(57)【要約】【課題】ラジアル荷重の発生を抑制し、転がりねじ機構の耐久性低下を抑制すること。【解決手段】ねじ軸１及びナット部材２を有する転がりねじ機構１００と、ガイド部材によって移動方向が直線上に拘束され、転がりねじ機構によって直動駆動される被駆動部材３と、転がりねじ機構と被駆動部材を連結する連結機構２００とを備えており、連結機構は、ナット部材に対してねじ軸の中心軸まわりに相対回転不能な節Ｌ５を有する４節の第１平行リンク機構７１と、被駆動部材に対してその直動方向まわりに相対回転不能な節Ｌ４を有する４節の第２平行リンク機構７２とを備えており、第１平行リンク機構において節Ｌ５に対向配置された節Ｌ２０と、第２平行リンク機構において節Ｌ４に対向配置された節Ｌ２０とを中間部材２０上に固定する。【選択図】図１
2012189172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸、及び当該螺旋溝上を転がる転動体を介して前記ねじ軸に接触するナット部材を有する転がりねじ機構と、
ガイド部材によって移動方向が直線上に拘束され、前記転がりねじ機構によって直動駆動される被駆動部材と、
前記転がりねじ機構と前記被駆動部材を連結する連結機構とを備え、
前記連結機構は、
前記ナット部材に対して前記ねじ軸の中心軸まわりに相対回転不能な１節を有する４節の第１平行リンク機構と、
前記被駆動部材に対してその直動方向まわりに相対回転不能な１節を有する４節の第２平行リンク機構と、
前記第１平行リンク機構において前記ナット部材に対して相対回転不能な１節に対向配置された節及び前記第２平行リンク機構において前記被駆動部材に対して相対回転不能な１節に対向配置された節が固定された中間部材とを備えることを特徴とするリニアアクチュエータ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のリニアアクチュエータ装置において、
前記中間部材に固定された前記第１平行リンク機構の１節と前記第２平行リンク機構の１節は、同一の節であることを特徴とするリニアアクチュエータ装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のリニアアクチュエータ装置において、
前記第１平行リンク機構において前記ナット部材に対して相対回転不能な１節に隣接する２節のうち少なくとも一方の節と、前記第２平行リンク機構において前記被駆動部材に対して相対回転不能な１節に隣接する２節のうち少なくとも１方の節とは、前記転がりねじ機構からの推力を前記被駆動部材へ伝達していることを特徴とするリニアアクチュエータ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のリニアアクチュエータ装置において、
前記第１平行リンク機構及び前記第２平行リンク機構において前記転がりねじ機構からの推力を伝達する節と当該節に隣接する節との間に設置されたスラスト荷重用の転がり軸受をさらに備えることを特徴とするリニアアクチュエータ装置。
【請求項５】
請求項４に記載のリニアアクチュエータ装置において、
前記第１平行リンク機構及び前記第２平行リンク機構において前記転がりねじ機構からの推力を伝達する節と当該節に隣接する節との回転対偶部のうち、前記第１平行リンク機構において前記ナット部材に対して相対回転不能な１節と当該節に隣接する節との回転対偶部を除いたものの少なくとも１つは、前記ねじ軸の軸方向に間隔を介して配置された２箇所の回転対偶を有する回転対偶部であることを特徴とするリニアアクチュエータ装置
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載のリニアアクチュエータ装置をフォーク部材のリフト装置として備えるフォークリフトにおいて、
前記被駆動部材は、前記フォークリフトの車体に支持された外枠によって昇降可能に支持された内枠であり、
前記転がりねじ機構の駆動によって前記内枠が昇降されると、前記フォーク部材が昇降されることを特徴とするフォークリフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は転がりねじ機構と被駆動部材を連結する連結機構を備えるリニアアクチュエータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題や温暖化対策の一環として、従来からの油圧アクチュエータに換えて、電動アクチュエータを各種機器のアクチュエータとして利用する志向が高まっている。これは、電動アクチュエータを利用すると、油圧機器で必要な作動油を使用しないこと自体が環境対策になると同時に、電動化による効率向上によって消費動力を削減できることに加え、動力回生を活用した一層の消費動力削減ができること、エネルギー源を内燃機関の燃料から電力に変換することによりアクチュエータ稼動現場でローカルな環境負荷低減ができること、そして、バッテリーを介した深夜電力利用による広域でのエネルギーの有効利用ができること等を狙ったものである。
【０００３】
電動リニアアクチュエータで用いられる回転−直動変換機構としては、ボールねじに代表される転がりねじ機構が多用されている。これは摩擦抵抗が小さく効率向上に寄与するからである。しかし、転がりねじ機構では、ねじ軸の軸方向に発生される推力（ねじ軸の軸方向における駆動力（直動駆動力））と異なるモーメント荷重やラジアル荷重（ねじ軸の径方向に作用する荷重）が大きく作用すると寿命が極端に低下することがあり、荷重の作用形態に配慮しなければならない。これはボールねじを始めとする転がりねじの製品解説等にも明記されている。
