JP2012047317A - Linear actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はロータの回転運動を出力軸の軸方向の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し、特にねじ部の螺合箇所に塗布したグリースの飛散を防止したリニアアクチュエータに関する。 The present invention relates to a linear actuator that converts a rotary motion of a rotor into a linear motion in an axial direction of an output shaft and outputs the linear motion, and more particularly to a linear actuator that prevents scattering of grease applied to a threaded portion of a screw portion.
従来、ステッピングモータは制御性の良さから各種AV(オーディオ・ビジュアル)機器や各種OA(オフィス・オートメーション)機器等に用いられているが、特にPM(permanent magnet)型ステッピングモータは低価格なことから、近年、その構造を部分的に用いて、ロータの回転運動を出力軸の軸方向の直線運動に変換したアクチュエータとしても利用されている。 Conventionally, stepping motors have been used for various AV (audio / visual) devices and various OA (office automation) devices because of their good controllability. Especially, PM (permanent magnet) stepping motors are inexpensive. In recent years, the structure is partially used, and it is also used as an actuator in which the rotational motion of the rotor is converted into a linear motion in the axial direction of the output shaft.
このアクチュエータは、例えば、ガス流量制御弁の制御や車輌用ヘッドライトの光軸制御等に使用されている。このようなアクチュエータの一例として、図6に示す構造のリニアアクチュエータがある(例えば、特許文献1参照)。 This actuator is used for, for example, control of a gas flow rate control valve and optical axis control of a vehicle headlight. As an example of such an actuator, there is a linear actuator having a structure shown in FIG. 6 (see, for example, Patent Document 1).
図6は、特許文献1に記載のリニアアクチュエータを示した図である。なお、図6において参照番号を付した構成であっても、本発明との対比における主要部ではないものについては説明を省略する。 FIG. 6 is a diagram showing the linear actuator described in Patent Document 1. In FIG. In addition, even if it is the structure which attached | subjected the reference number in FIG. 6, description is abbreviate | omitted about what is not the principal part in contrast with this invention.
このリニアアクチュエータ100は、ステッピングモータを応用した構造を有しており、ステータ2と、ステータ2に対して回転運動するロータユニット10と、ロータユニット10の回転運動が直線運動に変換されて直線運動する出力軸13とを備えている。
The
ステータ2は、ステータユニット3aとステータユニット3bから構成され、ステータユニット3aは内周に複数の櫛歯状の極歯が交互に噛み合わされた一対のステータヨーク4a、5aの中にコイル6aを装着して構成され、ステータユニット3bは内周に複数の櫛歯状の極歯が交互に噛み合わされた一対のステータヨーク4b、5bの中にコイル6bを装着して構成されており、ステータユニット3a、3bは樹脂モールドにて背中合わせで一体に構成されている。
The
ロータユニット10は、表面に多極着磁されたロータマグネット11と、樹脂部27と、雌ねじ部を有するナット部12とで構成され、ステータ2の内側に配置され、軸受15、16にて回転可能に支持されている。出力軸13はその後端側の外周面にはナット部12の雌ねじ部と螺合する雄ねじ部14が形成され、出力軸13の先端側には軸方向と直交する方向に回転防止用ピン24が突設されている。
The
ステータ2の先端側にはハウジング21が取付けられており、ハウジング21の中心孔から出力軸13の先端が突出している。そして、ハウジング21の内周面には出力軸13の軸方向に沿う溝40が形成され、その溝40に回転防止用ピン24が収納されている。従って、ロータユニット10が回転すると、溝40によって回転防止用ピン24の回転が規制されるため、雌ねじ部であるナット部12と雄ねじ部14とが摺動し、回転防止用ピン24が溝40をガイドとして軸方向に移動する結果、出力軸13が直線運動する。
A
摺動部である出力軸13の雄ねじ部14にはグリースを塗付することによって、接触部分の摩擦力を低減し、耐久性の確保を図っているが、リニアアクチュエ−タの動作が繰り返されると、塗付されたグリースが時間の経過とともに飛散して、摩擦力が増大し,リニアアクチュエ−タの動作不良などが生じる可能性がある。
Grease is applied to the
これに対して、グリース溜り部を形成してグリースの飛散を防止したリニアアクチュエータがある(例えば、特許文献2参照)。 On the other hand, there is a linear actuator in which a grease reservoir is formed to prevent grease from scattering (see, for example, Patent Document 2).
