(57)【要約】【課題】  コンパクトな構成でありながら、軸廻り回転力、軸線に対する曲げ力に対して充分な対抗力を有して、精度及び耐久性を向上する。【解決手段】  ナット１２に一体のスライダ１９は断面５角形からなり、その左右傾斜面にそれぞれリニアガイドブロック２６を固定する。ケース部材Ｃの底面ベース１３に１対の傾斜面１３ａを形成し、該傾斜面にそれぞれリニアガイドレール２９を固定する。上記ブロック２６及びレール２９により、垂直平面Ｚ−Ｚに対して４５度傾斜したリニアガイド５１，５２を構成する。【選択図】      図３
2005127365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータと、該電動モータの出力軸に連動するネジ軸及び該ネジ軸に螺合するナットを有するネジ伝動装置と、上記ナットに一体に固定されるスライダと、該スライダを前記ネジ軸方向であるＸ軸方向に移動自在に案内するリニアガイド装置と、を備えてなる電動リニアアクチュエータにおいて、
前記リニアガイド装置は、前記Ｘ軸に平行な平面であって、該Ｘ軸に互いに直交するＹ軸及びＺ軸に対して所定角度で傾斜し、かつ互に交差する少なくとも２個の平面に設けられたガイド面に沿って前記スライダを案内する少なくとも２個のリニアガイドを備えてなる、
電動リニアアクチュエータ。
【請求項２】
前記ネジ伝動装置を収納する断面略々矩形状のケース部材を備え、かつ該ケース部材は、その上面に前記Ｘ軸方向に延びるスリットと、底面を構成するベースと、を有し、
前記スライダは、前記ナットを取り囲むように配置された断面略々５角形状の基部と、該基部と一体でかつ前記スリットを通って前記ケース部材外方に延びる出力部と、を有し、
前記スライダ基部は、前記ケース部材と所定隙間を存して対面する左右の側面と、該左右側面から所定角度で傾斜しかつ他端が交線となる２個の傾斜面と、を有し、
前記ベースは、前記２個の傾斜面と略々平行にかつ前記傾斜面と所定間隔を存して対向すると共に前記Ｘ軸方向に延びる２個の傾斜面を有し、
前記スライダ基部の傾斜面に、凹溝を有するリニアガイドブロックを固定し、
前記ケース部材ベースの傾斜面に、前記凹溝に嵌挿しかつ前記Ｘ軸方向に延びるリニアガイドレールを固定し、
前記リニアガイドブロックの凹溝の両側及び前記リニアガイドレールの両側にそれぞれ形成したボール溝と、前記リニアガイドブロック内に形成したボール循環孔とに多数のボールを充填してボールリニアガイドを形成してなる、
請求項１記載の電動リニアアクチュエータ。
【請求項３】
前記スライダ基部の前記左右側面は、縦軸となる前記Ｚ軸に平行でかつ前記Ｘ軸方向に延びる平面からなると共に、前記２個の傾斜面は、前記左右側面から４５度傾斜して前記Ｘ軸方向に延びる平面からなり、前記交線が、前記ネジ軸の中心を通る前記Ｚ軸平面に位置して交角が４５度からなる前記Ｘ軸方向に延びる線からなる、
請求項２記載の電動リニアアクチュエータ。
【請求項４】
前記電動モータを収納するモータケースと、前記ケース部材とを、前記電動モータの出力軸と前記ネジ軸とが一軸状に連結するように前記Ｘ軸方向に直列に結合し、
前記ケース部材の前記Ｙ軸方向幅が前記モータケースの前記Ｙ軸方向幅より小さい、
請求項２又は３記載の電動リニアアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータの回転運動をボールネジ等のネジ伝動装置により直線運動に変換する電動リニアアクチュエータに係り、詳しくはナットのガイド構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電動リニアアクチュエータは、電動モータ、ボールネジ装置及び該ボールネジ装置のナットを案内するリニアガイド装置を備え、それらがユニット化されて構成されており、電動モータによりボールネジ装置のネジ軸が回転し、リニアガイド装置により案内されたボールナットが軸方向に移動して、該軸方向移動が、ボールナットに固定されたスライダから外部に取出される。
