JPH08121560A - 回転阻止機構およびこの機構を用いたアクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造がシンプルで、加工が容易となりかつガ
タが生じるのを防止しうる回転阻止機構およびこれを用
いたアクチュエータを提供する。 【構成】 モータ２に接続されたボールねじ軸７は、ボ
ールねじ軸ナット８に嵌合される。ボールねじ軸ナット
８は、ロッド１０に嵌合され、このロッド１０とボール
ねじ軸ナット８とは固定される。ロッド１０は、ボール
ねじ軸ナット８の周囲において厚みの大きい部分と厚み
の小さい部分とを有する。このような構造のロッド１０
が、本体ケース９に嵌合される。この本体ケース９の内
表面は、ボールねじ軸ナット８およびロッド１０の回転
を阻止するストッパとしての機能と、ボールねじ軸ナッ
ト８およびロッド１０がボールねじ軸７の軸線方向に沿
って移動する際の案内面としての機能を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、回転軸の回転運動を
その軸線方向の往復直線運動に変換する際に必要とされ
る回転阻止機構およびこの回転阻止機構が組込まれた精
密位置決めテーブルなどに用いられるアクチュエータに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、精密位置決めテーブルの駆動
アクチュエータの一例として、ボールねじ軸を用いたタ
イプの電動リニアアクチュエータは知られている。図４
は、従来のボールねじ軸を用いたタイプの電動リニアア
クチュエータ５１を示す断面図である。

【０００３】図４を参照して、電動リニアアクチュエー
タ５１は、モータ５２と、カップリング５５と、ボール
ねじ軸５８と、ボールねじ軸ナット５７と、接続シャフ
ト６７とを主に備える。モータ５２は、固定子５３とロ
ータ５４とを有する。ボールねじ軸ナット５７は、カッ
プリング５５およびナット回転軸５６を介してロータ５
４と接続されている。ボールねじ軸５８は、ボールねじ
軸ナット５７に嵌合している。このボールねじ軸５８お
よびボールねじ軸ナット５７は、ともにケーシング７０
内に設けられる。また、ナット回転軸５６およびボール
ねじ軸ナット５７は、軸受Ｂによって支持されている。
ボールねじ軸５８には、大径部５８ａが設けられてい
る。この大径部５８ａに、ねじ軸回転防止部６９が取付
けられる。それにより、ボールねじ軸５８の回転が阻止
される。このねじ軸回転防止部６９の詳細については後
述する。ケーシング７０の一方端には、端部材６６があ
る。この端部材６６を貫通して接続シャフト６７が突出
している。そしてこの接続シャフト６７の一方端は、固
定部材６８を介してボールねじ軸５８に固定され、他方
端は接続部ＣによってテーブルＴと接続されている。テ
ーブルＴとしては、ＸＹテーブル，ＸＹθテーブル等が
挙げられる。

【０００４】次に、上記の構成を有する従来の電動リニ
アアクチュエータ５１の動作について説明する。まず、
電源を投入してモータ５２のロータ５４を回転させる。
そして、ロータ５４の回転が、カップリング５５および
ナット回転軸５６を介してボールねじ軸ナット５７に伝
達される。このとき、ボールねじ軸５８は、上述のねじ
軸回転防止部６９によってその回転が阻止されているた
め回転しない。それにより、ボールねじ軸５８は、その
軸線方向に直線運動を行なう。それに伴い、このボール
ねじ軸５８に固定されている接続シャフト６７が直線運
動を行なう。それにより、テーブルＴが駆動される。

【０００５】次に、上記のねじ軸回転防止部６９の構成
について図５および図６を用いて詳しく説明する。図５
は、図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。図６は、ねじ
軸回転防止部６９を拡大した斜視図である。

