(57)【要約】【課題】装置全体の小型化しながらモータ本体とボールねじ軸とを連結可能なリニア駆動装置を提供すること。【解決手段】シャフト６の回転によってボールねじ軸１１がモータ本体１ａに対して相対的に直線駆動されるリニア駆動装置１において、シャフト６のねじ軸挿入穴６０のうち、大径部５１、６１に相当する部分にボールねじ用ナット部１２が配置されている。ボールねじナット１２は、シャフト６においてテーパ状の境界部分６１１を含めた大径部６１を電機子コア３に近い位置まで延長して、ボールねじナット１２として長いものが使用されている。また、シャフト６の段差６４によって第２のラジアル軸受４を位置決めするなど、無駄なスペースを省いて、ボールねじナット１２として、長いものの使用を可能としている。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ軸線方向に沿って配置された第１のラジアル軸受、コイルが巻回された電機子コア、および第２のラジアル軸受によって形成されたシャフト挿着穴内にシャフトが挿着されたモータ本体と、前記シャフトの回転によって前記モータ本体に対してモータ軸線方向に相対的に直線駆動されるボールねじ軸とを有するリニア駆動装置において、
前記シャフト挿着穴は、前記第１のラジアル軸受によって形成されている部分が他の部分よりも径の大きな大径部になっている一方、前記シャフトも、対応する部分に大径部を備えており、
前記シャフトには、モータ軸線方向にねじ軸挿入穴が形成されているとともに、当該ねじ軸挿入穴のうち、前記大径部に相当する部分に前記ボールねじ軸を回転可能に支持するボールねじ用ナット部が配置されていることを特徴とするリニア駆動装置。
【請求項２】
請求項１において、前記シャフト挿着穴は、前記電機子コアおよび前記第１のラジアル軸受によって形成されている部分が中径部および小径部になっている一方、前記シャフトも、対応する部分に中径部および小径部を備えており、
前記シャフトにおいて前記中径部と前記小径部によって形成された段差によって前記第１のラジアル軸受が位置決めされていることを特徴とするリニア駆動装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記コイルが前記シャフト挿着穴の前記大径部を臨む面、および当該大径部が前記コイルを臨む面のうちの少なくとも一方が傾斜部になっていることを特徴とするリニア駆動装置。
【請求項４】
請求項３において、前記コイルは、外周側に比して内周側でのターン数が少ないことにより、前記第１のラジアル軸受の側からみたときに前記コイルの表面には内周側を窪みとする斜面が形成され、
当該窪みに相当する部分とモータ軸線方向と重なる部分で前記シャフト挿着穴には前記大径部と前記中径部との間にテーパー状の境界部分が形成されていることを特徴とするリニア駆動装置。
【請求項５】
請求項４において、前記コイルは、分割コアに対する整列巻きによって形成されてなることを特徴とするリニア駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ本体のシャフトの回転によってボールねじ軸がモータ本体に対してモータ軸線方向に相対的に直線駆動されるリニア駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
モータの回転によってボールねじ軸をモータ軸線方向に送り駆動するリニア駆動装置では、モータ外部にカップリングやボールねじナットを設けてボールねじとモータ本体とを連結している（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−２８４６３０号公報（第１図）
【特許文献２】
特開平１１−２９９１６９号公報（第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、リニア駆動装置において、ボールねじとモータとをモータ外部のカップリングを介して連結した場合には、直線移動範囲が大きく制限されるという問題点がある。また、モータと別体のボールねじナットを用いた場合には、装置が大型化するという問題点がある。
【０００５】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、装置全体の小型化しながらモータ本体とボールねじ軸とを連結可能なリニア駆動装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、モータ軸線方向に沿って配置された第１のラジアル軸受、コイルが巻回された電機子コア、および第２のラジアル軸受によって形成されたシャフト挿着穴内にシャフトが挿着されたモータ本体と、前記シャフトの回転によって前記モータ本体に対してモータ軸線方向に相対的に直線駆動されるボールねじ軸とを有するリニア駆動装置において、前記シャフト挿着穴は、前記第１のラジアル軸受によって形成されている部分が他の部分よりも径の大きな大径部になっている一方、前記シャフトも、対応する部分に大径部を備えており、前記シャフトには、モータ軸線方向にねじ軸挿入穴が形成されているとともに、当該ねじ軸挿入穴のうち、前記大径部に相当する部分に前記ボールねじ軸を回転可能に支持するボールねじ用ナット部が配置されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明では、シャフトに形成されたねじ軸挿入穴のうち、第１のラジアル軸受によって形成された部分は、例えば、シャフトの外周面に構成された駆動マグネットよりの径の大きな大径部になっており、この大径部に相当する部分にボールねじ用ナットが内蔵されている。このため、ボール用ナットにボールねじ軸を回転可能に支持するだけで、モータ本体内でシャフトとボールねじ軸とを連結できる。それ故、リニア駆動装置の小型化を図ることができる。
【０００８】
本発明において、前記シャフト挿着穴は、前記電機子コアおよび前記第１のラジアル軸受によって形成されている部分が中径部および小径部になっている一方、前記シャフトも、対応する部分に中径部および小径部を備えている場合があり、このような場合には、前記シャフトにおいて前記中径部と前記小径部によって形成された段差によって前記第１のラジアル軸受が位置決めされていることが好ましい。このように構成すると、第１のラジアル軸受を位置決めする構成を追加しなくてもよいので、モータ本体の小型化を図ることができる。
【０００９】
本発明において、前記コイルが前記シャフト挿着穴の前記大径部を臨む面、および当該大径部が前記コイルを臨む面のうちの少なくとも一方が、テーパ状あるいは多段の傾斜部になっていることが好ましい。このように構成すると、大径部の軸線方向における寸法を大きくとることができるので、モータ本体の軸線方向における寸法を拡大しなくても、ボールナットねじとして、モータ軸線方向における寸法を大きくとれる。従って、モータ本体を小型化したまま、ボールねじ軸の稼動範囲を拡大できる。
【００１０】
本発明において、前記コイルは、外周側に比して内周側でのターン数が少ないことにより、前記第１のラジアル軸受の側からみたときに前記コイルの表面には内周側を窪みとする傾斜部が形成され、当該窪みに相当する部分とモータ軸線方向と重なる部分で前記シャフト挿着穴には前記大径部と前記中径部との間にテーパー状の境界部分が形成されていることが好ましい。このように構成すると、モータ本体を小型化したまま、ボールナットねじを中径部に近い位置まで延長することができる。
【００１１】
本発明において、外周側に比して内周側でのターン数が少ないコイルについては、分割コアに対する整列巻きによって形成することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明を適用したリニア駆動装置の断面図である。
【００１３】
図１において、本発明を適用したリニア駆動装置１は、モータ軸線方向に沿って配置されたボールベアリングからなる第１のラジアル軸受２、コイル３０がインシュレータを介して巻回された電機子コア３、およびボールベアリングからなる第２のラジアル軸受４によって形成されたシャフト挿着穴５内にシャフト６が挿着されたモータ本体１ａと、シャフト６の回転によってモータ本体１ａに対してモータ軸線方向に相対的に直線駆動されるボールねじ軸１１とを有している。
【００１４】
本形態のリニア駆動装置において、第１のラジアル軸受２、電機子コア３、第２のラジアル軸受４などは、モータケース内に収納され、モータケースは、第１のケース部材７１、第２のケース部材７２、および第３のケース部材７３からなる。これらのケース部材のうち、第３のケース部材７３の内部では、シャフト６に取り付けられた回転板などを利用したエンコーダ８などが構成されている。また、第１のケース部材７１と第２のケース部材７２との間、および第２のケース部材７２と第３のケース部材７３との間などを利用して形成された開口を介して、ケース内には、各種配線が引き込まれているとともに、前記のエンコーダ８などからの出力線が引き出されている。
【００１５】
このように構成したモータ本体１ａにおいて、シャフト挿着穴５は、第１のラジアル軸受２によって形成されている部分が他の部分よりも径の大きな大径部５１になっており、電機子コア３および第２のラジアル軸受４によって形成されている部分は、それぞれ中径部５２および小径部５３になっている。このような形状に対応して、シャフト６も、大径部６１、中径部６２、および小径部６３を備えている。
【００１６】
本形態では、シャフト６の中径部６２と小径部６３によって形成された段差６４に対して第２のラジアル軸受４の内輪が当接し、位置決めされている。また、第２のラジアル軸受４の内輪は、シャフト６に装着された止め輪４５によって反対側から位置決めされ、かつ、その外輪は、第２のケース部材７２にねじ止めされたリング４６で位置決めされ、与圧が付与された状態にある。
【００１７】
ここで、シャフト６の大径部６１は、中径部６２に駆動マグネット９が取り付けられても、さらに径が大きい。また、シャフト６は、モータ軸線方向にねじ軸挿入穴６０が形成された中空シャフトである。しかも、シャフト６は、極めて大きな大径部６１を有することにより、ねじ軸挿入穴６０のうち、大径部分６１に相当する部分にボールねじナット１２を内蔵し、このボールねじナット１２にボールねじ軸１１が回転可能に支持されている。なお、ボールねじナット１２は、シャフト６のフランジ部にねじで止められた端板１３で固定されている。
【００１８】
また、本形態では、コイル３０が大径部５１、６１を臨む面、および大径部５１、６１がコイル３０を臨む面はいずれも傾斜部になっている。
【００１９】
すなわち、コイル３０は、外周側に比して内周側でのターン数が少ないことにより、第１のラジアル軸受２の側からみたときにコイル３０の表面には内周側を窪み３１とする斜面が形成されている。このような構成のコイル３０は、分割コアに対する整列巻きによって形成することができる。
【００２０】
これに対して、シャフト装着穴５は、コイル３０の窪み３１に相当する部分とモータ軸線方向と重なる部分で大径部５１と中径部５２との間にテーパー状の境界部分５１１が形成された状態にあり、この境界部分５１１を含めた大径部５１が、かなり電機子コア３に近い位置まで延長された状態にある。
【００２１】
従って、シャフト６においても、テーパ状の境界部分６１１を含めた大径部６１が、かなり電機子コア２に近い位置まで延長された状態にあり、このような形状に対応して、ボールねじナット１２は、モータ軸線方向における寸法が長い。
【００２２】
このようなリニア駆動装置１を組み立てる際には、ケース内に第１のラジアル軸受２、および電機子コア３を配置した後、その内側にシャフト６を通す。その際、第１のラジアル軸受２とケースとの間に波座金２１を配置しておき、シャフト６を挿入した際、その段差６６で内輪が押圧されて与圧が付与された状態となる。次に、シャフト６の先端から第２のラジアル軸受４を通し、第２のラジアル軸受４を所定の位置に配置した後、シャフト６に止め輪４５を装着し、しかる後に、第２のケース部材７２の端面にリング４６をねじで止める。しかる後に、シャフト６にエンコーダ８などを構成するなどの工程を行ってモータ本体１ａを完成させる。
【００２３】
そして、ボールねじ軸１１については、シャフト６の内部に装着されたボールねじナット１２に装着する。
【００２４】
ここで、ボールねじナット１２は、シャフト６の内部に装着されているが、シャフト６において境界部分６１１を含めた大径部６１を電機子コア３に近い位置まで延長して、ボールねじナット１２として、モータ軸線方向における寸法が長いものが使用されている。また、シャフト６の中径部６２と小径部６３によって形成された段差６４によって第２のラジアル軸受４を位置決めするなど、他の位置決め機構を省略することにより、無駄なスペースを省いて、ボールねじナット１２として、モータ軸線方向における寸法が長いものの使用を可能としている。従って、本形態のリニア駆動装置１では、シャフト６に内蔵されたボールねじナット１２にボールねじ軸１１を支持させるだけで、モータ本体内１ａでシャフト６とボールねじ軸１１とを連結できる。それ故、リニア駆動装置１の小型化を図ることができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本形態のリニア駆動装置では、シャフトに内蔵されたボールねじナットにボールねじ軸を支持させるだけで、モータ本体内でシャフトとボールねじ軸とを連結してあるので、リニア駆動装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したリニア駆動装置の断面図である。
【符号の説明】
１　リニア駆動装置
１ａ　モータ本体
２　第１のラジアル軸受
３　電機子コア
４　第２のラジアル軸受
５　シャフト挿着穴
６　シャフト
１１　ボールねじ軸
１２　ボールねじナット
３０　コイル
３１　コイルの窪み
５１、６１　大径部
５２、６２　中径部
５３、６３　小径部
６０　ねじ軸挿入穴
６４、６６　段差
【図１】
2004132434.tif 000003