特開 2025-7576 一軸アクチュエータ

(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】P2025007576

(43)【公開日】2025-01-17

(54)【発明の名称】一軸アクチュエータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 7/06 20060101AFI20250109BHJP

   H02K 7/00 20060101ALI20250109BHJP

   F16H 25/22 20060101ALI20250109BHJP

   F16H 25/24 20060101ALI20250109BHJP

【ＦＩ】

H02K7/06 A

H02K7/00 A

F16H25/22 Z

F16H25/24 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023109066

(22)【出願日】2023-07-03

(71)【出願人】

【識別番号】517316269

【氏名又は名称】株式会社マツイ

(74)【代理人】

【識別番号】100128358

【弁理士】

【氏名又は名称】木戸 良彦

(74)【代理人】

【識別番号】100086210

【弁理士】

【氏名又は名称】木戸 一彦

(72)【発明者】

【氏名】松井 源太郎

【テーマコード（参考）】

3J062

5H607

【Ｆターム（参考）】

3J062AA21

3J062AB22

3J062AC07

3J062BA12

3J062CD04

3J062CD22

3J062CD45

5H607AA12

5H607BB01

5H607CC03

5H607CC09

5H607DD03

5H607EE07

5H607EE10

5H607EE19

5H607EE52

(57)【要約】

【課題】コストを抑えながら、小型化することができる一軸アクチュエータを提供する。
【解決手段】駆動モータ２とボールねじ機構３との間に、モータ軸２ａとボールねじ軸３ｂの回転を規制する無励磁ブレーキ４を設ける。無励磁ブレーキ４は、可動磁性板４ｃと固定制動板４ｄとの間に、内径部にカップリング嵌着孔４ｆを有したブレーキ板４ｅを備える。カップリング５は、モータ軸２ａを連結するモータ軸連結ハブ５ａをカップリング嵌着孔４ｆに挿入するとともに、モータ軸連結ハブ５ａとカップリング嵌着孔４ｆとは相対回転不可となる形状にそれぞれ形成する。ボールねじ機構３ｂのブラケット部３ｃの端面３ｇに、フランジ部材６をインロー接続し、連結ボルト７にて、フランジ部材６と駆動モータ２を連結するとともに、フランジ部材６と駆動モータ２との間に無励磁ブレーキ４を固定する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

駆動モータと、該駆動モータの回転を直線運動に変換するボールねじ機構とを備え、
該ボールねじ機構は、前記駆動モータの作動により回転するボールねじ軸と、該ボールねじ軸に螺合するボールねじナットを含むスライダとを備え、
前記駆動モータのモータ軸と前記ボールねじ軸とをカップリングで連結した一軸アクチュエータにおいて、
前記駆動モータと前記ボールねじ機構との間に、前記モータ軸と前記ボールねじ軸の回転を規制する無励磁ブレーキを設け、
該無励磁ブレーキは、可動磁性板と固定制動板との間に、内径部にカップリング嵌着孔を有したブレーキ板を備え、
前記カップリングは、前記モータ軸を連結するモータ軸連結ハブを前記カップリング嵌着孔に挿入するとともに、前記モータ軸連結ハブと前記カップリング嵌着孔とは相対回転不可となる形状にそれぞれ形成されることを特徴とする一軸アクチュエータ。

【請求項2】

前記ボールねじ機構の駆動モータ側端面に、フランジ部材を接続し、連結ボルトにて、前記フランジ部材と前記駆動モータを連結するとともに、前記フランジ部材と前記駆動モータとの間に前記無励磁ブレーキを固定し、
前記フランジ部材は、前記駆動モータ側端面に形成された凹凸形状に嵌まり合う凹凸形状を有していることを特徴とする請求項１記載の一軸アクチュエータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＸＹテーブルや産業用ロボット等に用いられる一軸アクチュエータに関し、詳しくは、モータ一体型の一軸アクチュエータに関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、一軸アクチュエータは、駆動モータと、該駆動モータの回転を直線運動に変換するボールねじ機構とを備え、ボールねじ機構は、駆動モータの作動により回転するボールねじ軸と、該ボールねじ軸に螺合するボールねじナットを含むスライダとを有し、駆動モータのモータ軸とボールねじ軸とは、カップリングで連結されていた。また、産業機器に使用される一軸アクチュエータでは、スライダの往復運動部以外の長手方向の長さを短くし、小型化することが求められている。しかしながら、駆動モータとボールねじ機構とを連結する際に、これらの間に中間フランジを介装させ、中間フランジに駆動モータとボールねじ機構とをそれぞれボルト止めしていたことから、一軸アクチュエータの長手方向の長さが長くなっていた。また、ボールねじ軸と駆動モータのモータ軸とを一体に形成し、カップリングを省略することで長手方向の長さの短縮を図ったものがあった（特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００３－２３０２５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、上述の特許文献１のものでは、ボールねじ軸とモータ軸とを一体化させるのが困難で、特に、ボールねじ軸の長さが長くなった場合では、モータの巻線工程やコアの圧入工程に対応できる製造装置がなく、これに対応させるためには、大型な製造設備が必要になりコストが嵩んでいた。

