WO2014157032A1 - リニアアクチュエータ - Google Patents
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- F16H2025/2062—Arrangements for driving the actuator
- F16H2025/2084—Perpendicular arrangement of drive motor to screw axis
Definitions
- the present invention relates to a linear actuator.
- This application claims priority on March 26, 2013 based on Japanese Patent Application No. 2013-064420 filed in Japan, the contents of which are incorporated herein by reference.
- a linear actuator that converts the rotational motion of a rotary motor into linear motion of a rod is known.
- Such linear rod actuators are used in various applications such as agricultural machinery, construction machinery, elevators, lifting beds.
- the linear actuator includes a linear motion mechanism using a screw shaft, a worm gear that rotates the screw shaft, and a rotary motor that rotates the worm gear.
- the linear actuator is disposed between the pair of driven members. By moving (stretching) the linear motion mechanism of the linear actuator, the driven members are brought close to each other or separated from each other.
- the linear actuator When the linear actuator is used in a room such as a clean room, it is required to suppress the noise of the worm gear.
- the linear actuator has a structure in which the worm shaft and the worm wheel constituting the worm gear cannot be easily separated. Therefore, it is difficult to suppress noise by changing the inter-shaft distance between the worm shaft and the worm wheel to adjust the meshing. Therefore, there is a demand for a linear actuator that can easily change the distance between the worm shaft and the worm wheel.
- the linear actuator since the linear actuator uses a worm gear, the linear actuator is assembled in a posture (twisted position) where the linear motion mechanism and the rotary motor intersect. Since only the rotary motor protrudes in the radial direction, the rotary motor easily interferes with peripheral devices. Therefore, it is necessary to rotate the linear actuator around the longitudinal axis of the linear motion mechanism unit to search for a posture in which the rotary motor does not interfere with peripheral devices and the like. However, it may be difficult to rotate the linear actuator around the longitudinal axis of the linear motion mechanism. For this reason, there is a demand for a linear actuator that can arbitrarily set the mounting posture of the linear motion mechanism and the rotary motor.
- linear actuators used in clean rooms and food sanitation are demanded to use electric linear actuators with higher output and higher load capacity instead of hydraulic linear actuators.
- the main body casing that accommodates the worm wheel or the like employs a structure that is divided into two in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the linear actuator. For this reason, a main body casing cannot endure a high load and may be damaged.
- the present invention proposes a linear actuator that can easily change the inter-axis distance between the drive gear and the passive gear. Moreover, the linear actuator which can set the attachment attitude
- the linear actuator includes a rotation motor, a drive gear coupled to the rotation motor, a passive gear meshing with the drive gear, and a linear motion mechanism unit coupled to the passive gear.
- a motor casing having a first opening for receiving the drive gear and exposing part or all of the drive gear; and a second for receiving the passive gear and exposing part or all of the passive gear.
- a main body casing having an opening. The drive gear and the passive gear are engaged with each other by connecting the motor casing and the main body casing with the first opening and the second opening facing each other.
- the motor casing has a plurality of mounting postures with respect to the main body casing.
- the motor casing has a first mounting surface formed point-symmetrically with respect to the drive gear, and the body casing has a point with respect to the passive gear.
- a second mounting surface is formed symmetrically.
- the linear motion mechanism unit includes a screw shaft connected to the passive gear, a nut screwed to the screw shaft, and a rod connected to the nut.
- the drive gear is a worm shaft
- the passive gear is a worm wheel fixed to the screw shaft.
- a bearing fixed to the end side of the worm wheel in the screw shaft, a bearing holder that is fitted to the outer ring of the bearing and has a larger diameter than the worm wheel,
- the joint-attached lid body has a plurality of attachment postures with respect to the main body casing around the axial direction of the linear motion mechanism portion.
- the above-described linear actuator can easily change the distance between the drive gear and the passive gear. Moreover, the above-mentioned linear actuator can set arbitrarily the attachment attitude
- 1 is an external perspective view of a linear actuator according to an embodiment of the present invention.
- 1 is an external perspective view of a linear actuator according to an embodiment of the present invention. It is a three-view figure of the linear actuator which concerns on one Embodiment of this invention. It is a three-view figure of the linear actuator which concerns on one Embodiment of this invention. It is a three-view figure of the linear actuator which concerns on one Embodiment of this invention. It is sectional drawing of the linear actuator which concerns on one Embodiment of this invention. It is a figure which shows operation
- FIG. 1A and 1B are external perspective views of a linear actuator 1 according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 1A is a view with covers attached
- FIG. 1B is a view with covers removed.
- 2A, 2B, and 2C are three views of the linear actuator 1.
- FIG. 2A is a top view
- FIG. 2B is a side view
- FIG. 2C is a rear view.
- 3 is a cross-sectional view of the linear actuator 1 (cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2A).
- the linear actuator 1 includes a motor unit 5 that generates a rotational force and a main body unit 6 that is driven by the motor unit 5 to perform a linear motion.
- the motor unit 5 and the main unit 6 are connected in a state where a main unit casing mounting unit 15 and a motor casing mounting unit 34 described later are in close contact with each other.
- the worm gear 7 (worm shaft 12, worm wheel 31) meshes.
- the central axes 5C and 6C of the motor unit 5 and the main body unit 6 are arranged so as to intersect (orthogonally) 90 ° when the linear actuator 1 is viewed from the upper surface side. Further, the central axes 5C and 6C of the motor unit 5 and the main body unit 6 are arranged so as not to intersect when the linear actuator 1 is viewed from the side surface side and the rear surface side. That is, the main body 6 and the central axes 5C and 6C of the motor unit 5 are in a torsional position relationship.
- the longitudinal direction of the main body 6 is referred to as the X direction
- the longitudinal direction of the motor 5 is referred to as the Y direction
- the direction orthogonal to the X direction and the Y direction is referred to as the Z direction.
- the knuckle joint 24 side is referred to as + X direction
- the knuckle joint 45 side is referred to as -X direction.
- the worm shaft 12 side in the form of FIGS. 1A and 1B is called the + Y direction
- the rotary motor 11 side is called the ⁇ Y direction.
- the main body 6 side is referred to as the ⁇ Z direction
- the motor unit 5 side is referred to as the + Z direction.
- the motor unit 5 includes a rotation motor 11, a worm shaft (drive gear) 12 attached to the output shaft of the rotation motor 11, a motor casing 13 to which the rotation motor 11 is fixed and which accommodates the worm shaft 12.
- the rotary motor 11 is a DC motor and is driven by a command from a control unit (not shown).
- the motor casing 13 is a substantially rectangular parallelepiped member made of aluminum or the like.
- a rectangular opening (first opening) 13h that exposes the side surface (tooth surface) of the worm shaft 12 accommodated therein is formed on the surface of the motor casing 13 in the -Z direction.
- An attachment surface (first attachment surface) 14 that is in close contact with a main body casing 32 to be described later is provided on the periphery of the opening 13h.
- a main body casing mounting portion 15 is formed by the opening 13 h and the mounting surface 14.
- a circular opening (not shown) through which the tip of the worm shaft 12 protrudes is formed on the end surface of the motor casing 13 in the + Y direction.
- An encoder disk 16 is attached to the tip of the worm shaft 12 protruding from the opening.