【０００６】まず図５を参照してボールねじ軸５８の大
径部５８ａには、下方から回り止めピン５９が挿入され
ている。そして、小孔６５から押し込まれた小ねじ６４
によって、この回り止めピン５９は大径部５８ａに固定
されている。回り止めピン５９の一方端側には、２つの
偏心リング６０ａ，６０ｂが設けられている。この２つ
の偏心リング６０ａ，６０ｂの外周には、軸受６１ａ，
６１ｂがそれぞれ嵌合されている。

【０００７】次に、図６を参照して、上記の２つの偏心
リング６０ａ，６０ｂおよび軸受６１ａ，６１ｂを挟む
ように、予圧ブロック６２ａと回り止め転送ガイド６２
ｂとが設けられる。予圧ブロック６２ａには、所定位置
にコイルばねからなる弾性部材６３が設けられる。これ
らの両ブロックによって案内部７３が形成される。この
案内部７３によって、ボールねじ軸５８の回転が阻止さ
れ、かつボールねじ軸５８がその軸線方向に案内され
る。

【０００８】上述のように、従来の電動リニアアクチュ
エータ５１においては、図５あるいは図６に示されるよ
うな複雑な機構のねじ軸回転防止部６９が設けられてい
た。そのため、部品点数が多くなり、組立作業が困難と
なるといった問題点が生じていた。

【０００９】そこで、上記のような問題を解決すべく、
図７および図８に示される電動リニアアクチュエータ１
０１が考案された。図７は、改良例における電動リニア
アクチュエータ１０１を示す断面図である。図８は、図
７におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。

【００１０】図７および図８を参照して、電動リニアア
クチュエータ１０１は、モータ１０２と、カップリング
１０３と、ロックナット１０５と、ボールねじ軸１０７
と、ボールねじ軸ナット１０８と、ロッド１１０とを主
に備える。ボールねじ軸１０７は、カップリング１０３
を介してモータ１０２に接続される。ロックナット１０
５とカップリング１０３とは軸受ケース１０４内に設け
られる。ボールねじ軸１０７は、ボールねじ軸ナット１
０８に嵌合される。ボールねじ軸ナット１０８は、本体
ケース１０９内に設けられる。本体ケース１０９には、
溝部１１１が設けられる。そして、ボールねじ軸ナット
１０８には、回り止めピン１１２が挿入される。この回
り止めピン１１２によって、ボールねじ軸ナット１０８
の回転が阻止される。ボールねじ軸ナット１０８は、ロ
ッド１１０に嵌合される。この場合、図７に一点鎖線で
示されるように、ボールねじ軸１０７の軸線と、ボール
ねじ軸ナット１０８の中心線と、ロッド１１０の中心線
とは一致している。

【００１１】上述の改良例における電動リニアアクチュ
エータ１０１においては、ボールねじ軸ナット１０８の
回転を阻止する機構は、本体ケース１０９の内表面に設
けられた溝部１１１と、回り止めピン１１２とで構成さ
れる。そのため、前述の従来の電動リニアアクチュエー
タ５１の場合に比べて、回転阻止機構が簡略化される。
そのため、上述した部品点数の問題あるいは組立作業の
問題はほぼ解消される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
改良例における電動リニアアクチュエータ１０１にも、
次に説明するような問題点があった。その問題点につい
て、図８を用いて説明する。図８を参照して、改良例に
おける電動リニアアクチュエータ１０１においては、本
体ケース１０９の内表面に溝部１１１を形成しなければ
ならない。この溝部１１１内には、回り止めピン１１２
が嵌合されるため、この溝部１１１は精度よく加工され
ることが望まれる。しかしながら、図７および図８に示
されるような円筒形状の本体ケース１０９の内表面に、
溝部１１１を精度よく加工することは非常に困難であ
る。また、溝部１１１が精度よく加工されなかった場合
には、溝部１１１と回り止めピン１１２との間に隙間が
できてしまう。それにより、ボールねじ軸ナット１０８
の回転を阻止する際にガタを生じるといった問題点も生
じる。

