JP2016226123A - リニアアクチュエータ - Google Patents
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Abstract
【課題】直線的に移動する移動軸の径方向および軸方向において小型化することが可能なリニアアクチュエータを提供する。【解決手段】このリニアアクチュエータは、ナットと、ナットの内周側に係合しナットの回転に伴って直線的に移動する移動軸6と、筒状に形成され一端側にナットが取り付けられ他端側がモータの出力軸に取り付けられるとともに移動軸6が内周側に挿入されるナットホルダ7と、ナットを回転可能に支持する第1軸受と、ナットホルダ7の他端側を回転可能に支持する第2軸受9と、第1軸受を保持する第1軸受ホルダ12と、第2軸受9を保持する第2軸受ホルダ13と、第1軸受ホルダ12と第2軸受ホルダ13とが固定される平板状のプレート14と、移動軸6の移動方向へ移動軸6を案内するガイド機構15と、移動軸6とガイド機構15とを繋ぐ連結部材16とを備えている。ガイド機構15は、移動軸6とプレート14との間に配置されている。【選択図】図3
Description
本発明は、直線的に移動する移動軸を備えるリニアアクチュエータに関する。
従来、ステッピングモータを構成する固定子と、固定子の内周側に配置される回転子と、回転子に固定される中空軸と、中空軸の内周面に固定される駆動用ナット部材と、駆動用ナット部材の内周面に形成されるネジ部と螺合するネジ部が外周面に形成される出力軸とを備えるリニアアクチュエータが知られている(たとえば、特許文献1参照)。特許文献1に記載のリニアアクチュエータでは、駆動用ナット部材が回転すると、駆動用ナット部材の回転に伴って出力軸がその軸方向へ直線的に移動する。また、このリニアアクチュエータは、出力軸を直動させるガイド機構を備えている。
特許文献1には、ガイド機構として、出力軸と平行に配置される2本のリニア軸と、2本のリニア軸のそれぞれに係合する2個のリニア軸受とを備えるガイド機構が開示されている。リニア軸は、出力軸の径方向において、固定子に固定されるステッピングモータのフレームの外側に配置されている。リニア軸受は、接続部材を介して出力軸の先端側に連結されている。また、特許文献1には、出力軸を直動させるガイド機構として、出力軸の先端側に配置されるリニア軸受が開示されており、このリニア軸受には、出力軸が係合ししている。この場合、リニア軸受の内部には、リニア軸受の内部で循環する鋼球(ボール)が配置され、出力軸には、鋼球に係合するガイド溝が形成されている。
特許文献1に記載のリニアアクチュエータでは、ガイド機構は、出力軸の径方向において、ステッピングモータのフレームの外側に配置される2本のリニア軸を備えている。そのため、このリニアアクチュエータでは、出力軸の径方向においてリニアアクチュエータが大型化する。あるいは、特許文献1に記載のリニアアクチュエータでは、ガイド機構が、出力軸の先端側に配置されるリニア軸受であるため、出力軸の軸方向でリニアアクチュエータが大型化する。
そこで、本発明の課題は、ナットの回転に伴って直線的に移動する移動軸の径方向および軸方向において小型化することが可能なリニアアクチュエータを提供することにある。
上記の課題を解決するため、本発明のリニアアクチュエータは、モータと、ナットと、ナットの内周側に係合するとともにナットの回転に伴って直線的に移動する移動軸と、少なくとも一端が開口する筒状に形成され一端側にナットが取り付けられ他端側がモータの出力軸に取り付けられるとともに移動軸が内周側に挿入されるナットホルダと、ナットホルダの一端側またはナットを回転可能に支持する第1軸受と、ナットホルダの他端側を回転可能に支持する第2軸受と、第1軸受を保持する第1軸受ホルダと、第2軸受を保持する第2軸受ホルダと、第1軸受ホルダと第2軸受ホルダとが固定される平板状のプレートと、移動軸の移動方向である移動軸の軸方向へ移動軸を案内するガイド機構と、移動軸とガイド機構とを繋ぐ連結部材とを備え、ガイド機構は、移動軸とプレートとの間に配置されていることを特徴とする。
本発明のリニアアクチュエータは、ナットホルダの一端側またはナットを回転可能に支持する第1軸受を保持する第1軸受ホルダと、ナットホルダの他端側を回転可能に支持する第2軸受を保持する第2軸受ホルダと、第1軸受ホルダと第2軸受ホルダとが固定される平板状のプレートとを備えており、移動軸の軸方向へ移動軸を案内するガイド機構は、移動軸とプレートとの間に配置されている。すなわち、本発明では、第1軸受ホルダおよび第2軸受ホルダが固定されるプレートと移動軸との間の隙間を利用してガイド機構が配置されている。そのため、本発明では、移動軸の径方向および軸方向においてリニアアクチュエータを小型化することが可能になる。
本発明において、ガイド機構は、直線状に形成されるガイドレールとガイドレールに係合するスライダとを有するリニアガイドであることが好ましい。このように構成すると、ガイドレールとスライダとの間のがたつきを抑制することが可能になるため、ガイド機構におけるがたつきを抑制することが可能になる。したがって、リニアアクチュエータによって移動する動作対象物の位置決め精度を高めることが可能になる。
本発明において、連結部材は、L形状に折り曲げられて形成された金属製の平板であり、移動軸に固定される平板状の第1平面部とスライダが固定される平板状の第2平面部とによって構成されていることが好ましい。このように構成すると、プレス加工等によって連結部材を安価に製造することが可能になる。
本発明において、ガイド機構は、ガイド軸と、ガイド軸が挿通されるガイドブッシュとを備えていても良い。この場合には、ガイド機構は、互いに平行に配置される2本のガイド軸と、2本のガイド軸のそれぞれが挿通される少なくとも2個のガイドブッシュとを備え、ガイドブッシュは、ボールガイドブッシュであることが好ましい。このように構成すると、移動軸の軸方向が鉛直方向(重力の方向)と平行になるようにリニアアクチュエータが配置される場合等、移動軸の径方向に大きな負荷が作用する場合であっても、移動軸の移動を安定させることが可能になる。
