JPS6035951A - 外ロータ型ヨータを有する電気的な直線駆動装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、電気的々直線１駆動装置に関する。

（従来の技術） 公知の電気的々直線駆動装置は、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
ととるにある。この場合用いらｎる伝動装置は、大型で
あり、極めて多数の精密加工さｎ、た案内部材と、軸受
又は支承部材とを必要とする。従って、その製作に際し
ては、多量の材料が用いらｎ、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ｎ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わ。

ばならないので５外ロータ型モータよりも劣っている。

（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扛るよ
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ｎば、ケーシングを
備えた電気的表置線駆動装置において、ケーシングに剛
性的に結合さ扛ている固定子と、外壁に外ねじを切ら扛
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、内ねじを切ら扛たブシュに
よって回転子上に螺合さｎ、ケーシング内で回動不能に
案内さｊ。

ているスラストロッドとが設けられ、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
ラストロッドに切ら、ｆ′ｌ−た対応ねじ山と協働して
、外ローフの回転運動を、スラストロンドの軸線縦方向
運動に変換する。

従って、外ロータは、−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、在来の切シ換えギヤの場
合とは異なって、電気モータに結合さ汎た別個の伝動歯
車を省略することができるので、材料の節減が達成さ扛
ることになる。

しかも、多くの構成費用を投することなく、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５その構成寸法
を、著しく小さ々ものにすることができる。

その」−１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Ｖ、にせよ。

極めて僅かな軸方向摺動遊隙をもって、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ｎ、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っ
て、精確な軸方向での位置定めが実現さ九る。多くの場
合、この支承は充分に安定的に行なわ扛、直線駆動装置
によって作用させら扛る力は、付加的な補強を行なうこ
となく受容さｎ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ｊ、ている。

特許請求の範囲第（２）項に記載さｎ、ている構成によ
れば、ケーシング内におけるスラストロッドの正確にし
て安定した案内を、構成上極めて簡単外形式で保証しう
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、た構成により。

ば、スラストロッ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殻が得らｎる。

従って、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、スラストロッドの進入状態を、−見して確認するこ
とができ、かつ美的な外観も得らｎ５る。

特許請求の範囲第（４）項によｎ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
トロッドのブシュとを、最低の間隔で取シ囲むようなも
のに構成しておくことができる。

このようにして得らｔ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）項に示さ扛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
あシ、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、スラストロッドの直線行程
を制限するストッ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、ｆ′ｌ−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ガる。

（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）を有しておシ
、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）と剛性的に結合さ扛ている。モータのロータ
つまシ回転子（３）は、半径方向で見て５固定子（２）
の外側に支承さｊ、ている。

回転子（３）は、と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
ータ型モークを用いるのが有利である。

スラストロッド（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ｎ、ている。

公知の技術水準により、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ｎｌ、かつ普及してい
る。従って、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ｎ、ている。

本発明により５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ｊ５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）を製作するに当って、圧
刻成形さｎ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５薄板の紹み立てらｎ、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
ピッチを形成する。

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
ロッドを有する内蔵式の回転子（３）においては５外ね
じ（６）を、とわ、らの部分に取り句けることも可能で
ある。なお、外ねじ（６）のねじ山ピッチを、スパイラ
ル状に一貫して設けておくことは、必須条件では外い。

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
ピッ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、と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ｎばならないの
は、単に、スラストロッド（５）に設けらｎ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）の代わシに。

回転子（３）を、スパイラル状に取シ巻いて、同様の機
能を発揮するガイドスクリュ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ューは、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
よって、回転子（３）の回転運動を、スラストロッド（
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、スラストロッド（５）は１円筒形のブシュ（
７）に剛性結合さｊ、ており、ブシュ（７）の内壁面に
は、内ねじ（８）が切らｔｌ−でいる。このブシュ（刀
は、内ねじ（８）によシ、回転子（３）の外ねじ（６）
上に螺合可能であシ、ケーシング（１）内で相対回動不
能に保持さｎ５、かつ軸方向に摺動可能に、ケーシング
（１）内で案内さｔ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ｊ、ている。従って、回転子（３）が
回動させられ、ると５ブシユ（７）が、ひいてはスラス
トロッド（５）が、軸方向に摺動させらｎ、る。

この実施例で示されている内ねじ（８）を、他の案内部
材と変換しうろ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）の外壁面にスクリュー螺条を設け
た場合には、軸方向及び周方向にずらさｎて配置さ扛た
複数のノブ（節）を介して、スラストロッド（５）のブ
シュ（７）を、案内螺条に沿って案内することができる
。スラストロッド（５）に作用させらｎる送シカは５回
転子（３）の軸受によシ、固定子（２）上で吸収さｎる
。

多くの使用例においては、市販さｔている外ロータ型モ
ータに与えら扛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扛ると、既述の連結力
式がとらｎている以上、スラストロッド（５）の直線運
動方向も、逆転さ力、ることは明らかである。

つまり、このスラストロッド（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、軸方向に配置さ扛てい
る。

この場合、固定子（２）は５台座＋１１を介して、ケー
シング開口部（９）の底面０１）に固定さｔておシ、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扛て
おシ、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０２に対し距離をおいて位置している。

回転子（３）と、この内壁Ｕとの間に形成さｎた中間ス
ヘースＱ３）内ＫＵ、スラストロッド（５）のブシュ（
７）が延在している。このブシュ（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（１（
２）に沿って軸方向摺動案内さｆｌ〜るように設計さｎ
、ている。

このような形式で案内が行なわｎ、ることによって、ス
ラストロッド（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
さ豹、ることは回避さ扛る。

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、ブシュ（力がケーシング開口部（９）の内壁（１
２に沿って案内さｎ、ていることによって、スラストロ
ッド（５）の傾倒が回避さｎ２る。

スラストロッド（５）の進入状態においては、内壁０り
に沿っ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）及びブシュ（７）は、スラストロッド（５
）の進入状態においても、内壁（１のに沿った充分な案
内長さが保証さ扛るように設計され、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０４１より、下に沈下しうるように
寿っている。

外ロータ型モータの上縁部（１６１と、このケーシング
（１）の面０４）との間に位置する内壁区分（Ｉ５１は
、内ねじ（８）が回転子（３）上に形成さ彊た外ねじ（
６）の端部に達した場合にも、ブシュ（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、ブシュ（７）は、カップ状の
形を有している。このブシュ（７）は、円筒形のスリー
ブ本体を有し５内ねじ（８）を切ら肛ているこのスリー
ブ本体が、回転子（３）により駆動さｎ、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
シュ（７）が、ベースプレート０７１によって閉鎖さｊ
、ている。ベースプレー）（１７１１の中心部には、ス
ラストロッド（５）が取り付けらｊ、ている。

スラストロッドの直径は、ブシュ（７）の直径よシも小
さいので、その移行部には、リング状膜部ａ杓が形成さ
扛る。

勿論、この形式は、強制的なものではなく、むしろ、ス
ラストロッド（５）の形状は、本発明による直線駆動装
置によっ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、スラストロッド（５）は、必ずしも円形断面を
有してい々くても良く、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、ブシュ
（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ッド（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り、ば、適宜々直径を有する内
実の丸材を、スラストロッド（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、ブシュ（７）の軸方向長さと、ケ
ーシング開口部（９）の深さとは、ブシュ（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ｎている。

このように構成すると、ブシュ（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
ロッ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
にあるこのブシュ（７）は、ケーシング（１）によって
、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、スラストロッド（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、ブシュ（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、ｔｌ−た円筒状のスリーブ（１！１の形を有してい
る。

このスリーブ０９を閉じる底面０１）は、円形断面を有
しており、ブシュ（７）のベースプレート０７′ｌとは
反対側に位置している。

ブシュ（７）は、その進入状態においてスリーブ０！Ｊ
内に埋没しており、モータの駆動によシ、テレスコープ
式に、スリーブ６”３から進出し、かつスリーブ０傷内
に進入することができる。

従って、このスリーブ状ケーシング（１）は、ブシュ（
７）に申し分なく適合するように構成さｊ、ており、必
要とさｊ、る材料分だけの厚さを、その全面に亘って有
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。

ブシュ（７）が、ケーシング開口部内で相対回動しない
ようにするため、ケーシング（１）又はブシュ（η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ｎ、ぞｎ−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
リット（２αがケーシング（１）内に形成さｎている。

この縦スリット（淵内には、ブシュ（７）に取シ付けた
ピン（２１）が突入するようになっており、このピン０
Ｉ）は、例えばブシュ（力のスリーブ本体内に外部から
ねじ込むことができる。ブシュ（カは、このピン（２１
）によって、縦スリットω内を軸方向摺動可能ではある
が、相対回動不能にロックさｔている。

このピンｃ！１）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０９に穿設さ
れる縦スリットを用いる代わりに、スリーブ０９の内壁
に、縦溝を適宜に穿設しておくこともできる。

図示さ力、ではいないが、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殻内に収
容さｎ５、申し分なく保護されるという利点が得ら扛る
。これに対して、縦スリット（２０）は、モータの熱放
出の面で優扛ている。

ケーシング（１）とブシュ（７）とに設けら扛たキー溝
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。従って、ブシュ（７）に縦溝ヲ設けてお
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、
スラストロッド（５）の直線運動を、ストッパで制限す
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扛ば１回動防止部材
として用いら肛る案内構造が、同時にスラストロッド（
５）の直線行程を制限するストッパとして構成され、て
いる。

そのため、図示の実施例においては、縦スリット（イ）
の軸方向延在距離が、スラストロッド（５）の直線行程
とほぼ睦しくさｎ、ており５スラストロツド（５）の進
出（外性ストローク）に際して、ピン（２１）が縦スリ
ット（イ）の一端部Ｑ２に当接する。

この停止位置では、スラストロッド（５）が、さらに進
出できるようになっている。

こ扛と全く同じような形式により、ケーシング（１）内
へのスラストロッド（５）の進入深さを、縦スリット■
の他端部０３）に対するピン（２１）の当接によって制
限することが可能である。

なお１図示の実施例によ扛ば、ブシュ（力の端面倒曲縁
部０４）を、ケーシングｆｉｌの底面０１）上に当てつ
けることも可能である。

との当接位置では、ピン（２１）が、縦スリット（イ）
における軸方向端部（ハ）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ッパ構造とが組み合
わさ九ていることによって、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ョンのためには
、複数の縦スリット（イ）又は縦溝もしくは縦孔を１種
々異なる長さと配置形式とで、ケーシング（１）又はブ
シュ（７）に形成しておくことができる。

この機械的な固定ストッパは、リミットスイッチと交換
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
るようなリミットスイッ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。 （］）ケーシング　（２）固定子 （３）回転子　（４）導線 （５）スラストロッド　（６）外ねじ （７）ブシュ　（８）内ねじ （９）ケーシング開口部　ＯＱ台座 ０１）底面　０２内壁 （１３１中間スペース　０４１ケーシングの面（＋５１
内壁区分　（１６１上縁部 ０７１ベースプレート０樽リング状段部０９スリーブ　
■縦スリット ６１＋１ピン　（社）（ハ）縦スリットの端部０４）前
縁部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）ケーシング（１１を備える電気的な直線駆動装置
   であって、ケーシング（１）に剛性的に結合さｔている
   固定子（２）と、外壁に外ねじ（６）を切らｎている回
   転子（３）とを有し、ケーシング（１１内に収容さｆ１
   ４た電気的な外ロール型モータと、内ねじ（８）を切ら
   扛たブシュ（７）によって、回転子（３）上に螺合さ扛
   、かつケーシング（１）内で回動不能に案内さｎている
   スラストロッド（５）が設けら扛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ｎ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０■から、間隔をおいて位置しており、スラ
   ストロッド（５）のブシュ（７）が、回転子（３）と内
   壁０３との間に適合するように受容さ扛ていることを特
   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）　ブシュ（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ｊ、だ円筒
   形のスリーブ帥から成っており、ブシュ（７）が、テレ
   スコープ式に、このスリーブ０１内に進入し。 かつスリーブ■から進出しうるようになっており、進入
   状態においては、ブシュ（力が、このスリーブ（ｌｌ内
   に埋設した位置を占めるようになっていることを特徴と
   する特許請求の範囲第ｆｌ）項乃至第（３）項のいず扛
   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扛る案内構造が。 ケーシング（１）又はブシュ（７）に、軸線投手方向で
   形成さ扛ておシ、かつこの案内構造内には、それぞｎ他
   方の部分に対する相補的な対応片が。 キー溝方式に従って係合するように構成さ朴ていること
   を特徴とする特許請求の範囲第（１）項乃子弟（４）項
   のいずｎ、かに記載の電気的な直線駆動装置。 （６）案内構造が、縦溝又は縦スリット（２０）形状を
   有しており、かつこの溝又はスリット内に、ピン（２Ｉ
   ）又はカムが突入するようになっ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。 （カ　スラストロッド（５）の直線運動が、ストッパ制
   限さ肛ていることを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１駆
   動装置。 （８）　回動防止装置として用いらｎる案内構造が、同
   時に、スラストロッド（５）の直線行程を制限するスト
   ッ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）縦溝又は縦スリットｅＯ）の軸方向延在距離が、
   スラストロッド（５）の直線行程とほぼ等しく、かつピ
   ン（２１）又はカムが５縦溝又は縦スリツｌ−（２０１
   における少なくとも一力の端部Ｃりで、ストッパ位置を
   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）スラストロンド（５）のブシュ（力が、その進
   入時に、ケーシング（１）の底面（１１）に当接するよ
   うになっていることを特徴とする特許請求の範囲第（力
   項に記載の電気的な直線駆動装置。