(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓ極及びＮ極の帯状の磁極が交互に螺旋状に着磁された着磁帯からなる雄磁気ネジを備える回転可能な駆動軸と、前記駆動軸に回転を伝えるモータと、前記雄磁気ネジに対するＳ極及びＮ極の帯状の磁極が交互に螺旋状に着磁された着磁帯からなる雌磁気ネジを備えるスライダとを有し、前記雄磁気ネジと雌磁気ネジとの間で作用する磁力作用によって前記駆動軸の回転運動を前記スライダの直進運動に変換する電動シリンダにおいて、
前記雄磁気ネジは、回転可能な軸部材に嵌着された円筒形状磁石に対して左右両側に傾斜する着磁帯が重ねて着磁されたものであり、
前記雌磁気ネジは、前記スライダに穿設された断面長円形状の貫通孔内に固着された一対の半円筒形状磁石に対し、右側と左側の一方に傾斜した着磁帯が着磁されたものであり、
前記スライダは、前記貫通孔を貫設した前記駆動軸の軸方向及びその垂直方向にスライド可能なスライド機構を備え、
前記スライダがスライド可能な軸方向両端部において当該スライダを垂直方向にスライドさせる案内手段を有することを特徴とする電動シリンダ。
【請求項２】
請求項１に記載の電動シリンダにおいて、
前記駆動軸が前記雄磁気ネジ表面に非磁性体パイプを嵌着させたものであり、
前記スライダに立設され前記駆動軸に貫通された支持板の貫通穴に、前記駆動軸を摺動支持するブッシュが嵌合されたものであることを特徴とする電動シリンダ。
【請求項３】
Ｓ極及びＮ極の帯状の磁極が交互に螺旋状に着磁された着磁帯からなる雄磁気ネジを備える回転可能な駆動軸と、前記駆動軸に回転を伝えるモータと、前記雄磁気ネジに対するＳ極及びＮ極の帯状の磁極が交互に螺旋状に着磁された着磁帯からなる雌磁気ネジを備えるスライダとを有し、前記雄磁気ネジと雌磁気ネジとの間で作用する磁力作用によって前記駆動軸の回転運動を前記スライダの直進運動に変換する電動シリンダにおいて、
前記雄磁気ネジは、前記スライダを挟むように併設した２本の軸部材に嵌着された円筒形状磁石に対して着磁帯が着磁されたものであり、
前記雌磁気ネジは、前記スライダ側面に形成された断面半円形状の溝内に固着された一対の半円筒形状磁石に対し、それぞれに対面する雄磁気ネジに対応する着磁帯が着磁されたものであり、
前記スライダは、前記貫通孔を貫設した前記駆動軸の軸方向及びその垂直方向にスライド可能なスライド機構を備え、
前記スライダがスライド可能な軸方向両端部において当該スライダを垂直方向にスライドさせる案内手段を有することを特徴とする電動シリンダ。
【請求項４】
請求項３に記載の電動シリンダにおいて、
前記駆動軸は、中間支持軸によって軸部材が軸方向に連設されたものであり、
前記駆動軸及び前記スライダの両側に前記駆動軸に沿って懸架された一対の側板と、
前記駆動軸まで突き出すように前記側板に水平に立設され、前記中間支持軸を回転可能に支持する回転支持部材と、を有することを特徴とする電動シリンダ。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電動シリンダにおいて、
前記スライダのスライド機構は、前記駆動軸の軸方向に設けられた縦スライドレールを摺動可能な縦スライダと、前記縦スライダ上に載置された軸方向に垂直に設けられた横スライドレールと、前記雌磁気ネジが係設され前記横スライドレールを摺動可能な横スライダとを有するものであることを特徴とする電動シリンダ。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の電動シリンダにおいて、
前記案内手段は、前記横スライダが前記駆動軸側に摺動する傾斜面を備えたブロックであることを特徴とする電動シリンダ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、雄磁気ネジの回転を雌磁気ネジの直進運動に変換する磁気ネジを利用した電動シリンダに関し、特に、モータからの一定方向の回転出力によって往復運動を発生する電動シリンダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からモータの回転出力を直進運動に変換する機構として電動シリンダが広く利用されている。図１１は、従来の電動シリンダを示した断面図である。
電動シリンダ１０１は、モータ１０２の回転出力を直進運動を出力するシリンダ部へ伝達し、そこから直進運動を発生させる構成をなすものである。駆動伝達手段には、駆動軸側スプロケット１０３と被駆動側スプロケット１０４の間にタイミングベルト１０５が張設されている。被駆動側スプロケット１０４は、回転可能に支持された推力シャフト１０６に固定され、その推力シャフト１０６には雄ネジ１０６ａが形成されている。その雄ネジ１０６ａは、推力ナット１０８の雌ネジ１０８ａに螺合され、その推力ナット１０８には推力ロッド１０９が同軸上に固定されている。推力ロッド１０９と推力ナット１０８との間にはカップリング１１０が介在し、両者がカップリング１１０に螺合して固く締結され一体のものとなっている。推力シャフト１０６及び推力ロッド１０９はフレーム１１１に覆われ、その推力ロッド１０９が摺動可能に支持されてフレーム１１１先端から突設されている。
