JPH0653851U - 直線駆動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 直線駆動アクチュエータにおいて、特にその
装置軸線方向の長さを短くすることにある。 【構成】 中空形モータ２を貫通した状態に駆動ロッド
４を配置してある。モータの側の中空軸３１の内周面の
一部には雌ねじ３１３を切ってある。この中空軸に隣接
配置した環状部材７の内周面にはスプライン溝７１を形
成してある。駆動ロッド４の外周面には全長に渡ってス
プラインを形成してあると共に、雌ねじ３１３に対峙す
る位置には、スプライン上から雄ねじを切ってある。ス
プライン結合によって、駆動ロッド４は、その中心軸線
方向に移動可能であるが、回転は不可の状態となってい
るので、モータ２の回転によって、直線往復移動する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、１軸テーブルあるいはロボットアーム等の駆動源として利用可 能な直線駆動アクチュエータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

１軸テーブル等に採用されている直線駆動式のアクチュエータとしては、 図６に示すスライド機構が一般的に採用されている。この図に示すように、 スライド機構１００は一対の軸受け１０１、１０２によって回転自在に支持 された回転軸１０３を備えている。この回転軸はカップリング１０４を介し てモータ１０５に連結されており、このモータにより回転駆動される。回転 軸１０３の外周には雄ねじが切ってあり、ここに、雌ねじ部が切られた環状 移動部材１０６が支持されている。この移動部材１０６は回転不可の状態に 保持されているので、回転軸１０３の回転方向および回転量に応じて、回転 軸の中心軸線の方向に移動する。この移動部材１０６によって、例えば１軸 テーブルを支持すれば、このテーブルを１軸方向に移動および位置決めする ことができる。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

このようなスライド機構においては、回転軸の中心軸線方向に向けて、カ ップリングおよびモータが直列に配列された構成となっている。従って、長 さ寸法が大きいので、設置スペースが制限された場所には設置できないこと がある。

【０００４】 本考案の課題は、この点に鑑みて、かかるスライド機構をコンパクトに構 成することにある。

【０００５】

【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、本考案においては、中空形モータを利用し てコンパクトな構成の直線駆動アクチュエータを実現している。すなわち、 中空形モータの中空部内を貫通させた状態に被駆動ロッドを配置し、中空部 を形成している筒状ロータの回転を被駆動ロッドの直線駆動力として伝達す るように、これらを相互に連結してある。すなわち、ロータの内周面に雌ね じを切り、この雌ねじに螺合可能な雄ねじを被駆動ロッドの外周面に切り、 被駆動ロッドをロータの内周にねじ込んである。また、被駆動ロッドを、中 心軸線方向には移動可能であるが、その回りには回転しないように支持する 回転止め部材を配置してある。

【０００６】 回転止め部材としては、内周面にスプライン溝が形成された構成の環状部 材を用いることができる。この場合には、スプライン溝に嵌まるスプライン を被駆動ロッドの外周面に形成する。ここに、この構成の直線駆動アクチュ エータの軸線方向の寸法を短く抑えるためには、被駆動ロッドの外周面に、 雄ねじとスプラインとを重ね合わせて形成することが好ましい。

【０００７】 回転止め部材の別の例としては、軸線方向にのみ往復移動可能なガイドロ ッドを直線駆動ロッドに平行に配置し、このガイドロッドを被駆動ロッドと 共に一体に直線駆動させる構成のものを採用することができる。

【０００８】 次に、被駆動ロッドをその中心軸線の回りに回転させることも可能にする ことも可能である。このようにするためには、もう一個の中空形モータを同 軸状態に配列し、このモータの筒状ロータと被駆動ロッドとの間を、一体回 転はするが、中心軸線方向へは相対移動可能に連結すればよい。

【０００９】

【実施例】

以下に、図面を参照して本考案の実施例を説明する。

【００１０】第１の実施例 図１および図２には、第１の実施例の直線駆動アクチュエータを示してあ る。本例のアクチュエータ１は、中空形モータ２と、このモータの中空部３ 内を貫通した状態に配置した駆動ロッド４から基本的に構成されている。詳 細に説明すると、アクチュエータ１の長手方向の中央部分に中空形モータ２ が取付けられており、この中空形モータ２は筒状のハウジング２１内に、同 心状に外側から内側に向けてモータコア２２および筒状ロータ２３が配置さ れた構成となっている。筒状ロータ２３の内部を貫通した状態に中空軸３１ が配置されており、これらのロータおよび中空軸３１は相互に固着され、一 体回転するようになっている。この中空軸３１の両端は、それぞれ軸受け３ ２、３３を介して、アクチュエータのハウジング１１の側に回転自在に支持 されている。これらの軸受けのうち、中空軸３１の先端側の端面３１１の側 に位置する軸受け３２は押さえナット３２１により固定されている。中空軸 の元端側の端面３１２の側に位置する軸受け３３は、中空軸に形成したフラ ンジ３１４と中空モータのハウジング２１の端面２１１との間に固定されて いる。

