線性執行機構及叉車的製作方法

2023-07-19 13:28:41

專利名稱：線性執行機構及叉車的製作方法
技術領域：
本發明涉及將旋轉驅動源的旋轉運動轉換為直動運動的線性執行機構和具有該線性執行機構的叉車。
背景技術：
近年，作為環境問題及全球變暖對策的一環，替代以往的液壓執行機構而將電動執行機構作為各種設備的執行機構加以利用的需求提高。這是由於若利用電動執行機構， 則能夠實現以下目標不再需要液壓設備中必須的工作油，因而成為環保對策；以及基於電動化而使效率提升，由此能夠削減消耗動力；而且，能夠活用再生動力從而進一步削減消耗動力；通過將能源從內燃機的燃料轉換為電能，在執行機構運轉現場能夠降低當地的環境負載；而且，能夠基於經由電池而進行的深夜電能利用而在廣泛區域內實現能源的有效利用。這一趨勢也影響到多用於工程機械等的液壓缸那樣的產生較大推力的線性執行機構的領域，承受大推力的電動線性執行機構的需求提高。作為電動線性執行機構中所用的旋轉-直動轉換機構，包括作為配置在螺紋軸與螺母部件的間隙中的滾動體而利用小球的滾珠絲槓。但是，該技術中，螺紋軸及螺母部件與小球的接觸為點接觸，會產生較大的赫茲應力從而會發生壓碎(flaking)，因此，在用於大推力並要求長期壽命的情況下難以保證充分的耐久性。作為解決這一課題的線性執行機構，有一種方案，取代滾珠絲槓的小球而將以相對於螺紋軸的中心軸大致平行地設置的自轉軸為中心進行旋轉的輥作為滾動體(參照日本特開昭61-286663號公報、日本實用新型登錄第2594535號等)。另外，還有一種方案，將以設置在與螺紋軸的中心軸大致正交的平面上的自轉軸為中心進行旋轉的輥作為滾動體 (參照日本特公平6-17717號公報、日本實開昭62-91050號公報等)。這些技術通過將上述的輥用作滾動體而使輥和螺紋軸線接觸(或達到接近線接觸的接觸狀態)，由此，降低赫茲應力並謀求針對壓碎的耐久性的改善。專利文獻1 日本特開昭6H86663號公報專利文獻2 日本實用新型登錄第2594535號專利文獻3 日本特公平6-17717號公報專利文獻4 日本實開昭62-91050號公報

發明內容
但是，為了如上所述使螺紋軸和輥線接觸，需要使二者的接觸部按照設計的那樣以平行的狀態接觸。但是，在考慮現實的線性執行機構的情況下，因各零件存在尺寸誤差， 所以，在相對運動的零件間存在鬆動。這一情況，在組裝狀態或作用有載荷等的狀態下，零件相互的位置關係及相對的姿勢(傾斜)無法達到設計那樣的理想狀態，因此，這意味著需要考慮到產生鬆動的情況。因此，由於產生尺寸誤差，所以螺紋軸和輥的接觸部無法按照設計那樣平行。因此，由於螺紋軸和輥無法線狀接觸而是以單方接觸狀態(點接觸)接觸，因此，作為邊緣載荷會產生較大的赫茲應力。需要將接觸狀態從點變成線，由此，接觸部的方向性成為新的管理項目而被增加，因此，這意味著，對於尺寸誤差及組裝誤差等的容許度降低。即，現實中， 難以使螺紋軸和輥穩定地以線接觸狀態接觸，降低赫茲應力從而改善針對壓碎的耐久性的課題依然很困難。本發明的目的在於提供一種線性執行機構，即使零件存在尺寸誤差、零件間存在鬆動，也能夠使輥和螺紋軸可靠地以線接觸狀態接觸。本發明中，為了實現上述目的，線性執行機構具有螺紋軸；在該螺紋軸的外周上形成為螺旋狀的螺紋牙；主輥，其具有與該螺紋牙的牙側面接觸的滾動面，通過以自轉軸為中心旋轉而經由所述滾動面在所述牙側面上滾動；輥支承部件，其將該主輥以能夠以所述自轉軸為中心旋轉的方式支承；輥保持架，其針對經由所述滾動面而從所述牙側面傳遞至所述主輥的力以能夠擺動的方式支承所述輥支承部件，若所述主輥滾動則其相對於所述螺紋軸在所述螺紋軸的周圍相對地旋轉。發明的效果根據本發明，即使零件存在尺寸誤差、零件間存在鬆動，也能夠使輥和螺紋軸可靠地以線接觸狀態接觸。