- the main body 6 includes a linear motion mechanism 20 that performs linear motion, a worm wheel (passive gear) 31 that meshes with the worm shaft 12 and transmits rotational force to the linear motion mechanism 20, a main body casing 32 that houses the worm wheel 31 and the like.
- the linear motion mechanism section 20 and the worm wheel 31 are provided with a support section 40 that rotatably supports the main body casing 32.
- the main body casing 32 is made of aluminum or the like, and is formed in an overlapping shape with a cylindrical member and a rectangular parallelepiped member.
- the worm wheel 31 is accommodated in a rectangular parallelepiped portion (+ X direction side) of the main body casing 32.
- a support portion 40 is accommodated in a cylindrical portion ( ⁇ X direction side) of the main body casing 32.
- a rectangular opening (second opening) 32 h that exposes a side surface (tooth surface) of the worm wheel 31 accommodated therein is formed on the end surface in the + Z direction of the main body casing 32.
- An attachment surface (second attachment surface) 33 that is in close contact with the motor casing 13 is provided at the periphery of the opening 32h.
- a motor casing mounting portion 34 is formed by the opening 32 h and the mounting surface 33.
- a circular opening 32j for inserting a screw shaft 21 to be described later is formed on the end surface in the + X direction of the main body casing 32.
- a circular opening (third opening) 32k for inserting the worm wheel 31 and the support portion 40 is formed on the end surface in the ⁇ X direction of the main body casing 32.
- a photo sensor 35 that detects information of the encoder disk 16 attached to the tip of the worm shaft 12 is attached to the end surface of the main body casing 32 in the + Y direction.
- the encoder 36 including the encoder disk 16 and the photo sensor 35 detects the rotation amount of the worm shaft 12 and can measure the operation (extension / contraction) state of the linear motion mechanism unit 20.
- An encoder cover 37 that covers the encoder disk 16 and the photosensor 35 is attached to the end surface of the main body casing 32 in the + Y direction.
- the linear motion mechanism unit 20 is disposed on the + X direction side of the main body casing 32.
- the linear motion mechanism unit 20 includes a screw shaft 21, a nut 22, a rod 23, a knuckle joint 24, a rod cover 25, and the like.
- the screw shaft 21 is an elongated columnar steel member extending along the X direction.
- the screw shaft 21 includes a support shaft portion 21a formed on the ⁇ X direction side and a screw shaft portion 21b formed on the + X direction side.
- the worm wheel 31 and the support part 40 are attached to the support shaft part 21a.
- the worm wheel 31 is attached to the + X direction side, and the support portion 40 is attached to the ⁇ X direction side. For this reason, when the worm wheel 31 rotates, the screw shaft 21 also rotates together.
- the nut 22 is threadably engaged with the screw shaft portion 21 b of the screw shaft 21.
- the nut 22 is formed from a resin such as POM (polyoxymethylene).
- the screw shaft portion 21b of the screw shaft 21 and the nut 22 constitute a sliding screw. For this reason, when the screw shaft 21 rotates, the nut 22 moves in the X direction along the screw shaft 21.
- the rod 23 is fitted and fixed to the end of the nut 22 in the + X direction.
- the rod 23 is an elongated cylindrical member extending along the X direction and is made of aluminum or the like.
- the rod 23 has substantially the same length as the screw shaft 21 in the X direction, and has a slightly larger diameter (inner diameter) than the screw shaft 21.
- the rod 23 is longer than the screw shaft portion 21 b of the screw shaft 21. Inside the rod 23, the screw shaft portion 21b of the screw shaft 21 is accommodated. For this reason, when the nut 22 moves in the X direction along the screw shaft 21, the rod 23 moves together in the X direction.
- the knuckle joint 24 is fitted and fixed to the end of the rod 23 in the + X direction.
- the knuckle joint 24 is a member for connecting the end of the linear actuator 1 to a driven member (not shown).
- the knuckle joint 24 is a cylindrical member extending in the X direction, and is formed of aluminum or the like.
- a through hole 24h is provided along a direction orthogonal to the X direction.
- a pin shaft (not shown) provided on the driven member is inserted into the through hole 24h.
- the knuckle joint 24 connects the linear actuator 1 and the driven member so as to be swingable about the through hole 24h (pin shaft), and allows the linear actuator 1 to move (expand / contract) with respect to the driven member. introduce.
- the knuckle joint 24 is arranged at an arbitrary position (posture) around the X direction with respect to the main body casing 32. By connecting the knuckle joint 24 to the driven member, the nut 22 and the rod 23 together with the screw shaft 21 do not rotate around the X direction.
- the rod cover 25 is disposed on the outer peripheral side of the rod 23.
- the rod cover 25 is a long cylindrical member having a substantially water-drop section, and is made of aluminum or the like.
- the rod cover 25 has substantially the same length as the screw shaft portion 21 b of the screw shaft 21 in the X direction, and the diameter (inner diameter) of the cylindrical portion is slightly larger than that of the rod 23.
- a rod 23 is accommodated in the rod cover 25.
- the end portion of the rod cover 25 in the ⁇ X direction is fixed to the end portion of the main body casing 32 in the + X direction so as to surround the opening 32j of the main body casing 32.
- a ring-shaped packing 26 is attached to the end of the rod cover 25 in the + X direction.
- the outer peripheral surface of the rod 23 is in sliding contact with the inner peripheral surface of the packing 26.
- a pair of limit switches 27 for detecting the movement limit of the rod 23 in the X direction are accommodated in the triangular cylindrical portion of the rod cover 25.
- the limit switch 27 is fixed to a plate 28 arranged to extend from the main body casing 32 in the + X direction.
- the pair of limit switches 27 is wired to a control unit (not shown).
- the support portion 40 includes a pair of angular ball bearings 41, a bearing holder 42, a lock nut 43, a lid 44 with a joint, a deep groove ball bearing 46, and the like.
- the angular ball bearing 41, the bearing holder 42, and the lock nut 43 are accommodated in a cylindrical portion of the main body casing 32. Further, the angular ball bearing 41, the bearing holder 42, and the lock nut 43 are attached to the ⁇ X direction side of the support shaft portion 21a of the screw shaft 21.
- a pair of angular ball bearings (bearings) 41 are fitted to the ⁇ X direction side of the worm wheel 31 at the support shaft portion 21a of the screw shaft 21.
- the inner ring of the angular ball bearing 41 is fitted into the support shaft portion 21a.
- the outer diameter of the angular ball bearing 41 is smaller than the outer diameter of the worm wheel 31.
- the bearing holder 42 is interposed between the main body casing 32 and the pair of angular ball bearings 41.
- the bearing holder 42 holds the pair of angular ball bearings 41 with respect to the main body casing 32.
- the bearing holder 42 is a cylindrical member, and the outer ring of the pair of angular ball bearings 41 is fitted to the inner peripheral surface thereof. Further, the outer peripheral surface of the bearing holder 42 is fitted to the inner peripheral surface of the opening 32 k of the main body casing 32.
- the lock nut 43 is screwed to the end portion of the support shaft portion 21a.
- the end face of the lock nut 43 abuts against the end face of the inner ring of the angular ball bearing 41, the worm wheel 31 and the pair of angular ball bearings 41 are fixed so as not to fall off from the support shaft portion 21a. Further, the posture of the worm wheel 31 with respect to the screw shaft 21 (support shaft portion 21a) is also fixed.
- the joint-attached lid body (joint-attached lid body) 44 is made of aluminum or the like, and is formed in an overlapping shape with a disk-shaped member and a columnar member.
