力保持機能付きリニアアクチュエータ
【課題】機械的に力を保持可能とすることにより、必要に応じてモータをオフして省エネルギーを実現し得る力保持機能付きリニアアクチュエータを提供する。
【解決手段】移動シリンダ２０を、力を加える対象物に係合させ、モータ３０を回転させることによりボールねじ機構４０を介して、移動シリンダ２０をベース部材１０に対して直線移動させて対象物に加える力を調整する構成で、前記ボールねじ機構４０の回転駆動系に、正回転を許容し、かつ逆回転を阻止する逆転防止機構６０を設け、逆転防止機構６０により、モータ３０がオフした状態で、対象物に加えている力の反力として移動側部材２０からボールねじ機構３０の回転系に伝達される逆回転力を保持可能としたことを特徴とする。
【解決手段】移動シリンダ２０を、力を加える対象物に係合させ、モータ３０を回転させることによりボールねじ機構４０を介して、移動シリンダ２０をベース部材１０に対して直線移動させて対象物に加える力を調整する構成で、前記ボールねじ機構４０の回転駆動系に、正回転を許容し、かつ逆回転を阻止する逆転防止機構６０を設け、逆転防止機構６０により、モータ３０がオフした状態で、対象物に加えている力の反力として移動側部材２０からボールねじ機構３０の回転系に伝達される逆回転力を保持可能としたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえばカットソーのテンション調整等に利用可能なリニアアクチュエータに関し、特に力を保持する力保持機能の付いたリニアアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のテンション調整用に用いられるリニアアクチュエータとしては、たとえば、特許文献１に記載のようなものが知られている。
すなわち、固定側部材に設けられるモータの回転運動を移動側部材の相対的な直線運動に変換して移動側部材を直線移動させる運動変換機構を有しており、移動側部材を、対象物に係合させ、モータを回転させることにより、移動側部材を固定側部材に対して直線移動させて対象物を変位させ、対象物に加える力を調整する構成となっている。
【０００３】
運動変換機構としては、効率の高いボールねじ機構が用いられるが、ボールねじ機構の場合は、軸方向力が回転力に変換される逆作動があるために、リニアアクチュエータでテンションを一定に維持するためには、逆作動力を保持するために、電動モータを常時オンとする必要があり、電力が無駄に消費されてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−００８１９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記した従来技術の問題点を解決するためになされたもので、逆作動力を機械的保持可能とすることにより、必要に応じてモータをオフして省エネルギーを実現し得る力保持機能付きリニアアクチュエータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、相対的に直線移動自在に組み付けられる２部材と、
該２部材のうちの一方の部材を固定して固定側部材とし、他方の部材を前記固定側部材に対して直線方向に移動する移動側部材とすると、前記固定側部材と移動側部材のうちの一方の部材側に設けられるモータの回転運動を他方の部材の相対的な直線運動に変換して前記移動側部材を固定側部材に対して直線移動させる運動変換機構と、を有し、
前記移動側部材を、力を加える対象物に係合させ、前記モータを回転させることにより前記移動側部材を固定側部材に対して直線移動させて対象物に加える力を調整する構成となっており、
前記運動変換機構にモータ側から入力される回転運動方向として、前記運動変換機構を介して前記対象物に加える力を増大させる方向を正回転方向とすると、前記運動変換機構のモータ側の回転機構に、正回転を許容し、かつ逆回転を阻止する逆転防止機構を設け、
該逆転防止機構により、モータがオフした状態で、前記対象物に加えている力の反力として前記移動側部材から運動変換機構の回転機構に伝達される逆作動力を保持可能としたことを特徴とする。
【０００７】
前記対象物に作用する力が予め設定された力に達するとモータを自動的にオフする制御手段を有する構成としてもよい。
直線運動機構の回転部分と回転防止機構との間に、トルクを軽減させる減速機構を設け
てもよい。
また、対象物に加える力を検出する力検出手段を設けてもよい。
また、力検出手段は、前記対象物に加える力の反力として、前記移動側部材から運動変換機構を介して固定側部材に至るまでの力伝達経路に作用する内力を検出する構成とすることができる。
この力検出手段は、対象物に加える力の反力に応じて弾性変形して軸方向に伸縮する弾性変形部と、弾性変形部の伸縮量を検知する伸縮量検知部と備えた構成としてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、逆転防止機構によって逆作動力を機械的に保持することができるので、モータを駆動する必要の無いときにはモータをオフしておけばよく、消費エネルギーを低減することができる。
所定の力に達するとモータをオフする構成としておけば、消費エネルギーを低減しつつ、対象物に加える力を所定の力に保持することができる。
さらに、減速機構を介して逆転防止機構に逆作動力を伝達すれば、逆転防止機構によって保持する力を大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は本発明の実施の形態１に係る力検出機能付きリニアアクチュエータを示すもので、(Ａ)は平面図、(Ｂ)は正面図である。
【図２】図２（Ａ）は図１の装置を先端側から見た側面図、（Ｂ）は図１の装置の逆回転防止機構の一例を示す図である。
【図３】図３は図１の装置の近接スイッチと対象物間の関係を示す図、（Ｂ）は近接スイッチのオン・オフタイミングを示す模式的に示す図、（Ｃ）はモータの制御フローを示す図である。
【図４】図４（Ａ）は図１の力検出機能付きリニアアクチュエータをテンション調整装置に適用した構成の全体構成例を示す図、(Ｂ)は逆回転防止機構の他の配置例を示す概略図、（Ｃ）は図４に示す実施の形態２に係る逆転防止機構を示す図である。
【図５】図５は本発明の実施の形態２に係る力検出機能付きリニアアクチュエータの他の実施形態を示すもので、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は背面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
[実施の形態１]
図１及び図２は、本発明の実施の形態１に係る力保持機能付きリニアアクチュエータの構成を示している。
