JP4195737B2

JP4195737B2 - Electric actuator

Info

Publication number: JP4195737B2
Application number: JP09357698A
Authority: JP
Inventors: 幸憲坂; 慎伊藤
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 1998-04-06
Filing date: 1998-04-06
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2018-04-06
Also published as: JPH11294553A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、回転運動を直線運動に変換する装置として各種の電動アクチュエータが知られている。
【０００３】
このような電動アクチュエータを構成するアクチュエータ本体は、一般的には筒状を呈している。同アクチュエータ本体の一端開口部には、モータが取り付けられている。モータの出力軸はアクチュエータ本体の貫通孔内に配置されている。モータの出力軸と送りねじ部とは、カップリングによって一体回転可能に連結されている。アクチュエータ本体の貫通孔内には、同じく筒状をした作動部材が出没可能に収容されている。作動部材の前端部には被搬送物であるワークが取り付け可能になっている。作動部材の後端部開口には送りナット部が固着されている。この送りナット部には送りねじ部が螺合されており、これらの２つの部材によって回転運動を直線運動に変換する動力伝達機構が構成されている。アクチュエータ本体の内周面には、アクチュエータ本体の軸線方向に沿って延びる回り止め用の長溝が形成されている。作動部材の後端部外周面には同じく回り止め用の係合突起が突設されており、その係合突起は長溝に対して摺動可能に配置されている。なお、これと同種の技術としては、例えば特公昭５１−２４６６３号公報に開示されたもの等がある。
【０００４】
上記の従来技術においてモータを回転駆動させた場合、動力伝達機構の作用によって、作動部材が直線的に移動するようになっている。また、作動部材が移動する際には、係合突起が長溝に係合することにより、作動部材の回り止めが図られるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来技術の回り止め機構は、係合突起と長溝とを組み合わせた簡易なものであるため、作動部材の回転を確実に防止することができなかった。従って、ワークが回転しやすくなる結果、高精度な搬送が難しくなるという問題があった。また、作動部材が最前進位置にあるときに生じる偏荷重を受ける能力が不十分であったため、高精度搬送には適さないという問題があった。
【０００６】
ここで、簡易回り止め機構を構成している係合突起及び長溝を大きくすれば、回り止め機能をある程度は向上させることが可能であるとも考えられる。しかしながら、係合突起及び長溝は作動部材等が収容されたアクチュエータ本体の貫通孔内部にあるので、自ずとスペース上の制約を受ける。その結果、充分な精度を確保しながらの搬送が行えないという事情があった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、作動部材を高精度に回り止めしつつ直線移動させることができる電動アクチュエータを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、アクチュエータ本体に設けたモータの回転運動を直線運動に変換し、モータ回転時に作動部材をその長手方向に直線的に移動させる電動アクチュエータにおいて、作動部材をその直線移動方向に長尺状に形成し、アクチュエータ本体には作動部材の直線移動方向と平行に延びる長尺状のガイド部材を一つ設け、作動部材とガイド部材とを一体移動可能に連結し、アクチュエータ本体には作動部材及びガイド部材に対応して軸受部材をそれぞれ設け、両軸受部材により作動部材及びガイド部材を長手方向へ摺動可能に支持し、前記作動部材に対応する軸受部材と前記ガイド部材に対応する軸受部材とは同一構成であるとともに、前記作動部材の直線移動方向と直交する方向において同一の位置となるように配置した。
【０００９】
上記手段により、モータが回転すると、作動部材がガイド部材と一体となって直線的に移動される。作動部材の回り止めはガイド部材によって行われ、作動部材及びガイド部材はいずれも前記作動部材の直線移動方向と直行する方向において同一の位置となるように同一の軸受部材によって支持されている。その結果、作動部材の高精度な回り止めが実現されるとともに、その直線移動も高精度なものとなる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、請求項１記載の電動アクチュエータにおいて、モータの回転運動を直線運動に変換する変換手段は、モータと一体回転するとともに長尺状に形成された送りねじ部と、自身の回転が阻止された状態では送りねじ部の回転に伴って直線的に移動される直線送り部とを備え、送りねじ部をモータの出力軸に一体回転可能に連結するとともに、直線送り部を作動部材に一体に設けた。
【００１１】
上記手段により、作動部材はガイド部材と連結されることで自身の回り止めが達成されているため、作動部材に一体に設けられた直線送り部も回り止めが図られている。その結果、モータの回転に伴って送りねじ部が回転すると直線送り部は回転することなく直線的に移動され、これにより作動部材が直線的に移動される。従って、変換手段を送りねじ部と直線送り部により構成したことでその構成が簡略化し得るばかりか、直線送り部の回り止めもガイド部材の存在によって達成されるため直線送り部専用の回り止め機構が不要となって更なる構成の簡略化が図られる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、請求項２記載の電動アクチュエータにおいて、作動部材の内部には自身の長手方向に沿って延びる収容穴を形成し、その収容穴の開口部には直線送り部を一体的に取付け、前記送りねじ部を前記直線送り部に螺合した状態で、前記収容穴に送りねじ部の先端部を収容した。
【００１３】
上記手段により、送りねじ部の先端部が作動部材に形成された収容穴に収容されることから、作動部材が送りねじ部の保護材として機能し、送りねじ部に塵埃が付着することが極力防止される。その結果、塵埃の付着による動作不良を防止し得る。又、送りねじ部の先端部が作動部材に形成された収容穴に収容されることで電動アクチュエータの全長が短くなるという利点もある。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、請求項２又は３記載の電動アクチュエータにおいて、モータの出力軸の中心軸線と前記送りねじ部の中心軸線とを同一直線上に配置し、前記出力軸の先端部と送りねじ部の基端部とをカップリングにより連結した。
【００１５】
上記手段により、モータの出力軸の中心軸線と送りねじ部の中心軸線とを同一直線上に配置したことにより、カップリングのみで出力軸から送りねじ部に回転伝達を行い得るため、前記両中心軸線が同一直線上にない場合と比べて構成の簡略化及び小型化を達成し得る。
【００１６】
請求項５に記載の発明では、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電動アクチュエータにおいて、作動部材とガイド部材との連結を、両者の先端部を同一の当板に連結することにより行った。
【００１７】
上記手段により、作動部材とガイド部材とを当板で連結することにより、同当板にワーク等を取付けることが可能となる。
請求項６に記載の発明では、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の電動アクチュエータにおいて、作動部材の外周面及びガイド部材の外周面をそれぞれの断面形状が円形となるように構成し、両軸受部材をそれぞれボール軸受により構成した。
【００１８】
上記手段により、軸受部材の中でも特に高精度な軸受部材であるボール軸受を採用したため、作動部材の回り止め及び直線運動の高精度化を一層促進し得る結果となる。
【００１９】
請求項７に記載の発明では、請求項６記載の電動アクチュエータにおいて、作動部材の外周面及びガイド部材の外周面の外径を同一とし、ボール軸受として共通のものを使用した。
【００２０】
上記手段により、作動部材とガイド部材とをそれぞれ軸受するボール軸受として共通のものが使用できるため、部品の共通化によるコスト低減を図り得る。
