JP2010115111A - Linear actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータ部の回転運動を出力ロッドの直線運動に変換するリニアアクチュエータに関する。 The present invention relates to a linear actuator that converts rotational motion of a motor unit into linear motion of an output rod.
図4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において、モータ部Aは、中空状の回転シャフトBと、この回転シャフトBの外周に一体形成した回転子Cと、この回転子Cの外周囲に形成した固定子Dとで構成されている。
このリニアアクチュエータの出力ロッドであるボールネジ軸Eは、回転シャフトBを貫通し、該回転シャフトBの内周面全域に亘って形成されたネジ溝と鋼球Fを介して螺合している。
したがって、モータ部Aの固定子Dへの通電によって回転シャフトBが回転すると、ボールネジ軸Eが左右方向に直線運動する。すなわち、回転シャフトBの回転運動がボールネジ軸Eの直線運動に変換される。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing an example of a conventional linear actuator. In this linear actuator, the motor part A is composed of a hollow rotating shaft B, a rotor C integrally formed on the outer periphery of the rotating shaft B, and a stator D formed on the outer periphery of the rotor C. ing.
A ball screw shaft E, which is an output rod of the linear actuator, passes through the rotary shaft B and is screwed with a screw groove formed over the entire inner peripheral surface of the rotary shaft B via a steel ball F.
Therefore, when the rotating shaft B rotates by energizing the stator D of the motor part A, the ball screw shaft E linearly moves in the left-right direction. That is, the rotational motion of the rotary shaft B is converted into the linear motion of the ball screw shaft E.
上記リニアアクチュエータは、中空状回転シャフトBにボールネジ軸Eを貫通させた構成を有するので、構造の簡素化と小型化を図ることができる。
しかし、回転シャフトB自身にボールネジ軸Eを移送するためのネジ溝を形成しているので、以下のような問題点がある。
Since the linear actuator has a configuration in which the ball screw shaft E is passed through the hollow rotary shaft B, the structure can be simplified and downsized.
However, since a screw groove for transferring the ball screw shaft E is formed on the rotary shaft B itself, there are the following problems.
すなわち、上記回転シャフトBの回転量とボールネジ軸Eの移動量との関係は、両者のネジのピッチによって規定されるので、この関係が異なる別仕様のリニアアクチュエータを製造する場合には、ボールネジ軸Eのネジのピッチだけでなく、モータ部Aの構成要素である回転シャフトBのネジピッチも変更しなければならない。
つまり、従来のリニアアクチュエータの構造では、上記別仕様のリニアアクチュエータを製造するに際して、モータ部Aを共通使用することが不可能であり、これは製品コストを上昇させる要因になっている。
本発明の課題は、このような状況に鑑み、モータ部の回転シャフトの回転量と出力ロッドの移動量との関係を該モータ部に手を加えることなく変更することができるリニアアクチュエータを提供することにある。
That is, the relationship between the amount of rotation of the rotary shaft B and the amount of movement of the ball screw shaft E is defined by the pitch of both screws. Not only the pitch of the E screw but also the screw pitch of the rotating shaft B, which is a component of the motor part A, must be changed.
That is, in the conventional linear actuator structure, it is impossible to commonly use the motor part A when manufacturing the linear actuator of another specification described above, which causes an increase in product cost.
In view of such a situation, an object of the present invention is to provide a linear actuator that can change the relationship between the rotation amount of the rotation shaft of the motor unit and the movement amount of the output rod without modifying the motor unit. There is.
第1の発明は、中空状回転シャフトを備えたモータ部と、該中空状回転シャフトに貫通させた出力ロッドとを備え、前記中空状回転シャフトの回転運動を利用して前記出力ロッドを直動させるようにしたリニアアクチュエータであって、前記モータ部と、前記中空状回転シャフトの回転運動を前記出力ロッドの直線運動に変換させる運動変換手段とをそれぞれモジュール化し、それらを着脱自在に連結した構成を有する。 A first invention includes a motor unit having a hollow rotary shaft and an output rod penetrating the hollow rotary shaft, and linearly moves the output rod by utilizing the rotational motion of the hollow rotary shaft. The linear actuator is configured to modularize the motor unit and motion conversion means for converting the rotational motion of the hollow rotary shaft into the linear motion of the output rod, and detachably connect them. Have
第2の発明は、第1の発明において、前記運動変換手段が、前記出力ロッドの一端に連接したネジロッドと、該ネジロッドに螺合させたネジナットと、前記回転シャフトに着脱自在に連結され、該回転シャフトの回転動力を前記ネジナットに伝達する動力伝達手段と、を備えた構成を有する。 According to a second invention, in the first invention, the motion converting means is detachably connected to a screw rod connected to one end of the output rod, a screw nut screwed to the screw rod, and the rotary shaft, Power transmission means for transmitting the rotational power of the rotating shaft to the screw nut.
