(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体に螺合され、軸方向移動可能に設けられた駆動部材と、前記駆動部材の移動変位量を検出する変位検出手段と、前記駆動部材の一端側で、前記駆動部材と同一軸線上に設けられた回転駆動手段と、前記回転駆動手段の回転力を前記駆動部材に伝達する伝達機構とを備え、
前記伝達機構は、前記駆動部材の一端側に取り付けられ、前記駆動部材と一体回転する第１回動部材と、前記回転駆動手段の回転軸に取り付けられた第２回動部材と、前記第２回動部材の回転を前記第１回動部材に伝達する連結棒とを備え、
前記連結棒は、前記駆動部材の軸線とは平行で、かつ、前記駆動部材の軸線とは異なる軸線上に配置されているとともに、前記第１回動部材および前記第２回動部材のいずれか一方に固定され、かつ、前記第１回動部材および前記第２回動部材のいずれか他方に軸方向摺動自在に係合され、
前記変位検出手段は、前記駆動部材と一体的に移動、かつ、回転する第３回動部材が設けられ、前記第３回動部材の可動域に対応した前記本体の側面の一部には、透明な透明部材が設けられるとともに、前記第３回動部材の移動方向に目盛りが設けられ、前記第３回動部材の円周側面には、目盛りが設けられることで構成されていることを特徴とするリニアアクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載のリニアアクチュエータにおいて、
前記第１回動部材および前記第２回動部材のいずれか他方には、前記連結棒が軸方向摺動自在に係合する挿通孔が設けられていることを特徴とするリニアアクチュエータ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のリニアアクチュエータにおいて、
前記回転駆動手段の前記駆動部材と反対側には、前記回転駆動手段の前記回転軸と一体回転するつまみ部が設けられていることを特徴とするリニアアクチュエータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のリニアアクチュエータにおいて、
前記伝達機構は、前記回転駆動手段の回転軸と前記駆動部材の軸との偏芯を吸収する偏芯吸収手段を備えていることを特徴とするリニアアクチュエータ。
【請求項５】
請求項４に記載のリニアアクチュエータにおいて、
前記偏芯吸収手段として、
前記第２回動部材は、前記回転駆動手段の回転軸に取付けられた回転軸側回動部材と、前記連結棒が固定または係合された連結棒側回動部材と、一端が前記回転軸側回動部材に取付けられ他端が前記連結棒側回動部材に取付けられ前記回転軸に交差する方向に弾性変形する板ばねとを備えて構成されていることを特徴とするリニアアクチュエータ。
【請求項６】
請求項４に記載のリニアアクチュエータにおいて、
前記偏芯吸収手段として、
前記第１回動部材は、前記駆動部材と一体回転する駆動側回動部材と、前記連結棒が固定または係合された連結棒側回動部材と、一端が前記連結棒側回動部材に取り付けられ他端が前記駆動側回動部材に取付けられ前記駆動部材の軸線とは交差する方向に弾性変形する板ばねとを備えて構成されていることを特徴とするリニアアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はリニアアクチュエータに関する。詳しくは、モータ等の駆動源によってスピンドルを移動させ加工対象物を微小位置決めするため等に用いられるリニアアクチュエータに関する。
【０００２】
【背景技術】
光ファイバを含む光関連産業での自動調芯装置等では、対象加工物を微小位置決めする微小位置決め装置が用いられている。このような微小位置決め装置のなかには、駆動部材をモータ等の駆動源によって移動させるようにしたものが知られている。
【０００３】
例えば、モータ等の駆動源によって、スピンドルを移動させるようにしたものが提示されている（特許文献１、特許文献２）。
特許文献１に記載のリニアアクチュエータは、マイクロメータヘッドで、本体内に設けられ、内周に雌ねじを有する円筒状のスピンドルと、本体に回転自在に支持され前記スピンドルの雌ねじに螺合する雄ねじを有する駆動軸と、回転子がスピンドルと並列配置されたモータと、このモータの回転子の回転を駆動軸に伝達する歯車列とを備える。
このような構成において、モータが回転駆動すると、この回転子の回転が歯車列によって駆動軸に伝達され、この駆動軸の回転によってスピンドルが軸方向に移動される。
【０００４】
