JP2010025134A

JP2010025134A - リニア駆動装置

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Publication number: JP2010025134A
Application number: JP2008183599A
Authority: JP
Inventors: Akio Iwami; 昭夫石水
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 2008-07-15
Filing date: 2008-07-15
Publication date: 2010-02-04
Anticipated expiration: 2028-07-15
Also published as: JP5191829B2

Abstract

【課題】ステータ部への給電停止時に付勢部材により出力軸が駆動されて移動限界位置で急停止したときでも送りネジ機構でネジ同士の食いつきが発生しないリニア駆動装置を提供すること。
【解決手段】弁体駆動装置１では、軸受部材６が摺動軸受であるため、ロータ５０に印加される付勢力が小さいが、軸線方向Ｌの位置が固定されている。このため、ステータ部２０への給電停止時にコイルバネ５により出力軸８が開方向に向けて駆動されて移動限界位置で急停止したとき、ロータ５０が自身の慣性力により回転して下方に移動しようとしたとき、その移動が阻止されることになるが、スラスト方向における軸受部材６とロータ５０との間のクリアランスｄ１、ｄ２が十分広い。このため、ロータ５０の下方への移動が阻止されない。このため、ロータ５０の慣性による回転力が送りネジ機構を構成する雄ネジ８８と雌ネジ５８が食いつこうとする力として作用しない。
【選択図】図２

Description

本発明は、ステータ部への給電が停止した際、付勢部材の付勢力によって出力軸が駆動されるリニア駆動装置に関するものである。

弁体駆動装置では、モータのロータと出力軸との間に送りネジ機構を設け、出力軸を直動させることにより流路内の開口を開閉するリニア駆動装置が設けられている。このような弁体駆動装置では、付勢部材によって出力軸を先端側（閉方向）に付勢する構成が採用されている（特許文献１、２参照）。

このような弁体駆動装置においては、ロータを軸線方向の両側で回転可能に支持する第１支持部および第２支持部が構成されており、かかる支持部を構成するにあたって、特許文献１に記載の弁体駆動装置では、ロータの基端側および先端側にベアリング軸受を配置するとともに、ロータの基端側に配置したベアリング軸受については上記の付勢部材とは別の付勢部材によってロータを先端側に向けて付勢した構成が採用されている。しかしながら、かかる構成では、ロータには２つの付勢部材の付勢力が印加されているため、その分、モータ出力を大きくしなければならないという欠点がある。これに対して、特許文献２に記載の弁体駆動装置では、ロータの基端側に配置した第１支持部は、ロータが摺動可能な摺動面を備えた摺動軸受であるため、ロータに印加される付勢力が小さいので、モータ出力が比較的小さくても、出力軸をスムーズに駆動することができる。
ＵＳ２００６−００７１１９０Ａ１号公報特開２００５−２３３２０３号公報

しかしながら、特許文献２に記載の弁体駆動装置のように、ロータの基端側に配置した第１支持部が摺動軸受である場合、ステータ部への給電停止時に付勢部材により出力軸が第２方向に向けて駆動されて移動限界位置で急停止すると、送りネジ機構において、雄ネジと雌ネジが食いついてしまい、その後の動作に支障が生じるという問題点がある。すなわち、ステータ部への給電停止時に付勢部材により第２方向に向けて駆動された出力軸が移動限界位置で急停止すると、ロータが自身の慣性力により回転して第１方向に移動しようとするが、その際、ロータが第１支持部に当接してそれ以上の変位が阻止されていると、ロータの慣性による回転力が送りネジ機構において雄ネジと雌ネジが食いつこうとする力として作用してしまうのである。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、ステータ部への給電停止時に付勢部材により出力軸が駆動されて移動限界位置で急停止したときでも送りネジ機構においてネジ同士の食いつきが発生しないリニア駆動装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、ステータ部およびロータを備えたモータと、前記ロータを軸線方向の第１方向側で回転可能に支持する第１支持部と、前記ロータを軸線方向の前記第１方向側とは反対側の第２方向側で回転可能に支持する第２支持部と、前記ロータに送りネジ機構を介して接続されて前記第１方向および前記第２方向に直線駆動される出力軸と、該出力軸を前記第２方向に付勢する付勢部材と、を有するリニア駆動装置において、前記第１支持部は、前記ロータが摺動可能な摺動面を備えた摺動軸受であって、前記ステータ部への給電停止時、前記出力軸は前記付勢手段に付勢されて前記第２方向の移動限界位置まで移動するように構成されており、スラスト方向において前記第１支持部と前記ロータとの間には、前記給電停止時に前記出力軸が前記移動限界位置で急停止した際、前記ロータが慣性力で回転して前記第１方向に移動した際に前記ロータが前記第１支持部に当接するのを回避するクリアランスが設けられていることを特徴とする。

