JP5594876B2 - モータ支持構造およびそれを用いたアクチュエータ - Google Patents
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Description
本発明は、モータを用いたアクチュエータのモータ支持構造に関する。
従来、アクチュエータで使用されるモータの出力軸にギヤが設けられ、該ギヤに他のギヤが接続され駆動力を、他のギヤへ伝達して回転させるモータの出力軸を支持するためのモータ出力軸の支持構造としては、出力軸の軸受を、振動、騒音を、低減させるために、特許文献１に記載の発明のようにＯリングなどの弾性部材でモータの回転軸をモータ本体軸方向近傍で支持する方法がある。この場合、出力軸側において、弾性部材であるＯリングはギヤとモータ本体の間にある。
また、特許文献２に記載の発明では、ケースのモータ支持部材がモータ本体の軸方向前後で、モータ支持部の押圧リブにより固定することにより、小さな面積で固定し、モータ作動時に発生する振動、騒音をケースに伝えにくくしようとしている。
モータをケースに固定する方法として、一般に流通しているＯリングを使用する方法があるが、形状が円形であるため、回転方向のずれ防止策が必要となる。方法としてモータ外枠の一部をケースに当てて回転しないようにすることが考えられるが、振動が伝わりやすくなってしまう問題がある。防振材を介して固定することも考えられるが部品点数が多くなる問題がある。
また、モータ出力軸先端の受け構造をケースと一体にする場合があるが、ケースの材質に要求される物性と、軸受として要求された物性は異なり、ケースとしての強度を優先するため、振動、騒音の低減には寄与しなくなる。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、モータ駆動時の振動、騒音の低減を可能としたモータ支持構造およびそれを用いたアクチュエータを提供することにある。
本発明は上記課題を解決するために、モータを有するアクチュエータであって、前記モータの出力軸にギヤが設けられ、前記ギヤに他のギヤが接続されて、前記モータの駆動力を前記他のギヤへ伝達して回転させる前記モータの前記出力軸を支持して成るアクチュエータにおいて、前記モータの前記出力軸の一方端は前記モータに配設された軸受にて回転自在に支持され、前記出力軸に設けられた前記ギヤから突出した前記出力軸の他方端は前記モータに取り付けられたフレームに配設された軸受にて回転自在に支持され、前記出力軸の前記一方端を回転自在に支持する前記軸受は、第１の弾性部材を介してケースに支持され、前記第１の弾性部材は、軸受嵌合穴を有するとともに、前記モータと嵌合する突部を少なくとも１箇所設け、前記モータには前記第１の弾性部材の前記突部に対応する凹部または穴を備え、前記第１の弾性部材は、前記ケースと嵌合する外形を有し、前記ケースには前記第１の弾性部材と嵌合する凹部を備え、前記出力軸の前記他方端を回転自在に支持する前記軸受は、第２の弾性部材を介して前記ケースに支持され、前記ケースには前記第２の弾性部材と嵌合する凹部を有する、ことを特徴とする。
本発明によれば、モータ駆動時の振動、騒音の低減を可能としたモータ支持構造およびそれを用いたアクチュエータを提供することができる。
すなわち、本発明のモータ支持構造により、弾性部材による回転防止構造により回転防止を可能とした。併せて、ＦＰＣによる電気的接続によりモータ駆動時の振動、騒音の低減を可能とした。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るアクチュエータの斜視図であり、（ａ）はアクチュエータを表方向から見た斜視図であり、（ｂ）はアクチュエータを裏方向から見た斜視図である。
