JP2013002627A - Electric linear actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動リニアアクチュエータに関する。さらに詳しくは、低速で動き、位置決め精度が１ｍｍ以内であれば許容される状況に好適な電動リニアアクチュエータに関する。また、本発明の電動リニアアクチュエータは、あらゆる技術分野で利用でき、特定の分野に制限されない。 The present invention relates to an electric linear actuator. More specifically, the present invention relates to an electric linear actuator suitable for a situation that moves at a low speed and is allowed if positioning accuracy is within 1 mm. The electric linear actuator of the present invention can be used in all technical fields and is not limited to a specific field.
往復動作する電動リニアアクチュエータの開発トレンドは、高度成長期の規格品大量生産から多品種小量生産を経て、今日の適応型複合生産に至るまで、制御の多様化と高精度化を可能とする試みの連続であった。
主な技術開発項目を列挙すると、以下のようである。
（イ）制御性の高いサーボモータやステッピングモータの適用による制御内容の複雑化、高度化の達成。
（ロ）制御プログラムの開発と機械部品の組立精度の精細化による位置制御の高精度化。
（ハ）移動部分におけるガタのない嵌め合いと高精度ベアリングの適用による機械装置の強度と位置制御の高精度化。
The development trend of reciprocating electric linear actuators enables diversification of control and high precision from mass production of standard products in high growth period to high-mix low-volume production to today's adaptive complex production. It was a series of attempts.
The main technological development items are listed as follows.
(A) Achievement of complicated and sophisticated control contents by applying highly controllable servo motors and stepping motors.
(B) Higher accuracy of position control through development of control programs and refinement of assembly accuracy of machine parts.
(C) Strengthening of mechanical device strength and position control by fitting with no play in moving parts and application of high precision bearings.
上記のトレンドは、産業界も学会も含めた世の中全体の開発方向に沿ったものであり、このような高度化は疑いなく善とされているのが、現時点での技術常識である。
したがって、通常は、上記のような高度化設計が意識するとしないとに拘らずなされるのであり、それゆえ高精度部品（サーボモータや高精度ベアリング）を当たり前のように採用している。そして、それが仮に高コストを招いたとしても、それは許容すべきものと考えるか、あるいは高コスト化した原因であるとの認識さえもないまま放置されているのが現状である。
The above trend is in line with the development direction of the whole world including industry and academic societies, and it is the common sense of technology at present that such advancement is undoubtedly good.
Therefore, it is usually done regardless of whether or not the above-described advanced design is conscious. Therefore, high-precision parts (servo motors and high-precision bearings) are adopted as a matter of course. And even if it invites a high cost, it is considered to be acceptable, or it is left without being recognized as a cause of the high cost.
ところで、モータにより部材を直動させる往復動機構は、技術分野を問わず多用されており、電動リニアアクチュエータの基本構成は、モータでネジ棒を回転させ、ネジ棒に螺合させたナットまたは筒部材を往復動させるものである。
これらの電動リニアアクチュエータの先行技術も、上記トレンドに沿ったものであり、多数あるなかの幾つかは、次のような内容を特徴としている。
By the way, a reciprocating mechanism that linearly moves a member by a motor is widely used regardless of the technical field, and the basic configuration of an electric linear actuator is a nut or a cylinder that is screwed into a screw rod by rotating the screw rod with a motor. The member is reciprocated.
The prior arts of these electric linear actuators are also in line with the above trend, and some of them are characterized by the following contents.
特許文献１、２は、制御性が高く、回転数検出機能を内蔵しているサーボモータを用い、高い位置決め精度を保証するため、ねじ軸の支持にベアリングを用いたものである。
特許文献３は回転数制御機能により高い位置決め精度を得るためステッピングモータを用いている。ねじ軸はベアリングで支持されている。
In Patent Documents 1 and 2, a servo motor having high controllability and a built-in rotation speed detection function is used, and a bearing is used to support the screw shaft in order to guarantee high positioning accuracy.
Patent Document 3 uses a stepping motor in order to obtain high positioning accuracy by the rotation speed control function. The screw shaft is supported by a bearing.
特許文献４、５はＤＣモータを用いたもので、サーボモータ等を用いるものよりは制御性は劣るものの、ねじ軸等の支持にはベアリングを用いており、特許文献１、２の機構よりは低いランクながら高度化トレンドに合うものである。 Patent Documents 4 and 5 use DC motors, and controllability is inferior to those using servo motors, but bearings are used to support screw shafts and the like. It fits the trend of sophistication despite its low rank.
また、上記従来技術は、いずれも回転部分や直動部分が高い組立精度で組付けられたものである。したがって、本質的に粉塵が排除された環境で使うことが想定されており、ケーシングあるいはハウジングで厳重に保護されている。このため、小型の装置として使用する場合は大きな支障はないが、ストローク等を長大化した装置ではハウジングも大きく長くなるので重量が嵩張り裾付けに余分なスペースが必要となる。しかるに、粉塵の多い環境下では、ハウジングを装備しないままであると、少しでも粉塵が混入すると回転部分は動作不良となるので使用に耐えることはできない。 In each of the above prior arts, the rotating portion and the linear motion portion are assembled with high assembly accuracy. Therefore, it is assumed that it is used in an environment in which dust is essentially excluded, and is strictly protected by a casing or a housing. For this reason, there is no big trouble when using it as a small device, but in the device having a long stroke or the like, the housing becomes large and long, so the weight is bulky and an extra space is required for the skirt. However, in an environment where there is a lot of dust, if the housing is not equipped, even if a small amount of dust is mixed, the rotating part will malfunction and cannot be used.
