JPH01206864A - ストローク型ステップモータ - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明はロータの回転運動をネジ噛合＆１横を介して直
し＠運動に変換するステップモータに係り、特に高負荷
に対して安定した作動が得られ、かつ直線運動部材の位
置検出が容易なスイッチを内蔵したストローク型ステッ
プモータに係る。

（従来の技術） ステップモータはデジタル制御が直接行なえろこと、停
止する際オーバランしないこと、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０位に決め制御は回
転角度よりも直線変位で利用する方が好都合な場合が多
く、ストローク型のステップモータは近年、自動車電装
品、ＯＡ機器用に使われ始めている。これは回転運動か
ら直線運動に変換する際に減速も行なわれているので、
比較的ステップ角が大きい、安価なＰＭ型スステップモ
ータも」ａ小分解能が向上するため、主に６１記ＰＭ型
を使って位置決め制御が行われている。

この種のストローク型ステップモータは、特開昭５７−
５１９３４　号公報に開示されている様にストローク型
ステップモータを使い内燃機関のアイドリング回転速度
ルＪ御装置として精密な空気流及制御が可能となる。

ストローク型ステップモータは、ロータの中心孔にメネ
ジを形成しており、リードスクリュー（ここでは弁軸）
のオネジと噛合４！！構を構成して、なおかつ前記リー
ドスクリューの回り止めとじて軸受を設けることによっ
て、前記リードスクリューが回転不能かつ軸方向に摺動
可能に支承され、前記ロータが回転するとリードスクリ
ューが直線運動することになる。前記ロータは玉軸受に
より回転可能に支承されているが、これはリードスクリ
ューに豹一方向の外部負荷（スラスト荷重）が作用する
と、噛合機構を介してロータに伝わるのでスラスト荷重
受けとして、さらにスラスト荷重を受けながらも前記ロ
ータの回転力を前記リードスクリューに効率よく伝達す
るためである。このことから安価なプレーン型軸受（す
ベリ軸受）ではスラスト荷重受けとしてはロスが大きす
ぎるため高価な複数のボールベアリングを使わざるを得
ないのが現状である。またロータには軸方向の部品寸法
積み重ね誤差によるガタを吸収するためにウェーブワッ
シャーが眠挿されているが、外部負荷によってリードス
クリューの位置が少し移動してしまい高精度の位置決め
ができないという不具合がある。また前述の様にステッ
プモータはデジタルｌに比例した回転角度が得られるた
め位置決め制御に好適であることから、例えばストロー
ク型ステップモータではリードスクリューの位置検出及
び軸方向の過大外部負荷によるロータ脱ｒＡ現象の検出
を必要とする場合がある。これらの検出手段は特開昭６
１−１８５０９６号公報に開示されている様な回転エン
コーダを用いて５回転パルス信号を検出して対処してい
る。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来技術は回転エンコーダを装着して、リードスク
リューの位置検出を行うにしても、外部負荷によって前
記リードスクリューの位置が少々移動することによって
高精度の位は決めが出来ない。さら１こ上記した位置検
出機構はロータの回転軸心外側方向に装着する必要があ
ることと、ロータの両端面側に玉軸受と、該玉軸受の回
転軸方向概路外便に前記リードスクリューの回り止め軸
受を装着していることから１回転軸方向の大型化等の問
題がある。

また前記玉軸受及び前記回転エンコーダは現状ではかな
りのコスト高であり、前記回転エンコーダ用の検出回路
の複雑化と共にステップモータの高価格の原因となって
いる。

本発明の目的は、外部負荷によってリードスクリューの
位置移動のない高精度な位置決めが可能で、しかも位置
検出には前記リードスクリューの直線運動によって開閉
（ＯＮ・ｏｒ；ｖ　）作動するスイッチ機構を有し、組
込み性、装着性に優れた小型で安価なストローク型ステ
ップモータを提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的はハウジング内部にロータを回転可能に支承す
る玉軸受を回転軸方向にガタのないように固定すること
、リードスクリューの直ｔＡ運動により開閉（ＯＮ・Ｏ
ＦＦ　）作動するスイッチ機構を有すること、さらに前
記リードスクリューと一体的に形成されたスライダーを
直線摺動させるために前記スライダーの外周形状と内周
が相補的形状をなす前記ハウジングの一部を前記ロータ
の同点中心内部に１■挿させること、またｖｕ記スイッ
チ＠構を覆いステータ及びエンドカバーを共に前記ハウ
ジング内軸心線方向に押圧固定するスイッチカバーを前
記ハウジングに固着すること、前記スイッチ機構及び前
記ステータ内のコイルからのリード線を前記ハウジング
の同一箇所からモータ外部に導き出すことにより達成さ
れる。

（作用） 本発明はハウジングの内部にロータを回転可能に支承す
る玉軸受を回転軸方向にガタのないように固着すること
によって外部負荷によるリードスクリューの軸心線方向
への動きをなくし、前記リードスクリューの直線運動に
よって開閉作動するスイッチ機構を装着することと相ま
って前記リードスクリューの高精度な位置決め制御が可
能となる。されにスライダーの外周形状と内周が相補的
形状をなすハウジングの一部を前記ロータの回転中心内
部に嵌挿させることによって上記スイッチ機構を装着す
るにもかかわらず軸心線方向の寸法の大幅な縮小が計れ
る。

また前記ハウジング内軸心線方向にステータ。

エンドカバーを積み重ね組込みを行い、スイッチカバー
で前記方向に押圧固定する構造とすることにより部品の
組込性及び確実性が改善され、さらに各通電用リード線
を前記ハウジングの同一箇所からモータ外部に導き出す
ことによって、モータ本体の相手側機器への装着性が良
好となる。

（実施例） 以下本発明の実施例を第１図〜第４図により説明する。

第１図は本発明による実施例を示すス１ヘローク型ステ
ップモータの縦断面図である。ステータｌｏａ　、　ｆ
ｏｂ内に有るコイルＩｌａ　、　ｌｌｂの回転磁界によ
って円周方向にＮ極、Ｓ極交互の複数極にＭ磁されたマ
グネット５を有するロータ４は一方に玉軸受７．他方に
プレーン型軸受８をＡ若し、ハウジング１及びエンドカ
バー２に支承され回転する。なおここで前記マグネット
５は前記ロータ４と一体成形されている。前記ロータ４
の中心孔にはメネジが形成されていて、リードスクリュ
ー６のオネジと噛合機構９が構成される。また前記リー
ドスクリュー６の一方の端には外形が多角形状のスライ
ダー−３が回り止め嵌合されており、前記スライダー３
の外形形状と相似形でわずかに大きい相補的形状の孔を
前記ハウジング１に形成して、前記スライダー３及び前
記リードスクリュー６は回転不能で軸心線方向に移動可
能となっている。しかも軸心線方向のスペースを有効に
使う目的で前記ロータ４の回転中心内部に前記相補的形
状の孔を有する部分を嵌挿させているため、この種のモ
ータの軸心方向寸法は大巾に縮小することが可能となる
。ここで前記ロータ４の一端に装着される玉軸受７の内
軸は前記ロータ４の合成樹脂部に熱加締固定され、外輪
は前記ハウジング１に加締付けて固定されている。従っ
て前記ロータ４は前記ハウジング１に対して軸心線方向
にガタがなく固定されている。

前述のロータ４が回転すると前記リードスクリュー６は
回転せずに軸心線上を移動することになる。つぎに前記
ステータｌＯａ　、　ｆｏｂ内のコイルｌｌａ、１１ｂ
のコイル線は中間タップ１２上で通電用り−ドａ１３と
共にハンダ付けされグロメット１４を通してモータ外部
に取り出される。第２図は第４図のＢ−Ｂ’矢視断面図
である。前記リードスクリュー６の前記スライダー３と
反対側の一方の端１５方向にスイッチ機構２６が構成し
である。前記スイッチ機構２６は接点＋７ａ　を有した
稼働プレート２０．接点＋７ｂ　を有した固定プレート
１９及び前記両プレート間を絶縁固定するスイッチベー
ス１６から構成されて前記エンドカバー２に固着されて
いる。

該エンドカバー２はＶ「記ロータ４の前記プレーンｎ：
１軸受８を支承し、前記ステータｌＯａ　、　ｆｏｂ　
と共に前記ハウジング１の内部で軸心線方向にスイッチ
カバー２５によって押圧固定される。前記リードスクリ
ュー６の一方の端１２と前記スイッチ機構２６の前記稼
働プレート２０との間であって、かつ軸心線上に前記可
動プレート２０と共動するスイッチスライダー２３が設
けられている。前記スイッチスライダー２３は前記スイ
ッチベース１６の中心孔にあまりガタのないように嵌合
されて、前記中心孔内を軸心線上移動可能となっている
。さらに前記スイッチスライダー２３には前記可動プレ
ート２０と−体に形成されたリード２１を嵌挿する溝２
２が設けられており、前記リードスクリュー６の直線運
動によって前記スイッチスライダー２３と共動して前記
可動プレート２０が、該可動プレート２０の接点１７ａ
と前記固定プレーｈ１９の接点１７ｂ　とのＯＮ・ＯＦ
Ｆ作動を行う。ここで前記リードスクリュー６に前記ス
イッチスライダー２３が押されていないフリー状態、つ
まり第２図の状態では、前記可動プレート２０によって
前記スイッチスライダー２３は前記スイッチベース１６
に押付けられている。

第３図は第２図のストローク型ステップモータのスイッ
チ機構２６がＯＮｕた状態を示す縦断面図である。前記
リードスクリュー６が軸心線上を右方向（前記スイッチ
機構２６の取り付は側）に移動して前記一方の端１５が
前記スイッチスライダー２３に当接して前記可動プレー
ト２０を押圧し、該可動プレート２０の接点＋７ａ　を
前記固定プレート１９の接点１７ｂ　に接触させ前記ス
イッチ８！！構２６がＯＮになる。

該スイッチ機構２６がＯＮするレベル変化でシステムを
リセットすると、その点が原点位置であって、その点か
ら前記リードスクリュー６の正規位置決め制御がａＪ能
となる。またその後ステップモータを作動させて前記リ
ードスクリュー６を左方向、つまり前記スイッチ機構２
６がＯｆｆする方向にＸパルス分移動させ、つぎに移動
方向を逆転させ再び前記スイッチ機構２６がＯＮするま
での作動パルス分をカウント照合することによってステ
ップモータの正常あるいは異常作動の検出が容易に行え
る。つぎに本ステップモータを機器に装着した場合、該
ステップモータの構成部品の特に軸心線方向の累積誤差
によって前記スイッチ機構２６のＯＮ　−［Ｊｌ・Ｆ作
動点が、例えば第３図の相手側機器２７と１′１訂記ス
ライダー３との間のＣ寸法によってバラツキを生じる事
がある。これに対処するためにシステム側（コン１〜ロ
ーラ）のソフト上で修正に限界が有るため、本ステップ
モータでは相手側機器２７に装着後、スイッチカバー２
５の弾性体からなるキャップ２４を取りはずして、前記
スイッチスライダー２３に設けられ、かつ前記接点のＯ
Ｎ　−ＯＦＦ作動時期を調整する調整機構であるアジャ
ストスクリュー１８を回動することによって、前記リー
ドスクリュー６の一方の端１５と、ｉ’＋ｉｆ記可動プ
レート２０及び前記接点１７の位置関係が調整できる。

そして前記アジャストスクリュー１８のゆるみ防止のた
めネジ部に接着剤を充てんして固定し、前述の調整、終
了後に前記キャップ２４を前記スイッチカバー２５に再
び装着する。これらによって容易かつ迅速に相手側機８
）２７とのマツチングを計ることができる。また前記リ
ードスクリュー６から前記スイッチスライダー２３が解
放されて、前記スイッチ機構２６がＯＦＦの時、各接点
間のギャップは調整前後において。

寸ｌム変化がなく、例えばギヤツブ小の場合振動による
共振チャタリングによってスイッチＯＮするといった不
具合も解消できる。なお前記キャップ２４はステップモ
ータ内部への防塵、防水の手段である。

第４図は第１図のＡ矢視図で前記スイッチカバー２５を
取りはずした状態を示している。可動プレート２０はほ
ぼ円形状であってリード２１が一体に形成され、該リー
ド２１はスイッチスライダー２３の溝２２に嵌挿されて
いる。前記可動プレーｌ−２０と固定プレート１９はそ
れぞれリベット３０ａ　、　３０ｂ　によってスイッチ
ベース１６に固着され、該スイッチベース１６はエンド
カバー２に複数個のブツシュナツト３１にて固着されて
いる。前記可動プレート２０及び固定プレート１９はそ
れぞれに通電用リード線１９の一方の端末が半ｉｕ付け
されて、他方の端末は前記スイッチベース１６の端面に
沿って引き回され、前記エンドカバー２の切欠き部３２
から前述の第１図に示すステータｌＯｂの外周を通り、
コイル線用リード線１３と同様にグロメットＩ４を通し
てモータ外部に取り出される。前記グロメット１４は前
記ハウジング１のグロメット装着孔３３に嵌合され、グ
ロメットカバー２８によって前記ハウジング１の内部側
つまり前記ステータｌＯａ　、　ｌＯｂ外周に当接され
ている。なお前記グロメットＩ４には前記各リード線の
貫通孔が前記リード線数に対応して設けられており、さ
らに＋）＋ｉ記貫通用孔部、前記グロメットカバー２８
に押圧される部、及び前記ハウジング１のグロメット装
着孔３３と嵌合する部にはそれぞれリップシールが設け
られ、防塵、防水の機能を確保している。

［発明の効果コ 以北本児明によれば、リードスクリューの高性度の位置
決め制御がｉｆ能であって、軸心線方向（長さ方向）寸
法の大幅な縮小が計れ１部品組込性及び相手側機器への
装着性が著しく改善される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による実施例を示すストローク型ステッ
プモータの縦断面図、第２図は第４図の３−１３矢視所
面図、第３図は第２図のスイッチ機構ＯＮ時を示す縦断
面図、第４図は第１図のＡ矢視図である。 １・・ハウジング、　　２・・エンドカバー。 ３・・・スライダー、　　　４・・・ロータ、　　　５
・・・マグネット、　　　６・・・リードスクリュー、
　　　７・・・玉軸受、　　　８・・・ブレーン型軸受
、　　９・・・噛合機構、　　　ｌｏａ　、　ｆｏｂ　
−ステータ。 １１ａ　、　ｌｌｂ　・・・コイル、　　　＋２・中間
タップ。 ＋３・・・リード線＋　　　　１４・・・グロメット。 １５・一方のＩｔａ　ｒ　　　１６・・・スイッチベー
ス。 ＋７ａ　、　１７ｂ　　・接点、１日・・・アジャスト
スクリュー、１９・・・固定プレート、　　　２０・・
・Ｆ＋Ｊ動プレート、２１・・・リード、２２・・溝、
２３・・・スイッチスライダー、２４・・・キャップ。 ２５・・スイッチカバー、２６・・・スイッチ機構。 ２７・・相手側機器、２８・・・グロメットカバー。 ２９・　　リード線１　　　３Ｇａ　＋　３０ｂ−リベ
ット。 ３１・・・ブツシュナンド、３２・・切欠き部。 ３３・・・グロメッ１〜装着孔 井３１ｉ ＋４１刀

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ステータを挿入するための開口部を有するハウジングと
   、前記ステータの内周に設けられ、該ステータ内のコイ
   ルの回転磁界によって回転するロータと、該ロータの回
   転中心部にあって、該ロータの回転運動をネジ噛合機構
   を介して直線運動に変換するリードスクリューとを備え
   たストローク型ステップモータにおいて、前記リードス
   クリューの一端に一体的に形成されたスライダーと、該
   スライダーを直線摺動させるために前記スライダーの外
   周形状と内周が相補的形状を有し、かつ前記ロータの回
   転中心内部に嵌挿された前記ハウジングの一部と、前記
   スライダー側にあって前記ハウジングと前記ロータ間を
   支承する玉軸受と、前記ハウジングの開口部側に挿入さ
   れるエンドカバーと前記ロータ間を支承するプレーン型
   軸受と、前記エンドカバーの軸心線方向外側に設けられ
   前記リードスクリューの直線運動によって作動するスイ
   ッチ機構と、前記ハウジングに固着されて前記スイッチ
   機構を覆い前記ステータ及び前記エンドカバーを共に前
   記ハウジング内軸心線方向に押圧固定するスイッチカバ
   ーと、前記スイッチ機構からのリード線と前記ステータ
   内コイルのリード線とをモータ外部に導き出すグロメッ
   トと、該グロメットを密着嵌合する前記ハウジングに設
   けたグロメット装置孔とを備えたことを特徴とするスト
   ローク型ステップモータ。