(57)【要約】【課題】アクチュエータの構成を簡単にでき低コスト化を図ることにある。【解決手段】モータ１４の回転運動を、ロッド２１の直線運動に変換する変換機構２９が設けられている。この変換機構は、モータ１４の回転力によって回転する小径圧縮コイルバネ２３と、この小径圧縮コイルバネ２３に相対回転可能に設けられかつロッド２１を直線的に移動させる大径圧縮コイルバネ２７とから構成されている。【選択図】  図１
2004211725.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動源の回転運動を、移動部材の直線運動に変換する変換機構が設けられたアクチュエータであって、
前記変換機構を、前記回転駆動源の回転力によって回転する回転部材と、この回転部材に相対回転可能に設けられかつ前記移動部材を直線的に移動させる送り部材とから構成し、前記回転部材及び送り部材のうち少なくともいずれか一方の部材自体に弾性を持たせたことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
前記送り部材及び回転部材のうちいずれか一方は小径圧縮コイルバネで構成され、他方はその小径コイルバネに外挿される大径圧縮コイルバネで構成され、前記両圧縮コイルバネを形成する螺旋線材に接するように複数の転動ボールが前記送り部材と回転部材との間に介在されていることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
モータの回転運動を、ロッドの直線運動に変換する変換機構を備えたアクチュエータであって、
前記変換機構を、前記モータの回転力が伝達される小径圧縮コイルバネと、その小径圧縮コイルバネに外挿されかつ前記ロッドを直線的に移動させる大径圧縮コイルバネとから構成し、前記各圧縮コイルバネを形成するそれぞれの螺旋線材に接するように、複数の転動ボールを大径圧縮コイルバネ及び小径圧縮コイルバネの間に介在させ、前記ロッドが対象物に当接したとき、前記両圧縮コイルバネのうち少なくともいずれか一方の圧縮コイルバネの弾性力により、同ロッドに対象物側へ向けて推力が付与されるようにしたことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項４】
前記転動ボールは、前記小径圧縮コイルバネと大径圧縮コイルバネとの間の空間部に、両圧縮コイルバネに接するように螺旋状に配列され、前記小径圧縮コイルバネには、それら転動ボールが離散しないように保持するリテーナが、小径圧縮コイルバネと相対回転可能かつ小径圧縮コイルバネの軸線方向に沿って移動可能に設けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記リテーナは、小径圧縮コイルバネに挿入されるリテーナ本体と、そのリテーナ本体の外周面から突設され、複数ある転動ボールのうち両端部に位置する転動ボールに当接される規制ピンとから構成されていることを特徴とする請求項４に記載のアクチュエータ。
【請求項６】
前記大径圧縮コイルバネには筒体が外挿され、その筒体には、転動ボールを同筒体の内外に出入させる第１及び第２ボール出入口が同筒体の軸線方向に間隔をおいて設けられ、前記筒体の外側には、両ボール出入り口に通じるボール案内溝が設けられ、前記小径圧縮コイルバネが回転するとき、複数の転動ボールがボール案内溝を通って筒体の内外に循環するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項７】
前記送り部材がその軸線を中心として回転部材とともに回転するのを阻止する回り止め手段が備えられていることを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項８】
前記回り止め手段は、前記送り部材と一体的に移動する移動体と、前記移動体の移動をガイドするガイド部材とから構成されていることを特徴とする請求項７に記載のアクチュエータ。
【請求項９】
前記移動体は、前記変換機構が収容される筒状のアクチュエータ本体内に往復移動可能に収容され、その移動体には、アクチュエータ本体の両端開口部を塞ぐカバー間においてアクチュエータ本体の軸線方向に延びる前記ガイド部材が貫通されていることを特徴とする請求項８に記載のアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転駆動源の回転運動を移動部材の直線運動に変換する変換機構が備えられているアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばモータの駆動力により作動する電動アクチュエータ（特許文献１参照）が知られている。この電動シリンダは、モータの駆動によりボールネジが回転すると、そのボールネジに螺合される送りナットを介して搬送テーブルが直線運動するようになっている。搬送テーブルは、搬送端に移動されると対象物に当接して停止する。このとき、ボールネジに外挿された圧縮コイルバネに蓄積される弾性力により、搬送テーブルの緩衝が図られるとともに、モータが停止された後に搬送テーブルを対象物に押し付けるのに必要な推力を確保している。
【０００３】
