WO2016068147A1 - リニアアクチュエータ - Google Patents

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WO2016068147A1
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linear actuator
tube
wiring
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佐藤 浩介
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Kyb株式会社
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    • H02K41/03Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
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    • H02K11/21Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • H02K11/215Magnetic effect devices, e.g. Hall-effect or magneto-resistive elements
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    • H02K2203/06Machines characterised by the wiring leads, i.e. conducting wires for connecting the winding terminations
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    • H02K5/22Auxiliary parts of casings not covered by groups H02K5/06-H02K5/20, e.g. shaped to form connection boxes or terminal boxes
    • H02K5/225Terminal boxes or connection arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a linear actuator that expands and contracts in the axial direction by electromagnetic force.
  • JP2012-157186A discloses a rod-type linear motor that includes a field and an armature, uses the field as a mover, uses the armature as a stator, and allows the mover to reciprocate relative to the stator. ing.
  • a cable connected to the armature is guided to the outside through the opening.
  • An object of the present invention is to provide a linear actuator that does not come into contact with a movable part even if wiring from a coil is slack.
  • a linear actuator includes a main body portion provided with a plurality of coils held by a cylindrical yoke on an inner side, a rod movable in the axial direction within the yoke, and a shaft attached to the rod.
  • a plurality of permanent magnets that are held side by side and disposed so as to face the plurality of coils, and are connected to the plurality of coils, and are connected to the plurality of coils, and are external to the linear actuator through openings provided in the main body.
  • a guard member provided on the main body and interposed between the wiring and the rod.
  • FIG. 1A is an axial sectional view of a linear actuator according to a first embodiment of the present invention in a contracted state.
  • 1B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1A.
  • 2 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 1A.
  • FIG. 3 is an axial sectional view of the linear actuator according to the second embodiment of the present invention in a contracted state.
  • 4 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG.
  • FIG. 5 is an axial cross-sectional view of the linear actuator according to the third embodiment of the present invention in a contracted state.
  • FIG. 6 is an axial cross-sectional view of the linear actuator according to the fourth embodiment of the present invention in a contracted state.
  • FIG. 7 is an axial cross-sectional view of the linear actuator according to the fifth embodiment of the present invention in a contracted state.
  • FIG. 8 is an axial sectional view of the linear actuator according to the sixth embodiment of the present invention
  • FIGS. 1 and 2 A linear actuator 100 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • 1A is a cross-sectional view in the axial direction of the linear actuator 100
  • FIG. 1B is a cross-sectional view along AA in FIG. 1A
  • FIG. 2 is a cross-sectional view along BB in FIG. 1A.
  • the linear actuator 100 is fixed to the end of the first tube 10 as a main body, the second tube 20 slidably provided on the outer periphery of the first tube 10, and the permanent magnet 31. And a yoke 40 that is provided so as to be fitted in the first tube 10 and holds the coil 41 facing the permanent magnet 31.
  • a thrust (electromagnetic force) for driving the rod 30 in the axial direction is generated according to the current flowing in the coil 41, and the first tube 10 and the second tube 20 are relatively displaced based on this thrust.
  • the linear actuator 100 expands and contracts from the most contracted position shown in FIG.
  • the first tube 10 includes a cylindrical base portion 11, an inner tube 12 fixed to one end of the base portion 11, and a guide tube 13 fixed to the other end of the base portion 11.
  • the base part 11 is a cylindrical member that is open at both ends.
  • a pair of trunnion shafts 1 projecting in the radial direction are fixed to the outer periphery of the base portion 11.
  • the linear actuator 100 is rotatably supported with respect to the external member by pivotally supporting the pair of trunnion shafts 1 on an external member (not shown).
  • the second tube 20 includes a cylindrical outer tube 21 that is open at both ends, and a cap 22 that is attached to one end of the outer tube 21. One end of the second tube 20 is closed by a cap 22. The other end of the second tube 20 is an open end into which the inner tube 12 of the first tube 10 is inserted.
  • a connecting member 2 connected to an external member (not shown) is fixed to the outer surface of the cap 22.
  • the inner tube 12 is slidably inserted inside the outer tube 21 in a state of being installed on the base portion 11.
  • One end of the inner tube 12 is fitted and fixed to the inner peripheral surface 11 ⁇ / b> A of the base portion 11, and is cantilevered by the base portion 11.
  • the linear actuator 100 includes a first linear guide portion 15 and a second linear guide portion 25 that support the first tube 10 and the second tube 20 so as to be capable of relative displacement in the axial direction.
  • An annular first bearing 14 is provided on the outer periphery of the free end of the inner tube 12.
  • the bearing surface (outer peripheral surface) 14 ⁇ / b> A of the first bearing 14 is in sliding contact with the inner peripheral surface 21 ⁇ / b> A of the outer tube 21.
  • the first linear guide portion 15 includes an outer peripheral surface 12 ⁇ / b> A of the inner tube 12 and a bearing surface 14 ⁇ / b> A of the first bearing 14.
  • An annular second bearing 23 is provided on the inner periphery of the outer tube 21 on the opening end side.
  • the bearing surface (inner peripheral surface) 23 ⁇ / b> A of the second bearing 23 is in sliding contact with the outer peripheral surface 12 ⁇ / b> A of the inner tube 12.
  • the second linear guide portion 25 includes an inner peripheral surface 21 ⁇ / b> A of the outer tube 21 and a bearing surface 23 ⁇ / b> A of the second bearing 23.
  • the bearing surface 14A of the first bearing 14 is in sliding contact with the inner peripheral surface 21A of the outer tube 21.
  • the bearing surface 23 ⁇ / b> A of the second bearing 23 is in sliding contact with the outer peripheral surface 12 ⁇ / b> A of the inner tube 12.
  • the outer peripheral surface 12A of the inner tube 12 and the inner peripheral surface 21A of the outer tube 21 face each other through the first bearing 14 and the second bearing 23 without any gap.
  • the guide tube 13 is a cylindrical member that is open at both ends.
  • a rod guide 50 fixed to the end of the rod 30 is slidably provided in the guide tube 13.
  • the rod 30 is a rod-shaped member having a hollow portion 30A.
  • One end of the rod 30 is fixed to the inside of the cap 22 constituting the end of the second tube 20.
  • the other end of the rod 30 is fixed to the rod guide 50 described above.
  • a plurality of permanent magnets 31 are held side by side in the axial direction.
  • the permanent magnet 31 is formed in a cylindrical shape and is magnetized so that the N pole and the S pole are positioned in the axial direction.
  • Adjacent permanent magnets 31 are arranged so that the same poles face each other.
  • a yoke 32 is provided between the adjacent permanent magnets 31. Note that the yoke 32 is not necessarily provided, and the adjacent permanent magnets 31 may contact each other.
  • a cylindrical yoke 40 is provided on the inner peripheral surface 12B of the inner tube 12.
  • the yoke 40 has an insertion hole 45 through which the rod 30 is inserted in the axial direction.
  • a plurality of coils 41 are built in the yoke 40.
  • the yoke 40 is obtained by winding a coil 41 in a space formed on a contact surface of adjacent annular members, and laminating these annular members in the axial direction and integrating them.
  • the plurality of coils 41 are arranged in parallel along the axial direction so as to face the permanent magnet 31.
  • the outer periphery of the yoke 40 is provided with a plurality of grooves 42 in the axial direction.
  • the groove 42 wirings 44 from the plurality of coils 41 are inserted.
  • the groove 42 may be provided on the inner peripheral surface 12 ⁇ / b> B of the inner tube 12 instead of the configuration in which the groove 42 is provided on the outer peripheral surface of the yoke 40.
  • the groove 42 may be provided on both the outer peripheral surface of the yoke 40 and the inner peripheral surface 12B of the inner tube 12.
  • the wirings 44 from the plurality of coils 41 are drawn out through the grooves 42 and the openings 11B provided in the base portion 11.
  • the wiring 44 drawn out to the outside is connected to a controller (not shown).
  • the controller controls the thrust generated by the linear actuator 100 and the thrust generation direction (stretching direction) by controlling the magnitude and phase of the current supplied to the coil 41.
  • an annular protruding part 13A that protrudes inward is formed at the end of the guide tube 13 on the base part 11 side.
  • a guard member 60 is attached to the protruding portion 13A by a screw 63.
  • the guard member 60 includes a cylindrical guard portion 61 provided so as to be interposed between the wiring 44 and the rod 30 in a region between the yoke 40 of the wiring 44 and the opening 11B, and a flange shape attached to the protruding portion 13A.
  • the mounting part 62 is provided.
  • the guard portion 61 of the guard member 60 is not limited to a cylindrical shape, and may be a polygonal cylindrical body. Further, the attachment of the guard member 60 to the protruding portion 13A is not limited to the screw 63, and may be adhesion or welding.
  • the linear actuator 100 when a current in a predetermined direction is supplied to the coil 41, a thrust force that drives the rod 30 in one direction (rightward in FIG. 1) is generated.
  • the rod 30 is driven in one direction, the outer tube 21 of the second tube 20 moves while sliding with respect to the inner tube 12 of the first tube 10, and the linear actuator 100 extends.
  • the rod guide 50 comes into contact with the side surface of the protruding portion 13A, and further movement of the rod 30 is restricted.
  • the protruding portion 13A functions as a stopper portion.
  • the open end of the outer tube 21 comes into contact with the end of the base portion 11, and further movement of the rod 30 is restricted.
  • the open end of the outer tube 21 functions as a stopper portion.
  • the guard member 60 is attached to the surface of the protruding portion 13A on the base portion 11 side.
  • the attaching portion 62 is provided on the surface of the protruding portion 13A on the side where the rod guide 50 slides. It may be attached.
  • the guide portion 61 is provided so as to be interposed between the wiring 44 and the rod 30 through the opening between the protruding portion 13 ⁇ / b> A and the rod 30.
  • the attachment portion 62 abuts on the rod guide 50 and functions as a stopper portion that restricts the movement of the rod 30 in the extending direction.
  • the first tube 10 is provided with a guard member 60 interposed between the wire 44 connected to the plurality of coils 41 and the rod. Thereby, even if the wiring 44 sags, it can prevent that the wiring 44 and the rod 30 contact.
  • FIGS. 3 is a cross-sectional view of the linear actuator 200 in the axial direction
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG.
  • the description will focus on the differences from the first embodiment described above, and the same components as those of the linear actuator 100 of the first embodiment will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
  • the second embodiment is different from the first embodiment in that a stroke sensor 70 is provided and the guard member 160 is formed in a semi-cylindrical shape so that the stroke sensor 70 faces the rod 30.
  • the stroke sensor 70 is attached to the protruding portion 13A so as to face a part of the side surface of the rod 30 located inside the base portion 11.
  • the stroke sensor 70 uses a Hall element that generates a Hall voltage corresponding to the strength of the magnetic field.
  • the stroke sensor 70 detects the relative position between the coil 41 and the permanent magnet 31 based on the Hall voltage of the Hall element.
  • the wiring 71 of the stroke sensor 70 is drawn out through an opening 11B provided in the base portion 11.
  • the signal detected by the stroke sensor 70 is input to an external controller via the wiring 71.
  • the controller calculates the stroke of the second tube 20 relative to the first tube 10 based on the relative position information between the coil 41 and the permanent magnet 31 detected by the stroke sensor 70.
  • the controller controls the magnitude and phase of the current supplied to the coil 41 while feeding back the stroke of the second tube 20 relative to the first tube 10. Thereby, the linear actuator 200 can be controlled more accurately.
  • the guard member 160 is a semi-cylindrical guard formed so as to be interposed between the wiring 44 and the rod 30 in a region between the yoke 40 and the opening 11B of the wiring 44 and to cover a part of the rod 30 in the circumferential direction. And a flange-like attachment portion 162 attached to the protruding portion 13A. Since the guard portion 161 is formed so as to cover a part of the rod 30 in the circumferential direction, the stroke sensor 70 can be installed facing the rod 30.
  • the guard portion 161 is a semi-cylinder as long as it is interposed between the wire 44 and the rod 30 in the region between the yoke 40 and the opening 11B of the wire 44 and can prevent the contact between the wire 44 and the rod 30. Not only the shape but also a shape that forms an arc of any angle. Further, the guard part 161 may be polygonal, or a part of a cylindrical member may be cut away so that the stroke sensor 70 faces the rod 30. Further, instead of the stroke sensor 70, a sensor for detecting the operation state of the linear actuator 200 such as a temperature sensor may be provided.
  • the stroke sensor 70 for detecting the stroke of the second tube 20 relative to the first tube 10 can be disposed.
  • the operation of the linear actuator 200 can be accurately controlled while preventing contact between the rod 44 and the rod 30.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the linear actuator 300 in the axial direction.
  • the third embodiment is different from the first embodiment in that the guard member 260 is formed integrally with the protruding portion 213A that functions as a stopper portion.
  • the guard member 260 includes an annular protruding portion 213A protruding inward and a cylindrical guard portion 213B extending in the axial direction from the protruding portion 213A and covering the outer periphery of the rod 30.
  • the protruding portion 213A and the guard portion 213B are formed integrally with the guide tube 213 so as to be positioned at the end portion of the guide tube 213 on the base portion 11 side.
  • the guard portion 213B is provided so as to be interposed between the wiring 44 and the rod 30 in a region between the yoke 40 of the wiring 44 and the opening 11B.
  • the rod guide 50 comes into contact with the side surface of the protrusion 213A, and further movement of the rod 30 is restricted. In this way, the protruding portion 213A functions as a stopper portion.
  • the protruding portion 213A and the guard portion 213B are integrally formed with the guide tube 213, but instead of this, the protruding portion 213A and the guard portion 213B are integrally formed as a guide. It may be attached to the tube 213.
  • the protrusion 213A that extends in the radial direction and abuts the rod guide 50 to define the most extended position and the guard portion 213B that extends in the axial direction and covers the outer periphery of the rod 30 are integrally formed. There is no need to provide a flange or the like, and the weight can be reduced. Furthermore, by forming the protruding portion 213A and the guard portion 213B integrally with the guide tube 213, it is not necessary to attach the guard member 260, and the number of assembling steps can be reduced.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the linear actuator 400 in the axial direction.
  • the fourth embodiment is different from the first embodiment in that the guard member 360 is attached to the base portion 311.
  • An adapter 316 is provided between the base portion 311 and the inner tube 12. One end of the inner tube 12 is fitted and fixed to the inner circumferential surface 316A of the adapter 316, and the adapter 316 is fitted and fixed to the inner circumferential surface of the base portion 311.
  • the guard member 360 includes an annular projecting portion 311A projecting inward and a cylindrical guard portion 311B extending in the axial direction from the projecting portion 311A and covering the outer periphery of the rod 30.
  • the protruding portion 311A and the guard portion 311B are formed integrally with the base portion 311.
  • the guard portion 311B is provided so as to be interposed between the wiring 44 and the rod 30 in a region between the yoke 40 of the wiring 44 and the opening 11B.
  • the rod guide 50 comes into contact with the side surface of the protruding portion 311A, and further movement of the rod 30 is restricted.
  • the protruding portion 311A functions as a stopper portion.
  • the protruding portion 311A and the guard portion 311B are integrally formed with the base portion 311. Instead of this, the protruding portion 311A and the guard portion 311B are integrally formed. You may attach to the part 311.
  • the guard member 360 is attached by integrally forming a protruding portion 311A that extends in the radial direction and contacts the rod guide 50 to define the most extended position, and a guard portion 311B that extends in the axial direction and covers the outer periphery of the rod 30. There is no need to provide a flange or the like, and the weight can be reduced. Furthermore, by forming the protruding portion 311A and the guard portion 311B integrally with the base portion 311, it is not necessary to attach the guard member 360, and the number of assembling steps can be reduced.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the linear actuator 500 in the axial direction.
  • the fifth embodiment is different from the first embodiment in that the outer peripheral surface of the guard portion 461 of the guard member 460 is inclined so as to approach the rod 30 toward the tip.
  • the guard member 460 includes a flange-like attachment portion 462 attached to the protruding portion 13A, and a cylindrical guard portion 461 extending in the axial direction from the attachment portion 462 and covering the outer periphery of the rod 30.
  • the outer peripheral surface of the guard part 461 is formed to be inclined so as to approach the rod 30 from the attachment part 462 side toward the tip. In addition, it is not necessary to incline the whole outer peripheral surface of the guard part 461, and the shape which inclines only a part of the front end side may be sufficient.
  • the guard portion 461 of the guard member 460 Since the outer peripheral surface of the guard portion 461 of the guard member 460 is inclined so as to approach the rod 30 toward the tip, the guard portion 461 is inserted between the wiring 44 and the rod 30 when the first tube 10 is assembled. The certainty of being improved. Thus, since the wiring 44 is guided by the inclination, the assemblability of the first tube 10 is improved.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the linear actuator 600 in the axial direction. Below, it demonstrates centering on a different point from 2nd Embodiment mentioned above, the same code
  • a pair of trunnion shafts 501 are provided with through holes 501A, and the wiring 44 from the plurality of coils 41 and the wiring 71 from the stroke sensor 70 are connected to the trunnion shaft.
  • the second embodiment is different from the second embodiment in that it is pulled out through a through-hole 501A provided in 501.
  • the wiring 44 from the plurality of coils 41 is drawn out from the through hole 501A of one trunnion shaft 501 of the pair of trunnion shafts 501, and the wiring of the stroke sensor 70 from the through hole 501A of the other trunnion shaft 501. 71 is pulled out.
  • the through hole 1A may be provided only in one of the pair of trunnion shafts 501.
  • the length of the base portion 11 can be shortened compared to the case where the opening 11A is provided in the base portion 11. . Therefore, the overall length of the linear actuator 600 can be shortened.
