JP2011151922A - Linear actuator - Google Patents
Linear actuator Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011151922A JP2011151922A JP2010010300A JP2010010300A JP2011151922A JP 2011151922 A JP2011151922 A JP 2011151922A JP 2010010300 A JP2010010300 A JP 2010010300A JP 2010010300 A JP2010010300 A JP 2010010300A JP 2011151922 A JP2011151922 A JP 2011151922A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lead screw
- rotor
- linear actuator
- linear
- carriage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 27
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 24
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 1
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Transmission Devices (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)
Abstract
Description
本発明は、リニアアクチュエータに関し、更に詳しくは、モータの回転動力を直線動力に変換する機構を備え、被駆動体をモータの軸線方向に進退移動させるリニアアクチュエータに関するものである。 The present invention relates to a linear actuator, and more particularly to a linear actuator that includes a mechanism that converts rotational power of a motor into linear power and moves a driven body forward and backward in the axial direction of the motor.
従来一般に、モータ（ステッピングモータ）の回転動力に基づき被駆動体を進退移動させるリニアアクチュエータが知られている。このようなリニアアクチュエータは、各種気体や液体などの流路を開閉する弁体の駆動装置として好適に用いられ、例えば、燃料用ガスの開閉バルブやガス流量調整バルブとして、ガス給湯器などのガス燃焼機器に多く使用されている。 Conventionally, a linear actuator that moves a driven body forward and backward based on rotational power of a motor (stepping motor) is generally known. Such a linear actuator is suitably used as a drive device for a valve body that opens and closes flow paths of various gases and liquids. For example, a gas heater such as a gas water heater can be used as a fuel gas open / close valve or a gas flow rate adjustment valve. It is often used for combustion equipment.
この種のリニアアクチュエータとして、例えば特許文献１には、駆動源であるモータと、このモータのロータと一体的に設けられた回転軸を有するリニアアクチュエータが記載されている。回転軸にはリードスクリューが形成され、リードスクリューには、回転方向の動きが規制されたキャリッジが螺合されている。このキャリッジは、被駆動体と連結されている。かかる構成により、モータが回転すると、回転が規制されたキャリッジとともに被駆動体が直線動作する。つまり、モータの回転動力が、直線動力に変換されて被駆動体に出力される。 As this type of linear actuator, for example, Patent Document 1 describes a motor that is a drive source and a linear actuator that has a rotating shaft that is provided integrally with a rotor of the motor. A lead screw is formed on the rotating shaft, and a carriage whose movement in the rotational direction is restricted is screwed to the lead screw. The carriage is connected to the driven body. With this configuration, when the motor rotates, the driven body moves linearly with the carriage whose rotation is restricted. That is, the rotational power of the motor is converted into linear power and output to the driven body.
しかし、ロータと一体的に回転する回転軸を有し、その回転軸にリードスクリューが形成されている特許文献１の構成は、次のような問題があった。 However, the configuration of Patent Document 1 in which a rotating shaft that rotates integrally with the rotor and a lead screw is formed on the rotating shaft has the following problems.
第一の問題点は、ロータを支持する軸が回転するものであるため、軸受を別途設けたり、ケースで回転軸を支持する構成を採用しなければならない点である。つまり、回転軸を支持する軸受が必要になり、部品コストが増大してしまうという問題がある。また、特許文献１の構成のように、回転軸の一端がケースによって支持される構成とすれば、その箇所については別途軸受を設ける必要はないが、かかる構成は、回転軸の回転をケース（一般的にはプレス加工品であり、軸受部分の寸法精度がそれほど高くない）によって支持する構成であるから、回転軸とケースとの摺動抵抗が大きい。このような回転体とそれを支持する部材との摺動抵抗の増大は、エネルギロスの増大、部材の激しい摩耗による装置寿命の低下といった種々の問題を招く。 The first problem is that since the shaft that supports the rotor rotates, it is necessary to employ a configuration in which a bearing is separately provided or the rotating shaft is supported by the case. That is, there is a problem that a bearing that supports the rotating shaft is required, and the cost of parts increases. In addition, if the configuration is such that one end of the rotating shaft is supported by the case as in the configuration of Patent Document 1, it is not necessary to provide a separate bearing for that part, but this configuration can rotate the rotating shaft with the case ( Generally, it is a press-processed product and is supported by a bearing portion whose dimensional accuracy is not so high), and therefore, the sliding resistance between the rotating shaft and the case is large. Such an increase in sliding resistance between the rotating body and a member that supports the rotating body causes various problems such as an increase in energy loss and a reduction in device life due to severe wear of the member.
第二の問題点は、ロータの回転を支える回転軸にリードスクリューが形成されている点である。つまり、ロータの回転を支える回転軸は、十分な機械的強度を有する材料（例えばステンレスなど）で形成することが必要である。しかし、このような強度を有する材料に対するリードスクリューの形成は、加工が困難であるため、加工コストが嵩んでしまい、問題となる。 The second problem is that a lead screw is formed on the rotating shaft that supports the rotation of the rotor. In other words, the rotating shaft that supports the rotation of the rotor needs to be formed of a material having sufficient mechanical strength (for example, stainless steel). However, the formation of a lead screw for a material having such strength is difficult to process, which increases the processing cost and causes a problem.