特許文献２に記載のリニアアクチュエータは、本体と、この本体に螺合され、本体の一端側から軸線方向に移動可能に設けられたスピンドルと、このスピンドルの他端に回転子が一体回転可能に固定されたモータとを備える。本体の内部には軸線方向に溝が設けられ、モータにはこの溝に係合する突起部が設けられ、この溝と突起部との係合によって、モータは回転規制された状態でスピンドルの軸方向へ移動可能になっている。
このような構成において、モータの回転子が回転するとスピンドルが回転され、本体とスピンドルの螺合によってスピンドルは軸方向に移動される。
【０００５】
【特許文献１】
実開昭６２−３７７０８号
【特許文献２】
ＵＳ４４９６８６５号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の構造では、次のような問題があった。
特許文献１の構造は、スピンドルとモータとが並列配置された構造であるため、モータの回転子の回転をスピンドルに伝達するために、歯車機構を備えなければならず、スピンドルに対して垂直方向にモータと歯車列を収納するための大きな空間を確保しなければならない。その結果、リニアアクチュエータの大型化につながるという問題があった。
【０００７】
また、特許文献２の構造は、スピンドルとモータの回転子が直結された構成であるため、モータの回転を規制するために、本体とモータとを、溝と突起部によって係合させるなどの構成が必要となるという問題があった。また、モータもスピンドルと一体となって移動されるので、モータの移動量分の配線ケーブルを収納する空間が必要であり、やはり、リニアアクチュエータの大型化に繋がるという問題があった。また、この配線ケーブルはモータの移動に伴って伸縮されるため、損傷を受けやすいという問題があった。
さらに、スピンドルを回転させる力に加えて、モータ自身を移動させる力も必要とされるので、モータの出力を大きくしなければならないという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、このような従来の課題を解消し、簡便な構成により小型化を達成できるリニアアクチュエータを提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のリニアアクチュエータは、本体に螺合され、軸方向移動可能に設けられた駆動部材と、前記駆動部材の軸方向変位量を検出する変位検出手段と、前記駆動部材の一端側で、前記駆動部材と同一軸線上に設けられた回転駆動手段と、前記回転駆動手段の回転力を前記駆動部材に伝達する伝達機構とを備え、前記伝達機構は、前記駆動部材の一端側に取り付けられ、前記駆動部材と一体回転する第１回動部材と、前記回転駆動手段の回転軸に取り付けられた第２回動部材と、前記第２回動部材の回転を前記第１回動部材に伝達する連結棒とを備え、前記連結棒は、前記駆動部材の軸線とは平行で、かつ、前記駆動部材の軸線とは異なる軸線上に配置されているとともに、前記第１回動部材および前記第２回動部材のいずれか一方に固定され、かつ、前記第１回動部材および前記第２回動部材のいずれか他方に軸方向摺動自在に係合され、前記変位検出手段は、前記駆動部材と一体的に移動、かつ、回転する第３回動部材が設けられ、前記第３回動部材の可動域に対応した前記本体の側面の一部には、透明な透明部材が設けられるとともに、前記第３回動部材の移動方向に目盛りが設けられ、前記第３回動部材の円周側面には、目盛りが設けられることで構成されていることを特徴とする。
【００１０】
このような構成によれば、回転駆動手段の回転力が伝達機構によって駆動部材に伝達され、駆動部材が回転される。そして、本体と駆動部材の螺合によって駆動部材が軸方向に移動され、この駆動部材の軸方向変位量が変位検出手段によって検出される。したがって、変位検出手段によって検出された駆動部材の軸方向変位量を基に、回転駆動手段を制御すれば、駆動部材の移動を高精度に制御することができる。
伝達機構において、回転駆動手段の回転力は、回転軸を介して、第２回動部材を回転させる。次に、第２回動部材の回転が連結棒によって第１回動部材に伝達され、第１回動部材が回転される。続いて、駆動部材と第１回動部材が一体回転することによって、駆動部材が回転され、本体と駆動部材の螺合によって、駆動部材が軸方向に移動される。
このとき、連結棒は、駆動部材の軸線とは平行で、かつ、駆動部材の軸線と異なる軸線上に配置されているので、連結棒は、駆動部材および回転駆動手段の軸線を回転中心軸として回転される。よって、第２回動部材の回転は、駆動部材の軸線を中心とした連結棒の回転を介して第１回動部材、駆動部材に伝達される。
【００１１】
