CN202906653U - 线性执行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种线性执行器，该线性执行器能够使随着输出轴的移动而运动的部分与外壳内部的特定部分接触，并以该状态为基准，高精度地确定输出轴的位置的原点。该线性执行器具备：与设置于转子单元（30）的内侧的内螺纹部（34）旋合的外螺纹部（41）；由于转子单元（30）的旋转运动被转换成直线运动而进行直线运动的输出轴（42）；设置于输出轴（42）的止动销（44）；固定于外壳（2）、且通过与止动销（44）接触来限制输出轴（42）的轴向移动，从而确定输出轴（42）的位置的原点的定位元件（46）。

Description

线性执行器

技术领域

本实用新型涉及提高输出轴的定位精度的线性执行器。

背景技术

例如，专利文献1中虽然未涉及输出轴的定位技术，但却涉及限制线性执行器的输出轴的移动范围的技术。另外，以往的线性执行器的外壳是在选择复杂的结构以及性价比优越的材质的基础上，利用基于树脂的注塑成型而构成。至今，对于输出轴的原点位置，是以将安装于输出轴露出的部分的头部贴在外壳部的位置为基准，并从此处使转子旋转几个脉冲而将轴前进后的位置作为原点。然而，根据用途的不同，存在不能利用输出轴向外部露出的部分来设定原点的情况。

专利文献1：日本特开2001-95192号公报

在不能利用上述的输出轴的露出部分来进行原点定位的情况下，需要利用线性执行器的筐体、即外壳的内部的构造来决定输出轴的移动范围的原点的结构。该情况下，采用将主轴不继续移动的位置作为基准来确定原点的结构。然而，在用树脂的注塑成型品构成外壳的情况下，因树脂的变形、弹性而不能明确输出轴无法继续移动的位置，从而限制了对原点的位置精度的追求。

实用新型内容

在这样的背景下，本实用新型的目的在于获得一种线性执行器，该线性执行器使随着输出轴的移动而运动的部分与外壳内部的特定部分接触，并以该状态为基准，能够高精度地对输出轴的位置的原点进行确定。

技术方案1所述的实用新型是线性执行器，该线性执行器的特征在于，具备：定子单元；转子单元，其配置于该定子单元的内侧且被支承为能够旋转；内螺纹部，其设置于该转子单元的内侧；输出轴，其具备与该内螺纹部旋合的外螺纹部，并由于所述转子单元的旋转运动被转换成直线运动而进行直线运动；突出部，其设置于所述输出轴；外壳，其保持所述定子单元，并且收容所述输出轴；限制部件，其固定于该外壳，通过与所述突出部接触来限制所述输出轴的轴向移动，从而确定所述输出轴的位置的原点。根据技术方案1所述的实用新型，由于利用限制部件来确定输出轴的位置的原点，所以能够提高输出轴的定位精度。

根据技术方案1所述的实用新型，技术方案2所述的实用新型的特征在于，所述限制部件由硬度比构成所述外壳的材料的硬度大的材料构成。根据技术方案2所述的实用新型，能够抑制由于外壳的变形而引起的输出轴的定位精度的降低。

根据技术方案2所述的实用新型，技术方案3所述的实用新型的特征在于，所述限制部件由扁平环状的金属材料构成。根据技术方案3所述的实用新型，首先由于限制部件为扁平环状，所以经由限制部件传递到外壳的压力被分散，并且能够抑制由于输出轴的突出部接触限制部件而引起的外壳变形。另外，通过利用硬度大的金属构成限制部件，能够利用上述限制部件更有效地获得分散施加于外壳的压力的作用。

根据技术方案2或者3所述的实用新型，技术方案4所述的实用新型的特征在于，所述外壳由树脂构成，所述限制部件与所述外壳一体成型。根据技术方案4所述的实用新型，由于限制部件是与树脂的外壳一体成型的，所以能够提高限制部件的位置精度。并且，通过确保限制部件的位置的精度，能够提高通过限制部件的位置而确定的输出轴的位置精度。

根据技术方案4记载的实用新型，技术方案5所述的实用新型的特征在于，所述外壳是加入玻璃填料的树脂。根据技术方案5所述的实用新型，通过混入玻璃填料，能够抑制树脂的热膨胀以及热收缩，从而能够得到因热而导致的变形少的外壳。通过抑制外壳因热变化引起的变形，从而能够提高固定于外壳的限制部件的位置精度，并且能够高精度地确定通过限制部件的位置而确定的输出轴的位置。