本実施形態のアクチュエータ１は、外側はカバー４とケース３とで構成され、側面に外部接続端子６を有し、裏面には外部出力ギヤ５を配する。
図２は、本発明の一実施形態に係るアクチュエータの部品構成を示す平面図である。
この図２は、図１に示したアクチュエータ１からカバー４を取り除いた状態を示している。
図２に示すように、アクチュエータ１は駆動力を発生するステッピングモータ２を有し、さらに、ステッピングモータ２を駆動する駆動回路を実装したＰＣＢ（プリント基板）１２やステッピングモータ２のモータ端子１４に接続するＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）１３を有する。
なお、本実施形態では、アクチュエータ１の駆動源としてステッピングモータ２を設けているが、本発明はこれに限られるものではなく、いかなる他の種類のモータを用いてもよい。
外部接続端子６から入力された、ステッピングモータ２を駆動する駆動信号は、外部接続端子６が接続されたＰＣＢ１２およびＦＰＣ１３を介して、ステッピングモータ２のモータ端子１４に入力される。
ステッピングモータ２の出力軸７（後述の図６参照）には、１次ギヤ８が圧入されている。
外部接続端子６から駆動信号が入力されると、ステッピングモータ２の出力軸７とともに１次ギヤ８が回転し、この回転は、２次ギヤ９、３次ギヤ１０、出力ギヤ１１、外部出力ギヤ５と順に伝達し、この外部出力ギヤ５により外部に出力される。
ステッピングモータ２の一端側（１次ギヤ８の側）のケース３には、弾性部材Ａ１５が嵌合する嵌合凹部Ａ３ａを有し、他端には、弾性部材Ｂ１６が嵌合する嵌合凹部Ｂ３ｂを有する。
図３は、図１に示したアクチュエータ１を分解して示す斜視図である。
また、図４は、図３とは反対の方向から見た、図１に示したアクチュエータ１を分解して示す斜視図である。
また、図５は、図３および図４に示した弾性部材Ｂ１６の斜視図である。
さらに、図６は、図２に示したステッピングモータ２の側断面図である。
ここで、図面を参照して、本発明のモータの支持構造について説明する。
図６に示すように、スッテピングモータ２のロータ１９は、出力軸７の外周にスリーブ３０を配し、そのさらに外周に永久磁石３１を配している。
ロータ１９の永久磁石３１と隙間を隔てて外周にはクローポール型のステータ２０を有する。ステータ２０は、軸方向にＡ相ステータ３６とＢ相ステータ３７とを有して構成される。Ａ相ステータ３６、Ｂ相スータ３７はともに、それぞれ、一対の外ヨーク３４と内ヨーク３５とから成り、永久磁石３１の外周面と対向して極歯でギャップを形成している。ボビン３２に巻回されたコイル３３は、外ヨーク３４、内ヨーク３５で覆われ、モータ端子１４に接続されている。
出力軸７の一端は、Ｂ相ステータ３７の外ヨーク３４に固定されたエンドプレート３９に配する軸受Ｂ１８にて軸支し、他端は、Ａ相ステータの外ヨーク３４に固定されたフレーム４０の先端部に固定された軸受Ａ１７にて軸支して、回転自在としている。
軸受Ａ１７には、弾性部材Ａ（Ｏリング）１５が嵌まり、この弾性部材Ａ１５は、ケース３の嵌合凹部Ａ３ａ（図４参照）と嵌合する。弾性部材１５Ａは、例えばゴム等により成り、振動および騒音を吸収する素材で構成されている。
軸受Ｂ１８には、弾性部材Ｂ１６が嵌まり、この弾性部材Ｂ１６は、ケース３の嵌合凹部Ｂ３ｂ（図３参照）と嵌合する。弾性部材Ｂ１６は、例えばゴム等により成り、振動および騒音を吸収する素材で構成されている。
ステッピングモータ２は、上述のように、弾性部材Ａ１５と弾性部材Ｂ１６とにより、ケース３の嵌合凹部Ａ３ａと嵌合凹部Ｂ３ｂとにおいて支持する支持構造であり、弾性部材Ａ１５および弾性部材Ｂ１６を介することによって、ステッピングモータ２の駆動時の振動および騒音が直接、ケース３に伝達しない支持構造である。
また、本実施例の支持構造により、弾性部材Ａ１５および弾性部材Ｂ１６によってステッピングモータ２の駆動時の振動および騒音を吸収し、その振動および騒音が低減する。
また、本実施例では、ステッピングモータ２がケース３と相対的に回転してしまわないよう、この回転防止のためにステッピングモータ２の一部をケース３に当てて防止する構造はとっておらず、弾性部材Ａ１５および弾性部材Ｂ１６を介する構成としている。
すなわち、本実施例では、図２に示すように、弾性部材Ａ１５および弾性部材Ｂ１６を、嵌合凹部Ａ３ａおよび嵌合凹部Ｂ３ｂに嵌合する構成にしている。これにより、ステッピングモータ２がケース３と相対的に回転してしまわないようにしている。
また、本実施例では、弾性部材Ｂ１６を、図５に示すように、長円形外形としている。嵌合凹部Ｂ３ｂは、この長円形外形の弾性部材Ｂ１６に応じた形状であり、これにより、ステッピングモータ２とケース３との相対的回転をより防止することができる。弾性部材Ｂ１６は、長円形外形に限られず、例えばＤ字形状など、嵌合凹部Ｂ３ｂに嵌まったときに、ケース３と弾性部材Ｂ１６とが相対的に回転しづらい形状であればよい。
また、本実施例では、弾性部材Ｂ１６を、図５に示すように、中央に軸受Ｂ１８を嵌合する軸受嵌合穴１６ａを有し、長円形外形の長手方向に軸受嵌合穴１６ａを中心に対称に２つの回転防止用嵌合凸部１６ｂを配している。また、エンドプレート３９においては、図４に示すように、回転防止用嵌合凸部１６ｂが嵌合する回転防止用嵌合穴（エンドプレート３９を貫通する孔であってもよいし、エンドプレート３９を貫通していない凹部であってもよい）３９ａを設け、回転防止用嵌合凸部１６ｂと回転防止用嵌合穴３９ａとを嵌合させる。これにより、ステッピングモータ２とケース３との相対的回転をより防止することができる。
本実施例では、回転防止用嵌合凸部１６ｂ回転防止用嵌合穴３９ａとの組合せは、２組としているが、本発明はこれに限られず、１組以上であればよい。
また、本実施例では、ステッピングモータ２のモータ端子１４はＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）１３の一方向であるモータ端子挿入穴１３ａに挿入、電気的に接続され、他方向はケース３に配した、ＰＣＢ（プリント基板）１２に電気的に接続し、さらにＰＣＢ（プリント基板）１２に設けられた外部接続用端子６と電気的につながっている（図３参照）。このように、ステッピングモータ２とケース３とがＰＣＢ１２で直接接続されず、ＦＰＣ１３を介することによって、ステッピングモータ２の駆動時の振動および騒音は弾性のあるＦＰＣ１３によって吸収され、ケース３に直接伝達されない。すなわち、この構造によりステッピングモータ２の駆動時の振動および騒音がモータ端子１４よりケース３に伝達することが低減する。モータ端子１４を直接、ＰＣＢ１２に電気的に接続した場合は、モータ端子１４からＰＣＢ１２、さらにＰＣＢ１２を固定したケース３へとステッピングモータ２の駆動時の振動および騒音が伝播してしまう。モータ端子１４をＦＰＣ１３により電気的に接続することにより、ＰＣＢ１２へのステッピングモータ２の駆動時の振動および騒音が伝播しにくくなり、ＰＣＢ１２を固定するケース３への伝播も低減される。
このように弾性部材Ａ１５および弾性部材Ｂ１６により、ケース３へのステッピングモータ２の駆動時の振動および騒音が低減され、さらにＦＰＣ１３によりモータ端子１４とＰＣＢ１２を電気的に接続することにより、ケース３へのステッピングモータ２の駆動時の振動および騒音がさらに改善される。