本発明では、スラスト方向において第１支持部とロータとの間には十分なクリアランスが設けられているため、第１支持部としてロータが摺動可能な摺動面を備えた摺動軸受を用いた場合でも、ステータ部への給電停止時に出力軸が前記移動限界位置で急停止した際、ロータが慣性力で回転して第１方向に移動しようとする動きが阻止されない。このため、ロータの慣性による回転力が送りネジ機構で食いつきが発生しようとする力として作用しないので、ステータ部への給電停止時、出力軸が前記付勢手段に付勢されて移動限界位置で停止するまで移動する場合でも、送りネジ機構で食いつきが発生しない。

本発明において、前記出力軸には、該出力軸に対して前記第２方向側に位置する開口を閉鎖する弁体が形成され、前記移動限界位置は、前記弁体が前記開口を閉鎖する位置である。

この場合、前記弁体が前記開口を形成する開口形成部に当接して前記開口を閉鎖することにより、前記出力軸が前記移動限界位置で急停止することになる。

本発明では、スラスト方向において第１支持部とロータとの間には十分なクリアランスが設けられているため、ステータ部への給電停止時に出力軸が前記移動限界位置で急停止した際、ロータが慣性力で回転して第１方向に移動しようとする動きが阻止されない。このため、ロータの慣性による回転力が送りネジ機構で食いつきが発生しようとする力として作用しないので、ステータ部への給電停止時、出力軸が前記付勢手段に付勢されて移動限界位置で停止するまで移動する場合でも、送りネジ機構で食いつきが発生しない。

以下に、図面を参照して、本発明を適用したベアリング軸受、および駆動装置（リニア駆動装置）について説明する。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係る弁体駆動装置（リニア駆動装置）の外観を示す斜視図である。図２（ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態１に係る弁体駆動装置（リニア駆動装置）の断面図、およびその下端部を拡大して示す拡大断面図である。なお、図１および図２では、下方が弁体の開方向（第１方向）で上方が弁体の閉方向（第２方向）として表してあるので、以下の説明でも、便宜上、下方が弁体の開方向で上方が弁体の閉方向とするが、弁体駆動装置１が配置される姿勢は、上記の設定に限定されるものではなく、下方が弁体の閉方向、上方が弁体の開方向という態様や、右方が弁体の閉方向、左方が弁体の開方向という態様もあることは勿論である。

図１および図２（ａ）、（ｂ）に示す弁体駆動装置１（遮断弁／リニア駆動装置）は、ガスなどの流路内に形成された開口（図示せず）を流路の下流側において弁体８５で開閉するとともに、停電時などの緊急の際には、バネの力で開口を強制的に閉状態とする装置であり、カップ状の仕切り部材３によって、ステッピングモータ２のステータ部２０が配置される第１空間１ｓと、ステッピングモータ２のロータ５０や弁体８５などが配置される流路側の第２空間１ｔとに仕切られている。

仕切り部材３は、有底の円筒状隔壁部３３と、円筒状隔壁部３３の開口縁で拡径する円環状のフランジ部３１とを備えており、円筒状隔壁部３３の周りには、ステッピングモータ２の円筒状のステータ部２０が同心状に配置されている。円筒状隔壁部３３には環状の段部３３５が形成されており、かかる段部３３５によって、ステータ部２０の軸線方向Ｌの位置が規定されている。かかる仕切り部材３は、薄くて非磁性の金属板に深絞り加工などを行なうことによって形成される。

ステータ部２０は、軸線方向Ｌに重ねて配置された一対のステータ組２１、２２を有しており、ステータ組２１、２２は各々、インシュレータに巻回された環状のコイル、およびコイルの軸線方向Ｌの両側に配置された一対のステータコアを備えている。一対のステータコアは各々、コイルの内周面に沿って起立形成された多数の極歯を備えており、ステータ組２１を構成した状態で、一対のステータコアに形成された極歯は周方向に交互に配置された状態となる。ステータ部２０の側面部には端子台２６が形成されており、かかる端子台２６には複数本の端子２７が固定されている。また、端子台２６を覆うようにコネクタ部２８が形成されている。

