JP2005151758A - アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】 取扱上支障になるケーブル等をできるだけ少なくし、且つ、モータ側とアクチュエータ本体側を容易に着脱できるように工夫したアクチュエータを提供すること。
【解決手段】 モータ及びそれを駆動する機器をユニット化したモータモジュールユニットと、ボールネジと、上記ボールネジに回転を規制された状態で螺合しボールネジの回転によって移動するボールナットと、上記ボールナットに取付・固定されたロッドとを備え、上記モータモジュールユニットに対してカップリング機構を介して着脱可能に構成されたアクチュエータ本体と、を具備したものである。
【選択図】 図３

Description

本発明は、モータによってボールネジを回転させ、それによって、ボールネジに螺合するボールナット及びそこに固定されたロッドやスライダ等の移動体を移動させるように構成されたアクチュエータに係り、特に、モータ側とボールネジ・ボールナットを備えたアクチュエータ本体側とを夫々ユニット化して容易に着脱できるように工夫したものに関する。

例えば、ロッドを一軸方向に直進運動させるアクチュエータは、概略、次のような構成になっている。まず、モータがあり、このモータの回転軸にはボールネジが連結されている。上記ボールネジにはボールナットが螺合していて、このボールナットにはロッドが取付・固定されている。このロッドの先端に先端金具が取り付けられ、そこに任意の機器が取り付けられるものである。

そして、上記モータを適宜の方向に回転させることにより、ボールネジを同方向に回転させ、それによって、そこに螺合しているボールナット及びロッドが一軸方向に往復動することになる。

従来この種のアクチュエータにおいては、ボールネジ・ボールナットを備えたアクチュエータ本体部分に対してブラケット等を介してモータ等が螺子締めされていて、さらに、カバーによって覆われた構成になっている。

尚、この種のアクチュエータを開示するものとして、例えば、特許文献１がある。

特開２００１―１２４１７５号公報

上記従来の構成によると次のような問題があった。
まず、モータを駆動制御するためのドライバ及びコントローラは、モータカバの外部に別途設置されており、アクチュエータ本体から出ているケーブルを外部に設置された上記ドライバやコントローラ及び電源部に接続する必要があり、その為、配線接続等の煩わしい作業を余儀なくされると共に、配線接続距離が長い場合等はノイズが入り込み、適正な制御が損なわれてしまうこともあった。
又、工場内では同種のアクチュエータを多数設置して使用する場合があり、その際、各アクチュエータにはドライバやコントローラからケーブルが接続されることになり、上記したように、煩雑な配線処理を余儀なくされると共に、乱雑な設置状況になってしまうという問題もあった。
又、夫々のアクチュエータには制御のために必要な固有のパラメータ値や位置情報等が入力されることになるが、上記したように、アクチュエータの外側に夫々対応するドライバやコントローラが設置される場合は、夫々の組合せを間違えることなく入力しなければならず、非常に面倒であった。

本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、取扱上支障になる外部露出ケーブル等をできるだけ少なくし、且つ、モータ側とアクチュエータ本体側を夫々ユニット化して容易に着脱できるように工夫したアクチュエータを提供することにある。

上記目的を達成するべく本願発明の請求項１によるアクチュエータは、モータ及びそれを駆動する制御機器をユニット化したモータモジュールユニットと、 ボールネジと、上記ボールネジに回転を規制された状態で螺合しボールネジの回転によって移動するボールナットと、上記ボールナットに取付・固定された移動体とを備え、上記モータモジュールユニットに対してカップリング機構を介して連結されると共に凹凸嵌合構造を介して着脱可能に取付・固定されたアクチュエータ本体と、を具備したことを特徴とするものである。
又、請求項２によるアクチュエータは、請求項１記載のアクチュエータにおいて、上記モータモジュールユニットは、モータカバと、上記モータカバ内に収容・配置されたモータと、上記モータカバ内に収容・配置され少なくとも上記モータを駆動するためのドライバやコントローラを備えた基板と、から構成されていることを特徴とするものである。
又、請求項３によるアクチュエータは、請求項１又は請求項２記載のアクチュエータにおいて、上記モータモジュールユニットにはティーチングボックスが着脱可能に取り付けられることを特徴とするものである。
又、請求項４によるアクチュエータは、請求項１〜請求項３の何れかに記載のアクチュエータにおいて、上記カップリング機構はオルダム式カップリング機構であることを特徴とするものである。