【０００３】
従来、上記電動リニアアクチュエータのリニアガイド装置は、スライダの底面に設けられたリニアガイドブロックと、ケース部材を構成するベースに設けられたリニアガイドレールとからなる、１個のボールリニアガイドからなるか、又はスライダの左右側面に設けられたリニアガイドブロックと、ケースの左右側面に設けられたリニアガイドレールとからなる、２個のボールリニアガイドからなる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特許第２５７５９２６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記１個のボールリニアガイドからなるリニアガイド装置を用いた電動リニアアクチュエータは、ユニットの断面積、特に横幅を小さくすることができ、装置のコンパクト化を図ることが可能となるが、１個のボールリニアガイドでナットに作用する回転力（θｘ）を担持しつつ、ボールを介して軸方向（Ｘ方向）移動を許容するため、ナット（及びスライダ）に作用する軸廻り回転力（ロール方向θｘ）及び軸方向に対する曲げ力（ピッチ方向θｙ，ヨー方向θｚ）に対して充分な耐力を有していない。特に、大きな負荷容量を有するアクチュエータにあっては、上記軸廻り回転力に対して大きな担持力を必要とするが、上記１個のリニアガイドでは充分ではなく、また上下方向の曲げ力（ピッチ方向θｙ）に対しては、ボールとボール溝との嵌合面のみで担持（ボールに対する剪断力）する関係上、殆ど対抗力とはならず、電動リニアアクチュエータの信頼性、精度及び耐久性に対して充分でない場合を生じる。
【０００６】
一方、２個のボールリニアガイドからなるリニアガイド装置を用いた場合、ボールナットに作用する軸廻り回転力に対しては、充分な担持力を有するが、ボールナット（スライダ）の左右方向にそれぞれボールリニアガイドを設けるため、ユニットの断面積、特に横幅が拡くなって、コンパクト化の妨げとなっている。また、１対のボールリニアガイドをボールナットの左右に平行に配置するため、軸線に対する左右方向の曲げ力（ヨー方向θｚ）に対しては充分な対抗力を有させず、必要とする精度等が得られない場合がある。
【０００７】
そこで、本発明は、コンパクトな構成でありながら、軸廻り回転力（θｘ）は勿論、軸線に対する曲げ力（θｙ，θｚ）にも充分な対抗力を有し、上述した課題を解決した電動リニアアクチュエータを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る本発明は、電動モータ（１２）と、該電動モータの出力軸（７）に連動するネジ軸（１０）及び該ネジ軸に螺合するナット（１２）を有するネジ伝動装置（３）と、上記ナットに一体に固定されるスライダ（１９）と、該スライダを前記ネジ軸方向であるＸ軸方向に移動自在に案内するリニアガイド装置（５）と、を備えてなる電動リニアアクチュエータにおいて、
前記リニアガイド装置は、前記Ｘ軸に平行な平面であって、該Ｘ軸に互いに直交するＹ軸及びＺ軸に対して所定角度で傾斜し、かつ互に交差する少なくとも２個の平面に設けられたガイド面（１９ｄ，１３ａ）（１９ｄ，１３ａ）に沿って前記スライダ（１９）を案内する少なくとも２個のリニアガイド（５１，５２）を備えてなる、
電動リニアアクチュエータにある。
【０００９】
請求項２に係る本発明は、前記ネジ伝動装置（３）を収納する断面略々矩形状のケース部材（Ｃ）を備え、かつ該ケース部材は、その上面（１６ａ）に前記Ｘ軸方向に延びるスリット（１８）と、底面を構成するベース（１３）と、を有し、
前記スライダ（１９）は、前記ナット（１２）を取り囲むように配置された断面略々５角形状の基部（１９ａ）と、該基部と一体でかつ前記スリット（１８）を通って前記ケース部材外方に延びる出力部（１９ｂ，２３）と、を有し、
前記スライダ基部（１９ａ）は、前記ケース部材（１６）と所定隙間を存して対面する左右の側面（１９ｃ）と、該左右側面から所定角度で傾斜しかつ他端が交線（Ａ）となる２個の傾斜面（１９ｄ，１９ｄ）と、を有し、
前記ベース（１３）は、前記２個の傾斜面（１９ｄ，１９ｄ）と略々平行にかつ前記傾斜面と所定間隔を存して対向すると共に前記Ｘ軸方向に延びる２個の傾斜面（１３ａ，１３ａ）を有し、
前記スライダ基部の傾斜面（１９ｄ）に、凹溝（２６ａ）を有するリニアガイドブロック（２６）を固定し、
前記ケース部材ベース（１３）の傾斜面（１３ａ）に、前記凹溝に嵌挿しかつ前記Ｘ軸方向に延びるリニアガイドレール（２９）を固定し、
前記リニアガイドブロックの凹溝（２６ａ）の両側及び前記リニアガイドレールの両側にそれぞれ形成したボール溝（２６ｃ，２９ａ）と、前記リニアガイドブロック内に形成したボール循環孔（２６ｂ）とに多数のボールを充填してボールリニアガイドを形成してなる、
請求項１記載の電動リニアアクチュエータにある。
【００１０】
請求項３に係る本発明は、前記スライダ基部（１９ａ）の前記左右側面（１９ｃ）は、縦軸となる前記Ｚ軸に平行でかつ前記Ｘ軸方向に延びる平面からなると共に、前記２個の傾斜面（１９ｄ）は、前記左右側面から４５度傾斜して前記Ｘ軸方向に延びる平面からなり、前記交線（Ａ）が、前記ネジ軸の中心を通る前記Ｚ軸平面に位置して交角が４５度からなる前記Ｘ軸方向に延びる線からなる、
請求項２記載の電動リニアアクチュエータにある。
【００１１】
請求項４に係る本発明は、前記電動モータ（２）を収納するモータケース（６）と、前記ケース部材（Ｃ）とを、前記電動モータの出力軸（７）と前記ネジ軸（１０）とが一軸状に連結するように前記Ｘ軸方向に直列に結合し、
前記ケース部材（Ｃ）の前記Ｙ軸方向幅（Ｂ）が前記モータケースの前記Ｙ軸方向幅（ｂ）より小さい、
請求項２又は３記載の電動リニアアクチュエータにある。
【００１２】
なお、上記カッコ内の符号は、部品の図面対照番号であるが、これは、本発明と実施の態様との関連を容易にして理解の迅速化を図る便宜的なものであって、これにより請求項記載の構成に何等影響を及ぼすものではない。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る本発明によると、Ｘ軸及びＹ軸に対して傾斜し、互に交差する少なくとも２個の平面をリニアガイドのガイド面としたので、コンパクト、特に幅方向（Ｙ軸方向）のコンパクト化を維持しつつ、少なくとも２個のリニアガイドでナット及びスライダの廻り止め（θｘ方向の廻り止め）をするので、充分な担持力を有し、かつ少なくとも２個のガイド面は、互いにＸ軸及びＹ軸に傾斜するので、軸線（Ｘ軸）に対するどのような曲げ力に対しても、少なくとも１個のリニアガイドは、ガイド面に対して圧縮方向の分力が作用し、該曲げ力に対しても高い担持力を備え、電動リニアアクチュエータの信頼性、精度及び耐久性を向上することができる。
【００１４】
請求項２に係る本発明によると、スライダ基部を断面略々５角形にして、左右側面をケース部材に対面し、傾斜面にリニアガイドブロックを固定し、またケース部材のベース傾斜面にリニアガイドレールを固定して、ボールリニアガイドを構成したので、コンパクトに構成すると共に、Ｘ軸廻り（θｘ）の回転力及び軸線に対する曲げ力に対して充分な担持力を確保しつつ、ボールリニアガイドによる滑らかで精度の高いガイドを可能とすることができる。
