CN102097888A - 直动致动器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种不需要高的组装精度的直动致动器。该直动致动器中设置有：电动机部(1)，其具有旋转轴(3)、转子(5)及定子(7)；第一轴承部，其支承旋转轴(3)的一端(3A)；锁紧螺母(13)，其螺合于旋转轴(3)的一端(3A)上；滚珠丝杠机构(19)，其包括螺纹紧固于锁紧螺母(13)的滚珠丝杠螺母(15)及与滚珠丝杠螺母螺合的滚珠丝杠(17)。在旋转轴(3)上形成的外螺纹部(21)与在锁紧螺母(13)上形成的内螺纹部(23)螺合的状态下，将在形成除了外螺纹部(21)和内螺纹部(23)以外的旋转轴(3)的外周部(3E)与锁紧螺母(13)的内周部(13A)对置的部分(33A及33B)的间隙的尺寸(GD1及GD2)确定为规定的尺寸。

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2002-372118号公报(专利文献1)及日本特许第4251789号公报(专利文献2)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103及203、固定于旋转轴103及203的滚珠丝杠螺母115及215、与该滚珠丝杠螺母115及215螺合的滚珠丝杠117及217，在旋转轴103及203的旋转运动作用下，滚珠丝杠117及217作为输出轴沿旋转轴103及203的轴线方向进行直线运动。在上述的直动致动器中，将滚珠丝杠螺母115及215螺纹紧固于锁紧螺母113及213，该锁紧螺母113及213与在旋转轴103及203的外周部设置的螺纹部121及221螺合，由此将滚珠丝杠螺母115及215相对于旋转轴103及203进行固定(参照图3及图4。其中，在图3及图4中为了容易图示，省略剖面线)。尤其在图4所示的日本特许第4251789号公报(专利文献2)中公开的直动致动器中采用如下结构：在滚珠丝杠螺母215的凸缘部215B与锁紧螺母213之间形成间隙244，以使旋转轴203的端部203A与滚珠丝杠螺母215抵接，并且通过将滚珠丝杠螺母215与锁紧螺母213螺纹紧固时的紧固力，对滚珠丝杠螺母215与锁紧螺母213的固定进行强化。
专利文献1：日本特开2002-372118号公报
专利文献2：日本特许第4251789号公报
然而，在以往的直动致动器中，由于将滚珠丝杠螺母固定于旋转轴的锁紧螺母螺合而固定于旋转轴的外周部，因此在旋转轴的外周部与锁紧螺母的内周部之间容易产生晃动或偏心(两个构件的旋转中心发生偏离)。因此，在以往的直动致动器中，在不提高组装精度时，存在在旋转轴的旋转中心与滚珠丝杠的旋转中心之间产生偏心，滚珠丝杠的旋转中心相对于旋转轴的轴线形成倾斜的状态的问题。
另外，在以往的直动致动器中，将滚珠丝杠螺母以旋转轴的端部与滚珠丝杠螺母抵接的方式利用多个螺钉固定于锁紧螺母。因此，在利用多个螺钉将滚珠丝杠螺母固定于锁紧螺母时，若螺钉的紧固力过于大，则旋转轴的端部可能变形或破损。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不需要高的组装精度的直动致动器。
本发明的另一目的在于提供一种能够防止旋转轴的端部的变形或破损的直动致动器。
本发明的直动致动器具备电动机部、第一及第二轴承部、锁紧螺母、滚珠丝杠机构。电动机部具有在轴线方向的至少一端具有开口部的筒状的旋转轴、固定于旋转轴的转子及配置在转子外侧的定子。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。
第一轴承部构成为将旋转轴的一端支承为旋转自如，第二轴承部构成为将旋转轴的另一端支承为旋转自如。
锁紧螺母与第一轴承部的内圈抵接而螺合在旋转轴的一端上，以阻止第一轴承部的内圈向轴线方向移动。
滚珠丝杠机构包括滚珠丝杠螺母和滚珠丝杠，其中，滚珠丝杠螺母具备嵌合在旋转轴的开口部内的螺母主体和与螺母主体一体设置且位于开口部的外侧的凸缘部，在凸缘部与锁紧螺母抵接的状态下利用多个螺钉构件将该滚珠丝杠螺母螺纹紧固于锁紧螺母。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。
