200928153 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於以做為使用於搬送裝置之分類機構之驅 動源或精密機械之致動器等使用之電動馬達之旋轉使桿伸 縮以進行直線運動之直線作動機，特別係關於在被要求高 速且大推力、高停止精度、對應高頻率正反運轉之領域使 用之具伺服馬達之直線作動機。 © 【先前技術】 以往，以馬達驅動之直線作動機，有具有被旋轉驅動 之導螺才干、螺合於導螺桿並在導螺桿被旋轉驅動時於轴方 向直線運動之螺帽、連結於螺帽並與螺帽一起於轴方向直 線移動之桿（内筒）、限制桿之移動範圍之止動件、内插桿與 止動件之主體（外筒）之直線作動機（例如，參考專利文獻 【專利文獻1】曰本特開2001_221313號公報（特別參 考第3頁、圖” ❹ 【發明内容】 然而，如前述之以往之直線作動機使用汎用馬達做為 驅動源’不適於在被要求高速且大推力、高停止精度、對 應高頻率正反運轉之領域使用。χ，雖已有進行使用飼服 馬達做為驅動源’於導螺桿使用滾珠螺桿，以對應如高速 :大推力、高停止精度、對應高頻率正反運轉之高度顧客 需求’但由於伺服馬達會因輸出容量之差異、製造商之差 5 200928153 異等而使旋轉軸之長度或安裝孔節距等各有不同，故必須 對應所使用之飼服馬達準備構成直線作動機之致動器之專 用零件，因而有庫存零件數目增加而成為成本提高之原因 之問題。 又，如别述之具伺服馬達之直線作動機雖有使桿之進 i方向為垂直方向或傾斜方向之需求，但由於以往之具伺 服馬達之直線作動機未考慮使桿之進退方向為垂直方向或 斜方向故使# 干之進退方向為垂直方向或傾斜方向使用 時，會有滾珠螺桿部之黃油垂至伺服馬達側，進入伺服馬 達内部，附著於内裝於伺服馬達之編碼器使伺服馬達之旋 轉停止或無法正常控制之問題。 針對該問題，本發明欲解決之技術問題，亦即本發明 之目的為提供不使構成直線作動機之致動器之專用零件增 加便可對應各製造商或輸出容量或尺寸相異之複數之伺服 馬達且即使在使直線作動機之桿之進退方向為垂直方向 • 或傾斜方向使用時亦防止黃油進入伺服馬達内部之具伺服 馬達之直線作動機。 首先，申請專利範圍第1項之發明係具有從輸出容量 與尺寸相異之複數之伺服馬達群選出之1個伺服馬達、與 該伺服馬達之旋轉軸嵌合之連結器、覆蓋該連結器之連結 器外殼、裝設於該連結器外殼與前述伺服馬達具有之旋轉 軸之面之間之馬達凸緣、透過前述連結器連結於前述旋轉 軸之導螺桿、内裝有轴支該導螺桿之軸承之轴承座、於該 軸承座與前述連結器之間螺合於前述導螺桿之固定螺帽之 6 200928153 〃伺服馬達之直線作動機，藉由前述連結器外殼具有適合 於包3於則述伺服馬達群之最小尺寸之伺服馬達之形狀， 前述連結器適合於包含於前述伺服馬達群之最大容量之伺 服馬達且刖述連結器之輪轂最大容許軸孔徑大於包含於前 述伺服馬達群之伺服馬達之最大轴徑，前述馬達凸緣係從 事先準備之具有對應於包含於前述伺服馬達群之各伺服馬 達之輸出谷量與尺寸之安裝部與凸緣厚度之複數中選出解 決前述課題。 =在此，所明連結器「適合」於包含於前述伺服馬達群 之最大容量之伺服馬達，係指連結器可容許之傳達力矩大 ;匕3於則述伺服馬達群之最大容量之伺服馬達之力矩， 且決义連結器之強度之輪轂外徑為可承受包含於前述伺服 馬達群之最大容量之伺服馬達之力矩之大小以上。 /另外，「輸出容量與尺寸相異之複數之伺服馬達群」 系才曰各製造冑與型號不同之飼服馬達之集♦，但實際上 並非2市售之所有伺服馬達之集合，係指藉由調整馬達凸 緣之安裝部與凸緣厚度可與直線作動機結合之词服馬達之 集合。 申請專利範圍第2項之本發明，係藉由於申請專利範 =第1項之㈣服馬達之直線作動機中前述導螺桿及前述 承之尺寸係適合於包含於前述伺服馬達群 飼服馬達進-步解決前料題。 人在此，所謂導螺桿及前述軸承之尺寸係「適合」於包 含於前述伺服馬達群之最大容量之伺服馬達，係指決定導 7 200928153 螺才干之強度之_!·
