リニアアクチュエータおよびリニアアクチュエータを用いたバルブ装置

【課題】ネジ送り機構における作動部材の位置決めを正確に行えるようにする。
【解決手段】ステッピングモータ８のロータ部９０の回転を、作動部材７の軸方向の進退移動に変換するネジ送り機構と、ロータ部９０の回転角度を規制する規制手段と、を備え、ネジ送り機構が、仕切壁３０の固定部材１３０に固定されて作動部材７を回転不能かつ軸方向に移動可能に支持する支持部材１２０と、作動部材７とロータ部９０に設けられて互いに噛み合う雄ネジ７１ａおよび雌ネジ９５と、から構成されるリニアアクチュエータにおいて、作動部材１２０を、固定部材１３０に着脱可能に構成した。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアアクチュエータおよびリニアアクチュエータを用いたバルブ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、モータのロータの回転を作動部材の軸方向の進退移動に変換するネジ送り機構と、ロータの回転角度を規定するアメリカンワインディングストップ機構と、を備えるリニアアクチュエータが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３７４６５２号公報
【０００４】
このリニアアクチュエータのネジ送り機構は、作動部材の回転を阻止する回転止めと、作動部材とロータとに設けられて互いに噛み合う雄ネジおよび雌ネジと、を備えて構成され、ロータが回転すると、回転止めされている作動部材とロータとが相対回転して、雄ネジと雌ネジとの咬み合い部分の長さが変化することで、作動部材が軸方向の一方または他方に移動するようになっている。
この際の作動部材の移動方向は、ロータの回転方向に応じて決まり、移動可能な長さ範囲は、ロータの回転範囲を規定するアメリカンワインディングストップ機構により決定される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このリニアアクチュエータの組み立ては、始めに、ロータをアメリカンワインディングストップ機構により回転が規制される角度位置に配置し、この状態で、ロータと作動部材とを相対回転させて雄ネジと雌ネジの噛み合い部分の長さを変更しながら作動部材の位置決めを行い、最後に、回転止めを作動部材に取り付けて作動部材の回転を阻止することで行われる。
しかし、従来のリニアアクチュエータの場合、作動部材の位置とロータの角度位置との関連づけが難しいため、作動部材を所望の初期位置に正確に配置することが難しかった。また、組み立てられたあとでは、作動部材の回転が回転止めにより阻止されているので、雄ネジと雌ネジの噛み合い部分の長さを変更して、作動部材の位置を微調整することができなかった。
【０００６】
そこで、ネジ送り機構における作動部材の位置決めを正確に行えるようにすることが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
モータのロータの回転を、作動部材の軸方向の進退移動に変換するネジ送り機構と、ロータの回転角度を規制する規制手段と、を備え、ネジ送り機構が、固定側部材に固定されて、作動部材を回転不能かつ前記軸方向に移動可能に支持する支持部材と、ロータと作動部材に設けられて互いに噛み合う雄ネジおよび雌ネジと、から構成されるリニアアクチュエータにおいて、支持部材を、固定側部材に着脱可能に構成した。
このように構成すると、支持部材が固定側部材に取り付けられていない状態では、作動部材が支持部材に回転不能に支持されているので、ロータの回転を阻止しつつ作動部材を回転させることで、作動部材とロータとを相対的に回転させて、雄ネジと雌ネジとの咬み合い部分の長さを変更できる。よって、作動部材の軸方向における位置を所望の位置に調整でき、作動部材の位置決めを正確に行うことができる。
【０００８】
支持部材は、固定側部材に対し、軸方向から着脱可能に構成した。
このように構成すると、支持部材を軸方向に移動させるだけで、固定側部材に取り付けることができるので、支持部材の固定側部材への取り付けを、特別な工具などを用いることなく、簡単に行うことができる。
【０００９】
支持部材と固定側部材とは、スプラインにより相対回転が規制されている構成とした。
作動部材は、支持部材に回転不能に支持されているので、支持部材が回転すると作動部材もまた回転し、雄ネジと雌ネジとの咬み合い部分の長さが変化して、作動部材の軸方向の位置が変化する。
作動部材の位置を調整したのちに支持部材を固定側部材に取り付ける場合、スプライン同士の位置合わせのために、支持部材を固定側部材に対して回転させる必要があり、この僅かな回転により作動部材の位置が調整された位置から外れてしまう。
スプラインを採用すると、スプラインの１歯分の分解能が、固定側部材に支持部材を取り付けるときの支持部材の角度の分解能となり、スプラインの数を増やすことで分解能をより向上させて、作動部材が調整後の位置から大きく外れることを防ぐことができる。
【００１０】
モータは、ステッピングモータであり、スプラインは、回転軸周りに放射状に設けられており、回転軸周りで隣接するスプラインの歯のピッチ角θと、ステッピングモータの１ステップでロータが回転する角度θｒとが、θｒ≦θ＜２θｒの関係を満たすように設定されている構成とした。
このように構成すると、支持部材を固定部材に取り付ける場合に、支持部材を固定部材に対して相対回転させる角度を小さくしつつ、支持部材と固定部材と嵌合部における嵌合強度を確保できる。
