JPH07123631A - 電動アクチュエータ - Google Patents

電動アクチュエータ

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JPH07123631A
JPH07123631A JP28627393A JP28627393A JPH07123631A JP H07123631 A JPH07123631 A JP H07123631A JP 28627393 A JP28627393 A JP 28627393A JP 28627393 A JP28627393 A JP 28627393A JP H07123631 A JPH07123631 A JP H07123631A
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JP
Japan
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linear motion
rotation
electric actuator
spline
unit
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JP28627393A
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English (en)
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Yasuji Najima
靖二 名島
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Nabtesco Corp
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Teijin Seiki Co Ltd
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  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンパクトで、精密な作動をさせることもで
きる電動アクチュエータを提供する。 【構成】 電動回転部のロータ15の高速回転は、ロー
タシャフト21から減速部の入力部材25に伝えられ
る。減速部31、41では、この高速回転を例えば数十
分の1から数百分の1に減速する。この低速回転は、回
転・直線変換部(ネジ機構57、65)へ伝えられ、直
線運動部材61が繰り出し・引き込みされる。本発明の
電動アクチュエータは、これらの各部が一式のケーシン
グ内に収められているので、例えば、ロータシャフトと
減速部の入力部材とを一体物としたり、減速部の軸芯部
にネジ機構を収める等の設計を行うことにより、電動ア
クチュエータをコンパクトにすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、工作機械の位置決めや
クランプ等に用いられる、直線運動を行う電動アクチュ
エータに関する。特には、電動回転部、減速部及び回転
・直線運動変換部を一式のケーシング内に収めてコンパ
クトにした電動アクチュエータに関する。
【0002】
【従来の技術】減速比が1段で数十分の1から数百分の
1にとれる高減速比の減速機は従来より知られている。
例えば、遊星歯車機構を利用するもの、偏心スプライン
を利用するもの、弾性歯車を利用するもの(商標名ハー
モニックドライブ等)などを挙げることができる。これ
らとサーボモータ及びネジ機構等とを組合せれば、精密
な直線運動を行う装置を構成することができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のよう
な、複数の装置の単純な組合せに係るアクチュエータで
は、全体をコンパクトにすることには限界があった。例
えば長さについて言えば、アクチュエータ全体の寸法
は、それぞれの装置の軸と、軸を継ぐカップリングの寸
法を足した寸法になってしまう。一方、油圧シリンダー
等の油圧アクチュエータの場合、油の供給システムを設
置する必要があり、また、油もれが起るといった問題が
あった。本発明は、コンパクトで、精密な作動をさせる
こともできる電動アクチュエータを提供することを目的
とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の電動アクチュエータは、ステータとロータ
とを含む電動回転部と、このロータのシャフトに連結さ
れた入力部材とを含む高減速比減速部と、この高減速比
減速部の出力部材によって駆動される回転・直線運動変
換部と、この回転・直線運動変換部によって駆動される
直線運動部材と、を具備し;上記各部が一式のケーシン
グ内に収められていることを特徴とする。
【0005】
【作用】電動回転部のロータの高速回転は、ロータシャ
フトから減速部の入力部材に伝えられる。減速部では、
この高速回転を例えば数十分の1から数百分の1に減速
する。この低速回転は、回転・直線変換部(例えばネジ
機構)へ伝えられ、直線運動部材が繰り出し・引き込み
される。本発明の電動アクチュエータは、これらの各部
が一式のケーシング内に収められているので、例えば、
ロータシャフトと減速部の入力部材とを一体物とした
り、減速部の軸芯部にネジ機構を収める等の設計を行う
ことにより、本発明の電動アクチュエータをコンパクト
にすることができる。なお、“一式のケーシング”と
は、必ずしも“一体物のケーシング”という意味ではな
い。組立状態で一つのケーシングを構成するものであっ
てもよい。
【0006】本発明の電動アクチュエータの一態様にお
いては、上記減速部が、歯数がわずかに異なる内歯スプ
ラインと外歯スプラインとを有し、両スプラインの歯の
かみ合い位置が、上記入力部材の高速回転に伴ってスプ
ライン円周上を移動して両スプライン間に位相差が生
じ、この位相差によって上記出力部材が低速回転し;上
記回転・直線運動変換部が、上記出力部材によって回転
駆動されるメネジ筒と、このメネジ筒のメネジと螺合す
るオネジと、を有し;上記直線運動部材が、上記オネジ
によって駆動されるとともに、上記ケーシングに回転不
能かつ摺動自在に係合する押棒として構成されている。
【0007】このような電動アクチュエータの減速部
は、比較的簡単な構成であるにもかかわらず高減速比と
することができる。この態様の減速部の機構の好適な例
としては、内歯スプラインを弾性歯車(フレックススプ
ライン)とした減速機構(商標名ハーモニックドライブ
減速機と同じ機構)を挙げることができる。この機構
は、部品数が少なく、またその中空部に、回転・直線運
動変換部としてのネジ機構を内蔵しやすいので、電動ア
クチュエータ全体をきわめてコンパクトに構成できる。
【0008】
【実施例】以下、添付図を参照しつつ説明する。図1
は、本発明の一実施例に係る電動アクチュエータの内部
構造を摸式的に示す断面図である。図2は、図1の電動
アクチュエータの減速部の減速メカニズムを説明するた
めの摸式図である。図1の電動アクチュエータ1は、ケ
ーシング3、7、電動回転部(ステータコイル11、ロ
ータ15等)、減速部(入力部材であるウェーブジェネ
レータ25、フレックススプライン31等)、回転・直
線運動変換部(メネジ筒51、オネジ65等)、及び、
直線運動部材である押棒61等より構成されている。
【0009】前部カバー3は、除塵目的の単なるカバー
であり、本実施例の電動アクチュエータ1の左側部分の
減速部と回転・直線運動変換部を覆っている。ケーシン
グ7は、前部カバー3と、電動アクチュエータ1の中央
部でボルト連結されている。ケーシング7は、サーキュ
ラースプライン41とボルト等にて固定されており、電
動アクチュエータ1の右側部分の電動回転部を覆い、押
棒61の外側を取り巻くように電動アクチュエータ1の
内部を左側に伸び(固定内筒8)、さらに内筒延長部9
に至っている。固定内筒8の部分を、別体としてケーシ
ング7に連結する構造としてもよい。
【0010】この実施例の電動アクチュエータ1の電動
回転部は、直流モータであり、ステータコイル11、ス
テータコア13、ロータマグネット15、ロータシャフ
ト21から構成されている。なお、本発明の電動アクチ
ュエータの電動回転部には、速度制御可能なモータな
ら、直流・交流を問わず、様々な形式のモータを用いる
ことができる。いわゆるパルスモータ、サーボモータ等
であってもよい。
【0011】ロータシャフト21は、ロータマグネット
15にかかる回転力により回転する。回転数は、通常、
0〜4,000rpm である。ロータシャフト21の右端
部23は、ベアリング71を介して、同シャフトの左端
はベアリング73を介して、それぞれ固定内筒8に支持
されている。ロータシャフト21の左端は、内径が円
で、外径はだ円のウェーブジェネレータ25と呼ばれる
部分である。この部分は、減速部の入力部材となってい
る。つまり、本実施例では、ロータシャフト21と減速
部の入力部材とは一体化されている。
【0012】ここで、図2を用いて、本実施例の電動ア
クチュエータ1の減速部の減速機構について説明する。
ウェーブジェネレータ25は、外形がだ円形の剛性のあ
る軸である。このウェーブジェネレータ25の外側に
は、だ円ベアリング29がはめられている。だ円ベアリ
ング29の外側には、フレックススプライン31がはめ
られている。ここで、だ円ベアリング29の外レースと
フレックススプライン31とは、高強度ではあるがしな
やかな材料(例えば合金鋼)の薄肉体となっており、内
側のウェーブジェネレータ25の回転に合わせて、外側
に出張ったり、内側にへこんだりを繰返す。
【0013】フレックススプライン31の外側には、剛
体のサーキュラースプライン41がはめられている。両
スプラインは、ウェーブジェネレータの肉厚部25aに
押されてフレックススプライン31が外に出張ったとき
に、スプラインの歯(フレックス外歯33とサーキュラ
ースプライン41の内歯43)がかみ合うような寸法関
係となっている。ウェーブジェネレータの肉薄部25b
の外側でフレックススプライン31が内側にへこんだと
きには、両スプラインの歯のかみ合いが完全にはずれる
ようになっている。図1の電動アクチュエータ1の断面
上半部は、ウェーブジェネレータ肉厚部25a回りの様
子を示し、下半部はウェーブジェネレータ肉薄部25b
回りの様子を示している。
【0014】このようにして、フレックススプライン3
1の外歯33が、サーキュラースプライン41の内歯4
3に部分的に押し付けられるようにして、ウェーブジェ
ネレータ25が1回転する。ここで、フレックススプラ
イン31の外歯33の歯数は、サーキュラースプライン
41の内歯43の数よりも2枚以上少なくなっている。
そのため、ウェーブジェネレータ25が時計方向に1回
転すると、フレックススプライン31は、サーキュラー
スプライン41に対して歯数の差分だけ反時計方向に回
転することとなる。ウェーブジェネレータ25が回転を
続けると、フレックススプライン31も少しずつ回転す
る。この時の減速比は、フレックススプライン31の外
歯33の歯数を歯数の差で割った値となる。
【0015】次に本実施例の電動アクチュエータの回転
・直線運動変換部について説明する。この回転・直線運
動変換部は、ネジ機構を用いており、メネジ筒51と、
オネジ65を有する押棒61とから構成されている。メ
ネジ筒51のフランジ部53は、フレックススプライン
31のハブ39とボルト連結されているため、メネジ筒
51はフレックススプライン31と同じ回転数(低速)
で回転する。当然、メネジ筒51の円筒部55内面に切
られているメネジ57も回転する。なお、フレックスス
プライン31とメネジ筒とは一体物であってもよい。
【0016】一方、押棒61は、ケーシング7に固定さ
れている固定内筒8に対して、回り止めピン10と回り
止めミゾ67によって、回転不能になっている。同時
に、押棒61は、メネジ筒51や固定内筒8に対して、
軸方向に摺動自在になっている。そのため、メネジ筒5
1が回転すると、メネジ57に押されてオネジ65が進
退する。このため、押棒61は、左あるいは右方向に動
く。なお、押棒61と固定内筒8等との摺動部に砲金ブ
シュ等を入れてもよい。
【0017】押棒61両端付近の外周面には、シール8
1、83が取り付けられており、ケーシング内と外界と
を遮っている。ケーシング内には、スプライン部の潤滑
のためのギア油が入れられている。このギア油を電動回
転部に入れないようにシールするためのシールを、電動
回転部と減速部との間に付加することがある。また、使
用目的によってはグリス等により、スプライン部の潤滑
を行なうこともある。
【0018】次に、この電動アクチュエータの位置検出
装置について説明する。フレックススプライン31のハ
ブ39には、ロータリーエンコーダー目盛り盤93が取
り付けられている。この目盛り盤の回転角を、固定内筒
8の内筒延長部9外面に取付けられているロータリーエ
ンコーダー検出部91で読み取る。この回転角から、押
棒61の移動位置を検出する。また、ロータリーエンコ
ーダーほど高精度検出の不要な場合は、ステータコイル
11の端部にマグネットセンサ95を取付けて、粗い回
転角を検出する。さらに検出がラフで良い場合は、リミ
ットスイッチ97、98により、押棒エンド63、69
の位置を検出してもよい。
【0019】本実施例では電動回転部内蔵型の電動アク
チュエータを説明したが、減速部と回転・直線運動変換
部のみを一体化し、これに市販のモータを接続すること
としても、一定の寸法コンパクト化効果は得られる。ま
た、回転・直線運動変換部の機構も、台形ネジのほか
に、ボールネジ等であってよい。また、押棒61を何か
に押しつける際には、電動回転部に通電を継続してトル
クをかけてもよい。あるいは、外力による押棒61の位
置ズレを防ぐため電動回転部に通電を継続することもで
きる。
【0020】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の電動アクチュエータは以下の効果を発揮する。 電動回転部、高減速比減速部、回転・直線運動変換部
が一式のケーシング中に収められているため、寸法をコ
ンパクトにすることができる。 回転・直線運動変換部にネジ機構を採用する場合に
は、大きな反力を受けることが可能であり、ジャッキの
機能を持たせることができる。 高速回転部での回転角度を検知することもできるた
め、押棒の出入りの位置決め精度を高めることも可能で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る電動アクチュエータの
内部構造を摸式的に示す断面図である。
【図2】図1の電動アクチュエータの減速部の減速メカ
ニズムを説明するための摸式図である。
【符号の説明】
1 電動アクチュエータ 3 前部カバー 7 ケーシング 8 固定内筒 9 内筒延長部 10 回り止めピン 11 ステータコイル 13 ステータコ
ア 15 ロータマグネット 21 ロータシャフト 23 右端部 24 中央部 25 ウェーブジ
ェネレータ 29 だ円ベアリング 31 フレックス
スプライン 33 フレックス外歯 35 フレックス
筒 39 ハブ 41 サーキュラ
ースプライン 43 内歯 51 メネジ筒 53 フランジ部 55 円筒部 57 メネジ 61 押棒 63 左側エンド 65 オネジ 67 回り止めミゾ 69 右側エンド 71、73、75、77 ベアリング 81、83 シール 91 ロータリー
エンコーダー検出部 93 ロータリーエンコーダー目盛り盤 95 マグネットセンサ 96 信号線

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ステータとロータとを含む電動回転部
    と、 このロータのシャフトに連結された入力部材を含む高減
    速比減速部と、 この高減速比減速部の出力部材によって駆動される回転
    ・直線運動変換部と、 この回転・直線運動変換部によって駆動される直線運動
    部材と、を具備し;上記各部が一式のケーシング内に収
    められていることを特徴とする電動アクチュエータ。
  2. 【請求項2】 上記高減速比減速部が、歯数がわずかに
    異なる内歯スプラインと外歯スプラインとを有し、 両スプラインの歯のかみ合い位置が、上記入力部材の高
    速回転に伴ってスプライン円周上を移動して両スプライ
    ン間に位相差が生じ、この位相差によって上記出力部材
    が低速回転し;上記回転・直線運動変換部が、上記出力
    部材によって回転駆動されるメネジ筒と、このメネジ筒
    のメネジと螺合するオネジと、を有し;上記直線運動部
    材が、上記オネジによって駆動されるとともに、上記ケ
    ーシングに回転不能かつ摺動自在に係合する押棒として
    構成されている請求項1記載の電動アクチュエータ。
JP28627393A 1993-10-22 1993-10-22 電動アクチュエータ Pending JPH07123631A (ja)

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