JP2015086931A - リニアアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】 駆動用ナット部材のフランジ部でベアリング９の内輪を係止することができ、ロックナットを用いることなくベアリング９を固定することができるリニアアクチュエータを提供する。【解決手段】 円筒状に形成した中空状回転軸３を有するモータ部１と、前記中空状回転軸３の軸線上に挿通した出力用ねじ軸１３と、前記中空状回転軸３内に設けられた駆動用ナット部材１５と、前記中空状回転軸３を前記一方の開口端側において支持するベアリング９とを備え、前記ベアリング９の内輪９ａを前記駆動用ナット部材１５の外周側に半径方向に突出したフランジ部１５ａで係止するとともに、前記モータ部１の中空状回転軸３の回転を前記駆動用ナット部材１５に伝達して前記出力用ねじ軸１３を直線運動させることにある。【選択図】 図１

Description

本発明は、モータ部の中空状回転軸と共に回転するねじナットを出力用ねじ軸に螺合させて、ねじナットの回転運動を出力用ねじ軸の直線運動に変換する機能を有するリニアアクチュエータに関する。

従来のリニアアクチュエータとして、たとえば特許文献１、及び特許文献２には、中空状回転軸を有するモータ部と、中空状回転軸を同軸状に貫通する出力用ねじ軸と、中空状回転軸内に位置して出力用ねじ軸と螺合して中空状回転軸の一端側から径方向外側に突出するフランジ部を備えたねじナットと、中空状回転軸が回転可能に中空状回転軸の一端側を支持するスラストラジアルベアリングと、中空状回転軸の一端側の外周面に螺合されてスラストラジアルベアリングを固定するロックナットと、ねじナットのフランジ部をロックナットに固定するボルトとを備えるリニアアクチュエータの構造が開示されている。
特許文献３には、モータ部のロータが固定されるロータ固定部と、スラストラジアルベアリングが外周に嵌合され、且つ、ねじナットが固定されるベアリング嵌合部とが少なくとも組み合わされて中空状回転軸が構成されている。また、ロータ固定部とベアリング嵌合部とは、中空状回転軸の一端側から中空状回転軸の内部に挿入されてベアリング嵌合部及びロータ固定部内を軸線方向に延びる１以上のねじ部材により締結されている。ベアリング嵌合部は、スラストラジアルベアリングの内輪の一端側の端面と当接する当接部を一体に有するように構成されている。そして、ねじナットのフランジ部は当接部に固定されている、ロックナットを用いることなく中空状回転軸の軸線方向の一端側にスラストラジアルベアリングを固定することができるリニアアクチュエータが開示されている。

特開２００２−３７２１１７号公報 特開２０１１−１４１０２７号公報 特開２０１３−９６４４１号公報

しかしながら、中空状回転軸にねじナットを固定する際、従来の特許文献１及び２のリニアアクチュエータにあっては、中空状回転軸の一端側の外周面に螺合されてスラストラジアルベアリングを固定するロックナットと、中空状回転軸の一端側から径方向外側に突出するねじナットのフランジ部をロックナットにボルトで固定するので、ねじナットのフランジ部が必要であり、リニアアクチュエータの全長が長くなるという問題点があった。さらに、特許文献２においては、ロックナットに雌ねじ部のほかにガイド部を設けてあるためロックナットがさらに長くなり、リニアアクチュエータの全長がさらに長くなっていた。
特許文献３においては、中空状回転軸が、モータ部のロータが固定されるロータ固定部と、スラストラジアルベアリングが外周に嵌合され且つねじナットが固定されるベアリング嵌合部とが少なくとも組み合わされて構成されている。中空状回転軸のベアリング嵌合部は、スラストラジアルベアリングの内輪の一端側の端面と当接する当接部を一体に有するように構成されていて、ねじナットのフランジ部は中空状回転軸の当接部に固定されているので、ロックナットを用いることなく中空状回転軸の軸線方向の一端側にスラストラジアルベアリングを固定することができるような構成になっている。しかしながら、中空状回転軸のベアリング嵌合部の当接部がロックナットの代わりとなるもので、この当接部とねじナットのフランジ部とをボルト等により固定するものであり、ねじナットのフランジ部は必要なので、リニアアクチュエータの全長は、特許文献１、２と同様に長くなる。さらに、中空状回転軸として、ロータ固定部とベアリング嵌合部とを締結するスペースが必要となり、さらに全長が長くなることに加え、部品が増えるため精度が悪くなるという問題点があった。

