JP2015075200A

JP2015075200A - リニアアクチュエータ

Info

Publication number: JP2015075200A
Application number: JP2013212884A
Authority: JP
Inventors: 和志染谷; Kazuyuki Someya
Original assignee: Oriental Motor Co Ltd
Current assignee: Oriental Motor Co Ltd
Priority date: 2013-10-10
Filing date: 2013-10-10
Publication date: 2015-04-20

Abstract

【課題】駆動用ナット部材のフランジ部をなくすことができ、その分リニアアクチュエータの全長を短くできるリニアアクチュエータを提供する。
【解決手段】円筒状に形成した中空状回転軸３を有するモータ部１と、前記中空状回転軸３の軸線上に挿通した出力用ねじ軸１３と、前記中空状回転軸３内に設けられた駆動用ナット部材１５と、前記中空状回転軸３を前記一方の開口端側において支持するベアリング９とを備え、前記ベアリング９を前記中空状回転軸３の一方の開口端側の外周面に螺合する締結具１１の締着力によって固定するとともに、前記駆動用ナット部材１５を前記中空状回転軸３の中空部内に全長に亘って収納して設け、前記モータ部１の中空状回転軸３の回転を前記駆動用ナット部材１５に伝達して前記出力用ねじ軸１３を直線運動させることにある。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータ部の中空状回転軸と共に回転するねじナットを出力用ねじ軸に螺合させて、ねじナットの回転運動を出力用ねじ軸の直線運動に変換する機能を有するリニアアクチュエータに関する。

従来のリニアアクチュエータとして、たとえば特許文献１、及び特許文献２には、中空状回転軸を有するモータ部と、中空状回転軸を同軸状に貫通する出力用ねじ軸と、中空状回転軸内に位置して出力用ねじ軸と螺合して中空状回転軸の一端側から径方向外側に突出するフランジ部を備えたねじナットと、中空状回転軸が回転可能に中空状回転軸の一端側を支持するスラストラジアルベアリングと、中空状回転軸の一端側の外周面に螺合されてスラストラジアルベアリングを固定するロックナットと、ねじナットのフランジ部をロックナットに固定するボルトとを備えるリニアアクチュエータの構造が開示されている。
引用文献３には、モータ部のロータが固定されるロータ固定部と、スラストラジアルベアリングが外周に嵌合され、且つ、ねじナットが固定されるベアリング嵌合部とが少なくとも組み合わされて中空状回転軸が構成されている。また、ロータ固定部とベアリング嵌合部とは、中空状回転軸の一端側から中空状回転軸の内部に挿入されてベアリング嵌合部及びロータ固定部内を軸線方向に延びる１以上のねじ部材により締結されている。ベアリング嵌合部は、スラストラジアルベアリングの内輪の一端側の端面と当接する当接部を一体に有するように構成されている。そして、ねじナットのフランジ部は当接部に固定されている、ロックナットを用いることなく中空状回転軸の軸線方向の一端側にスラストラジアルベアリングを固定することができるリニアアクチュエータが開示されている。

