(57)【要約】  モータ軸（２２）に連結したボールネジ軸（３１）の回転によってボールナット（３２）が前後に移動するボールネジ・ナット式リニアアクチュエータ（１）において、ボールネジ軸（３１）をモータ軸（２２）の小径中空部（２２ｃ）内で当該モータ軸に連結固定し、ボールナット（３２）の移動軌跡の一部もモータ軸（２２）の大径中空部（２２ａ）内に入り込むようにしてある。モータ軸（２２）とボールネジ軸（３１）を連結するためのカップリングが不要となり、ボールネジ軸（３１）をモータ軸（２２）と共にモータの軸受け（３０）によって支持できるので、ボールネジ軸を支持するためのサポートベアリングも省略できる。よって、短くて軽いリニアアクチュエータを実現できる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、ボールネジ・ナット機構とを有し、
前記モータのモータ軸に、前記ボールネジ・ナット機構のボールネジ軸が同軸状態で連結固定されており、
前記ボールネジ・ナット機構のボールナットが回転不可の状態に保持され、前記ボールネジ軸の回転に伴って、当該ボールネジ軸に沿って往復移動可能であり、
前記モータ軸は中空軸であり、
当該モータ軸の中空部の内部において、当該モータ軸に前記ボールネジ軸が連結固定されていることを特徴とするボールネジ・ナット式リニアアクチュエータ。
【請求項２】
請求項１において、
前記ボールネジ軸は、ボールネジが形成されている本体部分と、この本体部分の後端に同軸状態に一体形成されている連結軸部分とを備えており、
前記モータ軸は、前記ボールネジ軸の前記本体部分の後端部が同軸状態に挿入されている第１中空軸部と、前記ボールネジ軸の前記連結軸部分が同軸状態に挿入されている第２中空軸部とを備えており、
前記第１中空軸部は、前記ボールナットが移動可能な内径寸法とされており、
前記第２中空軸部に、前記ボールネジ軸の前記連結軸部が連結固定されていることを特徴とするボールネジ・ナット式リニアアクチュエータ。
【請求項３】
請求項２において、
前記ボールネジ軸の前記連結軸部分は、前記モータ軸の前記第２中空軸部を貫通して延びており、
前記第２中空軸部の後端から突出している前記連結軸部分の先端部に抜け止めが固定されていることを特徴とするボールネジ・ナット式リニアアクチュエータ。
【請求項４】
請求項２または３において、
前記モータ軸を回転自在の状態で支持している第１および第２軸受を備えており、
前記第１軸受は、前記第１中空軸部の前端部を回転自在の状態で支持しており、
前記第２軸受は、前記第２中空軸部の前端部を回転自在の状態で支持しており、
これら第１および第２軸受の間に位置している前記第１中空軸部の外周面にモータロータが組み付けられており、当該モータローラを取り囲む状態に、モータステータが配置されていることを特徴とするボールネジ・ナット式リニアアクチュエータ。
【請求項５】
請求項４において、
前記第２軸受から後方に延びている前記第２中空軸部の外周面部分には、前記モータ軸の回転情報を得るためのロータリエンコーダが配置されていることを特徴とするボールネジ・ナット式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、モータ軸に連結したボールネジの回転によって、ボールナットがボールネジに沿って往復運動を行う、軸長の短いリニアアクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
リニアアクチュエータの一つとして、モータと、ボールネジ・ナット機構とを備えたボールネジ・ナット式リニアアクチュエータが知られている。【０００３】
図２は一般的なボールネジ・ナット式リニアアクチュエータを示す概略縦断面図である。この図に示すように、ボールネジ・ナット式リニアアクチュエータ１００では、モータ軸１０１にボールネジ軸１０２が同軸状態に連結固定され、ボールネジ軸１０２に螺合しているボールナット１０３を回転不可の状態に保持し、ボールネジ軸１０２を回転させることにより負荷に連結されているボールナット１０３をボールネジ軸１０２に沿って往復運動させるようになっている。【０００４】
モータ軸１０１とボールネジ軸１０２はカップリング１０４を介して連結固定されているのが一般的である。したがって、モータ１０５と、カップリング１０４と、ボールネジ軸１０２およびボールネジ軸サポートベアリング１０６とが、軸線方向に直列に配列されている。このため、従来のボールネジ・ナット式リニアアクチュエータ１００は、軸長が長く、また、カップリング１０４、サポートベアリング１０６などの部品を必要としているので、重いという問題点がある。
【発明の開示】
【０００５】
本発明の目的は、短くて軽いボールネジ・ナット式リニアアクチュエータを提案することにある。
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明のボールネジ・ナット式リニアアクチュエータは、
モータ、および、ボールネジ・ナット機構を有し、
前記モータのモータ軸に、前記ボールネジ・ナット機構のボールネジ軸が同軸状態で連結固定されており、
前記ボールネジ・ナット機構のボールナットが回転不可の状態に保持され、当該ボールナットが、前記ボールネジ軸の回転に伴って当該ボールネジ軸に沿って往復移動可能であり、