上記実情に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、回転体とそれを支持する部材との摺動抵抗を抑え、軸受等の部品の削減や部品の加工性向上などにより製造コストを抑えたリニアアクチュエータを提供することにある。 In view of the above situation, the problem to be solved by the present invention is to suppress the sliding resistance between the rotating body and the member supporting it, and to reduce the manufacturing cost by reducing the number of parts such as bearings and improving the workability of the parts. It is to provide a linear actuator.
本願発明者らは、上記問題点を踏まえ、次のようなリニアアクチュエータの構成を考えた。すなわち、ロータを支える軸自体は回転しない固定軸とした上で、ロータとリードスクリューを別々に構成し、これらがそれぞれ固定軸に回転自在に支持され、ロータが回転するとその回転動力がリードスクリューに伝達される構成（後述する比較例１にかかる構成）を考えた。このようにロータとリードスクリューが別々に固定軸に支持される構成としたのは、１）固定軸が挿通される貫通孔が容易に形成できるようにする、２）金属材料で形成されるリードスクリューの大きさをできるだけ小さくし、高価である金属材料の使用量を極力抑える、３）ロータやリードスクリューを別々に形成し、他の製品にも展開可能とする（部品の共通化）、などのためである。 Based on the above problems, the inventors of the present application have considered the following linear actuator configuration. In other words, the shaft that supports the rotor itself is a fixed shaft that does not rotate, and the rotor and the lead screw are configured separately, and these are rotatably supported by the fixed shaft, and when the rotor rotates, the rotational power is transferred to the lead screw. A configuration to be transmitted (a configuration according to Comparative Example 1 described later) was considered. The structure in which the rotor and the lead screw are separately supported by the fixed shaft is as follows: 1) A through hole through which the fixed shaft is inserted can be easily formed, and 2) a lead formed of a metal material. Minimize the size of the screw and minimize the amount of expensive metal materials used. 3) Form the rotor and lead screw separately and make them expandable to other products (common parts), etc. For.
かかる構成とすれば、回転軸を支持する軸受を用いる必要はないし、回転軸をケースで支持する必要もない。また、リードスクリューの加工性が悪いという問題もない。 With this configuration, it is not necessary to use a bearing that supports the rotating shaft, and it is not necessary to support the rotating shaft with a case. Moreover, there is no problem that the workability of the lead screw is poor.
ところが、かかる構成を採用した場合、アクチュエータ駆動中の騒音が大きいという新たな問題が発生した。発明者らが鋭意研究した結果、その騒音は、モータによりリードスクリューをキャリッジ（被駆動体）が引き込まれる方向（下方向に移動させる方向）に回転させ、下限いっぱい（これ以上キャリッジが下がることができない状態）までキャリッジが下がりモータが脱調状態になったとき、ロータとリードスクリューとが衝突することによって発生していることを知見した。 However, when such a configuration is adopted, a new problem has arisen that noise during driving of the actuator is large. As a result of intensive research by the inventors, the noise is caused by rotating the lead screw in the direction in which the carriage (driven body) is pulled in (the direction in which it is moved downward) by the motor, and the lower limit is reached (the carriage can be lowered further). It has been found that this is caused by the collision between the rotor and the lead screw when the carriage is lowered to a state where the motor is out of step.
本発明は、このような知見に基づいてなされたもので、ケース内に、駆動源としてのモータと、該モータの回転動力を直線動力に変換し被駆動体に伝達する直動変換機構とを備えるリニアアクチュエータにおいて、前記直動変換機構は、前記モータのロータによって回転されるリードスクリューと、該リードスクリューに螺合し前記被駆動体と連繋されたキャリッジと、該キャリッジの回転を阻止する回転阻止部材とを有し、前記ロータとリードスクリューは、それぞれ別々に前記ケースに固定された固定軸に回転自在に支持されるとともに、両者の間には緩衝部材が介在されていることを要旨とするものである。好適な例としては、前記ロータおよびリードスクリューは、互いに軸方向に離間自在となるように前記固定軸に支持されるとともに、それぞれ軸方向で互いに対向した平面部を有し、前記緩衝部材が、その対向した平面部の間に配設された構成が挙げられる。 The present invention has been made based on such knowledge, and in a case, a motor as a drive source and a linear motion conversion mechanism that converts the rotational power of the motor into linear power and transmits it to the driven body. In the linear actuator provided, the linear motion conversion mechanism includes a lead screw rotated by a rotor of the motor, a carriage screwed into the lead screw and linked to the driven body, and a rotation for preventing the carriage from rotating. The rotor and the lead screw are rotatably supported by fixed shafts fixed to the case, respectively, and a buffer member is interposed between them. To do. As a preferred example, the rotor and the lead screw are supported by the fixed shaft so as to be separable from each other in the axial direction, and have flat portions facing each other in the axial direction. The structure arrange | positioned between the opposing plane parts is mentioned.
