技術 ウォームギアを用いた直動アクチュエータ及びその直動方法

0001

本発明は、ウォームギアを用いた直動アクチュエータ及びその直動方法に関し、特に、一対のウォームギアと平歯車とウォームホイールを用い、直交変換によって軸を回転しつつ直動させるための新規な改良に関する。

0002

従来、用いられていたこの種のリニアアクチュエータとしては、例えば、特許文献１に開示されている構成を挙げることができる。
すなわち、図５及び図６で示されるように、例えば、家具調整用のリニアアクチュエータは、可逆電気モータ２付きハウジング１を備えており、前記モータは、伝動装置１１,１３を介して力吸収軸受１６付きスピンドル４を駆動するようになっている。スピンドル４上にナット５があり、そこに外管７によって取り囲まれた作動ロッド６が固定される。アクチュエータは、作動ロック６とリアマウントとを備え、当該リアマウントにアクチュエータが内蔵される構造となっている。モータハウジングは支持構造の一部であり、コンソールは外管７、スピンドル軸受、及びリアマウント用の固定具によりモータハウジングに固定され、ここに発生する力を吸収するように設計されている。

0003

特表２００４−５１１１９４号公報

0004

従来のリニアアクチュエータは、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、複数の伝導装置とナットと力吸収軸受等を必要とするため、部品点数が多くなり、組立工数も多くなっていた。
また、全体形状がピストル型をなしているため、作動ロッドは一方のみに出没し、後端側にマウントのみで、作動ロッドを外管の両側に貫通させて、両側で作動ロッドを用いるようにすることは不可能であった。
また、図示していないが、従来、ウォームギア対ウォームホイールの組合せを用い、ウォームギアを回転させるとウォームホイールが回転する直交変換ギアが一般的であるが、本願のように回転直動変換を行うための機構は開発されていなかった。
また、他の従来構成として、ラックとボールネジ機構を用いることができるが、モータ等の付属部品を取り付けると、構造が複雑となり、小型化が困難であった。

0005

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、一対のウォームギアと平歯車とウォームホイールを用い、直交変換によって軸を回転しつつ直動させる回転直動変換を行うようにしたウォームギアを用いた直動アクチュエータ及びその直動方法を提供することを目的とする。

0006

本発明によるウォームギアを用いた直動アクチュエータは、枠体に設けられたサーボモータと、前記枠体内に回転自在に設けられ前記サーボモータの回転軸に接続された第１ウォームギアと、前記枠体に回転かつ直動自在に設けられ、前記第１ウォームギアの第１軸方向と直交する第２軸方向に沿って位置する軸と、前記軸上に設けられ、前記第１ウォームギアと噛合する平歯車と、前記軸上に設けられ、前記平歯車とは離間して位置する第２ウォームギアと、前記枠体内に設けられ、前記第２軸方向に対して直交する前記第１軸方向に沿う軸方向を有するウォームホイールと、を備え、前記サーボモータにより回転する前記第１ウォームギアの回転は前記平歯車を介して直交変換されて前記軸が回転し、前記軸と共に回転する前記第２ウォームギアが固定配置の前記ウォームホイールと噛合していることにより、前記軸は回転しつつ前記第２軸方向に沿って直動するようにした構成であり、また、前記軸の端部には、断面凹状をなす接続部材が設けられ、前記接続部材は、前記軸に対して連れ回りしない構成であり、また、前記軸の両端部は、前記枠体の両側板から外方へ貫通・突出している構成であり、また、前記両側板には、ボールスプラインからなる軸受が設けられ、前記軸は、前記各軸受を貫通している構成であり、また、本発明によるウォームギアを用いた直動アクチュエータの直動方法は、枠体に設けられたサーボモータと、前記枠体内に回転自在に設けられ前記サーボモータの回転軸に接続された第１ウォームギアと、前記枠体に回転かつ直動自在に設けられ、前記第１ウォームギアの第１軸方向と直交する第２軸方向に沿って位置する軸と、前記軸上に設けられ、前記第１ウォームギアと噛合する平歯車と、前記軸上に設けられ、前記平歯車とは離間して位置する第２ウォームギアと、前記枠体内に設けられ、前記第２軸方向に対して直交する前記第１軸方向に沿う軸方向を有するウォームホイールと、を用い、前記サーボモータにより回転する前記第１ウォームギアの回転は前記平歯車を介して直交変換されて前記軸が回転し、前記軸と共に回転する前記第２ウォームギアが固定配置の前記ウォームホイールと噛合していることにより、前記軸は回転しつつ前記第２軸方向に沿って直動するようにした方法であり、また、前記軸の端部には、断面凹状をなす接続部材が設けられ、前記接続部材は、前記軸に対して連れ回りしないようにした方法であり、また、前記軸の両端部は、前記枠体の両側板から外方へ貫通・突出している方法であり、また、前記両側板には、ボールスプラインからなる軸受が設けられ、前記軸は、前記各軸受を貫通している方法である。

0007

本発明によるウォームギアを用いた直動アクチュエータ及びその直動方法は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、第１ウォームギアと平歯車の組合せ、及び、第２ウォームギアとウォームホイールの組合せの２段の減速が可能となり、大減速が可能で安価で単純構造の直動アクチュエータを得ることができる。
また、前述の減速構造であることにより、モータ停止、システムダウン等の異常時においても、軸の絶縁位置を保持することができる。
また、軸の端部に接続された接続部材が軸に対して連れ回りしないように構成されているため、接続部材は回転しない状態で第２軸方向に沿う直動のみを行うことができる。

0008

本発明によるウォームギアを用いた直動アクチュエータを示す断面図である。
図１の要部の平面構成図である。
図１の右側面図である。
図１の左側面図である。
従来構成を示す外観図である。
図５のＡ−Ａ断面図である。

0009

本発明は、一対のウォームギアと平歯車とウォームホイールを用い、直交変換によって軸を回転しつつ直動させるようにしたウォームギアを用いた直動アクチュエータ及びその直動方法を提供することを目的とする。

0010

以下、図面と共に本発明によるウォームギアを用いた直動アクチュエータ及びその直動方法の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分には、同一符号を付して説明する。
図１において、符号１で示されるものは、全体形状が箱又は枠状をなす四角形の枠体であり、この枠体１の図で見て頂板１ａにはサーボモータ２が設けられ、このサーボモータ２は周知の制御部１００によってその回転動作を正確に制御することができるように構成されている。

0011

前記枠体１の両側に設けられた一対の側板１ｂ，１ｃには、ボールスプラインからなる軸受１６,１７が各々設けられている。
前記各側板１ｂ，１ｃ間には、前記各軸受１６,１７を貫通して１本の軸６が外側に突出する状態で配設され、回転しつつ第２軸方向Ｂに沿って直動できるように構成されている。

0012

前記軸６の両端、すなわち、各端部６ａ，６ｂは、前記各軸受１６,１７を貫通し、かつ、各軸受１６,１７及び各側板１ｂ，１ｃの外側に突出して位置している。
前記各端部６ａ，６ｂには、断面凹状をなす接続部材６Ａ，６Ｂが嵌め込まれ、前記軸６が回転（自転）しつつ直動している状態でも、前記各端部６ａ，６ｂは各孔部６ａＡ，６ｂＢ内で面同士が空回りするように構成されている。従って、前記各接続部材６Ａ，６Ｂは、前記軸６に対して、連れ回りすることなく、非回転状態で第２軸方向Ｂに沿って直動することができるように構成されている。

0013

前記軸６上には、互いに所定距離だけ離間した状態で、平歯車７０と第２ウォームギア７１が配設されている。
前記サーボモータ２の回転軸２Ａは、前記軸６の第２軸方向Ｂに対して直交する第１軸方向Ａに沿って延設され、前記回転軸２Ａ上に設けられた第１ウォームギア７２は前記平歯車７０と噛合している。

0014

前記平歯車７０と第１ウォームギア７２とは、図２に示されているように、前記第１ウォームギア７２の回転が平歯車７０に噛合していることにより、回転が直交変換され、前記第１ウォームギア７２の回転によって前記軸６が回転（自転）するように構成されている。

0015

前記枠体１の頂板１ａの下面１ａＡには、回転自在なウームホイール７３を有する軸体７４が固定され、前記ウォームホイール７３が前記第２ウォームギア７１に噛合している。
前記第２ウォームギア７１が前記ウォームホイール７３と噛合した状態で前記軸６と共に回転することにより、前記ウォームホイール７３は、枠体１に固定状態で回転するのみであるため、前記軸６が回転しつつ第２軸方向Ｂに沿って直動することができるように、回転・直動可能に構成されている。従って、前述のように、軸６が直動する場合は、平歯車７０が、第１ウォームギア７２に対して滑ることになる。

0016

従って、前述の構成において、前記制御部１００を介して前記サーボモータ２の回転軸２Ａを回転させると、前記回転軸２Ａの回転は、前記第１ウォームギア７２と前記平歯車７０を介して直交変換されて前記軸６が回転し、この軸６の回転が前記第２ウォームギア７１と前記ウォームホイール７３を介して軸６の直動に変換されることによって、前記軸６の直動を得ることができる。

0017

尚、本発明によるウォームギアを用いた直動アクチュエータ及びその直動方法の要旨とするところは、次の通りである。
すなわち、枠体１に設けられたサーボモータ２と、前記枠体１内に回転自在に設けられ前記サーボモータ２の回転軸２Ａに接続された第１ウォームギア７２と、前記枠体１に回転かつ直動自在に設けられ、前記第１ウォームギア７２の第１軸方向Ａと直交する第２軸方向Ｂに沿って位置する軸６と、前記軸６上に設けられ、前記第１ウォームギア７２と噛合する平歯車７０と、前記軸６上に設けられ、前記平歯車７０とは離間して位置する第２ウォームギア７１と、前記枠体１内に設けられ、前記第２軸方向Ｂに対して直交する前記第１軸方向Ａに沿う軸方向を有するウォームホイール７３と、を備え、前記サーボモータ２により回転する前記第１ウォームギア７２の回転は前記平歯車７０を介して直交変換されて前記軸６が回転し、前記軸６と共に回転する前記第２ウォームギア７１が固定配置の前記ウォームホイール７３と噛合していることにより、前記軸６は回転しつつ前記第２軸方向Ｂに沿って直動するようにした構成と方法であり、また、前記軸６の端部６ａ,６ｂには、断面凹状をなす接続部材６Ａ,６Ｂが設けられ、前記接続部材６Ａ,６Ｂは、前記軸６に対して連れ回りしない構成と方法であり、また、前記軸６の両端部６ａ,６ｂは、前記枠体１の両側板１ｂ,１ｃから外方へ貫通・突出している構成と方法であり、また、前記両側板１ｂ,１ｃには、ボールスプラインからなる軸受１６，１７が設けられ、前記軸６は、前記各軸受１６，１７を貫通している構成と方法である。

0018

本発明によるウォームギアを用いた直動アクチュエータ及びその直動方法は、軸を回転させつつ直動させることができ、簡単な構造で安価に製作することができる。

0019

１枠体
１ａ頂板
１ｂ，１ｃ側板
１ａＡ 下面
２サーボモータ
２Ａ回転軸
６ 軸
６Ａ，６Ｂ接続部材
６ａＡ，６ｂＢ 孔部
１６,１７ボールスプライン（軸受）
Ａ 第１軸方向
Ｂ 第２軸方向
７０平歯車
７１ 第２ウォームギア
７２ 第１ウォームギア
７３ウォームホイール
７４ 軸体