前記モータ軸は中空軸であり、
当該モータ軸の中空部の内部において、当該モータ軸に前記ボールネジ軸が連結固定されていることを特徴としている。
【０００７】
本発明のボールネジ・ナット式リニアアクチュエータでは、モータ軸を中空軸とし、当該モータ軸の中空部内において、当該モータ軸にボールネジ軸を同軸状態で連結固定している。したがって、モータ軸、カップリングおよびボールネジ軸が直列に配列されている従来の同種のリニアアクチュエータに比べて、軸長を短くできる。
【０００８】
また、本発明のボールネジ・ナット式リニアアクチュエータは、
前記ボールネジ軸が、ボールネジが形成されている本体部分と、この本体部分の後端に同軸状態に一体形成されている連結軸部分とを備えており、
前記モータ軸が、前記ボールネジ軸の前記本体部分の後端部が同軸状態に挿入されている第１中空軸部と、前記ボールネジ軸の前記連結軸部分が同軸状態に挿入されている第２中空軸部とを備えており、
前記第１中空軸部が、前記ボールナットが移動可能な内径寸法とされており、
前記第２中空軸部に、前記ボールネジ軸の前記連結軸部が連結固定されていることを特徴としている。
【０００９】
ボールネジ軸に連結軸部を一体形成し、この連結軸部をモータ軸の第２中空軸部に直接に連結固定することにより、カップリングが不要となる。この結果、軸長を短くできると共に、軽量化も実現できる。
【００１０】
この場合、ボールネジ軸とモータ軸の連結強度を高めるためには、前記ボールネジ軸の前記連結軸部分を、前記モータ軸の前記第２中空軸部に貫通させ、当該第２中空軸部の後端から突出している前記連結軸部分の先端部に抜け止めを取り付けておくことが望ましい。
【００１１】
次に、本発明のボールネジ・ナット式リニアアクチュエータは、更に、
前記モータ軸を回転自在の状態で支持している第１および第２軸受を備えており、
前記第１軸受は、前記第１中空軸部の前端部を回転自在の状態で支持しており、
前記第２軸受は、前記第２中空軸部の前端部を回転自在の状態で支持しており、
これら第１および第２軸受の間に位置している前記第１中空軸部の外周面にモータロータが組み付けられており、当該モータローラを取り囲む状態に、モータステータが配置されていることを特徴としている。
【００１２】
ボールネジ軸の後側部分が連結固定されている中空モータ軸の前後の端部が軸支されているので、ボールネジ軸の後端部分を回転自在の状態で支持するためのサポートベアリングが不要になる。この結果、軸長を更に短くでき、また、重量を一層軽くできる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（Ａ）は本発明を適用したボールネジ・ナット式リニアアクチュエータの一例を示す概略縦断面図であり、（Ｂ）はその後端面を示す端面図である。
【図２】（Ａ）は従来のボールネジ・ナット式リニアアクチュエータの一例を示す概略縦断面図であり、（Ｂ）はその前端面を示す端面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、図面を参照して、本発明を適用したボールネジ・ナット式リニアアクチュエータの一例を説明する。【００１５】
図１（Ａ）は本例のボールネジ・ナット式リニアアクチュエータを示す概略縦断面図であり、図１（Ｂ）はその後端面を示す端面図である。ボールネジ・ナット式リニアアクチュエータ１は、モータ２と、このモータ２の前側に同軸状態に連結されたボールネジ・ナット機構３とを有している。モータ２の後側には検出部４が組み付けられている。【００１６】
モータ２は、筒状のモータハウジング２１と、この内部に回転自在の状態で同軸状に配置されているモータ軸２２を備えており、モータ軸２２の外周面に永久磁石からなるモータロータ２３が組みつけられており、モータハウジング２１の内周面にモータステータ２４が組み付けられている。【００１７】
モータハウジング２１は、筒状胴部２１ａと、この筒状胴部２１ａの後端に締結ボルト２５によって固定された後板２６とを備えている。筒状胴部２１ａの前端部分には、内方に環状に突出した前板部分２１ｂが一体形成されている。【００１８】
モータハウジング２１内に配置されているモータ軸２２は中空軸であり、大径中空部２２ａが形成されている大径中空軸部２２ｂと、その後端から同軸状に一体形成されている小径中空部２２ｃが形成されている小径中空軸部２２ｄとを備えている。大径中空軸部２２ｂの前端外周面部分が、前側のモータ軸受２７を介して、筒状胴部２１ａの前板部分２１ｂの内周面によって回転自在の状態で支持されている。また、小径中空軸部２２ｂの前端外周面部分が、後側のモータ軸受２８を介して、後板２６の内周面によって回転自在の状態で支持されている。【００１９】
モータロータ２３は、前側のモータ軸受２７の後側の大径中空軸部２２ｂの外周面部分に組みつけられている。モータステータ２４は、モータハウジング２１の筒状胴部２１ａの内周面に取り付けたステータコア２４ａと、このステータコア２４ａに巻き付けたステータコイル２４ｂとを備えている。【００２０】
モータ軸２２の小径中空軸部２２ｄは、モータハウジング２１の後板２６から後方に突出している。この小径中空軸部２２ｄにおける後方突出部分の外周面には、モータ軸２２の回転位置、回転速度などを検出するための検出部４が組み付けられている。【００２１】
