(57)【要約】【課題】電磁ブレーキが不要であり、長寿命であり、動作時の機械的衝撃が小さく、ロッドの手動動作も可能である直線作動機を提供することにある。【解決手段】モータ２の出力軸４に連結される偏心軸３と、上下移動するロッド１１と、前記ロッドに連結されたスライド板７を有し、前記偏心軸は、前記スライド板に開口した案内窓の内側に遊嵌し、前記偏心軸の回転により、前記スライド板が降下位置から上昇位置に移動し、前記上昇位置を越えて僅かに降下した位置で前記スライド板の移動を制止させるストッパ機構６，１２を有する構造とする。【選択図】図１
2005106103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの出力軸に連結される偏心軸と、上下移動するロッドと、前記ロッドに連結されたスライド板を有し、
前記偏心軸は、前記スライド板に開口した案内窓の内側に遊嵌し、
前記偏心軸の回転により、前記スライド板が降下位置から上昇位置に移動し、前記上昇位置を越えて僅かに降下した位置で前記スライド板の移動を制止させるストッパ機構を有することを特徴とする直線作動機。
【請求項２】
前記案内窓の上辺部に、前記偏心軸の外周面と係合する曲面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載された直線作動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搬送装置の仕分け機構等の昇降装置や精密機械のアクチュエータ等として使用される電動モータの回転によりロッドを伸縮させて直線運動を行う直線作動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より直線作動機として、ねじ軸と、ねじ軸に噛み合ったナットと、ナットに取り付けられたロッドと、ねじ軸を正逆回転する電動モータとを備えた直線作動機が知られている。この直線作動機は、電動モータの電源をＯＮにすると、電磁ブレーキが解放されると共に電動モータが正逆いずれかの方向に回転し、減速機を介してねじ軸が回転し、そのねじ軸に噛み合ったナットが移動し、このナットに取り付けられたロッドが伸縮する。そして、ロッドが停止位置に到達したことをリミットスイッチやエンコーダ等の位置検出器で検出し、電動モータの電源をＯＦＦすることで、ロッドの移動を停止させ、そして、電磁ブレーキを働かせて、ロッドをその位置に維持させるものである（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第２９５１２８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述したような従来の直線作動機を高速運転させる場合には、ねじ軸とナットの噛み合わせに代えて、雄ねじと雌ねじの溝を対向させ、つる巻き状の溝に鋼球を入れた、いわゆる“ボールねじ”を用いることが、摩擦を小さくできるため適しているが、その場合には、逆転を防止するための電磁ブレーキが必要になる。また、高速運転時になると、電磁ブレーキ使用時の惰行距離が長くなり、そのバラツキも大きくなるので、直線作動機内部での衝突が発生したり、オーバーランで外部装置が破損する懸念がある。さらに、高頻度運転・急加速急減速運転により、電磁ブレーキのライニングが摩耗したり、装置へ衝撃が加わったりして、ライニング取り替えやギャップ調整等のメンテナンスが必要になる等の課題があった。しかも、ロッドを手動で動作させるためには、電磁ブレーキに手動解放機構を取り付ける必要があり、複雑で高価な機構になっていた。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、電磁ブレーキが不要であり、長寿命であり、動作時の機械的衝撃が小さく、ロッドの手動動作も可能である直線作動機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る直線作動機は、モータの出力軸に連結される偏心軸と、上下移動するロッドと、前記ロッドに連結されたスライド板を有し、前記偏心軸は、前記スライド板に開口した案内窓の内側に遊嵌し、前記偏心軸の回転により、前記スライド板が降下位置から上昇位置に移動し、前記上昇位置を越えて僅かに降下した位置で前記スライド板の移動を制止させるストッパ機構を有している。
【０００６】