図において、１は力保持機能付きリニアアクチュエータ全体を示すもので、この力保持機能付きリニアアクチュエータ１は、相対的に直線移動自在に組み付けられる２部材として、ベース部材１０と、移動シリンダ２０とを有している。この実施の形態では、ベース部材１０が基盤等に固定される固定側部材であり、移動シリンダ２０が移動側部材である。
【００１１】
ベース部材１０と移動シリンダ２０の間には、モータ３０の回転運動を直線運動に変換する運動変換機構としてのボールねじ機構４０が設けられている。この実施例では、ベース部材１０にモータ３０が設けられ、ボールねじ機構４０によって、モータ３０の回転運動を移動シリンダ２０の相対的な直線運動に変換して移動シリンダ２０をベース部材１０に対して直線移動させるようになっている。
そして、移動シリンダ２０を、力を加える対象物１００に係合させ、モータ３０を回転させることにより、移動シリンダ２０をベース部材１０に対して直線移動させて対象物１００に加える力を調整する構成となっている。
【００１２】
ベース部材１０は、ボールねじ機構４０の軸方向に延びるコ字型断面の長尺部材で、板状のベース底壁１１と、ベース底壁１１の左右側縁に沿って立ち上がる一対の側壁１２，１３とを備えている。
移動シリンダ２０は、ベース部材１０に、直線案内機構５０を介して直線方向に移動自在に組み付けられている。直線案内機構５０は、ベース部材１０のベース底壁１１の中央に固定される一本の軌道レール５１と、軌道レール５１に対して不図示のボール等の転動体を介して移動自在に組み付けられる一つの移動ブロック５２とを備えた直線転がり案内装置が用いられている。この直線案内機構５０に案内されて移動シリンダ２０は直線方向に移動される。
【００１３】
移動シリンダ２０は、内部にボールねじ機構４０のボールねじ軸４１がほぼ全長にわたって挿入可能な長さを有する中空の収納空間２１を備えた円筒状部材で、その側面が直線運動案内機構５０の移動ブロック５２に固定されている。
この移動シリンダ２０が対象物１００に向かって近づく方向を前進方向、対象物１００から後退して遠ざかる方向を後退方向とすると、後方向の端部には円板状の後端壁２２が設けられ、後端壁２２にナット４２が固定されている。ナット４２は、ナット本体４２ａが後端壁２２に設けられた孔から収納空間２１内に挿入され、ナット４２の後端のフランジ部４２ｂが後端壁２２に固定されている。これにより、ナット４２は、移動シリンダ２０を介して直線運動案内機構５０の移動ブロック５２に固定され、回転方向には移動不能となり、移動シリンダ２０と共に軸方向にのみ移動可能可能に構成される。また、移動シリンダ２０の前端は、円板状の前端壁２３が設けられている。
【００１４】
ボールねじ機構４０のボールねじ軸４１とボールナット４２は、不図示のボールを介して互いに螺合する構成となっている。移動シリンダ２０の中空孔に挿入されるボールねじ軸４１は、その後端部がナット４２の後端から後方に突出し、軸端部がベース部材１０上に取り付けられた軸受台１４に、回転軸受１５を介して、回転自在に支持されている。一方、移動シリンダ２０の中空空間２１内に挿入されている部分は、前端部が自由状態で挿入されており、ボールナット４２が固定される移動シリンダ２０を支持する直線案内機構５０を介して、ボールナット４２及び移動シリンダ２０の中心軸と同軸的に位置決めされた状態で組み付けられている。
一方、軸受台１５から後方に突出する軸端部４１ａが、カップリング１６を介してモータ３０の出力軸３１に作動連結されている。
【００１５】
モータ３０は電動のギヤードモータであり、モータ本体３２と、内部に歯車減速機３３を備えたギヤボックス３４を有し、出力軸３１がギヤボックス３４から突出している。この歯車減速機３３による減速比は、たとえば、５０：１に構成されている。歯車減速機３３の構成は特に限定されない。
モータ３０は、ギヤボックス３４に設けられた取付けブラケット３５を介してベース部材１０のベース底壁１１に固定されている。モータ３０の出力軸３１とボールねじ軸４１は一直線上に同軸的に位置決めされている。
【００１６】
ボールねじ機構４０の回転部分であるボールねじ軸４１にモータ３０側から入力される回転運動方向として、ボールねじ機構４０を介して対象物１００に加える力を増大させる方向を正回転方向Ａとすると、ボールねじ機構４０の減速機構３３の上流側に、ボールねじ機構４０の回転部分であるボールねじ軸４１の正回転を許容し、かつ逆回転を阻止する逆転防止機構６０が設けられている。
この逆転防止機構６０により、モータ３０がオフした状態で、対象物１００に加えている力の反力として移動シリンダ２０に固定されたボールナット４２からボールねじ機構４０の回転部分であるボールねじ軸４１に伝達される逆作動力を保持可能としている。
【００１７】
この逆転防止機構６０は、ボールねじ機構４０への入力側の回転駆動系に設けられるもので、この実施の形態では、モータ本体３２後方に突出するロータ軸３６に取り付けられている。すなわち、ボールねじ機構４０のボールねじ軸４１に対して減速機構３３の上流側に配置されることになる。
この実施の形態では、モータ３０としてギヤードモータを用いているので、モータ本体３２の後方に設けているが、減速機構３３の上流側に配置していればよく、図４（Ｂ）に示すように、減速機構の無いモータ１３０の場合、減速機構１３３とモータ１３０の間に配置するようにすることもできる。
【００１８】
逆転防止機構６０は、たとえば、図２（Ｂ）に示すような、ラチェット機構が適用される。すなわち、電動モータ３０のロータ軸３６に連結されるラチェット歯車６１と、ラチェット歯車６１の歯に係合する揺動自在の爪６２とを備えている。ラチェット歯車６１の歯は周方向に沿って一方に傾けられており、一方向の回転方向（正回転方向Ａ）には、爪６２は歯に噛み合うことなく回転を許容し、他方向の回転方向（逆回転方向Ｂ）には、爪６２は歯の側面に噛み合って回転を阻止する一方向クラッチ機構を構成している。
【００１９】
このラチェット機構は一例であって、逆転防止機構６０としては、逆転を防止する構造であればよく、たとえば、爪が歯車に対して単に係合して逆転を防止し、正回転方向には爪が離脱するような構成となっていてもよいし、逆転を阻止する構成であれば、他の種々構成が採用可能である。
【００２０】
一方、移動シリンダ２０の前端壁２３には、対象物１００に加える力を検出するための力検出部７０が設けられ、この力検出部７０からの検出信号が、電動モータ３０の制御部８０に入力され、制御部８０によって電動モータ３０の駆動が制御される。制御部８０は、たとえばコンピュータ処理であり、力検出部７０からの信号を読み込んで、メモリに予め記憶されたプログラムに基づいて、演算処理され、モータ３０のオン・オフ制御をおこなうようになっている。
この力検出部７０は、対象物１００に加える力の反力に応じて軸方向に弾性変形する弾性変形部としての検出ばね７１と、この検出ばね７１の伸縮量を検知する伸縮量検知部としての近接スイッチ７２とを備えている。
【００２１】