請求項８に記載の発明では、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の電動アクチュエータにおいて、ガイド部材にはピストンを連結し、そのピストンをアクチュエータ本体内に設けたシリンダ室に収容し、シリンダ室に流体を給排することにより、ガイド部材に推力を発生し得るように構成した。
【００２１】
上記手段により、ガイド部材がシリンダ構造をなすことにより、モータ自体が小型で推力の小さなものであっても、ガイド部材側の補助的な推力を加えて、全体として充分な推力を得ることができる。その結果、大型のモータを使用する必要がなくなる。
【００２２】
請求項９に記載の発明では、請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の電動アクチュエータにおいて、アクチュエータ本体を単体により構成した。
上記手段により、アクチュエータ本体を作動部材側とガイド部材側とで２分して構成するようなものと比べ、アクチュエータ本体の構造の簡略化に結び付くばかりか、作動部材とガイド部材との位置関係を確固たるものとすることができ、作動部材の高精度な移動にも寄与する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、電動アクチュエータの一実施形態を図１に基づいて説明する。
電動アクチュエータ１を構成するアクチュエータ本体２は、略直方体形を呈するブロック状の単体であり、例えばアルミ押出し成形により一体形成されている。アクチュエータ本体２には、その長手方向に貫通するようにかつ互いに平行に延びる第１貫通孔３及び第２貫通孔４がそれぞれ形成されている。これら両貫通孔３，４は同一の内径となるように形成されている。
【００２４】
第１貫通孔３の後端開口に対応してアクチュエータ本体２の後端面には、駆動源たるモータとしてのステッピングモータ５が固定されている。ステッピングモータ５により第１貫通孔３の後端開口が閉塞されている。ステッピングモータ５の出力軸６は第１貫通孔３内に突出されている。
【００２５】
送りねじ部７は第１貫通孔３の長手方向に延びるように長尺状に形成され、同第１貫通孔３内に収容されている。送りねじ部７の形成材料としては、ステンレス等のような硬質の金属が使用されている。出力軸６の先端側と送りねじ部７の後端側とは、連結手段としてのカップリング８により連結されている。出力軸６の中心軸線と送りねじ部７の中心軸線とは同一直線上に配置され、両者はカップリング８を介して一体回転される。送りねじ部７の長手方向外周面のほぼ全域にはねじ山９が形成されている。
【００２６】
直線送り部としての送りナット部１０は第１貫通孔３内に収容されている。送りナット部１０はその外径が第１貫通孔３の内径よりも小さく形成されている。送りナット部１０にはねじ山９と等ピッチのねじ孔１１が形成され、送りねじ部７に螺合されている。なお、前記送りねじ部７及び送りナット部１０により変換手段が構成されている。
【００２７】
作動部材１２は第１貫通孔３の長手方向に延びるように長尺状に形成され、同第１貫通孔３内に収容されている。作動部材１２の先端側はアクチュエータ本体２の先端面から突出されている。作動部材１２はステンレス等の硬質の金属材料により形成されている。作動部材１２には長手方向に延びる収容穴１３が形成され、その収容穴１３は作動部材１２の後端面において開口されている。収容穴１３には送りねじ部７の先端側が挿入されている。作動部材１２の後端には収容穴１３の開口を閉塞するように送りナット部１０が固定され、送りナット部１０と作動部材１２とは一体的に構成されている。
【００２８】
アクチュエータ本体２には第１貫通孔３の先端側に対応する位置に筒状のカバー１４が固定されている。このカバー１４の固定は、第１貫通孔３の先端側を大径３ａとして当該第１貫通孔３の途中に段差部３ｂを形成し、アクチュエータ本体２の先端面側からその段差部３ｂまでカバー１４を挿入した後、Ｃリング等の係合部材をアクチュエータ本体２に装着し、段差部３ｂとＣリング等でカバー１４を挟持することにより行われている。作動部材１２はカバー１４に挿通されている。カバー１４には軸受部材としてのボール軸受１５が設けられ、ボール軸受１５により作動部材１２の外周面が高精度に支持されている。
【００２９】
ガイド部材としてのガイドロッド１６は第２貫通孔４の長手方向に延びるように長尺状に形成され、同第２貫通孔４内に収容されている。ガイドロッド１６の先端側はアクチュエータ本体２の先端面から突出されている。ガイドロッド１６はステンレス等の硬質の金属材料により形成されている。ガイドロッド１６の外径は作動部材１２の外形と一致するように形成されている。
【００３０】
アクチュエータ本体２には第２貫通孔４の先端側に対応する位置に筒状のロッド側カバー１７が固定されている。このロッド側カバー１７の固定は、カバー１４と同様の方法により行われている。即ち、第２貫通孔４の先端側を大径４ａとして当該第１貫通孔４の途中に段差部４ｂを形成し、アクチュエータ本体２の先端面側からその段差部４ｂまでロッド側カバー１７を挿入した後、Ｃリング等の係合部材をアクチュエータ本体２に装着し、段差部４ｂとＣリング等でロッド側カバー１７を挟持することにより行われている。ガイドロッド１６はロッド側カバー１７に挿通されている。ロッド側カバー１７には軸受部材としてのボール軸受１８が設けられ、ボール軸受１８によりガイドロッド１６の外周面が高精度に支持されている。ロッド側カバー１７は基本的にはカバー１４と同一構成及び同一の大きさであり、両ボール軸受１５，１８は全く同一のものが使用されている。
【００３１】
作動部材１２の先端及びガイドロッド１６の先端には当板１９が固定されている。その固定は例えばボルト２０の締付けによりなされている。従って、ガイドロッド１６が当板１９を介して作動部材１２に連結されていることから、ガイドロッド１６は作動部材１２の回り止め手段として機能する。作動部材１２と送りナット部１０とは一体的に構成されていることから、同じくガイドロッド１６は送りナット部１０の回り止め手段として機能する。従って、送りねじ部７が回転すると、その回転方向に応じて送りナット部１０は送りねじ部７の長手方向に沿って進退される。同時に作動部材１２も長手方向に進退される。併せて、当板１９及びガイドロッド１６が同一方向に進退される。
【００３２】
アクチュエータ本体２には第２貫通孔４の基端側を閉塞するようにヘッド側カバー２１が固定されている。第２貫通孔４内においてロッド側カバー１７とヘッド側カバー２１との間にはピストン２２が収容されている。ピストン２２にはガイドロッド１６の基端が固定されている。
【００３３】
ロッド側カバー１７の外周面、ヘッド側カバー２１の外周面及びピストン２２の外周面には、それぞれアクチュエータ本体２との間でシールを行うシールリング２３が装着されている。ロッド側カバー１７の内周面には、ガイドロッド１６との間でシールを行うロッドパッキン２４が装着されている。従って、第２貫通孔４内におけるロッド側カバー１７とヘッド側カバー２１との間は気密に保持された密閉領域、即ちシリンダ室となっており、そのシリンダ室はピストン２２によりロッド側シリンダ室２５とヘッド側シリンダ室２６とに区画されている。
【００３４】
アクチュエータ本体２の第２貫通孔４に近接した側面には、ロッド側シリンダ室２５に連通される第１ポート２７及びヘッド側シリンダ室２６に連通される第２ポート２８が並設されている。
【００３５】
ピストン２２の先端面にはゴム製のクッションリング２９が装着されている。クッションリング２９は作動部材１２及びガイドロッド１６が最前端位置に配置されたときにその停止位置を決定付けるとともに衝撃を緩和するために設けられたものであり、最前端位置でのストッパとして機能するとともに緩衝部材としても機能する。
【００３６】
当板１９の後端面のうち作動部材１２とガイドロッド１６との間にはクッションゴム１９ａが装着されている。アクチュエータ本体２の先端面にはそのクッションゴム１９ａと対向するようにストッパボルト３０が装着されている。ストッパボルト３０は作動部材１２及びガイドロッド１６が最後端位置に配置されたときにクッションゴム１９ａと当接されてその停止位置を決定付けるために設けられたものであり、最後端位置でのストッパとして機能する。
【００３７】
ピストン２２の外周面には磁気発生手段としての永久磁石３１が装着されている。永久磁石３１はアクチュエータ本体２に装着された図示しない位置検出装置によりピストン２２位置を検出するために設けられたものである。
【００３８】
アクチュエータ本体２には第１貫通孔３と第２貫通孔４との間の複数箇所に取付孔３２が貫通するように形成されている。本実施形態では取付孔３２は互いに離間して２箇所に形成されている。取付孔３２はボルト等が挿入され、アクチュエータ本体２を所定位置に固定する際に利用し得るように設けられたものである。