また、支持部材の回転に伴う作動部材の軸方向の移動量が抑えられるので、作動部材が調整後の位置から大きく外れることを防ぐことができ、作動部材と支持部材の相対的な位置精度が向上する。
【００１１】
流体の流入管と排出管とが接続されたバルブ室と、バルブ室内で、流入管の開口を開閉する弁体と、を備え、リニアアクチュエータの作動部材で、弁体を開口の開閉方向に進退移動させるバルブ駆動装置であって、ロータには、規制手段により回転が規制される回転角度が２つ設定されており、作動部材は、ロータが２つの回転角度のうちの一方の回転角度に達したときに、弁体を、開口を閉じる位置に配置させた構成のバルブ装置とした。
このように構成すると、バルブ室内に弁体の位置を検出するためのセンサなどを設けずに、開口を閉状態にするときの弁体の位置を正確に合わせることができる。
【００１２】
弁体は、付勢手段により開口を閉じる方向に付勢されている構成した。
このように構成すると、弁体が流入口を付勢しながら閉鎖する状態での付勢力を一定にすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
支持部材が固定側部材に取り付けられていない状態で、ロータの回転を阻止しつつ作動部材を回転させることで、雄ネジと雌ネジとの咬み合い部分の長さを変更できるので、作動部材の軸方向における位置を所望の位置に調整でき、作動部材の位置決めを正確に行うことができる。
また、支持部材は、固定側部材に対して着脱可能であるので、リニアアクチュエータを組み立てたあとでも、支持部材を適宜取り外して作動部材の軸方向における位置調整を行うことができる
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態にかかるガス流量調整バルブの断面図である。
【図２】ガス流量調整バルブにおける要部の分解斜視図である。
【図３】ガス流量調整バルブにおける要部の拡大断面図である。
【図４】ステッピングモータのロータ部を説明する図である。
【図５】ゼネバ歯車を説明する図である。
【図６】ゼネバ歯車の機能を説明する図である。
【図７】支持部材を説明する図である。
【図８】固定部材を説明する図である。
【図９】支持部材と固定部材の嵌合を説明する図である。
【図１０】ロータ部と固定部材の嵌合を説明する図である。
【図１１】弁体を説明する図である。
【図１２】支持部材と固定部材の嵌合と、作動部材の位置決めを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施の形態を、ガス流量調整バルブ装置１を例に挙げて説明する。
【００１６】
図１に示すように、ガス流量調整バルブ装置１では、第１ケース部１０と第２ケース部２０とから形成される本体部２内の空間が、仕切壁３０により区画されており、ガス流入管３とガス排出管４とが接続された第１ケース部１０側が、バルブ室５となっている。
【００１７】
バルブ室５内では、ガス流入管３の開口３ａを開閉するための弁体６が、仕切壁３０を貫通した作動部材７の先端に取り付けられている。
【００１８】
このガス流量調整バルブ装置１では、ステッピングモータ８のロータ部９０の回転が、後記するネジ送り機構により、作動部材７の軸方向の進退移動に変換されるようになっており、作動部材７の軸方向の進退移動に伴って、作動部材７の先端部に取り付けられた弁体６が、ガス流入管３の開口３ａを開閉するようになっている。
【００１９】
以下、ガス流量調整バルブ装置１の各部の構成を詳細に説明する。
第１ケース部１０は、円板形状の底部１１と、底部を囲む周壁部１２と、周壁部１２の底部１１とは反対側の端部から径方向外側に延びるフランジ部１３とを、備える。
【００２０】
底部１１の中央には、ガス流入管３の取付部材３５が、底部１１を厚み方向に貫通して設けられている。
取付部材３５は、貫通穴３６を有する筒状の部材であり、バルブ室５内に位置する先端部３５ａは、弁体６が当接する当接部となっている。そのため、弁体６による開口３ａの閉鎖が確実に行われるようにするために、先端部３５ａは、ガス流入管３よりも厚肉で形成されて、弁体６から作用する押圧力で容易に変形しないようになっている。
【００２１】
貫通穴３６の途中には、ガス流入管３の先端３ｂが当接する段差部３６ａが設けられている。
取付部材３５では、段差部３６ａよりも先端部３５ａ側の内径Ｄ１は、ガス流入管３の内径と略同じ径で形成され、反対側の内径Ｄ２は、ガス流入管３の外径と略同じ径で形成されており、ガス流入管３の流路断面積が、そのまま維持されるようになっている。
【００２２】
底部１１には、ガス排出管４の縮径部４ａを挿通させる開口１１ａが設けられており、ガス排出管４は、開口１１ａに縮径部４ａを挿通させた状態で、底部１１に溶接されている。
【００２３】
フランジ部１３の内径側１３ａは、外径側１３ｂよりも僅かに底部１１側に位置しており、仕切壁３０の外周縁３０ａが全周に亘って当接する当接部となっている。
フランジ部１３の外径側１３ｂは、第２ケース部２０のフランジ部２３に当接しており、第１ケース部１０と第２ケース部２０とは、両フランジ部１３、２３の当接部分が互いに溶接されて接合されている。
【００２４】
第２ケース部２０は、円板形状の底部２１と、底部２１を囲む周壁部２２と、周壁部２２の底部２１とは反対側の端部から径方向外側に延びるフランジ部２３と、を備える。
【００２５】
フランジ部２３は、第１ケース部１０のフランジ部１３と同じ外径で形成されており、第１ケース部１０側の面には、仕切壁３０がスポット溶接で固定されている。
【００２６】
底部２１は、第１ケース部１０の底部１１よりも小さい径で形成されており、周壁部２２は、底部２１側の小径部２２ａと、フランジ部２３側の大径部２２ｂとを備えている。