本発明にかかるリニアアクチュエータによれば、ロータの回転を支える軸をケースに固定したため、従来型のリニアアクチュエータのように、回転体とそれを支える部材との間の摺動抵抗によるエネルギロスの発生や装置寿命の低下といった問題はない。また、回転軸を支持する軸受を設ける必要もない。さらには、ロータの回転を支える軸にリードスクリューを形成する構成ではないため、リードスクリューを例えば真鍮のような軟らかい金属材料で形成することができ、リードスクリューの加工性が向上する。 According to the linear actuator of the present invention, since the shaft that supports the rotation of the rotor is fixed to the case, the occurrence of energy loss due to the sliding resistance between the rotating body and the member that supports the same as in the conventional linear actuator. There is no problem such as a decrease in device life. Further, there is no need to provide a bearing that supports the rotating shaft. Furthermore, since it is not the structure which forms a lead screw in the axis | shaft which supports rotation of a rotor, a lead screw can be formed with a soft metal material like brass, for example, and the workability of a lead screw improves.
しかも、固定軸に回転自在に支持されたロータとリードスクリューの間には、緩衝部材が配設されているため、キャリッジを下限まで引き込みモータが脱調状態となったときに発生する、ロータとリードスクリューの衝突による騒音の発生を防止することができる。 Moreover, since a buffer member is disposed between the rotor rotatably supported by the fixed shaft and the lead screw, the rotor is generated when the carriage is pulled down to the lower limit and the motor is stepped out. Generation of noise due to the collision of the lead screw can be prevented.
そして、前記緩衝部材として、前記固定軸が挿通される貫通孔を中央に有するリング状の弾性部材を用いればよい。具体的には、ゴム弾性を有するＯリングが好適である。 And as said buffer member, what is necessary is just to use the ring-shaped elastic member which has the through-hole in which the said fixed shaft is penetrated in the center. Specifically, an O-ring having rubber elasticity is suitable.
このように、緩衝部材にリング状の弾性部材（いわゆるＯリング）を用いれば、緩衝部材の組み付け作業性に優れる。また、汎用品であるため、安価であり、容易に入手することができる。なお、本発明は、後述の通り騒音の原因究明のため、騒音の発生する場所を特定するための検証を行っており、その結果、騒音がロータとリードスクリューの衝突により発生するということを知見し、ロータとリードスクリュー間に緩衝部材を配設して、ロータとリードスクリューの衝突を緩衝させることにより騒音を低減させたものである。ゆえに、緩衝部材はロータとリードスクリューとの衝突が緩衝され、両者の衝突による騒音が低減されるものであれば、Ｏリングのようなゴム弾性を有する部材以外のものであってもよい。具体的には、コイルスプリングやリーフスプリングのようなバネ弾性を有するバネ部材、エアーサスペンションのような空気弾性を有する部材、粘度の高いゼリー状の部材（例えば粘度の高いグリス等）、および磁気的反発力を利用した互いに同極同士が対向するように配設された一対のマグネット等様々なものが考えられる。 Thus, if a ring-shaped elastic member (so-called O-ring) is used for the buffer member, the workability of assembling the buffer member is excellent. Moreover, since it is a general-purpose product, it is inexpensive and can be easily obtained. In the present invention, as will be described later, in order to investigate the cause of noise, verification for specifying the location where the noise occurs is performed, and as a result, it has been found that the noise is generated by the collision between the rotor and the lead screw. In addition, a buffer member is provided between the rotor and the lead screw to reduce the noise by buffering the collision between the rotor and the lead screw. Therefore, the buffer member may be other than a member having rubber elasticity, such as an O-ring, as long as the collision between the rotor and the lead screw is buffered and the noise due to the collision between the two is reduced. Specifically, a spring member having spring elasticity such as a coil spring or a leaf spring, a member having air elasticity such as an air suspension, a highly viscous jelly-like member (eg, highly viscous grease), and a magnetic member Various things, such as a pair of magnets arranged so that the same polarity of each other using the repulsive force face each other, can be considered.
本発明にかかるリニアアクチュエータによれば、ロータとリードスクリューの衝突による騒音の発生を防止した上で、回転体の回転による摺動抵抗の低減、装置を構成する部品点数の削減、リードスクリュー等の部品加工の容易化を達成できる。 According to the linear actuator according to the present invention, the generation of noise due to the collision between the rotor and the lead screw is prevented, the sliding resistance is reduced by the rotation of the rotating body, the number of parts constituting the device is reduced, the lead screw, etc. Easy part processing can be achieved.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態にかかるリニアアクチュエータ１の断面図、図２はその分解斜視図（ステータ１２を除く）である。なお、以下の説明における上下方向とは、図１における上下方向をいうものとする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of a linear actuator 1 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view thereof (excluding a stator 12). In the following description, the vertical direction refers to the vertical direction in FIG.