^ ^ 、支該導螺桿之轴承之尺寸為可承A 包含於前述伺服馬達群 了承又 小以上。 謂之最大容量之伺服馬達之力矩之大 或2申:之專二範圍第3項之本發明，係於申請專利範圍第1 達之直線㈣機中，藉由前《定螺帽 Μ有、由側具有環狀凸部，於前述環狀凸部之外周震 ❹ ❹ 件，内裝並支擇前述油封件之密封罩係固定於前 述軸承座進一步解決前述課題。 量與尺二：’、伺服馬達之直線作動機由於具有從輸出容 盥㈣目、之複數之伺服馬達群選出之1個伺服馬達、 社哭从奴 連結器、覆蓋該連結器之連 勒Α I⑦於該連結11外殼與前錢服馬達之具有旋 轉軸:間之馬達凸緣、透過前述連結器連結於前述旋 = 導累桿、内裝有軸支該導螺捍之軸承之轴承座、於 b K座，、别述連結器之間螺合於前述導螺桿之固定螺 t藉此’不會因前述導螺桿與前述連結器之組合使如鍵 締結之故障發+，"if收h 並將飼服馬達之性能發揮至最大限度， 故可實現同速且大推力、高停止精度、對應高頻率正反運 轉外’還可發揮對應於如以下之特有之構叙㈣之效果。 利用申請專利範圍第1項之具伺服馬達之直線作動 機連、，。器外殼具有適合於包含於飼服馬達群之最小尺寸
之伺服馬達之形狀，违^r Ώ、A 連結器適合於包含於伺服馬達群之最 大容量之心馬達且連結器之輪較最大容許轴孔徑大於包 含於前述伺服馬達群之祠服馬達之最大軸徑，馬達凸緣係 8 200928153 攸事先準備之具有對應於包含於伺服馬達群之各伺服馬達 之輸出容量與尺寸之安裝部與凸緣厚度之複數中選出，藉 此’僅改變馬達凸緣即可對應於輸出容量與尺寸相異之複 數之伺服馬達群之各伺服馬達，可將構成直線作動機之其 他零件共通化’故不必對應使用之伺服馬達準備構成直線 作動機之致動器之專用零件，可減少庫存零件數目以圖降 低成本。 亦即，藉由連結器外殼具有適合於包含於伺服馬達群 之最小尺寸（突出之旋轉軸之長度最小）之伺服馬達之形 狀，安裝大尺寸之伺服馬達時改變馬達凸緣之厚度即可使 馬達旋轉軸與導螺桿之軸面間距離一致。因此，連結器外 设不必隨包含於伺服馬達群之每一伺服馬達變更而能共通 化。 又’藉由使連結器適合於包含於伺服馬達群之最大容 量之伺服馬達且使連結器之輪轂最大容許軸孔徑大於包含 ◎ 於前述伺服馬達群之伺服馬達之最大轴徑，連結器對包含 於前述伺服馬達群之其他之低容量且細轴徑之伺服馬達在 傳達力矩、強度、軸徑之方面具有裕度。且連結器之輪數 之轴孔徑可藉由鎖螺絲締結》因此即使為無鍵槽之词服馬 達亦可安裝。 利用申請專利範圍第2項之具伺服馬達之直線作動 機’藉由於申請專利範圍第1項之具伺服馬達之直線作動 機中前述導螺桿及前述轴承之尺寸係適合於包含於前述飼 服馬達群之最大容量之祠服馬達，輸出侧之導螺桿及轴承 9 200928153 之合許強度大於連接於輪入側之所有伺服馬達之力矩。因 此，導螺桿及轴承不必隨包含於伺服馬達群之每一飼服馬 達變更而能共通化。 又’利用中請專利範圍帛3項之具词服馬達之直線作 動機，係於申請專利藤jg楚 j靶圍第1或2項之具伺服馬達之直線 ❹ ❹ 動機中藉由前述固定螺帽於前述輛承座側具有環狀凸 部，於前述環狀凸部之外周裝設有油封件，内裝並支撐前 述油封件之密封罩係固定於前述轴承座，油封件確實遮斷 、4…至導螺#之η油進人飼服馬達侧，故即使將直線作 動機於垂直方向或傾斜方向設置時，亦防止黃油進入祠服 馬達内部，可實現安定之運轉。 