專利名稱：直動致動器的制作方法
技術領域：
本發明涉及將旋轉運動變換成直線運動的直動致動器。
背景技術：
在日本特開2009-118732號公報的圖1中公開有以往的直動致動器，該直動致動 器具備通過電動機的旋轉運動而旋轉的中空狀的旋轉軸303、在旋轉軸303的長度方向的 一端303A固定的滾珠絲杠螺母315、與該滾珠絲杠螺母315螺合的滾珠絲杠317，滾珠絲杠 螺母315在旋轉軸303的旋轉運動作用下進行旋轉，伴隨于此，滾珠絲杠317沿旋轉軸303 的軸線方向進行直線運動。在該直動致動器中，旋轉軸303的軸線方向的另一端303B封閉， 在該旋轉軸303的另一端303B設置有電磁制動裝置345的盤347(參照圖9。其中，在圖9 中為了容易圖示，省略剖面線)。專利文獻1 日本特開2009-118732號公報在以往的直動致動器中，具有電磁制動裝置345的盤347安裝在旋轉軸303的封 閉的另一端303B上的結構，因此滾珠絲杠317不能夠貫通電磁制動裝置345的內部而移 動。即，滾珠絲杠317只能移動到設置有電磁制動裝置345的旋轉軸303的另一端303B。 因此，在以往的直動致動器中，作為輸出軸的滾珠絲杠317的移動距離受限制(參照圖9)。
發明內容
本發明的目的在于提供一種能夠使作為輸出軸的滾珠絲杠的移動距離變長的直 動致動器。本發明的另一目的在于提供一種即使輸出軸的移動距離變長也能夠阻止油分等 雜質侵入電磁制動裝置內部的直動致動器。本發明的直動致動器具備電動機部、滾珠絲杠部、殼體結構體、電磁制動裝置及制 動器罩。電動機部形成為具有兩端開口的筒狀的旋轉軸、固定于旋轉軸的轉子和配置在轉 子外側的定子的結構。電動機部可以使用步進電動機或伺服電動機等公知的電動機。滾珠絲杠機構由滾珠絲杠螺母和滾珠絲杠構成。滾珠絲杠螺母固定于旋轉軸的一 端。滾珠絲杠以一部分在旋轉軸內延伸的方式與滾珠絲杠螺母螺合。殼體結構體具備第一端部支承座和第二端部支承座，所述第一端部支承座位于旋 轉軸的軸線方向的一側且允許滾珠絲杠沿軸線方向移動，所述第二端部支承座位于軸線方 向的另一側且允許旋轉軸的另一端能夠旋轉，并且該殼體結構體構成電動機部及滾珠絲杠 機構用的殼體。電磁制動裝置具備旋轉制動盤、固定制動盤、電磁線圈，且固定部件固定于第二端 部支承座。旋轉制動盤與旋轉軸的另一端相鄰且固定于旋轉軸。固定制動盤與旋轉制動盤 接觸，從而通過摩擦力使旋轉軸的旋轉停止。電磁線圈在通電時產生使旋轉制動盤與固定 制動盤接觸或分離的電磁力。此外，固定制動盤及電磁線圈構成固定部件的一部分。制動器罩以覆蓋電磁制動裝置的方式固定于第二端部支承座。并且，在本發明中，電磁制動裝置具有供旋轉軸的另一端貫通的中空結構。由于電磁制動裝置的內部形成這樣 的中空結構，因此滾珠絲杠能夠移動到電磁制動裝置的內部。因此，在本發明的直動致動器 中，能夠使輸出軸的移動距離變長。此外，形成旋轉軸能夠在電磁制動裝置的內部移動的結構時，可能在滾珠絲杠移 動的旋轉軸的內部產生的油分或塵埃等雜質從旋轉軸的另一端侵入電磁制動裝置內而使 電磁制動裝置的制動力降低。因此，在貫通電磁制動裝置的旋轉軸的另一端設置沿旋轉軸 的徑向延伸的環狀的凸緣部。并且，在制動器罩的內壁部將筒部與制動器罩的內壁部設置 為一體，其中該筒部收容凸緣部且在該筒部與凸緣部的外周面之間形成迷宮結構的第一間 隙。如此，當在制動器罩的內壁部與旋轉軸的另一端的凸緣部之間構成迷宮結構時，能夠防 止在旋轉軸的內部產生的油分或灰塵等侵入電磁制動裝置內。迷宮結構的設置方法是任意的。例如，可以在制動器罩的內壁部將突出部與制動 器罩的內壁部設置為一體，其中該突出部進入旋轉軸的另一端沿軸線方向開口的開口部 內，且在該突出部與旋轉軸的內壁面之間形成迷宮結構的第二間隙。