專利名稱：線性驅動器的制作方法
技術領域：
本發明涉及將電動機等旋轉驅動源的旋轉運動轉換為直線運動而沿直線驅動對象物的線性驅動器(日文d 二7 7々一夕)，特別涉及適于下述情況等的線性驅動器像升降裝置上的貨物的重力那樣載荷方向為恒定方向的情況；驅動器對抗該載荷而使對象物移動時所做的功的一部分被以勢能、彈簧的彈性能等形式保存的情況。
背景技術：
作為環境問題、溫室化對策的一環，近年來，各種設備的驅動器越來越傾向于從以往的液壓驅動器向電動驅動器轉換。就液壓設備而言，其目的在于在不使用必要的工作油而自身應對環境的同時，降低活用了容易地利用電動化的動力再生而產生的消耗動力，降低伴隨將能源從內燃機的燃料轉換為電力的驅動器運轉現場的局部的環境負荷，借助蓄電池利用深夜電力在較寬區域有效利用能源，等等。但是，另一方面，存在隨著將驅動器電動化而新產生的技術課題，解決上述課題成為在從液壓驅動器向電動驅動器轉換時不得不超越的難關。例如，在液壓缸那樣的液壓的直動驅動器中，在從驅動對象物作用有載荷的狀態下保持在當前位置的情況下，利用閥隔斷液壓的給排路徑而將工作油封入到密閉空間中， 能不消耗其他動力地保持，而在電動驅動器中，需要使作為驅動源的電動機產生轉矩而與從外部作用的載荷平衡。即，這樣就會將由向電動驅動器轉換帶來的難得的消耗動力降低效果的一部分或全部損失掉。另外，保持過程中的電動機線圈溫度上升等也成為有損設備的耐久性的主要原因。作為想要改善上述的保持動力、電動機耐久性的問題的技術的一個例子，如日本特開昭2007-32708號公報“電動線性驅動器”那樣公開的如下機構僅能從電動機等旋轉驅動源側直動驅動輸出軸，而不能用作用于輸出軸的軸向載荷使輸出軸直動。現有技術專利文獻1 日本特開2007-32708號公報
發明內容
發明要解決的課題專利文獻1所述的線性驅動器的機構的確具有不需要保持動力而改善電動機的耐久性的效果，但相反地，存在無法適用于其機構自身的耐久性、作為驅動器的電動化的重要目的之一的動力再生等問題。即，可以說不能充分地發揮電動化的優點，并且，實用性優異的電動線性驅動器的結構還沒有確立。在專利文獻1所述的線性驅動器中，為了在從驅動對象物作用有載荷的狀態下將直動的輸出軸保持在當前位置，在輸出軸與沿軸向固定的構件之間楔卡合(日文楔係合) 楔構件(日文楔部材)。 通常來說，線性驅動器在利用旋轉-直動轉換機構將作為驅動源的電動機從旋轉變成直動運動的同時，使其直動速度減小而產生較大的軸向推力。必須增大軸向推力是因為從驅動對象物作用有驅動阻力等較大的載荷。在專利文獻1所述的線性驅動器中，用楔卡合部直接支承其較大的載荷，成為在其楔卡合機構的部件之間的各接觸部作用有較大的載荷、接觸部的應力值變高的重要原因。而且，專利文獻1所述的線性驅動器中的作為楔構件的滾動體使用球，其只能以接近于點的較小的面積與其他部件接觸，成為接觸部的應力值進一步升高的主要原因。在楔卡合部的接觸點的應力值由于上述原因變高時，由上述構件的材料疲勞導致破損壽命縮短而使作為驅動器的耐久性降低。本發明要解決的課題之一是降低在該楔卡合部產生的應力值、減小必要的保持動力且實現耐久性優異的電動線性驅動器。在專利文獻1所述的線性驅動器的結構中，即使要使輸出軸直動且使作為旋轉驅動源的電動機旋轉驅動，上述的楔卡合在直動運動的階段必然會通過楔卡合使輸出軸停止。