圖1是本發明的實施方式的線性執行機構的側視圖。圖2是從圖1中的II方向看到的線性執行機構的主視圖。圖3是從圖1中的III方向看到的線性執行機構的俯視圖。圖4是從圖1中的IV方向看到的線性執行機構的仰視圖。圖5是圖3及圖4中的V-V剖視圖。圖6是從圖3將輥支承部件周邊拿出單獨表示的俯視圖。圖7是圖6中的VII-VII剖視圖。圖8是從與圖7相同的方向看到的輥支承部件的外觀圖。圖9是圖4中的IX-IX剖視圖。圖10是本發明的實施方式即線性執行機構的自動調心機構的原理說明圖。圖11是具有本發明的實施方式即線性執行機構的叉車的側視圖。圖12是圖11中的叉車的桅杆附近的放大圖。
具體實施例方式以下，利用

本發明的實施方式。圖1是本發明的實施方式的線性執行機構的側視圖，圖2是從圖1中的II方向看到的線性執行機構的主視圖，圖3是從圖1中的III方向看到的線性執行機構的俯視圖，圖 4是從圖1中的IV方向看到的線性執行機構的仰視圖，圖5是圖3及圖4中的V-V剖視圖。 此外，圖5的V-V剖視圖是在圖3及圖4中以相對於紙面垂直地通過螺紋軸1的中心軸的平面為剖切面而設定的。這些圖所示的線性執行機構主要具有螺紋軸1、輥保持架2、輥支承部件6、主輥4、輔助輥12(參照圖5)。 在螺紋軸1的外周上設有形成為螺旋狀的螺紋牙30。螺紋牙30以其底部比頂部大的方式形成。本實施方式中的螺紋牙30，具有梯形的截面，螺紋軸1的徑向外側的面相對於螺紋軸1的中心軸大致平行。而且，從該大致平行的面的兩端，傾斜狀的牙側面la、lb 向螺紋軸1擴展。即，本實施方式中的牙側面la、lb，以螺紋牙30的底部比頂部大的方式相對於螺紋軸1的中心軸傾斜。通過這樣形成的螺紋牙30，在螺紋軸1的外周上形成螺紋槽，螺紋軸1成為外螺紋。此外，下文中，適宜地將螺紋牙30的頂部的右側的牙側面稱為右牙側面la，而將左側的牙側面稱為左牙側面lb。 輥保持架2經由輥支承部件6而支承主輥4，若主輥4在螺紋牙30上滾動，則輥保持架2相對於螺紋軸1在螺紋軸1的周圍相對地旋轉。輥保持架2具有供輥支承部件 6及主輥4插入的主輥插入孔3 (3a.3b.3c)；供擺動銷7插入的擺動銷插入孔加；供輔助輥 12及輔助輥位置調整機構20插入的輔助輥插入孔2b ；供滑鍵9插入的鍵槽2c(參照圖4)； 圖1中的輥保持架2的左側的端面即左側端面加；圖1中的輥保持架2的右側的端面即右側端面2f。輥保持架2和螺紋軸1僅經由主輥4的滾動面如(參照圖幻而接觸，其他的部分為非接觸狀態。若主輥4滾動，則輥保持架2相對於螺紋軸1在螺紋軸1的周圍相對地旋轉，在螺紋軸1與輥保持架2之間產生相對的直動運動。主輥插入孔3，如圖5所示，與輥支承部件6及主輥4的形狀相符地形成。插入主輥插入孔3中的輥支承部件6，通過架設在擺動銷插入孔加和擺動銷插入孔6a (參照後述的圖6)中的兩根擺動銷7而以能夠擺動的方式支承。本實施方式的輥保持架2上，設有三個主輥插入孔3a、;3b、3C，從而收納有三個輥支承部件6。在此，從圖1中的紙面內側向近前側，依次為主輥插入孔3a(圖1中未表示)、 主輥插入孔北、主輥插入孔3c。主輥插入孔北配置在使主輥插入孔3a向圖1中的右方向 (螺紋軸1的軸向)移動相當於螺紋軸1的導程L(參照圖1)的三分之一的量、並使其繞螺紋軸1的中心軸旋轉120度(3分之2π)的位置上，主輥插入孔3c配置在從該主輥插入孔 3b的位置向圖1中的右方向移動相當於導程L的三分之一的量、並使其繞螺紋軸1的中心軸旋轉120度(3分之2 π )的位置上。在此，利用圖6、7、8對輥支承部件6及主輥4的詳細結構進行說明。圖6是從圖3將輥支承部件6周邊拿出單獨表示的俯視圖，圖7是圖6中的 VII-VII剖視圖，圖8是從與圖7相同的方向看到的輥支承部件6的外觀圖。此外，對與之前的圖相同的部分標註相同的標記並省略說明(對此後的圖也一樣)。這些圖中所示的輥支承部件6具有滾動軸承(圓錐滾柱軸承)5 ；經由滾動軸承 5以能夠以自轉軸D (參照圖7)為中心旋轉的方式被支承的主輥4 ；供擺動銷7插入的兩個擺動銷插入孔6a。如圖7所示，主輥4具有位於VII-VII截面上的自轉軸D ；在右牙側面Ia上滾動的滾動部4e ；從滾動部如突出並在其中心具有自轉軸D的旋轉軸如；滾動部如上的螺紋軸1側的端面即內側端面4d，通過以自轉軸D為中心轉動從而在右牙側面Ia上滾動。