JPH1189169A - 電動シリンダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 推力ナットと推力シャフトとのねじ部の良好
な噛み合いを保つともに、剛性の高い、かつ安価な電動
シリンダを提供すること。 【解決手段】 本発明の電動シリンダ１は、回転出力を
与える駆動モータ２と、フレーム２９内に回転自在に支
持され雄ねじ２１ａを備えた推力シャフト２１と、駆動
モータ２の回転出力を推力シャフト２１へ伝達する駆動
伝達手段４，６，７と、推力シャフト２１の雄ねじ２１
ａに螺合する雌ねじ２２ａを備えた推力ナット２２と、
雄ねじ２１ａを覆設してフレーム２９から摺動自在に軸
方向に突設された推力ロッド２３とを有し、推力ナット
２２より大径をなして形成された推力ロッド２３が、そ
の内側面に形成された係止部２６と端部に嵌合された係
止部材２５との間にあって、推力ナット２２を軸方向に
摩擦力によって保持することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】電動モータの回転出力を直線
運動に変換し、エアシリンダと同程度の直線運動を出力
することが可能な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線運動に
変換する機構として電動シリンダが広く採用されてい
る。図２は、従来の電動シリンダを示した一部断面図で
ある。電動シリンダ１０１は、駆動モータ１０２の回転
出力が直線運動を出力するシリンダ部へ伝達される構成
をなしている。その駆動伝達手段は、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、回転自在に支持された推力シャフト１０
６に固定され、その推力シャフト１０６には雄ねじ１０
６ａが形成されている。その雄ねじ１０６ａは、推力ナ
ット１０８の雌ねじ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、両者は、そのカップリング
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がブラケット
１１２に摺動自在に支持され、フレーム１１１先端から
突設されている。

【０００３】そして、このような構成の電動シリンダ１
０１では、駆動モータ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、雄ねじ１０６ａに回転が与えられることとな
る。雄ねじ１０６ａが回転すれば、その雄ねじ１０６ａ
に螺合した推力ナット１０８に推力が与えられ、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。その移動方向は雄ねじ１
０６ａに与えられる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】しかしながら、このよ
うな従来の電動シリンダ１０１は、推力ナット１０８と
推力ロッド１０９とがともにカップリング１１０に螺合
して固く締結されているため、異音を発したり、油膜切
れによる発熱や異常摩耗が起こり充分な機能を発揮でき
ないといった問題があった。即ち、推力ロッド１０９と
推力ナット１０８とが同軸上で形成されていない場合や
締結面で角度が出ていない場合には、雄ねじ１０６ａと
雌ねじ１０８ａとが、複数あるねじ山の一部しか噛み合
わない、いわゆる偏アタリを起こすこととなるためであ
る。

【０００５】また、従来の電動シリンダ１０１では、推
力ロッド１０９に対し、ストローク動作の際に横方向
（以下、「ラジアル方向」と表現する）に力が及ぶこと
が多々ある。例えば、新製された直後では部品が正確に
加工されているため前述した偏アタリの問題が生じなく
ても、ユーザが負荷機械にこの電動シリンダ１０１を取
り付けた場合に、センタの位置を合わせた取り付けが正
しく行われないことがあるからである。そのため、推力
ロッド１０９に大きなラジアル方向の力が作用すれば、
ブラケット１１２の内側にあるメタル軸受１１３やラジ
アル荷重受１１４に過大な力が加わって摩耗の進行が早
くなり、しかもその摩耗は偏ったものとなる。

【０００６】そこで、このラジアル方向の力によってメ
タル軸受１１３とラジアル荷重受１１４が摩耗すれば、
負荷機械と電動シリンダ１０１とは、センタがずれたま
まいわゆるナジミがついた状態となってしまう。これで
は、推力ロッド１０９がセンタを外した動作を行うこと
となるため、雄ねじ１０６ａと推力ナット１０８に形成
された雌ねじの噛み合いに偏アタリが生じ、やはり異音
を発したり、油膜切れによる発熱や異常摩耗が起こり充
分な機能を発揮できないといった問題を引き起こすこと
になる。