以上述べたように本発明によるアクチュエータによると、モータ及びそれを駆動する制御機器をユニット化したモータモジュールユニットと、ボールネジと、上記ボールネジに回転を規制された状態で螺合しボールネジの回転によって移動するボールナットと、上記ボールナットに取付・固定された移動体とを備え、上記モータモジュールユニットに対してカップリング機構を介して連結されると共に凹凸嵌合構造を介して着脱可能に取付・固定されたアクチュエータ本体と、を具備した構成になっているので、モータ側の構成とアクチュエータ本体側の構成が夫々ユニット化されて、且つ、着脱可能に一体化されているので、外部に露出される配線等が極力少なくなり取扱が容易になった。具体的には、煩雑な配線作業が付与となり、ノイズの入力も低減され、且つ、乱雑な設置状況をなくすことができる、等の効果を奏することができる。
又、モータを駆動制御するための機器もモータと共にユニット化されているので、従来のように、アクチュエータとドライバやコントローラの組合せを気にすることなく必要な入力作業を行うことができる。
又、モータ側とアクチュエータ本体側が容易に着脱可能となっているので、何等かの障害が発生した時は何れかを切り離して交換することができ、短期間での復旧が可能である。
又、ユニット化の一例としては、例えば、モータモジュールユニットを、モータカバと、上記モータカバ内に収容・配置されたモータと、上記モータカバ内に収容・配置され上記モータを駆動するドライバとコントローラを備えた基板と、から構成することが考えられ、それによって、既に述べたような効果を得ることができるものである。
又、モータモジュールにティーチングボックスを着脱可能に取り付けるようにした場合には、構成の簡略化を図ることができると共に、例えば、複数のアクチュエータが設置されている場合でも現在どのアクチュエータに対して作業を行っているのかが明確となり、接続ミスによる問題がなくなるという利点がある。
又、上記カップリング機構としては、例えば、オルダム式カップリング機構が考えられる。

以下、図１乃至図８を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。図１はアクチュエータの外観を示す斜視図であり、図２は同上の分解斜視図であり、図３は同上の断面図である。
まず、モータモジュールユニット１があり、このモータモジュールユニット１は、モータカバ３と、該モータカバ３内に収容・配置されたモータ５（図３、図７に示す）と、同じくモータカバ３内に収容・配置された基板７（図３、図７に示す）等から構成されている。

図３、図７に示すように、上記モータ５の背面側（図３、図７中右側）にはエンコーダ９が取り付けられている。このエンコーダ９は、エンコーダ基板１１、エンコーダホイール１３等から構成されている。又、モータ５の回転軸１５にはオルダム式カップリング機構１７が連結されている。
尚、このオルダム式カップリング機構１７については後述する。

上記基板７には、図示しないドライバ、コントローラが実装されていると共に、モータ電源用コネクタ１９、エンコーダ信号用コネクタ２１、外部ケーブル接続用コネクタ２３、動作表示ＬＥＤ２５、その他の電子部品が実装されている。又、モータカバ３の後面側（図３、図７中右側）には、ティーチングボックス接続用コネクタ２７が取り付けられていて、このティーチングボックス接続用コネクタ２７には、図８に示すように、ティーチングボックス２９が取り付けられるものである。又、上記モータカバ３の後面側（図３、図７中右側）には、電源ケーブル３１が電源ケーブル接続具３２を介して取り付けられている。

上記モータ５の回転軸１５にはオルダム式カップリング機構１７を介してアクチュエータ本体３３が連結されている。このアクチュエータ本体３３は次のような構成になっている。すなわち、図２、図３に示すように、まず、ボールネジ３５があり、このボールネジ３５の外周側にはリアブラケット３７が設置されている。上記ボールネジ３５にはボールナット３９が螺合されていて、このボールナット３９の外周側には短尺の中空状ロッド４０が被冠・固定されている。又、上記中空状ロッド４０には別の中空状ロッド４１が差し込まれていて、リベット４２によって連結・固定されている。上記中空状ロッド４１の先端には先端金具４３が取付・固定されている。

又、フロントブラケット４５があり、図１に示すように、上記先端金具４３はこのフロントブラケット４５を貫通・配置されて前方に突出・配置されるものである。又、リアブラケット３７とフロントブラケット４５との間には４本のガイド軸部材４７、４７、４７、４７が設置されている。これら４本のガイド軸部材４７は図２中上下２本ずつで一組をなしている。

