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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022148963
(43)【公開日】2022-10-06
(54)【発明の名称】直動装置およびアクチュエータ
(51)【国際特許分類】
F16H 25/24 20060101AFI20220929BHJP
F16H 25/20 20060101ALI20220929BHJP
F16H 25/22 20060101ALI20220929BHJP
F16B 7/14 20060101ALI20220929BHJP
F16B 3/00 20060101ALI20220929BHJP
H02K 7/06 20060101ALN20220929BHJP
【ＦＩ】
F16H25/24 G
F16H25/20 Z
F16H25/22 Z
F16B7/14 Z
F16B3/00 J
F16B3/00 F
H02K7/06 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】21
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021050856
(22)【出願日】2021-03-24
(71)【出願人】
【識別番号】000004204
【氏名又は名称】日本精工株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100109380
【弁理士】
【氏名又は名称】小西 恵
(74)【代理人】
【識別番号】100109036
【弁理士】
【氏名又は名称】永岡 重幸
(72)【発明者】
【氏名】小林 英樹
(72)【発明者】
【氏名】三浦 祥太
(72)【発明者】
【氏名】藤本 岳
【テーマコード（参考）】
3J039
3J062
5H607
【Ｆターム（参考）】
3J039AA03
3J039BB01
3J062AB22
3J062AB24
3J062BA12
3J062BA21
3J062BA22
3J062CD02
3J062CD22
3J062CD57
3J062CD65
5H607AA12
5H607BB01
5H607CC03
5H607EE52
(57)【要約】
【課題】出力軸との結合を解除可能なアクチュエータを提供する。
【解決手段】一態様に係る直動装置は、ねじ軸と、前記ねじ軸の回転運動を前記ねじ軸の軸方向の直線運動に変換するナットと、前記ナットで変換された直線運動に基づいて軸力を出力する出力軸を前記ナットに結合する結合部材と、前記ナットと前記出力軸との結合を解除可能な解除部材とを備える。
【選択図】 図１
【解決手段】一態様に係る直動装置は、ねじ軸と、前記ねじ軸の回転運動を前記ねじ軸の軸方向の直線運動に変換するナットと、前記ナットで変換された直線運動に基づいて軸力を出力する出力軸を前記ナットに結合する結合部材と、前記ナットと前記出力軸との結合を解除可能な解除部材とを備える。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ねじ軸と、
前記ねじ軸の回転運動を前記ねじ軸の軸方向の直線運動に変換するナットと、
前記ナットで変換された直線運動に基づいて軸力を出力する出力軸を前記ナットに結合する結合部材と、
前記ナットと前記出力軸との結合を解除可能な解除部材とを備えることを特徴とする直動装置。
前記ねじ軸の回転運動を前記ねじ軸の軸方向の直線運動に変換するナットと、
前記ナットで変換された直線運動に基づいて軸力を出力する出力軸を前記ナットに結合する結合部材と、
前記ナットと前記出力軸との結合を解除可能な解除部材とを備えることを特徴とする直動装置。
【請求項2】
前記解除部材は、前記ナットと前記出力軸との結合を可逆的に解除可能であることを特徴とする請求項１に記載の直動装置。
【請求項3】
前記結合部材は、前記ねじ軸の軸方向と直交する方向に前記出力軸を貫通して前記ナットに対して抜き差し可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の直動装置。
【請求項4】
前記解除部材は、前記結合を解除した後に前記結合を復帰可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の直動装置。
【請求項5】
前記結合部材は、コッタまたはキーであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の直動装置。
【請求項6】
前記コッタは、前記ナットおよび前記出力軸に対し、前記出力軸の周方向に周方向隙間を備え、
前記キーは、前記ナットおよび前記出力軸に対し、前記出力軸の軸方向に軸方向隙間を備えることを特徴とする請求項５に記載の直動装置。
前記キーは、前記ナットおよび前記出力軸に対し、前記出力軸の軸方向に軸方向隙間を備えることを特徴とする請求項５に記載の直動装置。
【請求項7】
前記解除部材は、前記結合部材を前記ナットから引き抜き可能な電磁石であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の直動装置。
【請求項8】
前記電磁石と前記結合部材との間に設けられ、前記ナットと前記出力軸との結合位置で前記結合部材を抑える弾性部材をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の直動装置。
【請求項9】
前記電磁石は、
巻線と、
前記巻線が巻回された鉄心を備え、
前記鉄心は、前記ナットからの前記結合部材の抜き出しの妨げにならない位置まで前記弾性部材内に延伸されていることを特徴とする請求項８に記載の直動装置。
巻線と、
前記巻線が巻回された鉄心を備え、
前記鉄心は、前記ナットからの前記結合部材の抜き出しの妨げにならない位置まで前記弾性部材内に延伸されていることを特徴とする請求項８に記載の直動装置。
【請求項10】
前記解除部材は、雄ねじが形成された回転軸を有するモータを備え、
前記回転軸は、前記ねじ軸の軸方向と直交する方向に沿って配置され、
前記結合部材は、前記雄ねじと噛み合い可能な雌ねじが形成された開口部を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の直動装置。
前記回転軸は、前記ねじ軸の軸方向と直交する方向に沿って配置され、
前記結合部材は、前記雄ねじと噛み合い可能な雌ねじが形成された開口部を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の直動装置。
【請求項11】
前記解除部材は、前記結合部材を前記ナットから引き抜き可能なアクチュエータであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の直動装置。
【請求項12】
ねじ軸と、
前記ねじ軸の回転運動を前記ねじ軸の軸方向の直線運動に変換するナットと、
前記ナットで変換された直線運動に基づいて軸力を出力する出力軸を前記ナットに結合する結合部材と、
前記結合部材が前記ナットの凹部に収容される方向に前記結合部材を可逆的に押圧可能な押圧部とを備え、
前記結合部材は、前記ねじ軸の軸方向にかかる力に基づいて、前記ナットの凹部に収容された状態から前記ねじ軸の軸方向に移動し、前記ナットの凹部から抜け出し可能なように、前記結合部材および前記凹部の形状が設定されることを特徴とする直動装置。
前記ねじ軸の回転運動を前記ねじ軸の軸方向の直線運動に変換するナットと、
前記ナットで変換された直線運動に基づいて軸力を出力する出力軸を前記ナットに結合する結合部材と、
前記結合部材が前記ナットの凹部に収容される方向に前記結合部材を可逆的に押圧可能な押圧部とを備え、
前記結合部材は、前記ねじ軸の軸方向にかかる力に基づいて、前記ナットの凹部に収容された状態から前記ねじ軸の軸方向に移動し、前記ナットの凹部から抜け出し可能なように、前記結合部材および前記凹部の形状が設定されることを特徴とする直動装置。
【請求項13】
前記結合部材は、先端に向かう方向に窄まる形状を有し、前記凹部は、前記結合部材の形状に対応した形状を有することを特徴とする請求項１２に記載の直動装置。
【請求項14】
前記結合部材の先端の形状は楔形であることを特徴とする請求項１３に記載の直動装置。
【請求項15】
