CN101336507A - 中空马达驱动装置 - Google Patents

Abstract

一种中空马达驱动装置(10)，具有具备在外周面上形成螺旋状的螺纹槽(12a)的螺纹轴(12)、与螺纹槽(12a)螺纹结合的螺母部件(13)、在内周侧上固定设置螺母部件(13)并且在外周侧上设置永久磁体(23)的中空驱动轴(25)、具有自由旋转地支承中空驱动轴(25)的轴承部(14)并且具备线圈部(22)的外壳(26)。而且，在中空驱动轴(25)上，螺母部件(13)和永久磁体(23)设置为在相对于中空驱动轴(25)的轴方向垂直的方向上不重叠，在外壳(26)上，在与螺母部件(13)对应的位置上设置轴承部(14)，并且在与永久磁体(23)对应的位置上设置线圈部(22)。通过采用这样的结构可以提供具有高刚性和良好的停止响应性，并且维护性良好，而且具有紧凑的装置形状的中空马达驱动装置。

Description

中空马达驱动装置

技术领域

本发明涉及一种中空马达驱动装置，将能够使旋转运动和往复直线运动相互变换的螺纹/螺母机构与无马达驱动轴的中空马达结合。

背景技术

以往，作为使用中空马达而进行一轴方向的往复直线运动的驱动装置，公知有例如下述专利文献1中公开的驱动装置。该驱动装置是在贯通中空马达的中空部内的状态下配置被驱动杆，将形成中空部的筒状转子的转动变为被驱动杆的直线驱动力来进行传递的装置。具体地，采用在转子的内周面上切削阴螺纹、在被驱动杆的外周面上切削能够与该阴螺纹螺纹结合的阳螺纹，将被驱动杆旋入转子的内周的结构。此外，在被驱动杆的外周面上以与阳螺纹重合的状态形成花键，通过在转子侧上形成与该花键嵌合的花键槽，构成为使被驱动杆能够向中心轴方向移动，但不能绕中心轴转动。

专利文献1：实开平6-53851号公报

专利文献2：特开平6-300106号公报

但是，在上述专利文献1中公开的驱动装置的情况下，利用马达的自身保持力来进行直线运动的停止，因此存在被驱动杆的定位精度无法成为高精度的问题。此外，在中空马达的两侧上配置有用于支承筒状转子的一对的轴承，由该结构导致中空马达的维护性恶化，并且组装作业也不得不变得复杂。

另外，在上述专利文献2中，公开了以使被驱动杆的定位精度提高为目的的驱动装置。该上述专利文献2中所述的驱动装置，采用了将中空马达和滚珠丝杠螺母以及花键机构结合的结构，通过滚珠丝杠螺母的采用而实现旋转驱动部的小径化，作为其结果，惯性转矩能够尽可能地减小，因此实现停止响应性良好的装置。

但是，在上述专利文献2中所述的驱动装置，因为采用直列地配置中空马达和滚珠丝杠螺母以及花键机构的结构，所以存在刚性较高但装置形状不得不变大的问题。特别地，在此类的驱动装置中，若装置的轴方向的长度变大，则在设置空间的方面上受到制约，装置的适用范围变窄。

发明内容

本发明是鉴于上述问题的存在而提出的，其目的在于提供一种中空马达驱动装置，具有高刚性和良好的停止响应性，并且维护性良好，而且具有紧凑的装置形状。

本发明是一种中空马达驱动装置，具有：在外周面上形成有螺旋状的螺纹槽的螺纹轴、在内周面上形成有与上述螺纹槽螺纹结合的螺母槽的螺母部件、在内周侧固定设置有上述螺母部件并且在外周侧上设置有成为磁力线发生源的永久磁体的中空驱动轴、和具备对上述中空驱动轴能够自如旋转地进行支承的轴承部且具备成为磁场发生源的线圈部的外壳，其特征在于，在上述中空驱动轴上，上述螺母部件和上述永久磁体设置为在相对于中空驱动轴的轴方向垂直的方向上不重叠，在上述外壳上，上述轴承部设置在与上述螺母部件对应的位置上，并且上述线圈部设置在与上述永久磁体对应的位置上。

即，在本发明的中空马达驱动装置中，采用螺纹轴的螺纹槽和螺母部件的螺母槽以滑动螺纹的状态螺纹结合、进而受到来自螺纹轴的旋转驱动力的螺母部件固定设置在中空驱动轴上的结构，因此能够尽可能地减小中空马达停止时的惯性转矩，实现非常的良好的停止响应性。此外，利用集中在一处的轴承部来承受从螺纹轴而经由螺母部件向中空驱动轴传递的负载，因此能够在维持高刚性的同时实现紧凑的装置结构。

