(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面にねじ溝が形成され、端部に開口を有するシリンダと、
前記開口から前記シリンダの内部に挿入される基端部及びその反対側で前記シリンダ外部に位置する端部である先端部を有するロッドと、
前記ロッドの基端部に対して前記ねじ溝の中心軸と同軸回りに相対回転可能で、かつ、当該中心軸の方向に前記ロッドと一体に移動するように連結され、外周面に前記ねじ溝に螺合するねじ山を有するねじ部材と、
前記ねじ部材を前記ロッドに対して相対的に回転駆動させることにより、当該ねじ部材及び前記ロッドを前記中心軸の方向に直線移動させるモータとを備えており、
前記モータは、前記ロッドの内部に設けられたモータ本体と、前記ロッドに対して相対的に回転可能な駆動軸とを有しており、
前記ねじ部材は、前記駆動軸に結合され、
前記ねじ部材は、外周面に前記ねじ山が形成されたねじ部材本体と、前記ねじ部材本体の内部に設けられ、前記モータの回転駆動力を前記駆動軸から前記ねじ部材本体へ伝達する減速機構とを有している、
ことを特徴とする電動アクチュエータ。
【請求項２】
前記減速機構は、遊星歯車装置からなり、
前記遊星歯車装置は、
前記駆動軸に固定された太陽歯車と、
前記ねじ部材本体に固定され、前記太陽歯車の周囲を取り囲むように配置された内歯車と、
前記内歯車の内側に配置され、前記太陽歯車から前記内歯車へ駆動力を伝達する遊星歯車と、
前記ロッドの基端部に固定され、前記遊星歯車を支持する遊星キャリアと
を有する請求項１に記載の電動アクチュエータ。
【請求項３】
前記減速機構は、遊星歯車装置からなり、
前記遊星歯車装置は、
前記駆動軸に固定された太陽歯車と、
前記ロッドの基端部に固定され、前記太陽歯車の周囲を取り囲むように配置された内歯車と、
前記内歯車の内側に配置され、前記太陽歯車から前記内歯車へ駆動力を伝達する遊星歯車と、
前記ねじ部材本体に固定され、前記遊星歯車を支持する遊星キャリアと
を有する請求項１に記載の電動アクチュエータ。
【請求項４】
前記減速機構は、遊星歯車装置からなり、
前記遊星歯車装置は、
前記ロッドの基端部に固定された太陽歯車と、
前記駆動軸に結合され、前記太陽歯車の周囲を取り囲むように配置された内歯車と、
前記内歯車の内側に配置され、前記太陽歯車から前記内歯車へ駆動力を伝達する遊星歯車と、
前記ねじ部材本体に固定され、前記遊星歯車を支持する遊星キャリアと
を有する請求項１に記載の電動アクチュエータ。
【請求項５】
前記減速機構は、波動歯車装置からなり、
前記波動歯車装置は、
前記駆動軸に固定された楕円形のウェーブジェネレータと、
前記ねじ部材本体に固定され、前記ウェーブジェネレータの外周面に沿って弾性変形して配置され、外周面に歯を有するフレクスプラインと、
前記ロッドの基端部に固定され、前記フレクスプラインの周囲を取り囲むように配置され、内周面に前記フレクスプラインの歯と噛み合う歯を有する円形のサーキュラスプラインとを有する、
請求項１に記載の電動アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業機械や建設機械などに用いられる、伸縮運動を行なう電動アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
産業機械や建設機械などの分野においては、大きな推力で直線駆動を行うアクチュエータとして、油圧シリンダが広く用いられている。しかし、油圧シリンダは、油圧の調節によって制御を行うので、位置制御の精度や応答性を向上することが難しいという問題がある。
【０００３】
そこで、近年、位置制御の精度や応答性を向上できるアクチュエータとして、電動アクチュエータが種々開発されている。
【０００４】
例えば、特許文献１および２に記載されている電動アクチュエータは、回転駆動力を直線駆動力に変換するボールねじ構造などの変換機構を電動モータに結合した構造を有している。これらの電動アクチュエータでは、電動モータの回転駆動力を変換機構で直線駆動力に変換して、シリンダ内部のロッドを往復直線移動させている。
【０００５】
このような特許文献１および特許文献２に開示された電動アクチュエータは、シリンダ部分の外部に電動モータや減速機構が取り付けられた、いわゆる外付けの構成になっている。そのため、電動アクチュエータユニット全体が、油圧シリンダと比較して大きくなっている。したがって、このような電動アクチュエータは、設置スペースの制約から産業機械や建設機械へ適用することが困難である。
