JP2019113167A - Linear motion actuator and assembling method of linear motion actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転運動要素に伝達された回転運動を直線運動に変換する機構を備えた直動アクチュエータ及び直動アクチュエータの組立方法に関する。 The present invention relates to a linear motion actuator including a mechanism for converting rotational motion transmitted to a rotary motion element into linear motion, and a method of assembling the linear motion actuator.
この種の直動アクチュエータには、直線運動要素の軸方向の移動を制限するためにストローク制限機構を備えているものがある(例えば、特許文献1、2)。
特許文献1に記載の直動アクチュエータは、直線運動要素である作動軸の軸直交方向にストッパーピンが圧入固定されているとともに、回転運動要素であるロータに、ストッパーピンに当接する係止部(特許文献1ではストッパーと記載)が形成されている。特許文献1のストローク制限機構は、ロータから回転力が伝達された作動軸が軸方向に移動し、ストッパーピンがロータの係止面に当接することで、ロータの回転が規制されて作動軸のストロークを制限する。
Some linear actuators of this type are provided with a stroke limiting mechanism to limit the axial movement of the linear motion element (e.g., Patent Documents 1 and 2).
The linear motion actuator described in Patent Document 1 has a stopper pin fixed by press fitting in a direction orthogonal to the axis of operation of a linear motion element, and a locking portion (see FIG. In patent document 1, it describes as a stopper). In the stroke limiting mechanism of Patent Document 1, the actuating shaft to which the rotational force is transmitted from the rotor moves in the axial direction, and the stopper pin abuts against the locking surface of the rotor, thereby restricting the rotation of the rotor. Limit the stroke.
また、特許文献2に記載の直動アクチュエータは、直線運動要素であるボールねじ軸のボールねじ部と、これに多数のボールを介して螺合する回転運動要素であるボールねじナットとを有するボールねじ機構を有した装置である。特許文献2のストローク制限機構は、ボールねじ軸の軸部に半径方向に突出する突起を設け、ボールねじナットに係止部(特許文献1ではストッパー部と記載)を設け、ボールねじナットの回転によりボールねじ軸を縮み方向にストロークさせたときに、所定位置で突起が係止部に当接し、ボールねじナットの回転が規制されてボールねじ軸のストロークを制限する。 In addition, the linear actuator described in Patent Document 2 has a ball screw portion of a ball screw shaft which is a linear motion element, and a ball screw nut which is a rotational motion element which is screwed to this via a plurality of balls. It is a device having a screw mechanism. The stroke limiting mechanism of Patent Document 2 is provided with a projection that protrudes in the radial direction on the shaft portion of the ball screw shaft, and a locking portion (described as a stopper portion in Patent Document 1) is provided on the ball screw nut. Thus, when the ball screw shaft is made to stroke in the shrinking direction, the projection abuts on the locking portion at a predetermined position, the rotation of the ball screw nut is restricted, and the stroke of the ball screw shaft is limited.
ところで、特許文献1のストローク制限機構は、ロータに設けた係合部からの回転トルクを受ける際に、作動軸に圧入されているストッパーピンの強度確保が必要となる。
ストッパーピンの強度を確保する方法として、直径を増大させたストッパーピンを作動軸に圧入することが考えられるが、直径が増大したストッパーピンを強固に圧入保持するために、作動軸の軸直径も増大させなければならない。このように、特許文献1は、回転運動要素からの回転トルクに対して強度を確保するため、ストッパーピン及び作動軸の軸直径を増大させた構造としなければならず、直動アクチュエータの小型化の面で問題がある。
By the way, when receiving the rotational torque from the engaging part provided in the rotor, the stroke limiting mechanism of Patent Document 1 needs to secure the strength of the stopper pin pressed into the actuating shaft.
As a method of securing the strength of the stopper pin, it is conceivable to press in the stopper pin with the increased diameter on the actuating shaft, but in order to firmly press-hold the stopper pin with the increased diameter, the shaft diameter of the actuating shaft is also It must be increased. Thus, according to Patent Document 1, in order to secure strength against rotational torque from the rotary motion element, the shaft diameter of the stopper pin and the actuating shaft must be increased. There is a problem in terms of
また、特許文献2のストローク制限機構を備えた直動アクチュエータは、組立工場まで各部品を搬送する際には、コンタミネーション(コンタミ)の付着や損傷の面で問題がある。
すなわち、特許文献2のボールねじ機構は、ボールねじ軸に対してボールねじナットの軸長が短いので、組立工場までボールねじ機構を搬送する際には、ボールねじ軸のねじ溝が外部に露出する場合が多く、コンタミが付着、或いは何らかの異物がねじ溝に付着して傷が発生しやすい。
In addition, the linear motion actuator provided with the stroke limiting mechanism of Patent Document 2 has a problem in adhesion and damage of contamination when transporting each part to the assembly plant.