在本发明的直动致动器中，在旋转轴的一端的外周部形成有与锁紧螺母螺合的外螺纹部。另外，在锁紧螺母的内周部形成有与旋转轴的外螺纹部螺合的内螺纹部。并且，确定在除了外螺纹部和内螺纹部以外的旋转轴的外周部与锁紧螺母的内周部对置的部分形成的间隙的尺寸，以阻止在外螺纹部与内螺纹部螺合的状态下通过多个螺钉构件将滚珠丝杠螺母固定于锁紧螺母时，旋转轴的旋转中心、锁紧螺母的旋转中心、滚珠丝杠螺母的旋转中心发生偏离。若这样，在将锁紧螺母螺合于旋转轴的作业过程中，除了外螺纹部和内螺纹部以外的旋转轴的外周部与锁紧螺母的内周部对置的部分成为引导件(成为凹坑)，能够防止旋转轴的旋转中心和锁紧螺母的旋转中心发生偏离。并且，在滚珠丝杠螺母的凸缘部与锁紧螺母抵接的状态下，利用多个螺钉构件将滚珠丝杠螺母的凸缘部固定于锁紧螺母，因此能够防止锁紧螺母的旋转中心与滚珠丝杠螺母的旋转中心发生偏离。因此，根据本发明，能够在不需要特别高的组装精度的条件下防止滚珠丝杠的旋转中心相对于旋转轴的轴线形成倾斜的状态。
此外，直动致动器当然具有壳体结构体。例如，优选壳体结构体具备第一端部支承座和第二端部支承座而构成电动机部及所述滚珠丝杠机构用的壳体的一部分。第一端部支承座可以构成为固定第一轴承部且位于旋转轴的轴线方向的一侧，允许滚珠丝杠沿轴线方向移动。第二端部支承座可以构成为固定第二轴承部且位于轴线方向的另一侧，允许旋转轴的另一端能够旋转地突出。
另外，在本发明的直动致动器中，优选在旋转轴一端的外周部形成所述的外螺纹部、第一圆筒状外周面部和第二圆筒状外周面部。外螺纹部形成与锁紧螺母的内螺纹部螺合的结构。第一圆筒状外周面部位于比外螺纹部靠第二轴承部的位置。第二圆筒状外周面部具有比第一圆筒状外周面部直径小的尺寸且隔着外螺纹部位于与第一圆筒状外周面部相反的位置。另一方面，优选在锁紧螺母的内周部形成内螺纹部、第一圆筒状内周面部和第二圆筒状内周面部。内螺纹部形成与旋转轴的外螺纹部螺合的结构。第一圆筒状内周面部在外螺纹部与内螺纹部螺合的状态下与第一圆筒状外周面部对置。另外，第二圆筒状内周面部具有比第一圆筒状内周面部直径小的尺寸，且在外螺纹部与内螺纹部螺合的状态下与第二圆筒状外周面部对置。并且，确定第一圆筒状外周面部与第一圆筒状内周面部之间的间隙的尺寸及第二圆筒状外周面部与第二圆筒状内周面部之间的间隙的尺寸，以阻止在通过多个螺钉构件将滚珠丝杠螺母固定于锁紧螺母时，旋转轴的旋转中心、锁紧螺母的旋转中心、滚珠丝杠螺母的旋转中心发生偏离。
如此，若确定在旋转轴的外周面与锁紧螺母的内周面之间且沿轴线方向隔着外螺纹部与内螺纹部螺合的部分而排列的两个间隙的各自的间隙尺寸，以阻止旋转轴、锁紧螺母及滚珠丝杠螺母的各旋转中心发生偏离，则能够在旋转轴的轴线与滚珠丝杠的旋转中心不会偏离的情况下使滚珠丝杠可靠地直线移动。
在本发明的直动致动器中，由于滚珠丝杠螺母在其凸缘部与锁紧螺母抵接的状态下固定于锁紧螺母，因此能够在旋转轴的一端与滚珠丝杠螺母的凸缘部之间形成间隙。若形成这样的间隙，则在将滚珠丝杠螺母紧固于锁紧螺母时，滚珠丝杠螺母不会与旋转轴的一端抵接，因此能够防止由于滚珠丝杠螺母的紧固而旋转轴的一端变形或破损。其结果是能够容易组装在旋转轴的轴线与滚珠丝杠的旋转中心不偏离的情况下使滚珠丝杠可靠地直线移动的直动致动器。
附图说明
图1是本发明的本实施方式的直动致动器的一例的剖视图。
图2是将图1的一部分(在旋转轴的一端安装有滚珠丝杠机构的部分)放大后的图。
图3是表示以往的直动致动器的结构的图。
图4是表示以往的直动致动器的另一结构的图。
1电动机部
3旋转轴
3A一端
3B另一端
3C、3D开口部
3E外周部
5转子
7定子
9推力轴承(第一轴承部)
9A内圈
11球轴承(第二轴承部)
13锁紧螺母
13A内周部
15滚珠丝杠螺母
15A螺母主体
15B凸缘部
17滚珠丝杠
19滚珠丝杠机构
21外螺纹部
23内螺纹部
25螺钉(螺钉构件)
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
35第一圆筒状外周面部
37第二圆筒状外周面部
39第一圆筒状内周面部
41第二圆筒状内周面部
43间隙
具体实施方式
