JP5426935B2 - Linear actuator - Google Patents
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Description
本発明は、リニアアクチュエータに関する。 The present invention relates to a linear actuator.
従来、この種のリニアアクチュエータとしては、たとえば、有底筒状の外筒と、外筒内に移動自在に挿入されるロッドと、外筒の内周に設けた複数のコイルと、ロッドの外周に軸方向に並べて設けられる複数の永久磁石とを備えて構成されており、外筒に対してロッドを軸方向に駆動するものがある(特許文献1参照)。 Conventionally, as this type of linear actuator, for example, a bottomed cylindrical outer cylinder, a rod that is movably inserted into the outer cylinder, a plurality of coils provided on the inner circumference of the outer cylinder, and an outer circumference of the rod And a plurality of permanent magnets arranged side by side in the axial direction, and drives the rod in the axial direction with respect to the outer cylinder (see Patent Document 1).
そして、このリニアアクチュエータにあっては、ロッドの端部を外筒の底部に設けた孔に摺動自在に挿入し、また、ロッドの側部を外筒の開口端で摺動自在に軸支することによって、ロッドの移動を案内して円滑な伸縮を実現しようとしている。 In this linear actuator, the end of the rod is slidably inserted into the hole provided in the bottom of the outer cylinder, and the side of the rod is slidably supported by the open end of the outer cylinder. By doing so, the movement of the rod is guided to achieve a smooth expansion and contraction.
従来のリニアアクチュエータでは、上記の如く、外筒でロッドの二箇所を軸支していて、外筒のロッドを軸支する二箇所の間にコイルが装着されており、外筒の端部とロッドの端部に横方向の力が入力されて外筒に曲げモーメントが作用した際に、外筒が大きく撓むと、コイルが外筒から剥離したりコイルが断線したりする可能性がある。 In the conventional linear actuator, as described above, the rod is supported at two locations on the outer cylinder, and a coil is mounted between the two locations on which the rod of the outer cylinder is supported. When a lateral force is input to the end of the rod and a bending moment is applied to the outer cylinder, if the outer cylinder is greatly bent , the coil may be detached from the outer cylinder or the coil may be disconnected.
そこで、本発明は上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、コイルの剥離や断線が生じることのないリニアアクチュエータを提供することである。 Therefore, the present invention was devised to improve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a linear actuator that does not cause coil peeling or disconnection .
上記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段は、ロッドと、複数の永久磁石を備えて上記ロッドに保持される界磁と、上記界磁に対向するように配置されるコイル保持部材と、上記コイル保持部材に保持される複数のコイルと、内部に一端が挿入される上記ロッドを二箇所で軸支するとともに上記ロッドが挿入される開口部を有するアウターチューブとを備え、上記コイルを励磁することで上記ロッドと上記コイル保持部材を軸方向に相対変位させる推力を発生するリニアアクチュエータであって、上記コイル保持部材は、上記アウターチューブにおける上記ロッドを軸支する箇所よりも上記開口部側に連結されることを特徴とする。 To achieve the above object, problem-solving means of the present invention, the rod and, a magnetic field held in the rod includes a plurality of permanent magnets, a coil holding member disposed so as to face the field If, comprising an outer tube having a plurality of coils which are held in the coil holding member, an opening in which the rod is inserted with pivotally supported to the rod end to the inside is inserted in two locations, the coil Is a linear actuator that generates a thrust force that relatively displaces the rod and the coil holding member in the axial direction by exciting the coil, and the coil holding member is more open than the portion of the outer tube that pivotally supports the rod. It is connected to the part side .
本発明のリニアアクチュエータによれば、取付部から曲げモーメントが作用しても、取付部を備えたアウターチューブがロッドの二箇所を軸支しており、コイルを保持してアウターチューブの端部に連結されるカバーには曲げモーメントが作用することが無く、歪むことが無い。 According to the linear actuator of the present invention, even when a bending moment is applied from the mounting portion, the outer tube provided with the mounting portion pivotally supports two portions of the rod, and holds the coil at the end of the outer tube. Bending moment does not act on the connected covers, and there is no distortion.