第3の発明は、第1の発明において、前記出力ロッドを中空状に形成し、前記運動変換手段が、前記出力ロッドの内周面に設けたネジナットと、前記出力ロッドに挿入されて前記ネジナットに螺合するネジロッドと、、前記回転シャフトに着脱自在に連結されて該回転シャフトの回転動力を前記ネジロッドに伝達する動力伝達手段と、を備えた構成を有する。 According to a third invention, in the first invention, the output rod is formed in a hollow shape, and the motion converting means is a screw nut provided on an inner peripheral surface of the output rod, and the screw nut is inserted into the output rod. And a power transmission means that is detachably connected to the rotary shaft and transmits the rotational power of the rotary shaft to the screw rod.
第4の発明は、第1の発明において、前記出力ロッドの周面にネジ溝を形成し、前記運動変換手段が、前記出力ロッドに螺合されたネジナットと、前記回転シャフトに着脱自在に連結されて該回転シャフトの回転動力を前記ネジナットに伝達する動力伝達手段と、を備えた構成を有する。 According to a fourth invention, in the first invention, a thread groove is formed on a peripheral surface of the output rod, and the motion conversion means is detachably connected to a screw nut screwed to the output rod and the rotary shaft. And a power transmission means for transmitting the rotational power of the rotary shaft to the screw nut.
本発明は、モータ部と、このモータ部の中空状回転シャフトの回転運動を前記出力ロッドの直線運動に変換させる運動変換手段とをそれぞれモジュール化して、それらを着脱自在に連結した構成を有するので、モータ部の回転量と出力ロッドの移動量との関係が異なる別仕様のリニアアクチュエータを製造する場合に、モータ部には全く手を加える必要が無い。それゆえ、モータ部を共通の動力モジュールとして利用することが可能になり、それによって、コストの低減を図ることができる。 Since the present invention has a configuration in which the motor unit and the motion converting means for converting the rotational motion of the hollow rotating shaft of the motor unit into the linear motion of the output rod are modularized and detachably connected to each other. When manufacturing another type of linear actuator having a different relationship between the rotation amount of the motor unit and the movement amount of the output rod, it is not necessary to modify the motor unit at all. Therefore, it is possible to use the motor unit as a common power module, thereby reducing the cost.
図1は、本発明に係るリニアアクチュエータの一実施形態を示している。このリニアアクチュエータにおいて、モータ部1は、中空状の回転シャフト2と、該回転シャフト2の外周面に一体形成したロータ3と、該ロータ3の周囲に設けたステータ4とを備えている。
FIG. 1 shows an embodiment of a linear actuator according to the present invention. In this linear actuator, the
回転シャフト2は、小径部2aと大径部2bとを有する。そして、小径部2aはベアリング5を介して前部ハウジング6に支持され、大径部2bはベアリング7を介して後部ハウジング8に支持されている。上記大径部2bの後端外周にはナット9,10が螺合され、これによって、上記ベアリング7のインナーがこの大径部2bに締着されている。
The rotating
モータ部1は、上記のような構成を有するので、ステータ4に設けられた図示していない界磁コイルを励磁することにより、回転シャフト2がロータ3と共に回転する。
上記ナット10の外側面には、ボルト11を介してホルダトランス12が固着され、また、該ホルダトランス12の内側面には、ボルト13を介して保持ブロック14が固着されている。
上記保持ブロック14は、回転シャフト2の大径部2bの端部内に同軸状に位置されており、回転シャフト2の軸線上に位置する中央部位にネジナット15を貫通固着してある。
Since the
A
The
回転シャフト2の小径部2aには、出力ロッド16−1を摺動可能に挿入してある。この出力ロッド16−1は、前端部が公知の回り止めブッシュ17を介して前記前部ハウジング5に支持されている。また、出力ロッド16−1は、後端にネジロッド18を連接し、このネジロッド18を上記保持ブロック14のネジナット15に螺合してある。
An output rod 16-1 is slidably inserted into the
上記構成のリニアアクチュエータは、次のように作動する。すなわち、モータ部1の回転シャフト2が回転すると、その回転力が前記ナット10およびホルダトランス12を介して保持ブロック14に伝達され、その結果、該保持ブロック14に固着されたネジナット15が回転シャフト2と共に回転する。
ネジロッド18は、前記回り止めブッシュ17によってその回動が抑制されている。このため、上記ネジナット15の回転に伴って上記ネジロッド18に軸線方向の推力が発生し、その結果、出力ロッド16−1が左右方向に直線運動することになる。
The linear actuator having the above-described configuration operates as follows. That is, when the
The
上記リニアアクチュエータは、物体の直線移動などに利用される。もちろん、出力ロッド16−1の位置決め制御も可能であり、その際、ネジロッド18の後端等に出力ロッド16−1の実際の位置を検出する適宜なセンサが付設される。