検出ばね７１は、図示例ではコイルばねが用いられ、一端が移動シリンダ２０の前端壁２３に固定され、対象物１００に係合する係合端部が自由端となっている。また、この移動シリンダ２０の前端壁２３には、近接スイッチ７２がスイッチ支持部７３を介して取り付けられている。近接スイッチ７２は、検出ばね７１の係合端が係合する対象物１００の端面に対向するように配置されている。この近接スイッチ７２は、自由状態の検出ばね７１の係合端よりも所定距離だけ前端壁２３に近い位置に配置されている。
【００２２】
図３（Ａ）、（Ｂ）には、近接スイッチ７２のオン・オフするタイミング、（Ｃ）には、モータの制御フローが示されている。
すなわち、対象物１００に加えた力の反力が所定値より小さい場合には、検出ばね７１の弾性変形量は小さく、近接スイッチ７２と対象物１００間の距離は離れていて近接スイッチ７２はオフ状態である。この状態では、電動モータ３０はオン状態に保持され、ボールねじ軸４１が正作動方向Ａに駆動され、移動シリンダ２０を前進させる。この移動シリンダ２０によって対象物１００が押され、その反力が増大し、検出ばね６１の圧縮量が大きくなって、対象物１００が徐々に近接スイッチ７２に近づいていく。
押圧力の反力Ｆが所定の大きさ（ＦＢ）に達して、近接スイッチ７２と対象物１００間の距離が所定距離ｘｂまで近づくと、近接スイッチ７２がオンとなり、検出信号をモータ３０の制御部８０に送信し、検出信号に基づいて、モータ３０への通電をオフとする。
【００２３】
このように対象物１００からの反力が所定値に達してモータ３０がオフとなった状態では、ボールねじ機構４０のボールねじ軸４１に作用する逆作動トルクは、モータ３０の出力軸３１から減速機構３３を通じて逆転防止機構６０に伝達され、逆転防止機構６０によって保持される。この逆転防止機構６０に作用する逆作動トルクは、減速機構３３の減速比に対応して小さく、小さい力で対象物１００に加えている力を機械的に保持することができる。
【００２４】
経時変化によって対象物１００からの押圧反力が低下すると、リニアアクチュエータの力検出部７０において近接スイッチ７２と対象物１００間の距離が再び離れ、押圧反力がＦＡまで低下して近接スイッチ７２と対象物１００間の距離が所定距離ｘａまで離れると、近接スイッチ７２がオフとなる。このオフ信号が制御部８０に送られ、制御部８０によってモータ３０がオンされる。モータ３０の再回転によって移動シリンダ２０が前進して押圧力が所定の大きさＦＢまで増大し（図３（Ｂ）参照）、所定距離ｘｂに達すると、近接スイッチ７２がオンとなり、再びモータ３０をオフさせる。この動作を繰り返して、所定範囲の押圧力を維持する。
近接スイッチ７２にはヒステリシスがあり、オン、オフする距離が異なっている。たとえば、４ｔで、ｘａが１．６ｍｍとなってオフ、３．９５ｔで、ｘｂが８ｍｍでオフとなるように設定されている。
【００２５】
この近接スイッチ７２は、予め定められた所定の伸縮量に達したかどうかを検知するものであるが、近接スイッチ７２に限定されるものではなく、機械的なスイッチであってもよい。また、リニアスケールのように伸縮量を連続的に検出し、制御部８０で所定の伸縮量に達したかどうかを演算するようにしてもよい。
【００２６】
なお、力検出部７０の設置位置としては、移動シリンダ２０の前端壁２３に限るものではなく、対象物１００に加える力の反力として、移動シリンダ２０から運動変換機構４０を介してベース部材１０に至るまでの軸力の力伝達経路のいずれかに設ければよい。
なお、力検出部７０として機械的なスイッチやセンサを設けるのではなく、モータ３０への制御電流を読み込み、制御部８０において負荷トルクを演算し、負荷トルクから移動シリンダ２０によって加えている力を演算するようにしてもよい。
【００２７】
図４（Ａ）には、この力保持機能付きリニアアクチュエータを、バンドソーのテンション調整装置に適用した例を示している。
図示例では、可撓性で無端状のバンドソー１０３がテンションローラ１０１と固定ローラ１０２間に巻き掛けられ、テンションローラ１０１を固定ローラ１０２との間隔を広げる方向に移動させることにより、バンドソー１０３のテンションを増大させる構成となっており、このテンションローラ１０１の支持部材１０１ａが、図１の対象物１００に相当する。
【００２８】
[実施の形態２]
図５には、本発明の実施の形態２に係る力保持機能付きリニアアクチュエータを示している。以下の説明では、主として上記実施の形態１と異なる点のみを説明し、同一の構成部分については同一の符号を付して説明する。
【００２９】
上記実施の形態１では、モータ３０とボールねじ機構４０を直列配置としているが、この実施の形態２では、モータ３０とボールねじ機構４０を並列配置とし、全長を短くしている点と、対象物２００に加える力が引張り力となっている点で相違している。
すなわち、この実施の形態では、モータ３０の出力軸３１と、ボールねじ軸４１の軸端部４１ａ間が、動力伝達機構１１０を介して連結されている。この例では、伝動ベルトあ
るいはチェイン等の巻き掛け伝動部材１１１が、出力軸３１及びボールねじ軸４１に装着されたプーリーやスプロケット等の伝動輪に巻き掛けられている。もちろん、動力伝達機構１１０としては、歯車等の駆動伝達系を利用してもよい。
【００３０】
一方、移動シリンダ２０の前端壁２３には、図示例では、力検出部１７０を備えた引張りアタッチメント９０が設けられている。この引張りアタッチメント９０は、移動シリンダ２０の前端壁２３に出没する引張り軸９１と、引張り軸９１の収納空間２１内に挿入される挿入端から張り出すフランジ部９２と、を備えている。引張り軸９１には、ねじ９１ａが切られており、対象物にねじ連結される構成となっている。もちろん、ねじ９１ａに限定されるものではなく、要するに引張り力を加えることができる構成であれば、フック形状等、種々の構成を採用することができる。
力検出部１７０は、移動シリンダ２０の収納空間２１内において、フランジ部９２と前端壁２３間に介装される検出ばね１７１と、フランジ部９２に対向して配置される近接スイッチ１７２とを備えている。
【００３１】
検出ばね１７１はコイルスプリングであり、移動シリンダ２０を後退させて対象物２００に引張り力を加えると、その反力によって検出ばね１７１が収縮し、フランジ部９２が前端壁２３に近づく。このフランジ部９２の位置を近接スイッチ１７２で検出し、フランジ部９２が前端壁２３に所定量近づくと、近接スイッチ１７２がオンとなる。
この実施の形態２では、モータ３０を回転させることにより移動シリンダ２０をベース部材１０に対して直線移動させて対象物２００に加える引っ張り力が調整される。
ボールねじ機構４０にモータ３０側から入力される回転運動方向としては、実施の形態１とは逆に、ボールねじ機構４０を介して対象物２００に加える引っ張り力を増大させる方向が正回転方向であり、逆転防止機構１６０は、引っ張り力を増大させるボールねじ軸４１の正回転を許容し、かつ逆回転を阻止するようになっている。
