JP2007032596A - Linear actuator, and linear actuator device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータ部の回転運動を直線運動に変換して出力するリニアアクチュエータおよびリニアアクチュエータ装置に関する。 The present invention relates to a linear actuator and a linear actuator device that convert a rotational motion of a motor unit into a linear motion and output the linear motion.
図13は、従来のリニアアクチュエータの一例を示した縦断面図である。
このリニアアクチュエータ100では、モータ部101は、中空状回転軸103と、この中空状回転軸103の外周に取付けられた回転子105と、該回転子105の周囲に設けられた固定子107とを有し、通電に伴なって中空状回転軸103が回転動作する。モータ部101を収納するケース部は、固定子107の前後を挟んで組み付けられたブラケット102とベアリングハウジング104で角筒状に構成され、開口端をフランジ106で閉塞されている。ベアリングハウジング104は、第1のベアリングハウジング104Aと、第2のベアリングハウジング104Bで構成されている。
FIG. 13 is a longitudinal sectional view showing an example of a conventional linear actuator.
In this
この中空状回転軸103は、小径部103aと大径部103bを有し、図13における左方小径部が、ブラケット102に支持された通常の軸受としてのボールベアリング108によって支持され、右方大径部が、ベアリングハウジング104に支持されたスラストラジアルベアリング109によって支持されている。なお、スラストラジアルベアリング109のインナーは、中空状回転軸103の外周に螺合するロックナット部材111によって該回転軸103にロックされている。
The hollow rotating
出力用ネジ軸113は、中空状回転軸103の中空部を同軸状に貫通して、該中空状回転軸103の右方側端部内に位置されたネジナット115に螺合している。ネジナット115は、中空状回転軸103の右方側開口端から径外方向に突出するフランジ部115aを有し、このフランジ部115aを上記ロックナット部材111にねじ117を介して固定してある。
The
このリニアアクチュエータによれば、ネジナット115が中空状回転軸103と一体に回転するので、このネジナット115に螺合する出力用ネジ軸113が図における左右方向に直線運動する。すなわち、中空状回転軸103の回転運動が出力用ネジ軸113の直線運動に変換される。なお、出力用ネジ軸113は、適宜な回り止め手段によりその軸線を中心とする回転が防止されている。
このような従来のリニアアクチュエータでは、固定子107、ブラケット102、ベアリングハウジング104Aと、ベアリングハウジング104Bの4部品でボディが構成されるため、各部品の公差の違いにより段差ができ、取付方向に制限ができてしまう。このため、ボディを利用しての付加機能を有することが困難であった。付加機能の例として、図14に示すようにベアリングハウジング104Bにガイドホルダー120を設け、このガイドホルダー120に装着されたガイド121に沿ってスライドする移動子122を出力用ネジ軸113に連結させて往復動操作させて使用する場合がある。このような場合、ガイドホルダー120をベアリングハウジング104Bに、ねじによる螺合あるいは溶接等により接合して取り付けているため、剛性が不充分となり、移動子122の動作が不安定となる。また、リニアアクチュエータを取付部品に取り付ける場合にも、固定子107、ブラケット102、ベアリングハウジング104Aと、ベアリングハウジング104Bの4部品総てを取付部品に固定しなければ取付剛性が保てなくなることがあり、組付け精度あるいは作業精度が要求されていた。さらに、固定子107、ブラケット102、ベアリングハウジング104Aと、ベアリングハウジング104Bの組付けに精度が要求され、防塵、防水精度が不充分なものとなっていた。
In such a conventional linear actuator, the body is composed of the four components of the
本発明は、上記課題を解決し、ボディをケース化して同一のケース内に、中空状回転軸を有するモータ部を、モータの固定子および、前記中空状回転軸を回転自在に支持する軸受とともに内蔵して、密封構造に形成して、防塵、防水性能の向上および、剛性、組付け精度の向上を図りうるリニアアクチュエータおよびリニアアクチュエータ装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problem, forms a body in a case, and has a motor part having a hollow rotating shaft in a single case together with a stator of the motor and a bearing that rotatably supports the hollow rotating shaft. It is an object of the present invention to provide a linear actuator and a linear actuator device that are built in and formed into a sealed structure, and that can improve dust resistance and waterproof performance, and can improve rigidity and assembly accuracy.
本発明は、上記課題を解決するため、中空状回転軸を有するモータ部と、該中空状回転軸の軸線上に挿通された出力用ネジ軸と、前記中空状回転軸内に配設されて前記出力用ネジ軸と螺合するネジナットとを備え、前記中空状回転軸の回転運動を前記ネジナットを介して前記出力用ネジ軸の直線運動に変換するとともに、前記中空状回転軸を小径部と大径部とを有する段付き構造に形成し、前記小径部に前記モータ部の回転子を取付け、前記大径部内に前記ネジナットを配設したリニアアクチュエータにおいて、前記モータの固定子および、前記中空状回転軸を回転自在に支持する軸受を、前記中空状回転軸を有するモータ部とともに同一のケース内に内蔵したことにある。
また、本発明は、前記出力用ネジ軸の直線運動の方向に沿って前記ケースの外面にガイド部を設け、該ガイド部に沿ってスライドする移動子を設けるとともに、該移動子を前記出力用ネジ軸に連結したことにある。
さらに、本発明は、前記出力用ネジ軸の直線運動の方向に沿って前記ケースの内部にガイド孔を設け、該ガイド孔に挿入されたガイド用シャフトを設けるとともに、該ガイド用シャフトを前記出力用ネジ軸の出力端に連結したことにある。
またさらに、本発明は、請求項1に記載のリニアアクチュエータをスライド可能に支持するフレーム内に配設し、該リニアアクチュエータのケースにテーブルを設け、かつ前記フレームに、前記リニアアクチュエータの出力用ネジ軸を連結したことにある。
In order to solve the above problems, the present invention is provided with a motor portion having a hollow rotary shaft, an output screw shaft inserted through the axis of the hollow rotary shaft, and the hollow rotary shaft. A screw nut that is screwed to the output screw shaft, and converts the rotary motion of the hollow rotary shaft into linear motion of the output screw shaft through the screw nut, and the hollow rotary shaft is converted into a small-diameter portion. A linear actuator having a stepped structure having a large-diameter portion, a rotor of the motor portion attached to the small-diameter portion, and a screw nut disposed in the large-diameter portion; and the stator of the motor and the hollow A bearing that rotatably supports the rotating shaft is housed in the same case together with the motor portion having the hollow rotating shaft.
Further, the present invention provides a guide portion on the outer surface of the case along the direction of linear motion of the output screw shaft, a moving element that slides along the guide portion, and the moving element for the output. It is connected to the screw shaft.
Furthermore, the present invention provides a guide hole in the case along the direction of linear motion of the output screw shaft, a guide shaft inserted into the guide hole, and the guide shaft as the output shaft. It is connected to the output end of the screw shaft.
Still further, the present invention provides a linear actuator according to claim 1 disposed in a frame that slidably supports, a table is provided in a case of the linear actuator, and an output screw of the linear actuator is provided in the frame. The shaft is connected.
モータの固定子および、前記中空状回転軸を回転自在に支持する軸受を、前記中空状回転軸を有するモータ部とともに同一のケース内に内蔵したので、ボディの剛性を向上して、取付部品への取付面を自由にできる。また、ボディをケース化して同一のケース内に、中空状回転軸を有するモータ部を、モータの固定子および、前記中空状回転軸を回転自在に支持する軸受とともに内蔵したので、ボディを密封構造に形成して、防塵、防水性能の向上を図ることができる。ボディをケース化して同一のケースとしているので、従来のガイドホルダを設けるアクチュエータと比較して部分的な固定ではないことから、剛性の向上、部品点数の削減、および部品精度の低減を図ることができる。また、モータ構造を変えずにケース形状を変更することにより、付加機能の自由度が広がり、目的、用途の異なるアクチュエータとして利用することができる。 Since the stator of the motor and the bearing that rotatably supports the hollow rotary shaft are incorporated in the same case together with the motor portion having the hollow rotary shaft, the rigidity of the body is improved and the mounting part is improved. The mounting surface can be made freely. In addition, since the body is made into a case and a motor part having a hollow rotating shaft is built in the same case together with a stator of the motor and a bearing that rotatably supports the hollow rotating shaft, the body is sealed. It is possible to improve the dustproof and waterproof performance. Since the body is made into the same case, it is not partially fixed compared to an actuator with a conventional guide holder, so it is possible to improve rigidity, reduce the number of parts, and reduce part accuracy it can. Further, by changing the case shape without changing the motor structure, the degree of freedom of the additional function is widened and it can be used as an actuator having a different purpose and application.
