JP2010115111A - リニアアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】 モータ部の回転シャフトの回転量と出力ロッドの移動量との関係を該モータ部に手を加えることなく変更する。
【解決手段】 中空状回転シャフト２を備えたモータ部１と、中空状回転シャフト２に貫通させた出力ロッド１６−１とを備え、中空状回転シャフト２の回転運動を利用して出力ロッド１６−１を直動させるようにしたリニアアクチュエータであって、モータ部１と、中空状回転シャフト２の回転運動を出力ロッド１６−１の直線運動に変換させる運動変換手段とをそれぞれモジュール化し、それらを着脱自在に連結した構成を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、モータ部の回転運動を出力ロッドの直線運動に変換するリニアアクチュエータに関する。

図４は、従来のリニアアクチュエータの一例を示した縦断面図である。このリニアアクチュエータにおいて、モータ部Ａは、中空状の回転シャフトＢと、この回転シャフトＢの外周に一体形成した回転子Ｃと、この回転子Ｃの外周囲に形成した固定子Ｄとで構成されている。
このリニアアクチュエータの出力ロッドであるボールネジ軸Ｅは、回転シャフトＢを貫通し、該回転シャフトＢの内周面全域に亘って形成されたネジ溝と鋼球Ｆを介して螺合している。
したがって、モータ部Ａの固定子Ｄへの通電によって回転シャフトＢが回転すると、ボールネジ軸Ｅが左右方向に直線運動する。すなわち、回転シャフトＢの回転運動がボールネジ軸Ｅの直線運動に変換される。

上記リニアアクチュエータは、中空状回転シャフトＢにボールネジ軸Ｅを貫通させた構成を有するので、構造の簡素化と小型化を図ることができる。
しかし、回転シャフトＢ自身にボールネジ軸Ｅを移送するためのネジ溝を形成しているので、以下のような問題点がある。

すなわち、上記回転シャフトＢの回転量とボールネジ軸Ｅの移動量との関係は、両者のネジのピッチによって規定されるので、この関係が異なる別仕様のリニアアクチュエータを製造する場合には、ボールネジ軸Ｅのネジのピッチだけでなく、モータ部Ａの構成要素である回転シャフトＢのネジピッチも変更しなければならない。
つまり、従来のリニアアクチュエータの構造では、上記別仕様のリニアアクチュエータを製造するに際して、モータ部Ａを共通使用することが不可能であり、これは製品コストを上昇させる要因になっている。
本発明の課題は、このような状況に鑑み、モータ部の回転シャフトの回転量と出力ロッドの移動量との関係を該モータ部に手を加えることなく変更することができるリニアアクチュエータを提供することにある。

第１の発明は、中空状回転シャフトを備えたモータ部と、該中空状回転シャフトに貫通させた出力ロッドとを備え、前記中空状回転シャフトの回転運動を利用して前記出力ロッドを直動させるようにしたリニアアクチュエータであって、前記モータ部と、前記中空状回転シャフトの回転運動を前記出力ロッドの直線運動に変換させる運動変換手段とをそれぞれモジュール化し、それらを着脱自在に連結した構成を有する。

第２の発明は、第１の発明において、前記運動変換手段が、前記出力ロッドの一端に連接したネジロッドと、該ネジロッドに螺合させたネジナットと、前記回転シャフトに着脱自在に連結され、該回転シャフトの回転動力を前記ネジナットに伝達する動力伝達手段と、を備えた構成を有する。

第３の発明は、第１の発明において、前記出力ロッドを中空状に形成し、前記運動変換手段が、前記出力ロッドの内周面に設けたネジナットと、前記出力ロッドに挿入されて前記ネジナットに螺合するネジロッドと、、前記回転シャフトに着脱自在に連結されて該回転シャフトの回転動力を前記ネジロッドに伝達する動力伝達手段と、を備えた構成を有する。

第４の発明は、第１の発明において、前記出力ロッドの周面にネジ溝を形成し、前記運動変換手段が、前記出力ロッドに螺合されたネジナットと、前記回転シャフトに着脱自在に連結されて該回転シャフトの回転動力を前記ネジナットに伝達する動力伝達手段と、を備えた構成を有する。

本発明は、モータ部と、このモータ部の中空状回転シャフトの回転運動を前記出力ロッドの直線運動に変換させる運動変換手段とをそれぞれモジュール化して、それらを着脱自在に連結した構成を有するので、モータ部の回転量と出力ロッドの移動量との関係が異なる別仕様のリニアアクチュエータを製造する場合に、モータ部には全く手を加える必要が無い。それゆえ、モータ部を共通の動力モジュールとして利用することが可能になり、それによって、コストの低減を図ることができる。

本発明に係るリニアアクチュエータの第１の実施形態を示した断面図。 本発明に係るリニアアクチュエータの第２の実施形態を示した断面図。 本発明に係るリニアアクチュエータの第３の実施形態を示した断面図。 従来のリニアアクチュエータの構造を例示した断面図。

図１は、本発明に係るリニアアクチュエータの一実施形態を示している。このリニアアクチュエータにおいて、モータ部１は、中空状の回転シャフト２と、該回転シャフト２の外周面に一体形成したロータ３と、該ロータ３の周囲に設けたステータ４とを備えている。