それゆえ、曲げモーメントが作用しないのでコイル保持部材からコイルが剥離したりコイルが断線したりすることも阻止されることになる。 Therefore , since the bending moment does not act, it is possible to prevent the coil from being peeled off from the coil holding member or the coil from being disconnected.
以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。一実施の形態におけるにリニアアクチュエータ1は、図1に示すように、ロッド2と、複数の永久磁石4を備えてロッド2に保持される界磁3と、界磁3に対向するように配置されるコイル保持部材たる筒状のカバー5に保持される複数のコイル6と、内部に一端2aが挿入されるロッド2を二箇所で軸支するとともに図示しない外部機器への取付部7dを備えたアウターチューブ7とを備えて構成されており、コイル6を励磁することによってロッド2とアウターチューブ7に連結されるカバー5とを軸方向に相対変位させる推力を発生することができるようになっている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In one embodiment, as shown in FIG. 1, the
以下、リニアアクチュエータ1の各部について詳しく説明する。ロッド2は、この実施の形態の場合、インナーロッド8と、インナーロッド8のとの間に環状隙間を形成するパイプ9とを備えて構成されている。
Hereinafter, each part of the
インナーロッド8は、両端に設けた大径部8a,8bと、一方の大径部8aに連なる大径部8aよりも大径のベアリング保持部8cと、他方の大径部8bに連なるとともに取付孔を備えた取付部8dとを備えており、パイプ9が上記大径部8a,8bの外周に装着されてインナーロッド8の大径部8a,8b間に環状隙間を形成し、当該環状隙間内には軸方向に並べて配置される複数の環状の永久磁石4が収容されている。
The
そして、ロッド2の一端2aである上記ベアリング保持部8cの外周には、アウターチューブ7の内周に摺接する環状のロッド側ベアリング10が装着されている。
An annular rod-side bearing 10 that is in sliding contact with the inner periphery of the
また、永久磁石4は、上記環状隙間内に収容されることでロッド2に保持されており、この場合、軸方向にN極とS極が現れるように着磁されており、隣り合う永久磁石4は同極同士を対向させてロッド2に軸方向に並べて保持されている。したがって、ロッド2の外周にこれらの永久磁石4によって、コイル6へ作用させる磁界が発生されており、これらの永久磁石4でリニアアクチュエータ1における界磁3を構成している。
Further, the
なお、ロッド2は、強磁性体材料で形成されるとロッド2内に磁束が集中して永久磁石4の外周周りにおける磁束に影響を与えるので、非磁性体材料によって形成されるとよい。また、図示するところでは、永久磁石4は、ロッド2に六個設けられているが、リニアアクチュエータ1の駆動ができる限りにおいて、設置数は複数であればよく、これに限られない。
In addition, since the magnetic flux concentrates in the
さらに、この実施の形態にあっては、ロッド2は、インナーロッド8とパイプ9とで構成されているが、これを単なる円柱として外周に永久磁石4を装着するようにしてもよい。また、永久磁石4は、内周と外周で極が異なるように着磁されていてもよく、いずれにしても、ロッド2の軸方向に沿ってS極とN極が交互に現れるようになっていればよい。さらに、インナーロッド8の大径部8a,8b間を分断して、パイプ9で大径部8a,8bを接続して、ロッド2を中空構造とし、パイプ9内に永久磁石を積層するなどして収容する構成を採用してもよい。
Furthermore, in this embodiment, the
そして、上記のように永久磁石4を保持したロッド2は、その一端2aが有底筒状のアウターチューブ7内に移動自在に挿入されており、一端2aとなるベアリング保持部8cの外周に装着されたロッド側ベアリング10をアウターチューブ7の内周に摺接させている。なお、ロッド側ベアリング10は、たとえば、合成樹脂製とされており、アウターチューブ7の内周を摺動する際に、両端の外周縁でアウターチューブ7の内周をかじることがないようになっている。したがって、ロッド側ベアリング10とアウターチューブ7の摺動の際にスティックスリップを生じにくくなっている。
Then, the