以下、図示の実施の形態を、図面を参照しながら、本発明を詳細に説明する。
図1および図2において、10はリニアアクチュエータで、このリニアアクチュエータ10は、ボディを構成する一体ものの角筒状のケース11内にモータ部12が内蔵されている。
モータ部12は中空状回転軸13と、該回転軸13の外周面に取付けた回転子14と、この回転子14の周囲に設けた固定子15とを備えている。固定子15は上記ケース11内周面に設けられ、図示しない駆動装置に連結されており、駆動装置の作動によって通電され、回転磁界を発生するものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the drawings.
1 and 2,
The
中空状回転軸13は、通常の軸受けとしてのボールベアリング16によって支持された小径部13aと、スラスト荷重およびラジアル荷重の双方を受ける軸受としてのスラストラジアルベアリング17によって支持された大径部13bとを備える段付き構造を有している。上記中空状回転軸13は、小径部13aの外周面に上記回転子14を取付けるとともに、大径部13b内に後述のネジナット18を配設してある。なお、上記ベアリング17のインナーは、上記大径部13bの端部外周面に螺合するロックナット19によって該大径部13bに固定されている。モータ部12は、上記のような構成を有するので、図示していない固定子巻線への通電に伴なって中空状回転軸13が回転子14と共に回転する。
The hollow rotating
上記中空状回転軸13の中空部には、出力用ネジ軸20が軸線上に挿通され、また、この回転軸13の大径部13b内には、この出力用ネジ軸20に螺合されたネジナット18が配置されている。ネジナット18は、回転軸13の大径部13b側の開口端から径外方向に突出するフランジ部18aを有し、このフランジ部18aをボルト21を介して上記ロックナット19に固定してある。したがって、ネジナット18は、中空状回転軸13と共に回転することができる。
出力用ネジ軸20は、ネジナット18に螺合することによって回転が防止され、ネジナット15の回転に伴なって左右方向に直線運動する。すなわち、このアクチュエータによれば、中空状回転軸13の回転運動が出力用ネジ軸20の直線運動に変換される。
An
The
上記ケース11は、両端開口部をエンドプレート22,23によって閉塞されており、エンドプレート22に設けられた開口孔22aから出力用ネジ軸20の出力端部20aが引き出されている。この出力用ネジ軸20の出力端部20aには、一端がエンドプレート22に装着され、他端が出力端部20aに固定されたベローズまたは蛇腹状のカバー部材24が装着されてケース11内を密封構造に形成している。
The
エンドプレート23側のケース11内には、ブラケット25が設けられて、上記ベアリング16を支持している。このブラケット25は、ケース11内をモータ部12と回転検出部26とに区画しており、この回転検出部26は、中空状回転軸13の小径部13aの先端から回転を検出する回転検出センサ、例えばエンコーダやレゾルバ等が装着されている。
A
上記実施の形態のリニアアクチュエータ10の動作を説明する。
モータ部12の作動により中空状回転軸13が回転すると、中空状回転軸13の回転とともにネジナット18も回転する。ネジナット18の回転に伴って出力用ネジ軸20は、軸方向に移動を開始する。中空状回転軸13を逆方向に回転させると、出力用ネジ軸20は逆方向に移動を開始する。こうして、回転検出部26で回転数等を検出しながら、中空状回転軸13の回転方向を切り替えることにより、出力用ネジ軸20は往復動を開始する。
したがって、上記リニアアクチュエータ10は、一体もののケース11内にモータ部12等を内蔵しているので、剛性の向上を図ることができる。また、機器等に組付ける際に、取付部にケース11を密着させて取り付けることができるので、組付けが容易で、かつ強固に取り付けることができる。カバー部材24でエンドプレート22の開口孔22aと出力用ネジ軸20の出力端部20aとの隙間を塞いでいるので、防塵、防水性能の向上を図ることができる。
The operation of the
When the hollow rotating
Therefore, since the
次に図3ないし図5は、本発明の他の実施の形態で、図1および図2と同一部分は同符号を付して、同一部分の説明は省略して説明する。この場合、リニアアクチュエータ30のケース31には、外面に中空状回転軸13と平行にガイド部31aが形成されており、このガイド部31aにスライド可能に係合する移動子32が設けられている。この移動子32は、ケース31の四角形で、先端に直角に折り曲げられた連結部32aが設けられ、この連結部32aに出力用ネジ軸20の出力端部20aがナット33a,33bにより固定されている。リニアアクチュエータ30では、移動子32の板面および連結部32aには、複数の取付孔32b、32cが設けられており、これら取付孔32b、32cを介して操作部に連結するものである。このリニアアクチュエータ30には、図4に示すようにガイド部31aの他にケース31の両側にガイドレール33が形成されており、これらのガイドレール33を用いて別の移動子を取り付けることもでき、本体も取付けることができる。また、ケース31の側面あるいはエンドプレート22には複数の取付穴34、35が形成されている。
