(57)【要約】 【課題】構造の簡略化を図りつつ、長いストロークが得られるようにする。【解決手段】同軸上に配置した３個のボールねじ２，３，４を備え、互いに隣接するボールねじ２，３（３，４）のうちの一方のボールねじ３（４）のシャフト３２（４２）に他方のボールねじ２（３）のシャフト２２（３２）を入れ子状に収容可能とした中空部３２ａ（４２ａ）を設けると共に、一方のボールねじ３（４）のシャフト３２（４２）の端部と他方のボールねじ２（３）のナットナット２１（３１）とを固定し、３個のボールねじ２，３，４には、各々の伸縮を連動して行わせるべく中空部３２ａ（４２ａ）にシャフト２２（３２）を収納した状態及び中空部３２ａ（４２ａ）からシャフト２２（３２）を伸展させた状態でそれぞれ回転を停止させるブッシュ１２，ダンパ１３を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同軸上に配置した複数のボールねじを備え、互いに隣接するボールねじのうちの一方のボールねじのシャフトに他方のボールねじのシャフトを入れ子状に収容可能とした中空部を設けると共に、一方のボールねじのシャフトの端部と他方のボールねじのナットとを固定し、複数のボールねじには、各々の伸縮を連動して行わせるべく上記中空部にシャフトを収納した状態及び上記中空部からシャフトを伸展させた状態でそれぞれ回転を停止させるストッパを設けたことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
複数のボールねじには、各々のシャフトの伸展・収納の順序を調整可能な拘束手段を設けた請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
ボールねじのナットに設けられて、当該ナットと螺合するシャフトから伝達されるトルク値が所定値を超えるまでこのシャフトとナットとを一体化し且つ上記シャフトから伝達されるトルク値が所定値を超えた段階でこのシャフトからナットを解放するプランジャを拘束手段とした請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
中空部にシャフトを収納した状態で回転を停止させるストッパがナット同士の衝突防止機能を有している請求項１〜３のいずれか１つの項に記載のアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、物品を比較的長い距離移動させるのに好適なアクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、上記したようなアクチュエータとしては、ボールねじや、複動式油圧シリンダや、テレスコピック式油圧シリンダなどがある他、これらを組み合わせたタイプのものがあり、ボールねじは、シャフト及びナットを相対的に回転させて、シャフト又はナットを動作させるようにしている。
【０００３】
一方、複動式油圧シリンダは、その両端に設けた油流通孔を通して圧油方向を切換えることで、ピストンロッドに伸縮動作を行わせるようにしており、また、テレスコピック式油圧シリンダは、入れ子状に嵌合した複数のシリンダを油圧によって順次伸ばしていくようにしている。
【特許文献１】特開平８−１５９３８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記した従来のアクチュエータにおいて、ボールねじでは、上記した説明から明らかなように、シャフトの長さ以上のストローク、すなわち、ボールねじ自体の長さ以上のストロークを出すことができないという問題があり、これはピストンロッドの長さ分だけしかストロークを出せない複動式油圧シリンダの場合も同様であった。
【０００５】
また、ボールねじや油圧シリンダを組み合わせたタイプのものでは、それ自身の長さ以上のストロークを出すことができたとしても、構造が複雑化することが否めないという問題があり、これらの問題を解決することが従来の課題となっていた。
【０００６】
本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、構造の簡略化を実現したうえで、従来と比べて格段に長いストロークを出すことが可能であるアクチュエータを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１のアクチュエータは、同軸上に配置した複数のボールねじを備え、互いに隣接するボールねじのうちの一方のボールねじのシャフトに他方のボールねじのシャフトを入れ子状に収容可能とした中空部を設けると共に、一方のボールねじのシャフトの端部と他方のボールねじのナットとを固定し、複数のボールねじには、各々の伸縮を連動して行わせるべく上記中空部にシャフトを収納した状態及び上記中空部からシャフトを伸展させた状態でそれぞれ回転を停止させるストッパを設けた構成としたことを特徴としており、このアクチュエータの構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。
【０００８】
本発明の請求項２のアクチュエータにおいて、複数のボールねじには、各々のシャフトの伸展・収納の順序を調整可能な拘束手段を設けた構成としている。
【０００９】