【００１３】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものである。この発明の目的は、加工が
容易となりかつガタが生じるのを効果的に防止できる回
転阻止機構を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明に基づく回転阻
止機構は、ケーシングと、回転軸と、環状部材とを備え
る。回転軸は、ケーシング内に配置され、その外周面に
おねじが切られる。環状部材は、回転軸が嵌入される孔
を有し、その孔の内表面にはめねじが切られ、孔の径方
向に第１と第２の異なる肉厚を有する部分を含み、ケー
シングに嵌め込まれる。

【００１５】この発明に基づくアクチュエータは、ケー
シングと、ボールねじ軸と、モータと、ボールねじ軸ナ
ットと、ロッドとを備える。ボールねじ軸は、ケーシン
グ内に設けられる。モータは、ボールねじ軸に接続さ
れ、ボールねじ軸を回転駆動する。ボールねじ軸ナット
は、円筒形状を有し、その中心線とボールねじ軸の軸線
とが一致するようにボールねじ軸に嵌合される。ロッド
は、円筒形状を有し、ボールねじ軸の軸線とその中心線
とがずれるように上記のボールねじ軸ナットが嵌め込ま
れ、その外周面とケーシングの内表面とが接触するよう
にケーシングに嵌め込まれ、ケーシングの内表面を案内
面として往復直線運動を行なう。

【００１６】

【作用】この発明に基づく回転阻止機構では、環状部材
は第１と第２の異なる肉厚を有する部分を含み、ケーシ
ングに嵌め込まれる。そのため、回転軸の回転に従って
環状部材が回転しようとした場合に、肉厚の大きい部分
がケーシングの内表面に押し付けられ、ケージングの内
表面と環状部材の外周面との間のまさつ力によって環状
部材の回転が阻止される。このとき、環状部材の肉厚を
異ならせることによって環状部材の回転を阻止できるの
で、上述の改良例のようにケーシングの内表面に回り止
めピンを係合させるための溝を形成する必要はなくな
る。そして、たとえば環状部材が円筒形状である場合に
は、環状部材を受け入れるためにケーシングに設けられ
る開口形状は、円形状でよい。この場合には、上記の改
良例の場合よりも格段に加工は容易となる。また、ケー
ジングに嵌め込まれた環状部材の外周面とケーシングの
内表面との間のまさつ力によって環状部材の回転が阻止
されるので、ガタが生じるのを効果的に阻止することも
可能となる。

【００１７】この発明に基づくアクチュエータでは、ボ
ールねじ軸の軸線とロッドの中心線とがずれるようにボ
ールねじ軸ナットがロッドに嵌め込まれる。それによ
り、結果として、ボールねじ軸ナットを取囲むロッド
に、ボールねじ軸の径方向に肉厚の異なる部分が存在す
ることとなる。このロッドはケーシングに嵌合されてい
るので、ボールねじ軸が回転した場合においてもロッド
において肉厚の大きい部分がケーシングの内表面に押付
けられ、その際のロッドの外周面とケージング内表面と
の間のまさつ力によって、ロッドの回転は阻止される。
この場合も、ボールねじ軸ナットとロッドとがともに円
筒形状であるので、加工は容易となる。また、上記の回
転阻止機構の場合と同様に、ロッドとケーシングとの間
にガタが生じるのを効果的に阻止することも可能とな
る。

【００１８】

【実施例】次に、図１〜図３を用いて、この発明の実施
例について説明する。図１は、この発明の一実施例にお
ける電動リニアアクチュエータ１を示す断面図である。
図２（ａ），（ｂ）は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿
う断面図である。