在本发明的中空马达驱动装置中，上述外壳可以构成为至少具有收纳上述轴承部的轴承收纳部、和收纳上述线圈部的线圈收纳部。

即，在本发明的中空马达驱动装置中，采用由线圈部以及永久磁体构成而作为动力发生源的中空马达部、和由螺母部件以及轴承部构成而作为驱动力变换机构的螺纹/螺母机构部分离地设置的简单的装置结构，因此维护性优异并且组装作业容易。

此外，在本发明的中空马达驱动装置中，构成上述外壳的上述线圈收纳部可以构成为能够自由拆下。

即，通过使作为构成外壳的部件的部件的线圈收纳部能够自由拆下，能够仅更换中空马达部，能够例如通过变更线圈部和永久磁体而容易地变更中空马达驱动装置的额定输出。

进而，在本发明的中空马达驱动装置中，上述永久磁体能够经由位置调节机构部而相对于上述中空驱动轴设置，以便能够自由地调节与上述线圈部的间隔。

即，根据本发明的中空马达驱动装置，能够容易地调节永久磁体和线圈部的间隔，因此装置组装时的初始设定及维护时的中空马达的调节都变得非常地容易。

进而，在本发明的中空马达驱动装置中，上述位置调节机构部包括：与上述永久磁体连接的磁体保持部件、插入设置在上述磁体保持部件和上述中空驱动轴之间且一端侧与形成在上述中空驱动轴上的卡止壁抵接从而向一端侧轴方向的移动受到限制的压环、设置在上述压环的另一端侧且能够在上述中空驱动轴的轴方向上自由移动地设置的隔套、和通过与形成在上述中空驱动轴的表面的螺纹槽螺纹结合而能够经由上述隔套而向一端侧轴方向推压上述压环的推力螺母。

而且上述发明的概要，并不是列举本发明的必要特征的全部，这些特征组的子组合也可以成为发明。

根据本发明，可以提供一种中空马达驱动装置，具有高刚性和良好的停止响应性，并且维护性良好，而且具有紧凑的装置形状。

附图说明

图1是表示本实施方式的中空马达驱动装置的要部的外观立体图。

图2是说明本实施方式的中空马达驱动装置的结构的要部纵剖面主视图。

图3是说明本实施方式的中空马达驱动装置的动作的纵剖面主视图。

图4是表示本实施例的中空马达驱动装置的使用例的外观立体图。

附图标记说明

10…中空马达驱动装置

11…螺纹/螺母机构部

12…螺纹轴

12a…螺纹槽

13…螺母部件

14…轴承部

21…中空马达部

22…线圈部

23…永久磁体

25…中空驱动轴

25a，25b…卡止壁

26…外壳

26a…端盖部

26b…轴承收纳

26c…凸缘部

26d…线圈收纳部

27…螺栓

30…位置调节机构部

31…磁体保持部件

32…压环

33…隔套

34…旋转编码器

35…推力螺母

36…编码器传感器

37…止动螺母

40…块体

45…直线导件

451a…移动块

45b…轨道导轨

具体实施方式

下面，根据附图说明实施本发明的优选的实施方式。另外，下面的实施方式，并不用于限定各权利要求所述的发明，此外，发明的解决方式并不限定为必须是实施方式中说明的特征的组合的全部。

图1是表示本实施方式的中空马达驱动装置的要部的外观立体图。此外，图2是说明本实施方式的中空马达驱动装置的结构的要部纵剖面主视图。

本实施方式的中空马达驱动装置10，具备：包括螺纹轴12、螺母部件13以及轴承部14而作为驱动力变换机构的螺纹/螺母机构部11；和包括线圈部22以及永久磁体23而作为动力发生源的中空马达部21。而且，螺纹/螺母机构部11和中空马达部21以经由中空驱动轴25而结合的方式构成。该中空驱动轴25，夹在螺母部件13和轴承部14之间而将螺母部件13的负载向轴承部14传递，并且通过在外周侧设置有永久磁体23而实现作为中空马达部21的转子的功能。

构成螺纹/螺母机构部11的螺纹轴12，是在外周面上形成有螺旋状的螺纹槽12a的部件，是在中空马达驱动装置10动作时成为基准的部件。此外，螺母部件13，是在内周面上具备与螺纹轴12的螺纹槽12a螺纹结合的螺母槽(未图示)的部件，该螺母部件13相对于螺纹轴12螺纹结合设置，由此构成滑动螺纹。因而，通过螺母部件13进行旋转运动而螺纹轴12能够相对于螺母部件13相对地进行轴方向的往复直线运动。

