(57)【要約】【課  題】リニアアクチュエータにおいて、従来品は主としてねじ棒を利用した方法では１回転当たりのストロークが十分に大きく得られなかった問題点を解決する１回転当たりのストロークが大きなリニアアクチュエータを提供する。【解決手段】外筒の内周に粗いピッチのねじ溝を形成し、外筒の内部で回転する内筒には軸線と平行の長穴を形成して、長穴を貫通してねじ溝に嵌合するピンを取り付けた回転駒が内筒の回転で軸線方向に移動する。回転駒に練結した軸部材が伸縮する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周にねじ溝を形成した外筒の内部に軸線に平行な長穴を形成した内筒を該外筒と同軸線で回転のみ可能に配設し、該内筒内に同軸線状に配設した回転駒の外周放射方向に固定したピンが前記長穴を貫通するとともに前記ねじ溝に嵌合し、前記外筒と前記内筒のどちらかが回転あるいは相対的に逆回転することよって前記回転駒が軸線方向の推力を受け、該回転駒に連結した軸部材が前記内筒の外部で伸縮することを特長とするリニアアクチュエータ。
【請求項２】
前記回転駒と前記軸部材とが回転自在に連結したことを特長とする請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項３】
前記ピンが前記長穴を貫通する部分と前記ねじ溝に嵌合する部分の前記ピン外周に回転カラーを嵌合させたことを特長とする請求項１、２に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項４】
前記内筒を回転させる手動回転手段を該内筒の端部に配設したことを特長とする請求項１、２、３に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項５】
回転駆動源を前記外筒に配設し、動力伝達手段によって前記内筒を回転させることを特長とする請求項１、２、３に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項６】
前記外筒を固定するとともに、回転駆動源と動力伝達手段によって前記内筒を回転させることを特長とする請求項１、２、３に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項７】
前記内筒を固定するとともに、回転駆動源と動力伝達手段によって前記外筒を回転させることを特長とする請求項１、２、３に記載のリニアアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は回転力を直線運動に変換するリニアアクチュエータの構造に関するもので、円筒内周面に形成したねじ溝を利用したリニアアクチュエータで従来からのねじ棒方式よりも１回転当たりのストロークが大きく得られるリニアアクチュエータを提供しようとするものである。
【０００２】
【従来の技術】従来からの回転力を直線運動に変換して推力を得る方式の代表的なリニアアクチュエータは、ねじ棒にねじ込まれた雌ねじをねじ棒の回転で直線的に動かす方式、あるいは逆に雌ねじを回転させてねじ棒側を直線的に動かす方式が主であった。しかし、ねじ棒に刻み込めることのできるねじピッチは比較的細かいため１回転当たりの直線ストロークが大きく得られない問題を有していた。この対策としてねじ棒の径を太くして、ねじピッチを大きくすることが可能であるが、ねじ棒が重くなってしまう問題点を有していた。
【０００３】
ねじ棒を利用した伸縮アクチュエータに関する出願は多く、例として特開平７−２３１６０４・特開平１０−３１８３４５・特開平１１−２５７４５６・特開２０００−２１７３０４・特開平２００１−１４６９５０等があって各種の改善事項の出願がなされている。しかし、手動で素早くロッドを伸縮させようとした場合には、非常に多くの回転を必要とするため、ねじ棒方式のリニアアクチュエータは不適当な手段であった。例えば、品物の間を突っ張るための工具として、品物間の距離にすばやくアジャストさせる場合、ディスプレーで複数の展示品を前後に配列する時の高さ調節を行う場合等、種々の必要性が有ったが適するものが無かった。
【０００４】
また、手動で素早くロッドを伸縮させることが可能となれば、従来の手工具の動力源として利用可能である。例えば、マヨネーズ・ケチャップや各種クリームや接着剤・グリース・シール材を押出すシリンダーの動力源にロッドの推進力を利用することも可能である。あるいは、回転駆動源で回転制御させることによって、従来はエアーシリンダー等を利用していたような素早い伸縮機能の代替に利用可能であって、エアー源が不要となる利点を有するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、リニアアクチュエータにおいて従来品は主としてねじ棒を利用した方法では１回転当たりのストロークが十分に大きく得られなかった問題点を解決する１回転当たりのストロークを十分に大きくリニアアクチュエータを提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載のリニアアクチュエータでは、内周にねじ溝を形成した外筒の内部に軸線に平行な長穴を形成した内筒を外筒と同軸線で回転のみ可能に配設し、内筒内に同軸線状に配設した回転駒の外周放射方向に固定したピンが前記長穴を貫通するとともにねじ溝に嵌合し、外筒と内筒のどちらかが回転あるいは相対的に逆回転することよって回転駒が軸線方向の推力を受け、回転駒に連結した軸部材が内筒の外部で伸縮することを特長とするリニアアクチュエータにより、上述した課題を解決した。
