(57)【要約】【課題】ねじ機構の劣化を抑制できる直動アクチュエータを提供する。【解決手段】直動アクチュエータ１は、ステータ３０との磁気作用によって軸心を中心に回転される筒状のロータ２０と同軸に配置され、このロータ２０の回転にともなって回転されるナット部材２５と、このナット部材２５に螺合され、当該ナット部材２５の回転により前進または後退されるねじシャフト４０と、を有している。ねじシャフト４０の前方端部に、被接続体Ｔを揺動可能に接続するヘッド部４５が設けられている。さらに、直動アクチュエータ１は、ナット部材２５に、ねじシャフト４０が螺合される雌ねじ部２９を有しかつロータ２０の軸心２０ａと交差する方向に揺動可能な揺動部２７が設けられている。【選択図】図１１
2017067086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータと、
前記ステータとの磁気作用によって軸心を中心に回転される筒状のロータと、
前記ロータの軸心と同軸に配置され、前記ロータの回転にともなって回転されるナット部材と、
前記ナット部材に螺合され、当該ナット部材の回転により前進または後退されるねじシャフトと、を有し、
前記ねじシャフトの前方端部に、被接続体を揺動可能に接続するヘッド部が設けられ、
前記ナット部材に、前記ねじシャフトが螺合される雌ねじ部を有しかつ前記ロータの軸心と交差する方向に揺動可能な揺動部が設けられている
ことを特徴とする直動アクチュエータ。
【請求項２】
前記ナット部材が、球形状に形成されるとともに当該球形状の中心から後方にずれた位置に回転方向に延在する溝が設けられ、
前記ナット部材における前記溝より前方寄りの部分が、前記揺動部を構成し、
前記揺動部の球面が摺接される球形状の内面で囲われたナット部材収容空間が、前記ロータに設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の直動アクチュエータ。
【請求項３】
前記ナット部材における前記溝より後方寄りの部分が、前記ロータに対して当該ロータの軸心を中心とする回転移動が規制された回転受部を構成する
ことを特徴とする請求項２に記載の直動アクチュエータ。
【請求項４】
前記ナット部材が、前記ロータの前方端部に配置されている
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の直動アクチュエータ。
【請求項５】
前記ナット部材が、前記ロータの内部に配置され、
前記ロータにおける前記ナット部材が配置された箇所を回転可能に軸支する軸受部をさらに有している
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の直動アクチュエータ。
【請求項６】
前記ヘッド部が、球形状に形成されるとともに当該球形状の中心から前方にずれた位置に前記ロータの回転方向に延在するヘッド部溝が設けられている
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の直動アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直動アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の直動アクチュエータが特許文献１に開示されている。この直動アクチュエータは、電動モータと、この電動モータが有する中空状のモータ軸に同軸に配設されたボールネジと、を有している。ボールネジは、モータ軸に固定されたナットと、このナットに多数のボールを介して内挿され、モータ軸に進退自在に配されたねじ軸と、を有している。
【０００３】
この直動アクチュエータでは、モータ軸の回転にともなってナットが回転し、このナットの回転によりねじ軸が軸方向に前進または後退するように移動され、これにより、ねじ軸の先端に接続された被接続体が直線移動される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２９８１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記被接続体がねじ軸の軸線からずれて配置されていた場合、ねじ軸がたわんで取り付けられるので、このたわみにより、ボールねじにおいてねじ軸の軸心とナットの軸心とを交差させる方向に力が加わって、ボールねじに偏摩耗やかじりなどが生じて劣化を早めるおそれがある。ボールねじに代えて、すべりねじなどの他の種類のねじ機構を採用した構成でも同様である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、本発明は、ねじ機構の劣化を抑制できる直動アクチュエータを提供することを目的とする。