前記結合部材および前記凹部の形状は、前記出力軸の径方向の軸周りに回転対称であることを特徴とする請求項１１から１４のいずれか１項に記載の直動装置。
【請求項16】
前記押圧部は、
前記結合部材の後端側に設けられた空間に密閉可能な圧力媒体と、
前記空間内に密閉された前記圧力媒体を解放する解放部とを備えることを特徴とする請求項１１から１５のいずれか１項に記載の直動装置。
前記結合部材の後端側に設けられた空間に密閉可能な圧力媒体と、
前記空間内に密閉された前記圧力媒体を解放する解放部とを備えることを特徴とする請求項１１から１５のいずれか１項に記載の直動装置。
【請求項17】
前記押圧部は、前記結合部材の後端側に設けられたばねであることを特徴とする請求項１１から１５のいずれか１項に記載の直動装置。
【請求項18】
前記結合部材は、前記ナットまたは前記出力軸のいずれか少なくとも一方に対し、前記出力軸の径方向に隙間を備えることを特徴とする請求項１２から１７のいずれか１項に記載の直動装置。
【請求項19】
請求項１から１８のいずれか１項に記載の直動装置と、
前記出力軸とを備えることを特徴とするアクチュエータ。
前記出力軸とを備えることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項20】
前記出力軸は、前記結合を解除可能な位置に前記解除部材を収納する収納部を備えることを特徴とする請求項１９に記載のアクチュエータ。
【請求項21】
前記収納部は、前記出力軸に設けられた開口部であることを特徴とする請求項２０に記載のアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、直動装置およびアクチュエータに関する。
【背景技術】
【0002】
入力トルクから軸方向の軸力を得るアクチュエータとして、回転運動を直線運動に変換するボールねじを用いた技術がある。このアクチュエータでは、ねじ軸の回転運動をナットの直線運動に変換し、ナットに結合された出力軸から軸力が取り出される。特許文献１には、アクチュエータのナットと出力軸との結合に伝達要素を用いた技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１２－４２０５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ナットと出力軸との結合に伝達要素を用いたアクチュエータにおいて、動力伝達系が固着した場合、その固着による影響を回避するために、アクチュエータと出力軸との結合を解除することが望ましい。
そこで、本発明は、コッタを用いた出力軸との結合を解除可能な直動装置およびアクチュエータを提供することを目的とする。
そこで、本発明は、コッタを用いた出力軸との結合を解除可能な直動装置およびアクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る直動装置によれば、ねじ軸と、前記ねじ軸の回転運動を前記ねじ軸の軸方向の直線運動に変換するナットと、前記ナットで変換された直線運動に基づいて軸力を出力する出力軸を前記ナットに結合する結合部材と、前記ナットと前記出力軸との結合を解除可能な解除部材とを備える。
【0006】
これにより、動力伝達系の固着状態または負荷状態などに応じてナットの動きが拘束された場合においても、出力軸の動きがナットを介して拘束されるのを防止することができ、動力伝達系の固着状態または高負荷状態などによる影響を回避することができる。
【0007】
また、本発明の一態様に係る直動装置によれば、前記解除部材は、前記ナットと前記出力軸との結合を可逆的に解除可能である。
【0008】
これにより、動力伝達系の固着状態または負荷状態などに応じてナットの動きが拘束された場合においても、直動装置を破壊することなく、出力軸の動きがナットを介して拘束されるのを防止することができる。このため、出力軸からの軸力の出力先の動作が出力軸を介して拘束されるのを防止することができ、動力伝達系の固着状態または高負荷状態などによる影響を回避することができる。
【0009】
また、本発明の一態様に係る直動装置によれば、前記結合部材は、前記ねじ軸の軸方向と直交する方向に前記出力軸を貫通して前記ナットに対して抜き差し可能である。
【0010】
これにより、結合部材の抜き差しに基づいて、ナットと出力軸を結合したり、ナットと出力軸との結合を解除したりすることができ、ナットと出力軸との結合を解除するために、把持機構またはクラッチ機構などの複雑な構成を用いる必要がなくなる。このため、アクチュエータの大型化および高価格化を抑制しつつ、ナットと出力軸を結合することができる。
【0011】
また、本発明の一態様に係る直動装置によれば、前記解除部材は、前記結合を解除した後に前記結合を復帰可能である。
【0012】
これにより、ナットと出力軸との結合を解除した後に、結合部材およびナットを交換することなく、直動装置を正常に動作させることができる。このため、アクチュエータのメンテナンス性の低下を抑制しつつ、ナットと出力軸との結合を解除することができる。
【0013】
また、本発明の一態様に係る直動装置によれば、前記結合部材は、コッタまたはキーである。
【0014】
これにより、結合部材の抜き差しに基づいて、ナットと出力軸を結合したり、ナットと出力軸との結合を解除したりすることが可能となる。
【0015】
また、本発明の一態様に係る直動装置によれば、前記コッタは、前記ナットおよび前記出力軸に対し、前記出力軸の周方向に周方向隙間を備え、前記キーは、前記ナットおよび前記出力軸に対し、前記出力軸の軸方向に軸方向隙間を備える。
【0016】
これにより、出力軸にコジリが作用した場合においても、その作用を周方向隙間および軸方向隙間で吸収させることができ、ボールねじにコジリが作用しにくくすることができる。このため、直動装置と出力軸の組立時などにミスアライメントが発生した場合においても、直動装置が用いられるアクチュエータの高寿命化を図ることができる。
【0017】
また、本発明の一態様に係る直動装置によれば、前記解除部材は、前記結合部材を前記ナットから引き抜き可能な電磁石である。
【0018】
これにより、電磁石に流す電流を制御することで、ナットと出力軸を結合したり、ナットと出力軸との結合を解除したりすることができる。このため、ナットと出力軸との結合を解除するために、把持機構またはクラッチ機構などの複雑な構成を用いる必要がなくなり、アクチュエータの構成の複雑化を抑制することができる。
【0019】
また、本発明の一態様に係る直動装置によれば、前記電磁石と前記結合部材との間に設けられ、前記ナットと前記出力軸との結合位置で前記結合部材を抑える弾性部材をさらに備える。
【0020】
これにより、ナットと出力軸との結合時に結合部材がナットから抜け出すのを防止しつつ、ナットから結合部材を引き抜くことができ、ナットと出力軸との結合を可逆的に解除することができる。
【0021】
また、本発明の一態様に係る直動装置によれば、前記電磁石は、巻線と、前記巻線が巻回された鉄心を備え、前記鉄心は、前記ナットからの前記結合部材の抜き出しの妨げにならない位置まで前記弾性部材内に延伸されている。
【0022】
これにより、直動装置を大型化することなく、電磁石の吸引力を増大させることができ、ナットと出力軸との結合の解除の効率性を向上させることができる。
【0023】
また、本発明の一態様に係る直動装置によれば、前記解除部材は、雄ねじが形成された回転軸を有するモータを備え、前記回転軸は、前記ねじ軸の軸方向と直交する方向に沿って配置され、前記結合部材は、前記雄ねじと噛み合い可能な雌ねじが形成された開口部を備える。
【0024】
これにより、モータの回転運動に基づいて、回転軸の軸方向に結合部材を直線運動させることができ、モータの回転方向を切り替えることで、ナットと出力軸を結合したり、ナットと出力軸との結合を解除したりすることができる。このため、アクチュエータの構成の複雑化を抑制しつつ、ナットと出力軸との結合を解除することができる。
【0025】
また、本発明の一態様に係る直動装置によれば、前記解除部材は、前記結合部材を前記ナットから引き抜き可能なアクチュエータである。
【0026】
これにより、アクチュエータを動作させることで、ナットと出力軸を結合したり、ナットと出力軸との結合を解除したりすることができ、ナットと出力軸との結合を解除することができる。
