特表 2024-519644 リニアアクチュエータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-05-21

(54)【発明の名称】リニアアクチュエータ

(51)【国際特許分類】

   B66F 3/18 20060101AFI20240514BHJP

   F16H 25/18 20060101ALI20240514BHJP

【ＦＩ】

B66F3/18

F16H25/18 Z

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023553122

(86)(22)【出願日】2021-05-20

(85)【翻訳文提出日】2023-08-31

(86)【国際出願番号】 CA2021050684

(87)【国際公開番号】W WO2022241535

(87)【国際公開日】2022-11-24

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】506427532

【氏名又は名称】ゲスチョン・ラフォレスト・インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＧＥＳＴＩＯＮ ＬＡＦＯＲＥＳＴ ＩＮＣ．

【住所又は居所原語表記】３１８５，ｌｅｒｅ ｒｕｅ，Ｓｔ－Ｈｕｂｅｒｔ，Ｑｕｅｂｅｃ Ｊ３Ｙ ８Ｙ６ ＣＡＮＡＤＡ

(74)【代理人】

【識別番号】110001379

【氏名又は名称】弁理士法人大島特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】フォルト、アラン

(72)【発明者】

【氏名】ラフォレスト、ピエール

(72)【発明者】

【氏名】ゴベイユ、アラン

【テーマコード（参考）】

3J062

【Ｆターム（参考）】

3J062AA27

3J062AB21

(57)【要約】

リニアアクチュエータは、中心軸に沿って互いに垂直方向に互いに対して移動可能な上部フレーム部分及び下部フレーム部分と、互いに結合して伸縮可能なカラムを形成する第１のバンド及び第２のバンドとを含む。第２のバンドは垂直なカラムの壁体を形成し、また、第１のバンドに対する機械的ストレスを軽減するために、下部フレーム部分によって回転可能に支持されるロータによって支持されるのは第２のバンドである。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

リニアアクチュエータであって、
中心軸に沿って垂直方向に互いに移動可能に構成された上部フレーム部分及び下部フレーム部分と、
前記中心軸の周りにらせん状に積層するように巻かれた細長い第１のバンドと、
互いに重なるように巻かれたターンを有し、前記ターンが前記中心軸に対して実質的に横方向に平行な軸周りに巻かれた細長い実質的に平坦な第２のバンドとを含み、
前記第１のバンドが、前記第２のバンドから離脱した収容状態部分及び前記第２のバンドに係合したカラム状態部分を含み、
前記第２のバンドは、各ターンが互いに入れ子状態をなし、前記ターンが前記中心軸から半径方向に等距離をおいて前記中心軸を中心とするらせんを形成する収容状態部分及び前記第１のバンドの前記カラム状態部分と係合することにより垂直カラムの壁体を形成するカラム状態部分を含み、
前記第１のバンド及び前記第２のバンドの各カラム状態部分は、前記上部フレーム部分及び前記下部フレーム部分の一方に取り付けられた端部を有し、
前記リニアアクチュエータが、さらに
前記第１のバンド及び前記第２のバンドの各カラム状態部分の前記端部が取り付けられる前記第１のフレーム部分及び前記第２のフレーム部分の、前記一方とは異なる他方によって支持され、かつ、前記収容状態部分及び前記カラム状態部分の間で前記第２のバンドの前記ターンを水平にガイドする水平ガイド部材と、
前記第１のフレーム部分及び前記第２のフレーム部分の一方によって支持され、かつ、前記カラムに加わる荷重物を垂直に変位させるために前記第２のバンドの前記カラム状態部分に垂直に係合する、第２のバンド荷重支持部材と、
前記上部フレーム部分及び前記下部フレーム部分の一方によって支持され、前記水平ガイド部材と、前記第１のバンド及び前記第２のバンドとの間の相対的な回転を引き起こすことにより、前記カラムを選択的に出没させる動力源とを備える、リニアアクチュエータ。

【請求項2】

請求項１に記載のリニアアクチュエータであって、
前記第１のバンド及び前記第２のバンドの前記カラム状態部分の前記端部は、前記上部フレーム部分に取り付けられ、前記第１のバンド及び前記第２のバンドは、前記上部フレーム部分及び前記下部フレーム部分に対して回転せず、前記水平ガイド部材は、前記下部フレーム部分によって回転可能に支持され、前記動力源は、前記水平ガイド部材を回転させるために、前記下部フレーム部分によって支持される、リニアアクチュエータ。

【請求項3】

請求項２に記載のリニアアクチュエータであって、
前記第２のバンド荷重支持部材は、前記下部フレーム部分に回転可能に支持され、前記カラムの前記荷重物は、前記第２のバンド荷重支持部材によって支持される、リニアアクチュエータ。

