JP4874148B2 - アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、アクチュエータに係り、特に、ネジ・ナットタイプのものにおいて、ナットにスライダを一体化させる構造を改良することにより、製造・組立作業の容易化を図り、それによって、コストの低減を図ることができるように工夫したものに関する。

アクチュエータは概略次のような構成になっている。まず、ハウジングがあり、このハウジングにはボールネジが回転可能に収容・配置されている。上記ボールネジは駆動モータによって適宜の方向に回転・駆動されるようになっている。上記ボールネジにはボールナットがその回転を規制された状態で螺合・配置されている。上記ボールナットにはスライダが固着されている。そして、上記駆動モータを適宜の方向に回転・駆動することにより、ボールネジが同方向に回転し、それによって、回転を規制されているボールナットとそこに固着されているスライダが適宜の方向に移動することになる。

ところで、上記スライダのボールナットへの固着は次のような方法により行っている。
まず、スライダ側にボールナットが嵌合する穴をあけ、そこにボールナットを挿入した後、スライダとボールナットをピンで結合・固定する方法がある。
又、別の方法として、ボールナットの端面にフランジを設け、該フランジに対してスライダを固定ねじ部材によって固定する方法がある。

尚、この種のアクチュエータの構成を開示するものとして、例えば、特許文献１がある。
特開平０８−２５１８６３号公報

上記従来の構成によると次のような問題があった。
まず、第１の従来例の場合であるが、ボールナットをスライダに嵌合・挿入させた後にボールナット及びスライダに設けられたピン穴に平行ピンを挿入することになるが、その際、ボールナット及びスライダに設けられているピン穴の位置を合わせた後に平行ピンを挿入しなければならず、この作業が非常に煩雑であった。
次に、第２の従来例の場合であるが、ボールナットの端面に設けられているフランジに固定ねじによってスライダを固定する必要がある。その際、アクチュエータ内に固定ねじをねじ込むための工具を挿入する必要があるが、その作業が面倒であり、その為、組立・調整作業が困難になってしまうという問題があった。これは、アクチュエータが小型になればなる程顕著であった。
又、これは何れのタイプの従来例についても共通していえることであるが、アクチュエータとしての性能を確保するために、アクチュエータに組み込まれる各々の部品を高精度に加工しなければならないという問題があった。例えば、ボールネジの曲りや、ボールナットのボールネジに対する同軸度、ボールナットが固定されるスライダの嵌合部分とガイドとの走り精度、真直度、等が確保できていない場合、ボールネジに対してボールナットの「コジレ」が発生してしまい、それによって、摺動抵抗の増加や異音の発生、ひいてはボールナットの短寿命化を招く恐れがあった。
特に、ガイド一体型のアクチュエータの場合、ガイドの一部となるスライダ部分にボールナットが組み込まれ嵌合される構成となるので、ガイド部分との相対的な寸法精度が非常に重要となっていた。その上、高精度に加工された部品を組み込む際にも、スライダの走りとフレーム両端で支持されたボールネジの軸心調整を正確に行う必要があり、そのためにスライダを全長に渡り移動させながら、ボールネジ及びボールナットの軸心調整を行うという煩雑な作業を行う必要があった。そして、これらの作業を精度良く行うためには熟練を要することになる。

本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、高精度な部品加工を要することなくスライダとボールナットの固着を容易に行うこことを可能とし、それによって、製造及び組立作業に要する工数を削減して、コストの低減を図ることが可能なアクチュエータを提供することにある。

