JP3640264B2 - Electric cylinder - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、モータの回転(回動)運動をロッドの直線運動に変換し、ロッドがハウジング内外へ退入・進出する機能を有する電動シリンダに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電動シリンダは、内蔵されたモータの回転に伴って、ハウジング内のロッドがねじ送り機構によって退入・進出する機能を有するものであり、従来の電動シリンダとしては、例えば、図4に示すような断面を有するものが知られている。
この電動シリンダ21は、ハウジング22と、ハウジング22に付設されたモータ23と、モータ23の軸24に連結された心軸25と、ハウジング22内に挿通自在に装着されたロッド26等によって構成されている。ハウジング22に装着されたロッド26は、金属製のナット部材27とナット部材27の先端側に固着された金属パイプ28からなり、そのナット部材27の内周には、心軸25の外周に設けられた螺旋29と螺合する螺旋30が設けられている。そして、ロッド26は、ナット部材27が心軸25に螺合するようにねじ込まれた状態で、ハウジング22内に、挿通自在に装着されている。
この電動シリンダ21を使用する場合には、ロッド26が回転しないように支持された状態で、モータ23に電源を投入する。そして、モータ23が回転すると、連結された心軸25が回転し、その心軸25の回転に伴って、ナット部材27がX−Y方向に移動し、ナット部材27と金属パイプ28からなるロッド26が、ハウジング22から進出したり、ハウジング22内へ退入したりする。
また、この電動シリンダ21においては、ロッド26のナット部材27から一体的に突出した2つのフランジ31,31間に、リング状磁石32が周設されているとともに、ハウジング22の外周に、磁気センサ(図示せず)が設けられており、ロッド26の進出・退入に伴って変位するリング状磁石32の磁気を、磁気センサが検知し、その検知した結果に基づく制御信号をモータ23にフィードバックすることによって、ロッド26の進出量・退入量を制御できるようになっている。なお、このリング状磁石、及び磁気センサからなるロッドの進出量・退入量制御機構は、必要に応じてオプションで電動シリンダに搭載されるものであるが、電動シリンダの製造の際には、かかる機構が搭載されることを想定して、通常、ロッドのナット部材にフランジ部を一体的に突設する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電動シリンダは、特にロッド部分を形成する際、2つの平行なフランジをナット部材外周に一体的に突設するための方法として、フランジの外径と同一の外径を有する金属製の中空円柱を削り出してフランジを現出させるという方法を採用せざるを得ず、このため、製造に大変な労力、時間、及びコストがかかるという課題を有している。
また、従来の電動シリンダは、ナット部材が金属によって形成されておりロッドの重量が大きいので、ロッドの心軸に対する摺動特性が不十分であり、ロッドのハウジング内外への退入・進出がスムーズではなかった。
さらに、従来の電動シリンダは、長期間に亘って使用されると、ナット部材とパイプ部材との結合が外れて、ロッドが故障し易いという課題をも有していた。
【0004】
本発明の目的は、上記の課題を解消し、製造が容易であるとともに、長期間に使用しても故障することがない上、ロッドの心軸に対する摺動特性が良好で、ロッドのハウジング内外への退入・進出がスムーズな電動シリンダを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
かかる本発明の電動シリンダは、モータにより回動する軸にロッドを螺装した電動シリンダであって、前記ロッドは、外周に絞り加工によって2条のフランジが形成された金属製パイプと、前記金属製パイプ内にその全体が挿入された状態で固定されたナット部材とを備えることを特徴とするものである。
また、その電動シリンダの内、ナット部材が樹脂によって形成されていることを特徴とするものである。
【0006】
【作用】
本発明の電動シリンダは、装着されたロッドが、従来の如きフランジが削り出された金属製のナット部材に金属パイプが接合された構造ではなく、フランジが一体的に突設された金属パイプ内にナット部材をその全体が挿入された状態で固定した構造であるため、製造がきわめて容易である。また、ロッドが上記の如き構造であるので、長期間に亘って使用されても、金属パイプとナット部材との分解に起因して故障する心配がない。
また、ナット部材を樹脂によって形成した場合には、ロッドの重量を大幅に削減できるので、ロッドの心軸に対する摺動性が飛躍的に向上する。
【0007】
【実施例】
以下、本発明の実施の一例を図面に基づいて詳細に説明する。
[実施例1]
外径が約24mmのステンレス製のパイプに、200℃〜400℃の雰囲気下で絞り加工を施すことによって、約10mmの間隔を有する2つのフランジを突設した。そして、そのフランジと隣接するパイプ端縁を内側に丸め加工することによって、パイプ軸と略直角な底面を一体的に連接し、さらに、その底面の中央に約10mmの挿通孔を穿設した。そして、そのパイプの内部に、底面の反対側の先端から、摩耗性の良好なエンジニアリングプラスチックによって形成された中空円筒状のナット部材と、筒状部材とを順に挿入した後、さらに、外周に凹溝が設けられた円柱状のジョイント部材を挿入した。しかる後、その凹溝と隣接したパイプの先端部分をかしめることによって、ナット部材、筒状部材、ジョイント部材の挿入物がパイプから脱着しないようにした。そして、ジョイント部材の先端側の底面の中央からパイプ軸に沿ってネジ孔を刻設することによって、外周の直径が約24mmで長さが約120mmの電動シリンダ用のロッドを製造した。
なお、上記の製造工程においては、高温下の絞り加工を採用したことによって、フランジ形成の手間が大幅に低減されたので、従来の製造方法に比べて、短時間できわめて容易に、かつ安価にロッドを製造することができた。
