JP2017073912A

JP2017073912A - Linear actuator

Info

Publication number: JP2017073912A
Application number: JP2015200187A
Authority: JP
Inventors: 和夫村松; Kazuo Muramatsu; 稲垣　正明; Masaaki Inagaki; 正明稲垣
Original assignee: MinebeaMitsumi Inc
Current assignee: MinebeaMitsumi Inc
Priority date: 2015-10-08
Filing date: 2015-10-08
Publication date: 2017-04-13

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a linear actuator capable of improving motor characteristics.SOLUTION: A linear actuator 1 has a structure in which an inner diameter of an annular protrusion 11a of a front portion 11 is larger than an inner diameter of stator yokes 7a, 7b, 8a and 8b and a bearing 12 is fitted inside the annular protrusion 11a of the front portion 11. An outer ring 12c of the bearing 12 mounted on the front portion 11 has a thicker structure in a radial direction compared with an inner ring 12a.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、リニアアクチュエータに関する。 The present invention relates to a linear actuator.

従来、ロータの回転運動を出力軸の軸方向の直線運動に変換したアクチュエータとして、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）。図２に特許文献１に記載のリニアアクチュエータが示されている。図２のリニアアクチュエータは、軸受９２、１０１にてロータ７０を回転可能に支持している。フロント側の軸受１０１はステータアセンブリのモールド工程によって形成されたフロント部１００に装着されている。 Conventionally, a linear actuator is known as an actuator that converts the rotational motion of a rotor into a linear motion in the axial direction of an output shaft (see, for example, Patent Document 1). FIG. 2 shows a linear actuator described in Patent Document 1. The linear actuator of FIG. 2 supports the rotor 70 rotatably by bearings 92 and 101. The front-side bearing 101 is attached to a front portion 100 formed by a molding process of the stator assembly.

特開２００４−２６０９５０号公報JP 2004-260950 A

特許文献１のリニアアクチュエータは、フロント側の軸受１０１はリア側の軸受９２に比べて大径のため、耐荷重を大きくできる。しかしながら、フロント側に要求される耐荷重が小さい場合、その耐荷重に見合った小径の軸受を選択することになるが、小径の軸受を装着する場合、ステータヨークの内径よりも小径の軸受の場合、フロント部１００に装着できないため、ハウジング１１０に小径の軸受を装着する構造となる。しかし、ハウジング１１０に小径の軸受を装着する構造では、ステータヨークの内側に外部からの異物が侵入する問題があり、さらにステータとの同軸精度が低下するという問題がある。このため、必要以上の耐荷重を有する軸受をフロント側に装着することになる。このため、フロント側に装着する大径の軸受の摺動ロストルクが大きく、モータ特性に不利であるという問題がある。 In the linear actuator disclosed in Patent Document 1, the front-side bearing 101 has a larger diameter than the rear-side bearing 92, so that the load resistance can be increased. However, if the load resistance required on the front side is small, a small-diameter bearing that matches the load-bearing capacity will be selected. However, when mounting a small-diameter bearing, the bearing is smaller in diameter than the inner diameter of the stator yoke. Since the front portion 100 cannot be mounted, the housing 110 has a structure in which a small-diameter bearing is mounted. However, in the structure in which a small-diameter bearing is mounted on the housing 110, there is a problem that foreign matter enters the inside of the stator yoke, and further, there is a problem that the coaxial accuracy with the stator is lowered. For this reason, a bearing having a load capacity more than necessary is mounted on the front side. For this reason, there is a problem that a large-diameter bearing mounted on the front side has a large sliding loss torque, which is disadvantageous for motor characteristics.

本発明は、上述の問題に鑑み、モータ特性を向上することが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。 In view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide a linear actuator that can improve motor characteristics.

請求項１に記載の発明は、ステータヨークを軸方向の前後から挟んだ状態で保持するフロント部およびリア部と、前記フロント部の環状突起部の内側に保持されたフロント側の玉軸受と、前記リア部に保持されたリア側の玉軸受とを備え、前記環状突起部の内径は前記ステータヨークの内径よりも大径であり、前記フロント側の玉軸受は、内輪と該内輪に比較して径方向における厚みが大きい外輪とを有してい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 includes a front portion and a rear portion that hold the stator yoke in a state of being sandwiched from the front and rear in the axial direction, a front-side ball bearing that is held inside the annular protrusion of the front portion, A rear-side ball bearing held by the rear portion, and the inner diameter of the annular protrusion is larger than the inner diameter of the stator yoke, and the front-side ball bearing is compared with the inner ring and the inner ring. And a linear actuator having an outer ring having a large thickness in the radial direction.