本発明は、現在の技術トレンドの中では非常識ともいうべき発想の転換により完成されたものである。その課題は、過剰仕様を避けながら現実的に要求される性能を満足できる電動リニアアクチュエータを提供することを目的とする。また、現状ではさほど注目されていない製造コストを大幅に下げることも可能な電動リニアアクチュエータを提供することを目的とする。 The present invention has been completed by changing the way of thinking that should be called insane in the current technological trend. An object of the present invention is to provide an electric linear actuator that can satisfy practically required performance while avoiding excessive specifications. It is another object of the present invention to provide an electric linear actuator that can greatly reduce the manufacturing cost that has not attracted much attention at present.
第１発明の電動リニアアクチュエータは、モータでネジ棒を回転させ、該ネジ棒に螺合させたナットを直線移動させる電動リニアアクチュエータであって、前記モータが、小形直流モータであり、該モータの出力軸と前記ネジ軸の入力端とがカップリングで結合されており、該カップリングの内部には、磁石が内蔵され、該カップリングの外周に沿わせて、リードスイッチが配置されていることを特徴とする。
第２発明の電動リニアアクチュエータは、第１発明において、前記カップリングは、ネジ棒側端面に円錐形穴の支持凹部が形成されており、前記ネジ棒は、そのカップリング側端面が円錐形突部の支持凸部が形成され、その他端面に円錐形穴の受け凹部が形成されており、前記受け凹部に押し付け付勢されるボールプランジャがアクチュエータフレームに取付けられていることを特徴とする。
第３発明の電動リニアアクチュエータは、第２発明において、前記ナットが、ナット体に、その半径方向の割りを入れたものであることを特徴とする。
第４発明の電動リニアアクチュエータは、第２発明において、前記ネジ棒に沿って配置されたガイド板と、前記ナットに係合し、前記ガイド板で案内されて直線移動する移動台とを備えており、前記移動台において、前記ガイド板に対面する部位には、ボール付ネジを取付けており、該ボール付ネジのボールが前記ガイド板に接触した状態で、該移動台が走行することを特徴とする。
第５発明の電動リニアアクチュエータは、第４発明において、前記ボール付ネジおよび前記ボールプランジャの代りに、ピン付ネジを用いたことを特徴とする。
An electric linear actuator according to a first aspect of the present invention is an electric linear actuator that rotates a screw rod with a motor and linearly moves a nut screwed to the screw rod, wherein the motor is a small DC motor, The output shaft and the input end of the screw shaft are coupled by a coupling, a magnet is built in the coupling, and a reed switch is disposed along the outer periphery of the coupling. It is characterized by.
The electric linear actuator according to a second aspect of the present invention is the electric linear actuator according to the first aspect, wherein the coupling has a conical hole supporting recess formed on a screw rod side end surface, and the coupling side end surface of the screw rod has a conical protrusion. A support convex portion is formed on the other end, and a receiving concave portion having a conical hole is formed on the other end surface, and a ball plunger that is pressed and urged against the receiving concave portion is attached to the actuator frame.
The electric linear actuator according to a third aspect of the present invention is characterized in that, in the second aspect, the nut is obtained by dividing the nut body in the radial direction.
An electric linear actuator according to a fourth aspect of the present invention is the electric linear actuator according to the second aspect, further comprising: a guide plate disposed along the screw rod; and a moving base that engages with the nut and moves linearly while being guided by the guide plate. In the moving table, a screw with a ball is attached to a portion facing the guide plate, and the moving table travels in a state where the ball of the ball screw is in contact with the guide plate. And
The electric linear actuator of a fifth invention is characterized in that, in the fourth invention, a screw with a pin is used instead of the screw with a ball and the ball plunger.
第１発明によれば、モータの回転に応じて磁石がリードスイッチに対面した時のタイミングでパルス信号を発生させることができる。このため、安価な小形直流モータを用いても、パルス信号をカウントすることによりモータによって回転されるネジ棒上を移動するナットの移動位置を制御することができる。よって、高価なサーボモータを用いることなく、位置決め制御が可能なリニアアクチュエータを構成できる。
第２発明によれば、ボールプランジャの押し付け付勢力でネジ棒をモータ側に押し付けると、ボールプランジャのボールはネジ棒の受け凹部に嵌り、ネジ棒のカップリング側の支持凸部がカップリングの支持凹部に嵌ってネジ棒が支持される。そしてネジ棒の受け凹部とボールプランジャ間の相対回転はボールプランジャのボールが回転することで吸収される。このためベアリングを用いることなくネジ軸を回転自在に支持できるので、安価な装置となる。また、ボールプランジャのボールがネジ棒の受け凹部に嵌ることで、ネジ棒の回転軸としての芯出しが簡単に行える。このため、製造コストを安価に抑えながら動作精度の高いアクチュエータが得られる。
第３発明によれば、ナットに半径方向の割りが入っていることにより、ナットのネジ溝とネジ棒のネジ溝との間の隙間が広がるので、塵挨等が浮遊する悪環境下でも詰りが生じない。また、既存のナットを使えるので、安価な装置となる。
第４発明によれば、ボール付ネジのボールがガイド板の表面に接触していることで、ガイド板の外表面と移動台の内表面との間に隙間が確保され、粉塵の堆積によっても詰りが生じない。また、ボール付ネジのボールは移動台の内表面に対し点接触なので走行抵抗が小さくなり、駆動源であるモータに対し大きな負荷をかけない。
第５発明により、ボール付ネジの代りにピン付ネジを用いても、移動台の走行時の摩擦低減および上下左右方向の位置決めが行え、またボールプランジャの代りにピン付ネジを用いてもネジ棒の回転軸としての芯出しを容易に行い、かつその回転を支持することができる。
According to the first invention, a pulse signal can be generated at the timing when the magnet faces the reed switch according to the rotation of the motor. For this reason, even if an inexpensive small DC motor is used, the moving position of the nut moving on the screw rod rotated by the motor can be controlled by counting the pulse signals. Therefore, a linear actuator capable of positioning control can be configured without using an expensive servo motor.