螺母部件13，固定设置在起到作为中空马达部21的转子的作用的中空驱动轴25的内周侧上，随着中空驱动轴25的旋转运动而一起旋转。此外，螺母部件13，经由中空驱动轴25而由轴承部14支承，通过该结构能够实现螺母部件13的稳定的旋转运动。

中空驱动轴25，在其内周侧上固定设置有螺母部件13，因此如上所述，夹在螺母部件13和轴承部件14之间而起到传递负载的作用，进而，在外周侧上设置有成为磁力线发生源的永久磁体23，因此起到作为中空马达部21的转子的作用。此外，在与设置在中空驱动轴25上的永久磁体23对置的位置上，设置有成为磁场发生源的线圈部22，由这些永久磁体23和线圈部22而构成中空马达。

另外，在本实施方式中，永久磁体23相对于中空驱动轴25的安装采用经由位置调节机构部30来设置的结构。利用该位置调节机构部30的作用而自由调节永久磁体23与线圈部22的间隔。而且，位置调节机构部30包括磁体保持部件31和压环32、隔套33及推力螺母35。关于位置调节机构部30的具体的结构以及作用，在下面进行说明。

最初，永久磁体23，由耐热性的可挠性材料将多个的延伸板形状的永久磁体多个连接而包围中空驱动轴25，以能够向中空驱动轴25的外径方向进行稍微的移动的状态而设置。而且，通过向这样构成的永久磁体23施加向径方向的移动力而实现向中空驱动轴25的向外径方向或内径方向的移动，能够调节与线圈部22的间隔。但是，由于不宜对永久磁体23直接施加移动力，因此采用在永久磁体23上连接磁体保持部件31的结构。因而，对永久磁体23的移动力经由磁体保持部件31而进行施加。

在磁体保持部件31和中空驱动轴25之间，插入设置压环32。该压环32是能够调节磁体保持部件31和中空驱动轴25的间隔的楔形的摩擦连接元件，是能够将轴方向的推压力变换成与轴方向垂直的方向(径方向)的移动力的元件。即，本实施方式的压环32，一端侧(在图2中纸面左侧)与形成在中空驱动轴25上的卡止壁25a抵接，从而向一端侧轴方向的进一步的移动受到限制，另一端侧(在图2中纸面右侧)在与中空驱动轴的关系中为自由的状态。因而，压环32若从另一端侧(在图2中纸面右侧)向一端侧沿轴方向受到推压，则该轴方向的推压力能够变换为外径方向的移动力，反之，若放松从另一端侧向一端侧轴方向的推压操作，则由该轴方向的推压力的放松而获得向内径方向的移动力，因此能够调节与磁体保持部件31连接的永久磁体23的径方向的位置。

对压环32的推压通过隔套33和推力螺母35来实现，所述隔套33设置在压环32的另一端侧(在图2中纸面右侧)上且设置为能够在中空驱动轴25的轴方向上自由移动，所述推力螺母35通过与形成在中空驱动轴25的表面上的螺纹槽螺纹结合而能够经由隔套33由向一端侧(在图2中纸面左侧)沿轴方向推压压环32。

如上所述，在本实施方式的中空马达驱动装置10中，永久磁体23经由位置调节机构部30而设置在中空驱动轴25上，从而可以非常地简单地调节永久磁体23和线圈22之间的间隔。因而，本实施方式的中空马达驱动装置10在装置组装时的初始设定和维护时的中空马达部21的调节变得非常地容易。

另外，在设置在中空驱动轴25上的隔套33和推力螺母35之间，设置了旋转编码器34。此外，在与旋转编码器34对置的外壳26(线圈收纳部26d)上配置编码器传感器36。在本实施方式的中空马达部21中，通过设置旋转编码器34和编码器传感器36来检测中空马达的角度位置，实现同步马达的马达控制。

而且，本实施方式的中空马达部21的动作方式中，由旋转编码器34以及编码器传感器36检测作为转子的中空驱动轴25的位置信息，采用每60度(相对于360度电角度而为每60度)转换电流的通电位相而进行旋转控制的矩形波驱动方式。该方式在用较少电流获得较大扭矩方面是有意的。