小径部２２ａの径方向外側には、ステッピングモータ８のステータ部８０が、径方向内側にはロータ部９０が、それぞれ設けられており、小径部２２ａを挟んで外側と内側に位置するステータ部８０とロータ部９０とにより、ステッピングモータ８が構成されている。
【００２７】
ステッピングモータ８のステータ部８０は、ステータコア８１と、ボビン８２と、駆動コイル８３と、モータケース８８とから構成される。
ステータコア８１の内周部８１ａは、図示しない極歯が、回転軸Ｘ周りの周方向に所定間隔で並べられた筒形状を有している。
ステータ部８０では、一組のステータコア８１が、円板部８１ｂを互いに接触させると共に、内周部８１ａを互いに反対方向に向けた状態で設けられており、この状態で、一方のステータコア８１の極歯と、他方のステータコア８１の極歯とが、回転軸Ｘ周りの周方向において交互に並ぶように配置されている。
【００２８】
ステータコア８１の内周部８１ａの外周には、駆動コイル８３が巻き付けられたボビン８２が外嵌して設けられている。
駆動コイル８３の端部は、それぞれ端子８４、８４に巻き付けられており、この端子８４、８４の先端側が、コネクタ端子８５が接続された回路基板８６に接続している。
【００２９】
ステータ部８０を収容するモータカバー８７は、樹脂材料から構成され、フランジ部２３からステッピングモータ８側に延びる取付部材２６に、係合爪８７ａを係止させて設けられている。
【００３０】
ロータ部９０は、一端が封止された筒状の本体部９１の外周に、リング状の永久磁石１００を備えて構成され、第２ケース部２０内で、回転軸Ｘ周りに回転可能に設けられている。このロータ部９０の本体部９１と永久磁石１００とは、インサート成形により一体に形成される。
【００３１】
本体部９１の封止端９１ａの中央部には、円筒形状の軸部９２が、第２ケース部２０の底部２１側に突出して設けられている。
底部２１の内側には、有底円筒形状の軸受部２４を有する支持部２５が設けられており、軸部９２は、軸受部２４で回転可能に支持されている。
【００３２】
本体部９１の外周には、軸方向から見てリング状の突出部９１ｂ、９１ｃが全周に亘って設けられており、突出部９１ｂ、９１ｃの間に永久磁石１００が位置している。
【００３３】
図２は、ガス流量調整バルブ装置１の要部を分解して示す斜視図であり、図３は、要部の断面を拡大して示す図である。
図４の（ａ）は、ロータ部９０の斜視図であり、（ｂ）は、ロータ部９０を仕切壁３０側から見た平面図である。
【００３４】
図２から図４を参照して、ロータ部９０を説明する
図３に示すように、ロータ部９０の本体部９１では、軸部９２とは反対側に、突出部９１ｂよりも径が小さい小径部９３が設けられている。
小径部９３の外周には、回転軸Ｘの軸方向（ロータ部９０の長手方向）に沿って延びるゼネバピン９３ａ（図２、図４参照）が設けられており、ゼネバピン９３ａは、突出部９１ｂから、小径部９３の先端部９３ｅの近傍までの範囲に形成されている。
【００３５】
図４に示すように、小径部９３では、突出部９１ｂ側の外周に、軸方向から見て略Ｃ字形状の膨出部９３ｂが設けられている。膨出部９３ｂは、ゼネバピン９３ａと同じ径方向高さで形成されており、ゼネバピン９３ａとの間には、後記するゼネバ歯車１１０の歯部１１２ｂ（図６の（ｂ）参照）が係合するための歯溝部９３ｄ（図４の（ｂ）参照）が確保されている。
この膨出部９３ｂにおける歯溝部９３ｄの近傍部分であるストッパ部９３ｃ、９３ｃが、後記するゼネバ歯車１１０の度当たり１１２ｄ、１１２ｅが当接する当接部となっている。
【００３６】
図２および図３に示すように、小径部９３の径方向外側には、ロータ部９０の回転軸Ｘ周りの回転角度を規定するゼネバ歯車１１０が設けられている。
ゼネバ歯車１１０の回転軸１１６は、仕切壁３０の軸受部３３と、ブラケット部材１１５の軸受穴１１５ａとで、回転可能に支持されており、ゼネバ歯車１１０は、ステッピングモータ８のロータ部９０の回転軸Ｘに平行な回転軸Ｘ’周りに回転可能に設けられている。
【００３７】
図５の（ａ）は、ゼネバ歯車１１０を仕切壁３０側から見た斜視図であり、（ｂ）は仕切壁３０側から見た平面図である。
【００３８】
図５に示すように、ゼネバ歯車１１０は、回転軸１１６が挿通されるリング状の軸部１１１と、軸部１１１よりも大径の大径部１１２とを備える。
大径部１１２では、ゼネバ歯車１１０の回転軸（回転中心）Ｘ’を通る直線Ｌ（図５の（ｂ）参照）を境にして一方側の半円部に、歯溝部１１２ａと、歯部１１２ｂと、突出部１１２ｃと、が設けられている。
【００３９】
歯部１１２ｂと突出部１１２ｃとは、大径部１１２の周方向で交互に設けられている。歯部１１２ｂは、大径部１１２の厚み方向（回転軸Ｘ’の軸方向）における全長に亘って形成されており、突出部１１２ｃは、ロータ部９０の回転を阻害しないようにするために、ロータ部９０の膨出部９３ｂとの接触を避ける厚み（高さＨｚ）で形成されている。
【００４０】
直線Ｌを境にして反対側の半円部のうち、歯溝部１１２ａに面した部分である両側部１１２ｄ、１１２ｅは、ロータ部９０の回転範囲（回転角度）を規定する度当たりを構成している。
【００４１】
図６は、ゼネバ歯車１１０と、ロータ部９０のゼネバピン９３ａとの噛合と、ゼネバ歯車１１０によるロータ部９０の回転範囲（回転角度）の規制を説明する図であって、（ａ）は、ゼネバ歯車１１０の一方の度当たり１１２ｅで、ロータ部９０の回転が規制された状態を、（ｂ）は、ゼネバ歯車１１０の歯溝部１１２ａと、ロータ部９０のゼネバピン９３ａとが係合した状態を示す図であり、（ｃ）は、ゼネバ歯車１１０の他方の度当たり１１２ｄで、ロータ部９０の回転が規制された状態を示す図である。
【００４２】