According to the second invention, when the screw rod is pressed to the motor side by the pressing biasing force of the ball plunger, the ball plunger ball fits into the receiving recess of the screw rod, and the support convex portion on the coupling side of the screw rod is coupled to the coupling. The screw rod is supported by fitting into the support recess. The relative rotation between the receiving recess of the screw rod and the ball plunger is absorbed by the rotation of the ball plunger ball. For this reason, since the screw shaft can be rotatably supported without using a bearing, an inexpensive device is obtained. Further, the ball plunger can be easily centered as the rotation axis of the screw rod by fitting the ball of the ball plunger into the receiving recess of the screw rod. For this reason, an actuator with high operation accuracy can be obtained while keeping the manufacturing cost low.
According to the third invention, since the nut is split in the radial direction, a gap between the screw groove of the nut and the screw groove of the screw rod is widened. Does not occur. Moreover, since an existing nut can be used, it becomes an inexpensive device.
According to the fourth invention, since the ball of the screw with the ball is in contact with the surface of the guide plate, a gap is secured between the outer surface of the guide plate and the inner surface of the moving table, and even by dust accumulation. There is no clogging. Further, since the ball of the ball screw has a point contact with the inner surface of the moving table, the running resistance is reduced, and a large load is not applied to the motor as a driving source.
According to the fifth aspect of the invention, even if a screw with a pin is used instead of a screw with a ball, friction can be reduced and positioning in the vertical and horizontal directions can be performed during traveling of the moving table, and a screw with a pin can be used instead of a ball plunger. The centering of the rod as the rotation axis can be easily performed and the rotation can be supported.
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１および図２に基づき、本実施形態に係る電動リニアアクチュエータＡの基本構造を説明する。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
Based on FIG. 1 and FIG. 2, the basic structure of the electric linear actuator A according to the present embodiment will be described.
１はモータ、２はネジ軸で、モータ１の出力軸とネジ軸２とはカップリング３で連結されている。ネジ軸２にはナット４が螺合されており、ナット４には移動台５が係合している。１０は、ガイド板でネジ軸２の長手方向に延びている。ガイド板１０の適所には、ネジ棒等を支持する基板１１が２枚取付けられている。
上記の構造に基づき、モータ１を回転させると、ネジ棒２が回転し、ネジ棒２の回転に基づきナット４がネジ棒２の軸方向に移動して、移動台５を直線移動させることができる。これが、本発明における基本構造である。
Reference numeral 1 denotes a motor, 2 denotes a screw shaft, and the output shaft of the motor 1 and the screw shaft 2 are connected by a coupling 3. A nut 4 is screwed onto the screw shaft 2, and a moving base 5 is engaged with the nut 4. A guide plate 10 extends in the longitudinal direction of the screw shaft 2. Two substrates 11 that support screw rods and the like are attached to appropriate positions of the guide plate 10.
Based on the above structure, when the motor 1 is rotated, the screw rod 2 is rotated, and the nut 4 is moved in the axial direction of the screw rod 2 based on the rotation of the screw rod 2 to move the movable table 5 linearly. it can. This is the basic structure in the present invention.
なお、図２において、１２は基板１１の両側面に取付けられた取付板である。この取付板１２は各種の機械設備に電動リニアアクチュエータＡを取付けるための部材である。
また、１７はナット４の移動ストロークを規制するスペーサである。１４は、ゴム製のストッパである。図ではスペーサ１３側の１個のみ示しているが、反対側の端部にも取付けることがある。
In FIG. 2, reference numeral 12 denotes an attachment plate attached to both side surfaces of the substrate 11. The mounting plate 12 is a member for mounting the electric linear actuator A on various mechanical equipments.
Reference numeral 17 denotes a spacer for regulating the movement stroke of the nut 4. 14 is a rubber stopper. Although only one on the spacer 13 side is shown in the figure, it may be attached to the opposite end.
上記電動リニアアクチュエータＡにおいて、モータ１は小形直流モータが用いられている。本明細書にいう直流モータには、（イ）整流子・ブラシ付きと（ロ）整流子・ブラシなしの２タイプがあり、前者（イ）には巻線界磁形と永久磁石形とがある。これらの直流モータの中で小形のモータは界磁に永久磁石を用いており、寸法が小さく、起動トルクが大きいという利点があり、制御用に多く用いられているが、とくに安価な点で利用価値が高いものである。 In the electric linear actuator A, the motor 1 is a small DC motor. There are two types of DC motors in this specification: (a) with commutator / brush and (b) without commutator / brush. The former (b) has a winding field type and a permanent magnet type. is there. Among these DC motors, small motors use permanent magnets for the field, have the advantage of small dimensions and large starting torque, and are often used for control, but they are particularly inexpensive. It is a high value.