That is, in the ball screw mechanism of Patent Document 2, since the axial length of the ball screw nut is short with respect to the ball screw shaft, the thread groove of the ball screw shaft is exposed to the outside when transporting the ball screw mechanism to the assembly plant. In many cases, contamination is attached, or some foreign matter is attached to the screw groove and a scratch is easily generated.
そこで、本発明は、回転運動要素から受ける回転トルクに対して突起の強度を確保し、且つ小型化を図ることができる直動アクチュエータを提供することを目的とする。また、本発明は、直動アクチュエータを組立てる際に、ボールねじ機構の内部へのコンタミ侵入、ねじ溝の傷の発生を確実に防止することができる直動アクチュエータの組立方法を提供することを目的としている。 Therefore, an object of the present invention is to provide a linear motion actuator capable of securing the strength of a protrusion against rotational torque received from a rotational motion element and achieving downsizing. Another object of the present invention is to provide a method of assembling a linear actuator capable of reliably preventing the entry of contamination into the interior of a ball screw mechanism and the occurrence of flaws in a screw groove when the linear actuator is assembled. And
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る直動アクチュエータは、回転運動要素及び直線運動要素を有し、回転運動要素に伝達された回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構を備えている。ボールねじ機構は、直線運動要素の軸部に固定された筒状体に一体に形成され、筒状体の外周面から半径方向に突出している一つの突起を有している。突起は、直線運動要素の縮み方向のストロークエンドにおいて回転運動要素に形成した係止部が当接することで回転運動要素の回転運動を規制する突起規制面が形成されているとともに、軸部を軸方向から見ると、突起規制面と突起規制面に対する周方向の背面との間の肉厚が、半径方向の先端に対して筒状体側の基端が大きく形成されている。 In order to achieve the above object, a linear actuator according to an aspect of the present invention includes a rotary motion element and a linear motion element, and converts a ball screw mechanism that converts rotational motion transmitted to the rotary motion element into linear motion. Have. The ball screw mechanism is integrally formed with a cylindrical body fixed to the shaft portion of the linear motion element, and has one protrusion radially projecting from the outer peripheral surface of the cylindrical body. The projection is formed with a projection restricting surface for restricting the rotational movement of the rotational movement element by the abutment of the locking portion formed on the rotational movement element at the stroke end of the linear movement element in the contraction direction. When viewed from the direction, the thickness between the protrusion restricting surface and the circumferential rear surface with respect to the protrusion restricting surface is such that the base end on the cylindrical body side is formed larger than the tip end in the radial direction.
また、本発明の一態様に係る直動アクチュエータの組立方法は、ボールねじ機構が、回転運動要素としての筒形状のボールねじナットと、ボールねじナットの内部に収納されて多数のボールを介して螺合するボールねじ部及び筒状体をスプライン結合する軸部を同軸に設けた前記直線運動要素としてのボールねじ軸と、を備えている。そして、ボールねじ部が縮み方向のストロークエンドに位置し、ボールねじ部の軸長全域がボールねじナットに収納された状態でユニット化されており、このユニット化されたボールねじ機構のボールねじナットの外周をハウジングで回転自在に支持するとともに、ボールねじナットに回転力が伝達されるように回転駆動源を連結して組立てていくようにした。 Further, in the method of assembling a linear motion actuator according to one aspect of the present invention, the ball screw mechanism is housed in a cylindrical ball screw nut as a rotational movement element and housed inside the ball screw nut via a large number of balls. And a ball screw shaft as the linear motion element coaxially provided with a screw-engaged ball screw portion and a shaft portion for spline-coupling a tubular body. The ball screw portion is positioned at the stroke end in the direction of contraction, and the entire axial length of the ball screw portion is unitized in a state housed in the ball screw nut, and the ball screw nut of this unitized ball screw mechanism The outer periphery of the housing is rotatably supported by the housing, and the rotational drive source is connected and assembled so that the rotational force is transmitted to the ball screw nut.
本発明に係る直動アクチュエータによれば、回転運動要素から受ける回転トルクに対して突起の強度を確保することができるとともに、直動アクチュエータ小型化を図ることができる
また、本発明に係る直動アクチュエータの組立方法によれば、ボールねじ機構の内部へのコンタミ侵入、ねじ溝の傷の発生を確実に防止して直動アクチュエータを組立てることができる。
According to the linear motion actuator of the present invention, the strength of the projection can be secured against the rotational torque received from the rotary motion element, and the linear motion actuator can be miniaturized. According to the method of assembling the actuator, it is possible to assemble the linear actuator by reliably preventing contamination from entering the inside of the ball screw mechanism and the occurrence of flaws in the screw groove.
次に、図面を参照して、本発明の第1実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
また、以下に示す第1実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
なお、以下の説明で記載されている「上」、「下」、「底」、「前」、「後」等の方向を示す用語は、添付図面の方向を参照して用いられている。
Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the planar dimension, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from the actual ones. Therefore, specific thicknesses and dimensions should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that parts having different dimensional relationships and ratios among the drawings are included.