  • the wiring 44 from the plurality of coils 41 is drawn out from the through hole 501A of one trunnion shaft 501, and the wiring 71 of the stroke sensor 70 is drawn from the through hole 501A of the other trunnion shaft 501.
  • the signal detected by the stroke sensor 70 is not affected by a large current flowing through the wiring 44 of the coil 41. Therefore, since the signal detected by the stroke sensor 70 is accurately input to the controller without being affected by disturbance, the operation of the linear actuator 600 can be controlled more accurately.
  • the guard members 60, 160, 260, 360, 460 may be formed of a non-magnetic material and contact the yoke 40. Thereby, even if the wiring 44 is slack, it is possible to reliably prevent the wiring 44 and the rod 30 from contacting each other. Further, since the guard member is formed of a nonmagnetic material, the magnetic path formed in the yoke 40 is not affected.

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Abstract

リニアアクチュエータ(100)は、内側に筒状のヨーク(40)によって保持される複数のコイル(41)が設けられる第1チューブ(10)と、ヨーク(40)内を軸方向に移動自在なロッド(30)と、ロッド(30)に軸方向に並んで保持され、複数のコイル(41)と対向するように配設される複数の永久磁石(31)と、複数のコイル(41)に接続され、第1チューブ(10)に設けられた開口(11A)を介してリニアアクチュエータ(100)の外部に引き出される配線(44)と、第1チューブ(10)に設けられ、配線(44)とロッド(30)との間に介在するガード部材(60)と、を備える。

Description

リニアアクチュエータ
 本発明は、電磁力によって軸方向に伸縮するリニアアクチュエータに関するものである。
 JP2012-157186Aには、界磁と電機子を備え、界磁を可動子とし、電機子を固定子として、可動子を固定子に対し往復移動可能な構成としたロッド型のリニアモータが開示されている。このロッド型のリニアモータでは、電機子に接続されるケーブルが開口部を通じて外部へ導かれている。
 しかしながら、JP2012-157186Aに記載のロッド型のリニアモータでは、ケーブルが何らかの理由でたるんでしまうと可動子に接触してしまい、ケーブルが接触したまま可動子が固定子に対して往復移動する恐れがあった。
 本発明は、コイルからの配線がたるんでも可動部と接触することがないリニアアクチュエータを提供することを目的とする。
 本発明のある態様によれば、リニアアクチュエータは、内側に筒状のヨークによって保持される複数のコイルが設けられる本体部と、前記ヨーク内を軸方向に移動自在なロッドと、前記ロッドに軸方向に並んで保持され、前記複数のコイルと対向するように配設される複数の永久磁石と、前記複数のコイルに接続され、前記本体部に設けられた開口を介して前記リニアアクチュエータの外部に引き出される配線と、前記本体部に設けられ、前記配線と前記ロッドとの間に介在するガード部材と、を備える。
図1Aは、本発明の第1実施形態に係るリニアアクチュエータの収縮状態における軸方向断面図である。 図1Bは、図1AにおけるA-A断面図である。 図2は、図1AにおけるB-B断面図である。 図3は、本発明の第2実施形態に係るリニアアクチュエータの収縮状態における軸方向断面図である。 図4は、図3におけるC-C断面図である。 図5は、本発明の第3実施形態に係るリニアアクチュエータの収縮状態における軸方向断面図である。 図6は、本発明の第4実施形態に係るリニアアクチュエータの収縮状態における軸方向断面図である。 図7は、本発明の第5実施形態に係るリニアアクチュエータの収縮状態における軸方向断面図である。 図8は、本発明の第6実施形態に係るリニアアクチュエータの収縮状態における軸方向断面図である。
 以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
 <第1実施形態>
 図1、図2を参照して、本発明の第1実施形態に係るリニアアクチュエータ100について説明する。図1Aは、リニアアクチュエータ100の軸線方向における断面図であり、図1Bは、図1AにおけるA-A断面図であり、図2は、図1AにおけるB-B断面図である。
 リニアアクチュエータ100は、本体部としての第1チューブ10と、第1チューブ10の外周に摺動自在に設けられる第2チューブ20と、第2チューブ20の端部に固定され、永久磁石31を保持するロッド30と、第1チューブ10内に嵌合するように設けられ、永久磁石31と対向するコイル41を保持するヨーク40と、を備える。
 リニアアクチュエータ100では、コイル41に流れる電流に応じてロッド30を軸方向に駆動する推力(電磁力)が発生し、この推力に基づいて第1チューブ10と第2チューブ20とが相対変位する。これにより、リニアアクチュエータ100は、図1に示す最収縮位置から、図示しない最伸長位置との間で伸縮する。
 第1チューブ10は、円筒状のベース部11と、ベース部11の一端に固定されるインナーチューブ12と、ベース部11の他端に固定されるガイドチューブ13と、を備える。
 ベース部11は、両端が開口する筒状部材である。ベース部11の外周には、径方向に突出する一対のトラニオン軸1が固定される。リニアアクチュエータ100は、一対のトラニオン軸1が図示しない外部部材に回動可能に軸支されることで、外部部材に対して回動可能に保持される。