本発明の請求項３のアクチュエータは、ボールねじのナットに設けられて、当該ナットと螺合するシャフトから伝達されるトルク値が所定値を超えるまでこのシャフトとナットとを一体化し且つ上記シャフトから伝達されるトルク値が所定値を超えた段階でこのシャフトからナットを解放するプランジャを拘束手段とすることで、複数のボールねじのシャフトの伸展・収納の順序を調整し得る構成とし、本発明の請求項４のアクチュエータは、中空部にシャフトを収納した状態で回転を停止させるストッパがナット同士の衝突防止機能を有している構成としている。
【００１０】
本発明のアクチュエータにおいて、複数のボールねじのうちの最も駆動源連結側に位置するボールねじを軸受で支持したうえでモータなどの駆動源に連結する。また、複数のボールねじのうちの最も駆動源から離れた部位に位置するボールねじは、回転を規制したうえで直接あるいは連結部材を介して移動させようとする物品に連結する。
【００１１】
この場合、複数のボールねじのうちの最も駆動源から離れた部位に位置するボールねじのナットを円滑に移動させるために、各ボールねじに補助ローラなどを設けることが望ましい。また、長いストロークを得るために、本アクチュエータの変形を許容できる支持手段を採用することが望ましい。また、複数のボールねじの各々の伸縮を連動して行わせるために、複数のボールねじの各々の移動（伸縮）の両端部には、回転を停止させるストッパをそれぞれ設けている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のアクチュエータでは、上記した構成としているので、構造が複雑化するの回避しつつ、従来と比較して極めて長いストロークを得ることが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の請求項１及び２のアクチュエータでは、例えば、駆動源に連結した最も駆動源連結側に位置するボールねじが回転すると、このボールねじと最も駆動源から離れた部位に位置するボールねじとの間におけるいずれかのボールねじのシャフトが移動し、回転数×ねじのリード分だけ伸縮することとなる。つまり、構造を複雑化することなく長いストロークが得られることとなる。
【００１４】
この際、ストッパや拘束手段によって、例えば、伸展時には最も太いボールねじのシャフトから順次繰り出すようにすると共に、収納時には最も細いボールねじのシャフトから順次引き込むように調整すると、高速な伸縮が可能となる。
【００１５】
本発明の請求項３のアクチュエータでは、上記した構成としているので、より一層の構造の簡略化が図られることとなる。
【実施例】
【００１６】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１および図２は本発明に係わるアクチュエータの一実施例を示しており、図１に示すように、このアクチュエータ１は、複数（３個）のボールねじ２，３，４を同軸上に配置した構成をなしている。
【００１８】
図１右側において互いに隣接するボールねじ２，３のうちの右側に位置するボールねじ（他方のボールねじ）２のナット２１には、このボールねじ２のシャフト２２を入れ子状に収容可能な中空部３２ａを有する左側に位置するボールねじ（一方のボールねじ）３のシャフト３２が止めねじ１０によって固定してあり、これと同様にして、図１中央において互いに隣接するボールねじ３，４のうちの右側に位置するボールねじ３のナット３１にも、このボールねじ３のシャフト３２を入れ子状に収容可能な中空部４２ａを有する左側のボールねじ４のシャフト４２が止めねじ１０によって固定してある。
【００１９】
そして、図１左側に位置するボールねじ４のナット４１には、このボールねじ４のシャフト４２を入れ子状に収容可能な中空部５ａを有する外筒５が止めねじ１０により固定してある。右側に位置するボールねじ２のシャフト２２は、これを抜け止め状態で回転自在に支持する軸受６を介して図外の駆動ユニットの台座に固定されて、モータなどの駆動源に接続されるようになっており、一方、上記外筒５は、移動させようとする図外の物品に球面軸受７を介して又は直接連結するようになっている。
【００２０】
この場合、３個のボールねじ２，３，４の各ナット２１，３１，４１には、各々のシャフト２２，３２，４２の伸展・収納の順序を調整可能とした拘束手段としてのプランジャ８が設けてある。このプランジャ８は、ナット２１，３１，４１と螺合するシャフト２２，３２，４２からそれぞれ伝達されるトルク値が所定値を超えるまでシャフト２２，３２，４２とナット２１，３１，４１とを一体化し且つシャフト２２，３２，４２から伝達されるトルク値が所定値を超えた段階でこのシャフト２２，３２，４２からナット２１，３１，４１を解放するようになっている。
【００２１】
この実施例において、伸展時に駆動源から最も離れた部位に位置するボールねじ４のシャフト４２から順次繰り出し、収納時に最も駆動源連結側に位置するボールねじ２のシャフト２２から順次引き込むように各プランジャ８の押圧力を調整している。この際、図外の駆動ユニットの台座に固定される軸受６の支持体９及び右側に位置するボールねじ２のナット２１には、プランジャ８との係止溝９ａ，２１ａが設けてあり、一方、ボールねじ３，４の各ナット３１，４１には、所定の摩擦力を生じさせるべくシャフト３２，４２とそれぞれ接触するパッド１１が設けてあり、これらの係止溝９ａ，２１ａ及びパッド１１により、シャフト２２，３２，４２の順序だてた繰り出し・引き込み動作が確実になされるようにしてある。