即，即使驅動對象物保存有能量，也不能因此使電動機作為發電機反轉而進行動力再生。本發明要解決的另一課題是實現能進行該動力再生的電動線性驅動器。用于解決課題的方案為了解決上述以往的課題，本發明為以下結構。技術方案1所述的發明是一種線性驅動器，在該線性驅動器中，利用旋轉驅動源驅動旋轉驅動路徑的旋轉構件旋轉，利用旋轉-直動轉換機構將其旋轉運動轉換為直動構件的直動運動，利用該直動運動對外部做功，該線性驅動器具有單向機構，該單向機構容許上述旋轉驅動路徑的旋轉構件相對于非旋轉構件向旋轉驅動方向旋轉，而利用楔卡合阻止旋轉構件相對于非旋轉構件向旋轉驅動方向的反方向旋轉，具有將該單向機構切換為也容許旋轉構件的上述反方向旋轉的狀態的功能。技術方案2所述的發明使技術方案1所述的線性驅動器的單向機構為在旋轉構件與非旋轉構件中的任一方構件的外周面和另一方構件的內周面之間形成朝向圓周方向的一方減小的間隙分布，將滾動體作為楔構件組裝在該間隙中并利用彈性部件對該滾動體朝向上述間隙減小的方向施力，該單向機構具有沿楔構件的圓周方向上相鄰地配置的保持構件和利用來自外部的指令沿圓周方向驅動該保持構件的驅動部件，利用上述保持構件向與上述彈性部件的施力方向相反的方向按壓上述楔構件而阻止楔卡合，而使將單向機構成為也容許旋轉構件的反方向旋轉的狀態。技術方案3所述的發明在技術方案1或技術方案2所述的線性驅動器的基礎上， 將單向機構構成為在沒有能動地(日文能動的)從外部供給動力的狀態下，阻止旋轉構件相對于非旋轉構件向與旋轉驅動方向相反的方向旋轉，通過從外部能動地供給動力而成為也容許反方向的旋轉的狀態。技術方案4所述的發明在技術方案1所述的線性驅動器的基礎上，由直動構件的直動運動產生的外功的至少一部分以勢能、彈性能等的形式保存的情況下，旋轉-直動轉換機構具有形成螺旋狀的凹凸槽的絲杠構件和通過絲杠螺母副與該絲杠構件相連結的螺母構件，旋轉-直動轉換機構使該絲杠構件和螺母構件的接觸部進行滾動接觸，單向機構處于容許旋轉構件的反方向旋轉的狀態時進行動力再生。
5
技術方案5所述的發明在技術方案2 技術方案4所述的線性驅動器的基礎上， 在利用楔卡合阻止旋轉的單向機構的旋轉構件上設有直徑大于其他部分的部分，在該部分與非旋轉構件之間形成朝向圓周方向的一方減小的間隙分布，將滾動體作為楔構件組裝入該間隙中并利用彈性部件對滾動體向上述間隙減小的方向施力。技術方案6所述的發明在技術方案2或技術方案4所述的線性驅動器的基礎上， 單向機構利用楔卡合阻止旋轉的旋轉構件為在旋轉驅動路徑中旋轉速度(角速度)最大的旋轉構件。技術方案7所述的發明在技術方案1或技術方案2所述的線性驅動器的基礎上， 沿圓周方向配置多個將滾動體作為楔構件的楔卡合機構，單向機構的非旋轉構件被約束為能在與軸垂直的面內進行平移運動，而不能繞軸旋轉。技術方案8所述的發明在技術方案4所述的線性驅動器的基礎上，使單向機構為容許旋轉構件的反方向旋轉的狀態而開始動力再生時，一旦旋轉驅動裝置處于產生旋轉驅動轉矩的狀態，就在該狀態下將單向機構切換為容許旋轉構件的反方向旋轉的狀態，然后， 使旋轉驅動裝置的旋轉驅動轉矩減小而開始動力再生。采用技術方案1的發明，首先，利用單向機構的楔卡合產生將輸出軸保持在當前位置所需的支承力，因此能降低保持動力。而且，不在作用有較大的推力的直動部進行楔卡合，而在作用轉矩較小的旋轉驅動系統路徑中進行楔卡合，因此，能降低楔卡合的部件之間的接觸力而降低在接觸部產生的應力。另外，在旋轉驅動路徑的單向機構中作為楔構件的滾動體可以使用圓柱狀的輥，因此，楔卡合的部件之間的接觸部為線接觸而能進一步降低接觸部應力。因此，提高了耐久性。另外，通過切換為也容許旋轉構件的上述反方向旋轉的狀態，能利用輸出軸側的直動運動將電動機作為發電機進行旋轉驅動而進行動力再生。采用技術方案2所述的發明，提供了用于實現單向機構的楔卡合的具體的結構， 還提供了阻止上述楔卡合而能進行旋轉構件的反方向旋轉的具體的結構。采用技術方案3所述的發明，即使在來自外部的動力被切斷或由該動力引起用于處于容許旋轉構件的反方向旋轉的狀態的驅動源發生故障的失效時，驅動器的單向機構也維持阻止旋轉構件的反方向旋轉的功能，阻止直動的輸出軸因從外部作用的載荷而動作， 確保了安全性。采用技術方案4所述的發明，在旋轉-直動轉換機構中通過在相對運動構件之間進行滾動接觸，與滑動接觸的情況相比，能大幅度降低摩擦系數，不僅能提高從旋轉向直動轉換時的機械效率，特別還能提高從直動向旋轉轉換時的機械效率。由此，能確保具有實施動力的意義的量的回收動力。采用技術方案5所述的發明，即使對直動的輸出軸從外部作用的載荷不變且要用旋轉驅動路徑的單向機構保持的轉矩相同，使更大直徑的部分的楔卡合力產生該轉矩即可。即，通過將更大直徑的部分用于單向機構的旋轉構件，能降低楔卡合力，能降低接觸部應力而提高耐久性。采用技術方案6所述的發明，即使如下所述地對直動的輸出軸從外部作用的載荷不變，也能降低在旋轉驅動路徑中要用單向機構保持的轉矩。即使在旋轉驅動路徑的中途利用齒輪等變速的情況下，若上述變速部的摩擦損失足夠小而可以忽視，則可以視作在各旋轉速度部分傳遞的動力不變而幾乎為恒定。作用于各旋轉速度部分的轉矩是用角速度除上述恒定的動力來求出的，因此，作用于旋轉速度最大的旋轉構件部分的轉矩最小。因此， 在楔卡合部產生的應力最小，提高了耐久性。采用技術方案7所述的發明，能在與軸垂直的面內進行平移運動，因此，非旋轉構件自動地移動到多個楔卡合機構的各機構的楔卡合力平衡的位置。能利用該作用使各卡合機構的楔卡合力均勻化，結果，能防止局部的楔卡合機構的楔卡合力變大。因此，在楔卡合部產生的應力也最小，提高了耐久性。采用技術方案8所述的發明，能大幅度降低為了動力再生而將單向機構切換為容許旋轉構件的反方向旋轉的狀態時必須驅動的部分的摩擦阻力，能實質地進行上述的切換作業即實現動力再生。發明效果采用本發明，在利用直動運動對外部做功的線性驅動器中，能降低用于將從外部作用載荷的輸出軸保持在恒定位置的動力即保持動力，而且能降低在構成構件的楔卡合部產生的應力而提高耐久性。另外，能根據需要按照來自外部的指示進行該動力再生，能實現進一步的節省動力。
圖1是本發明的一實施例的線性驅動器的整體結構的側剖視圖。圖2是圖1的A部的局部放大圖。圖3是圖2的B-B剖視圖。圖4是圖2的C-C剖視圖。圖5的圖2的D-D剖視圖。圖6是本實施例的單向機構部發揮功能、旋轉驅動系統不能進行反轉的狀態的說明圖。圖7是本實施例的單向機構部的功能被阻止、旋轉驅動系統也能進行反轉的狀態的說明圖。圖8是用于說明應用圖1所示的線性驅動器的一例的圖。
