JP2021110448A - Actuator and sliding switchgear - Google Patents
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Abstract
【課題】ボールネジ機構を備えたアクチュエータであって、アクチュエータの長さ分のストロークを有するとともに、ネジ軸に垂直な方向の耐荷重が大きいアクチュエータを提供する。【解決手段】アクチュエータ10は、ナットユニット20、ネジ軸30、モータユニット40、基板ユニット50を備える。ネジ軸30はその表面に四条の螺旋状のネジ溝31を有し、これらのネジ溝31にはナットユニット20内のナットに収納された複数の非循環のボールが嵌合する。ナットにはボールを1個ずつ収納する複数の貫通孔が設けられ、貫通孔の外面側の開口径はボールの直径以上で内面側の開口径はボールの直径未満である。これによって、貫通孔の内面側からのボールの突出量が、ネジ溝31の深さ及び断面形状に対して最適な嵌合状態が得られるように設定されている。【選択図】図1[Problem] To provide an actuator equipped with a ball screw mechanism, which has a stroke equal to the length of the actuator and has a large load-bearing capacity in a direction perpendicular to the screw shaft. [Solution] The actuator 10 comprises a nut unit 20, a screw shaft 30, a motor unit 40, and a board unit 50. The screw shaft 30 has four helical screw grooves 31 on its surface, into which a plurality of non-circulating balls housed in a nut in the nut unit 20 are fitted. The nut is provided with a plurality of through holes each for housing a ball, and the opening diameter on the outer surface side of the through holes is equal to or larger than the diameter of the ball, and the opening diameter on the inner surface side is smaller than the diameter of the ball. As a result, the amount of protrusion of the ball from the inner surface side of the through hole is set so as to obtain an optimal fitting state for the depth and cross-sectional shape of the screw groove 31. [Selected Figure] Figure 1
Description
本発明は、ボールネジ機構を備えたアクチュエータ、及び該アクチュエータを駆動手段として用いたスライド式開閉装置に関する。 The present invention relates to an actuator provided with a ball screw mechanism and a slide-type switchgear using the actuator as a driving means.
ネジ溝に係合したナットをネジ軸の回転により直線移動させる方式のボールネジ型アクチュエータは、様々な技術分野で応用されている。市場においては、このようなアクチュエータについて機械的強度を低下させることなく、装置全体を小型化することが要請されている。この要請に応えるため、種々のボールネジ型アクチュエータが開発されている(例えば、特許文献1を参照)。 A ball screw type actuator in which a nut engaged in a screw groove is linearly moved by rotation of a screw shaft is applied in various technical fields. The market demands that such actuators be miniaturized as a whole without reducing the mechanical strength. In order to meet this demand, various ball screw type actuators have been developed (see, for example, Patent Document 1).
図14に示されるように、特許文献1のモータ式アクチュエータ170は、モータケース171、ハウジング187、ベース189を有し、ベース189の前後の端に設けられた軸受172、173には、ボールネジ軸175が軸支されている。ボールネジ軸175は、外周面に螺旋状ネジ溝177、179が形成された二条ネジ溝構造を有している。ボールネジ軸175には、モータケース171内に格納されたモータ181の出力軸183が、カップリング185を介して連結されている。さらに、ボールネジ軸175にはナットスライダ191が軸方向に移動可能に係合しており、ナットスライダ191の両端には、一対のエンドキャップ193が固着されている。
As shown in FIG. 14, the
エンドキャップ193の側面には図示しない4個のガイド用リターン路が形成され、ナットスライダ191を軸方向に貫通するネジ軸用貫通孔195の内周面には、螺旋状ナット溝196が形成されている。ボールネジ軸175の螺旋状ネジ溝177、179と螺旋状ナット溝196とによって、負荷循環路197、199が構成されている。このように負荷循環路197、199をナットスライダ191の側面に設けることにより、モータ式アクチュエータ170の機械的強度を低下させることなく小型化を図ることができるとしている。
Four guide return paths (not shown) are formed on the side surface of the
さらに、このようなアクチュエータを駆動手段として用いたドア等の開閉装置についての技術が開発されている(例えば、特許文献2を参照)。図15に示されるように、特許文献2のドアの開閉装置201は、送りネジ202と、送りネジ202に螺合するナット203と、送りネジ202を正逆転させる回転力伝達手段210と、ドア221をベース部材206に沿って案内してスライドさせる連結部材204と、この連結部材204に連結され、ドア221に固定されるブラケット220と、ナット203に固定され、連結部材204と係合する係合部材205とを備える。
Further, a technique for an opening / closing device such as a door using such an actuator as a driving means has been developed (see, for example, Patent Document 2). As shown in FIG. 15, the door opening /
このような構成により、ドアの開閉装置201は、連結部材204と係合部材205が係合した状態において、操作ボタン215で回転力伝達手段210を遠隔操作することによって、ドア221をスライドさせて開閉することができる。一方、連結部材204と係合部材205との係合を解除した状態においては、ドア221を手動で開閉することができる。
With such a configuration, the door opening /
しかし、図14に示されるアクチュエータ170は、一端に設けられたモータケース171内のモータ181でボールネジ軸175を回転させて、ナットスライダ191を軸方向に移動させる構造を有している。このため、ナットスライダ191のストローク(可動範囲)はアクチュエータ170の全長に対して、モータケース171の設置部分の長さだけ短くなる。
However, the
加えて、アクチュエータ170においては、負荷循環路197、199を設けてボールを循環させる方式のボールネジ機構を採用している。このようなボール循環方式のボールネジ機構は、その構造上ボールネジ軸175の軸方向に垂直な方向にかかる応力に弱い。このため、ナットスライダ191の移動方向に垂直な方向についての耐荷重が小さくなってしまうという問題点があった。
In addition, the
また、図15に示される開閉装置201の送りネジ202及びナット203においても、上記のアクチュエータ170と同様に、ボールを循環させる方式のボールネジ機構を構成している。このため、送りネジ202の軸方向と垂直な方向、すなわち図15における上下方向についての耐荷重が小さくなる。したがって、ドア221の重量が大きい場合には、回転力伝達手段210の回転速度によって規定される所定の速度でドア221を左右に移動させることができず、開閉できるドア221の重量も制限されるという問題点があった。
Further, the
そこで、このようなボール循環方式のボールネジ機構の弱点を解消するために、ボールを循環させずにその場で回転させる方式(非循環式)のボールネジ機構が開発されている(例えば、特許文献3を参照)。特許文献3に記載された非循環式ボールネジは、らせん状のネジ溝を有するスクリューと、このスクリューに装着されるナットから構成されている。このナットは、ボールを保持する保持体と、ボールが嵌合する保持溝を有し保持体の外周に装着されるスリーブとを備えている。
Therefore, in order to eliminate the weakness of the ball screw mechanism of the ball circulation type, a ball screw mechanism of a method (non-circulation type) in which the ball is rotated on the spot without being circulated has been developed (for example, Patent Document 3). See). The non-circulating ball screw described in
保持体は筒状の保持部を有し、保持部にはボールを転動可能に保持する保持孔が設けられている。一方、スリーブの内周面には、ボールが嵌合する単一の周回状の保持溝が設けられている。保持孔にボールを保持させた状態で、ボールを内周面の保持溝に嵌合させながら、スリーブを保持体の外周に装着することにより、非循環式のボールネジが構成される。 The holding body has a tubular holding portion, and the holding portion is provided with a holding hole for holding the ball so as to be rollable. On the other hand, the inner peripheral surface of the sleeve is provided with a single circumferential holding groove into which the ball is fitted. A non-circulating ball screw is formed by mounting the sleeve on the outer periphery of the holding body while fitting the ball in the holding groove on the inner peripheral surface in a state where the ball is held in the holding hole.
しかしながら、特許文献3に記載されたボールネジのナットは、ボールを保持する保持体の外周に単一の周回状の保持溝を有するスリーブが装着される構成を有している。このため、ナットの周方向の角度あたり、及び軸方向の長さあたりに配置できるボールの数が限定され、ボールの密度を高くすることができない。この結果、ボールネジに係る応力を効果的に分散させられないことから、特に軸方向に垂直な方向にかかる応力には弱くなる。よって、非循環式のボールネジでありながら、やはりネジ軸及びナットの軸方向に垂直な方向についての耐荷重が小さくなってしまうという問題点があった。
However, the ball screw nut described in
本発明は、上述の事情の下になされたもので、非循環式のボールネジ機構を備えたアクチュエータであって、組立が容易で、アクチュエータの長さ分のストロークを有するとともに、ネジ軸に垂直な方向の耐荷重が大きいアクチュエータを提供することを目的とする。 The present invention has been made under the above circumstances, and is an actuator provided with a non-circulating ball screw mechanism, which is easy to assemble, has a stroke corresponding to the length of the actuator, and is perpendicular to the screw axis. It is an object of the present invention to provide an actuator having a large load capacity in a direction.
また、本発明は、スライド可能なストロークが長く、重量の大きい開閉対象物であっても設定された速度で開閉することができるスライド式開閉装置を提供することを目的とする。 Another object of the present invention is to provide a slide-type switchgear that has a long slidable stroke and can open and close a heavy object to be opened and closed at a set speed.
上記目的を達成するために、本発明の第1の観点に係るアクチュエータは、
外周面に螺旋状のネジ溝が設けられたネジ軸と、
該ネジ溝に嵌合する複数のボールと、
該複数のボールを収容するナットと、
該ナットに回転力を伝達する回転力伝達手段と、を有するアクチュエータであって、
前記ナットは、前記複数のボールが1個ずつ収容される貫通孔であって内面側の開口径は前記ボールの直径未満であり外面側の開口径は前記ボールの直径以上である複数の貫通孔が設けられた第1筒状部材と、該第1筒状部材の外側に装着されて前記貫通孔に収容された前記ボールが外側に出ないように抑える第2筒状部材と、を有し、
前記回転力伝達手段が前記ナットに回転力を伝達することによって、前記ネジ軸の軸方向に沿って前記ネジ軸と前記ナットとが相対的に移動することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the actuator according to the first aspect of the present invention is
A screw shaft with a spiral thread groove on the outer peripheral surface,
A plurality of balls fitted in the thread groove and
A nut for accommodating the plurality of balls and
An actuator having a rotational force transmitting means for transmitting a rotational force to the nut.
The nut is a through hole in which the plurality of balls are housed one by one, and the opening diameter on the inner surface side is smaller than the diameter of the ball and the opening diameter on the outer surface side is equal to or larger than the diameter of the ball. A first tubular member provided with a ball and a second tubular member mounted on the outside of the first tubular member and holding the ball contained in the through hole so as not to come out. ,
By transmitting the rotational force to the nut, the rotational force transmitting means relatively moves the screw shaft and the nut along the axial direction of the screw shaft.
前記第1筒状部材の筒状壁部の厚さは前記ボールの直径より薄く、前記第2筒状部材の内面には前記ボールの前記貫通孔から外側に突出する部分に当接する凹部が設けられていることが好ましい。 The thickness of the tubular wall portion of the first tubular member is thinner than the diameter of the ball, and the inner surface of the second tubular member is provided with a recess that contacts a portion of the ball that protrudes outward from the through hole. It is preferable that it is.
前記凹部の形状は略円錐形であることが好ましい。 The shape of the recess is preferably substantially conical.
前記貫通孔の内面側の開口径は前記ボールの直径の75%(72%)以上95%(97%)以下の範囲内であることが好ましい。 The opening diameter on the inner surface side of the through hole is preferably in the range of 75% (72%) or more and 95% (97%) or less of the diameter of the ball.
前記ボールは直径の15%以上40%以下の範囲内の部分が前記貫通孔の内面側の開口部から突出していることが好ましい。 It is preferable that a portion of the ball within a range of 15% or more and 40% or less of the diameter protrudes from the opening on the inner surface side of the through hole.
前記ネジ軸には前記ネジ溝が複数本以上設けられ、前記ボールは前記第1筒状部材の内面の一周当たり6個以上配置されていることが好ましい。 It is preferable that the screw shaft is provided with a plurality of the screw grooves or more, and six or more balls are arranged per circumference of the inner surface of the first tubular member.
前記ネジ溝のピッチが前記ネジ軸の軸方向に沿って変化していることが好ましい。 It is preferable that the pitch of the screw groove changes along the axial direction of the screw shaft.
前記回転力伝達手段は、前記ナットに回転力を伝達する状態と、前記ナットに回転力を伝達しない状態と、前記ナットに逆転方向の回転力を伝達する状態と、を切り替えるクラッチ機構を有することが好ましい。 The rotational force transmitting means has a clutch mechanism that switches between a state in which a rotational force is transmitted to the nut, a state in which the rotational force is not transmitted to the nut, and a state in which the rotational force is transmitted to the nut in the reverse direction. Is preferable.
上記目的を達成するために、本発明の第2の観点に係るスライド式開閉装置は、上述したいずれか1つのアクチュエータを駆動手段として備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the slide type switchgear according to the second aspect of the present invention is characterized by including any one of the above-mentioned actuators as a driving means.
前記スライド式開閉装置は、スライドさせる対象の近傍に前記アクチュエータの前記ナットを固定するナット固定手段と、スライドさせる対象に前記ネジ軸を取付けるネジ軸取付け手段と、を有することが好ましい。 The slide-type switchgear preferably has a nut fixing means for fixing the nut of the actuator in the vicinity of the object to be slid, and a screw shaft attaching means for attaching the screw shaft to the object to be slid.
前記スライド式開閉装置は、スライドさせる対象の近傍に前記アクチュエータの前記ネジ軸を固定するネジ軸固定手段と、スライドさせる対象に前記ナットを取付けるナット取付け手段と、を有することが好ましい。 The sliding opening / closing device preferably has a screw shaft fixing means for fixing the screw shaft of the actuator in the vicinity of the sliding target, and a nut mounting means for attaching the nut to the sliding target.
本発明によれば、組立が容易で、アクチュエータの長さ分のストロークを有するとともに、ネジ軸に垂直な方向の耐荷重が大きいアクチュエータが得られる。また、本発明によれば、スライド可能な長さが長く、重量の大きい開閉対象物であっても設定された速度で開閉できるスライド式開閉装置が得られる。 According to the present invention, it is possible to obtain an actuator that is easy to assemble, has a stroke corresponding to the length of the actuator, and has a large load capacity in the direction perpendicular to the screw axis. Further, according to the present invention, it is possible to obtain a slide-type switchgear that has a long slidable length and can open and close a heavy object to be opened and closed at a set speed.
本発明の実施の形態に係るアクチュエータは、少なくとも、外周面に螺旋状のネジ溝が設けられたネジ軸と、そのネジ溝に嵌合する複数のボールと、それら複数のボールを収容するナットと、そのナットに回転力を伝達する回転力伝達手段とを備える。そして、ナットが回転することにより、ナットとネジ軸とが相対移動する。すなわち、本実施の形態に係るアクチュエータには、ナットが固定されてネジ軸がその軸方向に直線移動する方式と、ネジ軸が固定されてナットが軸方向に直線移動する方式との双方が含まれる。 The actuator according to the embodiment of the present invention includes at least a screw shaft provided with a spiral screw groove on the outer peripheral surface, a plurality of balls fitted in the screw groove, and a nut accommodating the plurality of balls. , The nut is provided with a rotational force transmitting means for transmitting a rotational force. Then, as the nut rotates, the nut and the screw shaft move relative to each other. That is, the actuator according to the present embodiment includes both a method in which the nut is fixed and the screw shaft moves linearly in the axial direction, and a method in which the screw shaft is fixed and the nut moves linearly in the axial direction. Is done.
本実施の形態に係るアクチュエータにおいては、ネジ溝に嵌合する複数のボールが第1筒状部材に設けられた貫通孔内に1個ずつ収容されて、貫通孔内から移動することなくその場で転動する。すなわち、本実施の形態に係るアクチュエータは、非循環式のボールネジ機構を有する。 In the actuator according to the present embodiment, a plurality of balls fitted in the screw grooves are housed one by one in the through holes provided in the first tubular member, and are placed on the spot without moving from the through holes. Roll with. That is, the actuator according to the present embodiment has a non-circulating ball screw mechanism.
さらに、ナットは、複数のボールが1個ずつ収容される貫通孔であって内面側の開口径はボールの直径未満であり外面側の開口径は前記ボールの直径以上である複数の貫通孔が設けられた第1筒状部材と、その第1筒状部材の外側に装着されて前記貫通孔に収容された前記ボールが外側に出ないように抑える第2筒状部材とを備えている。 Further, the nut is a through hole in which a plurality of balls are housed one by one, and the opening diameter on the inner surface side is less than the diameter of the ball and the opening diameter on the outer surface side is equal to or larger than the diameter of the ball. It includes a first tubular member provided, and a second tubular member mounted on the outside of the first tubular member and holding the ball contained in the through hole so as not to come out.
本実施の形態に係るアクチュエータを構成する部品であるネジ軸、ボール、第1筒状部材、第2筒状部材は、真鍮、アルミニウム、ステンレス鋼を始めとする金属材料から構成されてもよく、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等の熱可塑性樹脂やポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂から構成されてもよい。これらの部品は全て同一材料からなるものでもよく、部品ごとに異なる材料から構成されていてもよい。 The screw shaft, ball, first tubular member, and second tubular member, which are parts constituting the actuator according to the present embodiment, may be made of a metal material such as brass, aluminum, and stainless steel. It may be composed of a thermoplastic resin such as polyethylene, polypropylene or polystyrene, or a fluororesin such as polytetrafluoroethylene. All of these parts may be made of the same material, or may be made of different materials for each part.
ここで、第1筒状部材に設けられる貫通孔は、その開口径が第1筒状部材の内面側ではボールの直径未満であり、外面側ではボールの直径以上になっている。すなわち、ボールは、第1筒状部材の外周面側から貫通孔に入れられるとともに、内周面側には通り抜けることができない。このようにして、複数の貫通孔は、第1筒状部材の外側からボールを入れることができ、かつ、内側にボールが落ちることがないように設計されている。 Here, the through hole provided in the first tubular member has an opening diameter smaller than the diameter of the ball on the inner surface side of the first tubular member and larger than the diameter of the ball on the outer surface side. That is, the ball is inserted into the through hole from the outer peripheral surface side of the first tubular member and cannot pass through to the inner peripheral surface side. In this way, the plurality of through holes are designed so that the ball can be inserted from the outside of the first tubular member and the ball does not fall inside.
貫通孔の外面側及び内面側の開口径、並びに断面形状は、本実施形態に係るアクチュエータの特性を左右する重要な要因となる。特に、貫通孔の内面側の開口径とボールの直径との比率によって、内面側すなわちネジ軸側へのボールの突出量が規定される。このボールの突出量を、ネジ軸に設けられたネジ溝の深さ及び断面形状に対して適切に設定することによって、最適な嵌合状態を得ることができる。 The opening diameters on the outer surface side and the inner surface side of the through hole and the cross-sectional shape are important factors that influence the characteristics of the actuator according to the present embodiment. In particular, the amount of protrusion of the ball toward the inner surface side, that is, the screw shaft side is defined by the ratio of the opening diameter on the inner surface side of the through hole to the diameter of the ball. An optimum fitting state can be obtained by appropriately setting the amount of protrusion of the ball with respect to the depth and cross-sectional shape of the screw groove provided on the screw shaft.
貫通孔の内面側の開口径は、ボールの直径の75%(72%)以上95%(97%)以下の範囲内であることが好ましい。内面側の開口径をこの範囲内とすることによって、ボールが貫通孔から第1筒状部材内に落ちることがなく、かつボールの一定割合以上が突出した状態とすることができる。貫通孔の内面側の開口径は、より好ましくはボールの直径の80%以上92%以下の範囲内であり、さらに好ましくは84%以上88%以下の範囲内である。 The opening diameter on the inner surface side of the through hole is preferably in the range of 75% (72%) or more and 95% (97%) or less of the diameter of the ball. By setting the opening diameter on the inner surface side within this range, the ball does not fall from the through hole into the first tubular member, and a certain percentage or more of the ball can be projected. The opening diameter on the inner surface side of the through hole is more preferably in the range of 80% or more and 92% or less of the diameter of the ball, and further preferably in the range of 84% or more and 88% or less.
ボールが第1筒状部材の内壁から突出する割合は、ボールの直径の15%以上40%以下の範囲内であることが好ましい。ボールの突出割合をこの範囲内とすることによって、ネジ軸に設けられたネジ溝に対して適切な嵌合状態を得ることができる。ボールが突出する割合は、より好ましくはボールの直径の20%以上35%以下の範囲内であり、さらに好ましくは25%以上30%以下の範囲内である。 The proportion of the ball protruding from the inner wall of the first tubular member is preferably in the range of 15% or more and 40% or less of the diameter of the ball. By setting the protruding ratio of the ball within this range, it is possible to obtain an appropriate fitting state with respect to the screw groove provided on the screw shaft. The proportion of the balls protruding is more preferably in the range of 20% or more and 35% or less of the diameter of the balls, and further preferably in the range of 25% or more and 30% or less.
さらに本実施の形態に係るアクチュエータは、ボールが貫通孔から第1筒状部材の外側方向に出ないように抑えるとともに、ボールが内面側に突出した状態を保つために、第1筒状部材の外側に装着される第2筒状部材を備えている。このような目的で装着される第2筒状部材は、その内径が第1筒状部材の外径とほぼ同一であることが好ましい。第1筒状部材の筒状壁部の厚さを、ボールの直径から貫通孔からの突出量を差し引いた長さに合わせれば、ボールの外側頂部が第1筒状部材の外径とほぼ一致する。この場合は、第2筒状部材の内面は平滑面とすることが好ましい。 Further, the actuator according to the present embodiment is a member of the first tubular member in order to prevent the ball from coming out of the through hole toward the outside of the first tubular member and to keep the ball protruding inward. It has a second tubular member that is mounted on the outside. It is preferable that the inner diameter of the second tubular member mounted for such a purpose is substantially the same as the outer diameter of the first tubular member. If the thickness of the tubular wall of the first tubular member is adjusted to the length obtained by subtracting the amount of protrusion from the through hole from the diameter of the ball, the outer top of the ball almost matches the outer diameter of the first tubular member. do. In this case, the inner surface of the second tubular member is preferably a smooth surface.
一方、第1筒状部材の筒状壁部の厚さを、ボールの直径から貫通孔から内面への突出量を差し引いた長さより薄くすると、ボールの外側頂部は第1筒状部材の外周面から突出する。この場合には、第2筒状部材の内面の、ボールの外側頂部が当たる箇所に、凹部を設けることが好ましい。さらに、凹部の形状はボールの外側突出部分の形状に沿うようにすることが好ましい。このようにボールの形状に沿った凹部で保持することによって、ボールと第2筒状部材の接触面積が大きくなり、より大きな摩擦係数を得ることができる。これにより、ボールを介した第2筒状部材とネジ軸と間の回転力の伝達効率が上がる。 On the other hand, when the thickness of the tubular wall portion of the first tubular member is made smaller than the length obtained by subtracting the amount of protrusion from the through hole to the inner surface from the diameter of the ball, the outer top portion of the ball is the outer peripheral surface of the first tubular member. Protruding from. In this case, it is preferable to provide a recess on the inner surface of the second tubular member at a position where the outer top of the ball hits. Further, it is preferable that the shape of the concave portion follows the shape of the outward protruding portion of the ball. By holding the ball in a recess along the shape of the ball in this way, the contact area between the ball and the second tubular member becomes large, and a larger friction coefficient can be obtained. As a result, the efficiency of transmitting the rotational force between the second tubular member and the screw shaft via the ball is increased.
第2筒状部材の内面に設けられる凹部の形状を、略円錐形とすることもできる。これによって、ボールの外側突出部分が略円錐形の凹部と1箇所で円周状に接触するため、接触面積が大きくなる。また、略円錐形の凹部の先端には、ボールとの間に空隙が生ずるため、この部分に潤滑油を保持することによって、ボールが転動する際の摩擦を低減することができる。さらに、第2筒状部材の1箇所に略円錐形の凹部に連通する潤滑油供給口を設ければ、ネジ軸のネジ溝を通して他の略円錐形の凹部にも潤滑油を補給することができる。 The shape of the concave portion provided on the inner surface of the second tubular member may be substantially conical. As a result, the outer protruding portion of the ball comes into contact with the substantially conical concave portion in a circumferential shape at one place, so that the contact area becomes large. Further, since a gap is formed between the tip of the substantially conical recess and the ball, it is possible to reduce the friction when the ball rolls by holding the lubricating oil in this portion. Further, if a lubricating oil supply port communicating with a substantially conical recess is provided at one location of the second tubular member, lubricating oil can be replenished to the other substantially conical recess through the screw groove of the screw shaft. can.
本実施の形態に係るアクチュエータにおいて、ネジ軸の外周面に設けられた螺旋状のネジ溝は、ネジ軸の全長にわたって一本の溝である一条溝でもよく、二本以上の溝が間隔を空けて設けられる複数条の溝でもよい。ネジ溝のピッチは、アクチュエータの用途や要求される特性に応じて任意に設定できる。ネジ溝の深さ及び断面形状は、嵌合するボールの直径及びネジ軸側への突出量に応じて、最適な嵌合状態が得られるように設定する。 In the actuator according to the present embodiment, the spiral thread groove provided on the outer peripheral surface of the screw shaft may be a single groove which is a single groove over the entire length of the screw shaft, and two or more grooves are spaced apart from each other. It may be a plurality of grooves provided in the above. The thread groove pitch can be arbitrarily set according to the application of the actuator and the required characteristics. The depth and cross-sectional shape of the thread groove are set so that an optimum fitting state can be obtained according to the diameter of the ball to be fitted and the amount of protrusion toward the screw shaft side.
さらに、ネジ溝のピッチは必ずしもネジ軸の全長にわたって一定でなくてもよく、軸方向に沿ってピッチを変化させてもよい。すなわち、ネジ溝のピッチを次第に小さくしたり、次第に大きくしたりしてもよい。ピッチの変化の割合は一定でもよいし、ネジ軸の特定の部分ではピッチが大きく変化し、他の部分では変化が小さくなるようにしてもよい。これによって、ナットの回転速度が一定でも、ネジ軸が直線移動する速度を位置によって変えることができる。 Further, the pitch of the screw grooves does not necessarily have to be constant over the entire length of the screw shaft, and the pitch may be changed along the axial direction. That is, the pitch of the screw grooves may be gradually reduced or gradually increased. The rate of change in pitch may be constant, or the pitch may change significantly in a specific portion of the screw shaft and may be small in other portions. As a result, even if the rotation speed of the nut is constant, the speed at which the screw shaft moves linearly can be changed depending on the position.
ネジ溝のピッチを変化させることによって得られる効果として、例えばネジ軸の中央部分でピッチを大きくして両端付近では小さくしておけば、ナットの回転速度が一定であっても、ネジ軸の端がナットに近づくにつれて移動速度が落ちる。これによって、ストッパーを用いなくても、ネジ軸がナットから抜けてしまう事態を防止することができる。 As an effect obtained by changing the pitch of the screw groove, for example, if the pitch is increased at the center of the screw shaft and decreased near both ends, even if the rotation speed of the nut is constant, the end of the screw shaft The movement speed decreases as it approaches the nut. This makes it possible to prevent the screw shaft from coming off the nut without using a stopper.
上述したように、本実施の形態に係るアクチュエータは、モータ等の駆動源から伝達された回転運動をナットに伝達することにより、ネジ軸又はナットを直線運動(スライド)させることができる。特に、ナット側を固定してネジ軸をスライドさせる方式において、本発明に係るアクチュエータは従来のボールネジを用いたアクチュエータよりもナットを回転させてネジ軸を進退させることを簡単かつコンパクトに実現できる。これによって、本発明のアクチュエータは従来のエアシリンダ等からなるアクチュエータを代替し得るだけでなく、そのような従来のアクチュエータでは困難であった進退位置の制御も、ナットの回転量を制御することにより容易に行うことができる。 As described above, the actuator according to the present embodiment can linearly move (slide) the screw shaft or the nut by transmitting the rotary motion transmitted from a drive source such as a motor to the nut. In particular, in the method of fixing the nut side and sliding the screw shaft, the actuator according to the present invention can easily and compactly realize that the nut is rotated to move the screw shaft forward and backward as compared with the actuator using the conventional ball screw. As a result, the actuator of the present invention can not only replace the actuator made of a conventional air cylinder or the like, but also control the advancing / retreating position, which was difficult with such a conventional actuator, by controlling the amount of rotation of the nut. It can be done easily.
なお、本発明における回転力伝達手段は、具体的にはナットに回転力を伝達する機構であり、例えば、モータ等の駆動源自体でもよいし、その駆動源に連なる歯車列等の伝達装置(減速装置又は増速装置)であってもよいし、さらには駆動源及び伝達装置の両方を備えるものでもよい。本発明に係るアクチュエータは、前述したボールネジ機構を用いることにより、コンパクトになるとともに構造が比較的簡単になるため、低コスト化することができる。 The rotational force transmitting means in the present invention is specifically a mechanism for transmitting the rotational force to the nut, and may be, for example, a drive source itself such as a motor, or a transmission device such as a gear train connected to the drive source (a transmission device such as a gear train connected to the drive source). It may be a speed reducer or a speed increaser), or it may be provided with both a drive source and a transmission device. By using the ball screw mechanism described above, the actuator according to the present invention becomes compact and has a relatively simple structure, so that the cost can be reduced.
次に、本発明に係るアクチュエータ及びスライド式開閉装置のより具体的な実施例について、図面を参照して説明する。ただし、以下の実施例は本発明をさらに具体的な例を挙げて説明するためのものであり、本発明の内容を限定するものではない。 Next, more specific examples of the actuator and the slide type switchgear according to the present invention will be described with reference to the drawings. However, the following examples are for explaining the present invention with more specific examples, and do not limit the contents of the present invention.
[実施例1]
本発明の実施例1に係るアクチュエータについて、図1から図6までを参照して説明する。まず、実施例1に係るアクチュエータの概略の構成について図1及び図2を参照して説明する。図1は、本発明の実施例1に係るボールネジ機構を備えたアクチュエータの全体構造を示す斜視図である。図2は、実施例1に係るアクチュエータの全体構造を示す平面図である。
[Example 1]
The actuator according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6. First, a schematic configuration of the actuator according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a perspective view showing the overall structure of the actuator provided with the ball screw mechanism according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view showing the overall structure of the actuator according to the first embodiment.
図1に示されるように、本実施例1に係るアクチュエータ10は、ナットユニット20、ネジ軸30、モータユニット40、基板ユニット50を備えている。ナットユニット20は、ユニットハウジング21と、その両端に取り付けられる一対の端部カバー22、23を有する。ユニットハウジング21内には、ネジ軸30と組み合わされてボールネジ機構を構成するナットが収納されている。
As shown in FIG. 1, the
ネジ軸30は、その表面に螺旋状のネジ溝31を有し、ネジ溝31は第1のネジ溝31a、第2のネジ溝31b、第3のネジ溝31c、第4のネジ溝31dからなる四条溝構造である。これらの四条のネジ溝31には、後述するように非循環式のボールが嵌合する。
The
モータユニット40の内部にはモータ本体41が格納され、モータ本体41の回転軸の回転は、中間部44、45、46を介してモータシャフト47に伝達される。中間部44、45、46に内蔵される電磁式クラッチは、モータシャフト47がモータ本体41の回転軸と連結された状態と非連結の状態とを自在に切り替えることができる。さらに、図2に示されるように、モータシャフト47の先端には、モータシャフト47の回転方向・回転位置・回転数を測定してモータ本体41を高精度で制御するためのエンコーダ48が取り付けられている。
The
モータシャフト47とナットユニット20から突出したナットスリーブ62とは、モータ側プーリー37、ベルト36、ボールネジ側プーリー35によって回転力伝達可能に接続されている。モータシャフト47の回転はモータ側プーリー37の回転となり、ベルト36によってボールネジ側プーリー35に伝達される。ボールネジ側プーリー35とともにナットスリーブ62が回転して、その回転力は、ナットユニット20に収納されたナット及びネジ軸30に伝達される。
The
これらのナットユニット20、ネジ軸30、モータユニット40は、基板ユニット50の基板本体51上に取り付けられる。基板本体51には、ネジにより基板本体51を任意の箇所に固定するためのネジ通し孔51aと、基板本体51を固定する際の位置決めに用いられる取付け用長孔51bが穿設されている。基板本体51をネジ止めすることによって、本実施例1に係るアクチュエータ10を任意の場所に取り付けることができる。
The
次に、本実施例1に係るナットユニット20の内部構造について、図3を参照して説明する。図3は、実施例1に係るナットユニットの内部構造を示す分解斜視図である。ナットユニット20の内部のナット20は、ネジ軸30と組み合わされて、アクチュエータ10のボールネジ機構を構成する。
Next, the internal structure of the
図3に示されるように、ナットユニット20の外側を構成するユニットハウジング21と一対の端部カバー22、23には、長手方向(ネジ軸30の軸方向)に貫通した貫通孔21a、22a、23aが設けられている。これらの貫通孔21a、22a、23a内に、ナット60が収納される。
As shown in FIG. 3, through holes 21a, 22a, which penetrate in the longitudinal direction (axial direction of the screw shaft 30), are formed in the
ナット60はナットカバー61とスリーブ62を備え、ナットカバー61にはネジ通し孔61aが設けられている。スリーブ62はフランジ部63を有し、スリーブ62の外周はベアリング24、25の内輪内面24a、25aに固定される。図1及び図2で説明したモータ本体41の回転力がナット60に伝達されると、スリーブ62が一対のベアリング24、25の働きで極めて円滑に回転する。
The
ユニットハウジング21の両端面には、それぞれ4箇所にネジ孔21bが設けられている。端部カバー22、23の通し孔22b、23bからネジを通してネジ孔21bにネジ止めすることにより、端部カバー22、23がユニットハウジング21に固定される。このようにして、ユニットハウジング21と端部カバー22、23の間にベアリング24、25が挟持され、スリーブ62の両端が突き出た状態で貫通孔21a、22a、23a内にナット60が収納されて、ナットユニット20が組み立てられる。
Screw holes 21b are provided at four locations on both end faces of the
このようにして組み立てられるナットユニット20の断面構造について、図4を参照して説明する。図4は、実施例1に係るアクチュエータのナットユニットのより詳細な内部構造を示す断面斜視図である。なお、図3と同一の構成要素については、同一の符号を付して、一部説明を省略する。
The cross-sectional structure of the
図4に示されるように、ナット60のスリーブ62は筒状の部材であり、その筒状壁面には複数の貫通孔62aが設けられている。複数の貫通孔62aにはそれぞれ1個のボール32が収容されている。後で図6を用いて詳細に説明するように、貫通孔62aは内面側の開口径がボール32の直径より小さく、外面側の開口径がボール32の直径より大きく製作されている。これによって、それぞれのボール32はスリーブ62の内側へ落ちることなく、かつ、その一部がスリーブ62の内側に突き出した状態で保持されている。すなわち、スリーブ62は、本発明における第1筒状部材に相当する。
As shown in FIG. 4, the
スリーブ62の外側には、スリーブ62の外径とほぼ同じ内径を有するナットカバー61が装着されている。ナットカバー61が外側に装着されることによって、貫通孔62a内に収容されたボール32が外側に出ないように抑えられる。そして、ボール32の一部が内面側に突き出した状態で保持される。すなわち、ナットカバー61は、本発明における第2筒状部材に相当する。
A
このような内部構造を有するナット60が、ネジ軸30と組み合わされて、アクチュエータ10のボールネジ機構が構成される。アクチュエータ10のボールネジ機構の構成について、図5を参照して説明する。図5は、実施例1に係るアクチュエータにおけるナットとネジ軸との結合状態を示す軸方向の部分縦断面図、及び軸に垂直な方向の断面図である。
A
図5(a)に示されるように、スリーブ62に設けられた貫通孔62aは、外面側の開口径がボール32の外径よりやや大きく、内面側の開口径は曲面状に縮まってボール32の外径より小さくなっている。ボール32が内側開口部から突出した部分が、ネジ軸30の四条のネジ溝31a、31b、31c、31dに係合する。スリーブ62の厚さは、貫通孔62aに収容されたボール32の外側頂部がスリーブ62の外周面と一致するように設定されている。したがって、スリーブ62の外周に平滑な内面を有するナットカバー61が装着されることによって、ボール32がネジ溝31側に突出して係合した状態が保持される。
As shown in FIG. 5A, the through
また、図5(b)に示されるように、貫通孔62aは、スリーブ62の内面一周当たり8箇所に、均等な角度間隔で配置されている。このようにスリーブ62の軸方向にも円周方向にも間隔を詰めて貫通孔62aが配置されることにより、長さ当たりのボール32の個数が多くなる。これによって、ナット60とネジ軸30とが強固に組み合わされて、ネジ軸に垂直な方向の耐荷重が大きいボールネジ機構が構成される。
Further, as shown in FIG. 5B, the through
さらに、貫通孔62aの外面側及び内面側の開口径並びに断面形状が、本実施例1のアクチュエータ10の特性を左右する重要な要因となる。特に、貫通孔62aの内面側の開口径とボール32の直径との比率によって、ネジ軸30側へのボール32の突出量が規定される。このボール32の突出量を、ネジ軸30に設けられたネジ溝31の深さ及び断面形状に対して適切に設定することによって、最適な嵌合状態を得ることができる。そのためには、貫通孔62aの断面形状とスリーブ62の厚さの設定も重要である。
Further, the opening diameters and the cross-sectional shapes of the outer surface side and the inner surface side of the through
アクチュエータ10における貫通孔62aの開口径及びスリーブ62の厚さの設定について、図6を参照して説明する。図6は、実施例1に係るアクチュエータにおけるナットに形成されたボール保持部分の形状及び寸法を示す拡大断面図、及び実施例1の変形例を示す拡大断面図である。
The setting of the opening diameter of the through
図6(a)に示されるように、ボール32の直径をD、スリーブ62の厚さをt1、貫通孔62aのスリーブ外面側の開口径をw1、内面側の開口径をv1、ボール32の突出長さをu1とする。貫通孔62aは、外側開口部から厚さs1の位置までは開口径が一定であり、そこから内側開口部まではボール32の球面に沿って曲面状に開口径が縮小する断面形状を有している。
As shown in FIG. 6A, the diameter of the
アクチュエータ10において、ボール32の直径D、スリーブ62の厚さt1、貫通孔62aの外面側の開口径w1、開口径均一厚さs1、貫通孔62aの内面側の開口径v1を種々の大きさに設定して、ボール32の突出長さu1及びネジ溝31との嵌合状態を調査した。まず、具体例1として、直径Dが1.59mmのボール32を用いて、t1=1.20mm、w1=1.60mm、s1=0.80mm、v1=1.37mmとしたアクチュエータ10を製作した。
In the
このような設計条件で製作したアクチュエータ10におけるボール32の突出長さu1は0.40mmとなり、ボール32の直径Dの4分の1であった。スリーブ62の内面とネジ軸30の外周面の間には0.05mmの空隙があるため、ネジ溝31に係合するボール32の突出部分の長さは0.35mmとなる。アクチュエータ10の駆動試験を実施したところ、ネジ軸30がナット60に対して滑らかにスライドし、騒音もほとんどなかった。この具体例1における開口径v1の大きさはボール32の直径Dの86.2%であり、突出長さu1はボール32の直径Dの25.2%である。
The protrusion length u1 of the
さらに、具体例2から9として、ボール32の直径D、スリーブ62の厚さt1、貫通孔62aの外面側の開口径w1、開口径均一厚さs1は同一として、貫通孔62aの内面側の開口径v1の値のみを変えて、アクチュエータ10を製作した。開口径v1の大きさは、具体例2が1.17mm、具体例3が1.20mm、具体例4が1.27mm、具体例5が1.34mm、具体例6が1.40mm、具体例7が1.46mm、具体例8が1.51mm、具体例9が1.54mmである。
Further, as specific examples 2 to 9, the diameter D of the
その結果、具体例2から9までの条件で製作したアクチュエータ10におけるボール32の突出長さu1は、具体例2が0.21mm、具体例3が0.24mm、具体例4が0.32mm、具体例5が0.37mm、具体例6が0.47mm、具体例7が0.55mm、具体例8が0.63mm、具体例9が0.66mmであった。
As a result, the protrusion length u1 of the
これらの具体例1から9の条件をボール32の直径Dとの比率で示すと、開口径v1については、具体例1が86%、具体例2が73%、具体例3が75%、具体例4が80%、具体例5が84%、具体例6が88%、具体例7が92%、具体例8が95%、具体例9が97%となる。また、突出長さu1については、具体例1が25%、具体例2が13%、具体例3が15%、具体例4が20%、具体例5が23%、具体例6が30%、具体例7が34%、具体例8が40%、具体例9が42%となる。
When the conditions of Specific Examples 1 to 9 are shown by the ratio of the diameter D of the
これらの具体例2から9までの条件により製作したアクチュエータ10について、具体例1と同様に駆動試験を実施した。具体例3から8までの条件によるものは、ネジ軸30がナット60に対して滑らかにスライドし、騒音もほとんどなかった。特に、具体例4から7までの条件で製作したアクチュエータ10は、駆動試験において上記の具体例1と同等レベルの滑らかなスライド性と静音性を示した。
A drive test was carried out on the
これに対して、具体例2の条件によるアクチュエータは、駆動試験におけるネジ軸30のナット60に対するスライド性が劣っていた。貫通孔62aの内面側の開口径v1が小さいため、ボール32の突出長さu1が不足しており、ネジ溝31との係合が十分でないものと考えられる。また、具体例9の条件によるアクチュエータは、駆動試験において騒音が大きくなった。貫通孔62aの内面側の開口径v1が大きいことから、貫通孔62a内でのボール32の位置が安定しなかったものと考えられる。
On the other hand, the actuator under the condition of Specific Example 2 was inferior in the slidability of the
以上の結果から、貫通孔62aの内面側の開口径v1は、ボール32の直径Dの75%から95%までの範囲内が好ましいことが分かる。内面側の開口径v1をこの範囲内とすることによって、ボール32が貫通孔62aの内部に安定した状態で収容され、スリーブ62の内面側に落ちることもなく、かつボール32が一定割合以上で突出した状態とすることができる。開口径v1は、ボール32の直径Dの80%から92%までの範囲内であることがより好ましく、84%から88%までの範囲内であることがさらに好ましい。
From the above results, it can be seen that the opening diameter v1 on the inner surface side of the through
また、以上の結果から、ボール32のスリーブ62からの突出長さは、ボール32の直径Dの15%から40%までの範囲内が好ましいことが分かる。ボール32の突出割合をこの範囲内とすることによって、ネジ軸30に設けられたネジ溝31に対して適切な嵌合状態を得ることができる。ボール32が突出する割合は、ボールの直径の20%から35%までの範囲内であることがより好ましく、25%から30%までの範囲内であることがさらに好ましい。
Further, from the above results, it can be seen that the protruding length of the
このように、貫通孔62aの内面側の開口径v1をボール32の直径Dの75%から95%までの範囲内とすることにより、ボール32のスリーブ62内壁からの突出長さは直径Dの15%から40%までの範囲内となる。これによって、ボール32の突出量がネジ軸30に設けられたネジ溝31の深さ及び断面形状に対して適切な大きさとなり、最適な嵌合状態を得ることができる。すなわち、ネジ軸30が滑らかに精度よくスライドし、ネジ軸30に垂直な方向の耐荷重が大きく、摩耗や騒音が少ないアクチュエータ10となる。
As described above, by setting the opening diameter v1 on the inner surface side of the through
また、図6(a)に示されるように、貫通孔62aは、外側開口部から厚さs1までは内径が一定で、そこから内側開口部まではボール32の球面に沿って曲面状に内径が縮小する断面形状を有する。さらに、スリーブ62の厚さt1は、ボール32が貫通孔62aの内側開口部に接したときの外側上端と、スリーブ62の外周面とが一致するように設定されている。このため、スリーブ62の外周に装着されるナットカバー61により、貫通孔62a内でのボール32の上下動が抑えられる。この結果、ボール32は上下方向の位置がずれることなく転動し、ネジ溝31に対して一定の深さを維持して係合する。
Further, as shown in FIG. 6A, the through
次に、本実施例1に係るアクチュエータ10の変形例について、図6(b)を参照して説明する。図6(b)に示されるように、この変形例の貫通孔62bは、貫通孔62aとは異なる断面形状を有する。すなわち、貫通孔62bの断面形状は、スリーブ62の内側開口部から外側開口部まで直線的に内径が拡がる略円錐状である。このため、図6(a)に示される貫通孔62aでは外面側の開口径w1とボール32の直径Dとの差は僅かであるのに対して、貫通孔62bの外面側の開口径Wとボール32の直径Dとは大きな差がある。
Next, a modified example of the
このような変形例においても、ボール32の直径D、スリーブ62の厚さt1及び内面側の開口径v1を上記具体例1から9までと同じ値に設定すれば、ボール32の突出長さu1も同じ値が得られるものと考えられる。加えて、上述した図6(a)に示される貫通孔62aは、s1の部分では内径が変化せず、その下では曲面上に変化する断面形状を有する。このため、スリーブ62に貫通孔62aを穿設するには少なくとも2工程が必要になると考えられる。これに対して、図6(b)の変形例に示される略円錐状の断面形状を有する貫通孔62bを穿設するのは容易である。
Even in such a modified example, if the diameter D of the
しかしながら、図6(b)に示されるように、貫通孔62bに収容されたボール32がスリーブ62及びナットカバー61と接するのは、内面側開口部の周囲に当たる部分と外側頂部のみである。すなわち、ボール32がスリーブ62及びナットカバー61と接触する面積が小さい。このため、ボール32を介して、ネジ軸30からスリーブ62及びナットカバー61に回転力を効率的に伝達することは困難である。
However, as shown in FIG. 6B, the
これに対して、図6(a)に示されるように、貫通孔62aに収容されたボール32は、球面に沿って設けられた曲面状の部分でスリーブ62と接している。したがって、ボール32がスリーブ62及びナットカバー61と接触する面積が大きく、ネジ溝31から付与される応力がボール32を介して効率的に伝達される。このように、独特な断面形状の貫通孔62aを備える本実施例1に係るアクチュエータ10は、変形例に示される単純な断面形状の貫通孔62bの場合よりも優れた特性を発揮する。
On the other hand, as shown in FIG. 6A, the
[実施例2]
次に、本発明の実施例2に係るアクチュエータについて、図7を参照して説明する。図7は、本発明の実施例2に係るアクチュエータにおけるナットに形成されたボール保持部分の形状及び寸法を示す拡大断面図である。なお、図7において実施例1のアクチュエータと共通する構成部分については、実施例1と同一の符号を付した。
[Example 2]
Next, the actuator according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7. FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view showing the shape and dimensions of the ball holding portion formed on the nut in the actuator according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 7, the components common to the actuator of the first embodiment are designated by the same reference numerals as those of the first embodiment.
本実施例2に係るアクチュエータは、実施例1のアクチュエータよりもさらにボールとナットを構成する部材との接触面積を大きくすることによって、ネジ溝からナットへ又はナットからネジ溝への、ボールを介した回転力の伝達効率をより高くできるようにしたものである。図7に示されるように、本実施例2に係るアクチュエータは、ナットを構成する部材として、第1スリーブ64と、その外周に装着される第2スリーブ65と、さらにその外周に装着されるナットカバー66とを有する。
The actuator according to the second embodiment has a larger contact area between the ball and the member constituting the nut than the actuator of the first embodiment, thereby passing the ball from the thread groove to the nut or from the nut to the thread groove. This is to make it possible to increase the transmission efficiency of the rotational force. As shown in FIG. 7, the actuator according to the second embodiment has a
第1スリーブ64は筒状の部材であり、その筒状壁面には複数の貫通孔64aが設けられている。複数の貫通孔64aには、それぞれ1個のボール32が収容される。貫通孔64aは、内面側の開口径v2がボール32の直径Dより小さく、外面側の開口径w2がボール32の直径Dより大きく製作されている。これによって、ボール32は第1スリーブ64の内側へ落ちることなく、かつ、その一部が第1スリーブ64の内側に突き出した状態で保持される。よって、第1スリーブ64は、本発明における第1筒状部材に相当する。
The
第1スリーブ64の外側には、第1スリーブ64の外径とほぼ同じ内径を有する筒状の第2スリーブ65が装着されている。第2スリーブ65が外側に装着されることによって、貫通孔64a内に収容されたボール32が外側に出ないように抑えられる。また、第2スリーブ65に外側から抑えられることにより、ボール32の一部が第1スリーブ64の内側に突き出した状態で保持される。よって、第2スリーブ65は、本発明における第2筒状部材に相当する。
On the outside of the
第1スリーブ64に設けられた貫通孔64aの断面形状は、実施例1の貫通孔62aとやや異なり、第1スリーブ64の厚さt2の全体にわたって、ボール32の球面に沿った曲面状となっている。また、外面側の開口径w2と内面側の開口径v2との差は、実施例1の貫通孔62aの平均的な値よりも小さい。例えば、実施例1の具体例1では、開口径w1=1.60mm、開口径v1=1.37mmで、w1とv1との差は0.23mmである。これに対して、本実施例2ではw2=1.60mm、v2=1.53mmで、その差は0.07mmである。したがって、ボール32の突出長さu2の、ボール32の直径Dに対する割合も、実施例1の平均的な値よりも大きくなっている。
The cross-sectional shape of the through
そして、本実施例2に係るアクチュエータが実施例1と最も異なるのは、第2スリーブ65の内面に凹部65aが設けられていることである。凹部65aは、全体がボール32の球面に沿った凹曲面になっている。凹部65aの深さs2は、第1スリーブ64の厚さt2及び貫通孔64aの内面側の開口径v2によって変化する。つまり、貫通孔64aの外面側にボール32が突出する長さに応じて、凹部65aの内面がボール32に接触するように深さs2が設定される。したがって、凹部65aは、本発明における「ボールの貫通孔から外側に突出する部分に当接する凹部」に該当する。
The actuator according to the second embodiment is most different from the first embodiment in that the
以上説明したように、本実施例2においては、第2スリーブ65の内面に凹部65aを設けて、さらに凹部65aをボール32の外側に突出した部分の球面形状に沿った曲面形状としている。このようにボール32の形状に沿った凹部65aで保持することによって、ボール32と第2スリーブ65との接触面積が大きくなり、より大きな摩擦係数が得られる。これによって、ボール32を介した第2スリーブ65からネジ軸30への、又はネジ軸30から第2スリーブ65への回転力の伝達効率を向上させることができる。
As described above, in the second embodiment, the
[実施例3]
次に、本発明の実施例3に係るアクチュエータについて、図8を参照して説明する。図8は、本発明の実施例3に係るアクチュエータにおけるナットに形成されたボール保持部分を示す拡大断面図である。本実施例3は実施例2の変形例と捉えることができるものであり、図8において図7と共通する構成部分については同一の符号を付した。本実施例3に係るアクチュエータは、実施例2のアクチュエータにおける凹部の形状を変えることにより、ネジ溝とナット構成部材との間の回転力の伝達効率を向上させるものである。
[Example 3]
Next, the actuator according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view showing a ball holding portion formed on a nut in the actuator according to the third embodiment of the present invention. The third embodiment can be regarded as a modification of the second embodiment, and the same reference numerals are given to the components common to those in FIG. 7 in FIG. The actuator according to the third embodiment improves the transmission efficiency of the rotational force between the screw groove and the nut constituent member by changing the shape of the concave portion in the actuator of the second embodiment.
図8に示されるように、本実施例3に係るアクチュエータは、実施例2と同様に、第1スリーブ64と、その外周に装着される第2スリーブ67と、さらにその外周に装着されるナットカバー66とを有している。そして、第2スリーブ67の内面には、複数の凹部67aが設けられている。凹部67aの形状は、実施例2の凹部65aの形状とはかなり異なっている。
As shown in FIG. 8, the actuator according to the third embodiment has a
すなわち、図8に示されるように、凹部67aの内面は略円錐形状になっている。このため、ボール32の外側に突出した部分は、凹部67aの内面に対して、符号67cで示す箇所において円周状に接触する。さらに、ボール32と、凹部67aの略円錐形状の先端部分との間には、空隙67bが形成される。この空隙67bに潤滑油を保持させることによって、ボール32が転動する際の摩擦を低減することができる。さらに、第2スリーブ67の少なくとも1箇所に凹部67aに連通する潤滑油補給口を設ければ、連続しているネジ溝31を通して他の凹部67aにも潤滑油を補給することができる。
That is, as shown in FIG. 8, the inner surface of the
このように、本実施例3においては、第2スリーブ67の内面に設けられる凹部67aの形状を略円錐形としている。これによって、ボールの外側突出部分が略円錐形の凹部67aと符号67cで示す箇所で円周状に接触するため、接触面積が大きくなる。また、凹部67aの先端とボール32との間に生ずる空隙67bに潤滑油を保持させることによって、ボール32が転動する際の摩擦を低減することができる。さらに、第2スリーブ67の少なくとも1箇所に凹部67aに連通する潤滑油補給口を設ければ、他の凹部67aにも潤滑油を補給することができる。
As described above, in the third embodiment, the shape of the
[実施例4]
次に、本発明の実施例4に係るアクチュエータについて、図9及び図10を参照して説明する。図9は、本発明の実施例4に係るアクチュエータの全体構造を示す平面図、及びネジ溝のピッチの変化を示すグラフである。図10は、実施例4に係るアクチュエータの作動時におけるネジ軸の移動速度の変化を説明する模式図である。
[Example 4]
Next, the actuator according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. 9 is a plan view showing the overall structure of the actuator according to the fourth embodiment of the present invention, and a graph showing changes in the pitch of the screw grooves. FIG. 10 is a schematic view illustrating a change in the moving speed of the screw shaft when the actuator according to the fourth embodiment is operated.
本実施例4に係るアクチュエータが実施例1から3までのアクチュエータと異なるのは、ネジ軸に設けられたネジ溝のピッチが一定ではなく、ネジ軸の中央部分からの距離によってネジ溝のピッチが変わる点である。このような構成により、実施例4に係るアクチュエータでは、ナット側の回転数が同じでも、ネジ軸の中央付近と両端付近とでは、ネジ軸の移動速度が変化する。これによって、本実施例4に係るアクチュエータは特別な作用効果を奏する。 The actuator according to the fourth embodiment is different from the actuators of the first to third embodiments in that the pitch of the screw groove provided on the screw shaft is not constant, and the pitch of the screw groove depends on the distance from the central portion of the screw shaft. This is a changing point. With such a configuration, in the actuator according to the fourth embodiment, even if the rotation speed on the nut side is the same, the moving speed of the screw shaft changes between the vicinity of the center of the screw shaft and the vicinity of both ends. As a result, the actuator according to the fourth embodiment exerts a special effect.
図9に示されるように、本実施例4に係るアクチュエータ11は、実施例1のアクチュエータ10と同様に、ナットユニット70、ネジ軸80、モータユニット40、基板ユニット50を備えている。ナットユニット70は、ユニットハウジング71と、その両端に取り付けられる一対の端部カバー72、73を有する。ユニットハウジング71内には、ネジ軸80と組み合わされてボールネジ機構を構成するナットが収納されている。
As shown in FIG. 9, the
アクチュエータ11のナットユニット70内の、ナットを始めとする内部構造は、実施例1の場合と同様である。すなわち、ナットユニット70は、図3から図5までに示される内部構造を有している。よって、詳しい説明は省略する。
The internal structure of the
ナットユニット70にはネジ軸80が係合しており、ネジ軸80の表面にはネジ溝81が設けられている。ネジ溝81は第1のネジ溝81a、第2のネジ溝81b、第3のネジ溝81c、第4のネジ溝81dからなる四条溝構造である。これらの四条のネジ溝81には、実施例1から3までと同様に、ナットユニット70において非循環式のボールが係合する。
A
図9に示されるように、実施例1から3までの場合と異なり、これらの四条のネジ溝81のピッチは一定でない。すなわち、ネジ溝81のピッチはネジ軸80の中央部分で最も大きく、端に近づくほど減少し、両端部分で最も小さくなっている。なお、図9にグラフで示されるように、本実施例4ではネジ軸80のネジ溝81のピッチを一定の変化率で連続的に変化させているが、ピッチの変化率は一定でなくてもよい。また、可能な場合には、ネジ溝81のピッチを段階的に、すなわち不連続に変化させてもよい。
As shown in FIG. 9, unlike the cases of Examples 1 to 3, the pitch of these four threaded
基板ユニット50は基板本体51を有し、 基板本体51上にはナットユニット70、ネジ軸80、モータユニット40が取り付けられている。基板本体51には、実施例1と同様に、ネジにより基板本体51を任意の場所に固定するためのネジ通し孔51aと、基板本体51を固定する際に位置決めをするための取付け用長孔51bが、それぞれ4箇所に穿設されている。
The
モータユニット40の内部にはモータ本体41が格納され、モータ本体41のモータシャフト47には、エンコーダ48が取り付けられている。さらに、モータシャフト47には、モータ側プーリー37が固定されている。モータ側プーリー37には、ボールネジ側プーリー35に回転力を伝達するためのベルト36が掛けられている。ボールネジ側プーリー35が回転すると、スリーブ82を介して、ナットユニット70内のナットに回転力が付与される。
The
このように、ナットユニット70及びモータユニット40は実施例1と同様の構成を有するため、上述した実施例1と同様にモータ本体41の回転数を制御することによりナットの回転数を制御できる。実施例1では、ナットの回転数の変化に応じて、ネジ軸30の移動速度が全長にわたって同一に変化する。これに対して、本実施例4のアクチュエータ11は、モータ本体41の回転数を一定に保っても、ネジ溝31のピッチの変化に伴って自動的にネジ軸80の移動速度が変化するという特徴を有する。
As described above, since the
アクチュエータ11におけるネジ軸80の移動速度の変化について、図10を参照して説明する。図10(a)に示されるように、ネジ軸80がその一端の近傍でナットユニット70に嵌合している状態でモータ本体41を回転させると、ネジ軸80は初速V1で図の左方向に移動を開始する。モータ本体41の回転数を一定としても、ネジ軸80の中央に近づくほどネジ溝31のピッチが大きくなることから、ネジ軸80の移動速度は次第に増加する。そして、図10(b)に示されるようにネジ軸80の中央部がナットユニット70に到達した時点で、ネジ軸80の移動速度は最大速度V2に達する。
The change in the moving speed of the
ネジ軸80がさらに移動すると、図10(c)に示されるように、速度は次第に減少してV3となる。そして図10(d)に示されるようにネジ軸80が他方の端の近傍に到達すると、再び移動速度はV1まで減少する。実施例1で述べたように、ボールネジ機構では、通常、ネジ軸がナットから抜け落ちるのを防ぐためにストッパーが取り付けられる。これに対してアクチュエータ11においては、最小速度V1が十分に小さければ、ネジ軸80が他方の端の近傍に来た時点で、確実にモータ本体41の回転を止めてネジ軸80を停止させることができる。このように、本実施例4のアクチュエータ11は、ストッパーを用いなくても、ネジ軸がナットから抜け落ちてしまう事態を確実に防止できる、という特長を有している。
As the
[実施例5]
次に、本発明の実施例5に係るアクチュエータについて、図11を参照して説明する。図11は、本発明の実施例5に係るアクチュエータの内部構造を示す部分断面図及び左右の側面図である。なお、図11に示されていないアクチュエータ全体の構成は実施例1から4までと同様であるので、詳しい説明は省略する。本実施例5に係るアクチュエータにおいては、実施例1から4までのアクチュエータで得られる作用効果に加えて、ネジ軸が反転する際のバックラッシュが抑制されるという効果が得られる。
[Example 5]
Next, the actuator according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a partial cross-sectional view and left and right side views showing the internal structure of the actuator according to the fifth embodiment of the present invention. Since the configuration of the entire actuator (not shown in FIG. 11) is the same as that of the first to fourth embodiments, detailed description thereof will be omitted. In the actuator according to the fifth embodiment, in addition to the action and effect obtained by the actuators of the first to fourth embodiments, the effect of suppressing backlash when the screw shaft is reversed can be obtained.
図11に示されるように、本実施例5のアクチュエータ12は、ナット90と、ネジ溝101が形成されたネジ軸100から構成されるボールネジ機構を有している。ネジ溝101は、第1のネジ溝101a、第2のネジ溝101b、第3のネジ溝101c、第4のネジ溝101dからなる四条溝構造である。これらの四条のネジ溝31に、非循環式のボール102が嵌合する。
As shown in FIG. 11, the
ナット90は、円筒状の外筒部91と、外筒部91に固定される固定ホルダー95と、外筒部91に対して中心軸回りに回転可能な回転ホルダー92と、カラー104と、端蓋部106とを有している。固定ホルダー95及び回転ホルダー92に設けられた複数の貫通孔に、各1個の非循環式のボール102が収容されている。したがって、固定ホルダー95及び回転ホルダー92は、本発明における第1筒状部材に相当する。また、外筒部91は、本発明における第2筒状部材に相当する。
The
本実施例5においては、これらのナット90を構成する各部材91、92、95、102、104、106は、金属材料で製作されている。これらの各部材91、92、95、102、104、106を形成する材料及び表面処理(焼き入れやめっき等)は、機械的強度、耐久性あるいは価格等の、ナット90に対する要求に応じて変更してもよい。例えば、各部材91、92、95、102、104、106の全部又は一部を、金属材料ではなく、各種の合成樹脂やセラミックス等の非金属材料で製作することも可能である。
In the fifth embodiment, each
外筒部91は、内径が大きく軸方向に長い円筒状の筒状部91aと、筒状部91aよりも内径が小さい円筒状の狭窄部91bとを有している。また、外筒部91には、軸方向に延びる4つのねじ孔91dと、径方向に貫通する通し穴91cと、径方向に貫通する4つの通し穴91e(左側面図参照)とが設けられている。固定ホルダー95には、4つのねじ孔91dに対応する位置に、4つの通し穴95aが設けられている。
The
ねじ孔91dは、固定ホルダー95を外筒部91に取り付けるために使用される。通し穴91cは、回転ホルダー92を外筒部91に固定するねじを通すために使用される。また、通し穴91eは、端蓋部106を外筒部91に固定するねじを通すために使用される。図11に示されるように、通し穴95aには、ねじの頭を収容するための座繰り95bが設けられている。同様に、通し穴91cにも、ねじの頭を収容するための座繰りが設けられている。
The
固定ホルダー95は、軸方向に長い円筒状の筒状部93と、筒状部93よりも外径が大きいフランジ部とを有している。筒状部93の外径は、外筒部91における狭窄部91bの内径と略同一となっており、フランジ部の外径は、外筒部91の外径と略同一となっている。筒状部93及びフランジ部の内径は、いずれも、ねじ軸100が回転自在となるように、ねじ軸100の外径よりもやや大きめに設定されている。さらに、図11の右側面図に示されるように、フランジ部には、ナット90を駆動対象に固定するための、軸方向に延びる4つのねじ孔91fが設けられている。
The fixed
本実施例5においても、実施例1から4までと同様に、ボール102が収容される貫通孔は、内面側の開口径がボール102の直径よりも小さくなっている。これにより、貫通孔内のボール102は固定ホルダー95及び回転ホルダー92の内側に落ちることがない。一方、貫通孔の外面側の開口径はボール102の直径よりも大きく作られている。したがって、ボール102は、固定ホルダー95及び回転ホルダー92の外周側から貫通孔に収容される。
Also in the fifth embodiment, as in the first to fourth embodiments, the through hole in which the
また、固定ホルダー95及び回転ホルダー92の外周の、貫通孔が穿設されている部分には、円筒形状のカラー104が位置している。したがって、貫通孔内のボール102は、その外側頂部がカラー104の内面に接触する。カラー104は円筒状の部材であり、図11に示されるように、両端に丸みが付けられている。カラー104は、固定ホルダー95及び回転ホルダー92の筒状部と、外筒部91の筒状部91aとの間に形成された空間に配置される。
Further, a
カラー104は、内径が固定ホルダー95及び回転ホルダー92の筒状部の外径よりも大きく、外径が外筒部91の筒状部91aの内径よりも小さく製作されている。そのため、カラー104と固定ホルダー95及び回転ホルダー92の筒状部との間、及びカラー104と外筒部91の筒状部91aとの間には、径方向の隙間が形成される。
The
このように、径方向の隙間が形成されることにより、カラー104は、軸回りに回転自在となっている。ネジ軸100を回転させると、カラー104には軸方向に沿った力が加わり、カラー104が回転ホルダー92の突出部94、又は外筒部91の狭窄部91bと接触する。この場合に、カラー104の両端に丸みが付けられていることにより、回転ホルダー92の突出部94又は外筒部91の狭窄部91bとカラー104の端部との間の摩擦抵抗が低減され、カラー104が滑らかに回転することができる。
By forming the radial gap in this way, the
さらに、固定ホルダー95の筒状部93に設けられた貫通孔と、回転ホルダー92に設けられた貫通孔とは、貫通孔の間隔の1/2だけ軸方向にずれて設けられている。そのため、図11の左右の側面図に示されるように、ボール102は、中心軸回りの45度間隔の八方向から、ねじ軸100のねじ溝101側に突出している。
Further, the through hole provided in the
本実施例5では、回転ホルダー92の突出部94と、外筒部91の狭窄部91bとにより、カラー104の軸方向の移動を規制しているが、異なる方法により、カラー104の軸方向の移動を規制することも可能である。例えば、固定ホルダー95の筒状部93に外側への突出部を設けて、カラー104の図11の右方向への移動を規制してもよい。また、外筒部91の筒状部91aに別の部材を挿入し、カラー104の図11の左方向への移動を規制してもよい。
In the fifth embodiment, the axial movement of the
ここで、本実施例5のようなカラー104を備えていない通常のボールネジ機構においては、ねじ軸100が回転しない場合であっても、ねじ軸100が軸方向に移動すると、ねじ軸100の移動に伴ってボール102が外方に移動する。この状態において、ねじ軸100を一方に回転させ、その後、回転方向を反転させると、回転方向の反転の直後はボール102が一旦内方に移動し、その後外方に移動するまでボールナット90が軸方向に移動しない。このような原因により、ねじ軸100の回転方向を反転した直後に、ボールナット90が軸方向に移動しない現象、すなわちバックラッシュが発生する。
Here, in a normal ball screw mechanism that does not have the
これに対して、本実施例5のボールナット90はカラー104を備えている。これにより、回転ホルダー92を回転させると、回転ホルダー92側においては、ねじ溝101が軸に沿って図11の右方向に進行する。ねじ溝101が図11の右方向に進行すると、回転ホルダー92側のボール102は外方に押し出され、カラー104に接触する。回転ホルダー92側のボール102がカラー104に接触した状態で、回転ホルダー92を回転させると、回転ホルダー92側のボール102は、ねじ溝101により図11の右方向に押され、回転ホルダー92は図11の右方向に移動する。
On the other hand, the
このようにして回転ホルダー92が図11の右方向に移動することにより、回転ホルダー92は、固定ホルダー95と接触する。回転ホルダー92と固定ホルダー95とが接触した状態において、さらに回転ホルダー92を回転させると、ねじ溝101が回転ホルダー92側のボール102により図11の左方向に押され、ねじ軸100が図11の左方向に移動する。このように、ねじ軸100が図11の左方向に移動すると、固定ホルダー95側でねじ溝101の位相が図11の左方向に進行し、固定ホルダー95側のボール102が外方に押し出される。
By moving the
固定ホルダー95側のボール102が外方に押し出されることにより、回転ホルダー92側のボール102がカラー140に接触する。これにより、ねじ溝101とボール102とが接触するとともに、ボール102とカラー104とが接触する。この結果、ねじ軸100からボール102に加わった荷重の軸方向の成分が回転ホルダー92に伝達され、当該荷重の径方向の成分がカラー104に伝達される。これらの荷重の反作用として、ボール102には、回転ホルダー92から図11の左方向の荷重が、また、カラー104から内方に向かう径方向の荷重が加わる。
When the
そして、固定ホルダー95からの荷重とカラー104からの荷重とを合成した荷重が、ボール102からねじ軸100に加わる。このように固定ホルダー95、回転ホルダー92、カラー104、ボール102及びねじ軸100(ねじ溝101)との間に荷重が加わることにより、固定ホルダー95、回転ホルダー92、カラー104の内面、ボール102及びねじ溝101の相対的な位置関係が固定されるので、バックラッシュの発生が抑制される。
Then, a combined load of the load from the fixed
このように、本実施例5のボールナット90は、カラー104を備えることによってバックラッシュの発生を抑制している。したがって、ねじ軸100の回転方向を反転させても、ボールナット90はタイムラグを生ずることなく追従して移動する。これによって、ボールナット90又はねじ軸100の移動位置を精密に制御することができるアクチュエータとなる。
As described above, the
以上説明した実施例1から5までのアクチュエータは、引戸型のドアの開閉装置を始めとする種々の装置において、対象を移動させるための駆動力を付与する駆動機構として用いることができる。さらに、このような駆動機構としての用途以外にも、実施例1から5までのアクチュエータの応用としては種々の用途が考えられる。 The actuators of Examples 1 to 5 described above can be used as a driving mechanism for applying a driving force for moving an object in various devices such as a sliding door type door opening / closing device. Further, in addition to the application as such a drive mechanism, various applications can be considered as the application of the actuators of Examples 1 to 5.
