JP2009127742A - Linear motor - Google Patents

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Katsuhiko Hayashi
勝彦 林
Kazunori Nishikawa
和憲 西川
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Nidec Sankyo Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a linear motor using a feed screw for actualizing stable linear drive of a movable body having a long stroke. <P>SOLUTION: In the linear motor 1, the feed screw 6 is rotatably held at both ends by a case 2 and the inclination of the feed screw 6 is suppressed. The movable body 7 is mounted on the feed screw 6. The movable body 7 has a carriage 5 engaging with the feed screw 6 inside the case 2, three connection shafts 4 extending from the carriage 5 and passing through the case 2, and an output member 3 connected to the three connection shafts 4 outside the case 2. A motor 9 and the feed screw 6 are mechanistically connected to each other via a transmission mechanism 10 consisting of a belt mechanism. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、可動体を直線駆動させるための直線駆動装置に関するものである。   The present invention relates to a linear drive device for linearly driving a movable body.

弁体などを直線駆動させるための直線駆動装置としては、モータの回転軸の自由端側に送りねじ(リードスクリュー)を構成する一方、送りねじを可動体の雌ねじ部に螺合させた構成が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2006−234033号公報
As a linear drive device for linearly driving a valve body or the like, a configuration in which a feed screw (lead screw) is formed on the free end side of a rotating shaft of a motor and a feed screw is screwed into a female screw portion of a movable body. It has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
JP 2006-234033 A

しかしながら、特許文献1に記載の直線駆動装置では、回転軸の基端側は軸受によって支持されているが、回転軸において送りねじが形成された先端側は自由端となっているため、弁体のストロークを大きくするために送りねじを長くすると、送りねじ(回転軸)が傾きやすく、弁体の動作が安定しないという問題点があった。   However, in the linear drive device described in Patent Document 1, the base end side of the rotating shaft is supported by a bearing, but the distal end side where the feed screw is formed on the rotating shaft is a free end. If the feed screw is lengthened in order to increase the stroke, the feed screw (rotary shaft) tends to tilt, and the operation of the valve body is not stable.

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、送りねじによって可動体を直線駆動するにあたって、可動体のストロークが長い場合でも、可動体を安定して駆動することのできる直線駆動装置を提供することにある。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a linear drive device that can stably drive a movable body even when the stroke of the movable body is long when the movable body is linearly driven by a feed screw. There is to do.

上記課題を解決するために、モータと、当該モータの回転駆動に基づいて軸線周りに回転する送りねじと、該送りねじに係合し、当該送りねじの回転に基づいて直線駆動される可動体と、前記送りねじが回転した際の前記可動体の伴周りを阻止する伴周り阻止機構と、を有する直線駆動装置において、前記モータ、前記送りねじ、および前記伴周り阻止機構を内部に収容するケースを有し、前記送りねじの両端は各々、前記ケースによって回転自在に保持され、前記可動体は、前記ケース内で前記送りねじに係合して前記送りねじ上を直線移動するキャリッジと、該キャリッジから前記第2対向部を貫通して前記ケースの外側まで延びた連結部材と、前記ケースの外側で前記連結部材に連結された出力部材と、を備えていることを特徴とする。   In order to solve the above problems, a motor, a feed screw that rotates about an axis based on the rotational drive of the motor, a movable body that engages with the feed screw and is linearly driven based on the rotation of the feed screw And a follow-up blocking mechanism for blocking the surrounding of the movable body when the feed screw rotates, and the motor, the feed screw, and the follow-up blocking mechanism are housed inside A carriage that has a case, both ends of the feed screw are rotatably held by the case, and the movable body engages with the feed screw in the case and moves linearly on the feed screw; A connecting member extending from the carriage to the outside of the case through the second facing portion; and an output member connected to the connecting member on the outside of the case.

本発明では、ケース内にモータ、送りねじ、キャリッジ、伴周り阻止機構等の駆動機構を収容し、連結部材を介してケース外にある出力部材を直線駆動するため、塵やごみ、あるいは水滴などが飛散する環境下で直線駆動装置を使用しても、駆動機構がこれらによって汚染されにくい。それ故、駆動機構に不具合が発生するのを防止することができる。また、モータの高速回転により発生した粉塵等がケース外に飛散することもない。さらに、送りねじによって可動体を直線駆動するにあたって、ケースによって送りねじの両端を回転自在に保持しているため、送りねじを長くして可動体のストロークを長く設定した場合において、キャリッジが送りねじ上のいずれの位置にあっても、送りねじに傾きや振れが発生しない。それ故、キャリッジおよび出力部材を安定して動作させることができる。さらにまた、ケースによって送りねじの両端を回転自在に保持しているため、送りねじを長くできるとともに、送りねじの長さ方向の途中部分に配置する部材を最小限に止めることができるので、送りねじの長さ方向の略全体をキャリッジの移動範囲として利用でき、可動体のストロークを長く設定するのが容易である。   In the present invention, a drive mechanism such as a motor, a feed screw, a carriage, and a follow-up prevention mechanism is housed in the case, and the output member outside the case is linearly driven via the connecting member, so that dust, dirt, water droplets, etc. Even if the linear drive device is used in an environment where the air scatters, the drive mechanism is not easily contaminated by these. Therefore, it is possible to prevent a problem from occurring in the drive mechanism. Moreover, dust generated by high-speed rotation of the motor is not scattered outside the case. Furthermore, when the movable body is linearly driven by the feed screw, both ends of the feed screw are rotatably held by the case. Therefore, when the feed screw is lengthened and the stroke of the movable body is set long, the carriage is fed by the feed screw. In any of the above positions, the lead screw does not tilt or shake. Therefore, the carriage and the output member can be stably operated. Furthermore, since both ends of the feed screw are rotatably held by the case, the feed screw can be lengthened, and the members disposed in the middle part of the feed screw in the length direction can be minimized, so Almost the entire screw length direction can be used as the carriage movement range, and the stroke of the movable body can be easily set longer.

