特開 2024-157371 直動ユニット及び電動アクチュエータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024157371

(43)【公開日】2024-11-07

(54)【発明の名称】直動ユニット及び電動アクチュエータ

(51)【国際特許分類】

   F16C 29/06 20060101AFI20241030BHJP

   F16H 25/20 20060101ALI20241030BHJP

   F16H 25/22 20060101ALI20241030BHJP

【ＦＩ】

F16C29/06

F16H25/20 B

F16H25/20 F

F16H25/22 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023071697

(22)【出願日】2023-04-25

(71)【出願人】

【識別番号】000143639

【氏名又は名称】株式会社今仙電機製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100129676

【弁理士】

【氏名又は名称】▲高▼荒 新一

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 利和

(72)【発明者】

【氏名】小川 信彦

【テーマコード（参考）】

3J062

3J104

【Ｆターム（参考）】

3J062AA27

3J062AB22

3J062AC07

3J062BA11

3J062BA14

3J062CD04

3J062CD12

3J062CD22

3J062CD35

3J104AA03

3J104AA23

3J104AA35

3J104AA63

3J104AA70

3J104AA73

3J104AA76

3J104AA77

3J104BA80

3J104DA12

3J104DA17

3J104EA06

(57)【要約】      （修正有）

【課題】直動部材用軸受を使用して、ボールによって効果的に荷重を摺動させることができ、かつテーブルの剛性を安価に向上させることができる電動アクチュエータを提供する。
【解決手段】本発明の電動アクチュエータは、ベース部２０と、リニアブッシュ６０を有するスライダ５０と、を備え、リニアブッシュ６０は、開放部がスライダに対して左側が開放されるように配置される左側リニアブッシュと、右側が開放されるように配置される右側リニアブッシュとを備えており、左側リニアブッシュは、ボールが上下に中心垂直方向に対して±１０°以内、かつ右側に中心水平から±１０°以内に配置され、右側リニアブッシュは、ボールが上下に中心垂直方向に対して±１０°以内、かつ左側に中心水平から±１０°以内に配置されていることを特徴とする。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

上方が開放された筒状に形成され、前記電動モーターに連結された送りねじ又はボールねじ用のねじ軸と、それぞれ左壁面又は右壁面と連結された連結部を有する２本のリニアブッシュ用シャフトとを有するベース部と、
前記ベース部のねじ軸に螺合するナットブラケットと、前記リニアブッシュ用シャフトに取り付けられる、外筒にシャフト方向の開放部を有するリニアブッシュと、荷受け用テーブルを有するスライダと、を備え、
前記リニアブッシュは、前記開放部がスライダに対して左側が開放されるように配置される左側リニアブッシュと、右側が開放されるように配置される右側リニアブッシュとを備えており、
前記左側リニアブッシュは、ボールが上下に中心垂直方向に対して±１０°以内、かつ右側に中心水平から±１０°以内に配置され、
前記右側リニアブッシュは、ボールが上下に中心垂直方向に対して±１０°以内、かつ左側に中心水平から±１０°以内に配置されていることを特徴とする直動ユニット。

【請求項2】

前記左側リニアブッシュに配置される上下のボールと、前記右側リニアブッシュに配置される上下のボールとは、スライダの縦中心線に対して対称であることを特徴とする請求項１に記載の直動ユニット。

【請求項3】

前記左側リニアブッシュに配置される上下のボールと、前記右側リニアブッシュに配置される上下のボールは、中心垂直方向に配置されており、前記左側リニアブッシュに配置される右側のボールと、前記右側リニアブッシュに配置される左側のボールは、中心水平方向に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の直動ユニット。

【請求項4】

前記リニアブッシュ用シャフトには、ボール受け用の溝が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の直動ユニット。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか１項に記載の直動ユニットと、
駆動源としての電動モーターと、を備えていることを特徴とする電動アクチュエータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、直動ユニット及び電動アクチュエータに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、左右に一条ずつボール列を有する直動転がり案内の直動ユニットとしては、ケーシングとトラックレールとの両側の各軌道溝に転動体を接触させる構造のものが提案されている。さらに、一方の側の軌道面には転動体を四点接触させ、他方の側の軌道面には転動体を二点接触させるような構造もある（特許文献１）。