In addition, the first embodiment described below exemplifies an apparatus and a method for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention includes materials, shapes, and structures of component parts. , Arrangement, etc. are not specified to the following. The technical idea of the present invention can be variously modified within the technical scope defined by the claims described in the claims.
In addition, the term which shows directions, such as "upper", "lower", "bottom", "front", "rear", etc. which are described by the following description is used with reference to the direction of an attached drawing.
[第1実施形態の直動アクチュエータの構成]
図1は、第1実施形態の直動アクチュエータを示す正面図、図2は側面図、図3は図1のA−A線上の断面図、図4は図2のB−B線上の断面図である。
図中、符号10は直動アクチュエータであって、この直動アクチュエータ10は、ともに例えばアルミニウム又はアルミニウム合金でダイキャスト成形された主ハウジング11A及び副ハウジング11Bを有する。
主ハウジング11Aは、図3に示すように、電動モータ12を前面側に装着するモータ装着部13と、このモータ装着部13と並列に配設されたボールねじ機構20を背面側に装着するボールねじ機構装着部14とを有する。これらモータ装着部13及びボールねじ機構装着部14は、互いの中心軸が平行となるように形成されている。
[Configuration of Linear Actuation Actuator of First Embodiment]
1 is a front view showing the linear motion actuator according to the first embodiment, FIG. 2 is a side view, FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG. 1, and FIG. 4 is a sectional view taken along line BB of FIG. It is.
In the figure,
As shown in FIG. 3, the
モータ装着部13は、図3に示すように、前面側に形成された電動モータ12の取付フランジ12aを取付けるフランジ取付部13aと、このフランジ取付部13aの背面側に形成された電動モータ12の大径部12bを挿入する大径孔部13bと、この大径孔部13bの背面側に連通する電動モータ12の小径部12cを挿入する小径孔部13cと、この小径孔部13cの背面側に連通するピニオン収納部13dとを有する。
ボールねじ機構装着部14は、背面側に形成したモータ装着部13の小径孔部13cに対応する位置に形成したボールねじ機構収納部14aと、このボールねじ機構収納部14aに連通して前方に延長する円筒部14bと、この円筒部14bの前端に連通するシール収納部14cとを有する。
The
The ball screw
副ハウジング11Bは、図3に示すように、主ハウジング11Aの背面側に形成したピニオン収納部13d及びボールねじ機構収納部14aを覆う形状に構成されている。この副ハウジング11Bは、主ハウジング11Aのピニオン収納部13d及びボールねじ機構収納部14aに対応するピニオン収納部16及びボールねじ機構収納部17を形成し、さらに下部側にブリーザ18を形成している。ここで、ボールねじ機構収納部17には背面側に収容筒部17aを形成している。この収容筒部17aの後述するボールねじナット22の軸方向端面と接触する位置にスラストニードル軸受17bを配置している。
As shown in FIG. 3, the
電動モータ12は、図3に示すように、その出力軸12dの先端にピニオンギヤ15を装着している。そして、電動モータ12をモータ装着部13に装着する。この電動モータ12の装着は、電動モータ12をピニオンギヤ15側からモータ装着部13に挿入して、ピニオンギヤ15をピニオン収納部13dに収納した状態で、取付フランジ12aをフランジ取付部13aに取付けることにより行う。
一方、ボールねじ機構20は、図4に示すように、主ハウジング11A及び副ハウジング11Bのボールねじ機構収納部14a及び17にシール付の転がり軸受21a及び21bによって回転自在に支持されているボールねじナット22と、このボールねじナット22に多数のボール23を介して螺合するボールねじ軸24とを備えている。
As shown in FIG. 3, the
On the other hand, as shown in FIG. 4, the
ボールねじナット22は、図5に示すように、内周面にボールねじ溝25a及びボール循環溝25bを形成したナット円筒部材25で構成している。ここで、ボールねじナット22のボール循環方式としては、図5(d)に示すように、例えばボール循環部が1巻きに1箇所存在するS字状の循環溝25bをボールねじナット22と一体に形成した形態を採用している。そして、循環溝25bは冷間鍛造によって形成され、ボールねじ溝25aは切削加工により形成される。
ナット円筒部材25は、外周面における軸方向の両端部側をボールねじ機構収納部14aに転がり軸受21a及び21bを介して回転自在に支持されている。そして、ナット円筒部材25の外周面の転がり軸受21a及び21bの内輪間にドリブン用スプライン軸部25cを形成している。
As shown in FIG. 5, the
The nut
さらに、正面から見て扇状の凸状係止部25dをナット円筒部材25の前面側端面に一体に突出形成している。ここで、この凸状係止部25dの周方向の側面は平面である。
また、ナット円筒部材25は、図3に示すように、ドリブン用スプライン軸部25cにドリブンギヤ26をスプライン結合している。このドリブンギヤ26は電動モータ12の出力軸12dに装着されたピニオンギヤ15に噛合している。ドリブンギヤ26には、内周面にドリブン用スプライン軸部25cに噛合するインボリュートスプライン孔部26aを形成している。
Furthermore, when viewed from the front, a fan-shaped
Further, as shown in FIG. 3, the nut
ボールねじ軸24は、図4に示すように、主ハウジング11Aに形成した円筒部14b及び副ハウジング11Bに形成した収納筒部17aに装着されている。
このボールねじ軸24は、軸方向の中央部より後端側(図4の右側)に形成されたボールねじ部31と、このボールねじ部31の前端側(図4の左側)に連接するボールねじ部31より小径のインボリュートスプライン軸部32と、このインボリュートスプライン軸部32の前端に連接するインボリュートスプライン軸部32より小径で、先端に二面幅33aを形成した連結軸部33とで構成されている。
As shown in FIG. 4, the
The ball screw
ボールねじ軸24のインボリュートスプライン軸部32は、図6に示すように、スプライン歯38の間に同一形状の歯底39が形成されている。
歯底39は、図6(b)に示すように、連結軸部33側に第1歯底39aが軸方向に沿って形成され、ボールねじ部31側に第1歯底39aより径寸法が大きい第2歯底39bが形成され、第1歯底39a及び第2歯底39bの間に、第1歯底39a側から第2歯底39b側に向かって徐々に径寸法が増大した傾斜歯底39cが形成されている。
図3に示すように、ボールねじ軸24のインボリュートスプライン軸部32に、回り止め部材34がスプライン結合している。
The involute
As shown in FIG. 6 (b), the
As shown in FIG. 3, a
回り止め部材34は、図7に示すように、内周面にインボリュートスプライン孔部35aを形成した円筒部35と、この円筒部35の外周面に形成されて半径方向外方に突出するストッパー36とを有している。
ストッパー36は、軸方向から見て四角形状に突出している部位であり、円筒部35の外周面の互いに周方向に離間した位置で立ち上がっている第1ストッパー側面36a及び第2ストッパー側面36bと、これら第1及び第2ストッパー側面36a,36bの立上がり縁部で連結しているストッパー端面36cとを有している。
The
The
第1ストッパー側面36aは平面であり、後述するストロークエンドにおいてボールねじナット22の凸状係止部25dの周方向の平面とした側面が面接触状態で当接する。
なお、第1ストッパー側面36a及び凸条係止部25dの周方向の側面の両者は平面に限らず、円筒面或いは球面の曲面であってもよい。
第2ストッパー側面36bは、ストッパー端面36cから円筒部35の外周面に向かうに従い、第1ストッパー側面36aとの距離が徐々に増大している勾配面として形成されている。
The first
Note that both the first
The second
図7(b)に示すように、第1ストッパー側面36aと円筒部35の外周面が交差する位置を第1交差位置43aとし、第2ストッパー側面36bと円筒部35の外周面が交差する位置を第2交差位置43bとしている。
これにより、ストッパー36は、ストッパー端面36cの軸直交方向の幅寸法をaとし、第1交差位置43a及び第2交差位置43bの間のストッパー36の基端側の軸直交方向の幅寸法をbとすると、a < b の関係を有して形成されている。
As shown in FIG. 7B, a position where the first
Thus, the
また、図7(c)に示すように、ストッパー36の重心位置をGとし、ストッパー36の基端から重心位置Gまでの高さ寸法をe1とし、重心位置Gからストッパー端面36cまでの高さ寸法をe2とすると、e1 < e2 の関係を有して形成されている。
さらに、図7(d)に示すように、回り止め部材34は、円筒部35の軸方向寸法をL1とし、ストッパー36の軸方向寸法をL2とすると、L1 > L2 の関係を有しているとともに、ストッパー36は円筒部36の一端側開口部に寄った位置で形成されている。
7C, the center of gravity of the
Further, as shown in FIG. 7D, when the axial dimension of the
上記構成の回り止め部材34は、ボールねじ軸24のインボリュートスプライン軸部32に、円筒部35のインボリュートスプライン孔部35aがスプライン結合される。
この際、円筒部35のインボリュートスプライン孔部35aのスプラインが、インボリュートスプライン軸部32の歯底39の第2歯底39bに加締め状態となる。したがって、回り止め部材34は、スプライン結合によってボールねじ軸24に対して回転不能とされるとともに、インボリュートスプライン孔部35aのスプラインがインボリュートスプライン軸部32の第2歯底39bに加締め状態となることで、ボールねじ軸24の軸方向に移動不能とされてボールねじ軸24に固定される。
The involute
At this time, the splines of the involute
そして、図3及び図8に示すように、回り止め部材34のストッパー36がボールねじナット22の凸条係止部25dに当接したときに、ボールねじ軸24が縮み方向のストロークエンド位置となる。
図4に示すように、ボールねじナット22の軸長は、ボールねじ軸24のボールねじ部31の軸長と略同一寸法に設定されており、ボールねじ軸24が縮み方向のストロークエンド位置に移動すると、ボールねじ部31の全域がボールねじナット22に収納されている。
また、図4に示すように、主ハウジング11Aの円筒部14bの内周面には、ガイド部材40が装着されている。
Then, as shown in FIG. 3 and FIG. 8, when the
As shown in FIG. 4, the axial length of the
Further, as shown in FIG. 4, a
ガイド部材40は、円柱を断面で見て、円の直径以下の弦に沿った平面で軸方向に切断して形成される柱体であり、軸方向に沿った案内溝40cが形成されている。
ガイド部材40は、主ハウジング11Aの円筒部14bに形成した支持孔41aの内部に保持されている。この案内溝40cに、ボールねじ軸24の回り止め部材34のストッパー36が係合している。
そして、ガイド部材40の前端側の外周面には、円周方向に支持孔41aの突条41cに係合する係合溝40dが形成されている。
さらに、主ハウジング11Aには、ボールねじ機構装着部14におけるシール収納部14cにボールねじ軸24の連結軸部33の外周面に摺接するシール50を装着し、このシール50を止め輪51によって固定している。
The
The
Further, on the outer peripheral surface on the front end side of the
Further, in the
