CN102097887B - 直动致动器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种输出轴的移动距离长的直动致动器。直动致动器具备：电动机部(1)，其具有旋转轴(3)、转子(5)及定子(7)；滚珠丝杠机构(19)，其包括固定在旋转轴(3)一端(3A)的滚珠丝杠螺母(15)及滚珠丝杠(17)；壳体结构体(27)，其具备第一端部支承座(29)及第二端部支承座(31)；电磁制动装置(45)，其具备旋转制动盘(47)、固定制动盘(51)及电磁线圈(53)；制动器罩(55)，其覆盖电磁制动装置(45)。电磁制动装置(45)具有供旋转轴(3)的另一端(3B)贯通的中空结构。

Description

直动致动器

技术领域

本发明涉及将旋转运动变换成直线运动的直动致动器。

背景技术

在日本特开2009-118732号公报的图1中公开有以往的直动致动器，该直动致动器具备通过电动机的旋转运动而旋转的中空状的旋转轴303、在旋转轴303的长度方向的一端303A固定的滚珠丝杠螺母315、与该滚珠丝杠螺母315螺合的滚珠丝杠317，滚珠丝杠螺母315在旋转轴303的旋转运动作用下进行旋转，伴随于此，滚珠丝杠317沿旋转轴303的轴线方向进行直线运动。在该直动致动器中，旋转轴303的轴线方向的另一端303B封闭，在该旋转轴303的另一端303B设置有电磁制动装置345的盘347(参照图9。其中，在图9中为了容易图示，省略剖面线)。

专利文献1：日本特开2009-118732号公报

在以往的直动致动器中，具有电磁制动装置345的盘347安装在旋转轴303的封闭的另一端303B上的结构，因此滚珠丝杠317不能够贯通电磁制动装置345的内部而移动。即，滚珠丝杠317只能移动到设置有电磁制动装置345的旋转轴303的另一端303B。因此，在以往的直动致动器中，作为输出轴的滚珠丝杠317的移动距离受限制(参照图9)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够使作为输出轴的滚珠丝杠的移动距离变长的直动致动器。

本发明的另一目的在于提供一种即使输出轴的移动距离变长也能够阻止油分等杂质侵入电磁制动装置内部的直动致动器。

本发明的直动致动器具备电动机部、滚珠丝杠部、壳体结构体、电磁制动装置及制动器罩。电动机部形成为具有两端开口的筒状的旋转轴、固定于旋转轴的转子和配置在转子外侧的定子的结构。电动机部可以使用步进电动机或伺服电动机等公知的电动机。

滚珠丝杠机构由滚珠丝杠螺母和滚珠丝杠构成。滚珠丝杠螺母固定于旋转轴的一端。滚珠丝杠以一部分在旋转轴内延伸的方式与滚珠丝杠螺母螺合。

壳体结构体具备第一端部支承座和第二端部支承座，所述第一端部支承座位于旋转轴的轴线方向的一侧且允许滚珠丝杠沿轴线方向移动，所述第二端部支承座位于轴线方向的另一侧且允许旋转轴的另一端能够旋转，并且该壳体结构体构成电动机部及滚珠丝杠机构用的壳体。

电磁制动装置具备旋转制动盘、固定制动盘、电磁线圈，且固定部件固定于第二端部支承座。旋转制动盘与旋转轴的另一端相邻且固定于旋转轴。固定制动盘与旋转制动盘接触，从而通过摩擦力使旋转轴的旋转停止。电磁线圈在通电时产生使旋转制动盘与固定制动盘接触或分离的电磁力。此外，固定制动盘及电磁线圈构成固定部件的一部分。

制动器罩以覆盖电磁制动装置的方式固定于第二端部支承座。并且，在本发明中，电磁制动装置具有供旋转轴的另一端贯通的中空结构。由于电磁制动装置的内部形成这样的中空结构，因此滚珠丝杠能够移动到电磁制动装置的内部。因此，在本发明的直动致动器中，能够使输出轴的移动距离变长。