具體實施例方式下面，利用圖1 圖7說明本發明的一實施例的線性驅動器。圖1是本實施例的線性驅動器的整體結構的側剖視圖。圖2是圖1的A部的局部放大圖，圖3是圖2的B-B 剖視圖，圖4是圖2的C-C剖視圖，圖5的圖2的D-D剖視圖。圖6是本實施例的單向機構部發揮功能、旋轉驅動系統不能進行反轉的狀態的說明圖，圖6的(a)和(b)分別是此時的 D-D剖視圖和C-C剖視圖。圖7是本實施例的單向機構部的功能被阻止、旋轉驅動系統也能進行反轉的狀態的說明圖，圖7的(a)和(b)分別是此時的D-D剖視圖和C-C剖視圖。在圖1所示的線性驅動器的整體結構中，首先，在作為旋轉驅動裝置的電動機1的輸出軸Ia設有A部的單向機構部，其次固定有小齒輪2。在小齒輪2上嚙合有大齒輪3，在大齒輪3上固定有絲杠軸4。小齒輪2的旋轉被徑向軸承5和電動機1的軸承旋轉支承，大齒輪3和絲杠軸4被一體化，由徑向軸承6支承旋轉，利用推力軸承7支承相對于驅動器推力的反力。以上構成旋轉驅動路徑。另外，以上的各軸承等組裝在作為固定部件的下部殼體8和上述旋轉驅動路徑的各旋轉部件之間。在絲杠軸4上用絲杠螺母副安裝有螺母構件9而構成螺旋機構，兩者同時進行相對的旋轉和軸向移動。對于本實施例中的螺母構件9，本實施例中的絲杠軸4與螺母構件9 以滾動接觸的方式相接觸，絲杠軸4與螺母構件9之間的摩擦阻力與滑動接觸的情況相比大幅度減小。作為進行該滾動接觸的螺旋機構的例子，可舉出專利文獻1所示的滾珠絲杠機構、日本特開昭2004-321043號公報所示的公轉輥機構。在螺母構件9上固定有直動輸出構件10。直動輸出構件10為了避免與絲杠軸4 相干涉而呈中空。另外，在本實施例中，直動輸出構件10利用連結構件12與圖1中點劃線所示的另一線性驅動器的直動輸出構件11相連結，直動輸出構件10和與之一體的螺母構件9被約束為不能繞各自的中心軸線旋轉。作為僅阻止直動輸出構件10和與之一體的螺母構件9繞中心軸線的旋轉而容許直動輸出構件和與之一體的螺母構件沿軸向的移動的另一結構，還考慮利用滑鍵將直動輸出構件和螺母構件中的任一方和后述的上部殼體14 相連結的結構等。在上述的下部殼體8之上固定有中央殼體13，借助該中央殼體13固定圓筒狀的上部殼體14。上部殼體14利用其內周面1 發揮支承螺母構件9和絲杠軸4以使它們不傾斜的功能。另外，在上部殼體的內周面與直動輸出構件10的外周面之間進行密封，以防止因絲杠軸4和螺母構件9向絲杠螺母副部進入灰塵等。另外，上述A部的單向機構部組裝在中央殼體13和電動機1的輸出軸Ia之間。圖2 圖4所示的A部的單向機構部的斜面形成構件15是借助歐式聯軸節(日文才&夕‘Λ u > ) 16被約束為不能相對于中央殼體13旋轉的非旋轉構件。形成于歐式聯軸節16的下表面的一對鍵部16a分別進入到形成于中央殼體13上的一對鍵槽部13a 中，歐式聯軸節16相對于中央殼體13僅能沿它們的槽方向相對移動。形成于歐式聯軸節 16的上表面上的一對鍵部16b分別進入到形成于斜面形成構件15上的一對鍵槽部1 中， 斜面形成構件15相對于歐式聯軸節16僅能沿它們的槽方向相對移動。