ここで、本発明に記載されている回転運動要素がボールねじナット22に対応し、本発明に記載されている直線運動要素がボールねじ軸24に対応している。また、本発明に記載されている軸部がインボリュートスプライン軸部32に対応し、本発明に記載されている筒状体が円筒部35に対応し、本発明に記載されている固定部がボールねじ機構装着部14に対応している。また、本発明に記載されている係止部が凸状係止部25dに対応し、本発明に記載されている突起がストッパー36に対応し、本発明に記載されている突起規制面が第1ストッパー側面36aに対応している。さらに、本発明に記載されている突起規制面に対する周方向の背面が第2ストッパー側面36bに対応し、本発明に記載されているハウジングが副ハウジング11Bの収納筒部17aに対応し、本発明に記載されている回転駆動源が電動モータ12に対応している。
Here, the rotary motion element described in the present invention corresponds to the
[第1実施形態の直動アクチュエータの組立方法]
次に、第1実施形態の直動アクチュエータ10の組立方法を説明する。
直動アクチュエータ10で使用されるボールねじ機構20は、予め、製造工場においてユニット化された状態で組立工場に搬送されてくる。
ユニット化されたボールねじ機構20は、ボールねじ軸24のインボリュートスプライン軸部32に回り止め部材34の円筒部35のインボリュートスプライン孔部35aがスプライン結合されている。また、ボールねじ軸24のボールねじ部31にはグリースが塗付されているとともに、ボールねじナット22内にボール23を介して螺合されている。
[Assembling method of linear actuator according to the first embodiment]
Next, a method of assembling the
The
In the united
そして、ボールねじ軸24のボールねじ部31の全域がボールねじナット22に収納されるように、ボールねじ軸24を縮み方向のストロークエンド位置まで移動させて保持している。この保持の具体的な方法としては、図8に示したストッパー36の第1ストッパー側面36aと、ボールねじナット22の凸状係止部25dとを、接合手段で仮接合しておく方法などがある。
そして、直動アクチュエータ10の組立方法は、先ず、主ハウジング11Aの支持孔41aにガイド部材40を装着保持する。
Then, the
Then, in the assembling method of the
次に、支持孔41aの突条41cにガイド部材40の係合溝40dを対向させた状態で、ガイド部材40を支持孔41a内に挿入して係合溝40d内に突条41cを係合し、支持孔41a内部に軸方向の移動を阻止したガイド部材40を配置する。
次に、ユニット化されたボールねじ機構20のボールねじナット22のナット円筒部材25の外周面に、ドリブンギヤ26をスプライン結合させ、その両脇に転がり軸受21a及び21bを装着し、これら転がり軸受21a及び21bの内輪によってドリブンギヤ26を固定する。
Next, with the
Next, the driven
次に、ボールねじ機構20を主ハウジング11Aのボールねじ機構収納部14aに連結軸部33側から挿入し、ストッパー36を主ハウジング11Aに装着されたガイド部材40の案内溝40cに係合させる。
次に、転がり軸受21aの外輪をボールねじ機構収納部14aの内周面に嵌合させながらドリブンギヤ26ボールねじ機構収納部14aに収納して、主ハウジング11Aへのボールねじ機構20の装着を完了する。
Next, the
Next, the outer ring of the rolling
次に、電動モータ12をそのピニオンギヤ15側から主ハウジング11Aのモータ装着部13内に挿入して、ピニオンギヤ15をボールねじ機構20のドリブンギヤ26に噛合させる。そして、電動モータ12の取付フランジ12aをフランジ取付部13aにボルト締めする。
なお、電動モータ12の主ハウジング11Aへの装着は、主ハウジング11Aへのボールねじ機構20の装着前に行うようにしてもよい。
このように主ハウジング11Aへの電動モータ12及びボールねじ機構20の装着を終了すると、主ハウジング11Aの背面側に図示しないパッキンを介して副ハウジング11Bを装着してボルト締め等の固定手段で固定し、主ハウジング11Aのシール収納部14cにシール50を挿入し、止め輪51で抜け止めすることにより、直動アクチュエータ10の組立を完了する。
Next, the
The attachment of the
Thus, when the mounting of the
[第1実施形態の直動アクチュエータの動作]
この状態で、電動モータ12を回転駆動して、ピニオンギヤ15からドリブンギヤ26に回転駆動力を伝達して、ボールねじナット22を、例えば図8で見て時計方向に回動させる場合を考える。この場合には、ボールねじナット22の回転力はボール23を通じてボールねじ軸24に伝達されることにより、ボールねじ軸24はボールねじナット22と同一方向の時計方向に回動しようとする。
このとき、ボールねじ軸24に固定されている回り止め部材34のストッパー36も時計方向に回動しようとするが、ストッパー36がガイド部材40の案内溝40c内に係合しているので、時計方向の回動が規制される。このため、回り止め部材34は、ストッパー36の回動が規制されることで、ボールねじ軸24の回り止め機能を発揮する。
[Operation of Linear Motion Actuator of First Embodiment]
In this state, consider a case where the
At this time, the
そして、ボールねじナット22を図8で見て時計方向に回動し続けることにより、ボールねじ軸24は図3及び図4で見て左方に回動せずに移動する。このとき、ストッパー36は、ガイド部材40の案内溝40c内を滑りながら移動する。
その後、ボールねじナット22を図8で見て時計方向の回転を継続してボールねじ軸24が所望の前進位置に達したときに、電動モータ12を停止させることにより、ボールねじ軸24の前進を停止させる。
一方、ボールねじ軸24が前方側の所望の前進位置に達している状態から電動モータ12を逆転駆動して、ボールねじナット22が図8で反時計方向に回転すると、ボールねじ軸24は、そのストッパー36がガイド部材40の案内溝40cに係合しているので、回り止めされながら軸方向に回動せずに後退する。このとき、ストッパー36は、ガイド部材40の案内溝40c内を滑りながら移動する。
Then, by continuing to turn the
Thereafter, when the
On the other hand, when the
そして、軸方向に後退しているボールねじ軸24に固定されているストッパー36と、反時計方向に回転しているボールねじナット22の凸状係止部25dとが円周方向で対面すると、図8に示すように、ストッパー36の第1ストッパー側面36aが凸状係止部25dに当接する。
このように、ストッパー36の第1ストッパー側面36a及びボールねじナット22の凸状係止部25dが面接触状態で当接することで、ボールねじナット22のこれ以上の逆回転が規制され、ボールねじ軸24が縮み方向のストロークエンド位置に達する。
この縮み方向のストロークエンド位置では、ボールねじ部31の全域がボールねじナット22に収納される。
Then, when the
As described above, when the first
At the stroke end position in the contraction direction, the entire area of the
[第1実施形態の直動アクチュエータ及び組立ての際の作用効果]
次に、第1実施形態の直動アクチュエータ10の作用効果について説明する。
上記構成の第1実施形態の直動アクチュエータ10によると、電動モータ12が逆転駆動すると、ボールねじ軸24は、そのストッパー36がガイド部材40の案内溝40cに係合しているので、回り止めされながら軸方向に後退する。そして、ボールねじ軸24が縮み方向のストロークエンド位置に達すると、ボールねじ軸24に固定されている回り止め部材34のストッパー36が、反時計方向に回転するボールねじナット22の凸状係止部25dから大きな回転トルクを受け、ボールねじナット22の回転を停止させる。
[Linear actuator of the first embodiment and effects in assembling]
Next, the operation and effect of the
According to the
ここで、ストッパー36を一体に形成した円筒部35は、ボールねじ軸24のインボリュートスプライン軸部32にスプライン結合で固定されており、従来装置のような軸にストッパー部材を貫通させるための孔などの二次加工を行わないので、ボールねじ軸24の強度を増大させるために軸径を増大させる必要がない。したがって、ボールねじ軸24の大型化を抑制して直動アクチュエータ10の小型化を図ることができる。
また、ストッパー36は、先端側の幅寸法aに対して基端側の幅寸法bを大きくした形状としているので(図7(b)参照)、凸状係止部25dから大きな回転トルクが発生しても、回転トルクを確実に受けることができる高剛性の部材となる。
Here, the
Further, since the
また、ストッパー36は、先端側の幅寸法aに対して基端側の幅寸法bを大きくした形状であるとともに、ストッパー36の重心位置Gがストッパー36の高さ寸法e2の1/2の位置より円筒部35側に位置していることから(図7(c)参照)、断面係数を大きく設定することができる。このように断面係数が大きいストッパー36を小型部品として形成することが可能であり、ストッパー36の配置スペースを小さくすることができるので、直動アクチュエータ10の小型化を図ることができる。
Further, the
また、回り止め部材34は、円筒部35の軸方向寸法L1がストッパー36の軸方向寸法L2より大きく設定され(図7(d)参照)、ストッパー36で受けた回転トルクを円筒部35で分散させることができるので、さらに大きな回転トルクを受けることが可能な高剛性の部材とすることができる。
さらに、ストッパー36の第1ストッパー側面36a及び凸状係止部25dは面接触状態で当接するので、当接する際の衝突エネルギーを接触面全体に分散させることができる。
Further, in the
Furthermore, since the first
一方、第1実施形態の直動アクチュエータ10を組立てる際の効果について説明する。
直動アクチュエータ10のボールねじ機構20は、ユニット化された装置が使用されている。
ユニット化されたボールねじ機構20は、ボールねじ軸24のボールねじ部31にグリースが塗付されており、ボールねじナット22内にボール23を介して螺合されているボールねじ部31の全域がボールねじナット22に収納されている。
On the other hand, the effect at the time of assembling the
The
In the unitized
このユニット化されたボールねじ機構20を直動アクチュエータ10の組立工場まで搬送してくるときには、ボールねじ部31は外部に露出していない。このため、ボールねじ部31にゴミ、鉄粉などのコンタミ(コンタミネーション)が侵入しない。また、ボールねじナット22やボールねじ部31のねじ溝に傷が発生することがない。しかも、ボールねじ機構20の搬送途中において、ボールねじ部31に塗付したグリースが外部に漏出する量も大幅に削減することができる。
When the unitized
したがって、直動アクチュエータ10を組立てる際には、ユニット化されたボールねじ機構20には搬送時におけるコンタミの侵入やねじ溝の傷の発生などが防止されており、ボールねじ機構20の搬送時の品質が保証されているので、高精度の直動アクチュエータ10を組立てることができる。
また、ボールねじ軸24にグリースを封入する作業は、直動アクチュエータ10の組立ての際には不要となるので、直動アクチュエータ10の組立効率を向上させることができる。
なお、第1実施形態においては、ボールねじナット22を電動モータによって回転駆動して、ボールねじ軸24を直線運動要素とした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、逆にボールねじ軸24を回転駆動源によって回動する回転運動要素とし、ボールねじナット22を直線運動要素とした場合にも本発明を適用することができる。
Therefore, when assembling the
Further, since the operation of sealing the grease in the
In the first embodiment, the
10 直動アクチュエータ
11A 主ハウジング
11B 副ハウジング
12 電動モータ
12a 取付フランジ
12b 大径部
12c 小径部
12d 出力軸
13 モータ装着部
13a フランジ取付部
13b 大径孔部
13c 小径孔部
13d ピニオン収納部
14 ボールねじ機構装着部
14a ボールねじ機構収納部
14b 円筒部
14c シール収納部
15 ピニオンギヤ
16 ピニオン収納部
17 ボールねじ機構収納部
17a 収納筒部
17b スラストニードル軸受
18 ブリーザ
20 ボールねじ機構
21a,21b 転がり軸受
22 ボールねじナット
23 ボール
24 ボールねじ軸
25 ナット円筒部材
25a ボールねじ溝
25b ボール循環溝
25c ドリブン用スプライン軸部
25d 凸状係止部
26 ドリブンギヤ