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、前記フロント側の玉軸受と前記リア側の玉軸受とは、玉のピッチ円径および玉径が同じであることを特徴とする。 The invention according to claim 2 is characterized in that, in the invention according to claim 1, the ball bearing on the front side and the ball bearing on the rear side have the same pitch circle diameter and ball diameter. To do.

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記リア側の玉軸受は、規格品に準じた軸受であることを特徴とする。 The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, wherein the ball bearing on the rear side is a bearing conforming to a standard product.

本発明によれば、モータ特性を向上することができるリニアアクチュエータを提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the linear actuator which can improve a motor characteristic can be provided.

実施形態のリニアアクチュエータの断面図である。It is sectional drawing of the linear actuator of embodiment. 従来のリニアアクチュエータの断面図である。It is sectional drawing of the conventional linear actuator.

図１は、本願発明のリニアアクチュエータの断面図である。図１には、リニアアクチュエータ１が示されている。リニアアクチュエータ１は、エンドプレート１５とフロント部１１を備えている。また、フロント部１１にはフロントカバー１６が取り付けられている。フロント部１１は、ステータアセンブリ６の先端側に形成されている。エンドプレート１５とフロント部１１は、ステータアセンブリ６を一体化するため、樹脂（例えば、ＰＢＴなどの熱可塑性樹脂）の射出成型によって同時に形成されている。 FIG. 1 is a cross-sectional view of the linear actuator of the present invention. FIG. 1 shows a linear actuator 1. The linear actuator 1 includes an end plate 15 and a front portion 11. A front cover 16 is attached to the front portion 11. The front portion 11 is formed on the front end side of the stator assembly 6. The end plate 15 and the front portion 11 are simultaneously formed by injection molding of a resin (for example, a thermoplastic resin such as PBT) in order to integrate the stator assembly 6.

図１のリニアアクチュエータ１と、従来（特許文献１）のリニアアクチュエータとの違いはフロント部１１に嵌着する軸受１２の構造である。軸受１２と１３は、内側の内輪、外側の外輪、内輪と外輪との間の玉により構成された玉軸受である。ここで、リア（エンド）側の軸受１３は市販されている規格品（ＪＩＳ規格、ＩＳＯ規格など）の軸受であり、内輪と外輪の径方向における厚み寸法が略同じである。そして、軸受１３の外径はステータヨーク７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂの内径より小さい寸法である。これに対して、フロント側の軸受１２はリア（エンド）側の軸受１３と同じＰＣＤ（ピッチ円径）および玉径の軸受であるが、外輪１２ｃの外径が異なっている。 The difference between the linear actuator 1 shown in FIG. 1 and the conventional linear actuator (Patent Document 1) is the structure of the bearing 12 fitted to the front portion 11. The bearings 12 and 13 are ball bearings constituted by an inner inner ring, an outer outer ring, and balls between the inner ring and the outer ring. Here, the bearing 13 on the rear (end) side is a commercially available standard product (JIS standard, ISO standard, etc.), and the radial dimensions of the inner ring and the outer ring are substantially the same. The outer diameter of the bearing 13 is smaller than the inner diameter of the stator yokes 7a, 7b, 8a, 8b. In contrast, the front-side bearing 12 is the same PCD (pitch circle diameter) and ball-diameter bearing as the rear (end) -side bearing 13, but the outer diameter of the outer ring 12c is different.

以下、フロント側の軸受１２について説明する。図１のリニアアクチュエータ１は、フロント部１１を有している。フロント部１１は、樹脂の射出成型によって形成されており、環状突起部１１ａを有している。環状突起部１１ａは、軸方向に突出した環状の構造を有している。環状突起部１１ａの内径は、ステータヨーク７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂの内径より大きな寸法に設定されている。環状突起部１１ａの内側に軸受１２が嵌着されている。環状突起部１１ａの内径がステータヨーク７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂの内径より大径であるため、外部からの異物がステータヨーク７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂの内側に侵入することを防止できる。 Hereinafter, the front bearing 12 will be described. The linear actuator 1 in FIG. 1 has a front portion 11. The front part 11 is formed by resin injection molding and has an annular protrusion 11a. The annular protrusion 11a has an annular structure protruding in the axial direction. The inner diameter of the annular protrusion 11a is set to be larger than the inner diameters of the stator yokes 7a, 7b, 8a, 8b. A bearing 12 is fitted inside the annular protrusion 11a. Since the inner diameter of the annular protrusion 11a is larger than the inner diameter of the stator yokes 7a, 7b, 8a, 8b, it is possible to prevent foreign matter from entering the stator yokes 7a, 7b, 8a, 8b.

ステータアセンブリ６は、ステータヨーク７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂおよびボビン９ａ、９ｂ、駆動コイル１０ａ、１０ｂにより構成されている。ステータヨーク７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂの内側に、樹脂製のボビン９ａに巻かれた駆動コイル（ステータコイル）１０ａ、樹脂製のボビン９ｂに巻かれた駆動コイル（ステータコイル）１０ｂが配置されている。 The stator assembly 6 includes stator yokes 7a, 7b, 8a, 8b, bobbins 9a, 9b, and drive coils 10a, 10b. Inside the stator yokes 7a, 7b, 8a, 8b, there are arranged a drive coil (stator coil) 10a wound around a resin bobbin 9a and a drive coil (stator coil) 10b wound around a resin bobbin 9b. Yes.

ステータアセンブリ６は、略筒形状の構造を有し、その内側には、僅かな隙間を有してロータ１７が配置されている。ロータ１７の構造は、特許文献１に記載された従来の技術と同じである。ロータ１７は、軸受１２と１３によりステータアセンブリ６に回転自在な状態で保持されている。ロータ１７の回転中心には、出力軸１８が保持されている。 The stator assembly 6 has a substantially cylindrical structure, and a rotor 17 is disposed inside the stator assembly 6 with a slight gap. The structure of the rotor 17 is the same as the conventional technique described in Patent Document 1. The rotor 17 is rotatably held by the stator assembly 6 by bearings 12 and 13. An output shaft 18 is held at the rotation center of the rotor 17.

ロータ１７の内側には雌ねじが形成され、出力軸１８の外周には雄ねじが形成されている。ロータ１７の雌ねじ構造と出力軸１８の雄ねじ構造とは噛み合っており、また出力軸１８は回転できず、且つ、軸方向に進退が可能な構造を有している。このため、ロータ１７が回転すると、ねじの原理により、出力軸１８が軸方向に動く。ところで、ロータ１７は、駆動コイル１０ａ、１０ｂに流れる駆動電流の向きにより、左右に回転する。このロータ１７の回転により、出力軸１８が軸方向に移動する。以上の原理により、リニアアクチュエータの動作が行われる。 A female thread is formed inside the rotor 17, and a male thread is formed on the outer periphery of the output shaft 18. The internal thread structure of the rotor 17 and the external thread structure of the output shaft 18 are engaged with each other, and the output shaft 18 cannot rotate and has a structure capable of moving back and forth in the axial direction. For this reason, when the rotor 17 rotates, the output shaft 18 moves in the axial direction according to the screw principle. By the way, the rotor 17 rotates left and right depending on the direction of the drive current flowing through the drive coils 10a and 10b. As the rotor 17 rotates, the output shaft 18 moves in the axial direction. Based on the above principle, the linear actuator is operated.

フロント側の軸受１２の内輪１２ａの径と、玉１２ｂのＰＣＤ（ピッチ円径）はリア（エンド）側の軸受１３と同じであるが、外輪１２ｃの径は大径（径方向の幅が大きい）となっている。すなわち、フロント側の軸受１２は、内輪１２ａの径方向の幅（肉厚）に対して、外輪１２ｃの径方向の幅（肉厚）が厚く、リア（エンド）側の軸受１３と同じ内輪径と玉のＰＣＤを有していながら、全体の外径がリア（エンド）側の軸受１３に対して大きい構造を有している。 The diameter of the inner ring 12a of the bearing 12 on the front side and the PCD (pitch circle diameter) of the ball 12b are the same as the bearing 13 on the rear (end) side, but the diameter of the outer ring 12c is large (the radial width is large). ). That is, the front-side bearing 12 is thicker in the radial direction (thickness) of the outer ring 12c than the radial width (thickness) of the inner ring 12a, and has the same inner ring diameter as the rear (end) -side bearing 13. The outer diameter of the entire bearing is larger than that of the bearing 13 on the rear (end) side.

なお、軸受１２は、必ずしも、リア（エンド）側の軸受１３と同じ内輪径と玉のＰＣＤを有する必要はなく、フロント側に要求される耐荷重を考慮した玉１２ｂの径と、玉１２ｂのＰＣＤ（ピッチ円径）を有する軸受構造を選択できる。例えば、フロント側の軸受１２のＰＣＤはリア（エンド）側の軸受１３よりも小さくてもよいし、リア（エンド）側の軸受１３よりも大きくなってもよい。 The bearing 12 is not necessarily required to have the same inner ring diameter and ball PCD as the rear (end) side bearing 13, but the diameter of the ball 12b in consideration of the load resistance required on the front side, and the ball 12b. A bearing structure having a PCD (pitch circle diameter) can be selected. For example, the PCD of the bearing 12 on the front side may be smaller than the bearing 13 on the rear (end) side, or may be larger than the bearing 13 on the rear (end) side.

以上述べた図１のリニアアクチュエータ１は、フロント部１１の環状突起部１１ａの内径がステータヨーク７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂの内径より大径で、フロント部１１の環状突起部１１ａの内側に軸受１２が嵌着された構造を有している。フロント部１１に装着された軸受１２の外輪１２ｃは内輪１２ａに比べて径方向の厚みが大きい。また、リア側の軸受１３は規格品に準じた軸受である。また、フロント側の軸受１２とリア側の軸受１３の玉のＰＣＤは同じで、玉径も同じである。 The linear actuator 1 of FIG. 1 described above has an inner diameter of the annular protrusion 11a of the front portion 11 larger than the inner diameter of the stator yokes 7a, 7b, 8a, and 8b, and is bearing inside the annular protrusion 11a of the front portion 11. 12 has a structure fitted. The outer ring 12c of the bearing 12 attached to the front portion 11 has a greater radial thickness than the inner ring 12a. The rear bearing 13 is a bearing conforming to a standard product. Further, the balls of the front bearing 12 and the rear bearing 13 have the same PCD and the same ball diameter.

図１に示したリニアアクチュエータ１では、フロント部１１に装着された軸受１２の外輪１２ｃは内輪１２ａに比べて径方向の厚みが大きい構造を有しているが、フロント側に要求される耐荷重に見合った小径の軸受を選択し、選択した小径の軸受を環状のスリーブに嵌着して環状突起部１１ａに装着した構成であってもよい。 In the linear actuator 1 shown in FIG. 1, the outer ring 12c of the bearing 12 attached to the front portion 11 has a structure that is thicker in the radial direction than the inner ring 12a. It is also possible to select a small-diameter bearing suitable for the above, and fit the selected small-diameter bearing to an annular sleeve and attach it to the annular protrusion 11a.

図１のリニアアクチュエータ１は、フロント側の軸受１２が装着される環状突起部１１ａの内径がステータヨーク７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂの内径より大径であるため、外部からの異物がステータヨーク７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂの内側に侵入することを防止できる。同時に、フロント側の軸受１２の玉径及びＰＣＤを小さくした軸受構造のため、複数の玉１２ｂに加わる遠心力や転動のためのトルクを小さくすることができる。この結果、モータトルクの効率を高めることができる。 In the linear actuator 1 of FIG. 1, since the inner diameter of the annular protrusion 11a to which the front bearing 12 is mounted is larger than the inner diameter of the stator yokes 7a, 7b, 8a, and 8b, foreign matter from the outside is attracted to the stator yoke 7a. , 7b, 8a, 8b can be prevented from entering inside. At the same time, because of the bearing structure in which the ball diameter and PCD of the front-side bearing 12 are reduced, the centrifugal force applied to the plurality of balls 12b and the torque for rolling can be reduced. As a result, the efficiency of the motor torque can be increased.

１…リニアアクチュエータ、６…ステータアセンブリ、７ａ…ステータヨーク、７ｂ…ステータヨーク、８ａ…ステータヨーク、８ｂ…ステータヨーク、９ａ…ボビン、９ｂ…ボビン、１０ａ…駆動コイル、１０ｂ…駆動コイル、１１…フロント部、１１ａ…環状突起部、１２…軸受、１２ａ…内輪、１２ｂ…玉、１２ｃ…外輪、１３…軸受、１５…エンドプレート、１６…フロントカバー、１７…ロータ、１８…出力軸。

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Linear actuator, 6 ... Stator assembly, 7a ... Stator yoke, 7b ... Stator yoke, 8a ... Stator yoke, 8b ... Stator yoke, 9a ... Bobbin, 9b ... Bobbin, 10a ... Drive coil, 10b ... Drive coil, 11 ... Front part, 11a ... annular protrusion, 12 ... bearing, 12a ... inner ring, 12b ... ball, 12c ... outer ring, 13 ... bearing, 15 ... end plate, 16 ... front cover, 17 ... rotor, 18 ... output shaft.

Claims

A front portion and a rear portion that hold the stator yoke sandwiched from the front and rear in the axial direction;
A front-side ball bearing held inside the annular protrusion of the front part;
A rear-side ball bearing held by the rear part,
The inner diameter of the annular protrusion is larger than the inner diameter of the stator yoke,
The front side ball bearing includes an inner ring and an outer ring having a larger radial thickness than the inner ring.

The linear actuator according to claim 1, wherein the front-side ball bearing and the rear-side ball bearing have the same pitch circle diameter and ball diameter.

The linear actuator according to claim 1, wherein the rear side ball bearing is a bearing conforming to a standard product.