仕切り部材３の円筒状隔壁部３３の内側には、軸受部材６（第１支持部）、円筒状のロータ５０、円盤状のベアリング軸受９（第２支持部）、円筒状支持部材４の下半部がこの順に重ねて配置されており、ロータ５０、ベアリング軸受９および円筒状支持部材４の内側には、軸線方向Ｌに延びた出力軸８が配置されている。

これらの部材のうち、ロータ５０は軸線周りに回転し、出力軸８は軸線方向Ｌに移動する。これに対して、軸受部材６、ステータ部２０、円筒状支持部材４は、仕切り部材３を介して連結されて固定体１ａを構成している。

出力軸８の上端部は、円筒状支持部材４の上底部に形成された穴４９を貫通しており、かかる上端部には出力軸８よりも大径の弁体８５が取り付けられている。弁体８５は、出力軸８の上端部に完全固定されており、弁体８５と出力軸８は一体になっている。弁体８５の側面には周溝が形成されており、かかる周溝には、ゴム製のＯリングなどからなるシール部材８６が装着されている。かかる弁体８５は、流路の開口形成部に当接することにより、流路の開口を閉鎖した状態とする。

円筒状支持部材４の周りには、付勢部材としてのコイルバネ５が装着されており、かかるコイルバネ５は、両端部が各々、弁体８５の基端側に形成されたフランジ部８５１と、円筒状支持部材４の外周面に形成された段部４５との間で圧縮された状態で支持されている。円筒状支持部材４は、弾性を有する止め輪３５によって、仕切り部材３の環状の段部３３５に押圧されており、軸線方向Ｌの移動および軸線周りの回転が規制された状態で仕切り部材３に固定されている。

軸受部材６は、円盤状フランジ部６１から下方に向けて有底の円筒部６２が突出した形状を備えており、円盤状フランジ部６１の外周面は仕切り部材３の円筒状隔壁部３３の内周面に当接し、軸受部材６の円筒部６２の下端部は、仕切り部材３の円筒状隔壁部３３の底部３３２に当接している。かかる軸受部材６において、円盤状フランジ部６１の下面には、円筒部６２を囲むように環状溝６６が形成されており、かかる環状溝６６によって、円盤状フランジ部６１の外周部分には弾性が付与されている。このため、円盤状フランジ部６１の外周面は仕切り部材３の円筒状隔壁部３３に弾性をもって当接し、軸受部材６は、仕切り部材３の円筒状隔壁部３３の底部に固定された状態にある。かかる軸受部材６においては、円筒部６２の穴は、円盤状フランジ部６１の上面中央で開口する軸穴６５を構成している。

ロータ５０は、有底円筒状のロータ部材５１を有しており、その外周面にはロータマグネット５２が固定されている。ロータマグネット５２の外周面では、周方向でＳ極とＮ極とが交互に並んでおり、かかる外周面は、仕切り部材３の円筒状隔壁部３３を介してステータ部２０の内周面に対向している。ロータ部材５１の下側の端面５１０からは丸棒状の突起５５が下方に突出しており、かかる突起５５は、軸受部材６の軸穴６５に嵌っている。この状態で、ロータ５０は、突起５５を介して軸受部材６の軸穴６５により回転可能に支持されている。

従って、軸受部材６は、ロータ５０に対するスラスト軸受機能およびラジアル軸受機能を兼ね備えた摺動軸受であり、軸受部材６の軸穴６５の内底面（円筒部６２の底面）は、ロータ５０の突起５５の下端面を支持する摺動面として機能し、軸受部材６の軸穴６５の内周面は、ロータ５０の突起５５の外周面を支持する摺動面として機能する。

ここで、軸受部材６の軸穴６５の内底面（円筒部６２の底面）と、ロータ５０の突起５５の下端面との間には後述するクリアランスｄ１が設けられ、ロータ部材５１の下側の端面５１０と軸受部材６の円盤部６１の上面との間には後述するクリアランスｄ２が設けられている。

ロータ部材５１の突起５５および軸受部材６の円筒部６２の底部６７には、互いに連通する小穴５７、６７０が形成されており、かかる小穴５７、６７０は、仕切り部材３の円筒状隔壁部３３内の底部に軸受部材６を配置する際の空気抜き用の穴である。