請求項２に係る直線作動機は、請求項１に記載した直線作動機の構成に加えて、案内窓の上辺部に、偏心軸の外周面と係合する曲面を形成している。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１に係る直線作動機は、モータの出力軸に連結される偏心軸と、上下移動するロッドと、前記ロッドに連結されたスライド板を有し、前記偏心軸は、前記スライド板に開口した案内窓の内側に遊嵌し、前記偏心軸の回転により、前記スライド板が降下位置から上昇位置に移動し、前記上昇位置を越えて僅かに降下した位置で前記スライド板の移動を制止させるストッパ機構を有しているため、電磁ブレーキを要することなく、ロッドを伸張した状態で静止させることが可能であり、動作時における機械的衝撃が少なく、長寿命である。
【０００８】
請求項２に係る直線作動機は、請求項１に記載した直線作動機が奏する効果に加えて、案内窓の上辺部に、偏心軸の外周面と係合する曲面が形成されているため、ロッドを伸張した状態で、より安定して静止させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１は、本発明による直線作動機の構造を示すためにハウジングの一部を除去した状態で示した平面図であり、図２は、図１に示した直線作動機を軸方向から見た時の平面図である。ここで示した直線作動機は、ロッドが突出（上昇）した状態を示している。図３及び図４は、ロッドが降下した状態における直線作動機の平面図を示している。
【００１０】
直線作動機１は、モータ２の出力軸４に偏心軸３が連結されている。この偏心軸３は、例えば、鋼等でできた円柱形状をしており、円周側面に近接した位置に前記モータ２の出力軸４が貫通している。出力軸４の先端部は、偏心軸から突出しており、この突出部がベアリング５によって直線作動機１のハウジング１０に回転自在に保持されている。また、偏心軸３の中心軸に対して出力軸４と対象の位置に、ストッパボルト６が螺設されている。この偏心軸３は、スライド板７に開口した長円形の案内窓７ａの内側に遊嵌している。偏心軸３と案内窓７ａの間には、摩擦を低減するためのベアリング８を有している。
【００１１】
スライド板７は、図２に示すように、左右の両端をハウジング１０に設けられた溝９に係合し、上下方向に摺動可能に支持されており、偏心軸３の回転により、上下方向に移動する。このスライド板７にロッド１１が連結されており、スライド板７の上下移動により、ロッド１１のハウジング１０からの突出長が変化する。ロッド１１のストローク（突出長の変化量）は、偏心軸３の短径Ｒ１と長径Ｒ２の差によって決定される。
【００１２】
次に図５乃至図７に基づき本発明の直線作動機の動作について説明する。図５（ａ）は、モータが停止しており、ロッド１１が降下している状態を示している。モータには、電磁ブレーキなどの負荷保持機構が備わっていないため、偏心軸３は、ロッドが最下位に降下した状態（重力安定点）で静止する。
【００１３】
次にモータに給電すると、偏心軸３が回転し、それに伴いロッド１１が上昇する。モータは、ＡＣサーボモータやステッピングモータ等の位置制御が可能なものが使用され、モータに給電すると１８０度回転して停止する（図５（ｂ））。この位置では、ロッド１１に加わる荷重方向は偏心軸３の回転軸中心を通るため、回転モーメントが発生せずにロッド１１の突出状態が維持される（安定点）。
【００１４】
モータ停止中に外部の振動などで、偏心軸３の回転角度が１８０度から外れると、偏心軸３に回転モーメントが発生し、偏心軸３は重力安定点の状態に戻る。そのため、ロッド１１が降下する。しかしながら、実際には、偏心軸３とロッド１１の接触面に生じる摩擦力と回転モーメントがバランスするため、図６（ａ）、（ｂ）のように、回転角度が１８０度±αの範囲である場合、ロッド１１は降下することなく突出状態を維持する（準安定点）。ロッド１１の突出状態を維持することができる限界の角度、即ち、ストラット角度αは、ロッド１１と偏心軸３の接触部における摩擦係数μによって異なる。摩擦係数μを大きくすることにより、ストラット角度αを大きくすることができるが、それに伴い、モータへの負荷が大きくなり、摩擦による熱の発生も大きくなる。本実施例の場合、接触部の摩擦係数μを０．０８とした場合、ストラット角度αは実験的には４．５°になる。
【００１５】
