JPS61254061A - ストロ−ク型ステツプモ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はロータの回転運動を直線運動に変換するいわゆ
るストローク型ステップモータに係り。

特に高い負荷に対しても安定して動作し得るストローフ
型ステップモータに係る。

〔発明の背景〕

ステップモータは、、ディジタル制御が直接性なえるこ
と、停止する際オーバーランしないこと。

位置誤差が累積されないこと等の利点を有するために１
位置決め制御用アクチュエータとして利用゛されること
が多い。また、一般に、制御用アクチュエータによる位
置決めは１回転角度によるものよりも直線変位で制御す
る方が好都合なものも多く、ストロークタイプのステッ
プモータが、近年。

オフィスオートメイシコン機器や自動車電装品等に使用
され始めている。

この種のステップ七−夕を使って精密な空気流量制御を
行うことＫより、内燃機関のアイドリンク回転速度制御
を行うものが１例えば特開昭５７−５１９３４号公報に
より知られている。

このストローク型ステップモータでは、ロータの回転力
を直線運動に変換するなめ、ロータシャフトの軸方向荷
重を極力抑えることが重要な課題である。かかるステッ
プモータの直線運動を′するシャツ）Ｋはその外周面上
にオネジが形成され。

かつ・・クジングに設けた一対の軸受で支承されている
。このシャフト３０にはピン３１を固着し。

ハウジング３２に設けた軸受３３にはビン３１が軸方向
に摺動可能なスリット３４を設けである。

そこでシャツ）Ｋ高い負荷が加わるとネジの噛み合い部
からロータの端面に軸方向荷重が作用し。

玉軸受のインナーレーメは押圧される。こむで前記一対
の玉軸受の使用目的の主旨は前記シャフトを押し引きす
る時の四−夕に加わる軸方向荷重を受は止めるためであ
るが、他の軸受に対して上記玉軸受は耐久性に秀れてい
るとは言え、負荷側の力が直接ロータ側Ｋかかるため、
負荷の大小２回転速度、動作頻度によって玉軸受部のボ
ール部が摩耗し長時間の使用に耐えられない問題がある
。

しかも前記インナーレースの中心孔側にロータの嵌合部
が有りさらに嵌合部の中心孔にはシャフトを有するため
前記玉軸受は寸法の大きなものを使用しなければならな
い。これらによって現状ではかなりのコスト高くなって
いる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上述の従来技術に鑑み、　ａ　−タの
回転運動をネジを介して直線運動く変換する。

いわゆるストローク型のステップモータにお−て。

高い負荷に対しても安定かつ高精度の作動が得られるス
トローク型ステップモータを提供することにある。

〔発明の概要〕

上述のような本発明の目的は、供給される電流により回
転磁界を発生するステータと、外周面上に複数の交互に
反転する極に着磁されたマグネットを有しかつ上記ステ
ータ内でその回転磁界に従って回転するロータとから成
るステップモータと。

上記ロータの回転をスクリユー手段により直線運動に変
換するストローク型ステップモータにおいて、さらに、
上記ロータと一体く回転しかつ上記ロータの軸方向にの
み摺動可能に支承され九ローＩス／Ｉ）ニ一手段と、上
記四−タスクリューと螺合しかつ固定された螺合手段と
、上記ロータスクリエ一手段の軸方向の運動を外部に伝
達する手段とを備え、負荷からの力が上記ロータに直接
加わることのない構造にすることにより達成される。

〔発明の実施例〕

以下本発明の第１の実施例１第１図〜第４図により説明
する。第１図は本発明による第１の実施例を示すストロ
ーク型ステップモータ装置の縦断面図である。図におい
て、ステータ１５ａ、１５ｂ内に有るコイル１６ａ、１
６ｂの回転磁界によって１円周方向にＮ極、８極交互の
２４極に着磁されたマグネット２を有するロータ３ａは
、エンドカバーＩＫ圧入嵌合されたシャフト４の外周円
上を前・記ロータ３ａの中心孔位置に圧入された一対の
プレーン型軸受６ａ、５ｂを介して回転する。

