JP2013100865A - アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】アクチュエータの幅方向寸法を抑えたコンパクトな外形形状にでき、部品点数を削減することが可能なアクチュエータを提供する。
【解決手段】長手方向に延びる第１の転動体転走溝を有する軌道部材と、前記軌道部材の長手方向と平行に設けられるとともに外周に第２の転動体転走溝を有するねじ軸と、転動体を介して前記軌道部材及び前記ねじ軸に沿って軸方向に移動可能に組み付けられた移動部材と、前記軌道部材の端部に取り付けられる取付部と前記ねじ軸の端部が回転自在に保持される回転保持部を有するハウジングを備えるアクチュエータであって、前記ハウジングには、前記移動部材の位置を検出する位置検出手段を取り付ける取付手段が設けられる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ボールねじ装置と運動案内装置とを有するアクチュエータに関する。

従来から、長手方向に延びる軌道部材と、この軌道部材に沿って移動可能に組み付けられた移動部材と、この移動部材に螺合すると共に、軌道部材から立設するハウジングに回転自在に組み付けられたねじ軸を備えるアクチュエータが知られている。

このようなアクチュエータは、ねじ軸の一端に取り付けられた駆動手段によってねじ軸を回転駆動させることにより、ねじ軸に螺合した移動部材を軸方向に移動させることができる。移動部材の位置を検出するために、軌道部材の長手方向と平行にセンサレールを取り付け、該センサレールにセンサを固定して移動部材の位置を検出している。

このような構成によると、センサレールに固定されたセンサによって移動部材の位置を検出することができるので、位置制御を容易に行うことができると共に、移動部材が軸方向端部に至った際に、ハウジングとの接触を防止することができる。

特開２００３−１２０６７０号公報

しかしながら、従来のセンサの取付方法によると、アクチュエータのサイドカバーやアクチュエータ内部にセンサレールを掛け渡す必要があるので、アクチュエータの幅方向の寸法が増大してしまい、コンパクトな外形形状に設計することができないといった問題があった。また、センサレールを必要とするため、部品点数の削減を図ることができず、コスト抑制が難しいといった問題もあった。

本発明は、上記課題を解決するために成されたものであって、アクチュエータの幅方向寸法を抑えたコンパクトな外形形状にでき、部品点数を削減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。

長手方向に延びる第１の転動体転走溝を有する軌道部材と、前記軌道部材の長手方向と平行に設けられると共に外周に第２の転動体転走溝を有するねじ軸と、転動体を介して前記軌道部材及び前記ねじ軸に沿って移動可能に組み付けられた移動部材と、前記移動部材の位置を検出する検出体と発振部とを有する位置検出手段と、前記軌道部材の端部に取り付けられる取付部と前記ねじ軸の端部が回転自在に保持される回転保持部を有するハウジングを備えるアクチュエータであって、前記移動部材には、前記検出体が取り付けられる一方前記ハウジングには、前記発振部を取り付ける取付手段が設けられることを特徴とする。

本発明によれば、移動部材の位置を検出する位置検出手段がハウジングに形成された取付手段に取り付けられているので、アクチュエータの幅方向寸法を抑えたコンパクトな外形形状にでき、部品点数を削減することができる。

本発明の実施形態に係るアクチュエータを示す斜視図。 本発明の実施形態に係るアクチュエータの構造を説明するための分解図。 移動部材の構造を説明するための斜視図。 運動案内装置の構造を説明するための一部断面図。 ボールねじ装置の構造を説明するための一部断面図。 ねじ軸の取付状態を説明するための図。

以下、本発明に係るアクチュエータの実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本発明の実施形態に係るアクチュエータを示す斜視図であり、図２は、本発明の実施形態に係るアクチュエータの構造を説明するための分解図であり、図３は、移動部材の構造を説明するための斜視図であり、図４は、運動案内装置の構造を説明するための一部断面図であり、図５は、ボールねじ装置の構造を説明するための一部断面図であり、図６は、ねじ軸の取付状態を説明するための図である。

図１に示すように、本実施形態に係るアクチュエータは、長手方向に沿って延びる長尺な矩形状をしており、そのアクチュエータの取付面である底面と対向する上面に上面カバー５０が両側に側面カバー５１，５１が取り付けられている。上面カバー５０及び側面カバー５１，５１は連結されておらず、移動部材２０が移動することができるように、長手方向に空間２２ｃが形成されている。該空間２２ｃには後述する移動部材２０の取着部２２ｂが突出している。さらに、アクチュエータ１の長手方向の両端部には、上面カバー５０と両側の側面カバー５１，５１と連結される樹脂製のエンドキャップ７０が取り付けられている。

次に、図２を参照して本実施形態に係るアクチュエータ１の構造について説明を行う。図２に示すように、本実施形態に係るアクチュエータ１は、長手方向に延びる軌道部材１０と、該軌道部材１０に沿って移動可能に組み付けられた移動部材２０と、該移動部材２０に螺合すると共に、軌道部材１０から立設するハウジング４０に回転自在に組み付けられたねじ軸３０とを備えている。

なお、ねじ軸３０の一方の軸端には、駆動手段としてモータ６０が取り付けられており、モータ６０に外部から給電された電流を流すことで、モータ６０の回転軸が回転し、カップリング６１を介してモータと接続されたねじ軸３０もこの回転に同期して回転自在に組み付けられている。なお、ねじ軸３０の両端部はアンギュラベアリング４４を介してハウジング４０で保持されている。

図３に示すように、移動部材２０は、軌道部材１０と組み合わされて運動案内装置を構成する第１の移動部材としてのキャリッジ２１と、複数のねじ用転動体を介してねじ軸３０と組み合わされてボールねじ装置を構成する第２の移動部材としてのナット２３とを備えており、キャリッジ２１とナット２３とは、接続部材としてのブラケット２２を介して互いに接続されている。

ブラケット２２は、キャリッジ２１の上にボルト締めして取り付けられると共に、ねじ軸３０が挿通される挿通溝２２ａが形成されており、該挿通溝２２ａの一端部にナット２３が取り付けられている。また、ブラケット２２の両側面には、上方に延びる取着部２２ｂが形成されており、該取着部２２ｂは、移動対象物と連結されることで移動対象物を案内することができるように構成されている。

次に、図４を参照して運動案内装置の構成について説明を行う。軌道部材１０は、断面矩形状に形成された部材であり、左右側面には、長手方向に沿って第１の転動体転走溝１１が形成されている。

キャリッジ２１は、軌道部材１０に組み付けられるように、断面コ字状に形成されており、その長手方向の両端部にエンドプレート２６ａ，２６ｂを備えている。また、キャリッジ２１には、軌道部材１０に形成された第１の転動体転走溝１１と対向するように、長手方向に沿って第１の負荷転動体転走溝２８が形成されている。

また、キャリッジ２１には、第１の負荷転動体転走溝２８と第１の転動体転走溝１１からなる負荷転動体転走路と平行に形成された戻し通路２９が穿孔されている。さらに、エンドプレート２６ａ，２６ｂのキャリッジ２１と対向する端面には、負荷転動体転走路と戻し通路２９とを繋ぐ図示しない方向転換路が形成されている。転動体であるボール２７は、負荷転動体転走路，戻し通路２９及び一対の方向転換路からなる無限循環路を転走する。

転動体２７は、球状のボールを複数配列して構成されており、複数の転動体２７は、転動体連結帯２７ａによって一連に連結配列されている。なお、転動体連結帯２７ａは、隣接する転動体２７の間に介在される間座部と、間座部同士を連結する一対の連結部とから形成されている。さらに、転動体連結帯２７ａは例えば合成樹脂によって形成されており、無限循環路内で適宜屈曲可能なように可撓性を有している。

なお、図３に示すようにキャリッジ２１は、長手方向に沿って複数設けられて互いに連結されており、本実施形態においては、２つのキャリッジ２１を用いて構成している。それぞれのキャリッジ２１は、長手方向の両端にエンドプレート２６ａ，２６ｂが取り付けられている。このように２つのキャリッジ２１，２１を用いた場合、長手方向の両端部に位置するエンドプレート２６ａにはシール部材２４が取り付けられており、軌道部材１０と移動部材２０との間に塵埃等の異物が混入することを防止している。

一方、キャリッジ２１，２１同士の対向側に位置するエンドプレート２６ｂには該シール部材２４は取り付けられていない。

このような構成によれば、反モータ側のキャリッジ端面のエンドプレート２６ａに設けた潤滑剤供給手段２５から潤滑剤を供給した場合、隣接するキャリッジ２１，２１同士の間にシール部材２４が取り付けられていないので、モータ側のキャリッジ２１にも転動体転走溝を転走する転動体２７を介して潤滑剤を供給することが可能となる。これによって、反モータ側のキャリッジ２１のみに潤滑剤供給手段２５を形成すれば、潤滑剤を供給し難いモータ側のキャリッジ２１にも潤滑剤を供給することができるため、長期に渡って安定に転走させることが可能となる。

次に、図５を参照して例えばエンドキャップ方式であるボールねじ装置の構造について説明を行う。図５に示すように、ボールねじ装置は、外周面に所定のリードを有する螺旋状の第２の転動体転走溝３３が形成されたねじ軸３０と、複数のねじ用転動体３５を介してねじ軸３０に螺合すると共に、ねじ用転動体３５の無限循環路を備えたナット２３とから構成されている。これらねじ軸３０とナット２３の相対的な回転によりナット２３がねじ軸３０の軸方向へ往復運動可能に構成されている。

ナット２３は、ねじ軸３０が貫通する貫通穴３４を有する略円筒状に形成されている。該貫通穴３４の内周面には、ねじ軸３０に形成された螺旋状の第２の転動体転走溝３３と対向する螺旋状の第２の負荷転動体転走溝３６が形成される。なお、第２の転動体転走溝３３と第２の負荷転動体転走溝３６とによって第２の負荷転動体転走路を構成している。また、ナット２３には、貫通穴３４と平行して延びる、転動体戻し路が形成されている。

また、ナット３０の両端部には、そのナット３０の端面と対向する面に第２の負荷転動体転走路と転動体戻し路とをつなぐ一対の方向転換路が形成されたエンドキャップ３２が組み付けられている。これによって、第２の負荷転動体転走路と転動体戻し路と一対の方向転換路がつながることにより、複数のねじ用転動体３５の無限循環路を形成している。また、方向転換路の一部として、第２の負荷転動体転走路を転走するねじ用転動体３５を掬うための掬い部が形成されている。

また、ナット２３の一端には、フランジ３１が形成されており、該フランジ３１をブラケット２２に締結固定することができるようになっている。

図６に示すように、軌道部材１０とねじ軸３０とは、ハウジング４０を介して一体に組み付けられている。ハウジング４０は、軌道部材１０とボルト締めで固定されており、軌道部材１０の長手方向の端部に取り付けるように、軌道部材１０の幅方向に延設する取付部４１と、ねじ軸３０の端部が回転自在に保持される回転保持部４２とを備えている。なお、図６に示すように、取付部４１の幅方向の寸法は、回転保持部４２よりも大きく形成されており、長手方向からの投影形状が概略凸状に形成されている。

なお、回転保持部４２には、ねじ軸３０を円滑に回転支持することができるように、取付孔４５が穿孔されており、該取付孔４５にアンギュラベアリング４４を介してねじ軸が３０が組み付けられている。

さらに、ハウジング４０の外周には、長手方向に沿って取付手段としての溝４３が形成されている。例えば、溝４３は、取付部４１の上面に形成されており、該溝４３には位置検出手段としてのセンサ４６が取り付けられている。センサ４６は、ボルト４７によって溝４３に締結されており、該ボルト４７を緩めることで、長手方向の取付位置を適宜調整することができるようになっている。

センサ４６は、例えば近接センサを用いることができる。本実施形態に係るアクチュエータ１においては、移動部材２０がねじ軸３０に沿って移動する際、移動部材２０に取り付けられた検出体２２ｄがハウジング４０に取り付けられたセンサ４６の発振部４６ａの上を通過することで、検出体２２ｄの位置を検知している。これは、高周波を発振する発振部４６ａ上を検出体２２ｄが通過することで、センサ４６に流れる電流の変化を検知して移動部材２０の位置がハウジング４０に近接していることを取得することができる。なお、近接センサは、検出対象である移動部材２０の移動情報や存在情報を電気的信号に置き換えることで位置の検出を行えればあらゆる種類の近接センサを用いることができ、例えば、電気的信号に置き換えるための検出方式には、電磁誘導により検出対象となる金属体に発生する渦電流を利用する方式、検出体の接近による電気的な容量の変化を捉える方式、磁石やリードスイッチを利用する方式が採用することができる。また、センサ４６は、フォトセンサなど既存のセンサを使用することができ、検出対象である移動部材２０の位置情報や存在情報が検出することができれば、種々のセンサを適用することができる。

また、ハウジング４０の取付部４１の両側面や回転保持部４２の上面には、上述した上面カバー５０や側面カバー５１を取り付けるためのカバー取付孔４８及び側面カバー取付孔４９が形成されており、該カバー取付孔４８及び側面カバー取付孔４９に上面カバー５０や側面カバー５１を締結固定することができるようになっている。

このように、本実施形態に係るアクチュエータ１は、軌道部材１０の端部に取り付けられたハウジング４０に位置検出手段４６を取り付けることができるので、アクチュエータの幅方向寸法を抑えたコンパクトな外形形状にでき、部品点数を削減することができる。

また、本実施形態に係るアクチュエータ１は、ハウジング４０の外周に長手方向に沿って形成された溝４３として取付手段を一体に形成しているので、容易に取付手段を加工することができる。

また、本実施形態に係るアクチュエータ１は、ハウジング４０の取付部４１の幅方向の長さは、回転保持部４２よりも大きく形成しているので、ハウジング４０の外周から大きく突出することなく位置検出手段を取り付けることができるので、アクチュエータの幅寸法を抑えたコンパクトな外形形状にできる。

また、本実施形態に係るアクチュエータ１は、キャリッジ２１とナット２３とが互いに接続されているので、ボールねじ装置と運動案内装置とを一体化してなるアクチュエータを容易に得ることができる。

また、本実施形態に係るアクチュエータ１は、複数のキャリッジ２１を備えると共に、シール部材２４が移動部材２０の長手方向の両端のエンドプレート２６ａにのみ取り付けられているので、一方のキャリッジ２１のみに潤滑剤供給手段２５を形成すれば、他方のキャリッジ２１にも潤滑剤を供給することができるため、長期に渡って安定して転走をさせることができる。

また、本実施形態に係る溝４３は、取付部４１の上面に形成した場合について説明したが、溝４３は、ハウジング４０の外周に形成されていればよく、例えば回転保持部４２の側面に形成しても構わない。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれうることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１ アクチュエータ， １０ 軌道部材， １１ 第１の転動体転走溝， ２０ 移動部材， ２１ キャリッジ， ２２ｄ 検出体， ２３ ナット， ２４ シール部材， ２７ 転動体， ３０ ねじ軸, ３４ 貫通穴， ３５ ねじ用転動体， ４０ ハウジング， ４１ 取付部， ４２ 回転保持部， ４３ 溝（取付手段）， ４６ センサ， ４６ａ 発振部。

Claims (5)

1. 長手方向に延びる第１の転動体転走溝を有する軌道部材と、
   前記軌道部材の長手方向と平行に設けられると共に外周に第２の転動体転走溝を有するねじ軸と、
   転動体を介して前記軌道部材及び前記ねじ軸に沿って移動可能に組み付けられた移動部材と、
   前記移動部材の位置を検出する検出体と発振部とを有する位置検出手段と、
   前記軌道部材の端部に取り付けられる取付部と前記ねじ軸の端部が回転自在に保持される回転保持部を有するハウジングを備えるアクチュエータであって、
   前記移動部材には、前記検出体が取り付けられる一方前記ハウジングには、前記発振部を取り付ける取付手段が設けられることを特徴とするアクチュエータ。
2. 請求項１に記載のアクチュエータにおいて、
   前記取付手段は、前記ハウジングの外周に前記長手方向に沿って形成された溝であることを特徴とするアクチュエータ。
3. 請求項１または２に記載のアクチュエータにおいて、
   前記ハウジングの前記取付部の幅方向の長さは、前記回転保持部よりも大きいことを特徴とするアクチュエータ。
4. 請求項１から３のいずれかに記載のアクチュエータにおいて、
   前記移動部材は、前記転動体を介して前記軌道部材に組み付けられる第１の移動部材と、前記転動体を介して前記ねじ軸に取り付けられる貫通穴が形成される第２の移動部材を備え、前記第１の移動部材と前記第２の移動部材とは互いに接続部材を介して接続されることを特徴とするアクチュエータ。
5. 請求項４に記載のアクチュエータにおいて、
   前記キャリッジは、前記長手方向に沿って複数設けられると共に、前記キャリッジと前記軌道部材との間に異物が混入することを防止するシール部材を備え、
   前記シール部材は、前記キャリッジの移動方向の両端に取り付けられる一方、前記キャリッジ同士の対向側にシール部材を設けないことを特徴とするアクチュエータ。

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