結果，斜面形成構件15相對于中央殼體13能在與軸垂直的面內進行平移運動(平移移動)，但不能進行旋轉運動。如圖4所示，單向機構部具有以下構成要素固定在電動機1的輸出軸Ia上的直徑較大的凸緣部的外周圓筒面lb、設于斜面形成構件15的內周且朝向圓周方向的一個方向傾斜的傾斜面15b、組裝在外周圓筒面和傾斜面之間的作為滾動體的輥17、對該輥17向外周圓筒面Ib和傾斜面1 之間的間隙減小的方向即順時針旋轉方向施力的施力彈簧18。在本實施例中，傾斜面15b、輥17和施力彈簧18以120度的角度間距沿圓周方向分別配置3個。另外，輥保持器19的一部分在相對于各輥與施力彈簧18相反的一側即施力彈簧18的順時針旋轉方向側與各輥相鄰地配置。如圖5所示，在輥保持器19的外周的一處突出的保持器臂部19a通過保持器控制電磁元件20的推進器20a的進退而被沿圓周方向的前后驅動，從而輥保持器19被驅動為相對于斜面形成構件15旋轉若干角度。在本實施例的結構中，在未對保持器控制電磁元件 20的勵磁線圈通電的狀態下，推進器20a在內部的彈簧的作用下向圖5的右方向移動，驅動輥保持器19向順時針旋轉方向旋轉。另一方面，在對勵磁線圈通電的狀態下，推進器20a
8在電磁引力的作用下向圖5的左方向移動，驅動輥保持器19向逆時針旋轉方向旋轉。以下，通過圖6說明單向機構利用上述結構發揮功能從而即使不供給動力也能對抗外力將線性驅動器以靜止狀態保持在當前位置的情況，利用圖7說明從外部能動地停止單向機構的功能而利用外力驅動旋轉驅動路徑旋轉而能進行動力再生的情況。在圖6中，在未對保持器控制電磁元件20的勵磁線圈通電的狀態下，推進器20a 在內部彈簧的作用下向圖6的(a)的右方向移動，驅動輥保持器19向順時針旋轉方向旋轉。此時，在圖6的(b)中，與輥17相鄰的輥保持器19的一部分如圖中的E所示地被驅動為向離開輥17的方向旋轉，能確保不阻礙輥17的動作的狀態。因此，成為各輥17在施力彈簧18的作用下向圖6的(b)中的順時針旋轉方向移動，與外周圓筒面Ib和傾斜面1 兩者接觸而能進行楔卡合的狀態。此時，若輸出軸Ia欲向順時針旋轉方向旋轉，則外周圓筒面Ib和各輥17之間的摩擦力向間隙減小的方向拉各輥17而成為楔卡合狀態，利用由其較大的壓迫力產生的摩擦力阻止輸出軸Ia的順時針方向的旋轉。采用本實施例的線性驅動器的整體結構，在圖6的(b)中，輸出軸Ia向順時針方向旋轉時，從上方看絲杠軸4向逆時針方向旋轉。另外，在本實施例中，由于形成在絲杠軸 4上的螺紋是右旋螺紋，因此，絲杠軸的上述逆時針方向的旋轉與被約束為不能進行自轉的螺母構件9和直動輸出構件10向下方的直動運動連動。因此，通過如上所述地利用楔卡合阻止輸出軸Ia的順時針方向旋轉，能制止螺母構件9和直動輸出構件10向下方的直動運動。即，在未對保持器控制電磁元件20的勵磁線圈通電的狀態下，即使對直動輸出構件10 作用有向下方的外力，利用楔卡合也能不消耗動力而保持直動輸出構件10的位置。另外，在圖6的(b)中，輸出軸Ia欲向逆時針方向旋轉時，外周圓筒面Ib和各輥 17之間的摩擦力向間隙增大的方向按壓各輥17而不會發生楔卡合狀態。S卩，輸出軸Ia能自由地向逆時針方向旋轉。