【0027】
また、本発明の一態様に係る直動装置によれば、ねじ軸と、前記ねじ軸の回転運動を前記ねじ軸の軸方向の直線運動に変換するナットと、前記ナットで変換された直線運動に基づいて軸力を出力する出力軸を前記ナットに結合する結合部材と、前記結合部材が前記ナットの凹部に収容される方向に前記結合部材を可逆的に押圧可能な押圧部とを備え、前記結合部材は、前記ねじ軸の軸方向にかかる力に基づいて、前記ナットの凹部に収容された状態から前記ねじ軸の軸方向に移動し、前記ナットの凹部から抜け出し可能なように、前記結合部材および前記凹部の形状が設定される。
【0028】
これにより、結合部材を押圧することで、ナットと出力軸を結合させることが可能となるとともに、動力伝達系の固着状態または負荷状態などに応じて軸方向の力が出力軸にかかることで、結合部材を軸方向に移動させ、結合部材を凹部から抜け出させることができる。このため、把持機構またはクラッチ機構などの複雑な構成を用いることなく、ナットと出力軸との結合を解除することができ、アクチュエータの構成の複雑化を抑制しつつ、動力伝達系の固着などによる影響を回避することができる。
【0029】
また、本発明の一態様に係る直動装置によれば、前記結合部材は、先端に向かう方向に窄まる形状を有し、前記凹部は、前記結合部材の形状に対応した形状を有する。
【0030】
これにより、結合部材に対し、出力軸の軸方向に力がかかったときに、出力軸の径方向にも力がかかるようにすることができる。このため、出力軸の軸方向への結合部材の移動に伴って結合部材を凹部から抜け出させることができ、アクチュエータの構成の複雑化を抑制しつつ、ナットと出力軸との結合を解除することができる。
【0031】
また、本発明の一態様に係る直動装置によれば、前記結合部材の先端の形状は楔形である。
【0032】
これにより、結合部材に対し、出力軸の軸方向に力がかかったときに、出力軸の径方向にも力がかかるようにすることが可能となるとともに、結合部材の構成の複雑化を抑制することができ、アクチュエータの構成の複雑化を抑制しつつ、ナットと出力軸との結合を解除することができる。
【0033】
また、本発明の一態様に係る直動装置によれば、前記結合部材および前記凹部の形状は、前記出力軸の径方向の軸周りに回転対称である。
【0034】
これにより、結合部材に対し、出力軸の軸方向に力がかかったときに、出力軸の径方向にも力がかかるようにすることが可能となるとともに、結合部材の加工の簡単化を図ることができる。
【0035】
また、本発明の一態様に係る直動装置によれば、前記押圧部は、前記結合部材の後端側に設けられた空間に密閉可能な圧力媒体と、前記空間内に密閉された前記圧力媒体を解放する解放部とを備える。
【0036】
これにより、結合部材の後端側に設けられた空間に圧力媒体を導入することで、結合部材を押圧することができ、ナットと出力軸を結合させることが可能となるとともに、その空間から圧力媒体を解放することで、出力軸の軸方向への結合部材の移動を可能とし、動力伝達系の固着状態または負荷状態などに応じて結合部材が軸方向に移動されることで、結合部材を凹部から抜け出させることができる。このため、把持機構またはクラッチ機構などの複雑な構成を用いることなく、ナットと出力軸との結合を解除することができ、アクチュエータの構成の複雑化を抑制しつつ、動力伝達系の固着などによる影響を回避することができる。
【0037】
また、本発明の一態様に係る直動装置によれば、前記押圧部は、前記結合部材の後端側に設けられたばねである。
【0038】
これにより、結合部材の後端側に圧縮されたばねを設けることで、結合部材を押圧することができ、ナットと出力軸を結合させることが可能となるとともに、出力軸の軸方向への結合部材が移動されることで、ばねをさらに圧縮させながら結合部材を凹部から抜け出させることができる。このため、動力伝達系の固着状態などを検出する検出器、外部から動力を供給する動力部および固着状態などの検出結果に基づいて動力を制御する制御部を設けることなく、ナットと出力軸との結合を解除することができ、アクチュエータの構成の複雑化を抑制しつつ、動力伝達系の固着などによる影響を回避することができる。
【0039】
また、本発明の一態様に係る直動装置によれば、前記結合部材は、前記ナットまたは前記出力軸のいずれか少なくとも一方に対し、前記出力軸の径方向に隙間を備える。
【0040】
これにより、出力軸にコジリが作用した場合においても、その作用を結合部材との間の隙間で吸収させることができ、ボールねじにコジリが作用しにくくすることができる。このため、直動装置と出力軸の組立時などにミスアライメントが発生した場合においても、直動装置が用いられるアクチュエータの高寿命化を図ることができる。
【0041】
また、本発明の一態様に係るアクチュエータによれば、上述したいずれかの直動装置と、前記出力軸とを備える。
【0042】
これにより、動力伝達系が固着した場合においても、直動装置を破壊することなく、出力軸からの軸力の出力先の動作が出力軸を介して拘束されるのを防止することができ、動力伝達系の固着状態または高負荷状態などによる影響を回避することができる。
【0043】
また、本発明の一態様に係るアクチュエータによれば、前記出力軸は、前記結合を解除可能な位置に前記解除部材を収納する収納部を備える。
【0044】
これにより、解除部材を出力軸内に収納することが可能となり、出力軸から解除部材が突出するのを防止することができる。このため、アクチュエータの取り扱いおよび設置の困難性の増大を防止しつつ、ナットと出力軸との結合を解除可能なアクチュエータを構成することができる。
【0045】
また、本発明の一態様に係るアクチュエータによれば、前記収納部は、前記出力軸に設けられた開口部である。
【0046】
これにより、出力軸の構成の複雑化を抑制しつつ、解除部材を出力軸内に収納することが可能となるとともに、アクチュエータへの解除部材の取り付けを容易化することができる。
【発明の効果】
【0047】
本発明の一つの態様によれば、コッタを用いた出力軸との結合を解除可能な直動装置およびアクチュエータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0048】
【図2】図２（ａ）は、第１実施形態に係るアクチュエータのナットと出力軸との結合状態を示す斜視図、図２（ｂ）は、ナットと出力軸との結合状態を示す断面図、図２（ｃ）は、ナットと出力軸との結合の解除状態を示す斜視図、図２（ｄ）は、ナットと出力軸との結合の解除状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0049】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の実施形態は本発明を限定するものではなく、実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の構成に必須のものとは限らない。実施形態の構成は、本発明が適用される装置の仕様や各種条件（使用条件、使用環境等）によって適宜修正または変更され得る。本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定され、以下の個別の実施形態によって限定されない。また、以下の説明に用いる図面は、各構成を分かり易くするため、実際の構造と縮尺および形状などを異ならせることがある。
【0050】
図１は、第１実施形態に係るアクチュエータの構成を示す斜視図である。
図１において、アクチュエータＥＡ１は、回転運動に基づいて、軸方向に軸力を出力する。アクチュエータＥＡ１は、ねじ軸１、ナット２、出力軸３およびコッタ４を備える。ねじ軸１およびナット２は、直動装置を構成するボールねじとして用いることができる。ねじ軸１は、モータなどの駆動源から発生された回転力に基づいて回転運動を行う。ナット２は、ねじ軸１の回転運動をねじ軸１の軸方向の直線運動に変換する。出力軸３は、ナット２で変換された直線運動に基づいて軸力を出力する。出力軸３の形状は、例えば、円筒状である。このとき、出力軸３の内周面は、ナット２の外周面に沿うように構成することができる。ナット２は、ねじ軸１の外周面と出力軸３の内周面との間に設けることができる。
