| 【発明の名称】 |
アクチュエータ |
| 【発明者】 |
【氏名】永井 茂和
【氏名】斉藤 昭男
【氏名】齋藤 優
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| 【要約】 |
【課題】スライダにボール転動孔を配置する自由度をより一層向上させるとともに、外力によって付与される応力集中を緩和することが可能なアクチュエータを提供することにある。
【解決手段】ガイド機構２０に、フレーム１２の内壁面に形成された断面円弧状の第１長溝３８ａ、３８ｂに装着される断面円弧状の第１ガイドレール４０ａ、４０ｂと、前記フレーム１２の内壁面に対向するスライダ１８の側面に形成された断面円弧状の第２長溝４４ａ、４４ｂに装着される断面円弧状の第２ガイドレール４６ａ、４６ｂとを設ける。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】フレームと、前記フレームの内部または外部に配設される駆動源と、前記駆動源の駆動力を伝達する駆動力伝達機構と、前記駆動力伝達機構によって伝達される駆動力の作用下に、前記フレームの軸線方向に沿って往復動作するスライダと、前記スライダがフレームに沿って変位する際、該スライダを案内するガイド機構と、を備え、前記ガイド機構は、フレームの内壁面に形成された断面円弧状の第１長溝に装着される断面円弧状の第１ガイドレールと、前記フレームの内壁面に対向するスライダの側面に形成された断面円弧状の第２長溝に装着される断面円弧状の第２ガイドレールとを有することを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】請求項１記載のアクチュエータにおいて、前記駆動力伝達機構は、回転駆動源の駆動作用下に所定方向に回動するボールねじ軸と、前記ボールねじ軸が螺合するねじ孔が貫通形成されたボールねじナットとを有し、前記ボールねじナットは、円筒部とフランジ部とから構成されることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項３】請求項１記載のアクチュエータにおいて、前記ガイド機構は、異なる形状からなる第１スライドカバーと第２スライドカバーとを有し、前記第１スライドカバーはスライダの軸線方向に沿った一端側に装着され、前記第２スライドカバーは該第１スライドカバーとは反対側の駆動源が配設されたスライダの他端側に装着され、前記第２スライドカバーの表面積に対して前記第１スライドカバーの表面積が小さく設定されていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項４】請求項２または３記載のアクチュエータにおいて、前記ボールねじナットのフランジ部と前記第１スライドカバーとは、スライダの一端面にそれぞれ略平行に装着されることを特徴とするアクチュエータ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、駆動源の駆動作用下にフレームに沿ってスライダを直線状に往復動作させることが可能なアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、例えば、ワークを搬送するためにアクチュエータ等の搬送手段が用いられている。
【０００３】ここで、従来技術に係るアクチュエータを図１４に示す（例えば、特開平８−１２６２４７号公報および特開平８−１３０８４９号公報等参照）。
【０００４】この従来技術に係るアクチュエータは、底壁と前記底壁と直交する一組の側壁とが一体的に形成された基台１と、図示しないサーボモータの駆動作用下に回転するボールねじ２と、前記ボールねじ２に螺合するボールナット３を介して前記基台１の軸線方向に沿って変位するスライダ４とを有する。
【０００５】前記側壁の内壁面には断面矩形状の基台側溝５がそれぞれ形成され、前記基台側溝５に対峙するスライダ４の部位には、該基台側溝５と同形状からなるスライダ側溝６が形成されている。前記基台側溝５には、該基台側溝５に対応する断面矩形状を呈し側面にボール転動溝が形成された基台側レール７が装着され、一方、スライダ側溝６には、前記スライダ側溝６に対応する断面矩形状を呈し側面にボール転動溝が形成されたスライダ側レール８が装着される。
