JP2015194262A - アクチュエータ - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、実施形態1に係るアクチュエータ装置の概略構成を示す模式図である。図1に示すように、アクチュエータ装置100は、アクチュエータ1と制御装置(モータ制御回路)90とを含む。アクチュエータ1は、ハウジング(筐体)の一部が締結部材で支持部95に支持されている。なお、締結部材はネジ、ボルト、ピン等である。これにより、アクチュエータ1は、支持部95に固定される。また、アクチュエータ1は、回転体(被回転体)10が回転中心Zrを中心に回転運動すると共に、直動方向(回転中心Zrと平行な方向であるZ方向)に直動運動する。例えば、アクチュエータ1は、回転体10を点線の位置から実線の位置に移動することができる。逆に、アクチュエータ1は、回転体10を実線の位置から点線の位置に移動することができる。アクチュエータ1の構成については後述する。制御装置90は、アクチュエータ1の駆動を制御する装置である。
図6は、回転中心を含む仮想平面で実施形態2のアクチュエータの構成を切って模式的に示す断面図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図7は、回転中心を含む仮想平面で実施形態3のアクチュエータの構成を切って模式的に示す断面図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図8は、回転中心を含む仮想平面で実施形態4のアクチュエータの構成を切って模式的に示す断面図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図9は、回転中心を含む仮想平面で実施形態5のアクチュエータの構成を切って模式的に示す断面図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図10は、回転中心を含む仮想平面で実施形態6のアクチュエータの構成を切って模式的に示す断面図である。図11は、実施形態6に係るアクチュエータの動作を説明する説明図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図12は、回転中心を含む仮想平面で実施形態7のアクチュエータの構成を切って模式的に示す断面図である。図13は、回転中心と平行な方向から実施形態7のアクチュエータの回転体をみた平面図である。図14は、実施形態7に係るアクチュエータの動作を説明する説明図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
第1の動作モードは、直動部材14Aが回転中心Zrに平行な方向(直動方向)に移動するが、回転体11Bは回転運動を行わない。この場合、実施形態7に係るアクチュエータ1fは、第2ロータ40を停止し、第1ロータ50を回転させる。第1ロータ50の回転によって、ナット52が回転する。ボールネジ軸15は、ナット52が回転することで、ナット52に対して相対的に直動方向に移動する。そして、実施形態7に係るアクチュエータ1fは、ボールネジ軸15の移動に伴ってフランジ部14が直動方向に移動する。そして、回転体11Bが第2ロータブラケット42に固定されているので、フランジ部14の移動に応じて、直動部材14Aが回転体11Bを貫通して突出する長さを変える。そして、アクチュエータ1fは、第1ロータ50による直動運動を独立して、図1に示すワーク97または積載台96の負荷体に伝達することができる。このように、アクチュエータ1fは、第2ロータ40の駆動を停止し、第1ロータ50による直動部材14Aの直動運動を独立してワーク97または積載台96の負荷体に伝達することができる。
第2の動作モードは、直動部材14Aが回転中心Zrに平行な方向(直動方向)に移動せず停止した状態とし、回転体11Bが回転運動を行う。回転体11Bが回転する場合、連動して直動部材14Aも回転する。回転体11Bの回転に応じて、ボールネジ軸15が連れ回る。この場合、実施形態7に係るアクチュエータ1fは、第2ロータ40と第1ロータ50とをそれぞれ逆向きの同回転数の回転になるように駆動する。これにより、実施形態7に係るアクチュエータ1fは、ボールネジ軸15がナット52に対して、回転中心Zrに平行な方向(直動方向)の相対的な位置を変えない。このため、直動部材14Aは、回転体11Bとともに回転しながら、回転中心Zrに平行な方向(直動方向)に、直動部材14Aが停止したようにすることができる。そして、第2ロータ40の回転がボールネジ軸15を連れ回しても、ボールネジ軸15が直動方向の任意の位置で停止することができる。
第3の動作モードは、回転体11Bが回転運動すると共に、回転体11Bの回転と一定の比率で連動する移動距離で、直動部材14Aが回転中心Zrに平行な方向である、Z方向(直動方向)に移動する。この場合、実施形態7に係るアクチュエータ1fは、第1ロータ50の駆動を停止し、第2ロータ40を回転する。第2ロータ40の回転により回転体11Bが回転する場合、連動して直動部材14Aも回転する。そして、回転体11Bの回転に応じて、ボールネジ軸15が連れ回る。
第4の動作モードは、回転体11Bが回転運動すると共に、回転体11Bの回転とは連動しない比率の移動距離で、直動部材14Aが回転中心Zrに平行な方向(直動方向)に移動する。この場合、実施形態7に係るアクチュエータ1fは、第2ロータ40と第1ロータ50とを回転させるが、それぞれの回転数が異なるように駆動する。
図15は、回転中心を含む仮想平面で実施形態8のアクチュエータの構成を切って模式的に示す断面図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図16は、回転中心を含む仮想平面で実施形態9のアクチュエータの構成を切って模式的に示す断面図である。図17は、図16に示すA−A断面の一例を示す断面図である。図18は、図16に示すA−A断面の他の例を示す断面図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図19は、回転中心を含む仮想平面で実施形態10のアクチュエータの構成を切って模式的に示す断面図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図20は、回転中心を含む仮想平面で実施形態11のアクチュエータの構成を切って模式的に示す断面図である。図21は、図20に示すB−B断面の一例を示す断面図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図22は、回転中心を含む仮想平面で実施形態12のアクチュエータの構成を切って模式的に示す断面図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図23は、図2に示すアクチュエータの構成を回転中心に直交する仮想平面で切って第1ロータ、第2ロータ及びステータを模式的に示す断面図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図24は、図2に示すアクチュエータにおいて、回転中心に直交する仮想平面で切って第1ロータ、第2ロータ及びステータを模式的に示す断面図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図25は、回転中心を含む仮想平面で実施形態15のモータの構成を切って模式的に示す断面図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図26は、第1ロータの回転中心及び第2ロータの回転中心を含む仮想平面で実施形態16のアクチュエータの構成を切って模式的に示す断面図である。図27は、回転中心と平行な方向から実施形態16のアクチュエータの回転体をみた平面を模式的に示す模式図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図28は、図26に示すアクチュエータの構成を回転中心に直交する仮想平面で切ってステータの一例を模式的に示す断面図である。図24と同様に、第1ロータ50は、回転中心Zr側にボールネジ軸15Aを包囲するように筒状に設けられる。また、ステータ30は、回転中心Zr側に第1ロータ50を包囲するように筒状に設けられる。また、第2ロータ40は、回転中心Zr側にステータ30を包囲するように筒状に設けられる。
図31は、実施形態17のリニアアクチュエータを示す断面図である。図31は、ロボットや搬送装置等の産業機械に採用される実施形態17のリニアアクチュエータ302を示すものである。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。このリニアアクチュエータ302は、ケーシング304内に回転直動変換機構306が収容され、回転直動変換機構306の一部にケーシング304の外部から入り込んだ回転駆動部308が連結している。