在滾動部如的周向上，設有與右牙側面Ia接觸的滾動面4c，滾動部如經由該滾動面4c而在右牙側面Ia上滾動。滾動面如以能夠與右牙側面Ia線接觸的方式形成。若這樣使滾動面4c與右牙側面Ia線接觸，則赫茲應力降低從而能夠改善針對壓碎的耐久性。在此，將滾動面4c與右牙側面Ia的接觸部分稱為「線狀的接觸區間(接觸區間)N」 (參照圖7)。本實施方式中，接觸區間N作為位於VII-VII截面上的部分而近似。S卩，將圖7中滾動面4c所接觸的右牙側面Ia的輪廓線作為相當於接觸區間N的部分而進行說明。此外， 嚴格地說，接觸區間N的P3以外的點並不位於VII-VII截面上。具體地，圖7中，接觸區間 N中，與P3相比越靠近螺紋軸1的中心軸側的點越向紙面的近前側偏位，與&相比越遠離螺紋軸1的中心軸側的點越向紙面的內側偏位。其原因在於對於通過右牙側面Ia上的任意的基準點並位於與螺紋軸1共有中心軸的圓筒面上的螺旋來說，若假設其是通過該基準點並具有與螺紋軸1相同的導程L(參照圖1)的螺旋，則由於變更基準點而得到的各螺旋的導程角依存於基準點的位置因而不是一定的，僅有作為通過P3的螺旋、且具有和VII-VII 截面與螺紋軸1的中心軸的公差角Y相等的導程角Y的螺旋E(參照圖3)能夠在P3與滾動面4c接觸。因此，通過P3以外的點的其他的螺旋與滾動面如的接觸點，如上所述，根據各螺旋的導程角和公差角Y的差而向相對於圖7的紙面垂直方向的前後偏位。S卩，本實施方式中，距該紙面的偏位量被視為微小，與接觸區間N近似。不過，在如本實施方式那樣、螺紋牙30的右牙側面Ia相對於螺紋軸1的中心軸傾斜的情況下，優選將各主輥4以如下方式形成在其自轉軸D方向上的一定的範圍內，滾動部4e的直徑隨著接近螺紋軸1而與右牙側面Ia的形狀相應地逐漸減小。若這樣形成主輥 4，則能夠使距主輥4和螺紋軸1的各自的中心軸較遠的部分彼此以及接近的部分彼此接觸，在兩者接觸的任一點處都能夠使滑移微小。另外，本實施方式中的自轉軸D，以保持將自轉軸D假想地延長的直線與螺紋軸1 交叉的姿勢的方式相對於輥保持架4固定。另外，換言之，也可以表現為主輥4的自轉軸 D以基本上與螺紋牙30的導程角Y (參照圖3)相等的角度位於與螺紋軸1的中心軸交叉的平面(本實施方式中為後述的VII-VII截面的平面)上。在此，使該平面與螺紋軸1的中心軸交叉的角度「基本上」與導程角Y相等是基於下述理由。導程角Y，距螺紋軸1的中心軸的距離根據一定的規定的圓筒面和右牙側面Ia的交叉線求得。但是，右牙側面Ia 在螺紋軸1的徑向上存在於從螺紋軸1的中心軸開始規定的範圍內(即，螺紋牙30的高度的量)，因此，根據選擇右牙側面Ia上的哪個部位，導程角Y也成為具有規定的範圍的值。 因此，使自轉軸D所含的平面的角度和導程角Y嚴密地對應比較困難。此外，關於其他的主輥4的自轉軸4也與上述主輥4同樣地、被收在與螺紋軸1的中心軸以γ的角度交叉的平面內。若以上述姿勢保持自轉軸D並以與右牙側面Ia接觸的方式形成滾動面如，則在滾動面如和右牙側面Ia接觸的部分中，能夠使距各自的中心軸近的部分彼此接觸，而且能夠使距各自的中心軸遠的部分彼此接觸。由此，能夠抑制在主輥4與螺紋牙30之間產生局部的滑移，因此能夠實現高效率化。而且，本實施方式的自轉軸D，邊保持上述姿勢邊以傾斜的姿態保持在滾動面如所接觸的螺紋牙30側。S卩，如圖7所示，自轉軸D在V-V截面內向滾動面如和右牙側面Ia 的接觸部側傾斜。這樣將自轉軸D向右牙側面Ia側傾斜，則能夠將主輥4的內側端面4d 配置在與滾動面4c所接觸的螺紋牙30間隔1個間距的螺紋牙30(圖5中，滾動面如所接觸的螺紋牙30的右側的螺紋牙30)的外側，因此，與不使自轉軸D傾斜的情況相比，能夠將主輥4的滾動部如的直徑(更具體地為內側端面4d的直徑)增大。由此，例如，能夠使內側端面4d的直徑比螺紋牙30的間距(本實施方式中也相當於導程L)大，因此，能夠使滾動面4c所接觸的螺紋牙30的相鄰的螺紋牙30和內側端面4d相對。因此，如上所述將主輥4的自轉軸D以向螺紋牙30側傾斜的姿態保持，則能夠增大滾動部4e的直徑，因此，產生在滾動面4c和右牙側面Ia上的赫茲應力大幅降低，能夠延長壓碎壽命。此外，在如上所述將滾動部如的直徑增大至內側端面4d與螺紋牙30相對的程度的情況下，如圖5等所示，優選在內側端面4d上形成滑動缽狀的凹部。若這樣在內側端面 4d上形成凹部，則能夠避免內側端面4d與螺紋牙30接觸。另外，若這樣在內側端面4d上形成凹部，則即使使主輥4的自轉軸D向螺紋牙30側傾斜時的傾斜量較小，也能夠避免與下一間距中的螺紋牙30發生幹涉。若這樣減小自轉軸D的傾斜量，則即使滾動部如的直徑相同也能夠將輥保持架3的外徑抑制得較小。圖6中，插入擺動銷插入孔6a中的兩根擺動銷7，在H軸方向上同軸配置。在此，定義擺動銷7的擺動軸H時，將接觸區間N中的任意的一點作為代表點A (理由後述，但本實施方式中，將位於接觸區間N的大致中央的點P3作為代表點A)。然後，將通過代表點A(P3)並位於與螺紋軸1共有中心軸的圓筒面上的螺旋、即通過代表點A並具有與螺紋軸1相同的導程L的螺旋作為代表螺旋E (參照圖幻。而且，將在代表點A與代表螺旋E大致正交的平面作為代表平面S(本實施方式中代表平面S為VII-VII截面)。此外， 上述的「大致正交」中的「大致」，不僅包括完全的正交狀態，還包括含有誤差、公差等的實質的狀態。(下文中使用的「大致」也一樣)。此時，擺動軸H與代表平面S交叉，擺動軸H與代表平面S的交點，在代表平面S上位於通過代表點A的直線I上或該直線I的附近。另外，如圖3所示，擺動軸H以和與螺紋軸1的中心軸正交的面以Y的角度交叉的方式固定。這樣設定擺動軸H，則對於經由滾動面4c而從右牙側面Ia傳遞至主輥4的力F，能夠使輥支承部件6以擺動軸H為中心擺動。 艮口，當傳遞至主輥4的力F以代表點A為基準向接觸區間N的一端側偏位並作用時，能夠使主輥4以代表點A為基準並在使接觸區間N的另一端側接近右牙側面Ia的方向上擺動。此外，在此，從通過力F使主輥4高效擺動的觀點出發，優選擺動軸H與代表平面S 大致正交。由此，本實施方式中的擺動軸H，在點P4與代表平面S正交。圖8中，由於擺動軸H完全地重合在擺動軸H與VII-VII截面的交點即P4上，因此可知，擺動軸H在交點P4 與VII-VII截面正交。另外，從通過力F使主輥4更高效擺動的觀點出發，優選使擺動軸H與代表平面S 的交點位於直線I上。由此，本實施方式中的點P4位於直線I上。而且，從謀求接觸區間N的應力分布的均勻化的觀點出發，優選以代表點A位於接觸區間N的大致中央的方式進行選擇。在本實施方式中，由此，將位於接觸區間N的中央的點P3選作代表點A。此外，圖3中，由於被輥保持架2、輥支承部件6等隱藏，故在P3的周邊未示出代表螺旋E。但是，在圖3中，若要求出通過螺紋軸1的中心軸並垂直於紙面的平面與代表螺旋E的交點群時，如圖5所示，P3和P1 —同包含在該交點群中的紙面近前側的交點群中。因此，顯然代表螺旋E通過P3,因此，能夠如上所述將VII-VII截面設定為代表平面S。此外，若採用不同於上述的表現，代表平面S也可以表述為令代表螺旋E的導程角為θ，若要求出圖3中通過螺紋軸1的中心軸並垂直於紙面的平面與代表螺旋E的交點群時，則為通過該交點群中的紙面近前側的一個交點群的平面，即為由以導程角θ與螺紋軸1的中心軸交叉的直線所表示的平面。根據這一表述，VII-VII截面可以表述為在圖3 中，是通過紙面近前側的交點群的一個即P3的平面，即是由以導程角Y與螺紋軸1的中心軸交叉的直線所表示的平面。另外，圖3中，代表螺旋E的導程角γ是P1中的代表螺旋E 的切線F與相對於螺紋軸1的中心軸的垂直線G的公差角。通過P3WVII-VII截面與螺紋軸1的中心軸的公差角度、和代表螺旋E與垂直於螺紋軸1的面的公差角度，分別為相同的角度Y，因此，VII-VII截面和代表螺旋El在P3正交。另外，擺動銷7如上所述作為各輥支承部件6的擺動軸，同時，還起到通過產生於此的剪切應力而在輥保持架2與各輥支承部件6之間傳遞載荷的作用。