本発明は、ロックナットおよび固定する部品が削減でき、リニアアクチュエータの全長を短くできるリニアアクチュエータを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、円筒状に形成した中空状回転軸を有するモータ部と、前記中空状回転軸の軸線上に挿通した出力用ねじ軸と、前記中空状回転軸内に設けられた駆動用ナット部材と、前記中空状回転軸を前記一方の開口端側において支持するベアリングとを備え、前記ベアリングの内輪を前記駆動用ナット部材の外周側に半径方向に突出したフランジ部で係止するとともに、前記モータ部の中空状回転軸の回転を前記駆動用ナット部材に伝達して前記出力用ねじ軸を直線運動させることにある。
また、本発明は、前記駆動用ナット部材が収納される前記中空状回転軸の開口端側の内周面に雌ねじ加工を施し、前記駆動用ナット部材の外周面に雄ねじ加工を施し、両者を螺合することによって固定したことにある。
さらに、本発明は、前記駆動用ナット部材が収納される前記中空状回転軸の開口端側の内周面に前記駆動用ナット部材外面を接着、または溶接によって固定したことにある。
またさらに、本発明は、前記中空状回転軸を前記一方の開口端側において支持するベアリングにスラストラジアルベアリングを用いたことにある。
また、本発明は、前記駆動用ナット部材がボールねじナットまたはすべりねじナットであり、前記出力用ねじ軸がボールねじ軸またはすべりねじ軸であることにある。

本発明は、従来、駆動用ナット部材のフランジ部に駆動用ナット部材固定用ねじの通し穴を加工し、中空状回転軸に締結したロックナットに雌ねじを加工してねじで固定していた。本発明によれば、駆動用ナット部材のフランジ部でベアリングの内輪を固定することができるので、ロックナットおよび固定する部品が削減でき、経済的であると共に全長を短くできる。

（ａ）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す正面図、 （ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 （ａ）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す正面図、（ｂ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

図１（ａ）（ｂ）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す図である。このリニアアクチュエータにおいて、ステッピングモータを用いたモータ部１は、モータハウジング２内に収納された、内部を中空に形成された円筒状の中空状回転軸３と、該回転軸３の外周面に一体に形成した回転子５と、該回転子５の周囲に同心状に設けられた固定子７とを備えている。前記中空状回転軸３の中空部軸線上には、出力用ねじ軸１３が挿通されている。この出力用ねじ軸１３の外周側には、フランジ付ボールねじナット（駆動用ナット部材）１５が螺合して配置されている。

前記中空状回転軸３は、ベアリング４によって支持された小径部３ａと、並設された２個のスラストラジアルベアリング（ベアリング）９によって支持された大径部３ｂとを有している。前記中空状回転軸３の大径部３ｂの内部には、前記フランジ付ボールねじナット（駆動用ナット部材）１５が収納され、フランジ付ボールねじナット１５の外周面に半径方向に突出したフランジ部１５ａが、前記中空状回転軸３の大径部３ｂの端部３ｃにボルト２０により締結されている。こうして、フランジ付ボールねじナット１５は、中空状回転軸３と共に回転することができる。
前記中空状回転軸３の大径部３ｂには、スラストラジアルベアリンク９の内輪９ａを係止する顎部３ｄが設けられている。大径部３ｂの外径は、前記顎部３ｄによりスラストラジアルベアリング９が嵌合する大径部３ｂ１の外径が、他の大径部３ｂ２より小さくなっている。フランジ付ボールねじナット１５のフランジ部１５ａの外周縁部１５ｂは、前記中空状回転軸３の大径部３ｂ１よりも径が大きく形成されており、フランジ付ボールねじナット１５のフランジ部１５ａの外周縁部１５ｂの突出端面部１５ｃによって、スラストラジアルベアリング９の内輪９ａの端面９ｂを係止してスラストラジアルベアリング９を中空状回転軸３の大径部３ｂ１の外周面に固定している。

前記モータハウジング２は、出力用ねじ軸１３が挿通されたフランジカバーとしての第１のエンドカバー１６と、この第１のエンドカバー１６と対向するフランジとしての第２のエンドカバー１７を有し、第１のエンドカバー１６と第２のエンドカバー１７相互間にスラストラジアルベアリング９の外輪側を保持するベアリングホルダ１８とベアリングカバー１９が設けられている。第２のエンドカバー１７とベアリングホルダ１８との間には、前記固定子７が設けられている。前記中空状回転軸３の小径部３ａを支持する前記ベアリング４は前記第２のエンドカバー１７の内周面に配置されており、前記中空状回転軸３の大径部３ｂを支持する前記スラストラジアルベアリング９は前記ベアリングホルダ１８とベアリングカバー１９の内周面側に配置されている。

前記出力用ねじ軸１３は、中空状回転軸３の中空部の軸線上に挿通され、中空状回転軸３に螺着されたフランジ付ボールねじナット１５に螺合して組み付けられている。
モータ部１は、上記のような構成を有するので、通電に伴って中空状回転軸３が回転する。
出力用ねじ軸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、フランジ付ボールねじナット１５の回転に伴って直線運動する。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ボールねじ軸１３の直線運動に変換される。

次に図２（ａ）（ｂ）は本発明の他の実施の形態を示す図で、図１（ａ）（ｂ）と同一部分は同符号を付して同一部分の説明は省略して説明する。
前記中空状回転軸３の大径部３ｂの中空部内周面には雌ねじ部３ｅが加工されており、一方、前記フランジ付ボールねじナット１５の外周部には雄ねじ部１５ｄが加工されている。このフランジ付ボールねじナット１５は、中空状回転軸３の大径部３ｂ内に挿入され、雌ねじ部３ｅと雄ねじ部１５ｄで同軸状に締結されている。

この他の実施の形態によれば、図１（ａ）（ｂ）の実施の形態の作用効果が得られるとともに、ボルト２０を省略することができるので、より部品点数の削減を図ることができる。また、前記中空状回転軸３の開口端側の内周面に雌ねじ加工を施して雌ねじ部３ｅを設け、フランジ付ボールねじナット１５の外周面に雄ねじ加工を施して雄ねじ部１５ｄを設け、両者を螺合することによって固定したので、確実に動力を伝達することができる。

以上述べたように、前記各実施の形態によれば、円筒状に形成した中空状回転軸３を有するモータ部１と、前記中空状回転軸３の軸線上に挿通した出力用ねじ軸１３と、前記中空状回転軸３内に設けられたフランジ付ボールねじナット１５と、前記中空状回転軸３を前記一方の開口端側において支持するスラストラジアルベアリング９とを備え、前記モータ部１の中空状回転軸３の回転を前記フランジ付ボールねじナット１５に伝達して前記出力用ねじ軸１３を直線運動させることができる。フランジ付ボールねじナット１５のフランジ部１５ａの外周縁部１５ｂは、前記中空状回転軸３の大径部３ｂよりも径が大きく形成されており、フランジ付ボールねじナット１５のフランジ部１５ａの外周縁部１５ｂの突出端面部１５ｃによって、スラストラジアルベアリング９の内輪９ａの端面９ｂを係止してスラストラジアルベアリング９を中空状回転軸３の大径部３ｂの外周面に固定しているので、従来のようなロックナットを用いる必要がないので、部品点数の削減が図れるとともに、その分リニアアクチュエータの全長を短くすることができる。

前記の実施の形態では、モータとしては、ステッピングモータで説明したが、サーボモータ、ブラシレスＤＣモータ、誘導モータなどの回転モータであれば、全て応用できる。
また、前記の実施の形態では、出力用ねじ軸１３とフランジ付ボールねじナット１５で説明したが、すべりねじ軸、すべりねじナットなども適用できる。
さらに、前記の実施の形態で用いた中空状回転軸は、両端とも開口部でなくても良く、少なくとも一端に開口部があれば良い。中空状回転軸は、必ずしも小径部と大径部の構成でなくても良い。等、その他、本発明の技術的範囲を変更しない範囲内で適宜変更して実施い得ることは言うまでもない。

１ モータ部
３ 中空状回転軸
３ａ 小径部
３ｂ，３ｂ１，３ｂ２ 大径部
４ ベアリング
５ 回転子
７ 固定子
９ スラストラジアルベアリング（ベアリング）
９ａ 内輪
１３ ボールねじ軸
１５ フランジ付ボールねじナット（駆動用ナット部材）
１５ａ フランジ部
１６ 第１のエンドカバー
１７ 第２のエンドカバー
１８ ベアリングホルダ
１９ ベアリングカバー
２０ ボルト

Claims (5)

1. 円筒状に形成した中空状回転軸を有するモータ部と、前記中空状回転軸の軸線上に挿通した出力用ねじ軸と、前記中空状回転軸内に設けられた駆動用ナット部材と、前記中空状回転軸を前記一方の開口端側において支持するベアリングとを備え、前記ベアリングの内輪を前記駆動用ナット部材の外周側に半径方向に突出したフランジ部で係止するとともに、前記モータの中空状回転軸の回転を前記駆動用ナット部材に伝達して前記出力用ねじ軸を直線運動させることを特徴とするリニアアクチュエータ。
2. 前記駆動用ナット部材が収納される前記中空状回転軸の開口端側の内周面に雌ねじ加工を施し、前記駆動用ナット部材の外周面に雄ねじ加工を施し、両者を螺合することによって固定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. 前記駆動用ナット部材が収納される前記中空状回転軸の開口端側の内周面に前記駆動用ナット部材外面を接着、または溶接によって固定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. 前記中空状回転軸を前記一方の開口端側において支持するベアリングにスラストラジアルベアリングを用いたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のリニアアクチュエータ。
5. 前記駆動用ナット部材がボールねじナットまたはすべりねじナットであり、前記出力用ねじ軸がボールねじ軸またはすべりねじ軸であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のリニアアクチュエータ。

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