特開２００２−３７２１１７号公報特開２０１１−１４１０２７号公報特開２０１３−９６４４１号公報

しかしながら、中空状回転軸にねじナットを固定する際、従来の特許文献１及び２のリニアアクチュエータにあっては、中空状回転軸の一端側の外周面に螺合されてスラストラジアルベアリングを固定するロックナットと、中空状回転軸の一端側から径方向外側に突出するねじナットのフランジ部をロックナットにボルトで固定するので、ねじナットのフランジ部が必要であり、リニアアクチュエータの全長が長くなるという問題点があった。さらに、特許文献２においては、ロックナットに雌ねじ部のほかにガイド部を設けてあるためロックナットがさらに長くなり、リニアアクチュエータの全長がさらに長くなっていた。
特許文献３においては、中空状回転軸が、モータ部のロータが固定されるロータ固定部と、スラストラジアルベアリングが外周に嵌合され且つねじナットが固定されるベアリング嵌合部とが少なくとも組み合わされて構成されている。中空状回転軸のベアリング嵌合部は、スラストラジアルベアリングの内輪の一端側の端面と当接する当接部を一体に有するように構成されていて、ねじナットのフランジ部は中空状回転軸の当接部に固定されているので、ロックナットを用いることなく中空状回転軸の軸線方向の一端側にスラストラジアルベアリングを固定することができるような構成になっている。しかしながら、中空状回転軸のベアリング嵌合部の当接部がロックナットの代わりとなるもので、この当接部とねじナットのフランジ部とをボルト等により固定するものであり、ねじナットのフランジ部は必要なので、リニアアクチュエータの全長は、特許文献１、２と同様に長くなる。さらに、中空状回転軸として、ロータ固定部とベアリング嵌合部とを締結するスペースが必要となり、さらに全長が長くなることに加え、部品が増えるため精度が悪くなるという問題点があった。

本発明は、従来必要であった駆動用ナット部材のフランジ部をなくすことができ、その分リニアアクチュエータの全長を短くできるリニアアクチュエータを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、円筒状に形成した中空状回転軸を有するモータ部と、前記中空状回転軸の軸線上に挿通した出力用ねじ軸と、前記中空状回転軸内に設けられた駆動用ナット部材と、前記中空状回転軸を前記一方の開口端側において支持するベアリングとを備え、前記ベアリングを前記中空状回転軸の一方の開口端側の外周面に螺合する締結具の締着力によって固定するとともに、前記駆動用ナット部材を前記中空状回転軸の中空部内に全長に亘って収納して設け、前記モータ部の中空状回転軸の回転を前記駆動用ナット部材に伝達して前記出力用ねじ軸を直線運動させることにある。
また、本発明は、前記駆動用ナット部材が収納される前記中空状回転軸の開口端側の内周面に雌ねじ加工を施し、前記駆動用ナット部材の外周面に雄ねじ加工を施し、両者を螺合することによって固定したことにある。
さらに、本発明は、前記駆動用ナット部材が収納される前記中空状回転軸の開口端側の内周面に前記駆動用ナット部材外面を接着、または溶接によって固定したことにある。
またさらに、本発明は、前記駆動用ナット部材が収納される前記中空状回転軸の開口端側と前記駆動用ナット部材とをピンで固定したことにある。
また、本発明は、前記駆動用ナット部材がボールねじナットまたはすべりねじナットであり、前記出力用ねじ軸がボールねじ軸またはすべりねじ軸であることにある。
さらに、本発明は、前記中空状回転軸を前記一方の開口端側において支持するベアリングにスラストラジアルベアリングを用いたことにある。

本発明は、従来、駆動用ナット部材のフランジ部に駆動用ナット部材固定用ねじの通し穴を加工し、中空状回転軸に締結したロックナットに雌ねじを加工してねじで固定していたためねじナットにフランジ部（鍔部）が必要となっていたが、本発明によれば、駆動用ナット部材にフランジ部（鍔部）を必要とせずに、中空状回転軸に駆動用ナット部材を固定することができるので、駆動用ナット部材のフランジ部をなくすことができ、その分リニアアクチュエータの全長を短くできる。

（ａ）は、本発明に係るリニアアクチュエータの実施の形態を示す正面図、（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。（ａ）は、本発明に係るリニアアクチュエータの他の実施の形態を示す正面図、（ｂ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。（ａ）は、本発明に係るリニアアクチュエータの他の実施の形態を示す正面図、（ｂ）は、図３（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。

図１（ａ）（ｂ）は、本発明に係るリニアアクチュエータの実施の形態を示す図である。このリニアアクチュエータにおいて、ステッピングモータを用いたモータ部１は、モータハウジング２内に収納された、内部を中空に形成された円筒状の中空状回転軸３と、該回転軸３の外周面に一体に形成した回転子５と、該回転子５の周囲に同心状に設けられた固定子７とを備えている。