- the disc-shaped portion of the joint-attached lid body 44 is disposed in the opening 32k of the main body casing 32 and closes the opening 32k.
- the end surface in the + X direction of the lid body with joint 44 abuts on the end surface in the ⁇ X direction of the bearing holder 42 to fix the bearing holder 42 to the main body casing 32.
- a cylindrical portion formed in the ⁇ X direction of the joint-attached lid body 44 becomes a knuckle joint (joint) 45.
- the knuckle joint 45 has substantially the same shape as the knuckle joint 24.
- a through hole 45h is provided along a direction orthogonal to the X direction.
- a pin shaft (not shown) provided on the driven member is inserted into the through hole 45h.
- the joint cover body 44 can be fixed to the opening 32k of the main body casing 32 at a plurality of positions (postures) around the X direction. For this reason, the knuckle joint 45 can be fixed at a plurality of positions (postures) in which the opening direction of the through hole 45h is rotated around the X direction. Specifically, the joint-attached lid body 44 can be fixed at 45 ° intervals around the X direction.
- the deep groove ball bearing 46 is provided in the opening 32j of the main body casing 32.
- the base end of the screw shaft portion 21 b of the screw shaft 21 is fitted into the inner ring of the deep groove ball bearing 46.
- FIG. 4A and 4B are diagrams showing the operation of the linear actuator 1.
- FIG. 4A shows a state in which the rod 23 is moved in the ⁇ X direction side
- FIG. 4B shows a state in which the rod 23 is moved in the X direction side. Show. 4A and 4B, the rod cover 25 is not shown.
- the rotary motor 11 of the motor unit 5 is driven by a command from a control unit (not shown).
- a control unit not shown.
- the worm shaft 12 attached to the rotary motor 11 rotates around the central axis 5C
- the worm wheel 31 engaged with the worm shaft 12 rotates around the central axis 6C.
- the worm gear 7 composed of the worm shaft 12 and the worm wheel 31 has a large reduction ratio and a small backlash.
- the worm gear 7 also has a self-locking function that prevents the worm shaft 12 from rotating even when a rotational force is applied to the worm wheel 31. For this reason, the expansion / contraction state of the linear actuator 1 (linear motion mechanism unit 20) can be maintained even when the rotary motor 11 is powered off.
- the linear motion mechanism unit 20 can be expanded and contracted.
- the driven members connected to the knuckle joints 24 and 45 of the linear actuator 1 can be brought close to each other or separated from each other in the X direction.
- the driven member is an elevator
- the elevator platform can be moved in the vertical direction (X direction) by the linear actuator 1.
- FIG. 5 is a partially exploded perspective view of the linear actuator 1 according to the embodiment of the present invention.
- FIG. 6 is a view showing the main body casing attachment portion 15 of the motor casing 13 according to the embodiment of the present invention.
- FIG. 7 is a view showing the motor casing attachment portion 34 of the main casing 32 according to the embodiment of the present invention.
- FIG. 8 is an external perspective view showing a state in which the mounting posture of the motor unit 5 is changed in the linear actuator 1 according to the embodiment of the present invention.
- the motor unit 5 and the main unit 6 are connected in a state where the main unit casing mounting unit 15 and the motor casing mounting unit 34 are in close contact with each other. As shown in FIG. 5, the motor unit 5 and the main body unit 6 can be separated. When the motor unit 5 and the main body unit 6 are separated, the meshing of the worm gear 7 (worm shaft 12 and worm wheel 31) is released.
- the opening 13h and the mounting surface 14 surrounding the opening 13h are based on the center point P of the engagement of the worm shaft 12 with the worm wheel 31.
- Each is formed in a point-symmetric shape.
- the bolt insertion holes 14 a formed at the four corners of the mounting surface 14 are also arranged at point-symmetric positions with respect to the center point P.
- the opening 32h and the mounting surface 33 that surrounds the opening 32h are based on the center point P of the engagement of the worm wheel 31 with the worm shaft 12.
- Screw holes 33a formed at the four corners of the mounting surface 33 are also arranged at point-symmetric positions with respect to the center point P.
- the linear actuator 1 has two point-symmetric mounting postures with respect to the center point P as the mounting posture of the motor unit 5 with respect to the main body 6 (linear motion mechanism unit 20). That is, when the linear actuator 1 is viewed from the Z direction side, the first mounting posture (see FIGS. 1A and 1B) in which the motor unit 5 projects in the ⁇ Y direction and the second mounting posture in which the motor unit 5 projects in the + Y direction. (See FIG. 8).
- one of the first mounting posture and the second mounting posture can be selected.
- the second member and the motor unit 5 are selected by selecting the second mounting posture. Interference can be avoided.
- the linear actuator 1 includes a motor casing 13 that accommodates the worm shaft 12 and exposes a part of the worm shaft 12, and a main body casing 32 that accommodates the worm wheel 31 and exposes a part of the worm wheel 31. Therefore, by inserting a thin plate-shaped shim (spacer) between the body casing mounting portion 15 (mounting surface 14) of the motor casing 13 and the motor casing mounting portion 34 (mounting surface 33) of the body casing 32, the worm shaft 12 is inserted. The distance between the axes of the worm wheel 31 can be changed. Since the mesh of the worm gear 7 can be adjusted by changing the distance between the shafts and meshing the worm shaft 12 and the worm wheel 31, the noise of the worm gear 7 can be suppressed.
- a thin plate-shaped shim spacer
- the linear actuator 1 can set arbitrarily the attachment attitude
- the jointed lid body 44 can be fixed to the main body casing 32 at a plurality of positions (postures) around the X direction.
- the mounting posture of the linear actuator 1 around the X direction with respect to the driven member can be arbitrarily set. Interference between the motor unit 5 and other members close to the linear actuator 1 can be avoided.
- a bearing holder 42 having a diameter larger than that of the worm wheel 31 is disposed between the angular ball bearing 41 that supports the screw shaft 21 and the main body casing 32.
- the opening 32k formed on the end surface in the ⁇ X direction of the main body casing 32 is closed with a lid 44 with a joint, and the bearing holder 42 is fixed.
- the main body casing 32 and the jointed lid body 44 are connected in the X direction.
- the linear actuator 1 does not employ a structure that is divided into two in the direction orthogonal to the X direction, unlike the main body casing in the conventional linear actuator. For this reason, the main body casing 32 has higher strength than the conventional one against the force in the X direction acting on the linear actuator 1. Therefore, even if the rotary motor 11 has a high output and high load capability, it is difficult for the main body casing 32 to be damaged, so that the high output and high load capability of the linear actuator 1 can be realized.
- the motor casing attachment portion 34 may be formed on the end surface in the ⁇ Z direction, the end surface in the + Y direction, or the end surface in the ⁇ Y direction of the main body casing 32.
- a plurality of motor casing attachment portions 34 may be formed in the main body casing 32.
- a packing may be disposed between the main body casing mounting portion 15 (mounting surface 14) and the motor casing mounting portion 34 (mounting surface 33).
- hook-shaped hooks instead of the knuckle joints 24 and 45, hook-shaped hooks or the like may be used.
- the linear motion mechanism unit 20 is not limited to the one that expands and contracts the rod, and any mechanism can be used.
- the drive gear and the passive gear are not limited to worm gears (worm shafts and worm wheels), and arbitrary gears (gear trains) can be used.
- the worm gear may not have a self-locking mechanism.
- the lid 44 with a joint is not limited to the case where the disk-shaped member and the columnar member (the knuckle joint 45) are integrally formed, but the case where the disk-shaped member and the columnar member are separately formed and connected. There may be.
- the distance between the drive gear and the passive gear can be easily changed.
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Abstract
リニアアクチュエータ(1)は、回転モータ(11)と、回転モータ(11)に連結された駆動ギアと、駆動ギアに噛み合う受動ギア(31)と、受動ギア(31)に連結された直線運動機構部(20)と、駆動ギアを収容すると共に駆動ギアの一部を露出させる第一開口部を有するモータケーシング(13)と、受動ギア(31)を収容すると共に受動ギア(31)の一部を露出させる第二開口部を有する本体ケーシング(32)と、を備え、第一開口部と第二開口部を対向させてモータケーシング(13)と本体ケーシング(32)を接続することにより駆動ギアと受動ギア(31)を噛み合わせる。
Description
本発明は、リニアアクチュエータに関する。本願は、2013年3月26日に、日本に出願された特願2013-064420号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
回転モータの回転運動をロッドの直進運動に変換するリニアアクチュエータが知られている。このようなリニアロッドアクチュエータは、農業機械、建設機械、昇降機、昇降ベッド等の様々な用途に用いられている。
リニアアクチュエータは、ねじ軸を用いた直線運動機構部と、ねじ軸を回転させるウォームギアと、ウォームギアを回転させる回転モータと、を備えている。
リニアアクチュエータは、一対の被駆動部材の間に配置される。リニアアクチュエータの直線運動機構部を移動(伸縮)させることにより、被駆動部材同士を近接させたり、離間させたりする。
リニアアクチュエータは、一対の被駆動部材の間に配置される。リニアアクチュエータの直線運動機構部を移動(伸縮)させることにより、被駆動部材同士を近接させたり、離間させたりする。
上記リニアアクチュエータをクリーンルーム等の室内で使用する場合には、ウォームギアの騒音を抑えることが要請される。
しかし、上記リニアアクチュエータでは、ウォームギアを構成するウォームシャフトとウォームホイールを簡単に分離できない構造になっている。したがって、ウォームシャフトとウォームホイールの軸間距離を変更して噛み合いを調整することにより騒音を抑えることが困難である。このため、ウォームシャフトとウォームホイールの軸間距離を容易に変更できるリニアアクチュエータが要請されている。
しかし、上記リニアアクチュエータでは、ウォームギアを構成するウォームシャフトとウォームホイールを簡単に分離できない構造になっている。したがって、ウォームシャフトとウォームホイールの軸間距離を変更して噛み合いを調整することにより騒音を抑えることが困難である。このため、ウォームシャフトとウォームホイールの軸間距離を容易に変更できるリニアアクチュエータが要請されている。
また、上記リニアアクチュエータでは、ウォームギアを用いているため、直線運動機構部と回転モータが交差する姿勢(ねじれの位置)で組み立てられる。回転モータのみが径方向に突き出た構造であるため、回転モータが周辺機器等に干渉しやすくなる。そこで、リニアアクチュエータを直線運動機構部の長手軸周りに回転させて、回転モータが周辺機器等に干渉しない姿勢を模索する必要が生じる。
しかし、リニアアクチュエータを直線運動機構部の長手軸周りに回転させることが困難な場合等もある。このため、直線運動機構部と回転モータの取付姿勢を任意に設定できるリニアアクチュエータが要請されている。
しかし、リニアアクチュエータを直線運動機構部の長手軸周りに回転させることが困難な場合等もある。このため、直線運動機構部と回転モータの取付姿勢を任意に設定できるリニアアクチュエータが要請されている。
また、例えばクリーンルームや食品衛生関係で用いられるリニアアクチュエータにおいては、油圧式のリニアアクチュエータに代えて、高出力化・高負荷能力化した電動式のリニアアクチュエータを使用したいとの要請もある。
しかし、ウォームホイール等を収容する本体ケーシングは、リニアアクチュエータの長手方向に直交する方向において二分割される構造を採用している。このため、本体ケーシングが高負荷に耐えられずに損傷する可能性がある。
しかし、ウォームホイール等を収容する本体ケーシングは、リニアアクチュエータの長手方向に直交する方向において二分割される構造を採用している。このため、本体ケーシングが高負荷に耐えられずに損傷する可能性がある。
本発明は、駆動ギアと受動ギアの軸間距離を容易に変更できるリニアアクチュエータを提案する。また、直線運動機構部と回転モータの取付姿勢を任意に設定できるリニアアクチュエータを提案する。また、高出力化・高負荷能力化を実現できるリニアアクチュエータを提案する。
本発明の第一の態様によれば、リニアアクチュエータは、回転モータと、前記回転モータに連結された駆動ギアと、前記駆動ギアに噛み合う受動ギアと、前記受動ギアに連結された直線運動機構部と、前記駆動ギアを収容すると共に前記駆動ギアの一部または全部を露出させる第一開口部を有するモータケーシングと、前記受動ギアを収容すると共に前記受動ギアの一部または全部を露出させる第二開口部を有する本体ケーシングと、を備える。前記第一開口部と前記第二開口部を対向させて前記モータケーシングと前記本体ケーシングを接続することにより前記駆動ギアと前記受動ギアを噛み合わせる。
本発明の第二の態様によれば、前記モータケーシングは、前記本体ケーシングに対する複数の取り付け姿勢を有する。
本発明の第三の態様によれば、前記モータケーシングは、前記駆動ギアを中心にして点対称に形成された第一取付面を有し、前記本体ケーシングは、前記受動ギアを中心にして点対称に形成された第二取付面を有する。
本発明の第四の態様によれば、前記直線運動機構部は、前記受動ギアに連結されたねじ軸と、前記ねじ軸に螺合するナットと、前記ナットに連結されたロッドと、を備え、前記駆動ギアは、ウォームシャフトであり、前記受動ギアは、前記ねじ軸に固定されたウォームホイールである。
本発明の第五の態様によれば、前記ねじ軸において前記ウォームホイールよりも端部側に固定された軸受と、前記軸受の外輪に嵌合すると共に前記ウォームホイールよりも大径のベアリングホルダと、前記本体ケーシングにおいて前記ベアリングホルダを挿入するために形成された第三開口部を閉塞すると共に、前記ロッドの端部に設けられた継手と対になる継手が設けられた継手付蓋体と、を備える。
本発明の第六の態様によれば、前記継手付蓋体は、前記直線運動機構部の軸方向周りにおいて、前記本体ケーシングに対する複数の取り付け姿勢を有する。
上記したリニアアクチュエータは、駆動ギアと受動ギアの軸間距離を容易に変更できる。また、上記したリニアアクチュエータは、直線運動機構部と回転モータの取付姿勢を任意に設定することができる。また、上記したリニアアクチュエータは、高出力化・高負荷能力化を実現できる。
以下、本発明の実施形態に係るリニアアクチュエータ1について、図を参照して説明する。
図1A、図1Bは、本発明の実施形態に係るリニアアクチュエータ1の外観斜視図であって、図1Aはカバー類を取り付けた図であり、図1Bはカバー類を取り外した図である。
図2A、図2B、図2Cは、リニアアクチュエータ1の三面図であって、図2Aは上面図、図2Bは側面図、図2Cは後面図である。 図3は、リニアアクチュエータ1の断面図(図2AのA-A断面図)である。
図1A、図1Bは、本発明の実施形態に係るリニアアクチュエータ1の外観斜視図であって、図1Aはカバー類を取り付けた図であり、図1Bはカバー類を取り外した図である。
図2A、図2B、図2Cは、リニアアクチュエータ1の三面図であって、図2Aは上面図、図2Bは側面図、図2Cは後面図である。 図3は、リニアアクチュエータ1の断面図(図2AのA-A断面図)である。
リニアアクチュエータ1は、回転力を発生するモータ部5と、モータ部5により駆動されて直線運動を行う本体部6と、を備える。
モータ部5と本体部6は、後述する本体ケーシング取付部15とモータケーシング取付部34が密着した状態で連結される。モータ部5と本体部6を連結することにより、ウォームギア7(ウォームシャフト12、ウォームホイール31)が噛み合う。
モータ部5と本体部6は、後述する本体ケーシング取付部15とモータケーシング取付部34が密着した状態で連結される。モータ部5と本体部6を連結することにより、ウォームギア7(ウォームシャフト12、ウォームホイール31)が噛み合う。
モータ部5と本体部6の中心軸5C,6Cは、リニアアクチュエータ1を上面側から見ると、90°に交差(直交)するように配置される。また、モータ部5と本体部6の中心軸5C,6Cは、リニアアクチュエータ1を側面側及び後面側から見ると、交わらないように配置される。つまり、本体部6とモータ部5の中心軸5C,6Cは、ねじれの位置の関係にある。
以下の説明においては、本体部6の長手方向をX方向、モータ部5の長手方向をY方向、X方向及びY方向に直交する方向(リニアアクチュエータ1の厚み方向)をZ方向と呼ぶ。
X方向のうち、ナックルジョイント24側を+X方向、ナックルジョイント45側を-X方向と呼ぶ。Y方向のうち、図1Aおよび図1Bの形態におけるウォームシャフト12側を+Y方向、回転モータ11側を-Y方向と呼ぶ。Z方向のうち、本体部6側を-Z方向、モータ部5側を+Z方向と呼ぶ。
X方向のうち、ナックルジョイント24側を+X方向、ナックルジョイント45側を-X方向と呼ぶ。Y方向のうち、図1Aおよび図1Bの形態におけるウォームシャフト12側を+Y方向、回転モータ11側を-Y方向と呼ぶ。Z方向のうち、本体部6側を-Z方向、モータ部5側を+Z方向と呼ぶ。
モータ部5は、回転モータ11、回転モータ11の出力軸に取り付けられたウォームシャフト(駆動ギア)12、回転モータ11が固定されると共にウォームシャフト12を収容するモータケーシング13等を備える。
回転モータ11は、DCモータであり、不図示の制御部からの指令により駆動される。
回転モータ11は、DCモータであり、不図示の制御部からの指令により駆動される。
モータケーシング13は、アルミニウム等からなる略直方体形部材である。
モータケーシング13の-Z方向の面には、その内部に収容したウォームシャフト12の側面(歯面)を露出させる矩形の開口(第一開口部)13hが形成される。この開口13hの周縁には、後述する本体ケーシング32に密着する取付面(第一取付面)14が設けられる。開口13hと取付面14により、本体ケーシング取付部15が形成される。
モータケーシング13の+Y方向の端面には、ウォームシャフト12の先端を突出させる円形の開口(不図示)が形成される。この開口から突出したウォームシャフト12の先端には、エンコーダ用円板16が取り付けられる。
モータケーシング13の-Z方向の面には、その内部に収容したウォームシャフト12の側面(歯面)を露出させる矩形の開口(第一開口部)13hが形成される。この開口13hの周縁には、後述する本体ケーシング32に密着する取付面(第一取付面)14が設けられる。開口13hと取付面14により、本体ケーシング取付部15が形成される。
モータケーシング13の+Y方向の端面には、ウォームシャフト12の先端を突出させる円形の開口(不図示)が形成される。この開口から突出したウォームシャフト12の先端には、エンコーダ用円板16が取り付けられる。
本体部6は、直線運動を行う直線運動機構部20、ウォームシャフト12に噛み合って直線運動機構部20に回転力を伝達するウォームホイール(受動ギア)31、ウォームホイール31等を収容する本体ケーシング32、直線運動機構部20及びウォームホイール31を本体ケーシング32に対して回転可能に支持する支持部40等を備える。
本体ケーシング32は、アルミニウム等からなり、円筒形部材と直方体形部材を重ね合わせ形状に形成される。本体ケーシング32のうちの直方体形の部分(+X方向側)には、ウォームホイール31が収容される。本体ケーシング32のうちの円筒形の部分(-X方向側)には、支持部40が収容される。
本体ケーシング32の+Z方向の端面には、内部に収容したウォームホイール31の側面(歯面)を露出させる矩形の開口(第二開口部)32hが形成される。この開口32hの周縁には、モータケーシング13に密着する取付面(第二取付面)33が設けられる。
開口32hと取付面33により、モータケーシング取付部34が形成される。
開口32hと取付面33により、モータケーシング取付部34が形成される。
本体ケーシング32の+X方向の端面には、後述するねじ軸21を挿入するための円形の開口32jが形成される。
本体ケーシング32の-X方向の端面には、ウォームホイール31や支持部40を挿入するための円形の開口(第三開口部)32kが形成される。
本体ケーシング32の-X方向の端面には、ウォームホイール31や支持部40を挿入するための円形の開口(第三開口部)32kが形成される。
本体ケーシング32の+Y方向の端面には、ウォームシャフト12の先端に取り付けられたエンコーダ用円板16の情報を検出するフォトセンサ35が取り付けられる。エンコーダ用円板16とフォトセンサ35からなるエンコーダ36により、ウォームシャフト12の回転量が検出され、直線運動機構部20の動作(伸縮)状態を計測できる。
また、本体ケーシング32の+Y方向の端面には、エンコーダ用円板16とフォトセンサ35を覆うエンコーダカバー37が取り付けられる。
また、本体ケーシング32の+Y方向の端面には、エンコーダ用円板16とフォトセンサ35を覆うエンコーダカバー37が取り付けられる。
直線運動機構部20は、本体ケーシング32の+X方向側に配置される。直線運動機構部20は、ねじ軸21、ナット22、ロッド23、ナックルジョイント24、ロッドカバー25等を備える。
ねじ軸21は、X方向に沿って延びる細長い円柱形の鉄鋼部材である。ねじ軸21は、-X方向側に形成された支持軸部21aと、+X方向側に形成されたねじ軸部21bと、からなる。支持軸部21aには、ウォームホイール31と支持部40が取り付けられる。
支持軸部21aのうち、+X方向側にウォームホイール31が、-X方向側に支持部40が取り付けられる。
このため、ウォームホイール31が回転すると、ねじ軸21も一緒になって回転する。
支持軸部21aのうち、+X方向側にウォームホイール31が、-X方向側に支持部40が取り付けられる。
このため、ウォームホイール31が回転すると、ねじ軸21も一緒になって回転する。
ナット22は、ねじ軸21のねじ軸部21bに対して回転可能に螺合する。ナット22は、POM(polyoxymethylene)等の樹脂から形成される。ねじ軸21のねじ軸部21bとナット22とは、滑りねじを構成する。
このため、ねじ軸21が回転すると、ナット22がねじ軸21に沿ってX方向に移動する。
このため、ねじ軸21が回転すると、ナット22がねじ軸21に沿ってX方向に移動する。
ロッド23は、ナット22の+X方向の端部に嵌合して固定される。ロッド23は、X方向に沿って延びる細長い円筒形部材であり、アルミニウム等から形成される。ロッド23は、X方向においてねじ軸21とほぼ同一に長さを有し、直径(内径)がねじ軸21よりもやや大きい。ロッド23は、ねじ軸21のねじ軸部21bよりも長い。ロッド23の内部には、ねじ軸21のねじ軸部21bが収容される。
このため、ナット22がねじ軸21に沿ってX方向に移動すると、ロッド23も一緒になってX方向に移動する。
このため、ナット22がねじ軸21に沿ってX方向に移動すると、ロッド23も一緒になってX方向に移動する。
ナックルジョイント24は、ロッド23の+X方向の端部に嵌合して固定される。ナックルジョイント24は、被駆動部材(不図示)に対して、リニアアクチュエータ1の端部を連結するための部材である。
ナックルジョイント24は、X方向に延びる円柱形部材であり、アルミニウム等から形成される。ナックルジョイント24の+X方向側には、X方向に対して直交する方向に沿う貫通穴24hが設けられる。この貫通穴24hには、被駆動部材に設けられたピン軸(不図示)が挿通される。
これにより、ナックルジョイント24は、リニアアクチュエータ1と被駆動部材を貫通穴24h(ピン軸)を中心にして揺動可能に連結しつつ、被駆動部材に対してリニアアクチュエータ1の運動(伸縮)を伝達する。
ナックルジョイント24は、X方向に延びる円柱形部材であり、アルミニウム等から形成される。ナックルジョイント24の+X方向側には、X方向に対して直交する方向に沿う貫通穴24hが設けられる。この貫通穴24hには、被駆動部材に設けられたピン軸(不図示)が挿通される。
これにより、ナックルジョイント24は、リニアアクチュエータ1と被駆動部材を貫通穴24h(ピン軸)を中心にして揺動可能に連結しつつ、被駆動部材に対してリニアアクチュエータ1の運動(伸縮)を伝達する。
ナックルジョイント24は、本体ケーシング32に対してX方向周りの任意の位置(姿勢)に配置される。ナックルジョイント24を被駆動部材に連結することにより、ナット22及びロッド23がねじ軸21と一緒になってX方向周りに連れ回らない。
ロッドカバー25は、ロッド23の外周側に配置される。ロッドカバー25は、断面が略水滴形の長い筒部材であり、アルミニウム等から形成される。ロッドカバー25は、X方向においてねじ軸21のねじ軸部21bとほぼ同一に長さを有し、円筒形部分の直径(内径)がロッド23よりもやや大きい。ロッドカバー25の内部には、ロッド23が収容される。
ロッドカバー25の-X方向の端部は、本体ケーシング32の開口32jを囲うようにして、本体ケーシング32の+X方向の端部に固定される。
ロッドカバー25の-X方向の端部は、本体ケーシング32の開口32jを囲うようにして、本体ケーシング32の+X方向の端部に固定される。
ロッドカバー25の+X方向の端部には、リング形のパッキン26が装着される。このパッキン26の内周面に、ロッド23の外周面が摺接する。
ロッドカバー25の三角筒形部分には、ロッド23のX方向の移動限界を検出する一対のリミットスイッチ27が収容される。リミットスイッチ27は、本体ケーシング32から+X方向に延びるように配置されたプレート28に固定される。一対のリミットスイッチ27は、不図示の制御部に配線接続される。
ロッドカバー25の三角筒形部分には、ロッド23のX方向の移動限界を検出する一対のリミットスイッチ27が収容される。リミットスイッチ27は、本体ケーシング32から+X方向に延びるように配置されたプレート28に固定される。一対のリミットスイッチ27は、不図示の制御部に配線接続される。
支持部40は、一対のアンギュラ玉軸受41、ベアリングホルダ42、ロックナット43、ジョイント付蓋体44、深溝玉軸受46等を備える。
支持部40のうち、アンギュラ玉軸受41、ベアリングホルダ42及びロックナット43は、本体ケーシング32のうちの円筒形の部位に収容される。また、アンギュラ玉軸受41、ベアリングホルダ42及びロックナット43は、ねじ軸21の支持軸部21aの-X方向側に取り付けられる。
支持部40のうち、アンギュラ玉軸受41、ベアリングホルダ42及びロックナット43は、本体ケーシング32のうちの円筒形の部位に収容される。また、アンギュラ玉軸受41、ベアリングホルダ42及びロックナット43は、ねじ軸21の支持軸部21aの-X方向側に取り付けられる。
一対のアンギュラ玉軸受(軸受)41は、ねじ軸21の支持軸部21aにおいて、ウォームホイール31よりも-X方向側に嵌合される。アンギュラ玉軸受41の内輪が支持軸部21aに嵌合する。アンギュラ玉軸受41の外径は、ウォームホイール31の外径よりも小さい。この一対のアンギュラ玉軸受41により、ロッド23に加わる外力が支持される。
ベアリングホルダ42は、本体ケーシング32と一対のアンギュラ玉軸受41の間に介在する。ベアリングホルダ42は、一対のアンギュラ玉軸受41を本体ケーシング32に対して保持する。
ベアリングホルダ42は、円筒形の部材であり、その内周面に一対のアンギュラ玉軸受41の外輪が嵌合する。また、ベアリングホルダ42の外周面が本体ケーシング32の開口32kの内周面に嵌合する。
ベアリングホルダ42は、円筒形の部材であり、その内周面に一対のアンギュラ玉軸受41の外輪が嵌合する。また、ベアリングホルダ42の外周面が本体ケーシング32の開口32kの内周面に嵌合する。
ロックナット43は、支持軸部21aの端部に螺合される。ロックナット43の端面がアンギュラ玉軸受41の内輪の端面に当接することにより、ウォームホイール31と一対のアンギュラ玉軸受41が支持軸部21aから抜け落ちないように固定される。
また、ウォームホイール31のねじ軸21(支持軸部21a)に対する姿勢も固定される。
また、ウォームホイール31のねじ軸21(支持軸部21a)に対する姿勢も固定される。
ジョイント付蓋体(継手付蓋体)44は、アルミニウム等からなり、円板形部材と円柱形部材を重ね合わせ形状に形成される。
ジョイント付蓋体44の円板形の部分は、本体ケーシング32の開口32kに配置されて、この開口32kを閉塞する。ジョイント付蓋体44の+X方向の端面は、ベアリングホルダ42の-X方向の端面に当接して、ベアリングホルダ42を本体ケーシング32に対して固定する。
ジョイント付蓋体44の円板形の部分は、本体ケーシング32の開口32kに配置されて、この開口32kを閉塞する。ジョイント付蓋体44の+X方向の端面は、ベアリングホルダ42の-X方向の端面に当接して、ベアリングホルダ42を本体ケーシング32に対して固定する。
