JP2001235004A

JP2001235004A - アクチュエータ

Info

Publication number: JP2001235004A
Application number: JP2000392866A
Authority: JP
Inventors: Shigekazu Nagai; 茂和永井
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2000-12-25
Filing date: 2000-12-25
Publication date: 2001-08-31
Anticipated expiration: 2019-04-05
Also published as: JP3515953B2

Abstract

(57)【要約】【課題】塵埃の発生を極力抑え、小型軽量で、且つ、十
分な放熱効果を備えたアクチュエータを提供することを
目的とする。【解決手段】アクチュエータ１０は、表面に溝２２ａ、
２２ｂを形成している案内部材２０ａ、２０ｂをボデイ
１２に備え、スライドテーブル１８に案内溝４０ａ、４
０ｂを形成している。前記案内溝４０ａ、４０ｂが前記
案内部材２０ａ、２０ｂに嵌合され、スライドテーブル
１８が精度よく案内されて変位する。また、スライドテ
ーブル１８を変位させる電動モータ１４は、それ自体に
カバーを設けておらず、ボデイ１２を実質上のカバーと
しているので、アクチュエータ１０の軽量化を図ること
ができるとともに、発生した熱を効率的に放熱すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、塵埃等を除去でき
るとともに、高い放熱効果を有し、軽量に構成すること
のできるアクチュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、ワークを吸着し、または
メカニカルハンドやチャックを用いて把持し搬送するた
めの装置にはアクチュエータが備えられている。この種
のアクチュエータは、鋳造、押し出し、引き抜き等の方
法により一体成形された本体に、テーブル等の移動体を
ガイドを介して取り付け、ボールねじまたはタイミング
ベルト等を、サーボモータ、ステッピングモータ等の駆
動源により回転せしめて前記移動体を移動させている。
この移動に伴って、前記移動体にＴ溝を介して連結され
たメカニカルチャック等の把持あるいは吸着手段も移動
し、該手段に保持されたワークは、所望の位置に搬送さ
れる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようなアクチュエ
ータは、本体にボールベアリング等のガイドを設け、前
記ボールベアリングを介してスライドテーブル等の移動
体を支持する。しかしながら、ボールベアリングは本
体、あるいはスライドテーブルに対して摺接する際に塵
埃を発生する。これは、クリーンルーム等の精密機器を
扱う作業現場では、許容され難い。また、移動体が前記
ガイドに対して摺動運動することにより、該ガイド等に
塗布されたグリース等が落下する等の不都合も指摘され
ている。

【０００４】そこで、これらの不都合を回避するために
は、例えば、アクチュエータを密閉構造にすることが考
えられる。しかしながら、密閉構造にすると、シールや
カバー等の構成部材が増加するため、アクチュエータ自
体が重量化する不都合が生じてしまう。また、駆動部か
らの発熱を効率的に放熱することができなくなる問題も
発生する。

【０００５】本発明は、この種の問題を解決するために
なされたものであって、塵埃の発生を極力抑え、小型軽
量で、且つ、十分な放熱効果を備えたアクチュエータを
提供することを目的とする。

【０００６】

【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、押し出しまたは引き抜きにより略Ｌ字
状に成形されるボデイと、前記ボデイの両端部に配設さ
れる支持部材と、前記ボデイに収納され、位置、速度等
を検出するエンコーダを有し、それ自体のカバーを有し
ないステッピングモータと、前記ステッピングモータに
連結し、両端部が前記各支持部材によって支持されるボ
ールねじと、前記ボールねじに螺合する支持体に一体化
されるスライドテーブルと、表面にグリース取り込み用
の溝を有し、断面が略円形状を呈し、前記スライドテー
ブルと前記ボデイとを摺動自在な状態で互いに係合さ
せ、前記スライドテーブルを案内する案内手段と、を備
えることを特徴とする。

【０００７】なお、前記ステッピングモータに換えて、
ＡＣモータまたはインダクションモータとすることもで
きる。

【０００８】本発明のアクチュエータは、ステッピング
モータ等の駆動源の駆動力によりボールねじを介してス
ライドテーブルを移動させ、案内手段によりスライドテ
ーブルを案内してワーク等を搬送する。その際、案内手
段とスライドテーブルまたはボデイとが摺接する部位に
グリース取り込み用の溝を設けたため、スライドテーブ
ルの変位に伴って発生する塵埃を除去することができ
る。したがって、微小な塵埃が作業現場を浮遊するとい
うことが阻止できる。