実施の形態では、ロータ部９０のゼネバピン９３ａは、ゼネバ歯車１１０の歯溝部１１２ａに挿入されて歯部１１２ｂと係合するようになっており、ロータ部９０が回転軸Ｘ周りに１回転する毎に、ゼネバ歯車１１０が、ゼネバピン９３ａにより所定角度ずつ回転軸Ｘ’周りに回転させられるようになっている。
【００４３】
図６の（ｂ）に示す状態で、ロータ部９０が反時計回り方向ＣＣＷに回転すると、ゼネバ歯車１１０の度当たり１１２ｅが、膨出部９３ｂのストッパ部９３ｃに当接した時点で、ロータ部９０の回転が阻止される（図６の（ａ）参照）。
【００４４】
この図６の（ａ）に示す角度位置では、ロータ部９０は、反時計回り方向への回転が規制されて、時計回り方向ＣＷにしか回転できない状態となっている。
この状態からロータ部９０が時計回り方向に回転すると、ロータ部９０が１回転した地点で、図６の（ｂ）に示す状態となり、この状態からさらに時計回り方向に２回転して、ゼネバ歯車１１０の度当たり１１２ｄが、膨出部９３ｂのストッパ部９３ｃに当接した時点で、ロータ部９０の回転が阻止される（図６の（ｃ）参照）。
【００４５】
この図６の（ｃ）に示す角度位置では、ロータ部９０は、時計回り方向への回転が規制されて、反時計回り方向にしか回転できない状態となる。
なお、ゼネバ歯車１１０の突出部１１２ｃは、ロータ部９０の膨出部９３ｂとの干渉を避ける高さで形成されているので、ゼネバ歯車１１０とロータ部９０とが干渉することなく相対回転できる。
さらに、実施の形態では、ロータ部９０が、図６の（ｂ）に示す位置から時計回り方向に１回転した時点で、弁体６が、ガス流入管３の取付部材３５の先端部３５ａ（図１参照）に当接し、そこからロータ部９０がさらに１回転して、図６の（ｃ）に示す位置に達するまでの間は、弁体６と作動部材７とが、スプリング７６（図３参照）を圧縮しながら、回転軸Ｘの軸方向で相対移動するようになっている。
【００４６】
前記したように、ガス流量調整バルブ装置１では、ステッピングモータ８のロータ部９０の回転が、ねじ送り機構により、作動部材７の軸方向の進退移動に変換されるようになっている。
【００４７】
ねじ送り機構は、図３に示すように、仕切壁３０の固定部材１３０に回転不能に取り付けられると共に、作動部材７を回転不能かつ軸方向に進退移動可能に支持する支持部材１２０と、ロータ部９０の内周に設けられた雌ネジ９５と、作動部材７から延びる軸部材７１の外周に設けられた雄ネジ７１ａとから構成される。
【００４８】
図７の（ａ）は、支持部材１２０を仕切壁３０側から見た平面図であり、（ｂ）は、弁体６側から見た平面図であり、（ｃ）は、側面図であり、（ｄ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ断面図であり、（ｅ）は、（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【００４９】
支持部材１２０は、仕切壁３０に固定される固定部材１３０に対して、作動部材７の軸方向から着脱自在とされている。
図７の（ｅ）に示すように、支持部材１２０の本体部１２１は、有底円筒形状を有しており、軸方向から見て円板形状の底部１２２と、底部１２２の外周縁の全周に亘って設けられた周壁部１２３と、を備える。
底部１２２では、作動部材７の軸部材７１を挿通させる挿通穴１２２ａと、挿通穴１２２ａを全周に亘って囲む円筒壁１２４が、中央部に設けられている。
円筒壁１２４の底部１２２からの高さｈ１は、周壁部１２３の底部１２２からの高さｈ２よりも低く設定されており、円筒壁１２４の内周には、回転軸Ｘの軸方向に沿って延びるスプライン１２５が全周に亘って設けられている。
【００５０】
図７の（ａ）に示すように、周壁部１２３には、回転軸Ｘ周りの周方向において１２０度間隔で、切欠き１２３ａが設けられている。
軸方向から見て、切欠き１２３ａ内には底部１２２が露出しており、この露出した部分では、図７の（ｂ）に示すように、外周縁部１２２ｂを残して貫通孔１２２ｃが設けられている。
図７の（ｃ）から（ｅ）に示すように、切欠き１２３ａ内では、外周縁部１２２ｂを基端とする腕部１２６が、回転軸Ｘの軸方向に沿って延びている。腕部１２６の底部１２２からの高さｈ３は、周壁部１２３の底部１２２からの高さｈ２よりも高くなっており、腕部１２６の先端には、径方向内側に突出する爪部１２６ａが設けられている。
【００５１】
周壁部１２３の内周には、回転軸Ｘの軸方向に沿って延びるスプライン１２７が、全周に亘って設けられており、スプライン１２７は、回転軸Ｘ周りに放射状に配置されている。
ここで、図７の（ａ）に示すように、スプライン１２７の歯のピッチ角θ（スプライン１２７の歯と支持部材１２０の回転軸（回転中心）Ｘとを結ぶ直線のうち、回転軸（回転中心）Ｘ周りで隣接する直線Ｌ１、Ｌ２同士の軸方向から見た交差角）と、ステッピングモータ８の１ステップでロータ部９０が回転する角度θｒとが、θｒ≦θ＜２θｒの関係を満たすように設定されている。
【００５２】
スプライン１２７の数を増やすと、支持部材１２０を固定部材１３０に取り付ける場合における支持部材１２０と固定部材１３０とを相対回転させる角度を小さくできるからである。
【００５３】
図８の（ａ）は、固定部材１３０を支持部材１２０側から見た平面図であり、（ｂ）は、ロータ部９０側から見た平面図であり、（ｃ）は、側面図であり、（ｄ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ断面図であり、（ｅ）は、（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
図９は、仕切壁３０における固定部材１３０と支持部材１２０との連結部分を、作動部材７のスプリング支持部７４側から見た斜視図であり、図１０は、仕切壁３０における固定部材１３０とロータ部９０との連結部分を、ステッピングモータ８側から見た斜視図である。
【００５４】
図２に示すように、固定部材１３０は、ロータ部９０側から仕切壁３０に取り付けられるようになっている。
図３に示すように、固定部材１３０は、仕切壁３０の貫通孔３１に、外周にスプライン１３２が設けられた円筒部１３１をロータ部９０側から挿入し、円板部１３５を、仕切壁３０に突き当てた状態で設けられる。
【００５５】
図８の（ｄ）、（ｅ）に示すように、円筒部１３１の円板部１３５側には、径方向外側に延びるフランジ１３１ａ、１３１ｂが所定間隔で設けられている。
フランジ１３１ａのスプライン１３２側にはテーパ面１３１ｃが設けられており、反対側のフランジ１３１ｂには、回転軸Ｘを挟んで対称となる位置に径方向外側に突出して突起１３１ｄが設けられている（図８の（ａ）参照）。
【００５６】
図２に示すように、仕切壁３０の貫通孔３１にも、この突起１３１ｄに対応する位置に、突起１３１ｄと整合する形状の切欠き３２が設けられており、突起１３１ｄは、固定部材１３０を仕切壁３０に取り付ける際の位置決めと、固定部材１３０の仕切壁３０における回転止めのために設けられている。
なお、固定部材１３０の仕切壁３０への固定は、固定部材１３０が仕切壁３０に対して回転止めされた状態で固定されていれば良く、例えば、ねじ締め、接着、圧入などにより固定されていても良い。
【００５７】
円筒部１３１のスプライン１３２は、回転軸Ｘの軸方向に沿って延びており、円筒部１３１外周の全周に亘って設けられている。
スプライン１３２は、回転軸Ｘ周りに放射状に配置されており、前記した支持部材１２０のスプライン１２７に対応する歯数とピッチ角θで形成されている。
スプライン１３２もまた、スプライン１３２の歯のピッチ角θと、ステッピングモータ８の１ステップでロータ部９０が回転する角度θｒとが、θｒ≦θ＜２θｒの関係を満たすように設定されている。
【００５８】
フランジ１３１ａは、支持部材１２０を固定部材１３０に取り付けた際に腕部１２６の先端の爪部１２６ａが係止される係止部となっており、爪部１２６ａがフランジ１３１ａに形成された状態で、支持部材１２０の固定部材１３０に対する軸方向の移動が規制されるようになっている（図９参照）。
【００５９】
図３および図８の（ｂ）に示すように、円板部１３５は、固定部材１３０が仕切壁３０に取り付けられた状態で、ロータ部９０側に位置しており、円板部１３５の外周には、周方向に沿って壁部１３６が設けられている。壁部１３６には、回転軸Ｘ周りの周方向において、１２０度間隔で切欠き１３７が設けられている。
【００６０】
実施の形態では、図３に示すように、固定部材１３０とロータ部９０の先端部９３ｅとの間に、ロータ部９０の軸方向におけるガタツキを防止するための板バネ１４０が配置されているので、板バネ１４０の脚部１４１（図１０参照）が、この切欠き１３７の部分を通過して、仕切壁３０に接触するようになっている。
【００６１】
また、図８の（ｂ）に示すように、円板部１３５のゼネバ歯車１１０側の一部には、ゼネバ歯車１１０との干渉を避けるための円弧状の切り欠き１３８が設けられており、この切り欠き１３８では、反対側に位置するフランジ１３１ｂが露出している。
【００６２】
図８の（ｂ）、（ｅ）に示すように、円板部１３５の中央部には、作動部材７の軸部材７１を挿通させる開口１３５ａが設けられており、円板部１３５のロータ部９０側の面には、開口１３５ａを全周に亘って囲む周壁部１３９が設けられている。
周壁部１３９は、前記した壁部１３６の円板部１３５からの高さｈ５よりも高い高さｈ４で形成されている。
図３および図１０に示すように、周壁部１３９には、ロータ部９０の小径部９３の先端部９３ｅが、回転可能に外嵌するようになっており、回転軸Ｘ周りに回転するロータ部９０の軸心合わせがこの周壁部１３９により行われるようになっている。
【００６３】
図２および図３に示すように、作動部材７では、支持部材１２０が嵌合する嵌合部７２と、弁体６との連結部７３と、スプリング支持部７４とが、同一の樹脂材料で構成され、これらとＳＵＳ材からなる軸部材７１とが、インサート成形により一体に形成されている。
【００６４】
軸部材７１の先端側の外周には、ロータ部９０の雌ネジ９５に係合する雄ネジ７１ａが、設けられている。
【００６５】
図３に示すように、軸部材７１の基端側は、嵌合部７２を貫通してスプリング支持部７４まで及んで設けられており、円筒状の嵌合部７２の外周には、軸方向に沿って延びるスプライン７２ａが、周方向の全周に亘って設けられている。
【００６６】
スプリング支持部７４は、嵌合部７２よりも大径の円柱部７４ａと、円柱部７４ａの嵌合部７２側の端部に設けられたフランジ部７４ｂと、を備える。
円柱部７４ａの外径は、スプリング７６の内径と略同じであり、スプリング７６の一端側が外挿されて取り付けられるようになっている。フランジ部７４ｂの外径は、スプリング７６の外径よりも僅かに大きい径を有しており、スプリング７６の一端が当接するようになっている。
【００６７】
スプリング支持部７４に隣接する連結部７３は、基本形状が円柱形状であり、この連結部７３の先端の外周に、径方向外側に突出する突起７３ａが、回転軸Ｘを挟んで反対方向に突出して設けられている。
連結部７３の突起７３ａが設けられた先端側は、弁体６の開口６２ａ（図２参照）に挿入されて、弁体６と連結部７３とが連結されるようになっている。
【００６８】
図３に示すように、弁体６は、樹脂材料からなる係合部材６１と、係合部材６１に外嵌して取り付けられた当接部材６５と、を備える。
図１１の（ａ）は、弁体６を作動部材７側から見た平面図、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ断面図、（ｃ）は、（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【００６９】
図１１に示すように、係合部材６１は、円板部６２と、円板部６２の外周から作動部材７とは反対方向に延びる周壁部６３と、フランジ部６４と、を備える。
周壁部６３は、小径部６３ａと大径部６３ｂとを備えており、円板部６２から離れるにつれて内径が広がるように階段状に形成されている。
【００７０】
円板部６２には、円板部６２を厚み方向に貫通する開口６２ａが設けられており、開口６２ａでは、回転軸Ｘを挟んで互いに平行な二面幅部６２ｂ、６２ｂが形成されている。
この開口６２ａは、連結部７３の突起７３ａが設けられた先端部を挿通可能な形状および大きさで形成されている。
【００７１】
また、連結部７３の先端部の最大径Ｌａは、周壁部６３の小径部６３ａの内径Ｄａよりも僅かに小さく設定されている。
そのため、弁体６の開口６２ａに連結部７３の先端部を挿入したのち、弁体６を９０度回転させることで、突起７３ａが円板部６２に係止させた状態となり（図１１の（ｃ）参照）、弁体６の連結部７３からの脱落が防止されるようになっている。
この状態において、弁体６と、作動部材７の連結部７３とは、回転軸Ｘの軸方向で相対移動可能になっている。
【００７２】
周壁部６３の小径部６３ａの外径は、スプリング７６の内径と略同じであり、スプリング７６の他端側が外挿されて取り付けられるようになっている。大径部６３ｂの外径は、スプリング７６の外径よりも僅かに大きい径を有しており、スプリング７６の他端が当接するようになっている。
【００７３】
周壁部６３の円板部６２とは反対側の端部の外周には、フランジ部６４が全周に亘って設けられている。フランジ部６４は、径方向外側に延出している。
フランジ部６４には、ＮＢＲなどのゴム材料からなる当接部材６５（図３参照）が外嵌して取り付けられるようになっており、図１に示すように、弁体６がガス流入管３側に移動すると、ガス流入管３の開口３ａが当接部材６５により閉鎖されるようになっている。
そのため、当接部材６５（フランジ部６４）の外径は、ガス流入管３の開口径よりも大きくなっている。
【００７４】
ここで、図１に示すように、ガス流量調整バルブ装置１では、弁体６と、作動部材７と、ロータ部９０と、ガス流入管３とが、同軸上に配置されており、ガス流入管３の開口３ａは、開口面に直交する方向（回転軸Ｘの軸方向）に進退移動する弁体６により、開閉されるようになっている。また、実施の形態では、ステッピングモータ８により作動部材７および弁体６が軸方向にステップ移動するので、段階的に変化する弁体６の開口３ａとの位置関係に応じて、ガス流入管３からバルブ室５内に流入してガス排出管４から排出されるガスの量が調整される。
【００７５】
ガス流量調整バルブ装置１の組み付け時における弁体６（作動部材７）の位置決めを説明する。
図１２は、ガス流量調整バルブ装置１の組み付け時における作動部材７（弁体６）の位置決めを説明する図であって、（ａ）は、支持部材１２０の固定部材１３０への着脱と弁体６の位置調整を説明する図であり、（ｂ）は、位置調整時におけるゼネバ歯車１１０によるロータ部９０の回転規制を説明する図である。
【００７６】
実施の形態では、支持部材１２０のスプライン１２５と、作動部材７の嵌合部７２のスプライン７２ａとを嵌合させて、支持部材１２０と作動部材７とが組み付けられており、支持部材１２０は作動部材７に対して回り止め嵌合している。
そして、この支持部材１２０は、スプライン７２ａに沿って回転軸Ｘの軸方向に移動可能であり、仕切壁３０に固定された固定部材１３０に対して、回転軸Ｘの軸方向から着脱自在とされている。
そのため、ガス流量調整バルブ装置１におけるネジ送り機構の部分の組み付け時には、始めに、ロータ部９０を回転させて、ゼネバ歯車１１０の度当たり１１２ｅが、ストッパ部９３ｃに当接する角度位置にロータ部９０を配置する（図１２の（ｂ）参照）。
そして、ロータ部９０の回転を阻止した状態で、図中矢印Ｓ１で示す回転軸Ｘ周りに支持部材１２０を回転させて、作動部材７とロータ部９０とを相対回転させることで、作動部材７の雄ネジ７１ａとロータ部９０の雌ネジ９５との噛み合い部分（図３参照）の長さを変える。これにより、支持部材１２０の回転方向に応じて、作動部材７と弁体６とが矢印Ｓ２で示す方向に進退移動するので、弁体６を、所定の初期位置に位置決めできる。
【００７７】
そして、初期位置に配置したのち、支持部材１２０（作動部材７）の回転軸Ｘ周りの角度位置を保持した状態で、支持部材１２０を固定部材１３０側にスライドさせて、固定部材１３０側に延びる腕部１２６の爪部１２６ａを、固定部材１３０のフランジ１３１ａに係止させる。
この状態では、支持部材１２０のスプライン１２７と、固定部材１３０のスプライン１３２とが互いに嵌合しているので、支持部材１２０は、固定側部材である仕切壁３０の固定部材１３０に回り止め嵌合された状態となる。
【００７８】
また、支持部材１２０と固定部材１３０とを回り止め嵌合したのちに、弁体６（作動部材７）の位置を再度調整する場合には、支持部材１２０を固定部材１３０から取り外すことで、作動部材７の位置の調整を行うことができる状態（図１２の（ａ）に示す状態）になる。
この際、支持部材１２０から延びる可撓性の腕部１２６の爪部１２６ａとフランジ１３１ａとの係合を解除して、支持部材１２０を軸方向にスライドさせるだけで、支持部材１２０を固定部材１３０から簡単に取り外すことができる。
【００７９】
ここで、実施の形態では、スプライン１３２の歯の数を４０歯とし、ステッピングモータ８が４８ステップでロータ部９０を一回転（作動部材７の軸部材７１を一回転）させる構成として、ピッチ角θと、ステッピングモータ８の１ステップでロータ部９０が回転する角度θｒとが、θｒ≦θ＜２θｒの関係を満たすように設定されている。
上記の関係を満たすようにすると、支持部材１２０を固定部材１３０に取り付ける場合に、互いのスプライン１２７、１３２の位置を合わせるために支持部材１２０と固定部材１３０とを相対回転させる角度を、小さく抑えることができるので、位置調整後の作動部材７の位置が大きくズレることを防止できる。
【００８０】
ここで、実施の形態におけるロータ部９０が発明におけるロータに相当する。
また、実施の形態における、支持部材１２０と、固定部材１３０と、作動部材７の雄ネジ７１ａと、ロータ部９０の雌ネジ９５とで、発明におけるネジ送り機構を構成し、さらにロータ部９０と対をなすステータ部８０を設けてステッピングモータ８を構成することで、発明におけるリニアアクチュエータが構成される。
さらに、実施の形態におけるゼネバ歯車１１０とロータ部９０のゼネバピン９３ａとで、発明における規制手段が構成される。
【００８１】
以上の通り、実施形態では、ステッピングモータ８のロータ部９０の回転を、作動部材７の軸方向の進退移動に変換するネジ送り機構と、ロータ部９０の回転角度を規制する規制手段と、を備え、ネジ送り機構が、仕切壁３０の固定部材１３０に固定されて作動部材７を回転不能かつ軸方向に移動可能に支持する支持部材１２０と、作動部材７とロータ部９０に設けられて互いに噛み合う雄ネジ７１ａおよび雌ネジ９５と、から構成されるリニアアクチュエータにおいて、支持部材１２０を、固定部材１３０に着脱可能に構成した。
このように構成すると、支持部材１２０が固定部材１３０に取り付けられていない状態では、作動部材７をロータ部９０に対して相対回転させることができる。
よって、この状態で、ロータ部９０の回転を阻止しつつ作動部材７を回転させることで、作動部材７を軸方向に移動させて、作動部材７の雄ネジ７１ａと、ロータ部９０の雌ネジ９５との咬み合い部分の長さを変更できるので、作動部材７の軸方向における位置を、所望の位置に調整でき、作動部材７の軸方向の位置決めを正確に行うことができる。
また、支持部材１２０は、固定部材１３０に対して着脱可能であるので、リニアアクチュエータを組み立てたあとでも、支持部材１２０を適宜取り外して、作動部材７の軸方向における位置調整を簡単に行うことができる。
【００８２】
作動部材７では、支持部材１２０に支持されるスプライン７２ａが軸方向に沿って設けられており、支持部材１２０は、スプライン７２ａの軸方向における一部を支持すると共に、作動部材７を支持した状態で軸方向にスライドさせて、固定部材１３０に対して着脱される構成とした。
このように構成すると、支持部材１２０を軸方向にスライドさせるだけで、固定部材１３０に取り付けることができるので、支持部材１２０の固定部材１３０への取り付けを、簡単に行うことができる。
とくに、支持部材１２０は、固定部材１３０側に伸びる腕部１２６の先端に設けられた爪部１２６ａを、固定部材１３０のフランジ１３１ａに係止させて、固定部材１３０に取り付けられるので、支持部材１２０の固定部材１３０への取り付けを、特別な工具などを用いることなく、簡単に行うことができる。
【００８３】
また、支持部材１２０と固定部材１３０とは、互いに噛み合うスプライン１２７、１３２により相対回転が規制されている構成とした。
作動部材７は、支持部材１２０に回転不能に支持されているので、支持部材１２０が回転すると作動部材７もまた回転し、雄ネジ７１ａと雌ネジ９５との咬み合い部分の長さが変化して、作動部材７の軸方向の位置が変化する。
作動部材７の位置を調整したのちに支持部材１２０を固定部材１３０に取り付ける場合、スプライン１２７、１３２同士の位置合わせのために、支持部材１２０を固定部材１３０に対して僅かに回転させる必要があり、この僅かな回転により作動部材７の位置が調整された位置から外れてしまう。
スプラインを採用すると、スプラインの１歯分の分解能が、固定部材１３０に支持部材１２０を取り付けるときの支持部材１２０の角度の分解能となり、スプラインの数を増やすことで分解能をより向上させて、作動部材７が調整後の位置から大きく外れることを防ぐことができる。
また、スプラインの１歯分の分解能が、作動部材７の軸方向の位置調整を行う際の最小の移動量を規定する分解能となる。よって、スプラインにより相対回転を規制することで、支持部材１２０の回転軸Ｘ周りの分解能と共に、作動部材７の軸方向の位置調整の分解能（精度）が向上する。
【００８４】
さらに、図７に示すように、支持部材１２０および固定部材１３０では、軸方向に延びるスプライン１２７、１３２が、それぞれ回転軸Ｘ周りに放射状に設けられており、スプライン１２７、１３２の回転軸（回転中心）Ｘ周りで隣接する歯のピッチ角θと、ステッピングモータ８の１ステップでロータ部９０が回転する角度θｒとが、θｒ≦θ＜２θｒの関係を満たすように設定されている構成とした。
支持部材１２０を固定部材１３０に取り付ける場合、互いのスプライン１２７、１３２の位置を合わせるために、支持部材１２０と固定部材１３０とを相対回転させる必要が生ずることがあり、相対回転させる量が多くなると、作動部材７の軸方向の移動量が大きくなって、位置調整後の作動部材７の位置が大きくズレてしまう。
ここで、スプラインの歯を細かくする（スプライン１２７、１３２の数を増やす）と、相対回転させる角度を小さくすることができる一方で、支持部材１２０と固定部材１３０との嵌合部であるスプライン１２７、１３２が設けられた部分の強度が低下する。
ピッチ角θと角度θｒとの関係を上記の範囲に設定すると、支持部材１２０と固定部材１３０とを相対回転させる角度を小さくしつつ、支持部材１２０と固定部材１３０と嵌合部における嵌合強度を確保できる。
よって、位置調整後の作動部材７の位置が大きくズレることを防止して、作動部材７と支持部材１２０の相対的な位置精度を向上させると共に、必要な嵌合強度を確保できる。
【００８５】
また、ガス流入管３とガス排出管４とが接続されたバルブ室５と、バルブ室５内で、ガス流入管３の開口３ａを開閉する弁体６と、を備え、リニアアクチュエータの作動部材７で、弁体６を開口３ａの開閉方向に進退移動させるバルブ駆動装置であって、ロータ部９０には、ゼネバ歯車１１０の度当たり１１２ｄ、１１２ｅで回転が規制される回転角度が、ロータ部９０が時計回り方向に回転する場合と、反時計回り方向に回転する場合とに一つずつ、合計２つ設定されており、作動部材７は、ロータ部９０が２つの回転角度のうちの一方の回転角度に達したときに、弁体６を開口３ａを閉じる位置に配置させるように設定されている構成とした。
このように構成すると、バルブ室５内に弁体６の位置を検出するためのセンサなどを設けずに、開口３ａを閉状態にするときの弁体６の位置を正確に合わせることができる。
【００８６】
また、弁体６は、スプリング７６により、開口３ａを閉じる方向に付勢されている構成としたので、弁体６が、ガスの流入口となる開口３ａに付勢された状態で、開口３ａを閉鎖している状態での付勢力（開口３ａを閉じる力）を一定にすることができる。
とくに、ロータ部９０が、図６の（ｂ）に示す位置から時計回り方向に１回転した時点で、弁体６が、ガス流入管３の取付部材３５の先端部３５ａ（図１参照）に当接し、そこからロータ部９０がさらに１回転して、図６の（ｃ）に示す位置に達するまでの間は、弁体６と作動部材７とが、スプリング７６（図３参照）を圧縮しながら、回転軸Ｘの軸方向で相対移動するように構成したので、弁体６はスプリング７６の付勢力を受けつつ開口３ａを閉鎖する位置に配置される。
よって、ガス流入管３内の流体（ガス）の圧力に抗しつつ、弁体６による開口３ａの閉鎖を確実に行うことができる。
【符号の説明】
【００８７】
１ガス流量調整バルブ装置
２本体部
３ガス流入管
４ガス排出管
５バルブ室
６弁体
７作動部材
８ステッピングモータ
１０第１ケース部
２０第２ケース部
３０仕切壁
６１係合部材
６５当接部材
７１軸部材
７１ａ雄ネジ
７２嵌合部
７２ａスプライン
７３連結部
７３ａ突起
７４スプリング支持部
７６スプリング
８０ステータ部
９０ロータ部（ロータ）
９１本体部
９２軸部
９３小径部
９３ａゼネバピン
９３ｃストッパ部
９５雌ネジ
１００永久磁石
１１０ゼネバ歯車
１１１軸部
１１２大径部
１１２ａ歯溝部
１１２ｂ歯部
１１２ｃ突出部
１１２ｄ、１１２ｅ度当たり
１１５ブラケット部材
１１６回転軸
１２０支持部材
１２１本体部
１２２底部
１２３周壁部
１２４円筒壁
１２５スプライン
１２６腕部
１２６ａ爪部
１２７スプライン
１３０固定部材
１３１円筒部
１３１ａフランジ
１３１ｂフランジ
１３１ｄ突起
１３２スプライン
１３５円板部
１３６壁部
１３９周壁部
１４０板バネ
１４１脚部
Ｘ、Ｘ’ 回転軸（回転中心）

【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータのロータの回転を、作動部材の軸方向の進退移動に変換するネジ送り機構と、
前記ロータの回転角度を規制する規制手段と、を備え、
前記ネジ送り機構が、
固定側部材に固定されて、前記作動部材を回転不能かつ前記軸方向に移動可能に支持する支持部材と、
前記ロータと前記作動部材に設けられて互いに噛み合う雄ネジおよび雌ネジと、から構成されるリニアアクチュエータにおいて、
前記支持部材を、前記固定側部材に着脱可能に構成したことを特徴とするリニアアクチュエータ。
【請求項２】
前記支持部材は、前記固定側部材に対し、前記軸方向から着脱可能に構成したことを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項３】
前記支持部材と前記固定側部材とは、スプラインにより相対回転が規制されていることを特徴とする請求項２に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項４】
前記モータは、ステッピングモータであり、
前記スプラインは、回転軸周りに放射状に設けられており、回転軸周りで隣接する前記スプラインの歯のピッチ角θと、前記ステッピングモータの１ステップで前記ロータが回転する角度θｒとが、θｒ≦θ＜２θｒの関係を満たすように設定されていることを特徴とする請求項３に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項５】
流体の流入管と排出管とが接続されたバルブ室と、
前記バルブ室内で、前記流入管の開口を開閉する弁体と、を備え、
請求項１から請求項４のうちの何れか一項に記載のリニアアクチュエータの作動部材で、前記弁体を前記開口の開閉方向に進退移動させるバルブ装置であって、
前記ロータには、前記規制手段により回転が規制される回転角度が２つ設定されており、
前記作動部材は、前記ロータが前記２つの回転角度のうちの一方の回転角度に達したときに、前記弁体を、前記開口を閉じる位置に配置させることを特徴とするバルブ装置。
【請求項６】
前記弁体は、付勢手段により前記開口を閉じる方向に付勢されていることを特徴とする請求項５に記載のバルブ装置。

【図１】