26a ドリブン用スプライン孔部
31 ボールねじ部
32 インボリュートスプライン軸部
33a 二面幅
33 連結軸部
34 回り止め部材
35 円筒部
35a インボリュートスプライン孔部
36 ストッパー
36a 第1ストッパー側面
36b 第2ストッパー側面
36c ストッパー端面
38 インボリュートスプライン軸部32のスプライン
39 歯底
39a 第1歯底
39b 第2歯底
39c 傾斜歯底
40c 案内溝
40d 係合溝
41a 支持孔
41c 突条
43a 第1交差位置
43b 第2交差位置
50 シール
51 止め輪
a ストッパー端面の軸直交方向の幅寸法
b ストッパーの基端側の軸直交方向の幅寸法
G ストッパーの重心位置
e1 ストッパーの基端から重心位置までの高さ寸法
e2 重心位置からストッパー端面までの高さ寸法を
L1 円筒部の軸方向寸法
L2 ストッパーの軸方向寸法
10 linear actuator 11A main housing 11B sub housing 12 electric motor 12a mounting flange 12b large diameter portion 12c small diameter portion 12d output shaft 13 motor mounting portion 13a flange mounting portion 13b large diameter hole portion 13c small diameter hole portion 13d pinion housing portion 14 ball screw Mechanism mounting portion 14a Ball screw mechanism storage portion 14b Cylindrical portion 14c Seal storage portion 15 Pinion gear 16 Pinion storage portion 17 Ball screw mechanism storage portion 17a Storage cylindrical portion 17b Thrust needle bearing 18 Breather 20 Ball screw mechanism 21a, 21b Rolling bearing 22 Ball screw Nut 23 Ball 24 Ball screw shaft 25 Nut cylindrical member 25a Ball screw groove 25b Ball circulation groove 25c Driven spline shaft 25d Convex locking portion 26 Driven gear 26a Driven spline hole 31 Threaded portion 32 Involute spline shaft portion 33a Two-sided width 33 Connecting shaft portion 34 Detent member 35 Cylindrical portion 35a Involute spline hole portion 36 Stopper 36a First stopper side surface 36b Second stopper side surface 36c Stopper end surface 38 Involute spline shaft portion 32 spline 39 tooth bottom 39a first tooth bottom 39b second tooth bottom 39c inclined tooth bottom 40c guide groove 40d engagement groove 41a support hole 41c protrusion 43a first intersection position 43b second intersection position 50 seal 51 snap ring a shaft of stopper end face Width dimension in the orthogonal direction b Width dimension in the axis orthogonal direction of the proximal end side of the stopper G Center of gravity position of the stopper e1 Height dimension from the base end of the stopper to the center of gravity e2 Height dimension from the center of gravity to the end face of the stopper L1 Axial dimension of part L2 Axial dimension of stopper
Claims (8)
前記ボールねじ機構は、前記直線運動要素の軸部に固定された筒状体に一体に形成され、前記筒状体の外周面から半径方向に突出している一つの突起を有し、前記直線運動要素の回り止めを行う構成とされ、
前記突起は、前記直線運動要素の縮み方向のストロークエンドにおいて前記回転運動要素に形成した係止部が当接することで当該回転運動要素の回転運動を規制する突起規制面が形成されているとともに、前記軸部を軸方向から見ると、前記突起規制面と当該突起規制面に対する周方向の背面との間の肉厚が、前記半径方向の先端に対して前記筒状体側の基端が大きく形成されていることを特徴とする直動アクチュエータ。 A ball screw mechanism having a rotational movement element and a linear movement element, and converting the rotational movement transmitted to the rotational movement element into a linear movement;
The ball screw mechanism is integrally formed with a cylindrical body fixed to the shaft portion of the linear motion element, and has one protrusion radially projecting from the outer peripheral surface of the cylindrical body, the linear motion It is configured to stop the rotation of elements,