【０００６】
そこで、小型の電動アクチュエータとして、特許文献３に記載されているように、電動モータのロータ内部に、波動歯車装置（例えば、ハーモニックドライブ（登録商標））およびねじ構造部分を収納した構造の電動アクチュエータが提案されている。ねじ構造部分は、出力側のロッドの外周面に形成されたおねじと、ロッド外周面を覆う筒体の内周面のめねじとから構成されている。筒体は、波動歯車装置の従動側のフレックススプラインに連結されている。
【０００７】
この特許文献３記載の電動アクチュエータでは、モータのロータが回転することで、ロータ内部において、ロータの回転運動を波動歯車装置で減速し、減速された回転運動をねじ構造部分で直線運動に変換することにより、ロッドを直線運動させている。このように、ロータの内部に減速機構および運動変換機構が内蔵されているので、アクチュエータ全体がコンパクトになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開２００６／１０６８１７号公報
【特許文献２】特開平２―２７３０４９号公報
【特許文献３】特開平７―１２３６３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献３記載の電動アクチュエータは、出力側のロッドが回転しながら直線運動する構造を有しているので、直線運動のみを行う油圧シリンダが適用された従来の産業機械や建設機械にそのまま適用することが困難である。
【００１０】
このため、この特許文献３記載の電動アクチュエータを産業機械や建設機械に適用するためには、産業機械等の取付部位に、ロッドの回転を受けながらロッド端部と結合できる軸受けや治具を必要とするので、産業機械等の構造を変更する必要がある。
【００１１】
また、特許文献３記載の電動アクチュエータでは、ロッドの外周面にねじ溝が形成されているため、ロッドのストロークを長くしたい場合には、長いロッドが必要であると共にその外周面のねじ溝が形成される範囲も広くする必要がある。
【００１２】
したがって、長いロッドの伸縮動作を行ったときに、ロッド外周面のねじ溝がアクチュエータのケーシングの外部へ露出するおそれがある。ねじ溝が外部に露出すれば、ねじ溝にごみやチリが付着したり、さらには、ねじの噛み合い部分において異物のかみ込みが生じやすくなる。また、ねじ溝が外部に露出して劣悪な環境（例えば、湿度が多い環境）に曝されることによって、ねじ溝の部分が腐食しやすくなり、ねじの噛み合い部分が磨耗や破損しやすくなる。
【００１３】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、産業機械等への適用が容易であり、かつ、耐久性にすぐれた電動アクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するためのものとして、本発明の電動アクチュエータは、内周面にねじ溝が形成され、端部に開口を有するシリンダと、前記開口から前記シリンダの内部に挿入される基端部及びその反対側で前記シリンダ外部に位置する端部である先端部を有するロッドと、前記ロッドの基端部に対して前記ねじ溝の中心軸と同軸回りに相対回転可能で、かつ、当該中心軸の方向に前記ロッドと一体に移動するように連結され、外周面に前記ねじ溝に螺合するねじ山を有するねじ部材と、前記ねじ部材を前記ロッドに対して相対的に回転駆動させることにより、当該ねじ部材及び前記ロッドを前記中心軸の方向に直線移動させるモータとを備えており、前記モータは、前記ロッドの内部に設けられたモータ本体と、前記ロッドに対して相対的に回転可能な駆動軸とを有しており、前記ねじ部材は、前記駆動軸に結合され、前記ねじ部材は、外周面に前記ねじ山が形成されたねじ部材本体と、前記ねじ部材本体の内部に設けられ、前記モータの回転駆動力を前記駆動軸から前記ねじ部材本体へ伝達する減速機構とを有していることを特徴とする（請求項１）。
【００１５】
この構成によれば、電動アクチュエータは、シリンダの内周面にねじ溝が形成され、そのねじ溝に噛み合うねじ部材が、シリンダの内部に挿入されるロッドの基端部に対してねじ溝の中心軸と同軸回りに相対回転可能で、かつ、当該中心軸の方向にロッドと一体に移動するように連結されている。そして、モータによって、ねじ部材をロッドに対して相対的に回転駆動させることにより、モータの回転駆動力を受けたねじ部材がシリンダ内部をねじ溝と噛み合いながら回転し、ねじ部材およびロッドはねじ溝の中心軸の方向にシリンダの内部を直線移動する。このように、モータの回転運動を、シリンダおよびロッドを伸縮させる直線運動へ変換することによって、シリンダおよびロッドを回転運動させずに従来の油圧シリンダと同様に伸縮運動させることができる。
