JPS59170512A

JPS59170512A - リニヤ−アクチユエ−タ

Info

Publication number: JPS59170512A
Application number: JP4574983A
Authority: JP
Inventors: Yoshimi Ashizawa; 嘉躬芦澤
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1983-03-18
Filing date: 1983-03-18
Publication date: 1984-09-26
Also published as: JPH0231241B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明はたとえば数値制御工作機械等に用いられるリニ
ヤ−アクチーエータに関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来、上記種のりニヤーアクチュエータとして、第１図
や第２図に示すようなものがある。

すなわち、第１図に示すリニヤ−アクチュエータは、送
シネジＩとサーボバルブ２を構成するスプール３とｔ一
体にシタスプール軸４　カミ４ルスモータ５で回転され
ると、送９ネジ１とナツト６との螺合により、スプール
３が軸方向に偏位する。すると、第１の室２の油圧に対
して第２の室８の油圧が変化し、ピストン９が変位する
。また、このピストン９の変位がナツト６を介してスツ
ール３にフィードバックされることによりスツール３が
復帰し、このようにしてピストン９か・母ルスモータ５
の回転角に比例したストロークで停止するようになって
いる。なお、１０はピストンロッド、１１は圧力平衡室
、１２はシリンダ、１３はフィルタ、１４ｆ′ｉ、作動
油供給源、１５はギヤ、１６はタンクである。

−力、第２図に示すリニャーアクチュエータハ、・母ル
スモータ２１によｐ送９ネノ２２を回転することによシ
この送りネジ２２に螺合するナツト２３を内紙したスプ
ール２４がこのスプール２４とともにサーボバルブ２５
を構成するピストン２６に対し軸方向へ偏位する。する
と、ｍｌの室２７の油圧に対して第２の室２８の油圧が
変化し、ピストン２６が変位する。また、このピストン
２６の変位によりスツール２４が相対的に復帰し、この
ようにしてピストン２６が・母ルスモータ２Ｉの回転角
に比例したストロークで停止するようになっている。な
お、２９はシリンダ、３０はピストンロ、ドＮＪＺｔ’
ｉ作動油供給源、３２はタンク、３３はギヤである。

これらリニヤ−アクチュエータでは、送シネソ１，２２
およびナツト６．２３がシリンダ１２．２９内に設けら
れているため、位置制御がちりの多い悪い環境に影響さ
れないという利点がある。ところが、送ｐネソＩ、２２
が作動油に直接接触しているため、油温による熱膨張に
よって誤差が生じる。たとえけ１０’００１＋ｌ１ｌｌ
のストロークでは２０℃変化すれば０．２　ｍの太きな
誤差を生じるという欠点がある。

〔発明の１市〕本発明は上記事情にもとづいてなされたもので、その目
的とするところは、位置制御かちり等の多い悪い環境に
影響されないとともに、作動流体の温反変化による寸法
誤差が生じないようにしたことを特徴とするりニヤーア
クチュエータを提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、シリンダと、このシリンダ内に設けられ、互
いに螺合する送りネジおよびナツトと、これら送りネジ
およびす、トの相対変位に追従して偏位するスプールを
治したサーボバルブと、このサーボバルブのスプールの
偏位により変化される作Ｄａ体の圧力によって上記シリ
ンダ内で変位するとともに、この変位に追従して上記サ
ーボバルブのスプールを復帰せしめるピストンとを具備
したりニヤーアクチュエータであって、上記送９ネソを
隔離手段によって上記作動流体から隔離するようにした
ことを特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第３図および第４図を参照し
ながら説明する。

第３図中４１はシリンダでちゃ、この内部にはピストン
４２が設けられ、往復運動するようになっている。この
ピストン４２にはピストンロッド４３が一体的に連設さ
れ、上記シリンダ４Ｉの一端部から突出している。これ
らピストン４２およびピストンロッド４３は中空円筒状
に形成されており、その軸心部には送９ネジ４４が配設
されている。この送ｐネソ４４の一端部はピストンロッ
ド４３の一端部にナツト４５およびキー４６によりて固
定され、他端にはナツト４７が螺合している。

