WO2016009750A1 - 電動アクチュエータ - Google Patents

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WO2016009750A1
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WO
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electric actuator
nut
screw shaft
thread
sliding screw
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PCT/JP2015/066692
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中山徹
杉山亨
増井隆一
奥平宏行
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Smc株式会社
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    • F16H2025/249—Special materials or coatings for screws or nuts

Definitions

  • the present invention relates to an electric actuator in which a nut screwed to the sliding screw shaft is displaced along the axial direction of the sliding screw shaft by rotating the sliding screw shaft under the action of a motor.
  • the electric actuator includes a feed screw shaft that rotates under the action of a motor and a nut that is screwed onto the feed screw shaft.
  • a feed screw shaft As the feed screw shaft, a ball screw shaft or a slide screw shaft is generally used. From the viewpoint of wear resistance, the ball screw shaft is made of hardened steel, the slide screw shaft is made of iron and plated with nickel or hard chrome, and the nut screwed onto the slide screw shaft is made of copper or resin. It is configured.
  • a rod-like seal is formed by forming a diamond-like carbon (DLC) film on a rod seal member.
  • DLC diamond-like carbon
  • the inventors of this application perform a stress analysis of the sliding screw shaft and the nut during driving of the electric actuator, and from the start end (end) in the axial direction of the screw thread of the nut to the third turn. It was found that the stress was concentrated on the part located in the range. Further, by forming a diamond-like carbon film on at least one of the portion of the nut thread located in the range from the starting end to the third turn and the thread of the feed screw shaft, the nut and the sliding screw shaft It was found that the sliding noise can be suppressed (becomes almost silent).
  • the present invention has been made in consideration of such problems, and can improve the wear resistance and durability of the sliding screw shaft and the nut, and can reduce the weight, size, and noise.
  • An object is to provide an electric actuator.
  • the electric actuator according to the present invention is an electric actuator in which a nut screwed to the sliding screw shaft is displaced along an axial direction of the sliding screw shaft by rotating the sliding screw shaft under the action of a motor,
  • the sliding screw shaft is made of a light metal or a light metal alloy, and at least one of a portion located in a range from the axial start of the nut thread to at least the third turn and a thread of the sliding screw shaft A diamond-like carbon film is formed.
  • the sliding screw shaft is made of a light metal or a light metal alloy, the load (inertial force) of the motor can be reduced.
  • a motor can be comprised compactly.
  • the maximum load mass of the electric actuator can be increased without increasing the size of the motor (higher output).
  • the slide screw shaft is used instead of the ball screw shaft, the nut can be reduced in size.
  • the diamond-like carbon film is formed on at least one of the portion of the nut thread located in the range from the axial start to at least the third turn and the thread of the sliding screw shaft, the sliding screw shaft.
  • the diamond-like carbon film is formed on a portion of the nut thread located in a range from the start and end in the axial direction to at least the third turn. According to such a configuration, wear of the sliding screw shaft and the nut can be further reduced.
  • the thickness of the diamond-like carbon film at the first start end portion located in the first turn from the start end in the thread of the nut is the thickness of the second start end portion located in the second turn from the start end.
  • the thickness is preferably larger than the thickness of the diamond-like carbon film.
  • the thickness of the diamond-like carbon film at the first end portion located in the first turn from the end in the thread of the nut is the thickness of the second end portion located in the second turn from the end.
  • the thickness is preferably larger than the thickness of the diamond-like carbon film.
  • the diamond-like carbon film is formed in a portion of the nut thread located in a range from the start end to the end. According to such a configuration, the efficiency of the screw can be further improved and the sliding noise between the sliding screw shaft and the nut can be further suppressed.
  • the thickness of the diamond-like carbon film in a portion located in the range from the start end and the end to the third turn in the screw thread of the nut is a range from the start and the end to the fourth and subsequent turns. It is preferable that it is more than the thickness of the said diamond-like carbon film
  • the diamond-like carbon film may not be formed on at least a part of the intermediate portion located in the range from the start and end of the nut thread to the fourth and subsequent rounds.
  • the diamond-like carbon film is formed on both the portion of the screw thread of the nut located in the range from the starting end to at least the third turn and the screw thread of the sliding screw shaft. Is preferred. According to such a configuration, the wear resistance of the sliding screw shaft and the nut can be further improved.
  • the sliding screw shaft is made of aluminum or an aluminum alloy
  • an alumite film is formed on the thread of the sliding screw shaft, and at least the third turn from the starting end of the screw thread of the nut
  • the diamond-like carbon film may be formed at a site located in the range of.
  • the nut is preferably made of a light metal or a light metal alloy. According to such a configuration, since the load on the motor can be further reduced, the electric actuator can be further reduced in weight and size.
  • the diamond-like carbon film is formed on the thread of the sliding screw shaft
  • the nut is made of aluminum or an aluminum alloy
  • the anodized film is formed on the thread of the nut. It may be.
  • the diamond-like carbon film is formed on the thread of the sliding screw shaft, the nut is made of iron or an iron alloy, and the chromium film or the nickel film is formed on the thread of the nut. May be formed.
  • the diamond-like carbon film preferably has a thickness of 0.1 ⁇ m or more and 6.0 ⁇ m or less. According to such a configuration, since the thickness of the diamond-like carbon film is 0.1 ⁇ m or more, early peeling of the diamond-like carbon film due to wear can be suitably suppressed. Further, since the thickness of the diamond-like carbon film is 6.0 ⁇ m or less, the diamond-like carbon film can be reliably formed.
  • the sliding screw shaft is formed with a clearance space in which the tip portion is disposed in a state where the tip portion of the screw thread of the nut and the sliding screw shaft are not in contact with each other.
  • the screw thread (DLC film) of the sliding screw shaft is damaged by the burr. Can be prevented.
  • the escape space may be formed so as to be able to store a lubricant. According to such a configuration, since the lubricant can be efficiently supplied between the slide screw shaft and the nut, the wear resistance and durability of the slide screw shaft and the nut can be further improved and the electric motor can be electrically operated. It is possible to further reduce the noise of the actuator.
  • the diamond-like carbon film is formed on at least one of the portion of the screw thread of the nut located in the range from the axial start to at least the third turn and the screw thread of the sliding screw shaft.
  • the wear resistance and durability of the sliding screw shaft and nut can be effectively improved, and at the same time, weight reduction, size reduction, and noise reduction can be achieved.
  • FIG. 1 is a perspective view of the electric actuator according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the electric actuator of FIG.
  • FIG. 3 is a partially omitted vertical sectional view of the electric actuator of FIG.
  • FIG. 4 is a partially enlarged view of the electric actuator of FIG.
  • FIG. 5 is an enlarged longitudinal sectional view of the nut shown in FIG.
  • FIG. 6A is an enlarged longitudinal sectional view of a nut according to a first modification
  • FIG. 6B is an enlarged longitudinal sectional view of a nut according to a second modification.
  • FIG. 7 is a perspective view of the electric actuator according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view of the electric actuator of FIG. FIG.
  • FIG. 9 is a partially omitted longitudinal sectional view of the electric actuator of FIG.
  • FIG. 10 is a partially enlarged sectional view of the electric actuator of FIG.
  • FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view of the sliding screw shaft and nut of FIG. 12 is a partially enlarged cross-sectional view of FIG.
  • an electric actuator 10 As shown in FIGS. 1 to 3, an electric actuator 10 according to a first embodiment of the present invention includes a motor 12 as a rotational drive source, a rod cover 16 provided on the motor 12 via a housing 14, a motor 12 12 includes a sliding screw shaft (feed screw shaft) 18 that transmits twelve rotational driving forces, and a displacement portion 20 that is displaced as the sliding screw shaft 18 rotates.
  • the right side (motor 12 side) of the sliding screw shaft 18 is referred to as a “base end” side
  • the left side (socket 56 side) of the sliding screw shaft 18 is referred to as a “tip” side.
  • the motor 12 may be constituted by a servo motor such as a brushed DC motor, a brushless DC motor, or a stepping motor.
  • the housing 14 has an annular shape, and is externally fitted to a motor adapter 22 that constitutes the motor 12.
  • the rod cover 16 includes a long outer cylinder 24 that is externally fitted to the housing 14, and an end block 26 that is provided at the tip of the outer cylinder 24.
  • the outer cylinder 24 is a tube member configured in a cylindrical shape, and a rod 54 (to be described later) constituting the displacement portion 20 is disposed therein.
  • the end block 26 has a quadrangular shape when viewed from the front, and an insertion hole 30 through which the rod 54 is inserted is formed at the center thereof.
  • the sliding screw shaft 18 is connected to the motor shaft via the coupling 32.
  • the coupling 32 may be omitted by sharing the sliding screw shaft 18 as a motor shaft.
  • a bearing 34 is provided at the base end of the slide screw shaft 18.
  • a rolling bearing is used as the bearing 34, but a sliding bearing may be used.
  • the sliding screw shaft 18 is made of a light metal such as aluminum or a light metal alloy such as an aluminum alloy.
  • the light metal means a metal having a specific gravity of 4 or less.
  • the load on the motor 12 is reduced as compared with the case where the slide screw shaft 18 is made of a heavy metal such as iron (a metal having a specific gravity greater than 4).
  • the electric actuator 10 can be reduced in weight.
  • a diamond-like carbon film (hereinafter referred to as DLC film 50) is formed on all of the threads 48 of the sliding screw shaft 18 (see FIG. 4).
  • the DLC film 50 is an amorphous hard film made of an allotrope of hydrocarbon or carbon, and has excellent lubricity, wear resistance, seizure resistance, etc., and is a CVD (Chemical Vapor Deposition) method. Alternatively, it can be formed by a PVD (Physical Vapor Deposition) method or the like. Further, an intermediate layer may be formed between the base material and the DLC film 50 in order to improve the adhesion between the DLC film 50 and the base material (thread 48 of the sliding screw shaft 18). An intermediate
  • middle layer can be comprised with the composite layer of a base material and DLC, for example.
  • the composition ratio of the metal increases as it approaches the base material, while the composition ratio of DLC decreases, and the composition ratio of the metal decreases as it moves away from the base material, while the composition ratio of DLC decreases. growing.
  • the thickness of the DLC film 50 is preferably set to 0.1 ⁇ m to 6.0 ⁇ m, more preferably 0.3 ⁇ m to 4.0 ⁇ m, and more preferably 0.5 ⁇ m to 3.5 ⁇ m. If the thickness of the DLC film 50 is smaller than 0.1 ⁇ m, there is a concern about early peeling of the DLC film 50 due to wear. If the thickness of the DLC film 50 is larger than 6.0 ⁇ m, the film formation is not easy and the cost increases. This is because the DLC film 50 is easily peeled off. The thickness of the DLC film 50 is preferably larger than the surface roughness Rz (surface irregularity interval) of the counterpart material (a DLC film 60 described later). The same applies to the DLC film 60.
  • Rz surface irregularity interval
  • the displacement portion 20 is configured to close a nut 52 that is screwed to the slide screw shaft 18, a cylindrical rod 54 that is fixed to the nut 52 and that passes through the insertion hole 30 of the end block 26, and an opening at the tip of the rod 54. And a socket 56 attached to the.
  • the nut 52 is made of a light metal such as aluminum or a light metal alloy such as an aluminum alloy. Thereby, the load of the motor 12 can be further reduced and the electric actuator 10 can be reduced in weight.
  • a DLC film 60 is formed on all the threads 58 of the nut 52 (see FIG. 5). Since the configuration and formation method of the DLC film 60 are the same as those of the DLC film 50 formed on the thread 48 of the sliding screw shaft 18, the detailed description thereof will be omitted.
  • start end the right end (end on the motor 12 side) in FIG. 5 of the screw thread 58 of the nut 52 is referred to as “start end”, and the left end (end on the socket 56 side) in FIG.
  • start end the right end (end on the motor 12 side) in FIG. 5 of the screw thread 58 of the nut 52
  • left end end on the socket 56 side
  • the thickness of the DLC film 60 in the portion (first start end portion 58a) located in the first turn from the axial start of the screw thread 58 of the nut 52 (the screw thread 58 of the complete screw portion) is the second turn from the start end. It is larger than the thickness of the DLC film 60 of the site
  • the thickness of the DLC film 60 in the portion located in the first turn from the end in the axial direction in the screw thread 58 of the nut 52 is the portion located in the second turn from the end (second end portion 58e). ) Greater than the thickness of the DLC film 60. Further, the thickness of the DLC film 60 at the second end portion 58e is larger than the thickness of the DLC film 60 at a portion (third end portion 58f) located in the third turn from the end.
  • the thickness of the DLC film 60 at the third start end part 58c and the thickness of the DLC film 60 at the third end part 58f are parts located after the fourth turn from both ends of the thread 58 of the nut 52 (the third start end part 58c and The thickness is equal to or greater than the thickness of the DLC film 60 at the intermediate portion 58g) located between the third terminal portion 58f.
  • the thickness of the DLC film 60 at the first start end part 58a and the first end part 58d is set to 0.9 ⁇ m
  • the thickness of the DLC film 60 at the second start end part 58b and the second end part 58e is 0.
  • the thickness of the DLC film 60 in the third start end portion 58c, the third end portion 58f, and the intermediate portion 58g is set to 0.5 ⁇ m.
  • the thickness of the DLC film 60 formed on the thread 58 of the nut 52 can be arbitrarily set.
  • the electric actuator 10 is basically configured as described above, and the operation and effects thereof will be described next. As shown in FIGS. 1 and 3, the state where the rod 54 is housed in the outer cylinder 24 will be described as an initial position.
  • the sliding screw shaft 18 is made of a light metal or a light metal alloy, the load (inertial force) of the motor 12 can be reduced.
  • the motor 12 can be comprised compactly. In other words, the maximum transportable mass of the electric actuator 10 can be increased without increasing the size of the motor 12 (higher output).
  • the nut 52 can be reduced in size. Further, since the DLC film 60 is formed in the portion located in the range from the start end to the end of the screw thread 58 of the nut 52 and the DLC film 50 is formed on the screw thread 48 of the slide screw shaft 18, the slide screw shaft 18. Further, the wear of the nut 52 can be reduced to improve the efficiency of the screw (the ratio of the screw output to the screw input), and the sliding noise between the sliding screw shaft 18 and the nut 52 can be suppressed. Therefore, the wear resistance and durability of the sliding screw shaft 18 and the nut 52 can be improved, and the electric actuator 10 can be reduced in weight, size, and noise.
  • the thickness of the DLC film 60 at the first start end portion 58a in the thread 58 of the nut 52 is larger than the thickness of the DLC film 60 at the second start end portion 58b, and the thickness of the DLC film 60 at the first end portion 58d. Is made larger than the thickness of the DLC film 60 at the second end portion 58e. That is, since the thickness of the DLC film 60 at the first start end portion 58a and the first end end portion 58d where stress tends to concentrate when the electric actuator 10 is driven is relatively large, the durability of the slide screw shaft 18 and the nut 52 is improved. Can be improved.
  • the thickness of the DLC film 60 in the first to third start end portions 58a to 58c and the first to third end portions 58d to 58f is equal to or greater than the thickness of the DLC film 60 in the intermediate portion 58g, the sliding screw shaft 18 and the nut The durability of 52 can be improved efficiently.
  • the nut 52 is made of light metal or light metal alloy, the load on the motor 12 can be further reduced. As a result, the electric actuator 10 can be further reduced in weight and size.
  • the thickness of the DLC films 50 and 60 is 0.1 ⁇ m or more, early peeling of the DLC films 50 and 60 due to wear can be suitably suppressed. Furthermore, since the thickness of the DLC films 50 and 60 is 6.0 ⁇ m or less, the DLC films 50 and 60 can be reliably formed.
  • the electric actuator 10 is not limited to the configuration described above.
  • the sliding screw shaft 18 is made of a light metal or a light metal alloy, and the portion of the screw thread 58 of the nut 52 that is located in the range from the starting end in the axial direction to at least the third turn and the screw thread of the sliding screw shaft 18. It is sufficient that the DLC films 50 and 60 are formed on at least one of the 48. That is, in this embodiment, for example, a combination of the sliding screw shaft 18 and the nut 52 shown in Table 1 can be adopted.
  • the DLC film 60 is formed on the screw thread 58 of the nut 52, for example, as shown in FIG. 6A, the DLC film 60 is not formed on at least a part (all in FIG. 6A) of the intermediate portion 58g.
  • the DLC film 60 may be formed on the third start end portions 58a to 58c and the first to third end portions 58d to 58f.
  • the DLC film 60 is not formed on the first to third end portions 58d to 58f and the intermediate portion 58g, and the DLC film 60 is formed on the first to third start end portions 58a to 58c. May be.
  • the manufacturing cost of the electric actuator 10 can be further reduced.
  • an electric actuator 10A according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Note that in the electric actuator 10A according to the second embodiment, the same components as those of the electric actuator 10 according to the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the electric actuator 10A includes a motor 12 as a rotational drive source, a base portion 100 provided to the motor 12 via a housing 14, A sliding screw shaft (feed screw shaft) 102 that transmits a rotational driving force and a displacement portion 104 that is displaced in accordance with the rotation of the sliding screw shaft 102 are provided.
  • the base portion 100 includes a base portion main body 106 having a U-shaped cross section extending in the axial direction of the sliding screw shaft 102, and a first end plate provided at the base end (end portion on the motor 12 side) of the base portion main body 106. 108 and a second end plate 110 provided at the tip of the base portion main body 106 (the end opposite to the motor 12). Each of the first end plate 108 and the second end plate 110 is fixed to the base body 106 by a plurality of fixing screws 112.
  • a space S in which the displacement portion 104 is disposed by the base portion main body 106, the first end plate 108, and the second end plate 110 is formed.
  • the base body 106 is formed with an opening 114 that communicates with the space S over its entire length.
  • the opening 114 is covered with a plate-like cover portion 116. Thereby, it is possible to prevent dust from entering the space S from the outside of the base portion 100 through the opening 114.
  • the cover part 116 is fixed to the first end plate 108 and the second end plate 110 by fixing screws 118.
  • the first end plate 108 has an insertion hole 120 into which the housing 14 is fitted and the sliding screw shaft 102 is inserted.
  • the second end plate 110 is formed with an oil supply hole 122 for supplying grease to the sliding screw shaft 102 and a grease reservoir 152 to be described later.
  • the sliding screw shaft 102 is pivotally supported by a rolling bearing 124 provided at the housing 14 at a base end portion thereof, and supported by a sliding bearing 126 provided at the second end plate 110 at a distal end portion thereof.
  • the sliding screw shaft 102 is made of a light metal such as aluminum or a light metal alloy such as an aluminum alloy, and a DLC film 130 is formed on all the threads 128 of the sliding screw shaft 102.
  • the DLC film 130 can be formed in the same manner as the DLC film 50 described above (see FIG. 11).
  • the displacement portion 104 extends from the displacement portion main body 132 so as to be inserted into a block-shaped (cuboid) displacement portion main body 132 disposed in the space S of the base portion 100 and the opening 114 of the base portion 100.
  • a plurality of guide pins 140 that extend in the axial direction of the sliding screw shaft 102 and slide on the inner surface of the base portion main body 106 are provided on both side surfaces of the displacement portion main body 132. These guide pins 140 are slidably screwed with respect to the displacement portion main body 132 by a first stopper 142 fixed to the base end surface of the displacement portion main body 132 and a second stopper 144 fixed to the distal end surface of the displacement portion main body 132. Positioned in the axial direction of 102. A communication hole 146 is formed in the second stopper 144 at a position facing the oil supply hole 122 of the second end plate 110.
  • a circular nut arrangement hole 148 in which the nut 138 is arranged is formed in the displacement part main body 132.
  • An annular cap 150 is provided on the nut stopper hole 148 closer to the first stopper 142 than the nut 138.
  • the cap 150 is fixed to a wall surface constituting the nut arrangement hole 148, and the sliding screw shaft 102 is inserted into the inner hole of the cap 150. That is, a grease reservoir 152 is formed between the nut 138 and the cap 150 for guiding the grease between the nut 138 and the sliding screw shaft 102.
  • the displacement portion main body 132 communicates with a through hole 154 extending over the entire length thereof and communicating with the communication hole 146 of the second stopper 144, the through hole 154 and the grease reservoir 152.
  • Introducing holes 156 are formed.
  • the through hole 154 is provided with a packing (closing member) 158 provided to close the opening on the first stopper 142 side. This packing 158 can suppress the leakage of grease from between the displacement portion main body 132 and the first stopper 142.
  • the table 136 is formed wider than the displacement part main body 132. An insertion hole 160 through which the cover portion 116 is inserted is formed in the table 136. Thereby, when the displacement part 104 displaces with respect to the base part 100, the displacement part 104 and the cover part 116 do not interfere.
  • the table 136 is formed with a plurality of mounting holes 162 for mounting a workpiece or the like (not shown).
  • the nut 138 is formed in a cylindrical shape and is displaced in the axial direction with the rotation of the sliding screw shaft 102.
  • the nut 138 is fixed to the displacement portion main body 132 by a pin 164 and a set screw 166 in a state where the nut 138 is disposed in the nut disposition hole 148.
  • the nut 138 is made of a light metal such as aluminum or a light metal alloy such as an aluminum alloy.
  • a DLC film 170 is formed on all the threads 168 of the nut 138.
  • the DLC film 170 is formed in the same manner as the DLC film 60 described above.
  • the thickness of the DLC film 170 of the first starting end portion 168a in the thread 168 of the nut 138 is larger than the thickness of the DLC film 170 of the second starting end portion 168b in the thread 168 of the nut 138. Further, the thickness of the DLC film 170 at the second start end part 168 b is larger than the thickness of the DLC film 170 at the third start end part 168 c in the thread 168 of the nut 138.
  • the thickness of the DLC film 170 of the first end portion 168d in the thread 168 of the nut 138 is larger than the thickness of the DLC film 170 of the second end portion 168e in the thread 168 of the nut 138.
  • the thickness of the DLC film 170 at the second end portion 168 e is larger than the thickness of the DLC film 170 at the third end portion 168 f in the thread 168 of the nut 138.
  • the thickness of the DLC film 170 at the third start end part 168c and the thickness of the DLC film 170 at the third end part 168f are equal to or greater than the thickness of the DLC film 170 at the intermediate part 168g in the thread 168 of the nut 138.
  • the thread 168 of the nut 138 is formed so that the cross-sectional shape along the axial direction of the sliding screw shaft 102 on the top surface thereof is flat.
  • burrs due to cutting are likely to occur at the tip corner portion 171 of the thread 168 of the nut 138.
  • Such burrs can be removed by shot blasting, chemical polishing, or the like, but it is not easy to visually confirm the removal of burrs. Therefore, if burrs remain at the tip corners 171 of the thread 168 of the nut 138, the burrs may damage the DLC film 130 of the thread 128 of the sliding screw shaft 102.
  • a tip corner portion (tip portion) 171 of the thread 168 of the nut 138 is provided at the bottom of the sliding screw shaft 102.
  • a clearance space 172 to be disposed is formed.
  • the wall surfaces constituting the escape space 172 are on both sides of the curved surface 174 having a semicircular cross-sectional shape along the axial direction of the sliding screw shaft 102 and the curved surface 174 in the axial direction of the sliding screw shaft 102.
  • a pair of continuous flat surfaces 176 are provided.
  • the pair of flat surfaces 176 extends to the bottom of the valley somewhat from the top of the thread 168 of the nut 138 in an inclined state so as to spread from each other in a direction away from the curved surface 174.
  • An angle (acute angle) ⁇ 1 formed by a straight line perpendicular to the axis of the sliding screw shaft 102 and each plane 176 is smaller than the flank angle ⁇ 2 of the nut 138.
  • the DLC film 130 of the thread 128 of the sliding screw shaft 102 may be damaged by the burr. Is prevented. If the DLC film 130 is not formed on the thread 128 of the sliding screw shaft 102, damage to the thread 128 of the sliding screw shaft 102 can be prevented.
  • Such a relief space 172 also functions as a grease holding space for holding the grease guided from the grease reservoir 152. That is, the escape space 172 is formed so as to store grease (lubricant). As a result, grease can be efficiently supplied between the sliding screw shaft 102 and the nut 138, so that the wear resistance and durability of the sliding screw shaft 102 and the nut 138 can be further improved and the electric actuator 10A. Further noise reduction can be achieved.
  • the grease when the amount of grease in the grease reservoir 152 decreases, the grease can be easily supplied to the grease reservoir 152. That is, when supplying the grease, the displacement portion 104 is moved to the tip side with respect to the sliding screw shaft 102.
  • the second stopper 144 contacts the second end plate 110, and the oil supply hole 122 of the second end plate 110 and the communication hole 146 of the second stopper 144 communicate with each other.
  • the oil supply hole 122 communicates with the grease reservoir 152 through the communication hole 146, the through hole 154, and the introduction hole 156.
  • leakage of grease from between the displacement portion main body 132 and the first stopper 142 is suppressed by the action of the packing 158.
  • grease is injected from the oil supply hole 122 and supplied to the grease reservoir 152.
  • the grease supplied to the grease reservoir 152 is guided between the nut 138 and the sliding screw shaft 102 by displacing the displacement portion 104 toward the base end side with respect to the sliding screw shaft 102.
  • the electric actuator 10A according to the present embodiment has the same effects as the electric actuator 10 according to the first embodiment described above.
  • the electric actuator 10A according to the present embodiment is not limited to the configuration described above. In the present embodiment, for example, a combination of the sliding screw shaft 102 and the nut 13 shown in Table 1 described above can be employed. Further, when the DLC film 170 is formed on the thread 168 of the nut 138, the DLC film 170 is not formed on at least a part of the intermediate part 168g, and the first to third start end parts 168a to 168c and the first to third end points are formed. The DLC film 170 may be formed on the portions 168d to 168f.
  • the DLC film 170 may be formed on the first to third start end portions 168a to 168c without forming the DLC film 170 on the first to third end portions 168d to 168f and the intermediate portion 168g. In this case, it is possible to further reduce the manufacturing cost of the electric actuator 10A.
  • the electric actuator according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.

Abstract

　電動アクチュエータ（１０）は、モータ（１２）の作用下にすべりねじ軸（１８）に螺合したナット（５２）が軸線方向に沿って変位するものであって、すべりねじ軸（１８）は、軽金属又は軽金属合金で構成されている。ナット（５２）のねじ山（５８）における軸線方向の始端から少なくとも３周目までに位置する部位及びすべりねじ軸（１８）のねじ山（４８）の少なくともいずれか一方には、ダイヤモンドライクカーボン皮膜（５０、６０）が形成されている。

Description

電動アクチュエータ
　本発明は、モータの作用下にすべりねじ軸を回転させることにより前記すべりねじ軸に螺合したナットが当該すべりねじ軸の軸線方向に沿って変位する電動アクチュエータに関する。
　電動アクチュエータは、モータの作用下に回転する送りねじ軸と、送りねじ軸に螺合するナットとを備えている。この送りねじ軸としては、一般的に、ボールねじ軸又はすべりねじ軸が用いられる。耐摩耗性の観点より、ボールねじ軸は焼き入れ鋼で構成され、すべりねじ軸は鉄で構成されると共にニッケル又は硬質クロムでメッキされ、すべりねじ軸に螺合するナットは銅又は樹脂等で構成されている。
　例えば、特開２０１４－４７８８４号公報には、ボールねじ軸を備えた電動アクチュエータにおいて、ロッド用シール部材にダイヤモンドライクカーボン（DLC：Diamond-Like Carbon）皮膜を形成することにより、ロッドとロッド用シール部材との摩擦係数を減少させて滑らかな動作を行うと共に耐摩耗性を向上させる技術的思想が提案されている。
　ところで、特開２０１４－４７８８４号公報に記載のボールねじ軸を用いた場合、ボールねじ軸に螺合するナットが比較的大きくなり電動アクチュエータが大型化する上、鋼球の循環により作動音が大きくなるという問題がある。一方、すべりねじ軸を用いた場合、すべりねじ軸に螺合するナット及び作動音を比較的小さくすることが可能であるが、ボールねじ軸よりも摩耗し易いという問題がある。また、電動アクチュエータの軽量化及び小型化を目的として、すべりねじ軸及びナットをアルミニウム等の軽金属又はアルミニウム合金等の軽金属合金で構成してモータの負荷（慣性力）を低減することも考えられるが、この場合、すべりねじ軸及びナットがさらに摩耗し易くなるという不都合がある。さらに、病院等で用いられる電動アクチュエータでは、さらなる静音化が希求されている。
　このような問題を鑑みて、この出願の発明者等は、電動アクチュエータの駆動時におけるすべりねじ軸及びナットの応力解析を行い、ナットのねじ山における軸線方向の始端（終端）から３周目までの範囲に位置する部位に応力が集中することを突き止めた。また、ナットのねじ山における前記始端から３周目までの範囲に位置する部位及び送りねじ軸のねじ山の少なくともいずれか一方にダイヤモンドライクカーボン皮膜を形成することにより、ナットとすべりねじ軸との摺動音が抑えられる（無音に近い状態になる）ことを見出した。
　本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、すべりねじ軸及びナットの耐摩耗性及び耐久性を向上させることができると共に軽量化、小型化及び静音化を図ることができる電動アクチュエータを提供することを目的とする。
　本発明に係る電動アクチュエータは、モータの作用下にすべりねじ軸を回転させることにより前記すべりねじ軸に螺合したナットが当該すべりねじ軸の軸線方向に沿って変位する電動アクチュエータであって、前記すべりねじ軸は、軽金属又は軽金属合金で構成され、前記ナットのねじ山における軸線方向の始端から少なくとも３周目までの範囲に位置する部位及び前記すべりねじ軸のねじ山の少なくともいずれか一方には、ダイヤモンドライクカーボン皮膜が形成されていることを特徴とする。
　本発明に係る電動アクチュエータによれば、すべりねじ軸を軽金属又は軽金属合金で構成しているので、モータの負荷（慣性力）を低減することができる。これにより、モータをコンパクトに構成することができる。換言すれば、モータを大型化（高出力化）することなく電動アクチュエータの最大可搬質量を増大させることができる。また、ボールねじ軸ではなくすべりねじ軸を用いているので、ナットを小型化することができる。さらに、ナットのねじ山における軸線方向の始端から少なくとも３周目までの範囲に位置する部位及びすべりねじ軸のねじ山の少なくともいずれか一方にダイヤモンドライクカーボン皮膜を形成しているので、すべりねじ軸及びナットの摩耗を低減させてねじの効率を向上させることができると共にすべりねじ軸とナットとの摺動音を抑えることができる。従って、すべりねじ軸及びナットの耐摩耗性及び耐久性を向上させることができると共に電動アクチュエータの軽量化、小型化及び静音化を図ることができる。
　上記の電動アクチュエータにおいて、前記ナットのねじ山における軸線方向の始端及び終端から少なくとも３周目までの範囲に位置する部位には、前記ダイヤモンドライクカーボン皮膜が形成されているのが好ましい。このような構成によれば、すべりねじ軸及びナットの摩耗をさらに低減することができる。
　上記の電動アクチュエータにおいて、前記ナットのねじ山における前記始端から１周目に位置する第１始端部位の前記ダイヤモンドライクカーボン皮膜の厚みは、当該始端から２周目に位置する第２始端部位の前記ダイヤモンドライクカーボン皮膜の厚みよりも大きいことが好ましい。
　このような構成によれば、電動アクチュエータの駆動時に応力が集中し易いナットの第１始端部位のダイヤモンドライクカーボン皮膜の厚みを比較的大きくしているので、すべりねじ軸及びナットの耐久性を向上させることができる。
　上記の電動アクチュエータにおいて、前記ナットのねじ山における前記終端から１周目に位置する第１終端部位の前記ダイヤモンドライクカーボン皮膜の厚みは、当該終端から２周目に位置する第２終端部位の前記ダイヤモンドライクカーボン皮膜の厚みよりも大きいことが好ましい。
　このような構成によれば、電動アクチュエータの駆動時に応力が集中し易いナットの第１終端部位のダイヤモンドライクカーボン皮膜の厚みを比較的大きくしているので、すべりねじ軸及びナットの耐久性を一層向上させることができる。
　上記の電動アクチュエータにおいて、前記ナットのねじ山における前記始端から前記終端までの範囲に位置する部位には、前記ダイヤモンドライクカーボン皮膜が形成されていることが好ましい。このような構成によれば、ねじの効率をより向上させることができると共にすべりねじ軸とナットとの摺動音を一層抑えることができる。
　上記の電動アクチュエータにおいて、前記ナットのねじ山における前記始端及び前記終端から３周目までの範囲に位置する部位の前記ダイヤモンドライクカーボン皮膜の厚みは、当該始端及び当該終端から４周目以降の範囲に位置する中間部位の前記ダイヤモンドライクカーボン皮膜の厚み以上であることが好ましい。
　このような構成によれば、電動アクチュエータの駆動時に応力が作用するナットのねじ山における始端及び終端から３周目までの範囲に位置する部位のダイヤモンドライクカーボン皮膜の厚みを比較的大きくすることができるので、すべりねじ軸及びナットの耐久性を効果的に向上させることができる。
　上記の電動アクチュエータにおいて、前記ナットのねじ山における前記始端及び前記終端から４周目以降の範囲に位置する中間部位の少なくとも一部には、前記ダイヤモンドライクカーボン皮膜が形成されていなくてもよい。
　このような構成によれば、ナットのねじ山における始端から終端までの範囲に位置する部位にダイヤモンドライクカーボン皮膜を形成する場合と比較して電動アクチュエータの製造コストを低減することが可能となる。
　上記の電動アクチュエータにおいて、前記ナットのねじ山における前記始端から少なくとも３周目までの範囲に位置する部位及び前記すべりねじ軸のねじ山の両方には、前記ダイヤモンドライクカーボン皮膜が形成されていることが好ましい。このような構成によれば、すべりねじ軸及びナットの耐摩耗性をより向上させることができる。
　上記の電動アクチュエータにおいて、前記すべりねじ軸は、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成され、前記すべりねじ軸のねじ山には、アルマイト皮膜が形成され、前記ナットのねじ山における前記始端から少なくとも３周目までの範囲に位置する部位には、前記ダイヤモンドライクカーボン皮膜が形成されていてもよい。
　上記の電動アクチュエータにおいて、前記ナットは、軽金属又は軽金属合金で構成されていることが好ましい。このような構成によれば、モータの負荷をより低減することができるので、電動アクチュエータのさらなる軽量化及び小型化を図ることができる。
　上記の電動アクチュエータにおいて、前記すべりねじ軸のねじ山には、前記ダイヤモンドライクカーボン皮膜が形成され、前記ナットは、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成され、前記ナットのねじ山には、アルマイト皮膜が形成されていてもよい。
　上記の電動アクチュエータにおいて、前記すべりねじ軸のねじ山には、前記ダイヤモンドライクカーボン皮膜が形成され、前記ナットは、鉄又は鉄合金で構成され、前記ナットのねじ山には、クロム皮膜又はニッケル皮膜が形成されていてもよい。
　上記の電動アクチュエータにおいて、前記ダイヤモンドライクカーボン皮膜の厚みは、０．１μｍ以上６．０μｍ以下であることが好ましい。このような構成によれば、ダイヤモンドライクカーボン皮膜の厚みが０．１μｍ以上であるので、摩耗によるダイヤモンドライクカーボン皮膜の早期剥離を好適に抑えることができる。また、ダイヤモンドライクカーボン皮膜の厚みが６．０μｍ以下であるので、ダイヤモンドライクカーボン皮膜を確実に形成することができる。
　上記の電動アクチュエータにおいて、前記すべりねじ軸には、前記ナットのねじ山の先端部と前記すべりねじ軸とが非接触の状態で当該先端部が配設される逃げ空間が形成されていることが好ましい。このような構成によれば、ナットのねじ山の先端部に発生したバリが完全に除去されていない場合であっても、そのバリによりすべりねじ軸のねじ山（ＤＬＣ皮膜）が損傷することを防止することができる。
　上記の電動アクチュエータにおいて、前記逃げ空間は、潤滑剤を貯留可能に形成されていてもよい。このような構成によれば、すべりねじ軸及びナットの間に潤滑剤を効率的に供給することができるので、すべりねじ軸及びナットの耐摩耗性及び耐久性をさらに向上させることができると共に電動アクチュエータの一層の静音化を図ることができる。
　本発明によれば、ナットのねじ山における軸線方向の始端から少なくとも３周目までの範囲に位置する部位及びすべりねじ軸のねじ山の少なくともいずれか一方にダイヤモンドライクカーボン皮膜を形成しているので、すべりねじ軸及びナットの耐摩耗性及び耐久性を効果的に向上させることができると共に軽量化、小型化及び静音化を図ることができる。
図１は、本発明の第１実施形態に係る電動アクチュエータの斜視図である。 図２は、図１の電動アクチュエータの分解斜視図である。 図３は、図１の電動アクチュエータの一部省略縦断面図である。 図４は、図３の電動アクチュエータの一部拡大図である。 図５は、図２に示すナットの拡大縦断面図である。 図６Ａは第１変形例に係るナットの拡大縦断面図であり、図６Ｂは第２変形例に係るナットの拡大縦断面図である。 図７は、本発明の第２実施形態に係る電動アクチュエータの斜視図である。 図８は、図７の電動アクチュエータの分解斜視図である。 図９は、図７の電動アクチュエータの一部省略縦断面図である。 図１０は、図７の電動アクチュエータの一部拡大断面図である。 図１１は、図９のすべりねじ軸及びナットの拡大断面図である。 図１２は、図１１の一部拡大断面図である。
　以下、本発明に係る電動アクチュエータについて好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。
（第１実施形態）
　図１～図３に示すように、本発明の第１実施形態に係る電動アクチュエータ１０は、回転駆動源としてのモータ１２と、モータ１２にハウジング１４を介して設けられたロッドカバー１６と、モータ１２の回転駆動力を伝達するすべりねじ軸（送りねじ軸）１８と、すべりねじ軸１８の回転に伴って変位する変位部２０とを備えている。なお、図１～図３において、すべりねじ軸１８の右側（モータ１２側）を「基端」側、すべりねじ軸１８の左側（ソケット５６側）を「先端」側と称する。
　モータ１２は、例えば、ブラシ付ＤＣモータ、ブラシレスＤＣモータ、ステッピングモータ等のサーボモータによって構成されるとよい。
　ハウジング１４は、円環状に構成されており、モータ１２を構成するモータアダプタ２２に外嵌されている。ロッドカバー１６は、ハウジング１４に外嵌された長尺な外筒２４と、外筒２４の先端に設けられたエンドブロック２６とを含む。外筒２４は、円筒状に構成されたチューブ部材であって、その内部には変位部２０を構成する後述するロッド５４が配設される。エンドブロック２６は、正面視で四角形状に構成されており、その中央にはロッド５４が挿通する挿通孔３０が形成されている。
　すべりねじ軸１８は、モータ軸とカップリング３２を介して連結されている。本実施形態では、すべりねじ軸１８をモータ軸として共通化することによりカップリング３２を省略してもよい。
　図４から諒解されるように、すべりねじ軸１８の基端部には軸受３４が設けられている。軸受３４は、例えば、転がり軸受が用いられるが、すべり軸受であってもよい。
　すべりねじ軸１８は、アルミニウム等の軽金属又はアルミニウム合金等の軽金属合金で構成されている。ここで、軽金属とは、比重が４以下の金属をいう。このように、すべりねじ軸１８を軽金属又は軽金属合金で構成すれば、すべりねじ軸１８を鉄等の重金属（比重が４より大きい金属）で構成した場合と比較してモータ１２の負荷を低減することができると共に電動アクチュエータ１０を軽量化することができる。また、すべりねじ軸１８のねじ山４８の全てには、ダイヤモンドライクカーボン皮膜（以下、ＤＬＣ皮膜５０と称する、）が形成されている（図４参照）。
　ＤＬＣ皮膜５０は、炭化水素又は炭素の同素体からなる非晶質の硬質膜であって潤滑性、耐摩耗性、耐焼付き性等が優れており、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学気相成長）法又はＰＶＤ（Physical Vapor Deposition：物理気相成長）法等によって形成することができる。また、ＤＬＣ皮膜５０と基材（すべりねじ軸１８のねじ山４８）との密着性を良好にするために、基材とＤＬＣ皮膜５０との間に中間層を形成してもよい。中間層は、例えば、基材とＤＬＣとの複合層で構成することができる。この場合、中間層は、基材に近接するにつれて金属の組成比が大きくなる一方でＤＬＣの組成比が小さくなり、基材から離間するにつれて金属の組成比が小さくなる一方でＤＬＣの組成比が大きくなる。このような中間層を用いることにより、ＤＬＣ皮膜５０の基材から剥離が好適に抑えられる。
　ＤＬＣ皮膜５０の厚みは、好ましくは０．１μｍ以上６．０μｍ以下、さらに好ましくは０．３μｍ以上４．０μｍ以下、より好ましくは０．５μｍ以上３．５μｍ以下に設定される。ＤＬＣ皮膜５０の厚みが０．１μｍよりも小さいと、摩耗によるＤＬＣ皮膜５０の早期剥離が懸念され、ＤＬＣ皮膜５０の厚みが６．０μｍより大きいと、成膜が容易ではなくコストの高騰化を招き且つＤＬＣ皮膜５０が剥離し易くなるからである。また、ＤＬＣ皮膜５０の厚みは、相手材（後述するＤＬＣ皮膜６０）の表面粗さＲｚ（表面の凹凸の間隔）よりも大きくすることが好ましい。ＤＬＣ皮膜６０についても同様である。
　変位部２０は、すべりねじ軸１８に螺合するナット５２と、ナット５２に固定されてエンドブロック２６の挿通孔３０を挿通する円筒状のロッド５４と、ロッド５４の先端の開口を閉塞するように装着されたソケット５６とを有している。
　ナット５２は、アルミニウム等の軽金属又はアルミニウム合金等の軽金属合金で構成されている。これにより、モータ１２の負荷をさらに低減することができると共に電動アクチュエータ１０を軽量化することができる。ナット５２のねじ山５８の全てには、ＤＬＣ皮膜６０が形成されている（図５参照）。このＤＬＣ皮膜６０の構成及び形成方法は、すべりねじ軸１８のねじ山４８に形成された上述したＤＬＣ皮膜５０と同様であるため、その詳細な説明を省略する。
　以下の説明では、ナット５２のねじ山５８における図５の右端（モータ１２側の端）を「始端」、ねじ山５８における図５の左端（ソケット５６側の端）を「終端」と称するが、始端と終端の位置は左右逆であってもよいことは勿論である。
　ナット５２のねじ山５８（完全ねじ部のねじ山５８）における軸線方向の始端から１周目に位置する部位（第１始端部位５８ａ）のＤＬＣ皮膜６０の厚みは、当該始端から２周目に位置する部位（第２始端部位５８ｂ）のＤＬＣ皮膜６０の厚みよりも大きい。また、第２始端部位５８ｂのＤＬＣ皮膜６０の厚みは、当該始端から３周目に位置する部位（第３始端部位５８ｃ）のＤＬＣ皮膜６０の厚みよりも大きい。
　ナット５２のねじ山５８における軸線方向の終端から１周目に位置する部位（第１終端部位５８ｄ）のＤＬＣ皮膜６０の厚みは、当該終端から２周目に位置する部位（第２終端部位５８ｅ）のＤＬＣ皮膜６０の厚みよりも大きい。また、第２終端部位５８ｅのＤＬＣ皮膜６０の厚みは、当該終端から３周目に位置する部位（第３終端部位５８ｆ）のＤＬＣ皮膜６０の厚みよりも大きい。
　第３始端部位５８ｃのＤＬＣ皮膜６０の厚みと第３終端部位５８ｆのＤＬＣ皮膜６０の厚みとは、ナット５２のねじ山５８における両端から４周目以降に位置する部位（第３始端部位５８ｃと第３終端部位５８ｆとの間に位置する中間部位５８ｇ）のＤＬＣ皮膜６０の厚み以上となっている。
　本実施形態では、第１始端部位５８ａ及び第１終端部位５８ｄのＤＬＣ皮膜６０の厚みは０．９μｍに設定され、第２始端部位５８ｂ及び第２終端部位５８ｅのＤＬＣ皮膜６０の厚みは０．８μｍに設定され、第３始端部位５８ｃ、第３終端部位５８ｆ、及び中間部位５８ｇのＤＬＣ皮膜６０の厚みは０．５μｍに設定されている。ただし、ナット５２のねじ山５８に形成されたＤＬＣ皮膜６０の厚みは任意に設定可能である。
　本実施形態に係る電動アクチュエータ１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、図１及び図３に示されるように、ロッド５４が外筒２４の内部に収容された状態を初期位置として説明する。
　この初期位置において、図示しない電源からモータ１２に対して電流を供給することによりモータ軸を回転駆動させると、モータ軸の回転駆動力がカップリング３２を介してすべりねじ軸１８に伝達される。そして、すべりねじ軸１８が回転することにより、ナット５２と共にロッド５４及びソケット５６が先端側（モータ１２とは反対側）に向かって変位する。この際、ナット５２のねじ山５８における第１～第３始端部位５８ａ～５８ｃに応力が集中するが、第１～第３始端部位５８ａ～５８ｃにＤＬＣ皮膜６０を形成すると共にすべりねじ軸１８のねじ山４８の全てにＤＬＣ皮膜５０を形成しているため、ナット５２をすべりねじ軸１８の軸線方向に沿って先端側に円滑に変位させることが可能となる。
　一方、ロッド５４を初期位置に戻す場合には、モータ軸を上記とは反対方向に回転駆動させる。そうすると、モータ軸の回転駆動力がカップリング３２を介してすべりねじ軸１８に伝達される。そして、すべりねじ軸１８が上記とは反対方向に回転することにより、ナット５２と共にロッド５４及びソケット５６が基端側（モータ１２側）に向かって変位する。この際、ナット５２のねじ山５８における第１～第３終端部位５８ｄ～５８ｆに応力が集中するが、第１～第３終端部位５８ｄ～５８ｆにＤＬＣ皮膜６０を形成すると共にすべりねじ軸１８のねじ山４８の全てにＤＬＣ皮膜５０を形成しているため、ナット５２をすべりねじ軸１８の軸線方向に沿って基端側に円滑に変位させることができる。
　本実施形態によれば、すべりねじ軸１８を軽金属又は軽金属合金で構成しているので、モータ１２の負荷（慣性力）を低減することができる。これにより、モータ１２をコンパクトに構成することができる。換言すれば、モータ１２を大型化（高出力化）することなく電動アクチュエータ１０の最大可搬質量を増大させることができる。
　また、ボールねじ軸ではなくすべりねじ軸１８を用いているので、ナット５２を小型化することができる。さらに、ナット５２のねじ山５８における始端から終端までの範囲に位置する部位にＤＬＣ皮膜６０を形成すると共にすべりねじ軸１８のねじ山４８にＤＬＣ皮膜５０を形成しているので、すべりねじ軸１８及びナット５２の摩耗を低減させてねじの効率（ねじの入力に対するねじの出力の比率）を向上させることができると共にすべりねじ軸１８とナット５２との摺動音を抑えることができる。従って、すべりねじ軸１８及びナット５２の耐摩耗性及び耐久性を向上させることができると共に電動アクチュエータ１０の軽量化、小型化及び静音化を図ることができる。
　本実施形態では、ナット５２のねじ山５８における第１始端部位５８ａのＤＬＣ皮膜６０の厚みを第２始端部位５８ｂのＤＬＣ皮膜６０の厚みよりも大きく、第１終端部位５８ｄのＤＬＣ皮膜６０の厚みを第２終端部位５８ｅのＤＬＣ皮膜６０の厚みよりも大きくしている。すなわち、電動アクチュエータ１０の駆動時に応力が集中し易い第１始端部位５８ａ及び第１終端部位５８ｄのＤＬＣ皮膜６０の厚みを比較的大きくしているので、すべりねじ軸１８及びナット５２の耐久性を向上させることができる。
　また、第１～第３始端部位５８ａ～５８ｃ及び第１～第３終端部位５８ｄ～５８ｆのＤＬＣ皮膜６０の厚みが中間部位５８ｇのＤＬＣ皮膜６０の厚み以上であるので、すべりねじ軸１８及びナット５２の耐久性を効率的に向上させることができる。
　本実施形態では、ナット５２を軽金属又は軽金属合金で構成しているので、モータ１２の負荷をより低減することができる。これにより、電動アクチュエータ１０のさらなる軽量化及び小型化を図ることができる。
　また、ＤＬＣ皮膜５０、６０の厚みが０．１μｍ以上であるので、摩耗によるＤＬＣ皮膜５０、６０の早期剥離を好適に抑えることができる。さらに、ＤＬＣ皮膜５０、６０の厚みが６．０μｍ以下であるので、ＤＬＣ皮膜５０、６０を確実に形成することができる。
　本実施形態に係る電動アクチュエータ１０は、上述した構成に限定されない。本実施形態では、すべりねじ軸１８を軽金属又は軽金属合金で構成し、且つナット５２のねじ山５８における軸線方向の始端から少なくとも３周目までの範囲に位置する部位及びすべりねじ軸１８のねじ山４８の少なくとも一方にＤＬＣ皮膜５０、６０が形成されていればよい。すなわち、本実施形態では、例えば、表１に示すすべりねじ軸１８とナット５２の組み合わせを採用し得る。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　また、ナット５２のねじ山５８にＤＬＣ皮膜６０を形成する場合、例えば、図６Ａに示すように、中間部位５８ｇの少なくとも一部（図６Ａでは全て）にＤＬＣ皮膜６０を形成せず、第１～第３始端部位５８ａ～５８ｃ及び第１～第３終端部位５８ｄ～５８ｆにＤＬＣ皮膜６０を形成してもよい。さらに、例えば、図６Ｂに示すように、第１～第３終端部位５８ｄ～５８ｆ及び中間部位５８ｇにＤＬＣ皮膜６０を形成せず、第１～第３始端部位５８ａ～５８ｃにＤＬＣ皮膜６０を形成してもよい。このような図６Ａ及び図６Ｂに示す変形例では、電動アクチュエータ１０の製造コストのさらなる低減を図ることが可能である。
（第２実施形態）
　次に、本発明の第２実施形態に係る電動アクチュエータ１０Ａについて図７～図１２を参照しながら説明する。なお、第２実施形態に係る電動アクチュエータ１０Ａにおいて、上述した第１実施形態に係る電動アクチュエータ１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。
　図７～図１０に示すように、本実施形態に係る電動アクチュエータ１０Ａは、回転駆動源としてのモータ１２と、モータ１２に対してハウジング１４を介して設けられたベース部１００と、モータ１２の回転駆動力を伝達するすべりねじ軸（送りねじ軸）１０２と、すべりねじ軸１０２の回転に伴って変位する変位部１０４とを備えている。
　ベース部１００は、すべりねじ軸１０２の軸線方向に延在した断面Ｕ字状のベース部本体１０６と、ベース部本体１０６の基端（モータ１２側の端部）に設けられた第１エンドプレート１０８と、ベース部本体１０６の先端（モータ１２とは反対側の端部）に設けられた第２エンドプレート１１０とを有している。第１エンドプレート１０８及び第２エンドプレート１１０のそれぞれは、複数の固定ねじ１１２によりベース部本体１０６に固定されている。
　すなわち、ベース部１００には、ベース部本体１０６、第１エンドプレート１０８、第２エンドプレート１１０で変位部１０４が配設される空間Ｓが形成されている。ベース部本体１０６には、その全長に亘って空間Ｓに連通する開口部１１４が形成されている。開口部１１４は、板状のカバー部１１６によって覆われている。これにより、ベース部１００の外部から開口部１１４を介して空間Ｓに塵埃が進入することを抑制することができる。カバー部１１６は、固定ねじ１１８によって第１エンドプレート１０８及び第２エンドプレート１１０に固定されている。
　第１エンドプレート１０８には、ハウジング１４が内嵌されてすべりねじ軸１０２が挿通する挿通孔１２０が形成されている。第２エンドプレート１１０には、すべりねじ軸１０２及び後述するグリース溜まり１５２にグリースを供給するための給油孔１２２が形成されている。
　すべりねじ軸１０２は、その基端部がハウジング１４に設けられた転がり軸受１２４に軸支されると共にその先端部が第２エンドプレート１１０に設けられたすべり軸受１２６に軸支されている。すべりねじ軸１０２は、アルミニウム等の軽金属又はアルミニウム合金等の軽金属合金で構成されており、すべりねじ軸１０２のねじ山１２８の全てには、ＤＬＣ皮膜１３０が形成されている。ＤＬＣ皮膜１３０は、上述したＤＬＣ皮膜５０と同様に形成することができる（図１１参照）。
　変位部１０４は、ベース部１００の空間Ｓに配設されたブロック状（直方体状）の変位部本体１３２と、ベース部１００の開口部１１４に挿通するように変位部本体１３２から延出したくびれ部１３４と、くびれ部１３４に設けられたテーブル１３６と、変位部本体１３２に設けられた状態ですべりねじ軸１０２に螺合するナット１３８とを有している。
　変位部本体１３２の両側面には、すべりねじ軸１０２の軸線方向に延在してベース部本体１０６の内側面に摺動する複数のガイドピン１４０が設けられている。これらガイドピン１４０は、変位部本体１３２の基端面に固着された第１ストッパ１４２と、変位部本体１３２の先端面に固着された第２ストッパ１４４とにより変位部本体１３２に対してすべりねじ軸１０２の軸線方向に位置決めされている。第２ストッパ１４４における第２エンドプレート１１０の給油孔１２２に対向する位置には、連通孔１４６が形成されている。
　変位部本体１３２には、ナット１３８が配設される円形状のナット配設孔１４８が形成されている。ナット配設孔１４８のうちナット１３８よりも第１ストッパ１４２側には、円環状のキャップ１５０が配設されている。キャップ１５０はナット配設孔１４８を構成する壁面に固着されており、キャップ１５０の内孔にはすべりねじ軸１０２が挿通している。すなわち、ナット１３８とキャップ１５０との間には、ナット１３８とすべりねじ軸１０２との間にグリースを導くためのグリース溜まり１５２形成されている。
　また、図１０に示すように、変位部本体１３２には、その全長に亘って延在して第２ストッパ１４４の連通孔１４６に連通する貫通孔１５４と、貫通孔１５４及びグリース溜まり１５２を連通する導入孔１５６とが形成されている。貫通孔１５４には、第１ストッパ１４２側の開口部を閉塞するように設けられたパッキン（閉塞部材）１５８が設けられている。このパッキン１５８により変位部本体１３２と第１ストッパ１４２との間からグリースが漏出することを抑制することができる。
　テーブル１３６は、変位部本体１３２よりも幅広に形成されている。テーブル１３６には、カバー部１１６が挿通する挿通孔１６０が形成されている。これにより、変位部１０４がベース部１００に対して変位する際に変位部１０４とカバー部１１６とが干渉することはない。テーブル１３６には、図示しないワーク等を装着するための複数の装着孔１６２が形成されている。
　ナット１３８は、円筒状に形成されており、すべりねじ軸１０２の回転に伴ってその軸線方向に変位する。ナット１３８は、ナット配設孔１４８に配設された状態でピン１６４及び止めねじ１６６によって変位部本体１３２に固定されている。ナット１３８は、アルミニウム等の軽金属又はアルミニウム合金等の軽金属合金で構成されており、図１１に示すように、ナット１３８のねじ山１６８の全てにはＤＬＣ皮膜１７０が形成されている。ＤＬＣ皮膜１７０は、上述したＤＬＣ皮膜６０と同様に形成されている。
　すなわち、ナット１３８のねじ山１６８における第１始端部位１６８ａのＤＬＣ皮膜１７０の厚みは、ナット１３８のねじ山１６８における第２始端部位１６８ｂのＤＬＣ皮膜１７０の厚みよりも大きい。また、第２始端部位１６８ｂのＤＬＣ皮膜１７０の厚みは、ナット１３８のねじ山１６８における第３始端部位１６８ｃのＤＬＣ皮膜１７０の厚みよりも大きい。
　ナット１３８のねじ山１６８における第１終端部位１６８ｄのＤＬＣ皮膜１７０の厚みは、ナット１３８のねじ山１６８における第２終端部位１６８ｅのＤＬＣ皮膜１７０の厚みよりも大きい。また、第２終端部位１６８ｅのＤＬＣ皮膜１７０の厚みは、ナット１３８のねじ山１６８における第３終端部位１６８ｆのＤＬＣ皮膜１７０の厚みよりも大きい。
　第３始端部位１６８ｃのＤＬＣ皮膜１７０の厚みと第３終端部位１６８ｆのＤＬＣ皮膜１７０の厚みとは、ナット１３８のねじ山１６８における中間部位１６８ｇのＤＬＣ皮膜１７０の厚み以上となっている。
　また、図１２に示すように、ナット１３８のねじ山１６８は、その頂面のすべりねじ軸１０２の軸線方向に沿った断面形状が平坦になるように形成されている。一般的に、ナット１３８のねじ山１６８の先端角部１７１には切削によるバリが発生し易い。このようなバリは、ショットブラストや化学研磨等により取り除くことができるが、バリの除去を目視によって確認することは容易ではない。そのため、ナット１３８のねじ山１６８の先端角部１７１にバリが残存していた場合には、そのバリによってすべりねじ軸１０２のねじ山１２８のＤＬＣ皮膜１３０が損傷してしまう可能性がある。
　本実施形態では、このようなすべりねじ軸１０２のＤＬＣ皮膜１３０の損傷を防止するために、すべりねじ軸１０２の谷底部には、ナット１３８のねじ山１６８の先端角部（先端部）１７１が配設される逃げ空間１７２が形成されている。具体的には、逃げ空間１７２を構成する壁面は、すべりねじ軸１０２の軸線方向に沿った断面形状が半円形状の湾曲面１７４と、すべりねじ軸１０２の軸線方向において湾曲面１７４の両側に連なる一対の平面１７６とを有している。
　一対の平面１７６は、湾曲面１７４から離間する方向に向かって互いに広がるように傾斜した状態でナット１３８のねじ山１６８の頂部よりも幾らか谷底側まで延在している。すべりねじ軸１０２の軸線に対して垂直な直線と各平面１７６とのなす角度（鋭角）θ１は、ナット１３８のフランク角θ２よりも小さい。これにより、すべりねじ軸１０２とナット１３８とがねじ係合している状態で、各平面１７６（すべりねじ軸１０２）は、ナット１３８のねじ山１６８の先端角部１７１に対して非接触となる。よって、ナット１３８のねじ山１６８の先端角部１７１に発生したバリが完全に除去されていない場合であっても、すべりねじ軸１０２のねじ山１２８のＤＬＣ皮膜１３０がそのバリよって損傷することが防止される。なお、すべりねじ軸１０２のねじ山１２８にＤＬＣ皮膜１３０を形成していない場合には、すべりねじ軸１０２のねじ山１２８の損傷を防止することができる。
　このような逃げ空間１７２は、グリース溜まり１５２から導かれたグリースを保持するグリース保持空間としても機能する。すなわち、逃げ空間１７２は、グリース（潤滑剤）を貯留可能に形成されている。これにより、すべりねじ軸１０２及びナット１３８の間にグリースを効率的に供給することができるので、すべりねじ軸１０２及びナット１３８の耐摩耗性及び耐久性をさらに向上させることができると共に電動アクチュエータ１０Ａの一層の静音化を図ることができる。
　また、本実施形態では、グリース溜まり１５２内のグリースの量が少なくなった場合には、グリースをグリース溜まり１５２に容易に供給することが可能となっている。すなわち、グリースの供給時には、変位部１０４をすべりねじ軸１０２に対して先端側に移動させる。
　そうすると、第２ストッパ１４４が第２エンドプレート１１０に接触して第２エンドプレート１１０の給油孔１２２と第２ストッパ１４４の連通孔１４６とが連通する。換言すれば、給油孔１２２が連通孔１４６、貫通孔１５４、及び導入孔１５６を介してグリース溜まり１５２に連通することとなる。このとき、パッキン１５８の作用によって変位部本体１３２と第１ストッパ１４２との間からグリースが漏出することが抑制される。そして、この状態で給油孔１２２からグリースを注入してグリース溜まり１５２に供給する。グリース溜まり１５２に供給されたグリースは、変位部１０４をすべりねじ軸１０２に対して基端側に変位させることにより、ナット１３８とすべりねじ軸１０２との間に導かれることとなる。
[規則91に基づく訂正 28.10.2015]　
　本実施形態に係る電動アクチュエータ１０Ａは、上述した第１実施形態に係る電動アクチュエータ１０と同様の作用効果を奏する。
　本実施形態に係る電動アクチュエータ１０Ａは、上述した構成に限定されない。本実施形態では、例えば、上述した表１に示すすべりねじ軸１０２とナット１３との組み合わせを採用し得る。また、ナット１３８のねじ山１６８にＤＬＣ皮膜１７０を形成する場合、中間部位１６８ｇの少なくとも一部にＤＬＣ皮膜１７０を形成せず、第１～第３始端部位１６８ａ～１６８ｃ及び第１～第３終端部位１６８ｄ～１６８ｆにＤＬＣ皮膜１７０を形成してもよい。さらに、第１～第３終端部位１６８ｄ～１６８ｆ及び中間部位１６８ｇにＤＬＣ皮膜１７０を形成せず、第１～第３始端部位１６８ａ～１６８ｃにＤＬＣ皮膜１７０を形成してもよい。この場合、電動アクチュエータ１０Ａの製造コストのさらなる低減を図ることが可能である。
　本発明に係る電動アクチュエータは、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

Claims (15)

  1. 　モータ（１２）の作用下にすべりねじ軸（１８、１０２）を回転させることにより前記すべりねじ軸（１８、１０２）に螺合したナット（５２、１３８）が当該すべりねじ軸（１８、１０２）の軸線方向に沿って変位する電動アクチュエータ（１０、１０Ａ）であって、
    　前記すべりねじ軸（１８、１０２）は、軽金属又は軽金属合金で構成され、
    　前記ナット（５２、１３８）のねじ山（５８、１６８）における軸線方向の始端から少なくとも３周目までの範囲に位置する部位及び前記すべりねじ軸（１８、１０２）のねじ山（４８、１２８）の少なくともいずれか一方には、ダイヤモンドライクカーボン皮膜（５０、６０、１３０、１７０）が形成されている、
    　ことを特徴とする電動アクチュエータ（１０、１０Ａ）。
  2. 　請求項１記載の電動アクチュエータ（１０、１０Ａ）において、
    　前記ナット（５２、１３８）のねじ山（５８、１６８）における軸線方向の始端及び終端から少なくとも３周目までの範囲に位置する部位には、前記ダイヤモンドライクカーボン皮膜（６０、１７０）が形成されていることを特徴とする電動アクチュエータ（１０、１０Ａ）。
  3. 　請求項２記載の電動アクチュエータ（１０、１０Ａ）において、
    　前記ナット（５２、１３８）のねじ山（５８、１６８）における前記始端から１周目に位置する第１始端部位（５８ａ、１６８ａ）の前記ダイヤモンドライクカーボン皮膜（６０、１７０）の厚みは、当該始端から２周目に位置する第２始端部位（５８ｂ、１６８ｂ）の前記ダイヤモンドライクカーボン皮膜（６０、１７０）の厚みよりも大きいことを特徴とする電動アクチュエータ（１０、１０Ａ）。
  4. 　請求項３記載の電動アクチュエータ（１０、１０Ａ）において、
    　前記ナット（５２、１３８）のねじ山（５８、１６８）における前記終端から１周目に位置する第１終端部位（５８ｄ、１６８ｄ）の前記ダイヤモンドライクカーボン皮膜（６０、１７０）の厚みは、当該終端から２周目に位置する第２終端部位（５８ｅ、１６８ｅ）の前記ダイヤモンドライクカーボン皮膜（６０、１７０）の厚みよりも大きいことを特徴とする電動アクチュエータ（１０、１０Ａ）。
  5. 　請求項２～４のいずれか１項に記載の電動アクチュエータ（１０、１０Ａ）において、
    　前記ナット（５２、１３８）のねじ山（５８、１６８）における前記始端から前記終端までの範囲に位置する部位には、前記ダイヤモンドライクカーボン皮膜（６０、１７０）が形成されていることを特徴とする電動アクチュエータ（１０、１０Ａ）。
  6. 　請求項５記載の電動アクチュエータ（１０、１０Ａ）において、
    　前記ナット（５２、１３８）のねじ山（５８、１６８）における前記始端及び前記終端から３周目までの範囲に位置する部位の前記ダイヤモンドライクカーボン皮膜（６０、１７０）の厚みは、当該始端及び当該終端から４周目以降の範囲に位置する中間部位（５８ｇ、１６８ｇ）の前記ダイヤモンドライクカーボン皮膜（６０、１７０）の厚み以上であることを特徴とする電動アクチュエータ（１０、１０Ａ）。
  7. 　請求項２記載の電動アクチュエータ（１０、１０Ａ）において、
    　前記ナット（５２、１３８）のねじ山（５８、１６８）における前記始端及び前記終端から４周目以降の範囲に位置する中間部位（５８ｇ、１６８ｇ）の少なくとも一部には、前記ダイヤモンドライクカーボン皮膜（６０、１７０）が形成されていないことを特徴とする電動アクチュエータ（１０、１０Ａ）。
  8. [規則91に基づく訂正 28.10.2015]　
    　請求項１記載の電動アクチュエータ（１０、１０Ａ）において、
    　前記ナット（５２、１３８）のねじ山（５８、１６８）における前記始端から少なくとも３周目までの範囲に位置する部位及び前記すべりねじ軸（１８、１０２）のねじ山（４８、１２８）の両方には、前記ダイヤモンドライクカーボン皮膜（５０、６０、１３０、１７０）が形成されていることを特徴とする電動アクチュエータ（１０、１０Ａ）。
  9. 　請求項１記載の電動アクチュエータ（１０、１０Ａ）において、
    　前記すべりねじ軸（１８、１０２）は、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成され、
    　前記すべりねじ軸（１８、１０２）のねじ山（４８、１２８）には、アルマイト皮膜が形成され、
    　前記ナット（５２、１３８）のねじ山（５８、１６８）における前記始端から少なくとも３周目までの範囲に位置する部位には、前記ダイヤモンドライクカーボン皮膜（６０、１７０）が形成されていることを特徴とする電動アクチュエータ（１０、１０Ａ）。
  10. 　請求項８又は９に記載の電動アクチュエータ（１０、１０Ａ）において、
    　前記ナット（５２、１３８）は、軽金属又は軽金属合金で構成されていることを特徴とする電動アクチュエータ（１０、１０Ａ）。
  11. 　請求項１記載の電動アクチュエータ（１０、１０Ａ）において、
    　前記すべりねじ軸（１８、１０２）のねじ山（４８、１２８）には、前記ダイヤモンドライクカーボン皮膜（５０、１３０）が形成され、
    　前記ナット（５２、１３８）は、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成され、
    　前記ナット（５２、１３８）のねじ山（５８、１６８）には、アルマイト皮膜が形成されていることを特徴とする電動アクチュエータ（１０、１０Ａ）。
  12. 　請求項１記載の電動アクチュエータ（１０、１０Ａ）において、
    　前記すべりねじ軸（１８、１０２）のねじ山（４８、１２８）には、前記ダイヤモンドライクカーボン皮膜（５０、１３０）が形成され、
    　前記ナット（５２、１３８）は、鉄又は鉄合金で構成され、
    　前記ナット（５２、１３８）のねじ山（５８、１６８）には、クロム皮膜又はニッケル皮膜が形成されていることを特徴とする電動アクチュエータ（１０、１０Ａ）。
  13. 　請求項１～１２のいずれか１項に記載の電動アクチュエータ（１０、１０Ａ）において、
    　前記ダイヤモンドライクカーボン皮膜（５０、６０、１３０、１７０）の厚みは、０．１μｍ以上６．０μｍ以下であることを特徴とする電動アクチュエータ（１０、１０Ａ）。
  14. 　請求項１～１３のいずれか１項に記載の電動アクチュエータ（１０Ａ）において、
    　前記すべりねじ軸（１０２）には、前記ナット（１３８）のねじ山（１６８）の先端部（１７１）と前記すべりねじ軸（１０２）とが非接触の状態で当該先端部（１７１）が配設される逃げ空間（１７２）が形成されていることを特徴とする電動アクチュエータ（１０Ａ）。
  15. 　請求項１４記載の電動アクチュエータ（１０Ａ）において、
    　前記逃げ空間（１７２）は、潤滑剤を貯留可能に形成されていることを特徴とする電動アクチュエータ（１０Ａ）。
PCT/JP2015/066692 2014-07-17 2015-06-10 電動アクチュエータ WO2016009750A1 (ja)

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