上記課題を解決するべく本願発明の請求項１によるアクチュエータは、回転可能な状態で設置されたネジと、上記ネジに対してその回転を規制された状態で螺合・配置されたナットと、上記ナットに対して固定されたスライダと、を具備してなるアクチュエータにおいて、上記スライダは複数個のスライダ要素からなる複数割り構造になっていて、上記複数のスライダ要素の間に上記ナットを挟み込んで固定する構成になっており、上記スライダ要素と上記ナットとの間に各部品の寸法誤差を吸収するための弾性部材が介在されていることを特徴とすることを特徴とするものである。
又、請求項２によるアクチュエータは、請求項１記載のアクチュエータにおいて、上記スライダとナットの間には回転方向の動きを規制する回転規制部材が設置されていることを特徴とするものである。
又、請求項３によるアクチュエータは、請求項１記載のアクチュエータにおいて、上記弾性部材はばね部材によって構成されていることを特徴とするものである。
又、請求項４によるアクチュエータは、請求項１記載のアクチュエータにおいて、上記弾性部材はゴム材から構成されていることを特徴とするものである。
又、請求項５によるアクチュエータは、請求項１記載のアクチュエータにおいて、上記スライダは二つのスライダ要素からなる二つ割りの構成になっていることを特徴とするものである。
又、請求項６によるアクチュエータは、請求項１記載のアクチュエータにおいて、上記スライダは金属製であり、ダイカスト或いはメタルインジェクションによって製造されたものであることを特徴とするものである。
又、請求項７によるアクチュエータは、請求項１記載のアクチュエータにおいて、上記ネジ・ナットはボールネジ・ボールナットであることを特徴とするものである。

以上述べたように本願発明の請求項１によるアクチュエータは、回転可能な状態で設置されたネジと、上記ネジに対してその回転を規制された状態で螺合・配置されたナットと、上記ナットに対して固定されたスライダと、を具備してなるアクチュエータにおいて、上記スライダは複数個のスライダ要素からなる複数割り構造になっていて、上記複数のスライダ要素の間に弾性部材を介在させた状態で上記ナットを挟み込んで固定するような構成になっているので、まず、アクチュエータの製造・組立作業が容易になり、それによって、コストの低減を図ることができる。すなわち、ナットとスライダとの固着構造において、スライダ側を複数割り構造としてナットを挟み込むとともに、その間に弾性部材を介在させる構成にしたからである。上記弾性部材が各部品の寸法誤差を吸収することになるので、各々の部品に対する寸法精度の裕度が拡大されることになり、それによって、製造・組立作業が容易化されるものである。
又、請求項２によるアクチュエータは、請求項１記載のアクチュエータにおいて、上記スライダとナットの間には回転方向の動きを規制する回転規制部材が設置されているので、スライダとナットとの間の不用意な位置ずれを防止することができる。
又、上記弾性部材としては、例えば、ばね部材、ゴム材等の使用が考えられる。
又、上記スライダを二つのスライダ要素からなる二つ割りの構成にした場合には、簡単な構成で所望の効果を得ることができる。
又、請求項６によるアクチュエータは、請求項１記載のアクチュエータにおいて、上記スライダは金属製であり、ダイカスト或いはメタルインジェクションによって製造されたものであるので、面倒な機械加工を要することなく所望の複雑な形状の部品を容易に得ることができる。
又、上記ボール・ナットとしてはボールネジ・ボールナットであること考えられる。

以下、図１乃至図４を参照して本発明の一実施の形態を説明する。図１は本実施の形態によるアクチュエータの全体の構成を示す分解斜視図であり、図２は図１に示す構成の要部をさらに詳しく示す分解斜視図である。まず、ハウジング１があり、このハウジング１内にはボールネジ３が回転可能な状態で設置されている。上記ハウジング１にはリアケース５が取付・固定されていて、このリアケース５内には図示しない駆動モータが収容・配置されている。上記リアケース５は４本の固定ねじ部材６によって上記ハウジング１に取付・固定されている。上記ボールネジ３は上記駆動モータによって回転駆動されるように構成されている。

上記ボールネジ３には、図２に示すように、ボールナット７がその回転を規制された状態で螺合・配置されている。このボールナット７にはスライダ９が固着されている。上記ボールナット７とスライダ９との固着の構成は次のようになっている。