【請求項4】

請求項３に記載のリニアアクチュエータであって、
第２のバンドサポートに係合するのが、前記第２のバンドの前記カラム状態部分の下方のターンであるように構成される、リニアアクチュエータ。

【請求項5】

請求項４に記載のリニアアクチュエータであって、
前記水平ガイド部材は、前記カラムの引き出し時に前記第２のバンドを前記収容状態部分から前記カラム内に強制的に挿入するための挿入部材と、前記挿入部材の前記カラムに対する水平方向の押圧力に対抗するための反力部材とを備える、リニアアクチュエータ。

【請求項6】

請求項５に記載のリニアアクチュエータであって、
前記挿入部材、前記反力部材及び前記第２のバンドサポートは、前記下部フレーム部分によって回転可能に支持されるロータによって支持される、リニアアクチュエータ。

【請求項7】

請求項６に記載のリニアアクチュエータであって、
前記挿入部材は、前記ロータによって前記反力部材の外側に間隔を置いて支持される挿入パッドであり、前記第１のバンドは、前記挿入パッドによる前記第２のバンドに対する水平方向の力に対抗するために、前記反力部材に対して水平に当接する、リニアアクチュエータ。

【請求項8】

請求項６に記載のリニアアクチュエータであって、
前記第２のバンドサポートは、前記中心軸から半径方向に離れる方向に突出する前記ロータに設けられたフランジである、リニアアクチュエータ。

【請求項9】

請求項６に記載のリニアアクチュエータであって、
前記ロータは、前記第１のバンドが前記下部フレーム部分から離れるのを防止することにより前記カラムを安定させるために、前記第１のバンドに係合するらせん状の溝を備える、リニアアクチュエータ。

【請求項10】

請求項６に記載のリニアアクチュエータであって、
前記第１のバンドは、前記中心軸から半径方向に離れるように延びる多数の歯を備え、前記歯は、前記第１及び第２のバンドの前記カラム状態部分において、前記第２のバンドの重なり合う上部及び下部の縁部に設けられた開口部に係合し、前記第２のバンドのカラム状態部分の連続するターンの前記第１のバンドのカラム状態部分に着脱可能に連結する、リニアアクチュエータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、互いに結合した一対のバンドを用いて出没可能なカラムを形成するリニアアクチュエータに関する。

【背景技術】

【0002】

荷重物を変位させるために、互いに連結した一対のらせん状のバンドにより形成された出没可能な伸縮式カラムを有するリニアアクチュエータを用いることが知られている。この種の装置は、必ずではないが、主として荷重物の昇降に用いられており、そのような場合には、伸縮式カラムは垂直に形成される。

【0003】

そのような従来技術のリニアアクチュエータ２０のある形態を、図６～図８に示す。リニアアクチュエータ２０は、ボールベアリング４５ａ、４５ｂによってベース２４上に回転可能に支持された中空の円筒形ロータ２２を含む。ベース２４は地面に固定される（例えば、ボルトで締結される）ように構成されている。ロータ２２を選択的に回転させるために、モータ２６の出力軸が、ロータ２２にギアホイール２８を介して駆動可能に結合されている。

【0004】

リニアアクチュエータ２０は、ロータ２２の下部の周囲に配置された第１のバンドマガジン３２にらせん状かつ垂直に積層された収容状態部分３０ａを有する第１の水平バンド３０と、ロータの周囲に同軸状に配置された第２のバンドマガジン３６にらせん状かつ水平に積層された収容状態部分３４ａを有する第２の垂直バンド３４とを含む。（図に示す通り、）ケーシングが、ギアホイール２８、ロータ２２、及び第２のバンドマガジン３６の周囲に取り付けられ、ケーシングの上部には、垂直カラム３８と、垂直カラム３８を貫通して延在する孔が設けられている。垂直カラム３８は、第１のバンド３０のカラム状態部分３０ｂ及び第２のバンド３４のカラム状態部分３４ｂから形成される。各バンド３０、３４の下端は、常にそれぞれのマガジン３２、３６に配置され、各バンド３０、３４の上端は、垂直方向に変位する荷重物の下部に係合する荷重支持プラットフォーム４０に固定するように取り付けられている。

