(57)【要約】      （修正有）【課題】防塵、防水性能の向上および、剛性、組付け精度の向上を図りうるリニアアクチュエータおよびリニアアクチュエータ装置を提供する。【解決手段】中空状回転軸１３を有するモータ部１２と、該中空状回転軸の軸線上に挿通された出力用ネジ軸２０と、前記中空状回転軸内に配設されて前記出力用ネジ軸と螺合するネジナット１８とを備え、前記中空状回転軸の回転運動を前記ネジナットを介して前記出力用ネジ軸の直線運動に変換するとともに、前記中空状回転軸を小径部１３ａと大径部１３ｂとを有する段付き構造に形成し、前記小径部に前記モータ部の回転子１４を取付け、前記大径部内に前記ネジナットを配設したリニアアクチュエータ１０において、前記モータの固定子１５および、前記中空状回転軸を回転自在に支持する軸受１６，１７を、前記中空状回転軸を有するモータ部とともに同一のケース１１内に内蔵した。【選択図】図２
2007032596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空状回転軸を有するモータ部と、該中空状回転軸の軸線上に挿通された出力用ネジ軸と、前記中空状回転軸内に配設されて前記出力用ネジ軸と螺合するネジナットとを備え、前記中空状回転軸の回転運動を前記ネジナットを介して前記出力用ネジ軸の直線運動に変換するとともに、前記中空状回転軸を小径部と大径部とを有する段付き構造に形成し、前記小径部に前記モータ部の回転子を取付け、前記大径部内に前記ネジナットを配設したリニアアクチュエータにおいて、前記モータの固定子および、前記中空状回転軸を回転自在に支持する軸受を、前記中空状回転軸を有するモータ部とともに同一のケース内に内蔵したことを特徴とするリニアアクチュエータ。
【請求項２】
前記出力用ネジ軸の直線運動の方向に沿って前記ケースの外面にガイド部を設け、該ガイド部に沿ってスライドする移動子を設けるとともに、該移動子を前記出力用ネジ軸に連結した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。
【請求項３】
前記出力用ネジ軸の直線運動の方向に沿って前記ケースの内部にガイド孔を設け、該ガイド孔に挿入されたガイド用シャフトを設けるとともに、該ガイド用シャフトを前記出力用ネジ軸の出力端に連結した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。
【請求項４】
請求項１に記載のリニアアクチュエータをスライド可能に支持するフレーム内に配設し、該リニアアクチュエータのケースにテーブルを設け、かつ前記フレームに、前記リニアアクチュエータの出力用ネジ軸を連結したことを特徴とするリニアアクチュエータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ部の回転運動を直線運動に変換して出力するリニアアクチュエータおよびリニアアクチュエータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１３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１００では、モータ部１０１は、中空状回転軸１０３と、この中空状回転軸１０３の外周に取付けられた回転子１０５と、該回転子１０５の周囲に設けられた固定子１０７とを有し、通電に伴なって中空状回転軸１０３が回転動作する。モータ部１０１を収納するケース部は、固定子１０７の前後を挟んで組み付けられたブラケット１０２とベアリングハウジング１０４で角筒状に構成され、開口端をフランジ１０６で閉塞されている。ベアリングハウジング１０４は、第１のベアリングハウジング１０４Ａと、第２のベアリングハウジング１０４Ｂで構成されている。
【０００３】
この中空状回転軸１０３は、小径部１０３ａと大径部１０３ｂを有し、図１３における左方小径部が、ブラケット１０２に支持された通常の軸受としてのボールベアリング１０８によって支持され、右方大径部が、ベアリングハウジング１０４に支持されたスラストラジアルベアリング１０９によって支持されている。なお、スラストラジアルベアリング１０９のインナーは、中空状回転軸１０３の外周に螺合するロックナット部材１１１によって該回転軸１０３にロックされている。