図３および図４に示すように、カップリング３は、その外周面に永久磁石６を１個または２個を取付けている。カップリング３の外側空間であって、取付板１２やガイド板１０等の適宜のフレームには、リードスイッチ７が取付けられている。永久磁石６とリードスイッチ７は一種の近接スイッチを構成しており、リードスイッチ７は永久磁石６が接近して通過する度に１回のスイッチング動作を行う。図示の本実施形態では、カップリングの外周面における中心対称の位置に２個の永久磁石６を取付けているので、１回転につき、リードスイッチ７が２回のスイッチング動作を行うことができる。 As shown in FIGS. 3 and 4, the coupling 3 has one or two permanent magnets 6 attached to the outer peripheral surface thereof. A reed switch 7 is attached to an appropriate space such as the attachment plate 12 and the guide plate 10 in the outer space of the coupling 3. The permanent magnet 6 and the reed switch 7 constitute a kind of proximity switch, and the reed switch 7 performs one switching operation every time the permanent magnet 6 approaches and passes. In the illustrated embodiment, since the two permanent magnets 6 are attached to the centrally symmetric position on the outer peripheral surface of the coupling, the reed switch 7 can perform two switching operations per rotation.
永久磁石６とリードスイッチ７によるスイッチング動作は、カップリング３が回転する度に、パルス信号を発信できる。このため、高価なサーボモータを用いなくても、安価な小形直流モータで、パルス信号数に基づく位置制御を行うことができる。 The switching operation by the permanent magnet 6 and the reed switch 7 can transmit a pulse signal each time the coupling 3 rotates. Therefore, position control based on the number of pulse signals can be performed with an inexpensive small DC motor without using an expensive servo motor.
つぎに、ネジ軸２の支持構造を説明する。
図３および図４に示すように、ネジ棒２の一端、つまりカップリング側端面は円錐形の突部に形成されており、これが支持凸部２ａとなっている。一方、カップリング３のネジ棒側端部には円錐形の穴が形成されており、これが支持凹部３ａとなっている。
Next, a support structure for the screw shaft 2 will be described.
As shown in FIGS. 3 and 4, one end of the screw rod 2, that is, the end surface on the coupling side, is formed as a conical protrusion, which is a support convex portion 2a. On the other hand, a conical hole is formed at the end of the coupling 3 on the screw rod side, and this is a support recess 3a.
ネジ棒２の支持凸部２ａはカップリング３の支持凹部３ａに嵌って支持される。
支持凹部３ａの円錐角度は４５°が好ましく、支持凸部２ａの円錐角度は４０°が好ましい。このように、支持凹部３ａの円錐角が少し大きいと、支持凸部２ａと支持凹部３ａの嵌め合いは、軸線の多少の交差を許容するので、ユニバーサルジョイントとしての機能を代替することができる。
The support convex part 2 a of the screw rod 2 is fitted and supported in the support concave part 3 a of the coupling 3.
The conical angle of the support concave portion 3a is preferably 45 °, and the conical angle of the support convex portion 2a is preferably 40 °. Thus, when the conical angle of the support recess 3a is slightly large, the fitting of the support protrusion 2a and the support recess 3a allows a slight crossing of the axis, so that the function as a universal joint can be substituted.
ネジ棒２の支持凸部２ａの近傍には、ピン２ｅが直径方向に貫通させて取付けられている。カップリング３のネジ棒端面には、前記ピン２ｅが嵌る横溝３ｅが形成されている。支持凸部２ａが支持凹部３ａに嵌っている状態で、ネジ軸２側のピン２ｅがカップリング３側の横溝３ｅに嵌ると、カップリング３の回転トルクをネジ軸２に伝達して、ネジ軸２を回転させることができる。 In the vicinity of the support convex portion 2a of the screw rod 2, a pin 2e is attached so as to penetrate in the diameter direction. A lateral groove 3e into which the pin 2e is fitted is formed on the end face of the screw rod of the coupling 3. When the pin 2e on the screw shaft 2 side is fitted in the lateral groove 3e on the coupling 3 side in a state where the support convex portion 2a is fitted in the support concave portion 3a, the rotational torque of the coupling 3 is transmitted to the screw shaft 2 and screw The shaft 2 can be rotated.
カップリング３のモータ側端面には、モータ１の主軸を貫入させる軸孔３ｃが形成され、軸孔３ｃには半径方向からの小さなネジ孔３ｄが形成されている。主軸と軸孔３ｃは一般的によくある平坦面を有する非円形なので、トルク伝達可能であるが、抜け止め防止のために、このネジ孔３ｄに止めネジを螺合させることができるようになっている。 A shaft hole 3c through which the main shaft of the motor 1 penetrates is formed in the motor side end surface of the coupling 3, and a small screw hole 3d from the radial direction is formed in the shaft hole 3c. Since the main shaft and the shaft hole 3c are generally non-circular having a flat surface, torque can be transmitted, but a set screw can be screwed into the screw hole 3d to prevent the main shaft and the shaft hole 3c from coming off. ing.
