JP2019113169A - 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ボールねじ機構を備えた直動アクチュエータに関する。 The present invention relates to a linear motion actuator provided with a ball screw mechanism that converts rotational motion transmitted to a rotational motion element into linear motion.
この種の直動アクチュエータは、ボールねじ軸とこれに多数のボールを介して螺合するボールねじナットとを有するホールねじ機構を有し、ボールねじ軸及びボールねじナットの一方を回転駆動する回転運動要素とし、他方を直線移動させる直線運動要素としている。
上記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)。
A linear actuator of this type has a hole screw mechanism having a ball screw shaft and a ball screw nut screwed to the ball screw shaft through a large number of balls, and rotates one of the ball screw shaft and the ball screw nut. It is a motion element, and the other is a linear motion element that moves linearly.
Some of the linear actuators described above are provided with a stroke limiting mechanism in order to limit axial movement of the linear motion element (e.g., Patent Document 1).
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。
そして、特許文献1のストローク制限機構は、ボールねじ軸のボールねじ部と同軸に設けた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。
The linear actuator described in Patent Document 1 has a ball screw mechanism having a ball screw portion of a ball screw shaft which is a linear motion element, and a ball screw nut which is a rotational movement element which is screwed to this via a plurality of balls. A device having
In the stroke limiting mechanism of Patent Document 1, a projection projecting in the radial direction is provided on a shaft portion provided coaxially with the ball screw portion of the ball screw shaft, and the ball screw nut When the ball screw shaft is stroked in the shrinking direction by the rotation of the ball screw nut, the projection abuts the locking portion at a predetermined position, and the rotation of the ball screw nut is restricted, and the stroke of the ball screw shaft Limit.
また、突起は、内周面にスプライン孔を形成した円筒部の外周面から半径方向に突出して形成されている。
ボールねじ軸の軸部の外周にはスプライン軸部が形成されており、円筒部のスプライン孔が軸部のスプライン軸部にスプライン結合することで、軸部に対する円筒部の周方向移動を規制している。また、円筒部からはみ出しているスプライン軸部の一部の円周方向の複数箇所に加締部を設けることで、軸部に対する円筒部の軸方向移動を規制している。
Further, the projection is formed so as to protrude in the radial direction from the outer peripheral surface of the cylindrical portion in which the spline hole is formed on the inner peripheral surface.
A splined shaft portion is formed on the outer periphery of the shaft portion of the ball screw shaft, and the spline hole of the cylindrical portion is splined to the splined shaft portion of the shaft portion to restrict circumferential movement of the cylindrical portion with respect to the shaft portion. ing. Moreover, the axial direction movement of the cylindrical part with respect to an axial part is controlled by providing caulking parts in a plurality of places of a peripheral direction of a part of spline shaft part protruded from a cylindrical part.
ところで、特許文献1のストローク制限機構は、ボールねじ軸の軸部の軸心と円筒部の軸心が一致するように調芯性を向上させてスプライン軸部及びスプライン孔をスプライン結合しなければならない。このような調芯性を向上させるためには、両者のスプライン歯を高精度に加工する必要があり、製造コストが増大するおそれがある。
また、特許文献1は、円筒部からはみ出しているスプライン軸部の一部に加締め部を設けて軸部に対する円筒部の軸方向移動を拘束しているが、円筒部の軸方向移動の拘束のために加工工程が増大するので、製造コストがさらに増大する。
そこで、本発明は、直線運動要素の軸部と突起を設けた筒状体とをスプライン結合する際の調芯性を向上させることができ、軸部に対する筒状体の軸方向移動を確実に拘束することができるとともに、これらを製造コストの低減化を図りながら実現す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。
By the way, if the stroke limiting mechanism of Patent Document 1 improves the centering property so that the axial center of the shaft portion of the ball screw shaft and the axial center of the cylindrical portion coincide with each other, the spline shaft portion and the spline hole are not spline-connected. It does not. In order to improve such alignment, it is necessary to process both spline teeth with high accuracy, which may increase the manufacturing cost.
Moreover, although patent document 1 provides a caulking part in a part of spline shaft part which has protruded from the cylindrical part, and restrict | limits axial movement of the cylindrical part with respect to a shaft part, restriction of axial movement of a cylindrical part is restrained. Manufacturing cost is further increased because of the increase in the number of processing steps.
Therefore, the present invention can improve the alignment when spline-coupling the shaft portion of the linear motion element and the cylindrical body provided with the projection, and ensure the axial movement of the cylindrical body with respect to the shaft portion. It is an object of the present invention to provide a linear actuator which can be restrained and can realize these while reducing the manufacturing cost.
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、ボールねじ機構は、直線運動要素に設けた突起を有している。そして、突起は、内周面にスプライン孔部を形成した円筒部の外周面に形成されており、円筒部は、直線運動要素の外周に形成したスプライン軸部の一端から他端に向けてスプライン孔部をスプライン結合することで直線運動要素に固定されている。そして、スプライン軸部の軸部側スプライン歯の間に設けられている歯底は、スプライン軸部の一端側に形成された第1歯底と、スプライン軸部の他端側に第1歯底より半径方向寸法を大きくして形成された第2歯底とを備えている。そして、スプライン軸部の一端側では、第1歯底がスプライン孔部の孔部側スプライン歯の歯先との間に隙間を設けながらスプライン結合され、スプライン軸部の他端側では、第2歯底の少なくとも一部が孔部側スプライン歯の歯先に対して締め代状態でスプライン結合されている。 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. The ball screw mechanism has a projection provided on the linear motion element. The projection is formed on the outer peripheral surface of a cylindrical portion having a spline hole formed on the inner peripheral surface, and the cylindrical portion is splined from one end of the spline shaft formed on the outer periphery of the linear motion element toward the other end The hole is fixed to the linear motion element by spline connection. And the tooth base provided between the shaft part side spline teeth of the spline shaft part is the first tooth base formed on one end side of the spline shaft part, and the first tooth base on the other end side of the spline shaft part And a second tooth base formed with a larger radial dimension. Then, at one end side of the spline shaft portion, the first tooth bottom is splined while providing a gap with the tooth tip of the hole side spline tooth of the spline hole portion, and at the other end side of the spline shaft portion, the second At least a part of the tooth bottom is splined in an interference state with the tips of the hole side spline teeth.
本発明に係る直動アクチュエータによれば、直線運動要素の軸部と突起を設けた筒状体とをスプライン結合する際の調芯性を向上させることができる。また、軸部に対する筒状体の軸方向移動を確実に拘束することもできる。そして、調芯性の向上と、軸部に対する筒状体の軸方向移動の拘束を、製造コストの低減化を図りながら実現することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the linear motion actuator which concerns on this invention, the centering property at the time of carrying out spline connection of the axial part of a linear motion element, and the cylindrical body which provided protrusion can be improved. In addition, axial movement of the cylindrical body with respect to the shaft portion can be reliably restrained. And, the improvement of the alignment performance and the restraint of the axial movement of the cylindrical body with respect to the shaft portion can be realized while reducing the manufacturing cost.
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。 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.
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。
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。
As shown in FIG. 5, the
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。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。
The nut
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。
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。
Further, as shown in FIG. 3, the nut
As shown in FIG. 4, the
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。
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、プライン歯38の間に歯底39が形成されている。
The ball screw
The involute
この歯底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。
そして、上記構成の歯底39は、インボリュートスプライン軸部32の軸線を中心とした軸対象の位置に複数形成されている。
As shown in FIG. 6B, the
And, a plurality of
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。
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。
As shown in FIG. 3, a
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。
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。
The involute
Then, as shown in FIG. 3 and FIG. 8, when the
As shown in FIG. 4, the axial length of the
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。
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。
Further, as shown in FIG. 4, a
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スプライン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スプライン孔部がインボリュートスプライン孔部35aに対応し、本発明に記載されている軸部側スプライン歯がスプライン歯38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
Further, grease is applied to the
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。
ここで、回り止め部材34をボールねじ軸24に固定する方法は、回り止め部材34の円筒部35に連結軸部33を挿通した後、円筒部35のインボリュートスプライン孔部35aを、インボリュートスプライン軸部32の連結軸部33から嵌め合わせていく。
この際、インボリュートスプライン孔部35aの孔部側スプライン歯(不図示)の歯先がインボリュートスプライン軸部32の歯底39の第1歯底39aとの間に隙間を設けながら円筒部35がボールねじ部31側に移動していく。
Then, the
Here, the method for fixing the
At this time, the
円筒部35がボールねじ部31側にさらに移動すると、インボリュートスプライン孔部35aの孔部側スプライン歯の歯先が傾斜歯底39cに摺動して圧入された状態で嵌め合わされていく。
そして、円筒部35がインボリュートスプライン軸部32のボールねじ部31側の端部まで移動すると、インボリュートスプライン孔部35aの孔部側スプライン歯の歯先は、第2歯底39bに加締め状態で嵌め合わされていく。
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の軸方向移動が拘束されてボールねじ軸24に固定される。
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。
When the
Then, when the
Therefore, 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。
回り止め部材34をボールねじ軸24に固定する際、回り止め部材34の円筒部35に連結軸部33を挿通した後、円筒部35のインボリュートスプライン孔部35aを、インボリュートスプライン軸部32の連結軸部33から嵌め合わせていく。
この際、インボリュートスプライン孔部35aの孔部側スプライン歯の歯先は、インボリュートスプライン軸部32の軸線を中心とした軸対象の位置に複数形成されている複数の歯底39の第1歯底39aとの間に隙間を設けながらボールねじ部31側に移動していく。これにより、円筒部35は、インボリュートスプライン軸部32の軸線に対して円筒部35の軸線が一致するように矯正されながら傾斜歯底39c側に移動していく。
[Operation and effect of linear actuator according to the first embodiment]
Next, the operation and effect of the
When securing the
At this time, the tips of the spline teeth on the hole side of the
これにより、円筒部35をインボリュートスプライン軸部32にスプライン結合する際の調芯性を向上させることができる。
また、円筒部35をボールねじ部31側移動していくと、インボリュートスプライン孔部35aの孔部側スプライン歯の歯先が、傾斜歯底39cに摺動して徐々に圧入された後に第2歯底39bに加締め状態となり、ボールねじ軸24の軸方向移動が拘束されてボールねじ軸24に固定される。
これにより、インボリュートスプライン軸部32に対して円筒部35の軸方向移動を確実に拘束することができる。
そして、インボリュートスプライン軸部32のスプライン歯38及びインボリュートスプライン孔部35aの孔部側スプライン歯をさほど高精度に形成しなくても、円筒部35及びインボリュートスプライン軸部32の調芯性を高めることができるので、製造コストの低減化も図ることができる。
As a result, it is possible to improve the alignment performance when the
In addition, when the
Thus, axial movement of the
And, even if the
なお、インボリュートスプライン軸部32のプライン歯38の間に形成されている歯底39(第1歯底39a、第2歯底39b及び傾斜歯底39c)は、第1実施形態では、インボリュートスプライン軸部32の軸線を中心とした軸対象の位置に複数形成したが、インボリュートスプライン軸部32の全周のプライン歯38の間に形成すると、調芯性をさらに向上させることができる。
また、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。
In the first embodiment, the tooth base 39 (the
Further, in the first embodiment, the case where 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 インボリュートスプライン孔部
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のスプライン歯
39 歯底
39a 第1歯底
39b 第2歯底
39c 傾斜歯底
43a 第1交差位置
43b 第2交差位置
40c 案内溝
40d 係合溝
41a 支持孔
41c 突条
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 Involute spline hole 31 Roll screw 32 Involute spline shaft 33a Two-sided width 33 Connecting shaft 34 Rotation stop member 35 Cylindrical portion 35a Involute spline hole 36 Stopper 36a First stopper side 36b Second stopper side 36c Stopper end face 38 Involute spline shaft Spline teeth 39 Tooth bottom 39a First tooth bottom 39b Second tooth bottom 39c Angled tooth bottom 43a First intersection position 43b Second intersection position 40c Guide groove 40d Engagement groove 41a Support hole 41c Projection 50 Seal 51 Retaining ring a Stopper end face Width in the direction perpendicular to the axis b Width in the direction perpendicular to the axis on the proximal side of the stopper G Center of gravity position of the stopper e1 Height from the base of the stopper to the center of gravity e2 Height from the center of gravity to the end of the stopper L1 Axial dimension of cylindrical part L2 Axial dimension of stopper
Claims (4)
前記ボールねじ機構は、前記直線運動要素に設けた突起を有し、
前記突起は、内周面にスプライン孔部を形成した円筒部の外周面に形成されており、
前記円筒部は、前記直線運動要素の外周に形成したスプライン軸部の一端から他端に向けて前記スプライン孔部をスプライン結合することで前記直線運動要素に固定されており、
前記スプライン軸部の軸部側スプライン歯の間に設けられている歯底は、
前記スプライン軸部の前記一端側に形成された第1歯底と、前記スプライン軸部の前記他端側に前記第1歯底より半径方向寸法を大きくして形成された第2歯底と、を備え、
前記スプライン軸部の一端側では、前記第1歯底が前記スプライン孔部の孔部側スプライン歯の歯先との間に隙間を設けながらスプライン結合され、
前記スプライン軸部の他端側では、前記第2歯底の少なくとも一部が前記孔部側スプライン歯の歯先に対して締め代状態でスプライン結合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 has a projection provided on the linear motion element,
The projection is formed on an outer peripheral surface of a cylindrical portion in which a spline hole is formed on an inner peripheral surface,
The cylindrical portion is fixed to the linear motion element by spline-connecting the spline hole portion from one end of the spline shaft portion formed on the outer periphery of the linear motion element to the other end,
The tooth base provided between the shaft side spline teeth of the spline shaft is:
A first tooth bottom formed on the one end side of the spline shaft portion, and a second tooth bottom formed on the other end side of the spline shaft portion so as to have a radial dimension larger than that of the first tooth bottom; Equipped with
At one end side of the spline shaft portion, the first tooth bottom is splined while providing a gap between the first tooth bottom and the tip end of the hole side spline tooth of the spline hole portion,
A linear motion actuator characterized in that at the other end side of the spline shaft portion, at least a part of the second tooth bottom is splined in an interference state with the tip of the hole side spline tooth.
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