本発明において、ガイドブッシュは、第1軸受ホルダに取り付けられていることが好ましい。すなわち、第1軸受を保持する第1軸受ホルダにガイドブッシュが取り付けられていることが好ましい。このように構成すると、第1軸受ホルダの部品精度によって比較的容易に、ナットおよびナットホルダの軸方向とガイド軸の軸方向との平行度を高めることが可能になる。したがって、比較的容易に、移動軸の軸方向とガイド軸の軸方向との平行度を高めることが可能になり、その結果、移動軸の移動を安定させることが可能になる。
本発明において、第1軸受は、ナットを支持し、ナットの、第1軸受に支持される部分の外径と、ナットホルダの、第2軸受に支持される部分の外径とが等しくなっていることが好ましい。このように構成すると、第1軸受がナットを支持し、第2軸受がナットホルダを支持する場合であっても、第1軸受と第2軸受とを同一の軸受とすることが可能になる。
本発明において、第1軸受と第2軸受とは、同一の軸受であり、第1軸受ホルダには、第1軸受が配置される第1軸受配置凹部が移動軸の軸方向に窪むように形成され、第2軸受ホルダには、第2軸受が配置される第2軸受配置凹部が移動軸の軸方向に窪むように形成され、第1軸受ホルダおよび第2軸受ホルダは、第1軸受配置凹部と第2軸受配置凹部とが向き合うように、プレートに固定されていることが好ましい。このように構成すると、第1軸受ホルダと第2軸受ホルダとを同一の軸受ホルダとすることが可能になる。したがって、第1軸受と第2軸受との間の寸法精度のばらつき、および、第1軸受ホルダと第2軸受ホルダとの間の寸法精度のばらつきを抑制することが可能になる。したがって、第1軸受、第2軸受、第1軸受ホルダおよび第2軸受ホルダの部品精度によって比較的容易に、第1軸受および第2軸受に支持されるナットおよびナットホルダの軸方向の傾きを抑制することが可能になり、その結果、移動軸の傾きを抑制することが可能になる。そのため、リニアアクチュエータによって移動する動作対象物の位置決め精度を比較的容易に高めることが可能になる。
本発明において、たとえば、リニアアクチュエータは、プレートの、第1軸受ホルダおよび第2軸受ホルダの取付面を覆うカバー部材を備え、カバー部材は、移動軸の軸方向に直交する方向で第1軸受ホルダおよび第2軸受ホルダを覆っている。この場合、第1軸受ホルダと第2軸受ホルダとが同一の軸受ホルダとなっていれば、カバー部材の形状を簡易な形状とすることが可能になる。また、この場合には、第1軸受ホルダと第2軸受ホルダとカバー部材とを利用して第1軸受および第2軸受の内部に塵埃が侵入するのを防止することが可能になる。
本発明において、ナットホルダの他端は、第2軸受ホルダよりもモータ側に突出していることが好ましい。このように構成すると、ナットホルダの他端側をモータの出力軸に取り付けやすくなる。
本発明において、リニアアクチュエータは、第2軸受ホルダとモータとの間に配置される筒状のスペーサを備え、第2軸受ホルダには、スペーサの内周側に係合するホルダ側係合凸部が形成され、モータには、スペーサの内周側に係合するモータ側係合凸部が形成されていることが好ましい。このように構成すると、第2軸受ホルダとモータとの間にスペーサが配置されている場合であっても、移動軸の軸方向から見たときの第2軸受の軸中心とモータの軸中心とを容易に一致させることが可能になる。
この場合には、ナットホルダの他端側に、モータの出力軸が挿入される軸挿入部が形成されていることが好ましい。このように構成すると、ナットホルダの他端側とモータの出力軸とを繋ぐカップリングが不要になるため、リニアアクチュエータの構成を簡素化することが可能になる。なお、第2軸受ホルダに、スペーサの内周側に係合するホルダ側係合凸部が形成され、モータに、スペーサの内周側に係合するモータ側係合凸部が形成されている場合には、移動軸の軸方向から見たときの第2軸受の軸中心とモータの軸中心とを容易に一致させることが可能になり、その結果、移動軸の軸方向から見たときのナットホルダの軸中心とモータの軸中心とを容易に一致させることが可能になるため、ナットホルダの軸挿入部にモータの出力軸が挿入される場合であっても、軸挿入部に出力軸を容易に挿入することが可能になる。
以上のように、本発明では、ナットの回転に伴って直線的に移動する移動軸の径方向および軸方向においてリニアアクチュエータを小型化することが可能になる。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
(リニアアクチュエータの構成)
図1は、本発明の実施の形態にかかるリニアアクチュエータ1の斜視図である。図2は、図1に示すリニアアクチュエータ1の断面図である。図3は、図1に示す駆動機構部3の、カバー部材32を取り外した状態の斜視図である。図4は、図3に示す駆動機構部3の分解斜視図である。
図1は、本発明の実施の形態にかかるリニアアクチュエータ1の斜視図である。図2は、図1に示すリニアアクチュエータ1の断面図である。図3は、図1に示す駆動機構部3の、カバー部材32を取り外した状態の斜視図である。図4は、図3に示す駆動機構部3の分解斜視図である。
本形態のリニアアクチュエータ1は、所定の動作対象物(図示省略)を直線的に移動させるためのアクチュエータであり、所定の装置に搭載されて使用される。リニアアクチュエータ1は、駆動源としてのモータ2と、モータ2が連結される駆動機構部3とを備えている。モータ2は、たとえば、ステッピングモータである。駆動機構部3は、ナット5と、ナット5の内周側に係合する移動軸6と、一端側にナット5が取り付けられるとともに他端側がモータ2の出力軸2aに取り付けられるナットホルダ7と、ナット5を回転可能に支持する第1軸受としての軸受8と、ナットホルダ7を回転可能に支持する第2軸受としての軸受9とを備えている。
リニアアクチュエータ1では、モータ2の動力がナットホルダ7を介してナット5に伝達されてナット5が回転すると、ナット5の回転に伴って移動軸6の軸方向へ移動軸6が直線的に移動する。以下の説明では、移動軸6の移動方向(図1等のX方向)を「前後方向」とする。また、X方向に直交する図1等のY方向を「左右方向」とし、X方向とY方向とに直交する図1等のZ方向を「上下方向」とする。また、X方向のうちのX1方向側を「前」側、X2方向側を「奥」側とし、Z方向のうちのZ1方向側を「上」側、Z2方向側を「下」側とする。本形態では、たとえば、Z方向と鉛直方向(重力の方向)とが一致するように、リニアアクチュエータ1が配置されている。また、駆動機構部3の奥側にモータ2が配置されている。
また、駆動機構部3は、軸受8を保持する第1軸受ホルダとしての軸受ホルダ12と、軸受9を保持する第2軸受ホルダとしての軸受ホルダ13と、軸受ホルダ12、13が固定される平板状のプレート14と、移動軸6の移動方向である前後方向へ移動軸6を案内するガイド機構15と、移動軸6とガイド機構15とを繋ぐ連結部材16とを備えている。
プレート14は、長方形の平板状に形成されている。このプレート14は、プレート14の厚さ方向と上下方向とが一致するように配置されている。プレート14の上面には、ガイド機構15を構成する後述のガイドレール22の下端側部分が嵌め込まれる溝部14aが形成されている(図4参照)。溝部14aは、プレート14の上面の左右方向の中心に形成されるとともに、プレート14の上面の前後方向の全域に亘って形成されている。
軸受8、9は、転がり軸受である。具体的には、軸受8、9は、玉軸受であり、扁平な円筒状に形成されている。また、軸受8、9は、内輪8a、9aと、外輪8b、9bと、内輪8a、9aと外輪8b、9bとの間に配置されるボール(鋼球)8c、9cとを備えている。本形態では、軸受8と軸受9とは、同一の軸受である。
軸受ホルダ12は、略長方形の厚い平板状に形成されている。この軸受ホルダ12は、軸受ホルダ12の厚さ方向と前後方向とが一致するように、プレート14の上面の前端側に固定されている。軸受ホルダ12の下端側には、ガイド機構15および連結部材16との干渉を防止するための切欠き部12aが形成されている。切欠き部12aは、軸受ホルダ12の下端面から上側に向かって形成されている。また、切欠き部12aは、左右方向における軸受ホルダ12の中心に形成されるとともに、前後方向における軸受ホルダ12の全域に亘って形成されている。
また、軸受ホルダ12には、軸受8が配置される第1軸受配置凹部としての軸受配置凹部12bが形成されている。軸受配置凹部12bは、軸受ホルダ12の奥側面から前方向に向かって窪むように形成されている。軸受配置凹部12bは、前後方向から見たときの形状が円形状となるように形成されている。軸受配置凹部12bの深さ(前後方向の幅)は、軸受8の厚み(前後方向の幅)よりも広くなっている。軸受配置凹部12bの内径は、軸受8の外径とほぼ等しくなっている。
軸受ホルダ12の、軸受配置凹部12bよりも前側の部分は、側面部12cとなっている。側面部12cの中心には、前後方向に貫通する貫通孔12dが形成されている。貫通孔12dは、前後方向から見たときの形状が円形状となるように形成されている。貫通孔12dの内径は、軸受配置凹部12bの内径よりも小さくなっている。前後方向から見たときに、軸受配置凹部12bと貫通孔12dは、同心円となっている。また、側面部12cの前側面には、前側に突出する円環状の凸部12eが形成されている。凸部12eは、貫通孔12dを囲むように貫通孔12dと同心状に形成されている。
軸受ホルダ13は、軸受ホルダ12と同形状に形成されている。すなわち、軸受ホルダ13には、切欠き部12a、軸受配置凹部12b、側面部12c、貫通孔12dおよび凸部12eのそれぞれに相当する切欠き部13a、軸受配置凹部13b、側面部13c、貫通孔13dおよび凸部13eが形成されている。本形態の軸受配置凹部13bは、軸受9が配置される第2軸受配置凹部である。
この軸受ホルダ13は、軸受ホルダ13の厚さ方向と前後方向とが一致するように、プレート14の上面の奥端側に固定されている。具体的には、軸受配置凹部13bが前側に配置され、側面部13cが奥側に配置されるように、軸受ホルダ13は、プレート14の上面の奥端側に固定されている。すなわち、軸受ホルダ12と軸受ホルダ13とは、軸受配置凹部12bと軸受配置凹部13bとが向き合うようにプレート14に固定されており、図2に示すように、左右方向から見たときに、軸受ホルダ12と軸受ホルダ13とは、上下方向に平行な所定の軸線を対称の軸とする線対称に配置されている。また、軸受ホルダ12と軸受ホルダ13とは、左右方向において同じ位置に配置されている。
上述のように、軸受配置凹部12bには軸受8が配置され、軸受配置凹部13bには軸受9が配置されている。前後方向における側面部12cの奥側面(すなわち、軸受配置凹部12bの底面)と軸受8との間には、軸受8の外輪8bを奥側へ付勢する円環状の波座金18が配置されている。波座金18は、前側から外輪8bに接触するように配置されている。また、前後方向における側面部13cの前側面(すなわち、軸受配置凹部13bの底面)と軸受9との間には、軸受9の外輪9bを前側へ付勢する波座金18が配置されている。この波座金18は、奥側から外輪9bに接触するように配置されている。なお、前後方向における軸受8と軸受9との距離は、移動軸6のストローク長よりも若干長くなっている。
ナット5は、円筒状に形成されている。このナット5は、ナット5の軸方向と前後方向とが一致するように配置されている。移動軸6は、細長い円柱状に形成されている。この移動軸6は、移動軸6の軸方向と前後方向とが一致するように配置されている。本形態では、ナット5と移動軸6とによってボールネジが構成されている。また、本形態では、移動軸6の前端側に、リニアアクチュエータ1によって移動する動作対象物が取り付けられる。
