JP2010220393A - Rotary actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばモータなどのごときロータリーアクチュエータに係り、さらに詳細には、回転自在なロータを軸方向へ移動自在に備えたロータリーアクチュエータに関する。 The present invention relates to a rotary actuator such as a motor, and more particularly, to a rotary actuator provided with a rotatable rotor so as to be movable in an axial direction.
従来、プレス機械におけるラムを上下動する駆動装置としてモータとボールネジとを組合せた構成がある(例えば特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is a configuration in which a motor and a ball screw are combined as a drive device that moves a ram up and down in a press machine (see, for example, Patent Document 1).
前記特許文献1に記載の駆動装置の構成は、モータにおけるロータを円筒形状に構成し、このロータの内周面に一体的に備えたボールナットにボールネジを軸方向へ移動自在に螺合した構成である。すなわち、従来はボールネジ機構におけるボールナットを回転する構成であるから、回転部が大型化し慣性が大きくなるという問題がある。 The configuration of the driving device described in Patent Document 1 is a configuration in which a rotor in a motor is configured in a cylindrical shape, and a ball screw is screwed into a ball nut integrally provided on the inner peripheral surface of the rotor so as to be movable in the axial direction. It is. That is, since the conventional configuration is such that the ball nut in the ball screw mechanism is rotated, there is a problem in that the rotating portion becomes large and inertia increases.
本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、ステータ内に、永久磁石を備えたロータを回転自在に備えたロータリーアクチュエータであって、前記ロータと一体的に備えた回転軸に、当該回転軸を軸方向に移動するための螺子部を備え、前記ステータの軸方向の長さ寸法と前記ロータの永久磁石を備えた部分の軸方向の長さ寸法を等しく構成してあることを特徴とするものである。 The present invention has been made in view of the problems as described above, and is a rotary actuator in which a rotor provided with a permanent magnet is rotatably provided in a stator, and a rotary shaft provided integrally with the rotor, A screw portion for moving the rotating shaft in the axial direction is provided, and the axial length of the stator is configured to be equal to the axial length of the portion of the rotor including the permanent magnet. It is a feature.
また、ステータ内に、永久磁石を備えたロータを回転自在に備えたロータリーアクチュエータであって、前記ロータと一体的に備えた回転軸に、当該回転軸を軸方向に移動するための螺子部を備え、前記ステータの軸方向の長さ寸法よりも、前記ロータの永久磁石を備えた部分の軸方向の長さ寸法を短く構成してあることを特徴とするものである。 In addition, a rotary actuator provided with a rotor provided with a permanent magnet in a stator so as to be rotatable, and a screw part for moving the rotary shaft in the axial direction on a rotary shaft provided integrally with the rotor. And the axial length dimension of the portion of the rotor including the permanent magnet is shorter than the axial length dimension of the stator.
また、前記ロータリーアクチュエータにおいて、前記回転軸に軸方向へ相対的に移動自在かつ一体的に回転自在に備えた回転体に、当該回転軸の回転を検出するための回転検出手段を備えていることを特徴とするものである。 Further, in the rotary actuator, a rotating body provided on the rotating shaft so as to be relatively movable in the axial direction and rotatable integrally therewith includes a rotation detecting means for detecting the rotation of the rotating shaft. It is characterized by.
また、前記ロータリーアクチュエータにおいて、前記回転軸の先端部に、当該回転軸に対して相対的に回転自在かつ当該回転軸と軸方向へ一体的に往復動自在なスライダを備え、このスライダに被作動体を押圧するための押圧子を備えていることを特徴とするものである。 The rotary actuator includes a slider at the tip of the rotary shaft that is rotatable relative to the rotary shaft and reciprocally movable integrally with the rotary shaft in an axial direction. It has a pressing element for pressing the body.
本発明によれば、ロータリーアクチュエータにおける回転軸を回転しかつ軸方向に移動する構成であるから、回転部の径を小さくすることができ、慣性を抑制することができるものである。また、ステータの軸方向の長さとロータの永久磁石を備えた部分の軸方向の長さとを等しく構成することにより、ロータが軸方向に移動した後に自己復帰機能を生じるものであり、安全性の向上を図ることができるものである。 According to the present invention, since the rotary shaft in the rotary actuator is configured to rotate and move in the axial direction, the diameter of the rotating portion can be reduced and inertia can be suppressed. In addition, by making the axial length of the stator equal to the axial length of the portion of the rotor having the permanent magnet, a self-return function is produced after the rotor has moved in the axial direction. It is possible to improve.
以下、図面を用いて本発明の実施形態に係るロータリーアクチュエータについて説明するに、当該ロータリーアクチュエータは例えば工作機械や産業機械などの種々の機械に装着して使用することができるが、本実施形態においてはプレス機械の1例としてのパンチプレスに適用した場合について例示し説明する。 Hereinafter, a rotary actuator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The rotary actuator can be used by being mounted on various machines such as machine tools and industrial machines. Is illustrated and described for a case where it is applied to a punch press as an example of a press machine.
図1を参照するに、本発明の実施形態に係るロータリーアクチュエータ1は、プレス機械におけるフレーム3に装着してある。より詳細には、前記フレーム3には筒状の支持ハウジング5が取付ボルトなどのごとき取付具(図示省略)を介して着脱可能に取付けてあり、この支持ハウジング5内には螺子部を構成するボールネジ機構7におけるボールナット9が嵌入支持されている。そして、上記ボールナット9内には、ボールを介してボールネジ11が回転自在かつ上下に移動自在に螺入してあり、このボールネジ11は前記ボールナット9を上下方向に貫通してある。
Referring to FIG. 1, a rotary actuator 1 according to an embodiment of the present invention is attached to a frame 3 in a press machine. More specifically, a cylindrical support housing 5 is detachably attached to the frame 3 via a fixture (not shown) such as a mounting bolt, and a screw portion is formed in the support housing 5. A ball nut 9 in the
前記支持ハウジング5の上部には、回転軸としてのボールネジ11を回転するためのモータ部13が備えられている。すなわち、前記支持ハウジング5の上部には、励磁コイル15を備えたステータ(積層鋼板)17が上下のステータブラケット19,21を介して一体的に取付けてある。そして、前記ボールネジ(回転軸)11の上方向へ延伸した上方向延伸部23にはロータ(積層鋼板)25がナットなどのごとき固定具27によって一体的に取付けてあり、このロータ25には、一般的なモータと同様に複数の永久磁石(図示省略)が備えられている。前記モータ部13において、前記ステータ17の軸方向の長さ寸法と前記ロータ25の永久磁石を備えた部分の軸方向の長さ寸法、すなわち積層鋼板の積層寸法は、図1に示すように、等しく構成してある。
A
前記回転軸11の前記上方向延伸部23の上端部には上方向に長いスプライン部29が備えられており、このスプライン部29は、上側の前記ステータブラケット19に回転自在に備えられた回転体としてのスプラインナット31を相対的に摺動のみ自在に貫通してある。すなわち前記スプラインナット(回転体)31は、回転軸11と一体に回転する構成である。そして、前記スプラインナット31には、前記回転軸11の回転を検出するために、例えばロータリーエンコーダなどのごとき回転検出手段33が備えられている。したがって、モータ部13を回転駆動すると、回転軸11の回転速度、回転位置及び回転数などを検出することができるものである。
The upper end portion of the upward extending
前記支持ハウジング5の下面には複数本のガイドポスト35が垂直に備えられており、このガイドポスト35にはスライダ37が上下動自在に備えられている。なお、スライダ37の上下動を円滑に行うために、スライダ37等の重量は、例えばスプリングなどのごとき公知の適宜のバランサ(図示省略)によって支持されている。そして、このスライダ37には、プレス機械における被作動体としてのパンチ(上金型)を打圧又は押圧するラムなどのごとき押圧子39が備えられている。なお、本実施形態においては、前記押圧子39はシャープレート41を備えた過負荷安全装置43を介して前記スライダ37に取付けてある。前記過負荷安全装置43の構成は周知の構成であるから、過負荷安全装置43についてのより詳細な説明は省略する。
A plurality of
前記スライダ37を前記ガイドポスト35に沿って上下動するために、前記回転軸11とスライダ37は、相対的に回転自在かつ一体的に上下動する構成でもって連結してある。すなわち、前記スライダ37の上面には半円球状の凹部45が形成してあり、この凹部45には前記回転軸11の下端部に備えた球状部47が相対的に回転自在に係合してある。そして、前記凹部45からの球状部47の離脱を防止するための球押え部材49が前記スライダ37に取付けてある。
In order to move the
以上のごとき構成において、モータ部13における励磁コイル15を励磁してモータ部13を正回転駆動すると、ボールネジ(回転軸)11が正回転駆動される。すなわちボールネジ機構7におけるボールネジ11を正回転駆動するものであるから、ボールネジ機構7におけるボールナット9を正回転駆動する場合に比較して、回転部の径を小径に抑制することができ、慣性を抑制することができるものである。したがって、回転部の加減速の応答性の向上を図ることができるものである。
In the configuration as described above, when the
前述のごとく回転軸(ボールネジ)11を正回転すると、ボールネジ機構7の作用によって回転軸11は下方向へ移動し、スライダ37を一体的に下降する。したがって、スライダ37に備えた押圧子39が下降されてプレス機械における上金型を打圧又は押圧することになる。
When the rotating shaft (ball screw) 11 is rotated forward as described above, the rotating
そして、上金型を打圧又は押圧した後、モータ部13における励磁コイル15を励磁してモータ部を逆回転駆動すると、ボールネジ機構7の作用によって回転軸11は逆回転駆動されながら上方へ移動し、スライダ37を一体的に上昇させ、押圧子も上昇され加工が完了することになる。この際ロータ25は元の上昇位置へ復帰される。
When the upper die is pressed or pressed and then the
前述のごとく、回転軸11が下降すると、ロータ25も一体的に下降するので、ステータ17に対するロータ25の位置関係は、互いに同一の高さ位置から、図2に示すように、ストロークSだけ下方向に位置ずれを生じる。したがって、前記ステータ17とロータ25とが互いに対向する範囲はTとなる。よって、ロータ25に備えられている永久磁石の吸引作用がステータ17に作用し、ロータ25は元の上昇位置へ復帰するための吸引力を受けることになる。なお、上記吸引力は、モータ部13を回転駆動して回転軸11を下方向へ移動する場合の力に比較して充分に小さなものであり、問題になるようなことはないものである。
As described above, when the rotating
そして、停電時又は電源遮断時には、前記吸引力の作用により回転軸11は逆回転しつつロータ25とステータ17が磁気的にバランスの取れたところである元の上昇位置へ復帰されるものである。なお、スライダ37等の重量はバランサによって支持されているので、前記吸引力の大きさは、回転軸11等の重量に対応し得る大きさがあればよいものである。既に理解されるように、前記構成においては、ステータ17に対してロータ25が下降すると、ロータ25に備えた永久磁石の作用によってロータ25を上方向へ復帰される吸引力が作用するので、安全性の向上を図ることができるものである。
Then, at the time of a power failure or when the power is shut off, the
なお、前記回転軸11の回転は回転検出手段33によって検出されており、この回転検出手段33による回転の検出値及び前記ボールネジ機構7のピッチに基づいて前記スライダ37の基準位置からの上下動位置の検知が行われるものである。
The rotation of the
ところで、前記説明においては、図1に示すように、モータ部13におけるステータ(積層鋼板)17の軸方向の長さ寸法とロータ(積層鋼板)25の軸方向の長さ寸法とを等しい寸法とした構成について説明した。しかし、図3に示すように、ロータ25の軸方向の長さ寸法に比較して、ステータ17の軸方向の長さ寸法をストロークSの長さだけ長くすることも可能である。
In the above description, as shown in FIG. 1, the axial length of the stator (laminated steel plate) 17 in the
上記構成によれば、ステータ17とロータ25とが対向する範囲Tは、常にロータ25の軸方向の長さに等しいので、ロータ25がストロークSだけ下降した場合であっても、前記ステータ17とロータ25とが対向した範囲Tは常に一定であるから、ロータ25を回転するための回転力は常に一定に保持されるものである。
According to the above configuration, the range T in which the
上記構成において、ロータ25は、常態においてはロータ25とステータ17が磁気的にバランスの取れた位置、すなわち前記ステータ17の上下方向の中間位置に位置する。そして、モータ部13を正回転すると、ボールネジ機構7の作用によってロータ25及び回転軸11は、ロータ25の下端部がステータ17の下端部にほぼ一致する位置まで下降する。その後、モータ部13を逆回転してロータ25を元の位置、すなわちステータ17の上下方向の中央部に戻すことによってロータ25、回転軸11の1ストロークの往復動が終了する。
In the above configuration, the
前述のごとく、ステータ17の上下方向の中央部からロータ25を下方向へ移動すると、ロータ25とステータ17の磁気的バランスが崩れて、ロータ25を上方向へ復帰する吸引力が発生するが、ボールネジ機構7による回転軸11の下方向への推力に比較して小さなものであり、問題になるようなことはないものである。
As described above, when the
また、前記構成においては、停電時や電源遮断時には、前述した第1実施形態と同様に、ロータ25とステータ17が磁気的にバランスの取れた位置に前記ロータ25を戻すこととなり、安全性も向上するものである。
In the above configuration, at the time of a power failure or power interruption, the
以上のごとき説明より理解されるように、ボールネジ機構7におけるボールネジ11をモータ部13によって直接回転駆動する構成であるから、ボールネジ機構7におけるボールナット9を回転する場合に比較して、回転部の小径化を図ることが容易であり、回転部の応答性の向上を図ることができるものである。また、前記構成においては、ボールネジ機構7とモータ部13とを軸方向に重ねた構成であるから、軸方向に長くはなるものの、モータ部13におけるロータ25の径を小さくすることができるものである。
As can be understood from the above description, since the
さらに、ステータ17とロータ25の磁気的バランスの取れた元の位置へロータ25を戻す機能があり、安全性の向上を図ることができるものである。
Furthermore, there is a function of returning the
1 ロータリーアクチュエータ
3 フレーム
5 支持ハウジング
7 ボールネジ機構(螺子部)
9 ボールナット
11 ボールネジ(回転軸)
13 モータ部
15 励磁コイル
17 ステータ
25 ロータ
29 スプライン部
31 スプラインナット(回転体)
33 回転検出手段
37 スライダ
39 押圧子
43 過負荷安全装置
1 Rotary actuator 3 Frame 5
9
13
33 Rotation detection means 37
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009064443A JP2010220393A (en) | 2009-03-17 | 2009-03-17 | Rotary actuator |
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---|---|
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- 2009-03-17 JP JP2009064443A patent/JP2010220393A/en active Pending
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