後板２６の後端面外周縁からは後方に円筒部２６ａが突出しており、この円筒部２６ａの後端には、同一外径寸法の円筒状の検出部ハウジング４１が連結固定されている。検出部ハウジング４１の後端は、円錐台状の端板４２によって封鎖されている。【００２２】
次に、モータ２の前側に配置されているボールネジ・ナット機構３は、モータ軸２２に同軸状態で連結固定されているボールネジ軸３１と、ボールナット３２とを備えている。ボールネジ軸３１の外周面にはボールネジ３３が形成されており、ボールネジ３３に螺合しているボールナット３２は、その前端に同軸状態で中空軸３４が連結固定されている。【００２３】
中空軸３４はアクチュエータ中心軸線１ａに沿って前後に移動可能であるが、当該中心軸線１ａ回りには回転不可の状態に支持されている。したがって、ボールナット３２も同様の状態とされている。よって、モータ２によってボールネジ軸３１を回転することにより、ボールナット３２が中心軸線１ａに沿って前後に移動させることができる。すなわち、このボールナット３２に連結されている中空軸３４を前後に移動させることができる。【００２４】
ここで、ボールネジ軸３１は、ボールネジ３３が形成されている本体部分３１ａと、この後端から後方に同軸状態で延びている小径の連結軸部分３１ｂとを備えている。【００２５】
連結軸部分３１ｂは、中空モータ軸２２の小径中空軸部２２ｄの小径中空部２２ｃに圧入されており、その後端部３１ｃが後方から突出している。この後端部分３１ｃには抜け止め３４が固定されている。一方、本体部分３１ａと連結軸部分３１ｂの間にはカラー３５が装着されている。このカラー３５は、本体部分３１ａおよび連結軸部分３１ｂの間の円環状端面３１ｄと、モータ軸２２の大径中空部２２ａおよび小径中空部２２ｃの間の円環状端面２２ｅとの間に挟まれた状態で配置されている。このように、ボールネジ軸３１は、そこに一体形成されている連結軸部分３１ｂがモータ軸２２に連結固定されている。【００２６】
ボールネジ軸３１の本体部分３１ａの後端部分は、モータ軸２２の大径中空部２２ａ内に位置している。モータ軸２２の大径中空部２２ａの内径はボールナット３２の外径よりも大きいので、図１（Ａ）に示すように、ボールナット３２は大径中空部２２ａの内部に入り込むことが可能である。【００２７】
このように構成した本例のボールネジ・ナット式リニアアクチュエータ１では、モータ軸２２を中空軸とし、この中空部内において、ボールネジ軸３１が同軸状態でモータ軸２２に連結固定されている。したがって、モータ軸およびボールネジ軸をカップリングを挟み直列状態に連結固定する場合に比べて、アクチュエータの軸長を短くできる。また、カップリングを省略できるので、アクチュエータ１の重量も軽くできる。【００２８】
また、モータ軸２２の大径中空部２２ａが、ボールナット３２の移動範囲の一部とされている。換言すると、ボールナット３２の移動軌跡の一部がモータ内部に入り込んでいるので、モータ軸２２から前方に突出しているボールナット３２の移動範囲を短くできる。これによっても、アクチュエータ１の軸長を短くできる。【００２９】
さらに、ボールネジ軸３１がモータ軸２２の中空部内部で当該モータ軸２２に連結固定されているので、モータ２の軸受３０によってモータ軸２２と共にボールネジ軸３１も支持された状態となっている。したがって、ボールネジ軸３１を支持するためのサポートベアリングを省略できる。この結果、アクチュエータ１の重量を軽くでき、また、その軸長も短くできる。
【図１】
2006114884.tif 000002
【図２】
2006114884.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成20年1月25日(2008.1.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
請求項２または３において、
前記モータ軸を回転自在の状態で支持している第１および第２軸受を備えており、
前記第１軸受は、前記第１中空軸部の前端部を回転自在の状態で支持しており、
前記第２軸受は、前記第２中空軸部の前端部を回転自在の状態で支持しており、
これら第１および第２軸受の間に位置している前記第１中空軸部の外周面にモータロータが組み付けられており、当該モータロータを取り囲む状態に、モータステータが配置されていることを特徴とするボールネジ・ナット式リニアアクチュエータ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
モータハウジング２１内に配置されているモータ軸２２は中空軸であり、大径中空部２２ａが形成されている大径中空軸部２２ｂと、その後端から同軸状に一体形成されている小径中空部２２ｃが形成されている小径中空軸部２２ｄとを備えている。大径中空軸部２２ｂの前端外周面部分が、前側のモータ軸受２７を介して、筒状胴部２１ａの前板部分２１ｂの内周面によって回転自在の状態で支持されている。また、小径中空部２２ｃの前端外周面部分が、後側のモータ軸受２８を介して、後板２６の内周面によって回転自在の状態で支持されている。
【国際調査報告】
2006114884.tif 000004
2006114884.tif 000005
2006114884.tif 000006
2006114884.tif 000007