【0003】

かかる構造を採用することによって、スライダにかかる荷重の方向に対応して転動体が軌道面に接触する面の数を設定し、軌道溝の加工誤差を許容して加工精度に余裕を持たせることができる。また、偏荷重がケーシング上に加わる状態でトラックレールを摺動する場合でも、スライダがトラックレール上をスムーズに摺動できるという効果がある。

【0004】

しかし、上述した摺動構造では、テーブルに入力された荷重を斜め４５度で軌道面に接するボールで保持する構造のため、テーブルに上下の負荷や左右の負荷が加わると、効率的に荷重を受け取れないという問題があった。また、組み立て時にはスライダ、ケーシング、そしてボールを個別に組み立てる必要があるため組み立てが難しく、各部品の寸法精度確保が必要なため、高価になるという問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平５－１４１４１６号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、このような課題を踏まえてなされたものであり、直動部材用軸受（以下「リニアブッシュ」という）を使用して、ボールによって効果的に荷重を摺動させることができ、かつテーブルの剛性を安価に向上させることができる直動ユニット及び電動アクチュエータを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、上述の目的を達成するために、以下の手段を採った。

【0008】

本発明にかかる直動ユニットは、
上方が開放された筒状に形成され、前記電動モーターに連結された送りねじ又はボールねじ用のねじ軸と、それぞれ左壁面又は右壁面と連結された連結部を有する２本のリニアブッシュ用シャフトとを有するベース部と、
前記ベース部のねじ軸に螺合するナットブラケットと、前記リニアブッシュ用シャフトに取り付けられる、外筒にシャフト方向の開放部を有するリニアブッシュと、荷受け用テーブルを有するスライダと、を備え、
前記リニアブッシュは、前記開放部がスライダに対して左側が開放されるように配置される左側リニアブッシュと、右側が開放されるように配置される右側リニアブッシュとを備えており、
前記左側リニアブッシュは、ボールが上下に中心垂直方向に対して±１０°以内、かつ右側に中心水平から±１０°以内に配置され、
前記右側リニアブッシュは、ボールが上下に中心垂直方向に対して±１０°以内、かつ左側に中心水平から±１０°以内に配置されていることを特徴とする。

【0009】

本発明は、既製品であるリニアブッシュを直動式ガイドに使用することで、容易かつ迅速に作製することができる。また、開放タイプのリニアブッシュを使用して、リニアブッシュ用シャフトをベース部の壁面と連結して形成することによって、リニアブッシュ用シャフトに加わる荷重に対して効果的に抵抗することができる。さらに、ボールの接点を上方２点、下方２点、右方向１点及び左方向１点で受けることで、テーブルに加わる荷重を摺動させるボールで効率良く受けることができ、テーブルの剛性を高くすることができる。

【0010】

また、本発明にかかる直動ユニットにおいて、記左側リニアブッシュに配置される上下のボールと、前記右側リニアブッシュに配置される上下のボールとは、スライダの縦中心線に対して対称であることを特徴とするものであってもよい。かかる構成を採用することによって、左右の一方に偏荷重がかかることなく、一方側のみ劣化したりすることを防止でき、電動アクチュエータの寿命を長くすることができる。

【0011】

さらに、本発明にかかる直動ユニットにおいて、前記左側リニアブッシュに配置される上下のボールと、前記右側リニアブッシュに配置される上下のボールは、中心垂直方向に配置されており、前記左側リニアブッシュに配置される右側のボールと、前記右側リニアブッシュに配置される左側のボールは、中心水平方向に配置されていることを特徴とするものであってもよい。かかる構成を採用することによって、より効果的に、テーブルに加わる荷重を摺動させるボールで効率良く受けることができ、テーブル剛性を高くすることができる。

【0012】

さらに、本発明にかかる直動ユニットにおいて、前記リニアブッシュ用シャフトには、ボール受け用の溝が形成されていることを特徴とするものであってもよい。かかる構成を採用することによって、ボールを面で支持することができ、より荷重に対する抵抗を強くすることができる。

【0013】

また、本発明は、前述した直動ユニットと、駆動源としての電動モーターと、を備えていることを特徴とする電動アクチュエータを提供する。前述した効果を有する電動アクチュエータを提供することができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明にかかる直動ユニット及び電動アクチュエータによれば、リニアブッシュを使用して、ボールによって効果的に荷重を摺動させることができ、かつテーブルの剛性を安価に向上させることができる電動アクチュエータを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、実施形態にかかる電動アクチュエータ１００を示す斜視図である。