ロータ５０は上方で開口する円筒状であり、その内側には出力軸８の下半部が挿入されている。ここで、ロータ部材５１の内周面には送りネジ機構用の雌ネジ５８が形成されている一方、出力軸８においてロータ５０の内側に挿入された部分には送りネジ機構用の雄ネジ８８が形成されており、出力軸８の雄ネジ８８は、ロータ部材５１の雌ネジ５８に噛合している。また、円筒状支持部材４の上板部に形成された穴４９はＤ形状である一方、出力軸８において、穴４９の内側に位置する部分も含めて、上半部がＤ形状になっている。このため、ロータ５０が回転した際、出力軸８も回転しようとするが、出力軸８と円筒状支持部材４の穴４９との係合部分は共回り防止機構として機能し、出力軸８は回転不能である。このため、ロータ５０が回転した際、出力軸８は、ロータ５０に共回りせずに軸線方向Ｌに移動することなる。このようにして、本形態では、ロータ５０の回転を出力軸８の直動に変換する回転直動変換機構１ｄが構成されている。

（ベアリング軸受９の詳細な構成）
図３（ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態１に係る弁体駆動装置（リニア駆動装置）に用いたベアリング軸受９の斜視図、および断面図である。なお、図３（ａ）ではリテーナを一点鎖線で示し、図３（ｂ）ではリテーナの図示を省略してある。

図２（ａ）および図３（ａ）、（ｂ）に示すベアリング軸受９は、少なくとも一方が軸線周りに回転する第１部材と第２部材の間に配置されるスラスト軸受であって、第１部材側（ロータ部材５１の側／回転部材の側）に配置される円環状の第１支持板９１と、第１支持板９１に軸線方向Ｌで対向するように第２部材側（円筒状支持部材４の側／固定体１ａの側）に配置される円環状の第２支持板９２とを有している。第１支持板９１と第２支持板９２との間には環状の転動路９５が形成されており、かかる転動路９５には、環状のリテーナ９４に保持されたベアリングボール９３が複数、転動路９５に沿うように配置されている。本形態では、第１支持板９１はロータ部材５１の側に保持され、第２支持板９２は、円筒状支持部材４の側に保持されており、出力軸８は、第１支持板９１および第２支持板９２の中央に形成されている穴を貫通して下半部がロータ５０の内側に位置している。本形態において、第１支持板９１および第２支持板９２はいずれもＳＵＳ製である。

かかるベアリング軸受９において、本形態では、第１支持板９１において転動路９５を構成する第１環状面９１０は、軸線方向Ｌにおいてベアリングボール９３が位置する側（上方）に傾いた傾斜面になっており、第１環状面９１０は、円錐面になっている。また、第２支持板９２において転動路９５を構成する第２環状面９２０は、軸線方向Ｌにおいてベアリングボール９３が位置する側とは反対側（上方）に傾いた傾斜面になっており、第２環状面９２０は、円錐面になっている。このように、第１環状面９１０および第２環状面９２０はいずれも、軸線方向Ｌに対して同一方向に斜めに傾いた円錐面になっている。

ここで、第１環状面９１０と第２環状面９２０の傾きは等しく、第１環状面９１０と第２環状面９２０とは平行である。このため、第１環状面９１０と第２環状面９２０との対向距離（転動路９５の幅寸法）は、内周側から外周側に向かって同一である。また、第１環状面９１０および第２環状面９２０は、内周側から外周側において屈曲部分を有しない連続面になっている。このため、ベアリングボール９３は、第１環状面９１０および第２環状面９２０の各々に対して１箇所で接している。

（動作）
本形態の弁体駆動装置１において、弁体８５が流路の開口を閉状態としている期間中、弁体８５および出力軸８は上方に位置する。この状態で弁体８５を開方向（下方／第１方向）に移動させるには、ステータ部２０に給電し、ロータ５０を正回転させる。その結果、出力軸８は、雌ネジ５８および雄ネジ８８からなる送りネジ機構により駆動され、コイルバネ５の付勢力に抗して下方に移動するので、弁体８５は流路の開口を開状態とする。かかる開状態は、ロータ５０とステータとの間に作用する保持力で維持される。

このような開状態で、ガス流量の異常時や地震発生時に遮断命令が発せられると、ステータ部２０にはロータ５０を逆回転させる駆動信号が印加され、出力軸８は、雌ネジ５８および雄ネジ８８からなる送りネジ機構により駆動されて閉方向（上方／第２方向）に駆動され、弁体８５は流路の開口を閉状態とした状態で停止する。