本発明において、前記連結部材は、例えば、3本以上の軸体により構成することができる。このように構成すると、キャリッジと出力部材を強固に連結できるので、出力部材の傾きを防止することができ、出力部材の動作を安定させることができる。   In this invention, the said connection member can be comprised by 3 or more shaft bodies, for example. If comprised in this way, since a carriage and an output member can be connected firmly, the inclination of an output member can be prevented and operation | movement of an output member can be stabilized.

本発明において、前記連結部材は、前記送りねじを周りで囲む位置において当該送りねじの中心軸線に平行に延びた3本以上の軸体であることが好ましい。このように構成すると、キャリッジと出力部材がそれぞれ少なくとも3点で支持されるので、出力部材の傾きを確実に防止することができ、出力部材の動作を安定させることができる。また、送りねじの中心軸線周りのねじり力に対する可動体のねじり剛性を高めることができるので、可動体にねじり力が加えられた場合の出力部材の位置ズレを抑制することができるとともに、可動体の変形や破損を防止することができる。   In this invention, it is preferable that the said connection member is three or more shaft bodies extended in parallel with the center axis line of the said feed screw in the position surrounding the said feed screw. If comprised in this way, since a carriage and an output member are each supported by at least 3 points | pieces, the inclination of an output member can be prevented reliably and operation | movement of an output member can be stabilized. In addition, since the torsional rigidity of the movable body with respect to the torsional force around the central axis of the feed screw can be increased, the displacement of the output member when the torsional force is applied to the movable body can be suppressed, and the movable body Can be prevented from being deformed or damaged.

この場合、前記ケースにおいて前記連結部材が貫通する部分は、前記連結部材の外周と摺動部分を構成する貫通穴になっており、前記ケースの内部と外部は、前記貫通穴を形成する面を除き密閉されていることが好ましい。このように構成すると、ケースにおいて連結部材が貫通している側からケース内に塵やごみ、あるいは水滴などが侵入した場合に、侵入した塵等がケースの外部に飛散することを防止することができる。   In this case, a portion of the case through which the connecting member penetrates is a through hole that forms a sliding portion with an outer periphery of the connecting member, and the inside and the outside of the case have a surface that forms the through hole. Except for being sealed, it is preferable. With this configuration, when dust, dirt, water droplets, or the like enter the case from the side through which the connecting member passes, it is possible to prevent the intruding dust from scattering outside the case. it can.

本発明において、前記モータの回転軸の回転を前記送りねじに伝達する伝動機構を備え、当該伝動機構は、前記モータの回転軸に取り付けられた駆動プーリと、前記送りねじに取り付けられた従動プーリと、前記駆動プーリおよび前記従動プーリに架けられたベルトと、を備えていることが好ましい。伝動機構としてベルト機構を用いると、モータ側の振動が送りねじ側に伝達されるのを抑制することができるので、送りねじの振動を抑制することができる。よって、キャリッジおよび出力部材の動作を安定させることができる。   In the present invention, a transmission mechanism that transmits the rotation of the rotation shaft of the motor to the feed screw is provided, and the transmission mechanism includes a drive pulley attached to the rotation shaft of the motor and a driven pulley attached to the feed screw. And a belt hung on the drive pulley and the driven pulley. When a belt mechanism is used as the transmission mechanism, it is possible to suppress the vibration on the motor side from being transmitted to the feed screw side, so that the vibration of the feed screw can be suppressed. Therefore, the operations of the carriage and the output member can be stabilized.

本発明において、前記可動体の位置を検出する位置検出手段、および前記送りねじの回転量を検出する回転検出手段の少なくとも一方を備えていることが好ましい。このように構成すると、出力部材の位置情報を取得することができ、出力部材の原点を検出することができる。また、出力部材の位置や送りねじの回転量に基づいて送りねじの回転速度を算出することができるので、出力部材の位置に応じて送りねじの回転速度を変化させることができる。   In the present invention, it is preferable to include at least one of position detection means for detecting the position of the movable body and rotation detection means for detecting the rotation amount of the feed screw. If comprised in this way, the positional information on an output member can be acquired and the origin of an output member can be detected. Further, since the rotation speed of the feed screw can be calculated based on the position of the output member and the rotation amount of the feed screw, the rotation speed of the feed screw can be changed according to the position of the output member.