図１および図３に示すように、ネジ棒２の他端はボールプランジャ９で支えられるようになっている。ボールプランジャ９は図５に示すように、短い円筒体のネジ体９ａとその内部に挿入れたボール９ｂからなる。ボール９ｂはネジ体９ａ内に形成された凹所に嵌められ、飛び出ないように挿入されている。そして、ボール体９ｂの一部（半分以下の部分）がボール体９ｂの端面から飛び出ている。 As shown in FIGS. 1 and 3, the other end of the screw rod 2 is supported by a ball plunger 9. As shown in FIG. 5, the ball plunger 9 includes a short cylindrical screw body 9a and a ball 9b inserted therein. The ball 9b is fitted in a recess formed in the screw body 9a and is inserted so as not to jump out. And a part (less than half part) of the ball body 9b protrudes from the end surface of the ball body 9b.
ボール体９ｂは外周に雄ネジが形成されているので、図１に示すように、基板１１に形成された雌ネジ孔に螺合させ、かつナット１３で締め付けると落下不能に固定される。また、ボールプランジャ９の軸方向の取付け位置、すなわちネジ棒２の長軸方向における取付位置は、ボール体９ｂの雌ネジ孔に対するねじ込み量を可減することで調整できる。 Since the ball body 9b has a male screw formed on its outer periphery, it is fixed so that it cannot fall when screwed into a female screw hole formed in the substrate 11 and tightened with a nut 13, as shown in FIG. Further, the mounting position of the ball plunger 9 in the axial direction, that is, the mounting position of the screw rod 2 in the long axis direction can be adjusted by reducing or reducing the screwing amount into the female screw hole of the ball body 9b.
ネジ棒２の他端、すなわちボールプランジャ側端部には円錐形の穴に形成されており、これが受け凹部２ｂとなっている。
組立て状態においては、図１および図２に示すように、ボールプランジャ９のボール９ｂがネジ棒２の受け凹部２ｂに押し込まれ、その押し込み力によって、ネジ軸２の一端側の支持凸部２ａがカップリング３の支持凹部３ａに押し込まれる。このような状態で、ネジ棒２は落下不能、かつ回転自在に支持される。このように、ボールプランジャ９の押し込みのみで、ネジ棒２とカップリング３の軸芯合わせを行えるので、ネジ棒２の回転軸としての芯出しと組立て作業が容易に行える。このため、製造コストも安く抑えることもできる。
A conical hole is formed at the other end of the screw rod 2, that is, the end on the side of the ball plunger, and this is a receiving recess 2b.
In the assembled state, as shown in FIGS. 1 and 2, the ball 9 b of the ball plunger 9 is pushed into the receiving recess 2 b of the screw rod 2, and the supporting convex portion 2 a on one end side of the screw shaft 2 is caused by the pushing force. It is pushed into the support recess 3 a of the coupling 3. In such a state, the screw rod 2 is supported so as not to be dropped and rotatable. As described above, since the screw rod 2 and the coupling 3 can be aligned by only pushing the ball plunger 9, the centering and assembling work of the screw rod 2 as the rotation shaft can be easily performed. For this reason, manufacturing cost can also be held down cheaply.
ネジ棒２の一端側における支持凸部２ａとカップリング３の支持凹部３ａによる支持はベアリングを用いない支持構造である。また、ネジ棒２の他端における受け凹部２ｂとボールプランジャ９による支持もベアリングを用いない支持構造である。
この支持構造において、カップリング３の支持凹部３ａとネジ軸２の支持凸部２ａの間には相対回転はない。ピン２ｅと横溝３ｅで回転方向には拘束された状態である。このためカップリング３からネジ軸２に回転トルクが伝わるのであるが、ネジ軸２の他端側では、プランジャ９のボール９ｂが回転することでネジ軸２の回転が許容される。プランジャ９のボール９ｂの回転は、ネジ軸２の受け凹部２ｂに対する回転とプランジャ９内での回転とがあるが、両方の回転によってネジ軸２の回転が許容されている。
このため、本実施形態の電動リニアアクチュエータＡにおいては、高価なベアリングを用いる必要がなく、この点からも製造コストを安く抑えることができる。
Support by the support convex portion 2a on one end side of the screw rod 2 and the support concave portion 3a of the coupling 3 is a support structure that does not use a bearing. The support by the receiving recess 2b and the ball plunger 9 at the other end of the screw rod 2 is also a support structure that does not use a bearing.
In this support structure, there is no relative rotation between the support recess 3 a of the coupling 3 and the support protrusion 2 a of the screw shaft 2. The pin 2e and the lateral groove 3e are restrained in the rotational direction. For this reason, rotational torque is transmitted from the coupling 3 to the screw shaft 2, but on the other end side of the screw shaft 2, rotation of the screw shaft 2 is allowed by rotation of the ball 9 b of the plunger 9. The rotation of the ball 9b of the plunger 9 includes the rotation of the screw shaft 2 with respect to the receiving recess 2b and the rotation within the plunger 9, and the rotation of the screw shaft 2 is allowed by both rotations.
For this reason, in the electric linear actuator A of this embodiment, it is not necessary to use an expensive bearing, and also from this point, the manufacturing cost can be reduced.
ネジ棒２は、どのようなネジの種類を用いてもよいが、台形ネジであると安価となる。なお、ネジのリードは、１回転で１〜３ｍｍ程度であると、リードスイッチ７による制御精度とマッチするので好ましい。 Any kind of screw may be used for the screw rod 2, but a trapezoidal screw is inexpensive. The screw lead is preferably about 1 to 3 mm per rotation because it matches the control accuracy of the reed switch 7.