以下，说明本发明的实施方式。图1是本发明的直动致动器的实施方式的一例的剖视图。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而图示。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具有具备两端(一端3A及另一端3B)开口的开口部3C及3D的筒形状。旋转轴3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固定有两个转子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的外周部形成有外螺纹部21。另外，在锁紧螺母13的内周部13A形成有内螺纹部23。并且，通过旋转轴3的外螺纹部21与锁紧螺母13的内螺纹部23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上形成的未图示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两根螺钉，将锁紧螺母13相对于旋转轴3固定。在锁紧螺母13的内周部13A的与未图示的两根螺钉的头部对应的位置形成有两条用于避免头部成为障碍的环状的槽22。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。此外，对于旋转轴3与锁紧螺母13的螺合结构，后面详细叙述。
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，利用在周向隔开间隔而配置的四根螺钉25(螺钉构件)而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上固定有覆盖锁紧螺母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。
如图2中放大所示，在本例的直动致动器中，在外螺纹部21与内螺纹部23螺合的状态下，确定在除了外螺纹部21和内螺纹部23以外的旋转轴3的大径部3G的外周部与锁紧螺母13的内周部13A对置的部分33A及33B形成的间隙的尺寸GD1及GD2，以阻止通过四根螺钉25将滚珠丝杠螺母15固定于锁紧螺母13时，旋转轴3的旋转中心RC、锁紧螺母13的旋转中心、滚珠丝杠螺母15的旋转中心发生偏离。即，确定在部分33A及33B形成的间隙的尺寸GD1及GD2，以使锁紧螺母13及滚珠丝杠螺母15的各旋转中心相对于旋转轴3的旋转中心RC重合。
具体而言，如图2所示，在旋转轴3的大径部3G的一端3A的外周部分别形成有与锁紧螺母13螺合的外螺纹部21、位于比外螺纹部21靠推力轴承9的位置的第一圆筒状外周面部35、隔着外螺纹部21位于与第一圆筒状外周面部35相反的位置且直径小于第一圆筒状外周面部35的第二圆筒状外周面部37。另外，在锁紧螺母13的内周部13A形成有与旋转轴3的外螺纹部21螺合的内螺纹部23、在外螺纹部21与内螺纹部23螺合的状态下与第一圆筒状外周面部35对置的第一圆筒状内周面部39、比第一圆筒状内周面部39直径小且在外螺纹部21与内螺纹部23螺合的状态下与第二圆筒状外周面部37对置的第二圆筒状内周面部41。
即，通过在旋转轴3上形成的第一圆筒状外周面部35和在锁紧螺母13上形成的第一圆筒状内周面部39构成上述的部分33A。另外，通过在旋转轴3上形成的第二圆筒状外周面部37和在锁紧螺母13上形成的第二圆筒状内周面部41构成上述的部分33B。
在本例中，确定第一圆筒状外周面部35与第一圆筒状内周面部39之间的部分33A的间隙的尺寸GD1及第二圆筒状外周面部37与第二圆筒状内周面部41之间的部分33B的间隙的尺寸GD2，以阻止在通过多个螺钉构件25将滚珠丝杠螺母15固定于锁紧螺母13时，旋转轴3的旋转中心RC、锁紧螺母13的旋转中心、滚珠丝杠螺母15的旋转中心发生偏离。即，确定间隙的尺寸GD1及GD2，以使锁紧螺母13及滚珠丝杠螺母15的各旋转中心相对于旋转轴3的旋转中心RC重合。
将间隙的尺寸GD1及GD2确定为这样的尺寸时，在将锁紧螺母13螺合于旋转轴3的作业过程中，除了外螺纹部21和内螺纹部23以外的旋转轴3的外周部与锁紧螺母13的内周部13A对置的部分33A及33B成为引导件(成为凹坑)，能够防止旋转轴3的旋转中心RC和锁紧螺母13的旋转中心发生偏离。并且，在滚珠丝杠螺母15的凸缘部15B与锁紧螺母13抵接的状态下，利用多个螺钉构件25将滚珠丝杠螺母15的凸缘部15B固定于锁紧螺母13，因此能够防止锁紧螺母13的旋转中心与滚珠丝杠螺母15的旋转中心发生偏离。其结果是，使用本例的直动致动器时，能够在不需要特别高的组装精度的情况下防止滚珠丝杠17的旋转中心相对于旋转轴3的轴线形成倾斜的状态。另外，能够在旋转轴3的轴线与滚珠丝杠17的旋转中心不偏离的情况下使滚珠丝杠17可靠地直线移动。