本実施形態にかかるリニアアクチュエータ１は、ガス給湯器などのガス燃焼機器が備えるガス管の流路を開閉する弁体の駆動装置として使用される。図１に示されるように、リニアアクチュエータ１は、パッキン９２などを介してガス管などの密閉空間９０に取り付けられる。すなわち、密閉空間９０は、通過するガスが漏れないよう、リニアアクチュエータ１自体によって密閉されている。
The linear actuator 1 according to this embodiment is used as a valve body driving device that opens and closes a flow path of a gas pipe provided in a gas combustion device such as a gas water heater. As shown in FIG. 1, the linear actuator 1 is attached to a sealed
リニアアクチュエータ１は、ケース内（本体ケース５２およびステータケース５０内）に、駆動源であるモータ１０と、このモータ１０の回転動力を直線動力に変換し、被駆動体である弁体（図示せず）に伝達する直動変換機構とを備える。
The linear actuator 1 includes a
モータ１０は、公知のステッピングモータであり、ステータ１２およびロータ１４を備える。ステータ１２は、ステータコア１２１に駆動コイル１２２が巻回されて構成され、本体ケース５２の外側に被着されるステータケース５０に収納されている。ロータ１４は、樹脂製のホルダ１４３に永久磁石１４２が固定されてなる。なお、本願において、ロータ１４の材質とは、永久磁石１４２を除いたホルダ１４３の材質（すなわち樹脂）をいうものとする。このホルダ１４３の内側には、いわゆるＤカット形状（円形の一部が真っ直ぐに切り欠かれた断面形状）の窪み（Ｄカット凹部１４３ａ）が形成されている。また、ホルダ１４３の中央には貫通孔１４３ｂが形成されており、この貫通孔１４３ｂに本体ケース５２に固定された固定軸１６（固定軸１６自体が回転することはない）が挿通される。また、ロータ１４の下面と、本体ケース５２の間には、両者の間の摺動抵抗を抑えるため、樹脂（ポリエチレンテレフタラート）製のスラストベアリング（ワッシャ）１７が介在されている。このような状態でロータ１４は、固定軸１６に回転自在に支持され、本体ケース５２に収容されている。
The
直動変換機構は、リードスクリュー１８と、このリードスクリュー１８に螺合するキャリッジ２０と、このキャリッジ２０の回転を阻止する第一の回転阻止部材３０および第二の回転阻止部材４０（両者が本発明にかかる回転阻止部材に相当する）を有する。
The linear motion conversion mechanism includes a
リードスクリュー１８は、金属製（好適な材料としては加工しやすい真鍮が例示できる）の部材であり、Ｄカット係合部１８１およびスクリュー部１８２を有する。図２から分かるように、Ｄカット係合部１８１は、ロータ１４のホルダ１４３に形成されたＤカット凹部１４３ａとほぼ同一の形状に形成された平板状の部分である。スクリュー部１８２は、Ｄカット係合部１８１から垂直に立設された軸に、所定の径・ピッチの雄ねじ（スクリュー）が形成された部分である。かかる構成を有するリードスクリュー１８の中央には、貫通孔１８ａが形成されている。リードスクリュー１８は、そのＤカット係合部１８１がロータ１４のホルダ１４３の内側に形成されたＤカット凹部１４３ａに嵌め込まれた状態で、貫通孔１８ａに挿通された固定軸１６に支持されている。このＤカット係合部１８１とＤカット凹部１４３ａの係合により、リードスクリュー１８はロータ１４とともに回転する。
The
本実施形態では、固定軸１６にそれぞれ別々に支持され、固定軸１６の軸方向に離間自在であるロータ１４とリードスクリュー１８との間、具体的には、ホルダ１４３のＤカット凹部１４３ａの平面部（凹部１４３ａの底面）１４４ａと、リードスクリュー１８のＤカット係合部１８１の平面部（Ｄカット係合部１８１の下面）１８１ａとの間に、弾性体で形成されたＯリング１６１が介在されている。かかるＯリング１６１は、リニアアクチュエータ１の駆動時にリードスクリュー１８とロータ１４（ホルダ１４３）が衝突することによって発生する騒音の発生を防止する役割を果たす。本実施形態にかかるリニアアクチュエータ１は、固定軸１６に別々に支持されたロータ１４とリードスクリュー１８とを有するリニアアクチュエータ（後述する比較例１に相当する）の騒音発生のメカニズムを解明した上で、かかる位置にＯリング１６１を介在させ、騒音低減を図ったものである。
In the present embodiment, the
キャリッジ２０は、本体部２２と出力軸部２４が一体成形された樹脂製の部材である。円柱状の本体部２２の中央には、スクリュー部１８２に形成された雄ねじと螺合する雌ねじ部２０１が貫通して形成されている。出力軸部２４は、本体部２２の出力側端面から突出した断面略半円形状の軸であり、半円形状の直線部分（対向面２４１ａ）が対向するように二つ（二股状に）形成されている。二つの出力軸部２４のそれぞれには、軸方向と直交する方向に貫通した取付穴２４１ｂが形成されている。この取付穴２４１ｂには、キャリッジ２０と被駆動体である弁体とを連繋するための連繋軸（図示せず）が支持される。このような構成を有するキャリッジ２０は、スクリュー部１８２に雌ねじ部２０１を螺合させることによって、リードスクリュー１８に取り付けられている。
The
第一の回転阻止部材３０は、合成樹脂材料で一体成形された部材であり、筒状部３２とフランジ部３４とを有する。筒状部３２の天板部には、略半円形状の二つのガイド穴３２１が、半円形状の直線部分が対向するように形成されている。このガイド穴３２１に、上述したキャリッジ２０の二つの出力軸部２４がそれぞれ挿通されている。かかる第一の回転阻止部材３０は、底面側を上に向けて、本体ケース５２の段差部分にフランジ部３４が嵌め込まれて取り付けられている。