【００１１】 この中空軸３１の内側に形成された中空部３を貫通して、駆動ロッド４が 配置されている。この駆動ロッド４における元端４１の側には、円板５と、 ハウジング端部１１１の内面に支持されたコイルばね６とが配置され、円板 ５が、ハウジング１１に固定した環状の係合板７に対して、常時コイルばね ６によって付勢されている。本例においては、この円板５に対して、駆動ロ ッドの４の元端４１が丁度当接した位置を、このロッドの原点位置に設定し てある。例えば、この円板５の近傍に原点出しリミットスイッチ（図示せず ）を取付けておき、ロッド４によって円板５が押されて僅かでも移動したと きには、これがリミットスイッチにより検知されて、ロッドの移動を停止さ せるようになっている。

【００１２】 次に、上記の中空軸３１の先端３１１の側には、これに隣接して同軸状態 に環状部材７が配置されている。この環状部材７の内径は中空軸３１の内径 とほぼ同一に設定されている。駆動ロッド４はこの環状部材７の内部を貫通 してハウジング１１の先端面１１２から外部に突出している。図１に示す状 態は、ロッド４がその原点復帰位置にあるときのものである。ハウジング先 端面１１２から突出したロッド４の先端４２の外周面には被駆動部材（図示 せず）との連結部である雄ねじ部４３が形成されている。

【００１３】 ここで、駆動ロッド４の外周面にはその全長に渡ってスプライン４４が形 成されている。また、この外周面には、その元端４１から先端側に向けて中 空軸３１の軸長よりも僅かに長い範囲に渡ってスプライン４４の上から雄ね じ４５を切ってある。一方、中空軸３１の内周面において、その先端面３１ １の側から元端面３１２の側に向けて全長の約１／３の範囲に渡って、雄ね じ４５に螺合する雌ねじ３１３が切ってある。また、環状部材７の内周面に はほぼその全長に渡り、スプライン４４に噛み合うスプライン溝７１が形成 されている。

【００１４】 このように構成した本例のアクチュエータ１の動作を説明する。中空モー タ２を駆動すると、その筒状ロータ２３が回転する。この筒状ロータ２３が 回転すると中空軸３１も一体回転する。ここに、中空軸３１はその内周面に 形成した雌ねじ３１３が、ロッド４の外周面の雄ねじ４５に螺合している。

【００１５】 また、このロッド４の外周面に形成したスプライン４４が、環状部材７の内 周のスプライン溝に嵌まっている。よって、ロッド４は、その中心軸線４ａ の方向には往復移動可能であるが、回転は不可の状態となっている。このた め、中空軸３１が回転すると、この中空軸に螺合しているロッド４はその中 心軸線の方向に移動する。従って、中空モータを駆動することにより、ロッ ド４を図１において想像線で示す突出位置と実線で示す原点位置の間を往復 させることができる。

【００１６】 図３および図４には、上記構成のアクチュエータの変形例を示してある。

【００１７】 この変形例においては、ロッド４の回転止めを、スプライン結合を用いる代 わりに、二本のガイドロッド８１、８２を用いて行っている。すなわち、駆 動ロッド４の中心軸線４ａを含む平面内において、駆動ロッド４を挟み、上 下の位置にガイドロッド８１、８２を平行に配置する。双方のガイドロッド は、それらの中心軸線の方向に往復移動可能となるように、ハウジング１１ に取りつける。さらに、これらのガイドロッドの先端と、駆動ロッドの先端 とをこれらに直交する連結部材８３を用いて連結する。また、ガイドロッド の各元端を同じくこれらに直交する連結部材８４を用いて連結する。

【００１８】 この構成のアクチュエータにおいては、駆動ロッド４の回転が、二本のガ イドロッド８１、８２により確実に拘束される。

【００１９】第２の実施例 次に、図５には別の構成の直線駆動アクチュエータを示してある。本例の アクチュエータ１０は、駆動ロッド４を直線往復移動できると共に、回転さ せることが可能な構成となっている。そのために、本例においては、回転駆 動源としてもう一つの中空形モータ９１を配置してある。すなわち、図にお いて、中空形モータ２に隣接させて、同軸状態に中空モータ９１を取付けて ある。この中空モータ９１の構造は中空モータ２と同一であり、その筒状ロ ータ９２の内側には中空軸９３が一体回転するように嵌め込まれている。こ の中空軸９３は、ハウジング１１に対して、一対の軸受け９４、９５を介し て回転自在に支持されており、その内周面には、ほぼその全長に渡ってスプ ライン溝９６が形成されいる。このスプライン溝９６が、駆動ロッドの４の 側のスプライン４４と嵌まり合っている。なお、その他の構成は図１に示す アクチュエータと同様であるので、それらの説明は省略する。