 第2チューブ20は、両端が開口する円筒状のアウターチューブ21と、アウターチューブ21の一端に取り付けられるキャップ22と、を備える。第2チューブ20の一端は、キャップ22により閉塞される。第2チューブ20の他端は、第1チューブ10のインナーチューブ12が挿入される開口端である。キャップ22の外側面には、図示しない外部部材と連結される連結部材2が固定される。
 インナーチューブ12は、ベース部11に設置された状態で、アウターチューブ21の内側に摺動自在に挿入される。インナーチューブ12は、その一端がベース部11の内周面11Aに嵌合して固定され、ベース部11に片持ち支持される。
 リニアアクチュエータ100は、第1チューブ10と第2チューブ20とを軸方向に相対変位可能に支持する第1リニアガイド部15と第2リニアガイド部25とを備える。
 インナーチューブ12の自由端の外周には、環状の第1軸受14が設けられる。第1軸受14の軸受面(外周面)14Aは、アウターチューブ21の内周面21Aと摺接する。第1リニアガイド部15は、インナーチューブ12の外周面12Aと、第1軸受14の軸受面14Aとから構成される。
 アウターチューブ21の開口端側の内周には、環状の第2軸受23が設けられる。第2軸受23の軸受面(内周面)23Aは、インナーチューブ12の外周面12Aと摺接する。第2リニアガイド部25は、アウターチューブ21の内周面21Aと、第2軸受23の軸受面23Aとから構成される。
 リニアアクチュエータ100が伸縮する際には、第1リニアガイド部15では、第1軸受14の軸受面14Aがアウターチューブ21の内周面21Aに摺接する。また、第2リニアガイド部25では、第2軸受23の軸受面23Aがインナーチューブ12の外周面12Aに摺接する。これにより、インナーチューブ12とアウターチューブ21とは、滑らかに摺動する。インナーチューブ12の外周面12Aとアウターチューブ21の内周面21Aとは、第1軸受14及び第2軸受23を介して互いに隙間なく対峙する。
 ガイドチューブ13は、両端が開口する筒状部材である。ガイドチューブ13内には、ロッド30の端部に固定されるロッドガイド50が摺動自在に設けられる。
 ロッド30は、中空部30Aを有する棒状部材である。ロッド30の一端は、第2チューブ20の端部を構成するキャップ22の内側に固定される。また、ロッド30の他端は、前述したロッドガイド50に固定される。ロッド30の他端にロッドガイド50が設けられることで、ガイドチューブ13とロッド30との同軸度が確保される。よって、リニアアクチュエータ100の伸縮時にロッド30の端部が径方向に振れることが防止される。
 ロッド30の中空部30Aには、複数の永久磁石31が軸方向に並んで保持される。永久磁石31は、円柱状に形成されており、軸方向にN極とS極が位置するように着磁される。隣り合う永久磁石31は、同極同士が対向するように配置される。また、隣り合う永久磁石31の間には継鉄32が設けられる。なお、継鉄32を必ずしも設ける必要はなく、隣り合う永久磁石31が当接するようにしてもよい。
 インナーチューブ12の内周面12Bには、円筒状のヨーク40が設けられる。ヨーク40は、ロッド30が軸方向に挿通する挿通孔45を有する。ヨーク40には、複数のコイル41が内蔵される。なお、ヨーク40は、隣り合う環状部材の接触面に形成される空間内にコイル41を巻き付け、これらの環状部材を軸方向に積層し一体化したものである。複数のコイル41は、永久磁石31に対向するように軸方向に沿って並設される。
 ヨーク40の外周には、軸線方向に複数の溝42が設けられる。溝42には、複数のコイル41からの配線44が挿入される。なお、溝42は、三か所に設けられているが、これに限らず四か所など任意の数設けることができる。また、溝42をヨーク40の外周面に設ける構成に代えて、インナーチューブ12の内周面12Bに設けてもよい。さらに、溝42をヨーク40の外周面とインナーチューブ12の内周面12Bとの両方に設けてもよい。
 複数のコイル41からの配線44は、溝42と、ベース部11に設けられた開口11Bを通って外部に引き出される。外部に引き出された配線44は、図示しないコントローラに接続される。コントローラはコイル41に供給される電流の大きさや位相を制御することにより、リニアアクチュエータ100が発生する推力と推力発生方向(伸縮方向)とを制御する。
 ガイドチューブ13のベース部11側の端部には、内側に突出する環状の突出部13Aが形成される。突出部13Aには、ねじ63によってガード部材60が取り付けられる。ガード部材60は、配線44のヨーク40と開口11Bとの間の領域において、配線44とロッド30の間に介在するように設けられる円筒形状のガード部61と、突出部13Aに取り付けられるフランジ状の取付部62と、を備える。配線44とロッド30の間に介在するように円筒形状のガード部61が設けられることにより、配線44がたるんでも配線44とロッド30とが接触することが防止される。なお、ガード部材60のガード部61は円筒形状に限らず、多角形形状の筒体であってもよい。また、ガード部材60の突出部13Aへの取り付けもねじ63に限らず、接着や溶接などであってもよい。
 次に、リニアアクチュエータ100の動作について説明する。
 リニアアクチュエータ100では、コイル41に所定方向の電流が供給されると、ロッド30を一方向(図1において右方向)に駆動する推力が発生する。ロッド30が一方向に駆動されると、第2チューブ20のアウターチューブ21が第1チューブ10のインナーチューブ12に対して摺動しながら移動して、リニアアクチュエータ100が伸長する。
 リニアアクチュエータ100が最伸長位置まで伸長すると、ロッドガイド50が突出部13Aの側面に当接し、それ以上のロッド30の移動が規制される。このように、突出部13Aは、ストッパ部として機能する。
 一方、コイル41に伸長時とは逆位相の電流が供給されると、ロッド30を他方向(図1において左方向)に駆動する推力が発生する。ロッド30が他方向に駆動されると、第2チューブ20のアウターチューブ21が第1チューブ10のインナーチューブ12に対して摺動しながら移動して、リニアアクチュエータ100が収縮する。
 リニアアクチュエータ100が最収縮位置まで収縮すると、アウターチューブ21の開口端がベース部11の端部に当接し、それ以上のロッド30の移動が規制される。このように、アウターチューブ21の開口端は、ストッパ部として機能する。
 なお、本実施形態では、ガード部材60を突出部13Aのベース部11側の面に取り付けたが、これに代えて、突出部13Aのロッドガイド50が摺動する側の面に取付部62を取り付けてもよい。この場合、ガイド部61は、突出部13Aとロッド30の間の開口部を通って配線44とロッド30の間に介在するように設けられる。また、取付部62は、ロッドガイド50と当接し、ロッド30の伸長方向への移動を規制するストッパ部として機能する。
 以上の第1実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
 第1チューブ10には、複数のコイル41に接続される配線44とロッドとの間に介在するガード部材60が設けられる。これにより、配線44がたるんでも、配線44とロッド30とが接触することを防止できる。
 <第2実施形態>
 図3、図4を参照して、本発明の第2実施形態に係るリニアアクチュエータ200について説明する。図3は、リニアアクチュエータ200の軸線方向における断面図であり、図4は、図3におけるC-C断面図である。以下に示す実施形態では、上述した第1実施形態と異なる点を中心に説明し、第1実施形態のリニアアクチュエータ100と同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
 第2実施形態は、ストロークセンサ70が設けられ、ストロークセンサ70がロッド30と対向するようにガード部材160が半円筒形状に形成される点で、第1実施形態と相違する。
 ストロークセンサ70は、ベース部11の内側に位置するロッド30の側面の一部と対向するようにして突出部13Aに取り付けられる。ストロークセンサ70は、磁界の強度に応じたホール電圧を発生するホール素子を用いたものである。ストロークセンサ70は、ホール素子のホール電圧に基づいて、コイル41と永久磁石31との相対位置を検出する。ストロークセンサ70の配線71は、ベース部11に設けられた開口11Bを通って外部に引き出される。
 ストロークセンサ70によって検出された信号は、配線71を介して外部のコントローラに入力される。コントローラは、ストロークセンサ70により検出されたコイル41と永久磁石31との相対位置情報に基づいて、第1チューブ10に対する第2チューブ20のストロークを演算する。コントローラは、第1チューブ10に対する第2チューブ20のストロークをフィードバックしながらコイル41に通電する電流の大きさと位相を制御する。これにより、リニアアクチュエータ200をより正確に制御できる。
 ガード部材160は、配線44のヨーク40と開口11Bとの間の領域において配線44とロッド30の間に介在し、ロッド30の周方向の一部を覆うように形成される半円筒形状のガード部161と、突出部13Aに取り付けられるフランジ状の取付部162と、を備える。ガード部161がロッド30の周方向の一部を覆うように形成されることで、ストロークセンサ70をロッド30と対向させて設置することができる。
 なお、ガード部161は、配線44のヨーク40と開口11Bとの間の領域において配線44とロッド30の間に介在し、配線44とロッド30との接触を防止できるものであれば、半円筒形状に限らず、どのような角度の円弧を形成する形状であってもよい。また、ガード部161は多角形形状であってもよく、円筒形状の部材の一部を切り欠いてストロークセンサ70がロッド30と対向するようにしたものであってもよい。さらに、ストロークセンサ70に代えて、温度センサ等のリニアアクチュエータ200の動作状態を検出するためのセンサを設けてもよい。
 以上の第2実施形態によれば、以下の効果を奏する。
 ガード部材160がロッド30の周方向の一部を覆うように形成されたことで、第1チューブ10に対する第2チューブ20のストロークを検出するためのストロークセンサ70を配置することができるので、配線44とロッド30とが接触することを防止しつつ、リニアアクチュエータ200の動作を正確に制御できる。
 <第3実施形態>
 図5を参照して、本発明の第3実施形態に係るリニアアクチュエータ300について説明する。図5は、リニアアクチュエータ300の軸線方向における断面図である。
 第3実施形態は、ガード部材260が、ストッパ部として機能する突出部213Aと一体に形成される点で、第1実施形態と相違する。
 ガード部材260は、内側に突出する環状の突出部213Aと、突出部213Aから軸方向に延びロッド30の外周を覆う円筒形状のガード部213Bと、を備える。突出部213Aとガード部213Bとは、ガイドチューブ213のベース部11側の端部に位置するようにガイドチューブ213と一体に形成される。ガード部213Bは、配線44のヨーク40と開口11Bとの間の領域において、配線44とロッド30の間に介在するように設けられる。
 リニアアクチュエータ300が最伸長位置まで伸長すると、ロッドガイド50が突出部213Aの側面に当接し、それ以上のロッド30の移動が規制される。このように、突出部213Aはストッパ部として機能する。
 なお、本実施形態では、突出部213Aとガード部213Bとが、ガイドチューブ213と一体に形成されているが、これに代えて、突出部213Aとガード部213Bとを一体に形成したものをガイドチューブ213に取り付けてもよい。
 以上の第3実施形態によれば、第1実施形態の効果に加え、以下の効果を奏する。
 半径方向に延びロッドガイド50が当接して最伸長位置を規定する突出部213Aと軸方向に延びロッド30の外周を覆うガード部213Bとを一体に形成したことで、ガード部材260に取り付け用のフランジなどを設ける必要がなく、軽量化を図ることができる。さらに、突出部213Aとガード部213Bをガイドチューブ213と一体に形成することでガード部材260の取り付けが不要となり、組立の工数を削減することができる。
 <第4実施形態>
 図6を参照して、本発明の第4実施形態に係るリニアアクチュエータ400について説明する。図6は、リニアアクチュエータ400の軸線方向における断面図である。
 第4実施形態は、ガード部材360がベース部311に取り付けられる点で、第1実施形態と相違する。
 ベース部311とインナーチューブ12との間には、アダプタ316が設けられる。インナーチューブ12は、その一端がアダプタ316の内周面316Aに嵌合して固定され、アダプタ316はベース部311の内周面に嵌合して固定される。
 ガード部材360は、内側に突出する環状の突出部311Aと、突出部311Aから軸方向に延びロッド30の外周を覆う円筒形状のガード部311Bと、を備える。突出部311Aとガード部311Bとは、ベース部311と一体に形成される。ガード部311Bは、配線44のヨーク40と開口11Bとの間の領域において、配線44とロッド30の間に介在するように設けられる。
 リニアアクチュエータ400が最伸長位置まで伸長すると、ロッドガイド50が突出部311Aの側面に当接し、それ以上のロッド30の移動が規制される。このように、突出部311Aはストッパ部として機能する。
 なお、本実施形態では、突出部311Aとガード部311Bとが、ベース部311と一体に形成されているが、これに代えて、突出部311Aとガード部311Bとを一体に形成したものをベース部311に取り付けてもよい。
 以上の第4実施形態によれば、第1実施形態の効果に加え、以下の効果を奏する。
 半径方向に延びロッドガイド50が当接して最伸長位置を規定する突出部311Aと、軸方向に延びロッド30の外周を覆うガード部311Bとを一体に形成したことで、ガード部材360が取り付け用のフランジなどを設ける必要がなく、軽量化を図ることができる。さらに、突出部311Aとガード部311Bをベース部311と一体に形成することでガード部材360の取り付けが不要となり、組立の工数を削減することができる。
 <第5実施形態>
 図7を参照して、本発明の第5実施形態に係るリニアアクチュエータ500について説明する。図7は、リニアアクチュエータ500の軸線方向における断面図である。
 第5実施形態は、ガード部材460のガード部461の外周面が先端に向かうにつれてロッド30に近づくように傾斜している点で、第1実施形態と相違する。
 ガード部材460は、突出部13Aに取り付けられるフランジ状の取付部462と、取付部462から軸方向に延びロッド30の外周を覆う円筒形状のガード部461と、を備える。ガード部461の外周面は、取付部462側から先端に向かうにつれてロッド30に近づくように傾斜するように形成される。なお、ガード部461の外周面全体を傾斜させる必要はなく、先端側の一部のみを傾斜させる形状でもよい。
 以上の第5実施形態によれば、第1実施形態の効果に加え、以下の効果を奏する。
 ガード部材460のガード部461の外周面が先端に向かうにつれてロッド30に近づくように傾斜しているので、第1チューブ10の組立の際にガード部461が配線44とロッド30との間に挿入される確実性が向上する。このように、配線44が傾斜によってガイドされるので、第1チューブ10の組立性が向上する。
 <第6実施形態>
 図8を参照して、本発明の第6実施形態に係るリニアアクチュエータ600について説明する。図8は、リニアアクチュエータ600の軸線方向における断面図である。以下では、上述した第2実施形態と異なる点を中心に説明し、第2実施形態のリニアアクチュエータ200と同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
 第6実施形態は、ベース部11の開口11Bに代えて、一対のトラニオン軸501に貫通孔501Aが設けられ、複数のコイル41からの配線44とストロークセンサ70からの配線71とが、トラニオン軸501に設けられた貫通孔501Aを通って外部に引き出される点で、第2実施形態と相違する。
 リニアアクチュエータ600では、一対のトラニオン軸501のうち一方のトラニオン軸501の貫通孔501Aから複数のコイル41からの配線44が引き出され、他方のトラニオン軸501の貫通孔501Aから、ストロークセンサ70の配線71が引き出される。
 なお、ストロークセンサ70を設けない場合には、一対のトラニオン軸501の一方にのみ貫通孔1Aを設けてもよい。
 以上の第6実施形態によれば、第2実施形態の効果に加え、以下の効果を奏する。
 配線44と配線71とを外部に引き出すための貫通孔501Aをトラニオン軸501に設けたことにより、ベース部11に開口11Aを設けたものに比べ、ベース部11の長さを短くすることができる。よって、リニアアクチュエータ600の全長を短くすることができる。
 また、一方のトラニオン軸501の貫通孔501Aから、複数のコイル41からの配線44が引き出され、他方のトラニオン軸501の貫通孔501Aから、ストロークセンサ70の配線71が引き出される。これにより、ストロークセンサ70によって検出された信号が、コイル41の配線44を流れる大きな電流によって影響を受けることがない。よって、ストロークセンサ70によって検出された信号が外乱の影響を受けることなく正確にコントローラに入力されるので、リニアアクチュエータ600の動作をより正確に制御できる。
 以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
 ガード部材60,160,260,360,460を非磁性体で形成し、ヨーク40に当接するようにしてもよい。これにより、配線44がたるんでも、配線44とロッド30とが接触することを確実に防止できる。また、ガード部材が非磁性体で形成されているため、ヨーク40に形成される磁路に影響を与えることもない。
 本願は、2014年10月29日に日本国特許庁に出願された特願2014-220139号に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (6)

  1.  リニアアクチュエータにおいて、
     内側に筒状のヨークによって保持される複数のコイルが設けられる本体部と、
     前記ヨーク内を軸方向に移動自在なロッドと、
     前記ロッドに軸方向に並んで保持され、前記複数のコイルと対向するように配設される複数の永久磁石と、
     前記複数のコイルに接続され、前記本体部に設けられた開口を介して前記リニアアクチュエータの外部に引き出される配線と、
     前記本体部に設けられ、前記配線と前記ロッドとの間に介在するガード部材と、を備えるリニアアクチュエータ。
  2.  請求項1に記載のリニアアクチュエータであって、
     前記本体部は、円筒状のベース部と、前記ベース部の一端に固定され前記複数のコイルが設けられるインナーチューブと、前記ベース部の他端に固定され前記ロッドの端部に設けられるロッドガイドが内部を摺動するガイドチューブと、を備え、
     前記ガード部材は、前記ベース部または前記ガイドチューブに設けられるリニアアクチュエータ。
  3.  請求項2に記載のリニアアクチュエータであって、
     前記ガード部材は、半径方向に延び前記ロッドガイドが当接して最伸長位置を規定するストッパ部と、前記ストッパ部から軸方向に延び前記ロッドの外周を覆うガード部と、を備えるリニアアクチュエータ。
  4.  請求項1に記載のリニアアクチュエータであって、
     前記ガード部材は、前記ロッドの周方向の一部を覆うように形成されるリニアアクチュエータ。
  5.  請求項1に記載のリニアアクチュエータであって、
     前記ガード部材は、前記配線と前記ロッドとの間の外周面が先端に向かうにつれて前記ロッドに近づくように傾斜しているリニアアクチュエータ。
  6.  請求項1に記載のリニアアクチュエータであって、
     前記ガード部材は、非磁性体によって形成され、前記ヨークと当接するリニアアクチュエータ。
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