係合溝１１の摩耗又は陥没等を抑制することができる。
【００３８】
実施の形態３に係る構成の内、実施の形態１又は２と同様な構成については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３９】
（実施の形態４）
以下本発明を実施の形態４に係る直線作動機を示す図面に基づいて説明する。図７はボールねじ２の軸心に平行な面を切断面としたナット２０付近の構成を略示する断面図である。
【００４０】
ロッド３におけるナット２０に隣り合う部分に、二つの孔３ａ、３ａが設けてある。二つの孔３ａ、３ａは、ロッド３の径方向にて、互いに反対側に位置する。二つの孔３ａ、３ａは、二つの係合溝１１、１１にそれぞれ対向している。支軸２２は孔２０ｂに嵌入しており、ローラ２３は係合溝１１に係合している。
【００４１】
実施の形態４に係る直線作動機にあっては、ナット２０を加工する必要が無いので、ナット２０を加工する場合に比べて、製造費用を削減することができる。
【００４２】
実施の形態４に係る構成の内、実施の形態１〜３と同様な構成については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４３】
（実施の形態５）
以下本発明を実施の形態５に係る直線作動機を示す図面に基づいて説明する。図８はボールねじ２の軸心に平行な面を切断面としたナット２０付近の構成を略示する断面図、図９は図８に示すＩＸ−ＩＸ線を切断線とした断面図である。
【００４４】
ナット２０には単一の平面２０ａが形成してある。筒体１の内周面における平面２０ａに対向する部分に、単一の係合溝１１が設けてある。平面２０ａには、二つの孔２０ｂ、２０ｂが軸方向に並設してある。一方の孔２０ｂ（図８における右側の孔２０ｂ）は、平面２０ａ上における径方向の一方（図９における左側）に偏倚しており、他方の孔２０ｂ（図８における左側の孔２０ｂ）は平面２０ａ上における径方向の他方（図９における右側）に偏倚している。
【００４５】
二つの孔２０ｂ、２０ｂそれぞれに転動体２１、２１が取り付けてある。支軸２２は孔２０ｂに嵌入し、ローラ２３は係合溝１１に係合している。一方のローラ２３（図８における右側のローラ２３）の軸心Ｓ１は面Ａの一面側に位置しており、係合溝１１の一側面（図９における係合溝１１の左側面）に近接している。他方のローラ２３（図８における左側のローラ２３）の軸心Ｓ２は面Ａの他面側に位置しており、係合溝１１の他側面（図９における係合溝１１の右側面）に近接している。すなわち、二つのローラ２３、２３は、平面２０ａ上において、面Ａの一面側及び他面側（径方向の一方及び他方）にそれぞれ偏倚している。
【００４６】
実施の形態５に係る直線作動機にあっては、ローラ２３、２３は係合溝１１の一側面及び他側面にそれぞれ近接し、ナット２０の回転方向が切り替わっても、いずれかのローラ２３が係合溝１１に直ちに接触するので、ローラ２３に衝撃力が発生することを簡素な構成にて防止することができる。またローラ２３、２３は、平面２０ａに軸方向に沿って並設してあるので、各ローラ２３、２３とボールねじ２の中心との間の距離を同じにして、二つのローラ２３、２３の摩耗度合いを同じにすることができる。また単一の係合溝１１のみが筒体１に形成されており、複数の係合溝１１を形成する場合に比べて構成を簡素化できる。
【００４７】
今回開示した実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。各実施例にて記載されている技術的特徴は互いに組み合わせることができ、本発明の範囲は、特許請求の範囲内での全ての変更及び特許請求の範囲と均等の範囲が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４８】
１  筒体（第１筒体）
２  ボールねじ（ねじ軸）
３  ロッド（第２筒体）
７  サーボモータ（駆動源）
１１  係合溝
１２  案内部材
２０  ナット
２０ａ  平面
２１  転動体
２２  支軸
２３  ローラ
【図１】
2015145718.tif 000003
【図２】
2015145718.tif 000004
【図３】
2015145718.tif 000005
【図４】
2015145718.tif 000006
【図５】
2015145718.tif 000007
【図６】
2015145718.tif 000008
【図７】
2015145718.tif 000009
【図８】
2015145718.tif 000010
【図９】
2015145718.tif 000011