JP2003120670A - 一軸アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 センサの装着位置が異なるものであっても容
易且つ低コストで製造することが可能で、また、センサ
を一旦装着した後でもセンサの装着位置の変更が容易な
一軸アクチュエータを提供する。 【解決手段】 軸方向に延びる断面凹字状の案内レール
１１と、案内レール１１の内側に軸方向に対して平行に
配設されたねじ軸１３と、軸方向に相対移動可能にねじ
軸１３に螺合されたスライダ１２と、対向する案内レー
ル１１の内側面とスライダ１２の側面との間に転動自在
に介装された複数の転動体１５と、案内レール１１の軸
方向の所定位置にスライダ１２が存在しているか否かを
感知するホール素子センサ４０と、を備える一軸アクチ
ュエータにおいて、案内レール１１の軸方向両端にわた
るセンサ取付用部材４１を、案内レール１１の両端のサ
ポートユニット１７に固定し、センサ取付用部材４１の
軸方向両端部近傍にホール素子センサ４０を取り付け
た。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、ねじ式送り装置と
直動案内軸受とを一体化してなる一軸アクチュエータに
関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、一軸アクチュエータの多様化が進
んでおり、ストローク等が異なる種々の一軸アクチュエ
ータが開発されている。また、コンパクト化に対する要
求も高まっている。従来の一軸アクチュエータとして
は、例えば、断面が凹字状で、相対する内側面に軸方向
に延びるボール転動溝を有する案内レールと、この案内
レールの幅方向のほぼ中央部に軸方向に対して平行に配
設されたねじ軸と、このねじ軸に多数のボールを介して
螺合されたスライダと、案内レールの両端に固定されね
じ軸を支持するサポートユニットと、を備えるものが知
られている。 【０００３】スライダの両側面には、前記案内レールの
ボール転動溝に対向するボール転動溝が形成されてお
り、両ボール転動溝によってボール転動路が形成されて
いる。また、スライダの内部には、両側面のボール転動
溝と平行をなして軸方向に貫通する貫通孔からなるボー
ル戻し路がそれぞれ形成されている。さらに、スライダ
の軸方向両端に取り付けられたエンドキャップには、ボ
ール転動路とこれに対応するボール戻し路とを連通させ
る湾曲路が形成されている。そして、これらのボール転
動路とボール戻し路と両端の湾曲路とでボール循環路が
形成されており、このボール循環路内には、直動案内用
の多数のボールが転動自在に装填されている。 【０００４】ねじ軸を回転させると、これに螺合するス
ライダが相対螺旋運動するので、スライダは、ボール転
動路内のボールの転動を介して軸方向に滑らかに移動す
る。この移動時には、直動案内用のボールはボール循環
路内を転動しつつ無限循環する。このような一軸アクチ
ュエータには、通常は、案内レールの所定位置にスライ
ダが存在するか否かを感知するセンサが装着されてい
て、前記所定位置にスライダが移動して来るとセンサが
その存在を感知し、ねじ軸の回転が自動的に停止される
ようになっている。 【０００５】例えば、センサを案内レールの両端近傍に
装着しておけば、スライダが案内レールの端部に至る以
前にねじ軸の回転が停止され、案内レールの端部に固定
されたサポートユニットに、スライダが接触することが
回避される。また、一軸アクチュエータの用途等により
案内レールの中間位置でスライダを停止させたい場合に
は、停止させたい位置にセンサを装着しておけば、該位
置にスライダが移動して来たことをセンサが感知して、
ねじ軸の回転が停止される。 【０００６】そして、センサを一軸アクチュエータに装
着する方法としては、案内レールの所定位置にセンサ取
付板をねじ止め等の方法で固定し、このセンサ取付板に
センサを取り付ける方法が採用されていた（図７の一軸
アクチュエータの側面図を参照）。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】一軸アクチュエータの
センサの装着位置は、その用途や使用条件によってそれ
ぞれ異なる。しかしながら、上記のセンサ取付板は、セ
ンサ取付板上においてセンサの取り付け位置を変更する
ことができない構造となっているので、用途や使用条件
に応じてセンサの装着位置を変更するためには、センサ
取付板の固定位置を変更した種々の一軸アクチュエータ
を製造する必要がある。よって、製造工程が煩雑とな
る、高コストである等の問題点を有していた。 【０００８】また、使用していた一軸アクチュエータの
用途や使用条件が変更されると、それにともなってセン
サの装着位置を変更しなければならない場合がある。そ
の場合は、センサ取付板の固定位置を変更しなければな
らないので、固定されたセンサ取付板の取り外し及び再
固定が必要となり、作業の工数がかかる、高コストとな
る等の問題があった。 【０００９】例えば、センサ取付板がねじ止めにより固
定されている場合には、センサ取付板を案内レールから
取り外した後、案内レールを加工して新たにタップ穴を
設け、そこにセンサ取付板をねじ止めにより再固定する
という工程が必要であり、作業が煩雑であった。そこ
で、本発明は、上記のような従来の一軸アクチュエータ
が有する問題点を解決し、センサの装着位置が異なるも
のであっても容易且つ低コストで製造することが可能
で、また、センサを一旦装着した後でもセンサの装着位
置の変更が容易な一軸アクチュエータを提供することを
課題とする。 【００１０】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発
明の一軸アクチュエータは、軸方向に延びる断面凹字状
の案内レールと、前記案内レールの内側に軸方向に対し
て平行に配設され螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ
軸と、軸方向に相対移動可能に前記ねじ軸に螺合された
スライダと、対向する前記案内レールの内側面と前記ス
ライダの側面との間に転動自在に介装された複数の転動
体と、前記案内レールの軸方向の所定位置に前記スライ
ダが存在しているか否かを感知するセンサと、を備える
一軸アクチュエータにおいて、前記案内レールの軸方向
両端にわたるセンサ取付用部材を設け、このセンサ取付
用部材の軸方向の所定位置に前記センサを取り付けたこ
とを特徴とする。 【００１１】本発明の一軸アクチュエータは、案内レー
ルの軸方向両端にわたるセンサ取付用部材を備えてお
り、このセンサ取付用部材の任意の位置にセンサを取り
付けることができるので、センサの装着位置を案内レー
ルの軸方向両端間において自由に設定することができ
る。よって、センサの装着位置が異なるものを製造する
場合は、センサ取付用部材の所望の位置にセンサを取り
付ければいいので（センサ取付用部材の固定位置は変更
する必要がない）、種々の一軸アクチュエータを容易且
つ低コストで製造することができる。 【００１２】また、センサ取付用部材にセンサを一旦取
り付けた後でも、位置を自由に変更してセンサを再取り
付けすることが可能であるので（センサ取付用部材の取
り外し及び再固定を行う必要がない）、一軸アクチュエ
ータの用途や使用条件が変更された場合でも、容易且つ
低コストでセンサの装着位置を変更することができる。 【００１３】 【発明の実施の形態】本発明に係る一軸アクチュエータ
の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。 〔第一実施形態〕図１は、本発明の第一実施形態である
一軸アクチュエータの構成を示す一部を破断して示した
斜視図である。また、図２は、図１の一軸アクチュエー
タを軸方向に垂直な面で破断したときの断面図である。 【００１４】軸方向に延びる案内レール１１は断面が凹
字状で、その内側の幅方向の中央部には、断面円弧状の
螺旋状のねじ溝１３ａを外周面に有するねじ軸１３が、
軸方向に対して平行に配設されている。そして、このね
じ軸１３は、案内レール１１の両端に固定されたサポー
トユニット１７，１７によって、正逆両方向に回転可能
に支持されている。 【００１５】また、案内レール１１の内側には直方体状
のスライダ１２が配されていて、多数の転動体１４を介
してねじ軸１３に螺合されている。すなわち、ねじ軸１
３が挿通されているスライダ１２の穴の内周面には、断
面円弧状の螺旋状のねじ溝１２ａが形成され、ねじ軸１
３のねじ溝１３ａと対向しており、両ねじ溝１２ａ，１
３ａで形成される断面ほぼ円形の螺旋状の第一転動体転
動路２１内には、例えば鋼球からなる多数の転動体１４
が転動自在に装填されている。なお、スライダ１２は、
スライダ本体１２Ａと、その軸方向両端部に着脱可能に
取り付けられたエンドキャップ１２Ｂ，１２Ｂと、で構
成されている。 【００１６】さらに、案内レール１１の相対する内側面
には、軸方向に延びる断面円弧状の転動体転動溝１１
ａ，１１ａが備えられ、また、スライダ１２の両側面に
は、案内レール１１の転動体転動溝１１ａ，１１ａに対
向する断面円弧状の負荷転動体転動溝１２ｂ，１２ｂが
備えられており、案内レール１１の転動体転動溝１１ａ
とスライダ１２の負荷転動体転動溝１２ｂとで、断面略
円形の第二転動体転動路２２，２２が形成されている。 【００１７】さらにまた、スライダ１２の内部には、第
二転動体転動路２２と平行をなして軸方向に貫通する断
面円形の貫通孔からなる転動体戻し路２３，２３がそれ
ぞれ形成されている。さらに、スライダ１２の軸方向両
端に備えられたエンドキャップ１２Ｂ，１２Ｂには、第
二転動体転動路２２とこれに対応する転動体戻し路２３
とを連通させる図示されない湾曲路が形成されており、
これら第二転動体転動路２２と転動体戻し路２３と両端
の前記湾曲路とで、転動体の循環路が形成されている。
この転動体の循環路内には、例えば鋼球からなる多数の
転動体１５が転動自在に装填されている。 【００１８】ねじ軸１３を回転させると、これに螺合す
るスライダ１２が相対螺旋運動するので、スライダ１２
は、第二転動体転動路２２内の転動体１５の転動を介し
て軸方向に滑らかに移動する。この移動時には、第二転
動体転動路２２内の転動体１５は前記循環路を転動しつ
つ無限循環する。なお、スライダ１２の軸方向両端部
（エンドキャップ１２Ｂのさらに外側）に、スライダ１
２と案内レール１１との間に形成される隙間の開口を密
封するシール装置を取り付けてもよい。このようなシー
ル装置としては、例えば、弾性変形可能なゴム製部材
と、エンドキャップ１２Ｂの外形に合わせた略コ字状の
金属板からなる芯金と、を接着等により一体化したもの
等があげられる。 【００１９】次に、このような一軸アクチュエータに装
着されたセンサについて説明する。このセンサは、案内
レール１１の軸方向の所定位置にスライダ１２が存在す
るか否かを感知するものであり、前記所定位置にスライ
ダ１２が移動して来るとセンサがその存在を感知して、
ねじ軸１３の回転が自動的に停止されるようになってい
る。 【００２０】案内レール１１の両端にわたる長さを有す
る断面凹状のセンサ取付用部材４１は、軸方向に連続す
る開口部を有していて、その両端が２つのサポートユニ
ット１７，１７に固定されることにより、案内レール１
１の一方の外側面上に軸方向と平行をなすように取り付
けられている。このとき、センサ取付用部材４１は、前
記開口部を外方（図１においては紙面の手前側で、図２
においては左側）に向けて配置されている。センサ取付
用部材４１を固定する方法としては、ねじ止め等の慣用
の固着手段を問題なく採用することができる。 【００２１】なお、センサ取付用部材４１は、上記のよ
うにサポートユニット１７に固定してもよいが、案内レ
ール１１に固定してもよい。あるいは、案内レール１１
とサポートユニット１７との双方に固定しても差し支え
ない。また、センサ取付用部材４１は、案内レール１１
の外側面上に配置してもよいが、場合によっては案内レ
ール１１の上面（側壁部分１１ｂの上面）に配置するこ
ともできる。 【００２２】このセンサ取付用部材４１の軸方向両端部
近傍には、ホール素子センサ４０が着脱可能に取り付け
られている（図１，２には、センサ取付用部材４１の前
記開口部を利用して、ボルト及びナットで取り付けた例
が示してある）。このホール素子センサ４０は、その磁
気感知部が案内レール１１の外側面と隙間を介して対向
するように配されている。 【００２３】一方、スライダ１２には、上面に固定され
た板状部材４３を介してマグネット４５が取り付けられ
ていて、このマグネット４５は、案内レール１１の外側
面の側方に配置されている。そして、スライダ１２が軸
方向に移動した際には、ホール素子センサ４０の磁気感
知部と案内レール１１の外側面との間の隙間をマグネッ
ト４５が通過して、マグネット４５の磁気がホール素子
センサ４０により感知される。このことにより、ホール
素子センサ４０を装着した軸方向位置にスライダ１２が
存在することが感知されるようになっている。 【００２４】このような一軸アクチュエータは、案内レ
ール１１の軸方向両端にわたるセンサ取付用部材４１を
備えており、しかも、このセンサ取付用部材４１の任意
の位置にホール素子センサ４０を取り付けることができ
るので、センサの装着位置を案内レール１１の軸方向両
端間において自由に設定することができる。センサの装
着位置は、一軸アクチュエータの用途や使用条件によっ
てそれぞれ異なるため、従来は、用途や使用条件に応じ
てセンサ取付板の固定位置を変更した種々の一軸アクチ
ュエータを製造する必要があった。例えば、センサ取付
板をねじ止めにより固定する場合には、案内レールを加
工して新たにタップ穴を設ける必要があるので、種々の
位置にタップ穴を設けた案内レールを製造する必要があ
った。 【００２５】しかしながら、本実施形態の一軸アクチュ
エータであれば、センサ取付用部材４１の固定位置は一
定とし（サポートユニット１７及び案内レール１１のい
ずれに固定する場合でも、タップ穴の位置は常に一定と
することができる）、センサ取付用部材４１の所望の位
置にホール素子センサ４０を取り付ければいいので、種
々の一軸アクチュエータを容易且つ低コストで製造する
ことができる。 【００２６】また、ホール素子センサ４０はセンサ取付
用部材４１に着脱可能に取り付けられているので、セン
サ取付用部材４１にホール素子センサ４０を一旦取り付
けた後でも、位置を自由に変更してホール素子センサ４
０を再取り付けすることが可能である（センサ取付用部
材４１の取り外し及び再固定を行う必要がない）。した
がって、一軸アクチュエータの用途や使用条件が変更さ
れた場合でも、容易且つ低コストでセンサの装着位置を
変更することができる。 【００２７】従来は、センサ取付板が例えばねじ止めに
より固定されている場合には、センサ取付板を案内レー
ルから取り外した後、案内レールを加工して新たにタッ
プ穴を設け、そこにセンサ取付板を再固定するという工
程が必要であり、作業が煩雑であった。さらに、本実施
形態の一軸アクチュエータは、マグネット４５が案内レ
ール１１の外側面の側方に配置されているが、センサ取
付用部材４１の側方（外方）まで突出するものではない
ので、一軸アクチュエータの幅は案内レール１１の幅と
センサ取付用部材４１の厚さとの和となり、幅がコンパ
クトである。 【００２８】〔第二実施形態〕図３は、本発明の第二実
施形態である一軸アクチュエータの構成を示す側面図で
ある。また、図４は、図３の一軸アクチュエータを軸方
向に垂直な面で破断したときの断面図である。なお、第
二実施形態の一軸アクチュエータの構成及び作用は、第
一実施形態とほぼ同様であるので、異なる部分のみ説明
し、同様の部分の説明は省略する。また、図３及び図４
においては、図１及び図２と同一又は相当する部分に
は、図１及び図２と同一の符号を付してある。 【００２９】図３及び図４から分かるように、スライダ
１２は、その上側部分が案内レール１１の凹部から突出
するように配されており、その突出している部分の側面
にマグネット４５が固定されている。よって、スライダ
１２が軸方向に移動した際には、マグネット４５は案内
レール１１の側壁部分１１ｂの上方を通過する。一方、
案内レール１１の両端にわたる長さを有する断面Ｌ字状
のセンサ取付用部材４１が、その両端を２つのサポート
ユニット１７，１７に固定されることにより、案内レー
ル１１の一方の外側面上に軸方向と平行をなすように配
置されている。センサ取付用部材４１を固定する方法と
しては、ねじ止め等の慣用の固着手段を問題なく採用す
ることができる。 【００３０】このセンサ取付用部材４１は軸方向に連続
する長穴４１ａを有していて、ホール素子センサ４０が
この長穴４１ａを利用して、センサ取付用部材４１の軸
方向両端部近傍に着脱可能に取り付けられている（図
３，４には、ボルト及びナットで取り付けた例が示して
ある）。また、このホール素子センサ４０は、案内レー
ル１１の側壁部分１１ｂよりも上方、且つ、案内レール
１１の外側面よりも外方に位置するように取り付けられ
ており、磁気感知部を案内レール１１の幅方向中央部に
向けている。 【００３１】そして、スライダ１２が軸方向に移動した
際には、スライダ１２の側面に固定されたマグネット４
５は側壁部分１１ｂの上方を軸方向に移動し、ホール素
子センサ４０の磁気感知部と対向する位置に至ると、マ
グネット４５の磁気がホール素子センサ４０により感知
される。このことにより、ホール素子センサ４０を装着
した軸方向位置にスライダ１２が存在することが感知さ
れるようになっている。 【００３２】このように、第二実施形態の一軸アクチュ
エータは、案内レール１１の側壁部分１１ｂの高さが低
く、スライダ１２の側面に直接取り付けられたマグネッ
ト４５が案内レール１１の側壁部分１１ｂの上方を通過
するような構造となっているので、幅がコンパクトであ
る。なお、図５のような構成とすれば、一軸アクチュエ
ータの幅をさらにコンパクト化することができる。すな
わち、マグネット４５とホール素子センサ４０との双方
を、案内レール１１の側壁部分１１ｂの上面の上方に位
置するように取り付け、ホール素子センサ４０が案内レ
ール１１の外側面よりも外方に突出しないようにすれ
ば、一軸アクチュエータの幅を、案内レール１１の幅と
ほぼ同じにすることができる。図５の一軸アクチュエー
タにおいては、センサ取付用部材４１はほぼ板状であ
り、案内レール１１にねじ止めにより固定されている。 【００３３】また、第一及び第二実施形態の一軸アクチ
ュエータは、前述のように幅がコンパクト化されている
ので、図６に示すように、その両側面を覆うサイドカバ
ー５０を取り付けて、センサを保護することができる。
本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発
明は本実施形態に限定されるものではない。 【００３４】例えば、センサ取付用部材４１の形状は、
案内レールの軸方向両端にわたる形状で、且つ軸方向の
任意の位置にセンサを着脱可能に取り付けることができ
るならば、特に限定されるものではない。例えば、棒状
等でもよい。また、センサの種類は磁気を感知するもの
に限定されるものではなく、案内レール１１の軸方向の
所定位置にスライダ１２が存在するか否かを感知するこ
とができるならば、光電センサ（フォトセンサ）や赤外
線を利用したセンサ等のような他の種類のセンサを用い
ることができる。 【００３５】ただし、第一及び第二実施形態の一軸アク
チュエータにおいては、センサとしてホール素子センサ
４０を用いたことも、一軸アクチュエータの幅のコンパ
クト化に寄与している。つまり、従来の一軸アクチュエ
ータには、通常、光電センサが使用されているが、光電
センサは、光が遮蔽されることにより感知が行われると
いう特徴から、図８のように、光電センサ自身がスペー
スを要し、また、該スペース内を通過し光電センサの光
を遮蔽する遮蔽板をスライダに取り付ける必要がある。
よって、光電センサを用いた従来の一軸アクチュエータ
は、どうしても幅広となってしまう。 【００３６】しかしながら、ホール素子センサであれ
ば、上記のような光電センサの場合の問題点がないの
で、一軸アクチュエータの幅をコンパクト化できる。し
たがって、一軸アクチュエータの幅のコンパクト化のた
めには、センサとしてホール素子センサを用いることが
好ましい。 【００３７】 【発明の効果】以上のように、本発明の一軸アクチュエ
ータは、案内レールの軸方向両端にわたるセンサ取付用
部材を有していて、このセンサ取付用部材の軸方向の任
意の位置にセンサを取り付けることができるので、セン
サの装着位置が異なるものであっても容易且つ低コスト
で製造することが可能で、また、センサを一旦装着した
後でもセンサの装着位置の変更が容易である。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の第一実施形態である一軸アクチュエー
タの構成を示す一部を破断して示した斜視図である。 【図２】図１の一軸アクチュエータの断面図である。 【図３】本発明の第二実施形態である一軸アクチュエー
タの構成を示す側面図である。 【図４】図３の一軸アクチュエータの断面図である。 【図５】第二実施形態の一軸アクチュエータの変形例を
示す部分断面図である。 【図６】第二実施形態の一軸アクチュエータの別の変形
例を示す断面図である。 【図７】従来の一軸アクチュエータの構成を示す部分側
面図である。 【図８】従来の一軸アクチュエータの構成を示す断面図
である。 【符号の説明】 １１ 案内レール １２ スライダ １３ ねじ軸 １３ａ ねじ溝 １５ 転動体 ４０ ホール素子 ４１ センサ取付用部材

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 軸方向に延びる断面凹字状の案内レール
   と、前記案内レールの内側に軸方向に対して平行に配設
   され螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、軸方向
   に相対移動可能に前記ねじ軸に螺合されたスライダと、
   対向する前記案内レールの内側面と前記スライダの側面
   との間に転動自在に介装された複数の転動体と、前記案
   内レールの軸方向の所定位置に前記スライダが存在して
   いるか否かを感知するセンサと、を備える一軸アクチュ
   エータにおいて、 前記案内レールの軸方向両端にわたるセンサ取付用部材
   を設け、このセンサ取付用部材の軸方向の所定位置に前
   記センサを取り付けたことを特徴とする一軸アクチュエ
   ータ。