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、ステータと、前記ステータとの磁気作用によって軸心を中心に回転される筒状のロータと、前記ロータの軸心と同軸に配置され、前記ロータの回転にともなって回転されるナット部材と、前記ナット部材に螺合され、当該ナット部材の回転により前進または後退されるねじシャフトと、を有し、前記ねじシャフトの前方端部に、被接続体を揺動可能に接続するヘッド部が設けられ、前記ナット部材に、前記ねじシャフトが螺合される雌ねじ部を有しかつ前記ロータの軸心と交差する方向に揺動可能な揺動部が設けられていることを特徴とする直動アクチュエータである。
【０００８】
本発明によれば、ねじシャフトの前方端部に設けられたヘッド部に、被接続体を揺動可能に接続することができるので、被接続体がねじシャフトの軸心からずれて配置されていても、被接続体の姿勢を維持したままヘッド部に接続することができる。そして、被接続体がねじシャフトの軸心からずれて配置されていることにより当該被接続体にねじシャフトがたわんで取り付けられた場合、ねじシャフトのたわみによりナット部材の揺動部に力が加わる。この力により揺動部がロータの軸心と交差する方向に揺動されて、揺動部が有する雌ねじ部の軸心とねじシャフトの軸心とが一致する。これにより、ナット部材やねじシャフトの劣化を抑制できる。
【０００９】
本発明では、前記ナット部材が、球形状に形成されるとともに当該球形状の中心から後方にずれた位置に回転方向に延在する溝が設けられ、前記ナット部材における前記溝より前方寄りの部分が、前記揺動部を構成し、前記揺動部の球面が摺接される球形状の内面で囲われたナット部材収容空間が、前記ロータに設けられていることが好ましい。このようにすることで、ナット部材における上記溝を設けた部分が変形可能に脆弱となって、ナット部材における上記溝より後方寄りの部分の姿勢を変化させることなく、揺動部を揺動させることができる。ナット部材が収容されるナット部材収容空間を囲む球形状の内面に揺動部の球面が接することにより揺動部が位置決めされて、揺動部のぶれを抑制することができる。
【００１０】
本発明では、前記ナット部材における前記溝より後方寄りの部分が、前記ロータに対して当該ロータの軸心を中心とする回転移動が規制された回転受部を構成することが好ましい。このようにすることで、回転受部がその姿勢を変化させることなくロータと結合されて、ロータの回転がより確実に伝達される。
【００１１】
本発明では、前記ナット部材が、前記ロータの前方端部に配置されていることが好ましい。このようにすることで、例えば、ナット部材がロータの中央部や後方端部に配置された構成に比べて、ねじシャフトを最大限前進させたときの当該ねじシャフトにおけるロータからの突出長さをより大きくすることができる。
【００１２】
本発明では、前記ナット部材が、前記ロータの内部に配置され、前記ロータにおける前記ナット部材が配置された箇所を回転可能に軸支する軸受部をさらに有していることが好ましい。このようにすることで、ナット部材がロータを間に挟んで軸受部と対向するので、ナット部材に加わる力の多くがロータに吸収されることなく軸受部に伝わる。そのため、ナット部材に加わる力がロータに吸収されることを抑制し、例えば、ロータにおけるナット部材が配置されていない箇所を軸受部で軸支する構成に比べて、ロータのたわみを抑制することができる。
【００１３】
本発明では、前記ヘッド部が、球形状に形成されるとともに当該球形状の中心から前方にずれた位置に前記ロータの回転方向に延在するヘッド部溝が設けられていることが好ましい。このようにすることで、ヘッド部におけるヘッド部溝を設けた部分が変形可能に脆弱となって、ヘッド部におけるヘッド部溝より前方寄りの部分を揺動可能とすることができる。そのため、ヘッド部におけるヘッド部溝より前方寄りの部分に被接続体を固定した場合でも被接続体の揺動を可能として、被接続体の姿勢維持を阻害することを抑制できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の直動アクチュエータは、ねじ機構の劣化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る直動アクチュエータの斜視図である。
【図２】図１の直動アクチュエータの正面図である。
【図３】図１の直動アクチュエータが有するロータの斜視図である。
【図４】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図５】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図６】図５の一部分を拡大した拡大断面図である。
【図７】図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図８】図１の直動アクチュエータが有するナット部材の断面図である。
【図９】図１の直動アクチュエータが有するねじシャフトの一部分を拡大した図である。
【図１０】被接続体がロータの軸心上に配置されている場合を説明する図である。
【図１１】被接続体がロータの軸心からずれて配置されている場合を説明する図である。
【図１２】図１の直動アクチュエータの変形例の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の一実施形態である直動アクチュエータの構成について、図１〜図９を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係る直動アクチュエータの斜視図である。図２は、図１の直動アクチュエータの正面図である。図３は、図１の直動アクチュエータが有するロータの斜視図である。図４は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。図５は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。図６は、図５の一部分を拡大した拡大断面図である。図７は、図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。図８は、図１の直動アクチュエータが有するナット部材の断面図である。図９は、図１の直動アクチュエータが有するねじシャフトの一部分を拡大した図である。
【００１８】
各図に示すように、直動アクチュエータ（以下、単に「アクチュエータ１」という。）は、ケース１０と、ロータ２０と、ナット部材２５と、ステータ３０と、ねじシャフト４０と、を有している。
【００１９】
ケース１０は、図１、図２に示すように、幅方向Ｘの大きさより高さ方向Ｚの大きさが小さい直方体の中空箱状に形成されている。ケース１０は、図４に示すように、例えばステンレスなどの金属製のケース本体部１１と、ボールベアリングからなる前軸受１６および後軸受１７と、を有している。
【００２０】
ケース本体部１１は、図４、図５に示すように、断面長方形の四角筒状の周壁部１２と、周壁部１２の正面側端部を塞ぐ長方形板状の正面壁部１３と、周壁部１２の背面側端部を塞ぐ長方形板状の背面壁部１４と、を有している。正面壁部１３は周壁部１２と一体であり、背面壁部１４は周壁部１２に対し着脱可能である。ケース本体部１１は、後述するロータ２０を収容したときに高さ方向Ｚに対向する内面がロータ２０の外周面に接しない程度に、ケース本体部１１の内部空間の高さ方向Ｚの大きさがロータ２０の直径Ｄより若干大きくなるように形成されている。
【００２１】
正面壁部１３の中央部には、円形の正面シャフト挿通孔１３ａが形成されている。正面壁部１３の内面には、正面シャフト挿通孔１３ａと同軸となるように前軸受１６が固定して取り付けられている。同様に、背面壁部１４の中央部には、円形の背面シャフト挿通孔１４ａが形成されている。背面壁部１４の内面には、背面シャフト挿通孔１４ａと同軸となるように後軸受１７が固定して取り付けられている。
【００２２】
ロータ２０は、図３に示すように、ロータ軸２１と、マグネット２２と、Ｎ極ロータコア２３と、Ｓ極ロータコア２４と、を有している。
【００２３】
ロータ軸２１は、例えば、金属や硬質の樹脂などを材料として全体的に円筒状に形成されており、図４に示すように、前方から後方に向けて大径部２１ａ、軸本体部２１ｂおよび小径部２１ｃが同軸でかつ長さ方向Ｙ（即ち、ロータ２０の軸方向Ｐ）に順に連なって構成されている。
【００２４】
大径部２１ａは、外径が前軸受１６の内径と同じに形成されており、その外周面の後方寄り端部に全周にわたって突出したフランジ２１ｄが一体に設けられている。大径部２１ａの内部には、後述するナット部材２５をその前方端部を露出した状態で収容する球形状のナット部材収容空間２１ｅが形成されている。なお、本明細書において、球形状とは、正確な球形状に加えて、例えば、一部が平面で切り取られた略球形状も含むものとする。
【００２５】
軸本体部２１ｂは、その外径が大径部２１ａの外径より小さい円筒状に形成されており、その前方側端部に大径部２１ａが同軸に連接されている。小径部２１ｃは、その外径が軸本体部２１ｂの外径より小さくかつ後軸受１７の内径と同じ円筒状に形成されており、軸本体部２１ｂの後方側端部に同軸に連接されている。軸本体部２１ｂの内径と小径部２１ｃの内径とは同一の大きさでかつ後述するねじシャフト４０の外径より若干大きくされている。
【００２６】
ロータ軸２１は、大径部２１ａがケース１０の前軸受１６に挿通されかつ小径部２１ｃが後軸受１７に挿通されて回転自在に軸支される。ロータ軸２１は、後述するナット部材２５をナット部材収容空間２１ｅに収容できるように分割可能に形成されている。
【００２７】
マグネット２２は、例えば、アルニコ磁石や希土類磁石などの永久磁石からなり、内径がロータ軸２１の軸本体部２１ｂの外径と同じ大きさとなる円筒状に形成されている。マグネット２２は、正面側端部がＮ極となり、背面側端部がＳ極となるように着磁されている。マグネット２２は、内側にロータ軸２１の軸本体部２１ｂが挿通され、軸本体部２１ｂの中央部分に固定して取り付けられている。
【００２８】
Ｎ極ロータコア２３は、薄い電磁鋼板を軸方向Ｐに積層して略円筒形状に形成されている。図５に示すように、Ｎ極ロータコア２３の外周面には、軸方向Ｐに延在しかつ全周にわたって周方向Ｑに等ピッチ（本実施形態では７．２度）で並ぶコア小歯２３ａが形成されている。Ｎ極ロータコア２３には、軸方向Ｐに貫通する貫通孔２３ｂが設けられ、この貫通孔２３ｂは、マグネット２２の外径と同じ内径の大径部分２３ｃと、ロータ軸２１の軸本体部２１ｂの外径と同じ内径の小径部分２３ｄとを有している。大径部分２３ｃにはマグネット２２のＮ極である正面側端部が挿入固定され、小径部分２３ｄにはマグネット２２の正面側端面から突出した軸本体部２１ｂが挿通固定される。これにより、Ｎ極ロータコア２３はＮ極に帯磁される。
【００２９】
Ｓ極ロータコア２４は、Ｎ極ロータコア２３と同じく、薄い電磁鋼板を軸方向Ｐに積層して略円筒形状に形成されている。Ｓ極ロータコア２４の外周面には、軸方向Ｐに延在し全周にわたって周方向Ｑに等ピッチ（本実施形態では７．２度）で並ぶコア小歯２４ａが形成されている。Ｓ極ロータコア２４には、軸方向Ｐに貫通する貫通孔２４ｂが設けられ、この貫通孔２４ｂは、内径がマグネット２２の外径と同じ大径部分２４ｃと、内径がロータ軸２１の軸本体部２１ｂの外径と同じ小径部分２４ｄとを有している。大径部分２４ｃにはマグネット２２のＳ極である背面側端部が挿入固定され、小径部分２４ｄにはマグネット２２の背面側端面から突出した軸本体部２１ｂが挿通固定される。これにより、Ｓ極ロータコアはＳ極に帯磁される。
【００３０】
Ｎ極ロータコア２３とＳ極ロータコア２４とは、コア小歯２３ａとコア小歯２４ａとが周方向Ｑに半ピッチ（本実施形態では３．６度）ずれるようにして固定されている。Ｎ極ロータコア２３およびＳ極ロータコア２４の直径が、ロータ２０の直径Ｄとなる。
【００３１】
ナット部材２５は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの樹脂を材料として球形状に形成されている。ナット部材２５は、図８に示すように、球形状の中心より後方寄りの箇所に、ナット部材２５の軸心２５ａを中心とする回転方向全周にわたる溝２５ｂが設けられている。ナット部材２５は、ロータ軸２１のナット部材収容空間２１ｅに、当該ナット部材２５の軸心２５ａとロータ２０の軸心２０ａとが一致するように収容される。
【００３２】
ナット部材２５における溝２５ｂより後方寄りの部分は、回転受部２６を構成し、ナット部材２５における溝２５ｂより前方寄りの部分は、揺動部２７を構成する。回転受部２６と揺動部２７とは、溝２５ｂの底に位置する接続部２８によって接続されている。溝２５ｂは、接続部２８が弾性変形可能な程度に脆弱となるように形成されている。
【００３３】
ナット部材２５には、軸心２５ａ方向に貫通する貫通孔２５ｃが設けられている。貫通孔２５ｃは、当該貫通孔２５ｃにおける回転受部２６および接続部２８に対応する箇所２５ｄの径が、後述するねじシャフト４０の外径より大きくなるように形成されている。また、貫通孔２５ｃにおける揺動部２７に対応する箇所２５ｅには、ねじシャフト４０が螺合される雌ねじ部２９が形成されている。換言すると、揺動部２７には雌ねじ部２９が設けられている。
【００３４】
回転受部２６は、後方を向く平面２６ｂを有するとともにこの平面２６ｂから後方に突出する２つのボス２６ａ、２６ａを有している。２つのボス２６ａ、２６ａは、これらに対応してロータ軸２１に形成されたボス穴に嵌合される。これにより、回転受部２６は、ロータ軸２１に対して軸心２０ａを中心とする回転移動が規制されて、ロータ軸２１とともに回転される。
【００３５】
揺動部２７は、略半球形状に形成されている。揺動部２７は、接続部２８の変形により、雌ねじ部２９の軸心２９ａが軸心２５ａと交差する方向に揺動可能である。揺動部２７は、ナット部材収容空間２１ｅ内で揺動したとき、揺動部２７の球面がナット部材収容空間２１ｅを囲むロータ軸２１の内面２１ｆ（図１０、図１１）に摺接される。
【００３６】
ステータ３０は、図５に示すように、２つのステータコア３１、３１と、Ａ相巻線３５およびＢ相巻線３６と、を有している。
【００３７】
２つのステータコア３１、３１のそれぞれは、薄い電磁鋼板を軸方向Ｐに積層して形成されており、ケース１０内においてロータ２０を間に挟んで幅方向Ｘ（即ち、ロータ２０の軸方向Ｐに直交する方向）に互いに対向するように配置されている。２つのステータコア３１、３１は、それぞれがステータコア本体部３２と、Ａ相用ステータ歯３３と、Ｂ相用ステータ歯３４とを一体に有している。
【００３８】
ステータコア本体部３２は、図４、図７に示すように、全長がケース本体部１１の内部空間における長さ方向Ｙの長さより短くかつロータ２０におけるＮ極ロータコア２３の正面側端面からＳ極ロータコア２４の背面側端面までの長さより長い柱状に形成されている。ステータコア本体部３２の高さ方向Ｚの大きさは、図６に示すように、ケース本体部１１の内側空間の高さ方向Ｚの大きさと同じになるように形成されている。ステータコア本体部３２の外周面には、他方のステータコア本体部３２を向く対向面３２ａと、ケース本体部１１の内面に接する平面３２ｂ、３２ｃ、３２ｄとが設けられている。対向面３２ａは、ロータ２０の軸心２０ａを中心とする円弧に沿う凹曲面状に形成されている。対向面３２ａは平面であってもよい。
【００３９】
Ａ相用ステータ歯３３は、対向面３２ａからロータ２０の外周面（即ち、マグネット２２、Ｎ極ロータコア２３およびＳ極ロータコア２４の外周面）に向けて突出しかつ長さ方向Ｙにステータコア本体部３２と同じ長さに延在して形成されている。Ａ相用ステータ歯３３は、図６に示すように、軸部３３ａと、軸部３３ａよりロータ２０の周方向Ｑに幅広の先端部３３ｂと、を有している。先端部３３ｂには、軸方向Ｐに延在しかつ周方向Ｑに等ピッチ（本実施形態では７．５度）で並ぶ複数の突条のステータ小歯３３ｃが形成されている。複数のステータ小歯３３ｃは、ロータ２０の外周面と間隔をあけて対向するように配置されている。
【００４０】
Ｂ相用ステータ歯３４は、Ａ相用ステータ歯３３と同じく、対向面３２ａからロータ２０の外周面に向けて突出しかつ長さ方向Ｙにステータコア本体部３２と同じ長さに延在して形成されている。Ｂ相用ステータ歯３４は、図６に示すように、軸部３４ａと、軸部３４ａよりロータ２０の周方向Ｑに幅広の先端部３４ｂと、を有している。先端部３４ｂには、軸方向Ｐに延在しかつ周方向Ｑに等ピッチ（本実施形態では７．５度）で並ぶ複数の突条のステータ小歯３４ｃが形成されている。複数のステータ小歯３４ｃは、ロータ２０の外周面と間隔をあけて対向するように配置されている。
【００４１】
Ａ相用ステータ歯３３とＢ相用ステータ歯３４とは、ロータ２０の軸心２０ａを中心として互いに４５度開いた位置となるように、ロータ２０の周方向Ｑに間隔をあけて配置されている。
【００４２】
また、Ａ相用ステータ歯３３の中央のステータ小歯３３ｃが、Ｎ極ロータコア２３のコア小歯２３ａと対向する位置にあるときに、Ｂ相用ステータ歯３４の中央のステータ小歯３３ｃが、Ｎ極ロータコア２３のコア小歯２３ａと周方向Ｑにずれた位置（本実施形態では１．８度ずれた位置）となるように、Ａ相用ステータ歯３３とＢ相用ステータ歯３４とが配置されている。なお、例えば、コア小歯２３ａ、コア小歯２４ａ、ステータ小歯３３ａ、ステータ小歯３４ａの歯数やピッチ、Ａ相用ステータ歯３３とＢ相用ステータ歯３４との個数および互いの中心を通る線がなす角度などについては、本発明の目的に反しない限り、任意である。
【００４３】
Ａ相巻線３５は、１本のエナメル被覆銅線が一方のステータコア３１のＡ相用ステータ歯３３の軸部３３ａおよび他方のステータコア３１のＡ相用ステータ歯３３の軸部３３ａに集中巻で巻き付けられて構成されている。
【００４４】
Ｂ相巻線３６は、Ａ相巻線３５とは独立した他の１本のエナメル被覆銅線が一方のステータコア３１のＢ相用ステータ歯３４の軸部３４ａおよび他方のステータコア３１のＢ相用ステータ歯３４の軸部３４ａに集中巻で巻き付けられて構成されている。
【００４５】
ねじシャフト４０は、例えば、ステンレスなどの金属を材料として断面円形の棒状に形成されている。ねじシャフト４０は、図９に示すように、シャフト本体４１と、シャフト本体４１の前方端部に設けられたヘッド部４５と、を一体に有している。
【００４６】
シャフト本体４１は、外周面全体にわたって、ナット部材２５の揺動部２７に設けられた雌ねじ部２９と螺合する雄ねじ部４１ａが形成されている。
【００４７】
ヘッド部４５は、球形状に形成されており、後述する被接続体Ｔ（図１０、図１１）の内部に設けられた球形状のヘッド部収容空間Ｔｅに収容されることにより被接続体Ｔを揺動可能に接続する。ヘッド部４５は、球形状に形成されており、球形状の中心より後方寄りの箇所に、軸心４０ａを中心とする周方向全周（即ち、ロータ２０の軸心２０ａを中心とする回転方向）にわたるヘッド部溝４５ｂが設けられている。
【００４８】
ヘッド部４５におけるヘッド部溝４５ｂより前方寄りの部分は、円板部４６を構成し、ヘッド部４５におけるヘッド部溝４５ｂより後方寄りの部分は、半球部４７を構成する。円板部４６と半球部４７とは、ヘッド部溝４５ｂの底に位置する接続部４８によって接続されている。ヘッド部溝４５ｂは、接続部４８が弾性変形可能な程度に脆弱となるように形成されている。
【００４９】
円板部４６には被接続体Ｔが固定され、これにより、被接続体Ｔにおいてロータ２０の軸心２０ａと平行な中心線Ｔａを中心とする回転移動が規制されると、円板部４６（即ち、ねじシャフト４０）の回転移動も規制される。そのため、ナット部材２５が回転されかつねじシャフト４０の回転移動が規制されることにより、雌ねじ部２９と雄ねじ部４１ａとのねじ機構によってねじシャフト４０が前進または後退される。また、円板部４６は、被接続体Ｔの揺動に応じて接続部４８が変形して、半球部４７に対して軸心４０ａに交差する方向に揺動する。半球部４７は、被接続体Ｔが揺動したとき、半球部４７の球面がヘッド部収容空間Ｔｅを囲む被接続体Ｔの内面Ｔｆに摺接される。
【００５０】
次に、上述した直動アクチュエータの作用について、図１０、図１１を参照して説明する。図１０は、被接続体がロータの軸心上に配置されている場合を説明する断面図であり、図１１は、被接続体がロータの軸心からずれて配置されている場合を説明する断面図である。
【００５１】
図１０に示すように、被接続体Ｔの中心線Ｔａがロータ２０の軸心２０ａと一致するように配置されている場合、被接続体Ｔがねじシャフト４０に対して揺動することなく姿勢を維持したままヘッド部４５に接続される。そして、ナット部材２５の揺動部２７が揺動することなくねじシャフト４０が螺合される。そのため、ロータ２０の軸心２０ａ、ナット部材２５の雌ねじ部２９の軸心２９ａおよびねじシャフト４０の軸心４０ａが一直線上に配置される。
【００５２】
一方、図１１に示すように、被接続体Ｔの中心線Ｔａがロータ２０の軸心２０ａに対して図中下方にずれて配置されている場合、被接続体Ｔがねじシャフト４０に対して相対的に揺動することで姿勢を維持したままヘッド部４５に接続される。このとき、ねじシャフト４０のヘッド部４５が図中下方に移動してねじシャフト４０がたわみ、ねじシャフト４０の軸心４０ａがロータ２０の軸心２０ａに対して交差する。ねじシャフト４０がたわんでナット部材２５の揺動部２７に力が加わることにより当該揺動部２７が揺動して、ナット部材２５の雌ねじ部２９の軸心２９ａとねじシャフト４０の軸心４０ａとが一致する。
【００５３】
以上より、本実施形態によれば、ねじシャフト４０の前方端部に設けられたヘッド部４５に、被接続体Ｔを揺動可能に接続することができるので、被接続体Ｔがねじシャフト４０の軸心４０ａからずれて配置されていても、被接続体Ｔの姿勢を維持したままヘッド部４５に接続することができる。そして、被接続体Ｔがねじシャフト４０の軸心４０ａからずれて配置されていることにより当該被接続体Ｔにねじシャフト４０がたわんで取り付けられた場合、ねじシャフト４０のたわみによりナット部材２５の揺動部２７に力が加わる。この力により揺動部２７がロータ２０の軸心２０ａと交差する方向に揺動されて、揺動部２７が有する雌ねじ部２９の軸心２９ａとねじシャフト４０の軸心４０ａとが一致する。これにより、ナット部材２５やねじシャフト４０の劣化を抑制できる。
【００５４】
本実施形態では、ナット部材２５が、球形状に形成されるとともに当該球形状の中心から後方にずれた位置に回転方向に延在する溝２５ｂが設けられ、ナット部材２５における溝２５ｂより前方寄りの部分が、揺動部２７を構成する。そして、揺動部２７の球面が摺接される球形状の内面で囲われたナット部材収容空間２１ｅが、ロータ２０に設けられている。このようにすることで、ナット部材２５における溝２５ｂを設けた部分である接続部２８が変形可能に脆弱となって、ナット部材２５における溝２５ｂより後方寄りの部分である回転受部２６の姿勢を変化させることなく、揺動部２７を揺動させることができる。ナット部材２５が収容されるナット部材収容空間２１ｅを囲む球形状の内面に揺動部２７の球面が接することにより揺動部２７が位置決めされて、揺動部２７のぶれを抑制することができる。
【００５５】
本実施形態では、ナット部材２５における溝２５ｂより後方寄りの部分が、ロータ２０に対して当該ロータ２０の軸心２０ａを中心とする回転移動が規制された回転受部２６を構成する。このようにすることで、回転受部２６がその姿勢を変化させることなくロータ２０と結合されて、ロータ２０の回転がより確実に伝達される。
【００５６】
本実施形態では、ナット部材２５が、ロータ２０の前方端部に配置されている。このようにすることで、例えば、ナット部材２５がロータ２０の中央部や後方端部に配置された構成に比べて、ねじシャフト４０を最大限前進させたときの当該ねじシャフト４０におけるロータ２０からの突出長さをより大きくすることができる。
【００５７】
本実施形態では、ナット部材２５が、ロータ２０の内部に配置され、ロータ２０におけるナット部材２５が配置された箇所を回転可能に軸支する前軸受１６をさらに有している。このようにすることで、ナット部材２５がロータ２０を間に挟んで前軸受１６と対向するので、ナット部材２５に加わる力の多くがロータ２０に吸収されることなく前軸受１６に伝わる。そのため、ナット部材２５に加わる力がロータ２０に吸収されることを抑制し、例えば、ロータ２０におけるナット部材２５が配置されていない箇所を前軸受１６で軸支する構成に比べて、ロータ２０のたわみを抑制することができる。
【００５８】
本実施形態では、ヘッド部４５が、球形状に形成されるとともに当該球形状の中心から前方にずれた位置にロータ２０の回転方向に延在するヘッド部溝４５ｂが設けられている。このようにすることで、ヘッド部４５におけるヘッド部溝４５ｂを設けた部分である接続部４８が変形可能に脆弱となって、ヘッド部４５におけるヘッド部溝４５ｂより前方寄りの部分である円板部４６を揺動可能とすることができる。そのため、円板部４６に被接続体Ｔを固定した場合でも被接続体Ｔの揺動を可能として、被接続体Ｔの姿勢維持を阻害することを抑制できる。
【００５９】
したがって、本実施形態の直動アクチュエータは、ナット部材２５とねじシャフト４０とのねじ機構の劣化を抑制できる。
【００６０】
上述した実施形態では、ナット部材２５が、ロータ軸２１の内部に設けられた構成であったが、これに限定されるものではない。例えば、ナット部材２５が、ロータ軸２１の前方端部に同軸に連接されて、ロータ軸２１の外側に設けられていてもよい。また、ナット部材２５の形状について、ロータ２０の軸心２０ａと交差する方向に揺動可能な揺動部が設けられているものであれば、球形状以外の形状を採用してもよい。
【００６１】
上述した実施形態では、ナット部材２５の溝２５ｂおよびねじシャフト４０のヘッド部４５のヘッド部溝４５ｂが、ロータ２０の軸心２０ａを中心とする回転方向全周にわたって形成されている構成であったが、これに限定されるものではない。溝２５ｂおよびヘッド部溝４５ｂは、被接続体Ｔの位置ずれ方向に応じて揺動部２７および円板部４６が揺動可能なように、少なくとも上記回転方向に延在するものであればよい。