本発明を適用した直線駆動装置では、ケースによって送りねじの両端を回転自在に保持しているため、送りねじを長くして可動体のストロークを長く設定した場合において、キャリッジが送りねじ上のいずれの位置にあっても、送りねじに傾きや振れが発生しない。それ故、キャリッジおよび出力部材を安定して動作させることができる。さらにまた、ケースによって送りねじの両端を回転自在に保持しているため、送りねじを長くできるとともに、送りねじの長さ方向の途中部分に配置する部材を最小限に止めることができるので、送りねじの長さ方向の略全体をキャリッジの移動範囲として利用でき、可動体のストロークを長く設定するのが容易である。   In the linear drive device to which the present invention is applied, both ends of the feed screw are rotatably held by the case. Therefore, when the feed screw is lengthened and the stroke of the movable body is set to be long, the carriage is not positioned on the feed screw. Even if it is in the position, the feed screw will not tilt or shake. Therefore, the carriage and the output member can be stably operated. Furthermore, since both ends of the feed screw are rotatably held by the case, the feed screw can be lengthened, and the members disposed in the middle part of the feed screw in the length direction can be minimized, so Almost the entire screw length direction can be used as the carriage movement range, and the stroke of the movable body can be easily set longer.

以下に、図面を参照して、本発明を適用した直線駆動装置の一実施形態について説明する。   Hereinafter, an embodiment of a linear drive device to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings.

(直線駆動装置の全体構成)
図1(a)、(b)は、本発明を適用した直線駆動装置の駆動機構の要部の平面図、および当該直線駆動装置の縦断面図である。図2は、図1に示す直線駆動装置において可動体が上方に移動した様子を示す説明図である。図3は、図1に示す直線駆動装置からケースを省略した様子を示す斜視図である。
(Overall configuration of linear drive device)
1A and 1B are a plan view of a main part of a drive mechanism of a linear drive device to which the present invention is applied, and a longitudinal sectional view of the linear drive device. FIG. 2 is an explanatory diagram showing a state in which the movable body has moved upward in the linear drive device shown in FIG. FIG. 3 is a perspective view showing a state in which the case is omitted from the linear drive device shown in FIG.

図1(a)、(b)および図2において、本発明を適用した直線駆動装置1は、モータ9と、このモータ9の回転駆動に基づいて軸線L(中心軸線)周りに回転する送りねじ6と、送りねじ6の回転に基づいて直線駆動される可動体7とを有している。   1A, 1B, and 2, a linear drive device 1 to which the present invention is applied includes a motor 9 and a feed screw that rotates around an axis L (center axis) based on the rotational drive of the motor 9. 6 and a movable body 7 that is linearly driven based on the rotation of the feed screw 6.

可動体7は、送りねじ6に係合して送りねじ6上を直線移動するキャリッジ5と、キャリッジ5から上方に延びた3本の連結軸4と、3本の連結軸4の先端部に連結された円板状の出力部材3とを備えている。   The movable body 7 is engaged with the feed screw 6 to move linearly on the feed screw 6, the three connecting shafts 4 extending upward from the carriage 5, and the distal ends of the three connecting shafts 4. And a connected disk-shaped output member 3.

本形態において、モータ9、送りねじ6、キャリッジ5などはケース2の内部に収容されており、出力部材3および連結軸4の先端側(連結軸4の出力部材3側)のみがケース2の外部に配置されている。詳しくは後述するが、送りねじ6は、ケース2において相対向する部分(上面部および底面部)に対して両端が回転自在に保持されている。また、ケース2の内部には、送りねじ6に平行に回転阻止軸80が配置されており、この回転阻止軸80の両端もケース2において相対向する部分(上面部および底面部)に保持されている。   In this embodiment, the motor 9, the feed screw 6, the carriage 5 and the like are accommodated in the case 2, and only the output member 3 and the distal end side of the connecting shaft 4 (on the output member 3 side of the connecting shaft 4) Located outside. As will be described in detail later, both ends of the feed screw 6 are rotatably held with respect to opposing portions (upper surface portion and bottom surface portion) in the case 2. In addition, a rotation prevention shaft 80 is disposed inside the case 2 in parallel with the feed screw 6, and both ends of the rotation prevention shaft 80 are also held by opposing portions (upper surface portion and bottom surface portion) in the case 2. ing.

図3に示すように、キャリッジ5は略二等辺三角形の平面形状を有しており、二等辺三角形の底辺寄りの位置に形成されたねじ穴5aに送りねじ6が螺合されている。本形態において、3本の連結軸4は、送りねじ6(ねじ穴5a)を周りで囲む三角形の頂点に相当する位置で送りねじ6の軸線Lに平行に延びている。本形態では、ねじ穴5aは、連結軸4が配置されている位置を頂点とする正三角形の重心に相当する位置に形成されているため、連結軸4は、送りねじ6を中心として周方向に120度ずつ回転した位置に配置されている。   As shown in FIG. 3, the carriage 5 has a substantially isosceles triangular planar shape, and a feed screw 6 is screwed into a screw hole 5a formed at a position near the bottom of the isosceles triangle. In this embodiment, the three connecting shafts 4 extend in parallel to the axis L of the feed screw 6 at a position corresponding to the apex of a triangle surrounding the feed screw 6 (screw hole 5a). In this embodiment, the screw hole 5a is formed at a position corresponding to the center of gravity of an equilateral triangle whose apex is the position where the connecting shaft 4 is arranged. Are arranged at positions rotated 120 degrees each.

また、キャリッジ5の頂部付近には回転阻止軸80が挿通されたガイド穴5bが形成されており、かかるガイド穴5bおよび回転阻止軸80によって、送りねじ6が回転した際、可動体(キャリッジ)の伴周りを阻止するための伴周り阻止機構8が構成されている。従って、送りねじ6が回転すると、可動体7は、回転阻止軸80によって軸線L方向に案内されながら送りねじ6上を軸線L方向に移動する。   A guide hole 5b through which the rotation prevention shaft 80 is inserted is formed near the top of the carriage 5. When the feed screw 6 is rotated by the guide hole 5b and the rotation prevention shaft 80, a movable body (carriage) is formed. A companion block mechanism 8 for blocking the companion is configured. Accordingly, when the feed screw 6 rotates, the movable body 7 moves on the feed screw 6 in the axis L direction while being guided in the axis L direction by the rotation prevention shaft 80.

図1(a)、(b)、図2、および図3に示すように、ケース2の内部には、送りねじ6を回転駆動させるためのモータ9および伝動機構10が収納されている。モータ9には、ブラシ付DCモータ、ブラシレスDCモータ、ステッピングモータ等の各種モータを用いることができる。本形態では、送りねじ6におけるリード角を大きくした分、大きなトルクを必要とするので、モータ9としては、ブラシ付DCモータが用いられている。   As shown in FIGS. 1A, 1 </ b> B, 2, and 3, a motor 9 and a transmission mechanism 10 for rotating the feed screw 6 are accommodated in the case 2. Various motors such as a brushed DC motor, a brushless DC motor, and a stepping motor can be used for the motor 9. In this embodiment, since a large torque is required as the lead angle of the feed screw 6 is increased, a DC motor with a brush is used as the motor 9.

伝動機構10は、モータ9の回転軸9aに装着された駆動プーリ10aと、送りねじ6の基端部に装着された従動プーリ10bと、駆動プーリ10aおよび従動プーリ10bに架けられた無端のベルト10cとを有しており、この伝動機構10を介して、モータ9の回転軸9aの回転が送りねじ6に伝達される。ベルト10cとしてはタイミングベルトが用いられている。   The transmission mechanism 10 includes a drive pulley 10a attached to the rotating shaft 9a of the motor 9, a driven pulley 10b attached to the proximal end portion of the feed screw 6, and an endless belt spanned between the drive pulley 10a and the driven pulley 10b. 10 c, and the rotation of the rotating shaft 9 a of the motor 9 is transmitted to the feed screw 6 through the transmission mechanism 10. A timing belt is used as the belt 10c.

(検出手段の構成)
送りねじ6の基端側(下端側)において、従動プーリ10bには周方向に90度ずつ回転した位置に4個の直方体状のマグネット111が固着されている一方、ケース2内に固定された基板113には、ホール素子および信号処理ICを備えたホールICからなる回転検出センサ112が実装されており、マグネット111および回転検出センサ112によって、送りねじ6の回転数(回転量)、および回転方向を検出する回転検出装置11(回転検出手段)が構成されている。回転検出装置11としては、ロータリエンコーダなどの他のセンサを用いて回転検出を行ってもよい。また、回転検出センサ112の位置は、送りねじ6の回転を検出可能な位置であればどのような位置でもよい。また、モータ9の回転軸9aあるいは送りねじ6自身にマグネット111を搭載し、その検出値と伝動機構10の減速比に基づいて送りねじ6の回転数および回転方向を算出してもよい。
(Configuration of detection means)
On the base end side (lower end side) of the feed screw 6, four rectangular magnets 111 are fixed to the driven pulley 10 b at positions rotated by 90 degrees in the circumferential direction, while being fixed in the case 2. A rotation detection sensor 112 including a Hall IC including a Hall element and a signal processing IC is mounted on the substrate 113. The rotation speed (rotation amount) and rotation of the feed screw 6 are rotated by the magnet 111 and the rotation detection sensor 112. A rotation detection device 11 (rotation detection means) that detects a direction is configured. As the rotation detection device 11, rotation detection may be performed using another sensor such as a rotary encoder. Further, the position of the rotation detection sensor 112 may be any position as long as the rotation of the feed screw 6 can be detected. Alternatively, the magnet 111 may be mounted on the rotating shaft 9a of the motor 9 or the feed screw 6 itself, and the rotation speed and rotation direction of the feed screw 6 may be calculated based on the detected value and the reduction ratio of the transmission mechanism 10.

キャリッジ5の上面には、マグネット121が搭載されている一方、ケース2内に固定された基板123には、ホール素子などを備えた磁気センサ122が実装されており、マグネット121および磁気センサ121によって、キャリッジ5の位置を介して可動体7の位置を検出する位置検出装置12が構成されている。従って、可動体7が最も下端側に到達したか否かを検出することができる。なお、位置検出装置12としては、接触型のセンサやフォトセンサなどを用いることもできる。また、モータ9の負荷検出により、可動体7が最も下端側に到達したことを検出することも可能である。   A magnet 121 is mounted on the upper surface of the carriage 5, and a magnetic sensor 122 including a hall element is mounted on a substrate 123 fixed in the case 2. A position detection device 12 for detecting the position of the movable body 7 via the position of the carriage 5 is configured. Therefore, it is possible to detect whether or not the movable body 7 has reached the lowermost side. In addition, as the position detection apparatus 12, a contact-type sensor, a photo sensor, etc. can also be used. Further, it is also possible to detect that the movable body 7 has reached the lowermost end by detecting the load of the motor 9.

(ケースの構成)
本形態おいて、ケース2は、下ケース21および上ケース22を備えている。上ケース22は、両端が開口する円筒体22aの上部開口をプレート23で閉鎖した形状を有しており、円筒体22aの下端にはフランジ22cが形成されている。
(Case structure)
In this embodiment, the case 2 includes a lower case 21 and an upper case 22. The upper case 22 has a shape in which an upper opening of a cylindrical body 22a that opens at both ends is closed by a plate 23, and a flange 22c is formed at the lower end of the cylindrical body 22a.

プレート23の中央部分は上方に向けて凹む有底の円形凹部23aが形成されており、かかる円形凹部23aによって、送りねじ6の上端部に形成されている細径部6aを回転可能に支持する軸受が構成されている。プレート23において、円形凹部23aの周りには、連結軸4が貫通する3つの貫通穴23dが形成されている。ここで、3つの貫通穴23dは各々、連結軸4の外周面との摺動部分を構成している。このため、プレート23は、摺動性に優れた樹脂により構成されている。なお、プレート23において、連結軸4が貫通する部分については、摺動性およびシール性に優れた軸受部材を設けてもよい。   A centered portion of the plate 23 is formed with a bottomed circular concave portion 23a that is recessed upward. The circular concave portion 23a rotatably supports the small diameter portion 6a formed at the upper end portion of the feed screw 6. A bearing is constructed. In the plate 23, three through holes 23d through which the connecting shaft 4 passes are formed around the circular recess 23a. Here, each of the three through holes 23 d constitutes a sliding portion with the outer peripheral surface of the connecting shaft 4. For this reason, the plate 23 is comprised with resin excellent in slidability. In the plate 23, a bearing member having excellent slidability and sealability may be provided at a portion through which the connecting shaft 4 passes.

下ケース21は、上ケース22よりもやや大きな外径寸法の有底の円筒体であり、底部には、下方に凹む凹部21fが形成されている。下ケース21の上端には、フランジ22cと重なるフランジ21cが形成されている。フランジ21cには、上ケース22のフランジ22cと重なる3箇所に穴21aを備えたボス部21bが形成されており、かかる穴21aにタッピングネジ24を止めることにより、上ケース22と下ケース21とが連結されている。   The lower case 21 is a bottomed cylindrical body having an outer diameter slightly larger than that of the upper case 22, and a concave portion 21f that is recessed downward is formed at the bottom. At the upper end of the lower case 21, a flange 21c that overlaps the flange 22c is formed. The flange 21c is formed with boss portions 21b provided with holes 21a at three positions overlapping the flange 22c of the upper case 22, and the upper case 22 and the lower case 21 are secured by stopping the tapping screws 24 in the holes 21a. Are connected.

上ケース22のフランジ部22cには、取付穴22dが3箇所に形成されている。また、下ケース21には、取付穴22dと重なる位置に、取付穴21dが形成されている。かかる取付穴21d,22dによって、直線駆動装置1を、図1(b)に一点鎖線で示す隔壁19に取り付けることができる。従って、隔壁19で区画された2つ空間のうち、第1空間19aからモータ9への給電を行なう一方、第1空間19aと異なる雰囲気の第2空間19bにおいて、出力部材3による各種作業を行なうことができる。   The flange 22c of the upper case 22 has three mounting holes 22d. The lower case 21 has a mounting hole 21d at a position overlapping the mounting hole 22d. The linear drive device 1 can be attached to the partition wall 19 indicated by a one-dot chain line in FIG. 1B by the attachment holes 21d and 22d. Therefore, power is supplied from the first space 19a to the motor 9 among the two spaces partitioned by the partition wall 19, while various operations by the output member 3 are performed in the second space 19b having an atmosphere different from that of the first space 19a. be able to.

このように形成したケース2の内部において、下ケース21の底側には、モータ取付板90がねじなどで固定されており、モータ取付板90には、回転軸9aを下向きにしてモータ9が取り付けられている。ここで、モータ9に対する給電は外部から行なわれるため、モータ9に対する給電用のフレキシブル基板などの給電部材(図示せず)は、下ケース21を貫通して引き出されているが、かかる給電部材がケース2を貫通する箇所はポッティング樹脂などにより封止されている。   In the case 2 thus formed, a motor mounting plate 90 is fixed to the bottom side of the lower case 21 with screws or the like, and the motor 9 is mounted on the motor mounting plate 90 with the rotary shaft 9a facing downward. It is attached. Here, since power supply to the motor 9 is performed from the outside, a power supply member (not shown) such as a flexible substrate for power supply to the motor 9 is drawn out through the lower case 21. A portion that penetrates the case 2 is sealed with potting resin or the like.

また、下ケース21の底側において、凹部21fの内部には環状突起21gが形成されており、この環状突起21gの内側には、ボールベアリング14の外輪141が固定されている。また、従動プーリ10bの下端側円筒部の外側にはボールベアリング14の内輪142が固定されており、かかるボールベアリング14によって、送りねじ6は、ケース2の底面側に回転可能に支持されている。   Further, on the bottom side of the lower case 21, an annular protrusion 21g is formed inside the recess 21f, and the outer ring 141 of the ball bearing 14 is fixed inside the annular protrusion 21g. An inner ring 142 of a ball bearing 14 is fixed to the outside of the lower end side cylindrical portion of the driven pulley 10b, and the feed screw 6 is rotatably supported on the bottom surface side of the case 2 by the ball bearing 14. .

このようにして、送りねじ6の両端は各々、ケース2において相対向する部分に回転自在に保持されている。また、ケース2では、送りねじ6の両端を下ケース21の内部に配置されたボールベアリング14および上ケース22に形成された有底の円形凹部23aで保持しているので、ケース2において送りねじ6の両端を保持する箇所には貫通する箇所がない。従って、ケース2の内部は、3つの貫通穴23dが形成されたプレート23の部分を除いて密閉されており、ケース2の内部空間によって第1空間19aと第2空間19bが連通することがなく、第1空間19aと第2空間19bが密閉状態にある。   In this manner, both ends of the feed screw 6 are rotatably held by the opposing portions of the case 2. In the case 2, both ends of the feed screw 6 are held by the ball bearing 14 disposed inside the lower case 21 and the bottomed circular recess 23 a formed in the upper case 22. There is no portion that penetrates the portion that holds both ends of 6. Accordingly, the inside of the case 2 is sealed except for the portion of the plate 23 in which the three through holes 23d are formed, and the first space 19a and the second space 19b are not communicated by the internal space of the case 2. The first space 19a and the second space 19b are in a sealed state.

(直線駆動装置の動作)
直線駆動装置1は、上記各構成により、以下のように作動する。まず、モータ9に外部の駆動装置から所定の駆動信号を印加することにより、モータ9が回転する。モータ9の回転は、伝動機構10を介して送りねじ6に伝達される。そして、送りねじ6の回転に基づいてキャリッジ5が送りねじ6の軸線L方向に直線移動する。キャリッジ5は連結軸4を介して出力部材3と一体に固定されているので、キャリッジ5と出力部材3は一体になって作動する。よって、キャリッジ5の直線移動に基づき、ケース2の外部において出力部材3が直線移動する。
(Operation of linear drive)
The linear drive device 1 operates as follows by the above-described configurations. First, by applying a predetermined drive signal to the motor 9 from an external drive device, the motor 9 rotates. The rotation of the motor 9 is transmitted to the feed screw 6 through the transmission mechanism 10. Then, the carriage 5 linearly moves in the direction of the axis L of the feed screw 6 based on the rotation of the feed screw 6. Since the carriage 5 is fixed integrally with the output member 3 via the connecting shaft 4, the carriage 5 and the output member 3 operate integrally. Therefore, the output member 3 moves linearly outside the case 2 based on the linear movement of the carriage 5.

その間、直線駆動装置1では、回転検出装置11および位置検出装置12からの出力に基づいて、送りねじ6の回転数およびキャリッジ5の位置が検出され、かかる検出結果に基づいて、出力部材3の位置を検出することができる。よって、モータ9の回転方向、回転速度、回転量を適宜制御することにより、出力部材3をストローク内の所望の位置に所望のタイミングで移動させることができる。また、送りねじ6の下死点(送りねじ6の下端側)付近M、および上死点(送りねじ6の上端側)付近ではキャリッジ5を低速で駆動し、その中間領域ではキャリッジ5を高速で駆動するなどの制御を行なうこともできる。   Meanwhile, in the linear drive device 1, the rotational speed of the feed screw 6 and the position of the carriage 5 are detected based on outputs from the rotation detection device 11 and the position detection device 12, and based on the detection result, the output member 3. The position can be detected. Therefore, the output member 3 can be moved to a desired position in the stroke at a desired timing by appropriately controlling the rotation direction, rotation speed, and rotation amount of the motor 9. Further, the carriage 5 is driven at a low speed near the bottom dead center (the lower end side of the feed screw 6) M and near the top dead center (the upper end side of the feed screw 6), and the carriage 5 is driven at a high speed in the intermediate region. It is also possible to perform control such as driving with.