図7は、特許文献2に記載のリニアアクチュエータにおけるナットを示す縦断面図であり、図8は、図7に示すロックナットを除いた状態におけるナットの縦断面図である。なお、図7および図8において参照番号を付した構成であっても、本発明との対比における主要部ではないものについては説明を省略する。
7 is a longitudinal sectional view showing a nut in the linear actuator described in
ナット41の内周面には台形ネジ(ねじ山が台形状のもの)41aが形成してあり、この台形ネジ41aがアクチュエ−タ軸に形成した台形ネジ(不図示)と噛み合っている。ナット41が回転すると台形ネジ41aのねじ山が軸方向に移動し、それと噛み合っているアクチュエ−タ軸の台形ネジが軸方向に移動するので、アクチュエ−タ軸が軸方向に移動する。
A trapezoidal screw (having a trapezoidal thread) 41a is formed on the inner peripheral surface of the
ナット41の軸方向の中央部には、その内周面に沿う位置に形成した環状の溝部41eと、外周面に沿う位置に形成した環状の溝部41cと、連通孔41dが形成されている。連通孔41dは、溝部41eと41cとを連通する。
An annular groove portion 41e formed at a position along the inner peripheral surface, an
図7および8に示すように、ねじ44a、41fで固定される円筒形状のロックナット44が、ナット41の外周を覆うので、溝部41cは閉塞された環状の空間、即ちグリース溜りを形成する。また、溝部41eも閉塞された環状の空間、即ちグリース溜りを形成する。従って、溝部41e、41c及び連通孔41dにグリースが溜っている。そして、ナット41が回転し、台形ネジ41aが動くと、それに伴って溝部41e内のグリースが、自然に少しずつ台形ネジ41aの接触部分に塗付される。
As shown in FIGS. 7 and 8, since the
グリース溜りは閉塞された空間であるため、アクチュエ−タの動作に伴って、その空間内のグリースが飛散することはない。溝部41e内のグリース量が減少すると、連通孔41dを介して、溝部41c内のグリースが溝部41e内に移動し、補給される。また、連通孔41dの空間は溝部41e及び41cの大きさに比べて小さいので、溝部41c内のグリースが短時間で溝部41e内に一気に移動することはなく、時間の経過に伴ってグリースは徐々に移動する。従って、長期間に亘ってグリースがグリース溜り内に保持される。
Since the grease reservoir is a closed space, the grease in the space is not scattered with the operation of the actuator. When the amount of grease in the groove 41e decreases, the grease in the
しかしながら、特許文献2に記載の発明では、特許文献2に記載のように、ナット41は溝部41e、41c及び連通孔41dを設ける必要があり、製造上、加工工数が増えて部品のコスト増を招き、コストダウンできないという問題があった。
However, in the invention described in
本発明は、上記の課題に鑑み、簡易な構成でグリースの飛散を防止して接触部分の摩擦力を低減し、耐久性が向上するリニアアクチュエータを提供することを目的とする。 In view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide a linear actuator that prevents grease from being scattered with a simple configuration, reduces the frictional force of a contact portion, and improves durability.
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、リニアアクチュエータにおいて、ステータユニットと、該ステータユニットの内側に配置されて回転可能に支持されたロータユニットと、該ロータユニットの回転運動が直線運動に変換されて直線運動する出力軸と、前記ロータユニットの内側に設けられ前記出力軸に形成したねじ部と螺合してなるナット部とを備えたリニアアクチュエータにおいて、前記ナット部の軸方向両側のうち少なくとも一方の端面にグリース溜り部を設けたキャップを装着したことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in claim 1 is a linear actuator, wherein a stator unit, a rotor unit disposed inside the stator unit and rotatably supported, and a rotational motion of the rotor unit are provided. In a linear actuator comprising: an output shaft that is converted into a linear motion to linearly move; and a nut portion that is provided inside the rotor unit and that is screwed with a screw portion that is formed on the output shaft. A cap provided with a grease reservoir is attached to at least one end face of both axial sides.
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のリニアアクチュエータにおいて、前記ナット部の軸方向両側の端面に前記グリース溜り部を設けたキャップを備えたことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the linear actuator according to the first aspect of the present invention, the cap is provided with the grease reservoirs on the end surfaces on both axial sides of the nut portion.
また、請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載のリニアアクチュエータにおいて、前記キャップ部は前記ナット部を装着するための凹部を備え、該凹部の底面に複数の凹部を形成し、該複数の凹部がグリース溜り部を構成してなることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the linear actuator according to the first or second aspect, the cap portion includes a concave portion for mounting the nut portion, and a plurality of concave portions are formed on the bottom surface of the concave portion. The plurality of recesses constitute a grease reservoir.
本願請求項1に係る発明によれば、ナット部の軸方向両側のうち少なくとも一方の端面にグリース溜り部を設けたキャップを装着した構成であるので、簡易な構成の摺動部である出力軸のねじ部に塗布したグリースの飛散を防止でき、ナット部のねじ部と回転軸のねじ部との接触部分の摩擦力を低減し、耐久性が向上すると共に、コストの増加を抑制することができる。 According to the first aspect of the present invention, the output shaft is a sliding portion having a simple structure because the cap having the grease reservoir portion provided on at least one end face of both sides in the axial direction of the nut portion is mounted. The grease applied to the screw part of the screw can be prevented from scattering, the frictional force of the contact part between the screw part of the nut part and the screw part of the rotating shaft can be reduced, the durability can be improved and the increase in cost can be suppressed. it can.
本願請求項2に係る発明によれば、ナット部の軸方向両側の端面にグリース溜り部を設けたキャップを装着した構成であるので、摺動部である出力軸のねじ部に塗布したグリースの飛散を更に防止できるので、ナット部のねじ部と回転軸のねじ部での接触部分の摩擦力を低減し、耐久性が大幅に向上する。
According to the invention of
本願請求項3に係る発明によれば、キャップ部はナット部を装着するための凹部を備え、該凹部の底面に複数の凹部を形成し、該複数の凹部がグリース溜り部を構成したので、凹部の底面がナット部の受け面として機能するとともに、複数の凹部がグリースの溜り部となり、出力軸のねじ部に塗布したグリースを溜めて保持する結果、グリースの飛散を更に防止できるので、ナット部のねじ部と回転軸のねじ部での接触部分の摩擦力を低減し、耐久性が大幅に向上する。 According to the invention of claim 3 of the present application, the cap portion has a recess for mounting the nut portion, and a plurality of recesses are formed on the bottom surface of the recess, and the plurality of recesses constitute a grease reservoir, The bottom surface of the recess functions as a receiving surface for the nut, and the multiple recesses serve as a grease reservoir. The grease applied to the threaded portion of the output shaft is stored and held, so that the grease can be further prevented from scattering. The frictional force of the contact portion between the screw portion of the shaft and the screw portion of the rotating shaft is reduced, and the durability is greatly improved.
本願請求項4に係る発明によれば、ナット部のねじ部の内周面に出力軸と平行な溝を設けた構成であるので、該溝もグリース溜りとして機能するためより効果的にグリースを保持する結果、グリースの飛散を更に防止できるので、ナット部のねじ部と回転軸のねじ部での接触部分の摩擦力が低減し、耐久性が大幅に向上する。
According to the invention of
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施の形態に係るリニアアクチュエータの構造を示した図である。 FIG. 1 is a diagram showing the structure of a linear actuator according to an embodiment of the present invention.