一方、ボールナット３９側には図２中上下位置にピン４９、４９が着脱可能に取り付けられている。そして、図２中上側に配置されているピン４９が上側の二本のガイド軸部材４７、４７の間に挟まれるようにして配置され、同様に、図２中下側に配置されているピン４９が下側の二本のガイド軸部材４７、４７の間に挟まれるようにして配置される。そのような構成によって、ボールナット３９及びロッド４１の回転を規制しているものである。

上記４本のガイド軸部材４７の外側であってリアブラケット３７とフロントブラケット４５との間にはフレーム５１が被冠・配置されている。又、フロントブラケット４５には軸受部材５３が配置されている。

次に、上記オルダム式カップリング機構１７の構成を説明する。上記オルダム式カップリング機構１７は、図３乃至図７に示すように、モータ５の回転軸１５に固着されたカップリングハブ６１と、アクチュエータ本体３３側のリアブラケット３７側にあってボールネジ３５の端部に固着されたカップリングハブ６３と、これら両カップリングハブ６１とカップリングハブ６３との間に配置されるカップリングスペーサ６５とから構成されている。

上記カップリングハブ６１は、直径方向に延長・突設された係合凸部６７を備えていて、同様に、カップリングハブ６３も、直径方向に延長・突設された係合凸部６９を備えている。一方、カップリングスペーサ６５は、係合凹部７１、７３を両面に夫々備えていて、これら係合凹部７１、７３は、相互に直交する直径方向に延長・形成されている。そして、上記係合凹部７１にカップリングハブ６１の係合凸部６７が係合し、上記カップリングハブ６３の係合凸部６９が係合凹部７３内に係合することになる。

又、モータカバ３側の端面であって、上記カップリングハブ６１の外周側には、嵌合凸部８１が突出・成形されている。一方、アクチュエータ本体３３側であって、上記カップリングハブ６３の外周側には嵌合凹部８３が形成されている。上記嵌合凸部８１を嵌合凹部８３内に差し込んで、固定ねじ８５をねじ込むことにより、モータモジュールユニット１側とアクチュエータ本体３３側とを連結・固定するものである。
尚、図中符号９１はリベットである。

以上本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
モータ５及びそれを駆動する機器、具体的には、ドライバやコントローラ等をユニット化したモータモジュールユニット１と、ボールネジ３５と、上記ボールネジ３５に回転を規制された状態で螺合しボールネジ３５の回転によって移動するボールナット３９と、上記ボールナット３９に取付・固定されたロッド４１等から構成されたアクチュエータ本体３３とを着脱可能に連結するよう構成とした。すなわち、モータ５側の構成とアクチュエータ本体３３側の構成が夫々ユニット化されて、且つ、着脱可能に一体化されているので、外部に露出される配線等が極力少なくなり取扱が容易になった。
例えば、煩雑な配線作業が付与となり、ノイズの入力も低減され、且つ、乱雑な設置状況をなくすことができるものである。
又、モータ５を駆動制御するための機器もモータ５と共にユニット化されているので、従来のように、アクチュエータとドライバやコントローラの組合せを気にすることなく必要な入力作業を行うことができる。
又、モータ５側とアクチュエータ本体３３側が容易に着脱可能となっているので、何等かの障害が発生した時は何れかを切り離して交換することができ、短期間での復旧が可能である。
又、何らかの障害が発生した時には、モータモジュールユニット1或いはアクチュエータ本体３３を交換することにより短期間での復旧が可能である。
又、モータカバ３にティーチングボックス２９を着脱可能に取り付けるようにしたので、構成の簡略化を図ることができると共に、その間のケーブルが不要となる。
又、例えば、複数のアクチュエータが設置されている場合でも現在どのアクチュエータに対して作業を行っているのかが明確となり、接続ミスによる問題がなくなるという利点もある。

次に、図９を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。前記第１の実施の形態の場合には、ボールネジ・ボールナット機構によってロッドを一軸方向に移動させるように構成したアクチュェータに本願発明を適用した例を示したが、この第２の実施の形態の場合には、図８に示すように、スライダを一軸方向に移動させるように構成したアクチュエータに本願発明を適用した例を示すものである。