考慮到輸出軸Ia的逆時針方向旋轉和螺母構件9及直動輸出構件10向上方的直動運動的連動，在未對保持器控制電磁元件20的勵磁線圈通電的狀態下，利用作為旋轉驅動裝置的電動機1能對抗外力地向上方直動驅動直動輸出構件10。關于利用楔卡合保持直動輸出構件10的位置，更具體而言，首先作為利用楔卡合制停止動作的構件的輸出軸Ia是旋轉構件。一般情況下，在利用螺旋機構將旋轉運動轉換為直動運動時，即使旋轉構件的轉矩較小也會對直動構件產生較大的推力。這表示能通過以較小的轉矩使作為旋轉構件的輸出軸Ia靜止來保持作用有較大的外力的直動輸出構件 10。因此，能使在楔卡合部產生的應力比較小，能延長疲勞壽命。另外，由于小齒輪2的齒數小于大齒輪3的齒數，因此，作為利用楔卡合停止動作的構件的輸出軸la，與作為同一旋轉驅動路徑中的旋轉構件的絲杠軸4等相比，旋轉速度較大地起作用的轉矩較小。在旋轉構件中選擇旋轉速度更大的輸出軸Ia而利用楔卡合停止動作，也有助于減小在楔卡合部產生的應力而延長疲勞壽命。另外，使實際的楔卡合作用于直徑大于輸出軸Ia的軸部的外周圓筒面lb。由此， 即使必須產生楔卡合的保持轉矩相同，必須產生楔卡合的壓迫力較小也可以，這也有助于減小在楔卡合部產生的應力而延長疲勞壽命。最后，斜面形成構件15被約束為不能相對于中央殼體13旋轉的狀態，但由于夾裝有歐式聯軸節16，因此能在與軸垂直的面內平移運動。因此，若在圖6的(b)中的3處楔卡合部的壓迫力產生差異的情況下，作為其反作用力作用于斜面形成構件15的3處的接觸力會不平衡，斜面形成構件15利用不平衡力在與軸垂直的面內進行平移運動，結果，由于3處楔卡合部的壓迫力被均勻化，因此，能抑制在楔卡合部產生的應力的最大值變大。這也有助于延長疲勞壽命。從失效保護這樣的觀點出發，如圖6所示，在未對保持器控制電磁元件20的勵磁線圈通電的狀態下，成為阻止直動輸出構件10向下方移動而保持當前位置的狀態，因此， 在電源被切斷的故障時，能可靠地防止支承著較大的外力、重量物的直動輸出構件10在不能控制的狀態下下降。即，能確保失效保護。在圖7中，對保持器控制電磁元件20的勵磁線圈通電，推進器20a在磁引力的作用下向圖7的(a)的左方向移動，驅動輥保持器19向逆時針方向旋轉。此時，在圖7的(b) 中，與各輥17相鄰的輥保持器19的一部分如圖中的F部所示地與各輥17相接觸，向徑向間隙增大的逆時針方向按壓各輥17。由此，各輥17不能被外周圓筒面Ib和傾斜面1 兩者夾持而楔卡合。此時，輸出軸Ia向順時針旋轉方向旋轉使外周圓筒面Ib和各輥17之間的摩擦力欲向間隙減小的方向拉各輥17被輥保持器19阻礙。結果，輸出軸Ia不會被楔卡合阻止，能自由地向順時針旋轉方向旋轉。如前所述，由于輸出軸Ia的圖7的(b)的順時針方向的旋轉和直動輸出構件10向下方的移動連動，因此，只要通過向保持器控制電磁元件20的勵磁線圈通電而維持圖7的狀態，就能利用外力向下方驅動直動輸出構件10而驅動旋轉驅動路徑相反地旋轉，將作為旋轉驅動裝置的電動機1作為發電機進行驅動而進行動力再生。在本實施例中，作為旋轉-直動轉換機構，采用利用滾動接觸減小了摩擦阻力的螺旋機構，在上述的動力再生時，也能提高旋轉-直動轉換機構的反向效率，也能將動力再生效率確保為較高的值。另外，在處于圖6的狀態時，對保持器控制電磁元件20的勵磁線圈通電而欲轉變為圖7的狀態時，必須將保持器控制電磁元件20的磁引力作為驅動力而利用輥保持器19 按壓如圖6的(b)所示被外周圓筒面Ib和傾斜面1 夾持而作用有壓迫力的各輥17。擔心由于與壓迫力的大小相應的摩擦阻力而不能按壓上述輥17，因此，在切換為動力再生模式時，推薦例如以下面的步驟進行切換。S卩，使電動機1作為本來的旋轉驅動裝置發揮功能而對圖6的(b)的輸出軸Ia作用逆時針方向的旋轉驅動轉矩。利用該轉矩抵消外力欲使輸出軸Ia向順時針方向旋轉驅動的轉矩。由此，使作用于圖6的(b)的各輥17的壓迫力和摩擦阻力減小。在電動機1的旋轉驅動轉矩足夠大、上述摩擦阻力足夠小或成為零的時刻，對保持器控制電磁元件20的勵磁線圈通電。如果因作用于各輥17的壓迫力使摩擦阻力消失，由于按壓各輥所需的力大致為施力彈簧18產生的作用力即可，因此，將保持器控制電磁元件20的磁引力作為驅動力而用輥保持器19按壓輥17。然后，使電動機1的旋轉驅動轉矩降低，通過用外力產生的驅動轉矩使輸出軸Ia反轉而開始動力再生。另外，即使在上述一連串的步驟期間電源等下降，也一定會回到圖6的(b)的狀態而停止直動輸出構件10向下方的移動，因此，能確保失效保護性。對作為本實施例說明的線性驅動器的應用例進行說明。圖8表示作為應用例之一而應用于作為搬運貨物的作業裝置的叉車的例子。在叉車的主體100上安裝有桅桿101。附設于桅桿101上的貨物升降部102具有借助升降托架(未圖示)能自由升降地安裝于桅桿5的內框上的保持框103和安裝于保持框103上的一對叉104。在上述實施例中說明的線性驅動器105例如可以設于桅桿101的駕駛座側。線性驅動器105在使貨物升降部102上升并停止時，不需要任何用于保持其升降位置的動力。另外，在加工時如上所述地用外力產生的驅動轉矩使內部的輸出軸反轉而能進行動力再生。因此，具有本實施例的線性驅動器的叉車，能實現不需要用于使貨物上升而停止并保持在特定位置的能量，而在加工上升并保持著的貨物時能有效地回收能量的電動叉
車。
符號說明
1 電動機
Ia輸出軸
Ib外周圓筒面
2小齒輪
3大齒輪
4絲杠軸
5、6徑向軸承
7推力軸承
8下部殼體
9螺母構件
10,11直動輸出構件
12連結構件
13中央殼體
13a、15a鍵槽部
14上部殼體
14a內周面
15斜面形成構件
15b傾斜面
16歐式聯軸節
16a、16b鍵部
17輥
18施力彈簧
19輥保持器
19a保持器臂部
20保持器控制電石i
20a推進器
權利要求
1.一種線性驅動器，其利用旋轉驅動裝置驅動旋轉驅動路徑的旋轉構件旋轉，利用旋轉-直動轉換機構將其旋轉運動轉換為直動構件的直動運動，利用該直動運動對外部做功，其特征在于，該線性驅動器具有單向機構，該單向機構容許上述旋轉驅動路徑的旋轉構件相對于非旋轉構件向旋轉驅動方向旋轉，而利用楔卡合阻止旋轉構件相對于非旋轉構件向旋轉驅動方向的反方向旋轉，該單向機構具有切換為也容許旋轉構件向上述反方向旋轉的狀態的功能。
2.根據權利要求1所述的線性驅動器，其特征在于，單向機構為在旋轉構件與非旋轉構件中的任一方構件的外周面和另一方構件的內周面之間形成朝向圓周方向的一方減小的間隙分布，將滾動體作為楔構件組裝在該間隙中并利用彈性部件對該滾動體朝向上述間隙減小的方向施力，該單向機構具有沿楔構件的圓周方向上相鄰地配置的保持構件和利用來自外部的指令沿圓周方向驅動該保持構件的驅動部件，利用上述保持構件向與上述彈性部件的施力方向相反的方向按壓上述楔構件而阻止楔卡合，而使單向機構成為也容許旋轉構件向反方向旋轉的狀態。
