(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に軸方向に向かう螺旋溝を有する中空のモータ軸と、モータ軸内を通って配置され前記モータ軸の螺旋溝と係合する突起を外周に有しモータ軸の正逆回転に従ってモータ軸内を軸方向に正逆移動する金属製の移動軸とを有し、前記モータ軸は金属製の円筒パイプとその内周に固定された樹脂部材とからなる二重構造よりなり、その樹脂部材の内周面の前記螺旋溝を設けた構成の軸移動型モータにおいて、前記モータ軸は、前記円筒パイプの内周面の一端側に前記樹脂部材を固定し、前記円筒パイプの他端側の内周面に前記移動軸の外径よりわずかに大きな内径を有するスリーブを固定し、前記円筒パイプ内に空間を設け、該空間内に潤滑材を充填することを特徴とする軸移動型モータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する利用分野】
本発明は、モータ軸の回転運動を直線運動に変換して使用するのに適した軸移動型モータの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４に示すように、内周面に螺旋溝２を有する中空のモータ軸３を用い、その内部に螺旋溝２と係合するように突状４を設けた金属製の移動軸５を、モータ軸３の回転に従って軸方向に移動するように構成した軸移動型モータ１が知られる。例えば、特願平６−５１１５２号公報に例示されるように、モータ軸３は、金属製の円筒パイプ６と、その内部に圧入または接着により固定され且つ内周に螺旋溝２を有する筒状の樹脂部材７との二重構造よりなる。
【０００３】
上記した螺旋溝２を有する樹脂部材７と突状４を有する移動軸５との組み合わせ（樹脂−金属）において、モータ軸３の回転に伴う移動軸５の移動は、常温または一定温度の条件下であれば、金属材よりなる螺旋溝２と突状４との組み合わせ（金属−金属）で構成されるモータ軸３の軸移動型モータと比較して、耐摩擦性、耐摩耗性、寿命に対して非常に優れている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、樹脂部材７は、金属と比較して膨張係数が大きく、温度変化に対して金属の数倍から数十倍の変化量を有する。このため、樹脂部材７の螺旋溝２のネジピッチが環境温度の変化と共に膨張あるいは収縮してしまい、ほとんど変化しない金属製の移動軸５の突状４との間のネジピッチに差が生じ、摩擦抵抗が増大してスムーズな移動軸の移動が行われなくなってしまう。
【０００５】
また、軸移動型モータ１の連続運転等による金属製の移動軸５と樹脂部材７との動作に伴う摩擦熱により螺合部分の温度が上昇し、螺旋溝２と突状４との間のネジピッチが変化して、上記した環境温度の変化と同様に摩擦抵抗が増大するという欠点を有する。
【０００６】
一方、樹脂部材と移動軸との移動を更にスムーズにするため潤滑油を螺旋溝と突状との間に注入している。しかし、長時間の軸移動型モータの運転により潤滑油が消費されてしまう。このため、潤滑油の注入を再度行う必要が生じる。
また、移動軸の移動に伴い樹脂部材および移動軸から摩耗粉が発生する。摩耗粉は螺旋溝に付着して移動軸のスムーズな移動を妨げてしまう。
【０００７】
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、金属より耐摩擦性、耐摩耗性、寿命に関してまさる樹脂部材を、上記した環境温度の変化あるいは摩擦熱による螺合部分の温度上昇が生じても摩擦抵抗が増大することなく使用することが可能であって、且つ、長時間の運転においてもスムーズな移動軸の移動を行うことが可能な軸移動型モータを提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、内周面に軸方向に向かう螺旋溝を有する中空のモータ軸と、モータ軸内を通って配置され前記モータ軸の螺旋溝と係合する突起を外周に有しモータ軸の正逆回転に従ってモータ軸内を軸方向に正逆移動する金属製の移動軸とを有し、前記モータ軸は金属製の円筒パイプとその内周に固定された樹脂部材とからなる二重構造よりなり、その樹脂部材の内周面の前記螺旋溝を設けた構成の軸移動型モータにおいて、前記モータ軸は、前記円筒パイプの内周面の一端側に前記樹脂部材を固定し、前記円筒パイプの他端側の内周面に前記移動軸の外径よりわずかに大きな内径を有するスリーブを固定し、前記円筒パイプ内に空間を設け、該空間内に潤滑材を充填することを特徴とする。
【００１０】
このような構成において、モータが付勢してモータ軸が正逆いずれかの方向に回転すると、樹脂部材内を通って配置された移動軸が樹脂部材の螺旋溝との係合により正逆いずれかの軸方向に移動する。このとき環境温度の変化やモータの駆動に伴う摩擦熱等によるモータ軸の樹脂部材の寸法変化は、樹脂部材を固定した円筒パイプによって矯正され、その変化量は最少のものとなって、安定した動作が行われる。
また、円筒パイプ内に形成された空間に潤滑油を充填しておくことにより長時間の運転においてスムーズな移動軸の移動が行われる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明による軸移動型モータ１の概略断面図を示す。
軸移動型モータ１は、端部開口８を端板９により閉塞された筒状のモータケース１０と、モータケース１０内に配置されたローター１１とを含む。ローター１１のモータ軸３は一対の軸受け１２によりモータケース１０に回転自在に軸支されている。モータ軸３は軸方向に中空であり且つその内周面には軸方向に向かう螺旋状の螺旋溝２が形成され、また、その外周面には電磁コイル１３を回巻した数極のコア１４がほぼ等角度間隔で固定されている。
【００１２】
螺旋状の溝２とはネジ溝や、または螺旋状に凹部または凸部を形成してなる溝等をいい、モータ軸３の回転に従ってその溝に係合する部材がモータ軸３の軸方向への移動力を受ける形状の溝をいう（以下螺旋溝という）。
【００１３】
このようにモータ軸３の内周面には軸方向に向かってネジ状に凹凸を形成する螺旋溝２が形成しており、螺旋溝２と噛み合うように螺旋状の突条４を外周面に形成する移動軸５がモータ軸３内を通って軸線方向に正逆移動可能に設けられている。
【００１４】
モータ軸３は、金属製の円筒パイプ６と、樹脂部材７との二重構造よりなる。円筒パイプ６の内周面の一端側には雌ネジ部１５が設けられており、樹脂部材７の外周面には雌ネジ部１５に係合するように同じネジピッチの雄ネジ部１６が設けられている。樹脂部材７または円筒パイプ６内に接着剤を充填し、樹脂部材７を円筒パイプ６に螺合して固定する。図示例では樹脂部材７の長さが短いほど温度変化に対するピッチ間の寸法変化が小さくなり移動軸５の移動をスムーズに行われるため、樹脂部材７の長さを円筒パイプ６より短くしている。
このように雌ネジ部１５と雄ネジ部１６との係合によって接着により固定する樹脂部材７はカーボン繊維、ガラス繊維、銅粉等の充填されてい樹脂材料が好適に使用される。
その後、後述する移動軸５の突状４と係合する螺旋溝２を機械加工により形成する。あるいは、樹脂部材７の取付前に予め螺旋溝２を設けた構成であっても良い。
【００１５】
符号３０は、スリーブを示しており、円筒パイプの他端側の内周面に移動軸の外径よりわずかに大きな内径を有するスリーブ３０を固定し、更に樹脂部材と前記スリーブ３０とを当接させないように円筒パイプ内に固定させて円筒パイプ内に空間を形成させ、この空間に潤滑油を充填する。
【００１６】
図２（ａ）は、本発明に好適に使用されるモータ軸３の断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の側面図を示す。樹脂部材７の外周に雄ネジ部１６の一部もしくは全部に軸方向に沿って切り欠き部１７を設ける。切り欠き部１７に接着剤を充填して円筒パイプ６と樹脂部材７とを固定させる。切り欠き部１７は接着剤の溜まり部となって円筒パイプ６と樹脂部材７との固定が確実に行われる。この場合、好適に使用される樹脂部材７の材料として、含油プラスチック、テフロン、ポリエチレン、ポリアセタール等が挙げられる。
【００１７】
また、別の実施例を図３に示す。
図３は、モータ軸３の断面図を示し、内周面に雌ネジ部１５を設けた円筒パイプ６と、雌ネジ部１５に係合する雄ネジ部１６を有する樹脂部材７と、雌ネジ部１５に係合する雄ネジ部１６を有するスリーブ３０とから構成されている。
【００１８】
図１に示すようにモータ軸３には、コア１４と並列して整流子２１が固定されている。整流子２１はコイル１３に電気的に連結されており、整流子２１と接触して配置された不図示の電気ブラシが整流子２１を介してコイル１３に電流を通電する。
【００１９】
一方、ローター１１の外周面と対面するようにモータケース１０の内周面に環状の磁石２２（または半割り等に分割された複数の磁石片を略環状に配列した磁石）が固定されている。磁石２２は角度方向に交互に異なる極性の磁極を配列しており、電磁コイル１３への通電によってローター１１に形成される交互極性の電磁気と協動してローター１１を所定方向に回転させる。これら磁石２２、ローター１１の回転に係わる構成は従来知られるモータの構成であって良い。
【００２０】
上記した構成により軸移動型モータの動作について説明する。
不図示の電源部からコイル１３への通電によりローター１１が所定の方向に回転して回転軸が回転する。モータ軸の回転により、例えば一端を被移動物に固定した移動軸５が樹脂部材に形成された螺旋溝２と係合する突状４との螺合により移動軸５を軸方向に移動させる。
【００２１】
このとき、樹脂部材７と、移動軸５との摩擦熱や環境温度の変化によって樹脂部材７は膨張または収縮しようとするが、円筒パイプ６に樹脂部材７が固定されているため、樹脂部材７の寸法変化は最少のものとなり、モータ軸３と移動軸５との間のピッチ間のずれが生じず、スムーズな移動が行われる。
また、空間に充填した潤滑油により移動軸と樹脂部材から発生する摩耗粉を除去し、且つ長時間のモータの駆動を維持する。
【００２２】
上記した軸移動型モータはＤＣモータを使用した例により示したが、ＡＣモータまたはステッピングモータを使用しても良い。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の軸移動型モータのモータ軸を形成する円筒パイプに樹脂部材をネジ切り加工して固定したため、環境温度の変化あるいは摩擦熱による樹脂部材の寸法変化を最小限に抑えることができ、樹脂部材の螺合部分と金属製の移動軸との間のネジピッチの変化に基づく摩擦抵抗が増大することなくスムーズなモータ軸の動作を行うことができる。
【００２４】
また、円筒パイプ内に形成した空間内に潤滑油を充填することにより移動軸と樹脂部材から発生する摩耗粉を除去し、且つ長時間のモータの駆動を維持することができる。
【００２５】
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による軸移動型モータを示す部分断面図。
【図２】（ａ）  モータ軸の断面図。
【図２】（ｂ）  モータ軸の側面図。
【図３】  別のモータ軸を示す断面図。
【図４】  従来の軸移動型モータを示す部分断面図。
【符号の説明】
１  軸移動型モータ
２  螺旋溝
３  モータ軸
４  突状
５  移動軸
６  円筒パイプ
７  樹脂部材
８  端部開口
９  端板
１０  モータケース
１１  ローター
１２  軸受け
１３  電磁コイル
１４  コア
１５  雌ネジ部
１６  雄ネジ部
１７  切り欠き部
２０  空間
２１  整流子
２２  磁石
３０  スリーブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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