【００３２】
図４（Ｄ）には、逆転防止機構１６０の概略構成が示されている。
この逆転防止機構１６０は、逆転防止状態を解除する解除機構が設けられた例で、ラチェット歯車１６１と、このラチェット歯車１６１を挟むように互いに平行に一対設けられる第１爪レバー１６２と第２爪レバー１６３とを備えている。第１爪レバー１６２と第２爪レバー１６３は、同じ側の端部が回転自在に支持され、中途部に設けられた第１爪１６２ａと第２爪１６３ａラチェット歯車１６１側に押し付ける方向に常時付勢する付勢ばね１６４で連結されている。
【００３３】
また、第１爪レバー１６２と第２爪レバー１６３間には、第１爪レバー１６２と第２爪レバー１６３の間隔を広げる方向に駆動するソレノイド１６５，１６６が設けられ、ソレノイド１６５，１６６によって第１爪レバー１６２と第２爪レバー１６３を押し広げて係合状態を解除する。この対向する各第１爪１６２ａと第２爪１６３ａの向きは、互いに逆向きになっている。
ラチェット歯車１６１の外周には、鋸刃状に周方向一方の係合面には爪が引っ掛かって回転を阻止し、他方の係合面には爪が引っ掛からないように構成され、係合した状態で、一方向の回転を許容し、他方向の回転を阻止するように構成されている。
そして、ソレノイド１６５、１６６によって、ラチェット歯車１６１のロック状態を電気的に解除できるように構成されている。解除機構としては、ソレノイドに限定されず、手動によって解除できるようにしておいてもよい。
【００３４】
この実施の形態２でも、逆転防止機構１６０により、モータ３０がオフした状態で、対象物２００に加えている力の反力として移動シリンダ２０からボールねじ機構４０の回転部分であるボールねじ軸４１に伝達される逆作動力を保持可能となっている。
なお、上記実施の形態１では、圧縮力を加える場合について、実施の形態２では引張り
力を加える例について説明したが、上記実施の形態１において、実施の形態２のように引張りアタッチメントを用いて引張り力を加える構成としてもよいし、実施の形態２において、実施の形態１のように圧縮力を加える構成とすることもできる。
【００３５】
また、実施の形態１では、モータ３０とボールねじ機構４０を直列配置としているが、実施の形態２のように並列配置としてもよいし、図４に示す実施の形態２において、図１に示すような直列配置してもよい。
【００３６】
また、上記各実施の形態では、モータのロータ軸側に逆転防止機構を連結する構成としたが、たとえば、減速ギアがついていないモータの場合、モータの出力側で、減速ギアとモータの間に配置してもよい。また、作用する力が小さい場合には、減速機構が無くてもよい。
【００３７】
さらに、上記各実施の形態では、固定側部材にモータを配置しているが、モータが移動側部材に取り付けられていてもよい。固定側部材と移動側部材は、相対的に直線移動する部分であり、いずれを固定側としてもよい。
また、上記各実施の形態では、ボールねじ機構のボールねじ軸を回転側として、ボールナット側を直線移動側として構成しているが、ボールナット側を回転側と、ボールねじ軸側を移動側として構成することも可能である。
【００３８】
さらに、運動変換機構としては、ボールねじ機構に限定されるものではなく、たとえば、ピニオンの回転運動をラックの直線運動に変換するようなラックとピニオンの組み合わせのように、モータ側に逆作動力が作用するような運動変換機構に広く適用することができる。
なお、上記実施の形態では、本発明の力保持機能付きリニアアクチュエータの使用例としてテンション調節装置に適用する場合を例示したが、テンション調節装置に限定されるものではなく、対象物に押圧力や引張り力を加え続けるような各種装置に広く適用可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１ リニアアクチュエータ
１０ ベース部材（固定側部材）
２０ 移動シリンダ（移動側部材）、２１ 収納空間
３０ モータ、３１ 出力軸、３２ モータ本体
３３ 減速機構、３４ ギヤボックス、３６ ロータ軸
４０ 運動変換機構、４１ ボールねじ軸、４２ ボールナット
５０ 直線運動案内機構、５１ 軌道レール、５２ 移動ブロック
６０ 逆転防止機構、６１ ラチェット歯車、６２ 爪
７０ 力検出部、７２ 近接スイッチ、
８０ 制御部
９０ アタッチメント、９１ 軸、９２ フランジ部
１００ 対象物
１１０ 動力伝達機構、１１１伝動部材
１３０ モータ、１３３ 減速機構
１６０ 逆転防止機構、１６１ ラチェット歯車、
１６２ 爪レバー、１６２ａ 爪
１６３ 爪レバー、１６３ａ 爪
１６５ ソレノイド（解除機構）
１７０ 力検出部、１７２ 近接スイッチ
２００ 対象物
Ａ 正回転方向
Ｂ 逆回転方向
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえばカットソーのテンション調整等に利用可能なリニアアクチュエータに関し、特に力を保持する力保持機能の付いたリニアアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のテンション調整用に用いられるリニアアクチュエータとしては、たとえば、特許文献１に記載のようなものが知られている。
すなわち、固定側部材に設けられるモータの回転運動を移動側部材の相対的な直線運動に変換して移動側部材を直線移動させる運動変換機構を有しており、移動側部材を、対象物に係合させ、モータを回転させることにより、移動側部材を固定側部材に対して直線移動させて対象物を変位させ、対象物に加える力を調整する構成となっている。
【０００３】
運動変換機構としては、効率の高いボールねじ機構が用いられるが、ボールねじ機構の場合は、軸方向力が回転力に変換される逆作動があるために、リニアアクチュエータでテンションを一定に維持するためには、逆作動力を保持するために、電動モータを常時オンとする必要があり、電力が無駄に消費されてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−００８１９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記した従来技術の問題点を解決するためになされたもので、逆作動力を機械的保持可能とすることにより、必要に応じてモータをオフして省エネルギーを実現し得る力保持機能付きリニアアクチュエータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、相対的に直線移動自在に組み付けられる２部材と、
該２部材のうちの一方の部材を固定して固定側部材とし、他方の部材を前記固定側部材に対して直線方向に移動する移動側部材とすると、前記固定側部材と移動側部材のうちの一方の部材側に設けられるモータの回転運動を他方の部材の相対的な直線運動に変換して前記移動側部材を固定側部材に対して直線移動させる運動変換機構と、を有し、
前記移動側部材を、力を加える対象物に係合させ、前記モータを回転させることにより前記移動側部材を固定側部材に対して直線移動させて対象物に加える力を調整する構成となっており、
前記運動変換機構にモータ側から入力される回転運動方向として、前記運動変換機構を介して前記対象物に加える力を増大させる方向を正回転方向とすると、前記運動変換機構のモータ側の回転機構に、正回転を許容し、かつ逆回転を阻止する逆転防止機構を設け、
該逆転防止機構により、モータがオフした状態で、前記対象物に加えている力の反力として前記移動側部材から運動変換機構の回転機構に伝達される逆作動力を保持可能としたことを特徴とする。
【０００７】
前記対象物に作用する力が予め設定された力に達するとモータを自動的にオフする制御手段を有する構成としてもよい。
直線運動機構の回転部分と回転防止機構との間に、トルクを軽減させる減速機構を設け
てもよい。
また、対象物に加える力を検出する力検出手段を設けてもよい。
また、力検出手段は、前記対象物に加える力の反力として、前記移動側部材から運動変換機構を介して固定側部材に至るまでの力伝達経路に作用する内力を検出する構成とすることができる。
この力検出手段は、対象物に加える力の反力に応じて弾性変形して軸方向に伸縮する弾性変形部と、弾性変形部の伸縮量を検知する伸縮量検知部と備えた構成としてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、逆転防止機構によって逆作動力を機械的に保持することができるので、モータを駆動する必要の無いときにはモータをオフしておけばよく、消費エネルギーを低減することができる。
所定の力に達するとモータをオフする構成としておけば、消費エネルギーを低減しつつ、対象物に加える力を所定の力に保持することができる。
さらに、減速機構を介して逆転防止機構に逆作動力を伝達すれば、逆転防止機構によって保持する力を大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は本発明の実施の形態１に係る力検出機能付きリニアアクチュエータを示すもので、(Ａ)は平面図、(Ｂ)は正面図である。
【図２】図２（Ａ）は図１の装置を先端側から見た側面図、（Ｂ）は図１の装置の逆回転防止機構の一例を示す図である。
【図３】図３は図１の装置の近接スイッチと対象物間の関係を示す図、（Ｂ）は近接スイッチのオン・オフタイミングを示す模式的に示す図、（Ｃ）はモータの制御フローを示す図である。
【図４】図４（Ａ）は図１の力検出機能付きリニアアクチュエータをテンション調整装置に適用した構成の全体構成例を示す図、(Ｂ)は逆回転防止機構の他の配置例を示す概略図、（Ｃ）は図４に示す実施の形態２に係る逆転防止機構を示す図である。
【図５】図５は本発明の実施の形態２に係る力検出機能付きリニアアクチュエータの他の実施形態を示すもので、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は背面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
[実施の形態１]
図１及び図２は、本発明の実施の形態１に係る力保持機能付きリニアアクチュエータの構成を示している。
図において、１は力保持機能付きリニアアクチュエータ全体を示すもので、この力保持機能付きリニアアクチュエータ１は、相対的に直線移動自在に組み付けられる２部材として、ベース部材１０と、移動シリンダ２０とを有している。この実施の形態では、ベース部材１０が基盤等に固定される固定側部材であり、移動シリンダ２０が移動側部材である。
【００１１】
ベース部材１０と移動シリンダ２０の間には、モータ３０の回転運動を直線運動に変換する運動変換機構としてのボールねじ機構４０が設けられている。この実施例では、ベース部材１０にモータ３０が設けられ、ボールねじ機構４０によって、モータ３０の回転運動を移動シリンダ２０の相対的な直線運動に変換して移動シリンダ２０をベース部材１０に対して直線移動させるようになっている。
そして、移動シリンダ２０を、力を加える対象物１００に係合させ、モータ３０を回転させることにより、移動シリンダ２０をベース部材１０に対して直線移動させて対象物１００に加える力を調整する構成となっている。
【００１２】
ベース部材１０は、ボールねじ機構４０の軸方向に延びるコ字型断面の長尺部材で、板状のベース底壁１１と、ベース底壁１１の左右側縁に沿って立ち上がる一対の側壁１２，１３とを備えている。
移動シリンダ２０は、ベース部材１０に、直線案内機構５０を介して直線方向に移動自在に組み付けられている。直線案内機構５０は、ベース部材１０のベース底壁１１の中央に固定される一本の軌道レール５１と、軌道レール５１に対して不図示のボール等の転動体を介して移動自在に組み付けられる一つの移動ブロック５２とを備えた直線転がり案内装置が用いられている。この直線案内機構５０に案内されて移動シリンダ２０は直線方向に移動される。
【００１３】
移動シリンダ２０は、内部にボールねじ機構４０のボールねじ軸４１がほぼ全長にわたって挿入可能な長さを有する中空の収納空間２１を備えた円筒状部材で、その側面が直線運動案内機構５０の移動ブロック５２に固定されている。
この移動シリンダ２０が対象物１００に向かって近づく方向を前進方向、対象物１００から後退して遠ざかる方向を後退方向とすると、後方向の端部には円板状の後端壁２２が設けられ、後端壁２２にナット４２が固定されている。ナット４２は、ナット本体４２ａが後端壁２２に設けられた孔から収納空間２１内に挿入され、ナット４２の後端のフランジ部４２ｂが後端壁２２に固定されている。これにより、ナット４２は、移動シリンダ２０を介して直線運動案内機構５０の移動ブロック５２に固定され、回転方向には移動不能となり、移動シリンダ２０と共に軸方向にのみ移動可能可能に構成される。また、移動シリンダ２０の前端は、円板状の前端壁２３が設けられている。
【００１４】
ボールねじ機構４０のボールねじ軸４１とボールナット４２は、不図示のボールを介して互いに螺合する構成となっている。移動シリンダ２０の中空孔に挿入されるボールねじ軸４１は、その後端部がナット４２の後端から後方に突出し、軸端部がベース部材１０上に取り付けられた軸受台１４に、回転軸受１５を介して、回転自在に支持されている。一方、移動シリンダ２０の中空空間２１内に挿入されている部分は、前端部が自由状態で挿入されており、ボールナット４２が固定される移動シリンダ２０を支持する直線案内機構５０を介して、ボールナット４２及び移動シリンダ２０の中心軸と同軸的に位置決めされた状態で組み付けられている。
一方、軸受台１５から後方に突出する軸端部４１ａが、カップリング１６を介してモータ３０の出力軸３１に作動連結されている。
【００１５】
モータ３０は電動のギヤードモータであり、モータ本体３２と、内部に歯車減速機３３を備えたギヤボックス３４を有し、出力軸３１がギヤボックス３４から突出している。この歯車減速機３３による減速比は、たとえば、５０：１に構成されている。歯車減速機３３の構成は特に限定されない。
モータ３０は、ギヤボックス３４に設けられた取付けブラケット３５を介してベース部材１０のベース底壁１１に固定されている。モータ３０の出力軸３１とボールねじ軸４１は一直線上に同軸的に位置決めされている。
【００１６】
ボールねじ機構４０の回転部分であるボールねじ軸４１にモータ３０側から入力される回転運動方向として、ボールねじ機構４０を介して対象物１００に加える力を増大させる方向を正回転方向Ａとすると、ボールねじ機構４０の減速機構３３の上流側に、ボールねじ機構４０の回転部分であるボールねじ軸４１の正回転を許容し、かつ逆回転を阻止する逆転防止機構６０が設けられている。
この逆転防止機構６０により、モータ３０がオフした状態で、対象物１００に加えている力の反力として移動シリンダ２０に固定されたボールナット４２からボールねじ機構４０の回転部分であるボールねじ軸４１に伝達される逆作動力を保持可能としている。
【００１７】
この逆転防止機構６０は、ボールねじ機構４０への入力側の回転駆動系に設けられるもので、この実施の形態では、モータ本体３２後方に突出するロータ軸３６に取り付けられている。すなわち、ボールねじ機構４０のボールねじ軸４１に対して減速機構３３の上流側に配置されることになる。
この実施の形態では、モータ３０としてギヤードモータを用いているので、モータ本体３２の後方に設けているが、減速機構３３の上流側に配置していればよく、図４（Ｂ）に示すように、減速機構の無いモータ１３０の場合、減速機構１３３とモータ１３０の間に配置するようにすることもできる。
【００１８】
逆転防止機構６０は、たとえば、図２（Ｂ）に示すような、ラチェット機構が適用される。すなわち、電動モータ３０のロータ軸３６に連結されるラチェット歯車６１と、ラチェット歯車６１の歯に係合する揺動自在の爪６２とを備えている。ラチェット歯車６１の歯は周方向に沿って一方に傾けられており、一方向の回転方向（正回転方向Ａ）には、爪６２は歯に噛み合うことなく回転を許容し、他方向の回転方向（逆回転方向Ｂ）には、爪６２は歯の側面に噛み合って回転を阻止する一方向クラッチ機構を構成している。
【００１９】
このラチェット機構は一例であって、逆転防止機構６０としては、逆転を防止する構造であればよく、たとえば、爪が歯車に対して単に係合して逆転を防止し、正回転方向には爪が離脱するような構成となっていてもよいし、逆転を阻止する構成であれば、他の種々構成が採用可能である。
【００２０】
一方、移動シリンダ２０の前端壁２３には、対象物１００に加える力を検出するための力検出部７０が設けられ、この力検出部７０からの検出信号が、電動モータ３０の制御部８０に入力され、制御部８０によって電動モータ３０の駆動が制御される。制御部８０は、たとえばコンピュータ処理であり、力検出部７０からの信号を読み込んで、メモリに予め記憶されたプログラムに基づいて、演算処理され、モータ３０のオン・オフ制御をおこなうようになっている。
この力検出部７０は、対象物１００に加える力の反力に応じて軸方向に弾性変形する弾性変形部としての検出ばね７１と、この検出ばね７１の伸縮量を検知する伸縮量検知部としての近接スイッチ７２とを備えている。
【００２１】
検出ばね７１は、図示例ではコイルばねが用いられ、一端が移動シリンダ２０の前端壁２３に固定され、対象物１００に係合する係合端部が自由端となっている。また、この移動シリンダ２０の前端壁２３には、近接スイッチ７２がスイッチ支持部７３を介して取り付けられている。近接スイッチ７２は、検出ばね７１の係合端が係合する対象物１００の端面に対向するように配置されている。この近接スイッチ７２は、自由状態の検出ばね７１の係合端よりも所定距離だけ前端壁２３に近い位置に配置されている。
【００２２】
図３（Ａ）、（Ｂ）には、近接スイッチ７２のオン・オフするタイミング、（Ｃ）には、モータの制御フローが示されている。
すなわち、対象物１００に加えた力の反力が所定値より小さい場合には、検出ばね７１の弾性変形量は小さく、近接スイッチ７２と対象物１００間の距離は離れていて近接スイッチ７２はオフ状態である。この状態では、電動モータ３０はオン状態に保持され、ボールねじ軸４１が正作動方向Ａに駆動され、移動シリンダ２０を前進させる。この移動シリンダ２０によって対象物１００が押され、その反力が増大し、検出ばね６１の圧縮量が大きくなって、対象物１００が徐々に近接スイッチ７２に近づいていく。
押圧力の反力Ｆが所定の大きさ（ＦＢ）に達して、近接スイッチ７２と対象物１００間の距離が所定距離ｘｂまで近づくと、近接スイッチ７２がオンとなり、検出信号をモータ３０の制御部８０に送信し、検出信号に基づいて、モータ３０への通電をオフとする。
【００２３】
このように対象物１００からの反力が所定値に達してモータ３０がオフとなった状態では、ボールねじ機構４０のボールねじ軸４１に作用する逆作動トルクは、モータ３０の出力軸３１から減速機構３３を通じて逆転防止機構６０に伝達され、逆転防止機構６０によって保持される。この逆転防止機構６０に作用する逆作動トルクは、減速機構３３の減速比に対応して小さく、小さい力で対象物１００に加えている力を機械的に保持することができる。
【００２４】
経時変化によって対象物１００からの押圧反力が低下すると、リニアアクチュエータの力検出部７０において近接スイッチ７２と対象物１００間の距離が再び離れ、押圧反力がＦＡまで低下して近接スイッチ７２と対象物１００間の距離が所定距離ｘａまで離れると、近接スイッチ７２がオフとなる。このオフ信号が制御部８０に送られ、制御部８０によってモータ３０がオンされる。モータ３０の再回転によって移動シリンダ２０が前進して押圧力が所定の大きさＦＢまで増大し（図３（Ｂ）参照）、所定距離ｘｂに達すると、近接スイッチ７２がオンとなり、再びモータ３０をオフさせる。この動作を繰り返して、所定範囲の押圧力を維持する。
近接スイッチ７２にはヒステリシスがあり、オン、オフする距離が異なっている。たとえば、４ｔで、ｘａが１．６ｍｍとなってオフ、３．９５ｔで、ｘｂが８ｍｍでオフとなるように設定されている。
【００２５】
この近接スイッチ７２は、予め定められた所定の伸縮量に達したかどうかを検知するものであるが、近接スイッチ７２に限定されるものではなく、機械的なスイッチであってもよい。また、リニアスケールのように伸縮量を連続的に検出し、制御部８０で所定の伸縮量に達したかどうかを演算するようにしてもよい。
【００２６】
なお、力検出部７０の設置位置としては、移動シリンダ２０の前端壁２３に限るものではなく、対象物１００に加える力の反力として、移動シリンダ２０から運動変換機構４０を介してベース部材１０に至るまでの軸力の力伝達経路のいずれかに設ければよい。
なお、力検出部７０として機械的なスイッチやセンサを設けるのではなく、モータ３０への制御電流を読み込み、制御部８０において負荷トルクを演算し、負荷トルクから移動シリンダ２０によって加えている力を演算するようにしてもよい。
【００２７】
図４（Ａ）には、この力保持機能付きリニアアクチュエータを、バンドソーのテンション調整装置に適用した例を示している。
図示例では、可撓性で無端状のバンドソー１０３がテンションローラ１０１と固定ローラ１０２間に巻き掛けられ、テンションローラ１０１を固定ローラ１０２との間隔を広げる方向に移動させることにより、バンドソー１０３のテンションを増大させる構成となっており、このテンションローラ１０１の支持部材１０１ａが、図１の対象物１００に相当する。
【００２８】
[実施の形態２]
図５には、本発明の実施の形態２に係る力保持機能付きリニアアクチュエータを示している。以下の説明では、主として上記実施の形態１と異なる点のみを説明し、同一の構成部分については同一の符号を付して説明する。
【００２９】
上記実施の形態１では、モータ３０とボールねじ機構４０を直列配置としているが、この実施の形態２では、モータ３０とボールねじ機構４０を並列配置とし、全長を短くしている点と、対象物２００に加える力が引張り力となっている点で相違している。
すなわち、この実施の形態では、モータ３０の出力軸３１と、ボールねじ軸４１の軸端部４１ａ間が、動力伝達機構１１０を介して連結されている。この例では、伝動ベルトあ
るいはチェイン等の巻き掛け伝動部材１１１が、出力軸３１及びボールねじ軸４１に装着されたプーリーやスプロケット等の伝動輪に巻き掛けられている。もちろん、動力伝達機構１１０としては、歯車等の駆動伝達系を利用してもよい。
【００３０】
一方、移動シリンダ２０の前端壁２３には、図示例では、力検出部１７０を備えた引張りアタッチメント９０が設けられている。この引張りアタッチメント９０は、移動シリンダ２０の前端壁２３に出没する引張り軸９１と、引張り軸９１の収納空間２１内に挿入される挿入端から張り出すフランジ部９２と、を備えている。引張り軸９１には、ねじ９１ａが切られており、対象物にねじ連結される構成となっている。もちろん、ねじ９１ａに限定されるものではなく、要するに引張り力を加えることができる構成であれば、フック形状等、種々の構成を採用することができる。
力検出部１７０は、移動シリンダ２０の収納空間２１内において、フランジ部９２と前端壁２３間に介装される検出ばね１７１と、フランジ部９２に対向して配置される近接スイッチ１７２とを備えている。
【００３１】
検出ばね１７１はコイルスプリングであり、移動シリンダ２０を後退させて対象物２００に引張り力を加えると、その反力によって検出ばね１７１が収縮し、フランジ部９２が前端壁２３に近づく。このフランジ部９２の位置を近接スイッチ１７２で検出し、フランジ部９２が前端壁２３に所定量近づくと、近接スイッチ１７２がオンとなる。
この実施の形態２では、モータ３０を回転させることにより移動シリンダ２０をベース部材１０に対して直線移動させて対象物２００に加える引っ張り力が調整される。
ボールねじ機構４０にモータ３０側から入力される回転運動方向としては、実施の形態１とは逆に、ボールねじ機構４０を介して対象物２００に加える引っ張り力を増大させる方向が正回転方向であり、逆転防止機構１６０は、引っ張り力を増大させるボールねじ軸４１の正回転を許容し、かつ逆回転を阻止するようになっている。
【００３２】
図４（Ｄ）には、逆転防止機構１６０の概略構成が示されている。
この逆転防止機構１６０は、逆転防止状態を解除する解除機構が設けられた例で、ラチェット歯車１６１と、このラチェット歯車１６１を挟むように互いに平行に一対設けられる第１爪レバー１６２と第２爪レバー１６３とを備えている。第１爪レバー１６２と第２爪レバー１６３は、同じ側の端部が回転自在に支持され、中途部に設けられた第１爪１６２ａと第２爪１６３ａラチェット歯車１６１側に押し付ける方向に常時付勢する付勢ばね１６４で連結されている。
【００３３】
また、第１爪レバー１６２と第２爪レバー１６３間には、第１爪レバー１６２と第２爪レバー１６３の間隔を広げる方向に駆動するソレノイド１６５，１６６が設けられ、ソレノイド１６５，１６６によって第１爪レバー１６２と第２爪レバー１６３を押し広げて係合状態を解除する。この対向する各第１爪１６２ａと第２爪１６３ａの向きは、互いに逆向きになっている。
ラチェット歯車１６１の外周には、鋸刃状に周方向一方の係合面には爪が引っ掛かって回転を阻止し、他方の係合面には爪が引っ掛からないように構成され、係合した状態で、一方向の回転を許容し、他方向の回転を阻止するように構成されている。
そして、ソレノイド１６５、１６６によって、ラチェット歯車１６１のロック状態を電気的に解除できるように構成されている。解除機構としては、ソレノイドに限定されず、手動によって解除できるようにしておいてもよい。
【００３４】
この実施の形態２でも、逆転防止機構１６０により、モータ３０がオフした状態で、対象物２００に加えている力の反力として移動シリンダ２０からボールねじ機構４０の回転部分であるボールねじ軸４１に伝達される逆作動力を保持可能となっている。
なお、上記実施の形態１では、圧縮力を加える場合について、実施の形態２では引張り
力を加える例について説明したが、上記実施の形態１において、実施の形態２のように引張りアタッチメントを用いて引張り力を加える構成としてもよいし、実施の形態２において、実施の形態１のように圧縮力を加える構成とすることもできる。
【００３５】
また、実施の形態１では、モータ３０とボールねじ機構４０を直列配置としているが、実施の形態２のように並列配置としてもよいし、図４に示す実施の形態２において、図１に示すような直列配置してもよい。
【００３６】
また、上記各実施の形態では、モータのロータ軸側に逆転防止機構を連結する構成としたが、たとえば、減速ギアがついていないモータの場合、モータの出力側で、減速ギアとモータの間に配置してもよい。また、作用する力が小さい場合には、減速機構が無くてもよい。
【００３７】
さらに、上記各実施の形態では、固定側部材にモータを配置しているが、モータが移動側部材に取り付けられていてもよい。固定側部材と移動側部材は、相対的に直線移動する部分であり、いずれを固定側としてもよい。
また、上記各実施の形態では、ボールねじ機構のボールねじ軸を回転側として、ボールナット側を直線移動側として構成しているが、ボールナット側を回転側と、ボールねじ軸側を移動側として構成することも可能である。
【００３８】
さらに、運動変換機構としては、ボールねじ機構に限定されるものではなく、たとえば、ピニオンの回転運動をラックの直線運動に変換するようなラックとピニオンの組み合わせのように、モータ側に逆作動力が作用するような運動変換機構に広く適用することができる。
なお、上記実施の形態では、本発明の力保持機能付きリニアアクチュエータの使用例としてテンション調節装置に適用する場合を例示したが、テンション調節装置に限定されるものではなく、対象物に押圧力や引張り力を加え続けるような各種装置に広く適用可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１ リニアアクチュエータ
１０ ベース部材（固定側部材）
２０ 移動シリンダ（移動側部材）、２１ 収納空間
３０ モータ、３１ 出力軸、３２ モータ本体
３３ 減速機構、３４ ギヤボックス、３６ ロータ軸
４０ 運動変換機構、４１ ボールねじ軸、４２ ボールナット
５０ 直線運動案内機構、５１ 軌道レール、５２ 移動ブロック
６０ 逆転防止機構、６１ ラチェット歯車、６２ 爪
７０ 力検出部、７２ 近接スイッチ、
８０ 制御部
９０ アタッチメント、９１ 軸、９２ フランジ部
１００ 対象物
１１０ 動力伝達機構、１１１伝動部材
１３０ モータ、１３３ 減速機構
１６０ 逆転防止機構、１６１ ラチェット歯車、
１６２ 爪レバー、１６２ａ 爪
１６３ 爪レバー、１６３ａ 爪
１６５ ソレノイド（解除機構）
１７０ 力検出部、１７２ 近接スイッチ
２００ 対象物
Ａ 正回転方向
Ｂ 逆回転方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対的に直線移動自在に組み付けられる２部材と、
該２部材のうちの一方の部材を固定して固定側部材とし、他方の部材を前記固定側部材に対して直線方向に移動する移動側部材とすると、前記固定側部材と移動側部材のうちの一方の部材側に設けられるモータの回転運動を他方の部材の相対的な直線運動に変換して前記移動側部材を固定側部材に対して直線移動させる運動変換機構と、を有し、
前記移動側部材を、力を加える対象物に係合させ、前記モータを回転させることにより前記移動側部材を固定側部材に対して直線移動させて対象物に加える力を調整する構成となっており、
前記運動変換機構にモータ側から入力される回転運動方向として、前記運動変換機構を介して前記対象物に加える力を増大させる方向を正回転方向とすると、前記運動変換機構のモータ側の回転機構に、正回転を許容し、かつ逆回転を阻止する逆転防止機構を設け、
該逆転防止機構により、モータがオフした状態で、前記対象物に加えている力の反力として前記移動側部材から運動変換機構の回転機構に伝達される逆作動力を保持可能としたことを特徴とする力保持機能付きリニアアクチュエータ。
【請求項２】
直線運動機構の回転機構と回転防止機構との連結部に、トルクを軽減させる減速機構が設けられている請求項１に記載の力保持機能付きリニアアクチュエータ。
【請求項３】
前記対象物に作用する力が予め設定された力に達するとモータを自動的にオフする制御手段を有している請求項１又は２に記載の力保持機能付きリニアアクチュエータ。
【請求項４】
前記対象物に加える力を検出する力検出手段を有し、前記対象物に作用する力が予め設定された力に達するとモータをオフすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの項に記載の力保持機能付きリニアアクチュエータ。
【請求項５】
力検出手段は、前記対象物に加える力の反力として、前記移動側部材から運動変換機構を介して固定側部材に至るまでの力伝達経路に作用する内力を検出する構成となっている請求項４に記載の力保持機能付きリニアアクチュエータ。
【請求項６】
力検出手段は、対象物に加える力の反力に応じて弾性変形して軸方向に伸縮する弾性変形部と、該弾性変形部の伸縮量を検知する伸縮量検知部と備えていることを特徴とする請求項４又は５のいずれかの項に記載の力保持機能付きリニアアクチュエータ。
【請求項１】
相対的に直線移動自在に組み付けられる２部材と、
該２部材のうちの一方の部材を固定して固定側部材とし、他方の部材を前記固定側部材に対して直線方向に移動する移動側部材とすると、前記固定側部材と移動側部材のうちの一方の部材側に設けられるモータの回転運動を他方の部材の相対的な直線運動に変換して前記移動側部材を固定側部材に対して直線移動させる運動変換機構と、を有し、
前記移動側部材を、力を加える対象物に係合させ、前記モータを回転させることにより前記移動側部材を固定側部材に対して直線移動させて対象物に加える力を調整する構成となっており、
前記運動変換機構にモータ側から入力される回転運動方向として、前記運動変換機構を介して前記対象物に加える力を増大させる方向を正回転方向とすると、前記運動変換機構のモータ側の回転機構に、正回転を許容し、かつ逆回転を阻止する逆転防止機構を設け、
該逆転防止機構により、モータがオフした状態で、前記対象物に加えている力の反力として前記移動側部材から運動変換機構の回転機構に伝達される逆作動力を保持可能としたことを特徴とする力保持機能付きリニアアクチュエータ。
【請求項２】
直線運動機構の回転機構と回転防止機構との連結部に、トルクを軽減させる減速機構が設けられている請求項１に記載の力保持機能付きリニアアクチュエータ。
【請求項３】
前記対象物に作用する力が予め設定された力に達するとモータを自動的にオフする制御手段を有している請求項１又は２に記載の力保持機能付きリニアアクチュエータ。
【請求項４】
前記対象物に加える力を検出する力検出手段を有し、前記対象物に作用する力が予め設定された力に達するとモータをオフすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの項に記載の力保持機能付きリニアアクチュエータ。
【請求項５】
力検出手段は、前記対象物に加える力の反力として、前記移動側部材から運動変換機構を介して固定側部材に至るまでの力伝達経路に作用する内力を検出する構成となっている請求項４に記載の力保持機能付きリニアアクチュエータ。
【請求項６】
力検出手段は、対象物に加える力の反力に応じて弾性変形して軸方向に伸縮する弾性変形部と、該弾性変形部の伸縮量を検知する伸縮量検知部と備えていることを特徴とする請求項４又は５のいずれかの項に記載の力保持機能付きリニアアクチュエータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１０５５０６（Ｐ２０１２−１０５５０６Ａ）
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５４０５９（Ｐ２０１０−２５４０５９）
【出願日】平成２２年１１月１２日（２０１０．１１．１２）
【出願人】（５９７１３７６８２）トークシステム株式会社 (12)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１２日（２０１０．１１．１２）
【出願人】（５９７１３７６８２）トークシステム株式会社 (12)
【Ｆターム（参考）】
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