【００１５】
請求項３に係る本発明によると、リニアガイドは、Ｚ軸平面に対して４５度の角度で取付けられ、かつ交線がネジ軸の中心を通るＺ軸平面に位置するので、コンパクトに構成でき、かつ軸廻り回転力及び軸線に対する曲げ力に対して、最も高い効率による対抗力を有する。
【００１６】
請求項４に係る本発明によると、２個のリニアガイドを用いたものでありながら、ケース部材をモータケースより幅狭な構成とした、コンパクトな形状の電動リニアアクチュエータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面に沿って、本発明の最良の実施の形態について説明する。電動リニアアクチュエータ１は、図１，図２及び図３に示すように、電動モータ２、ボールネジ装置３及びリニアガイド装置５からなり、これらが一体にユニット化されて構成されている。電動モータ２は、５相又は２相等のステッピングモータからなり、またボールネジ装置３は、超精密用ミニュチュアボールネジが好ましく、これらステッピングモータの出力特性及び精度、ボールネジのねじ径、リード及び精度は、必要に応じて種々組合され、予め商品群（仕様品）として用意され、又は注文（特殊仕様）に応じて組立てられる。更に、該電動リニアアクチュエータ１は、上記ステッピングモータ用のドライバ、コントローラ等の各種制御機器が準備されており、各種位置決め装置、駆動機器ユニットとして用いられる。
【００１８】
電動モータ２は、モータケース６に収納固定されるステータと、該ステータと微小間隙存して配置されるロータとを有しており、ロータには一体に回転軸７（図１参照）が固定されている。該回転軸は、モータケース６にベアリング９を介して回転自在に支持されていると共に、ケースの前後に突出して延びている。モータケース６のボールネジ装置側の突出部７ａはボールネジ装置のネジ軸１０と連結具８を介して連結しており、反対側の突出部７ｂには、外周にローレットを刻んだ摘み１１が固定されている。
【００１９】
ボールネジ装置３は、ボールネジ軸１０とボールナット１２からなり、ネジ軸１０とナット１２とはボールを介して螺合している。また、該ボールネジ装置はネジケース部材Ｃに収納されており、該ケース部材Ｃはベース１３、該ベースの先端に固定されたエンドプレート１５及びベースの左右側面に固定さた本体カバー１６，１６からなる。上記ネジ軸１０の先端部はベアリング１７を介してエンドプレート１５に支持されており、また左右本体カバー１６はその上面１６ａが互いに内側に折曲されて、軸線方向に延びるスリット１８が形成されている。
【００２０】
上記ボールナット１２は、円筒形からなり、かつ該ナットを被嵌するようにスライダ１９が固定ネジ２０により一体に固定されている。スライダ１９は、図３に示すように、全体で略々ホームベース形（５角形）に形成されている基部１９ａを有する。更に、該スライダ１９の左右側面の一部には凹溝１９ｓが形成されており、該左右の凹溝１９ａに前記本体カバー１７の上面１６ａを受入れて、該スライダ１９の一部（上部）１９ｂはケース部材Ｃの上方（外部）に突出して出力部を構成している。
【００２１】
また、上記ケースのスリット１８を閉塞するようにテープ状のシールプレート２１が配置されており、該シールプレートは可撓性を有する薄鋼板からなり、その両端部がエンドプレート１５及びモータケース６に固定されている。上記スライダの突出部１９ｂにはネジ２２，２２によりスライダキャップ２３が一体に固定されて出力部を構成しており、該キャップと上記突出部１９ｂとの間には上記シールプレート２１を受入れる貫通孔２５が形成されている。
【００２２】