进而，本实施方式的中空马达驱动装置10的外廓由收纳轴承部14以及线圈部22的外壳26构成。而且，本实施方式的外壳26，如例如图1以及图2中所示，包括构成外壳26的端部的端盖部26a、收纳轴承部14的轴承收纳部26b、成为装置的安装机构的凸缘部26c、和收纳线圈部22的线圈收纳部26d。

顺便地，这些用于构成外壳26的端盖部26a、轴承收纳部26b、凸缘部26c以及线圈收纳部26d能够分别采用螺栓27等的结合机构进行连接。特别地，对于线圈收纳部26d，优选构成为能够自由拆下。这样地，将线圈收纳部26d构成为能够自由拆下是为了能够仅更换中空马达部21，通过更换线圈部22和永久磁体23，能够任意且容易地变更中空马达驱动装置10的额定输出。

上面，说明了关于本实施方式的中空马达驱动装置10的构成部件，如图1以及图2说明的那样，本实施方式的中空马达驱动装置10采用下述就诶够：在中空驱动轴25上，螺母部件13和永久磁体23设置为在相对于中空驱动轴25的轴方向垂直的方向上不重叠，另一方面，在壳体26侧，在与螺母部件13对应的位置上设置轴承部14、并且在与永久磁体23对应的位置上设置线圈部22。即，在本实施方式的中空马达驱动装置10中，利用集中在一处的轴承部14承受从螺纹轴12经由螺母部件13向中空驱动轴25传递的负载，因此能够在维持高刚性的同时实现紧凑的装置结构。

此外，在本实施方式的中空马达驱动装置10中，采用螺纹轴12的螺纹槽12a和螺母部件13的螺母槽以滑动螺纹的状态螺纹结合进而受到来自螺纹轴12的旋转驱动力的螺母部件13固定设置在中空驱动轴25上的结构，因此可以尽可能地减小中空马达停止时的惯性转矩，实现非常的良好的停止响应性。

进而，本实施方式的中空马达驱动装置10，采用螺纹/螺母机构部11和中空马达部21分离地设置的简单的装置结构，因此维护性优异并且组装作业也变得容易。

上面，说明了本实施方式的中空马达驱动装置10的结构部件。下面，说明本实施方式的中空马达驱动装置10的组装方法。

本实施方式的中空马达驱动装置10的组装次序是：首先，对于在内周侧上设置有螺母部件13且在外周侧上设置有永久磁体23的中空驱动轴25设置多个轴承，从而形成轴承部14。轴承部14一端侧(在图2中纸面左侧)与形成在中空驱动轴25上的卡止壁25b抵接，从而向一端侧轴方向的移动受到限制。进而从该状态，利用与中空驱动轴25螺纹结合的止动螺母37固定轴承部14的另一端侧(在图2中纸面右侧)，从而完成准确的轴承部14的设置。

接下来，为了收纳保护轴承部14的外周面，设置构成外壳26的部件中的端盖部26a、轴承收纳部26b以及凸缘部26c。之后，设置收纳有线圈部22的线圈收纳部26b，进而操作位置调节机构部30，从而调节永久磁体23和线圈部22的间隔。基本上根据基于推力螺母35的拧入量的调节的压环32的向外径方向或者内径方向的移动量来进行位置调节机构部30的操作。

最后，对于构成外壳26的线圈收纳部26d安装编码器传感器36，从而完成本实施方式的中空马达驱动装置10的组装。

接着，根据图3说明本实施方式的中空马达驱动装置10的动作。图3是用于说明本实施方式的中空马达驱动装置的动作的纵剖面主视图。本实施方式的中空马达驱动装置10至少可以提供三个的动作方法。

首先一个是在中空马达驱动装置10的本体部分即用符号A表示的构成外壳26的凸缘部26c的位置进行固定，使螺纹轴12为自由的状态。若在该状态下使中空马达部21运转，则螺纹轴12能够沿其轴方向进行往复直线运动。此外此时，螺纹轴12不绕轴旋转而仅进行往复直线运动。因此，通过在螺纹轴12上设置成为驱动对象的物品而能够进行物品的驱动操作。

第二个的动作方法为，固定用符号B、C表示的位置的双方或者任意一方，由此使螺纹轴12成为固定状态，在用符号A表示的凸缘部26c的位置处固定作为驱动对象的物品。若在该状态下使中空马达部21运转，则仅螺纹轴12成为被固定的状态，螺纹/螺母机构部11和中空马达部21即中空马达驱动装置10的本体部分沿轴方向进行往复直线运动。因此，物品与中空马达驱动装置10的本体部分一起被驱动操作。