【００１６】
さらに、ねじ部材がロッドにおけるシリンダ内側の基端部に取り付けられているので、ロッドがシリンダの外部へ伸びていっても、ねじ部材はシリンダの外部に露出しない。そのため、ねじ部材のねじ山にごみやチリが付着したり、ねじの噛み合い部分に異物のかみ込みが生じるおそれがない。また、ねじ山の腐食も抑えることができるので、電動アクチュエータの耐久性が向上する。
【００１８】
また、上記の構成によれば、モータ本体がロッドに内蔵されているので、電動アクチュエータ全体の小型化が可能である。しかも、モータ本体が回転しないロッドの内部に設けられているので、電動アクチュエータ全体の小型化が可能でありモータの取付けおよび配線が容易になっている。とくに、モータ本体をねじ部材の内部に設ける場合と比較して、モータの取付けおよび配線はより容易になる。
【００２０】
さらに、上記の構成によれば、ねじ部材本体の内部に減速機構を備えているので、モータの回転運動を大きい減速比でねじ部材本体へ伝達することが可能である。
【００２１】
さらに、前記減速機構は、遊星歯車装置からなり、前記遊星歯車装置は、前記駆動軸に固定された太陽歯車と、前記ねじ部材本体に固定され、前記太陽歯車の周囲を取り囲むように配置された内歯車と、前記内歯車の内側に配置され、前記太陽歯車から前記内歯車へ駆動力を伝達する遊星歯車と、前記ロッドの基端部に固定され、前記遊星歯車を支持する遊星キャリアとを有するのが好ましい（請求項２）。
【００２２】
この構成によれば、減速機構が遊星歯車装置からなり、駆動側の太陽歯車が駆動軸に固定され、従動側の内歯車がねじ部材本体に固定され、遊星キャリアが回転しないロッドの基端部に固定されているので、ねじ部材本体内部の小さい空間にこれらの太陽歯車、遊星歯車および内歯車を収容でき、しかも、大きな減速比を得ることが可能である。
【００２３】
また、前記減速機構は、遊星歯車装置からなり、前記遊星歯車装置は、前記駆動軸に固定された太陽歯車と、前記ロッドの基端部に固定され、前記太陽歯車の周囲を取り囲むように配置された内歯車と、前記内歯車の内側に配置され、前記太陽歯車から前記内歯車へ駆動力を伝達する遊星歯車と、前記ねじ部材本体に固定され、前記遊星歯車を支持する遊星キャリアとを有するのが好ましい（請求項３）。
【００２４】
この構成によれば、減速機構が遊星歯車装置からなり、駆動側の太陽歯車が駆動軸に固定され、従動側の遊星キャリアがねじ部材本体に固定され、内歯車が回転しないロッドの基端部に固定されているので、ねじ部材本体内部の小さい空間にこれらの太陽歯車、遊星歯車および内歯車を収容でき、しかも、さらに大きな減速比を得ることが可能である。
【００２５】
さらに、前記減速機構は、遊星歯車装置からなり、前記遊星歯車装置は、前記ロッドの基端部に固定された太陽歯車と、前記駆動軸に結合され、前記太陽歯車の周囲を取り囲むように配置された内歯車と、前記内歯車の内側に配置され、前記太陽歯車から前記内歯車へ駆動力を伝達する遊星歯車と、前記ねじ部材本体に固定され、前記遊星歯車を支持する遊星キャリアとを有するのが好ましい（請求項４）。
【００２６】
この構成によれば、減速機構が遊星歯車装置からなり、駆動側の内歯車が駆動軸に結合され、従動側の遊星キャリアがねじ部材本体に固定され、太陽歯車が回転しないロッドの基端部に固定されているので、ねじ部材本体内部の小さい空間にこれらの太陽歯車、遊星歯車および内歯車を収容でき、しかも、大きな減速比を得ることが可能である。
【００２７】
さらに、前記減速機構は、波動歯車装置からなり、前記波動歯車装置は、前記駆動軸に固定された楕円形のウェーブジェネレータと、前記ねじ部材本体に固定され、前記ウェーブジェネレータの外周面に沿って弾性変形して配置され、外周面に歯を有するフレクスプラインと、前記ロッドにおける前記シリンダ内側の基端部に固定され、前記フレクスプラインの周囲を取り囲むように配置され、内周面に前記フレクスプラインの歯と噛み合う歯を有する円形のサーキュラスプラインとを有するのが好ましい（請求項５）。
【００２８】