【0005】

そこで本発明は、コストを抑えながら、小型化することができる一軸アクチュエータを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明の一軸アクチュエータは、駆動モータと、該駆動モータの回転を直線運動に変換するボールねじ機構とを備え、該ボールねじ機構は、前記駆動モータの作動により回転するボールねじ軸と、該ボールねじ軸に螺合するボールねじナットを含むスライダとを備え、前記駆動モータのモータ軸と前記ボールねじ軸とをカップリングで連結した一軸アクチュエータにおいて、前記駆動モータと前記ボールねじ機構との間に、前記モータ軸と前記ボールねじ軸の回転を規制する無励磁ブレーキを設け、該無励磁ブレーキは、可動磁性板と固定制動板との間に、内径部にカップリング嵌着孔を有したブレーキ板を備え、前記カップリングは、前記モータ軸を連結するモータ軸連結ハブを前記カップリング嵌着孔に挿入するとともに、前記モータ軸連結ハブと前記カップリング嵌着孔とは相対回転不可となる形状にそれぞれ形成されることを特徴としている。

【0007】

さらに、前記ボールねじ機構の駆動モータ側端面に、フランジ部材を接続し、連結ボルトにて、前記フランジ部材と前記駆動モータを連結するとともに、前記フランジ部材と前記駆動モータとの間に前記無励磁ブレーキを固定し、前記フランジ部材は、前記駆動モータ側端面に形成された凹凸形状に嵌まり合う凹凸形状を有していると好ましい。

【発明の効果】

【0008】

本発明の一軸アクチュエータの無励磁ブレーキは、カップリングと一体に回転するブレーキ板を、可動磁性板を介して固定制動板に押圧することでブレーキ板の回転を規制し、モータ軸とボールねじ軸の回転を規制する。本発明は、駆動モータのブレーキとして、このような無励磁ブレーキを用い、さらに、ブレーキ板とカップリングのモータ軸連結ハブとは、軸方向にオーバーラップさせた状態で連結されることから、コストを抑えながら、一軸アクチュエータの軸方向の長さを短くすることができる。

【0009】

また、フランジ部材と連結ボルトとを用いて、駆動モータとボールねじ機構とを連結するとともに、フランジ部材と駆動モータとの間に無励磁ブレーキを固定させることできるので、部品点数を少なくし、一軸アクチュエータの軸方向の長さを短くすることができる。さらに、フランジ部材は、駆動モータ側端面に形成された凹凸形状に嵌まり合う凹凸形状を備えていることから、フランジ部材によって一軸アクチュエータの軸方向の長さが長くなることを極力抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一形態例を示す一軸アクチュエータの一部断面正面図である。

【図2】一軸アクチュエータの分解説明図である。

【図3】ボールねじ機構の平面図である。

【図4】ボールねじ機構の左側面図である。

【図5】カップリングの正面図である。

【図6】無励磁ブレーキの断面正面図である。

【図7】無励磁ブレーキの右側面図である。

【図8】フランジ部材と連結ボルトの平面図である。

【図9】フランジ部材の右側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

図１乃至図９は、本発明の一軸アクチュエータの一形態例を示す図である。一軸アクチュエータ１は、回転駆動源である正転・逆転可能な駆動モータ２と、駆動モータ２の回転を直線運動に変換するボールねじ機構３と、駆動モータ２とボールねじ機構３との間に配設される無励磁ブレーキ４と、カップリング５とがボールねじ機構３の軸方向に直列に配置されている。さらに、ボールねじ機構３に取り付けられるフランジ部材６と、該フランジ部材６と駆動モータ２とを連結するとともに、駆動モータ２とボールねじ機構３との間に無励磁ブレーキ４を固定させる４本の連結ボルト７とを備えている。

