JP5091958B2 - 送りネジ装置、リニアアクチュエータ及びリフト装置 - Google Patents
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Description
前記複数のローラを前記自転可能に支持し、外輪が前記ローラケージに支持される軸受と、
前記軸受を支持し、揺動軸周りに揺動可能に前記ローラケージに支持されるホルダとを有し、
該軸受の内輪と前記ローラとを一体部材で形成したことを特徴としている。
前記軸受の外輪の外周面の前記ネジ軸に近い側に突起を設け、前記ホルダが前記突起の前記ネジ軸に遠い側から当接することが好ましい。
前記軸受には円錐台の形状の複数のころが用いられ、前記ころは前記外輪の内周面上に周方向に略隙間なく配置され、隣接する前記ころ同士が接触可能であることが好ましい。
前記軸受の外輪を前記ホルダに螺着させるネジ部を設け、前記軸受と前記ローラを前記自転の軸方向に移動可能としたことが好ましい。
また、本発明の送りネジ装置を搭載したリニアアクチュエータ及びリフト装置であることを特徴としている。
まずは、ベースの実施形態の送りネジ装置20について説明する。図1〜4に、ベースの実施形態の送りネジ装置20の側面図(図1)、正面図(図2)、上面図(図3)、下面図(図4)を示す。送りネジ装置20は、図1に示すように台形状断面の螺旋溝1cが外周面に形成されたネジ軸1と、そのネジ軸1が端面2eから端面2fへの間を貫通するケージ(ローラケージ)2と、図2に示すようにネジ軸1の周方向には略等間隔の120度の間隔で、ネジ軸1の軸方向には螺旋溝1cのリードLの略三分の一の間隔ずつ互いにずらしてケージ2に装着された複数、例えば図2のように3個のメインローラ部組3a、3b、3cを有している。
図11に、本発明の第1の実施形態に係る送りネジ装置20の図5に相当する断面図を示す。第1の実施形態の送りネジ装置20が、ベースの実施形態の送りネジ装置20と異なる第1の点は、図5に示すメインローラ4と円錐コロ軸受5の軸受内輪5cとが一体化されて、メインローラ4’となっている点である。この一体化により、部品点数を削減でき、組立精度を向上させることができる。これにより、送りネジ装置20の信頼性も向上し、送りネジ装置20をリニアアクチュエータに用いた場合には、位置制御や推力制御などの制御精度の向上も実現することができる。
図12に、本発明の第2の実施形態に係る送りネジ装置に搭載されるメインローラ部組3a、3b、3cを、メインローラ4の回転軸方向から見た外観図を示す。第2の実施形態のメインローラ部組3a、3b、3cが、ベースの実施形態のメインローラ部組3a、3b、3cと異なる点は、複数の円錐コロ5aが、隣接する円錐コロ5aとの間に略隙間はないが、互いに転がりを干渉しない状態で、メインローラ4’と軸受外輪5b’の間に配置されている点である。複数の円錐コロ5aは、軸受外輪5b’の内周面上に周方向に略隙間なく配置され、隣接する円錐コロ5a同士が接触可能になっている。これに伴い、円錐コロ軸受5のリテーナを省いている。リテーナを省いた分、円錐ころ5aの数を増やせるので、メインローラ部組3a、3b、3cの構造を簡素化しつつ、同じ体格で大きな許容推力を得ることができる。
図13に、本発明の第3の実施形態に係る送りネジ装置に搭載されるメインローラ部組3a、3b、3cのみの図7に相当する断面図である。第3の実施形態のメインローラ部組3a、3b、3cが、第1の実施形態のメインローラ部組3a、3b、3cと異なる点は、メインローラ4’を、ホルダ6’’さらにはケージ2やネジ軸1に対して、回転軸Dの方向に移動可能とした点である。このために、ホルダ6’’と軸受外輪5b’の互いに対抗する両面に、ネジ部18を設けている。ネジ部18は、軸受外輪5b’をホルダ6’’に螺着させるとともに、軸受外輪5b’をホルダ6’’に対して回転軸Dの方向に移動可能にしている。
図14に、本発明の第4の実施形態に係るリニアアクチュエータ21の概略図を示す。リニアアクチュエータ21は、第1の実施形態から第3の実施形態で説明した送りネジ装置20を備えている。送りネジ装置20は、既に説明したように、ネジ軸1とケージ2を有している。リニアアクチュエータ21は、送りネジ装置20の他に、モータ22と、リニアスライダ(外筒)23と、伸縮腕(内筒)24とを有している。モータ22の回転軸(図示省略)に、ネジ軸1が両方の軸心が同一となるように、連結されており、モータ22の筐体(図示省略)に、リニアスライダ(外筒)23が固定され、リニアスライダ(外筒)23は、その筒の内部においてケージ2をネジ軸1の軸方向にスライド可能にしている。そして、モータ22が回転すると、ネジ軸1も回転し、ネジ軸1とケージ2とが相対的に回転することで、ネジ軸1とケージ2の間に相対的なネジ軸1の軸方向の直動運動が生じ、ケージ2は、リニアスライダ(外筒)23の筒内部を、ネジ軸1の軸方向にスライドする。ケージ2には、伸縮腕(内筒)24が取り付けられており、ケージ2のスライドに応じて、リニアスライダ(外筒)23から外に露出される伸縮腕(内筒)24の長さが変わる。こうして、リニアアクチュエータ21の軸方向の長さを伸縮することができる。
図15に、本発明の第5の実施形態に係るショベル(リフト装置、建設機械)29を示す。第5の実施形態のショベル29は、第4の実施形態のリニアアクチュエータ21と同じ構造の複数のリニアアクチュエータ21a〜21cを備えている。ショベル29は、リニアアクチュエータ21a〜21cの他に、バケット25と、アーム26と、ブーム27と、上部旋回体28を有している。バケット25は、アーム26に対して回転可能に直接連結され、さらに、リニアアクチュエータ21aを介して間接的に連結されている。リニアアクチュエータ21aが伸縮することで、バケット25は、アーム26に対して回動することができる。アーム26は、ブーム27に対して回転可能に直接連結され、さらに、リニアアクチュエータ21bを介して間接的に連結されている。リニアアクチュエータ21bが伸縮することで、アーム26は、ブーム27に対して回動することができる。ブーム27は、上部旋回体28に対して回転可能に直接連結され、さらに、リニアアクチュエータ21cを介して間接的に連結されている。リニアアクチュエータ21cが伸縮することで、ブーム27は、上部旋回体28に対して回動することができる。上部旋回体28は、下部走行体(図示省略)上に旋回可能に設けられている。なお、ショベル29を例に説明したが、同様な、リニアアクチュエータ21、21a〜21cが必要な機器に対しても採用が可能であり、例として、建設機械や射出成型機などの昇降動作を伴うリフト装置や、水平動作を伴うあらゆる装置に活用できる。
1a、1b フランク面
1c 螺旋溝
1d ネジ山
2 ケージ(ローラケージ)
2a 揺動ピン穴
2b 補助ローラ挿入孔
2d 円弧状切欠
2e、2f 端面
3a、3b、3c メインローラ部組
4 メインローラ
4a 転動面
4b 端面
4c 鉤部
5 円錐コロ軸受
5a 円錐コロ
5b 軸受外輪
5c 軸受内輪
5d 突起部
6 ホルダ(メインローラホルダ)
6a 揺動ピン穴
6b 突起
6c 段差部
7 揺動ピン
8 補助ローラ部組
10 アジャストナット
11 ロックナット
12 補助ローラ
13 ニードル(ニードルコロ)
14 補助ローラ軸
15 補助ローラホルダ
16 固定ナット
17 固定ナット
18 ネジ部
20 送りネジ装置
21、21a、21b、21c リニアアクチュエータ
22 モータ
23 リニアスライダ(外筒)
24 伸縮腕(内筒)
25 バケット
26 アーム
27 ブーム
28 上部旋回体
29 ショベル(リフト装置、建設機械)
Claims (11)
- 外周面に螺旋溝を形成したネジ軸と、前記螺旋溝に接触しながら公転可能な複数のローラと、該複数のローラを自転可能に支持するローラケージとを有し、前記ネジ軸と前記ローラケージとの相対的な回転運動と、前記ネジ軸と前記ローラケージの相対的な前記ネジ軸の軸方向の直動運動とを相互に変換する送りネジ装置において、
前記複数のローラを前記自転可能に支持し、外輪が前記ローラケージに支持される軸受と、
前記軸受を支持し、揺動軸周りに揺動可能に前記ローラケージに支持されるホルダとを有し、
該軸受の内輪と前記ローラとを一体部材で形成したことを特徴とする送りネジ装置。 - 前記軸受の外輪の外周面の前記ネジ軸に近い側に突起を設け、前記ホルダが前記突起の前記ネジ軸に遠い側から当接することを特徴とする請求項1に記載の送りネジ装置。
- 前記軸受には円錐台の形状の複数のころが用いられ、前記ころは前記外輪の内周面上に周方向に略隙間なく配置され、隣接する前記ころ同士が接触可能であることを特徴とする請求項1に記載の送りネジ装置。
- 前記軸受の外輪を前記ホルダに螺着させるネジ部を設け、前記軸受と前記ローラを前記自転の軸方向に移動可能としたことを特徴とする請求項1に記載の送りネジ装置。
- 前記ローラは円錐台の側壁形状部を有し、前記ローラの円錐台の側壁形状部は前記ネジ軸のフランク面と線状の接触区間で接触することが可能であり、
ローラとネジ軸の接触部が前記線状の接触区間の一端側に偏位すると、前記接触部を介して前記ローラに作用する力によって前記揺動軸周りに前記ホルダを回動させる回転モーメントが発生し、前記接触区間の他端側において前記ローラを前記ネジ軸に近づける方向に前記ホルダを回動させることを特徴とする請求項1に記載の送りネジ装置。 - 前記ローラは円錐台の側壁形状部を有し、前記ローラの円錐台の側壁形状部は前記ネジ軸のフランク面と線状の接触区間で接触することが可能であり、
前記揺動軸は、前記線状の接触区間内の一点を含み前記ネジ軸と中心軸を共有する架空円筒面上にあって前記ネジ軸と同一のリードを有し前記一点を通る代表螺旋と前記一点において直交する平面に対してほぼ直交し、
前記揺動軸と前記平面との交点は、前記平面内にあって前記一点を通り前記線状の接触区間とほぼ直交する線分上またはその近傍にあることを特徴とする請求項1又は請求項5に記載の送りネジ装置。 - 前記ローラの中心軸は、前記線状の接触区間内の一点を含み前記ネジ軸と中心軸を共有する架空円筒面上にあって前記ネジ軸と同一のリードを有し前記一点を通る代表螺旋と前記一点において直交する平面とほぼ平行であり、
かつ、前記ローラの中心軸は、前記ネジ軸の径方向に対して前記接触区間側に傾斜しており、
前記ネジ軸の螺旋溝は中心軸に向かって溝幅の小さくなる台形状断面の螺旋溝であり、
前記螺旋溝のフランク面に接触して転動する前記ローラの転動面は、前記ローラの中心軸に沿って前記ネジ軸の中心軸に近づくにしたがって軸直角断面の外周径が減少する略円錐台側面形状であることを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の送りネジ装置。 - 前記ネジ軸の螺旋溝が、台形状断面を有し、
前記螺旋溝において互いに対向している2つのフランク面の一方を転動する前記ローラの数が3個であることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の送りネジ装置。 - 前記ローラが転動する前記フランク面と対向したもう一方のフランク面を転動する補助ローラを複数有し、該補助ローラの自転軸は前記ローラケージに固定されており、
さらに、前記ローラケージに固定された前記自転軸の固定位置を移動させることが可能な補助ローラ位置調整機能を有しており、前記補助ローラ位置調整機能によって前記ネジ軸と前記補助ローラとの間の前記ネジ軸の軸方向および半径方向のバックラッシの調整が可能であることを特徴とする請求項8に記載の送りネジ装置。 - 請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の送りネジ装置を備え、
前記ネジ軸と前記ローラケージとを相対的に回転させて、前記ネジ軸と前記ローラケージの間に相対的な前記ネジ軸の軸方向の直動運動を生成させることを特徴とするリニアアクチュエータ。 - 請求項10に記載のリニアアクチュエータを備えることを特徴とするリフト装置。
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