【0005】

ロータ２２をモータ２６と共に第１の方向に回転させることにより、プラットフォーム４０が持ち上がるように垂直カラム３８を引き出すと、ロータ２２によってカラム３８の外側部分によって支持される挿入パッド４２が、垂直バンド３４のターンを、水平バンド３０の垂直方向に連続する２つのターンの間に向かって、半径方向内側にらせん状に徐々に付勢する。それと同時に、垂直バンド３４の内側に配置されたロータ２２のらせん状の溝４４は、水平バンド３０のカラム状態部分３０ｂが垂直バンド３４のカラム状態部分３４ｂの連続する２つのターンの重なり合うそれぞれの上縁及び下縁に半径方向に当接するように、水平バンド３０のターンを徐々に持ち上げる。さらに、水平バンド３０のカラム状態部分３０ｂの外周に設けられた歯４６は、垂直バンド３４の重なり合う縁部または縁部の孔４８と係合して、垂直バンド３４のカラム状態部分３４ｂの連続するターンの各組を着脱可能に結合する。その結果、水平バンド３０及び垂直バンド３４のターンが収容状態部分からカラム状態部分に移行するにつれて、伸縮式の垂直カラム３８が徐々に引き出される。

【0006】

伸縮式のカラム３８は、モータ２６がロータ２２を反対方向に回転させることにより収容され、その結果、プラットフォーム４０が下降する。垂直バンド３０及び水平のバンド３４のターンは、その後徐々に互いに脱離され、それぞれのマガジン３２、３６に別々に誘導される。

【0007】

図８に示すように、カラム３８を形成する水平バンド３０の最下部の２つのターン３０´´´及び３０´´´´は、水平バンド３０がその時点ではまだ溝４４によって支持されていないように、垂直方向に広い溝４４の最下部の２つのターン４４´´及び４４´´´と係合する。溝４４の最下部のターン４４´´及び４４´´´の目的は、水平バンド３０をその収容状態部分からそのカラム状態部分に向かって誘導すること、すなわち、水平及び垂直バンド３０、３４が、まだ荷重（物）を支持することなく、あるいは、ロータ２２に係合する上部のターン３０´´に比べて相対的に少ない荷重（物）を支持することによって、カラム３８を形成するように整列させ、連結することである。バンド３０、３４のこの整列及び連結態様は、水平及び垂直バンド３０、３４が挿入パッド４２及びロータ２２の間に挟み込まれるように、垂直バンド３４の最下部のターン３４´´´´が挿入パッド４２によって水平に誘導されることよってさらに達成される。より詳細には、挿入パッド４２は、カラム３８を形成する垂直バンド３４の最下部のターン３４´´´´に対して第１の水平力Ｈ１を加えるが、この水平力は、カラム３８の一部である水平バンド３０の２つの最下部のターン３０´´´及び３０´´´´に対して、溝４４の内壁４４ｃにおける２つの反する力Ｈ２及びＨ３によって対抗される（（Ｈ２＋Ｈ３）＝Ｈ１）。これにより、バンド３０、３４が互いに係合するだけでなく、挿入パッド４２自体の力に対してカラム３８を水平方向に安定させることができ、また、カラム３８の垂直軸に対して中心がずれている可能性のある荷重（物）を含む、カラム３８に対して加わる可能性のある横方向または横断方向の荷重（物）に対しても安定させることができる。

【0008】

図８にさらに示すように、カラム３８自体の荷重、そしてより重要なことに、カラム３８によって支持され、かつ、垂直方向に配置される任意の物品または構造物を含む任意の物品（図示せず）の荷重は、バンド３０、３４のカラム状態部分３０ｂ、３４ｂの連続する回転によって垂直方向に伝達される。より具体的には、ロータ２２によって支持されていない水平バンド３０の各ターンにおいて、力Ｆ１として示すように、カラム３８の荷重は、垂直バンド３４のあるターン３４´を通じて水平バンド３０のターン３０´に伝達され、反力Ｆ２が伝達される垂直バンド３４の垂直方向に隣接する下部のターン３４´´による反力Ｆ２によって相殺される。

【0009】

ロータ２２によって支持されていない水平バンド３０の各ターン３０´上の垂直バンド３４の２つのターン３４´、３４´´は、水平バンド３０にせん断力を加える。これは、第１のバンド３０のカラム状態部分３０ａの各ターンにおいてほぼ均等に、水平な第１のバンド３０内に横方向に誘発される第１の機械的応力である。

【0010】

カラム３８の荷重は、ロータ２２の溝４４と係合する最上部のターン３０´´からロータ２２に伝達される。より具体的には、垂直カラム３８によって支持される荷重は、力Ｆ３として示すように、水平バンド３０の最上部のターン３０´´に伝達される。水平バンド３０のこのターン３０´´が溝４４内で片持ち梁になっているため、これにより、２つの主な合成反力Ｒ１及びＲ２が時間的に集中することになる。第１の合成力Ｒ１は、外縁近傍の溝４４の下壁４４ａで生成され、第２の合成力Ｒ２は、端壁４４ｃの近傍の上壁４４ｂで生成される。これにより、水平バンド３０のロータ支持ターン３０´´にこのロータ支持ターン３０´´で局所的にわずかに変形を伴うねじれの力が効果的に誘発されることになる。これは、第１のバンド３０に誘発される第２の機械的応力であるが、カラム状態部分３０ｂを形成する水平バンド３０のターンは上下に移動し、この場合、ロータ２２によって支持されるターンのみが影響を受けるため、水平の第１のバンド３０に対するこのねじり応力は、第１のバンド３０のカラム状態部分３０ｂの全長に沿って同一ではなく、変化することになる。この変動するねじれは、水平バンド３０に疲労を生じさせ、この疲労に対抗するために水平バンド３０を機械的に過大に設計する（すなわち、機械的に耐性を高める）必要がある。