ジョイント付蓋体44の-X方向に形成された円柱形の部分は、ナックルジョイント(継手)45となる。ナックルジョイント45は、ナックルジョイント24とほぼ同一形状を有する。ナックルジョイント45の-X方向側には、X方向に対して直交する方向に沿う貫通穴45hが設けられる。この貫通穴45hには、被駆動部材に設けられたピン軸(不図示)が挿通される。
これにより、ナックルジョイント45は、リニアアクチュエータ1と被駆動部材を貫通穴45h(ピン軸)を中心にして揺動可能に連結しつつ、被駆動部材に対してリニアアクチュエータ1の運動を伝達する。
これにより、ナックルジョイント45は、リニアアクチュエータ1と被駆動部材を貫通穴45h(ピン軸)を中心にして揺動可能に連結しつつ、被駆動部材に対してリニアアクチュエータ1の運動を伝達する。
ジョイント付蓋体44は、本体ケーシング32の開口32kに対して、X方向周りの複数の位置(姿勢)で固定可能である。このため、ナックルジョイント45は、貫通穴45hの開口方向をX方向周りに回転させた複数の位置(姿勢)で固定可能である。具体的には、ジョイント付蓋体44は、X方向周りに、45°間隔で固定可能である。
深溝玉軸受46は、本体ケーシング32の開口32jに設けられる。深溝玉軸受46の内輪には、ねじ軸21のねじ軸部21bの基端が嵌合される。
次に、リニアアクチュエータ1の動作について説明する。
図4A、図4Bは、リニアアクチュエータ1の動作を示す図であって、図4Aはロッド23を-X方向側に移動させた状態を示し、図4Bはロッド23+X方向側に移動させた状態を示す。図4A、図4Bでは、ロッドカバー25は不図示である。
図4A、図4Bは、リニアアクチュエータ1の動作を示す図であって、図4Aはロッド23を-X方向側に移動させた状態を示し、図4Bはロッド23+X方向側に移動させた状態を示す。図4A、図4Bでは、ロッドカバー25は不図示である。
リニアアクチュエータ1を動作させる場合には、不図示の制御部からの指令によりモータ部5の回転モータ11を駆動する。回転モータ11に取り付けられたウォームシャフト12が中心軸5C周りに回転すると、ウォームシャフト12に噛み合うウォームホイール31が中心軸6C周りに回転する。
ウォームシャフト12とウォームホイール31とからなるウォームギア7は、大きな減速比を有し、バックラッシが小さい。
また、ウォームギア7は、ウォームホイール31に回転力を与えたとしてもウォームシャフト12が回転しないセルフロック機能を有する。このため、回転モータ11の電源断時においても、リニアアクチュエータ1(直線運動機構部20)の伸縮状態を維持できる。
また、ウォームギア7は、ウォームホイール31に回転力を与えたとしてもウォームシャフト12が回転しないセルフロック機能を有する。このため、回転モータ11の電源断時においても、リニアアクチュエータ1(直線運動機構部20)の伸縮状態を維持できる。
ウォームホイール31が中心軸6C周りに回転すると、ウォームホイール31に連結されたねじ軸21も一緒になって中心軸6C周りに回転する。
これにより、ねじ軸21に螺合するナット22がねじ軸21に沿ってX方向に移動する。また、ナット22に連結されるロッド23及びナックルジョイント24もX方向に移動する。
これにより、ねじ軸21に螺合するナット22がねじ軸21に沿ってX方向に移動する。また、ナット22に連結されるロッド23及びナックルジョイント24もX方向に移動する。
回転モータ11を駆動することにより、ナット22、ロッド23及びナックルジョイント24をX方向に移動させることができる。つまり、直線運動機構部20を伸縮させることができる。
リニアアクチュエータ1のナックルジョイント24,45に連結された被駆動部材同士を、X方向において近接させたり、離間させたりすることができる。例えば、被駆動部材が昇降機の場合には、リニアアクチュエータ1により昇降台を上下方向(X方向)に移動させることができる。
リニアアクチュエータ1のナックルジョイント24,45に連結された被駆動部材同士を、X方向において近接させたり、離間させたりすることができる。例えば、被駆動部材が昇降機の場合には、リニアアクチュエータ1により昇降台を上下方向(X方向)に移動させることができる。
ロッド23等が-X方向及び+X方向のそれぞれの移動限界まで移動すると、ナット22の外表面がリミットスイッチ27に当接してリミットスイッチ27が作動する。リミットスイッチ27が作動すると、制御部からの指令により回転モータ11への電流供給が停止される。このため、ロッド23等がX方向の移動限界を超えてしまうことが防止される。
次に、リニアアクチュエータ1のモータ部5の取付姿勢について説明する。
図5は、本発明の一実施形態に係るリニアアクチュエータ1の一部分解斜視図である。
図6は、本発明の一実施形態に係るモータケーシング13の本体ケーシング取付部15を示す図である。
図7は、本発明の一実施形態に係る本体ケーシング32のモータケーシング取付部34を示す図である。
図8は、本発明の一実施形態に係るリニアアクチュエータ1において、モータ部5の取付姿勢を変更した状態を示す外観斜視図である。
図5は、本発明の一実施形態に係るリニアアクチュエータ1の一部分解斜視図である。
図6は、本発明の一実施形態に係るモータケーシング13の本体ケーシング取付部15を示す図である。
図7は、本発明の一実施形態に係る本体ケーシング32のモータケーシング取付部34を示す図である。
図8は、本発明の一実施形態に係るリニアアクチュエータ1において、モータ部5の取付姿勢を変更した状態を示す外観斜視図である。
モータ部5と本体部6は、本体ケーシング取付部15とモータケーシング取付部34が密着した状態で連結している。
図5に示す様に、モータ部5と本体部6は、分離可能である。モータ部5と本体部6を分離すると、ウォームギア7(ウォームシャフト12、ウォームホイール31)の噛み合いが解かれる。
図5に示す様に、モータ部5と本体部6は、分離可能である。モータ部5と本体部6を分離すると、ウォームギア7(ウォームシャフト12、ウォームホイール31)の噛み合いが解かれる。
図6に示すように、本体ケーシング取付部15を-Z方向側から見ると、ウォームシャフト12のウォームホイール31に対する噛み合いの中心点Pを基準にして、開口13h及び開口13hを取り囲む取付面14は、それぞれ点対称の形状に形成される。取付面14の四隅に形成されたボルト挿通穴14aも、中心点Pを基準にして、点対称の位置に配置される。
また、図7に示すように、モータケーシング取付部34を+Z方向側から見ると、ウォームホイール31のウォームシャフト12に対する噛み合いの中心点Pを基準にして、開口32h及び開口32hを取り囲む取付面33は、それぞれ点対称の形状に形成される。
取付面33の四隅に形成されたねじ穴33aも、中心点Pを基準にして、点対称の位置に配置される。
取付面33の四隅に形成されたねじ穴33aも、中心点Pを基準にして、点対称の位置に配置される。
このため、リニアアクチュエータ1は、本体部6(直線運動機構部20)に対するモータ部5の取付姿勢として、中心点Pを基準とする2つの点対称の取付姿勢を有する。つまり、リニアアクチュエータ1をZ方向側から見ると、モータ部5が-Y方向に突出する第一取付姿勢(図1Aおよび図1B参照)と、モータ部5が+Y方向に突出する第二取付姿勢(図8参照)と、がある。