次に、図32は、実施形態18のリニアアクチュエータを示す断面図である。図32に示すものは、実施形態18のリニアアクチュエータ330を示すものである。なお、上述した実施形態で示した構成と同一構成部分には、同一符号を付してその説明を省略する。本実施形態のリニアアクチュエータ330は、ケーシング304を構成する第2ケーシング分割体312に、大径開口部312aに対向する軸方向の一端側に、筒状の軸受保持部312bが形成されている。
次に、図33は、実施形態19のリニアアクチュエータを示す断面図である。図33に示すものは、実施形態19のリニアアクチュエータ340を示すものである。なお、上述した実施形態で示した構成と同一構成部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
次に、図34は、実施形態20のリニアアクチュエータを示す断面図である。図34に示すものは、実施形態20のリニアアクチュエータ370を示すものである。なお、上述した実施形態で示した構成と同一構成部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
図35は、実施形態21のリニアアクチュエータを示す断面図である。図35に示すものは、実施形態21のリニアアクチュエータ394を示すものである。なお、上述した実施形態で示した構成と同一構成部分には、同一符号を付してその説明を省略する。本実施形態のリニアアクチュエータ394は、ケーシング304を構成する第2ケーシング分割体374に、大径開口部374aに対向する軸方向の一端側に、一対の軸受保持部374b1、374b2が形成されている。
1A モータ
10、11B 回転体
11A 蓋
11、111 プレート
12 固定部
13 孔部
14 フランジ部
14A 直動部材
15、15A ボールネジ軸
16、16A ストッパ部
17、43 スライダ
18、44、44A リニアブッシュ
19 直動案内機構
20 ハウジング
21 ハウジングベース
22 ハウジングインナ
23 凹部
30 ステータ
31 ステータコア
32、32A、32B 励磁コイル
34 コイルインシュレータ
35H ボルト固定孔
35 支持部材
36 外側ティース
36a 歯部
37 バックヨーク
37A 内側バックヨーク
37B 外側バックヨーク
38 内側ティース
39A スリット部
39B 連結部
40 第2ロータ
41、41c、51、51c ロータコア
41H ボルト固定孔
41p マグネット
41a、51a 歯部
42、42A、42B 第2ロータブラケット
45 支持部材
46 直動案内機構
50 第1ロータ
51H ボルト固定孔
51p マグネット
51a 歯部
52A 中心回転体
52 ナット
53 第1ロータブラケット
54 固定部材
55、55A 固定フランジ
61、61A、61B 第3軸受
62 第2軸受
63、63A、63B 第1軸受
64 磁性体
65 磁石
71、74、74A 角度検出器
72、75、75A レゾルバステータ
73、76、76A レゾルバロータ
90 制御装置
95 支持部
96 積載台
97 ワーク
100 アクチュエータ装置
101 第2回転体
302、330、340、370、394 リニアアクチュエータ
304 ケーシング
306 回転直動変換機構
308 回転駆動部
310、342、372 第1ケーシング分割体
310a、312a、342a、344a、372a、374a 大径開口部
310b、312b、342b、344b、372b、374b、374b1、374b2 軸受保持部
312、344、374 第2ケーシング分割体
314 ボールねじ軸
314a 螺旋溝
316 ボールねじナット
316a 螺旋溝
318、332a、332b、376、380、380a、380b 直動案内軸
320 ラジアル軸受
322、334、336、382、384、384a、384b 直動案内ブッシュ
324 従動プーリ
326 無端ベルト
346、368 ブラシレスモータ
348 ステータ
350 ロータ
352 ロータコア
354 マグネット
356 ロータカバー
358、362、386、390 仕切板
358a、362a、362b、386a、390a 挿通孔
358b、362b、386b、390b Oリング装着溝
360、364、388、392 Oリング
378、396 偏心部材
e1〜e7、e10、e11 偏心量
P1〜P8、P10、P11 軸線
IT 内周円弧
OT 外周円弧
Zr 回転中心
Claims (17)
- 励磁コイル及びステータコアを備えるステータと、
前記ステータを固定するハウジングと、
前記ステータの径方向内側に配置され、前記ステータに対して相対回転する第1ロータと、
前記第1ロータの回転中心に配置される棒状の部材であり、表面の少なくとも一部にネジ溝が形成されたネジ軸と、
前記第1ロータとともに回転して、前記第1ロータの回転中心と平行な方向である直動方向に前記ネジ軸を移動させる、前記ネジ軸のネジ溝と螺合したナットと、
前記ステータの径方向外側に配置され、前記ステータに対して相対回転する第2ロータと、
前記第2ロータと共に回転する回転体とを備え、
前記回転体の前記直動方向の移動を案内する複数の直動案内機構をさらに含み、各前記直動案内機構が前記ハウジングの周方向に等間隔に配置されているアクチュエータ。 - 励磁コイル及びステータコアを備えるステータと、
前記ステータを固定するハウジングと、
前記ステータの径方向内側に配置され、前記ステータに対して相対回転する第1ロータと、
前記第1ロータの回転中心に配置される棒状の部材であり、表面の少なくとも一部にネジ溝が形成されたネジ軸と、
前記第1ロータとともに回転して、前記第1ロータの回転中心と平行な方向である直動方向に前記ネジ軸を移動させる、前記ネジ軸のネジ溝と螺合したナットと、
前記ステータの径方向外側に配置され、前記ステータに対して相対回転する第2ロータと、を備え、
前記ネジ軸は、前記回転中心と平行に開けられた中空の孔部を備えているアクチュエータ。 - 前記ハウジングに対して前記第1ロータを回転自在に支持する第1軸受と、前記第1ロータに対して前記第2ロータを回転自在に支持する第2軸受と、をさらに含む請求項1に記載のアクチュエータ。
- 前記第1軸受と前記第2軸受とに前記直動方向と平行な方向の予圧を加える予圧機構をさらに含む請求項3に記載のアクチュエータ。
- 前記ハウジングに対して前記第1ロータを回転自在に支持する第1軸受と、前記ハウジングに対して前記第2ロータを回転自在に支持する第2軸受と、をさらに含む請求項1に記載のアクチュエータ。
- 前記第1軸受は、背面組み合わせの2つの軸受で構成されている請求項2から5のいずれか1項に記載のアクチュエータ。
- 前記ネジ軸に固定されたフランジ部と、前記フランジ部に対して前記第2ロータを回転自在に支持する第3軸受と、をさらに含む請求項3から請求項6のいずれか1項に記載のアクチュエータ。
- 前記第2軸受の摩擦トルクは、前記第3軸受の摩擦トルクよりも小さい請求項7に記載のアクチュエータ。
- 前記第1ロータの回転中心と前記第2ロータの回転中心とは、平行かつ異なる位置にある請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のアクチュエータ。
- 前記第2ロータと共に回転する回転体をさらに備え、前記回転体の前記直動方向の移動を案内する直動案内機構をさらに含み、前記直動案内機構が前記第2ロータと共に回転することで前記回転体が回転する請求項2に記載のアクチュエータ。
- 前記直動案内機構は、前記ネジ軸が前記直動方向に移動する移動距離に応じて伸縮する請求項10に記載のアクチュエータ。
- 前記第2ロータの回転が前記ネジ軸を回転させる場合、前記第1ロータの回転と前記第2ロータの回転とを逆回転として前記直動方向の前記ネジ軸の移動を抑制しつつ、前記第2ロータの回転運動を伝達する請求項1または請求項2に記載のアクチュエータ。
- 前記第2ロータは、前記ロータコアと、前記ロータコアの径方向外側を覆う円筒形状の部材である内筒部材と、を備え、
前記回転体が円盤状のプレートと、前記プレートの径方向外周に円筒形状の部材である外筒部材を備え、
前記直動案内機構が前記外筒部材と前記内筒部材の間に配置され、前記外筒部材の前記直動方向の移動を案内する、請求項1に記載のアクチュエータ。 - 前記直動案内機構が前記内筒部材の周方向に複数備えられ、各前記直動案内機構が周方向に等間隔に配置されている請求項13に記載のアクチュエータ。
- 前記直動案内機構は、案内レールと、前記案内レールを摺動するスライダとを備えている請求項13又は14に記載のアクチュエータ。
- 前記第2ロータと共に回転する回転体をさらに備え、
前記回転体が円盤状のプレートと、前記プレートの径方向外周に円筒形状の部材である外筒部材を備え、
前記外筒の径方向内周は、前記ハウジングの外径よりも大きい請求項2に記載のアクチュエータ。 - 前記外筒の径方向内周は、前記ハウジングの外径よりも大きい請求項13又は15に記載のアクチュエータ。
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