Next, FIGS. 3 to 5 show another embodiment of the present invention. The same parts as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and the description of the same parts is omitted. In this case, the
このリニアアクチュエータ30では、ケース31を図示しない機器に組付け、取付孔32b、32cを介して操作部に連結する。こうして、前記実施の形態と同様、リニアアクチュエータ30のモータ部12の作動により中空状回転軸13が回転すると、中空状回転軸13の回転とともにネジナット18も回転する。ネジナット18の回転に伴って出力用ネジ軸20は、軸方向に移動を開始する。中空状回転軸13を逆方向に回転させると、出力用ネジ軸20は逆方向に移動を開始する。こうして、回転検出部26で回転数等を検出しながら、中空状回転軸13の回転方向を切り替えることにより、出力用ネジ軸20は往復動を開始する。そして、出力用ネジ軸20の出力端部20aに連結された連結部32aが移動し、移動子32を往復動操作する。こうして、移動子32に組付けた操作部を往復動操作することができる。
In this
図6および図7は、本発明の他の実施の形態で、前記実施の形態と同様に図1および図2と同一部分は同符号を付して、同一部分の説明は省略して説明する。リニアアクチュエータ40は、縦置きまたは横置きに適したものである。
6 and 7 show another embodiment of the present invention. Like the above embodiment, the same parts as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and the description of the same parts is omitted. . The
リニアアクチュエータ40のケース41には、中空状回転軸13の両側に、中空状回転軸13と平行に2箇所の貫通孔42が形成されており、この貫通孔42にそれぞれスライド可能に挿入されたガイド用シャフト43が設けられている。これらのガイド用シャフト43の先端には、出力用ネジ軸20の出力端部20aに連結された連結具44がネジ45を介して連結されている。貫通孔42の内面にはブッシュ46が内蔵されてガイド用シャフト43を移動自在に保持している。上記ケース41には、機器への取付孔41aが設けられており、この取付孔41aを介して、機器の縦壁、あるいは平面に固定することができる。
In the
このリニアアクチュエータ40も、モータ部12の作動により中空状回転軸13が回転すると、中空状回転軸13の回転とともにネジナット18も回転する。ネジナット18の回転に伴って出力用ネジ軸20は、軸方向に移動を開始する。中空状回転軸13を逆方向に回転させると、出力用ネジ軸20は逆方向に移動を開始する。こうして、回転検出部26で回転数等を検出しながら、中空状回転軸13の回転方向を切り替えることにより、出力用ネジ軸20は往復動を開始する。そして、出力用ネジ軸20の出力端部20aに連結された連結具44がガイド用シャフト43にガイドされながら、往復動操作される。この連結具44の往復動によって操作部が操作される。リニアアクチュエータ40の操作部で生じる負荷は、ブッシュ46によって受けることができる。このリニアアクチュエータ40は、主にリフター等に利用することができる。上記ケース41の壁面には、図示しない機器に取り付けるための取付孔47が形成され、かつガイド用シャフト43に代えて別の移動子を取り付ける場合、あるいはガイド用シャフト43の他に別の移動子を取り付ける場合に用いる一対のガイド溝48が形成されている。また、48の溝は本体も取付けることができる。
In the
図8ないし図10は、本発明の更に他の実施の形態で、前記実施の形態と同様に図1および図2と同一部分は同符号を付して、同一部分の説明は省略して説明する。
このリニアアクチュエータ50のケース51には、両側にリニアガイドブロック52が装着されており、このリニアガイドブロック52を箱状に形成したリニアガイド兼フレーム53の両側内側面53aに長手方向に沿って形成したガイド溝54にボールネジ55を介して支持されている。ケース51の上面には、幅方向中間位置にケース51の長手方向に沿って開口部51aが形成されており、テーブル56が、この開口部51aを通してケース51の上面に一体的に装着されている。
上記リニアガイド兼フレーム53は、上部を開口したコ字状の下部側の枠体57と、枠体57の開口部を塞ぐ上部側のカバー58と、枠体57の前後開口端を塞ぐエンドブロック59,60とで構成されている。カバー58には、上記開口部51aが形成されており、この開口部51aを通してリニアアクチュエータ50と共にテーブル56を往復動操作するものである。
8 to 10 show still another embodiment of the present invention. Like the above embodiment, the same parts as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and the description of the same parts is omitted. To do.