図１〜図３に示すナット４は、工業用品として汎用されているナットを用いたものである。ナット４の外形は、丸でも四角でも六角でもよい。このナット４は、図６に示すように、ナット体４ａに半径方向の割り４ｂを入れたものである。割り４ｂを入れたことで、ナット４の雌ネジ溝とネジ棒２の雄ネジ溝との間に適度な大きさの隙間ができる。この隙間は、微細粉が浮遊する環境下でも目詰まりせずに使用できる耐性を与えることができる。 The nut 4 shown in FIGS. 1 to 3 is a nut that is widely used as an industrial product. The outer shape of the nut 4 may be round, square or hexagon. As shown in FIG. 6, the nut 4 is a nut body 4a with a radial split 4b. By inserting the split 4b, a moderately large gap is formed between the female screw groove of the nut 4 and the male screw groove of the screw rod 2. This gap can provide resistance that can be used without clogging even in an environment where fine powder floats.
図３および図６に示すように、ナット４の両側には、溝４ｃが形成されている。移動台５のベース部材は、基板５ａと係止片５ｂからなる１枚物の板材である。側面視において、基板５ａは水平に位置し、係止片５ｂは基板５ａの一端から下垂している。係止片５ｂは２枚の舌片からなり、この係止片５ｂがナット４の溝４ｃに係合する。このため、ナット４の移動に伴って移動台５が移動することとなる。
したがって、図１〜２に示すように、係止片５ｂがナット４に係合した状態で、ネジ棒２の正逆回転によりナット４が往復移動すると、移動台５もナット４と共に往復移動する。
As shown in FIGS. 3 and 6, grooves 4 c are formed on both sides of the nut 4. The base member of the movable table 5 is a single plate material composed of the substrate 5a and the locking piece 5b. In the side view, the substrate 5a is positioned horizontally, and the locking piece 5b is suspended from one end of the substrate 5a. The locking piece 5 b is composed of two tongue pieces, and the locking piece 5 b engages with the groove 4 c of the nut 4. For this reason, the moving base 5 moves with the movement of the nut 4.
Accordingly, as shown in FIGS. 1 and 2, when the nut 4 is reciprocated by the forward and reverse rotation of the screw rod 2 in a state where the locking piece 5 b is engaged with the nut 4, the movable table 5 is also reciprocated together with the nut 4. .
図６および図７（Ａ）に基づき、移動台５の詳細を説明する。
移動台５の基板５ａの４隅には雌ネジ孔５ｃが形成されている。基板５ａの上面には２本のピアノ線１４が渡し掛けられており、後述する横ガイド１５と共にネジ結合されるようになっている。
このピアノ線１４は、ガイド板１０の底面との間に隙間を確保すると共に、ガイド板１０の底面に接触して摩擦抵抗を低減させる部材である。このピアノ線を用いて隙間を作ると、粉塵の堆積による詰りを防止し、かつ移動台５の上面がガイド板１０の底面に接触する場合よりも摩擦を小さくすることができる。
The details of the movable table 5 will be described with reference to FIGS. 6 and 7A.
Female screw holes 5c are formed at the four corners of the substrate 5a of the movable table 5. Two piano wires 14 are passed over the upper surface of the substrate 5a, and are screwed together with a lateral guide 15 to be described later.
The piano wire 14 is a member that secures a gap with the bottom surface of the guide plate 10 and reduces the frictional resistance by contacting the bottom surface of the guide plate 10. When this piano wire is used to create a gap, clogging due to dust accumulation can be prevented, and friction can be reduced as compared with the case where the upper surface of the movable table 5 contacts the bottom surface of the guide plate 10.
横ガイド１５は角棒状の部材であって、２本が移動台５の基板５ａにおいて左右両側面に取付けられる（図６では横ガイド１５は１本のみ図示）。
２本の横ガイド１５には、横向きにボール付ネジ１６が取付けられている。このボール付ネジ１６はネジ体とボールからなる。ボールは、横ガイド１５の内側の側面から少し突出するようになっている。このボールは球状面がガイド板１０の端面に接触して、移動台５の左右方向の振れを防止すると共に走行中の摩擦抵抗を低減する。
The horizontal guide 15 is a square bar-like member, and two are attached to the left and right side surfaces of the substrate 5a of the movable table 5 (only one horizontal guide 15 is shown in FIG. 6).
Ball screws 16 are attached to the two lateral guides 15 in the lateral direction. The ball screw 16 includes a screw body and a ball. The ball protrudes slightly from the inner side surface of the lateral guide 15. The ball has a spherical surface that comes into contact with the end surface of the guide plate 10 to prevent the movable base 5 from shaking in the left-right direction and reduce frictional resistance during traveling.
図６に示すように、２本の横ガイド１５の上面には取付板２１が取付けられる。取付板２１は平板部２１ａと垂直に立上った取付部２１ｂとからなる。平板部２１ａには４ヵ所のビス孔２１ｃが形成され、４本のビス２２が挿入できるようになっている。
この平板部２１ａにも、ボール付ネジ１６が取付けられ、そのボールは下面に突出している。
As shown in FIG. 6, a mounting plate 21 is attached to the upper surfaces of the two lateral guides 15. The mounting plate 21 includes a flat plate portion 21a and a mounting portion 21b that rises vertically. Four screw holes 21c are formed in the flat plate portion 21a so that four screws 22 can be inserted.