另外，參照圖5等可知，輥保持架2以在主輥插入孔3和輥支承部件6之間確保間隙的方式形成。這是為了當輥支承部件6如上所述在規定的擺動角範圍內擺動運動時避免輥支承部件6和輥保持架2發生幹涉。此外，擺動軸H方向上的主輥插入孔3的兩面寬度尺寸Wl(參照圖3)與輥支承部件6的兩面寬度尺寸W2(參照圖6)的差，以比其他部分小的方式被加工，構成為在擺動軸H方向上，輥支承部件6相對於輥保持架2的位置不會大幅變化。輔助輥插入孔2b，是形成在輥保持架2的半徑方向上的大致圓筒狀的孔，如圖5所示，分別設置在從各主輥插入孔3 (各主輥4)的位置在螺紋軸1的周向上大致離開180度的位置上。即，在本實施方式的輥保持架2上，設有三個主輥插入孔3a、3b、3c和相同數量的三個輔助輥插入孔2b。各輔助輥插入孔2b中，插入有輔助輥支架15、輔助輥12、以及輔助輥位置調整機構20等。圖9是圖4中的IX-IX剖視圖，表示了輔助輥插入孔2b的附近。IX-IX截面，是使圖4中與紙面正交並通過螺紋軸1的中心軸的平面以輔助輥12與螺紋牙30的接觸點P7 為中心旋轉Y'而得到的。Y 『是下述螺旋的導程角該螺旋通過P7並位於與螺紋軸1共有中心軸的圓筒面上、且通過P7並與螺紋軸1具有相同的導程L。在該圖所示的輔助輥支架15上的螺紋軸1側，輔助輥12以能夠以自轉軸J為中心旋轉的方式通過輔助輥軸14得到支承。輔助輥12的自轉軸J位於IX-IX截面上，輔助輥12在與主輥4所滾動的右牙側面Ia相對的另一牙側面(左牙側面lb)上滾動。輔助輥 12的軸向截面上的外周側輪廓，以軸向上的中央部分的直徑比其他的部分的直徑大的方式具有曲率地形成，輔助輥12在點P7與左牙側面Ib點接觸。另外，輔助輥12經由滾針(軸承)13而以能夠旋轉的方式安裝在輔助輥軸14上，輔助輥軸14通過固定螺母16而固定在輔助輥支架15上。輔助輥軸14的固定螺母16側的端部和固定螺母16的一部分從輔助輥支架15突出。為了不使這樣突出的輔助輥軸14及固定螺母16與輥保持架2幹涉，在輔助輥插入孔 2b上形成有圓弧狀切缺2d。另外，在輔助輥插入孔2b的側面上，在IX-IX截面以外的方向上形成有凹狀的鍵槽2c (參照圖4)。鍵槽2c中插入有滑鍵9，滑鍵9對輔助輥插入孔2b 內的輔助輥支架15的旋轉進行限制。即，通過該滑鍵9，輔助輥12的自轉軸J總是被保持在IX-IX截面上。在輔助輥支架15的螺紋軸1的徑向外側，安裝有對相對於螺紋軸1的輔助輥12
9的自轉軸J的固定位置進行調整的輔助輥位置調整機構20。本實施方式的輔助輥位置調整機構20，主要由調整螺母10和鎖定螺母11構成。調整螺母10在其外周上具有外螺紋部，與輔助輥支架15相鄰地安裝在螺紋軸1 的徑向外側。調整螺母10的外螺紋部，與設在輔助輥插入孔2b中的內螺紋部螺合，例如， 若使調整螺母10向將該外螺紋部擰入該內螺紋部的方向旋轉，則輔助輥支架15向螺紋軸 1側移動。這樣，通過對調整螺母10的位置進行調整，能夠調整輔助輥12的自轉軸相對於螺紋軸1的固定位置。在本實施方式的調整螺母10的中央設有鍃孔，在該鍃孔中插入有鎖定螺母11。鎖定螺母11經由設在輔助輥支架15中的螺紋軸1的徑向外側上的凸部而與輔助輥支架15螺合。若使鎖定螺母11向擰入輔助輥支架15的方向旋轉，則能夠將調整螺母10 固定在鎖定螺母11和輔助輥支架15之間。若這樣使鎖定螺母11旋轉，則調整螺母10的旋轉受到限制，因此，能夠將輔助輥支架15相對於螺紋軸1的位置即輔助輥12的自轉軸的位置固定。下面，說明如上述那樣構成的本實施方式的線性執行機構的效果。圖10是本發明的實施方式即線性執行機構的自動調心機構的原理說明圖。本實施方式的線性執行機構具有主輥4，其具有與螺紋牙30的牙側面Ia接觸的滾動面4c，通過以自轉軸D為中心旋轉而經由滾動面如在牙側面Ia上滾動；輥支承部件 6，其將該主輥4以能夠以自轉軸D為中心旋轉的方式支承；輥保持架2，其將輥支承部件6 相對於經由滾動面4c從牙側面Ia傳遞至主輥4的力以能夠擺動的方式支承，若主輥4滾動則該輥保持架2相對於螺紋軸1在螺紋軸1的周圍相對地旋轉。