JP2014109294A - Linear actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転運動を直線運動に変換するリニアアクチュエータに関し、特にボールネジ構造を有した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 into linear motion, and more particularly to a linear actuator having a ball screw structure.
ロータの回転運動を出力軸の直線運動に変換して出力するリニアアクチュエータが知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載のようなリニアアクチュエータは、出力軸に雄ネジを設け、受け側に雌ネジを設け、その噛み合わせによって回転運動を軸方向の直線運動に変換している。この構造では、ネジ部の摩擦抵抗が大きいため、効率が悪く、モータのトルクが出力軸に効果的に伝わらない。 A linear actuator that converts the rotational movement of a rotor into a linear movement of an output shaft and outputs the linear movement is known (for example, see Patent Document 1). In the linear actuator as described in Patent Document 1, a male screw is provided on the output shaft, a female screw is provided on the receiving side, and the rotational motion is converted into a linear motion in the axial direction by meshing them. In this structure, since the frictional resistance of the screw portion is large, the efficiency is poor and the torque of the motor is not effectively transmitted to the output shaft.
この問題に対処する構造として、シャフトにボールネジを切り、また受け側にあたる部分にもボール溝を形成し、ボール溝にボールを保持させることで、小さなトルクでも大きな推力が発生するボールネジ方式のリニアアクチュエータが提案されている(例えば、特許文献2参照)。 As a structure to cope with this problem, a ball screw type linear actuator that generates a large thrust even with a small torque by cutting a ball screw on the shaft and forming a ball groove on the receiving side and holding the ball in the ball groove Has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、特許文献2に記載のリニアアクチュエータにおいては、部品精度のばらつきや組立精度が悪い場合、軸方向でのがたつきが生じ、出力軸の往復移動でのヒステリシス差が生じ、安定した位置決め精度が得られない虞がある。また、このがたつきにより騒音発生の要因となる虞がある。 However, in the linear actuator described in Patent Document 2, if the variation in component accuracy or the assembly accuracy is poor, shakiness in the axial direction occurs, and a hysteresis difference occurs in the reciprocating movement of the output shaft, resulting in stable positioning accuracy. May not be obtained. Further, this rattling may cause noise.
このような背景において、本発明は、軸方向でのがたつきがなく、出力軸の往復移動でのヒステリシス差がない安定した位置決め精度を得ることができ、さらに出力軸の移動時の騒音を低減することができる、簡素な構造のボールネジ構造を有したリニアアクチュエータを提供することを目的とする。 In such a background, the present invention can obtain stable positioning accuracy with no backlash in the axial direction, no hysteresis difference in the reciprocating movement of the output shaft, and noise during movement of the output shaft. An object of the present invention is to provide a linear actuator having a ball screw structure with a simple structure that can be reduced.
請求項1に記載の発明は、出力軸と、ステータと、前記ステータの内側に回転可能に配置されるロータと、前記ロータの一部であり、その内側に前記出力軸を納めた筒状の構造を有し、その内周面の前記出力軸の前記螺旋溝に沿った位置に点状に配置された複数の凹部を備えたリテーナと、前記ロータを回転可能に支持すると共に前記ロータを軸方向で挟む一対の軸受と、前記ステータの一方側に配設されたフロントハウジングと、前記ステータの他方側に配設されたエンドハウジングと、前記エンドハウジングにより前記一対の軸受の一方を軸方向に付勢するための付勢手段とを備え、前記リテーナの前記複数の凹部のそれぞれにボールが保持され、前記ロータが回転すると、前記ボールが前記凹部に保持された状態で前記出力軸の前記螺旋溝に沿って移動し、前記出力軸が前記ステータに対して軸方向に移動することを特徴とするリニアアクチュエータである。 The invention according to claim 1 is an output shaft, a stator, a rotor rotatably arranged inside the stator, a part of the rotor, and a cylindrical shape in which the output shaft is accommodated inside the rotor. A retainer having a plurality of recesses arranged in a dotted manner at a position along the spiral groove of the output shaft on the inner peripheral surface thereof, and rotatably supporting the rotor and pivoting the rotor A pair of bearings sandwiched in a direction, a front housing disposed on one side of the stator, an end housing disposed on the other side of the stator, and one end of the pair of bearings in the axial direction by the end housing. Urging means for urging, and a ball is held in each of the plurality of recesses of the retainer, and when the rotor rotates, the screw of the output shaft is held in the state where the ball is held in the recess. Moves along the groove, the output shaft is a linear actuator, characterized in that movement in the axial direction with respect to the stator.
請求項1に記載の発明によれば、複数の部品で構成されたロータが軸方向の両側から付勢され挟まれた状態となるので、簡素な構造でありながら、ロータの構造を強固なものとできる、このため、軸方向でのがたつきがなく、出力軸の往復移動でのヒステリシス差がない安定した位置決め精度を得ることができ、さらに出力軸の移動時の騒音を低減することができる。 According to the first aspect of the present invention, since the rotor composed of a plurality of parts is urged and sandwiched from both sides in the axial direction, the structure of the rotor is strong while having a simple structure. For this reason, there is no shakiness in the axial direction, stable positioning accuracy with no hysteresis difference in the reciprocating movement of the output shaft can be obtained, and noise during movement of the output shaft can be reduced. it can.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記エンドハウジングは、前記ステータに接合するベース部と前記付勢手段を備えるボス部から構成され、前記ベース部と前記ボス部が互いにねじ構造により螺合し、前記ボス部が前記一対の軸受の一方に軸方向から接触して付勢していることを特徴とする。請求項2に記載の発明によれば、ねじ構造を締め付けることで、ロータが軸方向で付勢される状態が発生する。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the end housing includes a base portion joined to the stator and a boss portion including the urging means, and the base portion and the boss portion. Are screwed together by a screw structure, and the boss portion is in contact with one side of the pair of bearings from the axial direction and biased. According to the second aspect of the present invention, the state in which the rotor is urged in the axial direction is generated by tightening the screw structure.
請求項3に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明において、前記付勢手段は、前記エンドハウジングと前記一対の軸受の一方との間に配置されたばね部材であることを特徴とする。請求項3に記載の発明によれば、ばね部材によりロータが軸方向で付勢される状態が発生する。 According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the urging means is a spring member disposed between the end housing and one of the pair of bearings. To do. According to the third aspect of the present invention, a state occurs in which the rotor is urged in the axial direction by the spring member.
請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の発明において、前記リテーナは、周方向において複数に分割可能な構造を有することを特徴とする。請求項4に記載の発明によれば、樹脂を原料としてリテーナを成形することができ、コストダウンを図ることができる。 According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the retainer has a structure that can be divided into a plurality of parts in the circumferential direction. According to invention of Claim 4, a retainer can be shape | molded from resin as a raw material, and cost reduction can be aimed at.
請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の発明において、軸方向の前後から前記リテーナの外周に装着された筒形状を有する一対のスリーブを備え、前記一対のスリーブの互いに向き合う端の縁の部分には、凹凸構造が設けられており、前記リテーナの外周には、前記凹凸構造に嵌る突起部が設けられていることを特徴とする。請求項5に記載の発明によれば、簡素で強固な構造のロータを得ることができる。 The invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 4, further comprising a pair of sleeves having a cylindrical shape mounted on the outer periphery of the retainer from the front and rear in the axial direction. The sleeve is provided with a concavo-convex structure at the edge portions of the sleeves facing each other, and a protrusion that fits into the concavo-convex structure is provided on the outer periphery of the retainer. According to the fifth aspect of the present invention, a rotor having a simple and strong structure can be obtained.
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の発明において、前記一対のスリーブの一方が前記一対の軸受の一方に軸方向において接触し、且つ、前記一対のスリーブの他方が前記一対の軸受の他方に軸方向において接触することで、前記リテーナと該リテーナの外周に装着された前記一対のスリーブとにより構成される部材が前記一対の軸受によって軸方向において付勢された状態で挟まれていることを特徴とする。請求項6に記載の発明によれば、簡素な構造でありながら、一対のスリーブとリテーナとが結合した構造をガタが生じ難い強固なものとできる。 The invention according to claim 6 is the invention according to claim 5, wherein one of the pair of sleeves is in axial contact with one of the pair of bearings, and the other of the pair of sleeves is the pair of sleeves. By contacting the other of the bearings in the axial direction, a member constituted by the retainer and the pair of sleeves mounted on the outer periphery of the retainer is sandwiched in a state of being biased in the axial direction by the pair of bearings. It is characterized by. According to the sixth aspect of the present invention, although the structure is simple, the structure in which the pair of sleeves and the retainer are coupled to each other can be made strong with less play.
請求項7に記載の発明は、請求項5または6に記載の発明において、前記一対のスリーブそれぞれの端の縁の部分に設けられた前記凹凸構造同士は、凹部と凹部、凸部と凸部が対向した状態で前記リテーナに接着剤を用いて固定され、前記凹部と凹部が対向した部分の隙間が前記接着剤の接着剤溜りとして機能することを特徴とする。請求項7に記載の発明によれば、簡素な構造でありながら強固な構造が得られる。 The invention according to claim 7 is the invention according to claim 5 or 6, wherein the concavo-convex structure provided at the edge portion of each of the pair of sleeves includes a concave portion and a concave portion, and a convex portion and a convex portion. Is fixed to the retainer with an adhesive in a state where the concave portions face each other, and the gap between the concave portion and the concave portion functions as an adhesive reservoir for the adhesive. According to the seventh aspect of the present invention, a strong structure can be obtained with a simple structure.
請求項8に記載の発明は、請求項5乃至7のいずれか一項に記載の発明において、前記リテーナは、周方向に分割された第1のリテーナ片、第2のリテーナ片および第3のリテーナ片により構成され、前記第1のリテーナ片と前記第2のリテーナ片とは同じ部材であり、前記第3のリテーナ片には、前記一対のスリーブそれぞれにおける対向する凹凸構造に接触し、前記対向する凹凸構造同士の位置合わせ、および前記一対のスリーブの回転止めとして機能する前記突起部が設けられていることを特徴とする。請求項8に記載の発明によれば、一対のスリーブに対するリテーナの回り止めの構造が得られる。 According to an eighth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the fifth to seventh aspects, the retainer includes a first retainer piece, a second retainer piece, and a third retainer that are divided in the circumferential direction. The first retainer piece and the second retainer piece are the same member, and the third retainer piece is in contact with the opposing concavo-convex structure in each of the pair of sleeves, The protrusions functioning as positioning of the opposing concavo-convex structures and rotation stopping of the pair of sleeves are provided. According to the eighth aspect of the invention, a structure for retaining the retainer with respect to the pair of sleeves is obtained.
請求項9に記載の発明は、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の発明において、前記出力軸から半径方向に突出するピンと、前記フロントハウジングの内周に設けられ、前記ピンを収容する軸方向に延在するピン収容部と、前記ピンが接触可能なストッパーとを備え、前記ピンが前記ピン収容部の内部において軸方向に往復移動し、前記ストッパーに当接することで、前記出力軸の軸方向の移動が規制されていることを特徴とする。請求項9に記載の発明によれば、ストッパーがあることで、出力軸の急激な後進による軸受の不具合が防止される。 The invention according to claim 9 is the invention according to any one of claims 1 to 8, wherein a pin projecting radially from the output shaft and an inner periphery of the front housing are provided to receive the pin. A pin accommodating portion extending in the axial direction and a stopper that can contact the pin, and the pin reciprocates in the axial direction inside the pin accommodating portion and comes into contact with the stopper so that the output The movement of the shaft in the axial direction is restricted. According to the ninth aspect of the present invention, the presence of the stopper prevents the bearing from being troubled due to the sudden reverse movement of the output shaft.
本発明によれば、軸方向でのがたつきがなく、出力軸の往復移動でのヒステリシス差がない安定した位置決め精度を得ることができ、さらに出力軸の移動時の騒音を低減することができる、簡素な構造のボールネジ構造を有したリニアアクチュエータが得られる。 According to the present invention, it is possible to obtain a stable positioning accuracy that is free from backlash in the axial direction, has no hysteresis difference in the reciprocating movement of the output shaft, and further reduces noise during the movement of the output shaft. A linear actuator having a simple ball screw structure can be obtained.
1.第1の実施形態
(構造)
図1および図2には、実施形態のリニアアクチュエータ100が示されている。リニアアクチュエータ100は、フロントハウジング101、エンドハウジング102、ステータ103、ステータ104、および出力軸150を備えている。出力軸150には、ボールネジを構成する螺旋溝150aが形成されている。出力軸150は、後述する仕組みで駆動され、フロントハウジング101に対して軸方向に移動する。出力軸150が軸方向に動くことで、リニアアクチュエータとしての機能が得られる。図1には、駆動コイル(ステータコイル)105と106、更に駆動コイル105および106を構成する巻線の端部が接続された4本の端子ピン107が示されている。端子ピン107に外部から駆動電流を供給するための配線が接続される。
1. First embodiment (structure)
The
ステータ103(カップ形ステータヨーク)と104(カップ形ステータヨーク)は、クローポール型のステッピングモータのステータヨークを構成するもので、磁性材料(電磁軟鉄あるいは圧延鋼板など)により構成され、軸方向に延在する極歯103a,104aを備えた筒形状を有している。ステータ103には、極歯103aと隙間を有した状態で噛み合う極歯122aを備えた内側ステータヨーク122が組み合わされている。ステータ103と内側ステータヨーク122との間の空間に、駆動コイル105が巻回された樹脂製のボビン108が収納されている。ステータ104には、極歯104aと隙間を有した状態で噛み合う極歯123aを備えた内側ステータヨーク123が組み合わされている。ステータ104と内側ステータヨーク123との間の空間に、駆動コイル106が巻回された樹脂製のボビン109が収納されている。ボビン108,109は、端子ピン107を立設するための端子基台部108a,109aを備えている。ステータ103と104は、内側に内側ステータヨーク122,123を納めた状態で軸方向において結合されている。
The stators 103 (cup type stator yoke) and 104 (cup type stator yoke) constitute a stator yoke of a claw pole type stepping motor, which is made of a magnetic material (such as electromagnetic soft iron or rolled steel plate) and is axially arranged. It has a cylindrical shape provided with extending
ステータ103は、フロントハウジング101と結合し、ステータ104は、エンドハウジング102と結合している。エンドハウジング102は、一端が閉じた略円筒形状のボス部102aと、略円盤形状のベース部102bの2つの部材により構成されている。ボス部102aの外周におけるベース部102bに接触する部分には、雄ねじ部102cが形成されている。また、ボス部102bの内周におけるベース部102aに接触する部分には、雌ねじ部102dが形成されている。雄ねじ部102cと雌ねじ部102dとは、互いに噛み合う構造を有し、両者が噛み合い螺合することで、ボス部102aとベース部102bとがねじ構造により結合し、エンドハウジング102が構成されている。
The
ステータ103の内側(軸中心の側)には、軸受110が嵌め込まれることで取り付けられ、ステータ104の内側には、軸受111が嵌め込まれることで取り付けられている。上述したように、ボス部102aとベース部102bとがねじ構造により結合することで、エンドハウジング102が構成されているが、ボス部102aがベース部102bにねじ込まれることで、ボス部102aの端面(図2の左側の端面)が軸受111の外輪111aに接触し、軸受111が軸方向(図の左の方向)に所定圧で付勢される。
A
軸受110は、円筒状のスリーブ112を回転自在な状態で保持し、その外輪110aが後述する円盤状のストッパー160に軸方向で接触し、その内輪110bがスリーブ112の段差部112dに軸方向で接触している。軸受111は、円筒状のスリーブ113を回転自在な状態で保持し、その外輪111aがボス部102aに軸方向で接触し、その内輪111bがスリーブ113の段差部113dに軸方向で接触している。
The
スリーブ112と113の内側には、略円筒形状のリテーナ114が保持されている。スリーブ112,113の外側に永久磁石により構成される略円筒形状のロータマグネット115,116が固定されている。ロータマグネット115,116は、周方向に沿ってNSNS・・と着磁がされた磁極構造を有している。スリーブ112,113は、磁性材料であり、ロータマグネット115,116のバックヨークとしても機能する。また、ロータマグネット115の外側は、隙間を有した状態で、極歯103a,122aに対向し、ロータマグネット116の外側は、隙間を有した状態で、極歯104a,123aに対向している。
A substantially
スリーブ112,113、リテーナ114、ロータマグネット115,116によりロータ130が構成されている。このロータ130は、軸受110と111により、ステータ103および104の内側で、回転自在な状態で保持されている。
A
図3および図4に示すように、中空円筒状のリテーナ114は、周方向に3分割された第1のリテーナ片114a、第2のリテーナ片114および第3のリテーナ片114cにより構成されている。第1のリテーナ片114aと第2のリテーナ片114bは同じ形状の部材であり、引用符号118,119で示される噛み合い形状が設けられており、第3のリテーナ片114cの外周には、軸中心から離れる方向に突出した突起部である位置決め部材117が設けられている。そして、一対の中空円筒状のスリーブ112,113をリテーナ114の軸方向の両端からそれぞれ被せることでスリーブ112,113とリテーナ114とが一体化されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the hollow
スリーブ112のスリーブ113に向き合う側の端部には、凹部112aと凸部112bによって構成される凹凸構造112cが設けられている。また、スリーブ113のスリーブ112に向き合う側の端部には、凹部113aと凸部113bによって構成される凹凸構造113cが設けられている。スリーブ112の端部とスリーブ113の端部が互いに合わさるように対向した状態において、軸方向において凹部112aと凹部113aが互いに対向し、凸部112bと凸部113bが互いに対向する。
At the end of the
スリーブ112には、周方向に延在する環状の段差部112dが設けられ、この段差部112dは、図2に示すように、軸受110の内輪110bに接触する。スリーブ113には、周方向に延在する環状の段差部113dが設けられ、この段差部113dは、図2に示すように軸受111の内輪111bに接触する。
The
リテーナ114cの外周には、突起部である位置決め部材117が設けられている。組み立てられた状態において、位置決め部材117は、上記凹部112aと凹部113aとが対向した部分に形成される隙間の部分に嵌り、位置決め部材117が凹凸構造112cと113cに嵌った状態となる。位置決め部材117により、スリーブ112とスリーブ113との軸回り方向における位置関係が決まり、またスリーブ112,113とリテーナ114との位置関係が決まる。また、位置決め部材117により、スリーブ112,113がリテーナ114に対して回転しない回転止めの構造が得られている。凹部112aと凹部113aとが対向した部分に形成される隙間は、複数形成されるが、位置決め部材117が嵌るのは、その一箇所であり、他の隙間の部分は、スリーブ112,113とリテーナ114とを固定するための接着剤の接着剤溜りとして機能する。
A positioning
リテーナ114の内周面には、螺旋方向に沿って配置された略半球形状の複数の凹部120が設けられている。凹部120は、出力軸150に形成された螺旋溝150aが延在する螺旋状の方向に沿って、間隔をおいて点々と複数が点状に配置されている。凹部120のそれぞれには、ボール121が接触した状態で保持される。ここで、ボール121は、凹部120の内側に固定されておらず、グリスを介して単に接触した状態で保持されている。ボール121は、凹部120の凹面に接触した状態で、凹部120の内側に拘束された状態で保持される。この例において、複数の凹部120は、螺旋が1回転する周上に沿って並んで配置されている。複数の凹部120が配列された螺旋の形状は、出力軸150(図1,図2参照)に設けられた螺旋溝150aのピッチに合わせた状態を有している。ここで、複数の凹部120のそれぞれに保持されたボール121は、他方で出力軸150の螺旋溝150aに転がることが可能な状態で接触している。
On the inner peripheral surface of the
この例において、凹部120の内面は、ボール121が納まる半球形状の凹面を有しているが、凹部120の内面形状としては、ボール121を受けることができる凹型の曲面であれば、半球形状に限定されない。
In this example, the inner surface of the
図2に示すように、リテーナ114の内側にボール121を介して、出力軸150を組み付けた状態において、リテーナ114の内側と出力軸150の外側とは、間にボール121を介した状態で間接的に噛みあっている。すなわち、リテーナ114の内側には、複数の凹部120が設けられ(図4参照)、この複数の凹部120のそれぞれには、ボール121が接触した状態で保持され、更にボール121は出力軸150の螺旋溝150a(図2参照)に転がることが可能な状態で接触している。
As shown in FIG. 2, in the state where the
出力軸150を固定して、リテーナ114を軸周りに回転させると、ボール121が凹部120の内側に保持された状態で、螺旋溝150aの内部をその螺旋方向に沿って転がり、リテーナ114が出力軸150に対して回転しつつ軸方向に移動する。逆に、リテーナ114が軸方向に動かず、且つ、回転が可能な状態で、更に出力軸150が回転できない状態とした場合において、リテーナ114を軸周りに回転させると、ボール121が螺旋溝150a内部を転がり、リテーナ114に対して、出力軸150が軸方向に移動する。つまり、リテーナ114の回転運動が、出力軸150の直進運動に変換される。
When the
出力軸150には、その軸方向に直交する方向(図の上下の方向)に延在したピン151が設けられている。ピン151は、出力軸150のフロントハウジング101(ステータ103,104)に対する軸回りの回転を防止する回転防止部材として機能する。151は、フロントハウジング101の内周面に設けられたピン収容室152に軸方向への移動が可能な状態で収容される。ピン収容室152は、軸方向に延在した溝状の空間である。出力軸150が回転しようとすると、ピン151がピン収容室152の側壁に接触し、出力軸150の回転が規制される。他方において、ピン151は、ピン収容室152に収容された状態において、軸方向に移動が可能であり、これにより、フロントハウジング101に対する出力軸150の軸方向への移動が許容されている。また、図2に示すように、出力軸150は、軸受153によって、軸方向に移動可能な状態でフロントハウジング101の内側に保持されている。
The
フロントハウジング101の内側には、ストッパー160が配置されている。ストッパー160は、中央に出力軸150が挿通するための孔が設けられた略環形状を有している。ストッパー160にピン151が接触することで、出力軸150のそれ以上の図2の右方向への移動が規制される。ストッパー160の一方の側(図2の右側)は、軸受110の外輪110aに接触し、他方の側(図2の左側)は、ハウジング101内側の段差部101aに接触している。また、ストッパー160は、内輪110bに接触しないように、内輪110bに対向する部分が凹面に加工されている。
A
(動作の一例)
端子ピン107を介して、駆動コイル105,106に極性が交互に変化する駆動電流を流す。すると、クローポール型のステッピングモータの原理により、駆動コイル105,106とロータマグネット115,116との間に周方向における反発力と吸引力が作用し、それが交互に切り替わることで、スリーブ112,113、リテーナ114、ロータマグネット115,116により構成されるロータ130が回転する。
(Example of operation)
A drive current whose polarity alternately changes is supplied to the drive coils 105 and 106 via the
この際、ボール121は凹部120に拘束され、且つ、出力軸150の螺旋溝150aに拘束されており、更にピン151の機能により、出力軸150は回転できないので、ネジの原理により出力軸150が軸方向に移動する。この出力軸150の移動の方向は、リテーナ114の回転の方向を反転させると、逆向きとなる。こうして、リテーナ114を回転させることによる出力軸150の直進動作が行われる。
At this time, the
(優位性1)
以上述べたように、リニアアクチュエータ100は、ステータ103,104、回転可能に配置されるロータ130、螺旋溝が形成された出力軸150、出力軸150を内側に納め、前記螺旋溝に沿った位置に点状に配置された複数の凹部を備えたリテーナ114、ロータ130を回転可能に支持する一対の軸受110,111、フロントハウジング101、エンドハウジング102を備え、エンドハウジング102が軸受111を軸方向で付勢しており、軸受110,111に挟まれた状態でロータ130が軸方向で圧力を受けた構造を有している。
(Advantage 1)
As described above, the
この構造では、ねじが締め付けられる原理により、ボス部102aが一方の軸受111の外輪111aを軸方向に押し付勢している。この付勢力は、内輪111bから段差部113dを介して、113スリーブに加わる。そしてスリーブ113からリテーナ114を介してスリーブ112に加わり、スリーブ112は段差部112dの部分が軸受110の内輪110bに接触しているため、軸受110に付勢力が加わる。
In this structure, the
したがって、リテーナ114とその外周に装着された一対のスリーブ112,113とにより構成される図3に示す部材が、軸方向において付勢された状態で一対の軸受111,110によって挟まれる。すなわち、ボス部102aから外輪111aに作用する軸方向の付勢力により、スリーブ112と113がリテーナ114を軸方向で圧力を有した状態で挟みつける状態が得られる。この構造によれば、図3に示す部品の結合構造がより強固でがたつきの無いものとなり、図3に示す構造における部品精度や組立精度に起因する軸方向におけるがたつきが抑えられる。そして、この軸方向におけるがたつきが抑えられることで、出力軸150の往復移動でのヒステリシス差が生じる問題の発生や、安定した位置決め精度が得られない問題の発生が抑えられる。また、がたつきによる騒音の発生が抑えられる。
Therefore, the member shown in FIG. 3 constituted by the
特にリテーナ114を周方向で分割した構造とした場合、後述する(優位性2)で述べるように、リテーナ114を、樹脂を原料として成形し易くなるというメリットが得られるが、他方で、周方向に分割された構造を結合したものであるので、部品精度や組立精度に起因するガタの発生の点で不利となる傾向が生じる。しかしながら、軸方向の両側から軸受111,110によって付勢されてスリーブ113と114が押されることで、図3に示す構造の一体性が強化され、上記のガタの発生が抑えられる。
In particular, when the
(優位性2)
スリーブ112の凹部112aとスリーブ113の凹部113aの間には隙間が形成され、この隙間にリテーナ片114cの位置決め部材117を嵌合させることで、スリーブ112,113とリテーナ114の位置関係が決まり、この位置決め部材117がリテーナ114の回転止めとして機能する。また、他の凹部112aと凹部113aの間に形成された隙間は、スリーブ112,113とリテーナ114を互いに接着するための接着剤が充填され、接着剤溜まりとして機能する。
(Advantage 2)
A gap is formed between the
このようにボール121を保持するリテーナ114を複数のリテーナ片114a〜114cに分割することにより、樹脂成形を容易にし、コストダウンができる。また、リテーナ片114cに突起物である位置決め部材117を設け、これを一対のスリーブ112,113の間に形成した隙間に嵌合させることで、リテーナ114とスリーブ112,113の位置合わせができると共に、リテーナ114の回転止めの構造が容易に得られる。
By dividing the
(優位性3)
また、ストッパー160を配置することで、軸受110に不具合が生じる可能性が抑えられる。すなわち、仮にストッパー160が無い場合において、何らかの理由によりシャフト150が勢いよく後進すると、ピン151が軸受110に直接衝撃を持って接触する。この結果、外輪110aと内輪110bの位置ずれ、歪み、ベアリングボールの位置ずれといった問題が発生する虞がある。これに対して、ストッパー160を配置することで、ピン151が軸受110に直接衝突することがなくなり、また仮にピン151が勢いよく後進し、ストッパー160に衝突しても、その衝撃がストッパー160によって緩和されるので、上述した不具合の発生が抑えられる。
(Advantage 3)
Further, by disposing the
2.第2の実施形態
図5に図1に示すリニアアクチュエータ100の一部を変形した構造の例が示されている。図5の構造は、エンドハウジング102の構造およびばね部材161がある点で図1の構造と異なっており、他は図1の構造と同じである。
2. Second Embodiment FIG. 5 shows an example of a structure in which a part of the
図5の構造では、エンドハウジング102は、図1の場合と異なり分割されていない。そして、エンドハウジング102の軸受111に対向する面にばね部材161を配置している。ばね部材161は、皿ばねであり、軸方向において、エンドハウジング102と軸受111の外輪111aに接触している。ばね部材161は、軸方向で圧縮されており、軸受111の外輪111aを軸方向(図5の左方向)に所定圧で付勢している。
In the structure of FIG. 5, the
この場合も図1の第1の実施形態の場合と同様に、スリーブ112と113がリテーナ114を軸方向で挟みつける圧力を受け、図3の構造がより強固でがたつきの無いものとなる。なお、ばね部材161は、皿ばね以外に波ワッシャーを用いることができる。
In this case as well, as in the case of the first embodiment of FIG. 1, the
3.その他
本発明の態様は、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
3. Other Embodiments of the present invention include various modifications that can be conceived by those skilled in the art, and the effects of the present invention are not limited to the above-described contents. That is, various additions, modifications, and partial deletions can be made without departing from the concept and spirit of the present invention derived from the contents defined in the claims and equivalents thereof.
本発明は、リニアアクチュエータに利用することができる。 The present invention can be used for a linear actuator.
100…リニアアクチュエータ、101…フロントハウジング、101a…段差部、102…エンドハウジング、102a…ボス部、102b…ベース部1、102c…雄ねじ部、102d…雌ねじ部、103…ステータ(カップ形ステータヨーク)、103a…極歯、104…ステータ(カップ形ステータヨーク)、104a…極歯、105…駆動コイル、106…駆動コイル、107…端子ピン、108…ボビン、109…ボビン、109a…端子基台部、110…軸受、110a…外輪、110b…内輪、111…軸受、111a…外輪、111b…内輪、112…スリーブ、112a…凹部、112b…凸部、112c…凹凸構造、112d…段差部、113…スリーブ、113a…凹部、113b…凸部、113c…凹凸構造、113d…段差部、114…リテーナ、114a…リテーナ分割片、114b…リテーナ分割片、114c…リテーナ分割片、115…ロータマグネット、116…ロータマグネット、117…位置決め部材、118…噛み合い形状、119…噛み合い形状、120…凹部、121…ボール、122…内側ステータヨーク、122a…極歯、123…内側ステータヨーク、123a…極歯、130…ロータ、150…出力軸、150a…螺旋溝、151…ピン、152…ピン収容部、153…軸受、160…ストッパー、161…ばね部材。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
ステータと、
前記ステータの内側に回転可能に配置されるロータと、
前記ロータの一部であり、その内側に前記出力軸を納めた筒状の構造を有し、その内周面の前記出力軸の前記螺旋溝に沿った位置に点状に配置された複数の凹部を備えたリテーナと、
前記ロータを回転可能に支持すると共に前記ロータを軸方向で挟む一対の軸受と、
前記ステータの一方側に配設されたフロントハウジングと、
前記ステータの他方側に配設されたエンドハウジングと、
前記エンドハウジングにより前記一対の軸受の一方を軸方向に付勢するための付勢手段と
を備え、
前記リテーナの前記複数の凹部のそれぞれにボールが保持され、前記ロータが回転すると、前記ボールが前記凹部に保持された状態で前記出力軸の前記螺旋溝に沿って移動し、前記出力軸が前記ステータに対して軸方向に移動することを特徴とするリニアアクチュエータ。 An output shaft;
A stator,
A rotor rotatably disposed inside the stator;
A part of the rotor, having a cylindrical structure in which the output shaft is housed inside, and a plurality of dots arranged at positions along the spiral groove of the output shaft on the inner peripheral surface thereof A retainer with a recess,
A pair of bearings that rotatably support the rotor and sandwich the rotor in the axial direction;
A front housing disposed on one side of the stator;
An end housing disposed on the other side of the stator;
Biasing means for biasing one of the pair of bearings in the axial direction by the end housing;
When the ball is held in each of the plurality of recesses of the retainer and the rotor rotates, the ball is moved along the spiral groove of the output shaft while being held in the recess, and the output shaft is A linear actuator that moves in an axial direction with respect to a stator.
前記一対のスリーブの互いに向き合う端の縁の部分には、凹凸構造が設けられており、
前記リテーナの外周には、前記凹凸構造に嵌る突起部が設けられていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のリニアアクチュエータ。 A pair of sleeves having a cylindrical shape mounted on the outer periphery of the retainer from the front and rear in the axial direction,
A concavo-convex structure is provided on the edge portion of the pair of sleeves facing each other,
5. The linear actuator according to claim 1, wherein a protrusion that fits into the concavo-convex structure is provided on an outer periphery of the retainer.
前記凹部と凹部が対向した部分の隙間が前記接着剤の接着剤溜りとして機能することを特徴とする請求項5または6に記載のリニアアクチュエータ。 The concavo-convex structures provided at the edge portions of each of the pair of sleeves are fixed to the retainer using an adhesive in a state where the concave portion and the concave portion, and the convex portion and the convex portion face each other,
The linear actuator according to claim 5, wherein a gap between the concave portion and the portion where the concave portion is opposed functions as an adhesive reservoir for the adhesive.
前記第1のリテーナ片と前記第2のリテーナ片とは同じ部材であり、
前記第3のリテーナ片には、前記一対のスリーブそれぞれにおける対向する凹凸構造に接触し、前記対向する凹凸構造同士の位置合わせ、および前記一対のスリーブの回転止めとして機能する前記突起部が設けられていることを特徴とする請求項5乃至7のいずれか一項に記載のリニアアクチュエータ。 The retainer includes a first retainer piece, a second retainer piece, and a third retainer piece that are divided in the circumferential direction.
The first retainer piece and the second retainer piece are the same member,
The third retainer piece is provided with the protrusions that contact the opposing concavo-convex structures of the pair of sleeves, function as alignment of the opposing concavo-convex structures, and function as a rotation stopper for the pair of sleeves. The linear actuator according to claim 5, wherein the linear actuator is provided.
前記フロントハウジングの内周に設けられ、前記ピンを収容する軸方向に延在するピン収容部と、
前記ピンが接触可能なストッパーと
を備え、
前記ピンが前記ピン収容部の内部において軸方向に往復移動し、前記ストッパーに当接することで、前記出力軸の軸方向の移動が規制されていることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載のリニアアクチュエータ。
A pin protruding radially from the output shaft;
A pin housing portion provided in an inner periphery of the front housing and extending in an axial direction for housing the pin;
A stopper with which the pin can contact,
9. The axial movement of the output shaft is restricted by the pin reciprocating in the axial direction inside the pin housing portion and coming into contact with the stopper. A linear actuator according to claim 1.
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