A screw 16 with a ball is also attached to the flat plate portion 21a, and the ball protrudes on the lower surface.
これらのボール付ネジ１６はガイド板１０の表面に接触して、移動台５の内面、すなわち横ガイド１５の内面と取付台２１の内面との間に隙間を確保しつつ、粉塵の堆積による詰りを防止することができる。 These ball-attached screws 16 come into contact with the surface of the guide plate 10 to secure a gap between the inner surface of the movable table 5, that is, the inner surface of the lateral guide 15 and the inner surface of the mounting table 21, and clogging due to dust accumulation. Can be prevented.
図７（Ｂ）に示すように、移動台５は組立てられた状態では、ガイド板１０の下面にはピアノ線１４が接触し、ガイド板１０の両側面と上面にはボール付ネジ１６のボールが接触するので、走行抵抗が小さく非常にスムースな移動が可能となる。また、上下方向も左右方向もブレが生じないようにガイドされているので、移動台５の走行姿勢が安定する。 As shown in FIG. 7B, when the movable table 5 is assembled, the piano wire 14 is in contact with the lower surface of the guide plate 10, and the ball of the screw 16 with the ball is formed on both side surfaces and the upper surface of the guide plate 10. Because of the contact, the running resistance is small and a very smooth movement is possible. Moreover, since the guide is performed so that no blur occurs in both the vertical and horizontal directions, the traveling posture of the movable platform 5 is stabilized.
取付板２１の取付部２１ｂには、どのような機器でも取付けることができるが、たとえばセンサＣなども代表的な取付け例である。センサＣを使う場合、使用位置に移動させた状態での設置位置が重要であるが、本実施形態では、移動位置精度が実用上充分に高いので、センサの検出精度が安定する。 Although any device can be attached to the attachment portion 21b of the attachment plate 21, for example, the sensor C is a typical attachment example. When the sensor C is used, the installation position in the state where the sensor C is moved to the use position is important. However, in this embodiment, since the movement position accuracy is sufficiently high in practice, the detection accuracy of the sensor is stabilized.
図１に戻って、本実施形態に係る電動リニアアクチュエータＡの使用方法を説明する。モータ１を正逆回転させると、ナット４が右または左に動いて移動台５上のセンサＣも同方向に移動する。一方の端に動いてナット４がストッパ４に当るとモータ１に過電流が流れるので、その過電流を検出としてモータ１を停止させるか逆転すると、停止制御も往復動制御も行える。また、過電流の検出位置をスタート位置とすることもできる。
さらに、移動途中での任意の場所での停止は、リードスイッチ７のパルス信号をカウントすることで移動距離を把握できるので、実用上充分な精度での位置制御が行える。
Returning to FIG. 1, a method of using the electric linear actuator A according to this embodiment will be described. When the motor 1 is rotated forward and backward, the nut 4 moves to the right or left, and the sensor C on the moving table 5 moves in the same direction. Since the overcurrent flows through the motor 1 when it moves to one end and the nut 4 hits the stopper 4, the stop control and the reciprocating control can be performed when the motor 1 is stopped by detecting the overcurrent or reversely rotated. The overcurrent detection position can also be set as the start position.
Furthermore, stopping at an arbitrary position during the movement can grasp the movement distance by counting the pulse signal of the reed switch 7, so that the position can be controlled with sufficient accuracy in practice.
（他の実施形態）
前記実施形態では、ネジ棒２の支持部材としてボールプランジャ９を用い、移動台５の摩擦低減部材としてピアノ線１４、ボール付ネジ１６を用いたが、これらの代りに、図８に示すピン付ネジを用いてもよい。
同図に示すピン付ネジ８は、ネジ体８ａと、その一端に形成された円錐形のピン８ｂとが一体に形成された部材である。
このピン付ネジ８のピン８ｂをネジ棒２の受け凹部２ｂに押し込んで、ネジ棒２を支することができ、また、ピン付ネジ８のピン８ｂをガイド板１０に接触させて、移動台５を低摩擦で移動でき、かつガイド板１０に対し上下左右の嵌め合い位置を不動に規制することができる。
(Other embodiments)
In the above-described embodiment, the ball plunger 9 is used as the support member of the screw rod 2 and the piano wire 14 and the ball screw 16 are used as the friction reducing member of the moving base 5, but instead of these, the pin attachment shown in FIG. A screw may be used.
A screw 8 with a pin shown in the figure is a member in which a screw body 8a and a conical pin 8b formed at one end thereof are integrally formed.
The pin 8b of the pin screw 8 can be pushed into the receiving recess 2b of the screw rod 2 to support the screw rod 2, and the pin 8b of the pin screw 8 can be brought into contact with the guide plate 10 to 5 can be moved with low friction, and the fitting position on the top, bottom, left and right with respect to the guide plate 10 can be regulated to be immovable.
図８は、本発明の電動リニアアクチュエータＡをウエブガイド用のセンサとして使用した使用例を示している。
Ｗ１はウエブで、図では一部しか示していないが、原反ロールから引き出されて、帯状に長く延びている。このウエブＷ１には走行途中で印刷その他の処置が施され、最終的には製品ロールに巻き取られるか枚葉紙として切断され積み重ねられる。
FIG. 8 shows an example of use in which the electric linear actuator A of the present invention is used as a web guide sensor.
W1 is a web, only a part of which is shown in the figure, but it is drawn from the original roll and extends in a strip shape. The web W1 is subjected to printing and other measures in the course of running, and is finally wound on a product roll or cut into sheets and stacked.
このような工程の間、ウエブが幅方向に片寄ると、ウエブ走行中の処置にズレが生じたり、最終巻取り等に支障が生ずるので、ウエブの片寄りの補正を行わなければならない。このような片寄り補正には、まずウエブＷ１の片寄りを検出する必要がある。図中のＣはそのような目的で使用するウエブ端検出センサである。 If the web is shifted in the width direction during such a process, the treatment during the running of the web may be shifted, or the final winding or the like may be hindered. Therefore, the deviation of the web must be corrected. For such a deviation correction, it is necessary to first detect the deviation of the web W1. C in the figure is a web end detection sensor used for such a purpose.
ところで、ウエブは幅広のものＷ１も幅狭のものＷ２のものもあり、ウエブの幅員が変る度にセンサＣの位置を変更しなければならない。
本発明の電動リニアアクチュエータＡは、このようなセンサＣの移動用に適している。
上記のようなウエブ走行設備では、ウエブの幅変えは、数日〜数週間に一度のパターンであり、幅変えがあったときのセンサＣの移動も低速で足りる。本発明の電動リニアアクチュエータＡは、このような時々作動し、走行速度も低速で足りる環境に好適である。
By the way, there is a wide web W1 and a narrow web W2, and the position of the sensor C must be changed each time the width of the web changes.
The electric linear actuator A of the present invention is suitable for such movement of the sensor C.
In the web traveling equipment as described above, the width change of the web is a pattern once every several days to several weeks, and the movement of the sensor C when the width is changed is sufficient. The electric linear actuator A of the present invention is suitable for such an environment that operates occasionally and a low traveling speed is sufficient.
またウエブが紙である場合は、微細な紙粉が浮遊するが、このような微細粉がふり積もっても、本発明の電動リニアアクチュエータＡでは、ナット４はネジ溝間の隙間が大きく、ベアリングを用いてないので、詰りも生じない。
さらに、センサＣの取付台５の内側も上下左右に隙間があるので、紙粉の堆積によっても詰りが生ずることもない。
Further, when the web is paper, fine paper dust floats. However, even if such fine powder accumulates, in the electric linear actuator A of the present invention, the nut 4 has a large gap between the screw grooves, and the bearing Since clogging is not used, clogging does not occur.
Furthermore, since there is a gap in the top, bottom, left, and right inside the mounting base 5 of the sensor C, clogging does not occur due to the accumulation of paper dust.
１ モータ
２ ネジ軸
３ カップリング
４ ナット
５ 移動台
９ ボールブランジャ
１０ ガイド板
1 Motor 2 Screw shaft 3 Coupling 4 Nut 5 Moving base 9 Ball blanker 10 Guide plate
Claims (5)
前記モータが、小形直流モータであり、
該モータの出力軸と前記ネジ軸の入力端とがカップリングで結合されており、
該カップリングの内部には、磁石が内蔵され、
該カップリングの外周に沿わせて、リードスイッチが配置されている
ことを特徴とする電動リニアアクチュエータ。 An electric linear actuator that rotates a screw rod with a motor and linearly moves a nut screwed into the screw rod,
The motor is a small DC motor;
The output shaft of the motor and the input end of the screw shaft are coupled by a coupling,
A magnet is built into the coupling,
An electric linear actuator characterized in that a reed switch is arranged along the outer periphery of the coupling.
前記ネジ棒は、そのカップリング側端面が円錐形突部の支持凸部が形成され、その他端面に円錐形穴の受け凹部が形成されており、
前記受け凹部に押し付け付勢されるボールプランジャがアクチュエータフレームに取付けられている
ことを特徴とする請求項１記載の電動リニアアクチュエータ。 The coupling has a conical hole supporting recess formed on the end surface of the screw rod,
The threaded rod has a conical-projection support convex portion formed on the coupling side end surface, and a conical-hole receiving concave portion formed on the other end surface,
2. The electric linear actuator according to claim 1, wherein a ball plunger that is pressed and urged against the receiving recess is attached to an actuator frame.
ことを特徴とする請求項２記載の電動リニアアクチュエータ。 3. The electric linear actuator according to claim 2, wherein the nut is obtained by dividing a nut body in the radial direction.
前記ナットに係合し、前記ガイド板で案内されて直線移動する移動台とを備えており、
前記移動台において、前記ガイド板に対面する部位には、ボール付ネジを取付けており、該ボール付ネジのボールが前記ガイド板に接触した状態で、該移動台が走行する
ことを特徴とする請求項２記載の電動リニアアクチュエータ。 A guide plate disposed along the screw rod;
A movable base that engages with the nut and moves linearly guided by the guide plate;
In the moving table, a screw with a ball is attached to a part facing the guide plate, and the moving table travels in a state where the ball of the ball screw is in contact with the guide plate. The electric linear actuator according to claim 2.
ことを特徴とする請求項４記載の電動リニアアクチュエータ。
The electric linear actuator according to claim 4, wherein a screw with a pin is used in place of the screw with a ball and the ball plunger.
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| JP2016188013A (en) * | 2015-03-30 | 2016-11-04 | 三和テッキ株式会社 | Compression adjustment device for pressure-welding trolley wire at ordinary temperature |
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