The first
このように取り付けられている第一の回転阻止部材３０は、リードスクリュー１８とともに回転しようとするキャリッジ２０の回転を阻止する部材である。したがって、キャリッジ２０とともに第一の回転阻止部材３０自体が回転してしまうことのないよう、第一の回転阻止部材３０の回転が、第二の回転阻止部材４０によって規制されている。この第二の回転阻止部材４０は、金属板のプレス加工などによって形成された板状の部材であり、本体ケース５２の開口部を覆うように被着されている。このように、第二の回転阻止部材４０を金属で構成するのは、図１に示すように、ガス管などによって構成されるの密閉空間９０の密閉状態を、第二の回転阻止部材４０によって維持しなければならないからである。つまり、例えば火災時などに回転阻止部材４０が熱によって損傷し、密閉空間９０内の可燃性ガスが漏れ、被害が拡大してしまうことを防止するため、回転阻止部材４０を金属材料で構成する必要がある。
The first
第二の回転阻止部材４０の中央には、所定の大きさの窪み部４２が形成されており、この窪み部４２の中央に、第一の回転阻止部材３０が挿通される略矩形状（四隅の角は丸められている）の係合穴４４が形成されている。この係合穴４４に第一の回転阻止部材３０の筒状部３２が挿通されることにより、第一の回転阻止部材３０の回転が規制されている。
A
この点について、図１および図２に加え、図３を参照して具体的に説明する。図３は、本実施形態にかかるリニアアクチュエータ１を上方から見た平面図である。これらの図に示されるように、第一の回転阻止部材３０には、その筒状部３２の外周面が平面で切り欠かれたＤカット部３２２が対向するように形成されている。さらに、このＤカット部３２２の中央には、外側に向かって突出した突出部３２１ａが形成されている。
This point will be specifically described with reference to FIG. 3 in addition to FIG. 1 and FIG. FIG. 3 is a plan view of the linear actuator 1 according to this embodiment as viewed from above. As shown in these drawings, the first
一方、図３から分かるように、第二の回転阻止部材４０の係合穴４４には、上方から見た形状が直線形状である直線部４４１が形成され、この直線部４４１の中央には、外側に向かって凹んだ係合凹部４４１ａが形成されている。第一の回転阻止部材３０は、Ｄカット部３２２を直線部４４１に当接させ、突出部３２１ａを係合凹部４４１ａに係合させた状態で、回転阻止部材４０の係合穴４４に挿通されている。
On the other hand, as can be seen from FIG. 3, the
このように、第一の回転阻止部材３０は、筒状部３２の外周面に形成されたＤカット部３２２が、係合穴４４の直線部４４１に当接された状態で配設される。加えて、Ｄカット部３２２から突出して設けられた突出部３２１ａが、係合穴４４の直線部４４１から外側に向かって凹んだ係合凹部４４１ａに係合されている。このＤカット部３２２と直線部４４１との係合、および突出部３２１ａと係合凹部４４１ａとの係合により、第一の回転阻止部材３０の回転が規制されている。
As described above, the first
第二の回転阻止部材４０によって回転が規制された第一の回転阻止部材３０は、出力軸部２４の回り止め部材として機能する。図４に示すように、二つの出力軸部２４は、断面略半円形状に形成されており、それぞれが同じく略半円形状に形成されたガイド穴３２１に挿通されることによって回転が規制されている。具体的には、二つの出力軸部２４の互いに対向する対向面２４１ａをガイド穴３２１の内側の面に当接させた状態とすることにより、出力軸部２４の回転が規制されている。
The first
このように構成されるリニアアクチュエータ１は、次のように動作する。駆動源であるモータ１０が駆動すると、ロータ１４が回転する。ロータ１４が回転すると、ロータ１４のホルダ１４３に形成されたＤカット凹部１４３ａに係合するＤカット係合部１８１を有するリードスクリュー１８も回転する。リードスクリュー１８が回転すると、本体部２２がリードスクリュー１８のスクリュー部１８２に螺合するキャリッジ２０もリードスクリュー１８とともに回転しようとする。しかし、キャリッジ２０の出力軸部２４は、第二の回転阻止部材４０によって回転が規制された第一の回転阻止部材３０のガイド穴３２１に挿通されているため、キャリッジ２０が回転することはない。したがって、キャリッジ２０は、リードスクリュー１８の回転に伴い、固定軸１６の軸線方向に前進動作する。キャリッジ２０が前進すると、出力軸部２４の取付穴２４１ｂを利用してキャリッジ２０と連結された被駆動体である弁体が前進し、ガス流路が遮断される。
The linear actuator 1 configured as described above operates as follows. When the
キャリッジ２０を後退させる場合には、キャリッジ２０を前進させた場合とは反対方向にリードスクリュー１８を回転させる。これにより、第一の回転阻止部材３０によって回転が規制されているキャリッジ２０は、固定軸１６の軸線方向に後退し、ガス流路が開放される。
When the
以下、本発明の効果について、実施例を用いて説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the effects of the present invention will be described using examples. In addition, this invention is not limited to a following example.
（実施例）
上記実施形態にかかるリニアアクチュエータ１と同様の構造を有するリニアアクチュエータを実施例として作成した。本実施例にかかるリニアアクチュエータの特徴としては、固定軸１６に別々に支持されたロータ１４とリードスクリュー１８の間に緩衝部材としてＯリング１６１を介在させたことにある。このＯリング１６１の厚みは１．４ｍｍである。なお、Ｏリング１６１を介在させても、ロータ１４は、固定軸１６の軸線方向にある程度移動可能となっている。つまり、リードスクリュー１８と本体ケース５２との間に挟圧保持されたような状態にはなく、スムーズに回転することができるような構成となっている。
(Example)
The linear actuator which has the structure similar to the linear actuator 1 concerning the said embodiment was created as an Example. A feature of the linear actuator according to the present embodiment is that an O-
（比較例）
この本発明の実施例にかかるリニアアクチュエータは、ロータ１４とリードスクリュー１８とを別々に構成し（一体化されていない）、それぞれを固定軸１６に回転自在に支持させた図４（ａ）に記載された構成（比較例１）を基礎として得られたものである。比較例１にかかるリニアアクチュエータが有するその他の構成は、上記実施形態にかかるリニアアクチュエータ１と同一である。
(Comparative example)
In the linear actuator according to the embodiment of the present invention, the
この比較例１にかかるリニアアクチュエータは、アクチュエータ駆動時に騒音が大きいという問題があった。そのため、上記基礎構成に変形を加えた次の比較例（比較例２〜４）にかかるリニアアクチュエータを作成し、実施例ならびに各比較例のアクチュエータの静穏特性を評価することにより、その騒音原因を突き止めた。 The linear actuator according to Comparative Example 1 has a problem that noise is high when the actuator is driven. Therefore, by creating a linear actuator according to the following comparative examples (Comparative Examples 2 to 4) in which the basic structure is modified, and evaluating the quiet characteristics of the actuators of the examples and the comparative examples, the cause of the noise is determined. I found it.
比較例２は、上記実施形態において、ロータ１４と本体ケース５２の間に介在させている摺動抵抗低減のためのスラストベアリング（ワッシャ）１７に換え、弾性（クッション性）のある板状の弾性部材１６２を配置したものである（図４（ｂ）参照）。なお、弾性部材１６２は、中央に固定軸１６が挿通する貫通孔を有する円盤部１６２ａと、この円盤部１６２ａの外周から周方向１２０度毎に延設された舌片状の弾性片１６２ｂとから構成されている。
Comparative Example 2 is a plate-like elasticity having elasticity (cushioning property) in place of the thrust bearing (washer) 17 for reducing sliding resistance interposed between the
比較例３は、ロータ１４と本体ケース５２との間に、比較例２に比べて弾性力が大きい弾性部材１６２を配置したものである。
In Comparative Example 3, an
比較例４は、リードスクリュー１８のＤカット係合部１８２の上面（リードスクリュー１８とキャリッジ２０との間）に、緩衝部材としてのＯリング１６１を配置したものである（図４（ｃ）参照）。かかるＯリング１６１は、上記実施例と同一のものである。
In Comparative Example 4, an O-
なお、これら比較例２〜４が有するその他の構成は、実施例にかかるリニアアクチュエータと同一である。 In addition, the other structure which these comparative examples 2-4 have is the same as the linear actuator concerning an Example.
音圧測定結果
これら実施例、比較例１〜４にかかるリニアアクチュエータの静穏特性（騒音の有無）ついて検討した。実施例、各比較例とも、電源電圧２Ｖ、回転速度３３３ｐｐｓでモータ１０を駆動させ、アクチュエータ動作中の音圧（ｄＢＡ）を測定した。なお、アクチュエータと、集音マイクとの距離は３０ｃｍである。そして、実施例、各比較例とも、１）キャリッジ２０を下げる方向にモータ１０を回転させ、下限いっぱい（これ以上キャリッジ２０が下がることができない状態）までキャリッジ２０が下がりモータ１０が脱調状態になったとき（以下、引き込み脱調状態と称する）の音圧、および２）キャリッジ２０を上げる方向にモータ１０を回転させ、上限いっぱい（これ以上キャリッジ２０が上がることができない状態）までキャリッジ２０が上がりモータ１０が脱調状態になったとき（以下、押し出し脱調状態と称する）の音圧の測定を行った。表１にその測定結果を示す。
Results of sound pressure measurement The quiet characteristics (presence / absence of noise) of the linear actuators according to these examples and comparative examples 1 to 4 were examined. In both the examples and the comparative examples, the
まず、比較例１についての結果をみると、押し出し脱調状態にあるときに比べ、引き込み脱調状態にあるときに音圧が大きいことが分かる。なお、製品に求められる静穏特性を考慮すると、押し出し脱調状態の音圧レベルは騒音として感じられるものではないが、引き込み脱調状態の音圧レベルは騒音として感じられる可能性がある。つまり、比較例１の静穏特性は、十分であると言い難いものである。 First, when the result about the comparative example 1 is seen, it turns out that a sound pressure is large when it is in a drawing out-of-step condition compared with when it is in an out-of-step state. In consideration of the quiet characteristics required for the product, the sound pressure level in the push-out step-out state is not felt as noise, but the sound pressure level in the pull-out step-out state may be felt as noise. That is, it is difficult to say that the quietness characteristic of Comparative Example 1 is sufficient.
比較例２、３は、比較例１の構成に加えて、ロータ１４と本体ケース５２の底面との間に、スラストベアリング（ワッシャ）１７の換わりに弾性部材１６２を配置したものであるが、比較例１との比較から、かかる弾性部材１６２の存在による騒音低減効果がないことが分かる。つまり、ロータ１４の底面側で大きな騒音が発生している可能性が低いこと、例えばスラストベアリング（ワッシャ）１７などが騒音の主たる原因でないことが分かる。
In Comparative Examples 2 and 3, in addition to the configuration of Comparative Example 1, an
さらに、比較例４は、比較例１の構成に加えて、リードスクリュー１８とキャリッジ２０との間にＯリング１６１を配置したものであるが、これによる騒音低減効果もない。つまり、リードスクリュー１８（Ｄカット係合部１８１）とキャリッジ２０の衝突が騒音の主たる原因でないことが分かる。
Furthermore, in Comparative Example 4, in addition to the configuration of Comparative Example 1, an O-
これら各比較例と比較し、ロータ１４とリードスクリュー１８の間に緩衝部材であるＯリング１６１を配置した実施例は、引き込み脱調状態にあるときにおける音圧が大きく低下した。具体的には、押し出し脱調状態にあるときにおける音圧と同程度まで低下し、製品に求められる静穏特性を十分に満たすものが得られた。
Compared with each of these comparative examples, in the example in which the O-
これらの測定結果を踏まえて検討すると、各比較例で発生する騒音は、ロータ１４とリードスクリュー１８の衝突により発生していることが推測される。具体的には、次のようなメカニズムで発生していると考えられる。図５（ａ）に示すように、キャリッジ２０を押し出す方向にリードスクリュー１８が回転しているとき（回転しようとしているとき）には、上方向に移動する（移動しようとする）キャリッジ２０の反作用により、リードスクリュー１８に下方向の力がかかる。そうすると、ロータ１４は、下方向に力を受けたリードスクリュー１８と本体ケース５２の底面との間に挟まれた状態となるから、脱調状態であってもロータ１４ががたつくことはない。一方、図５（ｂ）に示すように、キャリッジ２０を引き込む方向にリードスクリュー１８が回転しているとき（回転しようとしているとき）には、下方向に移動する（移動しようとする）キャリッジ２０の反作用により、リードスクリュー１８に上方向の力がかかる。その結果、リードスクリュー１８とロータ１４との間にクリアランスが生じ、脱調状態にあるロータ１４が上下方向に振動して騒音が発生するものと思われる。
Considering these measurement results, it is estimated that the noise generated in each comparative example is generated by the collision between the
このような問題に対し、本実施例（本発明）では、ロータ１４とリードスクリュー１８との間に緩衝部材が配設されているため、引き込み脱調状態にあるときであってもロータ１４の振動は緩衝部材によって吸収される。つまり、アクチュエータ駆動時（特にモータ１０の引き込み脱調状態にある時）における騒音が小さい静穏性に優れたリニアアクチュエータ１とすることができる。そして、その緩衝部材としては、本実施例のようなＯリング１６１を適用すればよい。容易に入手できる既製品であるため、製品コストの増加を抑えることができるとともに、装着が簡単であり組立作業性に優れるからである。
In order to deal with such a problem, in this embodiment (the present invention), since the buffer member is disposed between the
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
１ リニアアクチュエータ
１０ モータ
１６ 固定軸
１６１ Ｏリング
１８ リードスクリュー
２０ キャリッジ
３０ 第一の回転阻止部材
４０ 第二の回転阻止部材
1
Claims (4)
前記直動変換機構は、前記モータのロータによって回転されるリードスクリューと、該リードスクリューに螺合し前記被駆動体と連繋されたキャリッジと、該キャリッジの回転を阻止する回転阻止部材とを有し、前記ロータとリードスクリューとは、それぞれ別々に前記ケースに固定された固定軸に回転自在に支持されるとともに、両者の間には緩衝部材が介在されていることを特徴とするリニアアクチュエータ。 In a linear actuator provided with a motor as a drive source in a case and a linear motion conversion mechanism that converts rotational power of the motor into linear power and transmits it to a driven body.