【０００７】また、電動シリンダ１０１の使用は、通常
の正常状態では高速、低速、そして停止の動作を繰り返
すことになるが、この電動シリンダ１０１が作用する相
手方の負荷機械に異常が起こったり、若しくは電動シリ
ンダ１０１のセンサや制御機器に異常が起こることがあ
る。そのような場合、駆動モータ１０２から駆動トルク
がかけられた高速状態のままで衝突が生じることがあ
り、電動シリンダ１０１内の各構成部品に過大な衝撃力
が加わり、破損したり、或いは耐久性を著しく低下させ
ることとなる。更に、電動シリンダ１０１では、推力ナ
ット１０８に発生する推力の自重による損失をできるだ
け少なくして出力部の結合金属に伝達すべく、推力ロッ
ド１０９の径は、その内径が雄ねじ１０６ａの外径に接
しない程度に細軽に構成し、推力ナット１０８の内径か
ら外径内で形成されていた。しかし、それでは構造的に
剛性が低くなってしまうために厚肉材料を鋼管とし、そ
れに伴い防錆、耐摩耗用に外径面にクロムメッキし、内
径面加工にもホーニングするなどしてコストアップの原
因になっていた。

【０００８】そこで、本発明は、かかる問題点を解決す
べく、推力ナットと推力シャフトとのねじ部の良好な噛
み合いを保つともに、剛性の高い、かつ安価な電動シリ
ンダを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の電動シリンダ
は、回転出力を与える駆動モータと、フレーム内に回転
自在に支持され雄ねじを備えた推力シャフトと、前記駆
動モータの回転出力を前記推力シャフトへ伝達する駆動
伝達手段と、前記推力シャフトの雄ねじに螺合する雌ね
じを備えた推力ナットと、前記雄ねじを覆設して前記フ
レームから摺動自在に軸方向に突設された推力ロッドと
を有し、前記推力ナットより大径をなして形成された前
記推力ロッドが、その内側面に形成された係止部と端部
に嵌合された係止部材との間にて前記推力ナットを軸方
向に摩擦力によって保持することを特徴とする。

【００１０】よって、駆動モータの回転出力は駆動伝達
手段を介して推力シャフトへ伝達され、推力シャフトに
は回転力が与えられる。推力シャフトの回転は、それに
形成された雄ねじと螺合する推力ナットの雌ねじを介し
て推力ナットへの推力として伝達される。そのため、駆
動モータの回転によって推力ナットへ推力が伝達され、
推力ナットを介して推力ロッドへの軸方向出力が得られ
る。このとき、推力ナットは、推力ロッドに対して軸方
向の摩擦力で保持されているため、推力ロッドと推力シ
ャフトとのセンタがずれているような場合でも、推力ナ
ットがラジアル方向などへ移動（フローティング）する
ことによって推力シャフトとのねじ部の状態が良好な噛
み合を保つ。そして、推力ナットを保持する大径の推力
ロッドは、大径化により剛性が高くなり、そのために薄
肉化が可能となり自重による出力損失を少なくし、また
材料費を少なくすることができる。

【００１１】また、本発明の電動シリンダは、回転出力
を与える駆動モータと、雄ねじを備え、フレーム内に回
転自在に支持された推力シャフトと、前記駆動モータの
回転出力を前記推力シャフトへ伝達する駆動伝達手段
と、前記推力シャフトの雄ねじに螺合する雌ねじを備え
たフランジ付推力ナットと、前記雄ねじを覆設して前記
フレームから摺動自在に軸方向に突設された推力ロッド
とを有し、前記推力ナットは、軸方向隙間をもって装填
されたフランジ部に穿設された貫通孔に対して前記推力
ロッド側に固定された係止部材が遊嵌され、前記推力ロ
ッドは、前記推力ナットのフランジ部外径と略同径をな
して形成された円筒体であることを特徴とする。よっ
て、本電動シリンダにおいても、推力ナットは、推力ロ
ッドに対して軸方向に隙間をもって装填されているた
め、推力ロッドと推力シャフトとのセンタがずれている
ような場合、推力ナットがラジアル方向などへ移動（フ
ローティング）することによって推力シャフトとのねじ
部の状態が良好な噛み合を保つ。そして、推力ナットを
保持する大径の推力ロッドは、大径化により剛性が高く
なり、そのために薄肉化が可能となり自重による出力損
失を少なくし、また材料費を少なくすることができる。