【0012】

ボールねじ機構３は、図１乃至図４に示されるように、本体ケース３ａ内に収容されている。本体ケース３ａ内には、本体ケース３ａの長手方向に延出する案内レール（図示せず）と、該案内レールに沿って、軸受板（図示せず）を介して配置されるボールねじ軸３ｂと、該ボールねじ軸３ｂに螺合するボールねじナット（図示せず）を有するスライダ８が設けられ、ボールねじ軸３ｂが回転することで、スライダ８がボールねじ軸３ｂに沿って往復動する。また、ボールねじ機構３の駆動モータ側には、ブラケット部３ｃが設けられている。

【0013】

ブラケット部３ｃには、カップリング５を回転可能に収容するカップリング収容部３ｄが設けられ、該カップリング収容部３ｄにボールねじ軸３ｂの一端が突出して設けられている。さらに、ブラケット部３ｃの駆動モータ側面（ボールねじ機構の駆動モータ側端面）には、フランジ部材６をインロー接続するための凹部３ｅ（本発明の凹凸形状）と、フランジ部材６をブラケット部３ｃに取り付ける４本の取付けボルト９の挿通孔３ｆとがそれぞれ設けられている。

【0014】

カップリング５は、図１，図２，図５に示されるように、駆動モータ２のモータ軸２ａとボールねじ３ｂとを連結するもので、駆動モータ２側に、角柱状のモータ軸連結ハブ５ａを有している。カップリング５は、モータ軸連結ハブ５ａにモータ軸２ａを連結するモータ軸連結孔５ｂが、ボールねじ機構３側にボールねじ軸３ｂを連結するボールねじ軸連結孔５ｃがそれぞれ設けられている。さらに、モータ軸連結ハブ５ａは、モータ軸２ａを固定させる固定ボルト１０を挿通させる固定ボルト挿通孔５ｄが、モータ軸連結孔５ｂと直交する方向に設けられている。

【0015】

無励磁ブレーキ４は、図１，図２，図６，図７に示されるように、駆動モータ２側に取り付けられるヨーク４ａと、コイル４ｂとを有している。また、ヨーク４ａとブラケット部３ｃとの間には、ヨーク４ａ側に可動磁性板４ｃが、ブラケット部３ｃ側に固定制動板４ｄが配置さ、固定制動板４ｄと駆動モータ２とは、３本のボルト１１で連結されている。可動磁性板４ｃと固定制動板４ｄとの間には、ブレーキ板４ｅが設けられ、可動磁性板４ｃとブレーキ板４ｅとは、軸方向に移動可能に設けられている。固定制動板４ｄは、３本のカラー４ｉを介して３本のボルト１１で連結され、軸方向に移動可能で、且つ、回転不能に設けられている。可動磁性板４ｃと固定制動板４ｄとの間には、ブレーキ板４ｅが、軸方向に移動可能に設けられている。

【0016】

ブレーキ板４ｅには、角柱状のモータ軸連結ハブ５ａを嵌合させる角孔状のカップリング嵌着孔４ｆが設けられ、モータ軸連結ハブ５ａをカップリング嵌着孔４ｆに嵌合させることで、モータ軸連結ハブ５ａとカップリング嵌着孔４ｆとは相対回転不可となり、ブレーキ板４ｅとカップリング５とは一体に回転する。また、ヨーク４ａと可動磁性板４ｃとには、モータ軸２ａを挿通させるモータ軸挿通孔４ｇが、固定制動板４ｄにはカップリング５を挿通させるカップリング挿通孔４ｈがそれぞれ設けられている。さらに、ヨーク４ａには、可動磁性板４ｃに当接するスプリング（図示せず）が設けられている。

