JPH09146642A - リニアアクチュエータの保護機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転駆動源が過大なトルクを発生した際に、
リニアアクチュエータの構成部品が破損されることを回
避する保護機構を提供する。 【解決手段】 ボールねじ軸１０の外周面に形成されて
いるスラスト受段部１０Ｂと軸受部１１のスラスト受面
１１Ａとの間に、二枚のスラストワッシャ１５，１６で
挟んで円筒状の弾性材料で形成されている制動体１７を
嵌装し、軸受部１１が設けれている固定部材には、制動
体１７の外径より僅かに大きな内径の制動孔７Ｂをその
中に前記制動体１７が同心状に配置されるように形成し
ている。ボールねじ軸１０に作用するスラスト荷重が増
加すると制動体１６が弾性変形し、その外周面と内周面
とが制動孔７Ｂの内周面とボールねじ軸１０の外周面と
をそれぞれ押圧してボールねじ軸１０の回転を制動す
る。

Description

【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
ータの保護機構に関し、特に回転駆動源で駆動されるボ
ールねじ軸にナットを螺合した構造のリニアアクチュエ
ータのボールねじ軸に作用するスラスト荷重が過負荷に
なることを防止する保護機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、機械装置の可動部を、進退動作さ
せるための駆動手段として、図４に示すような、ボール
ねじ式の駆動機構を備えたリニアアクチュエータが広く
用いられている。同図において、リニアアクチュエータ
１は、外筒２の内部に伸縮自在に内筒３が配置されてい
る。内筒３の先端には、図示しない機械装置の可動部に
連結されて、前記可動部を進退動作させるための先端金
具４が取り付けられている。また、内筒３はその基端に
スライダ５が固定されている。前記スライダ５は、外筒
２の内周面に摺動自在に嵌装されており、内筒３が外筒
２に対して伸縮動作を行う際に、その基端側を案内して
いる。また、内筒３の外周面は、外筒２の先端に固定さ
れている先端側フランジ部６の内筒支持孔６Ａ内に摺動
自在に保持されている。

【０００３】外筒２の基端に固定されている基端側フラ
ンジ部７には、電動機や流体モータで構成されている回
転駆動源８が取り付けられており、前記回転駆動源８の
駆動軸８Ａには、カップリング９を介して、外筒２の中
心軸線と同軸に配置されたボールねじ軸１０の基端が連
結されている。前記ボールねじ軸１０は、その基端近傍
位置において、基端側フランジ部７の中心に設けられて
いる軸受部１１によって回転自在に支持されている。ま
た、ボールねじ軸１０の先端側は、内筒３の内周面に摺
動自在に嵌装されている先端支持部材１２に、先端側軸
受部１３を介して回転自在に支持されている。前記先端
支持部材１２は、ボールねじ軸１０に対して軸方向の移
動が規制されている。

【０００４】内筒３の基端に固定されているスライダ５
には、ボールねじ軸１０が螺合されるナット１４が一体
に連結されており、ボールねじ軸１０の回転によって、
前記ナット１４を介して内筒３が外筒２に対して伸縮駆
動され、内筒３の先端金具４を介して、機械装置の可動
部を進退動作させるように構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述したように構成さ
れている従来のリニアアクチュエータは、一般的にその
回転駆動源に電動機が用いられており、電動機に大きな
電流が流れた場合にはその駆動トルクが過大となり、そ
の結果、リニアアクチュエータに加わるスラスト荷重が
過負荷状態となってリニアアクチュエータの構成部品を
破損する問題があった。

【０００６】そこで、本発明は、前述したような従来の
リニアアクチュエータの問題を解決し、回転駆動源が過
大なトルクを発生した場合に、ボールねじ軸に加わるス
ラスト荷重が過負荷状態となることを防止してリニアア
クチュエータを構成している部品の破損を回避すること
ができる保護機構を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的のため、回転駆
動源で駆動されるボールねじ軸と前記ボールねじ軸に螺
合されて直線運動を行うナットとを備えたリニアアクチ
ュエータの保護装置として提供される本発明は、前記ボ
ールねじ軸のねじが形成されていない部分に、前記ボー
ルねじ軸の貫通孔をそれぞれ中心部に有する略等しい外
径の２枚のスラストワッシャと前記２枚のスラストワッ
シャと略等しい外径の弾性材料で形成された円筒状の制
動体とが前記制動体が２枚のスラストワッシャ間に挟ま
れた状態で嵌装され、前記２枚のスラストワッシャの一
方は前記ボールねじ軸の外周面に形成されたスラスト受
段部に当接されるとともに、他方のスラストワッシャは
ボールねじ軸を回転自在に支持する軸受部のスラスト受
面へ当接されて、ボールねじ軸に付加されるスラスト荷
重が前記２枚のスラストワッシャと制動体を介して前記
軸受部のスラスト受面で支持され、前記軸受部が設けら
れている固定部材には前記制動体の外径より僅かに大き
な内径の制動孔が前記制動孔内に制動体が同心状に配置
されるように形成され、前記ボールねじ軸に作用するス
ラスト荷重が増加したときに制動体の外周面が拡径して
制動孔の内周面を押圧するとともに、制動体中心部の貫
通孔が縮径してボールねじ軸の外周面を押圧してボール
ねじ軸の回転を制動するように構成したものである。

【０００８】

【作用】前記の構成において、回転駆動源によってボー
ルねじ軸が回転されると、前記ボールねじ軸に螺合して
いるナットが進退する。ボールねじ軸に作用するスラス
ト荷重が小さいうちは、制動体の外周面は、固定部材に
形成されている制動孔の内周面との間に僅かな隙間があ
り、制動体はボールねじ軸とともに制動孔の中で自由に
回転することができる。

【０００９】そして、ボールねじ軸に作用するスラスト
荷重が一定限度以上に増加すると、ボールねじ軸のスラ
スト受段部に当接しているスラストワッシャと軸受部の
スラスト受面に当接しているスラストワッシャとの間に
挟まれた制動体に作用する圧縮力が増加し、その結果、
当初円筒状であった制動体は樽状に弾性変形し、その外
周面は半径方向外側に拡径して固定部材の制動孔の内周
面を押圧し、また、中心に形成されているボールねじ軸
の貫通孔は縮径してボールねじ軸外周面を押圧してボー
ルねじ軸の回転が制動される。

【００１０】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。図１に示すリニアアクチュエータ１は、基本的な
部分の構造については、前述した図４に示すものと共通
しているため、図４中の部材と同一機能をもつ部材に対
しては、同一の番号で示している。また、基本的なリニ
アアクチュエータ１の伸縮動作に関しては、前述した図
４のリニアアクチュエータ１と同様であるので、その説
明は省略する。

【００１１】本発明のリニアアクチュエータ１において
は、ボールねじ軸１０は軸受部１１に対して軸方向の変
位は拘束されておらず、また、前記カップリング９に
は、可撓継手のように、回転駆動源８の駆動軸８Ａに対
してボールねじ軸１０が微少距離軸方向に移動すること
ができる構造のものが用いられている。本実施例におい
ては、回転駆動源として電動機が使用されている。な
お、図示していない規制手段によって、内筒３がボール
ねじ軸１０の回転に引きずられて回転しないようになっ
ている。

【００１２】ナット１４に螺合するねじ部１０Ａは、内
筒３が外筒２に対して伸縮動する際にナット１４がボー
ルねじ軸１０上を移動する範囲に設けられている。ボー
ルねじ軸１０のねじ部１０Ａが形成されていない基端側
はスラスト受段部１０Ｂを境にして小径部１０Ｃになっ
ている。

【００１３】前記小径部１０Ｃには、図２に示すように
中心に貫通孔が形成されている円板状のスラストワッシ
ャ１５が、前記スラスト受段部１０Ｂと当接して、ボー
ルねじ軸１０に対してねじ部１０Ａ方向への移動を規制
された状態で嵌装され、また略同一形状のスラストワッ
シャ１６が軸受部１１のスラスト受面１１Ａに当接され
た状態でその孔内をボールねじ軸１０の小径部１０Ｃが
自由に摺動できるように嵌装されている。

【００１４】さらに、前記２つのスラストワッシャ１
５，１６と略等しい外径をもち、中心部に貫通孔を有す
る円筒状の制動体１７が、２つのスラストワッシャ１
５，１６の間に挟み込まれた状態で前記小径部１０Ｃに
嵌装されている。前記制動体１７は、外力が加わると大
きく弾性変形するようにゴムで形成されている。

【００１５】また、固定部材としての基端側フランジ部
７には、その中心部に形成されている軸受保持孔７Ａに
連続して前記制動体１７の外周面と通常時は空隙Ｓをあ
けて対向する同心状の内周面を有する制動孔７Ｂが形成
されていて、ボールねじ軸１０の回転とともに制動孔７
Ｂ内で制動体１７が回転できるようになっている。

【００１６】前述した構成において、図１に示す状態か
ら回転駆動源８を駆動することによって、カップリング
９を介してボールねじ軸１０が回転され、ボールねじ軸
１０のねじ部１０Ａに螺合しているナット１４はボール
ねじ軸１０の先端側へ移動する。その結果、ナット１４
と一体となっている内筒３は外筒２の先端から伸張す
る。

【００１７】この際、先端金具４に連結されている図示
していない機械装置の可動部側から内筒３側に付加され
るスラスト荷重は、ナット１４からボールねじ軸１０に
伝達され、図２に詳細に示すように、ボールねじ軸１０
のスラスト受段部１０Ｂに当接しているスラストワッシ
ャ１５から、制動体１７を介してスラストワッシャ１６
へ伝達されて、軸受部１１のスラスト受面１１Ａによっ
て受けられる。

【００１８】そして、前記スラスト荷重が許容値以下の
場合には、図２に示すようにスラストワッシャ１５とス
ラストワッシャ１６間に挟まれている軸受部１１には、
ボールねじ軸１０に加わるスラスト荷重によって軸方向
に圧縮力を受けて弾性変形するが、その変形量は少な
く、制動体１７の外周面と制動孔７Ｂの内周面との間に
は空隙Ｓが存在しているため、ボールねじ軸１０は自由
に回転することができる。

【００１９】そして、何らかの原因によって電動機８の
トルクが増大し、ボールねじ軸１０に加わるスラスト荷
重が大きくなると、スラストワッシャ１５とスラストワ
ッシャ１６間に挟まれている制動体１７の軸方向に作用
する圧縮力が増加し、その結果、制動体１７の外周面が
樽状に弾性変形して図３に示すように制動孔７Ｂの内周
面に押し付けられ、また同時に制動体１７の孔の内周面
も縮径して、ボールねじ軸１０の外周面に押し付けられ
るため、ボールねじ軸１０の回転が制動され、過負荷に
よるリニアアクチュエータ１の構成部品の破損が防止さ
れる。

【００２０】前述した実施例においては、リニアアクチ
ュエータを外筒内に内筒が格納される構造のものを示し
たが、これに限定するものではなく、本発明の保護機構
は回転駆動源によって駆動されるボールねじ軸に螺合さ
れたナットが直線運動を行う構造のリニアアクチュエー
タであれば、同様に実施することができるものである。

【００２１】また、本実施例では、制動体の材料にゴム
を用いているが、弾性変形の変形量が大きく、また、固
定側部材の孔の内周面との摺接によって大きな制動トル
クが得られる摩擦係数の大きい材料であればよく、例え
ば、ウレタン等の発泡性樹脂を用いることもできる。さ
らに、本実施例では、回転駆動源として電動機を用いて
いるが、流体モータ等を用いたリニアアクチュエータの
保護機構として用いることも可能である。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のリニアア
クチュエータの保護機構によれば、２枚のスラストワッ
シャの間に制動体を挟み込んだ簡単な構成によって、ボ
ールねじ軸に負荷されるスラスト荷重が増加した場合に
前記ボールねじ軸の回転が効果的に制動されるため、前
記スラスト荷重が過大になることが防止され、過負荷に
よるリニアアクチュエータの構成部品の破損を未然に阻
止することができる。

【００２３】また、本発明の保護機構は、従来構造のリ
ニアアクチュエータに簡単に組み込むことができるた
め、保護機構を組み込むことによるリニアアクチュエー
タの製造コストの増加を抑えることができる。さらに、
ボールねじ軸に装着されている制動体が、ボールねじの
回転中の振動を吸収する防振材としての機能も有するた
め、安定した運転状態が確保される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の１実施例を示すリニアアクチュエー
タの断面図である。

【図２】 通常状態における保護機構の拡大断面図であ
る。

【図３】 ボールねじ軸に負荷されるスラスト荷重が増
加した状態における保護機構の拡大断面図である。

【図４】 従来のリニアアクチュエータの断面図であ
る。

【符号の説明】

１ リニアアクチュエータ ７ 基端側フランジ部（固定部材） ７Ｂ
制動孔 ８ 回転駆動源 １０
ボールねじ軸 １０Ａ ねじ部 １０Ｂ
スラスト受段部 １１ 軸受部 １１Ａ
スラスト受面 １４ ナット １５，１６
スラストワッシャ １７ 制動体 １５Ａ，１６Ａ，１７Ａ 貫通孔

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転駆動源で駆動されるボールねじ軸と
   前記ボールねじ軸にに螺合されて直線運動を行うナット
   とを備えたリニアアクチュエータにおいて、 ボールねじ軸のねじが形成されていない部分に、前記ボ
   ールねじ軸の貫通孔をそれぞれ中心部に有する略等しい
   外径の２枚のスラストワッシャと前記２枚のスラストワ
   ッシャと略等しい外径の弾性材料で形成された円筒状の
   制動体とが前記制動体が２枚のスラストワッシャ間に挟
   まれた状態で嵌装され、 前記２枚のスラストワッシャの一方は前記ボールねじ軸
   の外周面に形成されたスラスト受段部に当接されるとと
   もに、他方のスラストワッシャはボールねじ軸を回転自
   在に支持する軸受部のスラスト受面へ当接されて、ボー
   ルねじ軸に付加されるスラスト荷重が前記２枚のスラス
   トワッシャと制動体を介して前記軸受部のスラスト受面
   で支持され、 前記軸受部が設けられている固定部材には前記制動体の
   外径より僅かに大きな内径の制動孔が前記制動孔内に制
   動体が同心状に配置されるように形成され、 前記ボールねじ軸に作用するスラスト荷重が増加したと
   きに制動体の外周面が拡径して制動孔の内周面を押圧す
   るとともに、制動体中心部の貫通孔が縮径してボールね
   じ軸の外周面を押圧してボールねじ軸の回転を制動する
   ようにしたことを特徴とするリニアアクチュエータの保
   護機構。