【０００４】
出力用ネジ軸１１３は、中空状回転軸１０３の中空部を同軸状に貫通して、該中空状回転軸１０３の右方側端部内に位置されたネジナット１１５に螺合している。ネジナット１１５は、中空状回転軸１０３の右方側開口端から径外方向に突出するフランジ部１１５ａを有し、このフランジ部１１５ａを上記ロックナット部材１１１にねじ１１７を介して固定してある。
【０００５】
このリニアアクチュエータによれば、ネジナット１１５が中空状回転軸１０３と一体に回転するので、このネジナット１１５に螺合する出力用ネジ軸１１３が図における左右方向に直線運動する。すなわち、中空状回転軸１０３の回転運動が出力用ネジ軸１１３の直線運動に変換される。なお、出力用ネジ軸１１３は、適宜な回り止め手段によりその軸線を中心とする回転が防止されている。
【特許文献１】特開２００２−３７２１１８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような従来のリニアアクチュエータでは、固定子１０７、ブラケット１０２、ベアリングハウジング１０４Ａと、ベアリングハウジング１０４Ｂの４部品でボディが構成されるため、各部品の公差の違いにより段差ができ、取付方向に制限ができてしまう。このため、ボディを利用しての付加機能を有することが困難であった。付加機能の例として、図１４に示すようにベアリングハウジング１０４Ｂにガイドホルダー１２０を設け、このガイドホルダー１２０に装着されたガイド１２１に沿ってスライドする移動子１２２を出力用ネジ軸１１３に連結させて往復動操作させて使用する場合がある。このような場合、ガイドホルダー１２０をベアリングハウジング１０４Ｂに、ねじによる螺合あるいは溶接等により接合して取り付けているため、剛性が不充分となり、移動子１２２の動作が不安定となる。また、リニアアクチュエータを取付部品に取り付ける場合にも、固定子１０７、ブラケット１０２、ベアリングハウジング１０４Ａと、ベアリングハウジング１０４Ｂの４部品総てを取付部品に固定しなければ取付剛性が保てなくなることがあり、組付け精度あるいは作業精度が要求されていた。さらに、固定子１０７、ブラケット１０２、ベアリングハウジング１０４Ａと、ベアリングハウジング１０４Ｂの組付けに精度が要求され、防塵、防水精度が不充分なものとなっていた。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決し、ボディをケース化して同一のケース内に、中空状回転軸を有するモータ部を、モータの固定子および、前記中空状回転軸を回転自在に支持する軸受とともに内蔵して、密封構造に形成して、防塵、防水性能の向上および、剛性、組付け精度の向上を図りうるリニアアクチュエータおよびリニアアクチュエータ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するため、中空状回転軸を有するモータ部と、該中空状回転軸の軸線上に挿通された出力用ネジ軸と、前記中空状回転軸内に配設されて前記出力用ネジ軸と螺合するネジナットとを備え、前記中空状回転軸の回転運動を前記ネジナットを介して前記出力用ネジ軸の直線運動に変換するとともに、前記中空状回転軸を小径部と大径部とを有する段付き構造に形成し、前記小径部に前記モータ部の回転子を取付け、前記大径部内に前記ネジナットを配設したリニアアクチュエータにおいて、前記モータの固定子および、前記中空状回転軸を回転自在に支持する軸受を、前記中空状回転軸を有するモータ部とともに同一のケース内に内蔵したことにある。
また、本発明は、前記出力用ネジ軸の直線運動の方向に沿って前記ケースの外面にガイド部を設け、該ガイド部に沿ってスライドする移動子を設けるとともに、該移動子を前記出力用ネジ軸に連結したことにある。