(本実施形態の主な効果)
以上説明したように、本形態の直線駆動装置1では、送りねじ6によって可動体7を直線駆動するにあたって、ケース2によって送りねじ6の両端を回転自在に保持しているため、送りねじ6を長くして可動体7のストロークを長く設定した場合において、キャリッジ5が送りねじ6上のいずれの位置にあっても、送りねじ6に傾きや振れが発生しない。それ故、キャリッジ5および出力部材3を安定して動作させることができる。
(Main effects of this embodiment)
As described above, in the linear drive device 1 of this embodiment, when the movable body 7 is linearly driven by the feed screw 6, both ends of the feed screw 6 are rotatably held by the case 2. When the stroke of the movable body 7 is set to be long and the carriage 5 is located at any position on the feed screw 6, the feed screw 6 is not inclined or shaken. Therefore, the carriage 5 and the output member 3 can be stably operated.

また、ケース2によって送りねじ6の両端を回転自在に保持しているため、送りねじ6を長くできるとともに、送りねじ6の長さ方向の途中部分に配置する部材を最小限に止めることができるので、送りねじ6の長さ方向の略全体をキャリッジ5の移動範囲として利用でき、可動体7のストロークを長く設定するのが容易である。   In addition, since both ends of the feed screw 6 are rotatably held by the case 2, the feed screw 6 can be lengthened, and members disposed in the middle portion of the feed screw 6 in the length direction can be minimized. Therefore, substantially the entire length of the feed screw 6 can be used as the movement range of the carriage 5 and the stroke of the movable body 7 can be easily set long.

また、キャリッジ5と出力部材3とを3本の連結軸4により連結しているので、出力部材3の傾きを防止することができる。しかも、連結軸4は、送りねじ6を周りで囲む位置において送りねじ6の軸線Lに平行に3本、配置されている。このため、キャリッジ5と出力部材3がそれぞれ3点で支持されるので、出力部材3の傾きを確実に防止することができ、出力部材3の動作を安定させることができる。また、送りねじ6の軸線L周りのねじり力に対する可動体7のねじり剛性を高めることができるので、可動体7にねじり力が加えられた場合の出力部材3の位置ズレを抑制することができるとともに、可動体7の変形や破損を防止することができる。   Further, since the carriage 5 and the output member 3 are connected by the three connecting shafts 4, it is possible to prevent the output member 3 from being inclined. Moreover, three connecting shafts 4 are arranged in parallel with the axis L of the feed screw 6 at positions surrounding the feed screw 6. For this reason, since the carriage 5 and the output member 3 are supported at three points, the inclination of the output member 3 can be reliably prevented, and the operation of the output member 3 can be stabilized. In addition, since the torsional rigidity of the movable body 7 with respect to the torsional force around the axis L of the feed screw 6 can be increased, the displacement of the output member 3 when the torsional force is applied to the movable body 7 can be suppressed. At the same time, the deformation and breakage of the movable body 7 can be prevented.

また、モータ9と送りねじ6とを機構的に接続する伝動機構10にベルト機構を採用したため、モータ9側の振動が送りねじ6側に伝達されるのを抑制することができる。従って、キャリッジ5および出力部材3の動作を安定させることができる。   In addition, since the belt mechanism is adopted as the transmission mechanism 10 that mechanically connects the motor 9 and the feed screw 6, it is possible to suppress the vibration on the motor 9 side from being transmitted to the feed screw 6 side. Therefore, the operations of the carriage 5 and the output member 3 can be stabilized.

さらに、回転検出装置11および位置検出装置12からの出力に基づいて、可動体7の位置情報を取得することができるので、キャリッジ5(出力部材3)の原点を確実に検出することができる。また、可動体7の位置情報を取得することができるので、キャリッジ5(出力部材3)に応じて駆動速度を変更するなどの制御も可能であるので、直線駆動装置1の用途に応じて、出力部材3を最適な条件で駆動することができる。   Furthermore, since the position information of the movable body 7 can be acquired based on the outputs from the rotation detection device 11 and the position detection device 12, the origin of the carriage 5 (output member 3) can be reliably detected. Further, since the position information of the movable body 7 can be acquired, control such as changing the driving speed according to the carriage 5 (the output member 3) is also possible. Therefore, depending on the use of the linear drive device 1, The output member 3 can be driven under optimum conditions.

さらにまた、キャリッジ5に対する伴周り防止機構8を構成するにあたって、送りねじ6および連結軸4と平行に延びた回転阻止軸80を用いため、連結軸4に加わる負荷を軽減することができる。   Furthermore, since the rotation preventing shaft 80 extending in parallel with the feed screw 6 and the connecting shaft 4 is used in configuring the follow-up preventing mechanism 8 for the carriage 5, the load applied to the connecting shaft 4 can be reduced.

(別の実施形態)
上記実施形態では、可動体7において、3本の連結軸4によってキャリッジ5と出力部材3とを連結したが、1本、2本あるいは4本以上の連結軸4によってキャリッジ5と出力部材3とを連結してもよい。
(Another embodiment)
In the above embodiment, in the movable body 7, the carriage 5 and the output member 3 are connected by the three connecting shafts 4. However, the carriage 5 and the output member 3 are connected by one, two, or four or more connecting shafts 4. May be connected.