【００１２】また、本発明の電動シリンダは、前記推力
ロッドが、軽金属で形成されたものであることを特徴と
する。従って、推力ロッドを例えばアルミパイプ等にす
れば、パイプを押出し加工によって一工程で精度良く形
成でき、外面への防錆も不要となり、大径化でメタル面
への面圧も小さくして必要とする外径面の表面硬化度も
低くできるので、推力ロッドを安価にすることで、電動
シリンダ自体の価格を下げることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る電動シリンダ
の一実施の形態について具体的に説明する。図１は、電
動シリンダの第１実施の形態を示した断面図である。な
お、本実施の形態の電動シリンダ１は、前記従来例のも
のと多くの部分同様な構成をなすものであるが、改めて
その詳細について説明する。電動シリンダ１は、駆動源
としてＮＢブレーキ（無励磁作動形電磁ブレーキ）を備
えた駆動モータ２が使用され、その駆動モータ２には、
ロータリエンコーダ３が取り付けられている。そのた
め、駆動モータ２の回転位置の信号を電気的に発信し、
推力ロッドの位置をストローク全域に亘って確認でき、
任意の位置において多点で位置決めできるものである。
そして、その出力軸２ａに駆動側スプロケット４が嵌合
されている。

【００１４】駆動モータ２は、駆動側スプロケット４が
嵌合され、推力シャフト２１に嵌合した被駆動側スプロ
ケット６との間にタイミングベルト７が張設されてい
る。そして、本電動シリンダ１では、被駆動側スプロケ
ット６がスプロケット軸受（ボールベアリング）８，８
によって回転自在に支持されている。その被駆動側スプ
ロケット６内周面には雌スプラインが設けられる一方、
推力シャフト２１の外周面には雄スプラインが設けら
れ、両者が噛み合っている。従って、推力シャフト２１
は、被駆動側スプロケット６に対して回転が制限される
一方、軸方向には移動が自由な状態にある。なお、スプ
ラインは、多角形（６角形）のスライド、キー付シャフ
トのスライドなどとしてもよい。また、これらはカバー
５によって覆われている。

【００１５】推力シャフト２１は、ボールベアリング１
１，１１によって回転自在に支持され、そのボールベア
リング１１，１１の間には予圧荷重をかけるスプリング
１２が嵌装されている。このスプリング１２による予圧
荷重は、定格推力以上で設定されており、通常の送り動
作において定格推力が発生されているときには、スプリ
ング１２は、予圧荷重以上のたわみよりたわむことなく
正確な位置決め送りを可能としている。ボールベアリン
グ１１，１１は、推力シャフト２１の軸方向の移動に対
しては内輪、外輪が共に摺動できるようになっており、
特に、推力シャフト２１の段差部及び係止リングによっ
て互いに対向する方向にのみ摺動するよう構成されてい
る。

【００１６】推力シャフト２１は、雄ねじ２１ａが延設
され、先端はボールベアリング１３に回転支持されてい
る。雄ねじ２１ａは、ボールねじを構成するものであ
り、推力ナット２２の雌ねじ２２ａ側に保持されたボー
ルが転がるよう螺旋状のＵ字溝が切られている。従っ
て、推力ナット２２は、その雌ねじ２２ａが推力シャフ
ト２１の雄ねじ２１ａにボールねじによって螺合されて
いる。なお、雄ねじ２１ａ及び雌ねじ２２ａはすべりね
じであってもよい。推力ロッド２３は、その内周面がボ
ールベアリング１３の外周面と緩いはめ合い状態となっ
ており、その外周面が図面左右に軽く摺動できるようメ
タル軸受１４によって支持されている。推力ロッド２３
の先端には、不図示の負荷機械に対して連結可能な結合
金具２４が取り付けられている。