A
The linear guide and
上記リニアアクチュエータ50の動作を説明すると、リニアアクチュエータ50は、モータ部12の作動により中空状回転軸13が回転すると、中空状回転軸13の回転とともにネジナット18も回転する。ネジナット18の回転に伴って出力用ネジ軸20は、軸方向に移動を開始する。中空状回転軸13を逆方向に回転させると、出力用ネジ軸20は逆方向に移動を開始する。こうして、回転検出部26で回転数等を検出しながら、中空状回転軸13の回転方向を切り替えることにより、出力用ネジ軸20は往復動を開始する。そして、出力用ネジ軸20の出力端部20aはエンドブロック59に連結されているので、出力端部20aの往復動によって、リニアアクチュエータ50はリニアガイドブロック52がガイド溝54に沿って移動する。こうして、リニアアクチュエータ50はリニアガイド兼フレーム53に対して移動し、ケース51とともにテーブル56が、往復動操作される。そして、テーブル56に組み付けられた操作部がリニアアクチュエータ50の動きと共に操作される。
The operation of the
図11および図12は、図3ないし図5に示したリニアアクチュエータ30を用いて機器への取付け態様を示したものである。
図11に示した態様は、機器の取付け部70にネジ71を介してケース31のエンドプレート22を取り付けたもので、機器の取付け部70のネジ孔70aにネジ71を通してリニアアクチュエータ30のエンドプレート22を固定したものである。そして、リニアアクチュエータ30の出力用ネジ軸20は、出力端部20aを、機器の取付け部70に形成された組付け孔70bから機器の取付け部70の反対側に突出させて、この出力端部20aに移動子32の連結部32aを固定する。
こうして、エンドプレート22を介して機器の取付け部70にリニアアクチュエータ30を取り付けることができる。
11 and 12 show how the
In the embodiment shown in FIG. 11, the
Thus, the
図12に示した態様は、機器の取付け部80にネジ81を介してケース31の側面を取り付けたもので、機器の取付け部80にリニアアクチュエータ30を配置し、ネジ81を介して固定したものである。
In the embodiment shown in FIG. 12, the side surface of the
上記の各実施の形態によれば、モータの固定子15および、前記中空状回転軸13を回転自在に支持する軸受16,17を、前記中空状回転軸13を有するモータ部12とともに同一のケース11,31,41,51内に内蔵したので、ボディの剛性を向上して、機器等の取付部品への取付面を自由にできる。また、ボディをケース化して同一のケース11,31,41,51内に、中空状回転軸13を有するモータ部12を、モータの固定子15および、前記中空状回転軸13を回転自在に支持する軸受16,17とともに内蔵したので、ボディを密封構造に形成して、防塵、防水性能の向上を図ることができる。ボディをケース化して同一のケース11,31,41,51としているので、従来のガイドホルダを設けるアクチュエータと比較して部分的な固定ではないことから、剛性の向上、部品点数の削減、および部品精度の低減を図ることができる。また、モータ構造を変えずにケース形状を変更することにより、付加機能の自由度が広がり、目的、用途の異なるアクチュエータとして利用することができる。
According to each of the above embodiments, the
なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、例えば、アクチュエータのケース11,31,41,51の形状は上記実施の形態に用いた形状に限らず種々の形状のものに適用することができる。また、機器への取付けも上記実施の形態に限らず種々の取付構造を採用することができる。等、本発明の要旨を変更しない範囲内で適宜変更して実施し得ることは言うまでもない。
The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the shapes of the
10 リニアアクチュエータ
11 ケース
12 モータ部
13 中空状回転軸
13a 小径部
13b 大径部
14 回転子
15 固定子
16 ベアリング
17 スラストラジアルベアリング
18 ネジナット
19 ロックナット
20 出力用ネジ軸
22,23 エンドプレート
24 カバー部材
25 ブラケット
26 回転検出部
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