此外，形成旋转轴能够在电磁制动装置的内部移动的结构时，可能在滚珠丝杠移动的旋转轴的内部产生的油分或尘埃等杂质从旋转轴的另一端侵入电磁制动装置内而使电磁制动装置的制动力降低。因此，在贯通电磁制动装置的旋转轴的另一端设置沿旋转轴的径向延伸的环状的凸缘部。并且，在制动器罩的内壁部将筒部与制动器罩的内壁部设置为一体，其中该筒部收容凸缘部且在该筒部与凸缘部的外周面之间形成迷宫结构的第一间隙。如此，当在制动器罩的内壁部与旋转轴的另一端的凸缘部之间构成迷宫结构时，能够防止在旋转轴的内部产生的油分或灰尘等侵入电磁制动装置内。

迷宫结构的设置方法是任意的。例如，可以在制动器罩的内壁部将突出部与制动器罩的内壁部设置为一体，其中该突出部进入旋转轴的另一端沿轴线方向开口的开口部内，且在该突出部与旋转轴的内壁面之间形成迷宫结构的第二间隙。当在制动器罩的内壁部设置这样的突出部时，通过多个迷宫结构能够可靠地防止在旋转轴的内部产生的油分等从旋转轴的另一端侵入电磁制动装置内。

另外，在本发明的直动致动器中，可以在制动器罩形成供旋转轴的另一端贯通的贯通孔，将滚珠丝杠的长度形成为从开口部延伸出的长度，该开口部在贯通制动器罩的旋转轴的另一端沿轴线方向开口。如此，当形成旋转轴贯通制动器罩，且滚珠丝杠从旋转轴的另一端的开口部向外部延伸出的结构时，滚珠丝杠能够贯通制动器罩，并且能够移动到贯通制动器罩的旋转轴的另一端的外部。即，能够使滚珠丝杠的移动距离比旋转轴的长度长。

附图说明

图1是本发明的直动致动器的第一实施方式的剖视图。

图2是将图1的第一实施方式的一部分(设置有电磁制动装置和制动器罩的部分)放大后的图。

图3是透视图2的制动器罩的内部的立体图。

图4是本发明的直动致动器的第二实施方式的剖视图。

图5是将图4的第二实施方式的一部分(设置有电磁制动装置和制动器罩的部分)放大后的图。

图6是本发明的直动致动器的第三实施方式的剖视图。

图7是将图6的第三实施方式的一部分(设置有电磁制动装置和制动器罩的部分)放大后的图。

图8是透视图7的制动器罩的内部的立体图。

图9是表示以往的直动致动器的结构的图。

符号说明：

1电动机部

3、103、203旋转轴

3A一端

3B、103B、203B另一端

3D、103D、203D开口部

103J内壁面

5转子

7定子

15滚珠丝杠螺母

17、117、217滚珠丝杠

19滚珠丝杠机构

27壳体(壳体结构体)

28端盖

29第一端部支承座

31第二端部支承座

45电磁制动装置

47旋转制动盘

49固定部件

51固定制动盘

53电磁线圈

55、155、255制动器罩

55A、155A、255A内壁部

55B、155B、255B筒部

155E突出部

255F贯通部

57凸缘部

57A、157A、257A外周面

59、159、259间隙(第一间隙)

161间隙(第二间隙)

具体实施方式

以下，说明本发明的直动致动器的实施方式。图1是本发明的第一实施方式的剖视图。其中，在图1中，旋转轴、转子部、锁紧螺母、滚珠丝杠螺母等作为半剖视图示出。在图1中，符号1表示由步进电动机构成的电动机部。电动机部1具备旋转轴3、转子5和定子7。旋转轴3具有筒形状，该筒形状具备两端(一端3A及另一端3B)开口的开口部3C及3D的。旋转轴3具有旋转中心RC，并具有后述的滚珠丝杠17能够沿轴线在内部往复移动的内径尺寸。另外，在旋转轴3的外周部3E具备用于固定转子5的小径部3F和具有比小径部3F的直径尺寸大的直径尺寸且与后述的滚珠丝杠螺母15的螺母主体15A嵌合的大径部3G。在旋转轴3的外周部3E固定有转子5。并且，在转子5的径向外侧配置有定子7。在本例中，作为电动机部1，使用公知的混合型步进电动机。混合型步进电动机包括在外周以规定的角度间距形成有多个小齿50及52的两个转子组5A及5B和配置在两个转子组5A与5B之间的永久磁铁6。永久磁铁6被沿厚度方向磁化成在多个小齿50及52上表现出不同的极性的磁极。并且，定子7具有在定子铁心8的各磁极部8B安装有具备绕组部W的绕线管B的结构，其中，该定子铁心8在磁轭8A的内周具有以等间隔配置的多个磁极部8B。在多个磁极部8B的磁极面形成有未图示的多个小齿。

在旋转轴3的大径部3G的一端3A的外周部固定有作为第一轴承部的环状的推力轴承9的内圈9A。该推力轴承9的外圈9B嵌合于构成后述的壳体27的一部分的第一端部支承座29。并且，通过利用螺钉10而固定在第一端部支承座29上的环构件12，实现推力轴承9的防脱。推力轴承9将旋转轴3的一端3A支承为旋转自如，使得旋转轴3不沿轴线方向(推力方向)移动。

在旋转轴3的小径部3F的另一端3B的外周部3E设置有作为第二轴承部的球轴承11。该球轴承11的外圈11A嵌合于第二端部支承座31，内圈11B嵌合于旋转轴3的另一端3B。在旋转轴3的另一端3B形成有轴承定位用的台阶部3H。

在从推力轴承9沿轴线方向延伸出的旋转轴3的一端3A的延伸部分上螺合有锁紧螺母13。具体而言，在旋转轴3的大径部3G的一端3A的外周部形成有未图示的外螺纹部。另外，在锁紧螺母13的内周部13A形成有未图示的内螺纹部。并且，通过旋转轴3的外螺纹部与锁紧螺母13的内螺纹部螺合，锁紧螺母13螺合于旋转轴3。并且，在锁紧螺母13螺合于旋转轴3的状态下，通过与在锁紧螺母13上形成的贯通孔嵌合且与在旋转轴3的大径部3G的外周部设置的未图示的螺纹孔螺合的未图示的两根螺钉，将锁紧螺母13相对于旋转轴3固定。锁紧螺母13与推力轴承9(第一轴承部)的内圈9A抵接，从而阻止推力轴承9的内圈9A向轴线方向移动。

在旋转轴3的一端3A固定有滚珠丝杠螺母15。滚珠丝杠螺母15具备与旋转轴3的开口部3C内嵌合的螺母主体15A及与螺母主体15A设置成一体且位于开口部3C的外侧的凸缘部15B。滚珠丝杠螺母15在凸缘部15B与锁紧螺母13抵接的状态下，利用在周向上隔开间隔配置的四根螺钉25(螺钉构件)螺纹紧固于锁紧螺母13。四根螺钉25螺合于贯通孔15C及与贯通孔15C对应而在锁紧螺母13上等间隔地设置的螺纹孔13B，从而将滚珠丝杠螺母15固定于锁紧螺母13，其中，贯通孔15C等间隔地设置在滚珠丝杠螺母15的凸缘部15B上。滚珠丝杠17以一部分在旋转轴3内延伸的方式螺合于滚珠丝杠螺母15。通过上述滚珠丝杠螺母15和滚珠丝杠17构成滚珠丝杠机构19。在第一端部支承座29上固定覆盖锁紧螺母13、滚珠丝杠螺母15和滚珠丝杠17的一部分的端盖28。端盖28具备贯通孔28A，该贯通孔28A以包围滚珠丝杠机构19的方式位于旋转轴3的轴线方向的一侧(旋转轴3的一端3A侧)，且允许滚珠丝杠17沿轴线方向移动。并且，端盖28利用四根螺钉30固定于第一端部支承座29的四角。在本例的直动致动器中，电动机部1及滚珠丝杠机构19收纳于壳体结构体(壳体27)。该壳体结构体由端盖28、第一端部支承座29、第二端部支承座31、环构件12及定子7的定子铁心8构成。

另外，在第二端部支承座31嵌合有构成第二轴承部的球轴承11。具体而言，在与第二端部支承座31的内壁部31A一体形成的圆筒部31B内嵌合有球轴承11。此外，在第二端部支承座31的侧壁部31D形成有可以将与电动机部1连接而向电动机部1供给电力的引线1A向外部引出的未图示贯通孔。