【０００７】
本発明の請求項２記載のリニアアクチュエータでは、前記回転駒と前記軸部材とが回転自在に連結したことを特長としていて、軸部材が回転することなく伸縮可能となる。
【０００８】
本発明の請求項３記載のリニアアクチュエータでは、前記ピンが前記長穴を貫通する部分と前記ねじ溝に嵌合する部分の前記ピン外周に回転カラーを嵌合させたことを特長としていて、このリニアアクチュエータの操作が軽く行える。
【０００９】
本発明の請求項４記載のリニアアクチュエータでは、前記内筒を回転させる手動回転手段を該内筒の端部に配設したことを特長としていて、手動工具などに手軽に利用し易くなる。
【００１０】
本発明の請求項５記載のリニアアクチュエータでは、回転駆動源を外筒に配設し、動力伝達手段によって内筒を回転させることを特長としていて、手持ちアクチュエータとしての利用範囲が拡大する。
【００１１】
また、本発明の請求項６、７記載のリニアアクチュエータでは、前記外筒と前記内筒のどちらか一方を固定するとともに、他方を回転駆動源と動力伝達手段によって回転させるので、種々の使用方法に適用可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は半断面図であって、外筒３には内周に全長に渡ってねじ溝８とねじ溝８’が粗いピッチで形成されていて、８ａ、８ｂはねじ溝８の螺旋形状を示している。尚、本図ではねじ溝８’の詳細な作図は省略しているが、ねじ溝８とねじ溝８’は１８０度の角度をずらして形成されている。外筒３の内部には図２（Ａ矢視図の内筒外形図）に示す内筒４が外筒３と同軸線で回転のみ可能に配設されている。内筒４には軸線に平行な長穴５、５’が対称位置に形成されていて、それぞれの端部には曲がり穴５ａ、５ｂと曲がり穴５ｃ、５ｄが形成されている。また、内筒４の左右にはガイド金具２とガイド金具６が一体化されているが、ガイド金具２とガイド金具６のどちらか一方が、外筒３の内部に内筒４が組み込まれてから、内筒４に螺設される。そして、ガイド金具２の２ｂ部分とガイド金具６の６ａ部分が外筒３の内周に回転可能に嵌め込まれているので、内筒４は外筒３の内部で同軸状に回転することができる。さらに、外筒３の左右端部にガイド金具２とガイド金具６が当たるので、内筒４は外筒３に対して、軸線方向への移動は制限される。
【００１３】
ガイド金具６の端部６ｂには内筒４を手動で回転させるための手動回転手段としてレバー７とハンドル７ａが取り付けられているので、外筒３を持ちながら他方の手でレバー７を回転させることによって、外筒３の内部で内筒４が回転する。外筒３に対する内筒４の組込み構造は本図に示す以外に種々の構造が適用できる。また、外筒３にガイド金具２とガイド金具６が接触する部分にはボールベアリング等の摩擦抵抗を軽減する部材を利用することも可能である。
【００１４】
内筒４の内部には、回転駒９が同軸状に組み込まれている。図３は回転駒９の詳細図であって、駒本体１２には外周放射方向の対称位置に固定したピン１１とピン１１’が内筒４の長穴５と５’を貫通するとともに、ねじ溝８と８’に嵌合している。図３に示す実施例ではピン１１とピン１１’と長穴５、５’およびねじ溝８、８’との接触抵抗を軽減するために、回転カラー１０をピン１１とピン１１’の外周に嵌合させている。この場合、回転カラー１０を長穴５、５’の接触部分とねじ溝８、８’の接触部分とで別体の回転カラーにしても良い。
【００１５】
また、駒本体１２の内部にはベアリング１３が組み込まれていて、押さえ金具１４によってベアリング１３の外輪側が駒本体１２と一体化されている。一方、ベアリング１３の内輪側には軸部材１が固定ねじ１５によって一体化されている。そして、この軸部材１はガイド金具２の中心部に形成された穴２ａを貫通して、外部に突き出している。この結果、回転駒９と軸部材１は回転自在であるので、内筒４の回転にともなって回転駒９が回転しながら軸線方向に移動する時に、軸部材１には回転が伝わることがない。ただし、回転駒９と軸部材１を回転自在にする必要がない場合にはベアリング１３を利用しないで、駒本体１２と軸部材１を一体化しても良いものである。また、回転駒９と軸部材１を回転自在にする他の方法として、ベアリング１３のような機能を軸部材１の途中に設けたり、軸部材１の駒本体１２と反対側の端部に設けたりしても良い。
【００１６】