最后的第三个的动作方法是组合上述的第一个的动作方法和第二个的动作方法的方法。即，在用符号A至C表示的位置的任意上配置作为驱动对象的物品，控制各自的限制/释放和中空马达部21的运转状态，从而能够进行物品的复杂的驱动操作。

实施例

根据图4说明关于上述的实施方式的中空马达驱动装置10的具体的使用例。图4是表示本实施例的中空马达驱动装置的使用例的外观立体图。

本实施例的中空马达驱动装置10，去除构成外壳26的部件之中的凸缘部26c，在外壳26的外周上设置有矩形形状的块体40。此外，在块体40的下方设置有两个的直线导件45，构成直线导件45的部件之中的移动块45a与块体40连接，构成直线导件45的部件之中的轨道导轨45b与作为设置基准的基台部连接。

而且，若在固定螺纹轴12的状态下使中空马达部21运转，则仅块体40沿轴方向移动，若在固定块体40的状态下使中空马达部21运转，则仅螺纹轴12沿轴方向移动，若调节螺纹轴12和块体40的限制/释放状态并且使中空马达部21运转，则能够进行螺纹轴12和块体40在轴方向上的复杂的移动动作。

另外，用图4例示的本实施例的块体40假设为例如作业者的立足处及物品放置处等，通过本实施方式的中空马达驱动装置10和两个的直线导件45的组合实现具备非常高的刚性和停止响应性的驱动装置。

上面，说明了本发明的优选的实施方式，但本发明的技术的范围不限定在上述实施方式中所述的范围。对上述实施方式可以进行多样的变更或改良。

例如，在上述的本实施方式的中空马达驱动装置10中，示例说明了螺纹轴12和螺母部件13直接螺纹结合而构成滑动螺纹的情况，但也可以在螺纹轴12和螺母部件13之间夹装能够无限循环的转动体(滚珠即滚子等)，而构成为转动体螺纹装置。通过采用所述结构能够进一步提高刚性、停止响应性，并且能够实现更加流畅的动作。

此外，在上述的本实施方式的中空马达驱动装置10中，关于支承由于螺母部件13的旋转运动而产生的负荷的轴承部14，采用集中设置在与螺母部件13对置的位置的结构。这是考虑施加在中空驱动轴25上的负荷并考虑旋转运动的中空驱动轴25的平衡点后的非常适宜的结构。但是，以装置的长寿命化及驱动时的稳定化为目标，也可以在外壳26的另一端侧(在图2中的纸面右侧)的端部上设置支承轴承。

如上所述的进行了变更或者改良的方式也包含在本发明的技术的范围内，能够从权利要求的记载中明确。

Claims (5)

1.一种中空马达驱动装置，具有：

螺纹轴，在外周面上形成有螺旋状的螺纹槽；

螺母部件，在内周面上形成有与上述螺纹槽螺纹结合的螺母槽；

中空驱动轴，在内周侧固定设置有上述螺母部件并且在外周侧设置有成为磁力线发生源的永久磁体；

外壳，具备旋转自如地支承上述中空驱动轴的轴承部，并且具备成为磁场发生源的线圈部，其特征在于，

在上述中空驱动轴上，上述螺母部件和上述永久磁体设置为在相对于中空驱动轴的轴方向垂直的方向上不重叠，

在上述外壳上，上述轴承部设置在与上述螺母部件对应的位置上，并且上述线圈部设置在与上述永久磁体对应的位置上。

2.如权利要求1所述的中空马达驱动装置，其特征在于，

上述外壳至少具有收纳上述轴承部的轴承收纳部、和收纳上述线圈部的线圈收纳部。

3.如权利要求2所述的中空马达驱动装置，其特征在于，构成上述外壳的上述线圈收纳部能够自由拆下。

4.如权利要求1至3的任意一项所述的中空马达驱动装置，其特征在于，上述永久磁体经由位置调节机构部而相对于上述中空驱动轴进行设置，以便能够自由调节上述永久磁体与上述线圈部的间隔。

5.如权利要求4所述的中空马达驱动装置，其特征在于，上述位置调节机构部包括：

磁体保持部件，与上述永久磁体连接；

压环，插入设置在上述磁体保持部件和上述中空驱动轴之间，并且一端侧与在上述中空驱动轴上形成的卡止壁抵接，从而限制向一端侧轴方向的移动；

隔套，设置在上述压环的另一端侧并且设置为能够沿上述中空驱动轴的轴方向自由移动；

推力螺母，通过与形成在上述中空驱动轴的表面的螺纹槽螺纹结合而能够经由上述隔套将上述压环向一端侧轴方向推压。

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