また、弁体８５および出力軸８を閉方向に駆動している途中でステータ部２０への信号供給が停止したとき、出力軸８は、コイルバネ５の付勢力によって閉方向（上方／第２方向）に移動し、弁体８５は流路の開口形成部に当接して開口を閉鎖した状態で急停止する。

（スラスト方向における軸受部材６とロータ５０とのクリアランス）
本形態の弁体駆動装置１では、弁体８５および出力軸８を閉方向に駆動している途中でステータ部２０への信号供給が停止したとき、出力軸８は、コイルバネ５の付勢力によって閉方向（上方／第２方向）に移動し、弁体８５は流路の開口を閉状態とした状態で急停止する。その際、ロータ５０は、自身の慣性力により回転して下方（第１方向）に移動しようとする。

かかる動作を考慮して、本形態では、まず、軸受部材６の軸穴６５の内底面（円筒部６２の底面）と、ロータ５０の突起５５の下端面との間のクリアランスｄ１は、ステータ部２０への給電停止時、コイルバネ５の付勢力によって出力軸８が閉方向（上方／第２方向）に移動した出力軸８が移動限界位置で急停止した際にロータ５０が慣性力で回転して第１方向に移動したときでも、軸受部材６の軸穴６５の内底面（円筒部６２の底面）と、ロータ５０の突起５５の下端面とが当接するのを回避するのに十分な寸法に設定されている。

また、ロータ部材５１の下側の端面５１０と軸受部材６の円盤部６１の上面との間のクリアランスｄ２についても、クリアランスｄ１と同様、ステータ部２０への給電停止時、コイルバネ５の付勢力によって出力軸８が閉方向（上方／第２方向）に移動した出力軸８が移動限界位置で急停止した際にロータ５０が慣性力で回転して第１方向に移動したときでも、ロータ部材５１の下側の端面５１０と軸受部材６の円盤部６１の上面とが当接するのを回避するのに十分な寸法に設定されている。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の弁体駆動装置１では、ロータ５０の基端側（第１方向）に第１支持部として配置した軸受部材６は、ロータ５０が摺動可能な摺動面を備えた摺動軸受であるため、ロータ５０に印加される付勢力が小さい。それ故、モータ出力が比較的小さくても、出力軸８をスムーズに駆動することができる。

また、軸受部材６が摺動軸受である場合、軸線方向Ｌの位置が固定されているため、ステータ部２０への給電停止時にコイルバネ５により出力軸８が開方向（上方／第２方）向に向けて駆動されて移動限界位置で急停止したとき、ロータ５０が自身の慣性力により回転して下方に移動しようとする動作が軸受部材６によって阻止されることになるが、本形態では、スラスト方向における軸受部材６とロータ５０との間のクリアランスｄ１、ｄ２が十分広いため、上記の給電停止時のロータ５０の下方への移動が阻止されない。このため、出力軸８が移動限界位置で急停止したときでも、送りネジ機構を構成する雄ネジ８８と雌ネジ５８の間で食いつきが発生することなく、ロータ５０は暫くの間、回転し続ける。それ故、ロータ５０の慣性による回転力が送りネジ機構を構成する雄ネジ８８と雌ネジ５８が食いつこうとする力として作用しないので、弁体駆動装置１は、動作の信頼性が高い。

また、本形態の弁体駆動装置１で用いたベアリング軸受９は、軸線方向Ｌで対向する第１支持板９１と第２支持板９２との間に形成された転動路９５内にベアリングボール９３が配置されており、スラスト軸受として用いることができる。ここで、第１支持板９１において転動路９５を構成する第１環状面９１０、および第２支持板９２において転動路９５を構成する第２環状面９２０はいずれも、内周側から外周側において屈曲部分を有しない連続面になっているため、ベアリングボール９３は、第１環状面９１０および第２環状面９２０の各々に対して１箇所で接している。このため、ベアリングボール９３は、第１環状面９１０および第２環状面９２０の各々に対して１箇所のみで接する状態で転動するので、摺動ロスが小さい。

また、第１環状面９１０はベアリングボール９３が位置する側に傾いているため、ベアリングボール９３が転動した際に遠心力を受けても、ベアリングボール９３の外周側への変位が第１環状面９１０によって阻止される。従って、ベアリングボール９３が転動したベアリングボール９３の軌道が安定している。また、ベアリングボール９３が転動した際に遠心力を受けても、外周側への変位が第１環状面９１０によって阻止されるため、ベアリングボール９３がリテーナ９４から脱落することもない。