上記実施形態では、回転阻止軸80を用いて伴周り防止機構8を構成したが、ケース2の内周面を利用して伴周り防止機構8を構成してもよく、連結軸4を利用して伴周り防止機構8を構成してもよい。   In the above embodiment, the companion prevention mechanism 8 is configured using the rotation prevention shaft 80, but the companion prevention mechanism 8 may be configured using the inner peripheral surface of the case 2, and the connection shaft 4 is used. Accordingly, the attendant prevention mechanism 8 may be configured.

上記実施形態では、伝動機構10にベルト機構を用いたが、用途によっては歯車伝達機構を採用してもよい。   In the above embodiment, a belt mechanism is used as the transmission mechanism 10, but a gear transmission mechanism may be employed depending on the application.

(a)、(b)は、本発明を適用した直線駆動装置の駆動機構の要部の平面図、および当該直線駆動装置の縦断面図である。(A), (b) is the top view of the principal part of the drive mechanism of the linear drive device to which this invention is applied, and the longitudinal cross-sectional view of the said linear drive device. 図1に示す直線駆動装置において可動体が上方に移動した様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a mode that the movable body moved upwards in the linear drive device shown in FIG. 図1に示す直線駆動装置からケースを省略した様子を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a mode that the case was abbreviate | omitted from the linear drive device shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 直線駆動装置
2 ケース
3 出力部材
4 連結軸
5 キャリッジ
6 送りねじ
7 可動体
8 伴周り阻止機構
9 モータ
10 伝動機構
11 回転検出装置
12 位置検出装置
80 回転阻止軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Linear drive device 2 Case 3 Output member 4 Connecting shaft 5 Carriage 6 Feed screw 7 Movable body 8 Accompanying prevention mechanism 9 Motor 10 Transmission mechanism 11 Rotation detection device 12 Position detection device 80 Rotation prevention shaft

Claims (6)

モータと、当該モータの回転駆動に基づいて軸線周りに回転する送りねじと、該送りねじに係合し、当該送りねじの回転に基づいて直線駆動される可動体と、前記送りねじが回転した際の前記可動体の伴周りを阻止する伴周り阻止機構と、を有する直線駆動装置において、
前記モータ、前記送りねじ、および前記伴周り阻止機構を内部に収容するケースを有し、
前記送りねじの両端は各々、前記ケースによって回転自在に保持され、
前記可動体は、前記ケース内で前記送りねじに係合して前記送りねじ上を直線移動するキャリッジと、該キャリッジから前記ケースを貫通して当該ケースの外側まで延びた連結部材と、前記ケースの外側で前記連結部材に連結された出力部材と、を備えていることを特徴とする直線駆動装置。
A motor, a feed screw that rotates around the axis based on the rotational drive of the motor, a movable body that engages with the feed screw and is linearly driven based on the rotation of the feed screw, and the feed screw rotates. In a linear drive device having a companion block mechanism for blocking the companion of the movable body at the time,
A case that accommodates the motor, the feed screw, and the companion prevention mechanism inside;
Both ends of the feed screw are rotatably held by the case,
The movable body includes a carriage that engages with the feed screw in the case and moves linearly on the feed screw, a connecting member that extends from the carriage through the case to the outside of the case, and the case And an output member coupled to the coupling member on the outside of the linear drive device.
前記連結部材は、3本以上の軸体であることを特徴とする請求項1に記載の直線駆動装置。   The linear drive device according to claim 1, wherein the connecting member is three or more shaft bodies. 前記連結部材は、前記送りねじを周りで囲む位置において当該送りねじの中心軸線に平行に延びた3本以上の軸体であることを特徴とする請求項1に記載の直線駆動装置。   2. The linear drive device according to claim 1, wherein the connecting member is three or more shaft bodies extending in parallel with a central axis of the feed screw at a position surrounding the feed screw. 前記ケースにおいて前記連結部材が貫通する部分は、前記連結部材の外周と摺動部分を構成する貫通穴になっており、
前記ケースの内部と外部は、前記貫通穴を形成する面を除き密閉されていることを特徴とする請求項3に記載の直線駆動装置。
The portion through which the connecting member penetrates in the case is a through hole that constitutes the outer periphery and sliding portion of the connecting member,
The linear drive device according to claim 3, wherein the inside and the outside of the case are sealed except for a surface forming the through hole.
前記モータの回転軸の回転を前記送りねじに伝達する伝動機構を備え、
当該伝動機構は、前記モータの回転軸に取り付けられた駆動プーリと、前記送りねじに取り付けられた従動プーリと、前記駆動プーリおよび前記従動プーリに架けられたベルトと、を備えていることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の直線駆動装置。
A transmission mechanism for transmitting rotation of the rotation shaft of the motor to the feed screw;
The transmission mechanism includes a drive pulley attached to a rotating shaft of the motor, a driven pulley attached to the feed screw, and a belt spanned on the drive pulley and the driven pulley. The linear drive device according to any one of claims 1 to 4.
前記可動体の位置を検出する位置検出手段、および前記送りねじの回転量を検出する回転検出手段の少なくとも一方を備えていることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の直線駆動装置。   6. The apparatus according to claim 1, further comprising at least one of a position detection unit that detects a position of the movable body and a rotation detection unit that detects a rotation amount of the feed screw. Linear drive device.
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