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のようなものがある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−０４６０３９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の電動アクチュエータは、搬送テーブルの緩衝機能と、モータ停止後に推力を確保する機能を備えた圧縮コイルバネが、ボールネジ及び送りナットから構成される変換機構とは別体で構成されている。そのため、圧縮コイルバネを取り付け保持するための部品が必要で、アクチュエータの内部構造が複雑化するとともに、コストアップの要因となっている。加えて、圧縮コイルバネやそれを取り付けるための部品の設置スペースを確保しなければならず、アクチュエータの大型化を招くことの要因となっている。
【０００６】
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、アクチュエータの構成を簡単にすることで低コスト化を図ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の発明…実施形態１〜３に対応）
請求項１に記載の発明では、回転駆動源の回転運動を、移動部材の直線運動に変換する変換機構が設けられたアクチュエータであって、前記変換機構を、前記回転駆動源の回転力によって回転する回転部材と、この回転部材に相対回転可能に設けられかつ前記移動部材を直線的に移動させる送り部材とから構成し、前記回転部材及び送り部材のうち少なくともいずれか一方の部材自体に弾性を持たせたことを要旨とする。
【０００８】
この構成によれば、回転駆動源の停止に伴い移動部材が対象物に当接すると、前記回転部材及び送り部材のうち少なくともいずれか一方に弾性力が作用する。この弾性力により、回転駆動源の停止直後に生じる回転駆動源及び回転部材の慣性力が吸収されるとともに、対象物を押し付ける方向への推力が移動部材に付与される。従って、変換機構とは別に弾性を有する部材を設けることなく、回転駆動源及び回転部材の慣性力を吸収したり、移動部材に推力を付与したりすることができるため、アクチュエータの構成を簡単にでき、低コスト化を図ることが可能になる。
【０００９】
（請求項２の発明…実施形態１〜３に対応）
請求項２に記載の発明では、前記送り部材及び回転部材のうちいずれか一方は小径圧縮コイルバネで構成され、他方はその小径コイルバネに外挿される大径圧縮コイルバネで構成され、前記両圧縮コイルバネを形成する螺旋線材に接するように複数の転動ボールが前記送り部材と回転部材との間に介在されていることを要旨とする。
【００１０】
この構成によれば、回転部材の回転に伴い転動ボールが転動されるため、送り部材と回転部材とにそれぞれ生じるの摩擦抵抗は小さくなる。よって、両圧縮コイルバネが摩耗しにくくなり、小径圧縮コイルバネや大径圧縮コイルバネの寿命を長くすることができる。
【００１１】
（請求項３の発明…実施形態１，２に対応）
請求項３に記載の発明では、モータの回転運動を、ロッドの直線運動に変換する変換機構を備えたアクチュエータであって、前記変換機構を、前記モータの回転力が伝達される小径圧縮コイルバネと、その小径圧縮コイルバネに外挿されかつ前記ロッドを直線的に移動させる大径圧縮コイルバネとから構成し、前記各圧縮コイルバネを形成するそれぞれの螺旋線材に接するように、複数の転動ボールを大径圧縮コイルバネ及び小径圧縮コイルバネの間に介在させ、前記ロッドが対象物に当接したとき、前記両圧縮コイルバネのうち少なくともいずれか一方の圧縮コイルバネの弾性力により、同ロッドに対象物側へ向けて推力が付与されるようにしたことを要旨とする。
【００１２】
この構成によれば、モータの駆動停止に伴いロッドが対象物に当接すると、前記小径圧縮コイルバネ及び大径圧縮コイルバネのうち少なくともいずれか一方に弾性力が作用する。この弾性力により、モータの停止直後に生じるモータ及び小径圧縮コイルバネの慣性力が吸収されるとともに、対象物を押し付ける方向への推力がロッドに付与される。従って、変換機構とは別に弾性を有する部材を設けずに、モータ及び小径圧縮コイルバネの慣性力を吸収したり、ロッドに推力を付与したりすることができるため、アクチュエータの構成を簡単にでき、低コスト化を図ることが可能になる。
【００１３】
（請求項４の発明…実施形態１，３に対応）
請求項４に記載の発明では、前記転動ボールは、前記小径圧縮コイルバネと大径圧縮コイルバネとの間の空間部に、両圧縮コイルバネに接するように螺旋状に配列され、前記小径圧縮コイルバネには、それら転動ボールが離散しないように保持するリテーナが、小径圧縮コイルバネと相対回転可能かつ小径圧縮コイルバネの軸線方向に沿って移動可能に設けられていることを要旨とする。
【００１４】
この構成によれば、リテーナによって複数の転動ボールが離散することがないため、負荷（推力）を受けるボールの数が常に一定であり、負荷を安定的に受けることができる。
【００１５】
（請求項５の発明…実施形態１，３に対応）
請求項５に記載の発明では、前記リテーナは、小径圧縮コイルバネに挿入されるリテーナ本体と、そのリテーナ本体の外周面から突設され、複数ある転動ボールのうち両端部に位置する転動ボールに当接される規制ピンとから構成されていることを要旨とする。