根据本实用新型，能够得到如下线性执行器：使随着输出轴的移动而运动的部分与外壳内部的特定部分接触，并以该状态为基准，能够高精度地对输出轴的位置的原点进行确定。

附图说明

图1是实施方式的线性执行器的剖视图。

图2是沿图1的A-A'线截断的剖视图。

符号说明：

1…线性执行器；2…外壳；3…销保持件；4…定子总成；10…定子单元；11…定子轭；12…定子轭；13…线圈架；14…线圈（励磁线圈）；15…线圈盖；16…线圈架；17…线圈（励磁线圈）；18…线圈盖；19…电极端子；20…电极端子；21…基板；22…外部连接用电极部；23…空隙；30…转子单元；31…转子磁铁；32…转子磁铁固定部件；33…转子部件；34…内螺纹部（螺母）；41…外螺纹部（螺栓）；42…输出轴；43…收容部；44…止动销；45…保持部；46…定位部件；47…轴承；48…轴承；51…头部。

具体实施方式

（构成）

图1中示出实施方式的线性执行器1。线性执行器1具有由以树脂为原料的注塑成型品构成的外壳2、销保持件3以及定子总成4。外壳2、销保持件3以及定子总成4被组合而以一体化的状态构成了线性执行器1的筐体。

外壳2、销保持件3以及定子总成4通过以树脂为原料的注塑成型（射出成型：Injection Molding）而形成。此处，使用加入玻璃填料的PA6T（6尼龙）作为构成外壳2的树脂材料。虽然不对其他部件的材质进行特别限定，但在这里使用以往的树脂（例如加入玻璃填料的PBT）。该例子中，在外壳2中，纤维长为6~30μm左右的玻璃填料（纤维状）以50重量%的比例分散并包含在PA6T（6尼龙）的树脂材料中。树脂中的玻璃填料的含量可从15重量%~60重量%左右的范围选择。另外，还可以代替玻璃填料（纤维状）而使用玻璃珠（粒状）。在使用玻璃珠的情况下，优选其粒径为5~50μm左右。另外，在使用玻璃珠时的树脂中的玻璃珠的含量与使用玻璃填料的情况相同。

若玻璃填料的纤维长比上述的范围小，则会降低对成型品的热膨胀以及热收缩抑制的效果，此外若玻璃填料的纤维长比上述的范围大，则会使注塑成型时的成型性劣化。另外，树脂中的玻璃填料的含量若比上述的范围小，则会降低对成型品的热膨胀以及热收缩抑制的效果，此外，若比上述的范围大，则会使注塑成型时的成型性劣化。

定子单元10被固定在由外壳2、销保持件3以及定子总成4构成的筐体的内侧。定子单元10为近似筒形状，其内侧以自由旋转的状态收纳有后述的转子单元30。定子单元10由定子轭11、定子轭12、线圈架(bobbin)13、线圈（励磁线圈）14、线圈盖15、线圈架16、线圈（励磁线圈）17以及线圈盖18构成。

定子轭11、12是凸极式步进电机的定子轭，其具有轴向分离的构造。图中虽未明示，但定子轭11、12具备在轴向上延伸的多个极齿（未图示），并具有该极齿之间隔开空隙地交替啮合的构造。附图标记23是该空隙的一部分。在该空隙部分形成线圈14、17所生成的磁通的磁路。该定子轭11、12的极齿在周向隔开空隙而邻接，从而该空隙中的磁路具有后述的转子单元30外周的周向分量。

在定子轭11的内侧配置有树脂制的线圈架13。成为励磁线圈的线圈14被缠绕于线圈架13。同样地，在定子轭12的内侧配置有树脂制的线圈架16，成为励磁线圈的线圈17被缠绕于线圈架16。线圈盖15盖在缠绕于线圈架13的线圈14的外侧，且线圈盖18盖在缠绕于线圈架16上的线圈17的外侧。电极端子19固定于线圈架13，电极端子20固定于线圈架16。电极端子19、20与构成线圈14、17的绕线（磁导线）的端部连接，并且电极端子19、20与电路基板21上的布线图案连接。电路基板21上的布线图案与外部连接用电极部22连接。该外部连接用电极部22与用于供给驱动线性执行器1的驱动电流（驱动信号）的布线连接。

在定子单元10的内侧配置有转子单元30，该转子单元30具有相对定子单元10自由旋转的状态。转子单元30由转子磁铁31、转子磁铁固定部件32、转子部件33以及内螺纹部34构成。转子磁铁31是在周向以磁性相互反转的方式进行磁化的圆筒形状的永久磁铁。转子磁铁固定部件32是保持转子磁铁31的部件，其一部分被埋入转子部件33。转子部件33是具有近似筒形状的树脂的注塑成型品。内螺纹部34和转子磁铁固定部件32被埋转子部件33。内螺纹部34是内侧形成有内螺纹结构的螺母，且其被固定在转子部件33的内侧。通过进行将转子磁铁31、转子磁铁固定部件32以及内螺纹部34作为插入部件的注塑成型，转子部件33与转子磁铁31、转子磁铁固定部件32以及内螺纹部34形成一体。

转子磁铁固定部件32利用轴承47而以自由旋转的状态保持于定子总成4，并且利用轴承48而以自由旋转的状态保持于外壳2。转子单元30利用轴承47、48而成为可相对于定子单元10旋转的状态。

外螺纹部41被旋合在内螺纹部34的内侧。外螺纹部41是长棒状的输出轴42的一部分，其具有外周刻有外螺纹结构的圆柱构造。输出轴42的一部分收纳于线性执行器1的内部（由外壳2、销保持件3以及定子总成4构成的筐体的内侧），其他部分向外部（图1的左侧）露出。并且，在输出轴42的露出部分的前端安装有头部51。

图2示出从轴向（图1的左侧的方向）观察以图1中的A-A'线截断的剖面的样子。如图1以及图2所示，外壳2具备收容输出轴42的收容部43。如图2所示，收容部43具有从轴向观察上下延伸的构造。在收容部43的部分，且在输出轴42设置有止动销44，该止动销44嵌于收容部43的内侧，并且能够在收容部43的内部在轴向上滑动。止动销44构成向从输出轴42的轴离开的方向突出的突出部。止动销44限制输出轴42在轴向可移动的范围，并且输出轴42相对外壳2不旋转，而只允许其在轴向上移动。即，如图2所示，止动销44具有与收容部43的形状一致的形状，从而输出轴42能够在轴向上移动而不能相对外壳2旋转。止动销44可以作为输出轴42的一部分而设置，还可以是在输出轴42固定单独部件的结构。

外壳2具备保持部45，该保持部45将输出轴42以可滑动的状态保持。在保持部45的收容部43侧配置有定位部件46。定位部件46通过与止动销44接触来限制输出轴42在轴向上的移动，从而作为确定输出轴42的位置的原点的限制部件而发挥功能。确定部件46由硬度比构成外壳2的树脂材料（6尼龙）的硬度大的材质构成。在该例子中，定位部件46由金属材料（铁）构成，且具有扁平的环状形状。在对作为注塑成型品的外壳2进行注塑成型时，定位部件46作为插入部件配置于金属模具，且以埋入外壳2的状态与外壳2一体化。

输出轴42的可动范围被头部51和止动销44限制。即，输出轴42向图1中的左向移动的界限是止动销44与定位部件46接触的位置，而输出轴42向图1中的右向移动的界限是头部51与保持部45的外侧部分接触的位置。在输出轴42向图1的左向移动完成的状态下，止动销44与扁平环状的定位部件46的平坦部分接触。

（基本动作的一个例子）

若在适当的时刻切换向线圈14、17供给的电流的极性，则线圈14、17生成的磁通的方向会周期性地切换。该周期性切换方向的磁通因为在空隙23的部分具有周向的分量，所以作用于转子磁铁31的磁极的磁引力和磁斥力周期性地切换，从而使转子单元30旋转。产生该旋转的原理与凸极式步进电机的动作原理相同。该转子单元30的旋转量与向线圈14、17供给的脉冲电流的脉冲数成比例。例如，转子单元30每接收一个脉冲旋转X°。