The linear motion conversion mechanism includes a lead screw that is rotated by a rotor of the motor, a carriage that is screwed into the lead screw and connected to the driven body, and a rotation blocking member that blocks rotation of the carriage. The rotor and the lead screw are rotatably supported by fixed shafts separately fixed to the case, and a buffer member is interposed between the linear actuator and the linear actuator.
The linear actuator according to claim 3, wherein the ring-shaped elastic member is an O-ring having rubber elasticity.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010010300A JP5484092B2 (en) | 2010-01-20 | 2010-01-20 | Linear actuator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010010300A JP5484092B2 (en) | 2010-01-20 | 2010-01-20 | Linear actuator |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2011151922A true JP2011151922A (en) | 2011-08-04 |
| JP2011151922A5 JP2011151922A5 (en) | 2013-02-14 |
| JP5484092B2 JP5484092B2 (en) | 2014-05-07 |
Family
ID=44538398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010010300A Active JP5484092B2 (en) | 2010-01-20 | 2010-01-20 | Linear actuator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5484092B2 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0893832A (en) * | 1994-09-27 | 1996-04-12 | Toyota Motor Corp | Actuator device |
| JP2006153174A (en) * | 2004-11-30 | 2006-06-15 | Nidec Sankyo Corp | Linear drive device |
| JP2007326595A (en) * | 2006-06-07 | 2007-12-20 | Nidec Sankyo Corp | Case and actuator with this case |
| JP2009240156A (en) * | 2009-07-13 | 2009-10-15 | Panasonic Corp | Fluid control valve |
-
2010
- 2010-01-20 JP JP2010010300A patent/JP5484092B2/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0893832A (en) * | 1994-09-27 | 1996-04-12 | Toyota Motor Corp | Actuator device |
| JP2006153174A (en) * | 2004-11-30 | 2006-06-15 | Nidec Sankyo Corp | Linear drive device |
| JP2007326595A (en) * | 2006-06-07 | 2007-12-20 | Nidec Sankyo Corp | Case and actuator with this case |
| JP2009240156A (en) * | 2009-07-13 | 2009-10-15 | Panasonic Corp | Fluid control valve |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP5484092B2 (en) | 2014-05-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108343776B (en) | Electric valve and refrigeration cycle system | |
| CN102155516B (en) | Eight-rod-redundant-configuration and six-degree-of-freedom active vibration control device | |
| US11088592B2 (en) | Electric compressor | |
| JP2016164434A (en) | Motor valve | |
| WO2018025373A1 (en) | Electric valve | |
| JP5987834B2 (en) | Motorized valve | |
| WO2017221370A1 (en) | Electric valve | |
| US9276449B2 (en) | HVAC actuator noise reducer | |
| JP5484091B2 (en) | Linear actuator | |
| JP2016063746A (en) | Actuator | |
| US20070188027A1 (en) | Motor | |
| US8950278B2 (en) | Linear Step motor | |
| JP5484092B2 (en) | Linear actuator | |
| CN109861436A (en) | The axial damping structure and electric motor units of electric motor units | |
| JP2005291223A (en) | Electric control valve | |
| JP2006300273A (en) | Hypocycloid reduction gear with built-in motor | |
| US9132520B2 (en) | Mounting mechanism for assembling plastic plug | |
| WO2018150508A1 (en) | Rotary machine | |
| CN114857840B (en) | Air door device | |
| WO2016125303A1 (en) | Actuator | |
| CN218415945U (en) | Rotor assembly for electric control valve and electric control valve | |
| JP5318631B2 (en) | Linear actuator | |
| WO2022134222A1 (en) | Linear driver for electric furniture, and electric furniture | |
| JP7007808B2 (en) | Electric actuator | |
| JP2018192930A (en) | Rear wheel steering device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20121206 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121219 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20131113 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20131119 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131227 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140128 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140218 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5484092 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |