JPS6155461A - 直動形駆動装置 - Google Patents

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】 （イ）産業上の利用分野 この発明は電動機とねじ送り機構とを組み合せた直劾形
駆動装置に関するものである。

（ロ）従来の技術 従来かなり長いストロークを要する直劾形駆動装置に一
般に用いられる空気圧シリンダもしくは油圧シリンダに
代わるものとして、圧縮空気源もしくは油圧源装置なら
びに方向切換弁、配管などの付帯機器が不要で電源さえ
あれば作動が可能な装置、たとえば第３図に示すような
電動機の回転運動をラック、ピニオンの組合せにより直
線運動に変換するいわゆるリニヤヘッドや、第４図に示
すようなねじ送り機構により同じく電動機の回転運動を
直線運動に変換するパワーシリンダが提供されている。

前者はモータ部（１）と、ラック部（２）を片側に有す
るスライドシャフト、すなわち作動ロッド（３）とが直
角関係位置に、後者はモータ部（１）と、ねじ軸に接続
された作動ロッド（３′）とが平行関係位置にそれぞれ
ケーシング（４）に保持されており、空気圧シリンダ本
体、油圧シリンダ本体だけと比較する限り、これらの装
置はいずれもかなり大形となり、形状も異なるために、
被動装置との接続に当っては、空気圧シリンダまたは油
圧シリンダと接続する場合のように簡単に行うことがで
きず、またそれ自体の取付けにはかなりのスペースを必
要とする。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 この発明の技術的課題は、圧縮空気源もしくは油圧源装
置を要せず、切換弁、配管等の付帯機器が不要で電動機
駆動用の電源さえあればよいという前記したリニアヘッ
ドやパワシリンダのもつ有利性をそのまま残しながら、
これらの直劾形駆動装置がかかえている問題点、すなわ
ちモータ部と作動ロッドとが同一軸線上にないことおよ
びかなり大形となることから生ずる不都合な点を解消す
ることであり、いいかえれば空気圧シリンダ、もしくは
油圧シリンダの装着箇所にそのまま置き換えて使用する
ことができる直劾形駆動装置を提供することを目的とす
る。

（ニ）問題点を解決するための手段 前記した従来の装置が有する問題点を解決するために、
この発明にかかる直劾形駆動装置は、外周面にほぼ全長
にわたって回り止めが施された中空の作動ロッド（１２
）を、電動機（１３）の中空ロータ軸（１４）の内部に
同心に収めるとともに、この作動ロッド（１２）を前記
電動機（１３）の前部カバー（１５）に固定された摺動
支持部（１６）に摺動自在に保持し、さらにねじ軸（１
８）を前記中空作動ロッド（１２）の内部に同心に収め
、このねじ軸（１８）を前記作動ロッド（１２）の後端
部に固定されたナツト部（１７）に螺合させるとともに
、前記ねじ軸（１８）をその後部（１９）で前記中空ロ
ータ軸（１４）の後部（１４’　）に連結部材（２０）
を介して一体に結合してなるものである。

（ホ）作　用 電動機（１３）が回転されると、ロータ（２１）ととも
に中空ロータ軸（１４）が回転し、このロータ軸（１４
）の後部（１４’　）に連結部材（２０）を介して後部
（１９）で一体に結合されているねじ軸（１８）が回転
させられる。一方、ねじ軸（１８）が螺合しているナツ
ト部（１７）は、作動ロッド（１２）の後端部に固定さ
れており、回り止めが、施された作動ロッド（１２）の
部分、すなわちスプライン軸部（１１）は前部カバー（
１５）に固定された摺動支持部（スプライン軸受）（１
６）を介して軸方向に摺動自在に保持されているため、
スプライン軸部（１１）が大部分を占める作動ロッド（
１２）は、前記したねじ軸（１８）の回転によってその
軸線にそって左方向もしくは右方向（ただし第１図では
左方向のみ）に移動し、前者の動作時には、プッシャー
としての作動を、後者の動作式時にはプラーとしての作
動を行うこととなり、それぞれのストロークは、ロータ
（２１）の回転を規制することによって規制することが
できる。

（へ）実施例 第１図はこの発明にかかる実施例装置を部分側断面にて
示した側面部である。

電動機（１３）のロータ軸（１４）は中空軸とされ、そ
の左端部は外部へ突出させられずに前部カバー（１５）
に玉軸受（２２）を介して、その右端部は外部へわずか
に突出させられて後部カバー（２３）に玉軸受（２４）
を介してそれぞれ回転自在に支持されている。