若转子单元30旋转，则内螺纹部34也旋转。此时，内螺纹部34与外螺纹部41啮合，并且由于止动销44的作用，输出轴42（外螺纹部41）不能旋转，所以若内螺纹部34旋转，则与内螺纹部34啮合的外螺纹部41利用与利用了滚珠丝杠的输送机构相同的原理，来进行轴向（图1中的左右方向）移动。也就是说，发生向输出轴42的轴向的移动。该输出轴42的轴向上的移动量与向上述的线圈14、17供给的脉冲电流的脉冲数成比例。

（定位部件的作用）

定位部件46作为定位输出轴42的原点的基准而发挥功能。以下，对定位输出轴42的原点的结构进行说明。首先，向线圈14、17供给用于驱动的脉冲信号，来使输出轴42向图1的左向移动。然后，止动销44接触定位部件46，并检测输出轴42不能继续向图1的左向移动的状态。该检测是通过监视驱动脉冲电流值而进行的。接下来，向线圈14、17供给用于使输出轴42向相反方向移动的驱动脉冲信号（例如几个脉冲），将输出轴42的位置从止动销44接触到定位部件46的位置开始向图1的右向返回规定的距离。然后，利用控制电路侧将该位置作为原点存储，之后利用驱动脉冲数来管理距该原点的距离，从而控制输出轴42的位置。

（优越性）

在输出轴42不能继续向图1的左向移动的状态下，利用由金属性的环状部件构成的定位部件46分散从止动销44受到的压力，可抑制外壳2的定位部件46与止动销44接触处附近的变形。通过抑制该外壳2的变形，能够抑制上述的状态下的止动销44的位置不明确的现象，从而提高输出轴的原点的位置精度。特别是通过将定位部件46设置为扁平环状，且使止动销44向定位部件46的接触是对定位部件46的平坦部分（环状的扁平部分）进行的，从而定位部件46利用平面抵挡所受的压力，能够更有效的获得分散施加于外壳2的压力的作用。另外，定位部件46由于与外壳2一体成形，所以能够提高其位置精度，这一点也能提高上述原点的位置精度。

另外，通过采用热膨胀系数低的材质作为构成外壳2的材料，能够抑制外壳2的尺寸精度的降低，并且能够提高原点的尺寸精度。例如，被经常用于一般的注塑成型的PBT（聚对苯二甲酸丁二酯）的热膨胀系数是11×10^-5/℃，而PA6T（6尼龙）的热膨胀系数却是8×10^-5/℃。另外，在树脂材料当中含有玻璃填料有抑制热膨胀及热收缩的效果。基于温度变化的外壳2的变形由于导致输出轴42不能继续向图1左向移动的位置变得不明确，所以使输出轴42的原点的位置精度下降。因此，通过选择能够抑制因热变化而导致外壳2的尺寸变化的材质，从而能够提高输出轴42的原点的位置精度。

（其他）

本实用新型的方式不局限于上述的各实施方式，还包括本领域技术人员能够想到的各种变形，本实用新型的效果也不局限于上述的内容。即，在不脱离权利要求所规定的内容以及从其等同物导出的本实用新型的概念性的思想和主旨的范围内，能够进行多种追加、变更以及部分删除。

本实用新型能够应用于线性执行器。

Claims (4)

1.一种线性执行器，其特征在于，具备： 

定子单元； 

转子单元，其配置于该定子单元的内侧并被支承为能够旋转； 

内螺纹部，其设置于该转子单元的内侧； 

输出轴，其具备与该内螺纹部旋合的外螺纹部，并通过所述转子单元的旋转运动被转换为直线运动从而进行直线运动； 

突出部，其设置于所述输出轴； 

外壳，其保持所述定子单元，并且收容所述输出轴；以及 

限制部件，其固定于该外壳，并通过与所述突出部接触来限制所述输出轴的轴向移动，从而确定所述输出轴的位置的原点。 

2.根据权利要求1所述的线性执行器，其特征在于， 

所述限制部件由硬度比构成所述外壳的材料的硬度大的材料构成。 

3.根据权利要求2所述的线性执行器，其特征在于， 

所述限制部件由扁平环状的金属材料构成。 

4.根据权利要求2或者3所述的线性执行器，其特征在于， 

所述外壳由树脂构成， 

所述限制部件与所述外壳一体成型。 

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