在此，如圖10(a)所示，考慮牙側面Ia和滾動面如由於尺寸誤差等故不平行，以點&(代表點A)為基準在螺紋軸1的外周側的點P5處產生單方接觸的情況。該圖中，從牙側面Ia作用在滾動面如上的接觸力F1表示為從邊緣部處的點P5垂直地描繪在牙側面Ia 的截面輪廓上的箭頭。此外，嚴密地說，作為表示點P5和接觸力F1的箭頭，由於如上述那樣向圖10(a)的紙面外稍微偏位，因此，圖10(a)所示的是向VII-VII截面的投影。若如該圖所示地對點P5作用接觸力F1,則接觸力F1從擺動軸H(擺動軸H與 VII-VII截面的交點P4)通過向上方偏位的位置，因此，繞擺動軸H產生力矩Ml。若這樣產生力矩M1，則輥支承部件6整體向圖10(a)中的順時針旋轉方向旋轉，與在滾動面如上作用了 F1的P5相反側的部分(S卩，以P3為基準的螺紋軸1的內周側)接近牙側面la。而且， 最終，輥支承部件6整體以滾動面如和牙側面Ia線接觸的狀態自動停止，成為單方接觸狀態得到緩和的狀態。此外，即使不是如圖10(a)那樣處於極端的單方接觸狀態，只要牙側面Ia和滾動面如的接觸力的合力與點P3相比處於外周側，由於產生與力矩Ml同方向的力矩，因此，輥支承部件6整體自動地向使接觸力的合力向內周側移動的方向旋轉。圖10(b)與圖10(a)相反地，表示在螺紋軸1的內周側發生單方接觸的狀態。該圖中，從牙側面Ia作用在滾動面如上的接觸力F2表示為從邊緣部處的點P6垂直地描繪在牙側面Ia的截面輪廓上的箭頭。此外，嚴密地說，作為表示點P6和接觸力F2的箭頭，由於如上述那樣向圖10(b)的紙面外稍微偏位，因此，圖10(b)所示的是向VII-VII截面的投影。若如該圖所示地對點P6作用接觸力F2,則接觸力F2通過從P4向下方偏位的位置，因此，繞擺動軸H產生力矩M2。若這樣產生力矩M2，則輥支承部件6整體向圖10(b)中的逆時針旋轉方向旋轉，與在滾動面如上作用了 F1的P6相反側的部分(S卩，以P3為基準的螺紋軸1的外周側)接近牙側面la。而且，最終，和圖10(a)的例子同樣地，輥支承部件6 整體以滾動面4c和牙側面Ia線接觸的狀態自動停止，成為單方接觸狀態得到緩和的狀態。圖10(c)表示牙側面Ia和滾動面如的接觸力的合力的作用位置位於牙側面Ia 的中央的點&的狀態。該圖中，從牙側面Ia作用於滾動面如的接觸力的合力&表示為從點P3垂直地描繪在牙側面Ia的截面輪廓上的箭頭。若如該圖所示地對點P3作用接觸力F3,則接觸力F3通過P4,因此，不產生繞擺動軸 H的力矩。S卩，當牙側面Ia和滾動面如的接觸力的合力通過擺動軸H時，輥支承部件6的姿勢穩定並維持其狀態不變，因此，牙側面Ia和滾動面如的接觸力的合力F3的作用位置 (P3)不移動。此時，牙側面Ia和滾動面如的接觸力實際上作為線分布載荷而作用，但能夠將其合力位置維持在中央部即P3處是指，在載荷的線分布中能夠實現大致一定的均等的分布。即，若能夠這樣維持合力位置，則能夠將載荷分布的最大值抑制得較小。以上，根據本實施方式，如上述圖10(a) (c)說明的那樣，即使因零件的尺寸誤差等而導致的鬆動而產生單方接觸，由於輥支承部件6相對於輥保持架2自動地擺動，因此，能夠使主輥4和螺紋軸1可靠地以線接觸狀態接觸。因此，根據本實施方式，能夠與當初的設計一致地改善針對壓碎的耐久性。另外，根據本發明，在電動線性執行機構中能夠同時實現高動力傳遞效率和針對大推力的高耐久性，而且，能夠以基於構成零件的尺寸誤差而造成的影響得以減少的堅固性非常高的結構實現上述性能。因此，尤其對液壓缸等那樣的需要大推力的以往的執行機構的用途容易適用電動線性執行機構，因此，通過電動線性執行機構的高動力傳遞效率能夠謀求使用它們的設備的高效率化。而且，本實施方式的線性執行機構中，以在形成螺紋牙30的兩個牙側面中的一個牙側面(本實施方式中為牙側面la)上滾動的主輥4的數量為三個的方式構成。若這樣設置三個在一個牙側面上滾動的主輥4，則即使各零件存在些許的尺寸誤差，也能夠使全部三個主輥4可靠地接觸一個牙側面。