3.根據權利要求1或權利要求2所述的線性驅動器，其特征在于，單向機構為在沒有能動地從外部供給動力的狀態下，阻止旋轉構件相對于非旋轉構件向與旋轉驅動方向相反的方向旋轉，通過從外部能動地供給動力而成為也容許向反方向旋轉的狀態的單向機構。
4.根據權利要求1所述的線性驅動器，其特征在于，由直動構件的直動運動產生的外功的至少一部分是以勢能、彈性能等的形式保存的能量，旋轉-直動轉換機構的構成要素具有形成有螺旋狀的凹凸槽的絲杠構件和通過絲杠螺母副與該絲杠構件相連結的螺母構件，旋轉-直動轉換機構使該絲杠構件和螺母構件的接觸部進行滾動接觸，單向機構容許旋轉構件的反方向旋轉而進行動力再生。
5.根據權利要求2 權利要求4中任一項所述的線性驅動器，其特征在于，由單向機構利用楔卡合阻止旋轉的旋轉構件，具有直徑大于其他部分的部分，在該部分與非旋轉構件之間形成朝向圓周方向的一方減小的間隙分布，將滾動體作為楔構件組裝入該間隙中并利用彈性部件對滾動體向上述間隙減小的方向施力。
6.根據權利要求2 權利要求4中任一項所述的線性驅動器，其特征在于，由單向機構利用楔卡合阻止旋轉的旋轉構件為在旋轉驅動路徑中旋轉速度、即角速度最大的旋轉構件。
7.根據權利要求2所述的線性驅動器，其特征在于，沿圓周方向配置多個將滾動體作為楔構件的楔卡合機構，單向機構的非旋轉構件被約束為能在與軸垂直的面內進行平移運動，而不能繞軸旋轉。
8.根據權利要求4所述的線性驅動器，其特征在于，使單向機構為容許旋轉構件的反方向旋轉的狀態而開始動力再生時，一旦成為旋轉驅動裝置產生旋轉驅動轉矩的狀態，就在該狀態下切換為單向機構容許旋轉構件的反方向旋轉的狀態，然后，使旋轉驅動裝置的旋轉驅動轉矩減少而開始動力再生。
9.一種作業機械，其具有車輛主體、附設有貨物升降部的桅桿，其特征在于，該作業機械具有使上述貨物升降部升降的線性驅動器和驅動該線性驅動器的旋轉驅動裝置，上述線性驅動器具有旋轉-直動轉換機構和單向機構，該旋轉-直動轉換機構將利用上述旋轉驅動裝置進行旋轉驅動的旋轉構件的旋轉運動轉換為直動運動；該單向機構容許上述旋轉構件相對于非旋轉構件向旋轉驅動方向旋轉，而通過楔卡合阻止上述旋轉構件相對于非旋轉構件向旋轉驅動方向的反方向旋轉，該單向機構具有切換為也容許旋轉構件向上述反方向旋轉的狀態的切換功能。
全文摘要
作為不需要較大的動力而保持輸出軸的技術，具有活用楔卡合機構的方法但需要防止該楔卡合部的部件之間的接觸應力變大、線性驅動器的疲勞壽命降低。因此，本發明提供一種利用旋轉-直動轉換機構將旋轉驅動裝置產生的旋轉運動轉換為直動運動的線性驅動器，在旋轉-直動轉換機構的上游側的旋轉驅動路徑中組裝單向機構，從而能利用較小的楔卡合力阻止輸出軸被外力驅動，降低了接觸部應力。
文檔編號F16H25/20GK102203462SQ20098014367
公開日2011年9月28日 申請日期2009年10月14日 優先權日2008年11月5日
發明者山崎勝, 平工賢二, 早瀨功, 落合正巳 申請人:日立建機株式會社