【００１９】まず図１を参照して、本実施例における電
動リニアアクチュエータ１は、モータ２と、カップリン
グ３と、ロックナット５と、ボールねじ軸７と、ボール
ねじ軸ナット８とロッド１０とを備える。ロックナット
５とカップリング３とは軸受ケース４内に設けられる。
そして、カップリング３を介してモータ２からの回転が
ボールねじ軸７に伝達される。また、ボールねじ軸７に
は、ボールねじ軸ナット８が嵌合される。ボールねじ軸
ナット８は、好ましくは、円筒形状を有する。また、図
１において一点鎖線で示されるようにボールねじ軸ナッ
ト８の中心線とボールねじ軸７の軸線とは、一致するこ
とが好ましい。ボールねじ軸ナット８はロッド１０に嵌
入され、両者は固定される。ロッド１０は、好ましく
は、円筒形状を有し、ボールねじ軸ナット８の周囲にお
いてボールねじ軸７の径方向に肉厚の厚い部分と肉厚の
薄い部分とを有する。また、ロッド１０の中心線とボー
ルねじ軸７の軸線とは、図１に示されるように、ずれて
いる。ロッド１０は、本体ケース９の内表面に沿って移
動可能となるように、本体ケース９に嵌入される。

【００２０】次に、上記の構造を有する電動リニアアク
チュエータ１の動作について説明する。まず、モータ２
を作動させ、このモータ２からの回転駆動力を、カップ
リング３を介してボールねじ軸７に伝達する。それによ
り、ボールねじ軸７が回転する。それに従い、ボールね
じ軸ナット８が回転しようとする。このとき、ボールね
じ軸ナット８とロッド１０とは、上述のように固定され
ているため一体となって回転しようとする。このとき、
ロッド１０において、肉厚の厚い部分が、本体ケース９
の内表面に押付けられる。そして、ロッド１０の外周面
と本体ケース９の内表面との間のまさつ力によって、ボ
ールねじ軸ナット８およびロッド１０の回転が阻止され
る。その結果、本体ケース９の内表面に沿って、ロッド
１０およびボールねじ軸ナット８が、ボールねじ軸７の
軸線方向に直線運動を行なうことになる。つまり、本体
ケース９の内表面は、ロッド１０の回転を阻止するスト
ッパとしての機能を有するとともに、ロッド１０および
ボールねじ軸ナット８の案内面としての機能をも有する
ことになる。

【００２１】次に、図２を用いて、本実施例における電
動リニアアクチュエータ１の回転阻止機構についてより
詳しく説明する。図２（ａ）を参照して、ロッド１０
は、上述のように、ボールねじ軸ナット８の周囲おい
て、肉厚の大きい部分と肉厚の小さい部分とを有する。
これは、ロッド１０の中心線と、ボールねじ軸７および
ボールねじ軸ナット８の中心線とがずれているためであ
る。上記のように、ロッド１０において、肉厚の大きい
部分が存在することによって、ロッド１０が回転しよう
とした場合にその肉厚の大きい部分が本体ケース９の内
表面に押付けられる。次に、図２（ｂ）を参照して、領
域１１内において主にロッド１０が本体ケース９に押付
けられ、ロッド１０と本体ケース９との間に摩擦が生じ
ると考えられる。それにより、ロッド１０の回転が阻止
されることになる。

【００２２】このとき、図２に示されるように、ロッド
１０は円筒形状を有しているため、本体ケース９には、
開口形状が円形状である孔を形成するだけでよい。そし
て、この孔の形成時に、本体ケース９の中心と、開口の
中心とをずらせるようにすればよいだけである。そのた
め、前述した改良例のように本体ケース９の内表面に溝
部を設ける必要がなく、加工が格段に容易となる。ま
た、加工が容易となるだけでなく加工精度をも向上させ
ることが可能となるので、ロッド１０と本体ケース９の
内表面との間に余分な隙間が生じるのを効果的に阻止す
ることも可能となる。それにより、ロッド１０の回転を
阻止する際のガタの発生をも効果的に阻止することが可
能となる。

【００２３】次に、図３を用いて、上述した回転阻止機
構の変形例について説明する。図３は、回転阻止機構の
変形例を示す断面図であり、図２に示される断面に対応
する断面を示す図である。