連結棒は、第１回動部材および第２回動部材のいずれか一方に固定され、かつ、いずれか他方に軸方向摺動可能に係合されているので、第１回動部材と第２回動部材の間隔が変化したときでも、連結棒の摺動によって係合状態は保持される。よって、第１回動部材と第２回動部材の間隔が変化しても、第２回動部材から第１回動部材へ、連結棒を介して、回転が伝達される。つまり、回転駆動手段の位置は保持された状態で、駆動部材だけが移動したとしても、回転駆動手段から駆動部材へ回転を伝達することができる。
その結果、回転駆動手段が駆動部材とともに移動する従来のリニアアクチュエータのように、溝や突起などを設ける必要がない。また、回転駆動手段の移動量分のケーブルを収納する空間は不要となり、しかも、ケーブルが伸縮されて損傷されることもなくなる。
【００１２】
従来のリニアアクチュエータにおいては、本体と回転駆動手段は係合手段で連結されるか、または、駆動部材と回転駆動手段が一体化されていたため、回転駆動手段を取り替えることは不可能もしくは困難であった。しかし、本発明によれば、回転駆動手段は第２回動部材に取り付けられるだけであるので、用途に応じて、種々の回転駆動手段に取り替えることが簡便に行える。
また、手動で駆動部材を回転させるリニアアクチュエータに対して、駆動部材に第１回動部材以降（連結棒、第２回動部材、回転駆動部材）を取り付けるという簡便なる方法で、回転駆動手段を用いたリニアアクチュエータとすることができる。
さらに、このような構成によれば、駆動部材が軸方向に回転しながら移動したとき、第３回動部材も一体的に移動、かつ、回転される。このとき、第３回動部材の可動域に対応して本体の側面には透明部材が設けられているので、この透明部材を通して第３回動部材の移動を確認することで、駆動部材の移動を目視できるとともに、本体に設けられた目盛りによって駆動部材の移動変位量を読み取ることができる。さらに、第３回動部材の円周側面に設けられた目盛りから駆動部材の回転量を読み取ることができ、駆動部材の回転量はねじのピッチから軸方向の移動変位量に換算されるので、本体の目盛りに加えて、第３回動部材の目盛りによって、駆動部材の微小変位を読み取ることができる。
【００１３】
請求項２に記載のリニアアクチュエータは、請求項１に記載のリニアアクチュエータにおいて、前記第１回動部材および前記第２回動部材のいずれか他方には、前記連結棒が軸方向摺動自在に係合する挿通孔が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
このような構成によれば、挿通孔に挿通された連結棒は軸方向に摺動自在となるので、第１回動部材と第２回動部材の間隔が変化されたときでも、連結棒の摺動によって係合状態は保持される。よって、第１回動部材と第２回動部材の間隔が変化されても、第２回動部材から第１回動部材へ回転を伝達することができる。
【００１５】
請求項３に記載のリニアアクチュエータは、請求項１または２に記載のリニアアクチュエータにおいて、前記回転駆動手段の前記駆動部材と反対側には、前記回転駆動手段の前記回転軸と一体回転するつまみ部が設けられていることを特徴とする。
【００１６】
このような構成によれば、つまみ部を手動で回転させることによって、回転駆動手段の回転軸を回転させると、この回転は伝達機構によって駆動部材に伝達されるので、手動で駆動部材を移動させることができる。回転駆動手段によらず手動でも駆動部材を移動させることができるので、駆動部材の位置を微調節するときなどに優れた操作性を発揮することができる。
【００１９】
請求項４に記載のリニアアクチュエータは、請求項１〜３のいずれかに記載のリニアアクチュエータにおいて、前記伝達機構は、前記回転駆動手段の回転軸と前記駆動部材の軸との偏芯を吸収する偏芯吸収手段を備えていることを特徴とする。
【００２０】
このような構成によれば、回転駆動手段の回転力が伝達機構により駆動部材に伝達される際に、回転駆動手段の回転軸と駆動部材の駆動軸との偏芯が偏芯吸収手段により吸収される。すると、回転駆動手段の回転力のみが駆動部材に伝達され、例えば駆動部材の駆動軸に対して交差する方向のトルクなどは偏芯吸収手段にて吸収される。よって、駆動部材に駆動軸に交差する方向のトルクが作用せず、駆動部材はなめらかに本体との螺合によって進退される。また、回転駆動手段の回転軸に対しても回転軸に交差するトルクが作用しないので、回転駆動手段の回転が安定する。
【００２１】