なおマグネット２とロータ３ａは一体成型であり。

ロータ３ａのシャフト４上の軸方向位置決めは。

スラストワッシャー５ａ、５ｂを介して止め輪７を装着
してなる。さらＫｃＩ−夕３ａＫはロータスクリエー１
４が前記ロータ３ａと回転を共にしながら前記ロータス
クリエー１４が独自にロータ３ａｆ）Ｅ転軸方向前後に
摺動する様に多角形１本例では第４図に示す如く六角形
の孔３ｂが一体く成形されている。一方、前記ロータス
クリュー１４の外周には、前記ロータ３ａの六角形の孔
３ｂよりわずかに小さい相似的六角形形状を有し、その
中心孔にはメネジが形成されておりハウジンと噛み合う
オネジが形成されており、前記ロータスクリュー１４は
、前記ロータ３ａと共に回転しながら前記六角形の孔３
ｂ内を他のシャフト１２のオネジと噛み合いながら摺動
する。また前記シャフト４と他のシャフト１２の軸心の
相対する位置ｆｆ度は高い程よいが、摺動する前記六角
形の嵌合寸法を大きく設定することにより前記位置精度
の公差を大きくとることが可能となる。

つぎに前記ロータスクリュー１４の上記シャフト４と反
対側に面した端面に極めて小さい玉軸受９が、本例では
スラスト玉軸受９の一方のアウターレース８ａが圧入嵌
合されており、他方のアウターレース８ｂＫは、ハウジ
ング１１の外部よりハウジング１１に部分的に設けたガ
イド孔１７を通して成るスライダー１０の脚部１８が嵌
合されている。これらの嵌合部の構造を明らかに示すた
め、第１図の矢印Ａ方向から見比図を第３図に示す。そ
こで前記ロータスクリューが回転しながら前記他のシャ
フト１２上を摺動するが玉軸受９を挾んでいるアウター
レース１３ａ、８ｂＨそれぞれ回転自在になっており、
まなスライダー１０の脚部１８がハウジング１１に部分
的に設けたガイド孔１７により回り止めされている念め
前記スライダー１０は直線運動となる。第２図に作動時
の最大ストローク位置での縦断面図を示し１図中におけ
るｔはストロークを示す。

つぎに高い負荷を動かす場合の動作を第２図を用いなが
ら説明する。外部よりスライダー１０に図の矢印Ｃ方向
から高い負荷がかかつ九場合、玉軸受９を介してロータ
スクリュー１４と他のシャフト１２とのネジ噛み合い部
１３に荷重が加わるが前記シャフト１２とロータ３ａが
回転する前記シャフト４とは独立している恵め前記シャ
フト４には荷重は加わらない。さらに前記ネジの噛み合
い部１３はそれぞれのネジ精度誤差による噛み合い誤差
、いわゆるバックラッシュが有り、そのガタが他のシャ
フト１２の軸心に対してロータスク角′形や嵌合寸法を
大きく設定することにより前記ロータスクリュー１４の
軸心のズレを吸収出来るため、高い負荷に対して作動す
るときロータ３ａはスムーズな安定し九回転が可能とな
る。

より具体的に示すと、他のシャフト１２に形成され之オ
ネジは５ｔｔｓピッチ０．８　ｍの台形ネジとするなら
ば、ステップモータの１パルス当りのステップ角度が７
．５°となるから、１ステップ当り約０．０１７圏とな
り高分解能のストローク型ステッピングモータが実現で
きる。

第３図はハウジング１１に設けたガイド孔１７を示す。

ガイド孔１７の凹部１９は、スライダー１０の脚部１８
の補強用リブが摺動する。さらに第４図は第２図のＢ−
Ｂ’横断面図であってロータ３ａのロータスクリューエ
４とが相嵌合している六角形の形状を示す。

以上から明らかなように、本実施例では負荷の急変等に
よって生ずる高い作動力並びに偏芯力等はスライダ、ロ
ータスクリュウ及びシャフトとけ独立したシャフトとを
介している念め、直接これらの力がロータ側のシャフト
におよぼす影響は極めて小さくなる。し念がってシャフ
トの軸受な小型で安いプレーン型軸受を使用することが
可能となり、高い負荷に対しても安定した動作をするス
トローク型ステップモータが実現できる。