本発明のリニアアクチュエータ1の構造は、図6に示した特許文献1のリニアアクチュエータ100と基本構造は同じであるため、共通の部材には共通の引用符号を付して説明し、詳細な説明は省略する。
Since the basic structure of the linear actuator 1 of the present invention is the same as that of the
ステータ2は、ステータユニット3aとステータユニット3bから構成され、ステータユニット3aは内周に複数の櫛歯状の極歯が交互に噛み合わされた一対のステータヨーク4a、5aの内側にコイル6aを装着して構成され、ステータユニット3bは内周に複数の櫛歯状の極歯が交互に噛み合わされた一対のステータヨーク4b、5bの内側にコイル6bを装着して構成されており、ステータユニット3a、3bはPBTなどの樹脂材料による樹脂モールドにて背中合わせで一体に構成されている。
The
さらに、ステータユニット3a、3bの樹脂モールド時に同時に、ステータユニット3bの底面側にはエンドプレート17、ステータユニット3aの上面側にはボス部19がそれぞれ一体成形にて形成されている。そして、エンドプレート17の内周面には軸受15が嵌着され、ステータユニット3aの上面にはボス部19を用いてフロントプレート20が嵌着される。コイル6a、6bは、端子28a、28bに絡げられて中継基板(不図示)に接続しており、中継基板に接続したコネクタ29を介して励磁電流がコイル6a、6bに印加される。
Further, simultaneously with the resin molding of the
ロータユニット10は、ロータマグネット11の両端面にロータマグネット11の欠け防止と、ロータユニット10との保持力向上ならびに寸法安定性とを兼ねた金属板のマグネットストッパー8a、8bを配し、中心に回転運動を直線運動に変換する変換部を構成するナット部12を配してインサートモールドにて一体に構成している。ナット部12には、摩擦係数が小さく耐摩耗性がある樹脂材料、例えばフッ素入りPPS樹脂でモールドしたものを使用する。ナット部12の内周面にはネジ部12aを形成してある。また、ナット部12の両端にはグリース溜りを有するキャップ50が装着されている。
The
図2は図1に示したキャップ50を示す斜視図であり、図3は図2に示したキャップ50の平面図、図4は図3に示したキャップ50の側断面図、図5(a)は図1に示したナット部を示す平面図である。
2 is a perspective view showing the
キャップ50は、樹脂製で外形形状は略円形であって、外周面は周方向に凹部54を形成している。
The
また、キャップ50は中央に出力軸13を挿通するための開口51を有し、一方の端面にはキャップ50の外形と略同一形状でナット部12を嵌め込むための凹部52を備え、凹部52の底面52aには更に複数の凹部53が形成されている。この凹部53はグリース溜り部として機能する。
The
なお、ナット部12を嵌め込むための凹部52の底面52aは、ナット部12が装着された際、ナット部12の受け面として機能する。ナット部12の両端に装着されるキャップ50は同一形状であり、ナット部12の両端にキャップ50を装着した状態でロータマグネット11と一緒にインサートモールドを行い、ロータユニット10を構成している。インサートモールドの際、キャップ50の外周面に形成した凹部54は、モールド樹脂が入り込むことによってキャップ50の回転防止となる。
The
27はスリーブであり、例えばPBT樹脂からなり、両端にキャップ50を装着したナット部12とマグネットストッパー8a、8bとロータマグネット11をインサートモールドした際に形成される。そして、スリーブ27の両端には、ロータユニット10を回転自在に保持する軸受15、16を備え、軸受15はエンドプレート17の内周面に嵌着され、軸受16はハウジング21の内周面に嵌着されている。
ロータユニット10の中心には出力軸13が取り付けられている。出力軸13の一方側の外周面にはナット部12のネジ部12aと噛み合うネジ部14が形成されており、他方側には回転防止用ピン24が嵌合保持され、他方側の先端にはヘッド25が取り付けられている。
An
回転防止用ピン24は、その両端が出力軸13の外周面より突出するように嵌合保持され、回転防止用ピン24の両端は、後述するハウジング21の内周面に形成された溝40の中に収納される。
The
フロントプレート20は、外周に複数の爪20aを備え、溶接にてステータユニット3aの上面側(回転軸13が突出する側)に取り付けられている。フロントプレート20の上面には中空のハウジング21が装着されている。
The
ハウジング21は小径円筒部と大径円筒部とからなり、その中央にある中空部分は出力軸13を挿通するために機能する。小径円筒部の内周面には軸方向に伸長する溝40が形成されており、この溝40の中に回転防止用ピン24の両端が収納される。フロントプレート20の爪20aをハウジング21の大径円筒部の外周面に形成した凹部の箇所で加締めて固定している。
The
次に、この実施例のリニアアクチュエータ1の動作について述べる。 Next, the operation of the linear actuator 1 of this embodiment will be described.
コネクタ29のピン29aを介して励磁電流がコイル6a、6bに印加されると、コイル6a、6bとロータマグネット11の磁束の相互作用によりロータユニット10が回転する。
When an excitation current is applied to the
ロータユニット10の回転により出力軸13も回転しようとするが、出力軸13に嵌合保持された回転防止用ピン24の両端部がハウジング21の内周面に形成した溝40の中に収納されているため、出力軸13の回転が阻止される。
The
ロータユニット10は回転し続け、ナット部12のネジ部12a(例えば雌ねじ)と出力軸13のネジ部14(例えば雄ねじ)との螺合によって、回転防止用ピン24は溝40に案内されて移動することになる。この結果、出力軸13は軸方向に直線的に移動する。
The
ナット部12のネジ部12aと出力軸13のネジ部14とが螺合する接触部分の摩擦力を低減し、両ネジ部12a、14の耐久性の確保を図るために出力軸13のネジ部14にはグリースを塗付する。
In order to reduce the frictional force of the contact portion where the
出力軸13の移動動作が繰り返されると、塗付されたグリースは出力軸13の移動動作に伴い、軸方向に引き延ばされるが、ナット部12の両端に装着したキャップ50によって密閉空間が形成されるため、引き伸ばされたグリースはキャップ50のグリース溜り部として機能する凹部53に溜まって保留される。
When the movement operation of the
また、キャップ50の凹部53に溜まったグリースは出力軸13の動作に伴い、適宜、キャップ50の凹部53から出力軸13に供給される。このため、グリースがキャップ50の凹部53に保持されてグリースの飛散が防止できるので、ナット部12のねじ部12aと出力軸13のねじ部14での接触部分の摩擦力を低減し、耐久性が大幅に向上する。
Further, the grease accumulated in the
なお、上記実施形態の各構成の形状はあくまでも一例であり、本発明は、これに限定されるものではないことは勿論である。 In addition, the shape of each structure of the said embodiment is an example to the last, and of course, this invention is not limited to this.
例えば、本実施形態では、ナット部12の両端にキャップ50を装着しているが、少なくともナット部12の一方端にキャップ50を装着した場合であっても、引き伸ばされたグリースがキャップ50の凹部53に溜まって保留されるので、グリースの飛散を防止することができる。
For example, in this embodiment, the
また、ナット部12の代わりに図5(b)に示すナット部12’のように、ねじ部12a’の内周面に出力軸13に平行で出力軸方向に伸長する複数の溝12b’を形成した構成であってもよい。そしてキャップ50を設置することにより溝12b’もグリース溜りとして機能するため、より効果的にグリースを保持できる。
Further, instead of the
また、キャップ50の外形は略円形にて形成されているが、ナット部12と同様、六角形で形成しても良く、さらにその外周面にモールド樹脂が入り込むための凹部を形成しても勿論よい。
Further, the outer shape of the
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、実施の形態については上記に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更および組み合わせが可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the embodiments are not limited to the above, and various modifications and combinations can be made without departing from the gist of the present invention.
1 リニアアクチュエータ
2 ステータ
3a、3b ステータユニット
4a、4b、5a、5b ステータヨーク
6a、6b コイル
10 ロータユニット
13 出力軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
前記ナット部の軸方向両側のうち少なくとも一方の端面にグリース溜り部を設けたキャップを装着したことを特徴とするリニアアクチュエータ。 A stator unit, a rotor unit disposed inside the stator unit and rotatably supported, an output shaft that linearly moves by converting the rotational motion of the rotor unit into a linear motion, and provided inside the rotor unit In a linear actuator comprising a nut portion screwed with a screw portion formed on the output shaft,
A linear actuator, wherein a cap provided with a grease reservoir is attached to at least one end face of both axial sides of the nut portion.
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