【００１６】
この構成によれば、リテーナの構成が簡単なものであるにも拘わらず、複数の転動ボールが離散するのを防止することが可能になる。
（請求項６の発明…実施形態２に対応）
請求項６に記載の発明では、前記大径圧縮コイルバネには筒体が外挿され、その筒体には、転動ボールを同筒体の内外に出入させる第１及び第２ボール出入口が同筒体の軸線方向に間隔をおいて設けられ、前記筒体の外側には、両ボール出入り口に通じるボール案内溝が設けられ、前記小径圧縮コイルバネが回転するとき、複数の転動ボールがボール案内溝を通って筒体の内外に循環するように構成されていることを要旨とする。
【００１７】
この構成にすれば、小径圧縮コイルバネが回転すると、転動ボールは、大径圧縮コイルバネの軸線方向における一定の範囲内において、筒体の内外で循環する。転動ボール群と大径圧縮コイルバネとは、同大径圧縮コイルバネの軸線方向における相対的位置が変わることがなく共に移動する。転動ボール群を循環させるのに必要な範囲だけ大径圧縮コイルバネの長さを設定すればよいため、大径圧縮コイルバネの長さを短く設定することが可能となる。この結果、大径圧縮コイルバネの軸線方向におけるアクチュエータの小型化を図ることが可能になる。
【００１８】
（請求項７の発明…実施形態１〜３に対応）
請求項７に記載の発明では、前記送り部材がその軸線を中心として回転部材とともに回転するのを阻止する回り止め手段が備えられていることを要旨とする。
【００１９】
この構成にすれば、回転部材が回転されて送り部材が移動部材を移動させるときに、回転部材の回転に伴い送り部材が軸線周りに回転することが回り止め手段によって防止される。よって、送り部材によって送り出される移動部材の移動量が正確になる。
【００２０】
（請求項８の発明…実施形態１〜３に対応）
請求項８に記載の発明では、前記回り止め手段は、前記送り部材と一体的に移動する移動体と、前記移動体の移動をガイドするガイド部材とから構成されていることを要旨とする。
【００２１】
この構成にすれば、簡単な構成であるにも拘わらず送り部材と回転部材との供回りを防止することが可能になる。
（請求項９の発明…実施形態１，２に対応）
請求項９に記載の発明では、前記移動体は、前記変換機構が収容される筒状のアクチュエータ本体内に往復移動可能に収容され、その移動体には、アクチュエータ本体の両端開口部を塞ぐカバー間においてアクチュエータ本体の軸線方向に延びる前記ガイド部材が貫通されていることを要旨とする。
【００２２】
この構成にすれば、回り止め手段を構成する移動体や変換機構がアクチュエータ本体の外部に露出しないため、小型化を図ることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を電動アクチュエータに具体化した第１実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２４】
図１，図２に示すように、電動アクチュエータ１１は、両側に開口部を有する筒状のアクチュエータ本体１２を備えており、そのアクチュエータ本体１２の一端開口部はヘッドカバー１７により塞がれている。ヘッドカバー１７の外端部には筒状の取付カバー１９が差し込まれ、ヘッドカバー１７と反対側の開口部は、モータブラケット１３により塞がれている。このモータブラケット１３に取り付けられた回転駆動源としてのモータ１４の駆動軸１４ａは、カップリング１５を介して回転軸１６に連結され、回転軸１６はヘッドカバー１７にベアリング１８を介して貫通支持されている。
【００２５】
アクチュエータ本体１２内には、その軸線方向に沿って延び、かつ外端開口部がキャップ２０によって塞がれた筒状をなす移動部材としてのロッド２１が設けられ、このロッド２１は、アクチュエータ本体１２の他端開口部を塞ぐロッドカバー２２に摺動可能に貫通支持されている。ロッド２１の内部には、その内端開口部を介して回転部材である小径圧縮コイルバネ２３が挿入されている。
【００２６】
小径圧縮コイルバネ２３のロッド側端部には支持軸２４が固定されており、その支持軸２４は滑り軸受２５を介してアクチュエータ本体１２の内周面に支持されている。小径圧縮コイルバネ２３の反ロッド側端部には、前記回転軸１６が連結されている。そして、モータ１４が駆動すると、その回転力が回転軸１６を介して小径圧縮コイルバネ２３に伝達され、小径圧縮コイルバネ２３はその軸線を中心にして回転するようになっている。
【００２７】
小径圧縮コイルバネ２３の外側には、その内径よりも大きい送り部材としての大径圧縮コイルバネ２７が所定の間隔をおいて外挿されている。この大径圧縮コイルバネ２７の外周は、ロッド２１の内周面に固着されている。大径圧縮コイルバネ２７を固着する方法としては、ロウ付けや接着等がある。
【００２８】
図２，図３，図４に示すように、小径圧縮コイルバネ２３の内側においてその軸線方向中央部付近に位置する箇所には、リテーナ３０が小径圧縮コイルバネ２３の軸線方向に沿って移動可能に収容されている。リテーナ３０は、小径圧縮コイルバネ２３が回転すること伴い、その回転方向と同一方向へ回転しながら小径圧縮コイルバネ２３の軸線方向へ移動するようになっている。なお、図２において、リテーナ３０の外周面は小径圧縮コイルバネ２３の内周部に接しているが、リテーナ３０が小径圧縮コイルバネ２３の内周部に対して摺動しながら移動できる程度のクリアランスが存在している。
【００２９】
リテーナ３０は、円筒状のリテーナ本体３１と、そのリテーナ本体３１の両端外周面から小径圧縮コイルバネ２３の径方向に沿って突設された複数の規制ピン３２とから構成されている。規制ピン３２の先端部は、小径圧縮コイルバネ２３を形成する螺旋線材２３ａの間を介して両圧縮コイルバネ２３，２７間の空間部２６に位置されている。
【００３０】
小径圧縮コイルバネ２３と大径圧縮コイルバネ２７との間の空間部２６には、それら圧縮コイルバネ２３，２７の螺旋線材２３ａ，２７ａに接する複数の転動ボール３３が介在されている。これらの転動ボール３３は、両圧縮コイルバネ２３，２７における螺旋線材２３ａ，２７ａに沿って螺旋状に配列されており、それら転動ボール３３群のうち一端部と他端部に位置する転動ボール３３が、前記リテーナ３０の規制ピン３２に当接されることにより、転動ボール３３が離散しないように保持されている。
【００３１】
そして、リテーナ３０が回転しながら小径圧縮コイルバネ２３の軸線方向へ移動することにより、各転動ボール３３は、それぞれ両圧縮コイルバネ２３，２７によって形成される螺旋通路３４に沿って螺旋を描くように転動していく。リテーナ３０の移動量は、各圧縮コイルバネ２３，２７における螺旋線材２３ａ，２７ａの径、転動ボール３３の径によって決定される。ちなみに、小径圧縮コイルバネ２３が所定量回転したときにおけるリテーナ３０の移動量は、大径圧縮コイルバネ２７の移動量よりも小さい。
【００３２】
ロッド２１の内端には移動体としての環状のピストン３５がネジ３６よって固定され、このピストン３５は、その外周面に設けられたウェアリング３７を介してアクチュエータ本体１２に支持されている。このピストン３５の外縁部にはアクチュエータ本体１２の軸線方向に沿って延びるガイド部材としてのガイド棒３８が貫通され、ガイド棒３８の両端部はヘッドカバー１７を介して前記ロッドカバー２２とモータブラケット１３に固定されている。ピストン３５とガイド棒３８とによって回り止め手段が構成されている。
【００３３】
回り止め手段を設けたのは、小径圧縮コイルバネ２３と大径圧縮コイルバネ２７とが供回りする、つまり大径圧縮コイルバネ２７が回転運動するのを防止するためである。これにより、小径圧縮コイルバネ２３の回転運動が大径圧縮コイルバネ２７の直線運動に効率よく変換される。本実施形態では、小径圧縮コイルバネ２３と大径圧縮コイルバネ２７とから、モータ１４の回転運動をロッド２１の直線運動に変換する変換機構２９が構成されている。
【００３４】
なお、小径圧縮コイルバネ２３の回転運動がすべて大径圧縮コイルバネ２７の直線運動に変換されるのではなく、リテーナ３０の直線運動にも変換される。従って、小径圧縮コイルバネ２３に対するリテーナ３０の移動量と、リテーナ３０に対する大径圧縮コイルバネ２７の移動量との和がロッド２１のストローク量となっている。
【００３５】
大径圧縮コイルバネ２７が小径圧縮コイルバネ２３の軸線方向に沿って直線的に移動することで、モータ１４の回転運動がロッド２１の直線運動に変換されるようになっている。モータ１４が正方向に回動されると、ロッド２１は、アクチュエータ本体１２から突出されることとなり、対象物Ｗをクランプするクランプ位置（図２に示す位置）に配置される。反対に、モータ１４が逆方向に回動されると、ロッド２１は、アクチュエータ本体１２内に没入されることとなり、アンクランプ位置（図１に示す位置）に配置される。
【００３６】
さて、ロッド２１が没入されている状態で、モータ１４が正方向に駆動されると、小径圧縮コイルバネ２３及びリテーナ３０が共に正方向へ回転しながら小径圧縮コイルバネ２３の軸線方向に沿って直線的に移動され、ロッド２１はクランプ位置に配置される。そして、ロッド２１の先端が対象物Ｗに突き当たると、ロッド２１の移動が規制される。このとき、小径圧縮コイルバネ２３及び大径圧縮コイルバネ２７は圧縮されて共に弾性変形し、ロッド２１にクランプ推力が付与される。そして、ロッド２１に付与されるクランプ推力が必要十分な値に達するまでモータ１４は回転し続け、必要十分なクランプ推力が得られた時点でモータ１４への通電が遮断される。
【００３７】
モータ１４への通電が遮断されても、モータ１４と小径圧縮コイルバネ２３とは慣性エネルギー（慣性力）を有している。そのため、ロッド２１及び大径圧縮コイルバネ２７の移動が規制されているにも拘わらず、モータ１４と小径圧縮コイルバネ２３とは、クランプする方向への回転力が働く。しかし、両圧縮コイルバネ２３，２７が弾性的に圧縮されることで、モータ１４及び小径圧縮コイルバネ２３の慣性エネルギーは吸収される。
【００３８】
更に、ロッド２１が対象物Ｗに突き当たった状態では、圧縮されて弾性力を蓄えている両圧縮コイルバネ２３，２７の螺旋線材２３ａ，２７ａ間に転動ボール３３が挟まれる。そのため、転動ボール３３には摩擦抵抗が生じ、この摩擦抵抗により転動ボール３３は転動不能となり、モータ１４への通電が遮断されもクランプ推力が常に付与された状態となる。つまり、モータ１４の駆動が停止された状態で、電動アクチュエータ１１とは別体でモータブレーキ等の保持機構を設けなくても、対象物Ｗにロッド２１が押し付けられたままの状態を保持することが可能になる。
【００３９】
従って、本実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
（１）ロッド２１が対象物Ｗをクランプするとき、モータ１４及び小径圧縮コイルバネ２３の慣性エネルギーを吸収することができる。それとともに、対象物Ｗがロッド２１によってクランプされている状態では、小径圧縮コイルバネ２３及び大径圧縮コイルバネ２７の弾性力によって、クランプ推力を確保することができる。要するに、モータ１４の回転運動をロッド２１の直線運動に変換する変換機構２９に、クランプ時に生じる慣性エネルギーを緩和する機能と、クランプ推力を得る機能とを持たせている。それらの機能を得るためのバネ機構等を変換機構２９とは別に設ける必要がないので、電動アクチュエータ１１の内部機構を簡素化することができ、低コスト化を図ることができ、更にはバネ機構等の設置スペースが無くなり、電動アクチュエータ１１の小型化にも貢献する。
【００４０】
（２）小径圧縮コイルバネ２３と大径圧縮コイルバネ２７との間には、それぞれの螺旋線材２３ａ，２７ａに接するように転動ボール３３が介在されている。この構成によれば、小径圧縮コイルバネ２３の回転すると、転動ボール３３が転動するため、モータ１４の回転運動を、少ない摩擦抵抗でもってロッド２１の直線運動に変換することができる。よって、両圧縮コイルバネ２３，２７の摩耗を減らすことができ、それらの寿命を長くすることができる。又、小径圧縮コイルバネ２３をスムーズに回転させることができるため、低出力で小型のモータ１４を使用することができ、電動アクチュエータ１１の軽量化及びランニングコストの低減を図ることができる。
【００４１】
（３）小径圧縮コイルバネ２３の弾性力と大径圧縮コイルバネ２７の弾性力とによって転動ボール３３に予圧を付与することができるため、小径圧縮コイルバネ２３と大径圧縮コイルバネ２７との間にバックラッシが存在しない。よって、小径圧縮コイルバネ２３の回転に追従させて大径圧縮コイルバネ２７を正確に直線移動させることができ、ロッド２１を微少移動させる場合等には特に有効である。
【００４２】
（４）小径圧縮コイルバネ２３の回転に伴い、大径圧縮コイルバネ２７及びロッド２１が供回りするのを防止するガイド棒３８が設けられている。そのため、モータ１４の回転運動をロッド２１の直線運動に効率よく変換することがことができる。
【００４３】
（５）モータ１４の回転運動をロッド２１の直線運動に変換するための変換機構２９は、小径圧縮コイルバネ２３と大径圧縮コイルバネ２７とから構成されている。そのため、両圧縮コイルバネ２３，２７が持つ弾性（柔軟性）によって、電動アクチュエータ１１の組み付け誤差を吸収することができる。つまり、ベアリング１８、ロッド２１及び滑り軸受２５の中心軸線を高い組み付け精度で一致させずに済む。又、アクチュエータ本体１２及びウェアリング３７の中心軸線についても高い組み付け精度で一致させずに済む。この結果、電動アクチュエータ１１の組み付けが容易になる。しかも、従来技術で示したボールネジと送りネジとを用いて構成される変換機構と異なり、変換機構２９を構成する小径圧縮コイルバネ２３や大径圧縮コイルバネ２７やこれらを支持する部品に高い加工精度が要求されないので、低コストな変換機構２９を実現することができる。
【００４４】
（６）両端開口部がロッドカバー２２とヘッドカバー１７とによって塞がれたアクチュエータ本体１２内には、ピストン３５や変換機構２９等が収容されている。そのため、ピストン３５や変換機構２９が作動する機械音を小さくすることができ、静音性の高い電動アクチュエータ１１とすることができる。それとともに、電動アクチュエータ１１の外部に、ピストン３５とガイド棒３８とからなる回り止め手段を設ける必要がないので、電動アクチュエータ１１の小型化を図ることができる。
【００４５】
（第２実施形態）
第２実施形態について前記実施形態と異なる部分を中心に説明する。
図５，図６に示すように、大径圧縮コイルバネ２７には転動ボール３３を保持するリテーナ３０が省略されている。大径圧縮コイルバネ２７には筒体４１が外挿され、この筒体４１はロッド２１と大径圧縮コイルバネ２７との間に配置されている。筒体４１の外周面はロッド２１の内周面に固定され、内周面に大径圧縮コイルバネ２７がロウ付けにより固着されている。
【００４６】
図７，図８，図９に示すように、筒体４１の外周面には、その軸線方向に所定の間隔をおいてかつ外周方向に位置をずらして第１ボール出入口４２と第２ボール出入口４３とが形成されている。各ボール出入口４２，４３は、筒体４１の外周面の一部が内側に折曲されることによって開口され、その折曲された部分は、転動ボール３３を筒体４１の内外に案内するためのガイド片４４，４５となっている。
【００４７】
図７，図１０に示すように、ロッド２１の内周面において、前記両ボール出入口４２，４３同士を最短距離で結ぶ線上に位置する箇所には、各ボール出入口４２，４３に通じるボール案内溝４６が凹設されている。言い方を変えれば、ボール案内溝４６は、筒体４１の外側に設けられていると言うことができる。ボール案内溝４６の一端部は第１ボール出入口４２に通じており、他端部は第２ボール出入口４３に通じている。そして、筒体４１の内側における両ボール出入口４２，４３の間において、両圧縮コイルバネ２３，２７における螺旋線材２３ａ，２７ａに沿うようにして転動ボール３３が螺旋状に配列されている。筒体４１の外側においては、前記ボール案内溝４６内に沿って転動ボール３３が斜め直線状に配列されている。筒体４１の内側に配列されている転動ボール３３群と、筒体４１の外側に配列されている転動ボール３３群とは、第１及び第２ボール出入口４２，４３を介して連続的に繋がっている。そして、小径圧縮コイルバネ２３が回転することにより、転動ボール３３は第１及び第２ボール出入口４２，４３を介して筒体４１の内外を転動しながら循環するようになっている。
【００４８】
小径圧縮コイルバネ２３が正方向に回転すると、転動ボール３３は、第１ボール出入口４２から筒体４１の外部であるボール案内溝４６に排出され、そのボール案内溝４６を介して第２ボール出入口４３から筒体４１の内部に再び導入される。小径圧縮コイルバネ２３が逆方向に回転すると、転動ボール３３は、第２ボール出入口４３から筒体４１の外部であるボール案内溝４６に排出され、そのボール案内溝４６を介して第１ボール出入口４２から筒体４１の内部に再び導入される。
【００４９】
従って、上述した構成により、小径圧縮コイルバネ２３が回転すると、大径圧縮コイルバネ２７の軸線方向における一定の範囲内で転動ボール３３が筒体４１の内外で循環しながら、大径圧縮コイルバネ２７は移動することとなる。大径圧縮コイルバネ２７の移動によって、ロッド２１はクランプ位置とアンクランプ位置との間を移動する。転動ボール３３は、大径圧縮コイルバネ２７の軸線方向において決められた範囲内を循環していることから、転動ボール３３群と大径圧縮コイルバネ２７と相対的な位置関係は変わることがない。つまり、転動ボール３３群は所定の範囲内でしか大径圧縮コイルバネ２７の軸線方向に沿って変位しないので、その変位量が小さい分、大径圧縮コイルバネ２７の軸線方向長さを第１実施形態に示される大径圧縮コイルバネ２７よりも短くすることができる。従って、本実施形態では、大径圧縮コイルバネ２７の軸線方向長さを短くすることができるため、大径圧縮コイルバネ２７の軸線方向における電動アクチュエータ１１の小型化を図ることができる。
【００５０】
更に、転動ボール３３が離散しないように保持するリテーナ３０を省略することができるため、電動アクチュエータ１１の構造を簡素化できるとともに、部品点数が少なくなり低コストを実現することができる。しかも、部品点数が少ない分だけ組み付け作業性も容易になる。
【００５１】
（第３実施形態）
図１１，図１２に示すように、電動アクチュエータ１１におけるベース５１の一端側上面には、軸受５２に貫通支持された回転軸５３が設けられている。この回転軸５３の一端にはカップリング１５を介してモータ１４が固定され、他端には締付け金具５５により小径圧縮コイルバネ２３が駆動連結されている。
【００５２】
モータ１４とは反対側に位置するベース５１の他端側上面には、基台５６が取り付けられており、この基台５６の側面から小径圧縮コイルバネ２３に向けて支持棒５７が突設されている。この支持棒５７は、小径圧縮コイルバネ２３の先端部にネジ５８によって固定された軸受部材５９に挿入されている。この軸受部材５９により、小径圧縮コイルバネ２３の先端部が回転可能かつその軸線方向へ摺動可能に支持されている。そして、モータ１４が回転されることにより、回転軸５３を介して小径圧縮コイルバネ２３が回転するようになっている。
【００５３】
小径圧縮コイルバネ２３には転動ボール３３を介して相対回転可能な大径圧縮コイルバネ２７が外挿されている。小径圧縮コイルバネ２３及び大径圧縮コイルバネ２７によって構成される変換機構２９の構成については、前記第１実施形態に示した構成と同じであるため、詳しい説明は省略するとともに同一符号を付すこととする。
【００５４】
ベース５１の上面において、変換機構２９の近傍に位置する箇所には、ＬＭガイド（LM：linear motion＝直線運動）６１が設けられている。ＬＭガイド６１は、両圧縮コイルバネ２３，２７の軸線方向に沿って延びるガイドレール６２と、その長手方向に沿って移動するスライダ６３とから構成されている。
【００５５】
スライダ６３には、大径圧縮コイルバネ２７側へ延びる移動部材としての移動プレート６５がネジによって片持ち状に固定されている。その移動プレート６５においてスライダ６３に突き当てられていない部分には、連結具６６がネジによって固定されている。移動プレート６５及び連結具６６には、それぞれの透孔６５ａ，６６ａを介して小径圧縮コイルバネ２３が遊挿されている。これにより、移動プレート６５及び連結具６６は、小径圧縮コイルバネ２３の軸線方向に沿って移動可能になっている。
【００５６】
前記連結具６６に形成された挿入凹部６６ｂには、大径圧縮コイルバネ２７が挿入連結されている。つまり、移動プレート６５は連結具６６を介して大径圧縮コイルバネ２７に連結されている。このような結合関係から、回り止め手段としてのＬＭガイド６１は、大径圧縮コイルバネ２７が小径圧縮コイルバネ２３の軸線方向に沿って直線的に移動するのをガイドする役割があるとともに、小径圧縮コイルバネ２３の回転に伴って、大径圧縮コイルバネ２７の回り止めをする役割がある。
【００５７】
そして、大径圧縮コイルバネ２７が回り止めされることにより、同大径圧縮コイルバネ２７はＬＭガイド６１によってガイドされながら小径圧縮コイルバネ２３の軸線方向に沿って直線的に移動する。この移動に伴い、モータ１４の回転運動が移動プレート６５の直線運動に変換される。
【００５８】
ちなみに、モータ１４が正方向に回動されると、移動プレート６５は、対象物Ｗをクランプするクランプ位置（図１１，図１２に二点差線で示す位置）に配置される。反対に、モータ１４が逆方向に回動されると、移動プレート６５は、アンクランプ位置（図１１，図１２に実線で示す位置）に配置される。
【００５９】
さて、上述したように構成されている電動アクチュエータ１１では、移動プレート６５がアンクランプ位置に配置されている状態で、モータ１４が正方向に駆動されると、小径圧縮コイルバネ２３及びリテーナ３０が共に正方向へ回転する。この回転に伴い、大径圧縮コイルバネ２７が小径圧縮コイルバネ２３の軸線方向に沿って直線的に移動され、移動プレート６５はクランプ位置に配置される。そして、移動プレート６５の側面が対象物Ｗに突き当たると、移動プレート６５の移動が規制される。このとき、小径圧縮コイルバネ２３及び大径圧縮コイルバネ２７は圧縮されて共に弾性変形し、移動プレート６５にクランプ推力が付与される。そして、移動プレート６５に付与されるクランプ推力が必要十分な値に達するまでモータ１４は回転し続け、必要十分なクランプ推力が得られた時点でモータ１４への通電が遮断される。このとき、モータ１４と小径圧縮コイルバネ２３とは慣性エネルギー（慣性力）を有しているが、第１実施形態で説明したように、両圧縮コイルバネ２３，２７が弾性的に圧縮されることで、モータ１４及び小径圧縮コイルバネ２３の慣性エネルギーは吸収される。更に、移動プレート６５の側面が対象物Ｗに突き当った状態では、転動ボール３３は両圧縮コイルバネ２３，２７によって挟まれて転動不能となるため、モータ１４の回動操作が停止されても、対象物Ｗに移動プレート６５が押し付けられたままの状態を保持できる。
【００６０】
（別の実施形態）
本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
・前記第１〜第３実施形態では、小径圧縮コイルバネ２３の外側に大径圧縮コイルバネ２７を設けたが、この大径圧縮コイルバネ２７の代わりとして、送りナットに変更してもよい。この構成にする場合には、小径圧縮コイルバネ２３の螺旋線材２３ａと送りナットの内周面に形成された螺旋溝に転動ボール３３が接するようにする。
【００６１】
・前記第１〜第３実施形態では、小径圧縮コイルバネ２３と大径圧縮コイルバネ２７との間には転動ボール３３を設けたが、この転動ボール３３を省略してもよい。この構成にする場合には、大径圧縮コイルバネ２７の代わりに送りナットを用い、その送りナットの内周面に形成された螺旋溝の間隔を小径圧縮コイルバネ２３の螺旋線材２３ａのピッチと同じに設定する。そして、小径圧縮コイルバネ２３の螺旋線材２３ａを送りナットの螺旋溝に摺動可能に係入させる。
【００６２】
・前記第１及び第３実施形態では、小径圧縮コイルバネ２３を回転させることで大径圧縮コイルバネ２７を直線的に移動させるようにしたが、この関係を逆にしてもよい。すなわち、大径圧縮コイルバネ２７を回転させることにより、小径圧縮コイルバネ２３を直線的に移動させるようにしてもよい。但し、この場合には、小径圧縮コイルバネ２３を回り止めする。
【００６３】
・前記実施形態では、駆動源としてモータ１４を用いたが、モータ１４に代えて手動で操作される操作ハンドルを設け、その操作ハンドルを回動操作することにより、ロッド２１を移動させるようにしてもよい。
【００６４】
・前記第１及び第３実施形態では、外周面に規制ピン３２を有するリテーナ３０によって、複数の転動ボール３３が離散しないように保持したが、リテーナ３０を以下に示すものに変更してもよい。図１３，図１４に示すように、小径圧縮コイルバネ２３と大径圧縮コイルバネ２７との間には円筒状のリテーナ７０を配置され、リテーナ７０の外周面には周方向へ等間隔かつ軸線方向へ互いの位置をずらして配置されたボール装着孔７１が複数形成されている。そして、各ボール装着孔７１にはそれぞれ一対の転動ボール３３が設けられ、各転動ボール３３は両圧縮コイルバネ２３，２７の螺旋線材２３ａ，２７ａに接触されている。ボール装着孔７１は長円状に形成され、転動ボール３３が２つ分入るようになっている。図示しないが、各ボール装着孔７１に装着される転動ボール３３の数は、任意の数に変更することが可能で、例えば、１つ又は３つ以上に変更することが可能である。この構成としても、第１実施形態と同様に、小径圧縮コイルバネ２３が回転すると、その軸線方向に沿ってリテーナ７０が回転しながら移動され、各転動ボール３３は、それぞれ両圧縮コイルバネ２３，２７によって形成される螺旋通路３４に沿って転動する。
【００６５】
・前記第１及び第３実施形態で説明したリテーナ３０を次のように変更してもよい。すなわち、図１５，図１６に示すように、両圧縮コイルバネ２３，２７の隙間には、それらの螺旋線材２３ａ，２７ａに沿って延びる螺旋状のリテーナ７５が配置され、このリテーナ７５には所定の間隔（等間隔）をおいて複数のボール装着孔７６が穿設されている。そして、各ボール装着孔７６には転動ボール３３がはめ込まれ、各転動ボール３３は両圧縮コイルバネ２３，２７の螺旋線材２３ａ，２７ａに接触されている。ボール装着孔７６は円形状に形成され、転動ボール３３が１つ分入るようになっている。図示しないが、各ボール装着孔７６に装着される転動ボール３３の数は、複数個に変更することが可能である。この構成とすれば、小径圧縮コイルバネ２３が回転すると、その軸線方向に沿ってリテーナ７５が回転しながら移動され、各転動ボール３３は、それぞれ両圧縮コイルバネ２３，２７によって形成される螺旋通路３４に沿って移動する。
【００６６】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に示す。
（１）  回転駆動源の回転運動を、移動部材の直線運動に変換する変換機構であって、前記回転駆動源の回転力によって回転する回転部材と、この回転部材の回転に伴って移動する送り部材とから構成し、前記回転部材及び送り部材のうち少なくともいずれか一方の部材自体に弾性を持たせたことを特徴とする変換機構。この構成にすれば、変換機構を簡単に組み付けることができる。
【００６７】
（２）  前記送り部材及び回転部材のうちいずれか一方は小径圧縮コイルバネで構成され、他方はその小径コイルバネに外挿される大径圧縮コイルバネで構成され、前記両圧縮コイルバネを形成する螺旋線材に接するように複数の転動ボールが前記送り部材と回転部材との間に介在されていることを特徴とする（１）に記載の変換機構。この構成にすれば、小径圧縮コイルバネと大径圧縮コイルバネとの寿命を長くすることができる。
【００６８】
（３）  前記転動ボールは、前記小径圧縮コイルバネと大径圧縮コイルバネとの間の空間部に、両圧縮コイルバネに接するように螺旋状に配列され、前記小径圧縮コイルバネには、それら転動ボールが離散しないように保持するリテーナが、小径圧縮コイルバネと相対回転可能かつ小径圧縮コイルバネの軸線方向に沿って移動可能に設けられていることを特徴とする（２）に記載の変換機構。
【００６９】
（４）  前記リテーナは、小径圧縮コイルバネに挿入されるリテーナ本体と、そのリテーナ本体の外周面から突設され、複数ある転動ボールのうち両端部に位置する転動ボールに当接される規制ピンとから構成されていることを特徴とする前記（２）又は（３）に記載の変換機構。
【００７０】
（５）  前記リテーナは、筒状に形成されるとともに小径圧縮コイルバネと大径圧縮コイルバネとの間に挿入され、同リテーナの外周面には前記両圧縮コイルバネの螺旋線材に接する転動ボールが装着されるボール装着孔が設けられていることを特徴とする請求項４に記載のアクチュエータ。
【００７１】
（６）  前記リテーナは、前記小径圧縮コイルバネと大径圧縮コイルバネとの螺旋線材に沿って延びるように螺旋状に形成されているとともに、前記両圧縮コイルバネの螺旋線材同士の隙間に配置され、同リテーナの外周面には前記両圧縮コイルバネの螺旋線材に接する転動ボールが装着されるボール装着孔が設けられていることを特徴とする請求項４に記載のアクチュエータ。
【００７２】
【発明の効果】
本発明によれば、アクチュエータの構成を簡単にでき低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態を示し、ロッドがアンクランプ位置に配置されている電動アクチュエータの断面図。
【図２】同じく、ロッドがクランプ位置に配置されている電動アクチュエータの断面図。
【図３】同じく、変換機構を分解して示す斜視図。
【図４】同じく、図１における４−４線の拡大断面図。
【図５】第２実施形態を示し、ロッドがアンクランプ位置に配置されている電動アクチュエータの断面図。
【図６】同じく、ロッドがクランプ位置に配置されている電動アクチュエータの断面図。
【図７】同じく、ロッドを破断して変換機構を示す図。
【図８】同じく、図７の８−８断面図。
【図９】同じく図７の９−９断面図。
【図１０】変換機構の一部を切り欠いて示す斜視図。
【図１１】第３実施形態を示し、手動アクチュエータの断面図
【図１２】同じく、手動アクチュエータの平面図。
【図１３】別の実施形態におけるアクチュエータの断面図。
【図１４】図１３に示されるリテーナの斜視図。
【図１５】別の実施形態におけるアクチュエータの断面図。
【図１６】図１５に示されるリテーナの斜視図。
【符号の説明】
１２…アクチュエータ本体、１４…モータ（回転駆動源）、２１…ロッド（移動部材）、２３…小径圧縮コイルバネ（回転部材）、２３ａ…螺旋線材、２６…空間部、２７…大径圧縮コイルバネ（送り部材）、２７ａ…螺旋線材、２９…変換機構、３０，７０，７５…リテーナ、３１…リテーナ本体、３２…規制ピン、３３…転動ボール、３５…ピストン（回り止め手段を構成する移動体）、３８…ガイド棒（回り止め手段を構成するガイド部材）、４１…筒体、４２…第１ボール出入口、４３…第２ボール出入口、４６…ボール案内溝、６１…ＬＭガイド（回り止め手段）、Ｗ…対象物。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2004211725.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
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