回転シャフト２は、小径部２ａと大径部２ｂとを有する。そして、小径部２ａはベアリング５を介して前部ハウジング６に支持され、大径部２ｂはベアリング７を介して後部ハウジング８に支持されている。上記大径部２ｂの後端外周にはナット９，１０が螺合され、これによって、上記ベアリング７のインナーがこの大径部２ｂに締着されている。

モータ部１は、上記のような構成を有するので、ステータ４に設けられた図示していない界磁コイルを励磁することにより、回転シャフト２がロータ３と共に回転する。
上記ナット１０の外側面には、ボルト１１を介してホルダトランス１２が固着され、また、該ホルダトランス１２の内側面には、ボルト１３を介して保持ブロック１４が固着されている。
上記保持ブロック１４は、回転シャフト２の大径部２ｂの端部内に同軸状に位置されており、回転シャフト２の軸線上に位置する中央部位にネジナット１５を貫通固着してある。

回転シャフト２の小径部２ａには、出力ロッド１６−１を摺動可能に挿入してある。この出力ロッド１６−１は、前端部が公知の回り止めブッシュ１７を介して前記前部ハウジング５に支持されている。また、出力ロッド１６−１は、後端にネジロッド１８を連接し、このネジロッド１８を上記保持ブロック１４のネジナット１５に螺合してある。

上記構成のリニアアクチュエータは、次のように作動する。すなわち、モータ部１の回転シャフト２が回転すると、その回転力が前記ナット１０およびホルダトランス１２を介して保持ブロック１４に伝達され、その結果、該保持ブロック１４に固着されたネジナット１５が回転シャフト２と共に回転する。
ネジロッド１８は、前記回り止めブッシュ１７によってその回動が抑制されている。このため、上記ネジナット１５の回転に伴って上記ネジロッド１８に軸線方向の推力が発生し、その結果、出力ロッド１６−１が左右方向に直線運動することになる。

上記リニアアクチュエータは、物体の直線移動などに利用される。もちろん、出力ロッド１６−１の位置決め制御も可能であり、その際、ネジロッド１８の後端等に出力ロッド１６−１の実際の位置を検出する適宜なセンサが付設される。
なお、出力ロッド１６−１にガイド部材を固定し、このガイド部材を図示していない外部摺動フレームに沿って摺動させる使用形態を採用する場合には、このガイド部材と摺動フレームが出力ロッド１６−１の回り止め手段としての機能も持つことになる。この場合、上記回り止めブッシュ１７に代えて、回り止め機能を持たない公知のスプラインブッシュを使用することが可能である。

ところで、上記リニアアクチュエータでは、モータ部１の回転シャフト２にネジナット手段としての機能を持たせないで、保持ブロック１４のネジナット１５に同機能を持たせてある。そして、ネジナット１５を備えた上記保持ブロック１４は、ボルト１１およびホルダトランス１２を介して回転シャフト２に着脱自在に設けられている。
それ故、ネジロッド１８および出力ロッド１６−１からなる運動変換手段を、回転運動を直線運動に変換する運動変換モジュールとしてモータ部１から独立させることができる。なお、ホルダトランス１２、保持ブロック１４は、回転シャフト２の回転動力をネジナット１５に伝達する動力伝達手段としての機能を有する。

上記の構成によれば、モータ部１の回転量と出力ロッドの移動量との関係が異なる別仕様のリニアアクチュエータを製造する場合に、モータ部１の構成の変更が不要になる。
すなわち、上記別仕様のリニアアクチュエータを製造する場合には、個々の仕様に適合するネジピッチを有したネジナット１５およびネジロッド１８を採用することになる。そこで、個々の仕様に適合するネジナット１５およびネジロッド１８を有した運動変換モジュールを予め用意しておくことにより、モータ部１には全く手を加えることなく仕様変更に対応することができる。
そして、このことは、個々の仕様のリニアアクチュエータにおけるモータ部１が共通の動力モジュールとして使用できることを意味している。

図２は、本発明に係るリニアアクチュエータの第２の実施形態を示している。このリニアアクチュエータは、図１に示した出力ロッド１６−１に代えて、中空状の出力ロッド１６−２を使用し、かつ、この出力ロッド１６−２に該出力ロッド１６−２とは別体のネジロッド２０を移動可能に挿入してある。

出力ロッド１６−２は、モータ部１の回転シャフト２に摺動可能に挿入されている。そして、その後端部内周面には、ネジナット２１を着脱自在に嵌着してある。一方、ネジロッド２０は、上記出力ロッド１６−２のネジナット２１に螺合し、かつ、保持ブロック２２の中心部にその基部が嵌着されている。
保持ブロック２２は、図１に示した保持ブロック１４と同様の形状を有し、かつ、この保持ブロック１４と同様に、ボルト１３を介してホルダトランス１２の内側面に固着されている。