【0017】

無励磁ブレーキ４は、駆動モータ２及びコイル４ｂに電流を流さないときには、電磁吸引力が可動磁性板４ｃに作用せず、スプリングの弾発力により可動磁性板４ｃが固定制動板４ｄ側に移動し、ブレーキ板４ｅを押動してブレーキ板４ｅを固定制動板４ｄに押圧させる。これにより、ブレーキ板４ｅの回転が規制され、カップリング５を介してモータ軸２ａ及びボールねじ軸３ｂの回転が規制される。一方、駆動モータ２及びコイル４ｂに電流を流したときには、可動磁性板４ｃがコイル４ｂ側に吸着され、ブレーキ板４ｅがフリー状態となることからブレーキ板４ｅとともに、カップリング５を介してモータ軸２ａ及びボールねじ軸３ｂが回転する。

【0018】

フランジ部材６は、図１，図２，図８，図９に示されるように、ブラケット部３ｃの駆動モータ側の端面３ｇ（ボールねじ機構の駆動モータ側端面）に取り付けられる板状の部材で、幅方向両側部に、４本の連結ボルト７をそれぞれ挿通させる連結ボルト挿通孔６ａと、４本の取付けボルト９を挿通させる取付けボルト挿通孔６ｂが設けられている。

【0019】

さらに、フランジ部材６の中央部には、カップリング５を挿通させるカップリング挿入孔６ｃが形成されている。カップリング挿入孔６ｃの外周側には、フランジ部材６をインロー接続するための凸部６ｄ（本発明の凹凸形状）が、前記凹部３ｅに対応して形成されている。また、フランジ部材６の上部からカップリング挿入孔６ｃに向けて、カップリング５を固定する固定ボルト（図示せず）を挿通する固定ボルト挿通孔６ｅがカップリング挿入孔６ｃと直交する方向に形成されている。

【0020】

連結ボルト７は、フランジ部材６と駆動モータ２とを連結するとともに、連結ボルト７を締結することで、無励磁ブレーキ４がフランジ部材６と駆動モータ２との間に固定される。

【0021】

上述の一軸アクチュエータ１は、モータ軸２ａとボールねじ軸３ｂの回転を規制するブレーキとして、無励磁ブレーキ４を用いたことにより、一軸アクチュエータ１の軸方向の長さを短くすることができる。さらに、無励磁ブレーキ４のブレーキ板４ｅと、カップリング５のモータ軸連結ハブ５ａとが軸方向にオーバーラップした状態で連結されていることから、一軸アクチュエータ１の軸方向の長さを、さらに短くすることができる。

【0022】

また、フランジ部材６と連結ボルト７とを用いて、駆動モータ２とボールねじ機構３とを連結するとともに、無励磁ブレーキ４をフランジ部材６と駆動モータ２との間に固定することができるので、部品点数を少なくすることができ、一軸アクチュエータ１の軸方向の長さを短くすることができる。さらに、ブラケット部３ｃとフランジ部材６とは、凹部３ｅと凸部６ｄとにより、インロー接続されていることから、フランジ部材６によって、一軸アクチュエータ１の軸方向の長さが長くなることを極力抑制することができる。

【0023】

なお、本発明は上述の形態例のように、モータ軸連結ハブを角柱状に形成し、ブレーキ板のカップリング嵌着孔を角孔状に形成するものに限らず、互いに相対回転不可となる形状に形成されていればよく、例えば、互いに係合する歯を備えたスプライン形状のもの等でも良い。

【符号の説明】

【0024】

１…一軸アクチュエータ、２…駆動モータ、２ａ…モータ軸、３…ボールねじ機構、３ａ…本体ケース、３ｂ…ボールねじ軸、３ｃ…ブラケット部、３ｄ…カップリング収容部、３ｅ…凹部、３ｆ…挿通孔、３ｇ…端面、４…無励磁ブレーキ、４ａ…ヨーク、４ｂ…コイル、４ｃ…可動磁性板、４ｄ…固定制動板、４ｅ…ブレーキ板、４ｆ…カップリング嵌着孔、４ｇ…モータ軸挿通孔、４ｈ…カップリング挿通孔、４ｉ…カラー、５…カップリング、５ａ…モータ軸連結ハブ、５ｂ…モータ軸連結孔、５ｃ…ボールねじ軸連結孔、５ｄ…固定ボルト挿通孔、６…フランジ部材、６ａ…連結ボルト挿通孔、６ｂ…取付けボルト挿通孔、６ｃ…カップリング挿入孔、６ｄ…凸部、６ｅ…固定ボルト挿通孔、７…連結ボルト、８…スライダ、９…取付けボルト、１０…固定ボルト、１１…ボルト

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】