また、本形態では、弁体駆動装置１において、ステッピングモータ２への給電が停止した際にコイルバネ５の付勢力で移動する出力軸８に追従して回転するロータ部材５１と、固定体１ａとの間にベアリング軸受９を配置したため、コイルバネ５による出力軸８の駆動をスムーズに行なうことができるとともに、ステッピングモータ２として、小型で安価なものを用いることができる。すなわち、本形態の弁体駆動装置１では、ベアリング軸受９での摺動ロスが小さい分、コイルバネ５の付勢力が小さくても、コイルバネ５は、出力軸８を確実に閉方向に移動させることができる。また、ステッピングモータ２の駆動により出力軸８を開方向に移動させるときにはコイルバネ５の付勢力に抗することになるため、コイルバネ５の付勢力が小さければ、その分、モータ出力が小さくてよいので、ステッピングモータ２として、小型で安価なものを用いることができる。

［実施の形態２］
図４は、本発明の実施の形態２に係る弁体駆動装置（リニア駆動装置）に用いたベアリング軸受９の断面図であり、図４ではリテーナの図示を省略してある。なお、本形態の基本的な構成は実施の形態１と同様であるため、共通する部分の詳細な説明は省略する。

図４に示すように、本形態のベアリング軸受９も、実施の形態１と同様、第１支持板９１において転動路９５を構成する第１環状面９１０は、軸線方向Ｌにおいてベアリングボール９３が位置する側（上方）に傾いた傾斜面になっており、第１環状面９１０は、円錐面になっている。また、第２支持板９２において転動路９５を構成する第２環状面９２０は、軸線方向Ｌにおいてベアリングボール９３が位置する側とは反対側（上方）に傾いた傾斜面になっており、第２環状面９２０は、円錐面になっている。このように、第１環状面９１０および第２環状面９２０はいずれも、軸線方向Ｌに対して同一方向に斜めに傾いた円錐面になっている。

ここで、第１環状面９１０と第２環状面９２０の傾きを比較すると、第１環状面９１０は第２環状面９２０よりも大きく傾いており、第１環状面９１０と第２環状面９２０とは非平行である。このため、第１環状面９１０と第２環状面９２０との対向距離（転動路９５の幅寸法）は、内周側から外周側に向かって連続的に狭くなっている。また、第１環状面９１０および第２環状面９２０は、内周側から外周側において屈曲部分を有しない連続面になっている。このため、ベアリングボール９３は、第１環状面９１０および第２環状面９２０の各々に対して１箇所で接している。

このように構成した場合も、ベアリングボール９３は、第１環状面９１０および第２環状面９２０の各々に対して１箇所のみで接する状態で転動するので、摺動ロスが小さい。また、第１環状面９１０はベアリングボール９３が位置する側に傾いており、かつ、第１環状面９１０と第２環状面９２０との対向距離が内周側から外周側に向かって連続的に狭くなっている。このため、ベアリングボール９３は、第１環状面９１０および第２環状面９２０の各々に対して１箇所のみで接する状態で転動するので、摺動ロスが小さい。

また、転動路９５は、外周側にいくほど第１環状面９１０と第２環状面９２０との離間距離が狭まっているため、ベアリングボール９３が転動した際に遠心力を受けても、外周側への変位が第１環状面９１０と第２環状面９２０とによって阻止される。従って、ベアリングボール９３が転動したベアリングボール９３の軌道が安定している。また、ベアリングボール９３が転動した際に遠心力を受けても、外周側への変位が第１環状面９１０と第２環状面９２０とによって阻止されるため、ベアリングボール９３がリテーナから脱落することもない。

［実施の形態３］
図５は、本発明の実施の形態２に係る弁体駆動装置（リニア駆動装置）に用いたベアリング軸受９の断面図であり、図５ではリテーナの図示を省略してある。なお、本形態の基本的な構成は実施の形態１と同様であるため、共通する部分の詳細な説明は省略する。