【０００３】
このような構成の電動シリンダ１０１では、モータ１０２の駆動によって回転出力がタイミングベルト１０５を介して推力シャフト１０６へ伝達され、雄ネジ１０６ａに回転が与えられることとなる。雄ネジ１０６ａが回転すれば、その雄ネジ１０６ａに螺合した推力ナット１０８には推力が発生し、カップリング１１０を介して一体となった推力ロッド１０９が軸方向に移動することとなる。そして、その推力ロッド１０９の移動方向は、雄ネジ１０６ａに与えられる回転方向、即ちモータ１０２の回転方向によって決定される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような電動シリンダを含む従来のものでは、モータの回転方向を切り換えることによってロッド等から出力される直進運動の方向を制御するよう構成されていた。従って、方向転換するためにはモータの回転方向を切り換えるための切換回路が必要であった。
また、送り過ぎなどを防止する安全対策のために、モータの回転数や直進運動を行うロッドなどの移動位置を検出する必要があった。そのためモータにエンコーダを取り付けたり、ロッドなどの位置検出を行うセンサを設けるなどし、その回転及び位置検出に基づくモータの回転を制御する制御回路も必要であった。
従って、従来の電動シリンダでは、センサや複雑な制御回路を必要とするなどコストがかかり、電動シリンダ自体の価格を上げる原因となっていた。
【０００５】
そこで、本発明は、かかる問題点を解消すべく、モータの回転を制御することなく往復直進運動を出力する電動シリンダを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
よって、かかる目的を達成すべく、本発明の電動シリンダは以下のような構成を有する。
本発明の電動シリンダは、Ｓ極及びＮ極の帯状の磁極が交互に螺旋状に着磁された着磁帯からなる雄磁気ネジを備える回転可能な駆動軸と、前記駆動軸に回転を伝えるモータと、前記雄磁気ネジに対するＳ極及びＮ極の帯状の磁極が交互に螺旋状に着磁された着磁帯からなる雌磁気ネジを備えるスライダとを有し、前記雄磁気ネジと雌磁気ネジとの間で作用する磁力作用によって前記駆動軸の回転運動を前記スライダの直進運動に変換するものであって、前記雄磁気ネジは、回転可能な軸部材に嵌着された円筒形状磁石に対して左右両側に傾斜する着磁帯が重ねて着磁されたものであり、前記雌磁気ネジは、前記スライダに穿設された断面長円形状の貫通孔内に固着された一対の半円筒形状磁石に対し、右側と左側の一方に傾斜した着磁帯が着磁されたものであり、前記スライダは、前記貫通孔を貫設した前記駆動軸の軸方向及びその垂直方向にスライド可能なスライド機構を備え、前記スライダがスライド可能な軸方向両端部において当該スライダを垂直方向にスライドさせる案内手段を有することを特徴とする。
【０００７】
即ち、本発明の電動シリンダは、先ず、例えば対に形成された雌磁気ネジのうちの右雌磁気ネジ（着磁帯が右側に傾斜したもの）が駆動軸の雄磁気ネジに対し接近した状態にあり、雄磁気ネジの右側に傾斜した着磁帯とその右雌磁気ネジの着磁帯との間で作用する磁力によって、スライダには回転する駆動軸に対する推力が発生し、スライド機構を介して直進運動する。そして、スライダが軸方向端部にまで移動したところで、スライダが案内手段によって垂直方向にスライドされて右雌磁気ネジが雄磁気ネジから離れる一方、対に形成された左雌磁気ネジ（着磁帯が左側に傾斜したもの）が雄磁気ネジへ接近する。そのため、雄磁気ネジの左側に傾斜した着磁帯とその接近した左雌磁気ネジの着磁帯との間で作用する磁力によって、スライダには回転し続ける駆動軸により逆方向の推力が発生し、スライド機構を介してこれまでとは逆の方向に直進運動する。更に、スライダが軸方向端部にまで移動したところでは、案内手段によってスライダが垂直方向にスライドされ、右雌磁気ネジが再び雄磁気ネジに接近してスライダの直進方向が反転される。
従って、本発明の電動シリンダでは、モータの回転を制御することなく往復直進運動を出力することが可能となった。
【０００８】
また、本発明の電動シリンダは、前記駆動軸が前記雄磁気ネジ表面に非磁性体パイプを嵌着させたものであり、前記スライダに立設され前記駆動軸に貫通された支持板の貫通穴に、前記駆動軸を摺動支持するブッシュが嵌合されたものである。
よって、本発明の電動シリンダでは、前記スライダの貫通穴に嵌合されたブッシュが、非磁性体パイプを嵌着させた駆動軸を支持しながら摺動するため、駆動軸が長尺なものであっても雄磁気ネジ及び雌磁気ネジの間で作用する磁力（吸引力が働く）によってたわむことなく直進運動を出力することができる。
【０００９】