【００３９】
次に、以上のように構成された電動アクチュエータ１の動作を説明する。
ステッピングモータ５への通電を行う前の初期状態においては、図１に示すようにストッパボルト３０がアクチュエータ本体２の先端面に当接している。このとき、作動部材１２、ガイドロッド１６及び当板１９は最後端位置、即ち原点位置にあるものとする。
【００４０】
通電を開始することによりステッピングモータ５を一方向に駆動すると、出力軸６及びそれに連結された送りねじ部７が一方向（正方向）に一体的に回転される。送りねじ部７と螺合関係にある送りナット部１０は、ガイドロッド１６による回り止め機能によって回り止めがなされていることから、送りねじ部７の長手方向に沿って前進する。それに伴って送りナット部１０と一体的に設けられた作動部材１２、当板１９及びガイドロッド１６が一体となって前進する。
【００４１】
そして、作動部材１２が最前端位置にまで到達すると、クッションリング２９がロッド側カバー１７の後端面に当接する。その結果、作動部材１２等のそれ以上の前進が規制されるとともに、停止時の衝撃が緩和される。
【００４２】
その後、ステッピングモータ５を他方向（逆方向）に駆動すると、出力軸６及びそれに連結された送りねじ部７がこれまでとは反対となる逆方向に一体的に回転される。このとき、送りナット部１０、作動部材１２、当板１９及びガイドロッド１６が一体となって後進する。
【００４３】
そして、作動部材１２が最後端位置にまで到達すると、ストッパボルト３０の頭部がクッションゴム１９ａに当接する。その結果、作動部材１２等のそれ以上の後進が規制されるとともに、停止時の衝撃が緩和される。
【００４４】
ここで、第１ポート２７及び第２ポート２８はそれぞれ流体を給排する給排ポートとして利用し得る。その利用形態としては、ステッピングモータ５への通電を行って作動部材１２、当板１９及びガイドロッド１６を前進させる際、第２ポート２８に流体を供給するとともに第１ポート２７から流体を排出する。一方、ステッピングモータ５への通電を行って作動部材１２、当板１９及びガイドロッド１６を後進させる際、第１ポート２７に流体を供給するとともに第２ポート２８から流体を排出する。これにより、ステッピングモータ５の回転力に加え、ピストン２２に進行方向への推力が補助的に付加された状態で作動部材１２等が進退される。
【００４５】
なお、この補助的な推力が不要な場合には、第１ポート２７及び第２ポート２８を大気に開放させておけばロッド側シリンダ室２５及びヘッド側シリンダ室２６が圧力室として機能することがなくなり、作動部材１２の前後進の妨げになることはない。
【００４６】
従って、本実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
（１）作動部材１２の回り止めはガイドロッド１６によって行われ、作動部材１２及びガイドロッド１６はいずれもボール軸受１５，１８によって支持されている。その結果、作動部材１２の高精度な回り止めが実現されるとともに、その直線移動も高精度なものとなる。
【００４７】
（２）作動部材１２はガイドロッド１６と連結されることで自身の回り止めが達成されているため、作動部材１２に一体に設けられた送りナット部１０も回り止めが図られている。その結果、ステッピングモータ５の回転に伴って送りねじ部７が回転すると送りナット部１０は回転することなく直線的に移動され、これにより作動部材１２が直線的に移動される。従って、変換手段を送りねじ部７と送りナット部１０により構成したことでその構成が簡略化し得るばかりか、送りナット部１０の回り止めもガイドロッド１６の存在によって達成されるため送りナット部１０専用の回り止め機構が不要となって更なる構成の簡略化を図ることができる。
【００４８】
（３）送りねじ部７の先端部が作動部材１２に形成された収容穴１３に収容されることから、作動部材１２が送りねじ部７の保護材として機能し、送りねじ部７に塵埃が付着することが極力防止される。その結果、塵埃の付着による動作不良を防止し得る。又、送りねじ部７の先端部が作動部材１２に形成された収容穴１３に収容されることで電動アクチュエータ１の全長が短くなるという利点もある。
【００４９】
（４）ステッピングモータ５の出力軸６の中心軸線と送りねじ部７の中心軸線とを同一直線上に配置したことにより、カップリング８のみで出力軸６から送りねじ部７に回転伝達を行い得るため、前記両中心軸線が同一直線上にない場合と比べて構成の簡略化及び小型化を達成し得る。
【００５０】
（５）作動部材１２とガイドロッド１６との連結を、両者の先端部を同一の当板１９に連結することにより行ったため、同当板１９にワーク等を取付けることが可能となる。
【００５１】
（６）作動部材１２及びガイドロッド１６を軸受するために、特に高精度な軸受部材であるボール軸受１５，１８を採用したため、作動部材１２の回り止め及び直線運動の高精度化を一層促進し得る結果となる。
【００５２】
（７）作動部材１２の外周面及びガイドロッド１６の外周面の外径を同一としてボール軸受１５，１８を共通のものとしたため、部品の共通化によるコスト低減を図ることができる。
【００５３】
（８）ガイドロッド１６側がシリンダ構造をなすことにより、ステッピングモータ５自体が小型で推力の小さなものであっても、ガイドロッド側で発生する補助的な推力を加えて、全体として充分な推力を得ることができる。その結果、大型のステッピングモータ５を使用する必要がなくなる。
【００５４】
（９）アクチュエータ本体２を単体により構成したため、アクチュエータ本体を作動部材１２側とガイドロッド１６側とで２分して構成するようなものと比べ、アクチュエータ本体２の構造の簡略化に結び付くばかりか、作動部材１２とガイドロッド１６との位置関係を確固たるものとすることができ、作動部材１２の高精度な移動にも寄与する。
【００５５】
（１０）ピストン２２に永久磁石３１を設け、アクチュエータ本体２に位置検出装置を設けたため、位置検出装置からの検出信号によって作動部材１２の移動位置を検出することができる。この位置検出は非接触で行われるため、作動部材１２の動作に悪影響を及ぼすことがない。
【００５６】
（１１）作動部材１２の最前進端位置と最後進端位置とを決定付けるクッションリング２９やストッパボルト３０等を設けたため、作動部材１２の最前進端位置と最後進端位置とをステッピングモータ５の制御に頼らずに決定付けることができる。
【００５７】
以上説明した実施形態の他、次のような他の実施形態もある。
・図２に示すように、ガイドロッド１６を単なる棒状のものとして構成してもよい。この場合、ガイドロッド１６側においても作動部材１２側と全く同一のカバー１４及びボール軸受１５を利用することができる。又、この場合、前記実施形態と比べ構造を極端に簡略化し得る。
【００５８】
・作動部材１２及びガイドロッド１６はステンレスに限らず少なくともアルミニウムよりも硬質の材料であればよい。アルミニウムと同等又はそれより軟質の金属材料を用いて構成すると、作動部材１２及びガイドロッド１６自身の剛性が保たれず、ボール軸受１５，１８によって高精度な直線運動を担保できないためである。ステンレス以外の材料としては、例えば、鋼材等の他の金属材料やセラミックス材などが挙げられる。
【００５９】
・ボール軸受１５，１８以外の樹脂製ブッシュ等の軸受部材を用いてもよい。但し、ボール軸受１５，１８を用いた方が作動部材１２及びガイドロッド１６の高精度な直線運動が達成される。勿論、２つのボール軸受１５，１８のうち一方のみを他の軸受部材として構成するようにしてもよい。
【００６０】
・ガイドロッド１６とボール軸受１８との組み合わせに代えて、ガイドブロックとガイドレールとの組み合わせを用いてもよい。
・作動部材１２やガイドロッド１６の外周面を断面円形にすることは必須ではなく、断面三角形等の他の形状でもよいし、スプライン構造としてもよい。
【００６１】
・作動部材１２の位置を検出するのに、ピストン位置を検出するかわりに、モータの回転方向及び回転量を検出することにより間接的に検知してもよい。又、送りナット部１０に磁石を装着し、その磁気を検出してもよい。即ち、作動部材１２と関連して動作する部材の位置を検出するようにしていればよい。
【００６２】
・変換手段を、ねじ山９が形成された送りねじ部７と、ねじ孔１１が形成された送りナット部１０とから構成し、機械的なねじ結合を行うようにしたが、送りねじ部７を磁気ねじとし、送りナット部１０に代えてその磁気ねじに磁気結合されて直線運動を行い得る直線送り部を設けてもよい。
【００６３】
以上説明した各実施形態により把握される請求項以外の手段及びその効果を以下に列挙する。
（１）請求項１乃至請求項９のいずれかにおいて、作動部材及びガイド部材の移動位置を検出するための位置検出手段を備えた。この手段によれば、作動部材の移動位置を正確に把握することができる。
【００６４】
（２）上記手段（１）において、位置検出手段をガイド部材に設けられた磁気発生手段の磁気を検出するものとした。この手段によれば、間接的に作動部材の位置を検出することができるため作動部材の動作に悪影響を及ぼすことがなく、しかも流体圧シリンダに用いられるピストン位置検出装置を流用することができてコスト低減にも繋がる。
【００６５】
（３）請求項１乃至請求項９のいずれかにおいて、作動部材の後進を所定位置で規制するストッパを備えた。この手段によれば、作動部材の最後進位置をモータの制御に頼らずに決定付けることができる。
【００６６】
（４）上記手段（３）において、ストッパを当板とそれに対向するアクチュエータ本体の面の少なくとも一方に設け、ストッパが他方に当接することにより作動部材の後進が規制されるようにした。この手段によれば、ストッパを当板とアクチュエータ本体との空間を利用して設置することができ、ストッパによる装置の大型化を防止し得る。
【００６７】
（５）請求項１乃至請求項９のいずれかにおいて、作動部材の前進を所定位置で規制するストッパ（ピストン又はクッションリング）を備えた。この手段によれば、作動部材の最前進位置をモータの制御に頼らずに決定付けることができる。又、ここでのストッパをゴム製の部材により構成した場合には、クッション作用も同時に得られる。
【００６８】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１に記載の発明によれば、作動部材の回り止めを同作動部材と一体移動するガイド部材によって行うことができ、しかも、作動部材及びガイド部材をいずれも軸受部材によって支持しているので、作動部材の高精度な回り止めを実現することができるとともに、その直線移動も高精度なものとすることができる。
【００６９】
請求項２に記載の発明によれば、回転運動を直線運動に変換する変換手段を送りねじ部と直線送り部により構成したことでその構成が簡略化し得るばかりか、直線送り部の回り止めもガイド部材の存在によって達成されるため直線送り部専用の回り止め機構が不要となって更なる構成の簡略化を図ることができる。
【００７０】
請求項３に記載の発明によれば、送りねじ部の先端部が作動部材に形成された収容穴に収容されることから、作動部材が送りねじ部の保護材として機能し、送りねじ部に塵埃が付着することが極力防止され、塵埃の付着による動作不良を防止することができる。又、送りねじ部の先端部が作動部材に形成された収容穴に収容されることで電動アクチュエータの全長が短くなる。
【００７１】
請求項４に記載の発明によれば、モータの出力軸の中心軸線と送りねじ部の中心軸線とを同一直線上に配置したことにより、カップリングのみで出力軸から送りねじ部に回転伝達を行い得るため、前記両中心軸線が同一直線上にない場合と比べて構成の簡略化及び小型化を達成することができる。
【００７２】
請求項５に記載の発明によれば、作動部材とガイド部材とを当板で連結することにより、同当板にワーク等を取付けることが可能となる。
請求項６に記載の発明によれば、軸受部材の中でも特に高精度な軸受部材であるボール軸受を採用したため、作動部材の回り止め及び直線運動の高精度化を一層促進することができる。
【００７３】
請求項７に記載の発明によれば、作動部材とガイド部材とをそれぞれ軸受するボール軸受として共通のものが使用できるため、部品の共通化によるコスト低減を図ることができる。
【００７４】
請求項８に記載の発明によれば、ガイド部材がシリンダ構造をなすことにより、モータ自体が小型で推力の小さなものであってもガイド部材側の補助的な推力を加えて全体として充分な推力を得ることができるため、大型のモータを使用する必要がなくなる。
【００７５】
請求項９に記載の発明によれば、アクチュエータ本体を作動部材側とガイド部材側とで２分して構成するようなものと比べ、アクチュエータ本体の構造の簡略化に結び付くばかりか、作動部材とガイド部材との位置関係を確固たるものとすることができ、作動部材の高精度な移動にも寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】電動アクチュエータの一実施形態を示す断面図。
【図２】電動アクチュエータの他の実施形態を示す断面図。
【符号の説明】
１…電動アクチュエータ、２…アクチュエータ本体、３…第１貫通孔、４…第２貫通孔、５…モータとしてのステッピングモータ、６…出力軸、７…変換手段を構成する送りねじ部、８…カップリング、１０…変換手段を構成する直線送り部としての送りナット部、１２…作動部材、１３…収容穴、１５…軸受部材としてのボール軸受、１６…ガイド部材としてのガイドロッド、１８…軸受部材としてのボール軸受、１９…当板、２２…ピストン、２５…シリンダ室を構成するロッド側シリンダ室、２６…シリンダ室を構成するヘッド側シリンダ室。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric actuator.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various electric actuators are known as devices that convert rotational motion into linear motion.
[0003]
The actuator body that constitutes such an electric actuator generally has a cylindrical shape. A motor is attached to one end opening of the actuator body. The output shaft of the motor is disposed in the through hole of the actuator body. The output shaft of the motor and the feed screw portion are coupled by a coupling so as to be integrally rotatable. Similarly, a cylindrical actuating member is accommodated in the through hole of the actuator body so as to be able to appear and retract. A workpiece, which is an object to be conveyed, can be attached to the front end of the operating member. A feed nut portion is fixed to the rear end opening of the actuating member. A feed screw portion is screwed to the feed nut portion, and a power transmission mechanism that converts rotational motion into linear motion is constituted by these two members. A long groove for rotation prevention extending along the axial direction of the actuator body is formed on the inner peripheral surface of the actuator body. Similarly, an engaging projection for preventing rotation is provided on the outer peripheral surface of the rear end portion of the operating member, and the engaging projection is disposed so as to be slidable with respect to the long groove. An example of the same type of technique is disclosed in Japanese Patent Publication No. 51-24663.