次に、本発明になる他の実施例を第５図及び第６図によ
り説明する。これらの図において、前記第１〜４図と同
一の参照番号を付した各構成部分は前記と同様の構造を
有している。

この他の実施例では、ロータ３ａＫは腕部２゜を有し、
該腕部２０はロータスクリュー１４に設けられた穴２１
に摺動可能に嵌合されており、ロータ３ａの回転をロー
タスクリュー１４に伝達する回転伝達部を構成している
。またロータスクリニー１４の外周面はオネジが有り、
これと・・ウジング１１の内周面に形成されているメネ
ジとが噛み合うように構成されている。さらにロータス
クリュー１４は上記シャフト４と同一延長上であって、
辷れとは別に固定された他のシャ７　）　１２に支承さ
れている。

以上の構成によってロータスクリュー１４はロータ３ａ
の回転に同期して回転すると共に、ハウジング１１の内
周面のメネジと噛み合いながら。

且つ他のシャフト１２を中心として回転しながら軸方向
に摺動することＫなる。

次に、上記実施例の動作を説明すると、外部よりスライ
ダー１０に矢印り方向から高い負荷がかかった場合、玉
軸受９を介してロータスクリュー１４とハウジング１１
とのネジ噛み合い部１３にスラスト方向の荷重が加わる
が前記シャツ）１２とロータ３ａが回転するシャフト４
とは独立しているため前記シャフト４にはスラスト方向
の荷重は加わらない。さらに前記ネジの噛み合い部１３
はそれぞれのネジ精度誤差による噛み合い誤差いわゆる
バックラッシュが有り、そのガタがシャツ）１２の細心
に対してロータスクリュー１４の軸心がズレることにな
るが、しかしロータスクリュー１４にあけられた穴２１
とロータ３ａの腕部２．０との嵌合寸法を大きく設定す
ることにより前記ロータスクリュー１４の軸心のズレを
吸収出来るため、高い負荷に対して作動するときロータ
３ａはスムーズな安定した回転が可能となる。

第６図は第５図のＥ〜Ｅ′から見比横断面図であってロ
ータ３ａとロータスクリュー１４との噛み合部１３とロ
ータスクリュー１４に設けられた穴２１の形状の例を示
すものである。

次に１本発明になるストローク型ステップモータの第三
の実施例について第７図及び第８図を用いて説明する。

この実施例においては、前記二つの実施例になるものと
は異なり、ロータ３ａを回転可能に支承するシャフト４
と、ロータスクリュー１４のメネジと噛み合うオネジを
外周に形成した他のシャツ）４ｂとが同軸心上に一体に
形成されてハウジング１１に固定されている。これによ
り、やはり前記ロータスクリュー１４ハ１ｌｔｒ記１：
１−タ３ａと共に回転しながら六角形の孔３ｂ内を前記
シャツ）４ｂのオネジと噛み合いながら軸方向に摺動す
る。

ま念、上記の実施例では、ロータスクリュー９４のロー
タ３ａと反対側に面し九端面に極めて小さいラジアル玉
軸受９０のインナーレース８１が圧入嵌合されており、
アウターレース８２には。

ス５イダー１０が圧入嵌合されている。そこで前記ロー
タスクリュー１３が回転しながら前記シャフト４のネジ
部４ｂを摺動するが玉軸受９を挾んでいるアウターレー
ス８ａ１インナーレース８ｂはそれぞれ回転自在になっ
ており外部負荷例えばバネ等の押し圧力がスライダー１
０に働くと、前記スライダー１０は、ロータスクリュー
１３と同期回転はせずに前後の直線運動となる。第２図
に作動時の最大ストローク位置での縦断面図を示す。