偏心軸３の回転角度が１８０度＋αを僅かに越えた場合、偏心軸３の回転を強制的に制止するストッパ１２が設けられている。すなわち、図７に示すように、偏心軸３の回転角度が１８０度＋αを越えて１８０度＋β（強制安定角度）となった場合、ストッパボルト６が、ストッパ１２に接触するため、偏心軸３のそれ以上の回転が制止される（強制安定点）。したがって、本発明に使用するモータは、位置決め精度に高い精度を必要とせず、バラツキがある場合でも動作可能である。しかも、ロッド１１の上昇時における偏心軸３の回転角度を１８０度＋α近傍、即ち１８０度以上に設定しておくことにより、モータ停止時に振動等で偏心軸が回転し、回転角度が１８０度＋αを越えたとしても、ストッパ１２により回転が制止されるため、偏心軸３が重力安定点の状態に戻ることなく、安定した荷重保持が実現できる。
【００１６】
ロッドが上昇して荷重保持状態にある直線作動機を、降下させる場合には、モータを逆転させ、偏心軸の回転角度が１８０度−α以下にすることにより、重力安定点の状態に戻すことができる。また、本発明の直線作動機には、電磁ブレーキのようなブレーキ機構がないため、回転軸を手動で回すことにより、ロッドの昇降を行うことができる。
【００１７】
次に、本発明の別の実施の形態について図８に基づいて説明する。図８は、本発明の別の実施の形態である直線作動機の概念を示す概念図である。この直線作動機においては、スライド板７に開口した案内窓７ａの形状以外は、上述した実施例と同じであるので、詳述は省略する。この直線作動機のスライド板７に開口した案内窓７ａには、その上辺部に偏心軸の外周の形状と係合する円弧７ｂが形成されている。そのため、偏心軸の回転角度が、図８（ａ）のように１８０度±αである準安定状態にある場合に、偏心軸に回転モーメントが働き、偏心軸は常に安定点を維持する（図８（ｂ））。そのため、ストッパ機構に過大な負荷を掛けることなく、安定状態が保たれ、一層、安定した荷重保持が可能になる。
【００１８】
なお、上述した実施例においては、モータとしてＡＣサーボモータやステッピングモータ等の位置制御が可能なものを使用して、回転角度が略１８０度までの間で正転・逆転できるように制御しているが、出力軸４にリミットスイッチやエンコーダなどの位置検出装置を取り付け、その出力信号により、偏心軸３の回転角度を検出し、モータを停止させることもできる。
【００１９】
本発明における直線作動機は、モータの回転運動を偏心軸によってロッドの上下運動に変えているため、ロッドを昇降させた場合、ロッドの下降状態（偏心軸の回転角度が０度）及び上昇状態（偏心軸の回転角度が１８０度）において最もロッド速度が小さくなる。そのため、ロッドの昇降時における惰行距離が小さくなり、また、機械的衝撃も低減され、静粛で安定したロッドの昇降が可能になる。
【００２０】
さらに、部品点数が少なく装置構成が簡単であるため安価に製造することができ、高速度動作が可能であるため、搬送コンベアの仕分け機構等、様々な用途への応用が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の直線作動機の一部を破断した平面図（ロッド上昇時）である。
【図２】図１に示した直線作動機を軸方向から見た時の平面図である。
【図３】本発明の直線作動機の一部を破断した平面図（ロッド下降時）である。
【図４】図３に示した直線作動機を軸方向から見た時の平面図である。
【図５】本発明の直線作動機の動作を説明する図である。
【図６】本発明の直線作動機の準安定点を説明する図である。
【図７】本発明の直線作動機の強制安定点を説明する図である。
【図８】本発明の直線作動機の別の実施の形態を説明する図である。
【符号の説明】
【００２２】
１    ・・・  直線作動機
２    ・・・  モータ
３    ・・・  偏心軸
４    ・・・  出力軸
５    ・・・  ベアリング
６    ・・・  ストッパボルト
７    ・・・  スライド板
８    ・・・  ベアリング
９    ・・・  溝
１０  ・・・  ハウジング
１１  ・・・  ロッド
１２  ・・・  ストッパ
α    ・・・  ストラット角度
β    ・・・  強制安定角度
【図１】
2005106103.tif 000003
【図２】
2005106103.tif 000004
【図３】
2005106103.tif 000005
【図４】
2005106103.tif 000006
【図５】
2005106103.tif 000007
【図６】
2005106103.tif 000008
【図７】
2005106103.tif 000009
【図８】
2005106103.tif 000010