【實施方式】 本發月之具伺服馬達之直線作動機只要具有從輸出容 置尺寸相異之複數之伺服 J服馬違群選出之1個伺服馬達、 /、该伺服馬達之旋轉轴嵌人 ^ 敢0之連結器、覆蓋該連結器之連 m器外殼、裝設於該連社 …器外殼與前述伺服馬達之具有旋 面之間之馬達6緣、透過前述連結11連結於前述旋 =之導螺桿、内裝有轴支該㈣桿之抽承之軸承座、於 δ亥軸承座與前述連結器 .a 之間螺合於前述導螺桿之固定螺帽 之具伺服馬達之直線作動嬙 ,^ 作助機前迹連結器外殼具有適合於 包含於前述伺服馬達群之悬 、+. 4 a。 敢j尺寸之伺服馬達之形狀，前 返連m器適合於包含於前# « 1此何服馬達群之最大容量之伺服 馬達且前述連結器之輪麫 BE κ 較最大办許轴孔徑大於包含於前述 伺服馬達群之伺服馬達番 〈敢大轴徑’前述馬達凸緣係從事 10 200928153 先準備之具有對應於包含於前述伺服馬達群之各伺服馬達 之輪出容量與尺寸之安裝部與凸緣厚度之複數中選出，藉 此，實現而速且大推力、高停止精度、對應高頻率運轉， 不使構成直線作動機之致動器之專用零件增加便可對應輸 出容量與尺寸相異之複數之伺服馬達，不論其具體實施態 樣為何皆無妨。 例如’本發明之具伺服馬達之直線作動機即使將桿設 置於地面使其於水平方向進退，或將桿設置於壁面使其於 Ο 垂直方向進退皆無妨。 以下’基於圖1至圖1 〇說明本發明之一實施例。 在此，圖1係為使本實施例之具飼服馬達之直線作動 機之主要部分即伺服馬達與直線作動機之致動器部分之連 結部之構造能瞭解而僅將連結部分做為切斷面顯示全體之 側面圖。圖2係擴大顯示圖1之π部分之剖面圖。圖3(a) 至圖3(c)係顯示安裝輸出容量與尺寸相異之3個伺服馬達 時之各具伺服馬達之直線作動機之外觀之側面圖。圖4係 ® 本實施例之具伺服馬達之直線作動機之構成要素之固定螺 帽之剖面圖。圖5係於圖4之V_V線之前視圖。圖6係本 實施例之具伺服馬達之直線作動機之構成要素之其他形狀 之固定螺帽之剖面圖。圖7係於圖6之VII_VII線之前視圖。 圖8係本實施例之具伺服馬達之直線作動機之再其他形狀 之固定螺帽之剖面圖。圖9係於圖8之ΙΧ·ΙΧ線之前視圖。 圖1〇係顯示本實施例之具伺服馬達之直線作動機之構成要 素之馬達凸緣之其他形狀側面圖。 200928153 本實施例之具飼服馬達之直線作動機1〇〇係如圖1及 圖2所示，具有從輸出容量與尺寸相異之複數之飼服馬達 群選出之1個飼服馬達19〇、與該飼服馬達刚之旋轉轴 110後合之連結器132、覆蓋該連結胃132之連結器外殼 13〇、震設於該連結器外殼13〇與前述飼服馬達19〇之具有 旋轉軸no之面之間之馬達凸緣m、透過前述連結器132 連結於前述旋轉軸11G之導螺桿17G、内裝有軸支該導螺桿 ❹
之轴承160之抽承座i5〇、於該轴承座15〇肖前述連結 器132之間螺合於前述導螺桿17〇之固定螺帽14〇。 本實施例中，係將滾子軸承之一種之圓錐滾子轴承， 即所謂錐轴承分離配設2個以做為軸承16〇。由於採用此種 構成使從導螺# 170承受之荷重非如滾珠軸承以點承受而 係以線承受，故可耐高荷重。且，藉由分離㈣2個錐軸 承抑制導螺桿170之偏位，故可實現安定之正反旋轉。 又，於導螺桿170如圖i所示螺合有螺帽—構成滾 珠螺桿。滾珠螺桿為使鋼珠在導螺桿17〇與螺帽172之間 轉動，摩擦係數為極小之0_005以下。因此，由於傳動效： 為90%以上’且啟動力矩亦小於滑動螺桿之1/3，故特別適 合於在被要求高頻率正反運轉之領域之使用。 且’具有連結於螺帽172且内插導螺桿17〇並對應導 螺桿m之正反旋轉與螺帽172—起㈣方向進退移動之 桿174,如内插此桿174設有主體18〇。