此外，如图2所示，在本例的直动致动器中，在旋转轴3的一端3A与滚珠丝杠螺母15的凸缘部15B之间形成有间隙43。即，将凸缘部15B螺纹紧固于锁紧螺母13，以免旋转轴3的一端3A与滚珠丝杠螺母15的凸缘部15B抵接。通过这样的间隙43，在将凸缘部15B螺纹紧固于锁紧螺母13时，能够防止由于滚珠丝杠螺母15的紧固而旋转轴3的一端3A变形或破损。
工业实用性
根据本发明，确定在除了外螺纹部和内螺纹部以外的旋转轴的外周部与锁紧螺母的内周部对置的部分形成的间隙的尺寸，以阻止在外螺纹部与内螺纹部螺合的状态下通过多个螺钉构件将滚珠丝杠螺母固定于锁紧螺母时，旋转轴的旋转中心、锁紧螺母的旋转中心、滚珠丝杠螺母的旋转中心发生偏离，因此在将锁紧螺母螺合于旋转轴的作业过程中，除了外螺纹部和内螺纹部以外的旋转轴的外周部与锁紧螺母的内周部对置的部分成为引导件(成为凹坑)，能够防止旋转轴的旋转中心和锁紧螺母的旋转中心发生偏离。因此，能够提供一种不需要高的组装精度，并且滚珠丝杠的旋转中心相对于旋转轴的轴线很难形成倾斜的状态的直动致动器。

Claims (4)

1.一种直动致动器，其特征在于，具备：
电动机部，其具有在轴线方向的至少一端具有开口部的筒状的旋转轴、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；
第一轴承部，其将所述旋转轴的所述一端支承为旋转自如；
第二轴承部，其将所述旋转轴的另一端支承为旋转自如；
锁紧螺母，其螺合在所述旋转轴的所述一端上，且与所述第一轴承部的内圈抵接而阻止所述第一轴承部的所述内圈向所述轴线方向移动；
滚珠丝杠机构，其由滚珠丝杠螺母和与所述滚珠丝杠螺母螺合且一部分在所述旋转轴内延伸的滚珠丝杠构成，所述滚珠丝杠螺母具备嵌合在所述旋转轴的所述开口部内的螺母主体和与所述螺母主体一体设置且位于所述开口部外侧的凸缘部，在所述凸缘部与所述锁紧螺母抵接的状态下利用多个螺钉构件将所述滚珠丝杠螺母螺纹紧固于所述锁紧螺母，
在所述旋转轴的所述一端的外周部形成有与所述锁紧螺母螺合的外螺纹部，
在所述锁紧螺母的内周部形成有与所述旋转轴的所述外螺纹部螺合的内螺纹部，
在所述外螺纹部与所述内螺纹部螺合的状态下，确定在除了所述外螺纹部和所述内螺纹部以外的所述旋转轴的所述外周部与所述锁紧螺母的所述内周部对置的部分所形成的间隙的尺寸，以阻止利用所述多个螺钉构件将所述滚珠丝杠螺母固定于所述锁紧螺母时，所述旋转轴的旋转中心、所述锁紧螺母的旋转中心、所述滚珠丝杠螺母的旋转中心发生偏离。
2.根据权利要求1所述的直动致动器，其特征在于，
所述直动致动器还具备壳体结构体，该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所述旋转轴的轴线方向的一侧，固定所述第一轴承部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，固定所述第二轴承部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的至少一部分。
3.根据权利要求1所述的直动致动器，其特征在于，
在所述旋转轴的所述一端的所述外周部分别形成有与所述锁紧螺母螺合的所述外螺纹部、位于比所述外螺纹部靠所述第二轴承部的位置的第一圆筒状外周面部、隔着所述外螺纹部位于与所述第一圆筒状外周面部相反的位置且直径小于所述第一圆筒状外周面部的第二圆筒状外周面部，
在所述锁紧螺母的所述内周部形成有与所述旋转轴的外螺纹部螺合的所述内螺纹部、在所述外螺纹部与所述内螺纹部螺合的状态下与所述第一圆筒状外周面部对置的第一圆筒状内周面部、直径小于所述第一圆筒状内周面部且在所述外螺纹部与所述内螺纹部螺合的状态下与所述第二圆筒状外周面部对置的第二圆筒状内周面部，
确定所述第一圆筒状外周面部与所述第一圆筒状内周面部之间的间隙的尺寸以及所述第二圆筒状外周面部与所述第二圆筒状内周面部之间的间隙的尺寸，以阻止利用所述多个螺钉构件将所述滚珠丝杠螺母固定于所述锁紧螺母时，所述旋转轴的旋转中心、所述锁紧螺母的旋转中心、所述滚珠丝杠螺母的旋转中心发生偏离。
4.根据权利要求1、2或3中任一项所述的直动致动器，其特征在于，
在所述旋转轴的所述一端与所述滚珠丝杠的所述凸缘部之间形成有间隙。
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