JP5369543B2 - 直動アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、回転子の中心軸孔に螺入された出力軸が、回転子の回動に伴うねじ送り機構により、往復駆動する直動アクチュエータに関する。

一般に、この種直動型アクチュエータ（モータ）は、出力軸を、ねじ軸（螺刻軸）部のみで構成したもの（特許文献２）や、ねじ軸部と、回転子またはモータケース（ケーシング）に回り止め軸受される非円形に形成され、或いは回り止めピンが設けられた回り止め軸部とで構成して、何れもねじ軸部を回転子（ロータ）の中心軸孔に形成された螺刻部に螺合させて、回転子の正逆回転により、進退移動するようになっている（特許文献１、図３参照）。
なお、出力軸をねじ軸部のみで構成したものは、モータケース側を基台にセットした場合に出力軸が進退移動し、出力軸を固定した場合にはモータケース自体が進退移動するようになっている（特許文献２、図１参照）。

ところで、この様に進退移動する出力軸は、例えば、その先端部を作動体に連結し、該作動体を押し引き動作させる装置（特許文献２、図１参照）などに採用されるが、両者の連結に際しては、組付け具合の確認や、作動体の押動開始位置の原点設定等の初期状態のセット調整や確認を行う必要がある。

しかしながら、従来の初期セット調整や確認作業は、両面Ｄカットされた回り止め軸部が回転子に回り止めされている構造のものであれば、工具を用いて回り止め軸部を回転させれば非通電状態でも手動により回転子を回転させて出力軸の出没調整も可能であるが、特許文献１、２のものを含め他の構成のものにおいては、ネジ山を傷めてしまうなどの要因により挟持することができず、専らモータ電源のＯＮ／ＯＦＦ切り換え操作により行わなければならないため、セット作業に時間を要し、作業効率を損なうものであった。
また、前記のように両面Ｄカットされた回り止め軸部が回転子に回り止め軸受されている構造のものであっても、回り止め軸部を工具で挟持した際に、カット面を傷めてしまい、軸受との嵌め合いを損なう危惧があることから、手動調整を回避している実情がある。

特開平１０−３８０７５号公報 特開２００４−３０８６９０号公報

本発明は、上記の如き問題点を一掃すべく創案されたものであって、出力軸の先端部を押し引き動作する作動体に連結する際に、組付け具合の確認や、作動体の押動開始位置の原点設定等の初期セットの調整や確認作業を、駆動電源を用いることなく手動により効率良く行う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。

上記課題を解決するために本発明が採用した技術手段は、ケーシング内にコイルの励磁によって回転可能に配設された回転子と、該回転子の中心軸孔に形成された螺刻部に螺合し、その回動に伴って進退移動可能に設けられた出力軸を備える直動型アクチュエータであって、前記軸孔は、前記出力軸の外径よりも大きな内径空間をもって形成され、前記回転子の何れか一方または両方の端部を、前記ケーシングの外側に前記軸孔と共に延出せしめて、前記出力軸の外周に延出部を形成し、該延出部を介して出力軸を出没動作するよう構成せしめ、前記延出部を、当該延出部側から出没する出力軸と共に回転伝達可能な回転軸として機能すべく構成したことを特徴とするものである。

本発明における直動アクチュエータは、出力軸の先端部を押し引き動作する作動体に連結する際に、その組付け具合の確認や、作動体の押動開始位置の原点設定等の初期セットの調整や確認作業が要求されるものでありながら、ケーシング外に延出する延出部が回転軸として機能するので、その延出長さも指等で挟持できる長さ幅をもって露出させ、かつ作動体への回転伝達を目的した任意長さに変更して延出形成することができ、この回転軸となる延出部を挟持して回転操作するだけで、手動により回転子を直接回転させて出力軸を出没することができ、殊更駆動電源を用いることなく初期セット作業が行えるようになり、作業時に出力軸のネジ山等を傷めてしまう危惧が解消されると共に、セット作業が容易かつ短時間で行い得て、作業効率を向上することができる。しかも、当該回転軸は、手動操作として利用するだけでなく、その回転状態を確認してアクチュエータ自身が動作開始する原点の位置出しを容易に行うためのセンサーフィンなどの取付けや、延出部側から出没する出力軸の出没動作に同期する回転動作とを同時に行わせる回転伝達軸として作動体へ連動連結することも可能となり、その利用範囲を拡大することができる。特に、ＰＭ型やＨＢ型などのステッピングモータのように、ディテントトルクを有するモータには有効である。

以下、本発明の実施の形態を、好適な実施の形態として例示する直動アクチュエータを図面に基づいて詳細に説明する。
図１は直動アクチュエータの全体構成図、図２はその後面図、図３はその前面図である。これら図に示すように、１はＰＭ型ステッピングモータ構造の直動アクチュエータであって、該直動アクチュエータ１は、１組のコイルボビン２１および励磁コイル２２を備えるヨーク（ステータ）としての筒状胴部１１、エンド側部１２、フロント側部１３により構成されるケーシング１ａと、筒状胴部１１内周側に配設されて、エンド側部１２とフロント側部１３に回転可能に軸受１４された多極に着磁された回転子３と、先端の連結部４１を除く全域が雄ねじに形成され、回転子３の中心軸孔３２ａに、その回動に伴って進退移動可能に螺入されるボルト状の出力軸４とを備える。
前記筒状胴部１１は、鉄、磁性ステンレス等により形成され、その内周面に回転子３の磁極間隔に対応して複数の凹凸状極歯（図示しない）が定ピッチに形成され、所謂２相のコイルユニットを構成する。

前記回転子３は、その中心に軸孔３２ａを有する樹脂製、黄銅、銅またはアルミ等の金属製の円筒型の第１ロータカラー３１、および、その内周面に配設された第２ロータカラー３２と、第１ロータカラー３１の外周面に配設されたＳ極とＮ極を交互に多極磁着したリング状磁石３３とにより構成されている。
前記軸孔３２ａは、回転子３の中心内部となる第２ロータカラー３２内に形成されており、この軸孔３２ａ内には、前記出力軸４の外径よりも大きな内径空間が形成されており、その一側（フロント側）域に前記出力軸４と螺合する雌ねじとしての螺刻部３２１が形成されている。

また、第２ロータカラー３２は、第１ロータカラー３１の筒内にフロント側から図示しない凹凸係合する回り止め手段を介して挿入され、その内周筒に形成された段差部に係合させ、エンド側で止めリング３１ａによってスライド不能に組み付けられ、ケーシング１ａ内において、エンド側部１２とフロント側部１３に設けた軸受１４により回転可能に支持される。

第２ロータカラー３２には、ケーシング１ａの外部となるエンド側部１２から所定の長さ幅をもって延出させた延出部３２２が形成されており、この延出部３２２は、出力軸４の外周に形成された回転伝達可能な筒状の回転軸として機能するようになっている。つまり、駆動電源により回転子３が回動すると、当然に延出部（回転軸）３２２も回動すると共に、出力軸４も進退移動する、所謂、同期する２重軸構造を構成するものであり、非通電時において、延出部（回転軸）３２２を指や工具により挟持して手動で回転操作すれば、回転子３の回転が伝達されて、出力軸４を進退移動させることができる構成となっている。
本実施例に示す延出部（回転軸）３２２は、駆動電源を用いることなく手動操作によって出力軸４の進退移動が行えるように、指等で挟持できる長さ幅をもってエンド側部１２に設けられているが、作動体への回転伝達を目的とするならば、仮装線で示すようにフロント側部１３から延出形成させることができるようになっている。

その応用例として、例えば、パチンコやスロットルマシンなどの遊戯装置の表示部を、出没動作と回転動作とを同時に行わせる構成などが好適である。
なお、本実施例におけるロータカラーは、第１ロータカラー３１を樹脂製部材により形成し、第２ロータカラー３２を工具などで挟持されても傷が付きにくいように丈夫な金属製部材で形成したものを用いて、２部材により形成したが、両者を一体形成してもよく、また、延出部（回転軸）３２２は回転子３の何れか一方または両方に延出形成しても良く、また、その延出長さ、外形は円形、角形など任意形状に変更し、表面にローレット加工、切り込み加工等を施すことも任意である。

叙述の如く構成された本発明の実施例の形態において、いま、出力軸４の先端部を押し引き動作する作動体に連結するにあたり、その組付け具合の確認や、作動体の押動開始位置の原点設定等の初期セットの調整や確認作業を行うのであるが、本発明における直動アクチュエータ１は、軸孔３２ａが、出力軸４の外径よりも大きな内径空間をもって形成され、回転子３の何れか一方または両方の端部が、ケーシング１ａの外側に軸孔３２ａと共に延出されており、この延出部３２２を、出力軸４の外周に形成させて当該延出部３２２側から出力軸を４出没動作するようにして、出力軸４と共に回転伝達可能な管状の回転軸として機能するよう構成してある。

そのため、ケーシング１ａの外側に延出する延出部３２２が回転軸として機能するので、その延出長さも指等で挟持できる長さ幅をもって露出させ、かつ作動体への回転伝達を目的した任意長さに変更して延出形成することができ、この延出部（回転軸）３２２を挟持して回転操作するだけで、手動により回転子３を直接回転させて出力軸４を出没することができ、殊更駆動電源を用いることなく初期セット作業が行えるようになり、作業時に出力軸４のネジ山等を傷めてしまう危惧が解消されると共に、セット作業が容易かつ短時間で行うことが可能となり、作業効率を向上することができる。しかも、当該延出部（回転軸）３２２は、手動操作として利用するだけでなく、その回転状態を確認して直動アクチュエータ１自身が動作開始する原点の位置出しを容易に行うためのセンサーフィンなどの取付けや、延出部３２２側から出没する出力軸４の出没動作に同期する回転伝達軸として作動体へ連動連結することも可能となり、駆動電源により回転子３の回動に伴って延出部（回転軸）３２２が回動し、出力軸４も進退移動する、所謂、同期する２重軸構造を構成することができ、その利用範囲を拡大することができる。特に、ＰＭ型やＨＢ型などのステッピングモータのように、ディテントトルクを有するモータには有効である。

また、前記回転子３を、ＰＭ型やＨＢ型モータにおけるリング状磁石が外装される第１ロータカラー３１と、該第１ロータカラー３１の中心孔に嵌挿される第２ロータカラー３２とで構成し、延出部（回転軸）３２２は、第２ロータカラー３２を延出することにより形成されているので、第１ロータカラー３１と第２ロータカラー３２とをそれぞれ異なる材質にて形成することができ、第２ロータカラー３２だけを金属製部材で形成し、工具などで挟持されても傷が付きにくい丈夫なものとして提供でき、また、フロント側、エンド側の何れか一方に成形されたもの、両方に形成されたものなど異なる種類のものを数種用意し、目的に応じて組付けすることができる。

また、前記回転子３を、第１ロータカラー３１と第２ロータカラー３２を一体成形されたロータカラーとし、延出部（回転軸）３２２もこのロータカラーと一体成形することにより、部品点数が削減されて、組付け工程を簡素化することができる。なお、本実施例は、直動型アクチュエータとしてステッピングモータを例示したがこれに限定されず、ブラシレスＤＣモータ等種々のものに採用できることは勿論である。

直動アクチュエータの全体断面構成図。 直動アクチュエータの後面図。 直動アクチュエータの前面図。

符号の説明

１ 直動アクチュエータ
１ａ ケーシング
１１ 筒状胴部
１２ エンド側部
１３ フロント側部
１４ 軸受
２１ コイルボビン
２２ 励磁コイル
３ 回転子
３１ 第１ロータカラー
３１ａ リング
３２ 第２ロータカラー
３２ａ 軸孔
３２１ 螺刻部
３２２ 延出部
３３ リング状磁石
４ 出力軸
４１ 連結部

Claims (4)

1. ケーシング内にコイルの励磁によって回転可能に配設された回転子と、該回転子の中心軸孔に形成された螺刻部に螺合し、その回動に伴って進退移動可能に設けられた出力軸を備える直動型アクチュエータであって、
   前記軸孔は、前記出力軸の外径よりも大きな内径空間をもって形成され、
   前記回転子の何れか一方または両方の端部を、前記ケーシングの外側に前記軸孔と共に延出せしめて、前記出力軸の外周に延出部を形成し、
   該延出部を介して出力軸を出没動作するよう構成せしめ、
   前記延出部を、当該延出部側から出没する出力軸と共に回転伝達可能な回転軸として機能すべく構成したことを特徴とする直動アクチュエータ。
2. 請求項１において、前記回転軸は、非通電時に手動による回転操作により前記出力軸を進退移動可能に構成されていることを特徴とする直動アクチュエータ。
3. 請求項１または２において、前記回転子を、リング状磁石が外装される第１ロータカラーと、該第１ロータカラーの中心孔に嵌挿される第２ロータカラーとで構成し、前記回転軸は、前記第２ロータカラーを延出することにより形成されていることを特徴とする直動アクチュエータ。
4. 請求項１または２において、前記回転子は、リング状磁石が外装されるロータカラーで形成し、前記回転軸は、前記ロータカラーと一体成形されていることを特徴とする直動アクチュエータ。