专利名称：线性致动器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及线性致动器，详细地说，涉及将旋转运动变换为直线运动的线性致动器。
背景技术：
一直以来，众所周知有例如将马达的旋转运动变换为输出轴的直线运动的线性致 动器。例如，在专利文献I的线性致动器中，在输出轴的外周切割螺纹，并且在固定于马达的转子的承载侧的螺母的内周切割螺纹，利用该螺纹彼此的啮合，将旋转运动变换为轴向的直线运动。并且，在专利文献2中，在转子与输出轴之间设置滚珠螺纹，由此，将旋转运动变换为轴向的直线运动。专利文献I :日本特开2002-122203号公报。专利文献2 :日本特开2002-372117号公报。然而，在专利文献I所记载的线性致动器中，虽然利用螺纹部将转子的旋转运动传递至输出轴，但是有可能在该螺纹部中，因摩擦阻力较大而使效率恶化，无法充分传递马达的转矩。并且，如专利文献2所记载的那样，在使用滚珠螺纹的结构中，需要在输出轴亦即轴上切割滚珠螺纹，并且需要在相当于螺母的位置也形成滚珠槽，此外，还需要采用使滚珠循环等复杂的结构，以避免滚珠从螺纹部脱落。
实用新型内容本实用新型是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于提供结构简单、即使是小转矩也可以产生较大推力的线性致动器。为了解决上述课题，本实用新型的特征在于，一种线性致动器，将马达的旋转运动变换为输出轴亦即螺杆的直线运动，其特征在于，沿着上述马达的中空的转子的内周设置用于保持多个滚珠的保持器，在上述螺杆的外周形成滚珠螺纹，使上述滚珠与上述滚珠螺纹啮合，将上述螺杆与上述转子同轴配置，利用伴随上述转子的旋转运动而产生的上述滚珠沿着该转子的内周面的旋转，使具有上述滚珠螺纹的上述螺杆进行直线运动。并且，本实用新型的特征在于，沿上述螺杆的轴向设置多个上述保持器。并且，本实用新型的特征在于，沿上述螺杆的轴向仅设置ー个上述保持器，该ー个保持器沿上述螺杆的轴向保持多个滚珠。并且，本实用新型的特征在于，阻止上述螺杆在上述转子的旋转方向上旋转的止转部件兼作限制上述螺杆的直线运动的前进端以及后退端的止动部。并且，本实用新型的特征在于，上述止转部件是供上述螺杆贯通、且与该螺杆的轴向大致垂直的截面形状为多边形的块。[0015]并且，本实用新型的特征在于，上述止转部件是沿着与上述螺杆的轴向大致垂直的方向相对于上述螺杆插 入的销。并且，本实用新型的特征在于，上述保持器为环状。并且，本实用新型的特征在于，上述保持器为带状。根据本实用新型，能够提供结构简単、即使是小转矩也可以产生较大推力的线性致动器。S卩，本实用新型为滚珠螺纹方式，并采用如下结构通过安装支承滚珠的保持器而无需在转子内径侧形成滚珠槽，就能够利用简单的结构，即使是小转矩也能够产生较大推力。并且，在基于现有的螺纹螺母的单纯啮合的情况下，摩擦阻カ较大，与此相对，在本实用新型中，由于在螺纹与滚珠之间的啮合的基础上，滚珠滚动，由此能够減少摩擦阻力，因此能够改善转矩效率。并且，根据本实用新型，部件件数少,不耗费安装エ时,并能够维持精度。并且，本实用新型的保持器能够采用各种形状，在生产性方面优秀。并且，滚珠的材质的选择范围较广，可以是金属、陶瓷、树脂等，在生产性方面优秀。并且，阻止输出轴旋转的止转部件兼作输出轴的前进端后退端的止动部，由于形成容易安装的结构，因此在減少安装エ时、成本、生产性方面优秀。