また、本発明の電動シリンダは、Ｓ極及びＮ極の帯状の磁極が交互に螺旋状に着磁された着磁帯からなる雄磁気ネジを備える回転可能な駆動軸と、前記駆動軸に回転を伝えるモータと、前記雄磁気ネジに対するＳ極及びＮ極の帯状の磁極が交互に螺旋状に着磁された着磁帯からなる雌磁気ネジを備えるスライダとを有し、前記雄磁気ネジと雌磁気ネジとの間で作用する磁力作用によって前記駆動軸の回転運動を前記スライダの直進運動に変換するものであって、前記雄磁気ネジは、前記スライダを挟むように併設した２本の軸部材に嵌着された円筒形状磁石に対して着磁帯が着磁されたものであり、前記雌磁気ネジは、前記スライダ側面に形成された断面半円形状の溝内に固着された一対の半円筒形状磁石に対し、それぞれに対面する雄磁気ネジに対応する着磁帯が着磁されたものであり、前記スライダは、前記貫通孔を貫設した前記駆動軸の軸方向及びその垂直方向にスライド可能なスライド機構を備え、前記スライダがスライド可能な軸方向両端部において当該スライダを垂直方向にスライドさせる案内手段を有することを特徴とする。
【００１０】
即ち、本発明の電動シリンダは、先ず、例えば第１の駆動軸の雄磁気ネジに対し対に形成された一方の第１の雌磁気ネジが接近した状態にあり、その第１の雄磁気ネジと第１の雌磁気ネジとの着磁帯の間で作用する磁力によって、スライダには推力が発生してスライド機構を介して直進運動する。そして、スライダは、軸方向端部にまで移動したところで案内手段によって垂直方向にスライドされ、これまでスライダの推力を発生していた第１の雄磁気ネジと第１の雌磁気ネジとが離れ、他方第２の雄磁気ネジと第２の雌磁気ネジとが接近することで、スライダにはその間で作用する磁力によって逆方向の推力が発生し、方向を反転して直進運動する。更に、スライダは、軸方向端部にまで移動したところで案内手段によって垂直方向にスライドされ、再び前記第１の雄磁気ネジと第１の雌磁気ネジが接近することでスライダの直進方向が反転される。
【００１１】
従って、本発明の電動シリンダでは、モータの回転を制御することなく往復直進運動を出力することが可能となった。
なお、本発明の電動シリンダでは、第１の雄磁気ネジ及び雌時期ネジと第２の雄磁気ネジ及び雌磁気ネジとの関係は、２本の駆動軸が同方向に回転する場合には逆方向に傾斜した着磁帯によって構成し、２本の駆動軸が逆方向に回転する場合には同方向に傾斜した着磁帯によって構成するようにする。
【００１２】
また、本発明の電動シリンダは、前記駆動軸は、中間支持軸によって軸部材が軸方向に連設されたものであり、前記駆動軸及び前記スライダの両側に前記駆動軸に沿って懸架された一対の側板と、前記駆動軸まで突き出すように前記側板に水平に立設され、前記中間支持軸を回転可能に支持する回転支持部材と、を有することを特徴とする。
よって、本発明の電動シリンダでは、所定長さの軸部材を回転支持部材で支持された中間支持軸によって連設するので、雄磁気ネジ及び雌磁気ネジの間で作用する磁力（吸引力が働く）によって駆動軸がたわむことなく、長距離の直進運動を出力することができる。
【００１３】
また、本発明の電動シリンダは、前記スライダのスライド機構が、前記駆動軸の軸方向に設けられた縦スライドレールを摺動可能な縦スライダと、前記縦スライダ上に載置された軸方向に垂直に設けられた横スライドレールと、前記雌磁気ネジが係設され前記横スライドレールを摺動可能な横スライダとを有するものである。
よって本発明の電動シリンダは、雄磁気ネジと雌磁気ネジとの磁力作用によって生じる推力により、縦スライダが縦スライドレールを移動することでスライダが軸方向に直進運動する一方、案内手段によって案内された横スライダが縦スライダ上に載置された横スライドレールを移動することで、磁気ネジの切り換えが行われてスライダの直進方向が反転される。
従って、本発明の電動シリンダでは、縦スライダが縦スライドレール端部にまで移動したところで、横スライダが案内手段によって横スライドレール上を移動するので、スライダの送り過ぎによる危険がなく信頼性の高いものとなった。
【００１４】
また、本発明の電動シリンダは、前記案内手段が、前記横スライダが前記駆動軸側に摺動する傾斜面を備えたブロックである。
よって本発明の電動シリンダは、前記横スライダが軸方向端部においてブロックの傾斜面を摺動することによって横方向に移動することで、他方の磁気ネジへの切り換えが行われスライダの直進方向が逆転される。
従って、本発明の電動シリンダでは、駆動軸が一定方向に連続して回転するのに対して案内手段によって磁気ネジの関係を切り換えるので、モータの回転を切り換えることなく連続する往復直進運動が出力でき、またスライダの送り過ぎによる危険がなく信頼性の高いものとなった。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明にかかる電動シリンダの一実施の形態について図面を参照して具体的に説明する。図１乃至図４は、本実施の形態の電動シリンダを示した図であり、図１は側部断面図、図２は平面図、そして、図３及び図４は、図１の正面方向のＡ―Ａ断面を示した図である。特に図３及び図４は、それぞれ逆方向の直進状態を示し、図３は、スライダ２０が図１及び図２の右端部に位置する場合を示し、図４は、スライダ２０が図１及び図２の左端部に位置する場合を示したものである。