また、上記ピストン４２およびピストンロン１４３円に
は一端部がシリンダヘッド４８に固定サレタチューブ４
９の他端部が挿入されているとともに、このチューブ４
９と上記ピストン４２およびピストンロッド４３との間
には・母ツ５− キン５０が設けられていて、上記送９ネジ４４部分に作
動流体としての作動油５Ｉが入り込葦ないようになって
いる。

上記チューブ４９内には上記送りネジ４４およびナツト
４７を囲繞する中空軸５２が挿通され、ニードルベアリ
ング５３．５３によりて回転自在かつ軸方向へ変位自在
となっている。また、この中空軸５２は一端で上記ナツ
ト４７に固着しておシ、他端がシリンダヘッド４８から
ギヤボックス５４内に突出している０この中空軸５２の
突出部には従動ギヤ５５か取付けられ、またこの従動ギ
ヤ５５にはバックラッシュ除去用の分割ギヤ５６が取付
けられ、これら従動ギヤ５５および分割ギヤ５６はサー
ボモータ５７の回転軸５８に取付けられた駆動ギヤ５９
と噛合している。

一方、６０はシリンダ４１外部に設けられたサーボバル
ブ６１のスツールで、このスプール６０の一端にはダイ
ヤフラム６２を挾んでスタイラス６３が螺着されている
。上記ダイヤフラ〒６一ムロ２はスタイラス６３の回転止めを行なうとともに上
記ギヤボックス５４内を外気から隔離するものである。

上記スタイラス６３は平端面６４を鳴しており、この平
端面６４が上記中空軸５２の突出端に形成されているセ
ンター穴６５に収容された鋼球６６に点接触している。

そして、この点接触により、中空軸５２の軸方向への変
位をスプール６０に高精度で伝達するとともに、中空軸
５２とスタイラス６３との回転接手とすることができる
ようになっている。

また、上記サーボバルブ６１は、スプール６０が図中右
側へ偏位するとピストン４２のヘッド側の第１の室６７
に第１の配管６８を介して作動油５１を供給し、スプー
ル６θが図中左側へ偏位するとピストン４２のロッド側
の第２の室６９に第２の配管７０ｆ介して作動油５１を
供給するようになっている。

次に動作を第４図にもとづいて説明する。なお、サーボ
モータ５７の回転軸５８にノ＋ルスエンコーダ７１を設
け、これを０．Ｏ１＃ＩＩＩＩ／パルスとし、サーボモ
ータ５７の回転軸５８について、２５０パルス／１回転
とする。また、駆動ギヤ５９と従動ギヤ５５との歯数比
を１：２とし、送りネジ４４のリードを５陣とすると、
０ＩＴＲｎ送る場合、送りネ−）４４の回転角θは、５
ＨＢＸθ’／３６０°＝０．１關であるから、θ’＝　
０．Ｉ　Ｘ　３６０°÷５＝７．２°、ギヤー比が２で
あるのでサーボモータ５７０回転軸５８では７，２°Ｘ
２＝１４．４°、そのパルス数では１４，４°×２５０
パルス／３６０°−１０パルスとなる。したがって、０
．ｌ聞込ｐに相当するパルス数は１０／９ルスである。

先ず、コンピュータコントローラ７２の動作指令により
サーがモータ５７が回転すると、その（ロ）転角がタコ
ジェネレータ７３および・母ルスエンコーダ７１によｆ
）　ｉ＋ルス数に変換され、コンピュータコントローラ
７２に供給される。そして、サーボモータ５７がたとえ
は０．１酵相尚回すすると、ピストンロッド４３は回転
しないとともに軸方向へ変位しないで停止しているので
、中空軸５２はたとえはナツト４７が右ネジで左回転し
たとすると、７．２°回転してｏ、　ｉ　ｗ右へ変位す
る。すると、サーボバルブ６１のスプール６０がこれに
追従して右へ偏位し、作動油５１が第１の配ｆｅ６ｇを
介して第１の室６７に供給される。すると、その油圧で
ピストン４２が左へ変位する。また、この左方向への変
位が送りネジ４４、ナツト４７、中空軸５２を介してス
プール６０にフィードバックされる（なお、このとき、
ナツト４７は回転しない。）。そして、スプール６０が
元の位置に復帰したところで中立状態となり停止する。

