JPH0145307B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、電気的な直線駆動装置に関する。

（従来の技術） 公知の電気的な直線駆動装置は、内ロータ型モ
ータを装備している。

この種の装置の欠点は、モータの回転運動を直
線運動に切り換えるために、極めて費用の嵩む構
造を有しているところにある。この場合用いられ
る伝動装置は、大型であり、極めて多数の精密加
工された案内部材と、軸受又は支承部材とを必要
とする。従つて、その製作に際しては、多量の材
料が用いられ、長い作業時間が必要となる。その
ため、公知の直線駆動装置における所要コスト
は、かなり高いものとならざるを得ない。

また、従来使用されていた内ロータ型モータ
は、多くの電気的並びに機械的特性値を考慮しな
ければならないので、外ロータ型モータよりも劣
つている。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の課題とするところは、公知の電気的な
直線駆動装置に改良を加えて、その欠点を除き、
その構造を、より単純化し、かつ従来の装置にお
けるよりもコンパクトにし、しかも、低いコスト
で製作できるようにして、外ロータ型電気モータ
における公知の利点が適用されるようにすること
である。

（発明の構成） この課題を解決するべく本発明によれば、ケー
シングを備えた電気的な直線駆動装置において、
ケーシングに剛性的に結合されている固定子と、
外壁に外ねじを切られている回転子とを有し、ケ
ーシング内に収容された電気的な外ロータ型モー
タと、内ねじを切られたブシユによつて回転子上
に螺合され、ケーシング内で回動不能に案内され
ているスラストロツドとが設けられている。

つまり、本発明による直線駆動装置において
は、固定子上を回転する外ロータ自体が、ねじ山
を有しているような電気モータが用いられる。こ
のねじ山は、スラストロツドに切られた対応ねじ
山と協働して、外ロータの回転運動を、スラスト
ロツドの軸線縦方向運動に変換する。

従つて、外ロータは、一見それ自体で、切り換
えギヤのねじ山スピンドルを形成するが、このこ
とは、内ロータを有するモータの場合には不可能
である。

かくして、本発明においては、在来の切り換え
ギヤの場合とは異なつて、電気モータに結合され
た別個の伝動歯車を省略することができるので、
材料の節減が達成されることになる。

しかも、多くの構成費用を投ずることなく、外
ロータの周面に、外ねじ（雄ねじ）を形成するこ
とができるので、本発明による直線駆動装置は、
簡単かつ低コストで製作可能である。

本発明による直線駆動装置では、外ロータが、
ねじ山スピンドルとして利用されることに基づ
き、その構成寸法を、著しく小さなものにするこ
とができる。

その上、在来の外ロータ型モータにおける回転
子は、軸方向に概ね不動に、即ち、いずれにせ
よ、極めて僅かな軸方向摺動遊隙をもつて、固定
子上に支承されているという事実も挙げられる。
モータの構造におけるこのような特性は、本発明
の如く、外ロータが、軸方向に不動なねじ山スピ
ンドルとして構成されている場合には、特に有利
である。

この場合、固定子上での通常の支承を行なうこ
とによつて、精確な軸方向での位置定めが実現さ
れる。多くの場合、この支承は充分に安定的に行
なわれ、直線駆動装置によつて作用させられる力
は、付加的な補強を行なうことなく受容される。

本発明によるその他の有利な実施態様は、特許
請求の範囲第２項乃至第１０項に示されている。

特許請求の範囲第２項に記載されている構成に
よれば、ケーシング内におけるスラストロツドの
正確にして安定した案内を、構成上極めて簡単な
形式で保証しうるという利点が得られる。

特許請求の範囲第３項に記載された構成によれ
ば、スラストロツドの進入状態においては、最小
限の構造容積が保証され、外ロータ型モータを囲
繞する全面的に平滑なケーシング外殼が得られ
る。従つて、モータは、外部の影響から申し分な
く保護される。さらに、この外部ケーシングが平
滑であることにより、スラストロツドの進入状態
を、一見して確認することができ、かつ美的な外
観も得られる。

特許請求の範囲第４項によれば、本発明の直線
駆動装置に用いるケーシングを、外ロータ型モー
タとスラストロツドのブシユとを、最低の間隔で
取り囲むようなものに構成しておくことができ
る。このようにして得られた装置は、極めてコン
パクトであり、利用できるスペースが限られてい
る場合に用いるのに適している。

特許請求の範囲第５項に示されているキー溝原
理に基づいた相対回動防止部材は、僅かな費用で
製作可能であり、その案内精度を、その都度の要
件に合わせることが容易にできる。

特許請求の範囲第８項によれば、回動防止部材
として用いられる案内構造に、スラストロツドの
直線行程を制限するストツパとしての機能をも、
同時に与えることが可能である。このように、案
内構造に、二重の機能が与えられていることによ
り、構成上、特に無駄の省かれた低コストの製作
が可能となる。

（実施例） 次に、添付図面に示した実施例につき説明す
る。

図示の直線駆動装置は、ケーシング１を有して
おり、このケーシング１内に、電気的な外ロータ
型モータが収容されている。

モータにおけるステータつまり固定子２は、ケ
ーシング１と剛性的に結合されている。モータの
ロータつまり回転子３は、半径方向で見て、固定
子２の外側に支承されている。

回転子３は、このモータにおける被駆動部分で
ある。導線４を介して、外ロータ型モータに、電
気的なエネルギーが供給されると、回転子３は、
固定子２を中心にして回転する。その際固定子２
は、定置のつまり固定した軸を形成する。

本発明による直線駆動装置の場合、低速で回転
する外ロータ型モータを用いるのが有利である。

スラストロツド５における軸方向の往復運動を
可能にするため、回転子３の回転方向は、簡単な
形式で、可逆的にされている。

公知の技術水準によれば、このような条件を満
たす外ロータ型モータは、既に広く知られ、かつ
普及している。従つて、この種のモータにおける
電気的な構成様式の図面表示は、省略されてい
る。

本発明によれば、外ロータ型モータの回転子３
の外壁に、つまり半径方向で見て外側に位置する
周面に、外ねじ６が設けられている。この外ねじ
６は、例えば市販の外ロータ型モータにおける回
転子３上に、後から形成することが可能である。

しかし、薄板から回転子３を製作するに当つ
て、圧刻成形された歯を有するロータ薄板を用い
ることも可能である。その歯間隙が、薄板の組み
立てられた状態において、回転子３をスパイラル
状に取り巻くねじ山ピツチを形成する。

半径方向で見て外側に位置するフレーム部分又
はケージロツドを有する内蔵式の回転子３におい
ては、外ねじ６を、これらの部分に取り付けるこ
とも可能である。なお、外ねじ６のねじ山ピツチ
を、スパイラル状に一貫して設けておくことは、
必須条件ではない。

外部輪郭が正確な円筒形を呈していない回転子
３の場合には、むしろ、スパイラル状に連続して
いるねじ山ピツチの個々のセグメントを、半径方
向外向きに突出している回転子部分に設け、この
ねじ山における各セグメント間に間隙を形成して
おけば充分である。

このような実施態様において注意しなければな
らないのは、単に、スラストロツド５に設けられ
た対応するねじ山のために、充分な案内長さを用
意することである。

回転子３の外壁面には、外ねじ６の代わりに、
回転子３を、スパイラル状に取り巻いて、同様の
機能を発揮するガイドスクリユーを取り付けてお
くこともできる。

この種のガイドスクリユーは、場合により、セ
グメント化しておいてもよい。本発明において重
要であるのは、外ロータ型モータの回転子３自体
に、ねじ山スピンドルとしての機能を与えておく
ことである。この機能によつて、回転子３の回転
運動を、スラストロツド５の軸方向送り運動に変
換することが可能になる。

そのため、スラストロツド５は、円筒形のブシ
ユ７に剛性結合されており、ブシユ７の内壁面に
は、内ねじ８が切られている。このブシユ７は、
内ねじ８により、回転子３の外ねじ６上に螺合可
能であり、ケーシング１内で相対回動不能に保持
され、かつ軸方向に摺動可能に、ケーシング１内
で案内されている。

逆に回転子３は、通常市販されている外ロータ
型モータにおけるように、軸方向摺動不能とし
て、固定子２上に保持されている。従つて、回転
子３が回動させられると、ブシユ７が、ひいては
スラストロツド５が、軸方向に摺動させられる。

この実施例で示されている内ねじ８を、他の案
内部材と変換しうることは明らかである。例え
ば、スピンドルとして作用する回転子３のスパイ
ラル状表面輪郭と係合するような案内部材を用い
うる。

例えば、回転子３の外壁面にスクリユー螺条を
設けた場合には、軸方向及び周方向にずらされて
配置された複数のノブ（節）を介して、スラスト
ロツド５のブシユ７を、案内螺条に沿つて案内す
ることができる。スラストロツド５に作用させら
れる送り力は、回転子３の軸受により、固定子２
上で吸収される。

多くの使用例においては、市販されている外ロ
ータ型モータに与えられる軸受形状で充分である
が、必要に応じて、本発明による実施態様のため
に、軸受を直線駆動装置内で補強しておくことも
可能である。

回転子３の回転方向が逆転されると、既述の連
結方式がとられている以上、スラストロツド５の
直線運動方向も、逆転されることは明らかであ
る。つまり、このスラストロツド５は、軸線方向
にケーシング１内に進入し、かつケーシング１か
ら進出することができる。

外ロータ型モータは、詳細に述べると、円筒形
のケーシング開口部９内の中心部に、軸方向に配
置されている。

この場合、固定子２は、台座１０を介して、ケ
ーシング開口部９の底面１１に固定されており、
ケーシング開口部９の軸方向の中心部に位置を占
めている。

回転子３は、固定子２上に同心的に支承されて
おり、ケーシング開口部９内に埋没した状態で、
配置されている。

回転子３の外壁面は、ケーシング開口部９を制
限している内壁１２に対し距離をおいて位置して
いる。

回転子３と、この内壁１２との間に形成された
中間スペース１３内には、スラストロツド５のブ
シユ７が延在している。このブシユ７は、中間ス
ペース１３内に正確に適合するように、かつ内壁
１２に沿つて軸方向摺動案内されるように設計さ
れている。

このような形式で案内が行なわれることによつ
て、スラストロツド５における剪断力（横荷重）
の結果として生ずる傾倒モーメントが、外ロータ
型モータに伝達されることは回避される。

なお、この種の傾倒モーメントは、外ロータ型
モータの同調を著しく損なうものである。

また、ブシユ７がケーシング開口部９の内壁１
２に沿つて案内されていることによつて、スラス
トロツド５の傾倒が回避される。

スラストロツド５の進入状態においては、内壁
１２に沿つた案内長さが最大となるのは明らかで
ある。ケーシング１及びブシユ７は、スラストロ
ツド５の進入状態においても、内壁１２に沿つた
充分な案内長さが保証されるように設計されてい
る。

この目的のため、特に外ロータ型モータが、ケ
ーシング１の面１４の下、つまりケーシング開口
部９が開口している面１４より、下に沈下しうる
ようになつている。

外ロータ型モータの上縁部１６と、このケーシ
ング１の面１４との間に位置する内壁区分１５
は、内ねじ８が回転子３上に形成された外ねじ６
の端部に達した場合にも、ブシユ７の安定した確
保を保証している。

図示の実施例においては、ブシユ７は、カツプ
状の形を有している。このブシユ７は、円筒形の
スリーブ本体を有し、内ねじ８を切られているこ
のスリーブ本体が、回転子３により駆動されて、
ケーシング開口部９内を往復運動する。

外ロータ型モータが面しているのとは反対の側
では、ブシユ７が、ベースプレート１７によつて
閉鎖されている。ベースプレート１７の中心部に
は、スラストロツド５が取り付けられている。

スラストロツドの直径は、ブシユ７の直径より
も小さいので、その移行部には、リング状段部１
８が形成される。

勿論、この形式は、強制的なものではなく、む
しろ、スラストロツド５の形状は、本発明による
直線駆動装置によつて駆動しようとする部材に合
わせて、自由に選択することが可能である。

例えば、スラストロツド５は、必ずしも円形断
面を有していなくても良く、成形ビーム又は成形
棒材として構成しておくこともできる。また、簡
単な鍔を、ブシユ７に設けておくことも可能であ
る。充分な直径を有するパイプ状のスラストロツ
ド５を用いると、内ねじ８を、このパイプの内壁
面に直接形成することができる。

さらに別の実施態様によれば、適宜な直径を有
する内実の丸材を、スラストロツド５として用い
ることが可能である。その場合には、端面側に内
ねじ８が切られ、中心部に袋穴が穿設される。

図示の実施例の場合、ブシユ７の軸方向長さ
と、ケーシング開口部９の深さとは、ブシユ７が
その進入状態において、ケーシング１と密着する
ように、互いに整合されている。

このように構成すると、ブシユ７がケーシング
１から突出する値が、極めて容易に調整できるス
ラストロツド進出長さと常に等しくなる。

さらに、直線駆動装置の不作用位置に相当する
進入状態にあるこのブシユ７は、ケーシング１に
よつて、外部の影響から申し分なく保護されてお
り、外ロータ型モータは、二重にカバーされて、
スラストロツド５の傾倒モーメントを受けないよ
うに、充分保護される。しかも、ブシユ７におけ
るこの沈下又は埋没した状態は、美的にも有効な
印象を与える。

図示の実施例の場合、ケーシング１は、片側が
閉じられた円筒状のスリーブ１９の形を有してい
る。

このスリーブ１９を閉じる底面１１は、円形断
面を有しており、ブシユ７のベースプレート１７
とは反対側に位置している。

ブシユ７は、その進入状態においてスリーブ１
９内に埋没しており、モータの駆動により、テレ
スコープ式に、スリーブ１９から進出し、かつス
リーブ１９内に進入することができる。

従つて、このスリーブ状ケーシング１は、ブシ
ユ７に申し分なく適合するように構成されてお
り、必要とされる材料分だけの厚さを、その全面
に亘つて有しているので、本発明によるこの直線
駆動装置は、必要最小限の構成寸法しか有してい
ない。

ブシユ７が、ケーシング１内で相対回動しない
ようにするため、ケーシング１又はブシユ７上に
は、案内構造を軸方向で形成しておくことが可能
である。この案内構造内には、それぞれ他方の部
分に対して相補的な対応片が、キー溝原理に応じ
て係合する。

図示の実施例の場合、この種の案内構造として
は、縦スリツト２０がケーシング１内に形成され
ている。この縦スリツト２０内には、ブシユ７に
取り付けたピン２１が突入するようになつてお
り、このピン２１は、例えばブシユ７のスリーブ
本体内に外部からねじ込むことができる。ブシユ
７は、このピン２１によつて、縦スリツト２０内
を軸方向摺動可能ではあるが、相対回動不能にロ
ツクされている。

このピン２１の代わりに、適当なカム又は突起
などを用いることは当然可能である。スリーブ１
９に穿設される縦スリツトを用いる代わりに、ス
リーブ１９の内壁に、縦溝を適宜に穿設しておく
こともできる。

図示されてはいないが、この後者の構成の場合
には、外ロータ型モータが、常に閉じたケーシン
グ外殼内に収容され、申し分なく保護されるとい
う利点が得られる。これに対して、縦スリツト２
０は、モータの熱放出の面で優れている。

ケーシング１とブシユ７とに設けられたキー溝
方式に基づく本発明の案内部材は、言うまでもな
く、交換可能である。従つて、ブシユ７に縦溝を
設けておくことができ、例えば、ケーシング１を
貫通する案内ねじを、この縦溝内に通すことが可
能となる。

本発明による直線駆動装置における多くの使用
例では、スラストロツド５の直線運動を、ストツ
パで制限するように構成することが必要となる。

この場合、特に有利な実施態様によれば、回動
防止部材として用いられる案内構造が、同時にス
ラストロツド５の直線行程を制限するストツパと
して構成されている。

そのため、図示の実施例においては、縦スリツ
ト２０の軸方向延在距離が、スラストロツド５の
直線行程とほぼ等しくされており、スラストロツ
ド５の進出（外行ストローク）に際して、ピン２
１が縦スリツト２０の一端部２２に当接する。

この停止位置では、スラストロツド５が、さら
に進出できるようになつている。

これと全く同じような形式により、ケーシング
１内へのスラストロツド５の進入深さを、縦スリ
ツト２０の他端部２３に対するピン２１の当接に
よつて制限することが可能である。

なお、図示の実施例によれば、ブシユ７の端面
側前縁部２４を、ケーシング１の底面１１上に当
てつけることも可能である。

この当接位置では、ピン２１が、縦スリツト２
０における軸方向端部２３のすぐ手前に位置して
いる。

本発明における如く案内構造とストツパ構造と
が組み合わされていることによつて、構成上極め
て無駄の少ない低コストの製作が可能となる。

さらに、直線行程の簡単なヴアリエーシヨンの
ためには、複数の縦スリツト２０又は縦溝もしく
は縦孔を、種々異なる長さと配置形式とで、ケー
シング１又はブシユ７に形成しておくことができ
る。

この機械的な固定ストツパは、リミツトスイツ
チと交換することもできるし、或いは、外ロータ
型モータを、停止又は切り換え制御して、モータ
巻線の過負過を防止するようなリミツトスイツチ
と組み合わせることもできる。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明による電気的な直線駆動装置の概
略的な縦断面図である。 １……ケーシング、２……固定子、３……回転
子、４……導線、５……スラストロツド、６……
外ねじ、７……ブシユ、８……内ねじ、９……ケ
ーシング開口部、１０……台座、１１……底面、
１２……内壁、１３……中間スペース、１４……
ケーシングの面、１５……内壁区分、１６……上
縁部、１７……ベースプレート、１８……リング
状段部、１９……スリーブ、２０……縦スリツ
ト、２１……ピン、２２，２３……縦スリツトの
端部、２４……前縁部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ケーシング１を備える電気的な直線駆動装置
   であつて、ケーシング１に剛性的に結合されてい
   る固定子２と、外壁に外ねじ６を切られている回
   転子３とを有し、ケーシング１内に収容された電
   気的な外ロール型モータと、内ねじ８を切られた
   ブシユ７によつて、回転子３上に螺合され、かつ
   ケーシング１内で回動不能に案内されているスラ
   ストロツド５が設けられていることを特徴とする
   電気的な直線駆動装置。 ２ 外ロータ型モータが、円筒形のケーシング開
   口部９内の中心部に、軸方向に配置されており、
   かつ回転子３が、ケーシング開口部９を制限して
   いる内壁１２から、間隔をおいて位置しており、
   スラストロツド５のブシユ７が、回転子３と内壁
   １２との間に適合するように受容されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の電気
   的な直線駆動装置。 ３ ブシユ７が、その進入状態において、ケーシ
   ング１と密着していることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項又は第２項に記載の電気的な直線駆
   動装置。 ４ ケーシング１が、片側をカバーされた円筒形
   のスリーブ１９から成つており、ブシユ７が、テ
   レスコープ式に、このスリーブ１９内に進入し、
   かつスリーブ１９から進出しうるようになつてお
   り、進入状態においては、ブシユ７が、このスリ
   ーブ１９内に埋設した位置を占めるようになつて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至
   第３項のいずれかに記載の電気的な直線駆動装
   置。 ５ 回動防止装置として用いられる案内構造が、
   ケーシング１又はブシユ７に、軸線長手方向で形
   成されており、かつこの案内構造内には、それぞ
   れ他方の部分に対する相補的な対応片が、キー溝
   方式に従つて係合するように構成されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項の
   いずれかに記載の電気的な直線駆動装置。 ６ 案内構造が、縦溝又は縦スリツト２０形状を
   有しており、かつこの溝又はスリツト内に、ピン
   ２１又はカムが突入するようになつていることを
   特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の電気的
   な直線駆動装置。 ７ スラストロツド５の直線運動が、ストツパ制
   限されていること特徴とする特許請求の範囲第１
   項乃至第６項のいずれかに記載の電気的な直線駆
   動装置。 ８ 回動防止装置として用いられる案内構造が、
   同時に、スラストロツド５の直線行程を制限する
   ストツパとして構成されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第７項に記載の電気的な直線駆動
   装置。 ９ 縦溝又は縦スリツト２０の軸方向延在距離
   が、スラストロツド５の直線行程とほぼ等しく、
   かつピン２１又はカムが、縦溝又は縦スリツト２
   ０における少なくとも一方の端部２２で、ストツ
   パ位置を占めていることを特徴とする特許請求の
   範囲第８項に記載の電気駆動装置。 １０ スラストロツド５のブシユ７が、その進入
   時に、ケーシング１の底面１１に当接するように
   なつていることを特徴とする特許請求の範囲第７
   項に記載の電気的な直線駆動装置。