まず、上記スライダ９は上下の二つ割りの構成になっている。すなわち、上記スライダ９は下部スライダ要素１１と上部スライダ要素１３を備えていて、これら下部スライダ要素１１と上部スライダ要素１３とのの間に上記ボールナット７を挟み込む構成になっている。
その際、まず、下部スライダ要素１１とボールナット７との間に回転を規制する回転規制ピン１５を介在させるようにしている。この回転規制ピン１５によってボールナット７と下部スライダ要素１１を回転方向に一体化させるようにしている。又、上部スライダ要素１３と下部スライダ要素１１との間にも位置決めピン１６、１６が設置されている。

又、上記下部スライダ要素１１と上部スライダ要素１３はアルミニウム材又は同種の軽金属から製造されていて、ダイカストによって製造されている。
尚、ダイカスト以外にもメタルインジェクション等によって製造することがあり、この場合には、上記下部スライダ要素１１と上部スライダ要素１３は、鉄、ステンレス（ＳＵＳ）、チタン等によって製造されることになる。
よって、複雑な形状であっても機械加工を要することなく製造することができる。

又、上記上部スライダ要素１３とボールナット７との間には弾性部材としての板ばね１７が介在されている。このような板ばね１７を介在させることにより、スライダ９とボールナット７等各部品の加工精度誤差に基づく位置ずれ等(ボールナット７の偏心や偏角、ボールナット７のコジレ等)を吸収し、それによって、各部品の加工精度に対する裕度を拡大しようとするものである。
尚、上記上部スライダ要素１３と下部スライダ要素１１は４本の固定ねじ部材１９によって一体化されるように構成されている。

上記ハウジング１の内周両側壁部には、図３及び図４にも示すように、一対のガイドレール２１、２１が設けられている。一方、上記下部スライダ要素１１の両側部には一対のガイド部２３、２３が設けられている。下部スライダ要素１１は一対のガイド部２３、２３を介して上記一対のガイドレール２１、２１に沿って移動することになる。その際、上記下部スライダ要素１１の一対のガイド部２３、２３と一対のガイドレール２１、２１との間には複数個のボール２４が循環する構成になっている。上記下部スライダ要素１１側には上記ボール２４の循環路２６、２６が形成されている。つまり、上記複数個のボール２４は、上記ガイドレール２１とガイド部２３とにより構成される循環路と上記循環路２６をスライダ９の移動に伴って循環することになり、それによって、スライダ９の円滑な移動を提供するようにしているものである。

上記上部スライダ要素１３の上には、中間部材２５、シートスライダ２７、ステンレスシート２９、スライダーカバ３１が順次積層。配置されている。上記スライダーカバー３１の上からは２本の固定ねじ部材３３、３３がねじ込まれている。又、上記ステンレスシート２９は、ハウジング１の両端に設置された端部材３５、３７に対して、２本ずつの固定ねじ部材３９によって板材４１を介して固定されている。又、ハウジング１の左右両側にはサイドカバー４３、４３が固定ねじ部材４５によって固定されている。
尚、図２中符号５１はストッパ部材、符号５３はシール部材を示している。

上記構成を基にその作用を説明する。図示しない駆動モータを適宜の方向に回転・駆動することによりボールネジ３が同方向に回転する。このボールネジ３の回転によってボールナット7ひいてはスライダ９が左右何れかの方向に移動する。その際、一対のガイドレール２１、２１と一対のガイド部２３、２３との間、ボール循環路２６、２６を介して複数個のボール２４が循環することになり、それによって、スライダ９の円滑な動作が提供されることになる。