【0011】

カラム３８の荷重は、他の２つのターン３０´´´及び３０´´´´を通じてロータ２２に部分的に伝達されることもあるが、その程度は、ロータ２２と係合する最上部のターン３０´´を通じて伝達されるものよりも少ない。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明は、以下を備えるリニアアクチュエータに関する。
中心軸に沿って互いに対して垂直方向に移動可能に構成されている上部及び下部フレーム部分と、
該中心軸の周りにらせん状に積層するように巻かれた細長い第１のバンドと、
互いに重なるようにロール状に巻かれたターンを有し、該ターンが該中心軸に対して実質的に横方向に平行な軸回りに巻かれた、タケノコバネ状の細長く実質的に平坦な第２のバンドと、を含み、
該第１のバンドが、該第２のバンドから離脱した収容状態部分及び該第２のバンドに係合したカラム状態部分を含み、
該第２のバンドは、該ターンが互いに入れ子状をなし、該第１のバンドから離脱している収容状態部分、及び、該ターンが該中心軸の周りにらせんを形成してそこから略等しく半径方向に等距離をおいて配置され、該第１のバンドの前記カラム状態部分と係合することにより垂直カラムの壁体を形成するカラム状態部分を含み、
該第１及び該第２のバンドの各カラム状態部分は、該上部及び該下部フレーム部分の一方に取り付けられた端部を有し、
該リニアアクチュエータは、さらに、
該第１及び該第２のバンドの各カラム状態部分の該端部が取り付けられる該第１及び該第２のフレーム部分の、該一方とは異なる他方によって支持され、かつ、該収容状態部分と該カラム状態部分との間で該第２のバンドの該ターンを水平にガイドする水平ガイド部材、
該下部フレーム部分によって支持され、該カラムの荷重（物）を支持するために該第２のバンドの該カラム状態部分を垂直に支持する第２のバンドサポート、及び、
該上部及び該下部フレーム部分の一方によって支持され、該水平ガイド部材と、該第１及び該第２のバンドとの間の回転を引き起こすことにより、該カラムを選択的に出没させる、動力源を含む。

【0013】

ある実施形態では、第１及び第２のバンドのカラム状態部分の端部は、上部フレーム部分に取り付けられ、第１及び第２のバンドは、上部及び下部フレーム部分に対して回転せず、水平ガイド部材は、下部フレーム部分によって回転可能に支持され、動力源は、下部フレーム部分によって支持されて水平ガイド部材を回転させる。

【0014】

ある実施形態では、第２のバンドサポートも下部フレーム部分によって回転可能に支持される。

【0015】

ある実施形態では、第２のバンドサポートと係合するのは、第２のバンドのカラム状態部分の下方のターンである。

【0016】

ある実施形態では、水平ガイド部材は、カラムが引き出されるときに第２のバンドを収容状態部分からカラム状態部分に変化させるための挿入部材と、カラムに対する挿入部材の水平方向の力に対抗するための反力部材とを備える。

【0017】

ある実施形態では、挿入部材、反力部材、及び第２のバンドサポートは、下部フレーム部分によって回転可能に支持されるロータによって支持される。

【0018】

ある実施形態では、挿入部材は、ロータによって反力部材の外側に間隔を置いて支持される挿入パッドであり、第１のバンドは、挿入パッドによる第２のバンドに対する水平方向の力に対抗するために、反力部材に対して水平に当接する。

【0019】

ある実施形態では、第２のバンドサポートは、中心軸から半径方向に突出するロータに設けられたフランジである。

【0020】

ある実施形態において、ロータは、第１のバンドが下部フレーム部分から離れるのを防止することによりカラムを安定させるために、第１のバンドに係合するらせん形の溝を備える。

【0021】

ある実施形態では、第１のバンドは中心軸から半径方向に離れるように延びる多数の歯を備え、これらの歯は、第１及び第２のバンドのカラム状態部分において、第２のバンドの重なり合う上部及び下部の縁部に設けられた開口部に係合し、第２のバンドのカラム状態部分の連続するターンの第１のバンドのカラム状態部分に着脱可能に噛み合わせる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明によるリニアアクチュエータの側面図であり、第１及び第２のバンドが部分的に引き出されて垂直カラムを形成している。

【図2】図１のリニアアクチュエータを示す部分破断透視図であるが、第１及び第２のバンドは、垂直カラム自体が下限位置に配置されるように、大部分が後退している。

【図3】図２に類似するが、第１及び第２のバンドが部分的に引き出されて垂直カラムを形成している。

【図4】図３の円ＩＶで囲まれた領域の拡大図である。

【図5】垂直カラムの底部及びロータの外周部の一部を示す拡大概略断面立面図であり、カラムからロータに伝達される力を示している。

【図6】図３に類似するが、従来技術のリニアアクチュエータを示す図である。

【図7】図４に類似するが、従来技術のリニアアクチュエータを示す図である。

【図8】図５に類似するが、従来技術のリニアアクチュエータを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

図１～図５は、垂直軸Ａに沿って荷重物（図示せず）を変位させるために用いられる本発明によるリニアアクチュエータ１１０を示す。リニアアクチュエータ１１０は、地面に載置され、地面に固定されるように意図されたベース１１４の上方において回転可能に支持された中空のロータ１１２を備える。ベース１１４は、平坦なベースプレート１１６と、ベースプレート１１６から直立する中央ポスト１１８とを含む。高耐荷重ベアリング１２０、１２２により、ロータ１１２がポスト１１８によって回転可能に支持されることが可能となる。ほぼ管状のケーシング（リニアアクチュエータ１１０の内部部品を示すために図面には示されていない）がベース１１４に取り付けられ、一般にロータ１１２の外周の大部分を覆っている。

【0024】

ロータ１１２は、水平部分１１２ｃに取り付けられ、かつ、水平部分１１２ｃから下方に突出する、半径方向に間隔を置いて配置された内側及び外側の下側部分１１２ａ、１１２ｂを含む。ロータ１１２はまた、水平部分１１２ｃに取り付けられ、かつ、水平部分１１２ｃから上方に突出する、半径方向に離間した内側及び外側の上側部分１１２ｄ、１１２ｅを含む。らせん状のフランジを形成するカラム支持部分１１２ｆは、内側の上側部分１１２ｄに取り付けられ、外側に向かって延びる。ロータ１１２のカラム支持部分１１２ｆに関して、以下でより詳細に説明する。

【0025】

適切な制御パネル１２６を備え、かつ、モータ１２４をなす動力源が、モータ１２４及びロータ１１２の外側の下側部分１１２ｂにそれぞれ取り付けられた一対の相互に連結されたギアホイール１２８、１３０を介して、ロータ１１２を選択的に回転させる。モータ１２４は、ベースプレート１１６に固定されたブラケット１３２によって支持される。

【0026】

リニアアクチュエータ１１０は、第２のバンド１３８の連続するターンを着脱可能に連結し、第２のバンド１３８のあるターンから次のターンへ荷重（物）を伝達するために用いられる第１のバンド１３４で形成された出没可能なカラム１３３を含み、第２のバンドはカラム１３３の壁体を形成する。

【0027】

第１のバンド１３４は、ロータ１１２内に形成された第１のバンドマガジン１３６にらせん状に積層されて収容される収容状態部分１３４ａを有する。より具体的には、第１のバンドマガジン１３６は、ベースプレート１１６の上方、ロータ水平部分１１２ｃの下方、かつ、２つのロータ下側部分１１２ａ、１１２ｂの間に位置する空間である。

【0028】

第２のバンド１３８も同様に、ロータ１１２内に形成された第２のバンドマガジン１４０にらせん状に積層されて収容される収容状態部分１３８ａを有する。より具体的には、第２のバンドマガジン１４０は、ロータ水平部分１１２ｃの上方かつロータ外側の上側部分１１２ｅの半径方向外方に配置される。第２バンドマガジン１４０は、上述したケーシング（図示せず）の内部にさらに設けられている。

【0029】

第１のバンドマガジン１３６及び第２のバンドマガジン１４０は両方ともリングの形状に形成され、第２のバンドマガジン１４０は第１のバンドマガジン１３６よりも径方向に幅広に形成されている。

【0030】

第１のバンド１３４及び第２のバンド１３８は、以下で詳しく説明するが、カラム１３３を形成するように配置されるそれぞれのカラム状態部分１３４ｂ及び１３８ｂを有する。カラム１３３が徐々に引き出されるかまたは収容されると、各第１及び第２のバンドカラム状態部分１３４ｂ、１３８ｂの長さは、それらの収容状態部分１３４ａ、１３８ａの長さの変化に反比例して変化する。

【0031】

各バンド１３４、１３８の上端は、リニアアクチュエータ１１０によって昇降される荷重物（図示せず）に係合する荷重支持部材１４２に固定されるように取り付けられている。適切な取り付け部材（図示せず）は、荷重支持部材１４２を荷重物に取り付けることになる。

【0032】

ロータ１１２は、ロータ外側の上側部分１１２ｅによって半径方向内側に支持された第２のバンドの挿入パッド１４８の形態の第２のバンドガイド部材を含む。

【0033】

ロータ１１２が回転してカラム１３３を引き出すかまたは収容するとき、第２のバンド１３８の各ターンは、挿入パッド１４８によって第２のバンドマガジン１４０及びカラム１３３の間に誘導され、連続する各ターンの上側の縁部が上方の隣接するターンの下側の縁部に重なるようにらせん状に配置される。同時に、ロータ１１２が回転すると、第１のバンド１３４の各ターンは、第１のバンドマガジン１３６及びカラム１３３の間に誘導され、ここで、第１のバンド１３４の外周に配置された歯１５０は、第２のバンド１３８の重なり合う上縁及び下縁にそれぞれ配置された開口部１５２、１５４（図５）に連結し、第２のバンド１３８のカラム状態部分１３８ｂの各々の連続する２つのターンを着脱可能に連動させる。その結果、カラム１３３の壁体は第２のバンド１３８のカラム状態部分１３８ｂによって形成され、一方、第１のバンド１３４の歯１５０は第２のバンド１３８の開口部１５２、１５４と協働して、第２のバンド１３８のカラム状態部分１３８ｂの連続したターンを連動させ、第２のバンド１３８の連続したターンのそれぞれの間の荷重（物）を伝達する。カラム１３３が引き出されると、第１のバンド１３４は、その歯１５０及び第２のバンド１３８の着脱可能な係合によってマガジン１３６からカラム１３３に誘導される。すなわち、第１のバンド１３４を引っ張るのは第２のバンド１３８である。

【0034】

リニアアクチュエータ１１０によって支持されて変位した荷重物は、垂直軸Ａに平行な方向に、順に、荷重物係合部材１４２に伝達され、次に、第１及び第２のバンドカラム状態部分１３４ｂ、１３８ｂの連続する第１及び第２のバンドの各ターンを経て、次いで、ロータ１１２に伝達される（詳細は後述する）。そして最後に、ベアリング１２０、１２２を介して、接地ベース１１４及び地面に伝達される。

【0035】

より詳細には、図５から分かるように、本発明によれば、カラムの荷重（物）、そして重要なことに、カラム１３３によって支持されて垂直に変位する物品（図示せず）は、図６～８に示すような従来技術の装置の場合のように、第１のバンドによってロータ１１２に伝達されるのとは対照的に、最終的には垂直バンド１３８によってロータ１１２に伝達される。実際に、カラムの荷重（物）を表す垂直力Ｆは、第１のバンド１３４´の対応するターンを介して、第２のバンド１３８´のあるターンから次の１３８´´へ伝達されるが、第２のバンドの最下部のターン１３８´´は、ロータ１１２の水平カラム支持部分１１２ｆに直接配置されており、ここで、カラム１３３及びそれに支持される物品の荷重がロータ１１２に伝達される。

【0036】

従来技術の装置のように、第２のバンド１３８のカラム状態部分１３８ｂのあるターンから次のターンへの垂直力Ｆの伝達により生じる、第１のバンド１３４のカラム状態部分１３４ｂのターンにおいて誘発されるせん断力が存在する。ただし、このせん断力は、水平バンド１３４のカラム状態部分１３４ｂのすべてのターンにおいてほぼ等しい。

【0037】

第１のバンド１３４も、ロータ本体１１２ｄの外面に対して半径方向の内側に当接する。実際に、挿入部材１４８はカラム１３３を引き出すときに、第２のバンド１３８をその収容状態部分１３８ａからカラム１３３内に押し込むための水平ガイド部材として用いられ、ロータの上側垂直部分１１２ｄが、カラム１３３に対する挿入部材の水平圧力Ｈ１にＨ２で対抗する反力部材として用いられる。代わりに、反力部材が第２のバンド１３８に対して水平圧力を加えられることに留意されたい。

【0038】

ロータ１１２は、第１のバンドに係合するらせん溝１６０を含むように示されている。カラム１３３の荷重（物）の支持は、従来技術のようにロータ１１２に配置されている第１のバンド１３４を介しては達成されないため、このらせん溝は任意の構成である。らせん溝１６０を設けることにより、第１のバンドが誤ってベース１１４から離脱してしまうことを防止し、それによりカラム１３３を安定させることができる。実際に、カラム１３３によって支持されて垂直に変位している荷重（物）が誤って引っ張られる場合や、または荷重（物）が誤って横方向に傾いてカラム１３３を強制的に曲げられてしまうような場合に、第１のバンド１３４を溝１６０に係合しておくことは、そうでなければカラム１３３の分解や潰れの恐れなどの望ましくない状況を防ぐのに役立つであろう。

【0039】

本発明に特徴的な利点の一つは、結果的に、カラム１３３によって支持され、垂直方向に変位している荷重（物）を、垂直方向の第２のバンド１３８から直接ロータ１１２に移動させることにより、第１のバンド１３４のカラム状態部分１３４ｂの単一のロータ支持ターンに、（図６～８等に示すような）従来技術の装置に設けられていた局所的な片持ち力が、本発明の実施形態では全く存在しないことである。これにより、第１のバンド１３４は、従来技術のようにカラム１３３が繰り返し出没するときに相応の疲労力（ｆａｔｉｇｕｉｎｇ ｆｏｒｃｅ）を受けることがなく、カラム１３３を、構造上抵抗の小さい第１のバンド１３４を有する設計及び構築できるようになり、コストの削減につながる。これは、本発明のリニアアクチュエータ１１０のようなリニアアクチュエータによって支持され、垂直に変位する荷重（物）が数千ｋｇの重量になる可能性があることを考慮すると、水平バンド１３４を含む多くの部品を厳しい機械的要件で構築する必要があり、重要である。本発明の改良で行ったように、これらの要件を大幅に緩和することは、大幅なコスト削減につながる。

【0040】

カラム１３３によって支持されて変位する荷重（物）を支持するために用いられる第２のバンド１３８には、従来技術の装置における水平の第１のバンドと同様の疲労は発生しない。実際に、荷重（物）は以下のように垂直バンド１３８を通じて伝達される。
ａ）ほぼ垂直方向、すなわち第２のバンドの断面にほぼ沿った方向である。この方向は、もちろん、従来技術の水平な第１のバンドの場合のように横方向に加えられる抵抗力に比べて、はるかに大きな抵抗力となる。
ｂ）ロータ１１２に伝達される最下部のターンを含む第２のバンドのすべてのターンにほぼ均等にかかる。

【0041】

これは、荷重（物）が最終的に第１のバンドからロータに伝達され、荷重（物）が第１のバンドのターン（または少数のターン）からロータに（ａ）第１のバンドの断面に対して横方向に伝達され、（ｂ）ロータ上に配置されるターン（または少数のターン）が、図８を参照して説明したような片持ち力を受けるため、すべてのターンで不均等に伝達される従来技術とは異なる。

【0042】

図１～図５に示す本発明による構成を有することのさらなる利点は、カラム１３３の荷重を第２のバンド１３８のカラム状態部分１３８ｂの最下部のターンのみに支持させることにより、従来技術の場合のように第１のバンドの３つのターンをロータに係合させる必要がないことである。第１のバンド１３４の２つのターンだけがロータと係合することができる。図８及び図５を参照されたい。このように、ロータ１１２及びベース１１４全体をよりコンパクトにすることができ、これは、垂直方向に変位する荷重物の下方にリニアアクチュエータ１１０を設置するために必要となるクリアランスが小さくなるため、大きな利点となる。

【0043】

本発明は、広くは、垂直中心軸Ａに沿って互いに対して垂直に移動可能な上部及び下部フレーム部分を含むリニアアクチュエータに関する。図に示す実施形態では、下部フレーム部分はベース１１４を備え、上部フレーム部分は荷重支持部材１４２を備える。２つのフレーム部分の相対運動を可能にする任意の適切な作動機構が使用されてもよく、これには、図に示すようなモータが含まれる。

【0044】

一実施形態（図示せず）では、作動機構は、下部フレーム部分ではなく、上部フレーム部分に設けてもよい（例えば、本出願人に発行された米国特許７，２１３，７９６号の図９及び図９Ａに示す実施形態を参照されたい）。

【0045】

第２のバンドガイド部材は、上部フレーム部分または下部フレーム部分のいずれか、すなわち、作動機構が配置されているフレーム部分とは反対側のフレーム部分に設けてもよい。

【0046】

一実施形態では、垂直バンドをその収容状態部分及びカラム状態部分の間で誘導する水平ガイド部材は固定され、代わりに第１及び第２のバンドが回転してカラムを選択的に引き出して収容する。すなわち、カラムの伸縮を可能にするのは、第１及び第２のバンドに対する水平ガイド部材の回転であるが、これらの要素のいずれか一方または両方がベースに対して回転してもよい。

【0047】

一実施形態（図示せず）では、歯は設けられておらず、第２のバンドは第１のバンドの中央に配置されている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【手続補正書】

【提出日】2022-09-14

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

リニアアクチュエータであって、
中心軸に沿って垂直方向に互いに移動可能に構成された上部フレーム部分及び下部フレーム部分と、
前記中心軸の周りにらせん状に積層するように巻かれた細長い第１のバンドと、
互いに重なるように巻かれたターンを有し、前記ターンが前記中心軸に対して実質的に横方向に平行な軸周りに巻かれた細長い実質的に平坦な第２のバンドとを含み、
前記第１のバンドが、前記第２のバンドから離脱した収容状態部分及び前記第２のバンドに係合したカラム状態部分を含み、
前記第２のバンドは、各ターンが互いに入れ子状態をなし、前記ターンが前記中心軸から半径方向に等距離をおいて前記中心軸を中心とするらせんを形成する収容状態部分及び前記第１のバンドの前記カラム状態部分と係合することにより垂直カラムの壁体を形成するカラム状態部分を含み、
前記第１のバンド及び前記第２のバンドの各カラム状態部分は、前記上部フレーム部分及び前記下部フレーム部分の一方に取り付けられた端部を有し、
前記リニアアクチュエータが、さらに
前記第１のバンド及び前記第２のバンドの各カラム状態部分の前記端部が取り付けられる前記上部フレーム部分及び前記下部フレーム部分の、前記一方とは異なる他方によって支持され、かつ、前記収容状態部分及び前記カラム状態部分の間で前記第２のバンドの前記ターンを水平にガイドする水平ガイド部材と、
前記上部フレーム部分及び前記下部フレーム部分の一方によって支持され、かつ、前記カラムに加わる荷重物を垂直に変位させるために前記第２のバンドの前記カラム状態部分に垂直に係合する、第２のバンド荷重支持部材と、
前記上部フレーム部分及び前記下部フレーム部分の一方によって支持され、前記水平ガイド部材と、前記第１のバンド及び前記第２のバンドとの間の相対的な回転を引き起こすことにより、前記カラムを選択的に出没させる動力源とを備える、リニアアクチュエータ。

【請求項2】

請求項１に記載のリニアアクチュエータであって、
前記第１のバンド及び前記第２のバンドの前記カラム状態部分の前記端部は、前記上部フレーム部分に取り付けられ、前記第１のバンド及び前記第２のバンドは、前記上部フレーム部分及び前記下部フレーム部分に対して回転せず、前記水平ガイド部材は、前記下部フレーム部分によって回転可能に支持され、前記動力源は、前記水平ガイド部材を前記中心軸に対して回転させるために、前記下部フレーム部分によって支持される、リニアアクチュエータ。

【請求項3】

請求項２に記載のリニアアクチュエータであって、
前記第２のバンド荷重支持部材は、前記下部フレーム部分に回転可能に支持される、リニアアクチュエータ。

【請求項4】

請求項３に記載のリニアアクチュエータであって、
第２のバンド荷重支持部材に係合するのが、前記下部フレーム部分に最も近い前記第２のバンドの前記カラム状態部分のターンであるように構成される、リニアアクチュエータ。

【請求項5】

請求項４に記載のリニアアクチュエータであって、
前記水平ガイド部材は、前記カラムの引き出し時に前記第２のバンドを前記収容状態部分から前記カラム内に強制的に挿入するための挿入部材と、前記挿入部材の前記カラムに対する水平方向の押圧力に対抗するための反力部材とを備える、リニアアクチュエータ。

【請求項6】

請求項５に記載のリニアアクチュエータであって、
前記挿入部材、前記反力部材及び前記第２のバンド荷重支持部材は、前記下部フレーム部分によって回転可能に支持されるロータによって支持される、リニアアクチュエータ。

【請求項7】

請求項６に記載のリニアアクチュエータであって、
前記挿入部材は、前記ロータによって前記反力部材の外側に間隔を置いて支持される挿入パッドであり、前記第１のバンドは、前記挿入パッドによる前記第２のバンドに対する水平方向の力に対抗するために、前記反力部材に対して水平に当接する、リニアアクチュエータ。

【請求項8】

請求項６に記載のリニアアクチュエータであって、
前記第２のバンド荷重支持部材は、前記中心軸から半径方向に離れる方向に突出する前記ロータに設けられたフランジである、リニアアクチュエータ。

【請求項9】

請求項６に記載のリニアアクチュエータであって、
前記ロータは、前記第１のバンドが前記下部フレーム部分から離れるのを防止することにより前記カラムを安定させるために、前記第１のバンドに係合するらせん状の溝を備える、リニアアクチュエータ。

【請求項10】

請求項６に記載のリニアアクチュエータであって、
前記第１のバンドは、前記中心軸から半径方向に離れるように延びる多数の歯を備え、前記歯は、前記第１及び第２のバンドの前記カラム状態部分において、前記第２のバンドの重なり合う上部及び下部の縁部に設けられた開口部に係合し、前記第２のバンドのカラム状態部分の連続するターンの前記第１のバンドのカラム状態部分に着脱可能に連結する、リニアアクチュエータ。

【国際調査報告】