當在制動器罩的內壁 部設置這樣的突出部時，通過多個迷宮結構能夠可靠地防止在旋轉軸的內部產生的油分等 從旋轉軸的另一端侵入電磁制動裝置內。另外，在本發明的直動致動器中，可以在制動器罩形成供旋轉軸的另一端貫通的 貫通孔，將滾珠絲杠的長度形成為從開口部延伸出的長度，該開口部在貫通制動器罩的旋 轉軸的另一端沿軸線方向開口。如此，當形成旋轉軸貫通制動器罩，且滾珠絲杠從旋轉軸的 另一端的開口部向外部延伸出的結構時，滾珠絲杠能夠貫通制動器罩，并且能夠移動到貫 通制動器罩的旋轉軸的另一端的外部。即，能夠使滾珠絲杠的移動距離比旋轉軸的長度長。
圖1是本發明的直動致動器的第一實施方式的剖視圖。圖2是將圖1的第一實施方式的一部分(設置有電磁制動裝置和制動器罩的部 分)放大后的圖。圖3是透視圖2的制動器罩的內部的立體圖。圖4是本發明的直動致動器的第二實施方式的剖視圖。圖5是將圖4的第二實施方式的一部分(設置有電磁制動裝置和制動器罩的部 分)放大后的圖。圖6是本發明的直動致動器的第三實施方式的剖視圖。圖7是將圖6的第三實施方式的一部分(設置有電磁制動裝置和制動器罩的部 分)放大后的圖。圖8是透視圖7的制動器罩的內部的立體圖。圖9是表示以往的直動致動器的結構的圖。符號說明1電動機部3、103、203 旋轉軸3A 一端3B、103B、203B 另一端
3D、103D、203D 開口部
103J內壁面
5轉子
7定子
15滾珠絲杠螺母
17、117、217滾珠絲杠
19滾珠絲杠機構
27殼體(殼體結構體)
28端蓋
29第一端部支承座
31第二端部支承座
45電磁制動裝置
47旋轉制動盤
49固定部件
51固定制動盤
53電磁線圈
55、155、255制動器罩
55A、155A、255A 內壁部
55B、155B、255B 筒部
155E突出部
255F貫通部
57凸緣部
57A、157A、257A 外周面
59,159,259 間隙(第一
161間隙(第二間隙)
具體實施例方式
以下，說明本發明的直動致動器的實施方式。圖1是本發明的第一實施方式的剖 視圖。其中，在圖1中，旋轉軸、轉子部、鎖緊螺母、滾珠絲杠螺母等作為半剖視圖示出。在 圖1中，符號1表示由步進電動機構成的電動機部。電動機部1具備旋轉軸3、轉子5和定 子7。旋轉軸3具有筒形狀，該筒形狀具備兩端(一端3A及另一端3B)開口的開口部3C及 3D的。旋轉軸3具有旋轉中心RC，并具有后述的滾珠絲杠17能夠沿軸線在內部往復移動 的內徑尺寸。另外，在旋轉軸3的外周部3E具備用于固定轉子5的小徑部3F和具有比小 徑部3F的直徑尺寸大的直徑尺寸且與后述的滾珠絲杠螺母15的螺母主體15A嵌合的大徑 部3G。在旋轉軸3的外周部3E固定有轉子5。并且，在轉子5的徑向外側配置有定子7。 在本例中，作為電動機部1，使用公知的混合型步進電動機。混合型步進電動機包括在外周 以規定的角度間距形成有多個小齒50及52的兩個轉子組5A及5B和配置在兩個轉子組5A 與5B之間的永久磁鐵6。永久磁鐵6被沿厚度方向磁化成在多個小齒50及52上表現出不 同的極性的磁極。并且，定子7具有在定子鐵心8的各磁極部8B安裝有具備繞組部W的繞線管B的結構，其中，該定子鐵心8在磁軛8A的內周具有以等間隔配置的多個磁極部8B。 在多個磁極部8B的磁極面形成有未圖示的多個小齒。在旋轉軸3的大徑部3G的一端3A的外周部固定有作為第一軸承部的環狀的推力 軸承9的內圈9A。該推力軸承9的外圈9B嵌合于構成后述的殼體27的一部分的第一端部 支承座四。并且，通過利用螺釘10而固定在第一端部支承座四上的環構件12，實現推力 軸承9的防脫。推力軸承9將旋轉軸3的一端3A支承為旋轉自如，使得旋轉軸3不沿軸線 方向(推力方向)移動。在旋轉軸3的小徑部3F的另一端:3B的外周部3E設置有作為第二軸承部的球軸 承11。