例えば、長尺物等の長さを計測するスライド式測長装置への応用としては、測定対象の近傍に、又は測定対象に直接、アクチュエータのナット部を取付ける。一方、アクチュエータのネジ軸には、測定点を示すプローブと、そのプローブの移動長さを読み取ることができる目盛りとを取付ける。ネジ軸をスライドさせて、プローブを測定対象の長尺物等に沿って移動させ、プローブの移動長さを読み取ることにより、測定対象の長さを精度よく計測することができる。逆にネジ軸を固定して、ナット部にプローブを取付けてナット部をスライドさせる形式の測長装置とすることも、もちろん可能である。 For example, as an application to a slide-type length measuring device for measuring the length of a long object or the like, the nut portion of the actuator is attached near the measurement target or directly on the measurement target. On the other hand, a probe indicating a measurement point and a scale capable of reading the moving length of the probe are attached to the screw shaft of the actuator. By sliding the screw shaft, moving the probe along a long object to be measured, and reading the moving length of the probe, the length of the measurement target can be measured accurately. On the contrary, it is of course possible to fix the screw shaft, attach a probe to the nut portion, and slide the nut portion as a length measuring device.
また、アクチュエータのナット部又はネジ軸を垂直方向に移動させることによる応用も可能である。例えば、十分な太さと長さを有するネジ軸を備えたアクチュエータを2基用いて、2本のネジ軸を所定の間隔を空けて、建物の外壁等に垂直に取り付ける。2基のアクチュエータのナット部の間に清掃機具を取付けて、ナット部を同一速度で昇降させて清掃機具を垂直方向に移動させることにより、高所用の無人清掃装置等に応用することができる。 It can also be applied by moving the nut or screw shaft of the actuator in the vertical direction. For example, using two actuators having screw shafts having sufficient thickness and length, the two screw shafts are vertically attached to the outer wall of a building or the like at a predetermined interval. By attaching a cleaning tool between the nuts of the two actuators and moving the cleaning tool vertically by moving the nuts up and down at the same speed, it can be applied to an unmanned cleaning device for high places.
[実施例6]
このような実施例1から5までのアクチュエータの応用例として、アクチュエータを駆動機構として応用した第1のスライド式開閉装置について、図12を参照して説明する。図12は、本発明の実施例6に係るスライド式開閉装置であって、実施例1から5までのいずれかのアクチュエータを用いたスライド式開閉装置の第1の具体例を示す模式図である。
[Example 6]
As an application example of the actuators of Examples 1 to 5, a first slide-type switchgear to which the actuator is applied as a drive mechanism will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a schematic view showing a first specific example of the slide switchgear according to the sixth embodiment of the present invention, which uses any of the actuators of the first to fifth embodiments. ..
本実施例6に係るスライド式開閉装置は、図12(a)に示される手動式のガラス窓111を、実施例1から5までのいずれかのアクチュエータ10、11、12と同等のアクチュエータユニット120を用いて開閉できるようにする装置である。すなわち、図12(b)に示されるように、本実施例6のスライド式開閉装置110によれば、手動式のガラス窓111に、アクチュエータ本体121とネジ軸123を備えるアクチュエータユニット120と取付け用部品とを後付けすることによって、電動式のガラス窓とすることができる。
In the slide-type switchgear according to the sixth embodiment, the
アクチュエータユニット120は、アクチュエータ本体121が収容された本体カバー122とネジ軸123を備えている。アクチュエータ本体121は実施例1から5までのいずれかのアクチュエータ10、11、12と同等の構造を有しており、ナットユニットや電動モータ等が基板に取り付けられてなる。なお、アクチュエータ本体121の電動モータに電流を供給する電源ケーブルは図示省略している。取付け用部品としては、ネジ軸123をガラス窓111の一方に取付けるための窓ガラス取付け板114a、ネジ軸取付け部材114b、及び自在接手114cが用いられる。
The
このような構成のスライド式開閉装置110は、図12(a)に示されるガラス窓111に対して、以下の手順で取付けられる。まず、図12(b)に示されるように、本体カバー122をガラス窓111の窓枠上部111Aにネジ止め等で固定する。次に、手前側に位置する右側窓112Bの窓ガラス113Bに、窓ガラス取付け板114aを固定する。続いて、ネジ軸123の先端にネジ軸取付け部材114bを取付ける。そして、ネジ軸取付け部材114bを自在接手114cによって窓ガラス取付け板114aに固定する。
The slide-
このように窓枠上部111Aに固定されたアクチュエータ本体121に対して、ネジ軸123を右側窓112Bと一体に移動させて、ガラス窓111を開閉することができる。すなわち、図示しない電源ケーブルから電力を供給してアクチュエータ本体121の電動モータを回転させると、ネジ軸123がアクチュエータ本体121に対してスライドする。これにより、ネジ軸123の先端が取り付けられた右側窓112Bも左右にスライドして、ガラス窓111が開閉される。
The
具体的には、図12(b)に示されるようにガラス窓111が閉じられた状態で、アクチュエータ本体121内のナットを所定の方向に回転させると、ネジ軸123が右側窓112Bと一体に左方向にスライドする。これによって、図12(c)に示されるようにガラス窓111が開かれる。アクチュエータ本体121内のナットを逆方向に回転させると、ネジ軸123と一体に右側窓112Bが右方向にスライドして、ガラス窓111が再び閉じられる。
Specifically, when the nut in the
このように、本実施例6に係るスライド式開閉装置110は、手動式のガラス窓111に後付けして電動式の窓とすることができる。さらに、実施例1について述べたように、アクチュエータ本体121の電動モータは、電磁式クラッチを内蔵している。電磁式クラッチによりモータの回転軸とナットとが連結された状態と非連結の状態とを自在に切り替えることができる。したがって、電磁式クラッチを非連結の状態に切り替えることにより、ガラス窓111は従来通り手動で開閉することができる。
As described above, the slide-
ここで、スライド式開閉装置110は、固定されたアクチュエータ本体121に対してネジ軸123が直線移動する構成を有している。このため、ネジ軸123の全長にわたって右側窓112Bを移動させることができ、十分なストロークが得られる。さらに、アクチュエータ本体121は実施例1から5までのいずれかのアクチュエータ10、11、12と同等の構造を有し、ボールが循環しない非循環方式のボールネジ構造を採用している。このため、ネジ軸123の軸方向と垂直な方向、すなわち図12における上下方向についての耐荷重が大きく、ガラス窓111の開閉をスムースに行うことができる。
Here, the slide-
このようにして、本実施例6に係るスライド式開閉装置110は、スライド可能なストロークが長く、重量の大きい開閉対象物であっても設定された速度で開閉できるスライド式開閉装置となる。
In this way, the slide-
[実施例7]
実施例1から5までのアクチュエータの第二の応用例として、アクチュエータを駆動機構として応用した第2のスライド式開閉装置について、図13を参照して説明する。図13は、本発明の実施例7に係るスライド式開閉装置であって、実施例1から5までのいずれかのアクチュエータを用いたスライド式開閉装置の第2の具体例を示す模式図である。
[Example 7]
As a second application example of the actuators of Examples 1 to 5, a second slide-type switchgear to which the actuator is applied as a drive mechanism will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a schematic view showing a second specific example of the slide switchgear according to the seventh embodiment of the present invention, which uses any of the actuators of the first to fifth embodiments. ..