而且，即使產生單方接觸，由於各輥支承部件6如上述那樣擺動，因此，能夠使全部主輥4可靠地與一個牙側面線接觸。即，根據本實施方式，能夠避免零件的尺寸誤差所造成的不良影響而實現高堅固性。而且，本實施方式的線性執行機構，具有在左牙側面Ib上滾動的輔助輥12和對輔助輥12的自轉軸J相對於螺紋軸1的固定位置進行調整的輔助輥位置調整機構20，通過使調整螺母10旋轉由此能夠調整輔助輥12的自轉軸J的固定位置。若這樣利用具有的輔助輥位置調整機構20，在如上述那樣利用擺動銷7確認了全部的主輥4與右牙側面Ia線接觸後，通過保持該狀態並通過調整螺母10使全部的輔助輥 12在螺紋軸1的方向上移動並使其接觸左牙側面lb，能夠經由全部的主輥4及輔助輥12 以不存在螺紋軸1的軸向及徑向的鬆動的狀態將輥保持架2安裝在螺紋軸1上。另外，此時，優選以輥保持架2的端面&、2f相對於螺紋軸1的中心軸垂直的方式固定輥保持架2。另外，若如上所述從各輔助輥12與左牙側面Ib接觸的狀態進一步將各調整螺母 10擰入規定量，則能夠附加一定的預壓量。另外若相反地，從上述狀態使各調整螺母10向相反方向(旋鬆方向)旋轉規定量，則能夠將螺紋軸1和輥保持架2的間隙管理為一定。艮口，若如上所述設置輔助輥位置調整機構20，則能夠抑制預壓量以及間隙量因構成零件的尺寸誤差的積累而變得不均勻。此外，本實施方式中，作為輔助輥位置調整機構20，舉例說明了對螺紋軸1的徑向上的自轉軸J的固定位置進行調整的機構，但還可以利用對螺紋軸 1的軸向上的自轉軸J的固定位置進行調整的機構。下面說明本發明的其他實施方式。圖11是具有本發明的實施方式即線性執行機構的叉車的側視圖，圖12是圖11中的叉車的桅杆70附近的放大圖。圖11中，這些圖所示的叉車具有安裝有行駛裝置及操舵裝置的車身60 ；設在車身60的前方的桅杆(門架)70 ；安裝在桅杆70的內框72(參照圖12)上的叉80。圖12中，桅杆70具有安裝在車身60的前方的外框71 ；設在外框71的內側並沿外框71升降的內框72 ；使內框72升降的線性執行機構73。線性執行機構73具有固定在外框71上的螺紋軸1、輥保持架2、使螺紋軸1旋轉驅動的電機(驅動源)74。輥保持架2 經由安裝在內框72上的託架75從下方支承內框72。此外，本實施方式中的電機74，經由多個齒輪76向螺紋軸1傳遞驅動力。在如上所述構成的叉車中，若利用操舵裝置驅動電機74，則螺紋軸1被旋轉驅動， 輥保持架2沿螺紋軸1移動。由此，支承在輥保持架2上的內框72升降，因此，能夠使叉80 升降。能夠將上述各實施方式說明的線性執行機構用作叉車中的叉80的高度調節機構。 即，根據本實施方式，作為以往主要利用液壓執行機構的叉車的執行機構，能夠利用電動執行機構。附圖標記的說明1…螺紋軸，la···右牙側面，Ib…左牙側面，2…輥保持架，2a···擺動銷插入孔，2b··· 輔助輥插入孔，2c…鍵槽，2cl···圓弧狀切缺，加…端面，2f…端面，3…主輥插入孔，4…主輥， 4a…旋轉軸，4c···滾動面，4d···內側端面，4e···滾動部，5…滾動軸承(圓錐滾柱軸承)，6··· 輥支承部件，6a···擺動銷插入孔，7···擺動銷，9···滑鍵，10···調整螺母，11···鎖定螺母，12-輔助輥，13…滾針，14…輔助輥軸，15…輔助輥支架，16…固定螺母，20…輔助輥位置調整機構，30···螺紋牙，73···線性執行機構，80···叉，D…主輥的自轉軸，E…代表螺旋，H…擺動軸， I…在代表平面S上通過代表點P的直線、且與接觸區間N正交的直線，J…輔助輥的自轉軸，N…線狀的接觸區間，S…代表平面
權利要求
1.一種線性執行機構，其特徵在於，具有 螺紋軸；在該螺紋軸的外周上形成為螺旋狀的螺紋牙；主輥，其具有與該螺紋牙的牙側面接觸的滾動面，通過以自轉軸為中心旋轉而經由所述滾動面在所述牙側面上滾動；輥支承部件，其將該主輥以能夠以所述自轉軸為中心旋轉的方式支承； 輥保持架，其針對經由所述滾動面而從所述牙側面傳遞至所述主輥的力以能夠擺動的方式支承所述輥支承部件，若所述主輥滾動則其相對於所述螺紋軸在所述螺紋軸的周圍相對地旋轉。