本実施の形態の電動シリンダ１は、水平に配設された駆動軸１０と、駆動軸１０に対して設けられたスライダ２０とを主要部として構成されている。
そこで、先ず、駆動軸１０について説明する。駆動軸１０は、両端部の支持軸１２Ａ，１２Ｂによって支持された軸部材１３表面に雄磁気ネジ１１が構成されたものである。
【００１６】
支持軸１２Ａ，１２Ｂは、それぞれスライド台２に立設された端部支持板３Ａ，３Ｂの軸受４，４によって回転可能に支持されている。そして、スライド台２端部に立設されたモータ取付板５にはモータ６が固定され、その回転出力軸６Ａと支持軸１２Ａとが同軸上にカップリング７によって連結され、モータ６の回転が直接雄磁気ネジ１０に伝達されるよう構成されている。
ところで、支持軸１２Ａ，１２Ｂによって軸支された軸部材１３は、円筒磁石１４が覆装されて雄磁気ネジ１１が形成されている。雄磁気ネジ１１は、円筒磁石１４の外周表面にＳ極及びＮ極の着磁帯が平行に着磁され形成されている。本実施の形態では、このような円筒磁石１４を軸部材１３に対して接着剤により固着しているが、軸部材１３を樹脂製として円筒磁石１４をインサート成形しても良い。また、円筒磁石１４を磁性粉を混入した熱可塑性樹脂材料で形成し、軸部材１３と一体的に成形しても良い。また、円筒磁石１４の材料として熱硬化性樹脂を用い、コンプレッション法で成形しても良い。
【００１７】
軸部材１３としては、磁性材料（例えば鉄、酸化鉄、ニッケル、コバルト若しくはこれらを主成分とする合金その他の化合物等）が使用される。そして、その円筒磁石１４の外周表面に螺旋状に連続して着磁されたＳ極着磁帯及びＮ極着磁帯が交互に形成される。
特に、本実施の形態では、２組のＳ極着磁帯及びＮ極着磁帯が互いにクロスするように重ねて着磁されている。従って、一方のＳ極着磁帯及びＮ極着磁帯によって右ネジが形成され、それにクロスする他方のＳ極着磁帯及びＮ極着磁帯によって左ネジが形成され、１本の雄磁気ネジによって右ネジ及び左ネジの両機能を有するよう構成されている。
【００１８】
次に、スライダ２０の構成について説明する。スライダ２０は、縦スライダ２１が、両側から挟むようにスライド台２の両側面に形成されたスライド溝２ａ，２ｂに嵌合されている。縦スライダ２１は、スライド溝２ａ，２ｂに嵌合した嵌合部にボールを保持し、駆動軸１０の軸方向（以下、縦方向という）を滑らかにスライドするよう形成されている。そして、縦スライダ２１の縦方向両端には、駆動軸１０によって貫かれた支持板２２Ａ，２２Ｂが立設され、その支持板２２Ａ，２２Ｂ上端には水平に載置板２３が固定されている。
【００１９】
また、縦方向にスライド可能な縦スライダ２１上には、駆動軸１０の軸線に対して垂直方向（以下、横方向という）にスライドする横スライダ２４が設けられている。横スライダ２４は、縦スライダ２１上に固定された横スライド台２５を両側から挟むようにして、その両側面に形成されたスライド溝２５ａ，２５ｂに嵌合されている。そして、その横スライダ２４にもスライド溝２５ａ，２５ｂに嵌合した嵌合部にボールを保持し、滑らかにスライドするよう形成されている。また、この横スライダ２４上には雌磁気ネジを備えた雌ネジブロック２６が固定されている。
【００２０】
雌ネジブロック２６は、縦方向に断面長円形状の貫通孔２６ａが穿設され、両側の曲面部に一対の半円筒磁石２７，２８が固着されている。半円筒磁石２７，２８の表面には、それぞれＳ極及びＮ極の着磁帯が交互に着磁され、一対の雌磁気ネジ２９，３０が形成されている。それぞれの雌磁気ネジ２９，３０に着磁されたＮ極及びＳ極着磁帯は、逆方向に傾斜した螺旋状をなし、雌磁気ネジ２９に右ネジ（或いは左ネジ）が形成され、雌磁気ネジ３０に左ネジ（或いは右ネジ）が形成されている。
【００２１】
そして、端部支持板３Ａ，３Ｂ両側面には、駆動軸１０及びスライダ２０を囲むように側板８Ａ，８Ｂが懸架されている。そして、その側板８Ａ，８Ｂには、図２に示すように異なる端部に１個づつ案内ブロック９Ａ，９Ｂが固着されている。案内ブロック９Ａ，９Ｂは、ほぼ駆動軸１０と同じ位置に設けられ、それぞれ傾斜面に続いて水平面が形成されている。案内ブロック９Ａ，９Ｂの水平面の高さは、図３，４に示すように、雌ネジブロック２６が摺接した際に駆動軸１０の中心軸と半円筒磁石２７，２８の曲率中心の位置がほぼ重なるように形成されている。
【００２２】
そこで、このような構成からなる本実施の形態の電動シリンダ１では、モータ６の回転により以下のような往復直進運動が出力される。
モータ６からは常に一定方向の回転出力が回転出力軸６Ａから出力され、カップリング７を介して連結された駆動軸１０へ伝達されている。従って、駆動軸１０も常に一定方向に回転し続ける。
ところで、本実施の形態の電動シリンダ１では、駆動軸１０が回転してスライダ２０が直進運動している場合には、図３及び図４に示す２形態に分けることができる。即ち、図３に示す図１において図面左方へ直進する状態と、図４に示す図１において図面右方へ直進する状態である。
【００２３】
そこで、先ずスライダ２０が図２に示す状態にある場合、即ち、図４の状態の場合には、雌磁気ネジ３０と雄磁気ネジ１１との同方向に傾斜したＳ極及びＮ極着磁帯がそれぞれ磁力によって吸引し合い、雌ネジブロック２６が側板８Ａに摺接した状態にある。
そして、駆動軸１０が回転することで螺進する動きを見せる雄磁気ネジ１１に対して雌磁気ネジ３０が追随しようとするが、その雌磁気ネジ３０を備えた雌ネジブロック２６は、回転が制限されている一方、軸方向には特に力が作用せず中立であるために推力が与えられることとなる。従って、縦スライダ２１が、スライド台２を図１（図２）の右方へスライドすることとなる。
【００２４】
スライダ２０の直進が図１右端部にまで達すると、側板８Ａを摺動してきた雌ネジブロック２６が、そのまま案内ブロック９Ａの表面を摺動することとなる。従って、側板８Ａを摺動してきた雌ネジブロック２６は、横スライダ２４が横スライド台２５をスライドすることで案内ブロック９Ａの傾斜面に沿って斜行し、図３に示すよう反対の側板８Ｂに摺接する。
その結果、雌磁気ネジ３０が雄磁気ネジ１１から離れ、逆に雌磁気ネジ２９が雄磁気ネジ１１へ接近することとなる。
【００２５】
従って、雄磁気ネジ１１と雌磁気ネジ３０との磁力作用によって行われていた動力の伝達が、雄磁気ネジ１１と雌磁気ネジ２９との磁力作用へ切り換えられることとなる。更に詳細には、雄磁気ネジ１１の一方に傾斜したＳ極及びＮ極着磁帯と雌磁気ネジ３０のＮ極及びＳ極着磁帯との磁力によって行われていた動力伝達が、雄磁気ネジ１１の他方に傾斜したＳ極及びＮ極着磁帯と雌磁気ネジ２９のＮ極及びＳ極着磁帯との磁力による動力伝達に切り換えられる。
よって、一定方向に回転する駆動軸１０に対し、吸引し合う着磁帯が逆方向に傾斜した関係になるため、これまで図１右方へ直進していた雌ネジブロック２６には左方への推力が発生し、スライダ２０からは図面左方への直進運動が出力されることとなる。
【００２６】
そして、スライダ２０が図面左方に直進して左端部にまで達したならば、側板８Ｂを摺動してきた雌ネジブロック２６が、そのまま案内ブロック９Ｂ表面を摺動する。そのため、雌ネジブロック２６は、横スライダ２４が横スライド台２５をスライドすることで案内ブロック９Ｂの傾斜面に沿って斜行し、図４に示すよう再び側板８Ａに摺接することとなる。
その結果、雌磁気ネジ２９が雄磁気ネジ１１から離れ、逆に雌磁気ネジ３０が雄磁気ネジ１１へ接近することとなり、スライダ２０の直進方向は反転して再び図２右方へスライドする。
【００２７】
従って、本実施の形態の電動シリンダ１によれば、スライダ２０を縦方向及び横方向にスライドできるようにし、そのスライダ２０に形成した雌磁気ネジ２９，３０と駆動軸１０に形成した雄磁気ネジ１１との右ネジと左ネジの機能を交互に切り換えるようにしたので、駆動軸１０が常に一定の方向に回転する場合にスライダから往復直進運動を出力することが可能となった。
また、本実施の形態の電動シリンダ１によれば、案内ブロック９Ａ，９Ｂが雌磁気ネジ２９，３０を雄磁気ネジ１１から離間させて動力の伝達を断つクラッチ機能を果たすため、送り過ぎによる危険が防止され信頼性の高いものとなった。
また、従来のような、送り過ぎによる危険回避のためのセンサ及びそのための制御回路を設ける必要もなく、その点で構成の簡易化及びコストの低下を図ることができた。
【００２８】
また、本実施の形態の電動シリンダ１によれば、動力の伝達を磁気ネジによって行うため、雄磁気ネジ１１及び雌磁気ネジ２９，３０のＳ極及びＮ極着磁帯のピッチ或いは傾斜角を変えることにより、スライダの直進速度等を変化させることが可能である。
特に、各方向に対応する着磁帯のピッチを異なるものとすることで、モータの回転速度を一定にしながら一方向を高速にし、他方向を低速とすることも可能である。
【００２９】
また、本実施の形態の電磁弁によれば、磁気ネジが非接触状態で動力を伝達するため、スムーズな直進運動の出力が可能となるとともに、応答性のよいものとなった。
更に、駆動軸１０を長尺なものにすることによって、長距離の直進運動を出力することが可能となる。しかし、軸部材を長尺なものとすることでたわみが生じ、雄磁気ネジと雌磁気ネジとが吸着してしまう。そのため、以下のような構成をとることとする。
【００３０】
図５は、長尺な駆動軸１０を採用した場合のスライダ２０及び当該部分の駆動軸を示した断面図である。駆動軸１０の表面には、前述したように薄い非磁性材のパイプ３１で覆い、一方、駆動軸１０が貫通するスライダ２０の支持板２２Ａ，２２Ｂの貫通孔にはブッシュ３２Ａ，３２Ｂを嵌合させる。従って、前述したように縦方向に直進運動するスライダ２０は、移動する間ブッシュ３２Ａ，３２Ｂがパイプ３１を摺動することとなる。
よって、たわみを生じる長尺な駆動軸１０は、スライダ２０の支持板２２Ａ，２２Ｂに支持され、水平状態が保たれることとなる。
【００３１】
次に、本発明にかかる電動シリンダの第２実施の形態について説明する。図６乃至図９は、本実施の形態の電動シリンダを示した図であり、図６は側部断面図、図７は平面図、図８及び図９は図６の正面方向のＢ―Ｂ断面を示した図である。特に図８及び図９は、それぞれ逆方向運動状態を示している。
本実施の形態の電動シリンダ５１は、水平に配設された２本の駆動軸６１，６２と、スライダ７０とを主要部として構成されている。
駆動軸６１，６２は、ともに第１実施の形態と同様、両端の支持軸によって支持された軸部材表面の円筒磁石に雄磁気ネジ６３，６４が形成されたものである。しかし、本実施の形態では、Ｓ極及びＮ極着磁帯をクロスすることなく、雄磁気ネジ６３，６４には、それぞれ反対に傾斜した螺旋状の磁気ネジが構成されている。従って、雄磁気ネジ６３が右ネジ（或いは左ネジ）を構成する場合には、雄磁気ネジ６４が左ネジ（或いは右ネジ）を構成する。
【００３２】
一方、スライド台５２に立設されたモータ取付板５４にはモータ５５が固定されている。モータ５５の回転出力軸にはギヤ５６が固定され、そのギヤ５６が駆動軸６１，６２の支持軸に固定されたギヤ５７Ａ，５７Ｂに挟まれるようにして噛合されている。そのため、モータ５５の回転はギヤ５６，５７Ａ，５７Ｂを介して伝達され、駆動軸６１，６２は同一方向に同時に回転するよう構成されている。
【００３３】
次に、スライダ７０は、第１実施の形態と同様、縦スライダ７１が、スライド台５２を両側から挟むようにして、その両側面に形成されたスライド溝５２ａ，５２ｂに嵌合されている。縦スライダ７１の縦方向両端には、支持板７２Ａ，７２Ｂが立設され、その支持板７２Ａ，７２Ｂ上端には水平に載置板７３が固定されている。
また、縦スライダ７１上には、横方向にスライドする横スライダ７４が設けられ、縦スライダ７１上に固定された横スライド台７５を両側から挟むようにして、その両側面に形成されたスライド溝７５ａ，７５ｂに嵌合されている。そして、このような横スライダ７４には雌磁気ネジを備えた雌ネジブロック７６が固定されている。
【００３４】
雌ネジブロック７６の両サイドには、縦方向に沿って形成された断面半円状の溝に一対の半円筒磁石７７，７８が固着されている。半円筒磁石７７，７８には、それぞれ螺旋状に着磁されたＮ極着磁帯及びＳ極着磁帯が交互に着磁され、雌磁気ネジ７９，８０が形成されている。それぞれに着磁されたＮ極着磁帯及びＳ極着磁帯は、逆方向に傾斜した螺旋をなし、雌磁気ネジ７９に右ネジ（或いは左ネジ）が構成され、雌磁気ネジ８０に左ネジ（或いは右ネジ）が構成されている。これは、それぞれ対面する雄磁気ネジ６３，６４に合わせた方向に傾斜されている。
【００３５】
また、端部支持板５３Ａ，５３Ｂ両側面には、駆動軸６１，６２及びスライダ７０を囲むように側板５８Ａ，５８Ｂが懸架されている。そして、その側板５８Ａ，５８Ｂには、雌ネジブロック７６下部が縦方向に沿って摺動する摺動板５９Ａ，５９Ｂが固着され、更にその摺動板５９Ａ，５９Ｂには、第１実施の形態と同様異なる端部に１個づつ案内ブロック６０Ａ，６０Ｂが固着されている。
【００３６】
そこで、このような構成からなる本実施の形態の電動シリンダ５１では、モータ５５の回転により以下のような往復直進運動が出力される。
モータ５５からは常に一定方向の回転が回転出力軸５５Ａから出力され、ギヤ５６，５７Ａ，５７Ｂを介して駆動軸６１，６２へ伝達される。駆動軸６１，６２はともに同一方向に回転する。
ところで、本実施の形態の電動シリンダ５１でも、駆動軸６１，６２が回転してスライダ７０が直進運動を出力している場合には、図８及び図９に示す２形態に分けることができる。即ち、図８の場合、つまり図６において図面左方へ動き出す状態と、図９の場合、つまり図６において図面右方へ動き出す状態である。
【００３７】
先ず、スライダ７０が図８の状態の場合には、雄磁気ネジ６３と雌磁気ネジ７９とのＳ極及びＮ極着磁帯の磁力によって吸引し合い、雌ネジブロック７６が摺動板５９Ａに摺接されている。駆動軸６１が回転することで螺進する動きを見せる雄磁気ネジ６３に対して雌磁気ネジ７９が追随しようとするが、その雌磁気ネジ７９を備えた雌ネジブロック７６は、回転が制限されている一方、軸方向には特に力が作用せず中立であるために推力が与えられることとなる。
従って、図８に示した状態の場合、雌ネジブロック７６に与えられた推力によって、縦スライダ７１がスライド台５２に沿って図６右方へ直進する。
【００３８】
そして、スライダ７０のスライドが図６右端部にまで達すると、摺動板５９Ａを摺動してきた雌ネジブロック７６が、そのまま案内ブロック６０Ａ表面を摺動することとなる。雌ネジブロック７６は、横スライダ７４が横スライド台７５をスライドするため、その傾斜面に沿って斜行する。その結果、図９に示すように雌磁気ネジ７９が雄磁気ネジ６３から離れ、雌磁気ネジ８０が雄磁気ネジ６４へ接近することとなる。
これによって、雄磁気ネジ６４と雌磁気ネジ８０とへ切り換えられ、雄磁気ネジ６４のＳ極及ぶＮ極着磁帯と雌磁気ネジ８０のＮ極及びＳ極着磁帯との磁力作用によって動力の伝達が行われる。よって、吸引し合う着磁帯の関係は逆方向の傾斜になるため、これまで図６右方へ移動していたスライダ７０には左方への推力が発生し、雌ネジブロック７６が摺動板５９Ｂを摺動し、スライダ７０からは左方への直進運動が出力されることとなる。
【００３９】
そして、スライダ７０のスライドが図６左端にまで達したならば、摺動板５９Ｂを摺動してきた雌ネジブロック７６が、そのまま案内ブロック６０Ｂ表面を摺動することとなる。そのため、雌ネジブロック７６は、その傾斜面に沿って斜行し再び図８に示すように雌磁気ネジ８０が雄磁気ネジ６４から離れ、逆に雌磁気ネジ７９が雄磁気ネジ６３へ接近することとなる。スライダ７０の直進方向は反転し、再び図６右方へ直進することとなる。
【００４０】
従って、本実施の形態の電動シリンダ５１によれば、スライダ７０を縦方向及び横方向にスライドできるようにし、そのスライダ７０に形成した雌磁気ネジ７９，８０と駆動軸６１，６２に形成した雄磁気ネジ６３，６４との組み合わせを交互に切り換えるようにしたので、駆動軸６１，６２がモータ５５の出力を受けて共に同一方向に回転する場合でもスライダ７０の往復運動を出力することが可能となった。
【００４１】
また、本実施の形態の電動シリンダ５１によっても、案内ブロック６０Ａ，６０Ｂを摺動することによって、それまでの直進運動方向が切り換えられる構成をとったため、送り過ぎによる危険がなく信頼性の高いものとなり、危険回避のセンサ及び制御回路を設ける必要もなく、その点で構成の簡易化及びコストの低下を図ることができた。
更に、動力伝達に磁気ネジを使用したことで、着磁帯のピッチを変えることで容易に運動速度を変化させることが可能であり、モータの回転速度を一定にしながら方向によってスライダの速度を変化させることが可能となった。また、磁気ネジが非接触状態で動力を伝達するため、スムーズな出力が可能で、応答性のよいものとなった。
【００４２】
一方、第２実施の形態で示した電動シリンダにおいても、駆動軸を長尺なものにすることによって、長距離の直進運動を出力することが可能となる。ここで、図１０は、第２実施の形態の構成をなす電動シリンダにおける長尺な駆動軸６２を示した一部断面図であり、第２実施に形態と同様の構成については同符号を付して説明する。
駆動軸６２は、軸部材８１，８１…が、両端部の端部支持軸８２，８２及び中間支持軸８３，８３…によって同軸上に連設されて構成されている。端部支持軸８２，８２は、端部支持板５３Ａ，５３Ｂの軸受８４，８４に回転可能に支持され、モータ側端部支持軸８２は、端部支持板５３Ａを貫いてギヤ５７Ｂが固定されている。一方、中間支持軸８３，８３…は、側板５８Ｂに水平に立設された中間支え８５を貫通し、その中間支え８５の軸受８６によって回転可能に支持されている。
【００４３】
そして、このように回転可能に支持された軸部材８１，８１…には円筒磁石が嵌着され、所定方向に傾斜した螺旋状のＳ極及びＮ極着磁帯が着磁された雄磁気ネジ８７，８７…が形成されている。各雄磁気ネジ８７，８７…は、スライダに形成された雌磁気ネジとの磁力作用の連続性をもたせるために、各々に形成されたＳ極及びＮ極着磁帯のピッチを合わせることが必要である。
そこで、先ず軸部材８１，８１…を端部支持軸８２，８２及び中間支持軸８３，８３…に対し固定する全ての固定ネジ（不図示）を緩め、雄磁気ネジ８７，８７…でスライダ７６を手動でスライドさせる。すると、磁力によって雄磁気ネジ８７，８７…が回転して、雌磁気ネジのＳ極及びＮ極着磁帯との異極同士が吸引し合う位置関係となる。その後、固定ネジを締めることにより、軸部材８１，８１…を端部支持軸８２，８２及び中間支持軸８３，８３…に固定する。これにより、分離された部分で連続しているかのように、螺旋状に着磁された着磁帯のピッチが揃うこととなる。
【００４４】
そこで、前記第２実施の形態と同様駆動軸６２に回転を与えることにより、磁力作用によってスライダからは直進運動が出力されることとなる。
このように、中間支え８５によって複数の雄磁気ネジ８７，８７…を連設する構成としたことにより、スライダの直進移動距離を長くとることが可能となった。
また、雄磁気ネジ８７，８７…が途中でたわむことなく水平を保つことができるため、雄磁気ネジと雌磁気ネジとの距離が極めて小さくても、接触を起こすことなく非接触状態でのスライドを可能とした。従って、雄磁気ネジと雌磁気ネジとの距離を小さくすることが可能となり、吸引力を大きくすることでより精度の高い制御を行なうことが可能となった。
【００４５】
以上、本発明の電動シリンダの一実施の形態について説明したが、本発明は、かかる実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
また、例えば、前記第２実施の形態では、２本の駆動軸６１，６２を同方向に回転するようきギヤ５６，５７Ａ，５７Ｂを構成したため、それぞれの雄磁気ネジ６３，６４には逆方向の着磁帯が形成したが、駆動軸６１，６２を逆方向に回転させて同方向の着磁帯による雄磁気ネジ６３，６４を使用するようにしてもよい。