【００２４】図３を参照して本変形例においては、ロッ
ド１０の断面形状が楕円形状となっている。そして、こ
の場合には、ロッド１０の中心線とボールねじ軸７の軸
線とをずらせる必要はない。ロッド１０を図３に示され
るような形状とすることによって、上記の場合と同様の
理由で、ロッド１０の回転は効果的に阻止される。ま
た、前述の改良例に比べると、加工も容易となる。さら
に、上述の場合と同様にガタも生じにくくなる。

【００２５】なお、ロッド１０の形状は、図２あるいは
図３に示されるものに限られるものではなく、ボールね
じ軸ナット８の周囲において、ロッド１０の肉厚が大き
い部分と小さい部分とが存在するような形状であればよ
い。具体的には、図２に示されるようにロッド１０の中
心線とボールねじ軸７の軸線とをずらせた場合にはロッ
ド１０の断面形状はどのような形状でも構わないが、図
３のようにロッド１０の中心線とボールねじ軸７の軸線
とを一致させた場合には、ロッド１０の断面形状は円以
外のものであれば三角形，四角形等どのようなものでも
構わない。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、環状部材の断面形状に対応した形状の開口をケーシ
ングに設け、環状部材をその開口に嵌め込むだけでよい
ので、前述の改良例の場合よりも加工が容易となり得
る。また、回り止めピンが不要となるので、上記の改良
例の場合よりもさらに部品点数を減少させることも可能
となり、構造もさらにシンプルなものとすることが可能
となる。さらに、環状部材はケーシングに嵌め込まれる
だけであり、上述の改良例のように回り止めのピンを設
けていない。それにより、上記の改良例で問題とされた
ガタの問題をも効果的に回避することが可能となる。さ
らに、この発明に基づく回転阻止機構をアクチュエータ
などに用いた場合にも上記と同様の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例における電動リニアア
クチュエータを示す断面図である。

【図２】（ａ）および（ｂ）は、図１におけるＩＩ−Ｉ
Ｉ線に沿う断面を示す図である。

【図３】図２に示される回転阻止機構の変形例を示す断
面図であり、図２に対応する断面を示す図である。

【図４】特公平５−６３６５７号公報に開示された電動
リニアアクチュエータを示す断面図である。

【図５】図４におけるＶ−Ｖ線に沿う断面図である。

【図６】図４に示される電動リニアアクチュエータにお
けるねじ軸回転防止部を拡大した斜視図である。

【図７】改良例における電動リニアアクチュエータを示
す断面図である。

【図８】図７におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面
図である。

【符号の説明】

１，５１，１０１ 電動リニアアクチュエータ ２，１０２，５２ モータ ３，５５，１０３ カップリング ４，１０４ 軸受ケース ５，１０５ ロックナット ６，１０６ アンギュラベアリング ７，５８，１０７ ボールねじ軸 ８，５７，１０８ ボールねじ軸ナット ９，１０９ 本体ケース １０，１１０ ロッド １１ 領域

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシングと、 前記ケーシング内に配置され、外周面におねじが切られ
   た回転軸と、 前記回転軸が嵌入される孔を有し、前記孔の内表面には
   めねじが切られ、前記孔の径方向に第１と第２の異なる
   肉厚を有する部分を含み、前記ケーシングに嵌め込まれ
   る環状部材と、 を備えた回転阻止機構。
2. 【請求項２】 ケーシングと、 前記ケーシング内に設けられたボールねじ軸と、 前記ボールねじ軸に接続され、前記ボールねじ軸を回転
   駆動するためのモータと、 前記ボールねじ軸の軸線とその中心線とが一致するよう
   に前記ボールねじ軸に嵌合される円筒形状のボールねじ
   軸ナットと、 前記ボールねじ軸の軸線とその中心線とがずれるように
   嵌め込まれ、その外周面と前記ケーシングの内表面とが
   接触するように前記ケーシングに嵌め込まれ、前記ケー
   シングの内表面を案内面として往復直線運動を行なう円
   筒形状のロッドと、 を備えたアクチュエータ。