前記中空状回転軸３は、ベアリング４によって支持された小径部３ａと、並設された２個のスラストラジアルベアリング（ベアリング）９によって支持された大径部３ｂとを有している。前記スラストラジアルベアリング９は、前記中空状回転軸３の大径部３ｂ側の端部外周面３０に螺合する締結具としてのロックナット１１によって該端部外周面３０にその内輪９ａが締着固定されている。大径部３ｂの端部外周面３０には、スラストラジアルベアリング９を係止するための外径の大きい段差部３１が設けられ、外径の小さい端部側３２にはロックナット１１を螺合させるためのねじ溝（図示せず）が刻設されている。
モータ部１は、上記のような構成を有するので、通電に伴って中空状回転軸３が回転する。この中空状回転軸３の中空部軸線上には、出力用ねじ軸１３が挿通されている。この出力用ねじ軸１３の外周側には、中空状回転軸３の大径部３ｂの内周面側に螺合した筒状のボールねじナット（駆動用ナット部材）１５が配置されている。

前記中空状回転軸３の大径部３ｂの中空部内周面には雌ねじ部３ｃが加工されており、一方、前記ボールねじナット１５の外周部には雄ねじ部１５ａが加工されている。このボールねじナット１５は、中空状回転軸３の大径部３ｂ内に挿入され、雌ねじ部３ｃと雄ねじ部１５ａで同軸状に締結されている。こうして、ボールねじナット１５は、中空状回転軸３と共に回転することができる。前記モータハウジング２は、出力用ねじ軸１３が挿通されたフランジカバーとしての第１のエンドカバー１６と、この第１のエンドカバー１６と対向するフランジとしての第２のエンドカバー１７を有し、第１のエンドカバー１６と第２のエンドカバー１７相互間にスラストラジアルベアリング９の外輪側を保持するベアリングホルダ１８とベアリングカバー１９が設けられている。第２のエンドカバー１７とベアリングホルダ１８との間には、前記固定子７が設けられている。前記中空状回転軸３の小径部３ａを支持する前記ベアリング４は前記第２のエンドカバー１７の内周面に配置されており、前記中空状回転軸３の大径部３ｂを支持する前記スラストラジアルベアリング９は前記ベアリングホルダ１８とベアリングカバー１９の内周面側に配置されている。

前記出力用ねじ軸１３は、中空状回転軸３の中空部の軸線上に挿通され、中空状回転軸３に螺着されたボールねじナット１５に螺合して組み付けられている。
出力用ねじ軸１３は、適宜な回り止め手段によりその軸線を中心とする回転が防止されているので、ボールねじナット１５の回転に伴って直線運動する。すなわち、このアクチュエータによれば、中空状回転軸３の回転運動が出力用ボールねじ軸１３の直線運動に変換される。

前記実施の形態によれば、円筒状に形成した中空状回転軸３を有するモータ部１と、前記中空状回転軸３の軸線上に挿通した出力用ねじ軸１３と、前記中空状回転軸３内に設けられたボールねじナット１５と、前記中空状回転軸３を前記一方の開口端側において支持するスラストラジアルベアリング９とを備え、前記スラストラジアルベアリング９を前記中空状回転軸３の一方の開口端側の外周面に螺合するロックナット（締結具）１１の締着力によって固定するとともに、前記ボールねじナット１５を前記中空状回転軸３の中空部内に全長に亘って収納して設け、前記モータ部１の中空状回転軸３の回転を前記ボールねじナット１５に伝達して前記出力用ねじ軸１３を直線運動させるので、ボールねじナット１５にフランジ部（鍔部）を必要とせずに、中空状回転軸３にボールねじナット１５を固定することができるので、ボールねじナット１５のフランジ部をなくすことができ、その分リニアアクチュエータの全長を短くすることができる。
また、前記中空状回転軸３の開口端側の内周面に雌ねじ加工を施して雌ねじ部３ｃを設け、ボールねじナット１５の外周面に雄ねじ加工を施して雄ねじ部１５ａを設け、両者を螺合することによって固定したので、確実に動力を伝達することができる。

次に図２（ａ）（ｂ）および図３（ａ）（ｂ）は本発明の他の実施の形態を示す図で、図１（ａ）（ｂ）と同一部分は同符号を付して同一部分の説明は省略して説明する。
図２（ａ）（ｂ）の実施形態では、ボールねじナット（駆動用ナット部材）１５部と中空状回転軸３の大径部３ｂの内周面とを接着剤２０によって接着固定、または溶接固定して締結したものである。これによって、前記第１の実施の形態と同様な効果を奏することができるとともに、ボールねじナット１５が収納される前記中空状回転軸３の開口端側の内周面にボールねじナット１５を接着、または溶接によって固定したので、確実に動力を伝達することができる。
また、図３（ａ）（ｂ）の実施形態では、ピン２１によってボールねじナット１５と中空状回転軸３の大径部３ｂとを締結固定したものである。
この実施の形態の場合も中空状回転軸３とボールねじナット１５は一体で回転し、ボールねじナット１５の回転に伴って出力用ねじ軸１３を直線運動させる。これによって、前記第１の実施の形態と同様な効果を奏することができるとともに、ボールねじナット１５が収納される前記中空状回転軸３の開口端側と前記ボールねじナット１５とをピン２１で固定したので、確実に動力を伝達することができる。

前記の実施の形態では、モータとしては、ステッピングモータで説明したが、サーボモータ、ブラシレスＤＣモータ、誘導モータなどの回転モータであれば、全て応用できる。
また、前記の実施の形態では、出力用ねじ軸１３とボールねじナット１５で説明したが、すべりねじ軸、すべりねじナットなども適用できる。
さらに、前記の実施の形態で用いた中空状回転軸は、両端とも開口部でなくても良く、少なくとも一端に開口部があれば良い。中空状回転軸は、必ずしも小径部と大径部の構成でなくても良い。

１ステッピングモータ
３中空状回転軸
３ａ小径部
３ｂ大径部
４ベアリング
５回転子
７固定子
９スラストラジアルベアリング
１１ロックナット
１３ボールねじ軸
１５ボールねじナット
１６第１のエンドカバー
１７第２のエンドカバー
１８ベアリングホルダ
１９ベアリングカバー
２０接着部
２１ピン

Claims

円筒状に形成した中空状回転軸を有するモータ部と、前記中空状回転軸の軸線上に挿通した出力用ねじ軸と、前記中空状回転軸内に設けられた駆動用ナット部材と、前記中空状回転軸を前記一方の開口端側において支持するベアリングとを備え、前記ベアリングを前記中空状回転軸の一方の開口端側の外周面に螺合する締結具の締着力によって固定するとともに、前記駆動用ナット部材を前記中空状回転軸の中空部内に全長に亘って収納して設け、前記モータの中空状回転軸の回転を前記駆動用ナット部材に伝達して前記出力用ねじ軸を直線運動させることを特徴とするリニアアクチュエータ。
前記駆動用ナット部材が収納される前記中空状回転軸の開口端側の内周面に雌ねじ加工を施し、前記駆動用ナット部材の外周面に雄ねじ加工を施し、両者を螺合することによって固定したことを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
前記駆動用ナット部材が収納される前記中空状回転軸の開口端側の内周面に前記駆動用ナット部材外面を接着、または溶接によって固定したことを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
前記駆動用ナット部材が収納される前記中空状回転軸の開口端側と前記駆動用ナット部材とをピンで固定したことを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
前記駆動用ナット部材がボールねじナットまたはすべりねじナットであり、前記出力用ねじ軸がボールねじ軸またはすべりねじ軸であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のリニアアクチュエータ。
前記中空状回転軸を前記一方の開口端側において支持するベアリングにスラストラジアルベアリングを用いたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のリニアアクチュエータ。