JP2013076421A - 電動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】ネジ軸の軸方向の小型化を図ることのできる電動アクチュエータを提供する。
【解決手段】電動アクチュエータ１の送りネジ機構４は、モータ３の出力軸２１に軸継手２２を介して一体回転可能に連結されるとともにケース２内に設けられた転がり軸受１５により回転可能に支持されるネジ軸２３、及びネジ軸２３の送りネジ部２３ｃに螺合する送りナット２４を備えた。また、ネジ軸２３における送りナット２４が螺合する送りネジ部２３ｃを、軸方向において転がり軸受１５と対向するように形成した。そして、軸継手２２を構成するネジ軸側カップリング３２を、送りネジ部２３ｃとの間で転がり軸受１５を挟み込むようにネジ軸２３に連結した。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動アクチュエータに関する。

従来、ワーク等を搬送する手段として、モータの回転運動を直線運動に変換してピストンロッド等の移動体を直線駆動する電動アクチュエータが広く用いられている（例えば、特許文献１，２）。

図４に示す例では、電動アクチュエータ５１は、略筒状に形成されたケース５２に固定されるモータ５３と、ケース５２内に収容されてモータ５３の回転運動を直線運動に変換する送りネジ機構５４とを備えている。送りネジ機構５４は、モータ５３の出力軸５５に軸継手５６を介して一体回転可能に連結されるとともにケース５２内に固定された軸受５７に回転可能に支持されるネジ軸５８、及びネジ軸５８に螺合する送りナット５９により構成されている。そして、モータ駆動によるネジ軸５８の回転に伴って送りナット５９が螺進退することにより、同送りナット５９に固定されたピストンロッド６０が直線駆動される構成となっている。

また、ネジ軸５８における送りナット５９が螺合する送りネジ部５８ａは、軸受５７の内輪の内径よりも大きな外径を有しており、軸方向において軸受５７と対向するように形成されている。そして、ネジ軸５８には、送りネジ部５８ａとの間で軸受５７を挟み込むように固定ナット６１が螺着されている。これにより、ネジ軸５８は、その軸方向への移動が規制された状態で軸受５７により回転可能に支持されている。

特開２０１１−１８２５５１号公報 特開２０００−１８８８４６号公報

ところで、近年、上記のような電動アクチュエータにおいては、その小型化の要請が高まっている。しかし、上記従来の構成では、ネジ軸５８には、上記送りナット５９が螺合する送りネジ部５８ａ、軸受５７により支持される支持部５８ｂ、固定ナット６１が螺着される固定ネジ部５８ｃ、及び軸継手５６に連結される連結部５８ｄの多くの部位が必要となる。そのため、ネジ軸５８がその軸方向に長大化し易く、電動アクチュエータを小型化することが困難であった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、ネジ軸の軸方向の小型化を図ることのできる電動アクチュエータを提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、モータの回転運動を直線運動に変換する送りネジ機構を備えた電動アクチュエータにおいて、前記送りネジ機構は、前記モータの出力軸に軸継手を介して一体回転可能に連結されるとともにケース内に設けられた軸受により回転可能に支持されるネジ軸を有し、前記ネジ軸は、軸方向において前記軸受と対向する対向部を有するものであり、前記軸継手は、前記対向部との間で前記軸受を挟み込むように前記ネジ軸に連結されたことを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電動アクチュエータにおいて、前記軸継手は、螺着されることにより前記ネジ軸に連結されたことを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の電動アクチュエータにおいて、前記軸継手には、前記ネジ軸に対してインロー嵌合するインロー部が形成されたことを要旨とする。

本発明によれば、ネジ軸の軸方向の小型化を図ることのできる電動アクチュエータを提供することができる。

本発明にかかる電動アクチュエータの概略構成を示す断面図。 （ａ）モータ側カップリングの正面図、（ｂ）モータ側カップリングの側面図、（ｃ）ネジ軸側カップリングの正面図、（ｄ）ネジ軸側カップリングの側面図、（ｅ）中間スペーサの正面図、（ｆ）中間スペーサの側面図。 （ａ），（ｂ）別例の軸継手近傍を示す拡大断面図。 従来の電動アクチュエータの概略構成を示す断面図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、電動アクチュエータ１は、略筒状に形成されたケース２と、ケース２に固定されるモータ３と、ケース２内に収容されてモータ３の回転運動を直線運動に変換する送りネジ機構４とを備えている。

詳述すると、ケース２は、四角筒状に形成された筒状体１１と、筒状体１１の軸方向一端側（図１における左側）に固定される連結ブロック体１２と、筒状体１１の軸方向他端側（図１における右側）に固定されるカバー体１３とを備えている。連結ブロック体１２は、軸方向に並置される第１ブロック体１２ａ及び第２ブロック体１２ｂからなり、第１ブロック体１２ａには筒状体１１が連結されるとともに、第２ブロック体１２ｂにはモータ３が連結されている。第１及び第２ブロック体１２ａ，１２ｂには、軸方向に貫通し、同軸上に配置される第１及び第２貫通孔１４ａ，１４ｂがそれぞれ形成されている。

また、連結ブロック体１２には、転がり軸受１５が固定されている。具体的には、第１貫通孔１４ａの内周面には、軸方向一端側に開口する環状の第１凹部１６ａが形成されるとともに、第２貫通孔１４ｂの内周面には、軸方向他端側に開口する環状の第２凹部１６ｂが形成されている。そして、転がり軸受１５は、第１及び第２凹部１６ａ，１６ｂ間に配置され、第１ブロック体１２ａと第２ブロック体１２ｂにより軸方向両側から同転がり軸受１５の外輪が挟み込まれることで、ケース２内に固定されている。

カバー体１３には、軸方向に貫通し、第１及び第２貫通孔１４ａ，１４ｂと同軸上に配置される挿通孔１７が形成されている。挿通孔１７の内周面には、滑り軸受１８が設けられている。

送りネジ機構４は、モータ３の出力軸２１に軸継手２２を介して一体回転可能に連結されるとともに上記転がり軸受１５に回転可能に支持されるネジ軸２３、及びネジ軸２３に螺合する送りナット２４により構成されている。

ネジ軸２３は、軸継手２２に連結される連結部２３ａ、転がり軸受１５に支持される支持部２３ｂ、及び送りナット２４が螺合する送りネジ部２３ｃを有しており、モータ３側から連結部２３ａ、支持部２３ｂ、送りネジ部２３ｃの順で設けられている。送りネジ部２３ｃは、その外径が転がり軸受１５の内輪の内径よりも大きな外径を有しており、軸方向において転がり軸受１５と対向するように形成されている。つまり、本実施形態では、送りネジ部２３ｃが対向部に相当する。また、連結部２３ａの外周には、雄ネジ２５が形成されている。なお、連結部２３ａの外径は、転がり軸受１５の内輪の内径よりも小さく形成され、支持部２３ｂの外径は、同内輪の内径と略等しく形成されている。

送りナット２４は、筒状体１１内において、ネジ軸２３の回転により軸方向に往復動可能に配置されている。そして、送りナット２４には、カバー体１３の挿通孔１７からケース２外に突出するピストンロッド２６が固定されている。なお、ピストンロッド２６は、滑り軸受１８により往復動可能に支持されている。

出力軸２１とネジ軸２３とを連結する軸継手２２は、出力軸２１に連結されるモータ側カップリング３１と、ネジ軸２３に連結されるネジ軸側カップリング３２と、これらカップリング３１，３２間に介在される中間スペーサ３３とを備えている。

図２（ａ），（ｂ）に示すように、モータ側カップリング３１は、円板状に形成されるとともに、その中央には軸方向に貫通する連結孔３１ａが形成されている。モータ側カップリング３１には、軸方向他端側（中間スペーサ３３側）に向かって突出する２つの係合突起３１ｂが１８０°間隔で形成されている。図２（ｃ），（ｄ）に示すように、ネジ軸側カップリング３２は、円板状に形成されるとともに、その中央には軸方向に貫通する連結孔３２ａが形成されている。本実施形態では、連結孔３２ａには、雌ネジ３４が形成されている。また、ネジ軸側カップリング３２には、軸方向一端側（中間スペーサ３３側）に向かって突出する２つの係合突起３２ｂが１８０°間隔で形成されている。図２（ｅ），（ｆ）に示すように、中間スペーサ３３は、円板状に形成されるとともに、その外周面には、軸方向に貫通する４つの係合溝３３ａが９０°間隔で形成されている。そして、図１に示すように、モータ側カップリング３１とネジ軸側カップリング３２とは、各係合突起３１ｂ，３２ｂが中間スペーサ３３の係合溝３３ａに係合することで、一体回転可能に連結されている。

ここで、本実施形態では、ネジ軸側カップリング３２は、送りネジ部２３ｃとの間で転がり軸受１５を挟み込むように連結部２３ａに螺着されることにより、ネジ軸２３に一体回転可能に連結されている。これにより、ネジ軸２３は、その軸方向への移動が規制された状態で転がり軸受１５により回転可能に支持されている。

このように構成された電動アクチュエータ１では、モータ駆動によるネジ軸２３の回転に伴って送りナット２４が螺進退することにより、同送りナット２４に固定されたピストンロッド２６が直線駆動されるようになっている。

以上記述したように、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
（１）ネジ軸側カップリング３２を、送りネジ部２３ｃとの間で転がり軸受１５を挟み込むようにネジ軸２３の連結部２３ａに連結することで、ネジ軸２３がその軸方向への移動が規制された状態で転がり軸受１５により回転可能に支持されるようにした。そのため、ネジ軸２３に、ネジ軸側カップリング３２が連結される連結部２３ａ以外に、別途送りネジ部２３ｃとの間で転がり軸受１５を挟み込む部材（例えば、固定ナット）が固定される部位を設けずともよく、ネジ軸２３を軸方向に短縮化することが可能になり、ひいては電動アクチュエータ１の小型化を図ることが可能になる。また、ネジ軸側カップリング３２が転がり軸受１５を挟み込む部材としても機能するため、部品点数を削減することができる。

（２）ネジ軸側カップリング３２を螺着することによりネジ軸２３に連結するようにしたため、容易にネジ軸側カップリング３２をネジ軸２３に連結することができる。
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。

・上記実施形態において、図３（ａ）に示すように、ネジ軸２３の連結部２３ａと支持部２３ｂとの間に、同支持部２３ｂと同じ外径を有する円柱状の挿入部４１を設け、ネジ軸側カップリング３２の連結孔３２ａに挿入部４１の外周面に密着するインロー部４２を形成してもよい。この構成によれば、ネジ軸側カップリング３２にネジ軸２３がインロー嵌合することで、モータ３の出力軸２１とネジ軸２３との軸心ずれを抑制することができる。

・上記実施形態では、ネジ軸２３にネジ軸側カップリング３２を螺着させたが、例えば図３（ｂ）に示すように、雄ネジ２５及び雌ネジ３４を形成せず、ネジ軸側カップリング３２の連結孔３２ａにネジ軸２３を圧入することでネジ軸２３とネジ軸側カップリング３２とを一体回転可能に連結してもよい。

・上記実施形態では、筒状体１１を四角筒状に形成したが、これに限らず、筒状であれば、例えば円筒状や四角筒以外の多角筒状に形成してもよい。なお、同様に連結ブロック体１２及びカバー体１３の外形形状も円形状や多角形状に形成してもよい。

・上記実施形態では、ネジ軸側カップリング３２がネジ軸２３の送りネジ部２３ｃとの間で転がり軸受１５を挟み込むようにしたが、これに限らず、例えば軸方向において転がり軸受１５と対向する部材を別途ネジ軸２３に固定し、同部材との間で転がり軸受１５を挟むようにしてもよい。

・上記実施形態では、送りネジ機構４を送りナット２４がネジ軸２３に直接螺合する構成としたが、これに限らず、送りネジ機構４を送りナット２４が複数のボール介してネジ軸２３に螺合するボールネジナットとして構成してもよい。

・上記実施形態では、本発明を、ピストンロッド２６を直線駆動させる電動アクチュエータ１に適用したが、これに限らず、例えばスライドテーブル等の移動体を直線駆動させるものに適用してもよい。

１…電動アクチュエータ、２…ケース、３…モータ、４…送りネジ機構、１１…筒状体、１２…連結ブロック体、１３…カバー体、１８…転がり軸受、２１…出力軸、２２…軸継手、２３…ネジ軸、２３ａ…連結部、２３ｂ…支持部、２３ｃ…対向部としての送りネジ部、２４…送りナット、２６…ピストンロッド、３１…モータ側カップリング、３１ａ，３２ａ…連結孔、３１ｂ，３２ｂ…係合突起、３２…ネジ軸側カップリング、３３…中間スペーサ、３３ａ…係合溝、４１…挿入部、４２…インロー部。

Claims (3)

1. モータの回転運動を直線運動に変換する送りネジ機構を備えた電動アクチュエータにおいて、
   前記送りネジ機構は、前記モータの出力軸に軸継手を介して一体回転可能に連結されるとともにケース内に設けられた軸受により回転可能に支持されるネジ軸を有し、前記ネジ軸は、軸方向において前記軸受と対向する対向部を有するものであり、
   前記軸継手は、前記対向部との間で前記軸受を挟み込むように前記ネジ軸に連結されたことを特徴とする電動アクチュエータ。
2. 請求項１に記載の電動アクチュエータにおいて、
   前記軸継手は、螺着されることにより前記ネジ軸に連結されたことを特徴とする電動アクチュエータ。
3. 請求項２に記載の電動アクチュエータにおいて、
   前記軸継手には、前記ネジ軸に対してインロー嵌合するインロー部が形成されたことを特徴とする電動アクチュエータ。

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