図１において、アクチュエータＥＡ１は、回転運動に基づいて、軸方向に軸力を出力する。アクチュエータＥＡ１は、ねじ軸１、ナット２、出力軸３およびコッタ４を備える。ねじ軸１およびナット２は、直動装置を構成するボールねじとして用いることができる。ねじ軸１は、モータなどの駆動源から発生された回転力に基づいて回転運動を行う。ナット２は、ねじ軸１の回転運動をねじ軸１の軸方向の直線運動に変換する。出力軸３は、ナット２で変換された直線運動に基づいて軸力を出力する。出力軸３の形状は、例えば、円筒状である。このとき、出力軸３の内周面は、ナット２の外周面に沿うように構成することができる。ナット２は、ねじ軸１の外周面と出力軸３の内周面との間に設けることができる。
【0051】
コッタ４は、出力軸３をナット２に結合する結合部材として用いられる。コッタ４は、ねじ軸１の軸方向と直交する方向に出力軸３を貫通してナット２に対して抜き差し可能である。コッタ４は、ナット２に挿入された場合、出力軸３側に突出した状態でナット２にて支持される。コッタ４は、ナット２から出力軸３への軸力伝達部材として用いることができる。
【0052】
ねじ軸１は、ねじ溝１ｍを備える。ねじ溝１ｍは、ねじ軸１の外周面に螺旋状に設けられる。ナット２は、ねじ溝２ｍを備える。ねじ溝２ｍは、ねじ溝１ｍに対向するようにナット２の内周面に螺旋状に設けられる。このとき、ねじ溝１ｍ、２ｍは、ねじ軸１とナット２との間に螺旋状のボール転動路を形成する。
【0053】
ねじ軸１、ナット２および出力軸３の材料は、剛体であれば特に限定されるものでなく、例えば、鉄またはアルミニウム合金などの金属でもよく、セラミックなどの非金属であってもよい。コッタ４の材料は、鉄またはフェライトなどの磁性体である。各ねじ溝１ｍ、２ｍの断面形状は、例えば、円弧上であってもよいし、ゴシックアーク状であってもよい。
【0054】
ねじ軸１の一端は、ギア１３に接続されている。ギア１３は、軸受１１を介して回転自在にハウジング１２に支持されるとともに、ギア固定ナット１４にて軸方向に固定されている。軸受１１は、例えば、アンギュラ玉軸受である。
【0055】
モータなどの駆動源から発生された回転力は、ギア１３を介してねじ軸１に入力され、ねじ軸１が回転される。ねじ軸１が回転すると、ねじ軸１とナット２との間のボールが不図示のボール循環器を介してボール転動路を循環しつつ、ナット２が直動運動する。そして、ナット２の直動運動に基づく軸力は、コッタ４を介して出力軸３に伝達され、出力軸３を介して出力される。
【0056】
アクチュエータＥＡ１は、例えば、車両などの制振装置に用いることができる。例えば、鉄道車両の制振装置の場合、車体と台車との間にアクチュエータＥＡ１を設置することができる。そして、車体の振動と逆位相の軸力を出力軸３から出力させることにより、車体の振動を低減することができる。
【0057】
アクチュエータＥＡ１は、ナット２と出力軸３との結合を可逆的に解除可能である。ここで、アクチュエータＥＡ１は、ナット２と出力軸３との結合を可逆的に解除可能な解除部材として、電磁石５を備える。電磁石５は、コッタ４をナット２から引き抜き可能である。電磁石５は、鉄心５Ａおよび巻線５Ｂを備える。巻線５Ｂは、鉄心５Ａに巻回されている。鉄心５Ａの材料は、透磁率が高い材料が好ましく、例えば、純鉄、珪素鋼またはフェライトなどを用いることができる。
【0058】
アクチュエータＥＡ１は、バネ６および軸受７をさらに備える。バネ６は、ナット２と出力軸３との結合位置でコッタ４を抑える弾性部材として用いられる。バネ６は、電磁石５とコッタ４との間に設けられる。バネ６は、スプリング、板バネまたは皿バネなどのコッタ４を抑える弾性部材であれば特に限定されない。バネ６の代わりにゴムを用いるようにしてもよい。電磁石５およびバネ６は、出力軸３内に収納することができる。ここで、電磁石５およびバネ６を出力軸３内に収納可能とするために、電磁石５およびバネ６の収納位置の出力軸３の厚みを厚くするようにしてもよい。また、バネ６が縮んだ状態でナット２からコッタ４を引き抜き可能なように、電磁石５とコッタ４との間の間隔を設定することができる。
【0059】
軸受７は、出力軸３を内包するハウジングに対して直線運動自在に出力軸３を支持する。軸受７は、例えば、滑り軸受である。軸受７は、出力軸３の外周面に固定することができる。このとき、軸受７は、電磁石５上に配置するようにしてもよい。軸受７の材料は、例えば、樹脂である。軸受７を電磁石５上に配置することで、電磁石５およびバネ６が出力軸３から抜け出るのを防止することができる。
【0060】
ここで、モータ、ギアまたは直動部品などの動力伝達系の固着状態または負荷状態などに応じてナット２の動きが拘束されたものとする。このとき、動力伝達系の固着状態または高負荷状態が検出されると、電磁石５に電流を流すことにより、バネ６を圧縮しながら、コッタ４がナット２から引き抜かれる位置までコッタ４を電磁石５に引き寄せることができる。コッタ４がナット２から引き抜かれると、ナット２の直動運動に基づく軸力は、コッタ４を介して出力軸３に伝達できなくなり、出力軸３の動きがナット２を介して拘束されるのを防止することができる。このため、出力軸３からの軸力の出力先の動作が出力軸３を介して拘束されるのを防止することができ、動力伝達系の固着状態または高負荷状態などによる影響を回避することができる。
【0061】
例えば、鉄道車両の車体と台車との間にアクチュエータＥＡ１が設置されているものとする。このとき、動力伝達系が固着すると、アクチュエータＥＡ１が常に突っ張った状態になり、台車の振動がアクチュエータＥＡ１を介して車体にそのまま伝達され、鉄道車両の乗り心地が低下する。このとき、電磁石５に電流を流し、コッタ４をナット２から引き抜くことにより、ナット２と出力軸３との結合を解除する。これにより、動力伝達系が固着した場合においても、台車の振動がアクチュエータＥＡ１を介して車体にそのまま伝達されるのを防止することができ、鉄道車両の乗り心地を改善することができる。
【0062】
また、電磁石５の電磁力に基づいてナット２からコッタ４を引き抜くことで、ナット２と出力軸３との結合を解除することができる。このため、ナット２と出力軸３との結合を解除するために、ナット２またはコッタ４を破壊する必要がなくなり、アクチュエータＥＡ１のメンテナンス性の低下を抑制することができる。
【0063】
また、電磁石５に流れる電流を切ることにより、ナット２と出力軸３との結合を復帰可能である。このため、ナット２と出力軸３との結合を解除した場合においても、ナット２およびコッタ４を交換することなく、アクチュエータＥＡ１を正常動作に復帰させることができる。
【0064】
さらに、ナット２と出力軸３との結合にコッタ４を用いることにより、コッタ４の抜き差しに基づいて、ナット２と出力軸３を結合したり、ナット２と出力軸３との結合を解除したりすることができ、ナット２と出力軸３との結合を解除するために、把持機構またはクラッチ機構などの複雑な構成を用いる必要がなくなる。このため、アクチュエータＥＡ１の大型化および高価格化を抑制しつつ、ナット２と出力軸３を結合することができる。
【0065】
以下、電磁石５を用いたナット２と出力軸３との結合の解除動作について、詳細に説明する。
図２（ａ）は、第１実施形態に係るアクチュエータのナットと出力軸との結合状態を示す斜視図、図２（ｂ）は、ナットと出力軸との結合状態を軸方向に切断して示す断面図、図２（ｃ）は、ナットと出力軸との結合の解除状態を示す斜視図、図２（ｄ）は、ナットと出力軸との結合の解除状態を軸方向に切断して示す断面図である。
図２（ａ）は、第１実施形態に係るアクチュエータのナットと出力軸との結合状態を示す斜視図、図２（ｂ）は、ナットと出力軸との結合状態を軸方向に切断して示す断面図、図２（ｃ）は、ナットと出力軸との結合の解除状態を示す斜視図、図２（ｄ）は、ナットと出力軸との結合の解除状態を軸方向に切断して示す断面図である。
【0066】
図２（ａ）および図２（ｂ）において、ナット２は、凹部２Ａを備える。凹部２Ａは、コッタ４の先端部を収容する。凹部２Ａの平面形状は、コッタ４の先端の平面形状に対応させることができる。凹部２Ａは、ナット２の外周面上に設けることができる。
【0067】
出力軸３は、貫通孔３Ａおよび開口部３Ｂ～３Ｄを備える。貫通孔３Ａおよび開口部３Ｂ～３Ｄは、出力軸３の側面に設けることができる。このとき、貫通孔３Ａおよび開口部３Ｂ～３Ｄを介してコッタ４の先端部を凹部２Ａに収容可能である。貫通孔３Ａは、コッタ４の後端部を収容する。開口部３Ｂは、電磁石５とコッタ４の間にバネ６を収容する。開口部３Ｃは、出力軸３の径方向にコッタ４と間隔を空けて電磁石５を収容する。開口部３Ｄは、電磁石５を覆うように軸受７を収容する。
【0068】
コッタ４と間隔を空けて電磁石５を出力軸３内に支持するために、開口部３Ｂ、３Ｃ間に段差を設けるようにしてもよい。そして、ケース８に収容された電磁石５を開口部３Ｂ、３Ｃ間の段差に設置することで、コッタ４と間隔を空けて電磁石５を出力軸３内に支持することができる。
【0069】
ナット２と出力軸３との結合状態では、コッタ４の後端部が貫通孔３Ａ内に突出した状態で凹部２Ａに嵌め込まれる。そして、コッタ４は、凹部２Ａから抜け出さないようにバネ６にて押圧される。このとき、バネ６は、コッタ４と電磁石５との間で圧縮途中の状態に維持される。すなわち、ナット２と出力軸３との結合状態では、バネ６は、コッタ４を押圧しつつ、さらに縮むことが可能な状態に維持される。
【0070】
ナット２と出力軸３との結合状態において、動力伝達系が固着し、ナット２の動きが拘束されたものとする。このとき、動力伝達系の固着状態が検出され、電磁石５に電流を流すと、バネ６が圧縮されながら、コッタ４が電磁石５に引き寄せられる。そして、図２（ｃ）および図２（ｄ）に示すように、コッタ４がナット２から引き抜かれ、コッタ４の先端部が貫通孔３Ａ内に至ると、出力軸３は、ナット２の拘束から解放される。
【0071】
ここで、電磁石５を収容する収容部として、出力軸３に開口部３Ｃを設けることにより、出力軸３の構成の複雑化を抑制しつつ、電磁石５を出力軸３内に収納することが可能となるとともに、アクチュエータＥＡ１への電磁石５の取り付けを容易化することができる。
【0072】
また、開口部３Ｂ、３Ｃ間に段差を設けることにより、バネ６を開口部３Ｂ内に収容した後、電磁石５を開口部３Ｂ、３Ｃ間の段差に設置することで、コッタ４と間隔を空けて電磁石５を出力軸３内に支持することが可能となる。このため、出力軸３の構成の複雑化を抑制しつつ、ナット２と出力軸３との結合を可逆的に解除可能となるとともに、アクチュエータＥＡ１へのバネ６と電磁石５の取り付けを容易化することができる。
【0073】
図３（ａ）は、第２実施形態に係るアクチュエータのナットと出力軸との結合状態を軸方向に切断して示す断面図、図３（ｂ）は、ナットと出力軸との結合の解除状態を軸方向に切断して示す断面図である。
図３（ａ）および図３（ｂ）において、このアクチュエータは、図２（ｂ）および図２（ｄ）の電磁石５の代わりに電磁石５´を備える。電磁石５´は、図２（ｂ）および図２（ｄ）の鉄心５Ａの代わりに鉄心５Ａ´を備える。鉄心５Ａ´は、巻線５Ｂからコッタ４側に突出し、ナット２からのコッタ４の抜き出しの妨げにならない位置までバネ６内に延伸されている。
図３（ａ）および図３（ｂ）において、このアクチュエータは、図２（ｂ）および図２（ｄ）の電磁石５の代わりに電磁石５´を備える。電磁石５´は、図２（ｂ）および図２（ｄ）の鉄心５Ａの代わりに鉄心５Ａ´を備える。鉄心５Ａ´は、巻線５Ｂからコッタ４側に突出し、ナット２からのコッタ４の抜き出しの妨げにならない位置までバネ６内に延伸されている。
【0074】
これにより、アクチュエータを大型化することなく、電磁石５´の吸引力を増大させることができ、ナット２と出力軸３との結合の解除の効率性を向上させることができる。
【0075】
図４は、第３実施形態に係るアクチュエータの電磁石の鉄心の構成例を円周方向に切断して示す断面図である。
図４において、このアクチュエータは、図２（ｂ）および図２（ｄ）の電磁石５の代わりに電磁石５´´を備える。電磁石５´´は、図２（ｂ）および図２（ｄ）の鉄心５Ａの代わりに鉄心５Ａ´´を備える。出力軸３を円周方向において、鉄心５Ａ´´の外周面は、軸受７の内周面に沿うように構成される。例えば、鉄心５Ａ´´の外周面の曲率は、軸受７の内周面の曲率と等しくすることができる。
図４において、このアクチュエータは、図２（ｂ）および図２（ｄ）の電磁石５の代わりに電磁石５´´を備える。電磁石５´´は、図２（ｂ）および図２（ｄ）の鉄心５Ａの代わりに鉄心５Ａ´´を備える。出力軸３を円周方向において、鉄心５Ａ´´の外周面は、軸受７の内周面に沿うように構成される。例えば、鉄心５Ａ´´の外周面の曲率は、軸受７の内周面の曲率と等しくすることができる。
【0076】
これにより、アクチュエータを大型化することなく、鉄心５Ａ´´と軸受７との接触面積を増大させることができ、軸受７の装着時に電磁石５´´が円周方向に抜けるのを防止することができる。
【0077】
図５は、第４実施形態に係るアクチュエータの構成を示す斜視図である。
図５において、このアクチュエータＥＡ２は、図１のナット２および出力軸３の代わりにナット２´および出力軸３´を備える。また、このアクチュエータＥＡ２は、図１のアクチュエータＥＡ１にキー４´、電磁石５´およびバネ６´が追加されている。
図５において、このアクチュエータＥＡ２は、図１のナット２および出力軸３の代わりにナット２´および出力軸３´を備える。また、このアクチュエータＥＡ２は、図１のアクチュエータＥＡ１にキー４´、電磁石５´およびバネ６´が追加されている。
【0078】
ナット２´は、ねじ軸１の回転運動をねじ軸１の軸方向の直線運動に変換する。出力軸３´は、ナット２´で変換された直線運動に基づいて軸力を出力する。ここで、ナット２´と出力軸３´との結合には、コッタ４だけでなく、キー４´も用いられる。キー４´は、出力軸３´の円周方向にコッタ４と間隔を空けて配置することができる。
【0079】
キー４´は、出力軸３をナット２に結合する結合部材として用いられる。キー４´は、ねじ軸１の軸方向と直交する方向に出力軸３を貫通してナット２に対して抜き差し可能である。キー４´は、ナット２に挿入された場合、出力軸３側に突出した状態でナット２にて支持される。キー４´の材料は、鉄またはフェライトなどの磁性体である。キー４´は、ナット２に対する出力軸３の回り止め部材として用いることができる。
【0080】
このとき、コッタ４の長手方向は出力軸３の円周方向に設定されるのに対し、キー４´の長手方向は出力軸３の軸方向に設定することができる。また、コッタ４の先端が収納されるナット２´の凹部は、コッタ４にかかる軸力を受けるように構成されるのに対し、キー４´の先端が収納されるナット２´の凹部は、キー４´にかかる回転力を受けるように構成される。例えば、コッタ４の先端が収納されるナット２´の凹部は、円周方向に沿ってナット２´に設けられた溝であってもよいし、キー４´の先端が収納されるナット２´の凹部は、軸方向に沿ってナット２´に設けられた溝であってもよい。
【0081】
このアクチュエータＥＡ２も、図１のアクチュエータＥＡ１と同様に、モータなどの駆動源から発生された回転力は、ギア１３を介してねじ軸１に入力され、ねじ軸１が回転される。ねじ軸１が回転すると、ねじ軸１とナット２´との間のボールが不図示のボール循環器を介してボール転動路を循環しつつ、ナット２´が直動運動する。そして、ナット２´の直動運動に基づく軸力は、コッタ４´を介して出力軸３´に伝達され、出力軸３´を介して出力される。
【0082】
このアクチュエータＥＡ２は、ナット２´と出力軸３´との結合を可逆的に解除可能である。ここで、このアクチュエータＥＡ２は、ナット２´と出力軸３´との結合を可逆的に解除可能な解除部材として、図１の電磁石５に加え、電磁石５´を備える。また、このアクチュエータＥＡ２は、ナット２´と出力軸３´との結合位置でキー４´を抑える弾性部材として、バネ６´を備える。バネ６´は、電磁石５´とキー４´との間に設けられる。バネ６´は、スプリング、板バネまたは皿バネなどのキー４´を抑える弾性部材であれば特に限定されない。電磁石５´およびバネ６´は、出力軸３´内に収納することができる。ここで、電磁石５´およびバネ６´を出力軸３´内に収納可能とするために、電磁石´５およびバネ６´の収納位置の出力軸３´の厚みを厚くするようにしてもよい。また、バネ６´が縮んだ状態でナット２´からキー４´を引き抜き可能なように、電磁石５´とキー４´との間の間隔を設定することができる。
【0083】
ここで、モータ、ギアまたは直動部品などの動力伝達系の固着状態または負荷状態などに応じてナット２´の動きが拘束されたものとする。このとき、動力伝達系の固着状態または高負荷状態が検出され、電磁石５、５´に電流を流すと、バネ６、６´が圧縮されながら、コッタ４およびキー４´がナット２´から引き抜かれる位置までコッタ４およびキー４´を各電磁石５、５´に引き寄せることができる。コッタ４およびキー４´がナット２´から引き抜かれると、ナット２´の運動は、コッタ４およびキー４´を介して出力軸３´に伝達できなくなり、出力軸３´の動きがナット２´を介して拘束されるのを防止することができる。このため、出力軸３´の接続先の動作が出力軸３´を介して拘束されるのを防止することができ、動力伝達系の固着状態または高負荷状態などによる影響を回避することができる。
【0084】
また、電磁石５、５´の電磁力に基づいてコッタ４およびキー４´をナット２´から引き抜くことで、ナット２´と出力軸３´との結合を解除することができる。このため、ナット２´と出力軸３´との結合を解除するために、ナット２を破壊したり、コッタ４およびキー４´を破壊したりする必要がなくなり、アクチュエータＥＡ２のメンテナンス性の低下を抑制することができる。
【0085】
また、電磁石５、５´に流れる電流を切ることにより、ナット２´と出力軸３´との結合を復帰可能である。このため、ナット２´と出力軸３´との結合を解除した場合においても、ナット２´、コッタ４およびキー４´を交換することなく、アクチュエータＥＡ２を正常動作に復帰させることができる。
【0086】
さらに、ナット２´と出力軸３´との結合にコッタ４およびキー４´を用いることにより、コッタ４およびキー４´の抜き差しに基づいて、ナット２´と出力軸３´を結合したり、ナット２´と出力軸３´との結合を解除したりすることができ、ナット２´と出力軸３´との結合を解除するために、把持機構またはクラッチ機構などの複雑な構成を用いる必要がなくなる。このため、アクチュエータＥＡ２の大型化および高価格化を抑制しつつ、ナット２´と出力軸３´を結合することができる。
【0087】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【0088】
例えば、上述した実施形態では、ナットと出力軸との結合時にコッタまたはキーを抑えるために、バネを用いた例を示したが、コッタまたはキーを抑えられれば、バネを用いた構成に限定されない。例えば、コッタまたはキーを永久磁石（例えば、ネオジム磁石）で構成するか、またはコッタまたはキーの表面に永久磁石を埋め込んだり、貼り付けたりするようにしてもよい。そして、ナットと出力軸との結合時には、電磁石と永久磁石との間に反発力が働くようにすることで、コッタまたはキーをナット内に抑え、ナットと出力軸との結合の解除時には、電磁石と永久磁石との間に吸引力を働かせることで、コッタまたはキーがナットから引き抜かれるようにしてもよい。
【0089】
図６（ａ）は、第５実施形態に係るナットと出力軸との結合時のアクチュエータの構成を示す断面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）のコッタの部分を拡大して示す断面図、図７（ａ）は、第５実施形態に係るナットと出力軸との結合の解除時のアクチュエータの構成を示す断面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）のコッタの部分を拡大して示す断面図である。
【0090】
図６（ａ）、図６（ｂ）、図７（ａ）および図７（ｂ）において、アクチュエータＥＡ３は、図１のアクチュエータＥＡ１の出力軸３、コッタ４、電磁石５およびバネ６の代わりに、出力軸１３、コッタ４Ａおよびモータ２１を備える。
【0091】
出力軸１３は、ナット２で変換された直線運動に基づいて軸力を出力する。出力軸１３は、貫通孔１３Ａおよび開口部１３Ｃ、１３Ｄを備える。貫通孔１３Ａおよび開口部１３Ｃ、１３Ｄは、出力軸１３の側面に設けることができる。このとき、貫通孔１３Ａおよび開口部１３Ｃ、１３Ｄを介してコッタ４Ａの先端部を凹部２Ａに収容可能である。貫通孔１３Ａは、コッタ４Ａの後端部を収容する。開口部１３Ｃは、出力軸１３の径方向にコッタ４Ａと間隔を空けてモータ２１を収容する。開口部１３Ｄは、モータ２１を覆うように軸受７を収容する。
【0092】
コッタ４Ａは、出力軸１３をナット２に結合する結合部材として用いられる。コッタ４Ａは、ねじ軸１の軸方向と直交する方向に出力軸１３を貫通してナット２に対して抜き差し可能である。コッタ４Ａは、出力軸１３の径方向に形成された開口部ＫＡを備える。開口部ＫＡは、出力軸１３の径方向に貫通する貫通孔であってもよい。開口部ＫＡは、モータ２１の回転軸ＪＡの外周面に形成された雄ねじと噛み合い可能な雌ねじを備える。
【0093】
アクチュエータＥＡ３は、ナット２と出力軸１３との結合を可逆的に解除可能である。ここで、アクチュエータＥＡ３は、ナット２と出力軸１３との結合を可逆的に解除可能な解除部材として、モータ２１を備える。モータ２１は、コッタ４Ａを凹部２Ａに挿入したり、凹部２Ａから引き抜いたりすることができる。モータ２１は、雄ねじが形成された回転軸ＪＡを有する。モータ２１の回転軸ＪＡは、コッタ４Ａの開口部ＫＡに挿入される。このとき、回転軸ＪＡの雄ねじと開口部ＫＡの雌ねじが噛み合わされ、回転軸ＪＡの回転運動がコッタ４Ａの直線運動に変換される。
【0094】
ここで、モータ２１は、回転軸ＪＡの回転方向を切り替えることで、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、コッタ４Ａを凹部２Ａに挿入したり、図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、コッタ４Ａを凹部２Ａから引き抜いたりすることができる。このため、回転軸ＪＡの回転方向を切り替えることで、ナット２と出力軸１３とを結合させたり、ナット２と出力軸１３との結合を解除することができる。この結果、ナット２と出力軸１３との結合を解除するために、ナット２またはコッタ４Ａを破壊する必要がなくなり、動力伝達系の固着状態が解消された後、アクチュエータＥＡ３を交換することなく、アクチュエータＥＡ３を正常動作に復帰させることができる。また、モータ２１を設置するスペースを出力軸１３に確保することで、ナット２と出力軸１３との結合を解除させることができ、アクチュエータＥＡ３の構成の複雑化および大型化を抑制しつつ、動力伝達系の固着状態による影響を回避させることができる。
【0095】
図８（ａ）は、第６実施形態に係るナットと出力軸との結合時のアクチュエータの構成を示す断面図、図８（ｂ）は、図８（ａ）のコッタの部分を拡大して示す断面図、図９（ａ）は、第６実施形態に係るナットと出力軸との結合の解除時のアクチュエータの構成を示す断面図、図９（ｂ）は、図９（ａ）のコッタの部分を拡大して示す断面図である。
【0096】
図８（ａ）、図８（ｂ）、図９（ａ）および図９（ｂ）において、アクチュエータＥＡ４は、図１のアクチュエータＥＡ１の出力軸３、コッタ４、電磁石５およびバネ６の代わりに、出力軸２３、コッタ４Ｂおよびアクチュエータ３１を備える。
【0097】
出力軸２３は、ナット２で変換された直線運動に基づいて軸力を出力する。出力軸２３は、貫通孔２３Ａおよび開口部２３Ｃ、２３Ｄを備える。貫通孔２３Ａおよび開口部２３Ｃ、２３Ｄは、出力軸２３の側面に設けることができる。このとき、貫通孔２３Ａおよび開口部２３Ｃ、２３Ｄを介してコッタ４Ｂの先端部を凹部２Ａに収容可能である。貫通孔２３Ａは、コッタ４Ｂの後端部を収容する。開口部２３Ｃは、出力軸２３の径方向にコッタ４Ｂと間隔を空けてアクチュエータ３１を収容する。開口部２３Ｄは、アクチュエータ３１を覆うように軸受７を収容する。
【0098】
コッタ４Ｂは、出力軸２３をナット２に結合する結合部材として用いられる。コッタ４Ｂは、ねじ軸１の軸方向と直交する方向に出力軸２３を貫通してナット２に対して抜き差し可能である。
【0099】
アクチュエータＥＡ４は、ナット２と出力軸２３との結合を可逆的に解除可能である。ここで、アクチュエータＥＡ４は、ナット２と出力軸２３との結合を可逆的に解除可能な解除部材として、アクチュエータ３１を備える。アクチュエータ３１は、出力軸ＪＢを有する。アクチュエータ３１の出力軸ＪＢは、コッタ４Ｂに結合される。アクチュエータ３１は、出力軸２３の径方向に出力軸ＪＢを直線運動させ、コッタ４Ｂを凹部２Ａに挿入したり、凹部２Ａから引き抜いたりすることができる。アクチュエータ３１は、油圧アクチュエータであってもよいし、空圧アクチュエータであってもよいし、電動アクチュエータであってもよい。
【0100】
ここで、アクチュエータ３１は、出力軸ＪＢを前進させることで、図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、コッタ４Ｂを凹部２Ａに挿入したり、出力軸ＪＢを後退させることで、図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、コッタ４Ｂを凹部２Ａから引き抜いたりすることができる。このため、出力軸ＪＢの進行方向を切り替えることで、ナット２と出力軸２３とを結合させたり、ナット２と出力軸２３との結合を解除することができる。この結果、ナット２と出力軸２３との結合を解除するために、ナット２またはコッタ４Ｂを破壊する必要がなくなり、動力伝達系の固着状態が解消された後、アクチュエータＥＡ４を交換することなく、アクチュエータＥＡ４を正常動作に復帰させることができる。また、アクチュエータ３１を設置するスペースを出力軸２３に確保することで、ナット２と出力軸２３との結合を解除させることができ、アクチュエータＥＡ４の構成の複雑化および大型化を抑制しつつ、動力伝達系の固着状態による影響を回避させることができる。
【0101】
なお、上述したアクチュエータＥＡ１～ＥＡ４において、特開２０１２－４２０５０号公報に開示されているように、コッタは軸力伝達要素、キーは回転力伝達要素として用いることができる。このとき、コッタの軸方向両端面はナットおよび出力軸と接し、コッタの周方向両端面はナットおよび出力軸との間に周方向隙間を有してもよい。また、キーの周方向両端面はナットおよび出力軸と接し、キーの軸方向両端面はナットおよび出力軸との間に軸方向隙間を有してもよい。
【0102】
これにより、出力軸にコジリが作用した場合においても、その作用を周方向隙間および軸方向隙間で吸収させることができ、ボールねじにコジリが作用しにくくすることができる。このため、直動装置と出力軸の組立時などにミスアライメントが発生した場合においても、直動装置が用いられるアクチュエータの高寿命化を図ることができる。
【0103】
図１０（ａ）は、第７実施形態に係るナットと出力軸との結合時のアクチュエータの構成を示す断面図、図１０（ｂ）から図１０（ｄ）は、図１０（ａ）のナットと出力軸との結合の解除時のコッタの動きを拡大して示す断面図である。
【0104】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）から図１０（ｄ）において、アクチュエータＥＡ５は、図１のアクチュエータＥＡ１のナット２、出力軸３、コッタ４、電磁石５およびバネ６の代わりに、ナット４２、出力軸４３およびコッタ４Ｃを備える。
【0105】
ナット４２は、ねじ軸１の回転運動をねじ軸１の軸方向の直線運動に変換する。ナット４２は、図２（ｂ）の凹部２Ａの代わりに凹部４２Ａを備える。凹部４２Ａは、ねじ軸１の軸方向にコッタ４Ｃにかかる力に基づいて、ナット４２の凹部４２Ａに収容された状態からコッタ４Ｃがねじ軸１の軸方向に移動し、ナット４２の凹部４２Ａから抜け出し可能なような形状に設定される。このとき、コッタ４Ｃに対して、出力軸４３の軸方向に力がかかったときに、出力軸４３の径方向にも力がかかるようにするために、ナット４２の凹部４２Ａは、傾斜面ＭＡを備えることができる。また、凹部４２Ａの形状は、コッタ４Ｃの先端の形状に対応するように設定される。例えば、コッタ４Ｃの先端の形状が円錐状である場合、凹部４２Ａの形状はすり鉢状に形成することができる。
【0106】
出力軸４３は、ナット４２で変換された直線運動に基づいて軸力を出力する。出力軸４３は、貫通孔４３Ａおよび開口部２３Ｄを備える。貫通孔４３Ａおよび開口部２３Ｄは、出力軸４３の側面に設けることができる。このとき、貫通孔４３Ａおよび開口部２３Ｄを介してコッタ４Ｃの先端部を凹部４２Ａに収容可能である。貫通孔４３Ａは、コッタ４Ｃの後端部を収容する。このとき、貫通孔４３Ａの高さは、コッタ４Ｃが凹部４２Ａに収容されたときに、コッタ４Ｃの後端側に空間４３Ｃが形成されるように設定される。空間４３Ｃの高さは、コッタ４Ｃを凹部４２Ａから抜け出させるのに必要な高さに設定することができる。開口部２３Ｄは、軸受７が空間４３Ｃ上に位置するように軸受７を収容する。
【0107】
コッタ４Ｃは、出力軸４３をナット４２に結合する結合部材として用いられる。コッタ４Ｃは、ねじ軸１の軸方向と直交する方向に出力軸４３を貫通してナット４２に対して抜き差し可能である。コッタ４Ｃは、ねじ軸１の軸方向にコッタ４Ｃにかかる力に基づいて、ナット４２の凹部４２Ａに収容された状態からコッタ４Ｃがねじ軸１の軸方向に移動し、ナット４２の凹部４２Ａから抜け出し可能なような形状に設定される。このとき、コッタ４Ｃに対して、出力軸４３の軸方向に力がかかったときに、出力軸４３の径方向にも力がかかるようにするために、コッタ４Ｃ先端部は、傾斜面ＭＣを備えることができる。例えば、コッタ４Ｃの形状は、先端に向かう方向に窄まる形状を有することができ、凹部４２Ａは、コッタ４Ｃの形状に対応した形状を有することができる。このとき、コッタ４Ｃの傾斜面ＭＣは、凹部４２Ａの傾斜面ＭＡに接することができる。
【0108】
アクチュエータＥＡ５は、ナット４２と出力軸４３との結合を可逆的に解除可能である。ここで、アクチュエータＥＡ５は、ナット４２と出力軸４３とを結合させるために、空間４３Ｃに密閉可能な圧力媒体ＰＢを備える。圧力媒体ＰＢは、オイルなどの液体であってもよいし、空気などの気体であってもよい。アクチュエータＥＡ５は、ナット４２と出力軸４３との結合を解除させるために、圧力媒体ＰＢを解放可能である。アクチュエータＥＡ５は、圧力媒体ＰＢを解放させる解放部として、配管５２および制御弁５３を備える。配管５２は、空間５１に接続されるとともに、出力軸４３の外部に引き出される。制御弁５３は、配管５２の通路を閉じたり、開いたりする。
【0109】
ここで、図１０（ｂ）に示すように、制御弁５３が配管５２の通路を開き、圧力媒体ＰＢを空間４３Ｃに導入した後、制御弁５３が配管５２の通路を閉じることにより、圧力媒体ＰＢを空間４３Ｃ内に密閉することができる。このとき、圧力媒体ＰＢはコッタ４Ｃを押圧し、コッタ４Ｃの先端を凹部４２Ａに収容させることにより、ナット４２と出力軸４３とを結合させることができる。
【0110】
そして、動力伝達系が固着し、アクチュエータＥＡ５が常に突っ張った状態になったものとする。このとき、制御弁５３が配管５２の通路を開くことにより、空間４３Ｃ内に密閉された圧力媒体ＰＢが解放され、コッタ４Ｃの後端部にかかる押圧力が低減される。そして、図１０（ｃ）および図１０（ｄ）に示すように、コッタ４Ｃに対し、出力軸４３の軸方向に力がかかると、傾斜面ＭＡ，ＭＣを介して出力軸４３の径方向にも力がかかる。このため、出力軸４３の軸方向へのコッタ４Ｃの移動に伴ってコッタ４Ｃを凹部４２Ａから抜け出させることができ、ナット４２と出力軸４３との結合を解除することができる。この結果、ナット４２と出力軸４３との結合を解除するために、ナット４２またはコッタ４Ｃを破壊する必要がなくなり、動力伝達系の固着状態が解消された後、アクチュエータＥＡ５を交換することなく、アクチュエータＥＡ５を正常動作に復帰させることができる。また、コッタ４Ｃを凹部４２Ａから抜け出させるのに必要な空間４３Ｂを出力軸４３に確保することで、ナット４２と出力軸４３との結合を解除させることができ、アクチュエータＥＡ５の構成の複雑化および大型化を抑制しつつ、動力伝達系の固着状態による影響を回避させることができる。
【0111】
図１１（ａ）は、図１０（ａ）のコッタの構成の一例を示す斜視図、図１１（ｂ）は、図１０（ａ）のコッタの構成のその他の例を示す斜視図である。
図１１（ａ）において、コッタ４Ｄは、傾斜面ＭＤを備える。傾斜面ＭＤは、コッタ４Ｄに対して、出力軸４３の軸方向に力がかかったときに、出力軸４３の径方向にも力がかかるようにすることができる。このとき、コッタ４Ｄの先端の形状は、楔形とすることができる。
図１１（ａ）において、コッタ４Ｄは、傾斜面ＭＤを備える。傾斜面ＭＤは、コッタ４Ｄに対して、出力軸４３の軸方向に力がかかったときに、出力軸４３の径方向にも力がかかるようにすることができる。このとき、コッタ４Ｄの先端の形状は、楔形とすることができる。
【0112】
これにより、コッタ４Ｄに対し、出力軸４３の軸方向に力がかかったときに、出力軸４３の径方向にも力がかかるようにすることが可能となり、ナット４２と出力軸４３との結合を解除することが可能となるともに、コッタ４Ｄに傾斜面ＭＣを設けるという簡易な加工でナット４２と出力軸４３との結合の解除を可能とすることができ、アクチュエータＥＡ５の構成の複雑化を抑制し、アクチュエータＥＡ５の大型化およびコストアップを抑制することができる。
【0113】
図１１（ｂ）において、コッタ４Ｅは、傾斜面ＭＥを備える。傾斜面ＭＥは、コッタ４Ｅに対して、出力軸４３の軸方向に力がかかったときに、出力軸４３の径方向にも力がかかるようにすることができる。このとき、コッタ４Ｅの先端の形状は、出力軸４３の径方向の軸周りに回転対称とすることができ、例えば、円錐形とすることができる。
【0114】
これにより、コッタ４Ｅに対し、出力軸４３の軸方向に力がかかったときに、出力軸４３の径方向にも力がかかるようにすることが可能となり、ナット４２と出力軸４３との結合を解除することが可能となるともに、簡易な加工でコッタ４Ｅに傾斜面ＭＥを設けることができ、アクチュエータＥＡ５の構成の複雑化を抑制し、アクチュエータＥＡ５の大型化およびコストアップを抑制することができる。
【0115】
図１２は、第８実施形態に係るコッタとナットとの間の隙間の一例を示す側面図である。
図１２において、アクチュエータＥＡ６は、図１０（ａ）のアクチュエータＥＡ５のコッタ４Ｃの代わりに、コッタ４Ｆを備える。コッタ４Ｆの後端側には、段差ＨＣが設けられている。また、出力軸４３の貫通孔４３Ａには、段差ＨＣを受け止め可能な段差ＤＡが設けられている。そして、コッタ４Ｆは、段差ＨＣ、ＤＡが互いに接触したときに、コッタ４Ｆの傾斜面ＭＣと凹部４２Ａの傾斜面ＭＡとの間に隙間Ｃｃがあるように構成することができる。
図１２において、アクチュエータＥＡ６は、図１０（ａ）のアクチュエータＥＡ５のコッタ４Ｃの代わりに、コッタ４Ｆを備える。コッタ４Ｆの後端側には、段差ＨＣが設けられている。また、出力軸４３の貫通孔４３Ａには、段差ＨＣを受け止め可能な段差ＤＡが設けられている。そして、コッタ４Ｆは、段差ＨＣ、ＤＡが互いに接触したときに、コッタ４Ｆの傾斜面ＭＣと凹部４２Ａの傾斜面ＭＡとの間に隙間Ｃｃがあるように構成することができる。
【0116】
これにより、出力軸４３にコジリが作用した場合においても、その作用を傾斜面ＭＡ、ＭＣ間の隙間Ｃｃで吸収させることができ、ボールねじにコジリが作用しにくくすることができる。このため、直動装置と出力軸４３の組立時などにミスアライメントが発生した場合においても、直動装置が用いられるアクチュエータＥＡ６の高寿命化を図ることができる。
【0117】
図１３は、第９実施形態に係るコッタと出力軸との間の隙間の一例を示す側面図である。
図１３（ａ）および図１３（ｂ）において、アクチュエータＥＡ７は、図１０（ａ）のアクチュエータＥＡ５のコッタ４Ｃの代わりに、コッタ４Ｇを備える。コッタ４Ｇの後端側には、段差ＨＣが設けられている。また、出力軸４３の貫通孔４３Ａには、段差ＨＣを受け止め可能な段差ＤＡが設けられている。そして、コッタ４Ｇは、コッタ４Ｇの傾斜面ＭＣと凹部４２Ａの傾斜面ＭＡが互いに接触したときに、段差ＨＣ、ＤＡとの間に隙間Ｃｄがあるように構成することができる。
図１３（ａ）および図１３（ｂ）において、アクチュエータＥＡ７は、図１０（ａ）のアクチュエータＥＡ５のコッタ４Ｃの代わりに、コッタ４Ｇを備える。コッタ４Ｇの後端側には、段差ＨＣが設けられている。また、出力軸４３の貫通孔４３Ａには、段差ＨＣを受け止め可能な段差ＤＡが設けられている。そして、コッタ４Ｇは、コッタ４Ｇの傾斜面ＭＣと凹部４２Ａの傾斜面ＭＡが互いに接触したときに、段差ＨＣ、ＤＡとの間に隙間Ｃｄがあるように構成することができる。
【0118】
これにより、出力軸４３にコジリが作用した場合においても、その作用を段差ＨＣ、ＤＡ間の隙間Ｃｄで吸収させることができ、ボールねじにコジリが作用しにくくすることができる。このため、直動装置と出力軸４３の組立時などにミスアライメントが発生した場合においても、直動装置が用いられるアクチュエータＥＡ７の高寿命化を図ることができる。
【0119】
図１４（ａ）は、第１０実施形態に係るナットと出力軸との結合時のアクチュエータの構成を示す断面図、図１４（ｂ）から図１４（ｄ）は、図１４（ａ）のナットと出力軸との結合の解除時のコッタの動きを拡大して示す断面図である。
図１４（ａ）および図１４（ｂ）から図１４（ｄ）において、アクチュエータＥＡ８は、図１０のアクチュエータＥＡ５の出力軸４３および圧力媒体ＰＢの代わりに、出力軸６３およびばね６１を備える。
図１４（ａ）および図１４（ｂ）から図１４（ｄ）において、アクチュエータＥＡ８は、図１０のアクチュエータＥＡ５の出力軸４３および圧力媒体ＰＢの代わりに、出力軸６３およびばね６１を備える。
【0120】
出力軸６３は、ナット４で変換された直線運動に基づいて軸力を出力する。出力軸６３は、貫通孔６３Ａを備える。貫通孔６３Ａは、出力軸６３の側面に設けることができる。このとき、貫通孔６３Ａを介してコッタ４Ｃの先端部を凹部４２Ａに収容可能である。貫通孔６３Ａは、コッタ４Ｃの後端部を収容する。このとき、貫通孔６３Ａの高さは、コッタ４Ｃが凹部４２Ａに収容されたときに、コッタ４Ｃの後端側に空間６３Ｃが形成されるように設定される。空間６３Ｃの高さは、コッタ４Ｃを凹部４２Ａから抜け出させるのに必要な高さに設定することができる。
【0121】
アクチュエータＥＡ８は、ナット４２と出力軸６３との結合を可逆的に解除可能である。ここで、アクチュエータＥＡ８は、ナット４２と出力軸６３とを結合させるために、コッタ４Ｃを押圧するばね６１を備える。
ばね６１は、図１４（ｂ）に示すように、空間６３Ｃ内に設置され、コッタ４Ｃの後端面に接するように配置することができる。このとき、ばね６１の圧縮力は、アクチュエータＥＡ８の正常動作時にナット４２の接触面ＭＡとコッタ４Ｃの接触面ＭＣとの接触状態が維持されるように設定することができる。また、ばね６１は、ナット４２と出力軸６３との結合時の収縮圧態から、コッタ４Ｃが凹部４２Ａから完全に抜けるまでにさらに収縮可能なように構成することができる。
ばね６１は、図１４（ｂ）に示すように、空間６３Ｃ内に設置され、コッタ４Ｃの後端面に接するように配置することができる。このとき、ばね６１の圧縮力は、アクチュエータＥＡ８の正常動作時にナット４２の接触面ＭＡとコッタ４Ｃの接触面ＭＣとの接触状態が維持されるように設定することができる。また、ばね６１は、ナット４２と出力軸６３との結合時の収縮圧態から、コッタ４Ｃが凹部４２Ａから完全に抜けるまでにさらに収縮可能なように構成することができる。
【0122】
そして、動力伝達系が固着し、アクチュエータＥＡ８が常に突っ張った状態になったものとする。このとき、図１４（ｃ）および図１４（ｄ）に示すように、コッタ４Ｃに対し、出力軸６３の軸方向に力がかかると、傾斜面ＭＡ，ＭＣを介して出力軸６３の径方向にも力がかかる。このため、出力軸６３の軸方向へのコッタ４Ｃの移動に伴ってコッタ４Ｃを凹部４２Ａから抜け出させることができ、ナット４２と出力軸６３との結合を解除することができる。このため、ナット４２と出力軸６３との結合を解除するために、ナット４２またはコッタ４Ｃを破壊する必要がなくなり、動力伝達系の固着状態が解消された後、アクチュエータＥＡ８を交換することなく、アクチュエータＥＡ８を正常動作に復帰させることができる。また、ナット４２と出力軸６３との結合を解除するために、動力伝達系の固着状態などを検出する検出器、外部から動力を供給する動力部および固着状態などの検出結果に基づいて動力を制御する制御部を設ける必要がなくなり、アクチュエータＥＡ８の構成の複雑化を抑制しつつ、動力伝達系の固着などによる影響を回避させることができる。さらに、コッタ４Ｃを凹部４２Ａから抜け出させるのに必要な空間６３Ｃを出力軸６３に確保することで、ナット４２と出力軸６３との結合を解除させることができ、アクチュエータＥＡ８の構成の複雑化および大型化を抑制しつつ、動力伝達系の固着状態による影響を回避させることができる。
【符号の説明】
【0123】
１ ねじ軸、２ ナット、３ 出力軸、４ コッタ、５ 電磁石、５Ａ 鉄心、５Ｂ 巻線、６ バネ、７、１１ 軸受、１２ ハウジング、１３ ギア、１４ ギア固定ナット
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
