JPS62203528A - ステツプモ−タ−アクチユエ−タ− - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はステップモーターアクチュエーターに関する。

〔従来の技術〕

従来からステップモーターは、マイクロプロセッサ−の
出現に伴って、制御用モーターアクチュエーターとして
あらゆる分野において広く採用され、メカトロニクス技
術の高度化に応じ、軽薄短小化、省エネ化、無保守化。

高速化、高応答性化、精密位置決めなどが要求されてき
ているが、これらを総べて満足させるとなると、・電子
回路を含めて複雑となシ、材料及びその加工精度も高度
性が要求され、従っていきおいコスト高となる。

また従来慣用されているステップモーターによる位置決
め機構は、そのステップ精度（位置精度）、つまシ正転
逆転させて元の位置との差（ヒス゛テリシス誤差）に加
えて、モーターシャフトのスラストガタ、及びラジアル
ガタがあり、これらのガタは機構的なものであるため、
出力取出しスクリューを直結とした場合、これらのガタ
によりスクリューのトルク伝達効率が悪くなシ、高速時
のアクセスができなくなる欠点がある。従って現在慣用
されている殆んどが、ギヤを介したスクリューねじ式、
スチールベルト式などであシ、そのため装置の大型化は
免れ得ない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、このような事情に鑑みて提案されたもので、
軽薄短小化、無保守化、高速応答化、高精度位置決め、
低コスト化が可能となり、かつスラストガタを無くする
とともにラジアルガタは常時吸収して高ステップ精度が
確保できるステップモーターアクチュエーターを提供す
ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そのためて本発明は、モーター回転軸の一端に同軸的に
直結されたボールねじ軸及び同ボールねじ軸に嵌合され
たボールねじナツトと、同ボールねじナツトを中心穴に
嵌入結合しかつ上記ボルルねじ軸をその中心穴に移動可
能に収納した摺動プランジャーと、上記モーター回転軸
の外周に固定されたプッシュと同プッシュから適宜間隔
を存してモーター基板に固定されたプッシュと上記両プ
ッシュ間知弾装されたゼンマイバネとからなるラジアル
ガタ吸収機構と、モーター回転軸の他端の内部に収納さ
れバ亭圧によりスラスト受に押圧される鋼球と同バネ圧
の調整手段とからなるスラストガタ修正機構とを具えだ
ことを特徴とする。

〔作　用〕

上述の構成により、軽薄短小化、無保守化。

高速応答化、高精度位置決め、低コスト化が可能となり
、かつスラストガタを無くするとともにラジアルガタは
常時吸収して高ステップ精度が確保できるステップモー
ターアクチュエーダ一を得ることができる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を図面について説明すると、第１図は
その縦断面図、第２図は第１図のｌ［−１１に沿った横
断面図、第３図は第１図の１部分の拡大図、第４図は第
１図のＩＶ−ＩＶに沿った横断面図である。

上図において、本発明装置全体の機構概要を説明すると
、１−１〜１−１６は低慣性ハイブリッド型ステップモ
ーター機構部、２−１〜２−７はスラストガタ修正機構
部、３−１〜３−４はラジアルガタ吸収機構である定出
力バネ機構部、４−１．４−２はボールねじ機構、５は
プランジャー、６−１〜６−３はヘッドカバー機構部、
７はシリンダーケース、８は防水型レセプタクル、９は
防水バッキング、１０は防水０リング、１１はプランジ
ャーガイドである。

まず１−１〜１−１３のステップモーター機構部におい
ては、１−１はアウトローター型のローターシャフト、
１−２はローターシャフト１−１に取り付けられだロー
タルハウジングでその内側にローターマグネット１−３
及びローターコア１−４を備えている。１−５はステー
ターコアでコイル１−６を巻装している。１−７はコイ
ル結線基板、１−８はモーターペース、１−９はモータ
ーカバー、１−１０はモーターカバー１−９内側中央に
あるスラスト受、１−１１はオイルレスメタル、１−１
２はステーターシャフト、１−１３はローターハウジン
グプッシュである。