このリニアアクチュエータおいては、モータ部１の回転シャフト２の回転力がホルダトランス１２および保持ブロック２２を介してネジロッド２０に伝達される。したがって、ネジロッド２０が回転シャフト２と共に回転し、その結果、このネジロッド２０に螺合したネジナット２１に推力が発生して、出力ロッド１６−２が左右方向に直線運動する。

このリニアアクチュエータによれば、ネジロッド２０およびネジナット２１を回転運動を直線運動に変換する運動変換手段としてモジュール化することができるので、図１に示したリニアアクチュエータと同様の効果、つまり、モータ部１には全く手を加えることなく前記仕様変更に対応することができるという効果が得られる。

また、ネジロッド２０が出力ロッド１６−２内に収容されるので、該ネジロッド１８の防塵を図る上で有利であり、しかも、図示のように出力ロッド１６−２が引込み動作した状態でも、ホルダトランス１２の後方側に該出力ロッド１６−２が突出しないので、後方側に干渉回避スペースを確保する必要がなく、それだけ配置の自由度が高い。
なお、後方側に出力ロッド１６−２が突出しないことは、使用者の安全性を向上する上でも有利となる。

図１および図２に示したリニアアクチュエータは、それらの出力ロッド１６−１および１６−２の周面にネジ溝が形成されていないので、該各出力ロッド１６−１，１６−２の回転を規制する手段を外部に装備させることも可能であり、これは、ユーザーの選択幅を拡大する上で有利である。

図３は、本発明に係るリニアアクチュエータの第３の実施形態を示している。このリニアアクチュエータは、図１に示した出力ロッド１６−１に代えて、公知のボールネジロッドからなる出力ロッド１６−３を使用している。
出力ロッド１６−３は、モータ部１の回転シャフト２に移動可能に挿入されている。そして、その前端部を公知のボールスプラインナット２３を介して前部ハウジング５に支持させるとともに、その後端部を公知のボールネジナット２４に螺合させてある。
ボールネジナット２４は、前記中空状回転シャフト２の大径部２ｂ内に同軸状に位置され、かつボルト１３を介して前記ホルダトランス１２の内側面に固着されている。

このリニアアクチュエータおいては、モータ部１の回転シャフト２の回転力がホルダトランス１２およびボールネジナット２４に伝達されるので、該ボールネジナット２４が回転シャフト２と共に回転する。
出力ロッド１６−３は、ボールスプラインナット２３によってその回転が抑制されているので、上記ボールネジナット２４の回転に伴って左右方向に直線運動する。

この実施形態のリニアアクチュエータによれば、ボールネジナット２４および出力ロッド１６−３を、回転運動を直線運動に変換する運動変換手段としてモジュール化することができるので、図１および図２に示したリニアアクチュエータと同様に、モータ部１には全く手を加えることなく前記仕様変更に対応することができるという効果が得られる。
また、出力ロッド１６−３として汎用のネジロッドやボールネジロッドを使用することができるので、コスト、機能等に関するユーザーの種々の要求に答えることができる。
なお、このリニアアクチュエータは、回転シャフト２の回転量に対応したパルス信号を出力するパルスエンコーダ等のセンサ２５を内蔵しているので、このセンサ２５の出力パルスに基づいて出力軸１６−３の位置決め制御や速度制御を行なうことが可能である。

１ モータ部
２ 中空状回転シャフト
２ａ 大径部
２ｂ 小径部
３ ロータ
４ ステータ
６ 前部ハウジング
８ 後部ハウジング
９，１０ ナット
１１，１３ ボルト
１２ ホルダトランス
１４ 保持ブロック
１５ ネジナット
１６−１〜１６−３ 出力ロッド
１７ 回り止めブッシュ
１８ ネジロッド
２０ ネジロッド
２１ ネジナット
２２ 保持ブロック
２３ ボールスプラインナット
２４ ボールネジナット

Claims (4)

1. 中空状回転シャフトを備えたモータ部と、該中空状回転シャフトに貫通させた出力ロッドとを備え、前記中空状回転シャフトの回転運動を利用して前記出力ロッドを直動させるようにしたリニアアクチュエータであって、
   前記モータ部と、前記中空状回転シャフトの回転運動を前記出力ロッドの直線運動に変換させる運動変換手段とをそれぞれモジュール化し、それらを着脱自在に連結した構成を有することを特徴とするリニアアクチュエータ。
2. 前記運動変換手段が、前記出力ロッドの一端に連接したネジロッドと、該ネジロッドに螺合させたネジナットと、前記回転シャフトに着脱自在に連結され、該回転シャフトの回転動力を前記ネジナットに伝達する動力伝達手段と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
3. 前記出力ロッドを中空状に形成し、前記運動変換手段が、前記出力ロッドの内周面に設けたネジナットと、前記出力ロッドに挿入されて前記ネジナットに螺合するネジロッドと、前記回転シャフトに着脱自在に連結されて該回転シャフトの回転動力を前記ネジロッドに伝達する動力伝達手段と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
4. 前記出力ロッドの周面にネジ溝を形成し、前記運動変換手段が、前記出力ロッドに螺合されたネジナットと、前記回転シャフトに着脱自在に連結されて該回転シャフトの回転動力を前記ネジナットに伝達する動力伝達手段と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエータ。

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