【０００６】相互に対向する前記基台側レール７のボール転動溝とスライダ側レール８のボール転動溝との間には、スライダ４の変位に伴って循環転動する複数のボール９が介装されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の従来技術に係るアクチュエータでは、基台側溝５に装着される基台側レール７およびスライダ側溝６に装着されるスライダ側レール８がそれぞれ断面矩形状に形成されているため、無限循環軌道であるボール転動溝に沿ってボール９が転動する際、基台側溝５およびスライダ側溝６の矩形状の角部に応力が集中し（図１５参照）、基台側レール７およびスライダ側レール８の耐久性が劣化するという不具合がある。
【０００８】また、ボールねじ２が螺合するボールナット３のフランジ部の形状を縮小してスライダ４に対する装着部位を減少させることにより、前記スライダ４に無限循環軌道であるボール転動孔を配置する自由度を向上させたいという要請がある。
【０００９】本発明は、前記の不具合および要請を考慮してなされたものであり、スライダにボール転動孔を配置する自由度をより一層向上させるとともに、外力によって付与される応力集中を緩和することが可能なアクチュエータを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するために、本発明は、フレームと、前記フレームの内部または外部に配設される駆動源と、前記駆動源の駆動力を伝達する駆動力伝達機構と、前記駆動力伝達機構によって伝達される駆動力の作用下に、前記フレームの軸線方向に沿って往復動作するスライダと、前記スライダがフレームに沿って変位する際、該スライダを案内するガイド機構と、を備え、前記ガイド機構は、フレームの内壁面に形成された断面円弧状の第１長溝に装着される断面円弧状の第１ガイドレールと、前記フレームの内壁面に対向するスライダの側面に形成された断面円弧状の第２長溝に装着される断面円弧状の第２ガイドレールとを有することを特徴とする。
【００１１】この場合、前記駆動力伝達機構は、回転駆動源の駆動作用下に所定方向に回動するボールねじ軸と、前記ボールねじ軸が螺合するねじ孔が貫通形成されたボールねじナットとを有しており、前記ボールねじナットを円筒部とフランジ部とから構成するとよい。
【００１２】また、前記ガイド機構は、異なる形状からなる第１スライドカバーと第２スライドカバーとを有し、前記第１スライドカバーをスライダの軸線方向に沿った一端側に装着し、前記第２スライドカバーを該第１スライドカバーとは反対側の駆動源が配設されたスライダの他端側に装着し、しかも、前記第２スライドカバーの表面積に対して前記第１スライドカバーの表面積を小さく設定するとよい。
【００１３】その際、表面積が小さく形成された前記第１スライドカバーと、ボールねじナットのフランジ部とをそれぞれ略平行にスライダの一端面に装着すると好適である。
【００１４】本発明によれば、第１長溝に装着される第１ガイドレールを断面円弧状に形成するとともに、第２長溝に装着される第２ガイドレールを断面円弧状に形成することにより、外力によって付与される応力集中が緩和され、第１ガイドレールおよび第２ガイドレールの耐久性を向上させることができる。
【００１５】また、本発明によれば、第１スライドカバーと第２スライドカバーとを異なる形状で形成し、前記第２スライドカバーの表面積に対して前記第１スライドカバーの表面積を小さく設定することにより、スライダにボール転動孔を配置する自由度をより一層向上させることができる。
【００１６】さらに、本発明によれば、表面積が小なる第１スライドカバーをスライダの軸線方向に沿った一端側に装着し、表面積が大なる第２スライドカバーを該第１スライドカバーとは反対側の駆動源が配設されたスライダの他端側に装着することにより、組み付けの方向性を確保することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明に係るアクチュエータについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１８】図１において、参照数字１０は、本発明の実施の形態に係るアクチュエータを示す。