以上本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
まず、アクチュエータの製造・組立作業が容易になり、それによって、製造・組立作業に要するコストの低減を図ることができる。すなわち、ボールナット７とスライダ９との固着構造において、スライダ９側を二つ割り構造とし、下部スライダ要素１１と上部スライダ要素１３との間にボールナット７を挟み込むとともに、その間に板ばね１７を介在させる構成にしたからである。上記板ばね１７がスライダ９とボールナット７等各部品の加工精度誤差に基づく位置ずれ等(ボールナット７の偏心や偏角、ボールナット７のコジレ等)を吸収することになるので、それらの部品に対する寸法精度の裕度が拡大されることになり、それによって、製造・組立作業が容易化されるものである。
又、上記構成を採用することにより、下部スライダ要素１１と上部スライダ要素１３は金属を使用したダイカスト或いはメタルインジェクション等によって製造することが可能になり（寸法精度の裕度が拡大されたため）、複雑な機械加工を要することなく低コストで製造することができる。
又、スライダ９とボールナット７との間には回転規制ピン１５が設置されているので、両者間の位置ずれ、ボールナット７の回転方向への不用意な変位は確実に防止される。
又、本実施の形態の場合には、スライダ９を上下下二つ割りとして下部スライダ要素１１と上部スライダ要素１３とから構成しているので、ボールナット７の組込作業も容易である。

尚、本発明は前記一実施の形態に限定されるものではない。
例えば、前記一実施の形態では、弾性部材として板ばねを使用した例を挙げて説明したが、それ以外にも、例えば、コイルばね、ゴム材、等、様々な部材の使用が考えられる。
又、前記一実施の形態では、スライダを上下二つ割りにした構成を例に挙げて説明したが、三つ割り以上の構成も想定される。
又、前記一実施の形態の場合には、上部スライダ要素とボールナットの間に一個の板ばねを介在させた構成を例に挙げて説明したが、弾性部材の個数、介在させる位置等についてもこれを特に限定するものではない。
又、スライダとナットとの間の回転規制部材としては、ピン以外にもキー構造の採用が考えられる。

本発明は、アクチュエータに係り、特に、ボールネジ・ボールナットタイプのものにおいて、ボールナットにスライダを一体化させる構造を改良することにより、製造・組立作業の容易化を図ることができるように工夫したものに関し、例えば、各種一軸アクチュエータに好適である。

本発明の一実施の形態を示す図で、アクチュエータの全体の構成を示す分解斜視図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、カバー等を除去した状態のアクチュエータの全体の構成を示す分解斜視図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、スライダとボールナットの固着の構造を示す断面である。 本発明の一実施の形態を示す図で、スライダとボールナットの固着の構造を分解して示す断面である。

符号の説明

１ ハウジング
３ ボールネジ
７ ボールナット
９ スライダ
１１ 上部スライダ要素
１３ 下部スライダ要素
１５ 回転規制ピン
１６ 位置決めピン
１７ 板ばね(弾性部材)

Claims (7)

1. 回転可能な状態で設置されたネジと、上記ネジに対してその回転を規制された状態で螺合・配置されたナットと、上記ナットに対して固定されたスライダと、を具備してなるアクチュエータにおいて、
   上記スライダは複数個のスライダ要素からなる複数割り構造になっていて、上記複数のスライダ要素の間に上記ナットを挟み込んで固定する構成になっており、
   上記スライダ要素と上記ナットとの間に各部品の寸法誤差を吸収するための弾性部材が介在されていることを特徴とするアクチュエータ。
2. 請求項１記載のアクチュエータにおいて、
   上記スライダとナットの間には回転方向の動きを規制する回転規制部材が設置されていることを特徴とするアクチュエータ。
3. 請求項１記載のアクチュエータにおいて、
   上記弾性部材はばね部材によって構成されていることを特徴とするアクチュエータ。
4. 請求項１記載のアクチュエータにおいて、
   上記弾性部材はゴム材から構成されていることを特徴とするアクチュエータ。
5. 請求項１記載のアクチュエータにおいて、
   上記スライダは二つのスライダ要素からなる二つ割りの構成になっていることを特徴とするアクチュエータ。
6. 請求項１記載のアクチュエータにおいて、
   上記スライダは金属製であってダイカスト或いはメタルインジェクションによって製造されたものであることを特徴とするアクチュエータ。
7. 請求項１記載のアクチュエータにおいて、
   上記ネジ・ナットはボールネジ・ボールナットであることを特徴とするアクチュエータ。

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