しかしてこのハイブリッド型ステップモーターの仕様の
一例を掲げると、ステップ角θ３：１，８．　　ロータ
ーの歯数ＺＲ：５０、巻線の相数ｎ：４、パイファイラ
ー巻である。従って１回転２００パルスであり、シャフ
トに直結したボールねじのリードは１１である。

従って、直結された出力軸であるプランジャーの分解能
は５μｍ／１パルスである。

次にこのようなステップモーター機構部と他の機構との
接続結合における小型機構化の点について説明する。

第１図において、ローターシャフト１−１の左端に、予
備組立において大プッシュ３−３が装着されたボールね
じ軸４−１の右端が嵌合される。次にボールねじナツト
４−２へプランジャー５の右端が結合される。図から明
らかなように１ボールねじナツト４−２はプランジャー
５に内蔵された形となり、ホールねじ機構の動作ストロ
ークもプランジャー内部５で行われる構成としてあフ、
この機構により直結小型ユニット化されたものとなる。

また第２図に示すプランジャー５の右端の鍔部分におい
て、キ一部分のみがプランジャーガイド１１のキー溝内
を摺動する構成としであるため、摩擦抵抗も小さくてね
じ作用による「つき回り」も防止している。またボール
ねじナツト４−２の鍔部分はキ一部がなく、両側が左右
対称的にカットされている。

次に第３図について、スラストガタ修正機構を説明する
と、初めにガイドストッパー２−１の内部に鋼球２−２
を入れる。つぎに外面中心にストッパー２−３が接着さ
れたバネ座２−４を入れ、スライダー２−５を入れて。

カラローターシャフト１−１の内部に、ガイドストツバ
−２−１を圧入嵌合する。

この時点では微調整用ねじ２−６は、その頭頂部がスラ
イダー２−５のホールの底辺平衡線まで下がっているの
で空隙があり、従って鋼球２−２は外側に突出さない。

またガイドストッパー２−１の頭頂部は、内挿された鋼
球２−２をホールドする形としであるので、ローターシ
ャフト１−１が逆さに振られても鋼球２−２は脱落しな
い構造となっている。

以上のように装着されたローターシャフト１−１の右端
部外周知ローターノ・ウジング１−２が嵌着されて完成
ローターとなり、このローターシャフト部はオイルレス
メタル１−１１に挿入される。さらにモーターカバー１
−９が仮組された後、微調整ねじ２−６により、エアギ
ャップ０の位置で鋼球が滑らかに回転し得るところまで
調整し、ねじを固定する。

このスラストガタ修正装置の作用効果は、モーターカバ
ー１−９に設けられたスラスト受１−１０の平面と、鋼
球２−２面とは点接触であるため摩擦係数も低く、かつ
鋼球２−２は回転自在であシ、従ってローターシャフト
１−１は滑らかに回転自在となり、アウトローター機構
と相伴って低慣性で、高速応答性が得られる。また軸方
向への外的な振動衝撃が加えられても、バネ座２−４に
よるバネ機構により瞬時に吸収される。

第４図について、ラジアルガタ吸収機構である定出力バ
ネ機構を説明すると、予備組立において、定出力ゼンマ
イバネ３−１の内側端部が固定され所要の長さだけ巻取
シされた２個の小プッシュ３−２を、モーターベース１
−８の所定の位置に埋め込まれたプッシュ用軸６−４に
それぞれ嵌合し、止め輪によシ脱落しないように固定す
る。−万１個の大プッシュ３−３はボールねじ軸４−１
の右端部の所定の位置に圧入固定される。同ボールね１
：、軸４−１がローターシャフト１−１と結合された後
、２個の小プッシュ３−２にあるゼンマイバネ３−１の
外端部を引張ると、プッシュ用軸３−４によシ回転して
引出される。

この引出された２枚のゼンマイバネ３−１を重ねて、大
プッシュ３−３に裏返しに固定する。

このラジアルガタ吸収装置の作用効果は、ローターシャ
フト１−１が回転すると、その軸（Ｃ直結されたボール
ねじ軸４−１も回転するから、この軸に固定された大プ
ツ７ユ３−３も同時回転し、２個の小プッシュ３−２の
ゼンマイバネ３−１は大プッシュ６−３に巻取られる。