この構成によれば、減速機構が波動歯車装置からなり、駆動側のウェーブジェネレータが駆動軸に固定され、従動側のフレクスプラインがねじ部材本体に固定され、サーキュラスプラインが回転しないロッドの基端部に固定されているので、ねじ部材本体内部の小さい空間にこれらのウェーブジェネレータ、フレクスプラインおよびサーキュラスプラインを収容でき、しかも、非常に大きな減速比を得ることが可能である。しかも、波動歯車装置は、部品点数が少ないので、組立てが容易である。
【発明の効果】
【００２９】
以上説明したように、本発明の電動アクチュエータによれば、従来の油圧シリンダとの置換えが可能であるので、産業機械や建設機械へ適用が容易である。しかも、ねじ部材のねじ山がシリンダの外部に露出しないので、電動アクチュエータの耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施形態に係わる電動アクチュエータの縦断面図である。
【図２】図１の電動アクチュエータのねじ部材付近の拡大断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係わる電動アクチュエータのねじ部材付近の拡大断面図である。
【図４】図３の遊星歯車機構を駆動軸の延びる方向から見た図である。
【図５】本発明の第２実施形態の変形例に係わる電動アクチュエータのねじ部材付近の拡大断面図である。
【図６】図５の遊星歯車機構を駆動軸の延びる方向から見た図である。
【図７】本発明の第２実施形態の他の変形例に係わる電動アクチュエータのねじ部材付近の拡大断面図である。
【図８】図７の遊星歯車機構を駆動軸の延びる方向から見た図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係わる電動アクチュエータのねじ部材付近の拡大断面図である。
【図１０】図９の波動歯車機構を駆動軸の延びる方向から見た図であり、駆動軸の回転角度が０度のときの状態を示す図である。
【図１１】駆動軸の回転角度が９０度のときの波動歯車機構の状態を示す図である。
【図１２】駆動軸の回転角度が１８０度のときの波動歯車機構の状態を示す図である。
【図１３】駆動軸の回転角度が３６０度のときの波動歯車機構の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の電動アクチュエータの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３２】
（第１実施形態）
図１〜２に示される電動アクチュエータ１は、シリンダ２と、ロッド３と、モータ４と、ねじ部材５とを備えている。
【００３３】
シリンダ２は、円筒状の筒体からなる。シリンダ２の一方の端部２ａには、開口８が形成されている。シリンダ２の他方の端部２ｂは、閉じられており、ブラケット１２が取り付けられている。ブラケット１２は、産業機械や建設機械などの可動部分またはその近傍（例えば、アームまたはアームの台座など）に連結される。
【００３４】
シリンダ２の内周面２ｃには、ねじ溝７が形成されている。ねじ溝７は、シリンダ２のほぼ全長にわたって形成されている。なお、シリンダ２の内部のねじ溝７を形成する場合、両端部２ａ、２ｂを有しない状態のシリンダ２の胴部の内面を切削加工してねじ溝７を形成し、その後、両端部２ａ、２ｂを胴部にロウ付けまたは溶接すればよい。
【００３５】
ロッド３は、開口８からシリンダ２の内部に挿入される基端部３ａ及びその反対側でシリンダ２の外部に位置する端部である先端部３ｂを有する棒状の部材である。また、ロッド３の基端部３ａには、開口１３が形成されている。ロッド３の先端部３ｂは、閉じられており、ブラケット１４が取り付けられている。ブラケット１４は、産業機械や建設機械などの可動部分またはその近傍（例えば、アームまたはアームの台座など）に連結される。
【００３６】
また、ロッド３の内部には、モータ本体９を収容する空間部１５が形成されている。モータ４は、ロッド３の内部に設けられたモータ本体９と、駆動軸１０とを有する。モータ本体９は、ケーシング１６と、ケーシング１６内部に収納されたステータ（固定子）１７と、ステータ１７の内側に回転自在に設置されたロータ（回転子）１８とから構成されている。ロータ１８には、駆動軸１０が同軸状に固定されている。
【００３７】
モータ４は、ねじ部材５をロッド３に対して相対的に回転駆動させることにより、ねじ部材５及びロッド３を中心軸ＣＬの方向に直線移動させる。
【００３８】
ケーシング１６は、ロッド３の空間部１５の内壁１９にロウ付けなどによって固定されている。なお、ケーシング１６の他の固定方法として、例えば、ロッド３の内壁１９およびケーシング１６にそれぞれ凹部または凸部を設けておき、これら凹部と凸部を結合することによってケーシング１６を固定してもよい。さらには、モータのステータ１７をロッド３の空間部１５に直接はめ込むことにより、ロッド３自体をモータ本体９のケーシングとして用いてもよい。
【００３９】
駆動軸１０は、ロッド３の基端部３ａの開口１３からシリンダ２の内部へ突出している。
【００４０】
モータ４は、モータ本体９がロッド３に内蔵されているので、電動アクチュエータ全体の小型化が可能である。しかも、モータ本体９が回転しないロッド３の内部に設けられているので、モータ４の取付けおよび配線が容易になっている。なお、モータ本体９をねじ部材５の内部に設けてもよい。
【００４１】
モータ４へ電力を供給する電線２０は、ロッド３の空間部１５を通り、ロッド３の先端部３ｂ付近から外部へ引き出され、図示しない外部電源に接続されている。電線２０に流れる電流の向きを切り換えることにより、モータ４の回転方向を正逆いずれにも切り換えることができる。
【００４２】
図２に示されるねじ部材５は、ロッド３の基端部３ａに対してねじ溝７の中心軸ＣＬと同軸回りに相対回転可能で、かつ、中心軸ＣＬの方向にロッド３と一体に移動するように連結されている。ロッド３の外周面には、ねじ溝７に螺合するねじ山１１が形成されている。
【００４３】
第１実施形態のねじ部材５は、その外周面にねじ山１１が形成された中実の円柱体からなり、駆動軸１０に直接固定されている。そのため、モータ４の回転駆動力がねじ部材５に直接伝達される。したがって、ねじ部材の構造が簡単である。さらに、ねじ部材５は、中実の円柱体であるので、強度も高い。
【００４４】
図２に示されるねじ溝７およびねじ山１１では、三角形断面の形状をしたねじ構造（三角ねじの構造）が採用されているが、その他のねじ山の形状を採用してもよい。例えば、台形ねじの構造にすれば、ねじの噛み合い部分の耐久強度が向上し、シリンダ２およびロッド３に作用する大きな引張荷重または圧縮荷重に耐えることができる。
【００４５】
以上のように構成された第１実施形態の電動アクチュエータ１では、シリンダ２の内周面にねじ溝７が形成され、そのねじ溝７に噛み合うねじ部材５が、シリンダ２の内部に挿入されるロッド３の基端部３ａに対してねじ溝７の中心軸ＣＬと同軸回りに相対回転可能で、かつ、中心軸ＣＬの方向にロッド３と一体に移動するように連結されている。そして、モータ４は、ねじ部材５をロッド３に対して相対的に回転駆動させることにより、ねじ部材５及びロッド３を中心軸の方向に直線移動させる。
【００４６】
これにより、ロッド３の内部のモータ４の回転駆動力によりねじ部材５を正回転または逆回転させたとき、ねじ部材５は、ねじ山１１がシリンダ２の内周面２ｃのねじ溝７と噛み合いながら回転し、ねじ部材５およびロッド３は、ねじ溝７の中心軸ＣＬの方向にシリンダ２の内部を往復直線移動する。その結果、モータ４の回転運動を、シリンダ２およびロッド３を相対的に伸縮させる直線運動へ変換することができる。
【００４７】
なお、ロッド３の先端部３ｂは、産業機械や建設機械などの可動部分またはその近傍に連結されているので、ロッド３は、ねじ部材５が回転するときに生じる反力を受けても、シリンダ２に対して相対的に回転しない状態で、シリンダ２の内部を直線移動することができる。
【００４８】
なお、ロッド３とシリンダ２との間に、ロッド３がシリンダ２に対して相対的に回転するのを防止するために回り止めを設けてもよい。
【００４９】
また、ねじ部材５は、モータ４の回転運動を直線運動へ変換するときに減速させる機能も有している。つまり、モータ４の駆動力によってねじ部材５がシリンダ２の内部を回転運動するとき、ねじ部材５の周速度よりもはるかに遅い直線移動速度へ減速させることができる。この減速に関する減速比は、ねじ部材５のねじ山１１のねじピッチによって決定される。
【００５０】
以上のように構成された電動アクチュエータ１では、ねじ部材５がシリンダ２の内部を回転しながら直線移動するが、ロッド３自体は、回転しないでシリンダ２に対して直線移動するのみである。したがって、シリンダ２およびロッド３を回転運動させずに、従来の油圧シリンダと同様の伸縮運動のみを実現することが可能である。その結果、従来の油圧シリンダが適用されている産業機械や建設機械の構造を変更させることなく、本発明の電動アクチュエータ１を容易に適用することができる。
【００５１】
さらに、この電動アクチュエータ１では、シリンダ２およびロッド３が長距離にわたって伸縮しても、ロッド３の基端部３ａに位置するねじ部材５がシリンダ２の外部に露出しないようになっている。したがって、ねじ部材５のねじ山１１が外部に露出しないので、電動アクチュエータ１の耐久性が向上する。
【００５２】
また、シリンダ２の外部に露出するロッド３は、油圧シリンダのロッドと同様に外周面にねじ山が形成されていない滑らかな外周面を有している。そのため、ロッド３の外周面に、油圧シリンダのロッド外周面と同様の耐磨耗、耐腐食用のコーティングを施せば、劣悪な環境下でも、高い耐久性を維持してロッド３を使用することが可能である。
【００５３】
なお、本発明において、ロッド３の内部に収容されるモータ４については、ロッド３の内部に収容可能であり、かつ、ねじ部材５を回転させることが可能であれば、どのような電動機でもよく、いかなる種類、方式、または構造の電動機を採用してもよい。
【００５４】
（第２実施形態）
上記の第１実施形態では、ねじ部材５がモータ４の回転駆動力を直線駆動力へ変換するときに減速させているが、さらに、減速比を大きくしたい場合には、ねじ部材の内部に遊星歯車機構などの減速機構を有する構造にしてもよい。
【００５５】
すなわち、第２実施形態の電動アクチュエータ２１では、図３〜４に示されるように、ねじ部材２２は、ねじ部材本体２３と、遊星歯車機構２４とを有している。なお、図３〜４において、図１〜２の符号と同一の符号が付された部分は、図１〜２と同一の部分を指しているものとする。
【００５６】
ねじ部材本体２３は、その外周面にねじ山１１が形成されている円注体である。ねじ部材本体２３の端部２３ａには、凹部２３ｂが形成されている。
【００５７】
遊星歯車機構２４は、ねじ部材本体２３の凹部２３ｂの内部に設けられている。遊星歯車機構２４は、モータ４の回転駆動力を駆動軸１０からねじ部材本体２３へ伝達する減速機構である。
【００５８】
具体的には、遊星歯車機構２４は、太陽歯車２５と、内歯車２６と、複数の遊星歯車２７と、遊星キャリア２８とを備えている。
【００５９】
太陽歯車２５は、駆動軸１０に固定されており、駆動側の歯車として機能する。
【００６０】
内歯車２６は、ねじ部材本体２３の凹部２３ｂの内周面に固定されており、従動側の歯車として機能する。内歯車２６は、太陽歯車２５の周囲を取り囲むように配置されている。
【００６１】
複数の遊星歯車２７は、内歯車２６の内側に配置され、太陽歯車２５から内歯車２６へ駆動力を伝達する。
【００６２】
遊星キャリア２８は、複数の遊星歯車２７を互いに所定間隔をあけて回転自在に支持する部材である。遊星キャリア２８は、ロッド３の基端部３ａに固定されている。そのため、複数の遊星歯車２７は、太陽歯車２５の周りを公転せずに自転のみを行うことが可能である。
【００６３】
図３〜４に示される遊星歯車機構２４では、モータ４の駆動軸１０から入力された回転駆動力によって太陽歯車２５が回転する。太陽歯車２５に噛み合う遊星歯車２７は、太陽歯車２５の回転方向と逆方向に回転する。遊星歯車２７に噛み合う内歯車２６は、遊星歯車２７と同じ方向へ減速しながら回転する。内歯車２６が固定されたねじ部材本体２３は、内歯車２６とともに回転する。
【００６４】
この場合、内歯車２６の歯数Ｎ２に対する太陽歯車２５の歯数Ｎ１の比率（Ｎ１／Ｎ２）が減速比となるので、モータ４の回転運動を大幅に減速してねじ部材本体２３へ伝達することが可能である。
【００６５】
以上のように、第２実施形態では、ねじ部材本体２３内部に遊星歯車機構２４が設けられ、駆動側の太陽歯車２５が駆動軸１０に固定され、従動側の内歯車２６がねじ部材本体２３に固定され、遊星キャリア２８が回転しないロッド３の基端部３ａに固定されているので、ねじ部材本体２３内部の小さい空間にこれらの太陽歯車２５、遊星歯車２７および内歯車２６を収容でき、しかも、大きな減速比を得ることが可能である。また、第２実施形態の変形例として、図５〜６に示されるように、遊星歯車機構２４の遊星キャリア２８を、従動側として、ねじ部材本体２３に固定し、内歯車２６を太陽歯車２５の周りを公転しないようにロッド３の基端部３ａに固定してもよい。なお、駆動側の太陽歯車２５は、図３〜４と同様に、駆動軸１０に固定されている。
【００６６】
すなわち、図５〜６に示される変形例の遊星歯車機構２４は、駆動軸１０に固定された太陽歯車２５と、ロッド３の基端部３ａに固定され、太陽歯車２５の周囲を取り囲むように配置された内歯車２６と、内歯車２６の内側に配置され、太陽歯車２５から内歯車２６へ駆動力を伝達する遊星歯車２７と、ねじ部材本体２３に固定され、遊星歯車２７を支持する遊星キャリア２８を有する構成となっている。遊星キャリア２８は、ねじ部材本体２３の凹部２３ｂの内奥面２３ｃに固定されている。