图I是示出本实用新型的线性致动器的第一实施方式、且是位于输出轴位置的侧首1J视图。图2是图I所示的线性致动器100的II-II线处的剖视图。图3是示出图I所示的保持器12保持滚珠13后的状态的立体图。图4是示出图I所示的线性致动器100的保持器12附近的图，(a)是侧视图，(b)是位于螺杆10的中心轴位置的(a)的剖视图。图5是示出本实用新型的线性致动器的第二实施方式、且是位于输出轴位置的侧首1J视图。图6是图5所示的线性致动器1100的VI-VI线处的剖视图。图7是示出本实用新型的线性致动器的第三实施方式、且是位于输出轴位置的侧首1J视图。图8是图7所示的线性致动器2100的VIII-VIII线处的剖视图。图9是示出图7所示的螺条式保持器212保持滚珠213后的状态的立体图。图10是示出图7所示的线性致动器2100的螺条式保持器212附近的图，(a)是侧视图，(b)是位于螺杆10的中心轴位置的(a)的剖视图。附图标记说明UlOl :前部壳体；la :狭缝；101a :多边形孔；2 :销；3 :线圈骨架；4 :端子；5 :线圈；6 :定子；7 :磁铁(励磁磁铁);8 :轴承；9 :转子套筒；10 :螺杆(输出轴);10a :滚珠螺纹；11 :尾部壳体；12、112 :保持器；12a :贯通孔；212 :螺条式保持器；214、215 :保持器片；214a、215a :滚珠保持部;214b、215b :平板部；13、113、213 :滚珠；14 :多边形块；15 :槽；100、1100、2100 :线性致动器。
具体实施方式
以下，基于附图对本实用新型的实施方式进行说明。图I是示出本实用新型的线性致动器的第一实施方式、且是位于输出轴位置的侧首1J视图。本实施方式的线性致动器100经由端子4，将被供给电源的线圈5卷绕于线圈骨架
3,此外，以在内周具有极齿(pole teeth)的方式,通过设置对软磁性钢板进行板金加工而得到的定子磁轭，由此构成圆筒状的定子6。定子6被固定并收纳于前部壳体I以及尾部壳体11。在中空的定子6内，经由轴承8配置有圆筒状的转子套筒9，转子套筒9相对于定子6能够旋转。在转子套筒9的外周，例如通过嵌插而固定设置有圆筒状的磁铁(励磁磁铁)7。在转子套筒9的中空内部，以与转子套筒9同轴的方式配置有输出轴亦即螺杆10。在该螺杆10的外周形成有滚珠螺纹10a。在转子套筒9的内周，例如通过嵌插而固定设置有用于保持球体亦即滚珠13的圆筒状的保持器12。在本实施方式中，在螺杆10的轴向的两个位置设置两个保持器12。保持器12的个数不限于两个，也可以是三个以上。保持器12所保持的滚珠13与螺杆10的滚珠螺纹IOa啮合。并且，在螺杆10内沿着与轴向大致垂直的方向插入有销2。图2是图I所示的线性致动器100的II-II线处的剖视图。如图2所示，插入螺杆10的销2在径向上从螺杆10的外周突出，另ー方面，覆盖螺杆10的前部壳体I的内周的直径比螺杆10的外周的直径大，并且比从螺杆10突出的销2的端部的直径小。此外，前部壳体I的内表面形状在与销2对应的位置具有狭缝la。狭缝Ia是形状大致与销2的形状相同，且在轴向上具有纵深的狭縫。销2无法从该狭缝Ia脱落，由此螺杆10无法进行轴旋转，仅能够进行轴向上的前进、后退。并且，在螺杆10的前进端及后退端，具有前部壳体I及转子套筒9与销2抵接的抵接部(即狭缝Ia的前端和后端)，由于销2与其抵接，因此限制了螺杆10的前进端以及后退端。即，阻止螺杆10旋转的止转部件亦即销2兼作限制螺杆10的直线运动的前进端以及后退端的止动部。此外，为了防止在输出轴的前进端、后退端的锁止，也可以在抵接部设置弹簧或垫