【０００４】
ところで、転がりねじ機構を利用したリニアアクチュエータ装置には、ナット部材によって直動駆動される被駆動部材がねじ軸の軸心上を移動しないものがある（すなわち、ねじ軸の軸心から離れた位置で被駆動部材が直動駆動されるものがある）。この種のリニアアクチュエータ装置では、被駆動部材の直動をガイドするために、当該被駆動部材をねじ軸の軸心に対して略平行移動可能に支持する部材（ガイド部材）が別途必要となる。この場合には、ナット部材の直動方向をガイドする部材（すなわち、ねじ軸）と、被駆動部材の直動方向をガイドする部材（すなわち、ガイド部材）とが異なるため、ナット部材の直動方向と被駆動部材の直動方向とを完全に平行に保持することが難しい。そのため、被駆動部材の直動に伴いナット部材と被駆動部材との距離及び方向が変化し、ナット部材と被駆動部材の連結方法によっては両者間の圧縮力や引っ張り力がラジアル荷重となってナット部材とねじ軸との間に作用してしまう。リニアアクチュータの本来の機能は、推力（ねじ軸の軸方向における駆動力）を発生し、これを被駆動部材に伝達することであり、その過程で転がりねじ機構にラジアル荷重を作用させる必然性はない。
【０００５】
この点を鑑みて、転がりねじ機構におけるラジアル荷重による悪影響の抑制を図った技術としては、ねじ軸に係合されねじ軸の軸方向（略上下方向）に移動可能なナット部材と、案内装置を介して縦梁（ガイド部材）に沿って略上下方向に移動可能なエレベータのかご枠（被駆動部材）とを並進自在の継手を介して連結し、かご枠とねじ軸との間にねじ軸のラジアル方向の変位が生じても、当該継手によってその変位を吸収可能にしたものがある（特開２０００−３４４４４８号公報）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３４４４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記技術では、継手を構成し互いに面接触する部材を相対摺動させることでラジアル方向の変位を吸収しているため、被駆動部材の荷重が巨大な場合には継手に発生する摩擦力が大きすぎて耐久性やエネルギー効率の観点から好ましくない。
【０００８】
また、ねじ軸の回転をナット部材の直動に変換するためには、推力の反力によって生じナット部材に作用するトルクに抗して当該ナット部材の自転を阻止する必要がある。これをねじ軸の軸心から離れた位置でナット部材の円周方向の移動を阻止することで行うと、そこに作用する円周方向力とともに偶力を構成するラジアル荷重がナット部材とねじ軸との間に作用してしまう。そのため、転がりねじ機構にラジアル荷重を極力作用させないためには、この点についても鑑みる必要がある。
【０００９】
本発明の目的は、ラジアル荷重の発生を抑制し、転がりねじ機構の耐久性低下を抑制できるリニアアクチュエータ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記目的を達成するために、外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸、及び当該螺旋溝上を転がる転動体を介して前記ねじ軸に接触するナット部材を有する転がりねじ機構と、ガイド部材によって移動方向が直線上に拘束され、前記転がりねじ機構によって直動駆動される被駆動部材と、前記転がりねじ機構と前記被駆動部材を連結する連結機構とを備え、前記連結機構は、前記ナット部材に対して前記ねじ軸の中心軸まわりに相対回転不能な１節を有する４節の第１平行リンク機構と、前記被駆動部材に対してその直動方向まわりに相対回転不能な１節を有する４節の第２平行リンク機構と、前記第１平行リンク機構において前記ナット部材に対して相対回転不能な１節に対向配置された節及び前記第２平行リンク機構において前記被駆動部材に対して相対回転不能な１節に対向配置された節が固定された中間部材とを備えるものとする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ラジアル荷重の発生が抑制できるので、転がりねじ機構の耐久性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るリニアアクチュエータ装置の側面図。
【図２】図１に示したリニアアクチュエータ装置の上面図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るリニアアクチュエータ装置において形成されるリンク機構の模式図。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るリニアアクチュエータ装置の側面図。
【図５】図４に示したリニアアクチュエータ装置の上面図。
【図６】図５におけるＤ-Ｄ断面図。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係るリニアアクチュエータ装置において形成されるリンク機構の模式図。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係るフォークリフトのリフト装置の側面図。