ナット5の内周面の奥端側は、内径が大きくなった拡径部5aとなっている。ナット5の内周面の、拡径部5a以外の部分には、螺旋状の螺旋溝(図示省略)が形成されている。移動軸6の前端側には、外径が大きくなった大径部6aと外径が小さくなった小径部6bとが形成されている。小径部6bは、大径部6aの奥端に繋がるように形成されている。移動軸6の外周面の、小径部6bよりも奥側の部分には、螺旋状の螺旋溝(図示省略)が形成されている。ナット5の内周側には、ナット5の螺旋溝と移動軸6の螺旋溝とに係合する複数のボール(鋼球、図示省略)が配置されている。また、ナット5は、ナット5の内周側で複数のボールを循環させるための循環溝が形成されるコマ(図示省略)を備えている。すなわち、本形態では、ナット5の内周側に配置されるボールの循環方式は、内部循環方式であり、より具体的には、コマ方式である。なお、移動軸6の外周面の、大径部6aよりも前側の部分にはオネジが形成されている。
ナットホルダ7は、ナット5とモータ2とを連結する機能を果たしている。このナットホルダ7は、両端が開口する段付きの円筒状に形成されており、ナットホルダ7には、ナットホルダ7の軸方向に貫通する貫通孔が形成されている。ナットホルダ7は、ナットホルダ7の軸方向と前後方向とが一致するように配置されている。ナットホルダ7の前端側部分は、外径が大きくなった大径部7aとなっている。また、ナットホルダ7の略中心位置には、外径が大きくなった大径部7bが形成されている。大径部7aの外径と大径部7bの外径とは等しくなっている。また、大径部7a、7bの外径は、軸受8、9の外輪8b、9bの内径よりも小さくなっている。また、ナットホルダ7の、大径部7a、7b以外の部分の外径は、ナット5の外径と等しくなっている。
ナットホルダ7の前端側には、ナット5が圧入されて固定されている。具体的には、大径部7aの内周面の前端側に、内径が大きくなった拡径部7cが形成されており、ナット5の奥端側部分(具体的には、ナット5の、拡径部5aが形成されている部分)が拡径部7cに圧入されて固定されている。拡径部7cに圧入される部分以外のナット5の前端側部分は、ナットホルダ7の前端面(具体的には、大径部7aの前端面7e)よりも前側に突出している。ナットホルダ7の内周側には、移動軸6の奥端側が挿入されている。なお、ナット5は、圧入以外の固定方法によってナットホルダ7に固定されても良い。たとえば、ナット5は、溶接によってナットホルダ7に固定されても良い。
ナットホルダ7の奥端側は、モータ2の出力軸2aに固定されている。具体的には、ナットホルダ7の内周面の奥端側に、内径が小さくなった縮径部7dが形成されており、出力軸2aは、縮径部7dに挿入されている。また、ナットホルダ7の奥端側部分には、縮径部7dからナットホルダ7の外周面に繋がるネジ孔が形成されており、このネジ孔に螺合する止めネジ19によってナットホルダ7の奥端側は、出力軸2aに固定されている。本形態の縮径部7dは、出力軸2aが挿入される軸挿入部である。
ナット5は、上述のように、軸受8に支持されている。具体的には、ナット5の、ナットホルダ7の前端面よりも前側に突出する部分が軸受8に支持されている。ナット5の前端は、軸受ホルダ12の前端面よりも奥側に配置されており、軸受ホルダ12の内部に配置されている。また、ナットホルダ7の奥端側部分は、軸受9に支持されている。具体的には、ナットホルダ7の、大径部7bよりも奥側の部分が軸受9に支持されている。ナットホルダ7の奥端は、軸受ホルダ13の奥端面よりも奥側に配置されており、軸受ホルダ13よりも奥側に突出している。
ナットホルダ7の大径部7aの前端面7eは、前後方向に直交する平面状に形成されており、軸受8の内輪8aの奥側面に当接している。ナットホルダ7の大径部7bの奥端面7fは、前後方向に直交する平面状に形成されており、軸受9の内輪9aの前側面に当接している。また、上述のように、軸受ホルダ12の側面部12cの奥側面と軸受8の外輪8bとの間、および、軸受ホルダ13の側面部13cの前側面と軸受9の外輪9bとの間には、波座金18が配置されている。そのため、軸受8、9には、予圧がかかっている。
上述のように、大径部7aの外径と大径部7bの外径とが等しくなっている。また、ナットホルダ7の、大径部7a、7b以外の部分の外径は、ナット5の外径と等しくなっている。すなわち、ナット5の、軸受8に支持される部分の外径と、ナットホルダ7の、軸受9に支持される部分の外径とが等しくなっている。また、拡径部7cの内径は、ナット5の外径とほぼ等しくなっているため、前後方向から見たときに、前端面7eと奥端面7fとが重なっている。
ガイド機構15は、リニアガイドであり、直線状に形成されるガイドレール22と、ガイドレール22に係合するスライダ23とを備えている。ガイドレール22は、ガイドレール22の長手方向と前後方向とが一致するように、プレート14の溝部14aに嵌め込まれて固定されている。ガイドレール22の長さは、プレート14の前後方向の長さと等しくなっている。スライダ23の内部には、スライダ23の内部で循環する複数のボール(鋼球、図示省略)が配置されており、スライダ23には、このボールが係合する溝が形成されている。また、ガイドレール22の左右の側面には、図4に示すように、スライダ23の内部に配置されるボールが係合する直線状の溝22aが形成されている。なお、スライダ23の内部に、複数のボールに代えて、円柱状に形成される複数のコロが配置されても良い。
連結部材16は、L形状に折り曲げられて形成された金属製の平板であり、移動軸6の前端側に固定される第1平面部16aと、スライダ23が固定される第2平面部16bとを備えている。本形態の連結部材16は、薄鋼板で形成されており、バネ性を有している。第1平面部16aは、長方形の平板状に形成されており、第1平面部16aの厚さ方向と前後方向とが一致するように配置されている。第2平面部16bは、長方形の平板状に形成されており、第2平面部16bの厚さ方向と上下方向とが一致するように配置されている。また、第2平面部16bは、第1平面部16aの下端に繋がっており、第1平面部16aの下端から奥側に向かって伸びている。
第1平面部16aは、前後方向において、移動軸6の大径部6aの前側面と座金26とに挟まれた状態で、移動軸6の先端側部分のオネジに螺合するナット27によって移動軸6の前端側に固定されている。スライダ23は、第2平面部16bの下面の奥端側に固定されている。本形態では、座金26およびナット27によってガイド機構15および連結部材16を移動軸6に固定することで、前後方向を回転の軸方向とする移動軸6の回転が防止されている。すなわち、本形態では、ガイド機構15と、連結部材16と、移動軸6に連結部材16を固定する部材(具体的には、座金26およびナット27)とによって、前後方向を回転の軸方向とする移動軸6の回転を防止する回り止め機構が構成されている。
上下方向において、ガイド機構15および第2平面部16bは、移動軸6とプレート14との間に配置されている。すなわち、上下方向において、ガイドレール22、スライダ23および第2平面部16bは、移動軸6とプレート14との間に配置されている。具体的には、上下方向において、ガイドレール22、スライダ23および第2平面部16bは、ナットホルダ7とプレート14との間に配置されている。より具体的には、上下方向において、ガイドレール22、スライダ23および第2平面部16bは、軸受8、9とプレート14との間に配置されている。左右方向において、ガイドレール22、スライダ23および第2平面部16bは、軸受ホルダ12、13の切欠き部12a、13aが形成された位置に配置されており、切欠き部12a、13aを前後方向で通過するように配置されている。
図2に示すように、モータ2の本体部と軸受ホルダ13とは、スペーサ30を介して互いに連結されている。すなわち、モータ2と軸受ホルダ13との間には、スペーサ30が配置されている。スペーサ30は、筒状に形成されており、スペーサ30の軸方向と前後方向とが一致するように配置されている。前後方向から見たときのスペーサ30の外周面の形状は、略長方形状となっており、前後方向から見たときのスペーサ30の内周面の形状は、円形状となっている。
軸受ホルダ13の凸部13eは、スペーサ30の内周側に挿入されており、凸部13eの外周面は、スペーサ30の前端側の内周面に接触している。すなわち、凸部13eは、スペーサ30の前端側からスペーサ30の内周側に係合しており、軸受ホルダ13とスペーサ30との接続部分は、いわゆるインロー構造となっている。本形態の凸部13eは、スペーサ30の内周側に係合するホルダ側係合凸部である。
モータ2の本体部の前端には、前側に突出する円環状の凸部2bが形成されている。凸部2bは、出力軸2aを囲むように出力軸2aと同心状に形成されている。凸部2bは、スペーサ30の内周側に挿入されており、凸部2bの外周面は、スペーサ30の奥端側の内周面に接触している。すなわち、凸部2bは、スペーサ30の奥端側からスペーサ30の内周側に係合しており、モータ2とスペーサ30との接続部分は、いわゆるインロー構造となっている。本形態の凸部2bは、スペーサ30の内周側に係合するモータ側係合凸部である。
軸受ホルダ12、13の左右の側面および上面は、カバー部材32によって覆われている。カバー部材32は、鋼板等の金属製の平板が四角溝状に折り曲げられることで形成されており、プレート14の上面も覆っている。カバー部材32の前後方向の長さは、プレート14の前後方向の長さと等しくなっている。
(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態では、ガイド機構15は、上下方向において、軸受ホルダ12、13が固定されるプレート14と軸受8、9との間に配置されている。また、ガイド機構15は、左右方向において、軸受ホルダ12、13の切欠き部12a、13aが形成された位置に配置されている。すなわち、本形態では、軸受8、9とプレート14との間の隙間を利用して、ガイドレール22およびスライダ23が配置されている。そのため、本形態では、前後方向、左右方向および上下方向においてリニアアクチュエータ1を小型化することが可能になる。
以上説明したように、本形態では、ガイド機構15は、上下方向において、軸受ホルダ12、13が固定されるプレート14と軸受8、9との間に配置されている。また、ガイド機構15は、左右方向において、軸受ホルダ12、13の切欠き部12a、13aが形成された位置に配置されている。すなわち、本形態では、軸受8、9とプレート14との間の隙間を利用して、ガイドレール22およびスライダ23が配置されている。そのため、本形態では、前後方向、左右方向および上下方向においてリニアアクチュエータ1を小型化することが可能になる。
本形態では、ガイド機構15は、ガイドレール22とスライダ23とを有するリニアガイドである。そのため、本形態では、連結部材16を介して移動軸6に連結されるスライダ23とガイドレール22との間のがたつきを抑制することが可能になる。したがって、本形態では、リニアアクチュエータ1によって移動する動作対象物の位置決め精度を高めることが可能になる。また、本形態では、連結部材16が、L形状に折り曲げられて形成された金属製の平板であるため、プレス加工等によって連結部材16を安価に製造することが可能になる。
本形態では、ナットホルダ7の、大径部7a、7b以外の部分の外径は、ナット5の外径と等しくなっている。そのため、本形態では、軸受8がナット5を支持し、軸受9がナットホルダ7を支持する場合であっても、軸受8と軸受9とを同一の軸受とすることができる。また、本形態では、軸受8と軸受9とは、同一の軸受であり、軸受ホルダ12、13は、軸受配置凹部12bと軸受配置凹部13bとが向き合うようにプレート14に固定されているため、軸受ホルダ12と軸受ホルダ13とを同一の軸受ホルダとすることができる。したがって、本形態では、軸受8と軸受9との間の寸法精度のばらつき、および、軸受ホルダ12と軸受ホルダ13との間の寸法精度のばらつきを抑制することが可能になる。したがって、本形態では、軸受8、9の部品精度および軸受ホルダ12、13の部品精度によって比較的容易に、軸受8、9に支持されるナット5およびナットホルダ7の軸方向の傾きを抑制することが可能になり、その結果、移動軸6の傾きを抑制することが可能になる。そのため、本形態では、リニアアクチュエータ1によって移動する動作対象物の位置決め精度を比較的容易に高めることが可能になる。また、本形態では、軸受8と軸受9とに均等に予圧をかけることが可能になる。
本形態では、軸受ホルダ12、13は、軸受配置凹部12bと軸受配置凹部13bとが向き合うようにプレート14に固定されており、側面部12c、13cは、前後方向において軸受8、9を挟むように配置されている。また、本形態では、軸受ホルダ12、13の左右の側面および上面は、カバー部材32によって覆われている。そのため、本形態では、側面部12c、13cとカバー部材32とを利用して軸受8、9の内部に塵埃が侵入するのを防止することが可能になる。なお、本形態では、軸受ホルダ12と軸受ホルダ13とが同一の軸受ホルダとなっているため、カバー部材32の形状を簡易な形状とすることが可能になる。
本形態では、ナットホルダ7の奥端は、軸受ホルダ13の奥端面よりも奥側に配置されており、軸受ホルダ13よりも奥側に突出している。そのため、本形態では、ナットホルダ7の奥端側をモータ2の出力軸2aに取り付けやすくなる。また、本形態では、モータ2と軸受ホルダ13との間に配置されるスペーサ30と軸受ホルダ13との接続部分、および、モータ2とスペーサ30との接続部分は、インロー構造となっている。したがって、本形態では、軸受9の軸中心と出力軸2aの軸中心とを容易に一致させることが可能になる。
本形態では、ナットホルダ7の奥端側部分に形成される縮径部7dにモータ2の出力軸2aが挿入され、止めネジ19によってナットホルダ7の奥端側が出力軸2aに固定されている。そのため、本形態では、ナットホルダ7の奥端側と出力軸2aとを繋ぐカップリングが不要になる。したがって、本形態では、リニアアクチュエータ1の構成を簡素化することが可能になる。なお、本形態では、スペーサ30と軸受ホルダ13との接続部分、および、モータ2とスペーサ30との接続部分がインロー構造となっており、軸受9の軸中心と出力軸2aの軸中心とを容易に一致させることが可能になる。すなわち、本形態では、ナットホルダ7の軸中心と出力軸2aの軸中心とを容易に一致させることが可能になる。したがって、本形態では、ナットホルダ7の縮径部7dに出力軸2aが挿入される場合であっても、縮径部7dに出力軸2aを容易に挿入することが可能になる。
(ガイド機構の変形例)
図5は、本発明の他の実施の形態にかかる駆動機構部3の、カバー部材32を取り外した状態の斜視図である。
図5は、本発明の他の実施の形態にかかる駆動機構部3の、カバー部材32を取り外した状態の斜視図である。
上述した形態では、ガイド機構15は、ガイドレール22とスライダ23とを有するリニアガイドであるが、図5に示すように、ガイド機構15は、ガイド軸34と、ガイド軸34が挿通されるガイドブッシュ35とから構成されても良い。この場合には、たとえば、ガイド機構15は、互いに平行に配置される2本のガイド軸34と、2本のガイド軸34のそれぞれが挿通される2個のガイドブッシュ35とから構成されている。なお、図5では、上述した形態の構成と同一または同等の構成には同一の符号を付している。
図5に示す変形例では、ガイドブッシュ35は、円筒状に形成されるボールガイドブッシュであり、ガイドブッシュ35の軸方向と前後方向とが一致するように配置されている。また、2個のガイドブッシュ35は、左右方向に所定の間隔をあけた状態で配置されている。軸受ホルダ12の下端側には、前後方向に貫通する丸孔状の固定孔12fが2個、形成されており、2個のガイドブッシュ35のそれぞれは、2個の固定孔12fのそれぞれに固定されている。すなわち、2個のガイドブッシュ35は、軸受ホルダ12の下端側部分に固定されている。ガイドブッシュ35の内部には、ガイドブッシュ35の内部で循環する複数のボール(鋼球、図示省略)が配置されており、ガイドブッシュ35には、このボールが係合する溝が形成されている。
ガイド軸34は、ガイド軸34の軸方向と前後方向とが一致するように配置されている。2本のガイド軸34は、2個のガイドブッシュ35のそれぞれに挿通されるように左右方向に所定の間隔をあけた状態で配置されている。ガイド軸34の先端側は、長方形の平板状に形成される連結部材36を介して移動軸6の先端側に固定されている。ガイド軸34の外周面には、ガイドブッシュ35の内部に配置されるボールが係合する直線状の溝がガイド軸34の軸方向に沿って形成されている。なお、この変形例においても、軸受ホルダ13は、軸受ホルダ12と同形状に形成されており、軸受ホルダ13には、固定孔12fに相当する固定孔13fが形成されている。移動軸6が奥端側へ移動すると、固定孔13fの中にガイド軸34の奥端側部分が配置される。
図5に示す変形例においても、ガイド機構15は、上下方向において、軸受ホルダ12、13が固定されるプレート14と軸受8、9との間に配置されている。すなわち、ガイド軸34およびガイドブッシュ35は、上下方向において、プレート14と軸受8、9との間に配置されている。そのため、この変形例においても、上述した形態と同様に、前後方向、左右方向および上下方向においてリニアアクチュエータ1を小型化することが可能になる。また、この変形例では、ガイド機構15は、2本のガイド軸34と2個のガイドブッシュ35とを備えており、ガイドブッシュ35はボールガイドブッシュである。そのため、この変形例では、移動軸6の軸方向(X方向)が鉛直方向(重力の方向)と平行になるようにリニアアクチュエータ1が配置される場合等、移動軸6の径方向に大きな負荷が作用する場合であっても、移動軸6の移動を安定させることが可能になる。
また、この変形例では、軸受8を保持する軸受ホルダ12にガイドブッシュ35が固定されているため、軸受ホルダ12の部品精度によって比較的容易に、ナット5およびナットホルダ7の軸方向とガイド軸34の軸方向との平行度を高めることが可能になる。したがって、比較的容易に、移動軸6の軸方向とガイド軸34の軸方向との平行度を高めることが可能になり、その結果、移動軸6の移動を安定させることが可能になる。
なお、軸受ホルダ13の固定孔13fにガイドブッシュ35が配置されても良い。この場合には、移動軸6が前端側へ移動したときに固定孔13fに配置されるガイドブッシュ35からガイド軸34の奥端側が外れないように、ガイド軸34の長さが設定される。また、ガイドブッシュ35は、リニアガイドブッシュであっても良い。この場合には、ガイド軸34に溝は形成されない。また、図5に示す変形例において、ガイド機構15は、1本のガイド軸34と、このガイド軸34が挿通される1個のガイドブッシュ35とから構成されても良いし、3本以上のガイド軸34と、3本以上のガイド軸34のそれぞれが挿通される3個以上のガイドブッシュ35とから構成されても良い。
(他の実施の形態)
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。
上述した形態では、ナット5は、ナットホルダ7の前端側に圧入されて固定されている。この他にもたとえば、図6に示すように、ナットホルダ7の前端に、ナット5を固定するためのホルダ側フランジ7gが移動軸6の径方向に広がるように形成され、ナット5の奥端に、ホルダ側フランジ7gの前面に当接するナット側フランジ5bが移動軸6の径方向に広がるように形成されるとともに、ホルダ側フランジ7gとナット側フランジ5bとが図示を省略するネジによって互いに固定されることで、ナットホルダ7の前端側にナット5が固定されても良い。
この場合には、ホルダ側フランジ7gおよびナット側フランジ5bは円環状に形成されている。また、この場合には、ナット側フランジ5bの前面に、軸受8の内輪8aの奥側面に当接する円環状の凸部5cが形成される。あるいは、ナット側フランジ5bの前面側に、軸受8の内輪8aの奥側面に当接する座金(図示省略)が配置される。また、この場合には、移動軸6の径方向においてホルダ側フランジ7gとナット側フランジ5bとの位置合わせを行うための円環状の突出部7hが、ホルダ側フランジ7gの外周端から前側に突出するように形成される。ナット側フランジ5bの外周面は、突出部7hの内周面に当接している。なお、この場合には、ナット5に拡径部5aは形成されず、ナットホルダ7に大径部7aは形成されない。また、図6では、上述した形態の構成と同一または同等の構成には同一の符号を付している。
上述した形態では、ナットホルダ7の奥端側部分に形成される縮径部7dにモータ2の出力軸2aが挿入され、止めネジ19によってナットホルダ7の奥端側が出力軸2aに固定されている。この他にもたとえば、図6に示すように、ナットホルダ7の奥端側と出力軸2aとが円筒状等に形成されるカップリング39を介して連結されても良い。この場合には、図6に示すように、軸受ホルダ12、13に凸部12e、13eが形成されていなくても良い。また、この場合には、図6に示すように、カップリング39の内周側に挿入されるナットホルダ7の奥端側部分は、円柱状に形成されており、ナットホルダ7の奥端は開口していない。
上述した形態では、軸受8は、ナット5を回転可能に支持しているが、軸受8は、ナットホルダ7の前端側部分を回転可能に支持しても良い。また、上述した形態では、軸受8と軸受9とが同一の軸受であるが、軸受8と軸受9とが異なる軸受であっても良い。さらに、上述した形態では、軸受ホルダ12と軸受ホルダ13とが同形状に形成されているが、軸受ホルダ12の形状と軸受ホルダ13の形状とが異なっていても良い。また、上述した形態では、モータ2と軸受ホルダ13との間にスペーサ30が配置されているが、モータ2と軸受ホルダ13との間にスペーサ30が配置されていなくても良い。
上述した形態では、ナット5の内周側に配置されるボールの循環方式は、内部循環方式であるが、ナット5の内周側に配置されるボールの循環方式は、外部循環方式であって良い。また、ナット5の内周側に配置されるボールの循環方式は、リターンプレート方式、エンドキャップ方式、エンドデフレクタ方式あるいはリターンチューブ方式等の、コマ方式以外の方式であっても良い。
1 リニアアクチュエータ
2 モータ
2a 出力軸
2b 凸部(モータ側係合凸部)
5 ナット
6 移動軸
7 ナットホルダ
7d 縮径部(軸挿入部)
8 軸受(第1軸受)
9 軸受(第2軸受)
12 軸受ホルダ(第1軸受ホルダ)
12b 軸受配置凹部(第1軸受配置凹部)
13 軸受ホルダ(第2軸受ホルダ)
13b 軸受配置凹部(第2軸受配置凹部)
13e 凸部(ホルダ側係合凸部)
14 プレート
15 ガイド機構
16、36 連結部材
16a 第1平面部
16b 第2平面部
22 ガイドレール
23 スライダ
30 スペーサ
32 カバー部材
34 ガイド軸
35 ガイドブッシュ
X 移動軸の移動方向(移動軸の軸方向)
2 モータ
2a 出力軸
2b 凸部(モータ側係合凸部)
5 ナット
6 移動軸
7 ナットホルダ
7d 縮径部(軸挿入部)
8 軸受(第1軸受)
9 軸受(第2軸受)
12 軸受ホルダ(第1軸受ホルダ)
12b 軸受配置凹部(第1軸受配置凹部)
13 軸受ホルダ(第2軸受ホルダ)
13b 軸受配置凹部(第2軸受配置凹部)
13e 凸部(ホルダ側係合凸部)
14 プレート
15 ガイド機構
16、36 連結部材
16a 第1平面部
16b 第2平面部
22 ガイドレール
23 スライダ
30 スペーサ
32 カバー部材
34 ガイド軸
35 ガイドブッシュ
X 移動軸の移動方向(移動軸の軸方向)
Claims (12)
- モータと、ナットと、前記ナットの内周側に係合するとともに前記ナットの回転に伴って直線的に移動する移動軸と、少なくとも一端が開口する筒状に形成され一端側に前記ナットが取り付けられ他端側が前記モータの出力軸に取り付けられるとともに前記移動軸が内周側に挿入されるナットホルダと、前記ナットホルダの一端側または前記ナットを回転可能に支持する第1軸受と、前記ナットホルダの他端側を回転可能に支持する第2軸受と、前記第1軸受を保持する第1軸受ホルダと、前記第2軸受を保持する第2軸受ホルダと、前記第1軸受ホルダと前記第2軸受ホルダとが固定される平板状のプレートと、前記移動軸の移動方向である前記移動軸の軸方向へ前記移動軸を案内するガイド機構と、前記移動軸と前記ガイド機構とを繋ぐ連結部材とを備え、
前記ガイド機構は、前記移動軸と前記プレートとの間に配置されていることを特徴とするリニアアクチュエータ。 - 前記ガイド機構は、直線状に形成されるガイドレールと前記ガイドレールに係合するスライダとを有するリニアガイドであることを特徴とする請求項1記載のリニアアクチュエータ。
- 前記連結部材は、L形状に折り曲げられて形成された金属製の平板であり、前記移動軸に固定される平板状の第1平面部と前記スライダが固定される平板状の第2平面部とによって構成されていることを特徴とする請求項2記載のリニアアクチュエータ。
- 前記ガイド機構は、ガイド軸と、前記ガイド軸が挿通されるガイドブッシュとを備えることを特徴とする請求項1記載のリニアアクチュエータ。
- 前記ガイド機構は、互いに平行に配置される2本の前記ガイド軸と、2本の前記ガイド軸のそれぞれが挿通される少なくとも2個の前記ガイドブッシュとを備え、
前記ガイドブッシュは、ボールガイドブッシュであることを特徴とする請求項4記載のリニアアクチュエータ。 - 前記ガイドブッシュは、前記第1軸受ホルダに取り付けられていることを特徴とする請求項4または5記載のリニアアクチュエータ。
- 前記第1軸受は、前記ナットを支持し、
前記ナットの、前記第1軸受に支持される部分の外径と、前記ナットホルダの、前記第2軸受に支持される部分の外径とが等しくなっていることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載のリニアアクチュエータ。 - 前記第1軸受と前記第2軸受とは、同一の軸受であり、
前記第1軸受ホルダには、前記第1軸受が配置される第1軸受配置凹部が前記移動軸の軸方向に窪むように形成され、
前記第2軸受ホルダには、前記第2軸受が配置される第2軸受配置凹部が前記移動軸の軸方向に窪むように形成され、
前記第1軸受ホルダおよび前記第2軸受ホルダは、前記第1軸受配置凹部と前記第2軸受配置凹部とが向き合うように、前記プレートに固定されていることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載のリニアアクチュエータ。 - 前記プレートの、前記第1軸受ホルダおよび前記第2軸受ホルダの取付面を覆うカバー部材を備え、
前記カバー部材は、前記移動軸の軸方向に直交する方向で前記第1軸受ホルダおよび前記第2軸受ホルダを覆っていることを特徴とする請求項8記載のリニアアクチュエータ。 - 前記ナットホルダの他端は、前記第2軸受ホルダよりも前記モータ側に突出していることを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載のリニアアクチュエータ。
- 前記第2軸受ホルダと前記モータとの間に配置される筒状のスペーサを備え、
前記第2軸受ホルダには、前記スペーサの内周側に係合するホルダ側係合凸部が形成され、
前記モータには、前記スペーサの内周側に係合するモータ側係合凸部が形成されていることを特徴とする請求項1から10のいずれかに記載のリニアアクチュエータ。 - 前記ナットホルダの他端側には、前記モータの出力軸が挿入される軸挿入部が形成されていることを特徴とする請求項11記載のリニアアクチュエータ。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015109004A JP2016226123A (ja) | 2015-05-28 | 2015-05-28 | リニアアクチュエータ |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108278277A (zh) * | 2018-03-12 | 2018-07-13 | 江西衡源智能装备有限公司 | 轴承座毛坯及轴承座 |
JP2019033580A (ja) * | 2017-08-07 | 2019-02-28 | 山洋電気株式会社 | 軸回転リニアモータ |
-
2015
- 2015-05-28 JP JP2015109004A patent/JP2016226123A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2019033580A (ja) * | 2017-08-07 | 2019-02-28 | 山洋電気株式会社 | 軸回転リニアモータ |
JP7092471B2 (ja) | 2017-08-07 | 2022-06-28 | 山洋電気株式会社 | 軸回転リニアモータ |
CN108278277A (zh) * | 2018-03-12 | 2018-07-13 | 江西衡源智能装备有限公司 | 轴承座毛坯及轴承座 |
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