図５に示すように、本形態のベアリング軸受９も、実施の形態１と同様、第１支持板９１において転動路９５を構成する第１環状面９１０は、軸線方向Ｌにおいてベアリングボール９３が位置する側（上方）に傾いた傾斜面になっており、第１環状面９１０は、円錐面になっている。また、第２支持板９２において転動路９５を構成する第２環状面９２０は、軸線方向Ｌにおいてベアリングボール９３が位置する側とは反対側（上方）に傾いた傾斜面になっており、第２環状面９２０は、円錐面になっている。このように、第１環状面９１０および第２環状面９２０はいずれも、軸線方向Ｌに対して同一方向に斜めに傾いた円錐面になっている。

ここで、第１環状面９１０と第２環状面９２０の傾きを比較すると、第２環状面９２０は第１環状面９１０よりも大きく傾いており、第１環状面９１０と第２環状面９２０とは非平行である。このため、第１環状面９１０と第２環状面９２０との対向距離（転動路９５の幅寸法）は、内周側から外周側に向かって連続的に広くなっている。また、第１環状面９１０および第２環状面９２０は、内周側から外周側において屈曲部分を有しない連続面になっている。このため、ベアリングボール９３は、第１環状面９１０および第２環状面９２０の各々に対して１箇所で接している。

このように構成した場合も、ベアリングボール９３は、第１環状面９１０および第２環状面９２０の各々に対して１箇所のみで接する状態で転動するので、摺動ロスが小さい。また、第１環状面９１０はベアリングボール９３が位置する側に傾いているため、ベアリングボール９３が転動した際に遠心力を受けても、外周側への変位が第１環状面９１０によって阻止される。従って、ベアリングボール９３が転動したベアリングボール９３の軌道が安定している。また、ベアリングボール９３が転動した際に遠心力を受けても、外周側への変位が第１環状面９１０によって阻止されるため、ベアリングボール９３がリテーナから脱落することもない。

［実施の形態４］
図６は、本発明の実施の形態４に係る弁体駆動装置（リニア駆動装置）に用いたベアリング軸受９の断面図であり、図６ではリテーナの図示を省略してある。なお、本形態の基本的な構成は実施の形態１と同様であるため、共通する部分の詳細な説明は省略する。

図６に示すように、本形態のベアリング軸受９も、実施の形態１と同様、第１支持板９１において転動路９５を構成する第１環状面９１０は、軸線方向Ｌにおいてベアリングボール９３が位置する側（上方）に傾いた傾斜面になっており、第１環状面９１０は、円錐面になっている。

これに対して、第２支持板９２において転動路９５を構成する第２環状面９２０は、軸線方向Ｌに対して直交する面になっている。このため、第１環状面９１０と第２環状面９２０との対向距離（転動路９５の幅寸法）は、内周側から外周側に向かって連続的に狭くなっている。また、第１環状面９１０および第２環状面９２０は、内周側から外周側において屈曲部分を有しない連続面になっている。このため、ベアリングボール９３は、第１環状面９１０および第２環状面９２０の各々に対して１箇所で接している。

［実施の形態５］
図７は、本発明の実施の形態５に係る弁体駆動装置（リニア駆動装置）に用いたベアリング軸受９の断面図であり、図７ではリテーナの図示を省略してある。なお、本形態の基本的な構成は実施の形態１と同様であるため、共通する部分の詳細な説明は省略する。

図７に示すように、本形態のベアリング軸受９も、実施の形態１と同様、第２支持板９２において転動路９５を構成する第２環状面９２０は、軸線方向Ｌにおいてベアリングボール９３が位置する側とは反対側（上方）に傾いた傾斜面になっており、第２環状面９２０は、円錐面になっている。

これに対して、第１支持板９１において転動路９５を構成する第１環状面９１０は、軸線方向Ｌに対して直交する面になっている。このため、第１環状面９１０と第２環状面９２０との対向距離（転動路９５の幅寸法）は、内周側から外周側に向かって連続的に広がっている。また、第１環状面９１０および第２環状面９２０は、内周側から外周側において屈曲部分を有しない連続面になっている。このため、ベアリングボール９３は、第１環状面９１０および第２環状面９２０の各々に対して１箇所で接している。

このように構成した場合も、ベアリングボール９３は、第１環状面９１０および第２環状面９２０の各々に対して１箇所のみで接する状態で転動するので、摺動ロスが小さいという効果を奏する。

なお、第１支持板９１において転動路９５を構成する第１環状面９１０が軸線方向Ｌにおいてベアリングボール９３が位置する側とは反対側（下方）に傾いた傾斜面になっており、第２支持板９２において転動路９５を構成する第２環状面９２０が軸線方向Ｌにおいてベアリングボール９３が位置する側とは反対側（上方）に傾いた傾斜面になっている構造を採用してもよい。