なお、本発明の態様は、上述した実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形および組み合わせも含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
１ アクチュエータ
２ ステッピングモータ
３ ケース
３ａ 嵌合凹部Ａ
３ｂ 嵌合凹部Ｂ
３ｃ ２次ギヤ用軸
３ｄ ３次ギヤ用軸
３ｅ 出力ギヤ取付部
４ カバー
５ 外部出力ギヤ
６ 外部接続用端子
７ 出力軸
８ １次ギヤ
９ ２次ギヤ
１０ ３次ギヤ
１１ 出力ギヤ
１２ ＰＣＢ
１３ ＦＰＣ
１３ａ モータ端子挿入穴
１４ モータ端子
１５ 弾性部材Ａ
１６ 弾性部材Ｂ
１６ａ 軸受Ｂ嵌合穴
１６ｂ 回転防止用嵌合凸部
１７ 軸受Ａ
１８ 軸受Ｂ
１９ ロータ
２０ ステータ
３０ スリーブ
３１ 永久磁石
３２ ボビン
３３ コイル
３４ 外ヨーク
３５ 内ヨーク
３６ Ａ相ステータ
３７ Ｂ相ステータ
３９ エンドプレート
３９ａ 回転防止用嵌合穴または凹部
４０ フレーム
２ ステッピングモータ
３ ケース
３ａ 嵌合凹部Ａ
３ｂ 嵌合凹部Ｂ
３ｃ ２次ギヤ用軸
３ｄ ３次ギヤ用軸
３ｅ 出力ギヤ取付部
４ カバー
５ 外部出力ギヤ
６ 外部接続用端子
７ 出力軸
８ １次ギヤ
９ ２次ギヤ
１０ ３次ギヤ
１１ 出力ギヤ
１２ ＰＣＢ
１３ ＦＰＣ
１３ａ モータ端子挿入穴
１４ モータ端子
１５ 弾性部材Ａ
１６ 弾性部材Ｂ
１６ａ 軸受Ｂ嵌合穴
１６ｂ 回転防止用嵌合凸部
１７ 軸受Ａ
１８ 軸受Ｂ
１９ ロータ
２０ ステータ
３０ スリーブ
３１ 永久磁石
３２ ボビン
３３ コイル
３４ 外ヨーク
３５ 内ヨーク
３６ Ａ相ステータ
３７ Ｂ相ステータ
３９ エンドプレート
３９ａ 回転防止用嵌合穴または凹部
４０ フレーム
Claims (3)
- モータを有するアクチュエータであって、前記モータの出力軸にギヤが設けられ、前記ギヤに他のギヤが接続されて、前記モータの駆動力を前記他のギヤへ伝達して回転させる前記モータの前記出力軸を支持して成るアクチュエータにおいて、
前記モータの前記出力軸の一方端は前記モータに配設された軸受にて回転自在に支持され、前記出力軸に設けられた前記ギヤから突出した前記出力軸の他方端は前記モータに取り付けられたフレームに配設された軸受にて回転自在に支持され、
前記出力軸の前記一方端を回転自在に支持する前記軸受は、第１の弾性部材を介してケースに支持され、
前記第１の弾性部材は、軸受嵌合穴を有するとともに、前記モータと嵌合する突部を少なくとも１箇所設け、前記モータには前記第１の弾性部材の前記突部に対応する凹部または穴を備え、
前記第１の弾性部材は、前記ケースと嵌合する外形を有し、前記ケースには前記第１の弾性部材と嵌合する凹部を備え、
前記出力軸の前記他方端を回転自在に支持する前記軸受は、第２の弾性部材を介して前記ケースに支持され、前記ケースには前記第２の弾性部材と嵌合する凹部を有する、
ことを特徴とするアクチュエータ。 - 前記第１の弾性部材は、前記ケースと嵌合する長円外形を有することを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
- 前記モータのリード端子と、前記アクチュエータの外部接続端子との接続にフレキシブルプリント基板を用いたことを特徴とする請求項１または２に記載のアクチュエータ。
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