アウターチューブ7は、底部7aと筒部7bとを備えて上述の如く有底筒状とされ、ロッド2が挿通される筒部7bの開口部となる図1中右端には、内方へ突出する環状のフランジ7cが設けられるとともに、底部7aには、アウターチューブ7を図示しない外部機器へ取付可能な取付部7dが設けられている。なお、ロッド2における取付部8dとアウターチューブ7における取付部7dは、ともに、孔を備えたクレビスとされているが、リニアアクチュエータ1を取付ける外部機器に応じて適合する取付金具とされればよい。また、取付部8dおよび取付部7dは、ロッド2およびアウターチューブ7の軸線上に設けられなくともよい。
The
また、フランジ7cの内周には、ロッド2の外周であるパイプ9に摺接するアウター側ベアリング11が装着されている。このアウター側ベアリング11も、たとえば、ロッド側ベアリング10と同様に合成樹脂製とされており、ロッド2の外周を摺動する際に、両端の外周縁でロッド2の外周をかじることがないようになっており、スティックスリップを生じにくくなっている。
Further, an
したがって、ロッド2とアウターチューブ7は、円滑な軸方向の相対移動を呈することができるようになっている。また、ロッド2の一端2aに設けた大径なスライドベアリング保持部8cは、アウターチューブ7のフランジ7cと衝合可能とされており、ロッド2のアウターチューブ7からの抜けが阻止される。
Therefore, the
そして、このアウターチューブ7におけるロッド2を軸支する箇所よりも上記開口部側にはコイル保持部材としてのカバー5が連結されている。より詳細には、アウターチューブ7の図1中右端であるロッド側端に、カバー5が軸方向に連結されている。カバー5は、筒状であって、内周にコイル6が巻回されるコア12を保持しており、当該コア12を介してコイル6を保持している。
And the
カバー5は、図1中左端となるアウターチューブ側の端部がアウターチューブ7に連結されており、図1中右端となる反アウターチューブ側端部には、内周側へ突出するフランジ5aが設けられ、当該フランジ5aの内周にはロッド2の外周に摺接する環状のダストシール13が設けられている。このようにカバー5を筒状としてダストシール13を設けることによって、カバー5とアウターチューブ7の内部が当該ダストシール13によってシールされ、当該内部へのダストの浸入が防止されるというメリットがあるが、このメリットを享受できなくなるがカバー5は筒状とされずともよい。
The
コア12は、コイル6を収容する複数のスロット12aと、両端およびスロット12a,12a間に設けた複数の極歯12bとを備えて構成されている。
The
このように構成されたコア12は、この場合、筒状とされて内周をロッド2の界磁3に対向させており、コイル6を励磁して極歯12bを磁化することで、ロッド2の界磁3の永久磁石4と吸引、反発させることでロッド2とコア12を保持するカバー5に軸方向に相対変位させる推力を発生させるようになっている。なお、コア12は、必ずしも筒状とされずともよく、ロッド2に保持される界磁3もロッド2の外周の全周に亘って磁界を形成せずにコア12に対向する方向へ磁界を発生するようにしてもよいが、永久磁石4を円筒あるいは円盤状としてロッド2の外周に磁界を発生させるとともにコア12を円筒状に形成してロッド2の外周を囲むようにしておくことで、コア12に対してロッド2が円周方向に回転しても推力が変化しないという利点がある。
In this case, the
また、本実施の形態では、コイル保持部材をカバー5として、このカバー5にコア12を介してコイル6を装着するようにしているが、コイル保持部材をコアとして、カバーを廃止したり、カバー5にコイル6を直接装着して、コア12を廃止することも可能である。
In the present embodiment, the coil holding member is used as the
つづいて、コイル6は、ロッド2の外周を取り巻くようにスロット12a内に装着されており、図示するところでは、コア12にU相、V相、W相を二つずつの合計6個設けられて、U相、V相、W相の順に配置されている。そして、たとえば、コア12のロッド2に対する電気角に基づいて通電位相切換を行うとともに、PWM制御により、各コイル6の電流量を制御してリニアアクチュエータ1の推力と推力の発生方向を制御することができるようになっている。なお、リニアアクチュエータ1の制御にあたっては、コア12に対する永久磁石4の相対位置を把握できればよいので、磁気センサその他の上記相対位置を把握することができる手段を設けておけばよい。また、コイル6の数は、このリニアアクチュエータ1によって発生する推力や通電方式に適した数に設定されればよい。
Subsequently, the
さて、リニアアクチュエータ1は以上のように構成され、コイル6へ通電することによって、ロッド2とカバー5を相対変位させる推力を発生し、ロッド2とカバー5に連結されるアウターチューブ7と相対変位させて、伸縮することができる。
Now, the
また、ロッド2とアウターチューブ7とを軸方向に相対変位させる外力が作用する場合、コイル6への通電、あるいは、コイル6に発生する誘導起電力によって、上記相対変位を抑制する推力を発生させてリニアアクチュエータ1に上記外力による機器の振動や運動をダンピングさせることもできる。
Further, when an external force that relatively displaces the
そして、このリニアアクチュエータ1にあっては、取付部8d,7dから曲げモーメントが作用しても、取付部7dを備えたアウターチューブ7がロッド2の二箇所を軸支しており、コイル6を保持してアウターチューブ7の端部に連結されるカバー5には曲げモーメントが作用することが無く、歪むことが無い。
And in this
また、曲げモーメントが作用しないのでコイル保持部材たるカバー5からコイル6が剥離したりコイル6が断線したりすることも阻止されることになる。
Further, since the bending moment does not act, it is possible to prevent the
以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。 This is the end of the description of the embodiment of the present invention, but the scope of the present invention is of course not limited to the details shown or described.
本発明は、リニアアクチュエータに利用可能である。 The present invention can be used for a linear actuator.
1 リニアアクチュエータ
2 ロッド
2a ロッドの一端
3 界磁
4 永久磁石
5 コイル保持部材たるカバー
5a フランジ
6 コイル
7 アウターチューブ
7a アウターチューブにおける底部
7b アウターチューブにおける筒部
7c アウターチューブにおけるフランジ
7d アウターチューブにおける取付部
8 インナーロッド
8a,8b インナーロッドにおける大径部
8c インナーロッドにおけるベアリング保持部
8d インナーロッドにおける取付部
9 パイプ
10 ロッド側ベアリング
11 アウター側ベアリング
12 コア
12a コアにおけるスロット
12b コアにおける極歯
13 ダストシール
DESCRIPTION OF
Claims (3)
複数の永久磁石を備えて上記ロッドに保持される界磁と、
上記界磁に対向するように配置されるコイル保持部材と、
上記コイル保持部材に保持される複数のコイルと、
内部に一端が挿入される上記ロッドを二箇所で軸支するとともに上記ロッドが挿入される開口部を有するアウターチューブとを備え、
上記コイルを励磁することで上記ロッドと上記コイル保持部材を軸方向に相対変位させる推力を発生するリニアアクチュエータであって、
上記コイル保持部材は、上記アウターチューブにおける上記ロッドを軸支する箇所よりも上記開口部側に連結されることを特徴とするリニアアクチュエータ。 The rod,
A magnetic field held in the rod includes a plurality of permanent magnets,
A coil holding member disposed so as to face the field,
A plurality of coils held by the coil holding member ;
Comprising an outer tube having an opening in which the rod is inserted with pivotally supported at two places of the rod having one end internally is inserted,
A linear actuator that generates a thrust force that relatively displaces the rod and the coil holding member in the axial direction by exciting the coil,
The linear actuator , wherein the coil holding member is connected to the opening side of a portion of the outer tube that pivotally supports the rod .
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