そして、上記５角形からなるスライダ基部１９ａは、その左右側面１９ｃ，１９ｃが本体カバー１６と微小隙間を隔てて対面するように垂直面（Ｚ−Ｚ軸平面に平行な面）に形成されており、かつその下方部分１９ｄ，１９ｄが上記垂直面（Ｚ軸）に対して４５度傾斜しており、その交線（頂点）Ａが、直角からなりかつネジ軸中心を含む垂直平面（Ｚ軸平面）に位置して、軸線（Ｘ軸）方向に延びるようになっている。一方、ベース１３には、上記スライダ傾斜面１９ｄ，１９ｄに平行な傾斜面１３ａ，１３ａが形成されており、該ベース傾斜面１３ａと上記スライダ傾斜面１９ｄとは所定間隔を存して対向している。これら傾斜面１３ａ，１９ａが、Ｘ軸に平行な平面であって、該Ｘ軸に互に直交するＹ軸及びＺ軸に対して所定角度で傾斜し、かつ互に交差する少なくとも２個の平面に設けられたガイド面を構成する。即ち、２個のガイド面は、Ｖ字構造となり、交線での角度は９０度が好ましいが、９０度に限ることはなく、それよりも狭くても広くてもよい。
【００２３】
左右スライダ傾斜面１９ｄ，１９ｄには、それぞれリニアガイドブロック２６，２６が固定ネジ２７により固定されており、また上記ベース傾斜面１３ａ，１３ａには、それぞれリニアガイドレール２９，２９が固定ネジ３０により固定されている。なお、図３中の符号１９ｅは、上記固定ネジ２７を締付けるための孔である。従って、リニアガイドブロック２６及びガイドレール２９は、対向して配置され、ブロック２６に設けられた凹溝２６ａに、略々送りストローク分延びているガイドレール２９が嵌挿して、リニアガイド装置５，５を構成しており、かつ左右のリニアガイド装置５，５は、ネジ軸中心線を含む垂直平面Ｚ−Ｚに対して、４５度の角度では対称に配置されている。上記ガイドブロック２６には、１条又は多条のボール循環孔２６ｂと上記凹溝２６ａに露出するボール溝２６ｃがそれぞれ形成されており、またガイドレール２９の両側面には軸線方向に延びたボールド溝２９ａがそれぞれ形成されており、これらボール循環孔２６ｂ及びボール溝２６ｃ，２９ａにボールが介在して、ブロック２６をガイドレール２９に沿って軸方向に案内するボールリニアガイド５１，５２を構成している。
【００２４】
また、図１に示すように、スライダ１９の前後端面の下方中央部分にはストッパピン３１，３１が設けられており、またエンドプレート１５及びモータケース６にブラケットを介してそれぞれエンドセンサ３２，３２が設けられており、スライダ１９の前後ストローク端にてストッパピン３１の一方がエンドセンサ３２により検出されて、電動モータ２のそれ以上の回転を停止する。
【００２５】
ついで、本電動リニアアクチュエータ１の作用について説明する。電動モータ２を左右いずれか一方向に回転すると、モータ出力軸７の回転は連結具８を介してボールネジ軸１０に伝達される。ボールナット１２と一体のスライダ１９は、左右リニアガイド５１，５２により廻り止めされており、上記ボールネジ軸１０の回転に基づき、一体のナット１０及びスライダ１９は、リニアガイド装置５に案内されて前後いずれか一方向に移動する。該スライダ１９の移動は、ケース部材Ｃの外方に突出するスライダキャップ（出力部）２３により外部に取出され、所定機器の軸方向移動又は位置決めとして供される。
【００２６】
この際、ケース部材Ｃの上部スリット１８は、上記スライダ１９が位置しない部分では、シールプレート２１により塞がれており、かつスライダ１９が通過する部分は、該スライダ上部に形成された貫通孔２５に上記シールプレートを通すことにより、スライダ１９の移動を妨げず、ケース部材Ｃは、スライダ１９の移動に拘らず、内部をシールした状態に保持される。
【００２７】
そして、上記ネジ軸１０の回転に基づくナット１２及びスライダ１９の軸方向（Ｘ−Ｘ方向；Ｘ軸）移動に際して、ナット及びスライダ１９に作用するネジ廻りの回転力（ロール力θｘ）は、２個のリニアガイド５１，５２により担持されて、該２個に分散された各リニアガイド５１，５２に作用する小さな負荷に基づき、各ガイドブロック２６，２６はそのボールを転動しつつ、各ガイドレール２９に沿って軸方向に滑らかにかつ高い精度で移動する。
【００２８】
また、スライダ出力部１９ｂ，２３等を介して、スライダ１９及びボールネジ軸に、軸線（Ｘ−Ｘ軸）に対する曲げ方向の力（θｚ，θｙ）が作用する場合がある。この場合、２個のリニアガイド５１，５２は、垂直平面Ｚ−Ｚに対して４５度傾斜して、即ち直交する方向に配置されているので、縦軸（Ｚ−Ｚ軸）廻りの曲げ力（ヨー力；θｚ）及び横軸（Ｙ−Ｙ軸）廻りの曲げ力（ピッチ力；θｙ）に対しては、各リニアガイド５１，５２のボールに対し、略々４５度の方向に作用し、また上記縦軸（Ｚ−Ｚ軸）及び横軸（Ｙ−Ｙ軸）に限らず軸線（Ｘ−Ｘ軸）に対するどの方向の曲げ力に対しても、少なくとも一方のリニアガイド装置は、ブロック２６とレール２９が平行にずれる方向、即ちボールに剪断方向のみの力が作用する方向に力が作用することはなく、該直交配置のリニアガイド装置５，５は、軸線に対する曲げ力に対しても充分な耐力を備えており、高い信頼性及び精度でスライダ１９を案内する。
【００２９】
更に、上述した優れた性能を備えると共に、２個のリニアガイド５１，５２が、ホームベース形状のスライダ１９に互いに直交する方向に配置されているので、電動リニアアクチュエータ装置１は、コンパクトな構造、特に幅方向（Ｙ−Ｙ方向；Ｙ軸）にコンパクトな構造とすることができる。本実施の形態にあっては、図２に示すように、ボールネジ装置３の部分のケース部材の幅Ｂが規格品である電動モータ２の幅ｂより狭く構成されている。
【００３０】
なお、上記実施の形態は、送りネジ伝動装置は、ボール送りネジ装置を用いたが、これに限らず、低摩擦、耐摩耗性の優れた合成樹脂からなるナットを用いたもの等の普通送りネジ装置でもよく、また電動モータは、ステッピングモータに限らず、ブラシレスＤＣモータ等の他のモータを用いてもよく、この場合コントローラにフィードバック制御を用いてサーボ機構とすることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明に係る電動リニアアクチュエータは、各種機器の位置決め、リニア駆動装置として適用可能であり、特に小型スペースでの軽量駆動用、小ストロークでの高速位置決め用、液・気体等の精密容量制御用、基板半田付け等のロボット用として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る電動リニアアクチュエータの正面（縦）断面図。
【図２】その平面図。
【図３】その横断面図。
【符号の説明】
【００３３】
１        電動リニアアクチュエータ
２        電動モータ
３        （ボール）ネジ伝動装置
５        リニアガイド装置
５１，５２        （ボール）リニアガイド
６        モータケース
７        出力軸
１０        ネジ軸
１２        ナット
Ｃ，１６，１３        ケース部材
１８        スリット
１９        スライダ
１９ａ      基部
１９ｂ      出力部
１９ｃ      側面
２６        リニアガイドブロック
２６ａ      凹溝
２６ｂ      ボール循環孔
２６ｃ      ボール溝
２９        リニアガイドレール
２９ａ      ボール溝
【図１】
2005127365.tif 000003
【図２】
2005127365.tif 000004
【図３】
2005127365.tif 000005