【００６７】
このような図５〜６に示される変形例の遊星歯車機構２４は、以下のようにして減速動作を行う。まず、モータ４の駆動軸１０から入力された回転駆動力によって太陽歯車２５が回転すると、太陽歯車２５に噛み合う遊星歯車２７は、太陽歯車２５の回転方向と逆方向に回転する。このとき、遊星歯車２７は、ロッド３の基端部３ａに固定された内歯車２６と噛み合いながら、太陽歯車２５の回転方向と同じ方向に公転する。それとともに、遊星歯車２７を固定する遊星キャリア２８も、遊星歯車２７とともに公転する。その結果、遊星キャリア２８が固定されたねじ部材本体２３は、遊星キャリア２８とともに回転する。
【００６８】
この場合、太陽歯車２５の歯数Ｎ１と内歯車２６の歯数Ｎ２の和に対する太陽歯車２５の歯数Ｎ１の比率（Ｎ１／（Ｎ１＋Ｎ２））が減速比となるので、モータ４の回転運動をより大きな減速比で減速してねじ部材本体２３へ伝達することが可能である。
【００６９】
また、第２実施形態の他の変形例として、図７〜８に示されるように、内歯車２６を、駆動側として、駆動軸１０に結合し、遊星歯車機構２４の遊星キャリア２８を、従動側として、ねじ部材本体２３に固定し、太陽歯車２５をロッド３の基端部３ａに固定してもよい。
【００７０】
すなわち、図７〜８に示される変形例の遊星歯車機構２４は、ロッド３の基端部３ａに固定された太陽歯車２５と、駆動軸１０に結合され、太陽歯車２５の周囲を取り囲むように配置された内歯車２６と、内歯車２６の内側に配置され、太陽歯車２５から内歯車２６へ駆動力を伝達する遊星歯車２７と、ねじ部材本体２３に固定され、遊星歯車２７を支持する遊星キャリア２８とを有するを有する構成となっている。遊星キャリア２８は、ねじ部材本体２３の凹部２３ｂの内奥面２３ｃに固定されている。
【００７１】
また、図７に示される内歯車２６は、モータ４の回転駆動力を受けるために、駆動軸１０の出力歯車１０ａと、両端に歯車２９ａ、２９ｂを有する伝達軸２９とを介して、駆動軸１０に結合している。伝達軸２９の入力側の歯車２９ａは、出力歯車１０ａに噛み合い、出力側の歯車２９ｂは、内歯車２６に噛み合っている。
【００７２】
このような図７〜８に示される変形例の遊星歯車機構２４は、以下のようにして減速動作を行う。まず、モータ４の駆動軸１０から伝達軸２９を介して入力された回転駆動力によって内歯車２６が回転すると、内歯車２６に噛み合う遊星歯車２７は、内歯車２６の回転方向と同じ方向に回転する。このとき、遊星歯車２７は、ロッド３の基端部３ａに固定された太陽歯車２５と噛み合いながら、内歯車２６の回転方向と同じ方向に公転する。それとともに、遊星歯車２７を固定する遊星キャリア２８も遊星歯車２７とともに公転する。その結果、遊星キャリア２８が固定されたねじ部材本体２３は、遊星キャリア２８とともに回転する。
【００７３】
この場合、太陽歯車２５の歯数Ｎ１と内歯車２６の歯数Ｎ２の和に対する内歯車２６の歯数Ｎ２の比率（Ｎ２／（Ｎ１＋Ｎ２））が減速比となるので、モータ４の回転運動を大きな減速比で減速してねじ部材本体２３へ伝達することが可能である。
【００７４】
（第３実施形態）
また、ねじ部材の内部の減速機構として、以下のような波動歯車機構（例えば、ハーモニックドライブ(登録商標)）を用いれば、さらに大きい減速比を得ることができる。
【００７５】
すなわち、第３実施形態の電動アクチュエータ３１では、図９〜１０に示されるように、ねじ部材３２は、ねじ部材本体３３と、波動歯車機構３４とを有している。なお、図９〜１３において、図１〜２の符号と同一の符号が付された部分は、図１〜２と同一の部分を指しているものとする。
【００７６】
ねじ部材本体３３は、その外周面にねじ山１１が形成されている円注体である。ねじ部材本体３３の端部３３ａには、凹部３３ｂが形成されている。
【００７７】
波動歯車機構３４は、ねじ部材本体３３の凹部３３ｂの内部に設けられている。波動歯車機構３４は、モータ４の回転駆動力を駆動軸１０からねじ部材本体３３へ伝達する減速機構である。
【００７８】
具体的には、波動歯車機構３４は、ウェーブジェネレータ３５と、フレクスプライン３６と、サーキュラスプライン３７とを備えている。
【００７９】
ウェーブジェネレータ３５は、駆動軸１０に固定されており、駆動側の歯車として機能する。ウェーブジェネレータ３５は、楕円状カム４１と、その外周に取り付けられたボールベアリング４２とから構成されている。
【００８０】
ボールベアリング４２は、小さい直径の複数のボール４３が内輪４４と外輪４５との間にはめ込まれて構成されている。内輪４４は、楕円状カム４１に固定されている。外輪４５は、ボール４３によって弾性変形する。
【００８１】
フレクスプライン３６は、ねじ部材本体３３に固定されており、従動側の歯車として機能する。フレクスプライン３６は、薄肉カップ状の金属弾性体の部品であり、外周側に歯３６ａが形成されている。フレクスプライン３６は、ウェーブジェネレータ３５の外周面に沿って弾性変形して配置されている。フレクスプライン３６の内周面は、ボールベアリング４２の外輪４５と接触している。フレクスプライン３６の底部３６ａ（図９参照）は、ねじ部材本体３３の凹部３３ｂの内奥面３３ｃに固定されている。
【００８２】
サーキュラスプライン３７は、剛体リング状の部品であり、内周に歯３７ａが刻まれている。サーキュラスプライン３７は、ロッド３の基端部３ａに固定されており、フレクスプライン３６の周囲を取り囲むように配置され、フレクスプライン３６の外側の歯３６ａと噛み合う。サーキュラスプライン３７の歯数は、フレスクプライン３６の歯数よりも２枚多い。
【００８３】
この波動歯車機構３４では、図１０に示されるように、ねじ部材本体３３に固定されたフレクスプライン３６は、ウェーブジェネレータ３５によって楕円状にたわめられる。このため、フレクスプライン３６の歯３６ａは、楕円の長軸の部分ではサーキュラスプライン３７の歯３７ａと噛み合うが、短軸の部分では、完全に離れて噛み合わない状態となる。
【００８４】
図１１に示されるように、サーキュラスプライン３７をロッド３の基端部３ａに固定した状態で、モータ４の回転駆動力により駆動軸１０に固定されたウェーブジェネレータ３５を時計方向Ｃ１に回転させると、フレスクプライン３６は弾性変形し、サーキュラスプライン３７の歯３７ａと噛み合う位置が順次移動していく。
【００８５】
そして、図１２に示されるように、ウェーブジェネレータ３５が時計方向Ｃ１へ１８０度まで回転すると、フレスクプライン３６は歯数１枚分だけ、反時計方向Ｃ２へ移動する。
【００８６】
さらに、図１３に示されるように、ウェーブジェネレータ３５が１回転（３６０度）すると、フレスクプライン３６はサーキュラスプライン３７より歯数が２枚少ないため、歯数差２枚分だけ、反時計方向Ｃ２へ移動する。
【００８７】
この場合、ウェーブジェネレータ３５が１回転するごとに２枚の歯の分だけフレクスプライン３６が逆回転するので、モータ４の回転運動を非常に大きな減速比で減速してねじ部材本体３３へ伝達することが可能である。
【００８８】
第３実施形態では、ねじ部材本体３３内部に波動歯車機構３４が設けられ、駆動側のウェーブジェネレータ３５が駆動軸１０に固定され、従動側のフレクスプライン３６がねじ部材本体３３に固定され、サーキュラスプライン３７が回転しないロッド３の基端部３ａに固定されているので、ねじ部材本体３３内部の小さい空間にこれらのウェーブジェネレータ３５、フレクスプライン３６およびサーキュラスプライン３７を収容でき、非常に大きな減速比を得ることが可能である。しかも、波動歯車機構３４の主要な部品は、３個（ウェーブジェネレータ３５、フレクスプライン３６、サーキュラスプライン３７）のみである。そのため、部品点数が非常に少なく、波動歯車装置３４の組立てが容易である。
【符号の説明】
【００８９】
１、２１、３１  電動アクチュエータ
２  シリンダ
３  ロッド
４  モータ
５、２２、３２  ねじ部材
７  ねじ溝
８  開口
９  モータ本体
１０  駆動軸
１１  ねじ山
１２  ブラケット
２３、３３  ねじ部材本体
２４  遊星歯車機構
３４  波動歯車機構
【図１】
0005367649.tif 000002
【図２】
0005367649.tif 000003
【図３】
0005367649.tif 000004
【図４】
0005367649.tif 000005
【図５】
0005367649.tif 000006
【図６】
0005367649.tif 000007
【図７】
0005367649.tif 000008
【図８】
0005367649.tif 000009
【図９】
0005367649.tif 000010
【図１０】
0005367649.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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