該球軸承11的外圈IlA嵌合于第二端部支承座31，內圈IlB嵌合于旋轉軸3的另 一端:3B。在旋轉軸3的另一端:3B形成有軸承定位用的臺階部3H。在從推力軸承9沿軸線方向延伸出的旋轉軸3的一端3A的延伸部分上螺合有鎖 緊螺母13。具體而言，在旋轉軸3的大徑部3G的一端3A的外周部形成有未圖示的外螺紋 部。另外，在鎖緊螺母13的內周部13A形成有未圖示的內螺紋部。并且，通過旋轉軸3的 外螺紋部與鎖緊螺母13的內螺紋部螺合，鎖緊螺母13螺合于旋轉軸3。并且，在鎖緊螺母 13螺合于旋轉軸3的狀態下，通過與在鎖緊螺母13上形成的貫通孔嵌合且與在旋轉軸3的 大徑部3G的外周部設置的未圖示的螺紋孔螺合的未圖示的兩根螺釘，將鎖緊螺母13相對 于旋轉軸3固定。鎖緊螺母13與推力軸承9 (第一軸承部)的內圈9A抵接，從而阻止推力 軸承9的內圈9A向軸線方向移動。在旋轉軸3的一端3A固定有滾珠絲杠螺母15。滾珠絲杠螺母15具備與旋轉軸3 的開口部3C內嵌合的螺母主體15A及與螺母主體15A設置成一體且位于開口部3C的外側 的凸緣部15B。滾珠絲杠螺母15在凸緣部15B與鎖緊螺母13抵接的狀態下，利用在周向 上隔開間隔配置的四根螺釘25 (螺釘構件)螺紋緊固于鎖緊螺母13。四根螺釘25螺合于 貫通孔15C及與貫通孔15C對應而在鎖緊螺母13上等間隔地設置的螺紋孔13B，從而將滾 珠絲杠螺母15固定于鎖緊螺母13，其中，貫通孔15C等間隔地設置在滾珠絲杠螺母15的 凸緣部15B上。滾珠絲杠17以一部分在旋轉軸3內延伸的方式螺合于滾珠絲杠螺母15。 通過上述滾珠絲杠螺母15和滾珠絲杠17構成滾珠絲杠機構19。在第一端部支承座四上 固定覆蓋鎖緊螺母13、滾珠絲杠螺母15和滾珠絲杠17的一部分的端蓋28。端蓋28具備 貫通孔^A，該貫通孔28k以包圍滾珠絲杠機構19的方式位于旋轉軸3的軸線方向的一側 (旋轉軸3的一端3A側)，且允許滾珠絲杠17沿軸線方向移動。并且，端蓋觀利用四根螺 釘30固定于第一端部支承座四的四角。在本例的直動致動器中，電動機部1及滾珠絲杠 機構19收納于殼體結構體(殼體27)。該殼體結構體由端蓋觀、第一端部支承座四、第二 端部支承座31、環構件12及定子7的定子鐵心8構成。另外，在第二端部支承座31嵌合有構成第二軸承部的球軸承11。具體而言，在與 第二端部支承座31的內壁部31A—體形成的圓筒部31B內嵌合有球軸承11。此外，在第二 端部支承座31的側壁部31D形成有可以將與電動機部1連接而向電動機部1供給電力的 引線IA向外部引出的未圖示貫通孔。在第二端部支承座31固定有電磁制動裝置45。電磁制動裝置45具備與旋轉軸3 的另一端3B相鄰且固定于旋轉軸3的旋轉制動盤47、固定于第二端部支承座31的外壁部 31C且主要部分包括固定制動盤51及電磁線圈53的固定部件49。電磁線圈53卷繞安裝于絕緣樹脂制的環狀的繞線管M。固定制動盤51在電磁線圈53產生的電磁力作用下沿著 旋轉軸3在軸線方向上移動，而與旋轉制動盤47接觸。在固定制動盤51與繞線管M之間 配置有未圖示的復位彈簧機構，該復位彈簧機構在電磁線圈53的勵磁被解除時使固定制 動盤51復位到原點位置。固定制動盤51與旋轉制動盤47接觸時，通過摩擦力使旋轉軸3 的旋轉停止。電磁線圈53被通電時，產生使旋轉制動盤47與固定制動盤51接觸或分離的 電磁力。在本實施方式中使用的電磁制動裝置45為了形成制動狀態而使用，來防止供電停 止時旋轉軸3在外力作用下旋轉。因此，上述的復位彈簧機構構成為，在電磁線圈53成為 非勵磁狀態時，產生使固定制動盤51壓緊旋轉制動盤47的力。S卩，電磁制動裝置45構成 為，在不供電時即不產生電磁力時，使固定制動盤51與旋轉制動盤47接觸，來防止在供給 停止時旋轉軸3在外力作用下旋轉。此外，在為了使旋轉的旋轉軸3停止而以進行制動動 作為目的使用電磁制動裝置45時，復位彈簧機構在電磁線圈53處于非勵磁狀態時，產生使 固定制動盤51從旋轉制動盤47離開的方向的力。此外，在本實施方式中，在繞線管M及 固定制動盤51的內周面與旋轉軸3的外周面之間形成有允許旋轉軸3沿軸線方向移動的 間隙。并且，在第二端部支承座31的外壁部31C以覆蓋電磁制動裝置45的方式固定制動 器罩55 ο通過上述結構，電磁制動裝置45成為形成有供旋轉軸3的另一端:3B貫通電磁制 動裝置45的內部的貫通孔45A的中空結構。當使電磁制動裝置45形成為中空結構，且使 旋轉軸3的長度形成為其另一端:3B貫通貫通孔45A內的長度時，能夠擴大滾珠絲杠17的 可動范圍。即，能夠使作為輸出軸的滾珠絲杠17的移動距離比以往長。圖2是將圖1所示的第一實施方式中設置有電磁制動裝置45和制動器罩55的部 分放大后的圖。如圖2所示，在本實施方式中，沿旋轉軸3的徑向延伸的環狀的凸緣部57 與旋轉制動盤47相鄰而固定于貫通電磁制動裝置45的貫通孔45A的旋轉軸3的另一端 的末端。如圖3所示，在制動器罩55的內壁部55A，筒部55B與制動器罩55形成為一體。 該筒部55B收容凸緣部57且在該筒部55與凸緣部57的外周面57A之間形成間隙59 (第 一間隙)。該間隙59在筒部55B的內周面55C(參照圖3)與凸緣部57的外周面57A之間 構成迷宮結構。此外，在與第二端部支承座31相鄰的制動器罩55的內壁部55A的一部分 形成有用于將與電磁制動裝置45連接而向電磁制動裝置45供給電力的引線46向外部引 出的貫通孔55D。在本發明的第一實施方式中，在制動器罩55與旋轉軸3的另一端:3B之間形成間 隙59而構成迷宮結構，因此能夠防止附著于位于旋轉軸3的內部的滾珠絲杠17等上的油 分或塵埃等侵入電磁制動裝置45內。其結果是，如本例所示，即使采用旋轉軸3能夠在電 磁制動裝置45的內部移動的結構，也能夠減輕使電磁制動裝置45的制動力降低的油等侵 入的風險。接著，說明本發明的第二實施方式。圖4是本發明的第二實施方式的剖視圖，圖5 是將圖4所示的設置有電磁制動裝置145和制動器罩155的部分放大后的圖。在這些圖中 也與圖1及圖2同樣，旋轉軸103等旋轉部件作為半剖視圖示出。此外，在圖4及圖5所示 的第二實施方式中，對于與圖1及圖2所示的第一實施方式的結構同樣的部分，標注在圖1 及圖2中標注的符號的數字上加上100后的數字的符號，并省略說明。
在第二實施方式中，在制動器罩155的內壁部155A —體地形成有圓柱狀的突出部 155E(參照圖3 圖5)。該突出部155E進入旋轉軸103的另一端10!3B在軸線方向上開口 的開口部103D內，并且在突出部155E與該旋轉軸103的內周面103J之間形成間隙161 (第 二間隙)。該間隙161在突出部155E的外周面155F(參照圖3 圖5)與旋轉軸103的內 周面103J之間形成迷宮結構。在本實施方式中，除了間隙159，還設置間隙161，從而形成 多個迷宮結構，因此能夠可靠地防止在旋轉軸103的內部產生的油分等雜質從旋轉軸103 的另一端10 向電磁制動裝置145內侵入。接著，說明本發明的第三實施方式。圖6是第三實施方式的剖視圖，圖7是將圖6 中設置有電磁制動裝置245和制動器罩255的部分放大后的圖。在這些圖中，與圖1及圖 2同樣，旋轉軸203等旋轉部件作為半剖視圖示出。此外，在圖6及圖7所示的第三實施方 式中，對于與圖1及圖2所示的第一實施方式的結構同樣的部分，標注在圖1及圖2中標 注的符號的數字上加上200后的數字的符號，并省略說明。在本實施方式中，在制動器罩 255上形成有供旋轉軸203的另一端20 貫通的貫通孔255F(參照圖7及圖8)。該貫通 孔255F的直徑尺寸比旋轉軸203的另一端20 的外形尺寸大，使得旋轉軸203的另一端 203B在貫通孔255F內能夠旋轉。并且，滾珠絲杠217的長度成為從開口部203D延伸出的 長度，其中該開口部203D在貫通制動器罩255的旋轉軸203的另一端20!3B，在軸線方向上 開口。如此，當形成旋轉軸203貫通制動器罩255，且滾珠絲杠217從旋轉軸203的另一端 203B的開口部203D向外部延伸出的結構時，滾珠絲杠217能夠貫通制動器罩255，并且能 夠移動到貫通制動器罩255的旋轉軸203的另一端20 的外部。S卩，由于能夠使滾珠絲杠 217的移動距離比旋轉軸203的長度長，因此與以往的直動致動器相比，能夠使輸出軸的移 動距離大幅度變長。工業實用性根據本發明，由于電磁制動裝置形成為中空結構以供旋轉軸的另一端貫通，因此 配置在旋轉軸內且沿旋轉軸的軸線方向移動的滾珠絲杠能夠移動到電磁制動裝置的內部， 能夠使輸出軸的移動距離變長。
權利要求
1.一種直動致動器，其特征在于，具備電動機部，其具有兩端開口的筒狀的旋轉軸、固定于所述旋轉軸的轉子以及配置在所 述轉子外側的定子；滾珠絲杠機構，其由滾珠絲杠螺母和滾珠絲杠構成，所述滾珠絲杠螺母固定在所述旋 轉軸的一端，所述滾珠絲杠與所述滾珠絲杠螺母螺合且一部分在所述旋轉軸內延伸；殼體結構體，其具備第一端部支承座和第二端部支承座，所述第一端部支承座位于所 述旋轉軸的軸線方向的一側且允許所述滾珠絲杠沿所述軸線方向移動，所述第二端部支承 座位于所述軸線方向的另一側且允許所述旋轉軸的另一端能夠旋轉地突出，并且該殼體結 構體構成所述電動機部以及所述滾珠絲杠機構用的殼體；電磁制動裝置，其具備與所述旋轉軸的所述另一端相鄰且固定于所述旋轉軸的旋轉制 動盤、與所述旋轉制動盤接觸而使所述旋轉軸的旋轉停止的固定制動盤、通電時產生使所 述旋轉制動盤與所述固定制動盤接觸或分離的電磁力的電磁線圈，并且固定部件固定于所 述第二端部支承座；制動器罩，其固定于所述第二端部支承座且覆蓋所述電磁制動裝置，所述電磁制動裝置具有供所述旋轉軸的所述另一端貫通的中空結構。
2.根據權利要求1所述的直動致動器，其中，在貫通所述電磁制動裝置的所述旋轉軸的所述另一端設置有沿所述旋轉軸的徑向延 伸的環狀的凸緣部，在所述制動器罩的內壁部一體地設有筒部，該筒部收容所述凸緣部且在該筒部與所述 凸緣部的外周面之間形成迷宮結構的第一間隙。
3.根據權利要求2所述的直動致動器，其中，在所述制動器罩的所述內壁部一體地設有突出部，該突出部進入所述旋轉軸的所述另 一端沿所述軸線方向開口的開口部內，且在該突出部與所述旋轉軸的內壁面之間形成迷宮 結構的第二間隙。
4.根據權利要求2所述的直動致動器，其中，在所述制動器罩上形成有供所述旋轉軸的另一端貫通的貫通孔，所述滾珠絲杠具有從開口部延伸出的長度，該開口部在貫通所述制動器罩的所述旋轉 軸的所述另一端沿所述軸線方向開口。
全文摘要
本發明提供一種輸出軸的移動距離長的直動致動器。直動致動器具備電動機部(1)，其具有旋轉軸(3)、轉子(5)及定子(7)；滾珠絲杠機構(19)，其包括固定在旋轉軸(3)一端(3A)的滾珠絲杠螺母(15)及滾珠絲杠(17)；殼體結構體(27)，其具備第一端部支承座(29)及第二端部支承座(31)；電磁制動裝置(45)，其具備旋轉制動盤(47)、固定制動盤(51)及電磁線圈(53)；制動器罩(55)，其覆蓋電磁制動裝置(45)。電磁制動裝置(45)具有供旋轉軸(3)的另一端(3B)貫通的中空結構。
文檔編號H02K7/10GK102097887SQ201010588889
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月10日 優先權日2009年12月11日
發明者中武耕二, 宮入茂德 申請人:山洋電氣株式會社