[0004]
In the above prior art, when the motor is driven to rotate, the operating member moves linearly by the action of the power transmission mechanism. Further, when the operating member moves, the engaging protrusion is engaged with the long groove, so that the operating member is prevented from rotating.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the conventional anti-rotation mechanism is a simple combination of the engagement protrusion and the long groove, the rotation of the operating member cannot be reliably prevented. Therefore, there has been a problem that it is difficult to convey the workpiece with high accuracy as a result of the workpiece being easily rotated. Moreover, since the ability to receive the offset load generated when the operating member is at the most advanced position is insufficient, there is a problem that it is not suitable for high-precision conveyance.
[0006]
Here, it can be considered that if the engagement protrusion and the long groove constituting the simple detent mechanism are enlarged, the detent function can be improved to some extent. However, since the engagement protrusion and the long groove are inside the through hole of the actuator main body in which the operation member and the like are accommodated, there is a space limitation. As a result, there has been a situation in which conveyance cannot be performed while ensuring sufficient accuracy.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an electric actuator that can linearly move an operation member while preventing the operation member from rotating with high accuracy.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, in the invention according to claim 1, the electric motor that converts the rotational motion of the motor provided in the actuator body into a linear motion and moves the operating member linearly in the longitudinal direction when the motor rotates. In the actuator, the actuating member is formed in an elongated shape in the linear movement direction, and the actuator body is provided with an elongated guide member extending in parallel with the linear movement direction of the actuating member. One The actuating member and the guide member are connected so as to be movable together. The actuator body is provided with a bearing member corresponding to the actuating member and the guide member, and the both bearing members slide the actuating member and the guide member in the longitudinal direction. Possible support In addition, the bearing member corresponding to the operating member and the bearing member corresponding to the guide member have the same configuration and are arranged to be at the same position in the direction orthogonal to the linear movement direction of the operating member. .
[0009]
When the motor is rotated by the above means, the operating member is linearly moved integrally with the guide member. The actuating member is prevented from rotating by the guide member, and the actuating member and the guide member are both The same position in the direction perpendicular to the linear movement direction of the actuating member It is supported by a bearing member. As a result, a highly accurate detent of the operating member is realized, and the linear movement thereof is also highly accurate.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, in the electric actuator according to the first aspect, the conversion means for converting the rotational motion of the motor into a linear motion rotates integrally with the motor and is formed in a long shape, and A linear feed portion that is linearly moved with the rotation of the feed screw portion in a state where the rotation of the feed screw portion is blocked, and the feed screw portion is connected to the output shaft of the motor so as to be integrally rotatable, and the linear feed portion Was integrally provided on the operating member.
[0011]
Since the operating member is connected to the guide member by the above means to achieve its own rotation prevention, the linear feed portion provided integrally with the operation member is also prevented from rotating. As a result, when the feed screw portion rotates with the rotation of the motor, the linear feed portion moves linearly without rotating, and thereby the operating member moves linearly. Therefore, since the conversion means is constituted by the feed screw portion and the linear feed portion, the configuration can be simplified, and the rotation prevention of the linear feed portion is also achieved by the presence of the guide member. Is eliminated, and the configuration can be further simplified.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, in the electric actuator according to the second aspect, a housing hole extending along the longitudinal direction of the actuator member is formed inside the actuating member, and a linear feed portion is formed at the opening of the housing hole. The tip end portion of the feed screw portion was accommodated in the accommodation hole with the feed screw portion screwed into the linear feed portion.
[0013]
By the above means, the tip end portion of the feed screw portion is accommodated in the accommodation hole formed in the actuating member, so that the actuating member functions as a protective material for the feed screw portion and dust adheres to the feed screw portion as much as possible. Is prevented. As a result, it is possible to prevent malfunction due to dust adhesion. In addition, there is also an advantage that the total length of the electric actuator is shortened by accommodating the distal end portion of the feed screw portion in the accommodation hole formed in the operating member.
[0014]
According to a fourth aspect of the present invention, in the electric actuator according to the second or third aspect, the central axis of the motor output shaft and the central axis of the feed screw portion are arranged on the same straight line, and the tip end portion of the output shaft And the base end of the feed screw portion were coupled by a coupling.
[0015]
By arranging the center axis of the output shaft of the motor and the center axis of the feed screw portion on the same straight line by the above means, it is possible to transmit rotation from the output shaft to the feed screw portion only by coupling. As compared with the case where the axes are not on the same straight line, the configuration can be simplified and downsized.
[0016]
According to a fifth aspect of the present invention, in the electric actuator according to any one of the first to fourth aspects, the actuating member and the guide member are connected by connecting the tip portions of the two to the same abutment plate. went.
[0017]
By connecting the actuating member and the guide member with the abutment plate by the above means, a workpiece or the like can be attached to the abutment plate.
According to a sixth aspect of the present invention, in the electric actuator according to any one of the first to fifth aspects, the outer peripheral surface of the actuating member and the outer peripheral surface of the guide member are configured such that their cross-sectional shapes are circular. Both the bearing members are constituted by ball bearings.
[0018]
By the above means, since the ball bearing which is a particularly high-accuracy bearing member among the bearing members is adopted, it is possible to further promote the detent of the actuating member and the high accuracy of the linear motion.
[0019]
In the seventh aspect of the invention, in the electric actuator according to the sixth aspect, the outer diameters of the outer peripheral surface of the actuating member and the outer peripheral surface of the guide member are the same, and a common ball bearing is used.
[0020]
By the above means, a common ball bearing can be used as a bearing for bearing the operating member and the guide member. Therefore, the cost can be reduced by sharing the parts.
In the invention according to claim 8, in the electric actuator according to any one of claims 1 to 7, a piston is connected to the guide member, and the piston is accommodated in a cylinder chamber provided in the actuator body. The guide member is configured to generate thrust by supplying and discharging fluid to the cylinder chamber.
[0021]
By the above means, the guide member has a cylinder structure, so that even if the motor itself is small and has a small thrust, an auxiliary thrust on the guide member side can be applied to obtain a sufficient thrust as a whole. . As a result, there is no need to use a large motor.
[0022]
According to the ninth aspect of the present invention, in the electric actuator according to any one of the first to eighth aspects, the actuator body is formed as a single unit.
The above means not only leads to the simplification of the structure of the actuator body, but also the positional relationship between the actuator member and the guide member, compared to a structure in which the actuator body is divided into two parts on the operation member side and the guide member side. It can be solid and contributes to the highly accurate movement of the actuating member.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of an electric actuator will be described with reference to FIG.
The actuator main body 2 constituting the electric actuator 1 is a block-like single body having a substantially rectangular parallelepiped shape, and is integrally formed by, for example, aluminum extrusion molding. The actuator body 2 is formed with a first through hole 3 and a second through hole 4 that extend in parallel to each other in the longitudinal direction. These through holes 3 and 4 are formed to have the same inner diameter.
[0024]
A stepping motor 5 serving as a drive source motor is fixed to the rear end surface of the actuator body 2 corresponding to the rear end opening of the first through hole 3. The rear end opening of the first through hole 3 is closed by the stepping motor 5. An output shaft 6 of the stepping motor 5 protrudes into the first through hole 3.