【図９】図８におけるＥ-Ｅ断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係るリニアアクチュエータ装置の側面図であり、図２中のＢ-Ｂ断面を含んでいる。図２は、図１に示したリニアアクチュエータ装置の上面図であり、図１中のＡ-Ａ断面を含んでいる。これらの図に示すリニアアクチュエータ装置は、転がりねじ機構１００と、被駆動部材３と、連結機構２００と、偏荷重防止機構６０を備えている。
【００１４】
転がりねじ機構１００は、外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸１と、ねじ軸１における螺旋溝上を転がるボールやローラ等の転動体（図示せず）を介してねじ軸１とねじ対偶で組み合わされているナット部材２を備えている。ねじ軸１とナット部材２とをねじ軸１の軸心周りに相対的に回転させると、ねじ軸１に対してナット部材２がねじ軸１の軸方向（図１中の上下方向）に相対的に直動し、ねじ軸１の軸方向に推力が発生する。本実施の形態では、モータ等の駆動源によってねじ軸1を回転させることにより、ねじ軸１の軸方向にナット部材２が直動するように構成されている。
【００１５】
被駆動部材３は、ねじ軸１の軸心に対して略平行な直線上を移動可能に被駆動部材３を支持するガイド部材（図示せず）によって支持されており、ねじ軸１の軸心から離れた位置において転がりねじ機構１００によって直動駆動される。
【００１６】
連結機構２００は、転がりねじ機構１００と被駆動部材３を連結するものであり、本実施の形態ではナット部材２と被駆動部材３を連結している。連結機構２００は、スラスト部材５と、中間プレート７と、リンク部材９ａ，９ｂと、リンク部材１３ａ，１３ｂと、リンク部材４と、リンク部材（中間部材）２０と、シャフト１０ａ，１０ｂと、シャフト１４ａ，１４ｂと、シャフト１７ａ，１７ｂと、スラスト玉軸受１１と、スラスト玉軸受１５と、スラスト玉軸受１８と、ニードルローラベアリング１２と、ニードルローラベアリング１６ａ，１６ｂと、ニードルローラベアリング１９ａ，１９ｂを備えている。
【００１７】
スラスト部材５は、偏荷重防止機構６０を介してナット部材２と連結されており、ナット部材２から図１中の上方向きの推力を伝達される。偏荷重防止機構６０は、ねじ軸１が挿入される中間プレート７と、４個の半月シュー６を備えている。
【００１８】
中間プレート７におけるスラスト部材５側の面（上面）には、半月シュー６が収納される半月状の２つの溝がねじ軸１を挟むように対向して設けられている。当該２つの溝には、スラスト部材５に取り付けられたピン８によって１点を拘束された半月シュー６がそれぞれ収納されており、当該２つの半月シュー６と中間プレート７の接触部によって中間プレート７の揺動軸の１つが形成される。また、中間プレート７におけるナット部材３側の面（下面）には、半月シュー６が収納される半月状の２つの溝がねじ軸１を挟むように対向して設けられている。当該２つの溝には、ナット部材２に取り付けられたピン８によって１点を拘束された半月シュー６がそれぞれ収納されており、当該２つの半月シュー６と中間プレート７の接触部によって中間プレート７の揺動軸の１つが形成される。上記のように中間プレート７の上面及び下面に配置された２組の半月シュー６によって形成された２つ揺動軸は、ねじ軸１の軸方向から見て互いに略直交している。これにより、偏荷重防止機構６０は、ねじ軸１とナット部材２を相対的に回転させることで発生する推力に当該２つの揺動軸の交点を必ず通過させる機能を発揮する。
【００１９】
２つのリンク部材９ａ，９ｂは、それぞれシャフト１０ａ，１０ｂを介してスラスト部材５と連結されており、シャフト１０ａ，１０ｂの軸心を中心にしてスラスト部材５に対して相対的に回転可能に支持されている。すなわち、リンク部材９ａ，９ｂとスラスト部材５は回転対偶によって連結されている。本実施の形態では、シャフト１０ａ，１０ｂの一端はリンク部材９ａ，９ｂにそれぞれ固定されている。また、シャフト１０ａ，１０ｂの他端はスラスト部材５に設けた孔に回転可能に挿入されおり、これによりシャフト１０ａ，１０ｂはスラスト部材５によって回転可能に支持されている。スラスト部材５側におけるシャフト１０ａ，１０ｂの周囲（回転支持部）には、ニードルローラベアリング１２がそれぞれ組み込まれている。また、シャフト１０ａ，１０ｂの周囲に位置し、かつ、ねじ軸１の軸方向におけるリンク部材９ａ，９ｂとスラスト部材５との間に位置する推力伝達部には、スラスト玉軸受１１がそれぞれ組み込まれている。なお、２つのシャフト１０ａ，１０ｂは、それらの軸心を軸方向から見たときに現れる２点を結んだ線が偏荷重防止機構６０における２つの揺動軸の交点を通過するように配置されている。
【００２０】
２つのリンク部材１３ａ，１３ｂは、それぞれシャフト１４ａ，１４ｂを介してリンク部材９ａ，９ｂと連結されており、シャフト１４ａ，１４ｂの軸心を中心にしてリンク部材９ａ，９ｂに対して相対的に回転可能に支持されている。すなわち、リンク部材１３ａ，１３ｂとリンク部材９ａ，９ｂは回転対偶によって連結されている。本実施の形態では、リンク部材９ａ，９ｂに設けた凹部にリンク部材１３ａ，１３ｂに設けた凸部が嵌め込まれており、ナット部材２の推力が当該凹部及び凸部を介してリンク部材９ａ，９ｂからリンク部材１３ａ，１３ｂに伝達されるようになっている。そして、シャフト１４ａ，１４ｂの軸方向において当該凹部及び凸部の間に位置する推力伝達部には、スラスト玉軸受１５が組み込まれている。また、リンク部材９ａ，９ｂには、シャフト１４ａ，１４ｂの軸方向の異なる位置に間隔を介して２つのニードルローラベアリング１６ａ，１６ｂがそれぞれ組み込まれており、シャフト１４ａ，１４ｂを回転可能に支持している。
