JP2002372118A - リニアアクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 形状の大きなモータ用回転子およびネジナッ
トを使用することが可能なリニアアクチュエータを提供
する。 【解決手段】 中空状回転軸３を有するモータ部１と、
中空状回転軸３を同軸状に貫通する出力用ネジ軸１３
と、中空状回転軸３内に配置されて出力用ネジ軸１３と
螺合するネジナット１５とを備え、中空状回転軸３の回
転運動をネジナット１５を介して出力用ネジ軸１３の直
線運動に変換するようにしたリニアアクチュエータであ
って、中空状回転軸３が小径部と大径部とを有する段付
き構造を有し、小径部３ａにモータ部１の回転子を取付
けるとともに、大径部３ｂ内にネジナット１５を配設し
た構成を有する。

Description

【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
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３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
タにおいて、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。

【０００３】中空状回転軸１０３は、直管形状を有し、
図における左方側端部が通常のベアリング１０４によっ
て支持され、右方側端部が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１０
３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のフランジ部１１１ａに固定してある。

【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１１
３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。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のリニアアク
チュエータは、中空状回転軸１０３がその全長に亘って
一様な内径を有するので、以下のような問題を生じる。 ａ） 回転子１０５に十分な大きさの形状を持たせるべ
く、中空状回転軸１０３の径を小さくすると、ネジナッ
ト１５として耐荷重強度の低い小型形状のものを使用し
なくてはならない。 ｂ） 逆に、ネジナット１５に耐荷重強度の高い大型形
状のもの使用すべく、中空状回転軸１０３の径を大きく
設定すると、回転子１０５を構成するコア、マグネット
等の形状が制約されるため、モータ部１０１の特性が低
下する。

【０００７】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たものであり、形状の大きな回転子およびネジナットを
使用することが可能なリニアアクチュエータを提供する
ことを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、中空状回転軸
を有するモータ部と、該中空状回転軸を同軸状に貫通す
る出力用ネジ軸と、前記中空状回転軸内に配置されて前
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ようにしたリニアアク
チュエータであって、前記中空状回転軸が小径部と大径
部とを有する段付き構造を有し、前記小径部に前記モー
タ部の回転子を取付けるとともに、前記大径部内に前記
ネジナットを配設した構成を有する。本発明によれば、
上記回転子の形状をできるだけ大きく設定することが可
能になり、かつ上記ネジナットの形状の選択自由度を高
めることが可能になる。

【０００９】前記中空状回転軸は、前記ネジナットの振
動を抑制するために、該ネジナットの配設部位において
複数のスラストラジアルベアリングで支持することが望
ましい。前記モータ部の回転子は、前記中空状回転軸の
小径部と大径部との境界に存在する段部によって位置決
めすることが可能である。このようにすれば、特別な位
置決め手段を設けることなく上記回転子を位置決めする
ことが可能になる。前記中空状回転軸の小径部の端部を
延長し、その延長部に回転センサの構成要素および／ま
たはブレーキの構成要素を付加するようにすれば、出力
用ネジ軸の移動速度や位置等の検出機能および／または
該ネジ軸の制動機能をコンパクトな構成で実現すること
ができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係るリニアアク
チュエータの実施の形態を示している。このリニアアク
チュエータにおいて、モータ部１は、中空状の回転軸３
と、該回転軸３の外周面に取付けた回転子５と、この回
転子５の周囲に設けた固定子７とを備えている。

【００１１】中空状回転軸３は、ベアリング４によって
支持された小径部３ａと、スラスト荷重およびラジアル
荷重の双方を受けるスラストラジアルベアリング９によ
って支持された大径部３ｂとを備える段付き構造を有
し、小径部３ａに上記回転子５を取付けるとともに、大
径部３ｂ内に後述のネジナット１５を配設してある。な
お、上記ベアリング９のインナーは、上記大径部３ｂの
端部外周面に螺合するロックナット１１によって該大径
部３ｂに固定されている。モータ部１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３が回転子５と共に回転する。

【００１２】上記中空状回転軸３の中空部には、出力用
ネジ軸１３が同軸状に貫通され、また、この回転軸３の
大径部３ｂ内には、この出力用ネジ軸１３に螺合させた
ネジナット１５が挿入されている。ネジナット１５は、
回転軸３の大径部３ｂ側の開口端から径外方向に突出す
るフランジ部１５ａを有し、このフランジ部１５ａをボ
ルト１７を介して上記ロックナット１１に固定してあ
る。したがって、ネジナット１５は、中空状回転軸３と
共に回転することができる。

【００１３】出力用ネジ軸１３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の
で、ネジナット１５の回転に伴なって図１における左右
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３の回転運動が出力用ネジ軸１３
の直線運動に変換される。

【００１４】上記のように、この実施の形態に係るリニ
アアクチュエータは、中空状回転軸３が小径部３ａと大
径部３ｂとを有する段付き構造を有し、この小径部３ａ
にモータ部１の回転子３を取付けるとともに、大径部３
ｂ内にネジナット１５を配設するようにしているので、
以下のような利点が得られる。

【００１５】すなわち、小径部３ａは、出力用ねじ軸１
３の直線運動に支障を与えないという条件が満たされる
範囲内でその径をできるだけ小さく設定することができ
るので、中空状回転軸３の外周面と固定子７の内周面と
の間に十分大きな空間を確保することができる。したが
って、形状の大きなコア、マグネット等を用いた回転子
３を用いてモータ部１の特性を向上することが可能にな
る。