在第二端部支承座31固定有电磁制动装置45。电磁制动装置45具备与旋转轴3的另一端3B相邻且固定于旋转轴3的旋转制动盘47、固定于第二端部支承座31的外壁部31C且主要部分包括固定制动盘51及电磁线圈53的固定部件49。电磁线圈53卷绕安装于绝缘树脂制的环状的绕线管54。固定制动盘51在电磁线圈53产生的电磁力作用下沿着旋转轴3在轴线方向上移动，而与旋转制动盘47接触。在固定制动盘51与绕线管54之间配置有未图示的复位弹簧机构，该复位弹簧机构在电磁线圈53的励磁被解除时使固定制动盘51复位到原点位置。固定制动盘51与旋转制动盘47接触时，通过摩擦力使旋转轴3的旋转停止。电磁线圈53被通电时，产生使旋转制动盘47与固定制动盘51接触或分离的电磁力。在本实施方式中使用的电磁制动装置45为了形成制动状态而使用，来防止供电停止时旋转轴3在外力作用下旋转。因此，上述的复位弹簧机构构成为，在电磁线圈53成为非励磁状态时，产生使固定制动盘51压紧旋转制动盘47的力。即，电磁制动装置45构成为，在不供电时即不产生电磁力时，使固定制动盘51与旋转制动盘47接触，来防止在供给停止时旋转轴3在外力作用下旋转。此外，在为了使旋转的旋转轴3停止而以进行制动动作为目的使用电磁制动装置45时，复位弹簧机构在电磁线圈53处于非励磁状态时，产生使固定制动盘51从旋转制动盘47离开的方向的力。此外，在本实施方式中，在绕线管54及固定制动盘51的内周面与旋转轴3的外周面之间形成有允许旋转轴3沿轴线方向移动的间隙。并且，在第二端部支承座31的外壁部31C以覆盖电磁制动装置45的方式固定制动器罩55。

通过上述结构，电磁制动装置45成为形成有供旋转轴3的另一端3B贯通电磁制动装置45的内部的贯通孔45A的中空结构。当使电磁制动装置45形成为中空结构，且使旋转轴3的长度形成为其另一端3B贯通贯通孔45A内的长度时，能够扩大滚珠丝杠17的可动范围。即，能够使作为输出轴的滚珠丝杠17的移动距离比以往长。

图2是将图1所示的第一实施方式中设置有电磁制动装置45和制动器罩55的部分放大后的图。如图2所示，在本实施方式中，沿旋转轴3的径向延伸的环状的凸缘部57与旋转制动盘47相邻而固定于贯通电磁制动装置45的贯通孔45A的旋转轴3的另一端3B的末端。

如图3所示，在制动器罩55的内壁部55A，筒部55B与制动器罩55形成为一体。该筒部55B收容凸缘部57且在该筒部55与凸缘部57的外周面57A之间形成间隙59(第一间隙)。该间隙59在筒部55B的内周面55C(参照图3)与凸缘部57的外周面57A之间构成迷宫结构。此外，在与第二端部支承座31相邻的制动器罩55的内壁部55A的一部分形成有用于将与电磁制动装置45连接而向电磁制动装置45供给电力的引线46向外部引出的贯通孔55D。

在本发明的第一实施方式中，在制动器罩55与旋转轴3的另一端3B之间形成间隙59而构成迷宫结构，因此能够防止附着于位于旋转轴3的内部的滚珠丝杠17等上的油分或尘埃等侵入电磁制动装置45内。其结果是，如本例所示，即使采用旋转轴3能够在电磁制动装置45的内部移动的结构，也能够减轻使电磁制动装置45的制动力降低的油等侵入的风险。

接着，说明本发明的第二实施方式。图4是本发明的第二实施方式的剖视图，图5是将图4所示的设置有电磁制动装置145和制动器罩155的部分放大后的图。在这些图中也与图1及图2同样，旋转轴103等旋转部件作为半剖视图示出。此外，在图4及图5所示的第二实施方式中，对于与图1及图2所示的第一实施方式的结构同样的部分，标注在图1及图2中标注的符号的数字上加上100后的数字的符号，并省略说明。

在第二实施方式中，在制动器罩155的内壁部155A一体地形成有圆柱状的突出部155E(参照图3～图5)。该突出部155E进入旋转轴103的另一端103B在轴线方向上开口的开口部103D内，并且在突出部155E与该旋转轴103的内周面103J之间形成间隙161(第二间隙)。该间隙161在突出部155E的外周面155F(参照图3～图5)与旋转轴103的内周面103J之间形成迷宫结构。在本实施方式中，除了间隙159，还设置间隙161，从而形成多个迷宫结构，因此能够可靠地防止在旋转轴103的内部产生的油分等杂质从旋转轴103的另一端103B向电磁制动装置145内侵入。