リニアアクチュエータ1の使用に際して、第一取付姿勢と第二取付姿勢のいずれか一方を選択することができる。例えば、リニアアクチュエータ1(直線運動機構部20)の-Y方向側に他の部材が近接配置されている場合には、第二取付姿勢を選択することにより、この他の部材とモータ部5との干渉を回避することができる。
リニアアクチュエータ1は、ウォームシャフト12を収容すると共にウォームシャフト12の一部を露出させるモータケーシング13と、ウォームホイール31を収容すると共にウォームホイール31の一部を露出させる本体ケーシング32と、を備える。したがって、モータケーシング13の本体ケーシング取付部15(取付面14)と本体ケーシング32のモータケーシング取付部34(取付面33)の間に、薄板形のシム(スペーサ)を挟み込むことにより、ウォームシャフト12とウォームホイール31の軸間距離を変更することができる。軸間距離を変更して、ウォームシャフト12とウォームホイール31を噛み合わせることにより、ウォームギア7の噛み合いを調整できるので、ウォームギア7の騒音が抑えられる。
また、リニアアクチュエータ1は、本体部6(直線運動機構部20)に対するモータ部5の取付姿勢を任意に設定することができる。リニアアクチュエータ1に近接する他の部材とモータ部5との干渉を回避することができる。
リニアアクチュエータ1では、ジョイント付蓋体44が本体ケーシング32に対して、X方向周りの複数の位置(姿勢)で固定可能である。被駆動部材に対するリニアアクチュエータ1のX方向周りの取付姿勢を任意に設定することができる。リニアアクチュエータ1に近接する他の部材とモータ部5との干渉を回避することができる。
また、リニアアクチュエータ1は、ねじ軸21を支持するアンギュラ玉軸受41と本体ケーシング32の間に、ウォームホイール31よりも大径のベアリングホルダ42が配置される。本体ケーシング32の-X方向の端面に形成された開口32kを、ジョイント付蓋体44で閉塞して、ベアリングホルダ42を固定する。本体ケーシング32とジョイント付蓋体44は、X方向において連結される。リニアアクチュエータ1は、従来のリニアアクチュエータにおける本体ケーシングの様に、X方向に直交する方向において二分割される構造を採用していない。
このため、本体ケーシング32は、リニアアクチュエータ1に作用するX方向の力に対して、従来よりも高い強度を有する。したがって、回転モータ11を高出力・高負荷能力化したとしても本体ケーシング32に損傷が発生しづらいので、リニアアクチュエータ1の高出力・高負荷能力を実現できる。
このため、本体ケーシング32は、リニアアクチュエータ1に作用するX方向の力に対して、従来よりも高い強度を有する。したがって、回転モータ11を高出力・高負荷能力化したとしても本体ケーシング32に損傷が発生しづらいので、リニアアクチュエータ1の高出力・高負荷能力を実現できる。
上述した実施の形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
本体ケーシング32の+Z方向の端面に、モータケーシング取付部34を形成する場合について説明したが、これに限らない。モータケーシング取付部34は、本体ケーシング32の-Z方向の端面や、+Y方向の端面、-Y方向の端面に形成してもよい。本体ケーシング32に、モータケーシング取付部34を複数形成してもよい。
本体ケーシング取付部15(取付面14)とモータケーシング取付部34(取付面33)の間に、パッキンを配置してもよい。
ナックルジョイント24,45に代えて、鉤形のフック等を用いてもよい。
直線運動機構部20は、ロッドを伸縮させるものに限らず、任意の機構を用いることができる。駆動ギアと受動ギアは、ウォームギア(ウォームシャフト、ウォームホイール)に限らず、任意のギア(ギア列)を用いることができる。ウォームギアがセルフロック機構を有しない場合であってもよい。
ジョイント付蓋体44は、円板形部材と円柱形部材(ナックルジョイント45)が一体的に形成される場合に限らず、円板形部材と円柱形部材を別個に形成して接続する場合であってもよい。
上記したリニアアクチュエータによれば、駆動ギアと受動ギアの軸間距離を容易に変更できる。また、直線運動機構部と回転モータの取付姿勢を任意に設定することや、高出力化・高負荷能力化を実現することができる。
1 リニアアクチュエータ
5 モータ部
6 本体部
11 回転モータ
12 ウォームシャフト(駆動ギア)
13 モータケーシング
13h 開口(第一開口部)
14 取付面(第一取付面)
20 直線運動機構部
21 ねじ軸
22 ナット
23 ロッド
24 ナックルジョイント
31 ウォームホイール(受動ギア)
32 本体ケーシング
32h 開口(第二開口部)
32k 開口(第三開口部)
33 取付面(第二取付面)
41 アンギュラ玉軸受(軸受)
42 ベアリングホルダ
44 ジョイント付蓋体(継手付蓋体)
45 ナックルジョイント(継手)
5 モータ部
6 本体部
11 回転モータ
12 ウォームシャフト(駆動ギア)
13 モータケーシング
13h 開口(第一開口部)
14 取付面(第一取付面)
20 直線運動機構部
21 ねじ軸
22 ナット
23 ロッド
24 ナックルジョイント
31 ウォームホイール(受動ギア)
32 本体ケーシング
32h 開口(第二開口部)
32k 開口(第三開口部)
33 取付面(第二取付面)
41 アンギュラ玉軸受(軸受)
42 ベアリングホルダ
44 ジョイント付蓋体(継手付蓋体)
45 ナックルジョイント(継手)
Claims (6)
- 回転モータと、
前記回転モータに連結された駆動ギアと、
前記駆動ギアに噛み合う受動ギアと、
前記受動ギアに連結された直線運動機構部と、
前記駆動ギアを収容すると共に前記駆動ギアの一部または全部を露出させる第一開口部を有するモータケーシングと、
前記受動ギアを収容すると共に前記受動ギアの一部または全部を露出させる第二開口部を有する本体ケーシングと、を備え、
前記第一開口部と前記第二開口部を対向させて前記モータケーシングと前記本体ケーシングを接続することにより前記駆動ギアと前記受動ギアを噛み合わせるリニアアクチュエータ。 - 前記モータケーシングは、前記本体ケーシングに対する複数の取り付け姿勢を有する請求項1に記載のリニアアクチュエータ。
- 前記モータケーシングは、前記駆動ギアを中心にして点対称に形成された第一取付面を有し、
前記本体ケーシングは、前記受動ギアを中心にして点対称に形成された第二取付面を有する請求項1又は2に記載のリニアアクチュエータ。 - 前記直線運動機構部は、
前記受動ギアに連結されたねじ軸と、
前記ねじ軸に螺合するナットと、
前記ナットに連結されたロッドと、を備え、
前記駆動ギアは、ウォームシャフトであり、
前記受動ギアは、前記ねじ軸に固定されたウォームホイールである請求項1から3のうちいずれか一項に記載のリニアアクチュエータ。 - 前記ねじ軸において前記ウォームホイールよりも端部側に固定された軸受と、
前記軸受の外輪に嵌合すると共に前記ウォームホイールよりも大径のベアリングホルダと、
前記本体ケーシングにおいて前記ベアリングホルダを挿入するために形成された第三開口部を閉塞すると共に、前記ロッドの端部に設けられた継手と対になる継手が設けられた継手付蓋体と、を備える請求項4に記載のリニアアクチュエータ。 - 前記継手付蓋体は、前記直線運動機構部の軸方向周りにおいて、前記本体ケーシングに対する複数の取り付け姿勢を有する請求項5に記載のリニアアクチュエータ。
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