[0025]
The feed screw portion 7 is formed in an elongated shape so as to extend in the longitudinal direction of the first through hole 3, and is accommodated in the first through hole 3. As a material for forming the feed screw portion 7, a hard metal such as stainless steel is used. The front end side of the output shaft 6 and the rear end side of the feed screw portion 7 are connected by a coupling 8 as a connecting means. The central axis of the output shaft 6 and the central axis of the feed screw portion 7 are arranged on the same straight line, and both are integrally rotated via the coupling 8. A screw thread 9 is formed in almost the entire region of the outer peripheral surface in the longitudinal direction of the feed screw portion 7.
[0026]
A feed nut portion 10 as a linear feed portion is accommodated in the first through hole 3. The feed nut portion 10 has an outer diameter smaller than the inner diameter of the first through hole 3. The feed nut portion 10 is formed with a screw hole 11 having the same pitch as the screw thread 9 and is screwed to the feed screw portion 7. The feed screw portion 7 and the feed nut portion 10 constitute conversion means.
[0027]
The actuating member 12 is formed in an elongated shape so as to extend in the longitudinal direction of the first through hole 3, and is accommodated in the first through hole 3. The distal end side of the operating member 12 protrudes from the distal end surface of the actuator body 2. The actuating member 12 is made of a hard metal material such as stainless steel. A housing hole 13 extending in the longitudinal direction is formed in the operating member 12, and the housing hole 13 is opened at the rear end surface of the operating member 12. The distal end side of the feed screw portion 7 is inserted into the accommodation hole 13. A feed nut portion 10 is fixed to the rear end of the actuating member 12 so as to close the opening of the accommodation hole 13, and the feed nut portion 10 and the actuating member 12 are integrally formed.
[0028]
A cylindrical cover 14 is fixed to the actuator body 2 at a position corresponding to the distal end side of the first through hole 3. The cover 14 is fixed by forming the step portion 3b in the middle of the first through hole 3 with the large diameter 3a at the tip end side of the first through hole 3, and covering from the tip surface side of the actuator body 2 to the step portion 3b. After inserting 14, an engaging member such as a C-ring is mounted on the actuator body 2, and the cover 14 is sandwiched between the stepped portion 3 b and the C-ring. The operating member 12 is inserted through the cover 14. The cover 14 is provided with a ball bearing 15 as a bearing member, and the outer peripheral surface of the operating member 12 is supported by the ball bearing 15 with high accuracy.
[0029]
The guide rod 16 as a guide member is formed in a long shape so as to extend in the longitudinal direction of the second through hole 4, and is accommodated in the second through hole 4. The distal end side of the guide rod 16 protrudes from the distal end surface of the actuator body 2. The guide rod 16 is made of a hard metal material such as stainless steel. The outer diameter of the guide rod 16 is formed to match the outer shape of the operating member 12.
[0030]
A cylindrical rod-side cover 17 is fixed to the actuator body 2 at a position corresponding to the distal end side of the second through hole 4. The rod side cover 17 is fixed by the same method as the cover 14. That is, the tip end side of the second through hole 4 has a large diameter 4a, a step portion 4b is formed in the middle of the first through hole 4, and the rod side cover 17 is inserted from the tip end surface side of the actuator body 2 to the step portion 4b. Thereafter, an engaging member such as a C ring is mounted on the actuator body 2 and the rod side cover 17 is sandwiched between the stepped portion 4b and the C ring. The guide rod 16 is inserted through the rod side cover 17. The rod side cover 17 is provided with a ball bearing 18 as a bearing member, and the outer peripheral surface of the guide rod 16 is supported by the ball bearing 18 with high accuracy. The rod side cover 17 basically has the same configuration and the same size as the cover 14, and the ball bearings 15 and 18 are exactly the same.
[0031]
A contact plate 19 is fixed to the distal end of the operating member 12 and the distal end of the guide rod 16. For example, the bolt 20 is fastened. Accordingly, since the guide rod 16 is connected to the operating member 12 via the contact plate 19, the guide rod 16 functions as a rotation preventing means for the operating member 12. Since the actuating member 12 and the feed nut portion 10 are integrally formed, the guide rod 16 similarly functions as a detent means for the feed nut portion 10. Accordingly, when the feed screw portion 7 rotates, the feed nut portion 10 is advanced and retracted along the longitudinal direction of the feed screw portion 7 according to the rotation direction. At the same time, the actuating member 12 is also advanced and retracted in the longitudinal direction. At the same time, the contact plate 19 and the guide rod 16 are advanced and retracted in the same direction.
[0032]
A head side cover 21 is fixed to the actuator body 2 so as to close the proximal end side of the second through hole 4. A piston 22 is accommodated between the rod side cover 17 and the head side cover 21 in the second through hole 4. The base end of the guide rod 16 is fixed to the piston 22.
[0033]
Seal rings 23 that seal with the actuator body 2 are mounted on the outer peripheral surface of the rod-side cover 17, the outer peripheral surface of the head-side cover 21, and the outer peripheral surface of the piston 22. A rod packing 24 that seals with the guide rod 16 is attached to the inner peripheral surface of the rod side cover 17. Accordingly, a space between the rod side cover 17 and the head side cover 21 in the second through hole 4 is a hermetically sealed area, that is, a cylinder chamber. The cylinder chamber is connected to the rod side cylinder chamber 25 by the piston 22. And a head side cylinder chamber 26.
[0034]
A first port 27 that communicates with the rod-side cylinder chamber 25 and a second port 28 that communicates with the head-side cylinder chamber 26 are juxtaposed on the side surface of the actuator body 2 adjacent to the second through hole 4.
[0035]
A rubber cushion ring 29 is attached to the front end surface of the piston 22. The cushion ring 29 is provided in order to determine the stop position when the actuating member 12 and the guide rod 16 are disposed at the foremost end position and to reduce the impact, and functions as a stopper at the foremost end position. It also functions as a buffer member.
[0036]
A cushion rubber 19 a is mounted between the actuating member 12 and the guide rod 16 in the rear end surface of the plate 19. A stopper bolt 30 is attached to the front end surface of the actuator body 2 so as to face the cushion rubber 19a. The stopper bolt 30 is provided to come into contact with the cushion rubber 19a when the actuating member 12 and the guide rod 16 are arranged at the rearmost end position and determine the stop position thereof. Function as.
[0037]
A permanent magnet 31 as a magnetism generating means is mounted on the outer peripheral surface of the piston 22. The permanent magnet 31 is provided to detect the position of the piston 22 by a position detection device (not shown) attached to the actuator body 2.
[0038]
The actuator body 2 is formed with attachment holes 32 penetrating at a plurality of locations between the first through hole 3 and the second through hole 4. In the present embodiment, the attachment holes 32 are formed at two positions apart from each other. The mounting hole 32 is provided so that a bolt or the like is inserted and can be used when the actuator body 2 is fixed at a predetermined position.
[0039]
Next, the operation of the electric actuator 1 configured as described above will be described.
In an initial state before the stepping motor 5 is energized, the stopper bolt 30 is in contact with the tip surface of the actuator body 2 as shown in FIG. At this time, the actuating member 12, the guide rod 16 and the contact plate 19 are assumed to be at the rearmost position, that is, the origin position.
[0040]
When the stepping motor 5 is driven in one direction by starting energization, the output shaft 6 and the feed screw portion 7 connected thereto are integrally rotated in one direction (forward direction). Since the feed nut portion 10 that is screwed with the feed screw portion 7 is prevented from rotating by the rotation preventing function by the guide rod 16, it advances along the longitudinal direction of the feed screw portion 7. Accordingly, the operating member 12, the contact plate 19 and the guide rod 16 provided integrally with the feed nut portion 10 advance integrally.
[0041]
When the operating member 12 reaches the front end position, the cushion ring 29 comes into contact with the rear end surface of the rod side cover 17. As a result, further advancement of the actuating member 12 and the like is restricted, and the impact at the time of stopping is mitigated.
[0042]
Thereafter, when the stepping motor 5 is driven in the other direction (reverse direction), the output shaft 6 and the feed screw portion 7 connected to the output shaft 6 are integrally rotated in a reverse direction opposite to that in the past. At this time, the feed nut portion 10, the operating member 12, the contact plate 19, and the guide rod 16 are moved backward together.
[0043]
When the operating member 12 reaches the end position, the head of the stopper bolt 30 comes into contact with the cushion rubber 19a. As a result, further backward movement of the operating member 12 and the like is restricted, and an impact at the time of stopping is mitigated.
[0044]
Here, each of the first port 27 and the second port 28 can be used as a supply / discharge port for supplying and discharging fluid. As a utilization mode, when the operation member 12, the contact plate 19 and the guide rod 16 are advanced by energizing the stepping motor 5, the fluid is supplied to the second port 28 and the fluid is discharged from the first port 27. . On the other hand, when the operation member 12, the contact plate 19 and the guide rod 16 are moved backward by energizing the stepping motor 5, the fluid is supplied to the first port 27 and discharged from the second port 28. As a result, in addition to the rotational force of the stepping motor 5, the operating member 12 and the like are advanced and retracted in a state in which thrust in the traveling direction is supplementarily added to the piston 22.
[0045]
If this auxiliary thrust is not required, the rod-side cylinder chamber can be obtained by opening the first port 27 and the second port 28 to the atmosphere. 25 In addition, the head side cylinder chamber 26 does not function as a pressure chamber, and the operation member 12 is not hindered from moving forward and backward.
[0046]
Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The operation member 12 is prevented from rotating by the guide rod 16, and both the operation member 12 and the guide rod 16 are supported by ball bearings 15 and 18. As a result, a highly accurate detent of the operating member 12 is realized, and the linear movement thereof is also highly accurate.
[0047]
(2) Since the operation member 12 is connected to the guide rod 16 to achieve its own rotation prevention, the feed nut portion 10 provided integrally with the operation member 12 is also prevented from rotation. As a result, when the feed screw portion 7 rotates along with the rotation of the stepping motor 5, the feed nut portion 10 moves linearly without rotating, thereby moving the actuating member 12 linearly. Accordingly, since the conversion means is constituted by the feed screw portion 7 and the feed nut portion 10, not only can the configuration be simplified, but also the detent of the feed nut portion 10 is achieved by the presence of the guide rod 16, so that the feed nut portion 10. A dedicated anti-rotation mechanism is not required, and the configuration can be further simplified.
[0048]
(3) Since the distal end portion of the feed screw portion 7 is accommodated in the accommodation hole 13 formed in the operation member 12, the operation member 12 functions as a protective material for the feed screw portion 7, and dust is generated in the feed screw portion 7. Adhesion is prevented as much as possible. As a result, it is possible to prevent malfunction due to dust adhesion. In addition, there is also an advantage that the total length of the electric actuator 1 is shortened by accommodating the distal end portion of the feed screw portion 7 in the accommodation hole 13 formed in the operating member 12.
[0049]
(4) Since the center axis of the output shaft 6 of the stepping motor 5 and the center axis of the feed screw portion 7 are arranged on the same straight line, the rotation is transmitted from the output shaft 6 to the feed screw portion 7 only by the coupling 8. Therefore, it is possible to achieve simplification and downsizing of the configuration as compared with the case where the two central axes are not on the same straight line.
[0050]
(5) Since the operating member 12 and the guide rod 16 are connected by connecting the tip portions of the operating member 12 and the guide plate 16 to each other, it is possible to attach a work or the like to the contact plate 19.
[0051]
(6) Since the ball bearings 15 and 18 which are particularly high-precision bearing members are employed for bearing the operation member 12 and the guide rod 16, the rotation prevention of the operation member 12 and the increase in accuracy of the linear motion are further promoted. Result.
[0052]
(7) Since the outer diameters of the outer peripheral surface of the actuating member 12 and the outer peripheral surface of the guide rod 16 are the same and the ball bearings 15 and 18 are made common, the cost can be reduced by sharing parts.
[0053]
(8) By forming the cylinder structure on the guide rod 16 side, even if the stepping motor 5 itself is small and has a small thrust, an auxiliary thrust generated on the guide rod side is added to provide a sufficient thrust as a whole. Obtainable. As a result, it is not necessary to use a large stepping motor 5.
[0054]
(9) Since the actuator main body 2 is configured as a single unit, it not only leads to a simplified structure of the actuator main body 2 as compared to a structure in which the actuator main body is divided into two parts on the operating member 12 side and the guide rod 16 side. The positional relationship between the actuating member 12 and the guide rod 16 can be made firm, which contributes to highly accurate movement of the actuating member 12.
[0055]
(10) Since the permanent magnet 31 is provided on the piston 22 and the position detection device is provided on the actuator body 2, the movement position of the operating member 12 can be detected by a detection signal from the position detection device. Since this position detection is performed in a non-contact manner, the operation of the operation member 12 is not adversely affected.
[0056]
(11) Since the cushion ring 29 and the stopper bolt 30 for determining the most advanced position and the most advanced position of the operating member 12 are provided, the most advanced position and the most advanced position of the operating member 12 are set to the stepping motor 5. It can be decided without relying on the control of.
[0057]
In addition to the embodiments described above, there are other embodiments as follows.
-As shown in FIG. 2, you may comprise the guide rod 16 as a simple rod-shaped thing. In this case, the same cover 14 and ball bearing 15 can be used on the guide rod 16 side as on the operating member 12 side. In this case, the structure can be extremely simplified as compared with the embodiment.
[0058]
The operating member 12 and the guide rod 16 are not limited to stainless steel, but may be any material that is harder than at least aluminum. This is because if the metal material equivalent to or softer than aluminum is used, the rigidity of the actuating member 12 and the guide rod 16 itself cannot be maintained, and the ball bearings 15 and 18 cannot secure high-precision linear motion. Examples of materials other than stainless steel include other metal materials such as steel materials and ceramic materials.
[0059]
A bearing member such as a resin bush other than the ball bearings 15 and 18 may be used. However, the use of the ball bearings 15 and 18 achieves highly accurate linear motion of the operating member 12 and the guide rod 16. Of course, only one of the two ball bearings 15 and 18 may be configured as another bearing member.
[0060]
-It may replace with the combination of the guide rod 16 and the ball bearing 18, and may use the combination of a guide block and a guide rail.
-It is not essential that the outer peripheral surfaces of the actuating member 12 and the guide rod 16 have a circular cross section, and other shapes such as a triangular cross section or a spline structure may be used.
[0061]
Instead of detecting the piston position, the position of the actuating member 12 may be detected indirectly by detecting the rotation direction and the rotation amount of the motor. Further, a magnet may be attached to the feed nut portion 10 to detect the magnetism. That is, it is only necessary to detect the position of a member that operates in association with the operating member 12.
[0062]
The conversion means is composed of the feed screw portion 7 in which the thread 9 is formed and the feed nut portion 10 in which the screw hole 11 is formed, and mechanical screw coupling is performed, but the feed screw portion 7 May be provided as a magnetic screw, and instead of the feed nut portion 10, a linear feed portion that is magnetically coupled to the magnetic screw and can perform a linear motion may be provided.
[0063]
Means other than the claims grasped by each embodiment described above and the effects thereof are listed below.
(1) In any one of Claim 1 thru | or 9, the position detection means for detecting the movement position of an action | operation member and a guide member was provided. According to this means, the movement position of the operating member can be accurately grasped.
[0064]
(2) In the above means (1), the position detecting means detects the magnetism of the magnetism generating means provided on the guide member. According to this means, the position of the actuating member can be indirectly detected, so that the operation of the actuating member is not adversely affected, and the piston position detecting device used for the fluid pressure cylinder can be diverted. It also leads to cost reduction.
[0065]
(3) In any one of claims 1 to 9, a stopper for restricting the backward movement of the operating member at a predetermined position is provided. According to this means, the most advanced position of the operating member can be determined without depending on the control of the motor.
[0066]
(4) In the above means (3), the stopper is provided on at least one of the abutting plate and the surface of the actuator body facing it, so that the backward movement of the actuating member is restricted when the stopper contacts the other. According to this means, the stopper can be installed using the space between the contact plate and the actuator body, and the device can be prevented from being enlarged due to the stopper.
[0067]
(5) In any one of the first to ninth aspects, a stopper (piston or cushion ring) for restricting the forward movement of the operating member at a predetermined position is provided. According to this means, the most advanced position of the operating member can be determined without depending on the control of the motor. In addition, when the stopper here is formed of a rubber member, a cushioning action can be obtained at the same time.
[0068]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the first aspect of the present invention, the rotation of the operating member can be prevented by the guide member that moves integrally with the operating member, and both the operating member and the guide member are bearings. Since it is supported by the member, it is possible to realize a highly accurate detent of the actuating member, and to make the linear movement thereof also highly accurate.
[0069]
According to the second aspect of the present invention, the conversion means for converting the rotational motion into the linear motion is constituted by the feed screw portion and the linear feed portion, so that the configuration can be simplified and the rotation of the linear feed portion is also prevented. Since this is achieved by the presence of the guide member, a rotation preventing mechanism dedicated to the linear feed portion is not required, and the configuration can be further simplified.
[0070]
According to the third aspect of the present invention, since the distal end portion of the feed screw portion is accommodated in the accommodation hole formed in the actuating member, the actuating member functions as a protective member for the feed screw portion, It is possible to prevent dust from adhering as much as possible, and to prevent malfunction due to dust adhering. Moreover, the full length of an electric actuator becomes short because the front-end | tip part of a feed screw part is accommodated in the accommodation hole formed in the action | operation member.
[0071]
According to the fourth aspect of the present invention, since the central axis of the motor output shaft and the central axis of the feed screw portion are arranged on the same straight line, rotation transmission from the output shaft to the feed screw portion can be achieved only by coupling. Therefore, it is possible to achieve simplification and downsizing of the configuration as compared with the case where both the central axes are not on the same straight line.
[0072]
According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to attach a work or the like to the contact plate by connecting the operating member and the guide member with the contact plate.
According to the sixth aspect of the present invention, since the ball bearing which is a particularly high-accuracy bearing member is adopted among the bearing members, it is possible to further promote the detent of the actuating member and the high accuracy of the linear motion.
[0073]
According to the seventh aspect of the present invention, since a common ball bearing can be used as a bearing for bearing the actuating member and the guide member, the cost can be reduced by sharing the parts.
[0074]
According to the eighth aspect of the invention, since the guide member has a cylinder structure, even if the motor itself is small and has a small thrust, the auxiliary thrust on the guide member side is added and the thrust is sufficient as a whole. Therefore, it is not necessary to use a large motor.
[0075]
According to the ninth aspect of the present invention, the actuator body is simplified in structure as compared with the actuator body divided into two parts on the operating member side and the guide member side. The positional relationship with the guide member can be made firm, which contributes to highly accurate movement of the operating member.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of an electric actuator.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing another embodiment of the electric actuator.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric actuator, 2 ... Actuator main body, 3 ... 1st through-hole, 4 ... 2nd through-hole, 5 ... Stepping motor as a motor, 6 ... Output shaft, 7 ... Feed screw part which comprises conversion means, 8 ... Coupling, 10 ... Feeding nut portion as a linear feeding portion constituting the converting means, 12 ... Actuating member, 13 ... Housing hole, 15 ... Ball bearing as bearing member, 16 ... Guide rod as guide member, 18 ... Bearing A ball bearing as a member, 19 ... a contact plate, 22 ... a piston, 25 ... a rod side cylinder chamber constituting a cylinder chamber, 26 ... a head side cylinder chamber constituting a cylinder chamber.

Claims

In the electric actuator that converts the rotational movement of the motor provided in the actuator body into a linear movement and moves the operating member linearly in the longitudinal direction when the motor rotates,
The actuating member is formed in a long shape in the linear movement direction, and the actuator body is provided with one long guide member extending in parallel with the linear movement direction of the actuating member, and the actuating member and the guide member can be moved integrally. coupled to the actuator body, each provided with a bearing member in response to the actuating member and the guide member, the actuating member and the guide member slidably supported in the longitudinal direction by the dual-bearing member, corresponding to said actuating member bearing The electric actuator is configured such that the member and the bearing member corresponding to the guide member have the same configuration and are located at the same position in a direction orthogonal to the linear movement direction of the operating member .

2. The electric actuator according to claim 1, wherein the conversion means for converting the rotational motion of the motor into a linear motion rotates integrally with the motor and is formed in an elongated shape, and in a state where its rotation is prevented. A linear feed portion that is linearly moved in accordance with the rotation of the feed screw portion, the feed screw portion is connected to the output shaft of the motor so as to be integrally rotatable, and the linear feed portion is provided integrally with the operating member. Actuator.

3. The electric actuator according to claim 2, wherein a housing hole extending along the longitudinal direction of the actuator member is formed inside the actuating member, and a linear feed portion is integrally attached to an opening portion of the housing hole, and the feed screw portion. The electric actuator which accommodated the front-end | tip part of the feed screw part in the said accommodation hole in the state which screwed together to the said linear feed part.

The electric actuator according to claim 2 or 3, wherein a central axis of an output shaft of the motor and a central axis of the feed screw portion are arranged on the same straight line, and a distal end portion of the output shaft and a proximal end portion of the feed screw portion, Electric actuators connected by coupling.

The electric actuator according to any one of claims 1 to 4, wherein the actuating member and the guide member are connected by connecting the tip portions of the two to the same abutting plate.

6. The electric actuator according to claim 1, wherein the outer peripheral surface of the actuating member and the outer peripheral surface of the guide member are configured so that each cross-sectional shape is circular, and both the bearing members are made of ball bearings. Configured electric actuator.

The electric actuator according to claim 6, wherein the outer peripheral surface of the operating member and the outer peripheral surface of the guide member have the same outer diameter, and a common ball bearing is used.

8. The electric actuator according to claim 1, wherein a piston is connected to the guide member, the piston is accommodated in a cylinder chamber provided in the actuator body, and fluid is supplied to and discharged from the cylinder chamber. Thus, the electric actuator configured to generate thrust in the guide member.

The electric actuator according to any one of claims 1 to 8, wherein the actuator main body is a single unit.