【００６２】
上述した実施形態では、ケース１０が、幅方向Ｘの大きさより高さ方向Ｚの大きさが小さい直方体の中空箱状に形成されており、ケース１０内においてロータ２０を間に挟んで幅方向Ｘに互いに対向するように配置された２つのステータコア３１、３１を有するステータ３０を備えた構成であったが、これに限定されるものではない。例えば、図１２に示すように、幅方向Ｘの大きさと高さ方向Ｚの大きさとが同一の中空の直方体状に形成されたケース１０Ａを有するとともに、ケース１０Ａ内においてロータ２０を内側に収容するように配置された１つのステータコア３１Ａを有するステータ３０Ａを備えた構成の直動アクチュエータ２としてもよい。
【００６３】
ステータコア３１Ａは、薄い電磁鋼板を軸方向Ｐ（図１２の手前−奥方向）に積層して形成されており、四角筒状に形成されたステータコア本体部３２Ａと、ステータコア本体部３２Ａの内周面３２Ａ１に配置された４つのＡ相用ステータ歯３３および４つのＢ相用ステータ歯３４と、を有している。ステータコア本体部３２Ａは、軸方向Ｐに直交する断面形状が、その外周縁が正方形でかつ内周縁が円形となるように形成されている。４つのＡ相用ステータ歯３３および４つのＢ相用ステータ歯３４は、ステータコア本体部３２Ａの内周面３２Ａ１に周方向に交互に等間隔で配置されている。つまり、ロータ２０は、４つのＡ相用ステータ歯３３および４つのＢ相用ステータ歯３４によって、周囲を囲まれている。このようにすることで、ロータ２０に対して周方向全体からトルクを加えることができる。このようの直動アクチュエータにおけるロータおよびステータの構成については、本発明の目的に反しない限り、任意である。
【００６４】
上記に本発明の本実施形態を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、各実施形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６５】
１、２…直動アクチュエータ、１０、１０Ａ…ケース、１１…ケース本体部、１２…周壁部、１３…正面壁部、１３ａ…正面シャフト挿通孔、１４…背面壁部、１４ａ…背面シャフト挿通孔、１６…前軸受（軸受部）、１７…後軸受、２０…ロータ、２０ａ…ロータの軸心、２１…ロータ軸、２１ａ…大径部、２１ｂ…軸本体部、２１ｃ…小径部、２１ｄ…フランジ、２１ｅ…ナット部材収容空間、２１ｆ…ロータ軸におけるナット部材収容空間を囲む内面、２２…マグネット、２３…Ｎ極ロータコア、２３ａ…コア小歯、２３ｂ…貫通孔、２３ｃ…大径部分、２３ｄ…小径部分、２４…Ｓ極ロータコア、２４ａ…コア小歯、２４ｂ…貫通孔、２４ｃ…大径部分、２４ｄ…小径部分、２５…ナット部材、２５ａ…ナット部材の軸心、２５ｂ…ナット部材の溝、２５ｃ…貫通孔、２５ｄ…貫通孔の一部箇所、２５ｅ…貫通孔の他の一部箇所、２６…回転受部、２６ａ…ボス、２６ｂ…回転受部の平面、２７…揺動部、２８…接続部、２９…雌ねじ部、２９ａ…雌ねじ部の軸心、３０、３０Ａ…ステータ、３１、３１Ａ…ステータコア、３２、３２Ａ…ステータコア本体部、３２ａ…対向面、３２Ａ１…内周面、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ…平面、３３…Ａ相用ステータ歯、３３ａ…軸部、３３ｂ…先端部、３３ｃ…ステータ小歯、３４…Ｂ相用ステータ歯、３４ａ…軸部、３４ｂ…先端部、３４ｃ…ステータ小歯、３５…Ａ相巻線、３６…Ｂ相巻線、４０…ねじシャフト、４０ａ…ねじシャフトの軸心、４１…シャフト本体、４１ａ…雄ねじ部、４５…ヘッド部、４５ｂ…ヘッド部溝、４６…円板部、４７…半球部、４８…接続部、４９…雌ねじ部、Ｔ…被接続体、Ｔａ…中心線、Ｔｅ…ヘッド部収容空間、Ｔｆ…被接続体におけるヘッド部収容空間を囲む内面、Ｄ…ロータの直径、Ｌ…ロータの軸方向長さ、Ｐ…ロータの軸方向、Ｑ…ロータの周方向、Ｘ…幅方向、Ｙ…長さ方向、Ｚ…高さ方向。
【図１】
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【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】
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【図１２】
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