請求項５に記載のリニアアクチュエータは、請求項４に記載のリニアアクチュエータにおいて、前記偏芯吸収手段として、前記第２回動部材は、前記回転駆動手段の回転軸に取付けられた回転軸側回動部材と、前記連結棒が固定または係合された連結棒側回動部材と、一端が前記回転軸側回動部材に取付けられ他端が前記連結棒側回動部材に取付けられ前記回転軸に交差する方向に弾性変形する板ばねとを備えて構成されていることを特徴とする。
【００２２】
このような構成によれば、回転駆動手段の回転力により回転軸側回動部材が回転する。すると、板ばねが回転軸側回動部材と一体になって回転する。板ばねの回転により連結棒側回動部材も回転する。このとき、板ばねは回転駆動手段の回転軸に交差する方向には弾性変形可能である。よって、仮に、回転駆動手段の回転軸と駆動部材の駆動軸との偏芯に起因して回転軸側回動部材と連結棒側回動部材とが偏芯していたとしても、この偏芯は板ばねの弾性変形より吸収される。その結果、駆動部材に駆動軸に交差する方向のトルクが作用せず、駆動部材はなめらかに本体との螺合によって進退し、また、回転駆動手段の回転軸に対しても回転軸に交差するトルクが作用せず、回転駆動手段の回転が安定する。
【００２３】
請求項６に記載のリニアアクチュエータは、請求項４に記載のリニアアクチュエータにおいて、前記偏芯吸収手段として、前記第１回動部材は、前記駆動部材と一体回転する駆動側回動部材と、前記連結棒が固定または係合された連結棒側回動部材と、一端が前記連結棒側回動部材に取り付けられ他端が前記駆動側回動部材に取付けられ前記駆動部材の軸線とは交差する方向に弾性変形する板ばねとを備えて構成されていることを特徴とする。
【００２４】
このような構成によれば、回転駆動手段の回転力により連結棒側回動部材が回転する。すると、板ばねが連結棒側回動部材と一体になって回転する。板ばねの回転により駆動側回動部材も回転する。このとき、板ばねは回転駆動手段の回転軸に交差する方向には弾性変形する。よって、仮に、回転駆動手段の回転軸と駆動部材の駆動軸との偏芯に起因して回転軸側回動部材と連結棒側回動部材とが偏芯していたとしても、この偏芯は板ばねの弾性変形より吸収される。その結果、駆動部材に駆動軸に交差する方向のトルクが作用せず、駆動部材はなめらかに本体との螺合によって進退し、また、回転駆動手段の回転軸に対しても回転軸に交差するトルクが作用せず、回転駆動手段の回転が安定する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
（第１実施形態）
本発明における第１実施形態に係るリニアアクチュエータは、図１に示されるように、マイクロメータヘッドのスピンドル２をモータ駆動したものであり、図２に示されるように、本体１と、この本体１に螺合され、軸方向移動可能に設けられた駆動部材としてのスピンドル２と、スピンドル２の一端側でスピンドル２と同一軸線上に設けられた回転駆動手段としてのステッピングモータ３と、このステッピングモータ３とスピンドル２の間に設けられた伝達機構４と、スピンドル２の移動変位量を読み取る変位検出手段５とを備える。
【００２６】
本体１は、貫通孔を有し、スピンドル２の他端側方向を覆う前部フレーム１１と、前部フレーム１１の一端側に外側から嵌合し、一端側に開口している後部フレーム１２とから構成されている。
前部フレーム１１には、他端側開口部に設けられ、スピンドル２をガイドするための円筒状のステム１１１と、一端側開口部内に螺合され、内周にスピンドル２と螺合する雌ねじ１１２Ａを有するねじ筒１１２とを備える。
ねじ筒１１２の貫通孔内には、一端側から他端側に向かう途中に、拡径するテーパ１１２Ｂが設けられていて、径が大きい一端側の内周に雌ねじ１１２Ａが設けられている。
【００２７】
ステム１１１は、前部フレーム１１の他端側開口部に圧入された前部ステム１１１Ａと、前部ステム１１１Ａに対してねじ１１１Ｃでねじ止めされた後部ステム１１１Ｂとからなる。
また、前部フレーム１１の側面には、デジタル表示部１１３が設けられ、このデジタル表示部１１３から外部にデータを出力するための出力ケーブル１１３Ａが設けられている。
後部フレーム１２は、ねじ筒１１２に対してその一端側を覆うように嵌合され、止めねじ１２１の螺合によってねじ筒１１２に固定されている。
後部フレーム１２の側面には、透明部材１２２が設けられるとともに、スピンドル２の軸方向に、図１に示されるように、目盛り１２３が刻まれている。
【００２８】
スピンドル２は、前部フレーム１１の長さより長く、一端側は後部フレーム１２内に突出し、他端側は外部に突出していて、前述の通り、中央から他端側はステム１１１によってガイドされている。
スピンドル２には、その中央から一端側に向かう途中で拡径するテーパ２１を有し、この径が大きい一端側の外周に軸方向に沿って雄ねじ２２が設けられ、この雄ねじ２２が前部フレーム１１のねじ筒１１２の雌ねじ１１２Ａに螺合されている。
また、スピンドル２の中央部には、軸方向に沿って一定の長さのＶ溝２３が設けられている。
【００２９】
ステッピングモータ３は、回転軸としてその両側に回転子３１を有し、後部フレーム１２の一端側の開口部を塞ぎ、回転子３１がスピンドル２と同一回転軸を有するように設けられている。ステッピングモータ３の一端側には、回転子３１と一体回転するつまみ部３２が設けられ、また、ステッピングモータ３には、外部に伸びるケーブル３３が設けられている。
【００３０】
伝達機構４は、後部フレーム１２の内部でスピンドル２の一端側に設けられ、図３に示されるように、スピンドル２と一体回転する短円柱状の第１回動部材４１と、ステッピングモータ３の他端側に設けられ、ステッピングモータ３の回転子３１と一体回転する第２回動部材４２と、第２回動部材４２と第１回動部材４１とをつなぐ連結棒４３とを備える。
第１回動部材４１は、中心に貫通孔を有する短円柱状で、この貫通孔とスピンドル２の他端側がテーパ４１２で嵌合され、さらに、スピンドル２の他端側からナット２４が螺合され、スピンドル２と第１回動部材４１は一体的に固定されている。また、第１回動部材４１には、短円柱軸に沿って二箇所の切欠き４１１が設けられるとともに、外周を覆う第３回動部材としての円環４４が嵌められている。
【００３１】
円環４４には円周に沿って目盛り４４１が設けられているとともに、スピンドル２の位置を後部フレーム１２の目盛り１２３に対して指示する基線４４２が円周に沿って設けられている。この円環４４の移動範囲に合わせて、前述した後部フレーム１２に透明部材１２２が設けられている。
ここに、後部フレーム１２の透明部材１２２および目盛り１２３と円環４４の目盛り４４１および基線４４２より、第１の変位検出手段５Ａが構成されている。
第２回動部材４２は、短円柱状で、その中心にステッピングモータ３の他端側の回転子３１が挿入されて固定されている。
連結棒４３は二本設けられ、その長さは、第１回動部材４１と第２回動部材４２との間隔にスピンドル２が軸方向に移動できる作動距離を加えたものより長い。連結棒４３の一端が第２回動部材４２に嵌め込まれるとともに、他端が第１回動部材４１の切欠き４１１に挿通され、スピンドル２の軸線とは異なる軸線上で、かつ、スピンドル２の軸線に平行に設けられている。
【００３２】
変位検出手段５は、前述の第１の変位検出手段５Ａと、スピンドル２の回転を電気的に検出し、スピンドル２の移動変位量として出力する第２の変位検出手段５Ｂとから構成されている。変位検出手段５Ｂは、スピンドル２のＶ溝２３に係合したビス５３と、このビス５３を介して一体回転するロータ５２と、このロータ５２の回転を読み取るステータ５１とを備える。
ステータ５１は、固定ねじ５４の螺合によってねじ筒１１２に固定され、このステータ５１とは独立回転可能にロータ５２が設けられている。
ロータ５２の回転量をステータ５１で読み取る方式としては、静電容量変化を用いた方式が用いられているが、これに限られない。
ステータ５１によって読み取られたロータ５２の回転量は、ケーブル５１１を介して、デジタル表示部１１３に送られ、スピンドル２の移動変位量に変換されて表示される。
【００３３】
使用に際しては、ステッピングモータ３を駆動させることにより、被測定対象に合わせてスピンドル２を移動させるか、または、対象物の設定位置に合わせて所定量だけスピンドル２を移動させる。
このとき、スピンドル２の移動変位量は、デジタル表示部１１３に表示されるとともに、後部フレーム１２に設けられた透明部材１２２を通して、円環４４に設けられた基線４４２の位置と目盛り１２３、４４１から読み取ることができる。
【００３４】
このような構成からなるリニアアクチュエータによれば、ステッピングモータ３を駆動させると、ステッピングモータ３の回転子３１の回転によって第２回動部材４２が回転される。次に、第２回動部材４２と第１回動部材４１に連結された連結棒４３が、スピンドル２の軸線を中心として回転されるので、第２回動部材４２から第１回動部材４１に回転が伝達される。続いて、スピンドル２と第１回動部材４１が一体回転することによって、スピンドル２が回転され、ねじ筒１１２の雌ねじ１１２Ａとスピンドル２の雄ねじ２２の螺合によって、スピンドル２が軸方向に移動される。
【００３５】
スピンドル２が回転されて軸方向に移動したとき、スピンドル２のＶ溝２３に係合したビス５３によってロータ５２が回転される。このとき、Ｖ溝２３は一定の長さをもって設けられていることから、スピンドル２が軸方向に移動したときでもビス５３とＶ溝２３の係合は保持される。そして、ロータ５２の回転をステータ５１で読み取ることによって、デジタル表示部１１３にスピンドル２の移動変位量が表示される。