さらに、本発明は、前記出力用ネジ軸の直線運動の方向に沿って前記ケースの内部にガイド孔を設け、該ガイド孔に挿入されたガイド用シャフトを設けるとともに、該ガイド用シャフトを前記出力用ネジ軸の出力端に連結したことにある。
またさらに、本発明は、請求項１に記載のリニアアクチュエータをスライド可能に支持するフレーム内に配設し、該リニアアクチュエータのケースにテーブルを設け、かつ前記フレームに、前記リニアアクチュエータの出力用ネジ軸を連結したことにある。
【発明の効果】
【０００９】
モータの固定子および、前記中空状回転軸を回転自在に支持する軸受を、前記中空状回転軸を有するモータ部とともに同一のケース内に内蔵したので、ボディの剛性を向上して、取付部品への取付面を自由にできる。また、ボディをケース化して同一のケース内に、中空状回転軸を有するモータ部を、モータの固定子および、前記中空状回転軸を回転自在に支持する軸受とともに内蔵したので、ボディを密封構造に形成して、防塵、防水性能の向上を図ることができる。ボディをケース化して同一のケースとしているので、従来のガイドホルダを設けるアクチュエータと比較して部分的な固定ではないことから、剛性の向上、部品点数の削減、および部品精度の低減を図ることができる。また、モータ構造を変えずにケース形状を変更することにより、付加機能の自由度が広がり、目的、用途の異なるアクチュエータとして利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図示の実施の形態を、図面を参照しながら、本発明を詳細に説明する。
図１および図２において、１０はリニアアクチュエータで、このリニアアクチュエータ１０は、ボディを構成する一体ものの角筒状のケース１１内にモータ部１２が内蔵されている。
モータ部１２は中空状回転軸１３と、該回転軸１３の外周面に取付けた回転子１４と、この回転子１４の周囲に設けた固定子１５とを備えている。固定子１５は上記ケース１１内周面に設けられ、図示しない駆動装置に連結されており、駆動装置の作動によって通電され、回転磁界を発生するものである。
【００１１】
中空状回転軸１３は、通常の軸受けとしてのボールベアリング１６によって支持された小径部１３ａと、スラスト荷重およびラジアル荷重の双方を受ける軸受としてのスラストラジアルベアリング１７によって支持された大径部１３ｂとを備える段付き構造を有している。上記中空状回転軸１３は、小径部１３ａの外周面に上記回転子１４を取付けるとともに、大径部１３ｂ内に後述のネジナット１８を配設してある。なお、上記ベアリング１７のインナーは、上記大径部１３ｂの端部外周面に螺合するロックナット１９によって該大径部１３ｂに固定されている。モータ部１２は、上記のような構成を有するので、図示していない固定子巻線への通電に伴なって中空状回転軸１３が回転子１４と共に回転する。
【００１２】
上記中空状回転軸１３の中空部には、出力用ネジ軸２０が軸線上に挿通され、また、この回転軸１３の大径部１３ｂ内には、この出力用ネジ軸２０に螺合されたネジナット１８が配置されている。ネジナット１８は、回転軸１３の大径部１３ｂ側の開口端から径外方向に突出するフランジ部１８ａを有し、このフランジ部１８ａをボルト２１を介して上記ロックナット１９に固定してある。したがって、ネジナット１８は、中空状回転軸１３と共に回転することができる。
出力用ネジ軸２０は、ネジナット１８に螺合することによって回転が防止され、ネジナット１５の回転に伴なって左右方向に直線運動する。すなわち、このアクチュエータによれば、中空状回転軸１３の回転運動が出力用ネジ軸２０の直線運動に変換される。
【００１３】
上記ケース１１は、両端開口部をエンドプレート２２，２３によって閉塞されており、エンドプレート２２に設けられた開口孔２２ａから出力用ネジ軸２０の出力端部２０ａが引き出されている。この出力用ネジ軸２０の出力端部２０ａには、一端がエンドプレート２２に装着され、他端が出力端部２０ａに固定されたベローズまたは蛇腹状のカバー部材２４が装着されてケース１１内を密封構造に形成している。
【００１４】
エンドプレート２３側のケース１１内には、ブラケット２５が設けられて、上記ベアリング１６を支持している。このブラケット２５は、ケース１１内をモータ部１２と回転検出部２６とに区画しており、この回転検出部２６は、中空状回転軸１３の小径部１３ａの先端から回転を検出する回転検出センサ、例えばエンコーダやレゾルバ等が装着されている。
【００１５】
上記実施の形態のリニアアクチュエータ１０の動作を説明する。
モータ部１２の作動により中空状回転軸１３が回転すると、中空状回転軸１３の回転とともにネジナット１８も回転する。ネジナット１８の回転に伴って出力用ネジ軸２０は、軸方向に移動を開始する。中空状回転軸１３を逆方向に回転させると、出力用ネジ軸２０は逆方向に移動を開始する。こうして、回転検出部２６で回転数等を検出しながら、中空状回転軸１３の回転方向を切り替えることにより、出力用ネジ軸２０は往復動を開始する。
したがって、上記リニアアクチュエータ１０は、一体もののケース１１内にモータ部１２等を内蔵しているので、剛性の向上を図ることができる。また、機器等に組付ける際に、取付部にケース１１を密着させて取り付けることができるので、組付けが容易で、かつ強固に取り付けることができる。カバー部材２４でエンドプレート２２の開口孔２２ａと出力用ネジ軸２０の出力端部２０ａとの隙間を塞いでいるので、防塵、防水性能の向上を図ることができる。
【００１６】
次に図３ないし図５は、本発明の他の実施の形態で、図１および図２と同一部分は同符号を付して、同一部分の説明は省略して説明する。この場合、リニアアクチュエータ３０のケース３１には、外面に中空状回転軸１３と平行にガイド部３１ａが形成されており、このガイド部３１ａにスライド可能に係合する移動子３２が設けられている。この移動子３２は、ケース３１の四角形で、先端に直角に折り曲げられた連結部３２ａが設けられ、この連結部３２ａに出力用ネジ軸２０の出力端部２０ａがナット３３ａ，３３ｂにより固定されている。リニアアクチュエータ３０では、移動子３２の板面および連結部３２ａには、複数の取付孔３２ｂ、３２ｃが設けられており、これら取付孔３２ｂ、３２ｃを介して操作部に連結するものである。このリニアアクチュエータ３０には、図４に示すようにガイド部３１ａの他にケース３１の両側にガイドレール３３が形成されており、これらのガイドレール３３を用いて別の移動子を取り付けることもでき、本体も取付けることができる。また、ケース３１の側面あるいはエンドプレート２２には複数の取付穴３４、３５が形成されている。
【００１７】
このリニアアクチュエータ３０では、ケース３１を図示しない機器に組付け、取付孔３２ｂ、３２ｃを介して操作部に連結する。こうして、前記実施の形態と同様、リニアアクチュエータ３０のモータ部１２の作動により中空状回転軸１３が回転すると、中空状回転軸１３の回転とともにネジナット１８も回転する。ネジナット１８の回転に伴って出力用ネジ軸２０は、軸方向に移動を開始する。中空状回転軸１３を逆方向に回転させると、出力用ネジ軸２０は逆方向に移動を開始する。こうして、回転検出部２６で回転数等を検出しながら、中空状回転軸１３の回転方向を切り替えることにより、出力用ネジ軸２０は往復動を開始する。そして、出力用ネジ軸２０の出力端部２０ａに連結された連結部３２ａが移動し、移動子３２を往復動操作する。こうして、移動子３２に組付けた操作部を往復動操作することができる。
【００１８】
図６および図７は、本発明の他の実施の形態で、前記実施の形態と同様に図１および図２と同一部分は同符号を付して、同一部分の説明は省略して説明する。リニアアクチュエータ４０は、縦置きまたは横置きに適したものである。
【００１９】
リニアアクチュエータ４０のケース４１には、中空状回転軸１３の両側に、中空状回転軸１３と平行に２箇所の貫通孔４２が形成されており、この貫通孔４２にそれぞれスライド可能に挿入されたガイド用シャフト４３が設けられている。これらのガイド用シャフト４３の先端には、出力用ネジ軸２０の出力端部２０ａに連結された連結具４４がネジ４５を介して連結されている。貫通孔４２の内面にはブッシュ４６が内蔵されてガイド用シャフト４３を移動自在に保持している。上記ケース４１には、機器への取付孔４１ａが設けられており、この取付孔４１ａを介して、機器の縦壁、あるいは平面に固定することができる。
【００２０】
このリニアアクチュエータ４０も、モータ部１２の作動により中空状回転軸１３が回転すると、中空状回転軸１３の回転とともにネジナット１８も回転する。ネジナット１８の回転に伴って出力用ネジ軸２０は、軸方向に移動を開始する。中空状回転軸１３を逆方向に回転させると、出力用ネジ軸２０は逆方向に移動を開始する。こうして、回転検出部２６で回転数等を検出しながら、中空状回転軸１３の回転方向を切り替えることにより、出力用ネジ軸２０は往復動を開始する。そして、出力用ネジ軸２０の出力端部２０ａに連結された連結具４４がガイド用シャフト４３にガイドされながら、往復動操作される。この連結具４４の往復動によって操作部が操作される。リニアアクチュエータ４０の操作部で生じる負荷は、ブッシュ４６によって受けることができる。このリニアアクチュエータ４０は、主にリフター等に利用することができる。上記ケース４１の壁面には、図示しない機器に取り付けるための取付孔４７が形成され、かつガイド用シャフト４３に代えて別の移動子を取り付ける場合、あるいはガイド用シャフト４３の他に別の移動子を取り付ける場合に用いる一対のガイド溝４８が形成されている。また、４８の溝は本体も取付けることができる。
【００２１】
図８ないし図１０は、本発明の更に他の実施の形態で、前記実施の形態と同様に図１および図２と同一部分は同符号を付して、同一部分の説明は省略して説明する。
このリニアアクチュエータ５０のケース５１には、両側にリニアガイドブロック５２が装着されており、このリニアガイドブロック５２を箱状に形成したリニアガイド兼フレーム５３の両側内側面５３ａに長手方向に沿って形成したガイド溝５４にボールネジ５５を介して支持されている。ケース５１の上面には、幅方向中間位置にケース５１の長手方向に沿って開口部５１ａが形成されており、テーブル５６が、この開口部５１ａを通してケース５１の上面に一体的に装着されている。
上記リニアガイド兼フレーム５３は、上部を開口したコ字状の下部側の枠体５７と、枠体５７の開口部を塞ぐ上部側のカバー５８と、枠体５７の前後開口端を塞ぐエンドブロック５９，６０とで構成されている。カバー５８には、上記開口部５１ａが形成されており、この開口部５１ａを通してリニアアクチュエータ５０と共にテーブル５６を往復動操作するものである。
【００２２】
上記リニアアクチュエータ５０の動作を説明すると、リニアアクチュエータ５０は、モータ部１２の作動により中空状回転軸１３が回転すると、中空状回転軸１３の回転とともにネジナット１８も回転する。ネジナット１８の回転に伴って出力用ネジ軸２０は、軸方向に移動を開始する。中空状回転軸１３を逆方向に回転させると、出力用ネジ軸２０は逆方向に移動を開始する。こうして、回転検出部２６で回転数等を検出しながら、中空状回転軸１３の回転方向を切り替えることにより、出力用ネジ軸２０は往復動を開始する。そして、出力用ネジ軸２０の出力端部２０ａはエンドブロック５９に連結されているので、出力端部２０ａの往復動によって、リニアアクチュエータ５０はリニアガイドブロック５２がガイド溝５４に沿って移動する。こうして、リニアアクチュエータ５０はリニアガイド兼フレーム５３に対して移動し、ケース５１とともにテーブル５６が、往復動操作される。そして、テーブル５６に組み付けられた操作部がリニアアクチュエータ５０の動きと共に操作される。
【００２３】
図１１および図１２は、図３ないし図５に示したリニアアクチュエータ３０を用いて機器への取付け態様を示したものである。
図１１に示した態様は、機器の取付け部７０にネジ７１を介してケース３１のエンドプレート２２を取り付けたもので、機器の取付け部７０のネジ孔７０ａにネジ７１を通してリニアアクチュエータ３０のエンドプレート２２を固定したものである。そして、リニアアクチュエータ３０の出力用ネジ軸２０は、出力端部２０ａを、機器の取付け部７０に形成された組付け孔７０ｂから機器の取付け部７０の反対側に突出させて、この出力端部２０ａに移動子３２の連結部３２ａを固定する。