【0008】
得られたロッドの断面を図1に示す。略円柱状のロッド1のパイプ2には、底面3が一体的に設けられており、その底面3の少し先端側には、2つのフランジ4,4が略平行に設けられている。また、底面3の中央には挿通孔5が設けられている。一方、パイプ2の内部には、底面3側から順に、ナット部材6、筒状部材7、ジョイント部材8が挿入されている。各部材の外径はいずれもパイプ2内周と略同一であり、ナット部材6の内周には螺旋9が設けられている。なお、ジョイント部材8の凹溝10と隣接したパイプ2の先端部分がかしめられており(かしめ部11)、ジョイント部材8がパイプ2から抜けないように強固に固着されているので、ナット部材6と筒状部材7は、パイプ2の底面3とジョイント部材8の間に挾持されて動かないようになっている。
また、ナット部材6は、図示しないピンによってパイプ2内壁に強固に固定されており、パイプ2内でナット部材6が回転できないようになっている。
【0009】
図2は、上記のロッド1が装着された電動シリンダ12の断面を示したものであり、13はハウジング、14はモータ、15はモータの軸、16は軸15に連結された心軸である。心軸16の直径は約10mmであり、外周には、ナット部材6の螺旋9と螺合可能な螺旋17が刻設されている。なお、螺旋17は、滑りねじタイプの螺旋であり、心軸16外周の長さに対するリードは約6mmで、リード角が非常に大きくなっている。そして、ロッド1は、底面3の挿通孔5から心軸16が挿通され、ナット部材6と心軸16とが螺合された状態でハウジング13内に装着されている。一方、ロッド1に突設された2つのフランジ4,4間には、リング状磁石18が周設されており、そのリング状磁石18と隣接したハウジング13の外側には磁気センサ(図示せず)が設けられている。
【0010】
このように構成された電動シリンダを使用する場合には、ロッド1が回転しないように支持された状態で、モータ14に電源を投入する。そして、モータ14が正転・あるいは逆転すると、心軸16が回転し、心軸16と螺合したナット部材6を内部に固定したロッド1が、ハウジング13から進出、あるいはハウジング13内へ退入する(図2においてX−Y方向に往復動する)。また、電動シリンダ12の作動中においては、ロッド1の進出・退入に伴って変位するリング状磁石18の磁気を、磁気センサが検知し、図示しないコントローラが、その検知した結果に基づく制御信号をモータ14にフィードバックすることによって、ロッド1の進出量・退入量を制御できるようになっている。
なお、この電動シリンダ12は、ロッド1がパイプ2内にナット部材6を固定した構造を有しており、従来のロッドのようにナット部材とパイプとの連結が外れたりしないので、長期間に亘って有効に作動する。さらに、電動シリンダ12は、心軸16外周の螺旋17が滑りねじタイプの螺旋であり、ロッド1のナット部材との回転摩擦がきわめて小さいので、使用中にロッド1が自己ロックしたりしない。その上、モータ14の回転力が小さい場合でもロッド1がスムーズにハウジング13内外へ退入・進出するので、モータ14への投入電力をむやみに増加する必要がなく、省エネルギーにも貢献できる。その上、ロッド1のナット部材6が合成樹脂によって形成されているので、軽量で携帯性に優れているし、ロッド1の心軸16に対する摺動性が一層向上されている。しかも、合成樹脂からなるナット部材6が衝撃を吸収するので、非常に壊れにくい。
【0011】
[実施例2]
図3は、実施例1と別の態様の電動シリンダの断面を示したものであり、この実施例においては、モータの軸の延長線上に心軸16が連結されておらず、モータの軸と心軸16が略平行に設けられており、両軸がギア19を介して同調回転できるようになっている。モータをこのように心軸16と並列に配置した場合には、電動シリンダ12の全長を小さくできるというメリットがある。実施例2の電動シリンダの機能・効果等は、実施例1の電動シリンダと同様であるので説明を省略する。
【0012】
なお、上記各実施例においては、パイプ内に、ナット部材、筒状部材、ジョイント部材が挿入された構造を有するロッドを示したが、ロッドの構造は、この構造に何ら限定されるものではなく、フランジが一体的に突設されたパイプ内にナット部材が固定された構造であれば、いかなる構造であっても構わない。また、ハウジングの形状も、角柱状、楕円状等、いかなる形状に構成しても良い。さらに、ハウジングの外周に設置される磁気センサとしては、通常のあらゆる方式・形状のものを用いることができる。一方、パイプ内へのナット部材の固定方法としては、ピン等による固定方法以外に、両者を接着する方法、あるいは、予め凹部を設けたナット部材をパイプ内へ挿入した後に、パイプの凹部外側に相当する部分を押し込んでかしめるという固定方法、さらに、それらを併用する方法等を採用することもできる。
【0013】
また、パイプの材料は、ステンレスに限られず、鉄等の他の金属材料でも良いし、ナット部材の材料も、エンジニアリングプラスチックに限られず、砲金等の他の材料でも良い。さらに、パイプにフランジ部を形成すべく絞り加工を施す場合の雰囲気温度も、実施例の温度に何ら限定されるものではなく、必要に応じて適宜変更できる。
【0014】
さらに、上記各実施例においては、リング状磁石、及び磁気センサからなるロッドの進出量・退入量制御機構が搭載され電動シリンダを示したが、本発明の電動シリンダは、かかる制御機構の搭載を不可欠とするものではないことを付記しておく。
【0015】
【発明の効果】
上記の如く、本発明の電動シリンダは、特にロッド部分を、短時間で非常に容易に、かつ安価に製造することができる。また、長期間に亘って故障なく有効に作動させることができ、信頼性に優れている。
また、ロッドのナット部材が合成樹脂によって形成されており、ロッドの心軸に対する摺動性がきわめて良好で、ロッドのハウジング内外への退入・進出がスムーズであるので、省エネルギーにも貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の電動シリンダのロッド部分の断面を示す説明図である。
【図2】実施例1の電動シリンダの断面を示す説明図である。
【図3】実施例2の電動シリンダの一部を断面で示す説明図である。
【図4】従来の電動シリンダの断面を示す説明図である。
【図5】従来の電動シリンダのロッド部分の断面を示す説明図である。
【符号の説明】
1・・ロッド、2・・パイプ、3・・底面、4・・フランジ、5・・挿通孔、6・・ナット部材、7・・筒状部材、8・・ジョイント部材、9・・螺旋、10・・凹溝、11・・かしめ部、12・・電動シリンダ、13・・ハウジング、14・・モータ、15・・軸、16・・心軸、17・・螺旋、18・・リング状磁石、19・・ギア、21・・電動シリンダ、22・・ハウジング、23・・モータ、24・・軸、25・・心軸、26・・ロッド、27・・ナット部材、28・・金属パイプ、29・・螺旋、30・・螺旋、31・・フランジ、32・・リング状磁石、33・・ネジ孔。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an electric cylinder having a function of converting a rotational (turning) motion of a motor into a linear motion of a rod and allowing the rod to move in and out of the housing.
[0002]
[Prior art]
The electric cylinder has a function in which the rod in the housing moves in and out by a screw feed mechanism as the built-in motor rotates. As a conventional electric cylinder, for example, as shown in FIG. Those having a cross section are known.
The
When the
Further, in the
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional electric cylinder is made of a metal having an outer diameter equal to the outer diameter of the flange as a method for integrally projecting two parallel flanges on the outer periphery of the nut member, particularly when forming the rod portion. Therefore, it is unavoidable to employ a method in which the hollow cylinder is cut out to reveal the flange, and therefore, there is a problem that it takes much labor, time, and cost to manufacture.
In addition, since the nut member is made of metal and the weight of the rod is large, the conventional electric cylinder has insufficient sliding characteristics with respect to the center axis of the rod, and the rod can be smoothly moved in and out of the housing. It wasn't.
Furthermore, when the conventional electric cylinder is used for a long period of time, the nut member and the pipe member are disconnected from each other, and the rod is liable to break down.
[0004]
The object of the present invention is to eliminate the above-mentioned problems, to be easy to manufacture, to be free from failure even when used for a long period of time, and to have good sliding characteristics with respect to the center axis of the rod. The purpose is to provide an electric cylinder that can be smoothly moved in and out.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The electric cylinder according to the present invention is an electric cylinder in which a rod is screwed on a shaft that is rotated by a motor, and the rod includes a metal pipe having an outer periphery formed with two flanges by drawing, and the metal And a nut member fixed in a state where the entire pipe is inserted into the pipe .
Moreover, the nut member is formed of resin among the electric cylinders.
[0006]
[Action]
The electric cylinder of the present invention is not a structure in which a metal pipe is joined to a metal nut member with a flange cut out as in the prior art, but a mounted rod is not a structure in which a flange is integrally projected. Since the nut member is fixed in a state where the nut member is entirely inserted , manufacture is extremely easy. In addition, since the rod has the structure as described above, there is no fear of failure due to the decomposition of the metal pipe and the nut member even if the rod is used for a long period of time.
Further, when the nut member is made of resin, the weight of the rod can be greatly reduced, so that the slidability with respect to the center axis of the rod is dramatically improved.
[0007]
【Example】
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[Example 1]
A stainless steel pipe having an outer diameter of about 24 mm was drawn in an atmosphere of 200 ° C. to 400 ° C. to project two flanges having an interval of about 10 mm. The pipe edge adjacent to the flange was rounded inward to integrally connect the bottom surface substantially perpendicular to the pipe shaft, and an insertion hole of about 10 mm was formed in the center of the bottom surface. Then, after inserting a hollow cylindrical nut member formed of engineering plastic with good wearability and a cylindrical member into the inside of the pipe in order from the tip opposite to the bottom surface, the concave portion is further recessed on the outer periphery. A cylindrical joint member provided with a groove was inserted. Thereafter, the end portion of the pipe adjacent to the concave groove was caulked so that the inserts of the nut member, the cylindrical member, and the joint member were not detached from the pipe. Then, a screw hole was cut along the pipe axis from the center of the bottom surface on the tip side of the joint member, thereby manufacturing an electric cylinder rod having an outer diameter of about 24 mm and a length of about 120 mm.
In the above manufacturing process, since the drawing work under high temperature is adopted, the labor for forming the flange is greatly reduced, so it is extremely easy and inexpensive in a short time compared to the conventional manufacturing method. The rod could be manufactured.
[0008]
The cross section of the obtained rod is shown in FIG. A
The
[0009]
FIG. 2 shows a cross section of the
[0010]
When the electric cylinder configured as described above is used, power is supplied to the
The
[0011]
[Example 2]
FIG. 3 shows a cross section of an electric cylinder according to a mode different from that of the first embodiment. In this embodiment, the
[0012]
In each of the above embodiments, a rod having a structure in which a nut member, a cylindrical member, and a joint member are inserted in the pipe is shown. However, the structure of the rod is not limited to this structure. Any structure may be used as long as the nut member is fixed in the pipe in which the flange is integrally projected. The shape of the housing may be any shape such as a prismatic shape or an elliptical shape. Furthermore, as a magnetic sensor installed on the outer periphery of the housing, any ordinary system / shape can be used. On the other hand, as a fixing method of the nut member in the pipe, in addition to the fixing method using a pin or the like, either a method of bonding them together, or after inserting a nut member provided with a recess in advance into the pipe, A fixing method in which the corresponding portion is pushed in and caulked, and a method in which they are used together can also be employed.
[0013]
The material of the pipe is not limited to stainless steel, and may be other metal materials such as iron, and the material of the nut member is not limited to engineering plastic, and may be other materials such as gun metal. Furthermore, the atmospheric temperature in the case of drawing to form a flange portion on the pipe is not limited to the temperature in the embodiment, and can be changed as appropriate.
[0014]
Furthermore, in each of the above-described embodiments, an electric cylinder is shown in which an advancing / retreating amount control mechanism for a rod composed of a ring-shaped magnet and a magnetic sensor is mounted. It is noted that is not essential.
[0015]
【The invention's effect】
As described above, in the electric cylinder of the present invention, the rod portion in particular can be manufactured very easily and inexpensively in a short time. Further, it can be operated effectively without a failure over a long period of time, and is excellent in reliability.
In addition, the nut member of the rod is made of synthetic resin, and the slidability of the rod with respect to the mandrel is extremely good, and the rod can be smoothly moved in and out of the housing, contributing to energy saving. Can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view showing a cross section of a rod portion of an electric cylinder according to a first embodiment.
FIG. 2 is an explanatory view showing a cross section of the electric cylinder of the first embodiment.
FIG. 3 is an explanatory view showing a part of the electric cylinder of the second embodiment in section.
FIG. 4 is an explanatory view showing a cross section of a conventional electric cylinder.
FIG. 5 is an explanatory view showing a cross section of a rod portion of a conventional electric cylinder.
[Explanation of symbols]
1 ..
Claims (2)
前記ロッドは、外周に絞り加工によって2条のフランジが形成された金属製パイプと、前記金属製パイプ内にその全体が挿入された状態で固定されたナット部材とを備えることを特徴とする電動シリンダ。 An electric cylinder in which a rod is screwed on a shaft that is rotated by a motor,
The rod includes: a metal pipe having two flanges formed by drawing on an outer periphery; and a nut member fixed in a state where the whole is inserted into the metal pipe. Cylinder.
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