なお、出力ロッド16−1にガイド部材を固定し、このガイド部材を図示していない外部摺動フレームに沿って摺動させる使用形態を採用する場合には、このガイド部材と摺動フレームが出力ロッド16−1の回り止め手段としての機能も持つことになる。この場合、上記回り止めブッシュ17に代えて、回り止め機能を持たない公知のスプラインブッシュを使用することが可能である。
The linear actuator is used for linear movement of an object. Of course, positioning control of the output rod 16-1 is also possible, and an appropriate sensor for detecting the actual position of the output rod 16-1 is attached to the rear end or the like of the
In addition, when adopting a usage pattern in which a guide member is fixed to the output rod 16-1 and the guide member is slid along an external sliding frame (not shown), the guide member and the sliding frame are output. It also has a function as a detent means for the rod 16-1. In this case, it is possible to use a known spline bush that does not have a detent function instead of the
ところで、上記リニアアクチュエータでは、モータ部1の回転シャフト2にネジナット手段としての機能を持たせないで、保持ブロック14のネジナット15に同機能を持たせてある。そして、ネジナット15を備えた上記保持ブロック14は、ボルト11およびホルダトランス12を介して回転シャフト2に着脱自在に設けられている。
それ故、ネジロッド18および出力ロッド16−1からなる運動変換手段を、回転運動を直線運動に変換する運動変換モジュールとしてモータ部1から独立させることができる。なお、ホルダトランス12、保持ブロック14は、回転シャフト2の回転動力をネジナット15に伝達する動力伝達手段としての機能を有する。
By the way, in the linear actuator, the
Therefore, the motion conversion means including the
上記の構成によれば、モータ部1の回転量と出力ロッドの移動量との関係が異なる別仕様のリニアアクチュエータを製造する場合に、モータ部1の構成の変更が不要になる。
すなわち、上記別仕様のリニアアクチュエータを製造する場合には、個々の仕様に適合するネジピッチを有したネジナット15およびネジロッド18を採用することになる。そこで、個々の仕様に適合するネジナット15およびネジロッド18を有した運動変換モジュールを予め用意しておくことにより、モータ部1には全く手を加えることなく仕様変更に対応することができる。
そして、このことは、個々の仕様のリニアアクチュエータにおけるモータ部1が共通の動力モジュールとして使用できることを意味している。
According to said structure, when manufacturing the linear actuator of another specification from which the relationship between the rotation amount of the
That is, when manufacturing the linear actuator of the different specification, the
This means that the
図2は、本発明に係るリニアアクチュエータの第2の実施形態を示している。このリニアアクチュエータは、図1に示した出力ロッド16−1に代えて、中空状の出力ロッド16−2を使用し、かつ、この出力ロッド16−2に該出力ロッド16−2とは別体のネジロッド20を移動可能に挿入してある。
FIG. 2 shows a second embodiment of the linear actuator according to the present invention. This linear actuator uses a hollow output rod 16-2 instead of the output rod 16-1 shown in FIG. 1, and the output rod 16-2 is separate from the output rod 16-2. The
出力ロッド16−2は、モータ部1の回転シャフト2に摺動可能に挿入されている。そして、その後端部内周面には、ネジナット21を着脱自在に嵌着してある。一方、ネジロッド20は、上記出力ロッド16−2のネジナット21に螺合し、かつ、保持ブロック22の中心部にその基部が嵌着されている。
保持ブロック22は、図1に示した保持ブロック14と同様の形状を有し、かつ、この保持ブロック14と同様に、ボルト13を介してホルダトランス12の内側面に固着されている。
The output rod 16-2 is slidably inserted into the rotating
The
このリニアアクチュエータおいては、モータ部1の回転シャフト2の回転力がホルダトランス12および保持ブロック22を介してネジロッド20に伝達される。したがって、ネジロッド20が回転シャフト2と共に回転し、その結果、このネジロッド20に螺合したネジナット21に推力が発生して、出力ロッド16−2が左右方向に直線運動する。
In this linear actuator, the rotational force of the rotating
このリニアアクチュエータによれば、ネジロッド20およびネジナット21を回転運動を直線運動に変換する運動変換手段としてモジュール化することができるので、図1に示したリニアアクチュエータと同様の効果、つまり、モータ部1には全く手を加えることなく前記仕様変更に対応することができるという効果が得られる。
According to this linear actuator, the
また、ネジロッド20が出力ロッド16−2内に収容されるので、該ネジロッド18の防塵を図る上で有利であり、しかも、図示のように出力ロッド16−2が引込み動作した状態でも、ホルダトランス12の後方側に該出力ロッド16−2が突出しないので、後方側に干渉回避スペースを確保する必要がなく、それだけ配置の自由度が高い。
なお、後方側に出力ロッド16−2が突出しないことは、使用者の安全性を向上する上でも有利となる。
Further, since the
Note that the fact that the output rod 16-2 does not protrude rearward is advantageous in improving the safety of the user.