【００１６】一方、この実施の形態によれば、回転子５
の大きさによらず大径部３ｂの径を可能な限り大きく設
定すること、つまり、ネジナット１５の収容スペースを
可能な限り拡大することができる。このため、ネジナッ
ト１５のネジ種類および大きさ等についての選択幅が広
がり、しかも、ネジナット１５として耐荷重強度の高い
大型のものを使用することが可能になる。なお、大型の
ネジナット１５を使用する場合には、図示したように、
ベアリング９をネジナット１５の外周囲に複数段（この
例では２段）配列して、中空回転軸３およびネジナット
１５の振動をより強く抑制することが望ましい。

【００１７】ところで、上記実施の形態に係るリニアア
クチュエータは、ロックナット１１におけるスラストラ
ジアルベアリング９側とは反対の側の端面が回転軸３の
大径部３ｂ側の開口端よりもスラストラジアルベアリン
グ９側に寄った部位に位置している。また、ネジナット
１５のフランジ部１５ａを除く部位が回転軸３の大径部
３ｂ内に収納されている。したがって、ネジナット１５
のフランジ部１５ａをボルト１７でロックナット１１に
締付けた場合、このフランジ部１５ａとロックナット１
１間に環状の隙間１９が形成され、かつ、フランジ部１
５ａが上記回転軸３の大径部３ｂ側の開口端に接するこ
とになる。

【００１８】ボルト１７の締付け力は、上記隙間を圧縮
する方向、つまり、フランジ部１５ａとロックナット１
１が互いに引き合う方向に作用するので、上記フランジ
部１５ａが上記大径部３ｂの開口端に極めて強く圧接さ
れるとともに、ロックナットにスラスト方向の力が作用
し、その結果、ネジナット１５の慣性力に基づくロック
ナット１１の緩みが防止される。しかも、ボルト１７に
圧縮反力が作用するので、このボルト１７の緩みも防止
される。

【００１９】なお、上記出力用ネジ軸１３としてボール
ネジ軸を使用する場合には、ネジナット１５としてボー
ルネジナットが使用され、また、出力用ネジ軸１３とし
て滑りネジ軸を使用する場合には、ネジナット１５とし
て滑りネジナットが使用される。

【００２０】上記実施の形態では、回転軸３の小径部３
ａに段部３ｃを設けて、この段部３ｃに回転子５の端面
を当接させることによって該回転子５を位置決めするよ
うにしているが、小径部３ａと大径部３ｂの境界部を段
部３ｃの位置に設定して、この境界部における段部に回
転子５の端面を当接させるようにしても良い。また、小
径部３ａの周面をフラットに形成して、この小径部３ａ
における回転子５の圧入位置を任意に設定し得るように
することも可能である。

【００２１】図２は、本発明に係るリニアアクチュエー
タの他の実施の形態を示している。この実施の形態で
は、中空状回転軸３の小径部３ａ側の端部を延長して該
小径部３ａよりも小径の中実状軸部３ｃを設け、この軸
部３ｃにセンサ（出力用ネジ軸の回転速度や移動位置を
検出するエンコーダ、レゾルバ等の回転式センサ）の構
成要素２１および／または図示していないブレーキの構
成要素を設けている。この構成によれば、出力用ネジ軸
１３の移動速度や位置等の検出機能および／または該ネ
ジ軸１３の制動機能をコンパクトな構成で実現すること
ができる。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、中空状回転軸が小径部
と大径部とを有する段付き構造を有し、前記小径部に前
記モータ部の回転子を取付けるとともに、前記大径部内
に前記ネジナットを配設しているので、以下のような効
果が得られる。 （１） 中空状回転軸の小径部は、出力用ねじ軸の直線
運動に支障を与えないという条件が満たされる範囲内で
その径をできるだけ小さく設定することができる。した
がって、形状の大きなコア、マグネット等を用いた回転
子を用いてモータ部の特性を向上することが可能にな
る。 （２） 上記回転子の大きさによらず中空状回転軸の大
径部の径を可能な限り大きく設定すること、つまり、ネ
ジナットの収容スペースを可能な限り拡大することがで
きる。このため、ネジナットのネジ種類および大きさ等
についての選択幅が広がり、しかも、ネジナットとして
耐荷重強度の高い大型のものを使用することが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るリニアアクチュエータの実施の形
態を示す縦断面図。

【図２】本発明に係るリニアアクチュエータの他の実施
の形態を示す縦断面図。

【図３】従来のリニアアクチュエータの構造を示す縦断
面図。

【符号の説明】

１ モータ部 ３ 中空状回転軸 ３ａ 小径部 ３ｂ 大径部 ５ 回転子 ７ 固定子 ９ スラストラジアルベアリング １１ ロックナット １３ 出力用ネジ軸 １５，１５′ ネジナット １７ ボルト １９ 隙間 ２０ ボルト

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空状回転軸を有するモータ部と、該中
   空状回転軸を同軸状に貫通する出力用ネジ軸と、前記中
   空状回転軸内に配置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
   換するようにしたリニアアクチュエータであって、 前記中空状回転軸が小径部と大径部とを有する段付き構
   造を有し、前記小径部に前記モータ部の回転子を取付け
   るとともに、前記大径部内に前記ネジナットを配設した
   ことを特徴とするリニアアクチュエータ。
2. 【請求項２】 前記中空状回転軸を前記ネジナットの配
   設部位において複数のスラストラジアルベアリングで支
   持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。
3. 【請求項３】 前記モータ部の回転子を、前記中空状回
   転軸の小径部と大径部との境界に存在する段部によって
   位置決めするように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。
4. 【請求項４】 前記中空状回転軸の小径部の端部を延長
   し、その延長部に回転センサの構成要素を付加したこと
   を特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
5. 【請求項５】 前記中空状回転軸の小径部の端部を延長
   し、その延長部にブレーキの構成要素を付加したことを
   特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエータ。