JPH11506527A - 直線移動用アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、回転モータ軸（４）を有するモータ（５）と、移動軸（６）と、モータ軸と移動軸との間のねじトランスミッション（７、８）と、支持フレーム（９）と、支持フレーム（９）と移動軸（６）との間にあって、モータ軸の回転移動を移動軸の直線移動へ変えるための制御支持体（１０、１１）と、軸方向における隙間を除去するための隙間除去手段（１２）とを備える。モータ軸（４）と移動軸（６）との間のねじトランスミッション（７、８）は、モータ軸（４）の内ねじ（７）と、移動軸（６）の外ねじ（８）とからなる。本発明による直線移動用アクチュエータは、垂直、水平および回転隙間を除去するための手段（１２または３０）を備える。

Description

【発明の詳細な説明】 直線移動用アクチュエータ 本発明は、回転モータ軸を有したモータと、移動軸と、前記回転モータ軸と前 記移動軸との間のねじトランスミッションと、支持フレームと、前記支持フレー ムと前記移動軸との間にあって前記回転モータ軸の回転移動を前記移動軸の直線 移動へと変える制御支持体と、軸方向における隙間を除去するための隙間除去手 段とを備えており、前記回転モータ軸と前記移動軸との間の前記ねじトランスミ ッションが前記回転モータ軸における内ねじおよび前記移動軸における外ねじを 備えるような直線移動用アクチュエータに関するものである。 本発明の直線移動用アクチュエータは、特に、セルラー無線ネットワークのベ ースステーションに使用されるコンバイナフィルタの如きフィルタにおける周波 数制御素子を移動させるのに使用される。直線移動用アクチュエータは、回転移 動が直線移動へと変えられるような電気駆動ステッピングモータを使用する。回 転移動の直線移動への変換は、支持フレームに、すなわち、実際には、モータの 取付けフランジに移動軸が支持されている結果として行われるものである。移動 軸は回転できないので、モータ軸の回転移動が移動軸の直線移動へと変えられる のである。 従来の技術では、モータ軸に外ねじを設け、移動軸に内ねじを設けている。従 来の技術では、移動軸として、いわゆる方形軸を使用している。この方形軸は、 その外面が正方形であり、支持フレームの方形開口に支持されている。この方形 軸は、内側に内ねじを備えており、この内ねじに対して、モータ軸の外ねじが係 合する。このような構成では、移動軸の支持表面、すなわち、ねじの重なり部分 が充分でなく、移動軸の支持を充分なものとすることはできず、また、移動軸の 支持点が多かれ少なかれ互いに頂部にあり、したがって、軸方向において見たと き支持表面の間に距離がない。このような構造では、移動軸の支持が不十分であ り、隙間が生じて、構造特性が損なわれてしまう恐れがある。また、軸方向にお ける構造全体の長さが長くなってしまい、サイズが大きくなってしまうという欠 点もある。従来の技術では、このような隙間は、単に軸方向スプリングを使用す ることによって除去されている。この軸方向スプリングは、軸方向に押圧される ときに、その軸方向の隙間しか除去できない。 その他の従来技術、すなわち、重量型伝達動作においては、異なるねじ伝達、 すなわち、モータ軸に内ねじ、移動軸に外ねじを有したような直線移動用アクチ ュエータを使用することが知られている。この種の方法は、ＵＳ−３００８３４ ０、ＵＳ−３３７７８７８、ＵＳ−２４７１１２９、ＵＳ−４４９７２１５およ びＣＨ−６４９３５７に開示されている。これらの従来方法およびその他の方法 は、移動軸の隙間を充分に除去できないという問題を残している。この問題は、 特に、本発明の適用例、すなわち、軽い周波数制御素子の伝達において強調され てくる。何故ならば、隙間により制御エラーが生じてしまうからである。 本発明の目的は、従来技術が有しているような問題点を解消しうるような新し い型の直線移動用アクチュエータを提供することである。 このような目的は、本発明によれば、垂直、水平および回転隙間を除去するた めの手段を備えた直線移動用アクチュエータによって達成される。 本発明による直線移動用アクチュエータによれば、いくつかの効果が得られる 。本発明による直線移動用アクチュエータによれば、非常に正確な動作が得られ る。何故ならば、普通の隙間の除去、すなわち、軸方向における隙間の除去に加 えて、移動軸の垂直、水平および回転隙間も除去されるからである。本発明によ れば、諸構造体の隙間公差をより大きくすることができ、このために、諸構造体 を低コストで作製することができる。本発明は、非常に軽い周波数制御素子を移 動させるのに適用され、本発明による直線移動用アクチュエータは、実際には、 非常に軽い荷重でほとんど隙間なしとすることができる。隙間を最小とすること により、より正確な周波数制御が行われうる。本発明によれば、従来よりサイズ をより小さくすることができる。本発明による直線移動用アクチュエータによれ ば、移動軸の支持が相当に改善される。何故ならば、本発明によれば、移動軸の 支持表面の間に軸方向における長い距離を与えることによって、効率的に隙間を 最小とすることができるからである。 次に、添付図面に基づいて、本発明についてより詳細に説明する。 第１図は、本発明の第一の実施例を例示している。 第２図は、第１図の細部を例示している。 第３図は、本発明の第一の実施例に使用される支持フレームをモータの方向に 見て例示している。 第４図は、本発明の第一の実施例に使用される移動軸をモータの方向に見て例 示している。 第５図は、本発明の第二の実施例を例示している。 第６図は、本発明の第二の実施例に使用されるスプリング手段を例示している 。 第１図から第４図を参照するに、本発明は、例えば、セルラー無線ネットワー クのベースステーションのコンバイナフィルタ２の如きフィルタ２における周波 数制御素子３を移動させるために使用される直線移動用アクチュエータ１に関す る。 直線移動用アクチュエータ１は、回転モータ軸４を有した電気モータ５と、移 動軸６と、回転モータ軸４と移動軸６との間のねじトランスミッション７、８と を備えている。電気モータ５は、ステッピングモータであり、モータ軸がそこで 回転する軸受４ａおよび４ｂを備えている。さらに、この直線移動用アクチュエ ータ１は、支持フレーム９と、この支持フレーム９と移動軸６との間にあって回 転モータ軸６の回転移動を移動軸６の直線移動へと変えるための制御支持体１０ および１１とを備えている。このアクチュエータは、また、軸方向における隙間 を除去するための隙間除去手段１２を備える。この隙間除去手段１２は、軸方向 において予め押圧されており、すなわち、この隙間除去手段１２は、圧縮コイル スプリングである。第１図および第２図においては、このスプリングは、モータ ５が、移動軸６を最後退位置、すなわち、モータ５の近くの位置へと引き込ませ ているので、完全に圧縮されている。 制御支持体は、構造体１０および１１を備えている。構造体１０は、支持フレ ーム９、すなわち、制御フランジ、すなわち、制御片におけるスペース１０、１ ０ａから１０ｄで構成されており、構造体１１は、移動軸６における突出部１１ ａから１１ｄで構成されている。移動軸６は、実軸６と、そのねじ８と、制御支 持体の一部を構成する突出部１１ａから１１ｄとからなっている。移動軸６ は、周波数制御素子３を取り付ける取付け部１１ｅを備える。移動軸６の構造は 、第１図および第４図に最もよく示されている。凹部１０ａから１０ｄを有した 支持フレームの構造は、第１図および第３図に最もよく示されている。これに関 して注意すべきことは、第１図の横断面は、４５度傾斜されており、すなわち、 第３図の矢印Ｄ−Ｄにそってとったものである。支持フレーム９、すなわち、制 御フランジ９は、直線移動軸６の移動を制御し、モータ５のための取付けフレー ムとして作用し、また、この直線移動用アクチュエータの全体を適用場所に取り 付けるための手段としても作用する。支持フレーム９、すなわち、制御フランジ ９は、ねじ素子または対応する取付け素子９ｂおよび９ｃを備える。ねじ９ｂは 、モータ５を支持フレーム９、すなわち、制御フランジに対して、モータ２の方 向からボルト（図示していない）の如き取付け手段を用いて取り付けるときに、 使用される。ねじ９ｃは、直線移動用アクチュエータの全体を、フィルタ２の壁 ２ａに対して、フィルタ２の方向からボルト（図示していない）の如き取付け手 段を用いて取り付けるときに、使用される。 直線移動用アクチュエータ１は、モータ軸４と移動軸６との間のねじトランス ミッションがモータ軸の内ねじ７と移動軸６の外ねじ８とからなることを特徴と している。モータ軸４は、したがって、モータの内側にあり、内ねじ７を備えて おり、モータ軸が回転するとき、モータ５の回転方向にしたがって矢印Ｃの方向 に移動軸６を直線的に移動させる。 この直線移動用アクチュエータ１においては、モータ軸４と移動軸６との間の ねじトランスミッション７および８は、移動軸６の第１の支持表面Ａを構成し、 支持フレーム９と移動軸６との間の制御支持体１０および１１は、移動軸６の第 ２の支持表面Ｂを構成する。好ましい実施例においては、これら支持表面Ａおよ びＢは、軸方向に見たとき、互いにある距離をおいて離れており、第１の支持表 面Ａは、モータ５の内側の領域にあり、第２の支持表面Ｂは、モータ５の外側の 領域にあり、すなわち、そこでは、移動軸６の突出部１１ａから１１ｄが、支持 フレーム９の凹所１０ａから１０ｄの縁に対して支持されている。このとき、移 動軸６の支持は非常にしっかりとしている。 本発明の一つの好ましい実施例のアクチュエータにおいては、制御支持体１０ および１１は、移動軸６にいくつかの突出部１１ａから１１ｄを備える。これら 突出部は、移動軸６の中央ラインから離れて延長しており、これら突出部１１ａ から１１ｄに対応する部分として、制御支持体１０および１１は、支持フレーム ９に形成された凹所１０ａから１０ｄを備えており、これら凹所は、同様に、移 動軸６の中央ラインから離れて延長している。中央ラインから側部まで延長する 突出部１１ａから１１ｄおよびこれらの対応する部分としての支持フレーム９の 凹所１０ａから１０ｄを用いて、移動軸６の移動支持を改善しており、これによ り、これら構造体の製造公差を大きくでき、それにより、これら構造体をより容 易により安価に製造することができるという効果が得られる。 本発明の一つの好ましい実施例のアクチュエータにおいては、移動軸６の突出 部１１ａから１１ｄおよび支持フレーム９の凹所１０ａから１０ｄは、移動軸６ のまわりに等距離のところに対称的に配置されている。こうすることにより、支 持の平衡をとることができる。好ましくは、少なくとも４つの突出部１１ａから １１ｄおよび４つの凹所１０ａから１０ｄを設けるとよく、それにより、非常に 良好な支持を行え且つ隙間の除去を非常に充分なものとすることができる。一つ の好ましい実施例においては、突出部１１ａから１１ｄ、および最も好ましくは 、凹所１０ａから１０ｄも、湾曲縁を備えるとよく、このような縁により、でき るだけ摩擦のない状態にて、直線方向における移動を行わすことができる。 本発明の一つの非常に好ましい実施例のアクチュエータにおいては、軸方向に おける隙間を除去するための隙間除去手段１２は、垂直、水平および回転隙間を 除去するため回転方向において予め押圧されているとよい。こうしておくと、隙 間除去手段１２は、隙間のある範囲内にて移動軸６を回転させて、移動軸６の突 出部１１ａから１１ｄが支持フレーム９の凹所の壁１０ａから１０ｄに対して押 し付けられるようにして、それらの隙間が除去されるようにする。このような実 施例によれば、それらの隙間が除去され、軸方向の隙間を除去する同じスプリン グ手段１２を効率的に使用することができる。２つの別々の手段を使用すること もでき、すなわち、一方の手段は、軸方向において予め押圧された状態とし、他 方の手段は、回転方向において予め押圧された状態としておく。しかし、一つの 組立体とするのが好ましい。 前述したことに関連して、好ましい実施例によれば、アクチュエータは、回転 方向において所望の与圧度まで隙間除去手段１２を予め押圧するための調整手段 を備える。これら手段は、制御支持体１０および１１の突出部１１ａから１１ｄ および凹所１０ａから１０ｄを備える。この調整手段は、移動軸６の突出部１１ ａから１１ｄと、支持フレーム９の凹所１０ａから１０ｄとを備える。このよう な実施例によれば、突出部１１ａから１１ｄおよび凹所１０ａから１０ｄにさら に別の機能も果たさせているので、必要とされる構造的部品数を減少させること ができ、価格を低減させることができる。一例として、直線移動用アクチュエー タを組み立てるとき、スプリング１２の回転方向における与圧は、次のようにし て行われうる。すなわち、出発状態において、移動軸６およびその突出部が別々 の部品としてあるときに、先ず、スプリング１２の後部が、例えば、モータのフ レームにおいてモータ５の側部に対して固定され、スプリング１２の外側端が移 動軸の軸部分６と突出部１１ａから１１ｄとの接合部に対して固定されるように する。次いで、移動軸６およびその突出部１１ａから１１ｄを、例えば、手では 半回転だけ回転させて、スプリング１２が、回転方向において予め押圧された状 態とし、その後、移動軸６およびその突出部１１ａから１１ｄを支持フレーム９ 内に押し込み、突出部１１ａから１１ｄが凹所１０ａから１０ｄに入り、移動軸 ６がモータ軸４に合わさる。移動軸６を組立体に固定するために、モータ軸を、 ある程度まで回転させる。これにより、モータ軸４の内ねじ７により、移動軸６ のねじ部８を介してモータの方へ移動軸６が引き込まれる。 特に第１図および第３図による直線移動用アクチュエータの組立体または動作 に関し、好ましい実施例においては、アクチュエータは、好ましくは、支持フレ ーム、すなわち、制御フランジ９とモータ５との間の心合せ構造体５０ａ、５０ ｂを備える。この構造体は、最も好ましくは、モータ５ａにおいては、第１図の 突出部５０ａの如き心合せ部５０ａであり、支持フレーム９においては、第３図 の凹所５０ｂの如き対応部５０ｂである。突出部５０ａおよび凹所５０ｂは、丸 くなっている。 本発明の一つの好ましい実施例の直線移動用アクチュエータにおいては、移動 軸６の突出部１１ａから１１ｄは、非磁性材料であり、最も好ましくは、プラス リック材料である。こうすると、移動軸６およびその突出部１１ａから１１ｄが 、フィルタ２の電気的動作を乱すことはない。また、こうすることにより、移動 軸６が支持フレーム９の凹所１０ａから１０ｄにそって良好にスライドしうると いう効果も得られる。また、耐性も良好なものとすることができる。 本発明の一つの好ましい実施例の直線移動用アクチュエータにおいて、隙間除 去手段１２、すなわち、スプリング１２は、少なくとも、その大部分が支持フレ ーム９によって囲まれた領域内にある。この場合において、耐性の観点からは金 属製スプリングであるのが最も好ましいスプリング１２は、フィルタ２の電気的 動作を乱さない。このスプリングは、移動軸６が距離Ｃの両端位置へと移動され た場合でも、少なくとも、その大部分が支持フレーム９内にある。 第５図および第６図について、本発明の第二の実施例を説明する。第１図から 第４図の第一の実施例におけるように、この第二の実施例の直線移動用アクチュ エータもまた、回転モータ軸４を有した電気モータ５と、移動軸６と、モータ軸 ４と移動軸６との間のねじトランスミッション７、８とを備える。電気モータ５ は、ステッピングモータであり、モータ軸４がそこで回転する軸受４ａおよび４ ｂを備える。さらにまた、この直線移動用アクチュエータ１は、支持フレーム９ 、すなわち、制御片、すなわち、制御フランジと、支持フレーム９と移動軸６と の間にあって、モータ軸４の回転移動を移動軸６の直線移動へと変えるための制 御支持体１０と、軸方向における隙間を除去するための隙間除去手段１２とを備 える。第５図において、軸方向スプリング手段１２は、支持部９、すなわち、制 御フランジ９の凹所９ａに配置されている。第５図において、軸方向スプリング 手段１２は、移動軸６のロック片４０と支持フレーム９との間で圧縮されるよう にして、軸方向において予め押圧されている。 この直線移動用アクチュエータとして必須なことは、モータ軸４と移動軸６と の間のねじトランスミッション７および８が、モータ軸４の内ねじ７と、移動軸 の外ねじ８とからなるということである。第一の実施例と異なる点は、移動軸が いわゆる方形軸であるような制御支持体とされており、移動軸６が正方形支持体 １１を備え、この場合において、支持フレーム９は、開口、すなわち、凹所１０ 、すなわち、対応する形状を有したスペース１０を備えるという点である。 この第二の実施例は、最も好ましくは、移動軸６のスペース１０と支持フレー ム９との間にあって、垂直、水平および回転隙間を除去するための手段３０を備 える。第６図は、この手段３０を例示している。この手段３０は、４つの翼部３ ０ａから３０ｄを備えており、すなわち、開口１０の各面に対して１つの翼部を 備えている。かくして、この手段３０は、隙間除去手段３０であり、それらの翼 部は、方形開口１０の壁に対して圧縮されて、垂直、水平および回転隙間を除去 する。この手段３０は、最も好ましくは、支持体１１の端部に対して配置される 。垂直、水平および回転隙間を除去するためのこの手段３０は、支持フレーム９ の凹所１０の移動軸６のまわりに配置される。このような配置方法は、動作的に 良好であるし、充分に保護されたものでもある。 添付図面の実施例について本発明を説明してきたのであるが、本発明は、これ らに限定されるものでなく、本請求の範囲の記載による発明思想の範囲内で種々 変形可能なものであることは、明らかであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｌ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．回転モータ軸（４）を有するモータ（５）と、移動軸（６）と、前記モータ 軸と前記移動軸との間のねじトランスミッション（７、８）と、支持フレーム（ ９）と、前記支持フレーム（９）と前記移動軸（６）との間にあって、前記モー タ軸（４）の回転移動を前記移動軸（６）の直線移動へと変えるための制御支持 体（１０、１１）と、軸方向における隙間を除去するための隙間除去手段（１２ ）とを備え、前記モータ軸（４）と前記移動軸（６）との間の前記ねじトランス ミッション（７、８）が前記モータ軸（４）の内ねじ（７）と、前記移動軸（６ ）の外ねじとからなるようにされた直線移動用アクチュエータにおいて、垂直、 水平および回転隙間を除去するための手段（１２または３０）を備えたことを特 徴とする直線移動用アクチュエータ。 ２．前記垂直、水平および回転隙間を除去するための手段（１２）は、回転方向 において予め押圧された隙間除去手段である請求項１記載の直線移動用アクチュ エータ。 ３．前記垂直、水平および回転隙間を除去するための手段（１２）は、軸方向に おける隙間を除去するために使用され、回転方向においても予め押圧される隙間 除去手段（１２）である請求項１または２記載の直線移動用アクチュエータ。 ４．前記垂直、水平および回転隙間を除去するための手段（１２）は、前記支持 フレーム（９）の凹所（１０ａから１０ｄ）に対して前記移動軸の突出部（１１ ａから１１ｄ）を回転させるように構成されている請求項２または３記載の直線 移動用アクチュエータ。 ５．前記軸方向および回転方向に予め押圧される隙間を除去するための手段は、 コイルスプリングである請求項２または３記載の直線移動用アクチュエータ。 ６．前記隙間除去手段（１２）は、前記支持フレーム（９）によって囲まれた領 域内に少なくともその大部分がある請求項１記載の直線移動用アクチュエータ。 ７．所望の与圧度まで回転方向に前記隙間除去手段（１２）を予め押圧するため の調整手段を備える請求項２また３記載の直線移動用アクチュエータ。 ８．前記制御支持体（１０、１１）は、前記移動軸（６）のいくつかの突出部 （１１ａから１１ｄ）を備えており、該突出部は、前記移動軸の中央ラインから 離れるように延長しており、且つ前記突出部（１１ａから１１ｄ）に対応する部 分として、前記制御支持体（１０、１１）は、前記支持フレーム（９）に対して 形成された凹所（１０ａから１０ｄ）を備えており、前記凹所は、同様に、前記 移動軸（６）の中央ラインから離れるように延長している請求項１記載の直線移 動用アクチュエータ。 ９．前記所望の与圧度まで回転方向に前記隙間除去手段（１２）を予め押圧する ための調整手段は、前記制御支持体（１０、１１）の突出部（１１ａから１１ｄ ）および凹所（１０ａから１０ｄ）である請求項７または８記載の直線移動用ア クチュエータ。 10．前記移動軸（６）の前記凹所（１１ａから１１ｄ）および前記支持フレーム （９）の前記凹所（１０ａから１０ｄ）は、前記移動軸（６）のまわりに対称的 に配置されている請求項７記載の直線移動用アクチュエータ。 11．前記移動軸（６）の前記突出部（１１ａから１１ｄ）は、非磁性材料であり 、最も好ましくは、プラスチック材料である請求項８記載の直線移動用アクチュ エータ。 12．前記モータ軸（４）と前記移動軸（６）との間の前記ねじトランスミッショ ン（７、８）は、前記移動軸のための第１の支持表面（Ａ）を構成し、前記支持 フレーム（９）と前記移動軸（６）との間の前記制御支持体（１０）は、第２の 支持表面（Ｂ）を構成し、これら支持表面（Ａ、Ｂ）は、軸方向に見たとき、互 いにある距離をおいて離れており、前記第１の支持表面（Ａ）が前記モータ（５ ）内の領域にあり、前記第２の支持表面（Ｂ）が前記モータの外の領域にある請 求項１記載の直線移動用アクチュエータ。 13．前記垂直、水平および回転隙間を除去するための手段（３０）は、前記移動 軸（６）と前記支持フレーム（９）との間にある請求項１記載の直線移動用アク チュエータ。 14．前記垂直、水平および回転隙間を除去するための手段（３０）は、いくつか の可撓性翼部（３０ａから３０ｄ）からなる請求項１または１３記載の直線移動 用アクチュエータ。 15．前記垂直、水平および回転隙間を除去するための手段（３０）は、前記支持 フレーム（９）のスペース（１０）の前記移動軸（６）のまわりに配置されてい る請求項１または１３記載の直線移動用アクチュエータ。 16．周波数制御素子（３）を移動させるために高周波フィルタ（２）において使 用される請求項１記載の直線移動用アクチュエータ。