2.如權利要求1所述的線性執行機構，其特徵在於，所述主輥在所述滾動面上能夠在線狀的接觸區間內與所述牙側面接觸， 將所述線狀的接觸區間中的任意的一點作為代表點，將通過所述代表點並位於與所述螺紋軸共有中心軸的圓筒面上的螺旋、即通過所述代表點並具有與所述螺紋軸相同的導程的螺旋作為代表螺旋，將在所述代表點上與所述代表螺旋大致正交的平面作為代表平面時， 所述輥支承部件的擺動軸與所述代表平面交叉，所述擺動軸與所述代表平面的交點，在所述代表平面上位於通過所述代表點的直線上或位於該直線的附近。
3.如權利要求2所述的線性執行機構，其特徵在於， 所述輥支承部件的擺動軸與所述代表平面大致正交。
4.如權利要求2所述的線性執行機構，其特徵在於， 所述代表點位於所述線狀的接觸區間中的大致中央。
5.如權利要求1所述的線性執行機構，其特徵在於，所述主輥的自轉軸，以將該自轉軸假想地延長的直線與所述螺紋軸交叉的姿勢、且向所述滾動面所接觸的所述牙側面側傾斜的姿勢支承在所述輥支承部件上，所述螺紋牙的牙側面，以所述螺紋牙的底部比頂部大的方式相對於所述螺紋軸的中心軸傾斜，所述主輥，在所述主輥的自轉軸方向上的一定範圍內，所述主輥的直徑隨著接近所述螺紋軸而變小，而且，與所述牙側面線接觸。
6.如權利要求5所述的線性執行機構，其特徵在於，所述主輥的直徑，在所述主輥的自轉軸方向上的一定範圍內，隨著接近所述螺紋軸，與所述具有傾斜的牙側面的所述螺紋牙相應地以一定的比例變小， 所述主輥的滾動面，由圓錐的側面的一部分形成。
7.如權利要求1所述的線性執行機構，其特徵在於， 所述輥保持架支承多個輥支承部件，所述多個輥支承部件上的各主輥，沿所述螺紋牙在所述螺紋軸的周向上相互隔著間隔地配置。
8.如權利要求7所述的線性執行機構，其特徵在於，支承在所述多個輥支承部件上的多個主輥中，在形成所述螺紋牙的兩個牙側面中的一個牙側面上滾動的主輥的數量為三個。
9.如權利要求1所述的線性執行機構，其特徵在於，還具有輔助輥，其以能夠以自轉軸為中心而旋轉的方式通過所述輥保持架支承，在與所述主輥所滾動的所述牙側面相對的其他的牙側面上滾動；輔助輥位置調整機構，其對所述輔助輥的自轉軸相對於所述螺紋軸的固定位置進行調離iF. ο
10.如權利要求9所述的線性執行機構，其特徵在於，所述輔助輥及所述輔助輥位置調整機構的數量，與所述主輥的數量相同。
11.一種叉車，其特徵在於，作為叉的高度調節機構，具有如權利要求1 10的任一項所述的線性執行機構。
12.如權利要求3所述的線性執行機構，其特徵在於， 所述代表點位於所述線狀的接觸區間的大致中央。
13.如權利要求1所述的線性執行機構，其特徵在於，所述主輥能夠在所述滾動面中在線狀的接觸區間內與所述牙側面接觸， 所述輥支承部件的擺動軸被設置在以下位置上當經由所述滾動面從所述牙側面傳遞至所述主輥的力偏位作用於所述滾動面的所述線狀的接觸區間的一端側時，使所述主輥向使所述滾動面中的所述線狀的接觸區間的另一端側接近所述牙側面的方向擺動的位置。
全文摘要
本發明提供一種線性執行機構及叉車。線性執行機構具有螺紋軸(1)；在該螺紋軸的外周上形成為螺旋狀的螺紋牙(30)；主輥(4)，其具有與該螺紋牙的牙側面(1a)接觸的滾動面(4c)，通過以自轉軸(D)為中心旋轉而經由滾動面在牙側面上滾動；輥支承部件(6)，其將該主輥以能夠以自轉軸為中心旋轉的方式支承；輥保持架(2)，其針對經由滾動面而從牙側面傳遞至主輥的力以能夠擺動的方式支承輥支承部件，若主輥滾動則其相對於螺紋軸在螺紋軸的周圍相對地旋轉。由此，即使零件存在尺寸誤差、零件間存在鬆動，也能夠使輥和螺紋軸可靠地以線接觸狀態接觸。
文檔編號F16H25/24GK102459956SQ201080027630
公開日2012年5月16日 申請日期2010年6月21日 優先權日2009年6月22日
發明者山田弘幸, 平工賢二, 早瀨功, 柳勇一, 落合正巳 申請人:日立建機株式會社