JP2007326595A - ケース体、およびこのケース体を備えたアクチュエータ - Google Patents

ケース体、およびこのケース体を備えたアクチュエータ Download PDF

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Abstract

【課題】2つの部材の間にOリングを挟んでOリングの内側を閉鎖空間とした構造を効率よく組み立て可能なケース体、およびこのケース体を備えたアクチュエータを提供すること。
【解決手段】アクチュエータ1のケース体15において、Oリング18は、第1のケース部材2の円筒部22の外周面と受け部32の内周面との間で弾性変形し、第1のケース部材2と第2のケース部材3とをOリング18で仮固定している。また、円筒部22の内側にガイド部材85を配置した場合でも、第1のケース部材2、第2のケース部材3およびガイド部材85からなる3つの部材を治具などで仮固定しなくてもOリング18の形状復帰力によって仮固定できる。
【選択図】図3

Description

本発明は、2つの部材の間にOリングを挟んでOリングの内側を閉鎖空間としたケース体、およびこのケース体を備えたアクチュエータに関するものである。
ガスや液体が通過あるいは滞留する空間を密閉するには、通常、2つの部材の固定部に環状のシール用のリングを挟み、このリングに形成した穴に、2つの部材の固定部同士を締結するボルトを通した構造が多用される。しかしながら、この方法では、互いに別々の状態にある3つの部材を各々の位置を合わせる必要があり、手間がかかる。
そこで、図4に示すように、第1のケース部材2′と第2のケース部材3′との間にOリング18′を挟み、その外側で第1のケース部材2′と第2のケース部材3′とを固定してOリング18′の内側を閉鎖空間200′とした構造が考えられる。このような構成は、従来技術ではなく、本願発明者が考えた構成であり、かかる構成によれば、Oリング18′については、位置を厳密に合わせる必要がないという利点がある。
しかしながら、図4に示す構造では、第1のケース部材2′と第2のケース部材3′とを接合する際、第2のケース部材3′は、Oリング18′の形状復帰力を受けるため、第1のケース部材2′と第2のケース部材3′とを治具で仮固定した状態で第1のケース部材2′と第2のケース部材3′を接合する必要があるなど、組み立ての際の作業性が低いという問題点がある。
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、2つの部材の間にOリングを挟んでOリングの内側を閉鎖空間とした構造を効率よく組み立て可能なケース体、およびこのケース体を備えたアクチュエータを提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明では、第1のケース部材と第2のケース部材との間にOリングを挟んで当該Oリングの内側を閉鎖空間とするケース体において、前記第1のケース部材は、前記第2のケース部材の側に突出する筒部を備え、前記第2のケース部材は、前記筒部を内側に受け入れる受け部を備え、前記Oリングは、前記筒部の外周面に装着されて当該筒部の外周面と前記受け部の内周面との間で弾性変形していることを特徴とする。
本発明において、Oリングの形状復帰力によって、第1のケース部材の筒部が第2のケース部材の受け部に嵌った状態を保持することができる。従って、第1のケース部材と第2のケース部材とをOリングで仮固定できるので、第1のケース部材と第2のケース部材とを治具などで仮固定する必要がなく、組み立ての作業性が高い。
本発明において、前記第1のケース部材は、例えば、前記筒部の外側に第1の固定部を備え、前記第2のケース部材は、前記受け部の外側に第2の固定部を備え、前記第1の固定部と前記第2の固定部は、互いに重なった状態でケース体が固定される際のケース体側固定部を構成している構成を採用することができる。ここで、前記第1の固定部は、例えば、前記筒部の外側で当該筒部の軸線方向と直交する方向に延びた第1のフランジ部として構成され、前記第2の固定部は、例えば、前記受け部の外側で前記軸線方向と直交する方向に延びた第2のフランジ部として構成され、前記第1のフランジ部と前記第2のフランジ部は、前記軸線方向で重なった状態で前記ケース体側固定部を構成している。このように構成した場合には、第1の固定部(第1のフランジ部)と第2の固定部(第2のフランジ部)とを重ねるだけで、筒部と受け部との間にOリングを弾性変形した状態で保持でき、Oリングの内側を密閉することができる。