The projection is formed with a projection restricting surface for restricting the rotational movement of the rotational movement element by the abutment of the locking portion formed on the rotational movement element at the stroke end of the linear movement element in the contraction direction. When the shaft portion is viewed in the axial direction, the thickness between the protrusion restricting surface and the back surface in the circumferential direction with respect to the protrusion restricting surface is larger at the base end on the cylindrical body side than the distal end in the radial direction. A linear motion actuator characterized in that
前記突起の重心が、前記筒状体の外周から前記半径方向の先端までの高さの1/2の位置より前記筒状体側に寄った位置に設定されていることを特徴とする請求項1記載の直動アクチュエータ。 When the projection is viewed in the axial direction, the thickness between the projection restricting surface and the circumferential back surface with respect to the projection restricting surface is from the distal end in the radial direction to the proximal end on the tubular body side. It is formed to increase gradually as it
The center of gravity of the projection is set to a position closer to the cylindrical body side from a position of 1/2 of the height from the outer periphery of the cylindrical body to the tip in the radial direction. Direct acting actuator described.
前記ボールねじ部が前記縮み方向のストロークエンド位置まで移動したときに、前記ボールねじ軸の前記筒状体に一体に形成された前記突起に前記係止部が当接することで、前記ボールねじナットの回転が規制されることを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の直動アクチュエータ。 The ball screw mechanism fixes a cylindrical ball screw nut as the rotational movement element, a ball screw portion housed in the ball screw nut and screwed together via a large number of balls, and the cylindrical body. A ball screw shaft as the linear motion element in which the shaft portion is coaxially provided;
When the ball screw portion moves to the stroke end position in the shrinking direction, the locking portion abuts on the protrusion integrally formed on the cylindrical body of the ball screw shaft, thereby the ball screw nut The linear motion actuator according to any one of claims 1 to 4, wherein the rotation of the linear motor is restricted.
前記ボールねじ機構は、前記ボールねじ部が前記縮み方向のストロークエンドに位置し、前記ボールねじ部の軸長全域が前記ボールねじナットに収納された状態でユニット化されており、
このユニット化された前記ボールねじ機構の前記ボールねじナットの外周をハウジングで回転自在に支持するとともに、前記ボールねじナットに回転力が伝達されるように回転駆動源を連結して組立てていくことを特徴とする直動アクチュエータの組立方法。 A method of assembling a linear actuator according to claim 6, comprising
The ball screw mechanism is unitized in a state where the ball screw portion is located at the stroke end in the contraction direction, and the entire axial length of the ball screw portion is accommodated in the ball screw nut.
The outer periphery of the ball screw nut of the unitized ball screw mechanism is rotatably supported by a housing, and a rotational driving source is connected and assembled so that a rotational force is transmitted to the ball screw nut. A method of assembling a linear motion actuator characterized by
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