【００１９】このアクチュエータ１０は、断面コ字状を呈し長尺に形成されたフレーム１２と、前記フレーム１２の一端部に連結された回転駆動源１４と、図示しないカップリング部材を介して回転駆動源１４の回転駆動力を伝達する駆動力伝達機構１６（図２参照）と、前記駆動力伝達機構１６を介して伝達される駆動力の作用下に前記フレーム１２の軸線方向に沿って往復動作するスライダ１８と、前記スライダ１８をフレーム１２に沿って案内するガイド機構２０とを有する。なお、前記フレーム１２をスチールまたはアルミニウム等の金属製材料によって形成し、前記スライダ１８をアルミニウムまたはスチール等の金属製材料によって形成すると好適である。
【００２０】前記フレーム１２の軸線方向に沿った両端部には一組のエンドカバー２２ａ、２２ｂが装着され、前記一組のエンドカバー２２ａ、２２ｂによってフレーム１２の開口部を閉塞するトップカバー２４が支持される。また、前記フレーム１２の内壁面の略中央部には、断面円弧状の凹部２６が軸線方向に沿って形成されている。
【００２１】駆動力伝達機構１６は、図２に示されるように、図示しないカップリング部材を介して回転駆動源１４の駆動軸と同軸状に連結されるボールねじ軸２８と、前記ボールねじ軸２８に螺合するねじ孔が貫通して形成されたボールねじナット３０と、前記ボールねじ軸２８とねじ孔との間に転動自在に設けられ、前記ボールねじナット３０に形成された図示しない無限循環軌道に沿って転動する複数のボール３１とを有する。前記ボールねじナット３０は貫通するねじ孔が形成された円筒部３２と、前記円筒部３２の一端部に一体的に形成され、ねじ部材３４ａ、３４ｂ（図４参照）を介してスライダ１８に固定されるフランジ部３６とから構成される。
【００２２】ガイド機構２０は、図５に示されるように、フレーム１２の内壁の底面に近接する部位に該フレーム１２の軸線方向に沿って延在し、その縦断面が円弧状に形成された一組の対向する第１長溝３８ａ、３８ｂと、前記第１長溝３８ａ、３８ｂの断面形状に対応する断面円弧状に形成され、該第１長溝３８ａ、３８ｂに固着される一組の第１ガイドレール４０ａ、４０ｂとを有する。なお、前記第１ガイドレール４０ａ、４０ｂには、断面円弧状のボール転動溝４２が形成されている（図６参照）。
【００２３】また、ガイド機構２０は、フレーム１２の内壁に対向するスライダ１８の側面に形成され、その縦断面が円弧状に形成された一組の第２長溝４４ａ、４４ｂと、前記第２長溝４４ａ、４４ｂの断面形状に対応する断面円弧状に形成され、該第２長溝４４ａ、４４ｂに固着される第２ガイドレール４６ａ、４６ｂとを有する。なお、前記第２ガイドレール４６ａ、４６ｂには、断面円弧状のボール転動溝４２が形成されている。
【００２４】さらに、ガイド機構２０は、ボールねじナット３０のフランジ部３６と略平行となるようにスライダ１８の下部側にねじ締結される第１スライドカバー４８（図２および図４参照）と、前記第１スライドカバー４８とは反対側のスライダ１８の端面にねじ締結される第２スライドカバー５０（図２および図７参照）とを有する。前記第１スライドカバー４８の中央の上部には、ボールねじナット３０を構成する円筒部３２の逃げとして機能する湾曲面５２が形成され、一方、前記第２スライドカバー５０には、前記円筒部３２を装着するために断面略Ｕ字状の孔部５４が形成されている。
【００２５】前記第１スライドカバー４８および第２スライドカバー５０には、図示しないボールリターン溝が形成され、この場合、第１ガイドレール４０ａ、４０ｂおよび第２ガイドレール４６ａ、４６ｂのボール転動溝４２と、スライダ１８に形成された貫通するボール転動孔５６（図５参照）と、前記ボールリターン溝とによって複数のボール３１が転動する無限循環軌道が構成される。
【００２６】前記第１スライドカバー４８と第２スライドカバー５０とは、それぞれ異なる形状からなり、第２スライドカバー５０に対して第１スライドカバー４８の表面積が小さくなるように設定されている。
【００２７】すなわち、第１スライドカバー４８の表面積を小さく設定し、ボールねじ軸２８が螺合するボールねじナット３０のフランジ部３６の形状を縮小してスライダ１８に対する装着部位を減少させることにより、前記スライダ１８に無限循環軌道であるボール転動孔５６を配置する自由度を向上させることができる。