【００３６】
また、連結棒４３は、第２回動部材４２に固定されているが、第１回動部材４１に対しては軸方向摺動可能に係合されているので、第１回動部材４１と第２回動部材４２の間隔が変化されたときでも、図３および図４に示されるように、連結棒４３の摺動によって連結棒４３と第１回動部材４１の係合状態は保持され、第２回動部材４２から第１回動部材４１へ回転が伝達される。
つまり、ステッピングモータ３の位置は保持された状態で、スピンドル２だけが移動したとしても、ステッピングモータ３からスピンドル２へ回転が伝達される。
よって、回転駆動手段がスピンドル２とともに移動する従来のリニアアクチュエータのように、ステッピングモータ３のケーブル３３を収納する空間を設ける必要がないので、小型化を図ることができ、ケーブル３３が伸縮されないので、ケーブル３３の損傷を防ぐことができる。
【００３７】
後部フレーム１２の側面には、透明部材１２２と、軸方向に刻まれた目盛り１２３が設けられており、第１回動部材４１の外周に嵌合された円環４４にはスピンドル２の位置を指示する基線４４２と、回転角からスピンドル２の移動変位量を示す目盛り４４１が設けられているので、スピンドル２の移動変位量を読み取ることができる。
このとき、後部フレーム１２は前部フレーム１１とは別体で、止めねじ１２１によって前部フレーム１１のねじ筒１１２に固定されているだけなので、使用の態様に応じて後部フレーム１２を回して、目盛り１２３、４４１が読み取り易い位置に透明部材１２２を移動させることができる。
【００３８】
ステッピングモータ３の回転子３１にはつまみ部３２が設けられていて、外部から手動でこのつまみ部３２を回すことで、ステッピングモータ３の回転子３１を回転させ、手動でスピンドル２を移動させることができる。よって、ステッピングモータ３の駆動によらず手動でもスピンドル２を移動させることができるので、スピンドル２の位置を微調節するときなどに優れた操作性を発揮することができる。
【００３９】
従来のリニアアクチュエータにおいては、本体１と回転駆動手段との間に、係合手段が設けられたり、歯車列が設けられていたことから、本体１と回転駆動手段は一体不可分なものとなっていた。そのため、回転駆動手段を交換することは不可能であるか、または困難なものとなっていた。
しかし、本第１実施形態においては、ステッピングモータ３は、本体１とは別体で、本体１とはなんら係合されず、第２回動部材４２に取り付けられているだけなので、用途に応じて、簡便に種々の回転駆動手段に交換することができる。
【００４０】
従来のリニアアクチュエータにおいて、変位検出手段は、スピンドル２の移動変位量を直接読み取るものではなく、駆動軸やモータの回転子３１の回転を読み取るものであったため、スピンドル２の移動変位量とは誤差を生じやすかった。しかし、本実施形態では、スピンドル２にＶ溝２３が設けられ、Ｖ溝２３とビス５３の係合によってロータ５２を回転させるので、スピンドル２の回転量を直接読み取ることができ、スピンドル２の移動変位量と誤差を生じることはない。
【００４１】
また、デジタル表示部１１３から外部にデータを出力するための出力ケーブル１１３Ａと、ステッピングモータ３から外部に伸びるケーブル３３が設けられているので、変位検出手段５によって測定されたスピンドル２の移動変位量のデータを出力ケーブル１１３Ａによって外部装置に出力し、このデータをもとに外部装置からケーブル３３を通してステッピングモータ３をフィードバック制御することも可能である。
【００４２】
スピンドル２が他端側に進み過ぎると、第１回動部材４１と連結棒４３の係合が外れてしまう可能性があるが、ねじ筒１１２とスピンドル２にはテーパ１１２Ｂ、２１が設けられ、このテーパ１１２Ｂ、２１によってスピンドル２の他端側への過剰な移動を規制できるので、スピンドル２が他端側に進みすぎて、第１回動部材４１と連結棒４３の係合が外れてしまうのを防ぐことができる。
【００４３】
（第２実施形態）
本発明に係る第２実施形態を図５、図６、図７に示す。図５は第２実施形態の斜視図である。図６は第２実施形態の正面図であり、図７は側面図である。
第２実施形態の基本的構成は第１実施形態と同様であるが、第２実施形態が第１実施形態と異なる点は、偏芯吸収手段６として、第２回動部材４２が、ステッピングモータ３の回転子３１に取付けられた回転軸側回動部材６１と、連結棒４３が固定された連結棒側回動部材６２と、一端が回転軸側回動部材６１に取付けられ他端が連結棒側回動部材６２に取付けられ回転子３１に交差する方向に弾性変形する板ばね６３とを備えて構成されている点である。
【００４４】
回転軸側回動部材６１は、略短円柱状で、側面に平坦部６１１を有している。平坦部６１１は、円柱軸方向から見て互いに１８０度反対に形成されている。連結棒側回動部材６２は、回転軸側回動部材６１と略同形であり、略短円柱状で、側面に平坦部６２１を有している。連結棒側回動部材６２には、連結棒４３が二本取付けられるが、このとき連結棒４３を互いに結ぶ線が平坦部６２１の平面と平行になるように取付けられる。回転軸側回動部材６１と連結棒側回動部材６２とは互いに円柱の上面または下面を対向させた状態で配置されている。
板ばね６３は、平板状であり、２枚設けられている。それぞれの板ばね６３は、回転軸側回動部材６１と連結棒側回動部材６２とに跨って配置され、平坦部６１１、６２１に対してねじ止め６４される。
【００４５】
このような第２実施形態のリニアアクチュエータの動作について説明する。
ステッピングモータ３が回転駆動すると、回転子３１の回転により、回転軸側回動部材６１が回転する。回転軸側回動部材６１とともに板ばね６３が回転され、板ばね６３の回転により連結棒側回動部材６２が回転する。このとき、板ばね６３は、回転子３１と交差する方向に弾性変形し、回転子３１とスピンドル２との偏芯に起因して回転軸側回動部材６１と連結棒側回動部材６２とに生じる偏芯を吸収する。
連結棒側回動部材６２の回転により連結棒４３が回転され、この連結棒４３の回転によりスピンドル２が回転される点は第１実施形態と同様である。
【００４６】
このような第２実施形態によれば、次の効果を奏することができる。
板ばね６３の弾性変形により、回転子３１に交差する偏芯は吸収される。よって、スピンドル２に対して駆動軸方向に交差する方向のトルクが作用せず、スピンドル２はなめらかに本体１との螺合によって進退する。
【００４７】
板ばね６３の弾性変形により、連結棒側回動部材６２がスピンドル２の駆動軸方向と交差する方向に移動できる。すると、連結棒側回動部材６２の移動により、連結棒４３とスピンドル２とが同軸に位置することができる。連結棒４３とスピンドル２とが同軸であるので、第１回動部材４１の切欠き４１１と連結棒４３とが摺動するに際して摩擦力を小さくできる。切欠き４１１と連結棒４３との間の摩擦が小さく、第１回動部材４１や連結棒４３等に余計な力が作用しないので、部品の損傷を防ぐことができる。
【００４８】
ステッピングモータ３の回転子３１に対しても回転子３１に交差するトルクが作用せず、ステッピングモータ３の回転が安定する。
板ばね６３が設けられることにより、ステッピングモータ３の回転子３１とスピンドル２との偏芯が吸収されるので、ステッピングモータ３の回転子３１とスピンドル２とを精密に同軸配置する必要がない。よって、組立工程を簡略化することにより、製造効率を向上させ、また製造コストを削減することができる。
【００４９】
なお、板ばね６３の取付け構造から、板ばね６３は主として二本の連結棒４３を結ぶ方向と交差する方向に弾性変形するところ、連結棒４３を結ぶ線と平行方向の偏芯は吸収しにくい可能性があるが、連結棒４３を結ぶ線と平行方向の偏芯は第１回動部材４１の切欠き４１１に対して連結棒４３が平行移動することにより吸収される。
【００５０】
（第３実施形態）
本発明に係る第３実施形態は、図５に示されるように、外側マイクロメータのスピンドル２をステッピングモータ３によって駆動するものである。
基本的な構成は第１実施形態と同様であるが、本体１にアーム１１４が設けられ、アーム１１４の先端に、スピンドル２の軸線上でスピンドル２に対向する位置にアンビル１１４Ａが設けられている。
また、ステッピングモータ３駆動用のスイッチ１１４Ｂが設けられるとともに、ステッピングモータ３駆動用の電池が内臓されている。
【００５１】
このような構成によれば、スピンドル２とアンビル１１４Ａを被測定物の被測定部位に当接させることによって、被測定部位の寸法を測定することができる。
また、ステッピングモータ３駆動用のスイッチ１１４Ｂが設けられ、電池が内蔵されていることから、片手で、コード（１１３Ａ、３３等）に束縛されることなく測定することができる。
【００５２】
第１実施形態ないし第３実施形態において明らかなように、本発明の伝達機構４は、スピンドル２の他端に第１回動部材４１を固定すれば良いだけの簡便な構成であるので、既存のマイクロメータヘッドや外側マイクロメータを簡便にモータ駆動化できる。
【００５３】