【００２０】 本例のアクチュエータ１０においては、駆動ロッド４は、一方の中空モー タ２の回転力により、その中心軸線の方向に往復移動する。また、他方の中 空モータ９１の回転力により、その中心軸線の回りに回転する。そして、こ れらの二つのモータの回転速度を適宜設定することにより、駆動ロッドの直 線移動速度および回転速度を変更することが可能である。また、双方の回転 方向および回転速度を調整することにより、駆動ロッドの直線移動量を微細 に制御することが可能である。

【００２１】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案の直線駆動アクチュエータは、中空形モータ とこのモータの中空部を貫通した状態に配置した駆動ロッドから基本的に構 成されている。従って、従来の機構のように構成部品が同軸状態に配列され ている構造に比べて、その長さを短くするとができる。

【００２２】 また、駆動ロッドの外周面に形成した回転止め用のスプラインに重ね合わ せてねじを切った構成を採用した場合には、これらを軸線方向に隣接して設 ける場合に比べて、駆動ロッドの軸長を短くすることができ、その分アクチ ュエータの全体の長さを短くすることができる。

【００２３】 さらに、第１および第２の中空形モータを同軸状態に隣接配置した構成の アクチュエータにおいては、駆動ロッドを微細に直線往復移動させることが 可能であると共に、回転させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例である直線駆動アクチュエータ
を示す縦断面図である。

【図２】図１の直線駆動アクチュエータを前面側から見
た側面図である。

【図３】図１に示す直線駆動アクチュエータの変形例を
示す縦断面図である。

【図４】図３に示す直線駆動アクチュエータの平面図で
ある。

【図５】本考案の別の実施例である直線駆動アクチュエ
ータの縦断面図である。

【図６】従来のスライド機構を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１・・・・直線駆動アクチュエータ ２・・・・中空形モータ ２３・・・円筒形ロータ ３・・・・中空部 ４・・・・駆動ロッド ４４・・・スプライン ４５・・・雄ねじ ３１・・・中空軸 ３１３・・雌ねじ ７・・・・環状部材 ７１・・・スプライン溝 ８１・・・ガイドロッド ８２・・・ガイドロッド ８３・・・連結部材 ８４・・・連結部材 ９１・・・中空形モータ ９２・・・円筒形ロータ ９３・・・中空軸 ９６・・・スプライン

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 中心軸線の方向に貫通した中空部を備え
   た中空形モータと、この中空形モータの前記中空部を貫
   通して延びる駆動ロッドと、この駆動ロッドをその中心
   軸線の方向へは移動可能で、中心軸線回りには回転しな
   いように支持した回転止め部材と、前記中空モータの円
   筒形ロータの内周面において中心軸線の方向に一定の範
   囲に渡り形成された雌ねじ部と、前記駆動ロッドの外周
   面において中心軸線の方向に一定の範囲に渡り形成され
   た前記雌ねじ部に螺合している雄ねじ部とを有すること
   を特徴とする直線駆動アクチュエータ。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記駆動ロッドの外
   周面には、中心軸線の方向に一定の範囲に渡りスプライ
   ンが形成されており、前記回転止め部材は、前記スプラ
   インが嵌合しているスプライン溝を備えていることを特
   徴とする直線駆動アクチュエータ。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記駆動ロッドの外
   周面に形成された前記スプライン上に前記雄ねじ部の少
   なくとも一部分が形成されていることを特徴とする直線
   駆動アクチュエータ。
4. 【請求項４】 請求項２において、前記回転止め部材
   は、前記中空形モータのハウジングに対して中心軸線方
   向にのみ移動可能に取りつけた少なくとも１本のガイド
   ロッドと、このガイドロッドが前記駆動ロッドと一体と
   なって移動するように、これらの両部材を連結している
   連結部材とを備えていることを特徴とする直線駆動アク
   チュエータ。
5. 【請求項５】 同軸状態に隣接配置され、中心軸線方向
   に貫通した第１および第２の中空部がそれぞれ形成され
   ている第１および第２の中空形モータと、前記第１およ
   び第２の中空部を貫通して延びる駆動ロッドと、前記第
   １の中空部を形成している前記第１の中空形モータにお
   ける円筒形ロータの内周面において中心軸線の方向に一
   定の範囲に渡り形成した雌ねじ部と、前記駆動ロッドの
   外周面における少なくとも前記雌ねじ部に対峙する部分
   に形成されたこの雌ねじ部に螺合する雄ねじ部と、前記
   第２の中空部を形成している前記第２の中空形モータに
   おける円筒形ロータの内周面において中心軸線の方向に
   一定の範囲に渡り形成したスプライン溝と、前記駆動ロ
   ッドの外周面における少なくとも前記スプライン溝に対
   峙する部分に形成されたこのスプラン溝に嵌合するスプ
   ラインとを有することを特徴とする回転可能な直線駆動
   アクチュエータ。