此主體18〇之一端 係如圖2所示，外钱於軸承座15〇之安裝部15〇&。此外， 於桿174之前端設有連接於負荷之前端扣環17^又，轴承 12 200928153 座150之主體180側之開口部内周面刻有螺紋，螺嵌有防 止螺帽172衝撞轴承160側時之咬入之止動板156。 連結器外殼130具有適合於包含於前述伺服馬達群之 最小尺寸之伺服馬達之形狀。藉此，不論使用包含於伺服 馬達群之任一伺服馬達，透過後述之馬達凸緣】連結之 伺服馬達190之旋轉轴110皆不會無法到達連結器132。 又，連結器13 2係使用高扭曲剛性、小型輕量、對伺 服馬達19〇之追隨性優良、適合於精密控制之碟連結器。 © 且，藉由適合於包含於伺服馬達群之最大容量之伺服馬達 190且將連結器132之輪轂最大容許軸孔設定為大於包含於 伺服馬達群之伺服馬達之最大轴徑，無須對包含於伺服馬 達群之所有伺服馬達190變更連結器132之尺寸便實現旋 轉軸110與導螺桿170之連結。 此外’連結器外殼130與裝設於此連結器外殼13〇與 伺服馬達190之具有旋轉軸11〇之面之間之馬達凸緣係事 先準備具有對應於包含於前述伺服馬達群之各伺服馬達之 輸出谷量與尺寸之安裝部與凸緣厚度之複數馬達凸緣 120，對應於如圖3所示連結於直線作動機之伺服馬達19〇 被選用。 亦即’圖3為說明對應於製造商或型號相異之彳司服馬 達之事例之側面圖。 本實施例中’具有配合包含於伺服馬達群之相異之各 伺服馬達本體192、194、196之安裝尺寸之馬達凸緣122、 124、126，各伺服馬達192、194、196之旋轉轴之長度相 13 200928153 異。因此，藉由使馬達凸緣122、124、126之凸緣厚度T1、 T2、T3對應於各伺服馬達之旋轉轴之長度可使旋轉軸ιι〇 與導螺桿1 70之軸面間距離G (參考圖2)相對於包含於伺服 馬達群之所有伺服馬達192、194、1 96為一定。 又，本實施例中，雖如前述包含於伺服馬達群之各伺 服馬達與馬達凸緣之安裝部之形狀一致，但亦可藉由根據 採用之伺服馬達改變馬達凸緣之安裝部之形狀，亦即安裝 孔節距尺寸及安裝角尺寸，使其對應於更多種類之伺服馬 〇 達。 例如圖10(a)所示伺服馬達290之安裝角尺寸u大致 等於連結器外殼130之開口部尺寸ci，亦即L1与C1時， 馬達凸緣220於與連結器130卡合之面具有卡合段部22〇a 且於中心具有插通旋轉軸170之軸孔22〇b，且於與插通穿 孔於伺服馬達290之鍔部290a之安裝孔之螺拴29〇b螺合之 位置具有具有螺孔220c之大致四角柱形狀。 另外，例如圖10(b)所示伺服馬達390之安裝角尺寸L2 ® 大於連結器外殼130之開口部尺寸C2，亦即L2> C2時， 馬達凸緣320於與連結器130卡合之面具有卡合段部32〇a 且於中心具有插通旋轉轴170之轴孔320b，且於與插通穿 孔於伺服馬達390之鍔部390a之安裝孔之螺栓39〇b螺合之 位置具有具有螺孔320c之大致四角錐形狀。 此外，決定導螺桿170之強度之尺寸與轴支導螺桿17〇 之轴承160之尺寸被設定為可承受包含於伺服馬達群之最 大容量之祠服馬達190之力矩之大小以上。藉此，可使輸 200928153 出側之導螺桿170及軸承160之容許強度大於連接於輸入 側之包含於伺服馬達群之各飼服馬達丨9〇之力矩，不必隨 包含於伺服馬達群之每一伺服馬達變更導螺桿丨7〇及軸承 160，可對各伺服馬達共通使用。 ❹ ❿ 又，導螺桿170係如圖2所示，具有與螺帽丨72螺合 而構成滚珠螺桿之螺紋部170d、位於從此螺紋部17〇d延伸 之一端且於導螺桿170為最小徑且未刻有螺紋且締結於連 、。