【００２８】また、幅広な第２スライドカバー５０は、スライダ１８の回転駆動源１４側の一端部に装着され、幅狭な第１スライドカバー４８は、前記とは反対側のスライダ１８の他端面に装着される。前記第２スライドカバー５０の上部側には、図示しないボールリターン溝に連通する通路（図示せず）を介してグリスを注入する一組のグリスニップル部５８ａ、５８ｂが所定間隔離間して形成されている（図３参照）。
【００２９】このようにスライダ１８の両端部にそれぞれ装着される第１スライドカバー４８と第２スライドカバー５０の形状を相違させることにより、後述するように組み付ける際にその組み付け方向を誤ることなく正確に組み付けることができる利点がある。
【００３０】本発明の実施の形態に係るアクチュエータ１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
【００３１】先ず、アクチュエータ１０の組み付け方法について説明する。
【００３２】先ず、図８に示されるように、スライダ１８の両端面に対し図示しないねじ部材を介して第１スライドカバー４８および第２スライドカバー５０を装着し、前記スライダ１８をフレーム１２の凹部内に組み付ける。この場合、フレーム１２に回転駆動源１４が連結されるスライダ１８の一端側には幅広な第２スライドカバー５０を装着し、その反対側のスライダ１８の他端側には幅狭な第１スライドカバー４８を装着するようにその方向性が設定されている。
【００３３】続いて、図９に示されるように、ボールねじナット３０のフランジ部３６を一組のねじ部材３４ａ、３４ｂによってスライダ１８の端面に締結することにより、両端部にそれぞれエンドカバー２２ａ、２２ｂおよび回転駆動源１４が連結されたボールねじユニットをスライダ１８およびフレーム１２に装着する。その際、幅狭な第１スライドカバー４８が装着されたスライダ１８の端面に対して前記フランジ部３６をねじ締結することにより、フレーム１２に回転駆動源１４が連結されるスライダ１８の一端側に幅広な第２スライドカバー５０が装着され、組み付け方向を誤ることがなく、正しい組み付け方向に沿って確実に組み付けることができる。
【００３４】ここで、組み付けの方向性について説明する。
【００３５】図１０に示されるように、回転駆動源１４を上部側として本実施の形態に係るアクチュエータ１０を略鉛直方向に沿って立設した状態で取り付けた場合、ワークによって付与される荷重は、スライダ１８を介してボールねじナット３０の円筒部３２およびフランジ部３６の全体で支持される。これに対して、図１１に示されるように、第１スライドカバー４８と第２スライドカバー５０との組み付け方向を反対方向に組み付けた場合、すなわち、回転駆動源１４側に第１スライドカバー４８が装着されるように組み付ける場合には、ワークによって付与される荷重は、スライダ１８を介してボールねじナット３０のフランジ部３６を締結する一組のねじ部材３４ａ、３４ｂによって支持される。
【００３６】このように、第１スライドカバー４８と第２スライドカバー５０の組み付け方向を誤った場合には、一組のねじ部材３４ａ、３４ｂに過大な荷重が付与されるが、本実施の形態では、第１および第２スライドカバー４８、５０をそれぞれ異なる形状に形成し、表面積が小なる第１スライドカバー４８と前記第１スライドカバー４８よりも表面積が大なる第２スライドカバー５０とを視認しながら装着し、しかも、表面積が小なる第１スライドカバー４８とボールねじナット３０のフランジ部３６とを略平行となるように組み付けるだけで、その組み付けの方向性を誤ることがなく、確実且つ正確に組み付けることができる。
【００３７】次に、アクチュエータ１０の動作について説明する。
【００３８】図示しない電源を付勢することにより回転駆動源１４の回転駆動力がボールねじ軸２８に伝達される。所定方向に回動するボールねじ軸２８がボールねじナット３０のねじ孔に螺合することにより、ボールねじナット３０に連結されたスライダ１８がガイド機構２０の案内作用下に一体的にフレーム１２の軸線方向に沿って変位する。なお、図示しないコントローラの制御作用下に、回転駆動源１４に流される電流の極性を正逆逆転させることにより、前記スライダ１８をフレーム１２の軸線方向に沿って往復動作させることができる。
【００３９】スライダ１８がフレーム１２の軸線方向に沿って往復動作する際、第１ガイドレール４０ａ、４０ｂおよび第２ガイドレール４６ａ、４６ｂに沿って複数のボール３１が転動する。この場合、図１２に示されるように、前記複数のボール３１が転動する際、ワーク等の外力Ｐによって第１ガイドレール４０ａ、４０ｂおよび第２ガイドレール４６ａ、４６ｂに付与される応力は、湾曲する曲線状に分散配置された分布となる。従って、第１ガイドレール４０ａ、４０ｂおよび第２ガイドレール４６ａ、４６ｂの縦断面を略円弧状に形成することにより、第１ガイドレール４０ａ、４０ｂおよび第２ガイドレール４６ａ、４６ｂに付与される応力の集中を緩和して該第１ガイドレール４０ａ、４０ｂおよび第２ガイドレール４６ａ、４６ｂの耐久性を向上させることができる。
【００４０】なお、本実施の形態では、ボールねじ軸２８と回転駆動源１４とを同軸状に連結しているが、図１３に示されるように、ボールねじ軸２８に連結される第１プーリ６０と回転駆動軸６２に連結される第２プーリ６４とをそれぞれ懸架するタイミングベルト６６を用いることにより、ボールねじ軸２８と回転駆動源１４とを略平行に配設してもよい。
【００４１】また、前記回転駆動源１４に代替して図示しないロッドレスシリンダまたは流体圧シリンダ等の駆動手段を用いてもよい。
【００４２】さらに、前記第１ガイドレール４０ａ、４０ｂおよび第２ガイドレール４６ａ、４６ｂを図示しないねじ部材を用いて固定し、外部より該第１ガイドレール４０ａ、４０ｂおよび第２ガイドレール４６ａ、４６Ｂのボール転動溝４２に対してグリスを注入する潤滑油注入手段（図示せず）を設けるとよい。
【００４３】さらにまた、長溝３８ａ、３８ｂは、機械加工を施さずに第１ガイドレール４０ａ、４０ｂを挿入し、表面処理の膜厚を調整することにより、寸法管理を行ってもよい。一方、長溝４４ａ、４４ｂは、例えば、バニシング成形、引抜き成形、転造成形、冷間引抜き成形、またはフォージング成形等によって加工するとよい。
【００４４】なお、ボール転動溝４２の精度は、ＥＨＬ理論（弾性流体潤滑理論）により、最適なグリスを選定すると好適である。
【００４５】
【発明の効果】本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００４６】すなわち、ガイド機構を構成する第１ガイドレールを断面円弧状に形成するとともに、第２ガイドレールを断面円弧状に形成することにより、外力によって付与される応力集中が緩和され、前記第１ガイドレールおよび第２ガイドレールの耐久性を向上させることができる。
【００４７】また、第１スライドカバーと第２スライドカバーとを異なる形状で形成し、前記第２スライドカバーの表面積に対して前記第１スライドカバーの表面積を小さく設定することにより、スライダにボール転動孔を配置する自由度をより一層向上させることができる。
【００４８】さらに、表面積が小なる第１スライドカバーをスライダの軸線方向に沿った一端側に装着し、表面積が大なる第２スライドカバーを該第１スライドカバーとは反対側の駆動源が配設されたスライダの他端側に装着することにより、組み付けの方向性を確保することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１０２５１１
【氏名又は名称】エスエムシー株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年１０月１８日（１９９９．１０．１８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７７６６５
【弁理士】
【氏名又は名称】千葉 剛宏 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１１６１００（Ｐ２００１−１１６１００Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年４月２７日（２００１．４．２７） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２９６０２０ |
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