上記のような構造に基づいた本リニアアクチュエータの動作を説明する。図１において、一方の手で外筒３を持ち、他方の手でレバー７のハンドル７ａを回転させて内筒４が回転すると、長穴５、５’によってピン１１、１１’も回転させられる。そして、ピン１１、１１’の先端部がねじ溝８、８’に嵌合しているので、ねじ溝８ａの傾斜に倣ってピン１１、１１’が軸線方向に移動するので回転駒９も軸線方向に移動することになる。この結果、ハンドル７ａの回転または逆回転によって、軸部材１が内筒４の端部にあるガイド金具２の外部で伸縮するので、種々の用途に利用することができる。ピン１１、１１’は、長穴５、５’の端部に形成された曲がり穴５ａ、５ｂと曲がり穴５ｃ、５ｄに移動して停止する。
【００１７】
図１に示す実施例では、図面がほぼ現尺であるととすると、ねじピッチが１７．５ｍｍであるので、ハンドル７ａを１回転させると軸部材１が１７．５ｍｍの距離を伸びる、あるいは縮むことになる。回転駒９ａはハンドル７ａを２回転させた結果ねじ２ピッチ分３５ｍｍ移動したことを示している。本実施例では、長穴５、５’とピン１１、１１’およびねじ溝８、８’が２対であるが、内筒の径が大きくなったり、より大きな推力を必要としたりする場合には、スペースの許す範囲で３対以上に増やすことも可能である。
【００１８】
また、軸部材１は本実施例に限定されるものでなく、用途に応じた形状や形態を取ることができる。例えば、スペースの許す範囲で径を太くしたり、中間部に緩衝用のばねやクッション材を組み込んだり、中空にしてスティック状の糊や塗布材などを収納して繰り出すようにしたりしても良いものである。
【００１９】
図４は外筒３にステー２１によって回転駆動源２０を取り付けて動力伝達手段２０ａでガイド金具６の端部６ｂを回転させる状態を示す図である。この場合には、回転駆動源２０の回転や停止を制御するスイッチ（図示せず）を併設して設ければ、手持ちで簡単に軸部材１の伸縮停止が可能である。手持ち式の電動ドリルのような形態に、本リニアアクチュエータを回転駆動源と電池と共に一体化したり、回転駆動源と電源コードと共に一体化したりして、手軽に使用できる形態にすることも可能である。
【００２０】
図５は、本リニアアクチュエータをガイド金具６の端部６ｂを下にして縦に設置し、端部６ｂをベース板２５に固定した形態で、ベース板２５に回転駆動源２４を取り付けし、動力伝達手段２３によって外筒３を回転させている図である。この結果、回転駆動源２４を回転させると外筒３が回転するので、軸部材１が上下に伸縮する。図６は、逆にベース板２８に取り付けたステー２６で外筒３を支持して、本リニアアクチュエータをガイド金具６の端部６ｂを下にして縦に設置し、ベース板２８に回転駆動源２７を取り付けしガイド金具６の端部６ｂを回転させている図である。この結果、回転駆動源２７を回転させると内筒４が回転するので、軸部材１が上下に伸縮する。これらの実施例では、軸部材１の上部に載せ板２２を取り付けてあるので、品物を載せて素早く上下させることができる。
【００２１】
本実施例では、外筒の内周へねじ溝を形成したが、ねじ溝に替えてねじ山を形成したり、螺旋状の凸形状を形成させても良い。この場合、嵌合するピン先端の形状はねじ山や凸形状に適合する形態に変更する必要がある。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のリニアアクチュエータでは太い径の外筒の内周に粗いピッチのねじを形成して、その内部に関連部品である内筒と回転駒を組み込めるので、下記の多くの利点を有する。
（１）太い径の粗いねじピッチを形成できるので、１回転当たりの軸線方向のストロークが大きく取れる。
（２）太い径のねじでも外筒・内筒ともに筒形状の部品を使用できるので、軽量に製作が可能で手持ち式リニアアクチュエータや手持ち式工具に利用できる。
（３）回転駆動源と組み合わせることによって、素早い動作のリニアアクチュエータを製作する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す図で、上半分が半断面図を示す。
【図２】図１のＡ矢視図で、外筒を取り外して内筒の外部から見た図を示す。
【図３】図１の回転駒部の詳細図。
【図４】外筒の外周に回転駆動源を取り付けて、内筒を回転させる形態の実施例。
【図５】リニアアクチュエータを縦にベース板へ取り付けて、ベース板へ取り付けた回転駆動源が外筒を回転させる形態の実施例。
【図６】ベース板からのステーでリニアアクチュエータを縦に支え、ベース板へ取り付けた回転駆動源が内筒を回転させる形態の実施例。
【符号の説明】
１        軸部材
２、６    ガイド金具
３        外筒
４        内筒
５、５’  長穴
７        レバー
７ａ      ハンドル
８、８’  ねじ溝
９        回転駒
１０      回転カラー
１１、１１’  ピン
２０、２４、２７    回転駆動源
２０ａ、２３        動力伝達手段
【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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【図６】
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