図1および図2に示したリニアアクチュエータは、それらの出力ロッド16−1および16−2の周面にネジ溝が形成されていないので、該各出力ロッド16−1,16−2の回転を規制する手段を外部に装備させることも可能であり、これは、ユーザーの選択幅を拡大する上で有利である。 Since the linear actuators shown in FIGS. 1 and 2 have no thread grooves formed on the peripheral surfaces of the output rods 16-1 and 16-2, the output rods 16-1 and 16-2 are rotated. It is also possible to equip the outside with a regulating means, which is advantageous in expanding the user's selection range.
図3は、本発明に係るリニアアクチュエータの第3の実施形態を示している。このリニアアクチュエータは、図1に示した出力ロッド16−1に代えて、公知のボールネジロッドからなる出力ロッド16−3を使用している。
出力ロッド16−3は、モータ部1の回転シャフト2に移動可能に挿入されている。そして、その前端部を公知のボールスプラインナット23を介して前部ハウジング5に支持させるとともに、その後端部を公知のボールネジナット24に螺合させてある。
ボールネジナット24は、前記中空状回転シャフト2の大径部2b内に同軸状に位置され、かつボルト13を介して前記ホルダトランス12の内側面に固着されている。
FIG. 3 shows a third embodiment of the linear actuator according to the present invention. This linear actuator uses an output rod 16-3 made of a known ball screw rod in place of the output rod 16-1 shown in FIG.
The output rod 16-3 is movably inserted into the
The ball screw
このリニアアクチュエータおいては、モータ部1の回転シャフト2の回転力がホルダトランス12およびボールネジナット24に伝達されるので、該ボールネジナット24が回転シャフト2と共に回転する。
出力ロッド16−3は、ボールスプラインナット23によってその回転が抑制されているので、上記ボールネジナット24の回転に伴って左右方向に直線運動する。
In this linear actuator, the rotational force of the
Since the rotation of the output rod 16-3 is suppressed by the
この実施形態のリニアアクチュエータによれば、ボールネジナット24および出力ロッド16−3を、回転運動を直線運動に変換する運動変換手段としてモジュール化することができるので、図1および図2に示したリニアアクチュエータと同様に、モータ部1には全く手を加えることなく前記仕様変更に対応することができるという効果が得られる。
また、出力ロッド16−3として汎用のネジロッドやボールネジロッドを使用することができるので、コスト、機能等に関するユーザーの種々の要求に答えることができる。
なお、このリニアアクチュエータは、回転シャフト2の回転量に対応したパルス信号を出力するパルスエンコーダ等のセンサ25を内蔵しているので、このセンサ25の出力パルスに基づいて出力軸16−3の位置決め制御や速度制御を行なうことが可能である。
According to the linear actuator of this embodiment, the
Moreover, since a general-purpose screw rod or a ball screw rod can be used as the output rod 16-3, it is possible to answer various user requirements regarding cost, function, and the like.
Since this linear actuator incorporates a
1 モータ部
2 中空状回転シャフト
2a 大径部
2b 小径部
3 ロータ
4 ステータ
6 前部ハウジング
8 後部ハウジング
9,10 ナット
11,13 ボルト
12 ホルダトランス
14 保持ブロック
15 ネジナット
16−1〜16−3 出力ロッド
17 回り止めブッシュ
18 ネジロッド
20 ネジロッド
21 ネジナット
22 保持ブロック
23 ボールスプラインナット
24 ボールネジナット
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記モータ部と、前記中空状回転シャフトの回転運動を前記出力ロッドの直線運動に変換させる運動変換手段とをそれぞれモジュール化し、それらを着脱自在に連結した構成を有することを特徴とするリニアアクチュエータ。 A linear actuator comprising a motor unit having a hollow rotary shaft and an output rod penetrating the hollow rotary shaft, and linearly moving the output rod using the rotational motion of the hollow rotary shaft Because
A linear actuator characterized in that the motor unit and a motion conversion means for converting the rotational motion of the hollow rotary shaft into the linear motion of the output rod are modularized and detachably connected.
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