【００２１】
また、２つのリンク部材１３ａ，１３ｂは、それぞれシャフト１７ａ，１７ｂを介してリンク部材４と連結されており、シャフト１７ａ，１７ｂの軸心を中心にしてリンク部材４に対して相対的に回転可能に支持されている。すなわち、リンク部材１３ａ，１３ｂとリンク部材４は回転対偶によって連結されている。本実施の形態では、リンク部材４に設けた凹部にリンク部材１３ａ，１３ｂに設けた凸部が嵌め込まれており、ナット部材２の推力が当該凹部及び凸部を介してリンク部材１３ａ，１３ｂからリンク部材４に伝達されるようになっている。そして、シャフト１７ａ，１７ｂの軸方向において当該凹部及び凸部の間に位置する推力伝達部には、スラスト玉軸受１８が組み込まれている。また、リンク部材４には、シャフト１７ａ，１７ｂの軸方向の異なる位置に間隔を介して２つのニードルローラベアリング１９ａ，１９ｂがそれぞれ組み込まれており、シャフト１７ａ，１７ｂを回転可能に支持している。
【００２２】
シャフト１４ａとシャフト１４ｂはリンク部材２０によって連結されており、この２本のシャフト１４ａ，１４ｂの軸心間距離はリンク部材２０によって一定に保持されている。具体的には、２本のシャフト１４ａ，１４ｂの軸心間距離は、スラスト部材５に挿入された２本のシャフト１０ａ，１０ｂの軸心間距離と等しく、さらに、リンク部材４に挿入された２本のシャフト１７ａ，１７ｂの軸心間距離にも等しくなるように設定されている。
【００２３】
また、シャフト１４ａとシャフト９ａの軸心間距離は、シャフト１４ｂとシャフト９ｂの軸心間距離と等しくなるように設定されており、シャフト１４ａとシャフト１７ａの軸心間距離は、シャフト１４ｂとシャフト１７ｂの軸心間距離と等しくなるように設定されている。
【００２４】
リンク部材４は、ボルト等で固定されて被駆動部材３と一体となっており、被駆動部材３と同様にガイド部材（図示せず）によってねじ軸１の軸心と略平行な線上のみを移動するように移動方向が拘束されている。
【００２５】
次に、上記の連結機構２００においてねじ軸１とナット部材２の間に作用するラジアル荷重が低減されるメカニズムを図３を用いて説明する。図３は本発明の第１の実施の形態に係るリニアアクチュエータ装置において形成されるリンク機構の模式図である。なお、先の図と同じ部分には同じ符号を付して説明は省略する（後の図も同様とする）。
【００２６】
この図に示すように、上記のように構成されるリニアアクチュエータ装置は、スラスト部材５に形成される節（リンク）Ｌ５と、リンク部材９ａ，９ｂに形成される節Ｌ９ａ，Ｌ９ｂと、リンク部材２０に形成される節Ｌ２０と、リンク部材１３ａ，１３ｂに形成される節Ｌ１３ａ，Ｌ１３ｂと、リンク部材４に形成される節Ｌ４と、節Ｌ９ａ，Ｌ９ｂと節Ｌ５を連結する回転対偶部Ｊ１０ａ，Ｊ１０ｂと、節Ｌ９ａと節Ｌ２０と節Ｌ１３ａを連結する回転対偶部Ｊ１４ａと、節Ｌ９ｂと節Ｌ２０と節Ｌ１３ｂを連結する回転対偶部Ｊ１４ｂと、節Ｌ１３ａ，Ｌ１３ｂと節Ｌ４を連結する回転対偶部Ｊ１７ａ，Ｊ１７ｂを備えている。
【００２７】
ここで、節Ｌ５と、節Ｌ９ａと、節Ｌ９ｂと、節Ｌ２０の４節によって形成されるリンク機構７１に着目する。上記で説明したように、２本のシャフト１４ａ，１４ｂの軸心間距離は２本のシャフト１０ａ，１０ｂの軸心間距離に等しいため、節Ｌ５と節２０の長さは等しい。さらに、シャフト１４ａとシャフト９ａの軸心間距離はシャフト１４ｂとシャフト９ｂの軸心間距離に等しいため、節Ｌ９ａと節Ｌ９ｂの長さは等しい。すなわち、上記４節に形成されるリンク機構７１では、対向配置された２節（節Ｌ５と節Ｌ２０、節Ｌ９ａと節Ｌ９ｂ）の長さはそれぞれ等しい。したがって、これら４節によって形成されるリンク機構７１は平行リンク機構となっている（以下において、この４節によって形成される平行リンク機構を第１平行リンク機構７１と称することがある）。
【００２８】
一方、節Ｌ４と、節Ｌ１３ａと、節Ｌ１３ｂと、節Ｌ２０の４節に着目する。上記で説明したように、２本のシャフト１４ａ，１４ｂの軸心間距離は２本のシャフト１７ａ，１７ｂの軸心間距離に等しいため、節Ｌ４と節２０の長さは等しい。さらに、シャフト１４ａとシャフト１７ａの軸心間距離はシャフト１４ｂとシャフト１７ｂの軸心間距離に等しいため、節Ｌ１３ａと節Ｌ１３ｂの長さは等しくなる。すなわち、上記４節に形成されるリンク機構では、対向配置された２節（節Ｌ４と節Ｌ２０、節Ｌ１３ａと節Ｌ１３ｂ）の長さはそれぞれ等しい。したがって、これら４節によって形成されるリンク機構は平行リンク機構となっている（以下において、この４節によって形成される平行リンク機構を第２平行リンク機構と称することがある）。
【００２９】
また、第１平行リンク機構７１における節Ｌ５は、偏荷重防止機構６０を介してナット部材２に固定されたスラスト部材５に形成されているので、ナット部材２に対して相対回転不能な節となっている。また、第１平行リンク機構７１において、節Ｌ５とこれに対向配置された節Ｌ２０とは常に平行に保持されるので、節Ｌ２０は節Ｌ５（スラスト部材５及びナット部材２）に対して並進運動はできても相対的に回転することはできない。
【００３０】
一方、第２平行リンク機構７２における節Ｌ４は、被駆動部材３に対して固定されたリンク部材４に形成されているので、被駆動部材３に対して相対回転不能な節となっている。また、第２平行リンク機構７２において、節Ｌ４とこれに対向配置された節２０とは常に平行に保持されるので、節２０は節Ｌ４（被駆動部材３）に対して並進運動はできても相対的に回転することはできない。
【００３１】
ここで、第１リンク機構７１において節Ｌ５に対向配置された節と、第２リンク機構７２において節Ｌ４に対向配置された節とは、リンク部材（中間部材）２０に固定された同一の節Ｌ２０であるため、上記した節Ｌ２０及び節Ｌ５の関係と節Ｌ２０及び節Ｌ４の関係とを総合すると、スラスト部材５は被駆動部材３（リンク部材４）に対して並進運動はできても相対的に回転することはできないことになる。また、スラスト部材５とナット部材２とは偏荷重防止機構６０を介して相対的に回転できないように拘束されているため、被駆動部材３はナット部材２に対して並進運動はできても相対的に回転することができないことになる。したがって、ナット部材２は、連結機構２００によってねじ軸１周りに回転（自転）することを阻止される。このとき、ナット部材２は、第１平行リンク機構７１において互いに対向配置された２つの節Ｌ９ａ，Ｌ９ｂを介して作用する偶力によって自転を阻止されるので、ナット部材２とねじ軸１との間にラジアル荷重が作用することを回避することができる。
【００３２】
したがって、本実施の形態によれば、ラジアル荷重の発生が抑制できるので、転がりねじ機構１００の耐久性を向上することができる。
【００３３】
なお、第１平行リンク機構７１において図３の下方に位置する回転対偶部Ｊ１０ａ，１４ａと、第２平行リンク機構７２において図３の下方に位置する回転対偶部Ｊ１４ａ，Ｊ１７ａは、一直線上に配置しないことが好ましい（このときは、第１平行リンク機構７１において図３の上方に位置する回転対偶部Ｊ１０ａ，Ｊ１４ａと、第２平行リンク機構７２において図３の上方に位置する回転対偶部Ｊ１４ｂ，Ｊ１７ｂも一直線上に配置されないこととなる）。また、この条件は、第１平行リンク機構７１において図３の下方に位置する節Ｌ９ａと、第２平行リンク機構７１において図３の下方に位置する節Ｌ１３ａが、１８０度以外の角度を形成するようにリンク機構７１，７２を形成することが好ましいと換言することができる（このとき、節Ｌ９ｂと節Ｌ１３ｂも１８０度以外の角度を形成することになる）。
【００３４】
このように２つのリンク機構７１，７２を形成すると、ナット部材２及び被駆動部材３は、ねじ軸１の軸方向と直交する面内の２次元領域において、どの方向にも並進移動することができる。すなわちナット部材２及び被駆動部材３に２自由度を与えることができる。これにより、ねじ軸１の軸方向（ナット部材２の直動方向）とガイド部材の方向（被駆動部材３の直動方向）が平行でない場合であって、各部材２，３の直動に伴って両者２，３の距離と方向が変化した場合にも、連結機構２００によって両者２，３間に大きな圧縮力や引っ張り力が作用することがない。したがって、大きなラジアル荷重がナット部材２とねじ軸１との間に作用することを回避できる。したがって、このように構成した本実施の形態によれば、転がりねじ機構１００の耐久性をさらに向上することができる。
【００３５】
また、上記のように構成されたリニアアクチュエータ装置において、第１平行リンク機構７１及び前記第２平行リンク機構７２において転がりねじ機構１００からの推力を伝達する節は、節Ｌ９ａ，Ｌ９ｂ，Ｌ１３ａ，Ｌ１３ｂであり、これら４つの節に対して推力の伝達方向において隣接する節は、節Ｌ５，Ｌ１３ａ，Ｌ１３ｂ，Ｌ４である。そこで、本実施の形態では、両者の間に、摩擦係数が非常に小さいスラスト荷重用の転がり軸受であるスラスト玉軸受１１，１５，１８を設置している。具体的には、節Ｌ５と節Ｌ９ａ，Ｌ９ｂの間に形成される２つのスラスト伝達部にはスラスト玉軸受１１がそれぞれ設置されており、節Ｌ９ａ，Ｌ９ｂと節Ｌ１３ａ，Ｌ１３ｂの間に形成される２つのスラスト伝達部にはスラスト玉軸受１５がそれぞれ設置されており、節Ｌ１３ａ，Ｌ１３ｂと節Ｌ４の間に形成される２つのスラスト伝達部にはスラスト玉軸受１８がそれぞれ設置されている。これにより相対運動部の摩擦係数を大幅に低減でき、上記の２自由度を持つ連結機構２００によってナット部材２と被駆動部材３の距離と方向が変化する際のスラスト荷重による摩擦抵抗を小さくすることができるので、それに起因した大きなラジアル荷重がナット部材２とねじ軸１との間に作用することを抑制できる。
【００３６】
さらに、上記の実施の形態では、１個のスラスト玉軸受け１１に推力のほぼ半分の荷重が作用し、これにシャフト１０ａ，１０ｂとシャフト１４ａ，１４ｂとの距離を掛けて得られるモーメントがシャフト１４ａ，１４ｂを軸とする回転対偶部Ｊ１４ａ，Ｊ１４ｂに作用し、同じく当該推力のほぼ半分の荷重にシャフト１０ａ，１０ｂとシャフト１７ａ，１７ｂとの距離を掛けて得られるモーメントがシャフト１７ａ，１７ｂを軸とする回転対偶部Ｊ１７ａ，Ｊ１７ｂに作用する。ここで、第１平行リンク機構７１及び前記第２平行リンク機構７２において転がりねじ機構１００からの推力を伝達する節は、既述のように節Ｌ９ａ，Ｌ９ｂ，Ｌ１３ａ，Ｌ１３ｂであり、これら４つの節に隣接する節との回転対偶部は、回転対偶部Ｊ１０ａ，Ｊ１０ｂ，Ｊ１４ａ，Ｊ１４，Ｊ１７ａ，Ｊ１７ｂである。そして、この６つの回転対偶部Ｊ１０ａ，Ｊ１０ｂ，Ｊ１４ａ，Ｊ１４，Ｊ１７ａ，Ｊ１７ｂから、第１平行リンク機構７１においてナット部材２に対して相対回転不能な節Ｌ５とこの節Ｌ５に隣接する節Ｌ９ａ，Ｌ９ｂとの回転対偶部である回転対偶部Ｊ１０ａ，Ｊ１０ｂを除いた回転対偶部（すなわち、回転対偶部Ｊ１４ａ，Ｊ１４，Ｊ１７ａ，Ｊ１７ｂ）には、回転対偶であるニードルローラベアリング１６，１９が設置されている。
【００３７】
より具体的には、シャフト１４ａ，１４ｂを軸とする回転対偶部Ｊ１４ａ，Ｊ１４ｂは、ニードルローラベアリング１６ａ，１６ｂを介した２箇所の回転対偶を備えており、シャフト１７ａ，１７ｂを軸とする回転対偶部Ｊ１７ａ，Ｊ１７ｂもニードルローラベアリング１９ａ，１９ｂを介した２箇所の回転対偶を備えている。それぞれの回転対偶部Ｊ１４ａ，Ｊ１４ｂ，Ｊ１７ａ，Ｊ１７ｂにおける２箇所の回転対偶は、ねじ軸１の軸方向に所定の間隔を介して配置されており、作用するモーメントを伝達する際にそれらの回転対偶に発生するラジアル荷重の大きさを抑制することができる。また、摩擦係数が非常に小さいラジアル荷重用の転がり軸受けが組み込まれている。このため、上記の２自由度を持つ連結機構によってナット部材２と被駆動部材３の距離と方向が変化する際のラジアル荷重による摩擦抵抗を小さくすることができ、それに起因する大きなラジアル荷重がナット部材２とねじ軸１との間に作用することはない。なお、本実施の形態では、転がりねじ機構１００からの推力を伝達する節と当該節に隣接する節との回転対偶部から２つの回転対偶部Ｊ１０ａ，Ｊ１０ｂを除いた４つの回転対偶部Ｊ１４ａ，Ｊ１４，Ｊ１７ａ，Ｊ１７ｂの全てに対してニードルローラベアリングを設置したが、これら４つの回転対偶部Ｊ１４ａ，Ｊ１４，Ｊ１７ａ，Ｊ１７ｂのうち少なくとも１つにニードルローラベアリングを設置しても、ラジアル荷重に起因した摩擦抵抗の低減効果が発揮されることは言うまでもない。
【００３８】
なお、上記の実施の形態では、第１平行リンク機構７１においてナット部材２に対して相対回転不能な節Ｌ５に隣接する２節Ｌ９ａ，Ｌ９ｂと、第２平行リンク機構７２において被駆動部材３に対して相対回転不能な節Ｌ４に隣接する２節Ｌ１３ａ，Ｌ１３ｂとによって、転がりねじ機構１００からの推力を被駆動部材３に伝達するようにした。このように推力を伝達すると、ナット部材２から被駆動部材３に至るまでに２つの経路に分散して推力を伝達でき、各経路における軸受荷重を半減させることができるので、特に大推力を発生するリニアアクチュエータ装置に好適である。しかし、当該構成は本発明に必須のものではなく、上記２節Ｌ９ａ，Ｌ９ｂのうち少なくとも一方の節と、上記２節Ｌ１３ａ，１３ｂのうち少なくとも一方の節とによって推力を被駆動部材３に伝達しても良い。その具体例の１つとしては、次に説明する第２の実施の形態に係るリニアアクチュエータ装置がある。
【００３９】
次に本発明の第２の実施の形態について説明する。図４は、本発明の第２の実施の形態に係るリニアアクチュエータ装置の側面図であり、図５におけるＣ-Ｃ断面を含んでいる。図５は図４に示したリニアアクチュエータ装置の上面図である。図６は図５におけるＤ-Ｄ断面図である。
【００４０】
これらの図に示すリニアアクチュエータ装置は、被駆動部材２１と、連結機構２００Ａを備えている。被駆動部材２１は、第１の実施の形態における被駆動部材３とリンク部材４を合わせて１つの部品にしたものである。連結機構２００は、スラスト部材２３と、リンク部材２４と、リンク部材２７と、リンク部材（中間部材）２２と、リンク部材３０と、リンク部材３３と、シャフト２８と、シャフト２９と、シャフト２６と、シャフト３５と、シャフト３２と、シャフト３４と、スラスト玉軸受２５と、スラスト玉軸受３６と、スラスト玉軸受３１を備えている。ここで、リンク部材２２は、第１の実施の形態におけるリンク部材２０に相当する。
【００４１】
スラスト部材２３は、偏荷重防止機構６０を介してナット部材２と連結されており、ナット部材２から推力が伝達される。また、スラスト部材２３には、リンク部材２４がスラスト玉軸受２５を介して回転対偶で連結されており、そのリンク部材２４にはシャフト２６を介してリンク部材２２が回転対偶で連結されている。また、スラスト部材２３には、シャフト２８を介してリンク部材２７が回転対偶で連結され、そのリンク部材２７にはシャフト２９を介してリンク部材２２が回転対偶で連結されている。
【００４２】
なお、スラスト玉軸受け２５の上方レースや球面座はそれぞれリンク部材２４とスラスト部材２３によって半径方向移動ができぬように拘束されており、これによりスラスト玉軸受け２５はラジアル軸受の機能を発揮する。また、スラスト玉軸受け２５は、その中心が半月シュー６、中間プレート７、ピン８等で構成される偏荷重防止機構６０の２つの揺動軸を上方から見た交点付近になるように、ねじ軸１を囲むように配置されている。このスラスト部材２３、リンク部材２４、中間部材２２及びリンク部材２７は、それぞれを節とする４節リンク機構であり、更にそれらが第１平行リンク機構７１Ａになるように対向配置された節の長さをそれぞれ等しくしてある。
【００４３】
被駆動部材２１には、スラスト玉軸受３１を介してシャフト３２を軸としてリンク部材３０が回転対偶で連結されており、そのリンク部材３０にはシャフト２６を介して中間部材２２が回転対偶で連結されている。また、被駆動部材２１には、シャフト３４を介してリンク３３部材が回転対偶で連結されており、そのリンク部材３３にはシャフト３５を介して中間部材２２が回転対偶で連結されている。この被駆動部材２１、リンク部材３０、中間部材２２及びリンク部材３３は、それぞれを節とする４節リンク機構であり、さらにそれらが第２平行リンク機構７２Ａになるように対応配置された節の長さをそれぞれ等しくしてある。
【００４４】
また、リンク部材２４とリンク部材３０とはスラスト玉軸受け３６を介しシャフト２６を軸として回転対偶で連結されている。この結果、ナット部材２からスラスト部材２３に伝達された推力は、まずスラスト玉軸受け２５を介してリンク部材２４に伝達され、次にスラスト玉軸受け３６を介してリンク部材３０に伝達され、最後にスラスト玉軸受け３１を介して被駆動部材２１に伝達される。すなわち、第１の実施の形態では推力の伝達経路が２つであったのに対して、本実施の形態では推力の伝達経路は１つだけとなっている。通常、推力伝達経路には大きなスラスト荷重や大きなラジアル荷重が作用するので、その摩擦抵抗を小さくしてねじ軸１とナット部材２間に作用するラジアル荷重を小さくするためにスラスト荷重用の転がり軸受けやラジアル荷重用の転がり軸受けを組み込む必要がある。これに対して、本実施の形態のように推力の伝達経路を１つのみにすると、それらの転がり軸受けの数は少なくて済む。本実施の形態においては、スラスト部材２３と被駆動部材２１とを連結する他のリンク経路はスラスト荷重を伝達せず、それらの回転対偶部に作用する荷重はナット部材２の自転を阻止するための偶力の一方に相当するラジアル荷重が主となる。このラジアル荷重はスラスト荷重に比べて小さく、転がり軸受けを組み込まなくても摩擦抵抗によってねじ軸１とナット部材２の間に大きなラジアル荷重が作用することはない。
【００４５】
図７は本発明の第２の実施の形態に係るリニアアクチュエータ装置において形成されるリンク機構の模式図である。この図に示すように、上記のように構成されるリニアアクチュエータ装置は、スラスト部材２３に形成される節Ｌ２３と、リンク部材２４に形成される節Ｌ２４と、リンク部材２７に形成される節Ｌ２７と、リンク部材に形成される節Ｌ２２ａ，Ｌ２２ｂと、リンク部材３０に形成される節Ｌ３０と、リンク部材３３に形成される節Ｌ３３と、被駆動部材２１に形成される節Ｌ２１と、節Ｌ２３と節Ｌ２４を連結する回転対偶部Ｊ１と、節Ｌ２３と節Ｌ２７を連結する回転対偶部Ｊ２８と、節２７と節Ｌ２２ａを連結する回転対偶部Ｊ２９と、節Ｌ２２ａと節Ｌ２４と節Ｌ３０と節Ｌ２２ｂを連結する回転対偶部Ｊ２６と、節Ｌ２２ｂと節Ｌ３３を連結する回転対偶部Ｊ３５と、節Ｌ２１と節Ｌ３０を連結する回転対偶部Ｊ３２と、節Ｌ２１と節Ｌ３３を連結する回転対偶部Ｊ３４を備えている。
【００４６】
第１平行リンク機構７１Ａは、節Ｌ２３と、節Ｌ２４と、節Ｌ２７と、節Ｌ２２ａによって形成されており、第２平行リンク機構７２Ａは、節Ｌ２１と、節Ｌ３０と、節Ｌ３３と、節Ｌ２２ｂによって形成されている。
【００４７】
第１平行リンク機構７１Ａにおける節Ｌ２３は、偏荷重防止機構６０を介してナット部材２に固定されたスラスト部材２３に形成されているので、ナット部材２に対して相対回転不能な節となっている。また、第１平行リンク機構７１Ａにおいて、節Ｌ２３とこれに対向配置された節Ｌ２２ａとは常に平行に保持されるので、節Ｌ２２ａは節Ｌ２３（スラスト部材２３及びナット部材２）に対して並進運動はできても相対的に回転することはできない。
【００４８】
一方、第２平行リンク機構７２Ａにおける節Ｌ２１は、被駆動部材２１に形成されているので、被駆動部材２１に対して相対回転不能な節となっている。また、第２平行リンク機構７２Ａにおいて、節Ｌ２１とこれに対向配置された節２２ｂとは常に平行に保持されるので、節２２ｂは節Ｌ２１（被駆動部材２１）に対して並進運動はできても相対的に回転することはできない。
【００４９】
ここで、第１の実施の形態におけるリンク部材２０は、リニアアクチュエータ装置の部品構成を簡略化する観点から、２つの平行リンク機構７１，２７で共有する節として利用されていたが、本実施の形態におけるリンク部材２２は、第１平行リンク機構７１Ａではシャフト２６とシャフト２９の軸心を結んだ節Ｌ２２ａとして利用され、第２平行リンク機構７２Ａではシャフト３２とシャフト３５の軸心を結んだ節Ｌ２２ｂとして利用される。このように第１平行リンク機構７１Ａにおいてナット部材２に対して相対回転不能な節に対向配置された節Ｌ２２ａと、第２平行リンク機構７２Ａにおいて被駆動部材２１に対して相対回転不能な節に対向配置された節Ｌ２２ｂとを独立して同一のリンク部材２２に固定しても、ナット部材２がねじ軸１周りに回転（自転）することを連結機構２００Ａによって阻止することができる。
【００５０】
したがって、本実施の形態においても、第１平行リンク機構７１Ａにおいて互いに対向配置された２つの節Ｌ２４，Ｌ２７を介して作用する偶力によってナット部材２が自転することが阻止されるので、ナット部材２とねじ軸１との間にラジアル荷重が作用することを回避できる。すなわち、本実施の形態によっても、ラジアル荷重の発生が抑制できるので、転がりねじ機構１００の耐久性を向上することができる。
【００５１】
なお、本実施の形態では、第１平行リンク機構７１Ａにおける節Ｌ２２ａと第２平行リンク機構７２Ａにおける節Ｌ２２ｂは、リンク部材２２に別々に形成されており、これら２つの節Ｌ２２ａ，Ｌ２２ｂの成す角は直角（９０度）に近づけることが好ましい。さらに、第１平行リンク機構７１Ａと第２平行リンク機構７２Ａを、それぞれ長方形（又は正方形）に近い状態で形成すると、節Ｌ２４と節Ｌ３０の成す角度を直角に近づけることが容易になる。このように節Ｌ２４と節Ｌ３０の角度が９０度に近い値であると、スラスト部材２３と被駆動部材２１とが微小変位する際に連結機構において発生する摩擦抵抗が、その変位方向によって大きくなることを抑制できる。
【００５２】
図８は本発明の第３の実施の形態に係るフォークリフトのリフト装置の側面図であり、図９は図８におけるＥ-Ｅ断面図である。
【００５３】
この図に示すフォークリフトのリフト装置は、外枠３７によって昇降可能に支持された内枠３８を昇降することでフォーク部材３９を昇降するものである。このリフト装置は、転がりねじ機構１００と、連結機構２００Ａと、転がりねじ機構１００の被駆動部材である内枠３８を備えている。なお、フォークリフトの車両１台あたりには、このようなリフト装置の２セットが対になって装着されるものとする。
【００５４】
内枠３８は、フォークリフトの車体に支持された外枠３７に対して上下方向に昇降可能に支持されており、フォーク部材３９は、内枠３８に対して上下方向に昇降可能に支持されている。内枠３８の上端部にはスプロケット４０が回転自在に取り付けられている。スプロケット４０に組合わされたチェーン４１の一端は外枠３７の上部に固定されており、チェーン４１の他端はフォーク部材３９に固定されている。内枠３８は、外枠３７の上部に回転支持されたローラ４２と内枠３８の下部に回転支持されたローラ４３とを介して、外枠３７によって直動をガイドされるとともにフォーク部材３９に作用する荷役荷重によるモーメントで傾斜しないように支持されている。フォーク部材３９は、フォーク部材３９の上下部分に回転支持された２つのローラ４４を介して、内枠３８によって直動ガイドされるとともにフォーク部材３９に作用する荷役荷重によるモーメントで傾斜しないように支持されている。
【００５５】
転がりねじ機構１００のねじ軸１は、外枠３７の上下に取り付けられた２つのラジアル軸受け４５と、外枠３７の上部に取り付けられたスラスト軸受け４６により回転支持され、ギアトレイン４７とブレーキなどの保持装置４８を介してモータ４９によって回転駆動される。転がりねじ機構のナット部材２は実施例２におけるリニアアクチュエータ実装機構５０を介して、内枠３８に連結されている。
【００５６】
モータ４９が回転してねじ軸１が回転すると、ナット部材２が上下に直動運動し、第２の実施の形態で説明した連結機構２００Ａを介してナット部材２に連結された内枠３８が上下に駆動する。その際、内枠３８の上端部のスプロケット４０は動滑車として機能し、内枠３８が外枠３７に対して直動運動する速度の倍の速度でフォーク部材３９を上下に直動駆動する。
【００５７】
上記のリフト装置においては、内枠３８が第２の実施の形態における被駆動部材２１に対応し、外枠３９が内枠３８のガイド部材に対応する。この種のリフト装置は、被駆動である内枠３８が外枠３７によって直動ガイドされる方向と、外枠３７によって回転支持されたねじ軸１の方向とが常に正確に一致して製作される保証はない。また、フォーク部材３９の上下運動に伴い、ローラ４２とローラ４３との間隔が変化して、内枠３８の外枠３７に対するガタによる傾斜量が変化することも考えられる。
【００５８】
しかし、本実施の形態によれば、それらのような要因でナット部材２と被駆動である内枠３８の間隔が変化しても、第２の実施の形態において説明した理由によって、ねじ軸１とナット部材２との間に大きなラジアル荷重が作用するのを防止することができる。また、被駆動である内枠３８は外枠３７によってその直動方向軸周りの自転を阻止されており、これと連結機構２００Ａによって連結されたナット部材２も自転を阻止されて回転直動変換機構として機能するが、前述のとおり偶力によって自転を阻止されるので、ねじ軸１との間に大きなラジアル荷重が作用することはない。以上の結果、本実施の形態によれば、リフト装置及びフォークリフトの寿命低下を防止できる。
【符号の説明】
【００５９】
１…ねじ軸、２…ナット部材、３…被駆動部材、４…リンク部材、５…スラスト部材、６…半月シュー、７…中間プレート、８…ピン、９…リンク部材、１０…シャフト、１１…スラスト玉軸受け、１２…ニードルローラベアリング、１３…リンク部材、１４…シャフト、１５…スラスト玉軸受け、１６…ニードルローラベアリング、１７…シャフト、１８…スラスト玉軸受け、１９…ニードルローラベアリング、２０…リンク部材（中間部材）、２１…被駆動部材、２２…リンク部材（中間部材）、２３…スラスト部材、２４…リンク部材、２５…スラスト玉軸受け、２６…シャフト、２７…リンク部材、２８…シャフト、２９…シャフト、３０…リンク部材、３１…スラスト玉軸受け、３２…シャフト、３３…リンク部材、３４…シャフト、３５…シャフト、３６…スラスト玉軸受け、３７…外枠、３８…内枠、３９…フォーク部材、４０…スプロケット、４１…チェーン、４２…ローラ、４３…ローラ、４４…ローラ、４５…ラジアル軸受け、４６…スラスト軸受け、４７…ギアトレイン、４８…保持装置、４９…モータ、６０…偏荷重防止装置、７１…第１リンク機構、７２…第２リンク機構、１００…転がりねじ機構、２００…連結機構
【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】
2012189172.tif 000009
【図８】
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【図９】
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