このように支持された中空のロータ軸（１４）の内部に
は、それと同心に作動ロッド（１２）が収められている
。作動ロッド（１２）は、連結ピン用の貫通孔を備えた
フォーク状接続金具（２５）が同心に接続されている先
端部近傍を除いて大部分が中空軸部とされており、その
外周面にはほぼ全長にわたって回り止めが施こされ、た
とえばスプライン軸部（１１）に形成されている。そし
て、このスプライン軸部（１１）が前部カバー（１５）
に、玉軸受（２２）と同心固定された摺動支持部、すな
わちスプライン軸受（１６）を介して軸方向に摺動自在
に、かつ片持式に保持されている。スプライン軸受（１
６）は、スプライン軸部（１１）の前記した片持式の保
持が安定して行いうるように、その軸受長さがかなり大
きくしである。

中空のスプライン軸部（１１）には、その後端部にナラ
１一部（１７）が固定されており、このナット部（１７
）に螺合するねじ軸（１８）がその内部に収められてい
る。そしてこのねじ軸（１８）がその後部の軸頚部 （１９）に固定された連結部材（２０）を介して、中空
ロータ軸（１４）の後部延長軸部（１４’　）に一体に
結合されている。

したがって電動機（１３）に通電がなされ、ロータ（２
１）とともに中空ロータ軸（１４）が軸方向の一定位置
にて回転すると、中空ロータ軸（１４）に連結部材（２
０）を介して一体に結合されているねじ軸は（１８）は
、軸方向での一定位置に保持されて回転させられる。こ
の場合ねじ軸（１８）がたとえば右ねじであり、中空ロ
ータ軸（１４）の回転方向が前部カバー（１５）側から
みて、時計方向であったとすると、ねじ軸（１８）の同
じく時計方向の回転によってナラ１へ部（１７）、すな
わち作動ロッド（１２）は左方向へ送り出され、スプラ
イン軸部（１１）がスプライン軸受（１６）からそれと
摺動しながら押し出されることとなる。

ところで、作動ロッド（１２）が円滑に押し出されるよ
うにするには、ねじ軸（１８）とナット部（１７）との
係合ならびにスプライン軸部（１１）とスプライン軸受
（１６）との係合がいずれも偏心することなく作動ロッ
ド（１２）の軸線に中心合せ（アラインメント）がなさ
れていることが必要である。

そのためにねじ軸（１８）のねじ形は角ねじ形よりも台
形ねし形が望ましく、スプライン軸のスプライン形はイ
ンボリュートスプライン形が望ましい。さらに作動ロッ
ド（１２）は、−見スプライン軸受（１６）と、ナツト
部（１７）が螺合するねじ軸（１８）の部分とで支持さ
れているが、前記したように作動ロッド（１２）が押し
出された状態においては、ナツト部（１７）のねじ軸（
１８）に対する螺合位置が中空ロータ軸（Ｉ４）の後部
延長軸部（１４’　）におけるねじ軸（１８）の片持式
固定位置から遠去かることとなるので、作動ロッド（Ｉ
２）をナツト部（１７）を介してねじ軸（］８）に支持
させたのでは、前記したアラインメン］−を狂わすおそ
れがある。このような狂いをできるだけ抑制するために
、スプライン軸受（１６）はその軸受長さが前記したと
おり大きくされ、スプライン軸部（１１）を実質的に片
持式に支持できるようにしである。

なお後部カバー（２３）にはオイルシール（２６）を装
着した、玉軸受（２４）用の押え板（２７）が取付けら
れている。前記カバー（１５）は、その大部分が円筒状
をなし、前端部の厚さく１）の部分が前記円筒状部に対
して外接する角形フランジ部に形成されており、この角
形フランジ部に、スプライン軸受（１６）のフランジ部
とはまりあう穴部を有する支持ブラケット（図示せず）
を取付け、この支持ブラケットを介してこの装置を片持
式に支持して被動装置に装着するようにしである。

つぎにこの装置における動作について設明する。

この装置を前記したように、前部カバー（１５）に固定
した支持ブラケットを介して被動装置の所望の箇所に装
着する。

電動機（１３）に通電し、ねじ軸（１８）がたとえば右
ねじてあれば、ロータ（２１）を前部カバー（１５）側
からみて時計方向に回転させると、前記したとおり作動
ロッド（１２）は左方向へ移動して押し出され、この押
し出された作動ロッド（１２）を引き込ませるには、ロ
ータ（２１）を前記とは反対に、反時計方向に回転させ
ればよい。したがって前者の動作では、この作動ロッド
（１２）をプッシャーとして作用させることができ、後
者の動作ではプラーとして作用させることができる。

そして作動ロッド（１２）の押し出しストローク、引き
込みストロークは、ねじ軸（１８）の回転角度、すなわ
ちロータ軸（１４）の回転角度によって一義的に決定さ
れる。いま、ねじ軸（１８）のピッチをｐ、前記ストロ
ークをＳとすれば５＝＝ｐ・α／２πとなる。ここにα
けロータ軸（１４）の回転角度（ラジアン）である。し
たがって前記ス１〜ロークを規制するには、ロータ軸（
１４）の回転角度（α）を規制すればよい。

電動機（１３）に汎用誘導電動機を用いている場合には
、ロータ軸（１４）に回転センサー（２８）を取イ」け
、それからの信号をカウンターなどに入力し、所望の回
転角度のときに通電をしゃ断するようにすればよい。

ところで、ロータ軸（１４）の回転速度ｎｒｐ２０Ｘｆ ｍは゛−−−−×ｓ〈ただし、ｆはステータ（２９）に
供給される交流電流の周波数、Ｐはその極数、Ｓは同期
回転速度に対するすべり率〉となることから、前記周波
数が商用の５０もしくは６０ヘルツの交流電流を供給し
たのでは、ロータ（１４）の回転速度ｎｒｐｍが大きく
なりすぎ、それに伴なって作動コント（１２）のストロ
ーク速度が大となり、ストローク（Ｓ）の制御が困難に
なる場合には、商用電源よりの交流電流を付設した周波
数変換器（インバータ）によって前記商用周波数をそれ
よりも低い適当な周波数に引下げて供給するようにすれ
ばよい。この場合、ダイレクトデジタルコントール化に
より交流電流を矩形波形としないで、商用波形に近いサ
イン波形とすることができるインバータを用いるように
すれば、ロータ（２１）の回転速度を低速にし、かつそ
の出力トルクを増大させることができ、したがってスト
ローク（Ｓ）の制御を容易ならしめるとともに、トルク
に比例する作動ロッド（１２）の推力を向−１ニさせる
ことができる。

なお以−１−説明した実施例装置においてねじ軸（１８
）は、たとえば台形ねじ形のものとし、ナツト部（１７
）は前記ねじ形と共役なめねじを有するものとして説明
したが、ねじ軸（１８）のねじをボール用ねじに、ナラ
１一部（１７）をボールナラｌ〜にすることができる場
合には、この装置の作動効率をさらに高めることができ
る。

このように効率を高めるようにしたこの装置において、
負荷が作用した状態で作動コント（１２）を所定位置保
持しておくため、または前記したロータ軸（１４）の所
定回転角度位置にロータ軸（１４）を正確に停止させる
ためには、電動機（１３）に電磁ブレーキ内蔵形のもの
を用いるようにすればよい。

（１・）効　果 この発明にかかる直動形駆動装置においては、作動コン
トと電動機とが同心に設けられており、軸方向の、長さ
において、中空ロータ軸が油圧もしくは空気圧シリンダ
に相当し、きわめてコンパクトに構成されているので、
圧縮空気源もしくは油圧源装置を要せず、切換弁、配管
等の付帯機器が不要で、電動機駆動用の電源のみがあれ
ばよいという従来の装置のもつ有利性をそのまま残しな
がら空気圧シリンダ、もしくは油圧シリンダの装着箇所
にこれらと置き換えて使用することができ、しかもその
装着にさほどスペースを要せず、かつ容易に装着するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかる実施例装置の部分側断面図、
第２図、第３図は従来の装置の外観斜視図である。 （１１）・・・スプライン軸部（回り止め軸部）（１２
）・・・作動コント、　　（１３）・・・電動機、（１
４）・・・中空ロータ軸、　（１５）・・・前部カバー
。 （１６）・・・スプライン軸受（摺動支持部）、（１７
）・・・ナツト部、　　　（１８）・・・ねじ軸、（２
０）・・・連結部材、　　　　（２１）・・・ロータ、
（２２）・・・玉軸受、　　　　（２３）・・・後部カ
バー、（２４）・・玉軸受、　　　　　（２９）・・・
ステータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 外周面にほぼ全長にわたって回り止めが施された中空の
   作動ロッドを電動機の中空ロータ軸の内部に同心に収め
   るとともに、この作動ロッドを前記電動機の前部カバー
   に固定された摺動支持部に摺動自在に保持し、さらにね
   じ軸を前記中空作動ロッドの中空部に同心に収め、かつ
   前記作動ロッドの後端部に固定されたナット部に螺合さ
   せるとともに、このねじ軸と前記中空ロータ軸とをそれ
   ぞれの後部において連結部材を介して一体に結合してな
   る直動形駆動装置。