［実施の形態６］
図８は、本発明の実施の形態６に係る弁体駆動装置（リニア駆動装置）に用いたベアリング軸受９の断面図であり、図８ではリテーナの図示を省略してある。なお、本形態の基本的な構成は実施の形態１と同様であるため、共通する部分の詳細な説明は省略する。

図８に示すように、本形態のベアリング軸受９では、第１支持板９１において転動路９５を構成する第１環状面９１０は、軸線方向Ｌに対して直交する面になっている。また、第２支持板９２において転動路９５を構成する第２環状面９２０も、軸線方向Ｌに対して直交する面になっている。このため、第１環状面９１と第２環状面９２０とは平行であり、第１環状面９１０と第２環状面９２０との対向距離（転動路９５の幅寸法）は、内周側から外周側に向かって一定である。また、第１環状面９１０および第２環状面９２０は、内周側から外周側において屈曲部分を有しない連続面になっている。このため、ベアリングボール９３は、第１環状面９１０および第２環状面９２０の各々に対して１箇所で接している。このように構成した場合も、ベアリングボール９３は、第１環状面９１０および第２環状面９２０の各々に対して１箇所のみで接する状態で転動するので、摺動ロスが小さいという効果を奏する。

［他の適用例］
上記実施の形態では、本発明で採用した軸受部材６とロータ５０との間のクリアランスに関する構成は、上記の弁体駆動装置１に限らず、他のリニア駆動装置に適用してもよい。

本発明の実施の形態１に係る弁体駆動装置（リニア駆動装置）の外観を示す斜視図である。（ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態１に係る弁体駆動装置（リニア駆動装置）の断面図、およびその下端部を拡大して示す拡大断面図である。（ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態１に係る弁体駆動装置（リニア駆動装置）に用いたベアリング軸受の斜視図、および断面図である。本発明の実施の形態２に係る弁体駆動装置（リニア駆動装置）に用いたベアリング軸受の断面図である。本発明の実施の形態３に係る弁体駆動装置（リニア駆動装置）に用いたベアリング軸受の断面図である。本発明の実施の形態４に係る弁体駆動装置（リニア駆動装置）に用いたベアリング軸受の断面図である。本発明の実施の形態５に係る弁体駆動装置（リニア駆動装置）に用いたベアリング軸受の断面図である。本発明の実施の形態６に係る弁体駆動装置（リニア駆動装置）に用いたベアリング軸受の断面図である。

符号の説明

１弁体駆動装置（遮断弁／リニア駆動装置）
２ステッピングモータ（モータ）
３仕切り部材
５コイルバネ（付勢部材）
６軸受部材
８出力軸
９ベアリング軸受
２０ステータ部
５０ロータ
５５ロータの突起
５８雌ネジ
６５軸受部材の軸穴
８５弁体
８８雄ネジ

Claims

ステータ部およびロータを備えたモータと、前記ロータを軸線方向の第１方向側で回転可能に支持する第１支持部と、前記ロータを軸線方向の前記第１方向側とは反対側の第２方向側で回転可能に支持する第２支持部と、前記ロータに送りネジ機構を介して接続されて前記第１方向および前記第２方向に直線駆動される出力軸と、該出力軸を前記第２方向に付勢する付勢部材と、を有するリニア駆動装置において、
前記第１支持部は、前記ロータが摺動可能な摺動面を備えた摺動軸受であって、
前記ステータ部への給電停止時、前記出力軸は前記付勢手段に付勢されて前記第２方向の移動限界位置まで移動するように構成されており、
スラスト方向において前記第１支持部と前記ロータとの間には、前記給電停止時に前記出力軸が前記移動限界位置で急停止した際、前記ロータが慣性力で回転して前記第１方向に移動した際に前記ロータが前記第１支持部に当接するのを回避するクリアランスが設けられていることを特徴とするリニア駆動装置。
前記出力軸には、該出力軸に対して前記第２方向側に位置する開口を閉鎖する弁体が形成され、
前記移動限界位置は、前記弁体が前記開口を閉鎖する位置であることを特徴とする請求項１に記載のリニア駆動装置。
前記弁体が前記開口を形成する開口形成部に当接して前記開口を閉鎖することにより、前記出力軸が前記移動限界位置で急停止することを特徴とする請求項２に記載のリニア駆動装置。