以下、その概略を説明すると、まず、モータモジュールユニット１０１があり、このモータモジュールユニット１０１は、モータカバ１０３を備えていて、該モータカバ１０３内には、図示しないモータと、コントローラ基板等が内装されており、前記第１の実施の形態におけるモータモジュールユニット１と同じ構成になっている。図中符号１３１は電源ケーブルである。

上記モータモジュールユニット１０１側には、オルダムカップリング機構１１７を介して、アクチュエータ本体１３３が着脱可能に連結されている。上オルダムカップリング機構１１７は、カップリングハブ１６１と、図示しない対向する側のカップリングハブと、カップリングスペーサ１６５とから構成されていて、前記第１の実施の形態の場合のオルダム式カップリング機構１７と同じ構成になっている。

上記アクチュエータ本体１３３は、図示しないボールネジと、該ボールネジに螺合する図示しないボールナットと、このボールナットに固定されたスライダ１４１等から構成されていて、外側にはハウジング１５１が設置されている。そして、モータの回転によってボールネジが回転することにより、スライダ１４１が適宜の方向に移動するものである。このような構成のアクチュエータにおいても本願発明を適用することは可能であり、同様の効果を奏することができるものである。
尚、図中符号１６７はカップリングハブ１６１に形成された凸部、符号１８１は嵌合凸部、１８５は固定ねじである。

尚、本発明は前記第１及び第２の実施の形態に限定されるものではない。
まず、カップリング機構の構成としては、オルダム式カップリング機構に限らず、公知の様々な構成のものが考えられる。
その他図示したものはあくまで一例である。

本発明は、モータによってボールネジを回転させ、それによって、ボールネジに螺合するボールナット及びそこに固定されたロッドを移動させるように構成されたアクチュエータに係り、特に、モータを備えたモータユニットモジュールとボールネジ・ボールナットを備えた駆動部とを夫々ユニット化して容易に着脱できるように工夫したものに関し、例えば、ロッドやスライダを一軸方向に移動させるタイプのアクチュエータに好適である。

本発明の第１の実施の形態を示す図で、アクチュエータの全体構成を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、アクチュエータの全体構成を示す分解斜視図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、アクチュエータの全体の構成を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、アクチュエータの連結構造を示す分解斜視図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、モータモジュールユニット側の連結部の構成を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、アクチュエータ本体側の連結部の構成を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、モータモジュールユニットの断面図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、モータモジュールユニットにティーチングボックスを取り付ける構成を示す斜視図である。 本発明の第２の実施の形態を示す図で、図９（ａ）はアクチュエータの全体の構成を示す斜視図、図９（ｂ）はアクチュエータの連結構造を示す分解斜視図である。

符号の説明

１ モータモジュールユニット
３ モータカバ
７ コントローラ基板
１７ オルダム式カップリング機構
２７ ティーチングボックス接続用コネクタ
２９ ティーチングボックス
３３ アクチュエータ本体
３５ ボールネジ
３９ ボールナット
４０ 中空状ロッド
４１ 中空状ロッド
６１ カップリングハブ
６３ カップリングハブ
６５ カップリングスペーサ

Claims (4)

1. モータ及びそれを駆動する制御機器をユニット化したモータモジュールユニットと、
   ボールネジと、上記ボールネジに回転を規制された状態で螺合しボールネジの回転によって移動するボールナットと、上記ボールナットに取付・固定された移動体とを備え、上記モータモジュールユニットに対してカップリング機構を介して連結されると共に凹凸嵌合構造を介して着脱可能に取付・固定されたアクチュエータ本体と、
   を具備したことを特徴とするアクチュエータ。
2. 請求項１記載のアクチュエータにおいて、
   上記モータモジュールユニットは、モータカバと、上記モータカバ内に収容・配置されたモータと、上記モータカバ内に収容・配置され少なくとも上記モータを駆動するためのドライバやコントローラを備えた基板と、から構成されていることを特徴とするアクチュエータ。
3. 請求項１又は請求項２記載のアクチュエータにおいて、
   上記モータモジュールユニットにはティーチングボックスが着脱可能に取り付けられることを特徴とするアクチュエータ。
4. 請求項１〜請求項３の何れかに記載のアクチュエータにおいて、
   上記カップリング機構はオルダム式カップリング機構であることを特徴とするアクチュエータ。

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