また、例えば、前記実施の形態では、雌ネジブロックが側板を摺動するよう構成したが、横スライド台２５にストッパを設けるようにしてもよい。
【００４６】
【発明の効果】
本発明は、回転可能な雄磁気ネジとスライダの雌軸ネジのＳ極及びＮ極着磁帯の磁力作用により、その雄磁気ネジを備える駆動軸の回転運動を雌時期ネジを備えるスライダの直進運動に変換するものであって、雄磁気ネジは、回転可能な軸部材に嵌着された円筒形状磁石に対して左右両側に傾斜する着磁帯が重ねて着磁されたものであり、雌磁気ネジは、スライダに穿設された断面長円形状の貫通孔内に固着された一対の半円筒形状磁石に対し、右側と左側の一方に傾斜した着磁帯が着磁されたものであり、スライダは、貫通孔を貫設した駆動軸の軸方向及びその垂直方向にスライド可能なスライド機構を備え、スライダがスライド可能な軸方向両端部において当該スライダを垂直方向にスライドさせる案内手段を有するので、モータの回転方向を切り換えることなく、往復する直進運動を出力する電動シリンダを提供することが可能となった。
【００４７】
また、本発明は、駆動軸が、雄磁気ネジ表面に非磁性体パイプを嵌着させ、スライダに立設され駆動軸に貫通された支持板の貫通穴に、駆動軸を摺動支持するブッシュが嵌合したので、駆動軸が長尺なものであっても雄磁気ネジ及び雌磁気ネジの間で作用する吸引力によってたわむことなく直進運動を出力する電動シリンダを提供することができる。
【００４８】
また、本発明は、回転可能な雄磁気ネジとスライダの雌軸ネジのＳ極及びＮ極着磁帯の磁力作用により、その雄磁気ネジを備える駆動軸の回転運動を雌時期ネジを備えるスライダの直進運動に変換するものであって、雄磁気ネジは、スライダを挟むように併設した２本の軸部材に嵌着された円筒形状磁石に対して着磁帯が着磁されたものであり、雌磁気ネジは、スライダ側面に形成された断面半円形状の溝内に固着された一対の半円筒形状磁石に対し、それぞれに対面する雄磁気ネジに対応する着磁帯が着磁されたものであり、スライダは、貫通孔を貫設した駆動軸の軸方向及びその垂直方向にスライド可能なスライド機構を備え、スライダがスライド可能な軸方向両端部において当該スライダを垂直方向にスライドさせる案内手段を有するので、モータの回転方向を切り換えることなく、往復する直進運動を出力する電動シリンダを提供することが可能となった。
【００４９】
また、本発明は、駆動軸が、軸方向に連設された雄磁気ネジの間で外側から横方向に立設された回転支持部材によって軸部材が中間で軸支したので、雄磁気ネジ及び雌磁気ネジの間で作用する吸引力によって、雄磁気ネジが雌磁気ネジに吸着することもなく、長距離の直進運動を出力する電動シリンダを提供することが可能となった。
【００５０】
また、本発明は、スライダのスライド機構が、駆動軸の軸方向に設けられた縦スライドレールと、その縦スライドレールを摺動可能な縦スライダと、その縦スライダ上に載置された軸方向に垂直に設けられた横スライドレールと、その横スライドレールを摺動可能な横スライダとを有し、雌磁気ネジが横スライドに係設したもので、スライダの送り過ぎによる危険がなく信頼性の高い電動シリンダを提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる電動シリンダの第一実施の形態を示した側部断面図である。
【図２】本発明にかかる電動シリンダの第一実施の形態を示した平面図である。
【図３】本発明にかかる電動シリンダの第一実施の形態を示した正面方向の断面図である。
【図４】本発明にかかる電動シリンダの第一実施の形態を示した正面方向の断面図である。
【図５】長尺な駆動軸を有する電動シリンダのを示した一部断面図である。
【図６】本発明にかかる電動シリンダの第二実施の形態を示した側部断面図である。
【図７】本発明にかかる電動シリンダの第二実施の形態を示した平面図である。
【図８】本発明にかかる電動シリンダの第二実施の形態を示した正面方向の断面図である。
【図９】本発明にかかる電動シリンダの第二実施の形態を示した正面方向の断面図である。
【図１０】雄磁気ネジを連設した駆動軸を有する電動シリンダのを示した一部断面図である。
【図１１】従来の電動シリンダを示した断面図である。
【符号の説明】
１          電動シリンダ
２          スライド台
６          モータ
９Ａ，９Ｂ  案内ブロック
１０        駆動軸
１１        雄磁気ネジ
２０        スライダ
２１        縦スライダ
２４        横スライダ
２５        横スライド台
２６        雌ネジブロック
２９，３０  雌磁気ネジ
【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】
0003923587.tif 000009
【図９】
0003923587.tif 000010
【図１０】
0003923587.tif 000011
【図１１】
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