器132之締結部17〇a、比此締結部丨7〇a粗且未刻有螺紋 且受2個軸承160轴支之軸支部17〇c、設於此轴支部 與螺紋部170d且比螺紋部170d粗且且未刻有螺紋且防止 螺紋部170d往馬達方向脫落之轴環部n〇e、設於締結部 170a與軸支部17〇c之間且刻有螺紋之支撐部17〇卜且為 防止導螺桿170往另一端方向，亦即桿174 (參考圖1}之方 向脫落而於支撐部170b螺合有固定螺帽14〇。亦即，以固 定螺帽140與轴環部170e對軸承16〇施加預壓。 此固定螺帽i40係如圖4及圖5所示’於轴承座15〇 側具有環狀凸部140a’且連結器132側為六角螺帽丄傷形 狀。且’如圖2所示’於環狀凸部刚a之外周裝設有油封 件152’且内裝並支樓此油封件152之密封罩156係固定於 轴承座1 50。 ' 此油封件152呈由金屬環與橡膠構成之剖面為口之字 ’藉由形成此口之字形狀之下邊之被稱為唇部 =7Γ定螺帽140之環狀凸部140a之外周，防止對導螺 杆之螺紋部J 7〇d供輅 供、、=之黃油及轴承160之黃油進入伺 15 200928153 服馬達侧。 另外，固定螺帽並不限於如圖4及圖5所示之形狀， 例如’可如圖6及圖7所示於轴承座150側具有環狀凸部 142a而連結器132侧使用2面切除142b之形狀之固定螺帽 142’亦可如圖8及圖9所示於轴承座150侧具有環狀凸部 144a而連結器132侧使用D狀切除144b之形狀之固定螺帽 1 44。此外，雖未圖示，但連結器i 32側之形狀亦可使用六 角形以外之多角形之固定螺帽。 0 本發明之具伺服馬達之直線作動機由於僅改變馬達凸 緣而不必變更直線作動機之其他構成構件便可對應具有各 種輸出容量與尺寸之複數之伺服馬達，故可減少庫存之零 件數目’且即使在使桿之進退方向為垂直方向或傾斜方向 時亦防止黃油落至伺服馬達側等，其效果甚大。 【圖式簡單說明】 圖1係顯示本實施例之具伺服馬達之直線作動機之全 ❹體之側面圖。 圖2係圖1所示之具伺服馬達之直線作動機之主要部 之剖面圖。 圖3係顯示於本實施例之直線作動機安裝有3種祠服 馬達時之外觀之侧面圖。 圖4係組裝於本實施例之直線作動機之固定螺帽之剖 面圖。 圖5係從圖4所示之V_V線方向觀察固定螺帽時之前 16 200928153 視圖。 圖6係組裝於本實施例之直線作動機之其他形狀之固 定螺帽之剖面圖。 圖7係從圖6所示之VII-VII線方向觀察固定螺帽時之 前視圖。 圖8係組裝於本實施例之直線作動機之固定螺帽之剖 面圖。 圖9係從圖8所示之IX-IX線方向觀察固定螺帽時之前 ^視圖。 圖1 〇係用於本發明之具伺服馬達之直線作動機之馬達 凸緣之側面圖。 【主要元件符號說明】 100、200、300 :具伺服馬達之直線作動機 Π 〇 :旋轉轴 〇 120、122、124、126、220、320 :馬達凸緣 130 :連結器外殼 132 :連結器 140、142、144 :固定螺帽 1 5 0 :轴承座 150a:(轴承座之）安裝部 1 5 2 :油封件 154 :密封罩 15 6 :止動板 17 200928153 160 :轴承 170 :導螺桿 170a :(導螺桿之）缔結部 l7〇b ··(導螺桿之）支撐部 170c :(導螺桿之）轴支部 l7〇d :(導螺桿之）螺紋部 170e :(導螺桿之）軸環部 172 :螺帽 ❹ 174 :桿 178 :前端扣環 180 :主體 190、192、194、196、290、390 :伺月艮馬達 LI、L2 :伺服馬達之安裝角尺寸 C1、C2 :連結器外殼之開口部尺寸 ❹ 18