こうして、エンドプレート２２を介して機器の取付け部７０にリニアアクチュエータ３０を取り付けることができる。
【００２４】
図１２に示した態様は、機器の取付け部８０にネジ８１を介してケース３１の側面を取り付けたもので、機器の取付け部８０にリニアアクチュエータ３０を配置し、ネジ８１を介して固定したものである。
【００２５】
上記の各実施の形態によれば、モータの固定子１５および、前記中空状回転軸１３を回転自在に支持する軸受１６，１７を、前記中空状回転軸１３を有するモータ部１２とともに同一のケース１１，３１，４１，５１内に内蔵したので、ボディの剛性を向上して、機器等の取付部品への取付面を自由にできる。また、ボディをケース化して同一のケース１１，３１，４１，５１内に、中空状回転軸１３を有するモータ部１２を、モータの固定子１５および、前記中空状回転軸１３を回転自在に支持する軸受１６，１７とともに内蔵したので、ボディを密封構造に形成して、防塵、防水性能の向上を図ることができる。ボディをケース化して同一のケース１１，３１，４１，５１としているので、従来のガイドホルダを設けるアクチュエータと比較して部分的な固定ではないことから、剛性の向上、部品点数の削減、および部品精度の低減を図ることができる。また、モータ構造を変えずにケース形状を変更することにより、付加機能の自由度が広がり、目的、用途の異なるアクチュエータとして利用することができる。
【００２６】
なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、例えば、アクチュエータのケース１１，３１，４１，５１の形状は上記実施の形態に用いた形状に限らず種々の形状のものに適用することができる。また、機器への取付けも上記実施の形態に限らず種々の取付構造を採用することができる。等、本発明の要旨を変更しない範囲内で適宜変更して実施し得ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態によるリニアアクチュエータを示す斜視図である。
【図２】図１の縦断面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態によるリニアアクチュエータを示す斜視図である。
【図４】図３のリニアアクチュエータの底面側からの斜視図である。
【図５】図３の縦断面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態によるリニアアクチュエータを示す斜視図である。
【図７】図６の縦断面図である。
【図８】本発明の他の実施の形態によるリニアアクチュエータを示す斜視図である。
【図９】図８の縦断面図である。
【図１０】図９のＡ−Ａ線断面図である。
【図１１】本発明のリニアアクチュエータの取付態様を示す斜視図である。
【図１２】本発明のリニアアクチュエータの取付態様を示す斜視図である。
【図１３】従来のリニアアクチュエータを示す斜視図である。
【図１４】従来のリニアアクチュエータを示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０  リニアアクチュエータ
１１  ケース
１２  モータ部
１３  中空状回転軸
１３ａ  小径部
１３ｂ  大径部
１４  回転子
１５  固定子
１６  ベアリング
１７  スラストラジアルベアリング
１８  ネジナット
１９  ロックナット
２０  出力用ネジ軸
２２，２３  エンドプレート
２４  カバー部材
２５  ブラケット
２６  回転検出部
【図１】
2007032596.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2007032596.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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