本発明において、前記受け部は、前記第2のケース部材において前記筒部と同一方向に突出して当該筒部を内側に受け入れる有底筒部であることが好ましい。このように構成すると、受け部を筒部と同一方向に突出した構造を採用した場合でも密閉状態を保持でき、かつ、第1のケース部材と第2のケース部材の間にモータを構成する部品などを配置するスペースを確保することができる。
本発明において、前記筒部の内側には、前記第1のケース部材と前記第2のケース部材との間に挟持された固定板部を基端側に備えた円筒体が配置されている構成を採用することができる。このように構成すると、第1のケース部材、第2のケース部材および円筒体からなる3つの部材を治具などで仮固定しなくてもOリングの形状復帰力によって仮固定できるので、組み立ての作業性が高い。また、第1のケース部材および第2のケース部材をプレス成形品で構成した場合でも、例えば、回転中心軸の両端を第2のケース部材の受け部と、円筒体とによって支持することができる。
本発明において、前記受け部は、内側に段部を備え、前記固定板部は、前記段部と前記筒部の端部との間に挟持されている構成を採用することができる。このように構成すると、第1のケース部材と第2のケース部材との間に円筒体を保持するために必要なスペースが狭く済み、かつ、第1のケース部材、第2のケース部材および円筒体を一括して位置決めすることができる。
本発明に係るケース体は、モータを備えたアクチュエータに適用でき、かかるモータでは、前記受け部の外側に前記ステータコイルを備えた電機子が配置され、前記受け部の内側には、前記電機子とモータを構成するロータが配置される。また、前記ロータの回転中心軸は、一方端が前記受け部の底部に支持され、他方端は前記円筒体に形成された支持部に支持されている構造を採用できる。
本発明において、前記アクチュエータはリニアアクチュエータとして構成することができる。この場合、前記円筒体の内側には、前記モータのピニオンと噛み合う出力部材が軸線方向に移動可能に配置され、前記出力部材と前記円筒体との間には、当該出力部材の回転を阻止する第1の回転阻止部が形成され、前記出力部材は、前記ロータの回転に伴って軸線方向への直線運動を行う。
本発明において、前記円筒体と前記第1のケース部材との間には、当該円筒体の回転を阻止する第2の回転阻止部が形成されていることが好ましい。
本発明においては、Oリングの形状復帰力によって、第1のケース部材の筒部が第2のケース部材の受け部に嵌った状態を保持することができる。従って、第1のケース部材と第2のケース部材とをOリングで仮固定できるので、第1のケース部材と第2のケース部材とを治具などで仮固定する必要がなく、組み立ての作業性が高い。
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
[全体構成]
図1(a)、(b)は各々、本発明を適用したアクチュエータの斜視図、およびこのアクチュエータからケース、ステータ、パッキンなどを外した状態を示す斜視図である。図2および図3は各々、図1に示すアクチュエータの分解斜視図、および断面図である。
図1(a)、(b)および図2に示すアクチュエータ1は、平板状の第1のケース部材2の一方面側11に環状のパッキン19を介してモータ機器(図示せず)に搭載され、このモータ機器において、第1のケース部材2の一方面側11はガスなどが通る密閉空間100になっている。
図3に示すように、第1のケース部材2の他方面側12には、第2のケース部材3が重ねて配置され、さらに第2のケース部材2には第3のケース部材3が重ねて配置され、第1のケース部材2、第2のケース部材3、および第3のケース部材3によって、ケース体15が構成されている。
ここで、第3のケース部材5の内部は、第2のケース部材3により2つの空間に仕切られており、第2のケース部材3と第3のケース部材5とによって囲まれた空間、および第1のケース部材2と第2のケース部材3とにより囲まれた空間を利用して、後述するステッピングモータ10が構成されている。また、ステッピングモータ10のロータ7の回転に伴って、矢印Xで示すように直動する出力軸81(出力部)が第1のケース部材2の中央に形成された出力用開口部29から第1のケース部材2の一方面側11に突出している。なお、第3のケース部材5の側面部には端子台65が一体に構成されており、この端子台65には、ステッピングモータ10の電機子6(ステータ)に対する給電などを行うモータ端子66が固着されている。
また、端子台65の上方位置では、第1のケース部材2に形成された端子穴20を介して第1のケース部材2の一方面側11から他方面側12に2本の端子9が引き出されており、端子穴20を密閉しながら端子9を引き出す構造の詳細は後述する。
[ケース体15およびステッピングモータ10の構成]
本形態のアクチュエータ1において、第1のケース部材2では、平板状のフランジ部21(第1のフランジ部/第1の固定部)の中央部分に他方面側12に突出する円筒部22(筒部)が形成されており、この円筒部22の底部には出力用開口部29が形成されている。第2のケース部材3には、放射状に延びた3枚の平板状のフランジ部31(第2のフランジ部/第2の固定部)と、これらのフランジ部31の中央部分で凹む円筒状の受け部32とが形成されており、モータ機器に搭載する際、第1のケース部材2のフランジ部21と第2のケース部材3のフランジ部31とを重ねた状態で穴211、311にボルトを通して、ケース体15を装置本体側に固定する。すなわち、フランジ部21、31は、重なった状態でケース体側固定部として用いられる。
ここで、第1のケース部材2には位置決め用の小穴210が形成されている一方、第2のケース部材3にも小穴210と重なる位置に位置決め用の小穴310が形成されており、第3のケース部材5には、これらの小穴210、310を貫通する小突起58が形成されている。
第2のケース部材3において、受け部32は、大径部分33と小径部分35とからなり、大径部分33の内側には、第1のケース部材2の円筒部22が嵌っている。ここで、円筒部22の外周面には、円筒部22の外周面と受け部32の大径部33の内周面との間で弾性変形した状態でゴム製のOリング18が装着されており、第1のケース部材2と第2のケース部材3との間にはOリング18で囲まれた閉鎖空間200が構成されている。
また、受け部32の内側には、大径部分33と小径部分35とを接続する円環状の段部34が構成されており、この段部34と第1のケース部材2の円筒部22の底部(端部)との間には、円筒状のガイド部材85(円筒体)の基端側で広がる円環状の固定板部88が保持されている。ここで、ガイド部材85の円筒部87は、第1のケース部材2の出力用開口部29から一方面側11に突出している。
第3のケース部材5の開口縁部分は、第1のケース部材2のフランジ部21と第2のケース部材3のフランジ部31との重なり部分に対して接合されている。ここで、第3のケース部材5と第2のケース部材3の受け部32とによって囲まれた環状の空間では、受け部32の小径部分35の周りに、コア61にステータコイル62が巻回された電機子6(ステータ)が配置されている。また、受け部32の内側には、電機子6に対して受け部32を介して対向するマグネット71を備えたロータ7が配置され、このロータ7は、支軸72に回転可能に支持されている。このようにしてステッピングモータ10が構成されている。ここで、支軸72は、一方端が受け部32の底部36に支持され、他方端はガイド部材85の先端部に形成された支持板部86に支持されている。
ガイド部材85の内側には、出力軸81が軸線方向に移動可能に配置され、出力軸81の先端部は、2分割された状態で支持板部86に形成された2つの穴の各々から突出している。このため、出力軸81は、ガイド部材85との干渉部分(第1の回転阻止部)によって軸線周りの回転が阻止されている。また、第1のケース部材2およびガイド部材85には、回り止めの小穴26、およびこの小穴26に嵌る小突起89(第2の回転阻止部)が各々形成されている。また、出力軸81の内周部分には雌ネジ82が形成されている。支軸72にはスリーブ状のピニオン73が回転可能に支持されており、このピニオン73はロータ7と一体に回転可能である。また、ピニオン73の外周面には、出力軸81の雌ネジ82に噛み合う雄ネジ730が形成されている。従って、ステータコイル62に給電してロータ7を回転させると、ロータ7とともにピニオン73が回転する。その結果、出力軸81は、矢印Xで示すように、軸線方向の一方側に移動するとともに、ステータコイル62に対する通電条件を変えてロータ7を反転させると、出力軸81は軸線方向の他方側に移動する。このようにして、アクチュエータ1は、リニアアクチュエータとして構成されている。
(端子引き出し構造)
本形態のアクチュエータ1において、第1のケース部材2の一方面側11から他方面側12に2本の端子9を引き出すにあたって、第1のケース部材2の一方面側11はガスが充満する密閉空間100であることから、本形態では、以下の構造が採用されている。まず、第1のケース部材2には、矩形の貫通穴からなる端子穴20が形成されている。第2のケース部材3は複数箇所で折り曲げられて、第1のケース部材2の端子穴20が形成されている領域に対向する部分が平板部30になっている。また、端子穴20を塞ぐために、ゴム製のシール部材4が用いられ、シール部材4は2本の端子9と一体に成形されている。ここで、シール部材4は、端子穴20を第1のケース部材2の他方面側12から塞ぐ大きな直方体形状の本体部分41と、この本体部分41の上面から突出する小さな直方体形状の突起部分42とを備えており、シール部材4を第1のケース部材2の他方面側12に重ねた状態で、突起部分42は端子穴20に嵌るようになっている。
また、2本の端子9はいずれもL字形状を有しており、一方の端部がシール部材4の突起部分42から上方に突出し、他方の端部は、シール部材4の本体部分41の側面で突出するようにシール部材4を貫通している。すなわち、2本の端子9は、突起部分42(第1のケース部材2の一方面側11に位置する部分)からシール部材4の厚さ方向に延びる第1の直線部分91と、第1の直線部分91の下端部(シール部材4の厚さ方向の途中位置)で直角に屈曲して第1のケース部材2と第2のケース部材3との間で外側に向けて延びる第2の直線部分92とを備えており、第1の直線部分91の端部がシール部材4の突起部分42から上方に突出し、第2の直線部分92の端部は、シール部材4の本体部分41の側面で突出している。
(組み立て方法)
このようなシール部材4を用いて端子9を引き出しながら、アクチュエータ1を組み立てるにあたっては、図2および図3に示すように、まず、第1のケース部材2の他方面側12にシール部材4を配置し、端子穴20に突起部分42を嵌める。次に、第1のケース部材2に第2のケース部材3を重ねる。その際、第1のケース部材2の円筒部22の外周面にはOリング18を装着しておき、円筒部22を第2のケース部材3の受け部32の内側に嵌める。その結果、Oリング18は、第1のケース部材2の円筒部22の外周面と第2のケース部材3の受け部32の大径部分33の内周面との間で弾性変形し、その形状復帰力で、第1のケース部材2と第2のケース部材3とが重なった状態が保持される。この状態で、第1のケース部材2と第2のケース部材3の平板部30との間にはシール部材4が保持されており、端子9において、第1の直線部分91の端部は第1のケース部材2の一方面側11に位置し、第2の直線部分92の端部は、第1のケース部材2の他方面側12で端子台65の上方に位置する。
また、第1のケース部材2と第2のケース部材3とを重ねる際、図2に示すように、第1のケース部材2の側にガイド部材85、出力軸81、支軸72、ロータ7などを取り付けておくため、Oリング18の形状復帰力で、第1のケース部材2と第2のケース部材3とが重なった状態が保持した際、これの部材についても、第1のケース部材2と第2のケース部材3との間に保持される。
次に、第1のケース部材2のフランジ部21と第2のケース部材3のフランジ部31とが密着するように、矢印Yで示すように、第1のケース部材2に向けて第2のケース部材3を押し付けた後、第1のケース部材2のフランジ部21と第2のケース部材3のフランジ部31とをボルト(図示せず)などで接合する。その結果、シール部材4は、第1のケース部材2と第2のケース部材3との間で弾性変形し、端子9の第2の直線部分92とシール部材4との隙間が塞がれる。また、シール部材4は、端子9の第1の直線部分91との間を塞ぐ方向にも弾性変形する。
次に、第2のケース部材3の小径部分35の周りに電機子6を配置した後、第3のケース部材5を被せ、第3のケース部材5を第2のケース部材3や第1のケース部材2と固着する。次に、端子台65のモータ端子66および端子9にフレキシブルプリント回路基板69を接続すると、アクチュエータ1が完成する。
(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態では、円筒部22および受け部32の軸線方向と直交する方向に延びたフランジ部21、31同士を重ねるだけで、Oリング18は、第1のケース部材2の円筒部22の外周面と受け部32の内周面との間で弾性変形した状態に保持され、第1のケース部材2と第2のケース部材3とをOリング18で仮固定している。このため、第1のケース部材2と第2のケース部材3とを治具などで仮固定する必要がなく、組み立ての作業性が高い。
また、円筒部22の内側にガイド部材85を配置した場合でも、第1のケース部材2、第2のケース部材3およびガイド部材85からなる3つの部材を治具などで仮固定しなくてもOリング18の形状復帰力によって仮固定できるので、組み立ての作業性が高い。しかも、ガイド部材85の固定板部88は、受け部32内側の段部34と円筒部22の端部との間に挟持されているため、第1のケース部材2と第2のケース部材3との間にガイド部材85を保持するために必要なスペースが狭く済み、かつ、第1のケース部材2、第2のケース部材3およびガイド部材85を一括して位置決めすることができる。また、第1のケース部材2および第2のケース部材3をプレス成形品で構成した場合、支軸72の両端部を第1のケース部材2および第2のケース部材3によって支持することは困難であるが、第1のケース部材2と第2のケース部材3との間にガイド部材85を配置すれば、第2のケース部材3の受け部32の底部36とガイド部材85とによって支軸72の両端部を支持することができ、閉鎖空間200にステッピングモータ10のロータ7を配置することができる。
また、第1のケース部材2では、円筒部22が円筒部22の外側を全周で囲むフランジ部21から突出しているため、ガスが通過あるいは滞留する密閉空間100の壁面の全体あるいはその一部を第1のケース部材2のフランジ部21で構成することができる。
さらに、受け部32は、第2のケース部材3において円筒部22と同一方向に突出して円筒部22を内側に受け入れる有底筒部であるため、受け部32を円筒部22と同一方向に突出した構造を採用した場合でも密閉状態を保持できる。すなわち、ロータ7などが配置された閉鎖空間200は、第1のケース部材2と第2のケース部材3との間がOリング18で密封され、かつ、受け部32の底部は閉鎖されているため、ガスなどが漏れることがない。
しかも、受け部32は、第2のケース部材3において円筒部22と同一方向に突出して円筒部22を内側に受け入れているため、第1のケース部材2と第2のケース部材3の間にステッピングモータ10を構成する部品などを配置する大きなスペースが確保することができる。従って、受け部32の内側にロータ7を配置し、受け部32の外側に電機子6を配置でき、このように構成すると、第2のケース部材3の外側から内側に配線を行わなくてもステッピングモータ10を構成できる。それ故、第2のケース部材3の内側と外側との密閉状態を保持したまま、ロータ7の回転を第1のケース部材2の一方面側11に伝達することができる。
さらにまた、端子9は、シール部材4の厚さ方向の途中位置で屈曲して第1のケース部材2と第2のケース部材3との間で延びているため、第1のケース部材2と第2のケース部材3との間ではシール部材4を押し付ける方向と交差している。従って、第1のケース部材2と第2のケース部材3との間でシール部材4を押し付けて弾性変形させると、シール部材4が弾性変形する方向は、端子9の周りを塞ぐ方向と一致するため、シール性が高い。従って、第1のケース部材2の一方面側11をガスが充満する密閉空間100とした状態で、密閉空間100と外部との間で端子9を介して通電することができ、その場合でも、第1のケース部材2の一方面側11から端子9とシール部材4との隙間を経て第1のケース部材2の他方面側12にガスなどが漏れることがない。また、シール部材4は、ゴム製であり、端子9と一体成形されているので、端子9が途中で屈曲している場合でも、端子9がシール部材4を貫通している構造を容易に構成することができる。また、第1のケース部材2および第2のケース部材3は、シール部材4と当接する部分が板状であるため、端子9の第2の直線部分92を広い領域にわたって塞ぐ状態にシール部材4を弾性変形させることができる。
(その他の実施の形態)
上記形態では、出力軸81がロータ7の回転に伴って直線運動を行うように構成されていたが、ロータ7の回転により、出力軸81が回転するアクチュエータ1に本発明を適用してもよい。また、上記形態では、第1のケース部材2の一方面側11は、ガスが充満する密閉空間100とした例を説明したが、密閉空間100が液体が充満する場合に本発明を適用することができる。
(a)、(b)は各々、本発明を適用したアクチュエータの斜視図、およびこのアクチュエータからケース、ステータ、パッキンなどを外した状態を示す斜視図である。 図1に示すアクチュエータの分解斜視図である。 図1に示すアクチュエータの断面図である。 従来の端子引き出し構造を示す説明図である。
符号の説明
1 アクチュエータ
2 第1のケース部材
3 第2のケース部材
4 シール部材
5 第3のケース部材
6 電機子
7 ロータ
9 端子
10 ステッピングモータ
11 仕切り板の一方面側
12 仕切り板の他方面側
15 ケース体
18 Oリング
21 第1のケース部材のフランジ部(第1のフランジ部/第1の固定部)
22 第1のケース部材の円筒部
29 出力用開口部
30 第2のケース部材の平板部
31 第2のケース部材のフランジ部(第2のフランジ部/第2の固定部)
32 第2のケース部材の受け部
84 出力軸(出力部材)
85 ガイド部材(円筒体)
200 閉鎖空間

Claims (9)

  1. 第1のケース部材と第2のケース部材との間にOリングを挟んで当該Oリングの内側を閉鎖空間とするケース体において、
    前記第1のケース部材は、前記第2のケース部材の側に突出する筒部を備え、
    前記第2のケース部材は、前記筒部を内側に受け入れる受け部を備え、
    前記Oリングは、前記筒部の外周面に装着されて当該筒部の外周面と前記受け部の内周面との間で弾性変形していることを特徴とするケース体。
  2. 請求項1において、
    前記第1のケース部材は、前記筒部の外側に第1の固定部を備え、
    前記第2のケース部材は、前記受け部の外側に第2の固定部を備え、
    前記第1の固定部と前記第2の固定部は、互いに重なった状態でケース体が固定される際のケース体側固定部を構成していることを特徴とするケース体。
  3. 請求項2において、
    前記第1の固定部は、前記筒部の外側で当該筒部の軸線方向と直交する方向に延びた第1のフランジ部として構成され、
    前記第2の固定部は、前記受け部の外側で前記軸線方向と直交する方向に延びた第2のフランジ部として構成され、
    前記第1のフランジ部と前記第2のフランジ部は、前記軸線方向で重なった状態で前記ケース体側固定部を構成していることを特徴とするケース体。
  4. 請求項1ないし3のいずれかにおいて、
    前記受け部は、前記第2のケース部材において前記筒部と同一方向に突出して当該筒部を内側に受け入れる有底筒部であることを特徴とするケース体。
  5. 請求項4において、
    前記筒部の内側には、前記第1のケース部材と前記第2のケース部材との間に挟持された固定板部を基端側に備えた円筒体が配置されていることを特徴とするケース体。
  6. 請求項5において、
    前記受け部は内側に段部を備え、
    前記固定板部は、前記段部と前記筒部の端部との間に挟持されていることを特徴とするケース体。
  7. 請求項5または6に規定するケース体を備えたアクチュエータであって、
    前記受け部の外側には、ステータコイルを備えた電機子が配置され、
    前記受け部の内側には、前記電機子とモータを構成するロータが配置され、
    前記ロータの回転中心軸は、一方端が前記受け部の底部に支持され、他方端は前記円筒体に形成された支持部に支持されていることを特徴とするアクチュエータ。
  8. 請求項7において、
    前記円筒体の内側には、前記モータのピニオンと噛み合う出力部材が軸線方向に移動可能に配置され、
    前記出力部材と前記円筒体との間には、当該出力部材の回転を阻止する第1の回転阻止部が形成され、
    前記出力部材は、前記ロータの回転に伴って軸線方向への直線運動を行うことを特徴とするアクチュエータ。
  9. 請求項8において、
    前記円筒体と前記第1のケース部材との間には、当該円筒体の回転を阻止する第2の回転阻止部が形成されていることを特徴とするアクチュエータ。
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