ステッピングモータ３を使用していることから、ステッピングモータ３を駆動させる駆動信号に基づく回転子３１の回転位相とロータ５２の回転位相との差を検出することによって、ステッピングモータ３にかかる負荷を計測できるので、ステッピングモータ３をフィードバック制御して、スピンドルを前進させる力、つまり測定力を所定値の範囲内とすることができる。
【００５４】
尚、本発明のリニアアクチュエータは、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
リニアアクチュエータとしては、マイクロメータヘッドまたは外側マイクロメータに限られず、駆動部材を回転によって移動させるものであればよい。
本実施形態において、本体１は、前部フレーム１１と後部フレーム１２から構成されているが、本体１を一体で構成してもよい。
また、回転駆動手段はステッピングモータ３に限らず、種々のモータを使用してもよい。
【００５５】
本実施形態では、伝達機構４において、連結棒４３は第２回動部材４２に固定され、第１回動部材４１に摺動自在に係合されているが、逆に、第１回動部材４１に固定され、第２回動部材４２に摺動自在に係合されてもよい。
また、第１回動部材４１の挿通孔は、円柱軸に平行に設けられた切欠き４１１でなく、貫通孔であってもよい。
本実施形態では、第３回動部材は円環４４状で、第１回動部材４１に嵌合しているが、円柱状の回転体を第１回動部材４１には別個に設けてもよい。
【００５６】
第２実施形態において、偏芯吸収手段６として、第２回動部材４２が回転軸側回動部材６１と連結棒側回動部材６２と板ばね６３とで構成されるとしたが、その他、第１回動部材４１が、スピンドル２と一体回転する駆動側回動部材と、連結棒４３が固定または係合される連結棒側回動部材と、一端が連結棒側回動部材に取り付けられ他端が駆動側側回動部材に取付けられスピンドルの軸線とは交差する方向に弾性変形する板ばねとを備えて構成されていてもよい。このような構成によっても第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
回転軸側回動部材６１と連結棒側回動部材６２とを連結する板ばね６３を対向させず、例えば、９０度で配置するようにしてもよい。また、回転軸側回動部材６１と連結棒側回動部材６２との間に中間回動部材を設けて、回転軸側回動部材６１と中間回動部材とを対向する板ばねで連結し、中間回動部材と連結棒側回動部材６２とを先の回転軸側回動部材６１と中間回動部材とを連結する板ばねの対向方向と９０度の対向方向を有する対向する板ばねで連結するようにしてもよい。
また、板ばね６３に代えて、例えば、板状の金属板の数箇所を切欠いて弾性をもたせるようにした弾性ヒンジなどでもよい。
偏芯吸収手段としては、第２実施形態の構成に限定されず、回転力を伝達し偏芯を吸収できるものであればよい。
【００５７】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明のリニアアクチュエータによれば、簡便な構成により小型化されるリニアアクチュエータを提供するという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のリニアアクチュエータを示す側面図である。
【図２】前記実施形態の断面図である。
【図３】前記実施形態の要部の斜視図である。
【図４】前記実施形態の要部の斜視図である。
【図５】本発明の第２実施形態のリニアアクチュエータにおいて、偏芯吸収手段を示す斜視図である。
【図６】前記第２実施形態において、偏芯吸収手段の正面図である。
【図７】前記第２実施形態において、偏芯吸収手段の側面図である。
【図８】本発明の第３実施形態のリニアアクチュエータを示す側面図である。
【符号の説明】
１      本体
２      スピンドル（駆動部材）
３      ステッピングモータ（回転駆動手段）
４      伝達機構
６  偏芯吸収手段
３２      つまみ部
４１      第１回動部材
４２      第２回動部材
４３      連結棒
４４      円環（第３回動部材）
６１      回転軸側回動部材
６２      連結棒側回動部材
６３      板ばね
１２２      透明部材
１２３      後部フレームに設けられた目盛り
４１１      切欠き（挿通孔）
４４１      円環に設けられた目盛り
【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】
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