図13に示されるように、本実施例7に係るスライド式開閉装置は、建物の出入り口150に設置されている手動式のドア151a、151bを、アクチュエータを用いて開閉できるようにする装置である。すなわち、本実施例7のスライド式開閉装置によれば、手動式のドア151a、151bに、アクチュエータ本体141とネジ軸143を備えるアクチュエータユニット140と取付け用部品とを後付けすることによって、電動式のドアとすることができる。
As shown in FIG. 13, the slide-type opening / closing device according to the seventh embodiment is a device that enables the
アクチュエータユニット140は、アクチュエータ本体141が収容された本体カバー142とネジ軸143を備えている。アクチュエータ本体141は実施例1から5までのいずれかのアクチュエータ10、11、12と同等の構造を有しており、ナットユニットや電動モータ等が基板に取り付けられてなる。なお、アクチュエータ本体141の電動モータに電流を供給する電源ケーブルは、図示を省略している。取付け用部品としては、ネジ軸143を一方のドア151aに取付けるためのドア取付け板146及びネジ軸取付け部材147が用いられる。
The
このような構成の図13に示されるスライド式開閉装置は、ドア151aに対して以下の手順で取付けられる。まず、図13に示されるように、本体カバー142を出入り口150の上部にネジ止め等で固定する。次に、手前側に位置する左側ドア151aに、ドア取付け板146を固定する。そして、ネジ軸143の先端にネジ軸取付け部材147を取付けて、ドア取付け板146に固定する。
The slide-type switchgear shown in FIG. 13 having such a configuration is attached to the
このように出入り口150の上部に固定されたアクチュエータ本体141に対して、ネジ軸143を左側ドア151aと一体に移動させて、ドア151aを開閉することができる。すなわち、図示しない電源ケーブルから電力を供給してアクチュエータ本体141の電動モータを回転させると、ネジ軸143がアクチュエータ本体141に対してスライドする。これにより、ネジ軸143の先端が取り付けられた左側ドア151aも左右にスライドして開閉される。
With respect to the actuator
このように、本実施例7に係るスライド式開閉装置は、手動式のドア151a、151bに後付けして電動式のドアとすることができる。さらに、実施例1で述べたように、アクチュエータ本体141の電動モータは、電磁式クラッチを内蔵している。電磁式クラッチによりモータの回転軸とナットとが連結された状態と非連結の状態とを自在に切り替えることができる。電磁式クラッチを非連結の状態に切り替えることにより、ドア151aは従来通り、ドア取手153aに手を掛けて手動で開閉することができる。
As described above, the slide-type switchgear according to the seventh embodiment can be retrofitted to the
ここで、アクチュエータユニット140は、固定されたアクチュエータ本体141に対してネジ軸143が直線移動する構成を有している。このため、ネジ軸143の全長にわたってドア151aを移動させることができ、十分なストロークが得られる。さらに、アクチュエータ本体141のナットにおいては、ボールが循環しない非循環方式のボールネジ構造を採用している。このため、ネジ軸143の軸方向と垂直な方向、すなわち図13における上下方向についての耐荷重が大きく、ドア151aの開閉をスムースに行うことができる。
Here, the
このようにして、本実施例7に係るアクチュエータユニット140を主体として構成されたスライド式開閉装置は、スライド可能なストロークが長く、重量の大きい開閉対象物であっても設定された速度で開閉できるスライド式開閉装置となる。
In this way, the slide-type switchgear configured mainly on the
以上、本発明の実施形態及び実施例について説明したが、本発明は上記実施形態及び実施例によって限定されるものではない。 Although the embodiments and examples of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments and examples.
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。上述した各実施の形態及び実施例は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。 The present invention allows for various embodiments and modifications without departing from the broad spirit and scope of the present invention. The above-described embodiments and examples are for explaining the present invention, and do not limit the scope of the present invention.
本発明のアクチュエータは長いストロークと大きな耐荷重を有し、ボールネジ機構による高精度の位置決めが可能で、スライド式自動ドア、スライド式測長装置、高所用の無人清掃装置等、種々の応用が可能である。 The actuator of the present invention has a long stroke and a large load capacity, can be positioned with high accuracy by a ball screw mechanism, and can be applied to various applications such as a sliding automatic door, a sliding length measuring device, and an unmanned cleaning device for high places. Is.
10、11、12 アクチュエータ
20、70、90、121、141 ナットユニット
21、71 ユニットハウジング
21a、22a、23a 貫通孔
21b ネジ孔
21c 取付け孔
22、23、72、73 ユニット端部カバー
22b、23b ネジ通し孔
24、25 ベアリング
24a、25a 内輪内面
30、80、100、123、143 ネジ軸
31、81、101 螺旋状ネジ溝
31a、81a、101a 第1のネジ溝
31b、81b、101b 第2のネジ溝
31c、81c、101c 第3のネジ溝
31d、81d、101d 第4のネジ溝
32、102 ボール
35 ボールネジ側プーリー
36 ベルト
37 モータ側プーリー
40 モータユニット
41 モータ本体
45 クラッチ部分
47 モータシャフト
48 エンコーダ
50 基板ユニット
51 基板本体
51a ネジ通し孔
51b 取付け用長孔
60、90 ナット
61、66、91 ナットカバー
61a ネジ通し孔
62、82 スリーブ
62a、64a 貫通孔
63 フランジ部
64 第1スリーブ
65、67 第2スリーブ
65、67a 凹部
67b 空隙
67c 接触部
91a ナットカバー大径部
91b ナットカバー小径部
91c、91f ネジ通し孔
91d、91e ネジ孔
93 固定側スリーブ
94 可動側スリーブ
94a ネジ孔
95 固定側フランジ部
95a ネジ通し孔
95b 座繰り
104 カラー
99B 可動側ストッパー
100 モータ式アクチュエータ
101 モータケース
102 軸受
103 ボールネジ軸
104 螺旋状ネジ溝
106 固定ブロック
110 窓(スライド対象)
111 窓枠
111A 窓枠上面
112A、112B 窓サッシ
113A、113B 窓ガラス
114a 窓ガラス取付け板
114b、147 ネジ軸取付け部材
114c 自在接手
120、140 スライド式開閉装置
122、142 装置本体ケース(固定手段)
146 ドア取付け板
150 ドア枠
151a、151b ドア(スライド対象)
152a、152b ドア窓ガラス
153a、153b ドア取手
10, 11, 12 Actuators 20, 70, 90, 121, 141 Nut units 21, 71 Unit housings 21a, 22a, 23a Through holes 21b Screw holes 21c Mounting holes 22, 23, 72, 73 Unit end covers 22b, 23b Screws Through holes 24, 25 Bearings 24a, 25a Inner ring inner surfaces 30, 80, 100, 123, 143 Screw shafts 31, 81, 101 Spiral thread grooves 31a, 81a, 101a First thread grooves 31b, 81b, 101b Second threads Grooves 31c, 81c, 101c 3rd screw groove 31d, 81d, 101d 4th screw groove 32, 102 Ball 35 Ball screw side pulley 36 Belt 37 Motor side pulley 40 Motor unit 41 Motor body 45 Clutch part 47 Motor shaft 48 Encoder 50 Board unit 51 Board body 51a Screw through hole 51b Mounting slot 60, 90 Nut 61, 66, 91 Nut cover 61a Screw through hole 62, 82 Sleeve 62a, 64a Through hole 63 Flange 64 1st sleeve 65, 67 2nd Sleeve 65, 67a Recess 67b Void 67c Contact part 91a Nut cover Large diameter part 91b Nut cover Small diameter part 91c, 91f Screw through hole 91d, 91e Screw hole 93 Fixed side sleeve 94 Movable side sleeve 94a Screw hole 95 Fixed side flange part 95a Screw Through hole 95b Counterbore 104 Color 99B Movable side stopper 100 Motor type actuator 101 Motor case 102 Bearing 103 Ball screw shaft 104 Spiral screw groove 106 Fixed block 110 Window (slide target)
146
152a, 152b
Claims (11)
該ネジ溝に嵌合する複数のボールと、
該複数のボールを収容するナットと、
該ナットに回転力を伝達する回転力伝達手段と、を有するアクチュエータであって、
前記ナットは、前記複数のボールが1個ずつ収容される貫通孔であって内面側の開口径は前記ボールの直径未満であり外面側の開口径は前記ボールの直径以上である複数の貫通孔が設けられた第1筒状部材と、該第1筒状部材の外側に装着されて前記貫通孔に収容された前記ボールが外側に出ないように抑える第2筒状部材と、を有し、
前記回転力伝達手段が前記ナットに回転力を伝達することによって、前記ネジ軸の軸方向に沿って前記ネジ軸と前記ナットとが相対的に移動することを特徴とする、アクチュエータ。 A screw shaft with a spiral thread groove on the outer peripheral surface,
A plurality of balls fitted in the thread groove and
A nut for accommodating the plurality of balls and
An actuator having a rotational force transmitting means for transmitting a rotational force to the nut.
The nut is a through hole in which the plurality of balls are housed one by one, and the opening diameter on the inner surface side is smaller than the diameter of the ball and the opening diameter on the outer surface side is equal to or larger than the diameter of the ball. A first tubular member provided with a ball and a second tubular member mounted on the outside of the first tubular member and holding the ball contained in the through hole so as not to come out. ,
An actuator characterized in that the screw shaft and the nut move relative to each other along the axial direction of the screw shaft by transmitting the rotational force to the nut by the rotational force transmitting means.
The slide-type switchgear according to claim 9, further comprising a screw shaft fixing means for fixing the screw shaft of the actuator in the vicinity of a sliding target and a nut attaching means for attaching the nut to the sliding target.
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Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB513096A (en) * | 1938-04-01 | 1939-10-03 | James Edward Connor | Improvements in or relating to members having screwed engagement |
| JPS57179463A (en) * | 1981-04-28 | 1982-11-05 | Sansho:Kk | Non-circulating type ball screw |
| JPH0614607U (en) * | 1992-07-24 | 1994-02-25 | 日本トムソン株式会社 | Ball screw |
| JPH07317760A (en) * | 1994-03-31 | 1995-12-08 | Ntn Corp | Linear ball bushing |
| JP2000065180A (en) * | 1998-08-12 | 2000-03-03 | Ishikawa Seiki:Kk | Shaft drive mechanism |
| JP2001280001A (en) * | 2000-03-30 | 2001-10-10 | Delta Kogyo Co Ltd | Door openers |
| JP2003097667A (en) * | 2001-09-21 | 2003-04-03 | Koyo Seiko Co Ltd | Ball screw system |
| JP2005024045A (en) * | 2003-07-04 | 2005-01-27 | Nsk Ltd | Actuator device |
| JP2013253621A (en) * | 2012-06-05 | 2013-12-19 | Thk Co Ltd | Actuator |
| JP2016211606A (en) * | 2015-04-30 | 2016-12-15 | 株式会社大東製作所 | Ball Screw Nut and Ball Screw |
| JP2017020517A (en) * | 2015-07-07 | 2017-01-26 | Ntn株式会社 | Ball screw with cage |
| FR3067778A1 (en) * | 2017-06-14 | 2018-12-21 | Valeo Systemes De Controle Moteur | ACTUATING DEVICE FOR MOTOR CONTROL ACTUATOR INCLUDING BALL SCREW MECHANISM WITH RING |
-
2020
- 2020-04-05 JP JP2020067993A patent/JP2021110448A/en active Pending
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB513096A (en) * | 1938-04-01 | 1939-10-03 | James Edward Connor | Improvements in or relating to members having screwed engagement |
| JPS57179463A (en) * | 1981-04-28 | 1982-11-05 | Sansho:Kk | Non-circulating type ball screw |
| JPH0614607U (en) * | 1992-07-24 | 1994-02-25 | 日本トムソン株式会社 | Ball screw |
| JPH07317760A (en) * | 1994-03-31 | 1995-12-08 | Ntn Corp | Linear ball bushing |
| JP2000065180A (en) * | 1998-08-12 | 2000-03-03 | Ishikawa Seiki:Kk | Shaft drive mechanism |
| JP2001280001A (en) * | 2000-03-30 | 2001-10-10 | Delta Kogyo Co Ltd | Door openers |
| JP2003097667A (en) * | 2001-09-21 | 2003-04-03 | Koyo Seiko Co Ltd | Ball screw system |
| JP2005024045A (en) * | 2003-07-04 | 2005-01-27 | Nsk Ltd | Actuator device |
| JP2013253621A (en) * | 2012-06-05 | 2013-12-19 | Thk Co Ltd | Actuator |
| JP2016211606A (en) * | 2015-04-30 | 2016-12-15 | 株式会社大東製作所 | Ball Screw Nut and Ball Screw |
| JP2017020517A (en) * | 2015-07-07 | 2017-01-26 | Ntn株式会社 | Ball screw with cage |
| FR3067778A1 (en) * | 2017-06-14 | 2018-12-21 | Valeo Systemes De Controle Moteur | ACTUATING DEVICE FOR MOTOR CONTROL ACTUATOR INCLUDING BALL SCREW MECHANISM WITH RING |
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