【図2】図２は、実施形態にかかる電動アクチュエータ１００の内部構造を示す斜視図である。

【図3】図３は、実施形態にかかる電動アクチュエータ１００のＡ－Ａ断面図である。

【図4】図４は、実施形態にかかる電動アクチュエータ１００の図３のＢ部拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施形態について、図面に沿って詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態及び図面は、本発明の実施形態の一部を例示するものであり、これらの構成に限定する目的に使用されるものではない。また、各図において対応する構成要素には同一又は類似の符号が付されている。なお、本発明において、「上下」、「前後」及び「左右」とは、図１に示された方向を指す。

【0017】

本実施形態にかかる電動アクチュエータ１００の斜視図が図１に示されている。図２には、電動アクチュエータ１００の内部構造を示す斜視図。図３には、電動アクチュエータ１００のＡ－Ａ断面図が示されている。電動アクチュエータ１００は、主として、電動モーター１０と、ベース部２０内に配置されたねじ軸３０、リニアブッシュ用シャフト４０及びスライダ５０からなる直動ユニットと、を備えている。なお、直動ユニットは、電動アクチュエータ１００のうちの回転運動を直進運動に変換する機械要素であり、電動モーター１０によって直接的に動作を制御できるか否かの違いであることから、電動アクチュエータ１００の説明によって直動ユニットの説明に代える。

【0018】

電動モーター１０は、送りねじ又はボールねじのねじ軸３０を回転させるモーターであり、モーターの種類は特に限定するものではないが、好ましくは角度や回転数の制御が精密なステッピングモーターやサーボモーターを使用するとよい。

【0019】

ベース部２０は、内部に中空部を有する長尺の部材であり、内部にねじ軸３０、リニアブッシュ用シャフト４０及びスライダ５０が配置されている。ベース部２０の断面は、図３に示すように中空部２５に配置されたスライダ５０のナット部（図示しない。）に挿通するように配置されるねじ軸３０と、リニアブッシュ６０に挿入されるリニアブッシュ用シャフト４０が設けられている。

【0020】

ねじ軸３０は、スライダ５０に設けられたナット部を介してスライダ５０を移動させるために使用されるねじが刻まれた軸である。電動モーター１０に接続され、電動アクチュエータ１００のベース部２０の長手方向（前後方向）に全長にわたって設けられる。

【0021】

リニアブッシュ用シャフト４０は、リニアブッシュ６０内に配置されるシャフトであり、ベース部２０の長手方向にわたって２本設けられている。また、リニアブッシュ用シャフト４０は、略円柱状に形成され、それぞれ側面がベース部２０の右内側壁２１又は左内側壁２２と連結部４５によって全長にわたって連結されている。これにより、リニアブッシュ用シャフト４０が連結部４５を有さず、棒状で中空に配置された場合と異なり、高い剛性を確保することができる。

【0022】

スライダ５０は、概ね、ベース部２０の中空部２５の形態とほぼ同様の形状をしており、中空部２５内を前後にスライド自在に配置されている。スライダ５０は、ねじ軸３０に対して螺合するナット部と、前述したリニアブッシュ用シャフト４０を内挿するように形成された２つのリニアブッシュ６０と、ベース部２０の上面に形成され、スライダ５０と連結されたテーブル７０とを備えている。

【0023】

ナット部は、ねじ軸３０と螺合されており、ねじ軸３０とともに送りねじ又はボールねじ機構を構成する。ねじ軸３０が電動モーター１０によって回転すると、ナット部がベース部２０の長手方向への直線運動に変換され、スライダ５０をベース部２０の全長に渡わたって移動させる。

【0024】

リニアブッシュ６０は、直動部材用軸受のことであり、本実施形態においては、少なくとも３条のボール列を有する開放型のリニアブッシュ６０が使用される。リニアブッシュ６０は、シャフト方向の開放部６４を有する断面円筒形を有する。リニアブッシュ６０は、スライダ５０に対して、開放部６４が左側に開放されるように配置される左側リニアブッシュ６０ａと、右側に開放されるように配置された右側リニアブッシュ６０ｂとを備えている。また、それぞれリニアブッシュ用シャフト４０が内挿され、リニアブッシュ用シャフト４０とベース部２０とを連結している連結部４５が開放部６４に配置されている。

【0025】

リニアブッシュ６０には、図３に示すように、少なくとも３条のボール６１の列が配置されている。左側リニアブッシュ６０ａは、リニアブッシュ６０の断面中心の垂直方向Ｖ_１に対する角度Ａ_１が±１０度の範囲内で２列のボール６１が上下に配置されている。また、左側リニアブッシュ６０ａは、右側にリニアブッシュ６０の断面中心の水平方向Ｈ_１に対する角度Ａ_２が±１０度の範囲内に１条のボール６１の列が配置されている。同様に、右側リニアブッシュ６０ｂは、リニアブッシュ６０の断面中心の垂直方向Ｖ_２に対する角度Ａ_３が±１０度の範囲内で２列のボール６１が上下に配置されている。また、右側リニアブッシュ６０ｂは、左側にリニアブッシュ６０の断面中心の水平方向Ｈ_１に対する角度Ａ_４が±１０度の範囲内に１条のボール６１の列が配置されている。このように一つのリニアブッシュ６０には、上下に２つ、及び水平方向に１つの少なくとも３条のボール６１の列が設けられる。このようにリニアブッシュ６０を配置することによって、上下方向の負荷に対しては、２つのリニアブッシュ６０の±１０度以内の角度で、上下の４条のボール６１の列によって負荷を受けることができ、水平方向は、左右のリニアブッシュ６０がそれぞれ右側及び左側に中心水平方向に対して±１０°以内のボール６１の列で負荷を受けることができる。そのため、負荷に対して高い剛性を有する。

【0026】

また、好ましくは、図３に示すように、左側リニアブッシュ６０ａに配置される上下のボール６１と、右側リニアブッシュ６０ｂに配置される上下のボール６１とは、スライダ５０の縦中心線に対して対称となるように配置するとよい。このように左右対称に配置することによって、テーブル７０に上方から加わる荷重に対して両側に均等に力が加わりやすく、左右の一方に偏荷重がかかることを防止することができる。したがって、一方側のみ摩耗することを防止でき、電動アクチュエータ１００の寿命を長くすることができる。

【0027】

さらに、左側リニアブッシュ６０ａに配置される上下のボール６１と、右側リニアブッシュ６０ｂに配置される上下のボール６１は、断面中心の垂直方向Ｖ_２上に配置されており、左側リニアブッシュ６０ａに配置される右側のボール６１と、右側リニアブッシュ６０ｂに配置される左側のボール６１は、断面中心の水平方向Ｈ_１上に配置するとよい。かかる構成を採用することによって、より効果的に、テーブルに加わる荷重を摺動させるボール６１で効率良く受けることができ、テーブル剛性を高くすることができる。

【0028】

さらに、リニアブッシュ用シャフト４０には、図４に示すように、ボールの球面と面接触するボール受け用の溝４６をリニアブッシュ用シャフト４０の長手方向に形成してもよい。このような溝４６を設けることによってボール６１を面で支持することができ、より荷重に対する抵抗を強くすることができる。

【0029】

以上のようにして作製された電動アクチュエータ１００は、既製品であるリニアブッシュ６０を直動式ガイドに使用することで、容易かつ迅速に作製することができる。また、開放タイプのリニアブッシュ６０を使用して、リニアブッシュ用シャフト４０をベース部２０の壁面と連結して形成することによって、リニアブッシュ用シャフト４０に加わる荷重に対して効果的に抵抗することができる。さらに、ボール６１の接点を上方２点、下方２点、右方向１点及び左方向１点で受けることで、テーブルに加わる荷重を摺動させるボール６１で効率良く受けることができ、テーブルの剛性を高くすることができる。

【0030】

以上のような電動アクチュエータ１００は、工場内での使用はもちろん、車両用のシートレールとしても使用することができる。

【産業上の利用可能性】

【0031】

上述した実施形態で示すように、車両用のシートレール装置として、産業上利用可能である。

【符号の説明】

【0032】

１０…電動モーター、２０…ベース部、３０…ねじ軸、４０…リニアブッシュ用シャフト、５０…スライダ、５５…ナットブラケット、６０…リニアブッシュ、６１…ボール、６２…左側リニアブッシュ、６３…右側リニアブッシュ、７０…荷受け用テーブル、１００…電動アクチュエータ、

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】