【００２２】
なお、図１における符号１２は、シャフト２２，３２，４２の動作を円滑なものとすると共に、シャフト２２，３２，４２を伸展させた状態で回転を停止させるストッパとして機能するブッシュであり、また、図１における符号１３は、シャフト２２，３２，４２を収納した状態で回転を停止させるストッパとして機能すると共に、ナット２１，３１，４１同士の衝突を回避する役割を果たすウレタンゴムから成るダンパである。
【００２３】
このアクチュエータ１では、図２（ａ）に示す状態において、軸受６の支持体９及び駆動源に連結したボールねじ２のナット２１に設けた係止溝９ａ，２１ａに対して、ボールねじ２，３の各プランジャ８がそれぞれ係止しているので、このボールねじ２のシャフト２２を回転させると、この回転が駆動源から最も離れた部位に位置するボールねじ４のシャフト４２にまで伝達され、したがって、ボールねじ４のナット４１が外筒５とともに繰り出し方向に移動することとなる。
【００２４】
次いで、ボールねじ４のナット４１がシャフト４２の端部に到達すると、すなわち、ボールねじ４のシャフト４２が伸びきると、ボールねじ３のプランジャ８がボールねじ２のナット２１の係止溝２１ａから離脱するので、ボールねじ３のナット３１がボールねじ４とともに繰り出し方向に移動することとなる。
【００２５】
続いて、上記と同様にして、ボールねじ３のナット３１がシャフト３２の端部に到達すると、すなわち、ボールねじ３のシャフト３２が伸びきると、ボールねじ２のプランジャ８が上記支持体９の係止溝９ａから離脱するので、ボールねじ２のナット２１がボールねじ３，４とともに繰り出し方向に移動し、このボールねじ２のナット２１がシャフト２２の端部に到達すると、すなわち、ボールねじ２のシャフト２２が伸びきると、図２（ｂ）に示すように、長いストロークが得られることとなる。
【００２６】
この間、ボールねじ２，３，４に設けたブッシュ１２がそれぞれ機能して、シャフト２２，３２，４２の動作を円滑なものとし、一方、シャフト２２，３２，４２が伸びきった状態において確実に回転を停止させる。
【００２７】
また、図２（ｂ）に示す状態において、ボールねじ３，４の各シャフト３２，４２に対して、ナット３１，４１に設けたパッド１１，１１がそれぞれ接触して所定の摩擦力が生じるようにしているので、ボールねじ２のシャフト２２を回転させると、ナット２１及びシャフト２２の間で摩擦力が生じていないボールねじ２のナット２１がボールねじ３，４とともに引き込み方向に移動することとなる。
【００２８】
次いで、ボールねじ２のナット２１が上記支持体９に到達すると、すなわち、ボールねじ２のシャフト２２がシャフト３２に収納されると、ボールねじ３のナット３１がパッド１１による摩擦力に抗して回転を始め、ボールねじ４とともに引き込み方向に移動し、続いて、ボールねじ３のナット３１がボールねじ２のナット２１に到達すると、すなわち、ボールねじ３のシャフト３２がシャフト４２に収納されると、ナット３１と同じく、ボールねじ４のナット４１がパッド１１による摩擦力に抗して回転を始め、外筒５とともに引き込み方向に移動し、このボールねじ４のナット４１がボールねじ３のナット３１に到達すると、すなわち、ボールねじ４のシャフト４２が外筒５に収納されると、図２（ａ）に示すストローク前の状態に復帰することとなる。
【００２９】
この間、ボールねじ２，３，４に設けたダンパ１３がそれぞれ機能して、シャフト２２，３２，４２が収納された状態において確実に回転を停止させると共に、ナット２１，３１，４１同士、すなわち、金属部分同士が衝突するのを阻止する。
【００３０】
上記したように、このアクチュエータ１では、構造を複雑化させることなく、格段に長いストロークが得られることとなり、加えて、伸展時には、駆動源から最も離れた部位に位置するボールねじ４のシャフト４２から順次繰り出し、収納時には、最も駆動源連結側に位置するボールねじ２のシャフト２２から順次引き込むようにしているので、高速な伸縮が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明のアクチュエータでは、構造の簡略化を実現しつつ、従来よりも格段に長いストロークを出すことができるので、取り扱いの容易さが求められ、収納スペースに厳しい制約を受ける宇宙機において用いるのに極めて好適である。
本発明のアクチュエータの詳細な構成は、上記した実施例に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施例によるアクチュエータを部分的に断面にして示した側面説明図である。（実施例１）
【図２】図１におけるアクチュエータを縮めた状態の側面説明図（ａ）及びアクチュエータを伸ばした状態の側面説明図（ｂ）である。
【符号の説明】
【００３３】
１    アクチュエータ
２，３，４  ボールねじ
８    プランジャ（拘束手段）
１２  ブッシュ（ストッパ）
１３  ダンパ（ストッパ）
２１，３１，４１  ナット
２２，３２，４２  シャフト
３２ａ，４２ａ  中空部
【図１】
2005114016.tif 000003
【図２】
2005114016.tif 000004