その他、第１図〜第４図と同一の参照番号を付した各構
成部分はやはり前記と同様の構造を示している。

上記の実施例によっても、負荷の急変等によって生ずる
高い作動力並びに偏芯力等は、ロータスクリューとシャ
フトとのネジ噛み合い部で受は止めるため直接これらの
力がロータ側のシャフトにｉぼす影響は極めて小さくな
ると同時に、本実施例によれば、ロータの回転軸とロー
タスクリューの摺動軸を同軸心上に一体に構成したシャ
フトをエンドカバーに圧入固定することによりロータス
クリューの受ける軸方向荷重がロータ側に伝わらないな
めロータの軸受にプレーン型軸受を使用することが可能
となり、高い負荷に対して安定し九作動が可能となり、
小型・安価で組込性の良好なストローク型ステップモー
タが得られる。

〔発明の効果〕

上述から明らかなように、四−夕側のシャフトには負荷
力が直接印加されないことから、高い負荷を駆動する場
合にも安定して動作する。かつ制御精度の高いストロー
ク型ステップモータを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になるストローク型ステップモータの一
実施例のｌ！！ｌｒ面図であり、第２図は第１図のスト
ローク型ステップモータの動作を説明するための図であ
り、第３図は第１図における矢印Ａか゛らの左側面図で
あり、第４図は第２図におけるＢ−Ｂ’横断面図であり
、第５図は本発明になるストローク型ステップモータの
第２の実施例の断面図であり、第６図は第５図における
Ｅ−Ｅ’断面図であり、第７図は本発明になるストロー
ク型ステップモータのさらに他の実施例の断面図であり
、そして第８図は第７図に示す実施例の動作を説明する
ための図である。 １・・・エンドカバー、２・・・マクネジ）ｔ３ａ・・
・ロータ、３ｂ・・・六角形の孔、４・・・シャツ）％
５”＃５ｂ・・・ワッシャ％　５ａ、５ｂ・・・プレー
ン型軸受。 ７・・・止め輪ｓｓａ、ｓｂ・・・アウターレース、９
・・・玉軸受、１０・・・スライダー、１１・・・／〜
ウジング。 １２・・・シャフト、１３・・・ネジの噛み合い部、１
４゜・・・ロータスクリュー１　１５ａ、１５ｂ・・・
ステータ。 １６ａ、１６ｂ・・・コイル、１７・・・ガイド孔、１
８・・・脚部、１９・・・凹部。 第１２ 隼２図 第５図 ＳｊＪ　　ｂｂ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．供給される電流により回転磁界を発生するステータ
   と、外周面上に複数の交互に反転する極に着磁されたマ
   グネツトを有しかつ上記ステータ内でその回転磁界に従
   つて回転するロータとから成るステツプモータと、上記
   ロータの回転をスクリユー手段により直線運動に変換す
   るストローク型ステツプモータにおいて、さらに上記ロ
   ータと一体に回転しかつ上記ロータの軸方向にのみ摺動
   可能に支承されたロータスクリユー手段と、上記ロータ
   スクリユーと螺合しかつ固定された螺合手段と、上記ロ
   ータスクリユー手段の軸方向の運動を外部に伝達する手
   段とを備えたことを特徴とするストローク型ステツプモ
   ータ。
2. ２．特許請求の範囲第１項において、上記回転運動外部
   伝達手段は、上記ロータスクリユーの軸方向の動きに連
   動するとともに回転不可能に支承されていることを特徴
   とするストローク型ステツプモータ。
3. ３．特許請求の範囲第１項において、上記ロータを軸手
   段により回転可能に支承し、上記ロータスクリユーの回
   転軸に形成した穴部に螺合部を形成し、かつ上記螺合手
   段をその外周上に螺合部を形成した軸手段であることを
   特徴とするストローク型ステツプモータ。
4. ４．特許請求の範囲第３項において、上記ロータ支承軸
   手段と、上記ロータスクリユー支承軸手段とは個別にモ
   ータハウジングに固定されていることを特徴とするスト
   ローク型ステツプモータ。
5. ５．特許請求の範囲第３項において、上記ロータ支承軸
   手段と、上記ロータスクリユー支承軸手段とが同軸上に
   かつ一体に構成されることを特徴とするストローク型ス
   テツプモータ。