結局、ピストンロッド４３が左へ０．１６変位されたこ
とになる。

なお、ピストン口、ド４３を逆方向へ移動する場合も同
様の原理で作動する。

以上の構成によれは、送りネジ４４およびす２ト４７を
シリンダ４１内に設けたから、位置制御がちりの多い悪
い環境に影響されない。しかも、送ｐネジ４４をチーー
プ４９およびパツキン５０によシ作動油５Ｚから隔離し
たから、作動油５１の温度変化による寸法誤差が生じな
９− い。

マタ、サーボバルブ６１を外股したから、サーボバルブ
６１のスプール６０が作動油５１甲のごみ勢によりて摩
耗し、作動油５１の漏出量が増加し、サーボバルブ６１
Ｏｎ屓特性か劣化した場合、従来の内設形では全体を交
換しなけれはならなかりたのに対し、標準のサーボバル
ブ６１を交換するだけでよいので、保守が容易で費用が
かからず、しかも常に高精度を維持することができる。

すなわち、ちり等の多い作業環境で使用する場合、作動
油５Ｉのコンタミネーションコントロールを厳しく管理
することは至難であり、作動油５Ｉ申のごみ等によるサ
ーがバルブ６１の劣化は必至であるにもかかわらす、保
守か容易に行なえるので、従来サーボモータしか用いら
れなかったＮＣ機械に用いることができる。

さらに、上記構成によれは、小径の送りネジ４４で大き
な推力を得ることかでさる。すなわち、ｌＯトン以上の
大きな推力を賛する機械に一１〇− おいて、従来の装置では、相当大径の送９ネジを使用し
なければならず、スペース的に不都合を生じ、３０トン
以上となると送りネジでは実現不可能となる。たとえば
、直径２００１１１ｍの送りネジではナツトの外径が３
００脳で、ナツトの長さは５２７１ｍと長くなり、基本
動定格荷重は８２トンであり、常用推力として２０トン
以下で、かつ精度は累積リード誤差０・２１／３ｏｏ關
とされ、精度的にもあまｐ良い値いではない。

また、この釉の大径ネジではシングルナツトが標準であ
シ、ノクックラ、シュ除去は難しい等の問題があるが、
本装置ではこのような問題はない。

なお、本発明は上記実施例に限ることなく、たとえば第
５図に示すように、パルスモータ７４およびパルスモー
クドライブユニット７５を用いて実施してもよいことは
勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれは、シリンダと、この
シリンダ内に設けられ、互いに螺合する送りネジおよび
ナツトと、これら送シネジおよびナツトの相対変位に追
従して偏位するスグールヲ有したサーボバルブと、この
サーボバルブのスプールの偏位によｐｆ化される作動流
体の圧力によって上記シリンダ内で変位するとともに、
この変位に追従して上記サーボバルブのスプールを復＃
せしめるピストンと、上配送りネＳ）を上記作動波体か
ら隔離する隔離手段とを具備したから、位置制御がち９
等の多い悪い環境に影豐されないとともに、作ｗＪ兄体
の温度変化による寸法誤差が生じない等優れた効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す断面図、第２図は他の従来例を示
す断面図、第３図は本発つ」の一実施例を示す断面図、
第４図は同笑施例の動作を説明するだめのブロック線図
、第５図は本発明の他の実施例を示すブロック線図でお
る。４ノ・・・シリンダ、４２・・・ピストン、４４・・・
送りィジ、４７・・・ナツト、４９・・・チューブ、５
０・・・・ぞッキン、５１・・・作動流体（作動油）、
６゜・・・スツール、６Ｉ・・・サーボバルブ。出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦１３− 第１図第２図

Claims

【特許請求の範囲】

シリンダと、このシリンダ内に設けられ、互いに螺合す
る送りネジおよびナツトと、これら送りネジおよびナツ
トの相対変位に追従して偏位するスプールを有したサー
ボバルブと、このサーボバルブのスプールの偏位によシ
変化される作動流体の圧力によって上記シリンダ内で変
位するとともに、この変位に追従して上記サーボパルプ
のスプールを復帰せしめるピストンと、上記送りネジを
上記作動流体から隔離する隔離手段とを具備したことを
特徴とするりニヤーアクチュエータ。