|_L坐/I寸O接下来，对图I所示的保持器12进行说明。图3是示出图I所示的保持器12保持滚珠13后的状态的立体图。并且，图4是示出图I所示的线性致动器100的保持器12附近的图，(a)是侧视图，(b)是在螺杆10的中心轴位置的(a)的剖视图。在保持器12设置有多个贯通孔12a，该多个贯通孔12a在保持器12的圆周上等间隔地设置在与螺杆10的滚珠螺纹IOa对应的位置。因此贯通孔12a以螺旋状配置于保持器12的圆周上。当将滚珠13从保持器12的外周侧嵌入贯通孔12a时，滚珠13的前端从保持器12的内周向内侧突出，该滚珠13突出的位置与螺杆10的滚珠螺纹IOa啮合。[0051]保持器12用于保持滚珠13，在将保持器12组装于转子套筒9之后，滚珠13不会脱落。在转子套筒9内固定有保持器12，将转子套筒9的旋转通过滚珠13的点接触传递至螺杆10。虽然保持器12的贯通孔12a的个数、即滚珠13的个数在本实施方式中设置为7个，但本实用新型不限定于此。滚珠13优选为稳定地支承螺杆10的滚珠螺纹IOa的外周。然而，在配置保持器12的关系上，不可能无限制地增多滚珠13的个数。因此，为了以较少的数量实现精度、载荷方面的稳定，优选将滚珠13的个数设为奇数。如果滚珠13的个数为偶数，则在作用横向(与轴垂直的方向)重量的情况下，能够形成対称的位置，存在对ー个滚珠13作用载荷的情況。与此相对，如果将滚珠13的个数设为奇数，则至少对两个以上滚珠13作用载荷，从而能够将カ分散。由此，如果滚珠13的个数为三个，则不足以完全支承，如果为四个，则存在载荷集中于ー个滚珠13的情況，由于滚珠13的个数为偶数会出现对称，因此作为优选，滚珠13的个数最低为5个，优选5个以上的奇数个。在本实施方式中，由于能够利用粘接、嵌插或者其他任ー种方法将保持器(滚珠承载器)12在配置有磁铁7以及金属制(不锈钢、铝等)的转子套筒9的中空轴转子内部固定而一体化，因此仅将转子套筒9的内周面与磁铁7的外周设为同轴即可，由此能够以较少的エ时高精度地进行组装。另外，虽然不对用于保持滚珠13的保持器12的材质进行限定，但优选利用金属制、或者例如聚甲醛(Ρ0Μ)、聚苯硫醚(PPS)之类的耐摩损性树脂制，形成滚珠不掉落到内侧的结构，根据该结构，安装简单。 接下来，对本实用新型的其它实施方式进行说明。图5是示出本实用新型的线性致动器的第二实施方式、且是位于输出轴位置的侧首1J视图。本实施方式的线性致动器1100除了设置ー个保持器112来代替两个保持器12这一点、以及设置块14来代替销2这一点以外，与图I所示的第一实施方式的线性致动器100相同，因此标注相同的附图标记，并省略详细说明。在转子套筒9的中空内部，以与转子套筒9同轴的方式配置有输出轴亦即螺杆10。在该螺杆10的外周形成有滚珠螺纹10a。在转子套筒9的内周，例如通过嵌插而固定设置有用于保持球体亦即滚珠113的圆筒状的保持器112。保持器112所保持的滚珠113与螺杆10的滚珠螺纹IOa啮合。在图3所示的保持器12中，虽然示出了在螺杆10的外周，以I周I列的配置来保持滚珠13的结构，但在本实施方式的保持器112中，是在螺杆10的外周，以多周多列的配置来保持滚珠113。在图5所示的例子中，保持器112保持7列滚珠113。并且，在本实施方式中，代替销2而设置有块14。螺杆10插入与轴向大致垂直的方向的截面形状为多边形(在本实施方式中为四边形)的块14。图6是图5所示的线性致动器1100的VI-VI线处的剖视图。如图6所示，插入有螺杆10的块14在径向上从螺杆10的外周突出，另ー方面，覆盖螺杆10的前部壳体101的内表面的直径比螺杆10的外周的直径大，前部壳体101的内表面形状具有与块14的截面形状相同形状的多边形孔101a。块14无法从该多边形孔IOla脱落，由此螺杆10无法进行轴旋转，仅能够进行轴向上的前进、后退。并且，在螺杆10的前进端以及后退端，具有前部壳体I以及转子套筒9与块14抵接的抵接部(即多边形孔IOla的前端及后端)，由于块14与其抵接，因此限制了螺杆10的前进端以及后退端。即，阻止螺杆10旋转的止转部件亦即块14兼作限制螺杆10的直线运动的前进端以及后退端的止动部。块14也可以将例如两个破裂的块夹持于螺杆10的小径部进行固定，根据该结构，在旋转停止和阻止脱落(限制直线运动的前进端以及后退端)这两方面具有效果，能够简单地进行安装。此外，为了防止输出轴的前进端、后退端的锁止，也可以在抵接部设置弹簧或垫片
坐寸ο接下来，对本实用新型再ー实施方式进行说明。图7是示出本实用新型的线性致动器的第三实施方式、且是位于输出轴位置的侧首1J视图。本实施方式的线性致动器2100除了设置两个螺条式保持器212来代替两个保持器12这一点以外，与图I所示的第一实施方式的线性致动器100相同，因此标注相同的附图标记，并省略详细说明。在转子套筒9的中空内部，以与转子套筒9同轴的方式配置有输出轴亦即螺杆10。在该螺杆10的外周形成有滚珠螺纹10a。在转子套筒9的内周固定设置有用于保持球体亦即滚珠213的螺条式保持器212。在本实施方式中，在螺杆10的轴向的两个位置设置两个螺条式保持器212。螺条式保持器212的个数不局限于两个，也可以是三个以上。螺条式保持器212所保持的滚珠213与螺杆10的滚珠螺纹IOa啮合。并且，在螺杆10内在与轴向大致垂直的方向上插入有销2。图8是图7所示的线性致动器2100的VIII-VIII线处的剖视图。如图8所示，插入螺杆10的销2在径向上从螺杆10的外周突出，另ー方面，覆盖螺杆10的前部壳体I的内周的直径比螺杆10的外周的直径大，并且比从螺杆10突出的销2的端部的直径小。此外，前部壳体I的内表面形状在与销2对应的位置具有狭缝la。狭缝Ia是形状与销2的形状大致相同、且沿轴向具有纵深的狭縫。销2无法从该狭缝Ia脱落，由此螺杆10无法进行轴旋转，仅能够进行轴向上的前进、后退。并且，在螺杆10的前进端以及后退端，具有前部壳体I以及转子套筒9与销2抵接的抵接部(即狭缝Ia的前端及后端)，由于销2与其抵接，因此限制了螺杆10的前进端以及后退端。即，阻止螺杆10旋转的止转部件亦即销2兼作限制螺杆10的直线运动的前进端以及后退端的止动部。此外，为了防止在输出轴的前进端、后退端的锁止，也可以在抵接部设置弹簧、垫
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ノ I寸O接下来，对图7所示的螺条式保持器212进行说明。图9是示出图7所示的螺条式保持器212保持滚珠213后的状态的立体图。并且，图10是示出图7所示的线性致动器2100的螺条式保持器212附近的图，(a)是侧视图，(b)是在螺杆10的中心轴位置的(a)的剖视图。螺条式保持器212例如由对钢板进行冲压成形而得到的两个部件亦即保持器片214以及215构成。保持器片214具有滚珠保持部214a，该滚珠保持部214a根据滚珠213的形状而弯曲，以便在螺杆10的圆周上将滚珠213保持为等间隔；以及平板部214b，该平板部214b连接邻接的滚珠保持部214a彼此。并且，保持器片215具有滚珠保持部215a，该滚珠保持部215a根据滚珠213的形状而弯曲，以便在螺杆10的圆周上将滚珠213保持为等间隔，且与滚珠保持部214a对置；以及平板部215b，该平板部215b连结邻接的滚珠保持部215a彼此。多个(在本实施方式中为7个)滚珠213被滚珠保持部214a和滚珠保持部215a夹持，在该状态下，例如以柳接的方式将保持器片214和保持器片215固定。