接着，说明本发明的第三实施方式。图6是第三实施方式的剖视图，图7是将图6中设置有电磁制动装置245和制动器罩255的部分放大后的图。在这些图中，与图1及图2同样，旋转轴203等旋转部件作为半剖视图示出。此外，在图6及图7所示的第三实施方式中，对于与图1及图2所示的第一实施方式的结构同样的部分，标注在图1及图2中标注的符号的数字上加上200后的数字的符号，并省略说明。在本实施方式中，在制动器罩255上形成有供旋转轴203的另一端203B贯通的贯通孔255F(参照图7及图8)。该贯通孔255F的直径尺寸比旋转轴203的另一端203B的外形尺寸大，使得旋转轴203的另一端203B在贯通孔255F内能够旋转。并且，滚珠丝杠217的长度成为从开口部203D延伸出的长度，其中该开口部203D在贯通制动器罩255的旋转轴203的另一端203B，在轴线方向上开口。如此，当形成旋转轴203贯通制动器罩255，且滚珠丝杠217从旋转轴203的另一端203B的开口部203D向外部延伸出的结构时，滚珠丝杠217能够贯通制动器罩255，并且能够移动到贯通制动器罩255的旋转轴203的另一端203B的外部。即，由于能够使滚珠丝杠217的移动距离比旋转轴203的长度长，因此与以往的直动致动器相比，能够使输出轴的移动距离大幅度变长。

工业实用性

根据本发明，由于电磁制动装置形成为中空结构以供旋转轴的另一端贯通，因此配置在旋转轴内且沿旋转轴的轴线方向移动的滚珠丝杠能够移动到电磁制动装置的内部，能够使输出轴的移动距离变长。

Claims (3)

1.一种直动致动器，其特征在于，具备：

电动机部，其具有两端开口的筒状的旋转轴、固定于所述旋转轴的转子以及配置在所述转子外侧的定子；

滚珠丝杠机构，其由滚珠丝杠螺母和滚珠丝杠构成，所述滚珠丝杠螺母固定在所述旋转轴的一端，所述滚珠丝杠与所述滚珠丝杠螺母螺合且一部分在所述旋转轴内延伸；

壳体结构体，其具备第一端部支承座和第二端部支承座，所述第一端部支承座位于所述旋转轴的轴线方向的一侧且允许所述滚珠丝杠沿所述轴线方向移动，所述第二端部支承座位于所述轴线方向的另一侧且允许所述旋转轴的另一端能够旋转地突出，并且该壳体结构体构成所述电动机部以及所述滚珠丝杠机构用的壳体；

电磁制动装置，其具备与所述旋转轴的所述另一端相邻且固定于所述旋转轴的旋转制动盘、与所述旋转制动盘接触而使所述旋转轴的旋转停止的固定制动盘、通电时产生使所述旋转制动盘与所述固定制动盘接触或分离的电磁力的电磁线圈，并且固定部件固定于所述第二端部支承座；

制动器罩，其固定于所述第二端部支承座且覆盖所述电磁制动装置，

所述电磁制动装置具有供所述旋转轴的所述另一端贯通的中空结构，

在贯通所述电磁制动装置的所述旋转轴的所述另一端固定有沿所述旋转轴的径向延伸的环状的凸缘部，该凸缘部与所述旋转制动盘相邻，

在所述制动器罩的内壁部一体地设有筒部，该筒部朝向所述电磁制动装置延伸且包围所述凸缘部，并且，在该筒部与所述凸缘部的外周面之间形成迷宫结构的第一间隙，所述迷宫结构防止在所述旋转轴的内部产生的油分或尘埃侵入所述电磁制动装置内。

2.根据权利要求1所述的直动致动器，其中，

在所述制动器罩的所述内壁部一体地设有突出部，该突出部进入所述旋转轴的所述另一端沿所述轴线方向开口的开口部内，且在该突出部与所述旋转轴的内壁面之间形成迷宫结构的第二间隙。

3.根据权利要求1所述的直动致动器，其中，

在所述制动器罩上形成有供所述旋转轴的另一端贯通的贯通孔，

所述滚珠丝杠具有从开口部延伸出的长度，该开口部在贯通所述制动器罩的所述旋转轴的所述另一端沿所述轴线方向开口。