【００１７】ところで、本電動シリンダ１は、推力ナッ
ト２２が回転することがないよう推力ロッド２３に対し
摩擦力で結合されたフローティング構造（詳細は後述す
る）をなしている。即ち、推力ナット２２は、軸方向に
対し次のようにして予圧荷重がかけられた状態で推力ロ
ッド２３に一体に保持されている。推力ロッド２３は、
推力ナット２２を覆設すべく大径の管部材であり、アル
ミパイプによって形成されている。その推力ロッド２３
は、推力シャフト２１の先端から被せるように挿入さ
れ、推力ナット２２を覆う。推力ロッド２３の挿入先端
部にはカップリング２５が嵌合されている。また、推力
ロッド２３の内側面にはスラスト受ワッシャ２６が固設
されている。

【００１８】そして、スラスト受ワッシャ２６とカップ
リング２５との間に装填された推力ナット２２が、スラ
スト受ワッシャ２６側に装填された皿ばね２７によって
カップリング２５へ予圧荷重がかけられて押圧され保持
されている。また、カップリング２５と当接した推力ナ
ット２２の摩擦面には、回り止め防止のピン２８が固定
され、カップリング２５には、ピン２８を非接触状態で
挿入可能なピン穴２５ａが形成されている。従って、本
実施の形態の推力ナット２２は、前述した従来例のもの
のようにカップリングに螺合して固く締結されたもので
はなく、フローティング構造で形成されたものである。

【００１９】また、推力シャフト２１及び推力ロッド２
３などを覆うように形成されたフレーム２９の先端には
ブラケット３０が嵌合され、推力ロッド２３をメタル軸
受３０で支持するよう構成されている。また、本電動シ
リンダ１には、推力ロッド２３の移動原点位置を検出す
るために、その推力ロッド２３には永久磁石３１が取り
付けられ、フレーム２９外周の所定位置には永久磁石３
１の位置を検出する磁気センサ３２Ａ，３２Ｂが取り付
けられている。そして、異常状態での高速衝突の衝撃を
やわらげるためのゴムクッション３３，３３がストッパ
として取り付けられている。また、本電動シリンダ１に
は、推力シャフト２１の軸方向の移動を検出するための
推力値発信磁石３５が推力シャフト２１端部に固定さ
れ、カバー５には推力値発信磁石３５の位置を検出する
磁気センサ３６が装着されている。

【００２０】ここで、推力ナット２２のフローティング
構造について説明する。本実施の形態の電動シリンダ１
では、推力ロッド２３が、カップリング２５に対しては
従来例のように螺合して固く締結される一方、推力ナッ
ト２２は、カップリング２５と推力ロッド２３とで保持
され、フリーな状態で装填されている。推力ロッド２３
の寸法は、推力ナット２２の外径より大径で、非接触に
なるように形成されているため、ラジアル方向に隙間が
形成される。また、スラスト受ワッシャ２６とカップリ
ング２５との距離も推力ナット２２の軸方向寸法よりも
大きくとってあるため、軸方向にも隙間が形成されてい
る（これらの隙間を「フローティング隙間」という）。

【００２１】しかし、推力ナット２２は、推力ロッド２
３内に装填された皿ばね２７によって予圧荷重がかけら
れているため、カップリング２５に対して押圧され、推
力ロッド２３には摩擦力によって結合された状態となっ
ている。従って、フローティング構造とは、推力ナット
２２及び推力ロッド２３が摩擦力によって一体となって
動力を伝達するよう構成されたものである。この皿ばね
２７は、負荷機械（負荷）から受ける定格推力を超える
予圧荷重がかかるよう設計され、推力ナット２２の位置
決め精度が保たれている。そのため、フローティング隙
間のうち軸方向隙間は皿ばね２７によって見かけ上ゼロ
となり、推力ナット２２と推力ロッド２３との間には、
皿ばね２７による予圧荷重を超える過大な力が加わらな
い限り軸方向隙間が発生しないようになっている。

【００２２】ところで、推力ナット２２をラジアル方向
にかかる力に対して保持する力Ｆfは、 Ｆf ≒μ１×予圧荷重×２（推力ナット２２の両面に摩
擦抵抗が生じるため） で表される。多くの場合、金属間では摩擦抵抗μ１の値
は０．１程度であるため、推力ナット２２は予圧荷重の
約５分の１程度の小さい力で保持されることとなる。そ
のため、推力ナット２２は、軽い力によってカップリン
グ２５との摩擦面を滑り、推力ロッド２３内をラジアル
方向にフローティングすることができる。 よって、本
実施の形態の電動シリンダ１は、推力シャフト２１の雄
ねじ２１ａと推力ロッド２３とのセンタがずれるような
状態が生じても、推力ナット２２のフローティングによ
って常に雄ねじ２１ａと雌ねじ２２ａとが充分な噛み合
いを起こすよう構成されている。

【００２３】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は、次のように動作することとなる。電動
シリンダ１は、駆動モータ２が駆動して出力軸２ａが回
転すると、その回転が駆動側スプロケット４からタイミ
ングベルト７を介して被駆動側スプロケット６へ伝達さ
れる。被駆動側スプロケット６へ伝達された回転出力
は、直接推力シャフト２１の回転となる。このとき、推
力シャフト２１に与えられる回転は、駆動モータ２の回
転出力が駆動側スプロケット４と被駆動側スプロケット
６とのギヤ比によって、被駆動側スプロケット６におい
て減速しトルクを増大させたもの（増速しトルクを減少
させる場合もある）である。

【００２４】回転が与えられた推力シャフト２１は、ボ
ールベアリング１１，１１，１３によって支持されて回
転する。推力シャフト２１が回転すれば、それに形成さ
れた雄ねじ２１ａも回転し、また雄ねじ２１ａが回転す
れば、これと螺合された雌ねじ２２ａを有する推力ナッ
ト２２へ推力が与えられることとなる。推力ナット２２
は、摩擦力によって共回りしないよう構成されているた
め、雄ねじ２１ａの回転力がねじ部によって軸方向の力
として推力ナット２２へ与えられるためである。

【００２５】推力シャフト２１へ所定方向の回転が与え
られることによって、推力ナット２２が図面左方へ推進
する。推力ナット２２の推力は、皿ばね２７にかかる推
力によって推力ロッド２３へ伝達される。そこで、推力
ロッド２３が軸方向へ移動し、結合金具２４に結合され
た不図示の負荷機械に対し図面左方への直線運動が出力
されることとなる。この場合、推力ナット２２には皿ば
ね２７によって定格推力を超える予圧荷重かかけられて
いるので、皿ばね２７がたわむことはなく、軸方向に隙
間が空くこともない。また、推力シャフト２１へ逆回転
が与えられれば推力ナット２２は図面右方へ推進し、推
力ナット２２によって直接カップリング２５に推力が伝
達される。そのため、カップリング２５に一体の推力ロ
ッド２３が軸方向へ移動し、結合金具２４に結合された
不図示の負荷機械に対し図面右方への直線運動が出力さ
れることとなる。

【００２６】一方、結合金具２４を負荷機械に締結させ
た場合、多くのケースではストローク全域において負荷
機械と推力シャフト２１のセンタを合わせることが困難
である。そのため、推力ロッド２３には往復運動する動
作中に絶えずラジアル方向に、しかも多くの場合不均衡
に力が加わり、メタル軸受１４及びカップリング２５に
嵌合されたラジアル軸受３４が摩耗することとなる。そ
して、摩耗が止まって安定したレベル、いわゆるナジミ
がついた状態では、負荷機械と推力シャフト２１とのセ
ンタにずれが生じるところまで摩耗が進行したことを意
味する。

【００２７】しかしこのような場合でも、本実施の形態
の電動シリンダ１では、推力ナット２２が、カップリン
グ２５に対しラジアル方向には小さい力で保持されたフ
ローティング状態にあるため、カップリング２５と推力
ナット２２との位置がずれるだけで、推力ナット２２の
雌ねじ２２ａと推力シャフト２１の雄ねじ２１ａの噛み
合いは良好な状態が保たれる。また、推力ロッド２３の
角度が微小量ずれたときも皿ばね２７が非対称にたわん
で角度のずれを補正することで、推力ナット２２の雌ね
じ２２ａと推力シャフト２１の雄ねじ２１ａの噛み合い
は良好な状態が保たれる。

【００２８】また、例えば、部品の機械加工精度がでな
い場合に生ずる推力シャフト２１と推力ロッド２３との
センタのずれや微小な角度ずれが生じる場合も同様であ
る。従って、このようなセンタずれや微小な角度ずれが
生じた場合、従来の電動シリンダでは異音や異常発熱を
引き起こすねじ部の偏アタリによって耐久性能が著しく
低下したが、本実施の形態の電動シリンダ１では、良好
な噛み合いによって高い耐久性能を得ることができる。
特に、電動シリンダでは、ねじの噛み合い部が耐久性能
を決定するため、本電動シリンダ１は高い信頼性を得る
ことができるものである。

【００２９】ところで、推力ナット２２を推力ロッド２
３と締結せずに、摩擦力で結合するフローティング構造
をとる本電動シリンダ１において、その推力ナット２２
の間の保持力について考えてみる。先ず、推力ナット２
２の保持トルクＴf は、 Ｔf ≒μ１×予圧荷重×Ｒs （皿ばねの接触部分の半径）×２ ≒０．２×予圧荷重×Ｒs と表すことができる。次に、上記本実施の形態の電動シ
リンダに採用するケースが多いリードの小さいボールね
じを利用したものでは、ボールねじ部で推力ナット２２
にかかる共回りトルクＴb は、 Ｔb ≒μ２×定格推力×Ｒb （ボールねじ有効半径） であり、μ２≒０．０１程度なのでＴb の値は非常に小
さい。

【００３０】これらは、概算値で表しているものである
が、Ｒs ≒Ｒb のレベルなので、電動シリンダ１の場
合、推力ナット２２の保持トルクＴf と共回りトルクＴ
b との比は、 Ｔf ／Ｔb ≒（０．２×定格推力×Ｒs ）／（０．０１×定格推力×Ｒb ） ≒２０ となり、推力ナット２２の保持トルクＴfが大きいこと
が分かる。そのため、多くのケースでは推力ナット２２
は、推力シャフト２１の回転に伴って共回りすることは
ない。

【００３１】従って、電動シリンダ１は、通常運転時に
は推力ナット２２が推力シャフト２１と共回りすること
なく、推力ロッド２３へ推力が与えられることとなる。
一方、保持トルクＴf は有限値であるため、万一異常状
態が発生して高速度運転のまま相手機械やワークに衝突
するなどした場合、保持トルクＴf を共回りトルクＴb
の衝撃値が超えたとたんに、推力ナット２２は推力シャ
フト２１と共回りして衝撃値を有限な値に抑制する。そ
のため、推力シャフト２１に無理な負荷がかかることの
ないトルクリミット作用を発揮することとなる。

【００３２】このように、駆動モータ２の回転によって
推力ナット２２が推進し、負荷機械などへ直線運動が出
力されるが、異常が起こって高速運転のまま衝突が起こ
ったときには、推力ロッド２３の直線運動が強制的に止
められる。即ち、推力ナット２２は、軸方向の移動が制
限されるため推力シャフト２１と共回りするが、カップ
リング２５との摩擦面を所定量だけ回転すべりしたとこ
ろで、ピン２８がピン穴２５ａの側面に当たることによ
って停止する。一方、推力シャフト２１は、駆動モータ
２の駆動トルクと、駆動系に蓄えられていた運動エネル
ギによって更に回転しようとする力が働く。

【００３３】そこで、本実施の形態の電動シリンダ１で
は、推力シャフト２１が、軸方向に摺動するボールベア
リング１１，１１に支持されているため、推力ナット２
２内を螺進する。このとき回転数とねじリード分だけ推
力シャフト２１が軸方向へ移動するため、一方のボール
ベアリング１１が押されスプリング１２がたわむことと
なる。そして、推力シャフト２１が軸方向へ移動するこ
とにより、磁気センサ３６が推力値発信磁石３５の動き
に感応してＯＮ信号が発信され、駆動モータ２がＯＦＦ
されてＮＢブレーキによって停止される。

【００３４】よって、高速度運転のまま相手機械やワー
クに衝突するなどした場合、推力ロッド２３の運動が制
限されることによって生じる各箇所の衝撃力を慣性吸収
弾性体であるスプリング１２によって吸収することによ
って、衝撃力のピーク値が抑制される。そのため、駆動
モータ２の駆動中に推力シャフト２１と推力ナット２２
との連続的な動力の伝達が断たれた場合でも、推力シャ
フト２１の回転が螺旋運動として消費されることで、回
り止め防止のためのピン２８が破損することなく、ま
た、各動力伝達機構への負担も軽減されて破損が回避さ
れることとなる。またこのとき、クッション３３，３３
によっても大きな衝撃が緩和され、破損が防止される。

【００３５】更に、本電動シリンダ１では、位置決めの
みでなく押し当て（引きつけ）動作も可能である。即
ち、ロータリエンコーダ３の信号によって駆動モータ２
の回転角を制御し、高速でワークに近寄せ、近接したら
低速トルクに切換え、ワークに推力ロッド２３を押し当
て（引きつけ）、そのまま駆動トルクをかける。ワーク
から受ける反力によって推力ロッド２３は停止し、先に
示したと同様推力シャフト２１が軸方向に移動してスプ
リング１２をたわませる。所定のたわみ状態で推力値発
信磁石３５に感応した磁気センサ３６がＯＮ信号を発信
する。そして、駆動モータ２は、このＯＮ信号によって
先にＮＢブレーキがかけられ、ブレーキが効いてからＯ
ＦＦされて停止することとなる。この状態では、スプリ
ング１２の復元しようとする弾拡力によって推力ロッド
２３はワークに対して押しつけられ（引きつけられ）、
その弾性体のひずみ力によって無通電でも押しつけ（引
きつけ）推力が発生されることとなる。

【００３６】よって、このような本実施の形態の電動シ
リンダ１は、推力ナット２２をフローティング構造によ
って構成したことで、雄ねじ２１ａ雌ねじ２２ａとの良
好な噛み合いを保つことができた。また、推力ロッド２
３を、推力ナット２２を覆うような大径の管部材で形成
したので、従来のものに比べて大幅に剛性が向上した。
そのため、これまで推力ロッド２３に使用されてきた高
価なクロームメッキパイプに代えて薄肉アルミパイプに
することができ、価格軽減を達成することができた。即
ち、同じ材料の薄肉パイプの剛性は、円筒体の断面係数
からほぼ外径Ｄの４乗に比例するとみることができ、同
じ材料の薄肉パイプの重量は、肉厚を同じにすればほぼ
円筒体外径Ｄに比例するとみることができる。故に、薄
肉パイプの自重とその剛性の比は、ほぼ外径Ｄの３乗に
比例するとみることができる。従って、径を大きくする
ことは、剛性を高めたままで材料を少なくする上で効果
的で、アルミパイプなどの軽金属を用いても必要な剛性
を確保することができることが分かる。

【００３７】更に、図２に示すように、従来の電動シリ
ンダでは、推力ロッド１０９が小径で形成されていたた
め、推力シャフト１０６との間に嵌装した回転支持部材
に高価なニードルベアリング１１５を使用せざるを得な
かった。しかし、本実施の形態の電動シリンダ１では、
推力ロッド２３を大径にしたことで安価なボールベアリ
ング１３の使用が可能となり、この点からも価格低下を
実現することができた。また、推力ロッド２３を薄肉ア
ルミパイプに代えることができたことで、重量が軽減
し、自重軽減による送り時の無効損失が少なくなり、推
力効果が増した。

【００３８】以上、電動シリンダの一実施の形態につい
て説明したが、本発明はかかるものに限定されるわけで
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。例えば、本願出願人が先に出願した特願平９―
０７５８７４号に記載した、各種フローティング構造の
推力ナットに対して、本願の特徴をなす推力ロッドを適
用することができる。即ち、その一例を図２に示すよう
に、皿ばね２７の予圧荷重をなくし係止部材で支持する
ようにしたものであってもよい。具体的には、推力シャ
フト５１に螺合された推力ナット５２のフランジ部５２
ａには軸方向に貫通した貫通穴５２ｂが穿設され、推力
ロッド５３はカップリング５４に固定され、そのカップ
リング５４に固定されたショルダボルト５５が貫通穴５
２ｂを貫通することによって支持したものである。ま
た、推力ナット５２のフランジ部５２ａには軸方向に微
小隙間ａが設けられ、貫通穴５２ｂには、ショルダボル
ト５５との間に推力ナット５２の回転方向及びラジアル
方向のずれを許容する隙間が設けられている。そして、
この場合にも推力ロッド５３は大径で形成され、推力ナ
ット５２のフランジ部５２ａ外径とほぼ同径の薄肉円筒
体（アルミなど）で形成されている。