しかしゼンマイバネ３−１には常に双方の小プッシュ３
−２に戻ろうとする力が働いており、この戻ろうとする
トルクは大プッシュ３−３の回転数に関係なく常に一定
である。

ゆえに、ラジアルガタはこのトルクに吸収される。従っ
てダンピング特性も向上し、高ステップ精度すなわち位
置精度が確保できることとなる。

また、大プッシュ３−３の回転力を解放すると、上記ト
ルクで大プッシュ３−３はスタト ー装置に戻る。この戻シトルクの関係を第４図では矢印
で示しである。

また本実施例においては、小プッシュ２個を１８０度の
位置で使用する場合を示しているが、必要に応じ１個、
１２０度の位置で３個、９０度の位置で４個のように増
減することは自由であり、いずれの場合においても大プ
ッシュは１個でよい。

〔発明の効果〕

要するに本発明によれば、モーター回転軸の一端に同軸
的に直結されたボールねじ軸及び同ボールねじ軸に嵌合
されたボールねじナツトと、同ボールねじナツトを中心
穴に嵌入結合しかつ上記ボールねじ軸をその中心穴に移
動可能に収納した摺動プランジャーと、上記モーター回
転軸の外周に固定されたプッシュと同プッシュから適宜
間隔を存してモーター基板に固定されたプッシュと上記
両プッシュ間に弾装されたゼンマイバネとからなるラジ
アルガタ吸収機構と、モーター回転軸の他端の内部に収
納されバネ圧によりスラスト受に押圧される鋼球と同バ
ネ圧の調整手段とからなるスラストガタ修正機構とを具
えたことによシ、軽薄短小化、無保守化、高速応答化。

高精度位置決め、低コスト化が可能となり、かつスラス
トガタを無くするとともにラジアルガタは常時吸収して
高ステップ精度が確保できるステップモーターアクチュ
エーターを得るから、本発明は産業上極めて有益なもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明ステップモーターアクチュエーターの一
実施例を示す縦断面図、第２図は第１図の■−■に沿っ
た横断面図、第６図は第１図の１部分の拡大図、第４図
は第１図のＩＶ−ＩＶに沿った横断面図である。 １−１〜１−１３・・・ステップモーター機構部、２−
１〜２−７・・・スラストガタ修正機構部、３−１〜３
−４・・・ラジアルガタ吸収機構部、４−１．４−２・
・・ボールねじ機構、５・・・プランジャー、６−１〜
６−３・・・ヘッドカバー機構部、７・・・シリンダー
ケース、８・・・防水形レセプタクル、９・・・防水ハ
ラ−！ｉ−７、ＩＱ・・・０リング、１１・・・プラン
ジャーガイド復代理人　弁理士　塚　本　正　文 面面の浄書（内容に変更なし） 第１図 第２図 第３図 第４図 手続補正書 昭和ｌ７年　２月ノ３日 １　事件の表示 昭和６１年特許願第４３６８６　　号 ２　発明の名称 ステップモーターアクチュエーター ３　補正をする者 事件との関係　出願人 郵便番号　　　１００ 住所　　　　東京都千代田区丸の内二丁目５番１号名称
　　　（６２０）　　三菱重工業株式会社４復代理人 郵便番号　　　１６０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 モーター回転軸の一端に同軸的に直結され たボールねじ軸及び同ボールねじ軸に嵌合されたボール
   ねじナットと、同ボールねじナットを中心穴に嵌入結合
   しかつ上記ボールねじ軸をその中心穴に移動可能に収納
   した摺動プランジャーと、上記モーター回転軸の外周に
   固定されたプッシュと同プッシュから適宜間隔を存して
   モーター基板に固定されたプッシュと上記両プッシュ間
   に弾装されたゼンマイバネとからなるラジアルガタ吸収
   機構と、モーター回転軸の他端の内部に収納されバネ圧
   によりスラスト受に押圧される鋼球と同バネ圧の調整手
   段とからなるスラストガタ修正機構とを具えたことを特
   徴とするステップモーターアクチュエーター。