【０００９】また、ステッピングモータ等の駆動源は、
それ自体にカバーを設けておらず、駆動源を収納するボ
デイ等を実質上のカバーとして構成しているため、アク
チュエータの軽量化に大きく貢献できるとともに、駆動
源から発生する熱を効果的に放熱することができる。

【００１０】

【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、好適な実施例を挙げ、添付の図面を参照しながら
以下詳細に説明する。

【００１１】図１に示すように、アクチュエータ１０
は、基本的にボデイ１２、電動モータ１４、ボールねじ
１６およびスライドテーブル１８から構成されている。

【００１２】ボデイ１２は、断面が略Ｌ字型に形成さ
れ、前記Ｌ字型端部に沿ってスライドテーブル１８の案
内部材となる、断面が半円形状の案内部材２０ａ、２０
ｂが長手方向に形成されている。案内部材２０ａ、２０
ｂは、スライドテーブル１８と摺接する部分に所定間隔
離間して溝２２ａ、２２ｂが形成されている。また、前
記案内部材２０ａ、２０ｂは、ポリテトラフルオロエチ
レン等の低摩擦部材をコーティングしたり、あるいは鏡
面仕上げ等の表面平滑化処理を行い、グリース等を不要
にしている。前記ボデイ１２の中央部には、長手方向に
沿って壁部２４が突出形成される。ボデイ１２のそれぞ
れの端部には、前記ボールねじ１６の端部が回転自在に
保持されるべく、孔部を画成した板体２６ａ、２６ｂを
設け、実質的に前記Ｌ字型のボデイ１２の空間をその両
端部で閉塞している。このように構成されるボデイ１２
は、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）等の複合材料、樹
脂材料等から押し出し、引き抜き、精密鍛造、精密鋳
造、金属射出成形、セラミック射出成形等によって、前
記案内部材２０ａ、２０ｂの位置等が正確に形成され
る。

【００１３】電動モータ１４は、ボデイ１２の空間内で
案内部材２０ａ側に配設され、該電動モータ１４はケイ
素鋼板を積層し、該ケイ素鋼板にコイルを巻回して構成
している。ここでは、前記電動モータ１４は、いわゆる
カバーを有しておらず、ボデイ１２で囲繞することによ
り、アクチュエータ１０を全体として小型化するために
貢献している。なお、電動モータ１４は、ＡＣモータ、
ＤＣモータ、インダクションモータ、ステッピングモー
タ、コアレスモータのいずれでもよく、また、ハーモニ
ックドライブ機構あるいは遊星歯車機構を設けたモータ
であってもよい。前記ハーモニックドライブ機構あるい
は遊星歯車機構をモータに備えると、前記機構を介して
減速することにより１００００ｒｐｍ程度の高回転型モ
ータを使用できる。したがって、同一の出力に対して相
対的にモータ径の小さいモータを使用でき、アクチュエ
ータ全体の小型化につながる。

【００１４】なお、電動モータ１４には、図示しないエ
ンコーダ等のセンサが取り付けられ、スライドテーブル
１８の位置、速度等を検出している。

【００１５】前記電動モータ１４の軸線に沿って筐体形
状を有するコントローラ２９が設けられ、該コントロー
ラ２９の一端側は、ボデイ１２の案内部材２０ａ側に当
接するように設けられている。

【００１６】電動モータ１４の一端部からは駆動軸３０
が突出し、その先端部は板体２６ａに設けられた孔部に
嵌合されるとともに、該板体２６ａの内側にタイミング
ベルト３２を懸架するためのプーリ３４を装着されてい
る。

【００１７】ボールねじ１６は、その両端部が板体２６
ａ、２６ｂの孔部に嵌合されるとともに、板体２６ａ側
にタイミングベルト３２を懸架するプーリ３６を装着さ
れる。すなわち、プーリ３４、３６との間でタイミング
ベルト３２が懸架され、電動モータ１４の回転をボール
ねじ１６に伝達する。ボールねじ１６は、その途中でス
ライドテーブル１８と一体的に構成された支持体３８に
係合している。

【００１８】スライドテーブル１８は、ポリアセタール
等の潤滑性を有する部材から、実質的に、略Ｌ字型に形
成され、該Ｌ字型のそれぞれの端部にボデイ１２の案内
部材２０ａ、２０ｂに嵌合する半円形状の案内溝４０
ａ、４０ｂが画成されている。前記案内溝４０ａ、４０
ｂの表面も前記案内部材２０ａ、２０ｂと同様にポリテ
トラフルオロエチレン加工でコーティングし、あるいは
鏡面仕上げ等で表面平滑化処理を行っている。

【００１９】なお、案内部材２０ａ、２０ｂは、図４に
示すように、断面円形のシャフトで別体に形成してもよ
く、この場合には、ボルト４２ａ、４２ｂでボデイ１２
に装着されている。また、スライドテーブル１８の案内
溝４０ａ、４０ｂもこれに対応して断面が半円以上の円
形状に形成されている。したがって、スライドテーブル
１８が案内部材２０ａ、２０ｂによって確実に案内され
る。前記案内部材２０ａ、２０ｂは、図５に示すよう
に、ボデイ１２の一部を変形させて装着してもよい。

【００２０】案内部材２０ａ、２０ｂは、図６のように
摺動によって発生する塵埃を取り込む、円周面に螺旋状
の溝４４を形成してもよいし、また、図７のように凹部
４６を形成したものでもよい。

【００２１】なお、案内部材２０ａ、２０ｂおよびスラ
イドテーブル１８の案内溝４０ａ、４０ｂは、ポリテト
ラフルオロエチレン等の樹脂によって、あるいはＴｉ
Ｃ、Ｂ、ダイヤモンド等を物理蒸着法または化学蒸着法
でコーティングしてもよい。

【００２２】次に、以上のように構成されるアクチュエ
ータ１０の動作説明を行う。

【００２３】先ず、コントローラ２９からの付勢信号に
より、電動モータ１４が駆動される。電動モータ１４か
ら延在する駆動軸３０の回転は、プーリ３４、タイミン
グベルト３２、プーリ３６を介してボールねじ１６に伝
達される。ボールねじ１６の回転により、支持体３８と
一体的に構成されたスライドテーブル１８を変位させ
る。この際、スライドテーブル１８の案内溝４０ａ、４
０ｂがボデイ１２の案内部材２０ａ、２０ｂに摺接して
スライドテーブル１８を変位させるため、例えば、スラ
イドテーブル１８に搭載された図示しないワークあるい
は機器を好適に移動することができる。なお、ボデイ１
２の断面Ｌ字型の端部に案内部材２０ａ、２０ｂを設
け、スライドテーブル１８の案内溝４０ａ、４０ｂと嵌
合させているため、実質的にスライドテーブル１８から
作用する荷重をボデイ１２が直角二方向で支持する形と
なり、したがって、二方向からの合力等に対しても支持
できる。

【００２４】この場合、アクチュエータ１０の変位に伴
い、案内部材２０ａ、２０ｂとスライドテーブル１８の
案内溝４０ａ、４０ｂとの摺接部分では、案内部材２０
ａ、２０ｂの表面に付着した塵埃が空気中を浮遊するお
それ、また、グリースを使用した場合には該グリースが
落下するおそれもある。しかしながら、本発明では案内
部材２０ａ、２０ｂに設けられた溝２２ａ、２２ｂ内に
塵埃およびグリースを進入させて回収することができ
る。

【００２５】図８に本発明の他の実施例を示す。この実
施例では、案内部材２０ａ、２０ｂの溝２２ａ、２２ｂ
に代えて、スライドテーブル１８の案内溝４０ａ、４０
ｂに溝４８ａ、４８ｂを設けている。これにより、前の
実施例と同様の効果を得ることもできる。さらに、案内
部材２０ａ、２０ｂとスライドテーブル１８の双方に溝
２２ａ、２２ｂ、４８ａ、４８ｂを設け、一層効果的に
ゴミを該溝２２ａ、２２ｂ、４８ａ、４８ｂに回収する
ことも可能である。前記案内溝４０ａ、４０ｂが案内部
材２０ａ、２０ｂの溝４４あるいは凹部４６に対応する
形状の場合も同様である。

【００２６】このように、本実施例に係るアクチュエー
タ１０は、案内部材２０ａ、２０ｂの表面に溝２２ａ、
２２ｂを形成し、あるいは、スライドテーブル１８の案
内溝４０ａ、４０ｂの表面に溝４８ａ、４８ｂを形成す
るため、スライドテーブル１８の変位に伴って、案内部
材２０ａ、２０ｂの表面に付着している塵埃およびグリ
ースが該溝２２ａ、２２ｂ、４８ａ、４８ｂに回収され
ることになる。このため、アクチュエータ１０の動作中
に塵埃等が浮遊すること、あるいはグリースが落下する
おそれはない。また、案内部材２０ａ、２０ｂおよび案
内溝４０ａ、４０ｂの表面をポリテトラフルオロエチレ
ン等により表面平滑化処理を施して摺接自在にしている
ため、グリース等が不要となる。したがって、本発明に
係るアクチュエータ１０は、クリーンルーム等でも使用
可能である。

【００２７】なお、図９に示すように、電動モータ１４
はハーモニックドライブ機構５０を一体的に構成し、ボ
ールねじ１６に直列に接続してもよい。

【００２８】

【発明の効果】本発明に係るアクチュエータによれば、
以下の効果が得られる。

【００２９】アクチュエータは、案内手段とスライドテ
ーブルまたはボデイとが摺接する部位に移動方向に沿っ
て溝を設けたため、移動手段の変位に伴いグリースを含
む塵埃の回収が図れる。したがって、案内手段の表面等
に発生した微小な塵埃が作業現場を浮遊するというこ
と、また、グリースの落下が阻止できる。

【００３０】また、ステッピングモータ等の駆動源は、
それ自体にカバーを設けておらず、駆動源を収納するボ
デイ等を実質上のカバーとして構成しているため、アク
チュエータの軽量化に大きく貢献できるとともに、駆動
源から発生する熱を効果的に放熱することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施例のアクチュエータの全体
斜視図である。

【図２】本発明に係る一実施例のアクチュエータの要部
説明斜視図である。

【図３】本発明に係る一実施例のアクチュエータの一部
省略説明縦断面図である。

【図４】本発明に係るアクチュエータの内部構成を示す
一部省略説明縦断面図である。

【図５】本発明に係るアクチュエータの内部構成を示す
部分説明縦断面図である。

【図６】本発明に係るアクチュエータの案内部材の表面
形状説明図である。

【図７】本発明に係るアクチュエータの案内部材の表面
形状説明図である。

【図８】本発明に係る他の実施例のアクチュエータのス
ライドテーブルの説明斜視図である。

【図９】本発明に係るアクチュエータの内部構成を示す
縦断面図である。

【符号の説明】

１０…アクチュエータ１２…ボデイ１４…電動モータ１６…ボールねじ１８…スライドテーブル２０ａ、２０ｂ…案内部材２２ａ、２２ｂ、４４、４８ａ、４８ｂ…溝４０ａ、４０ｂ…案内溝４６…凹部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】押し出しまたは引き抜きにより略Ｌ字状に
成形されるボデイと、前記ボデイの両端部に配設される支持部材と、前記ボデイに収納され、位置、速度等を検出するエンコ
ーダを有し、それ自体のカバーを有しないステッピング
モータと、前記ステッピングモータに連結し、両端部が前記各支持
部材によって支持されるボールねじと、前記ボールねじに螺合する支持体に一体化されるスライ
ドテーブルと、表面にグリース取り込み用の溝を有し、断面が略円形状
を呈し、前記スライドテーブルと前記ボデイとを摺動自
在な状態で互いに係合させ、前記スライドテーブルを案
内する案内手段と、を備え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、前記ステッピングモータに換えて、ＡＣモータを備える
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、前記ステッピングモータに換えて、インダクションモー
タを備えることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項に記載のアク
チュエータにおいて、前記案内手段は、前記ボデイに対して嵌合結合されるこ
とを特徴とするアクチュエータ。
【請求項５】請求項１〜４のいずれか１項に記載のアク
チュエータにおいて、前記支持体と前記スライドテーブルとは、一体形成され
ることを特徴とするアクチュエータ。