【００３９】

【発明の効果】本発明は、回転出力を与える駆動モータ
と、フレーム内に回転自在に支持され雄ねじを備えた推
力シャフトと、駆動モータの回転出力を推力シャフトへ
伝達する駆動伝達手段と、推力シャフトの雄ねじに螺合
する雌ねじを備えた推力ナットと、雄ねじを覆設してフ
レームから摺動自在に軸方向に突設された推力ロッドと
を有し、推力ナットより大径をなして形成された推力ロ
ッドが、その内側面に形成された係止部と端部に嵌合さ
れた係止部材との間にあって、推力ナットを軸方向に摩
擦力によって保持するようにしたので、推力ナットと推
力シャフトとのねじ部の良好な噛み合いを保つともに、
剛性の高い、かつ安価な電動シリンダを提供することが
可能となった。

【００４０】また、本発明は、回転出力を与える駆動モ
ータと、雄ねじを備え、フレーム内に回転自在に支持さ
れた推力シャフトと、駆動モータの回転出力を推力シャ
フトへ伝達する駆動伝達手段と、推力シャフトの雄ねじ
に螺合する雌ねじを備えたフランジ付推力ナットと、雄
ねじを覆設してフレームから摺動自在に軸方向に突設さ
れた推力ロッドとを有し、推力ナットは、軸方向隙間を
もって装填されたフランジ部に穿設された貫通孔に対し
て推力ロッド側に固定された係止部材が遊嵌され、推力
ロッドは、推力ナットのフランジ部外径と略同径をなし
て形成された円筒体であるので、推力ナットと推力シャ
フトとのねじ部の良好な噛み合いを保つともに、剛性の
高い、かつ安価な電動シリンダを提供することが可能と
なった。また、本発明は、推力ロッドが、軽金属で形成
されたものであるため、安価にした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一実施の形態を
示した断面図である。

【図２】本発明にかかる電動シリンダの別の実施の形態
を示した部分断面図である。

【図３】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 駆動モータ ４ 駆動側スプロケット ６ 被駆動側スプロケット ７ タイミングベルト ２１ 推力シャフト ２１ａ 雄ねじ部 ２２ 推力ナット ２２ａ 雌ねじ ２３ 推力ロッド ２４ 結合金具 ２５ カップリング ２６ スラスト受ワッシャ ２７ 皿ばね ２９ フレーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 ▲しん▼ 愛知県小牧市大字北外山字早崎3005番地 シーケーディ株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転出力を与える駆動モータと、 フレーム内に回転自在に支持され雄ねじを備えた推力シ
   ャフトと、 前記駆動モータの回転出力を前記推力シャフトへ伝達す
   る駆動伝達手段と、 前記推力シャフトの雄ねじに螺合する雌ねじを備えた推
   力ナットと、 前記雄ねじを覆設して前記フレームから摺動自在に軸方
   向に突設された推力ロッドとを有し、 前記推力ナットより大径をなして形成された前記推力ロ
   ッドが、その内側面に形成された係止部と端部に嵌合さ
   れた係止部材との間にて前記推力ナットを軸方向に摩擦
   力によって保持することを特徴とする電動シリンダ。
2. 【請求項２】 回転出力を与える駆動モータと、 雄ねじを備え、フレーム内に回転自在に支持された推力
   シャフトと、 前記駆動モータの回転出力を前記推力シャフトへ伝達す
   る駆動伝達手段と、 前記推力シャフトの雄ねじに螺合する雌ねじを備えたフ
   ランジ付推力ナットと、 前記雄ねじを覆設して前記フレームから摺動自在に軸方
   向に突設された推力ロッドとを有し、 前記推力ナットは、軸方向隙間をもって装填されたフラ
   ンジ部に穿設された貫通孔に対して前記推力ロッド側に
   固定された係止部材が遊嵌され、 前記推力ロッドは、前記推力ナットのフランジ部外径と
   略同径をなして形成された円筒体であることを特徴とす
   る電動シリンダ。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の電動シリ
   ンダにおいて、 前記推力ロッドが、軽金属で形成されたものであること
   を特徴とする電動シリンダ。