保持于螺条式保持器212的滚珠213配置在与螺杆10的滚珠螺纹IOa对应的位置。即，螺条式保持器212形成为与螺杆10的滚珠螺纹IOa的螺旋一致的螺旋形状。在本实施方式中，如图10(a)及(b)所示，在转子套筒9的内周面、且是在与螺条式保持器212所保持的滚珠213对应的位置，形成有与滚珠213对应的形状的槽15。由于 滚珠213嵌于槽15，因此螺条式保持器212被固定(也可以利用粘合等进行固定)于转子套筒9，螺条式保持器212也与转子套筒9的旋转一起旋转。此外，在本实施方式中，虽然在转子套筒9的内周面设置有槽15，但本实用新型不限定于此，也可以不在转子套筒9的内周面设置槽15，而是利用粘接等将保持滚珠213的螺条式保持器212相对于转子套筒9固定。螺条式保持器212用于保持滚珠213，从而滚珠13不会从螺条式保持器212脱落。在转子套筒9中固定有螺条式保持器212，将转子套筒9的旋转通过滚珠213的点接触传递至螺杆10。虽然螺条式保持器212的滚珠保持部214a以及215a的个数即滚珠213的个数在本实施方式中设为7个，但本实用新型不限定于此。与第一实施方式相同，滚珠213的个数优选为5个以上的奇数个。根据本实施方式，通过使用螺条式保持器212，由此能够用滚珠保持部214a及215a保持滚珠213，从而滚珠213不会掉落到内周侧、外周侧中任意一方。以上，虽然对本实用新型的线性致动器进行了说明，但本实用新型不限定于上述说明，在不脱离本实用新型的主g的范围内，当然能够进行各种变形以及组合，各个实施方式的结构的各种组合也包含于本实用新型。
权利要求1.ー种线性致动器，该线性致动器将马达的旋转运动变换为输出轴亦即螺杆的直线运动，该线性致动器的特征在干， 沿着所述马达的中空的转子的内周设置用于保持多个滚珠的保持器， 在所述螺杆的外周形成滚珠螺纹， 使所述滚珠与所述滚珠螺纹啮合，将所述螺杆与所述转子同轴配置，利用伴随所述转子的旋转运动而产生的所述滚珠沿着该转子的内周面的旋转，使具有所述滚珠螺纹的所述螺杆进行直线运动。
2.根据权利要求I所述的线性致动器，其特征在干， 沿所述螺杆的轴向设置多个所述保持器。
3.根据权利要求I所述的线性致动器，其特征在干， 沿所述螺杆的轴向只设置ー个所述保持器，该ー个保持器沿所述螺杆的轴向保持多个滚珠。
4.根据权利要求I所述的线性致动器，其特征在干， 阻止所述螺杆在所述转子的旋转方向上旋转的止转部件兼作限制所述螺杆的直线运动的前进端以及后退端的止动部。
5.根据权利要求4所述的线性致动器，其特征在干， 所述止转部件是供所述螺杆贯通、且与该螺杆的轴向大致垂直的截面形状为多边形的块。
6.根据权利要求4所述的线性致动器，其特征在干， 所述止转部件是沿着与所述螺杆的轴向大致垂直的方向相对于所述螺杆插入的销。
7.根据权利要求I所述的线性致动器，其特征在干， 所述保持器为环状。
8.根据权利要求I所述的线性致动器，其特征在干， 所述保持器为带状。
专利摘要本实用新型提供一种线性致动器，结构简单、即使是小转矩也能够产生较大推力。该线性致动器将马达的旋转运动变换为输出轴亦即螺杆的直线运动，其特征在于，沿着上述马达的中空的转子的内周设置保持多个滚珠的保持器，在上述螺杆的外周形成滚珠螺纹，使上述滚珠与上述滚珠螺纹啮合，将上述螺杆与上述转子同轴配置，利用伴随上述转子的旋转运动而产生的上述滚珠沿着该转子的内周面的旋转，使具有上述滚珠螺纹的上述螺杆进行直线运动。
文档编号H02K7/06GK202488269SQ20122003191
公开日2012年10月10日 申请日期2012年2月1日 优先权日2011年2月22日
发明者中村学, 小林正弘 申请人:美蓓亚株式会社